TW201631343A - 光電混合基板及其製法 - Google Patents

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Naoyuki Tanaka
Yuichi Tsujita
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Nitto Denko Corp
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Abstract

本發明是一種光電混合基板，其具備在絕緣層的表面形成有電氣佈線之電路基板、及隔著金屬層而設置在此電路基板的絕緣層背面側之光波導，且在上述金屬層中，將與光波導端部的輪廓部重疊之區域的至少一部分去除而形成開口部，並以使光波導之一部分進入該開口部內的狀態來形成光波導。依據此光電混合基板，由於不會有使設置於電路基板的背面側之光波導的端部從金屬層剝落之情況，所以能夠長期良好地使用。

Description

光電混合基板及其製法 發明領域
本發明是有關於一種將電路基板與光波導積層而成之光電混合基板及其製法。
發明背景
在最近的電子機器等當中，伴隨著傳輸資訊量之增加，除了電氣佈線外，光纖佈線也已被採用，而使能夠同時傳輸電氣訊號與光訊號之光電混合基板被大量使用。作為這種光電混合基板，已知的有例如如圖13所示，以由聚醯亞胺等所構成之絕緣層1作為基板，在其表面設置由導電圖案所構成之電氣佈線2以做成電路基板E，並在其背面側隔著補強用之金屬層9設置有光波導W之構造的光電混合基板(參照例如專利文獻1)。另外，上述電路基板E之表面透過覆蓋層3而受到絕緣保護。又，在上述金屬層9上，設置有用以使安裝在電路基板E的表面側之光元件(圖未示)與光波導W進行光耦合之貫通孔5、5’。且，上述光波導W是藉由下包覆層6、成為光之路徑的芯材7、及上包覆層8三層而被構成。
上述金屬層9是為了避免下列情形而設置之構 成：由於絕緣層1及背面層之光波導W的線膨脹係數相異，所以當將兩者直接積層時，會因為周圍的溫度，而在光波導W上產生應力與微小彎曲進而使光傳播損失變大。然而，近年來，隨著電子機器等之小型化、高集成化的趨勢，上述光電混合基板被要求要有撓性之情形也變多，以便可以做到在小空間的使用與在鉸鏈部等之可動部的使用。於是，在如上述之隔著金屬層9而設置有光波導W的光電混合基板上，也為了提高其撓性，而提出下列方案：藉由將金屬層9本身局部地去除且使光波導W之包覆層進入該除去部分，以提高撓性(參照例如專利文獻2)。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2009-265342號公報
專利文獻2：日本專利特開2013-195532號公報
發明概要
又，最近為了更進一步提升光電混合基板之撓性，已變得大多會使用到下列的光電混合基板：如從光波導W側看光電混合基板之圖14(a)所示，僅在作為光耦合部與連接器連接部之兩側將電路基板E的寬度加寬以在金屬層9、9’進行補強，而將其中間部之寬度變窄的光電混合基板。
然而，已清楚會有下列的問題：由於像這樣撓性 高之光電混合基板大多會有或被大幅度地拉伸或被扭轉的情形，所以會在材質不同之金屬層9、9’與光波導W間產生相異之應力，且該應力差會集中在光波導W的兩端的角部P[圖14(a)中以小圓圈圍起來之部分]，並以變形或翹曲之形式顯現，而容易從此部分產生剝落。
又，已清楚了解：如圖14(b)所示，在不具有金屬層9、9’之類型的光電混合基板中，雖然是形成為將光波導W之兩端直接配置在聚醯亞胺等之絕緣層1的背面之構成，但即便是該情況，雖說是樹脂之間的接合，由於彼此材質相異，所以還是會發現到因該應力之差，而有光波導W變得容易從該角部P剝落之傾向。
本發明是有鑑於如此情形而作成之發明，其目的在於提供一種使電路基板背面側之和金屬層或絕緣層以重疊配置的方式而設置之光波導的端部，不會有從金屬層或絕緣層剝落之情況，而能夠長期間良好地使用之光電混合基板及其製法。
為達成上述之目的，本發明是以下列的光電混合基板為第1要旨，該光電混合基板具備在絕緣層的表面形成有電氣佈線之電路基板、及隔著金屬層而設置在此電路基板的絕緣層背面側之光波導，其中是使上述光波導的至少一端部，與上述電路基板背面之金屬層，以使光波導端部之輪廓變得比金屬層之輪廓還在內側之配置形式重疊，且在上述金屬層中，將與光波導端部之輪廓部重疊的區域之 至少一部分去除而形成開口部，並以使光波導之一部分進入該開口部內的狀態來形成光波導，在這些之中，還特別以下列的光電混合基板為第2要旨，其是將上述金屬層的開口部沿著光波導端部的輪廓部，斷續地形成複數個。
又，本發明是以下列的光電混合基板為第3要旨，該光電混合基板具備在絕緣層的表面形成有電氣佈線之電路基板、及隔著金屬層而設置在此電路基板的絕緣層背面側之光波導，其中是使上述光波導的至少一端部，與上述電路基板背面之金屬層，以使彼此之輪廓重疊或使光波導端部之輪廓變得比金屬層之輪廓還在外側之配置形式重疊，且在上述金屬層中，將金屬層本身之輪廓部與光波導端部重疊之區域的至少一部分去除而形成開口部，並以使光波導之一部分進入該開口部內的狀態來形成光波導，在這些之中，還特別以下列的光電混合基板為第4要旨，其是將上述金屬層之開口部沿著金屬層本身之輪廓部，斷續地形成複數個。
另外，本發明是以下列的光電混合基板為第5要旨，該光電混合基板具備在絕緣層的表面形成有電氣佈線之電路基板、及直接設置在此電路基板之絕緣層背面側的光波導，其中是使上述光波導的至少一端部，與上述電路基板背面之絕緣層，以使光波導端部之輪廓變得比絕緣層之輪廓還在內側的配置形式重疊，且在上述絕緣層中，將與光波導端部之輪廓部重疊之區域的至少一部分形成為凹部，並以使光波導之一部分進入該凹部內的狀態來形成光 波導，在這些之中，還特別以下列的光電混合基板為第6要旨，其是將上述絕緣層之凹部沿著光波導端部的輪廓部，斷續地形成複數個。
並且，本發明是以下列的光電混合基板為第7要旨，該光電混合基板具備在絕緣層的表面形成有電氣佈線之電路基板、及直接設置在此電路基板的絕緣層背面側的光波導，其中是使上述光波導的至少一端部，與上述電路基板背面之絕緣層，以使彼此之輪廓重疊或使光波導端部之輪廓變得比絕緣層之輪廓還在外側之配置形式重疊，且在上述絕緣層中，將絕緣層本身之輪廓部與光波導端部重疊的區域的至少一部分形成為凹部，並以使光波導之一部分進入該凹部內的狀態來形成光波導，在這些之中，還特別以下列的光電混合基板為第8要旨，其是將上述絕緣層之凹部沿著絕緣層本身之輪廓部，斷續地形成複數個。
又，本發明是以下列的光電混合基板之製法為第9要旨，其為上述第1要旨之光電混合基板之製法，且具備：準備電路基板之步驟，該電路基板在絕緣層的表面形成有電氣佈線且同樣地在絕緣層的背面形成有金屬層；及光波導形成步驟，其是相對於上述電路基板背面側之金屬層，以使光波導的至少一端部配置成使光波導端部的輪廓變得比金屬層的輪廓還在內側的狀態來形成光波導，且在準備上述電路基板之步驟中，是將上述金屬層之與光波導端部之輪廓部重疊的預定區域的至少一部分去除而形成開口部，並在上述光波導形成步驟中，以使光波導之一部分進 入上述金屬層之開口部內的狀態來形成光波導，在這些之中，還特別以下列的光電混合基板之製法為第10要旨，其是在準備上述電路基板之步驟中，將上述金屬層之開口部沿光波導端部的輪廓部，斷續地形成複數個。
另外，本發明是是以下列的光電混合基板之製法為第11要旨，其為上述第3要旨之光電混合基板之製法，且具備：準備電路基板之步驟，該電路基板在絕緣層的表面形成有電氣佈線且同樣地在絕緣層的背面形成有金屬層；及光波導形成步驟，其是相對於上述電路基板背面側之金屬層，以使光波導的至少一端部配置成使彼此之輪廓重疊或使光波導端部的輪廓變得比金屬層的輪廓還在外側的狀態來形成光波導，且在準備上述電路基板之步驟中，是將上述金屬層之使金屬層本身之輪廓部與光波導端部重疊的預定區域的至少一部分去除而形成開口部，並在上述光波導形成步驟中，以使光波導之一部分進入上述金屬層之開口部內的狀態來形成光波導，在這些之中，還特別以下列的光電混合基板之製法為第12要旨，其是在準備上述電路基板之步驟中，將上述金屬層之開口部沿金屬層本身的輪廓部，斷續地形成複數個。
並且，本發明是以下列的光電混合基板之製法為第13要旨，其為上述第5要旨之光電混合基板之製法，且具備：準備電路基板之步驟，該電路基板在絕緣層的表面形成有電氣佈線；及光波導形成步驟，其是相對於上述電路基板背面側之絕緣層，以使光波導的至少一端部配置成使 光波導端部的輪廓變得比絕緣層的輪廓還在內側的狀態來形成光波導，且在準備上述電路基板之步驟中，是將上述絕緣層之與光波導端部之輪廓部重疊的預定區域的至少一部分形成凹部，並在上述光波導形成步驟中，以使光波導之一部分進入上述絕緣層之凹部內的狀態來形成光波導，在這些之中，還特別以下列的光電混合基板之製法為第14要旨，其是將上述絕緣層之凹部沿光波導端部之輪廓部，斷續地形成複數個。
又，本發明是以下列的光電混合基板之製法為第15要旨，其為上述第7要旨之光電混合基板之製法，且具備：準備電路基板之步驟，該電路基板在絕緣層之表面形成有電氣佈線；及光波導形成步驟，其是相對於上述電路基板背面側之絕緣層，以使光波導的至少一端部配置成使彼此之輪廓重疊或使光波導端部之輪廓變得比絕緣層的輪廓還在外側的狀態來形成光波導，且在準備上述電路基板之步驟中，是將上述絕緣層之使絕緣層本身之輪廓部與光波導端部重疊之預定區域的至少一部分形成凹部，並在上述光波導形成步驟中，以使光波導之一部分進入上述絕緣層之凹部內的狀態來形成光波導，在這些之中，還特別以下列的光電混合基板之製法為第16要旨，其是將上述絕緣層之凹部沿絕緣層本身之輪廓部，斷續地形成複數個。
亦即，本發明之光電混合基板是做成下列形式的光電混合基板：將電路基板背面側之與光波導的端部重疊 的金屬層、或絕緣層與光波導端部的輪廓部重疊之區域、或者是金屬層或絕緣層之輪廓部與光波導端部重疊之區域局部地去除而形成凹部(於金屬層中為除去金屬層後之開口部)，且使光波導之一部分進入該凹部內。
依據此種構成，與金屬層或絕緣層的背面重疊的光波導的端部之中，在應力集中而容易剝落之彼此的輪廓部中，使光波導之一部分進入設置在金屬層上之開口部內或設置在絕緣層上之凹部內。因此，形成為使進入上述開口部內或凹部內之光波導的一部分，起到所謂的下錨效果，與平坦面間彼此相接合的情況相比，將使光波導變得難以剝落。
尤其，金屬層與光波導由於其積層界面中的剝離強度較小，所以在金屬層上設置開口部而使光波導之一部分進入此開口部內的構成，會使光波導之一部分變成與金屬層背側之絕緣層直接接合的狀態，而能夠使兩者間的剝離強度飛躍性地增大。因此，在金屬層與光波導，或絕緣層與光波導之積層部中，即便由於來自外部之荷重或熱所產生之內部應力在兩者間不同，也不會有起因於該應力之差所造成的翹曲或變形，對光波導端部造成影響之情況。
因此，在安裝光元件等之製造步驟、及將光電混合基板組入在電子機器等上之步驟、並且於實際使用之時，都不會有像光波導W要從端部剝落離去之情況，而能夠長期良好地使用此光電混合基板。
又，在本發明之中，尤其是在將上述金屬層之開 口部或絕緣層之凹部，沿著光波導端部之輪廓部，或沿著金屬層本身之輪廓部或絕緣層本身之輪廓部，斷續地形成複數個之情況下，成為在光波導W之防剝落效果上格外優異的光電混合基板，是非常適合的。
並且，依據本發明之光電混合基板之製法，能夠有效率地獲得本發明之光電混合基板。
1‧‧‧絕緣層
2‧‧‧電氣佈線
2a、2b‧‧‧墊
20、20’‧‧‧開口部
21、22‧‧‧凹部
3‧‧‧覆蓋層
4‧‧‧電解電鍍層
5、5’‧‧‧貫通孔
6‧‧‧下包覆層
7‧‧‧芯材
7a‧‧‧反射面
8‧‧‧上包覆層
9、9’‧‧‧金屬層
10‧‧‧光電混合基板
E‧‧‧電路基板
W‧‧‧光波導
P‧‧‧角部
X‧‧‧鋸齒狀的線
A-A’、B-B’、C-C’‧‧‧箭頭
圖1(a)是示意地顯示本發明的一實施形態之局部縱剖面圖，(b)是(a)的箭頭A-A’的視圖、(c)是(b)之B-B’剖面圖。
圖2是圖1(b)之C-C’剖面圖。
圖3之(a)~(d)皆是顯示上述光電混合基板之製法中的電路基板之製作步驟的說明圖。
圖4之(a)~(d)皆是顯示上述光電混合基板之製法中的光波導的製作步驟的說明圖。
圖5之(a)、(b)皆是顯示上述之例中的金屬層之開口形狀的變形例之說明圖。
圖6之(a)~(f)皆是顯示上述之例中的金屬層之開口形狀的變形例之說明圖。
圖7之(a)~(d)皆是顯示上述之例中的金屬層之開口形狀的變形例之說明圖。
圖8是示意地顯示本發明之其他實施形態的局部縱剖面圖。
圖9之(a)~(c)皆是顯示上述光電混合基板之製法中的 光波導之製作步驟的說明圖。
圖10之(a)~(f)皆是顯示本發明之其他實施形態中的金屬層之開口形狀的變形例的說明圖。
圖11之(a)~(e)皆是顯示本發明之又一其他實施形態中的金屬層之開口形狀的變形例的說明圖。
圖12之(a)是顯示本發明之其他實施形態的說明圖，(b)、(c)皆是顯示該製作步驟的說明圖。
圖13是示意地顯示以往之光電混合基板之一例的縱剖面圖。
圖14之(a)、(b)皆是用以說明以往之光電混合基板之課題的說明圖。
用以實施發明之形態
接著，根據圖式詳細地說明本發明之實施形態。然而，本發明並非限定於此實施形態之發明。
圖1(a)是示意地顯示本發明之光電混合基板之一實施的形態之局部縱剖面圖，圖1(b)是圖1(a)之箭頭A-A’之視圖，圖1(c)是圖1(b)之B-B’剖面圖。又，圖2是圖1(b)之C-C’剖面圖。亦即，此光電混合基板10具備有在絕緣層1的表面設置有電氣佈線2之電路基板E、及設置在上述絕緣層1的背面側之光波導W。
上述電路基板E是在由聚醯亞胺等所構成之絕緣層1的表面上形成電氣佈線2，該電氣佈線2包含光元件安裝用之墊2a、連接器安裝用之墊2b、其他各種元件安裝用 之墊、及接地用電極等(圖未示)，並形成為透過由聚醯亞胺等所構成之覆蓋層3絕緣來保護這些之中除了上述墊2a等之外的電氣佈線2之構成。另外，未透過覆蓋層3加以保護之墊2a等之表面，被覆有由金或鎳等所構成之電解電鍍層4。
另一方面，設置在上述絕緣層1之背面側的光波導W，其平面視形狀為在左右方向上細長之大致矩形形狀，且由下列所構成：下包覆層6、在其表面[圖1(a)中為下表面]上以預定圖案形成之芯材7、及以被覆此芯材7之狀態與上述下包覆層6的表面一體化的上包覆層8。
接著，將對應於上述電路基板E之光元件安裝用之墊2a的芯材7之部分，形成為相對於芯材7延伸方向45°之傾斜面。此傾斜面會成為光之反射面7a，且起到下列作用：將在芯材7內傳播而來之光的方向改變90°而使其入射至光元件的受光部，或是相反地將從光元件之發光部所射出的光之方向改變90°而使其入射至芯材7內。
又，在上述電路基板E與光波導W之間，設置有用以補強此光電混合基板10的金屬層9，並在要求有撓性之中間部以外的兩側部[參照圖14(a)]，以與光波導W之兩端部部分地重疊之形式形成圖案。並且，在此金屬層9中，形成有用以確保光波導W之芯材7與光元件之間的光路之貫通孔5，且使上述下包覆層6也進入此貫通孔5內。
另外，上述金屬層9中，如圖1(b)所示，在上述金屬層9之與光波導W之輪廓部重疊的區域中，沿光波導W 之長邊方向的兩側部各將2處局部地去除，而形成有總計4個的平面視之為長方形之開口部20。並且，在這些開口部20內，如圖1(c)及圖2所示，因為可供下包覆層6進入，而使此進入之下包覆層6與絕緣層1直接強固地接合著。這是本發明最大的特徵。另外，在圖1(b)中，省略了上述貫通孔5之圖示，並將形成有金屬層9之部分以間隔較大之向右下傾斜的斜線表示(在以下圖中也是同樣)。
又，在圖1(a)、(b)、圖2中，面向上述光電混合基板10之右側的部分，是與圖示之左側的部分成左右對稱，由於除此之外的構成為相同的，所以省略其圖示與說明。
接著，針對上述光電混合基板10之製法進行說明(參照圖3、圖4)。
首先，準備平板狀之金屬層9，在其表面塗佈由聚醯亞胺等所構成之感光性絕緣樹脂，並透過光刻法形成預定圖案之絕緣層1[參照圖3(a)]。上述絕緣層1之厚度是設定在例如3~50μm的範圍內。又，作為上述金屬層9之形成材料，可列舉不鏽鋼、銅、銀、鋁、鎳、鉻、鈦、白金、金等，這些之中，從剛性等之觀點來看，較佳的是不鏽鋼。又，上述金屬層9之厚度，雖然也會依其材質而定，但是在使用不鏽鋼的情況下，是設定在例如10~70μm之範圍內。亦即，這是因為少於10μm時會有無法充分地獲得補強効果之疑慮，相反地超過70μm的話，會使在金屬層9之貫通孔5內移動的光之距離變長，而有光損失變大之疑慮。
接著，如圖3(b)所示，在上述絕緣層1之表面，透過例如半加成法形成電氣佈線2(包含光元件安裝用之墊2a與連接器用墊2b、其他之墊、接地用電極等，以下相同)。此方法首先是在上述絕緣層1之表面，透過濺鍍或無電解電鍍等，而形成由銅或鉻等所構成之金屬膜(圖未示)。此金屬膜會成為進行之後的電解電鍍時的晶種層(成為形成電解電鍍層的基底之層)。並且，在由上述金屬層9、絕緣層1及晶種層所構成之積層體的兩面上，已積層有感光抗膜(圖未示)後，在形成有上述晶種層之側的感光抗膜上，藉由光刻法形成上述電氣佈線2之圖案的孔部，並使上述晶種層之表面部分露出於該孔部之底上。接著，透過電解電鍍，在露出於上述孔部之底上的上述晶種層之表面部分，積層形成由銅等所構成之電解電鍍層。並且，藉由氫氧化鈉水溶液等將上述感光抗膜剝離。之後，藉由軟蝕刻將未形成有上述電解電鍍層之晶種層的部分去除。由殘存之晶種層與電解電鍍層所構成之積層部分即成為上述電氣佈線2。
接著，如圖3(c)所示，在除了光元件安裝用之墊2與連接器用墊2b之一部分等以外的電氣佈線2之部分，塗上由聚醯亞胺所構成之感光性絕緣樹脂，透過光刻法形成覆蓋層3。
並且，如圖3(d)所示，在未被覆蓋層3所被覆的光元件安裝用之墊2a與連接器用墊2b的一部分等的表面上形成電解電鍍層4。如此進行，來形成電路基板E。
接著，在由上述金屬層9與電路基板E所構成之 積層體的兩面，積層感光抗膜後，在上述金屬層9的背面側(與電路基板E相反側之面側)的感光抗膜中，將不需要金屬層9之部分、對應於光路用之貫通孔5的形成預定部的部分[參照圖1(a)]，另外還有前述之開口部20形成預定部分(參照圖2)，藉由光刻法形成孔部，而使上述金屬層9之背面局部地顯露。
並且，使上述金屬層9之顯露部分，藉由使用對應於該金屬層9之金屬材料的蝕刻用水溶液(例如，金屬層9為不鏽鋼層之情況下的蝕刻用水溶液為，氯化鐵水溶液)來去除，並使絕緣層1從該去除痕跡中顯露出後，藉由氫氧化鈉水溶液等將上述感光抗膜剝離。藉此，如圖4(a)所示，僅在需要補強之區域形成金屬層9，且同時形成光路用之貫通孔5[參照圖1(a)]、及用於使光波導W之一部分進入的開口部20。
接著，為了在上述絕緣層1的背面(在形成有金屬層9之部分為金屬層9之背面)形成光波導W[參照圖1(a)]，首先，如圖4(b)所示，在上述絕緣層1及金屬層9之背面(圖中之下表面)，塗佈了下包覆層6之形成材料的感光性樹脂後，利用照射線將該塗層曝光而使其硬化，以形成下包覆層6。上述下包覆層6是透過光刻法形成為預定圖案狀。並且，使上述金屬層9之光路用的貫通孔5形成被此下包覆層6所填塞之狀態[參照圖1(a)]。又，下包覆層6之一部分也會進入金屬層9之開口部20內，而成與絕緣層1之背面直接接合的狀態。上述下包覆層6之厚度(從絕緣層1之背面起算的 厚度)，通常，設定為較金屬層9之厚度更厚。另外，用於形成光波導W之一連串的作業，是在形成有上述金屬層9之絕緣層1的背面朝上的狀態下進行，但在圖式中則是以原樣的狀態顯示。
接著，如圖4(c)所示，在上述下包覆層6之表面(在圖中為下表面)，是藉由光刻法而形成預定圖案之芯材7。芯材7之厚度是設定在例如3~100μm之範圍內，寬度是設定在例如3~100μm之範圍內。作為上述芯材7之形成材料，可舉例如與上述下包覆層6同樣之感光性樹脂，且所採用的是折射率比上述下包覆層6及後述之上包覆層8的形成材料還大之材料。此折射率之調整能夠透過例如調整下包覆層6、芯材7、上包覆層8之各形成材料的種類的選擇或組成比例來進行。
接著，如圖4(d)所示，以被覆上述芯材7的方式，重疊於下包覆層6的表面(在圖中為下表面)，並藉由光刻法來形成上包覆層8。如此進行，以形成光波導W。另外，上述上包覆層8之厚度(從下包覆層6的表面起算之厚度)是設定在例如上述芯材7之厚度以上、且300μm以下。作為上述上包覆層8之形成材料，可舉例如與上述下包覆層6同様之感光性樹脂。
順道一提，上述光波導W之形成材料的具體的組成例如以下所示。
<下包覆層6、上包覆層8之形成材料>
含有脂環族骨架之環氧樹脂(大賽璐(DAICEL)化學工 業公司製、EHPE3150)20重量份
液狀長鏈雙官能半脂肪族環氧樹脂(DIC公司製、EXA-4816)80重量份
光酸產生劑(ADEKA公司製、SP170)2重量份
乳酸乙酯(武藏野化學研究所公司製)40重量份
<芯材7之形成材料>
鄰甲酚酚醛清漆縮水甘油醚(新日鐵住金化學公司製、YDCN-700-10)50重量份
雙苯氧基乙醇芴二縮水甘油醚(大阪GAS CHEMICALS公司製、OGSOL EG)50重量份
光酸產生劑(ADEKA公司製、SP170)1重量份
乳酸乙酯(武藏野化學研究所公司製)50重量份
接著，在上述光波導W之預定部分，藉由雷射加工或切削加工等，形成相對於芯材7之延伸方向傾斜了45°的傾斜面，作為用以與安裝於電路基板E的表面側之光元件的光耦合的反射面7a[參照圖1(a)]。並且，在設置於電路基板E的表面側之電氣佈線2的墊2a上進行安裝光元件等必要的構件之安裝。
如此進行，即可得到如圖1所示之光電混合基板10。此光電混合基板10會在電路基板E的背面側之與光波導W的端部重疊之金屬層9中，將與該光波導W之輪廓部重疊的區域局部地去除而形成4個開口部20，並使光波導W之下包覆層6進入該開口部20中而直接與絕緣層1接合。
因此，根據此構成，在金屬層9與光波導W之積 層部，即便因為來自外部之荷重與熱所產生之內部應力在兩者間有差異而有像要將光波導W剝除之力在作用，但由於使光波導W端部之輪廓部局部地與絕緣層1直接接合，所以該接合部分中之剝離強度高，且作為一整體，可使剝離強度變得非常地高。因此，在安裝光元件等之製造步驟、及將光電混合基板10安裝至電子機器等之步驟、並且於實際使用之時，都不會有像光波導W要從端部剝離開之情況，而能夠長期良好地使用此光電混合基板10。
而且，由於上述光電混合基板10，當在金屬層9進行圖案形成之時，只要在與光波導W之端部輪廓部重疊的預定部分以使開口部20形成的方式進行圖案化(patterning)即可，因此不需要特別的步驟即可簡單地製得，而具有製造效率佳的優點。
另外，為了比較金屬層9與光波導W接合在一起的情況，及絕緣層1與光波導W直接接合在一起的情況之剝離強度的差異，進行了以下之試驗。
<剝離強度試驗>
準備作為光電混合基板之金屬層所通用的不鏽鋼板(新日鐵公司製、SUS304、厚度0.02mm)，在該表面使用前述之光波導W的形成材料，形成下包覆層的厚度25μm、芯材的厚度50μm、上包覆層的厚度25μm之三層構造的擬光波導(樣本1)。又，作為光電混合基板之絕緣層，而在上述金屬層上形成聚醯亞胺(日東電工公司製、厚度0.01mm)，並於金屬層經蝕刻過之表面上，與上述同樣地形成擬光波導 (樣本2)。
並且，在樣品1、2中，依據JIS C 5016：1994之試驗法測量將擬光波導剝除時之90°剝離強度。其結果為，樣品1(基底為不鏽鋼板)之剝離強度是0.209N/cm(21.3g/cm)，樣品2(基底是聚醯亞胺)之剝離強度是1.986N/cm(202.6g/cm)。
因此，可以得知，如上述之例中所示，當將光波導W之一部分直接接合到絕緣層1上的話，能夠對光波導W賦予非常優異之防剝落性能。
另外，在上述之例中，在金屬層9形成開口部20之情況下，較理想的是，藉由該開口部20將與金屬層9重疊之光波導W的端部的輪廓線[在圖1(b)中以鋸齒狀的線X表示]之全長中5~95%之部分形成為直接與絕緣層1的背面相接。亦即，藉由開口部20與絕緣層1的背面相接之輪廓線的比例，若比上述範圍還要小的話，將有無法充分得到光波導W的防剝落效果的疑慮，相反地，若比上述範圍更大的話，恐有因光電混合基板10之構造，而使金屬層9所形成之補強變得不足的疑慮，而有較不理想之情況。
又，上述開口部20之形狀並不受限於上述之例的形狀，例如，如圖5(a)或圖5(b)所示，藉由將複數個帶狀之開口部20做成平行地排列之配置，就能夠做成使該開口斷續地重疊在與光波導W的輪廓部重疊之部分。
另外，在圖1所示之例中，雖然沿著光波導W之輪廓部，在金屬層9上設置了4個開口部20，然而也可例如 圖6(a)所示，僅在光波導W之輪廓部中，與前端的2個角部重疊之2個部分設置開口部20。因為只要至少在此2處角部，使光波導W與絕緣層1直接以高剝離強度接合的話，就能夠預防此部份之剝落，而可良好地使用。又，如圖6(b)所示，當在與前端的2個角部重疊之2個部分、及其間之與光波導W的端緣部重疊的部分之總計3處設置開口部20時，就能夠更加提升光波導W的端緣部之防剝落效果。
又或，如圖6(c)所示，可將設置於上述金屬層9上之開口部20的形狀(平面視之的形狀，以下相同)做成沿在光波導W的長邊方向上延伸之兩邊緣部的2條帶狀，或如圖6(d)所示，做成沿光波導W的端部輪廓部之具有2個角部的1條帶狀。
又，在與光波導W的端部前端之2個角部重疊的部分形成開口部20的情況下，可將該2個開口部20之形狀，如圖6(e)所示，做成沿角彎折之形狀，或如圖6(f)所示，做成圓形。
另外，上述2個開口部20之形狀，如圖7(a)所示，可以是在角部上帶有倒R角之矩形形狀，也可以是如圖7(b)所示，相對於光波導W的角部斜向延伸之帶狀。另外，也可為如圖7(c)、(d)所示之三角形狀。
像這樣，開口部20之形狀是可設定成一面考量到欲藉由金屬層9而賦予剛性之區域與欲賦予撓性之區域的均衡，一面在光波導W的端部之防剝落上得到效果的各式各樣之形狀。
並且，在上述之例中，雖然是做成在金屬層9上設置開口部20而使光波導W之一部分進入該開口部20內，但不僅是將金屬層9之一部分去除而形成開口部20，也可以例如如圖8所示，藉由將因上述開口部20而露出之絕緣層1更進一步加工成凹狀來形成凹部21而加深該階差之作法，更加提升兩者間之剝離強度。依據此種構成，會更加使光波導W的端部變得難以剝落，且成為顯示更優異之耐久性的構成。
將上述絕緣層1作成凹狀之加工可以例如以下之方式進行。亦即，首先，如圖9(a)所示，與前述之例同樣地進行以形成電路基板E，並且在該背面側之金屬層9上形成開口部20及光耦合用之貫通孔5(參照圖1)。然後，如圖9(b)所示，對從上述金屬層9的開口部20露出之絕緣層1的部分，在使除此以外的部分已作了保護的狀態來進行鹼性蝕刻(alkaline etching)，藉此形成凹部21。然後，如圖9(c)所示，與前述之例同樣地進行而形成光波導W之後，藉由進行光元件等之安裝、反射面7a之形成等，就能夠得到所要之光電混合基板。
然而，凹部21之深度宜設定成為絕緣層1整體之厚度的5~70%(例如在絕緣層1之整體厚度為10μm的情況下，宜以使藉由蝕刻而形成凹部21之部分中的絕緣層1的厚度成為3~9.5μm的方式來形成凹部21)。亦即，若凹部21過淺的話，就算特地設置凹部21，也無法在光波導W之防剝落效果上看出差異，相反地，若凹部21過深的話，則有 產生絕緣層1從該部分破裂等之不良狀況的疑慮，因而不佳。
另外，將絕緣層1加工成凹狀之方法，並不限定於上述之方法，例如，也可以在圖9(a)所示之構成的階段，藉由對從金屬層9的開口部20露出之絕緣層1，照射YAG雷射或準分子雷射，而使絕緣層1的背面(圖9中之下表面)的預定區域僅溶融去除預定厚度以得到凹部21。
另外，上述一連串的例子，是使光波導W之端部以與在光電混合基板10的兩側將寬度設定得較寬之金屬層9重疊之配置方式來進行設置，而使光波導W之端部的輪廓變得比金屬層9的輪廓還在內側之例，然而本發明對於光電混合基板10整體為相同寬度之帶狀者也同樣能夠適用。又，對於使金屬層9與光波導W之端部為彼此之輪廓重疊者，或使光波導W的端部之輪廓變得比金屬層9的輪廓還在外側者也同樣適用。這些情況下，於光波導W之端部與金屬層9之端部重疊的部分中，藉由以適宜之配置將金屬層9的一部分去除而形成開口部20，也可以得到光波導W之防剝落效果。
順道一提，將金屬層9與光波導W之端部以彼此之輪廓大致重疊之狀態配置的情況之一例，顯示於圖10(a)中。在此例中，為了易於理解，是以使光波導W之輪廓形成為在金屬層9之輪廓的略微內側的形式來顯示[圖10之(b)以下的圖也是同樣]。在此例中，在使其輪廓與光波導W的端部之輪廓為大致重疊之配置的金屬層9中，將其前端的2 個角部切出缺口而形成為開口部20’。依據此種構成，由於光波導W的前端的2個角部直接與絕緣層1接合，所以可使光波導W的前端部分之防剝落有效地被完成。因此，在本發明中，所謂形成在金屬層9上之「開口部」，其意涵並非僅指四周被圍起來而封閉之開口部，也包含將金屬層9的邊緣部切出缺口而形成之缺口部。
又，在金屬層9與光波導W的端部為與上述同樣之配置的情況下，也可如圖10(b)所示，在金屬層9之輪廓部之中，將該前端邊緣部、與沿光波導W的長邊方向的兩側緣之三方向的部分完全去除來做成開口部20’。另外，也可如圖10(c)所示，在金屬層9之輪廓部之中，僅將該前端邊緣部去除來做成開口部20’。
又或，在金屬層9之輪廓部之中，不將該前端邊緣部完全去除，而是如圖10(d)所示，以留下其兩端部之形式來進行去除而做成開口部20’的情況，也能夠充分得到光波導W之防剝落效果。亦即，由於此開口部20’中的光波導W的接合強度變高，因此即便是在未形成有開口部20’之該兩端部中光波導W之自由度也會受到限制，其結果，形成為使得在兩端部中即便有金屬層9隔著，光波導W也不易剝落之構成。
同様地，也可以如圖10(e)所示，在金屬層9之輪廓部之中，將沿著光波導W之長邊方向的兩側緣部以分別留有該兩端部之形式進行去除而做成開口部20’，也可以如圖10(f)所示，以將沿光波導W之長邊方向的兩側緣部之各 自前端側之端部留下的形式進行去除來做成開口部20’。
另外，依據光電混合基板10之不同，會有使光波導W的輪廓部變得比電路基板E的輪廓部還在外側之情況。在該情況下，藉由將金屬層9之預定部分切出缺口來形成開口部20’，就能夠與上述一連串之例同樣，使光波導W之端部變得難以剝落。例如如圖11(a)所示，以使光波導W的端部的輪廓部變得比電路基板E的輪廓還在外側之配置而重疊的情況下，相較於光波導W之端部的輪廓位於內側之金屬層9的輪廓部之中，藉由將其前端邊緣部、沿光波導W之長邊方向的兩側緣之三方向之部分完全去除來做成開口部20’，就能夠使光波導W之端部變得難以剝落。而且，在此例中，是將光波導W的前端配置於比電路基板E的前端還外側處，然而例如在如圖11(b)所示，使電路基板E的前端與光波導W的前端大致重疊或使光波導W的前端進入內側的情況下，也可以與圖11(a)之情況同樣，在金屬層9之輪廓部之中，將三方向之部分完全地去除來做成開口部20’。
又，如圖11(c)所示，在將光波導W之前端配置在比電路基板E之前端還外側，長邊方向之兩側縁為大致重疊或是使光波導W這一方進入內側的情況下，也是與上述圖11(a)、(b)之情況同樣，可以藉由在金屬層9的輪廓部之中，將三方向之部分完全去除來做成開口部20’，以使光波導W之端部變得難以剝落。
另外，也可以如圖11(d)所示，在金屬層9之中，將其前端之2個角部切出缺口來形成開口部20’，而在這些 開口部20’中將光波導W的輪廓部之一部分與絕緣層1直接接合，並將與金屬層9之輪廓部重疊的光波導W之輪廓部配置成比電路基板E之輪廓部還在外側。
又，也可以如圖11(e)所示，與上述同様，在金屬層9之中，將其前端之2個角部切出缺口來形成開口部20’，且在這些開口部20’中將光波導W的輪廓部之一部分與絕緣層1直接接合，並將與絕緣層1的輪廓部重疊之光波導W的輪廓部配置成比電路基板E的輪廓部還在外側。
另外，在上述一連串之開口部20’之例中，也可以如圖5(a)與圖5(b)所示之例，將複數個帶狀之開口部20’平行地排列來形成。又，也可以做成沿金屬層9的輪廓部以預定間隔形成複數個小面積之開口部20’。
並且，如上述一連串之例，在光波導W的端部與金屬層9為彼此之輪廓重疊、或以使光波導W之端部的輪廓變得比金屬層9的輪廓還在外側的配置來重疊之情況下，較佳的是使與光波導W重疊之金屬層9的平面視之的形狀是形成為沒有稜角、而帶有倒R角之形狀。這是因為藉由該倒R角形狀，可得到在有金屬層9之部分與沒有之部分的分界中的應力緩和効果。
又，如圖12(a)所示，本發明對於未設置有金屬層9，而直接將光波導W重疊在絕緣層1的背面之光電混合基板10也能夠適用。亦即，絕緣層1與光波導W之積層部雖說是樹脂相互之間的接合，但由於彼此材質不同，所以會有因該應力之差而在光波導W上產生翹曲或變形因而變得 容易剝落之情況。因此，為了更進一步提升兩者之剝離強度，可以做成如圖示一般地在與光波導W重疊之絕緣層1的背面形成凹部22，並使光波導W之一部分進入此凹部22內。上述凹部22之配置可以比照前述開口部20、20’之配置來形成。
依據此構成，由於藉由使上述光波導W之一部分進入之作法，而對絕緣層1得到下錨效果，所以相較於絕緣層1與光波導W之接合面為平坦之情況，可使剝離強度變得更高，而可以得到進一步的光波導W的防剝落效果。
而且，在上述絕緣層1上形成凹部22時，可以藉由例如，如圖12(b)所示，與前述之例同樣地進行而形成電路基板E之後，對絕緣層1的背面，在已將上述凹部22之形成預定部以外的部分予以保護之狀態下來進行鹼性蝕刻，以形成凹部22。然後，如圖12(c)所示，與前述之例同樣地進行而形成光波導W之後，藉由進行光元件等之安裝、反射面7a之形成等，就能夠得到所要之光電混合基板。上述凹部22之深度，根據與形成前述之凹部21的情況同樣之理由，以設定成絕緣層1之厚度的5~70%為較佳。
當然，不藉由鹼性蝕刻來形成凹部22，而是藉由在絕緣層1的背面照射YAG雷射或準分子雷射，也能夠以預定之圖案形成凹部22。
另外，前述之例為在左右兩側設置有光電結合部，而形成為左右對稱形之構造之例，但僅在單邊設置光電結合部，並使另一邊形成為僅在連接器連接下之構成也 可以。在該情況下，將本發明之形狀應用到使用於光電結合上之一邊的光波導W的端部，是適合的。
又，在上述一連串之例中，光波導W之外形是以下包覆層6與上包覆層8兩者所形成者，然而即使光波導W之外形是僅以上包覆層8所形成者，或僅以芯材7所形成者也可以。
另外，在上述實施之形態中，雖然顯示了關於本發明之具體的形態，但上述實施之形態僅為例示，不應被限定解釋。並欲將對於本發明所屬技術領域中具有通常知識者來說屬於明顯之各種變形，全部皆視為在本發明之範圍內。
產業上之可利用性
本發明能夠利用在難以使光波導從電路基板部分的背面側剝落，而可長期安心使用的優異的光電混合基板上。
1‧‧‧絕緣層
2‧‧‧電氣佈線
2a、2b‧‧‧墊
20‧‧‧開口部
3‧‧‧覆蓋層
4‧‧‧電解電鍍層
5‧‧‧貫通孔
6‧‧‧下包覆層
7‧‧‧芯材
7a‧‧‧反射面
8‧‧‧上包覆層
9‧‧‧金屬層
10‧‧‧光電混合基板
E‧‧‧電路基板
W‧‧‧光波導
X‧‧‧輪廓線
A-A’、B-B’、C-C’‧‧‧箭頭

Claims (16)

  1. 一種光電混合基板，具備在絕緣層的表面形成有電氣佈線之電路基板、及隔著金屬層而設置在此電路基板的絕緣層背面側之光波導，該光電混合基板的特徵在於，使上述光波導的至少一端部，與上述電路基板背面之金屬層，以使光波導端部的輪廓變得比金屬層之輪廓還在內側之配置形式重疊，且在上述金屬層中，將與光波導端部之輪廓部重疊之區域的至少一部分去除而形成開口部，並以使光波導之一部分進入該開口部內的狀態來形成光波導。
  2. 如請求項1之光電混合基板，其中，上述金屬層之開口部沿光波導端部的輪廓部斷續地形成複數個。
  3. 一種光電混合基板，具備在絕緣層的表面形成有電氣佈線之電路基板、及隔著金屬層而設置在此電路基板的絕緣層背面側之光波導，該光電混合基板的特徵在於，使上述光波導的至少一端部，與上述電路基板背面之金屬層，以使彼此之輪廓重疊或使光波導端部之輪廓變得比金屬層之輪廓還在外側之配置形式重疊，且上述金屬層中，將金屬層本身之輪廓部與光波導端部重疊之區域的至少一部分去除而形成開口部，並以使光波導之一部分進入該開口部內的狀態來形成光波導。
  4. 如請求項3之光電混合基板，其中，上述金屬層之開口部沿金屬層本身之輪廓部斷續地形成複數個。
  5. 一種光電混合基板，具備在絕緣層的表面形成有電氣佈線之電路基板、及直接設置在此電路基板之絕緣層背面側的光波導，該光電混合基板的特徵在於，使上述光波導的至少一端部，與上述電路基板背面之絕緣層，以使光波導端部之輪廓變得比絕緣層之輪廓還在內側的配置形式重疊，且在上述絕緣層中，將與光波導端部之輪廓部重疊之區域的至少一部分形成為凹部，並以使光波導之一部分進入該凹部內的狀態來形成光波導。
  6. 如請求項5之光電混合基板，其中，上述絕緣層之凹部沿光波導端部之輪廓部斷續地形成複數個。
  7. 一種光電混合基板，具備在絕緣層的表面形成有電氣佈線之電路基板、及直接設置在該電路基板之絕緣層背面側的光波導，該光電混合基板的特徵在於，使上述光波導的至少一端部，與上述電路基板背面之絕緣層，以使彼此之輪廓重疊或使光波導端部之輪廓變得比絕緣層之輪廓還在外側之配置形式重疊，且在上述絕緣層中，將絕緣層本身之輪廓部與光波導端部重疊的區域的至少一部分形成為凹部，並以使光波導之一部分進入該凹部內的狀態來形成光波導。
  8. 如請求項7之光電混合基板，其中，上述絕緣層之凹部沿絕緣層本身之輪廓部斷續地形成複數個。
  9. 一種如請求項1之光電混合基板之製法，其特徵在於具備： 準備電路基板之步驟，該電路基板在絕緣層的表面形成有電氣佈線且同樣地在絕緣層的背面形成有金屬層；及光波導形成步驟，其是相對於上述電路基板背面側之金屬層，以使光波導的至少一端部配置成使光波導端部的輪廓變得比金屬層的輪廓還在內側之狀態來形成光波導，且在準備上述電路基板之步驟中，是將上述金屬層之與光波導端部之輪廓部重疊的預定區域的至少一部分去除而形成開口部，並在上述光波導形成步驟中，以使光波導之一部分進入上述金屬層之開口部內的狀態來形成光波導。
  10. 如請求項9之光電混合基板之製法，其中，在準備上述電路基板之步驟中，將上述金屬層之開口部沿光波導端部的輪廓部斷續地形成複數個。
  11. 一種如請求項3之光電混合基板之製法，其特徵在於具備：準備電路基板之步驟，該電路基板在絕緣層的表面形成有電氣佈線且同樣地在絕緣層的背面形成有金屬層；及光波導形成步驟，其是相對於上述電路基板背面側之金屬層，以使光波導的至少一端部配置成使彼此之輪廓重疊或使光波導端部的輪廓變得比金屬層的輪廓還在外側之狀態來形成光波導， 且在準備上述電路基板之步驟中，是將上述金屬層之使金屬層本身之輪廓部與光波導端部重疊的預定區域的至少一部分去除而形成開口部，並在上述光波導形成步驟中，以使光波導之一部分進入上述金屬層之開口部內的狀態來形成光波導。
  12. 如請求項11之光電混合基板之製法，其中，在準備上述電路基板之步驟中，將上述金屬層之開口部沿金屬層本身之輪廓部斷續地形成複數個。
  13. 一種如請求項5之光電混合基板之製法，其特徵在於具備：準備電路基板之步驟，該電路基板在絕緣層的表面形成有電氣佈線；及光波導形成步驟，其是相對於上述電路基板背面側之絕緣層，以使光波導的至少一端部配置成使光波導端部的輪廓變得比絕緣層的輪廓還在內側的狀態來形成光波導，且在準備上述電路基板之步驟中，是將上述絕緣層之與光波導端部之輪廓部重疊的預定區域的至少一部分形成凹部，並在上述光波導形成步驟中，以使光波導之一部分進入上述絕緣層之凹部內的狀態來形成光波導。
  14. 如請求項13之光電混合基板之製法，其中，將上述絕緣層之凹部沿光波導端部之輪廓部斷續地形成複數個。
  15. 一種如請求項7之光電混合基板之製法，其特徵在於具 備：準備電路基板之步驟，該電路基板在絕緣層的表面形成有電氣佈線；及光波導形成步驟，其是相對於上述電路基板背面側之絕緣層，以使光波導的至少一端部配置成使彼此之輪廓重疊或使光波導端部之輪廓變得比絕緣層的輪廓還在外側的狀態來形成光波導，且在準備上述電路基板之步驟中，是將上述絕緣層之使絕緣層本身的輪廓部與光波導端部重疊之預定區域的至少一部分形成凹部，並在上述光波導形成步驟中，以使光波導之一部分進入上述絕緣層之凹部內的狀態來形成光波導。
  16. 如請求項15之光電混合基板之製法，其中，將上述絕緣層之凹部沿絕緣層本身之輪廓部斷續地形成複數個。
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