TWI308228B - Hybrid opto-electrical circuit board and method for manufacturing the same - Google Patents

Description

1308228 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 - 本發明係與光訊號傳遞有關，特別是一種用於整合光波導結構 及光電元件之光電基板。 【先前技術】 目前的高速電子傳輸系統，大多仍以金屬導線進行電訊號傳 輸。為了通訊頻寬提升，電訊號的頻率被大幅提高，高頻運作之 鲁 電讯號產生的強烈電磁波，而導致嚴重的電磁干擾。為了降低電 磁波干擾，電訊號的傳輪頻寬及頻率受到限制，使得電訊號所能 傳遞的資料流量不易再進—步提升。而光訊號傳輸時不會產生電 磁波外洩’也不會受到外部電磁波干擾，因此逐漸被整合於電路 — 設計中，作為訊號傳輪通道。 現有的光訊號傳輪係利用光纖傳遞訊號，再透過耦合器將光 纖與光電元件連接，使光訊號轉換為電訊號再傳輸至其他電子元 • 件。現有的設計傾向將光波導結構及光電元件整合於電路板上， 形成光電基板，例如美國專利US6512861號專利案，係於一載板 之上側面設置-可轉換光電訊號之光電元件，於載板之下側面形 成光波導結構，使光波導結構覆蓋於載板的導光孔，使光訊號藉 由導光孔而於光電元件及光波導元件之間傳遞。 但上述設計仍有問題存在。—般而言作，為載板之印刷電路 板為樹脂賴及金料_成。在電崎的後賴程中，必 須利用化學物質進行通孔膠渣清除、金屬線路的顯影細，或是 以黏膠進行元件或多層板壓合接著，上述兩種過程之中，都會導 1308228 物Γ是黏膠進入導光孔中。化學物質如氫氧化雅0Η) 都會對導光孔内壁產生_作用，使導光孔 通ί _光訊號反概率不佳，導致光訊號在 光孔後強度迅速衰減。而黏膠則會填塞於導光孔中，撞住 光訊號之仃桃線，直接f彡響製㈣良率。目此如何確 結構不會在製程中被破壞，成為待解決之問題。 … 【發明内容】 ▲白知技術中的光電基板，並未針對導光孔結構於製程中受到 破壞的問題提出解決方案。#於以上關題，本發明提供一種光 電基板及其f妨法，可财導姐結構被破壞，_光訊 遞強度。 °〜 本發明提供之光電基板，包含有__載板、—光波導結構、一 金屬層及-透光材質。載板上開設—導光孔，連通載板之上侧面 及下侧面。光波導結翻形成域板之下侧面，並覆蓋於導光孔， 用以使光訊_由導光孔祕光波導結構與做之上側面之間傳 遞金屬層形成於導光孔之内壁，用以降低導光孔之内壁的粗縫 度，並藉由金屬之反射特性反射光訊號，避免因為導光孔之内壁 表面粗糙使得光峨反射次數過多或被吸收而衰減。透光材質填 充於導光孔中，係可被光訊號穿透，並避免製程中的夕卜來材料， 例如化學藥劑或黏膠進入導光孔中。 本發明更進一步提供一種光電基板之製造方法，其包含有下 列步驟：提供一載板；於載板上形成一導光孔，使導光孔連通载 6 13〇8228 _板之上侧面及下側面；形成金屬層於導光孔之内壁，用以降低導 光孔之内度，並藉由金屬之反轉性反縣訊號，避免 因⑽光孔之酸««t使得光訊號反射次數過多辦皮吸收而 :衰減，·填充—透光材質於導光孔中，—供光訊號傳遞；形成一 光波導結構於載板之下，並使歧導結構覆蓋於導光孔，用 以使光訊號藉由導光孔而於光波導結構與載板之上側面之間傳 遞。 ^ 本發明可有效降低導光孔之内壁粗键度，並藉由金屬之反射 特性，使光訊賴被反射效率提升，進而使得通過導光孔的光訊 .號不會迅速衰減。同時藉由透光材質填充於導光孔中，可以避免 '製程中使用的化學藥劑、郷進入導光孔中，有效地避免導光孔 ，被破壞歧聰，峨升整體製作_，以降減電基板的製造 難度及成本。 以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其 # =容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術内容並據以實 靶且根據本，兄明書所揭露之内容、申請專利範圍及圖式，任何 熟習相關技藝者可鹤地理解本發爾目關之目的及優點。 …社之關於本發_容之綱及町之實财式之說明係用 以不範與轉树明之顧，並且提供本發明之專射請範圍更 進一步之解釋。 【實施方式】 為使對本發㈣目的、構造、特徵、及其魏有進—步的瞭 1308228 解’兹配合實施例詳細說明如下。 請參閱「第1圖,戶斤千 種光電基板100之剖面亍i、圖^ 1明第一實施例所揭露之一 光波導結構20，先物:電基板包含有-載板10及一 尤如虎可由光波導結構2〇傳遞 基板100上的光電元件·。 mx置於此先包

電路:再=1 =圖」所示’載板1〇可為-印刷電路板或軟性 瓣^蝴光電元件㈣或電子元件（圖未示），同時載板 尺寸及型態’魏_基板_之需求預先賴成形。載 細彡树㈣之上側面及下侧 〜層12之製作方式係依據内層板線路之需求，先於 ，板Κ)之上侧面及下側面貼上编或鋼膜，再進行顯景細而形 成具有預定關板_的導電線路層12。導t祕層12係用以 連接光電元件，㈣遞魏號。❹卜導鎌闕U之數目亦 可為一，形成於載板10之上側面。 載板ίο更具有複數辦光孔14，各料孔14係貫穿載板ι〇 而連接載板10之上及下側面。料光孔14係_供光訊號 於載板10之上側面及下側面之間傳遞。於導光孔14之内壁形成: -，屬们6，其中金屬層16之材料係金、錫 '銀、銅或紹等具 備南反射係數之金屬’以紐方式使金屬層16形成於導光孔Μ 之内壁。金屬層14係用以降低各導光孔μ _之粗糖度，並藉 由金屬之反射特性反射光訊號，避免導光孔Μ _鑽孔時產生的 粗糙結構，導致光贈反射絲過乡缝魏而衰朗問題。於 導光孔14中更進-步填充透光材f 18，透光材質18係填滿整個 1308228 導光孔14,且可被光訊號穿透。 ^材質18係可被光訊號穿透，且可抗化學藥劑的雜。由 18填滿導献14，因此可避免後續製程之飯刻液、 i導光孔14中而對導光孔14内壁反射條件造成不良影 B 、光材質可為無機材料、有機材料或是有機無機混合材料。 :中無機㈣可為玻频維（伽酿册…；有機獅可為聚酿 胺（olyimide，PI) ’聚碳酸酯（p〇Iycarb刪ie，pc )及石夕膠（$出d

Gd).擇-或是任意混合。錢無機混合材料細有機材料與石夕 (sihcates)之混合物，與魏合之有猜料可為前述之高分子材 料，例如聚酿胺（P〇lyimide，PI)，聚碳酸醋（p〇lycarb〇nate，扣） 或矽膠（SilicaiGel)。 請再參閱「第1圖」所示，光波導結構20係形成於載板1〇 之下側面，用以傳遞光訊號，且位於載板10下側面之導電線路層 12係位於載板1〇與光波導結構2〇之間。光波導結構2〇係覆蓋 於導光孔14，使光訊號藉由導光孔14而於光波導結構2〇及载板 10上側面之間傳遞。而光電元件200或電子元件係設置於載板1〇 之上侧面，並覆蓋於導光孔14，如此一來光電元件200就可以藉 由耦合於光波導結構20以進行光訊號的傳遞。以上所述，係為多 層板結構中’具有光波導結構20之單一光電基板100的結構組 成，以下將再說明其製作方法。 請參閱「第2A圖」〜「第2D圖」所示，係為光電基板之製 作方法，其包含下列步驟。 依據預定尺寸需求，裁切硬質電路板或軟質電路板，以提供 1308228 載板10。透過一内層板製程，於载板ίο貼附銅箱、銘羯或是 鑛上銅膜，再對㈣、_或是銅膜進行顯影細，於載板之 •上側面及下侧面形成由内層線路構成之導電線路層u，用以供電 - δίΐ號傳遞，如「第2A圖」所示。 ，利用雷射、機械鑽孔等加工程序，於載板10上形成複數個導 光孔14 $光孔14之數目係依據光訊號傳遞需求配置，於本實 鈿例中導光孔I4之數目係為二。導光孔^係貫穿載板ι〇，而連 鲁通載板Κ)之上侧面及下側面，以供光訊號於載板1〇之上側面及 下側面之間傳遞，如「第2Β圖」所示。 於各導光孔Μ内壁形成一金屬層16，覆蓋整個導光孔14的 内壁’如「第2C圖」所示。逐漸增加金屬層16之厚度後，金屬 層16即可降低導光孔14内壁的表面粗糙度。同時藉由金屬之反 射特性’金屬層16可反射光訊號’避免因為導光孔Μ内壁表面 粗糙’使得光訊號反射次數過多或被吸收而衰減。金屬層Μ之材 _料係域光喊讀長，敎具有高反射絲的金屬，以電鐘或 疋m電電鍍方式鍍膜於導光孔14内壁，用以提升導光孔14内壁 的光喊反射率，減緩光訊號在通過導光孔M時的衰減。以85〇nm 波長之光訊號為例，金屬層16之材料可選擇金、錫、銀或鋁，在 850nm的光訊號波長之下，金的反射效率約有卯％，銀的反射效 率約有97°/。，而鋁則有91%的反射效率。 接著將可抗化學藥劑腐蝕且可被光訊號穿透之透光材質18 填入導光孔14中，將導光孔14内部填滿，如「第2D圖」所示。 透光材質18係可針對後續製程所使用之化學藥劑來選擇，以使填 10 1308228 充於導光孔Η的透光材質I8可雜抗化學軸的軸。透光材 質可為減、有機材料或是錢無機混合材料，用以供光 訊號穿透，並可抵抗鉻酸、硫酸或是過猛酸卸等化學藥劑的腐钱。 由於透光材質18填滿整個導光孔u，因此這些化學藥劑就不會 2入導光孔Η情_ 16或是導光孔14的㈣產生侵姓腐 蝕，同時亦可避免黏膠進入導光孔14中造成阻塞。 、首最後’形成-光波導結構20於载板1〇之下侧面，並覆芸於 ¥先孔U，使細錢由輪L Μ秘級導結㈣及載㈣ 之.面之間傳遞。其中光波導結構2Q可透過黃光微影製程、泰 射灰丨J寫製程或星模等製程來製作，使载板1〇之 田 線路構成之光波導結構2〇。 /成有光波導 製作程序並不侷限於前述順序，例 線路㈣及光波導結構2。之後，再戦= 板1〇製作導電 料W透紐㈣，例如著形成金 疋先於她K)上開設導光孔M、填^麵㈣之後T，或 订後續加卫製程，藉以從製程開始之初就透光材質18對、^進 14發揮保護作用。 钶質18對導光孔 以上所柄為多層板結射，具有光波導 板1⑻的結構組成，皆下來將進—步介紹4:二之早—先電基 基板。 '/、有夕層板結構之光電 月 > 閱第3圖」所示，係為本發明第二每 種多層板結構q電基板，其 ^^騎揭露之〜 收及一光波導結制。載板i。具有：導電='、—輔助載板

1J 净包線路層12，分別形成 1308228 於載板10之之上側面及下側面。且载板10具有複數個導光孔14， 各導光孔14係貫穿载板10，並連通載板10之上侧面及下側面。 導光孔14之内壁形成一金屬層16，且導光孔14中更進一步填入 透光材質18以填滿導光孔14。 明再芩閱「第3圖」’光波導結構2〇係形成於载板1〇之下側 面，並覆盖於導光孔14 ’使光訊號藉由導光孔14並穿透透光材 貝18 ’而於光波導結構20及載板1〇之上側面之間傳遞。且於光 波導結構20中，設有-鏡面結構22，對應於導光孔14 ,用以反 射光訊號抓變光訊號傳_徑。如此—來，於級導結構2〇中 水平移動之歧號可被鏡祕構22反紐變而方向，進入導光孔 14中。 、光波導結構2〇之外側披覆膠片或是黏膠等接合材料邓，用 以接合辅助載板10, ’將輔助載板1Q，固定於載板iq之下側面，並 使光波導結構2〇位於她職辅助· 1G，H電基板· 更包含有-或是複數爾_導光孔19。辅助導統係以鑽孔 ，而貫穿載板10及辅助载板10,，藉以使光訊號於載板 =及，助載板⑹之間傳遞。此—輔助導光孔19之内壁，亦形成 跋執人透先材質_助導光孔19中，以形成光訊號傳遞 路徑。 請參閱「第4A圖 作方法。 第4E圖」’係為光電基板300之製 如「弟4 A圖」所示，笛_〜 一光電基板的結構，其程秘^錢例之製作程序，係先製作單 ”弟一貫施例相同，依序於載板10上 12 1308228 形成導電線路層l2、於載板1()形成導光孔丨4、於導光孔14之内 壁形成金屬層I6及填入透光材f Μ於導光孔M中。接著於將光 波導結構20形成於載板10之下側面，並於光波導結構2〇中 一鏡面結構22。 夕 接著’將一接合材料30披覆於載板10形成光波導結構20之 外侧’並將具有導電線路層12，之輔助载板1G，壓合於接合材料 30 以_助做H)猶於鑛1G之下飾，並使歧勒構 20被夾置於載板10及輔助載板1〇，之間，如「第圖」所示 此-步驟不限於將光波導結構2〇夹置於载板ι〇及辅助載板^ 之間’亦可為多個她1G輸助載板1Q，之層疊結合 多層板結構之光電基板。 取八有 ^細_料光孔19，使各辅料光孔19貫穿載板1〇 「—载板10 ’使光訊號於載板10及辅助载板1〇，之間傳遞，如 笫4C圖」所示。 ^反K)之上側面及輔助載板1〇，之下側面進行全板錢銅製 :反10之上側面及輔助载板10,之下側面鍍上一侧銅膜 40，如「第4D圖」所示。 算^ :上進讀路料、防焊油墨㈣、防賴形顯影、 ^路之_，完献—__構之光 如1弟4E圖」所示。 14内導光孔】4内上金屬層，降低導光孔 f卢反& 並透過金屬之反射特性反射光職，提升光訊 率，J"降低歧_過導光孔14時的顏率。同時，導光 13 1308228 孔14中填充了透光材質18，亦避免製程中的外來材料，例如化 學藥劑、黏劑等進入導光孔14中影響光訊號傳遞。有效地提升了 製程可靠度’並提升光電基板整體光路效率。 雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本 :二在不脫離本發明之精神和制内，所為之更動與潤飾，均 备明之補賴賴。本發騎界定之賴範 所附之申請專利範圍。 少考

【圖式簡單說明】 意圖； 第1圖為本發明第—實施例所揭露 之一種光電基板之剖面示 第 2A、2B、2C、2D、 程示意圖； 2E及2F圖為第一實施例製作方法流 之—種光電基板之剖面示

第3圖為本發明第二實施例所揭露 意圖；以及 _第 4C 4D及4E圖為為第-實施例製作方法流程 示意圖。 【主要元件符號說明】 !〇 載板 10’ 輔助載板 12、12，導電線路層 14 導光孔14 14 1308228 16 金屬層 18 透光材質 19 輔助導光孔 20 光波導結構 22 鏡面結構 30 接合材料 100 光電基板 200 光電元件 300 光電基板

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Claims (1)

1. l3〇8228 十、申請專利範圍： .. .......... ^ 一種光電基板，其包含有： —載板，具有至少一導光孔，連通該載板之之上侧面及下 側面； —光波導結構，形成於該載板之下側面，並覆蓋於該導光 孔’用以使一光訊號藉由該導光孔而於該光波導結構與該載板 之上侧面之間傳遞； 一迗光材質，填充於該導光孔中，係被該光訊號穿透；及 一輔助載板，固定於該載板之下侧面，使該光波導結構位 於該載板及該輔助载板之間。 ~·如申請專利範圍第I項所述之光電基板，其中該透光材質係 ，為無機材料、有機材料、或有機無機混合材料。 如申請專利範圍第1項所述之光電基板，其中該載板包含一 導電線路層，形成於該載板之上侧面，用以傳遞電訊號。 、如申％專利範圍第1項所述之光電基板，其中該載板包含二 =電線路層，分卿成於補板之上侧面及下侧面，用以傳遞 电汛號，且位於載板之下側面之導電線路層係位於該載板及該 光波導結構之間。 ~ 5，如申請專利範圍第1項所述之光電基板，其中該載板侍為一 印刷電路板或—軟性電路板。 ，4 6_如申請專利範圍第1項所述之光電基板，其中更包含一金屬 層，形成於該導光孔之内壁，用以降低該導光孔之内壁的祕 度’並反射光訊號。 16 1308228 專利範圍第6項所述之光電基板，其中該金屬層之材 〜自金、H銅及额成組合。 8.專利範圍第〗項所述之綠基板，其中更包含至少一 9. =助導光孔，貫穿該载板及該輔助載板，用以供光訊號於該 载板及該輔助载板之間傳遞。 :¾基板之製;4方法，其包含有下列步驟： 提供一載板； 之上侧Γ載板场成至少—導光孔，使該導光孔連通該載板 之上侧面及下侧面； :一物質於該導光孔中，用以供-光訊號傳遞； 卿光^/導結構於之下側面，並覆蓋該導光孔， 面之間傳遞；及、先而於該光波導結構與該載板之上側 丁甫助載板於該载板之下侧面，伸今井欢莫处; 於該載极及該輔助裁板之間。 …先波位 10.如申碩專利範圍第9 包含—步驟，形成Μ所f之光電基板之製造方法，其令更 以供-電訊號傳遞/ ¥電線路層於該戴板之上侧面，用 U·如申請專概丄 為無機材料、有機、"^之光電基板，其中該透光材質係 让如申往宙^讨料、或有機無機混合材料。 如利乾圍第丨0 包含-步驟，形成―全尸处之先電基板之製造方法，其中更 導光孔之内壁的粗胃曰㈣導先孔之内壁，用以降低該 粗处度，並反射該光訊號。 17 1308228 13. 如申請專利範圍第12項所述之光電基板之製造方法，其中該 金屬層之#料儀選自金、錫、銀、銅及銘所成組合。 14. 如申請專利範圍第9項所述之光電基板之製造方法，其中更 包含一步驟，形成至少一輔助導光孔，使該輔助導光孔貫穿 該載板及該輔助載板，用以供該光訊號於該載板及該輔助載 板之間傳遞。