TW201428365A - 光電混合基板及其製法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種在超聲波安裝法下光學元件等元件的安裝性優異且撓性亦佳的光電混合基板及其製法。該光電混合基板包括：電路基板，其在絕緣層的表面形成有元件安裝用電極；光學元件，其利用與該元件安裝用電極之間產生的接觸摩擦熱進行裝配；以及光波導，係在其第1包層接觸於電路基板的絕緣層背面的狀態下形成；且，在絕緣層與第1包層間之與元件安裝用電極相對應的部分設有金屬製加強層，在第1包層之與元件安裝用電極相對應的部分設有樹脂製加強層。該樹脂製加強層在光電混合基板裝配元件時的溫度下的儲存模數設定為大於第1包層在光電混合基板裝配元件時的溫度下的儲存模數。
Description
本發明係有關於一種將安裝有光學元件等元件的電路基板和光波導積層而成的光電混合基板及其製法。
在最近的電子設備等中，隨著傳輸資訊量的增加，除了採用電佈線以外，還採用光佈線。作為這樣的電子設備，例如，提出有一種圖18所示那樣的光電混合基板(例如，參照專利文獻1)。該光電混合基板係透過在撓性電路基板E0的撓性基板51的背面(與電佈線52的形成面為相反側的面)層疊由環氧樹脂等構成的光波導(光佈線)W0(下包層56、芯57以及上包層58)並將光學元件4安裝於上述撓性電路基板E0而形成者，其中，該撓性電路基板E0是在撓性基板51的表面形成電佈線52所構成。由於撓性電路基板E0和光波導W0均較薄，因此，該光電混合基板具有撓性，且適合對應最近電子設備等的小型化，可以彎曲後的狀態使用在小空間內或使用在鉸鏈部等可動部等。
然而，由於該光電混合基板具有撓性，因此，在
將光學元件4安裝於上述撓性電路基板E0的情況下，在該安裝時的按壓載荷的作用下，上述撓性電路基板E0和光波導W0均會變形。因此，不易準確地進行安裝，安裝時的操作性較差。
另一方面，作為光電混合基板，如圖19所示，提出有一種在上述撓性電路基板E0與光波導W0之間整面設有不鏽鋼層M0的光電混合基板(例如，參照專利文獻2)。在該光電混合基板中，由於上述不鏽鋼層M0能作為加強材料發揮作用而對安裝光學元件4時的按壓載荷導致的變形進行抑制，因此光學元件4的安裝性優異。
然而，由於在光電混合基板的整面設有不鏽鋼層M0，故光電混合基板不具有撓性，因而不適合於以彎曲後的狀態使用在小空間內或使用在鉸鏈部等可動部等。
因此，提出有一種將光波導的上包層中不需要撓性並與光學元件4的安裝部分相對應的部分局部加厚形成之光電混合基板(例如，參照專利文獻3、4)。在該光電混合基板中，藉由在下包層表面部分之與上包層的加厚形成的部分相對應之區域形成許多不用於光通信的虚設芯(dummy core，日文：)，能够使上包層之覆蓋該虚設芯的部分形成得較厚。於是，利用該厚度對在光學元件4的安裝時的按壓載荷所導致的變形進行抑制，從而提高光學元件的安裝性。然而，在該情況下，會產生如下所述之製造上的問題。
專利文獻1：日本特開2011-048150號公報
專利文獻2：日本特開2009-265342號公報
專利文獻3：日本特開2010-286674號公報
專利文獻4：日本特開2011-017993號公報
通常，光電混合基板中的光學元件4等元件藉由超聲波安裝法進行安裝。如圖20所示，該超聲波安裝法如下：在使光電混合基板以光波導W0位於下側的方式載置於載置台S上的狀態下，將安裝於管口(nozzle)N的頂端的光學元件4自上方向位於上側的撓性電路基板E0的表面的電極52a按壓，並沿與該按壓方向(参照圖20的箭頭Z)成正交的平面為平行的方向(参照圖20的箭頭X)令該光學元件4以超聲波的頻率振動而使撓性電路基板E0的上述電極52a和形成於上述光學元件4的電極4a表面的金凸塊(未圖示)互相摩擦，利用該摩擦熱使撓性電路基板E0的上述電極52a和光學元件4的上述金凸塊熔融，從而使兩者接合。
然而，對於上述習知光電混合基板，無論是在撓性電路基板E0與光波導W0之間設有不鏽鋼層M0者(上述專利文獻2)，還是使上包層之與光學元件4的安裝部分相對應的部分加厚形成者(上述專利文獻3、4)，雖然能夠抑制對光學元件4進行按壓的載荷所導致的光電混合基板的變形，但
上述超聲波振動會導致與上述載置台相接觸的光波導W0也產生振動而變形(參照圖20的雙點劃線)。因此，撓性電路基板E0的電極52a與光學元件4的金凸塊間之互相摩擦變得不充分，不能夠產生充分的摩擦熱，而難以使兩者接合。尤其是較厚的光電混合基板(上述專利文獻3、4)對上述超聲波振動容易產生變形，因此更難以接合。
本發明乃有鑑於所述情況而產生者，其目的在於提供一種在超聲波安裝法下光學元件等元件的安裝性優異、且撓性亦佳的光電混合基板及其製法。
為了實現上述目的，本發明的第1技術方案提供一種光電混合基板，係包括：電路基板，其在絕緣層的表面的規定位置形成有元件安裝用電極；元件，其與上述元件安裝用電極對接，並利用與該元件安裝用電極之間產生的接觸摩擦熱進行裝配；以及光波導，其在包層經圖案形成有芯；且，上述電路基板和上述光波導係以上述包層接觸上述絕緣層的背面的狀態層疊；在上述絕緣層與上述包層間之與上述元件安裝用電極相對應的部分設有金屬製加强層，在形成有上述芯的包層中之與上述元件安裝用電極相對應的部分設有樹脂製加强層，該樹脂製加强層在光電混合基板裝配上述元件時的温度下的儲存模數大於上述包層在光電混合基板裝配上述元件時的温度下的儲存模數。
另外，本發明的第2技術方案提供一種上述光電混合基板的製法，其包括以下步驟：製作電路基板步驟，
在金屬層的表面形成絕緣層後，在該絕緣層的表面形成元件安裝用電極，從而在上述金屬層的表面製作電路基板；製作光波導步驟，在上述金屬層的背面形成包層後，在該包層形成芯，從而在上述金屬層的背面製作光波導；裝配元件步驟，使元件與上述元件安裝用電極相接觸摩擦，並利用其摩擦熱來裝配元件；上述製作光波導步驟具有以下步驟：在形成上述包層前，為了留下上述金屬層之與上述元件安裝用電極相對應的部分，利用蝕刻將金屬層之上述相對應部分以外的部分去除，使該留下的部分形成金屬製加強層的步驟；在覆蓋該金屬製加強層的狀態下，於去除痕跡上形成上述包層的步驟；以及在該包層中之與上述元件安裝用電極相對應的部分形成樹脂製加強層的步驟，該樹脂製加強層在光電混合基板裝配上述元件時的溫度下的儲存模數大於上述包層在光電混合基板裝配上述元件時的溫度下的儲存模數。
此外，本發明中的「光電混合基板裝配元件時的溫度」係指在裝配元件時載置有由電路基板、金屬層以及光波導構成的積層體(除元件以外之光電混合基板)的載置台之溫度。裝配元件時上述積層體與載置台密接，因此上述積層體整體與載置台為相同溫度。
在本發明的光電混合基板中，由於金屬製加強層和樹脂製加強層沒有整面地形成，而是設於與元件安裝用電極相對應的部分，因此撓性優異。藉此，能夠使本發明
的光電混合基板以變形狀態進行使用，從而本發明的光電混合基板的用途的自由度較大。並且，由於上述金屬製加強層設於電路基板和光波導之間，因此能夠對在將光學元件等元件安裝於上述元件安裝用電極時的按壓載荷所導致的變形進行抑制。而且，透過將上述樹脂製加強層設於包層之芯形成面，並將其在光電混合基板裝配元件時的溫度下的儲存模數設定為大於上述包層在光電混合基板裝配元件時的溫度下的儲存模數，可對利用超聲波安裝法將元件安裝於元件安裝用電極時該超聲波振動所導致的光波導的變形進行抑制。因此，能夠使元件安裝用電極和元件的電極充分地互相摩擦，從而能夠產生充分的摩擦熱。其結果，使上述兩電極適當地熔融，而使兩者適當地接合。即，藉由上述金屬製加強層和上述樹脂製加強層之間的協同作用，本發明的光電混合基板於超聲波安裝法下的元件安裝性亦優異。
尤其是，在上述芯和上述樹脂製加強層均由相同的感光性樹脂構成的情況下，由於該等芯和樹脂製加強層形成於包層同一面，因此兩者能夠同時形成，從而生產率優異。
並且，在本發明的光電混合基板的製法中，在形成包層前，為了留下金屬層之與元件安裝用電極相對應的部分，乃利用蝕刻將金屬層之上述相對應部分以外的部分去除。另外，在包層中之與元件安裝用電極相對應的部分形成樹脂製加強層，該樹脂製加強層在光電混合基板裝配
元件時的溫度下的儲存模數大於包層在光電混合基板安裝元件時的溫度下的儲存模數。因此，能夠獲得如上所述撓性優異且於超聲波安裝法下的元件安裝性亦佳的光電混合基板。
尤其是，在上述樹脂製加強層係由形成於上述包層的感光性樹脂層利用微影法與芯同時形成的情況下，由於該等芯和樹脂製加強層同時形成，因此生產率優異。
1‧‧‧絕緣層
2‧‧‧電佈線
2a‧‧‧元件安裝用電極
2b、4a、52a‧‧‧電極
3‧‧‧覆蓋層
4‧‧‧光學元件
5‧‧‧光徑部
6‧‧‧第1包層(下包層)
7、57‧‧‧芯
7a‧‧‧光反射面
8‧‧‧第2包層(上包層)
51‧‧‧撓性基板
52‧‧‧電佈線
56‧‧‧下包層
58‧‧‧上包層
E‧‧‧電路基板
E0‧‧‧撓性電路基板
M‧‧‧金屬製加強層
M0‧‧‧不鏽鋼層
M1‧‧‧金屬片材
N‧‧‧管口
R‧‧‧樹脂製加強層
S‧‧‧載置台
W‧‧‧光波導
W0‧‧‧光波導(光佈線)
X、Z‧‧‧箭頭
圖1示意性表示本發明的光電混合基板的第1實施形態，圖1(a)為其縱剖面圖，圖1(b)為其俯視圖，圖1(c)為圖1(a)中A-A剖面的放大圖。
圖2(a)~圖2(d)係示意性表示上述光電混合基板的製法中電路基板的製作步驟和金屬製加強層的製作步驟的說明圖。
圖3(a)~圖3(c)係示意性表示上述光電混合基板的製法中光波導的製作步驟的說明圖。
圖4(a)係接續圖3示意性表示光波導的製作步驟的說明圖，圖4(b)係示意性表示上述光電混合基板的製法中光學元件的安裝步驟的說明圖。
圖5係示意性表示本發明的光電混合基板的第2實施形態的俯視圖。
圖6係示意性表示本發明的光電混合基板的第3實施形態的俯視圖。
圖7係示意性表示本發明的光電混合基板的第4實施形
態的俯視圖。
圖8係示意性表示本發明的光電混合基板的第5實施形態的俯視圖。
圖9係示意性表示本發明的光電混合基板的第6實施形態的俯視圖。
圖10係示意性表示本發明的光電混合基板的第7實施形態的俯視圖。
圖11係示意性表示本發明的光電混合基板的第8實施形態的俯視圖。
圖12係示意性表示本發明的光電混合基板的第9實施形態的俯視圖。
圖13係示意性表示本發明的光電混合基板的第10實施形態的俯視圖。
圖14係示意性表示本發明的光電混合基板的第11實施形態的橫剖面圖。
圖15係示意性表示本發明的光電混合基板的第12實施形態的橫剖面圖。
圖16係示意性表示本發明的光電混合基板的第13實施形態的橫剖面圖。
圖17係示意性表示本發明的光電混合基板的第14實施形態的橫剖面圖。
圖18係示意性表示習知光電混合基板的縱剖面圖。
圖19係示意性表示其他習知光電混合基板的縱剖面圖。
圖20係示意性表示習知光電混合基板的製法中光學元件的安裝步驟的說明圖。
以下，根據附圖來詳細說明本發明的實施形態。
圖1(a)係示意性表示本發明的光電混合基板的第1實施形態的縱剖面圖，圖1(b)為其俯視圖，圖1(c)為與元件安裝用電極2a相對應部分的橫剖面(圖1(a)中A-A剖面)的放大圖。此外，在圖1(b)中，為了使上述光電混合基板的元件安裝用電極2a、金屬製加強層M以及樹脂製加強層R的配置清楚，僅圖示了元件安裝用電極2a、金屬製加強層M、樹脂製加強層R以及芯7等之部分結構。該實施形態的光電混合基板在整體上呈帶狀，並包括：電路基板E，其在具有透光性的絕緣層1的表面設置形成有元件安裝用電極2a的電佈線2；光學元件4，其與該電路基板E的上述元件安裝用電極2a對接，並利用與該元件安裝用電極2a間之接觸摩擦熱進行裝配；以及光波導W，係在其第1包層(下包層)6接觸於上述電路基板E的上述絕緣層1背面的狀態下形成。並且，在上述絕緣層1與上述第1包層6之間，於與上述元件安裝用電極2a相對應的長向上兩端部分設有金屬製加強層M。並且，在上述第1包層6之與上述絕緣層1為相反側的面(形成有芯7的面)，於與上述元件安裝用電極2a相對應的長向上兩端部分設有樹脂製加強層R。該樹脂製加強層R在光電混合基板裝配元件時的溫度下的儲存模數設定為大
於上述第1包層6在光電混合基板裝配元件時的溫度下的儲存模數。另外，在該實施形態中，上述芯7係由與上述樹脂製加強層R相同的形成材料構成。
此外，在該實施形態中，在上述帶狀光電混合基板的長向上各端部均形成有4個元件安裝用電極2a，且其等呈配置於假想的長方形的四角部的狀態，上述假想的長方形的中央部分成為安裝於上述元件安裝用電極2a的光學元件4與芯7的光反射面(45°傾斜面)7a間之光徑部5。並且，金屬製加強層M以空出該光徑部5的狀態(圍著光徑部5的狀態)形成於光電混合基板的長向上兩端部分。另外，上述電佈線2的接地用電極2b接觸於金屬製加強層M。
另外，在該實施形態中，1根芯7沿著上述帶狀光電混合基板的長向自一端部到另一端部地形成於該光電混合基板的寬度方向的中央部，在上述元件安裝用電極2a的附近且在上述芯7的兩側，樹脂製加強層R以與該芯7隔開間隙的方式形成於光電混合基板的長向上兩端部分。
上述光電混合基板並未在整面上設有金屬製加強層M和樹脂製加強層R，而是限定在與元件安裝用電極2a相對應的部分設置，因此在沒有設置上述金屬製加強層M和樹脂製加強層R的大部分處具有優異的撓性且能夠謀求輕量化。
進而，透過將上述金屬製加強層M和樹脂製加強層R設於光電混合基板之與元件安裝用電極2a相對應的部分，上述光電混合基板能夠謀求薄形化，並對將光學元件4
安裝於上述元件安裝用電極2a時的按壓載荷所導致的電路基板E和光波導W的變形進行抑制，從而光學元件4的安裝性優異。
並且，由於上述樹脂製加強層R形成於第1包層6的芯形成面，且其在光電混合基板裝配元件時的溫度下的儲存模數設定為大於上述第1包層6在光電混合基板裝配元件時的溫度下的儲存模數，因而在利用超聲波安裝法將光學元件4安裝於元件安裝用電極2a時，能夠對該超聲波振動所導致的光波導的變形進行抑制。因此，能夠使元件安裝用電極2a和光學元件4的電極4a充分地互相摩擦，從而能夠產生充分的摩擦熱。其結果，能夠使上述兩電極2a、4a適當地熔融，而使兩者適當地接合。
另外，由於上述金屬製加強層M以圍著光徑部5的方式形成，因此亦具有阻斷會使光傳播效率惡化的水分自第1包層6的側面滲透光徑部5的作用。即，上述光電混合基板可在實現撓性化、輕量化、薄形化的同時防止因水分滲透光徑部5而使光傳播效率惡化。
進一步詳細說明，如上所述，上述電路基板E包括具有透光性的絕緣層1和形成在其表面上的電佈線2。並且，在上述光電混合基板的長向上兩端部，於上述絕緣層1的表面形成有呈暴露狀態之元件安裝用電極2a，並形成有呈暴露狀態貫穿上述絕緣層1而與背面的金屬製加強層M相接觸的接地用電極2b。該等元件安裝用電極2a和接地用電極2b是上述電佈線2的一部分，電佈線2中該等以外的部
分則經覆蓋層3覆蓋而受到絕緣保護。
如上所述，在光電混合基板的各端部，上述金屬製加強層M設於絕緣層1與第1包層6間之與4個元件安裝用電極2a相對應的部分。並且，從謀求光電混合基板的薄形化並對將光學元件4安裝於上述元件安裝用電極2a上時電路基板E和光波導W的變形進行抑制的觀點考慮，上述金屬製加強層M的厚度設定在10μm~30μm的範圍內。若該金屬製加強層M的厚度小於10μm，雖然能夠進一步謀求薄形化，但要抑制安裝光學元件4時的上述變形更趨困難，恐會導致安裝強度降低或光學元件4的位置精度降低。反之，若金屬製加強層M的厚度大於30μm，雖然能夠充分抑制上述變形，但由於第1包層6以覆蓋上述金屬製加強層M的狀態形成，因此該第1包層6變厚，恐會導致光電混合基板的撓性降低。
上述光波導W包括：上述第1包層(下包層)6、以規定圖案形成於該第1包層6表面的芯7和樹脂製加強層R、及以覆蓋該等芯7和樹脂製加強層R之狀態形成於上述第1包層6表面的第2包層(上包層)8。並且，上述第1包層6係以覆蓋上述金屬製加強層M同時進入填埋上述光徑部5內的狀態形成，且其背面(與芯7的形成面為相反側的面)與上述電路基板E的絕緣層1相接觸。進而，在芯7的長向上兩端部，芯7之與上述光徑部5相對應的部分形成為相對於芯7的長向呈45°傾斜的傾斜面。該傾斜面成為反射光而使光能夠在安裝於上述元件安裝用電極2a的光學元件4與芯7之間傳
播的光反射面7a。即，在該光反射面7a，芯7的折射率大於位於該光反射面7a外側的空氣的折射率，因此，當來自發光元件(光學元件4)的光、在芯7內傳播而來的光碰到上述光反射面7a時，該光的大部分會反射而將光徑改變90°。
接著，說明上述光電混合基板的製法(參照圖2(a)~圖2(d)、圖3(a)~圖3(c)以及圖4(a)~圖4(b))。
首先，準備用以形成上述金屬製加強層M的金屬片材(金屬層)M1(參照圖2(a))。作為該金屬片材M1(金屬製加強層M)的金屬材料，可以列舉出不鏽鋼、鈦、各種合金等。另外，上述金屬片材M1的厚度設定在與上述金屬製加強層M的厚度相同的10μm~30μm的範圍內。
接著，如圖2(a)所示，在上述金屬片材M1的表面上塗敷由聚醯亞胺樹脂等構成的感光性絕緣樹脂，並利用微影法形成規定圖案的絕緣層1。在該實施形態中，為了形成與金屬製加強層M(金屬片材M1)相接觸的接地用電極2b，在絕緣層1的長向上兩端部形成用以使金屬片材M1之與上述接地用電極2b相對應的表面部分暴露的孔部1a。此外，上述絕緣層1的厚度設定在3μm~30μm的範圍內。
接着，如圖2(b)所示，利用例如半加成法形成上述電佈線(包括元件安裝用電極2a和接地用電極2b在內)2。該方法首先在上述絕緣層1的表面上，利用濺鍍或無電解電鍍等形成由銅、鉻等構成的金屬膜(未圖示)。該金屬膜成為進行後面的電解電鍍時的晶種層(作為形成電解電鍍層的基底之層)。繼之，在由上述金屬片材M1、絕緣層1以及晶
種層構成的積層體的兩面上積層感光性抗蝕劑層(未圖示)，之後在形成有上述晶種層的一側的感光性抗蝕劑層上，利用微影法形成上述電佈線2的圖案的孔部，使上述晶種層的表面部分暴露於該孔部的底部。接著，透過電解電鍍，在上述晶種層之暴露於上述孔部的底部的表面部分積層形成由銅等構成的電解電鍍層。然後，利用氫氧化鈉水溶液等剝離上述感光性抗蝕劑層。之後，利用軟蝕刻去除晶種層之未形成有上述電解電鍍層的部分。由剩餘的晶種層和電解電鍍層構成的積層部分即為上述電佈線2。此外，上述電佈線2的厚度設定在5μm~35μm的範圍內。
在上述電佈線(包括元件安裝用電極2a和接地用電極2b在內)2的表面形成由鎳等構成的無電解電鍍層(未圖示)後，如圖2(c)所示，對電佈線2之除了上述元件安裝用電極2a和接地用電極2b以外的部分塗敷由聚醯亞胺樹脂等構成的感光性絕緣樹脂，並利用微影法形成覆蓋層3。
接下來，利用蝕刻將形成於上述元件安裝用電極2a和接地用電極2b的上述無電解電鍍層(未圖示)去除，之後在該去除痕跡上形成由金、鎳等構成的電解電鍍層(未圖示)。這樣一來，即於前述金屬片材M1的表面形成電路基板E。
接著，在由上述金屬片材M1和電路基板E構成的積層體的兩面上積層感光性抗蝕劑層(未圖示)，之後利用微影法將上述金屬片材M1背面側(與電路基板E為相反側的面側)的感光性抗蝕劑層中與前述金屬製加強層M以外的部分
相對應之部分去除，使上述金屬片材M1的背面部分暴露於該去除痕跡的底部(在圖中為上表面)。
然後，如圖2(d)(上側的圖是縱剖面圖，下側的圖是仰視圖)所示，藉由使用與上述金屬片材M1的金屬材料相應的蝕刻用水溶液(例如，在為不鏽鋼層的情況下，使用氯化鐵水溶液)來進行蝕刻，從而將上述金屬片材M1之暴露於上述去除痕跡的部分去除，形成上述金屬製加強層M，並使上述絕緣層1暴露於該去除痕跡的底部(在圖中是上表面)。之後，利用氫氧化鈉水溶液等剝離上述感光性抗蝕劑層。
然後，為了在上述電路基板E的背面(在圖中是下表面)形成光波導W(參照圖4(a))，首先，如圖3(a)所示，以覆蓋上述金屬製加強層M的方式在上述絕緣層1的背面塗敷第1包層(下包層)6的形成材料即感光性環氧樹脂等感光性樹脂，之後利用輻射線對該塗敷層進行曝光和加熱而使其固化，從而形成為第1包層6。上述第1包層6的厚度(距金屬製加強層M的厚度)設定在3μm~30μm的範圍內。此外，在形成光波導W時(在形成上述第1包層6、下述芯7以及下述第2包層(上包層)8時)，使上述金屬製加強層M的背面朝向上方。
接下來，如圖3(b)(上側的圖是縱剖面圖、下側的圖是上側圖的B-B剖面圖)所示，在上述第1包層6的表面(在圖中是下表面)，利用微影法同時形成規定圖案的芯7和樹脂製加強層R。上述芯7和樹脂製加強層R的厚度設定在
20μm~100μm的範圍內。上述芯7的寬度設定在20μm~100μm的範圍內。上述芯7和上述樹脂製加強層R間之間隙設定在5μm~100μm的範圍內。
作為上述芯7和樹脂製加強層R的形成材料，例如可以列舉出與上述第1包層6相同的感光性樹脂，可使用在已形成上述芯7和樹脂製加強層R的狀態下折射率大於上述第1包層6和下述第2包層8(參照圖3(c))的折射率之材料，且該材料在光電混合基板裝配元件時的溫度下的儲存模數大於上述第1包層6在光電混合基板裝配元件時的溫度下的儲存模數。上述折射率和儲存模數的調整例如可藉由選擇上述第1包層6、芯7以及第2包層8的各形成材料的種類、調整組成比例來進行。
另外，從元件安裝性的觀點考慮，儲存模數越高越好，而從使用時的撓性的觀點考慮，儲存模數越低越好。因此，無論是在光電混合基板裝配元件時的溫度下，還是在使用時的常溫(25℃)下，上述芯7和樹脂製加強層R的儲存模數宜設定在0.5GPa~2.0GPa的範圍內，第1包層6和第2包層8的儲存模數宜設定在0.3GPa~1.5GPa的範圍內。
接著，如圖3(c)所示，利用微影法以覆蓋上述芯7和樹脂製加強層R的方式在上述第1包層6的表面(在圖中是下表面)形成第2包層8。該第2包層8的厚度(距芯7的厚度)設定在3μm~50μm的範圍內。作為上述第2包層8的形成材料，例如可以列舉出與上述第1包層6相同的感光性樹脂。
然後，如圖4(a)所示，透過雷射加工或使用刀尖
角度為45°的旋轉刀等進行的切削加工等，將光波導W之與上述光徑部5相對應的(在圖中位於下方)的部分(兩端部)形成為相對於芯7的長向傾斜45°的傾斜面。並且，芯7之該傾斜面的部分作為光反射面7a而發揮作用。這樣一來，在上述電路基板E的背面形成了光波導W。
之後，如圖4(b)(上側的圖是縱剖面圖，下側的圖是上側圖的C-C剖面圖)所示，將由電路基板、金屬層以及光波導構成的積層體載置於超聲波安裝機的載置台(未圖示)之上，利用超聲波安裝法將光學元件4安裝於元件安裝用電極2a。此時，電路基板E和光波導W承受按壓載荷，但能夠利用上述金屬製加強層M來對該按壓載荷所導致的電路基板E和光波導W的變形進行抑制。並且，雖然對光波導W施加超聲波振動，但能夠利用上述樹脂製加強層R來對該超聲波振動所導致的光波導W的變形進行抑制。因此，可使元件安裝用電極2a和光學元件4的電極4a充分地互相摩擦，從而可產生充分的摩擦熱。其結果，可使上述兩電極2a、4a適當地熔融，而使兩者適當地接合。這樣一來，即獲得了圖1(a)~圖1(c)所示的光電混合基板。
圖5~圖10係示意性表示本發明的光電混合基板的第2實施形態~第7實施形態之一端部俯視圖，相當於圖1(b)的左側部分。並且，在該等圖5~圖10中，為了使元件安裝用電極2a和樹脂製加強層R的配置清楚，僅圖示了元件安裝用電極2a、樹脂製加強層R以及芯7等之部分結構。此外，由於金屬製加強層M與圖1(b)相同，因此未予圖示。並且，
透過該等第2實施形態~第7實施形態，也能夠取得與上述第1實施形態相同的作用、效果。
圖5所示的第2實施形態，係以圖1(a)~圖1(c)所示的第1實施形態為基礎，使芯7僅形成到與光徑部5相對應的部分，在未形成有該芯7的部分，令兩側的樹脂製加強層R以連接狀態形成。
圖6所示的第3實施形態，係以圖1(a)~圖1(c)所示的第1實施形態為基礎，在與各元件安裝用電極2a相對應的部分均形成有一樹脂製加強層R。
圖7所示的第4實施形態，係以圖6所示的第3實施形態為基礎，使芯7僅形成到與光徑部5相對應的部分，在未形成有該芯7的部分，令兩側的樹脂製加強層R以連接狀態形成。
圖8所示的第5實施形態，係以圖1(a)~圖1(c)所示的第1實施形態為基礎，令樹脂製加強層R以在光電混合基板的寬度方向上加以分割的狀態形成。
圖9所示的第6實施形態，係以圖5所示的第2實施形態為基礎，令樹脂製加強層R以在光電混合基板的寬度方向上和長向上加以分割的狀態形成。
圖10所示的第7實施形態，係以圖1(a)~圖1(c)所示的第1實施形態為基礎，令樹脂製加強層R形成為隨著朝向光電混合基板的寬度方向的側緣部去而逐漸變窄的三角形狀。
圖11~圖13係示意性表示本發明的光電混合基板
的第8實施形態~第10實施形態之一端部俯視圖。該等第8實施形態~第10實施形態係於與元件安裝部分相對應的部分未形成有芯7(參照圖5~圖10)者。而，該等圖11~圖13中，為了使元件安裝用電極2a和樹脂製加強層R的配置清楚，僅圖示了元件安裝用電極2a和樹脂製加強層R等之部分結構。並且，該等第8實施形態~第10實施形態亦可取得與上述第1實施形態相同的作用、效果。
圖11所示的第8實施形態中，在與元件安裝部分相對應的部分形成有整體且連續的樹脂製加強層R。
圖12所示的第9實施形態，係以圖11所示的第8實施形態為基礎，將樹脂製加強層R分割形成為在光電混合基板的寬度方向上延長的狀態。
圖13所示的第10實施形態，係以圖11所示的第8實施形態為基礎，將樹脂製加強層R分割形成為在光電混合基板的長向上延長的狀態。
圖14~圖17係示意性表示本發明的光電混合基板的第11實施形態~第14實施形態之一端部橫剖面圖(相當於圖1(c))。並且，透過該等第11實施形態~第14實施形態，亦可取得與上述第1實施形態相同的作用、效果。
圖14所示的第11實施形態，係以圖1(a)~圖1(c)所示的第1實施形態為基礎，使樹脂製加強層R形成厚度大於芯7。因此，雖然光波導W變厚，但樹脂製加強層R也變厚，故於超聲波安裝法下的安裝性優異。此外，亦可與此相反，使樹脂製加強層R形成厚度比芯7薄(未圖示)。
圖15所示的第12實施形態，係以圖1(a)~圖1(c)所示的第1實施形態為基礎，令樹脂製加強層R形成於與芯7不同的層。因此，雖然光波導W變厚，但由於形成有樹脂製加強層R，故於超聲波安裝法下的安裝性優異。
圖16所示的第13實施形態，係以圖1(a)~圖1(c)所示的第1實施形態為基礎，在形成樹脂製加強層R之部分未形成有第1包層6和第2包層8(參照圖1(c))。因此，使樹脂製加強層R增厚成與第1包層6和第2包層8的厚度相應的厚度，故於超聲波安裝法下的安裝性優異。
圖17所示的第14實施形態，係以圖1(a)~圖1(c)所示的第1實施形態為基礎，令樹脂製加強層R僅形成於光電混合基板的寬度方向上的單側。因此，於超聲波安裝法下的安裝性雖劣於第1實施形態，但由於形成有樹脂製加強層R，所以仍具充足的安裝性。
並且，上述第1實施形態和第11實施形態~第14實施形態亦可任意組合。
其中，超聲波安裝法的超聲波係沿一個方向振動。又如上述各實施形態所述，樹脂製加強層R可形成各種形狀，但從可經受安裝時的超聲波振動而使安裝性更好的觀點考慮，樹脂製加強層R宜在上述超聲波的振動方向上延長形成。
此外，上述各實施形態中，作為樹脂製加強層R的形成材料，係使用與芯7的形成材料相同者，並使樹脂製加強層R與芯7同時形成，但兩者的形成材料也可以不同。
在該情況下，樹脂製加強層R在光電混合基板裝配元件時的溫度下的儲存模數高於第1包層的光電混合基板裝配元件時的溫度下的儲存模數，且設定在0.5GPa以上。並且，可先形成樹脂製加強層R，亦可先形成芯7。
另外，上述各實施形態係針對將光學元件4安裝於元件安裝用電極2a的形態加以表述，但除了該光學元件4以外，將VCSEL驅動器、轉換阻抗放大器等IC元件等的元件安裝於元件安裝用電極2a的情況下，亦與上述各實施形態相同。
進而，上述各實施形態中，對於光學元件4等元件，係就1個元件形成有4個電極4a，但亦有4個以上者。
另外，上述各實施形態中，係設置了1根芯7，但亦可以形成兩根以上。
並且，上述各實施形態中，未將第1包層6和第2包層8形成圖案，但亦可利用微影法等形成圖案。
接著，將實施例與比較例併同說明。惟，本發明並不以實施例為限。
實施例
以上述第1實施形態的光電混合基板為實施例。此外，令光電混合基板的長度為100mm，令光電混合基板的寬度為7mm，令絕緣層的厚度為5μm，令金屬製加強層的厚度為20μm，令第1包層的厚度(距金屬製加強層的厚度)為20μm，令芯的厚度為50μm，令芯的寬度為50μm，令樹脂製加強層的厚度為50μm，令第2包層的厚度(距芯的厚度)
為15μm。
第1包層及第2包層
此處，上述第1包層及第2包層的形成材料係將50重量份的脂肪族改質環氧樹脂(DIC公司製造，EPICLONEXA-4816)、30重量份的脂環式二官能環氧樹脂(日本大賽璐公司製造，CELLOXIDE：2021P)、20重量份的聚碳酸酯二醇(日本大賽璐公司製造，PLACCEL：CD205PL)、2重量份的光酸產生劑(日本艾迪科公司製造，SP170)以及5重量份的乳酸乙酯(日本武藏野化學研究所製造)混合調製而成。並且，所形成之上述第1包層和第2包層的儲存模數在25℃下為1.2GPa，在光電混合基板裝配元件時的溫度(50℃)下為0.7GPa。
芯及樹脂製加強層
另外，上述芯及樹脂製加强層的形成材料係將50重量份的鄰甲酚酚醛清漆環氧丙基醚(新日鐵住金化學公司製造，YDCN-700-10)、50重量份的雙苯氧乙醇茀二環氧丙基醚(大阪燃氣化學公司製造、OGSOL EG)、1重量份的光酸產生劑(日本艾迪科公司製造，SP170)以及50重量份的乳酸乙酯(武藏野化學研究所製造)混合調製而成。並且，所形成之上述芯及樹脂製加強層的儲存模數在25℃下為1.2GPa，在光電混合基板裝配元件時的溫度(50℃)下為1.1GPa。
比較例
將以上述實施例為基礎而未形成有樹脂製加強層的光電混合基板作為比較例。
光學元件之安裝性
使用作為超聲波安裝機的倒裝晶片接合機(日本Panasonic Factory Solutions公司製造，FCB3)將受光元件(日本Kyosemi Corporation公司製造，發光二極體KPDG006HA1)安裝於上述實施例及比較例的光電混合基板的元件安裝用電極。其安裝條件如下：元件溫度為150℃，光電混合基板的溫度為50℃，按壓載荷為1.0N，超聲波輸出為3.0W，安裝時間為0.5秒。並且，使用作為抗剪强度測定裝置的衝擊-拉力測試台(bump pull tester，Dage公司製造，Dage系列5000)測量了晶粒抗剪强度。結果實施例為1.1N，相對地，比較例為0.8N。
由上述結果可知，形成有樹脂製加強層的實施例於超聲波安裝法下的元件安裝性較未形成有樹脂製加強層的比較例強。
本發明的光電混合基板及其製法可應用於以超聲波安裝法安裝光學元件的情況。
E‧‧‧電路基板
M‧‧‧金屬製加強層
R‧‧‧樹脂製加強層
W‧‧‧光波導
1‧‧‧絕緣層
2‧‧‧電佈線
2a‧‧‧元件安裝用電極
2b、4a‧‧‧電極
3‧‧‧覆蓋層
4‧‧‧光學元件
5‧‧‧光徑部
6‧‧‧第1包層(下包層)
7‧‧‧芯
7a‧‧‧光反射面
8‧‧‧第2包層(上包層)
Claims (4)
- 一種光電混合基板，係包括：電路基板，其在絕緣層的表面的規定位置形成有元件安裝用電極；元件，其與上述元件安裝用電極對接，並利用與該元件安裝用電極之間產生的接觸摩擦熱進行裝配；以及光波導，其在包層經圖案形成有芯；且，上述電路基板和上述光波導係以上述包層接觸上述絕緣層的背面的狀態積層，；該光電混合基板之特徵在於，在上述絕緣層與上述包層間之與上述元件安裝用電極相對應的部分設有金屬製加強層，在形成有上述芯的包層中之與上述元件安裝用電極相對應的部分設有樹脂製加強層，該樹脂製加強層在光電混合基板裝配上述元件時的溫度下的儲存模數大於上述包層在光電混合基板裝配上述元件時的溫度下的儲存模數。
- 如請求項1之光電混合基板，其中上述芯和上述樹脂製加強層均由相同的感光性樹脂構成。
- 一種光電混合基板的製法，其包括以下步驟：製作電路基板步驟，在金屬層的表面形成絕緣層後，在該絕緣層的表面形成元件安裝用電極，從而在上述金屬層的表面製作電路基板；製作光波導步驟，在上述金屬層的背面形成包層 後，在該包層形成芯，從而在上述金屬層的背面製作光波導；裝配元件步驟，使元件與上述元件安裝用電極相接觸摩擦，並利用其摩擦熱來裝配元件；上述製法之特徵在於，上述製作光波導步驟具有以下步驟：在形成上述包層前，為了留下上述金屬層之與上述元件安裝用電極相對應的部分，利用蝕刻將金屬層之上述相對應部分以外的部分去除，使該留下的部分形成金屬製加強層的步驟；在覆蓋該金屬製加強層的狀態下，於去除痕跡上形成上述包層的步驟；以及在該包層中之與上述元件安裝用電極相對應的部分形成樹脂製加強層的步驟，該樹脂製加強層在光電混合基板裝配上述元件時的溫度下的儲存模數大於上述包層在光電混合基板裝上述元件時的溫度下的儲存模數。
- 如請求項3之光電混合基板的製法，其中上述樹脂製加強層係由形成於上述包層的感光性樹脂層利用微影法與芯同時形成。
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