TWI435127B - 光波導纖核之製造方法，光波導之製造方法，光波導以及光電複合線路板 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種光波導纖核之製造方法、光波導之製造方法、由此光波導之製造方法製造的光波導、以及具有此種光波導的光電複合線路板。
光電複合線路板係具有內建光波導的印刷電路板，現今做為在各種資訊處理裝置內解決與較高的訊號速度相關聯的高頻噪音及傳輸頻寬不足等問題的方法，其受到相當的矚目。
含有具有能夠反射光的一傾斜端面的光波導纖核的光波導被形成在此種光電複合線路板中，用以例如從光波導輸入及輸出光。一種具有此一傾斜端面的光波導纖核的製造方法的例子係在下面非專利文件1中說明的方法。
非專利文件1說明一種光波導纖核的製造方法，其包括下列步驟：形成一光波導纖核；經由以一迴轉刀等加工光波導纖核，形成一傾斜端面以當做在光波導纖核上的一反射鏡；及經由在傾斜端面上沉積一層金屬而形成一反射鏡，以增加在傾斜端面上的反射效率。
非專利文件2在下面說明一種方法，其中，形成一光波導纖核，接著從45°方向以一準分子雷射照射而完成燒蝕，從而形成一45°傾斜的端面以做為一反射鏡。
專利文件1在下面說明一種製造方法，其包括一製造步驟，其中，光被選擇地照射在一感光材料層上，以改變感光材料，從而形成一結構，其製造方法包括一步驟，其中，使光以一特定角度進入基板。更具體而言，其揭露具有一45°反射鏡的波導可經由依序實行纖核塗膜、45°曝光、及顯影而被形成。
非專利文件1及2揭露具有一傾斜端面的光波導纖核可經由上述製造方法被形成。
同時，在具有一傾斜端面的光波導纖核的製造中，除了形成傾斜端面的能力外，經由減少製造具有一傾斜端面的光波導纖核所需要的步驟數目，希望增加製造的效率。再者，也希望經由減少製造步驟的數目抑制製造成本。
在非專利文件1及2說明的方法中，在光波導纖核形成之後，經由切割操作等，形成一傾斜端面。也就是，光波導纖核的形成及傾斜端面的形成分別被實行，與兩者同時實行時相比，其會導致較低的生產效率及較高的生產成本。
就此而言，專利文件1揭露一技藝，其經由使光在曝光時以一特定角度進入基板，而使得光波導纖核的形成及傾斜端面的形成可同時被完成。
專利文件1：日本專利申請案早期公開No.2004-279687非專利文件1：”Optoelectric composite flexible printed circuit boards,”Matsushita Denko Giho
,Vol. 54,No. 3(2006年9月)
非專利文件2：Tsuyoshi Shioda and Kenji Suzuki,“45-Degree micromirror formed in polymer optical waveguide by excimer laser machining,”Journal of Japan Institute of Electronics Packaging,
Vol. 7,No. 7,pp. 607-612(2004)
根據本發明人的研究，當光如專利文件1中說明一樣在曝光時傾斜地進入基板時，若纖核材料層的折射率大，其將會相當地不同於在與纖核材料層的界面處的空氣等的折射率。從而，形成具有一特定角度的傾斜端面，諸如做為一45°反射鏡的傾斜端面，要求在曝光期間，相對於小的基板，光具有一角度。在曝光期間使得光對於基板的角度較小的情況中，光有時會反射離開纖核材料層的表面，使其不可能形成預定角度的傾斜端面。此外，當纖核材料層的折射率明顯不同於空氣的折射率時，不引起光的全反射之在曝光期間相對於被覆層及基板的光的角度之範圍變窄。因此，可被形成在光波導中的傾斜端面的角度之範圍很窄。也就是，有無法形成預定角度的傾斜端面的情況。
因此，本發明之目的在於提供一種光波導纖核的製造方法，其可有效地製造具有預定角度的傾斜端面之光波導纖核。本發明之其他目的在於提供一種製造含有具有一傾斜端面的光波導纖核的光波導之方法，經由此製造方法製造的一光波導，及具有此光波導的一光電複合線路板。
根據本發明之光波導纖核的製造方法係一種製造具有一傾斜端面的光波導纖核的方法，此方法包括：一纖核材料層形成步驟，在已被形成於基板上的被覆層的表面上形成由感光材料形成的纖核材料層；一高折射率物質覆蓋步驟，經由使高折射率物質緊密接觸纖核材料層表面，而以折射率大於1的物質覆蓋纖核材料層的表面；一曝光步驟，經由以相對於被覆層表面傾斜一預定角度之曝光的光照射由高折射率物質覆蓋之纖核材料層的一側，用預定形成纖核的形狀對纖核材料層進行圖案曝光以形成纖核；一高折射率物質移除步驟，從在曝光步驟中曝光的纖核材料層的表面移除高折射率物質；及一顯影步驟，將在高折射率物質移除步驟中高折射率物質已從其被移除的纖核材料層顯影，以形成具有傾斜端面的纖核。
本發明之光波導製造方法係一種製造含有具有一傾斜端面的光波導纖核的光波導之方法，此方法包括：一纖核材料層形成步驟，在已被形成於基板上的第一被覆層的表面上形成由感光材料形成的纖核材料層；一高折射率物質覆蓋步驟，經由使高折射率物質緊密接觸纖核材料層表面，而以折射率大於1的物質覆蓋纖核材料層的表面；一曝光步驟，經由以相對於第一被覆層表面傾斜一預定角度之曝光的光照射由高折射率物質覆蓋之纖核材料層的一側，用預定形成纖核的形狀對纖核材料層進行圖案曝光以形成纖核；一高折射率物質移除步驟，從在曝光步驟中曝光的纖核材料層的表面移除高折射率物質；一顯影步驟，將在高折射率物質移除步驟中高折射率物質已從其被移除的纖核材料層顯影，以形成具有傾斜端面的纖核；及一被覆層形成步驟，形成第二被覆層，以掩埋纖核。
本發明的光波導係由此光波導製造方法獲得。
本發明的光電複合線路板具有前面的光波導。
經由下面的詳細說明及附圖，目的、特點、特徵及優點被清楚地闡明。
雖然本發明不限於這些實施例，下面說明本發明之實施例。
製造光波導纖核的方法之一實施例包括下面步驟，依續為：在已被形成於基板上的被覆層的表面上形成由感光材料形成的纖核材料層；經由使高折射率物質緊密接觸纖核材料層表面，而以折射率大於1的物質覆蓋纖核材料層的表面；經由以相對於被覆層表面傾斜一預定角度之曝光的光從其由高折射率物質覆蓋之一側照射纖核材料層，用預定形成纖核的形狀對纖核材料層進行圖案曝光；從曝光的纖核材料層的表面移除高折射率物質；及將高折射率物質已從其被移除的纖核材料層顯影，以形成具有傾斜端面的纖核。除了前面的光波導纖核的製造方法的步驟外，發明的製造光波導的方法包括：形成第二被覆層以掩埋纖核的步驟。
第一實施例
圖1顯示根據本發明之第一實施例描繪製造光波導的方法之簡化圖。圖1A係顯示第一實施例中的曝光步驟之簡化截面圖；圖1B係顯示第一實施例中的顯影步驟之簡化截面圖；圖1C係顯示已被形成的光波導之簡化截面圖；且圖1D係繪示在第一實施例的曝光步驟中曝光的光之行進方向的簡化圖，其係顯示於圖1A的橢圓A中之區域的放大圖。
如圖1A所示，根據本發明之第一實施例製造光波導的方法需要在將一纖核材料層13形成於其上具有第一被覆層12的基板11之第一被覆層12上之後，將隨後以高折射率物質15覆蓋的纖核材料層13曝光。
更詳細地說明此點，首先，第一被覆層12被形成在基板11的表面上。
任一不同種類的有機基板或無機基板可無特別限制被使用做為基板11。有機基板的說明例包括環氧基板、壓克力基板、聚碳酸酯基板及聚亞醯胺基板。無機基板的說明例包括矽基板及玻璃基板。或者，也可使用一印刷電路板，其具有已形成在基板上的一電路。
形成第一被覆層12的方法可為例如一種方法，其中，由用以形成第一被覆層12之具有特定折射率的可固化樹脂材料組成的樹脂膜被貼附至基板11的表面，然後被固化；一種方法，其中，用以形成第一被覆層12的液態可固化樹脂材料被塗佈至基板11的表面上，然後被固化；或是一種方法，其中，用以形成第一被覆層12的可固化樹脂材料的漆被塗佈至基板11的表面上，然後被固化。當第一被覆層12被形成時為了增加黏著性，最好使基板11的表面預先受到電漿處理等。
用以形成第一被覆層12的可固化樹脂材料可為一種材料，其在導光的傳播波長下具有比其後形成的纖核16的材料低的折射率。在此傳播波長下的折射率係被例示為從約1.5至約1.55的折射率。此種可固化樹脂材料的例子包括具有上面的折射率之環氧樹脂、壓克力樹脂、聚碳酸酯樹脂及聚亞醯胺樹脂。
第一被覆層12的厚度最好係約5至約15μm。
可被用以形成第一被覆層12的特定方法包括例如一種方法，其中，用以形成第一被覆層12的樹脂膜被貼附至基板11的表面，然後被固化；且形成第一被覆層12的另一種方法係一種方法，其中，一液態可固化樹脂材料或可固化樹脂材料的漆被塗佈至基板11的表面上，然後被固化。
例如，下面的方法可被用以將用於形成第一被覆層12的樹脂膜貼附至基板11的表面，然後被固化。首先，由可固化樹脂製成的樹脂膜被放在基板11的表面之上，然後經由在加熱下施壓以貼附至該處；或者一由可固化樹脂製成的樹脂膜利用透明黏著劑被貼附至基板11的表面。然後，以光照射或者加熱而使貼附的樹脂膜固化。
可被用於塗佈、然後固化用於形成第一被覆層12的液態可固化樹脂材料或可固化樹脂材料的漆之特定方法的例子如下。首先，經由使用例如旋轉塗佈、桿棒式塗佈、或浸漬式塗佈，液態可固化樹脂材料或可固化樹脂材料的漆被塗佈至基板11的表面上。然後，已塗上的液態可固化樹脂材料或可固化樹脂材料的漆經由以光照射或加熱而固化。
其次，如圖1A所示，由感光材料組成的一纖核材料層13被形成在已被形成的第一被覆層12的外表面上。
舉例而言，形成纖核材料層13的方法可為一種方法，其中，用以形成纖核材料層13之由具有特定折射率的感光聚合物材料組成的樹脂膜(感光膜)被貼附至第一被覆層12的外表面；一種方法，其中，用以形成纖核材料層13的一液態感光聚合物材料被塗佈至第一被覆層12的外表面上；或一種方法，其中，用以形成纖核材料層13的感光聚合物材料的漆被塗佈至第一被覆層12的外表面上，然後被弄乾。當纖核材料層13被形成時為了活化第一被覆層12的外表面並且增加對該處的黏著性，最好使第一被覆層12的外表面預先受到電漿處理等。
如同在此使用的，”感光”指當以光照射時經歷的改變之品質。改變的例子包括固化、軟化、關於特定溶劑的溶解度之變化、及折射率之變化。光(曝光的光)例示但不限定為諸如紫外光之能量射線。取決於纖核材料層13的材料特性，可使用其他波長的光。
由此種感光聚合物材料組成的樹脂膜(感光膜)係例示為一乾膜，其係經由以半固化狀態的感光聚合物材料塗佈聚對苯二甲二乙酯(PET)膜而獲得。此一乾膜通常係由一保護膜保護。
用於形成纖核材料層13的感光聚合物材料可為在導光的傳播波長下具有比第一被覆層12的材料高的折射率者。在傳播波長下的折射率可為例如從約1.55至約1.6。
用於形成纖核材料層13的感光聚合物材料的種類係例示為包含具有如上指出的折射率之環氧樹脂、壓克力樹脂、聚碳酸酯樹脂、或聚亞醯胺樹脂以做為樹脂成分的感光材料。在這些之中，特別喜好雙酚型的環氧樹脂。用於形成纖核材料層13的感光聚合物材料最好係包括雙酚型的環氧樹脂及陽離子光固化劑的樹脂合成物，因為此種樹脂合成物可得到具有高耐熱性的波導，從而使其可復合形成波導及印刷電路板等。再者，由纖核材料層13及第一被覆層12之間的黏著性的觀點，用於形成纖核材料層13的感光聚合物材料最好係與用於形成第一被覆層12的可固化樹脂材料相同類型的系統。
雖然未受到特別的限定，纖核材料層13具有一厚度，其最好係從約20至約100μm。
可被使用之用於形成纖核材料層13的方法的例子包括一種方法，其中，一樹脂膜被貼附以形成纖核材料層13，及一種方法，其中，液態可固化樹脂材料或可固化樹脂材料的漆被塗佈以形成纖核材料層13。
貼附樹脂膜以形成纖核材料層13的具體方法包括將由可固化樹脂組成的樹脂膜放在第一被覆層12的外表面上，然後經由在加熱下施壓而將樹脂膜貼附至該處；或者利用透明黏著劑將由可固化樹脂組成的樹脂膜貼附至第一被覆層12的外表面。
塗佈用於形成纖核材料層13的液態可固化樹脂材料或可固化樹脂材料的漆之方法的具體例包括經由旋轉塗佈、桿棒式塗佈、或浸漬式塗佈將液態可固化樹脂材料或可固化樹脂材料塗佈至第一被覆層12的外表面，然後若需要的話再加以乾燥。
纖核材料層13可在纖核材料層13被例如選擇地曝光及固化之前受到熱處理。這樣的話，纖核材料層13的表面可清除掉不平整、氣泡、裂縫等，從而變得平坦。熱處理溫度最好係一溫度，其提供纖核材料層13黏性，使其清除表面的不平整、氣泡、裂縫等，並且使其平坦，而根據形成纖核材料層13的可固化樹脂材料的類型而被適當地選擇。為了完全達成上述效應，熱處理時間最好係從約10至約30分。熱處理的手段未受到任何特別的限定。舉例而言，可使用包含在被設定於一給定溫度的烤爐中的處理或是在加熱板上加熱之方法。
其次，在經由使具有高於1的折射率之物質緊密接觸於該處而覆蓋纖核材料層13的表面之後，經由通過一光罩14以曝光的光照射纖核材料層13而在纖核材料層13上實行預定形狀的圖案曝光。如圖1D所示，曝光在此未經由將曝光的光從垂直於第一被覆層12的表面之方向照射而完成；更確切地說，其包含傾斜的曝光，其中，當形成一45°反射鏡時，曝光的光傾斜地照射，使得在垂直於第一被覆層12的表面之方向與曝光的光通過纖核材料層13行進的方向之間的角度θ1變成一特定角度，例如45°。更具體來說，曝光的光傾斜地照射，使得曝光的光關於垂直於第一被覆層12的表面之方向的角度θ0，及角度θ1，變成特定角度。
當纖核材料層13被曝光時，以高折射率物質緊密接觸纖核材料層13的方式使纖核材料層13的表面處於被具有大於1的折射率之高折射率物質覆蓋的狀態而完成此曝光。此配置避免曝光的光在纖核材料層13的表面未完全地被反射，從而增加曝光的光進入纖核材料層13的角度之範圍。
這在下面更完整地說明。
令出現在纖核材料層13之曝光的光進入側的表面之高折射率物質15的折射率為n0且令纖核材料層13的折射率為n1，當曝光的光進入纖核材料層13時，下列的公式(1)適用
n0Sinθ0=n1Sinθ1 (1)
令n0為1.33，曝光的光進入纖核材料層13的條件被給定為下面的公式(2)
令n1為1.4至1.6，曝光的光進入纖核材料層13的條件被給定為下面的公式(3)
相比之下，在纖核材料層13未被高折射率物質15覆蓋的情況中，當空氣存在於纖核材料層13之曝光的光進入側的表面上，假定n0為1且n1係1.4至1.6，曝光的光進入纖核材料層13的條件被給定為下面的公式(4)
如上所述，當纖核材料層13被具有高於1的折射率之高折射率物質15覆蓋而實行曝光時，曝光的光在纖核材料層13的表面未完全地被反射，從而增加曝光的光進入纖核材料層13的角度之範圍。結果，關於垂直於被覆層13的表面之方向，可使得曝光的光以諸如45°的一特定角度通過纖核材料層。在曝光係於空氣中而非例如在纖核材料層13係以具有高於1的折射率之高折射率物質15覆蓋的狀態中被實行的情況中，除非纖核材料層13的折射率n1被調整，其將不可能形成例如45°的預定角度之一傾斜端面以做為反射鏡。同時，即使假定可調整纖核材料層的折射率n1並形成一傾斜端面，傾斜端面的表面的平坦度將傾向於降低。這可能是由於即使曝光的光能夠進入纖核材料層，被反射之曝光的光增加，導致不充分的曝光。
從上述，經由處於以高折射率物質緊密接觸纖核材料層13的方式使纖核材料層13的表面被具有大於1的折射率之高折射率物質覆蓋的狀態而完成此曝光，用於製造具有特定角度的一傾斜端面(諸如做為一45°反射鏡的傾斜端面)之光波導纖核的曝光可被輕易地完成。此外，可得到一平坦的傾斜端面。這可能是由於充分之曝光的光能夠進入纖核材料層。
不會經由諸如與纖核材料層13反應或是分解纖核材料層13而腐蝕纖核材料層13之任何適當的物質可以沒有特別的限制而被使用做為高折射率物質15。說明例包括具有高於1的折射率之液體，及隨後說明的類型的結構，其具有傾斜於第一被覆層12(具有高於1的折射率之樹脂膜)的表面之面。
可被用以覆蓋高折射率物質15的方法包括例如一種方法，其中，已被形成在下面的被覆層12的表面上之纖核材料層13被浸入至具有高於1的折射率之液體中，及一種方法，其中，具有高於1的折射率之液體被塗佈至纖核材料層13上。
高折射率物質15的折射率與纖核材料層13的折射率最好差別不大於0.3。若高折射率物質15的折射率與纖核材料層13的折射率之間的差別太大，將無法達成充分之曝光的光進入的角度範圍增加的效果。
高折射率物質15必須以緊密接觸於該處的方式覆蓋纖核材料層13。舉例而言，若一層空氣等存在於纖核材料層13及高折射率物質15之間，將無法達成充分之曝光的光進入的角度範圍增加的效果。因此，高折射率物質15最好係液體，其說明例包括水、諸如乙醇的醇、或是諸如矽油的油。
在液體被使用做為高折射率物質15的情況中，一種方法(其中，已被形成在下面的被覆層12的表面上之纖核材料層13被浸入至具有高於1的折射率之液體中)可被輕易地完成且最好被使用。在此種情況中，最好使用上述感光膜(乾膜)做為纖核材料層13，因為可抑制纖核材料層13的腐蝕。
曝光係如上述之傾斜曝光，且未受到任何特別限定，而可使用一種方法，其包含通過光罩14在需要的劑量下曝光於能夠修改(例如固化)感光材料的波長的光。或者，也可使用其他曝光方法，諸如接觸曝光，其包含在使光罩14接觸纖核材料層13的表面之後曝光，或者投影曝光，其保持一給定的間隔，以不與纖核材料層13的外表面接觸。
曝光條件係根據感光材料的類型被適當地選擇。例如，包括使用具有約365nm的波長的UV光做為曝光的光且曝光的劑量為500至2500mJ之曝光條件可被選擇。
在曝光之後，經由加熱完成後固化對於確保實行固化係有效的。後固化的條件最好係從約80至約160℃溫度及從約20至約120分鐘的時間。不過，此範圍未受到任何特別的限定；當然，重要的是後固化的條件根據感光材料被優化。
在此曝光已被完成之後，高折射率物質15從已曝光的纖核材料層13被移除。移除高折射率物質15的方法未受到任何特別的限定。例如，在纖核材料層13被浸入至液態的高折射率物質15的情況中，適當方法的一個例子係將在其上具有纖核材料層13的工件從液態的高折射率物質15移除並且當需要時去掉或弄乾液體。或者，在樹脂膜已被使用做為高折射率物質15的情況中，移除的方法可包含例如將樹脂膜從纖核材料層13剝離。
其次，如圖1B所示，經由實行顯影步驟形成一纖核16。因為如上述的傾斜曝光被施加於纖核16，經由實行通常的顯影；也就是，未實行特定的顯影，而形成一傾斜端面17。
顯影是一種操作，其中，當纖核材料層13的感光材料係一正型材料時，經由使用顯影液洗掉未曝光的區域而移除不需要的區域，或者，當感光材料係一負型材料時，洗掉曝光的區域。顯影液的說明例包括丙酮、異丙醇、甲苯、乙二醇、或其特別比例的混合物。此外，也可適當地使用含水顯影液，諸如日本專利申請案早期公開No.2007-292964中揭露者。顯影方法例示為使用噴霧器噴灑顯影液的方法，及包含使用超音波清洗的方法。
如上述形成的傾斜端面17可直接被使用做為一反射鏡。不過，為了增加傾斜端面17的反射率，最好經由使用諸如氣相沉積、濺鍍、或是奈米膠(nanopaste)技術等已知的程序在傾斜端面17的表面上形成由金屬、介電質多層膜等組成的反射塗層。經由形成此反射塗層，可實行在不可能全反射之特定方向的反射。
已如上述被形成的傾斜端面17可被直接使用做為一反射鏡。或者，傾斜端面17可在平坦處理已被施加於其表面以增加傾斜端面17的反射率之後被使用。利用此種平坦處理，可得到能夠被使用做為具有較高反射率的反射鏡之傾斜端面。可被有利地使用的平坦處理的例子係一種方法，其中，經由以諸如紅外線雷射之不同種類的能量射線照射，表面被熔化。以能量射線照射包含一種裝置，與非接觸型相比，其係簡單的，且係與接觸的方式有關的變化性無關；此外，經由限制能量射線照射範圍，可僅處理被做為目標的傾斜端面。另外，紅外線雷射係易於操縱，但能夠供應高密度能量。特別地，經由在被照射的表面引發分子振動，此雷射可有效地熱熔化傾斜端面。在一聚合物中，因為分子振動造成的吸收通常接近10μm的波長發生，具有接近10μm的波長之二氧化碳雷射除了成本低之外，其係特別有效。
除了上面的能量射線照射外，也可經由塗佈樹脂而增加平坦度。可被使用於此情況中的樹脂係與用以形成纖核或被覆相同的種類。最好使用已被稀釋之折射率非常近似的樹脂以適於塗佈。在此種情況中，因為物理值(熱膨脹係數等)與下面的材料的相容性很良好且折射率也類似，使用此種樹脂未減損光學特性。而且，經由使用稀釋的樹脂，可維持好的可塗佈性。再者，因為其可僅塗佈必須的最小量，傾斜端面可被完全平面化。
最後，如圖1C所示，經由以將在顯影步驟中已被形成的纖核16掩埋的方式形成第二被覆層(外被覆層)18，而形成一光波導19。
形成第二被覆層18的方法之說明例包括一種方法，其中，用於形成第二被覆層18的液態可固化樹脂材料係以掩埋纖核16的方式被塗佈，然後用光或熱等加以固化；一種方法，其中，用於形成第二被覆層18的可固化樹脂材料的漆係以掩埋纖核16的方式被塗佈，然後用光或熱等加以固化；及一種方法，其中，用於形成第二被覆層18的由可固化樹脂材料組成的樹脂膜係以掩埋纖核16的方式被貼附，然後用光或熱等加以固化。
假如其係在導光的傳播波長下具有比製造纖核16的材料者低的折射率之可固化樹脂材料，用於形成第二被覆層18的可固化樹脂材料沒有受到任何特別的限制。通常，可使用類似於形成第一被覆層12的材料之種類的可固化樹脂材料。
雖然在纖核16上其厚度最好是與第一被覆層12者相同的程度，第二被覆層18的厚度沒有受到任何特別的限制。
如此，經由上述步驟，形成像圖1C所示的光波導19。
已被形成的光波導19係由以感光材料組成的纖核16及覆蓋纖核的被覆層(第一被覆層12及第二被覆層18)構成。纖核16具有比被覆層高的折射率，從而可將傳播通過內側的光經由全反射侷限於纖核內。此種光波導19主要係被形成以做為多模波導。下面雖非必要，但係適當的：光波導19中的纖核16具有矩形的形狀，其具有例如從20至100μm的尺寸；底部第一被覆層12及頂部第二被覆層18的厚度，排除包括纖核的層的厚度，各自為從5至15μm；且纖核與被覆層之間的折射率的差係從約0.5%至約3%。
第二實施例
其次，說明一種情況，其中，兩種不同角度的光被使用做為在本發明的第一實施例的製造光波導的方法中被採用的曝光的光。對應於本發明的第一實施例的製造光波導的方法之特徵係由相同的參考符號標示，且省略重複的特徵之詳細說明。
圖2顯示根據本發明之第二實施例描繪製造光波導的方法之簡化圖。圖2A係顯示第二實施例中的曝光步驟之簡化截面圖；圖2B係顯示第二實施例中的顯影步驟之簡化截面圖；及圖2C係顯示已被形成的光波導之簡化截面圖。
與第一實施例相同，根據本發明之第二實施例的製造光波導的方法包含，如圖2A所示，在將一纖核材料層13形成於其上具有第一被覆層12的基板11之第一被覆層12上之後，在被高折射率物質15覆蓋的狀態下使纖核材料層13曝光。
更特別地，首先，第一被覆層12被形成在基板11的表面上。其次，由感光材料組成的纖核材料層13被形成在已經形成的第一被覆層12的外表面上。
然後，如圖2A所示，經由通過一光罩14以曝光的光照射纖核材料層13而在纖核材料層13上實行預定形狀的圖案曝光。不同角度的兩種光在此時被使用做為曝光的光。如此，可實行用於形成具有特定角度之二傾斜端面的光波導纖核的曝光。
其次，在曝光的步驟已被完成之後，經由實行顯影步驟形成像圖2B中所示者的纖核16。因為如上述的傾斜曝光被施加於纖核16，經由實行通常的顯影；也就是，未實行特定的顯影，而形成二傾斜端面17。
最後，如圖2C所示，經由以掩埋由顯影步驟形成的纖核16的方式形成第二被覆層(外被覆層)18，最後形成一光波導19。
第三實施例
其次，說明一種情況，其中，在本發明之第二實施例的製造光波導的方法中使用的高折射率物質係相對於被覆層的表面具有一傾斜面的結構，且高折射率物質覆蓋步驟係一步驟，其中，此結構被緊密接觸纖核材料層。對應於本發明的第一及第二實施例的製造光波導的方法之特徵係由相同的參考符號標示，且省略重複的特徵之詳細說明。
圖3顯示根據本發明之第三實施例描繪製造光波導的方法之簡化圖。圖3A係顯示在第三實施例中的高折射率物質覆蓋步驟之簡化截面圖；圖3B係顯示第三實施例中的曝光步驟之簡化截面圖；圖3C係顯示第三實施例中的顯影步驟之簡化截面圖；及圖3D係顯示已被形成的光波導之簡化截面圖。
如圖3A所示，根據本發明之第三實施例的製造光波導的方法包含將一纖核材料層13形成於其上具有第一被覆層12的基板11之第一被覆層12上。其次，一高折射率物質31以覆蓋纖核材料層13的方式緊密接觸纖核材料層13。
如圖3A所示，高折射率物質31在此不僅具有平行於纖核材料層13的接觸面31b及適於緊密接觸纖核材料層13，而且也具有相對於第一被覆層12的表面傾斜的傾斜面31a。傾斜面31a係曝光的光輸入至高折射率物質31的面，而接觸面31b係曝光的光從高折射率物質31輸出且朝向纖核材料層13的面。也就是，高折射率物質31在此係具有輸入面31a及輸出面31b的結構。
傾斜面31a之傾斜的角度，被定義為相對於接觸面31b形成的角度θ3及θ4，最好是使得曝光的光大體上垂直於輸入面31a的角度。也就是，最好使用做為高折射率物質31的一種結構，其中，角度θ3及θ4係根據曝光的光之傾斜的角度被改變。假如其係如上述裝配，使用做為高折射率物質31的結構未受到任何特別的限制。說明例包括由石英構成的結構及由樹脂構成的結構。最好做為高折射率物質31的結構之折射率與較小的纖核材料層13之折射率間具有差異，且其間的差異最好不大於0.3。結果，在曝光的光從給定的傾斜角度照射於第一被覆層12的表面的曝光中，曝光的光通過傾斜面31a進入結構31，使得在高折射率物質31的表面之曝光的光的反射可被抑制，且也使得在纖核材料層13的表面之反射可被抑制。
其次，如圖3B所示，在以高折射率物質15覆蓋的狀態中經由通過光罩14曝光而在纖核材料層13上實行預定形狀的圖案曝光。此時最好在纖核材料層13及光罩14之間與在光罩14及高折射率物質31之間插入具有高折射率的液態物質，諸如水。這使其可輕易地抑制空氣存在於纖核材料層13及光罩14之間與光罩14及高折射率物質31之間。結果，具有特定角度的傾斜端面之光波導纖核可更有效地被製造。在纖核材料層13及光罩14之間與在光罩14及高折射率物質31之間插入具有高折射率的液態物質(水)的方法係例示為一種方法，其中，纖核材料層13被塗佈水且光罩14被放置在其上，然後光罩14被塗佈水且高折射率物質31被放置在其上。
如圖3B所示，如同第二實施例，不同角度的兩種光被使用做為曝光的光。這使其可實行用於製造具有二傾斜端面的光波導纖核之曝光。當一種光被使用時，用於製造具有單一傾斜端面的光波導纖核之曝光可被實行。
在曝光步驟已被完成之後，經由實行顯影步驟，纖核16被形成如圖3C所示。因為如上述的傾斜曝光被施加於纖核16，經由實行通常的顯影處理；也就是，未實行特定的顯影處理，而形成二傾斜端面17。
然後，如圖3D所示，經由以將在顯影步驟中被形成的纖核16掩埋的方式形成第二被覆層(外被覆層)18，從而形成一光波導19。
此外，將說明使用於上述第一至第三實施例中的圖案曝光之曝光步驟中的曝光裝置。任何曝光裝置只要至少具有改變能量射線對著基板之相對的照射方向的功能，則可被使用。舉例而言，經由改變能量射線本身的方向或是基板的傾斜度，可達成相對的照射方向之改變。當曝光時，其可能需要安排對著光罩的一位置或者使高折射率材料黏貼至基板。在前面的情況中，裝置最好具有至少在10μm的準確度內安排一位置的功能。在後面的情況中，裝置最好具有一功能以將基板固定於液體中。也可將一固態的高折射率材料黏貼至基板。在該情況中，裝置最好具有固定基板、其後自動在基板上安排位置並且使高折射率材料黏貼至基板的功能。裝置最好具有約5至約15mW的照射功率。再者，裝置最好具有能量射線的多重照射通道，使得具有不同方向的多重反射鏡可同時被形成。具有不同方向之多重照射通道的裝置被例示為具有一個以上的可撓性光導的裝置。
雖然本發明的範圍未受到操作實施例的絲毫限制，本發明下面利用這些例子更完整地說明。
首先，說明在操作實施例中使用的產生可固化樹脂片的方法。
形成內被覆層的光固化樹脂片A的生產
經由將7等分的重量之丙二醇縮水甘油醚(PG 207，可由Tohto Kasei Co.,Ltd.買到)、25等分的重量之氫化雙酚A型環氧樹脂(YX 8000，可由Japan Epoxy Resins Co.,Ltd.取得)、20等分的重量之固態氫化雙酚A型環氧樹脂(YL 7170，可由Japan Epoxy Resins Co.,Ltd.取得)、8等分的重量之2,2-雙羥甲基-1-丁醇的1,2-環氧-4-(2-環氧乙基)環己烷附加產物(EHPE 3150，可由Daicel Chemical Industries,Ltd.)、2等分的重量之固態雙酚A型環氧樹脂(Epikote 1006FS，可由Japan Epoxy Resins Co.,Ltd.取得)、20等分的重量之苯氧基樹脂(YP50，可由Tohto Kasei Co.,Ltd.購到)、0.5等分的重量之陽離子光固化起始劑(SP170，可由Adeka Corporation取得)、0.5等分的重量之陽離子熱固化起始劑(SI-150L，可由Sanshin Chemical Industry Co.,Ltd.取得)及0.1等分的重量之表面改性劑(F470，可由DIC Corporation取得)溶解至做為溶劑的30等分的重量之甲苯及70等分的重量之MEK中以提供環氧樹脂的漆，用具有1μm的孔徑大小之薄膜過濾器過濾溶液，然後，進行真空除氣。此環氧樹脂的漆係以塗佈棒被塗到具有50μm厚度的PET膜上，且在80℃下經過10分鐘的初步乾燥，接著在120℃下經過10分鐘的二次乾燥。最後，乾燥的漆被覆蓋做為保護膜的35μm的OPP膜。如此獲得之形成內被覆層的光固化樹脂片A具有10μm的膜厚且對於579nm波長的光為1.54的折射率。
形成纖核的光固化樹脂片B的生產
經由將42等分的重量之液態雙酚A型環氧樹脂(Epiclon 850S，可由DIC Corporation取得)、55等分的重量之固態雙酚A型環氧樹脂(Epikote 1006FS，可由Japan Epoxy Resins Co.,Ltd.取得)、3等分的重量之苯氧基樹脂(YP50，可由Tohto Kasei Co.,Ltd.購到)、1等分的重量之陽離子光固化起始劑(SP170，可由Adeka Corporation取得)及0.1等分的重量之表面改性劑(F470，可由DIC Corporation取得)溶解至做為溶劑的24等分的重量之甲苯及56等分的重量之MEK中以提供環氧樹脂的漆，用具有1μm的孔徑大小之薄膜過濾器過濾溶液，然後，進行真空除氣。此環氧樹脂的漆係以與上述”光固化樹脂片A的生產”相同的方式形成薄膜。以此方式獲得之形成纖核的光固化樹脂片B具有40μm的膜厚且對於579nm波長的光為1.59的折射率。再者，此薄片在850nm具有0.06dB/cm的透射率，因此具有高透明性。
形成外被覆層的光固化樹脂片C的生產
除了改變環氧樹脂的漆之塗佈厚度外，經由以與上述”光固化樹脂片A的生產”相同的方式形成薄膜而獲得形成外被覆層的光固化樹脂片C。以此方式獲得之光固化樹脂片C具有50μm的膜厚且對於579nm波長的光為1.54的折射率。
操作實施例1
一種製造光波導的方法係結合圖4加以說明。圖4係繪示在操作實施例1中使用的光波導製造方法的示意圖。
形成內被覆層的光固化樹脂片A被層壓至由UV透射的聚碳酸酯樹脂組成之如圖4A所示者的140mm×120mm的暫時基板上。在60℃及0.2MPa下使用V-130的真空壓膜機製成薄板。然後，以2J/cm2
的曝光劑量由超高壓水銀蒸氣燈將UV光照射至光固化樹脂片A的表面，然後在150℃下熱處理30分鐘，從而形成如圖4B所示之內被覆層12。已經形成的內被覆層12的表面接著受到氧電漿處理。
其次，如圖4C所示，形成纖核的光固化樹脂片B係在60℃及0.2MPa下使用V-130的真空壓膜機被層壓至內被覆層12的表面上，從而形成纖核材料層13。
其次，如圖4D所示，具有40μm寬及120mm長的狹縫之線性圖案的光罩14被放置於其上且以將在光罩14上的對準標記重疊至被形成於纖核材料層13的表面上之對準標記的方式定位，其後，得到的工件在此狀態下被浸入至水(高折射率物質)15中。對應於狹縫的纖核材料層13的部分然後係從被調整使得照射的光大體上為平行光之超高壓水銀蒸氣燈以3J/cm2
的曝光劑量用UV光加以光固化。來自超高壓水銀蒸氣燈之大體上平行的光被照射以相對於纖核材料層13形成17°的角度(相對於垂直第一被覆層12的表面之方向導致73°的一角度θ0)。
然後，在140℃下實行2分鐘的熱處理。接著，纖核材料層13的未曝光部分(未固化部分)係使用被調整至55℃的水基助熔劑清洗劑(Pinealpha ST-100SX,由Arakawa Chemical Industries,Ltd.生產)做為顯影劑經由顯影被溶解及移除。在以水完成清洗及吹氣之後，在100℃下實行10分鐘的乾燥，從而形成如圖4E所示之具有傾斜端面17的纖核16。相對於內被覆層12的表面之傾斜端面17的角度係以一雷射顯微鏡加以測量，且得到為38°(表示相對於垂直第一被覆層12的表面之方向被形成的角度係52°)。
其次，如圖4F所示，厚1000的金通過僅在已形成傾斜端面17的區域具有開口的金屬罩幕被真空沉積至傾斜端面17的表面上，從而產生一微反射鏡20。
接著，如圖4G所示，形成外被覆層的光固化樹脂片C係在80℃及0.3MPa下使用V-130的真空壓膜機被形成薄板以覆蓋內被覆層12及纖核16。
然後，如圖4H所示，預先在其上形成電路的一基板21(雙面覆銅箔層壓板R1766，由Panasonic Electric Works Co.,Ltd.生產，其一面被蝕刻且另一面已形成電路)被放在形成外被覆層的光固化樹脂片C的表面上且使用V-130的真空壓膜機被層壓至該處。然後，從暫時基板11側以2J/cm2
的劑量由超高壓水銀蒸氣燈實行曝光，接著在140℃下實行1小時的熱處理，從而形成一外被覆層18且將外被覆層18與預先在其上形成電路的基板21接合在一起。如此，如圖4H所示，形成由內被覆層12、纖核16及外被覆層18組成的光波導19。
其次，如圖4I所示，暫時基板11被剝離，接著，一基板22(雙面覆銅箔層壓板R1766，由Panasonic Electric Works Co.,Ltd.生產，其一面已被蝕刻)利用一黏著層23被貼附至該處。然後，經由產生通孔、鍍銅及蝕刻，形成具有預定圖案的一電路。接著，形成防焊漆，其後完成鍍金處理及網版印刷，從而形成一電路。此外，光輸入/輸出24係經由繞徑被開啟。其次，如圖4J所示，在其未形成微反射鏡20的面上之工件的末端被光學地拋光至纖核16浮現，從而產生一光電複合線路板30。在光電複合線路板30中，進入及離開光波導19的導光的路徑係由圖4J所示的箭頭指示。
下面對如此形成的光波導實行評價。
波導損耗的測量
具有纖核為10μm且數值孔徑(NA)為0.21的光纖的末端通過匹配油(矽油)被連接至光波導的一端(輸入端)。具有纖核為200μm且數值孔徑(NA)為0.4的光纖的末端通過匹配油(矽油)被連接至光波導的另一端(輸出端)。來自LED光源的光通過連接至輸入端的光纖被輸入至光波導19。離開光波導19的光通過連接至輸出端的光纖被輸入至一功率計，且輸出光的功率被測量。
此外，連接至輸入端的光纖及連接至輸出端的光纖在其間沒有光波導19而彼此直接連接，且從連接至輸出端的光纖輸出的光之功率P0以與上面相同的方式被測量。
光波導插入損耗L1係由下面的公式(5)決定，且經由將此插入損耗L1除以光波導長度而獲得的值被計算以做為波導損耗。
L1=-10log(P1/P0) (5)
反射鏡損耗的測量
首先，插入損耗L1係以與上面測量波導損耗時相同的方式被測量。微反射鏡部分接著被切斷且末端被拋光，從而形成一樣品，其中，光波導在兩端均被曝光。然後，具有在兩端均被曝光的光波導之樣品僅對於光波導以與上述波導損耗測量相同的方式測量插入損耗L2。L1及L2之間的差被當做是反射鏡損耗。在有兩個微反射鏡(一個在輸入側且一個在輸出側)的情況中，每個微反射鏡的反射鏡損耗係經由將獲得的值除以2而獲得。
在實行上述的測量時，得到在操作實施例1中得到的光波導具有0.08dB/cm的波導損耗及0.8dB的反射鏡損耗。
由上述明瞭當根據本操作實施例形成一光波導時，可同時形成做為反射鏡的一傾斜端面。也就是，不需要形成光波導所包含的步驟之外的任何操作，而可形成具有一傾斜端面的低損耗光波導。
操作實施例2
一種製造光電複合線路板的方法係結合圖5加以說明。在圖5中，示意圖係繪示在操作實施例2中使用的光波導製造方法。
經由圖案化在可撓性雙面覆銅箔層壓板(FELIOS(R-F775)，由Panasonic Electric Works Co.,Ltd. 生產)(其係將12μm厚的銅箔層壓至25μm厚的聚亞醯胺膜的各面上得到)上的銅箔而形成一電路41。在層壓板的另一面上之銅箔的整個表面係經由蝕刻被移除。如此，像圖5A中顯示的FPC 40的具有130mm×130mm的外部尺寸之可撓性印刷電路(FPC)被製造。
其次，如圖5B所示，將可移除雙面膠帶43(No. 7692,可由Teraoka Seisakusho Co.,Ltd.取得)之強黏著性的一側在60℃及0.2MPa下使用壓縮空氣噴射式真空壓膜機(V-130，由Nichigo-Morton Co.,Ltd.製造)層壓至玻璃板42(140mm×140mm×2mm厚)的整個表面上。具有形成於其上的電路41之FPC 40的側面接著被層壓至雙面膠帶43之弱黏著性的一側，從而暫時地接合FPC 40及玻璃板42。然後，利用V-130真空壓膜機，將形成內被覆層的光固化樹脂片A層壓至在未形成電路41之一側的FPC 40的表面上。
其次，形成內被覆層的光固化樹脂片A的表面使用超高壓水銀蒸氣燈以2J/cm2
的曝光劑量照射UV光，然後在150℃下熱處理30分鐘，從而形成如圖5C所示之內被覆層12。如此形成的內被覆層12的表面接著受到氧電漿處理。
接著，如圖5D所示，使用V-130真空壓膜機將形成纖核的光固化樹脂片B層壓至內被覆層12的表面上，從而形成纖核材料層13。
其次，如圖5E所示，具有40μm寬及120mm長的狹縫之線性圖案的光罩14被放置於其上且以將在光罩14上的對準標記重疊至被形成於纖核材料層13的表面上之對準標記的方式定位，其後，得到的工件在此狀態下被浸入至水15中。
然後，如圖5F所示，對應於狹縫的纖核材料層13的部分係從被調整使得照射的光大體上為平行光之超高壓水銀蒸氣燈以3J/cm2
的曝光劑量用UV光加以光固化。來自超高壓水銀蒸氣燈之大體上平行的光被照射以相對於纖核材料層13形成32°的角度(相對於垂直第一被覆層12的表面之方向導致58°的一角度θ0)，且光被照射以形成-32°的角度(相對於垂直第一被覆層12的表面之方向導致-58°的一角度θ0)。
然後，在140℃下實行2分鐘的熱處理。接著，纖核材料層13的未曝光部分(未固化部分)係使用被調整至55℃的水基助熔劑清洗劑(Pinealpha ST-100SX,由Arakawa Chemical Industries,Ltd.生產)做為顯影劑經由顯影被溶解及移除。在以水完成清洗及吹氣之後，在100℃下實行10分鐘的乾燥，從而形成如圖5G所示之具有二傾斜端面17的纖核16。相對於內被覆層12的表面之傾斜端面17的角度係以一雷射顯微鏡加以測量，且得到為44°及-44°。相對於垂直第一被覆層12的表面之方向被形成的角度分別為46°及-46°。
其次，如圖5H所示，厚1000的金通過僅在已形成傾斜端面17的區域具有開口的金屬罩幕被真空沉積至傾斜端面17的表面上，從而產生微反射鏡20。
接著，如圖5I所示，形成外被覆層的光固化樹脂片C係在80℃及0.3MPa下使用V-130的真空壓膜機被形成薄板以覆蓋內被覆層12及纖核16。然後，在120℃下熱處理30分鐘之後，層壓之形成外被覆層的光固化樹脂片C係使用超高壓水銀蒸氣燈以2J/cm2
的曝光劑量照射UV光且再次熱處理，這次是在150℃下進行30分鐘，從而形成一外被覆層18。如此形成的外被覆層18接著受到氧電漿處理。
然後，如圖5J所示，一覆蓋膜44係在120℃及0.3MPa下使用V-130真空壓膜機被層壓至外被覆層18的表面上，其後，其在160℃被加熱1小時並且由此被固化。具有125μm的厚度且包括15μm厚的黏著層之聚亞醯胺膜(無鹵素覆蓋膜R-CAES，由Panasonic Electric Works Co.,Ltd.生產)被使用做為覆蓋膜44。
其次，如圖5K所示，玻璃板42在雙面感壓膠帶43之弱黏著側上被剝離，且光輸入/輸出45係經由繞徑被開啟，從而產生一光電複合線路板50，其被形成具有光波導19，其在由內被覆層12及外被覆層18組成的被覆層中具有被掩埋於其中的纖核16。在此光電複合線路板50中，進入及離開光波導的導光之路徑係由圖5K顯示的箭頭指示。
上述測試係在操作實施例2中得到的光波導上被實行，據此，得到的波導損耗為0.08dB/cm且反射鏡損耗為0.7dB。
由上述明瞭當根據本操作實施例形成一光波導時，可同時形成做為反射鏡的傾斜端面。也就是，不需要形成光波導所包含的步驟之外的任何操作，而可形成具有傾斜端面的低損耗光波導。
操作實施例3
一種製造光波導的方法係結合圖6加以說明。在圖6中，示意圖係繪示在操作實施例3中使用的光波導製造方法。
形成內被覆層的光固化樹脂片A在60℃及0.2MPa下使用V-130的真空壓膜機被層壓至由UV透射的聚碳酸酯樹脂組成之如圖6A所示的140mm×120mm的暫時基板上。然後，以2J/cm2
的曝光劑量由超高壓水銀蒸氣燈將UV光照射至光固化樹脂片A的表面，接著在150℃下熱處理30分鐘，從而形成如圖6B所示之內被覆層12。已經形成的內被覆層12的表面接著受到氧電漿處理。
其次，如圖6C所示，形成纖核的光固化樹脂片B係在60℃及0.2MPa下使用V-130的真空壓膜機被層壓至內被覆層12的表面上，從而形成纖核材料層13。
其次，如圖6D所示，具有40μm寬及120mm長的狹縫之線性圖案的光罩14被放置於其上且以將在光罩14上的對準標記重疊至被形成於纖核材料層13的表面上之對準標記的方式定位，其後，得到的工件在此狀態下被浸入至水15中。對應於狹縫的纖核材料層13的部分接著係從被調整使得照射的光大體上為平行光之超高壓水銀蒸氣燈以3J/cm2
的曝光劑量用UV光加以光固化。來自超高壓水銀蒸氣燈之大體上平行的光被照射以相對於纖核材料層13形成75°的角度(相對於垂直第一被覆層12的表面之方向導致15°的一角度θ0)。
然後，在140℃下實行2分鐘的熱處理。接著，纖核材料層13的未曝光部分(未固化部分)係使用被調整至55℃的水基助熔劑清洗劑(Pinealpha ST-100SX,由Arakawa Chemical Industries,Ltd.生產)做為顯影劑經由顯影被溶解及移除。在以水完成清洗及吹氣之後，在100℃下實行10分鐘的乾燥，從而形成如圖6E所示之具有傾斜端面17的纖核16。相對於內被覆層12的表面之傾斜端面17的角度係以一雷射顯微鏡加以測量，且得到為67°(表示相對於垂直第一被覆層12的表面之方向被形成的角度係13°)。
使用掃描式電子顯微鏡(SEM)檢驗如此形成的纖核16的傾斜端面17。此時得到的SEM影像被顯示於圖8A。
接著，形成外被覆層的光固化樹脂片C係在80℃及0.3MPa下使用V-130的真空壓膜機被形成薄板以覆蓋內被覆層12及纖核16。然後，預先在其上形成電路的一基板51(雙面覆銅箔層壓板R1766，由Panasonic Electric Works Co.,Ltd.生產，其一面被蝕刻且另一面已形成電路)被放在被層壓之形成外被覆層的光固化樹脂片C的表面上且使用V-130的真空壓膜機被層壓至該處。然後，從暫時基板11側以2J/cm2
的劑量由超高壓水銀蒸氣燈實行曝光，接著在140℃下實行1小時的熱處理，從而形成一外被覆層18且將外被覆層18與預先在其上形成電路的基板51接合在一起。接著，暫時基板11被剝離。如此，如圖6F所示，形成由內被覆層12、纖核16及外被覆層18組成的光波導19。
其次，如圖6G所示，在光波導19的各側上的端面被光學地拋光至纖核16浮現。進入及離開如此得到之光波導19的導光的路徑係由圖6G所示的箭頭指示。
比較例
一種製造光波導的方法係結合圖7加以說明。在圖7中，示意圖係繪示在比較例中使用的光波導製造方法。除了在空氣中實行曝光外，比較例類似於操作實施例3。詳細說明如下。
形成內被覆層的光固化樹脂片A在60℃及0.2MPa下使用V-130的真空壓膜機被層壓至由UV透射的聚碳酸酯樹脂組成之如圖7A所示的140mm×120mm的暫時基板上。然後，以2J/cm2
的曝光劑量由超高壓水銀蒸氣燈將UV光照射至光固化樹脂片A的表面，接著在150℃下熱處理30分鐘，從而形成如圖7B所示之內被覆層12。已經形成的內被覆層12的表面接著受到氧電漿處理。
其次，如圖7C所示，形成纖核的光固化樹脂片B係在60℃及0.2MPa下使用V-130的真空壓膜機被層壓至內被覆層12的表面上，從而形成纖核材料層13。
然後，如圖7D所示，具有40μm寬及120mm長的狹縫之線性圖案的光罩14被放置於其上且以將在光罩14上的對準標記重疊至被形成於纖核材料層13的表面上之對準標記的方式定位。對應於狹縫的纖核材料層13的部分接著係從被調整使得照射的光大體上為平行光之超高壓水銀蒸氣燈以3J/cm2
的曝光劑量用UV光加以光固化。來自超高壓水銀蒸氣燈之大體上平行的光被照射以相對於纖核材料層13形成75°的角度(相對於垂直第一被覆層12的表面之方向導致15°的一角度θ0)。
然後，在140℃下實行2分鐘的熱處理。接著，纖核材料層13的未曝光部分(未固化部分)係使用被調整至55℃的水基助熔劑清洗劑(Pinealpha ST-100SX,由Arakawa Chemical Industries,Ltd.生產)做為顯影劑經由顯影被溶解及移除。在以水完成清洗及吹氣之後，在100℃下實行10分鐘的乾燥，從而形成如圖7E所示之具有傾斜端面17的纖核16。相對於內被覆層12的表面之傾斜端面17的角度係以一雷射顯微鏡加以測量，且得到為80°(表示相對於垂直第一被覆層12的表面之方向被形成的角度係10°)。
使用掃描式電子顯微鏡(SEM)檢驗如此形成的纖核16的傾斜端面17。此時得到的SEM影像被顯示於圖8B。
接著，形成外被覆層的光固化樹脂片C係在80℃及0.3MPa下使用V-130的真空壓膜機被形成薄板以覆蓋內被覆層12及纖核16。然後，將預先在其上形成電路的一基板51(雙面覆銅箔層壓板R1766，由Panasonic Electric Works Co.,Ltd.生產，其一面被蝕刻且另一面已形成電路)放在被層壓之形成外被覆層的光固化樹脂片C的表面上且使用V-130的真空壓膜機被層壓至該處。然後，從暫時基板11側以2J/cm2
的劑量由超高壓水銀蒸氣燈實行曝光，接著在140℃下實行1小時的熱處理，從而形成一外被覆層18且將外被覆層18與預先在其上形成電路的基板51接合在一起。接著，暫時基板11被剝離。如此，如圖7F所示，形成由內被覆層12、纖核16及外被覆層18組成的光波導19。
其次，如圖7G所示，在光波導19的各側上的端面被光學地拋光至纖核16浮現。進入及離開如此得到之光波導19的導光的路徑係由圖7G所示的箭頭指示。
當比較操作實施例3與此比較例時，即使在曝光期間照射的光相對於纖核材料層13的角度相同，在操作實施例3中形成的纖核16上之傾斜端面17相對於內被覆層12的表面的角度較大。由此，得知在水中的曝光增加可相對於內被覆層12的表面被形成的傾斜端面17之角度的範圍。此外，由圖8明瞭，形成的纖核16之傾斜端面17在操作實施例3中比在比較例中平坦。
另外，當分別對在操作實施例3中與在比較例中得到的光波導19測量波導損耗時，其在操作實施例3中係0.08dB/cm與在比較例中係0.15dB/cm。因而明瞭當曝光在水中實行時也可改善波導損耗。
操作實施例4
一種製造光電複合線路板的方法係結合圖9加以說明。在圖9中，示意圖係繪示在操作實施例4中使用的光波導製造方法。
經由圖案化在可撓性雙面覆銅箔層壓板(FELIOS(R-F775)，由Panasonic Electric Works Co.,Ltd.生產)(其係將12μm厚的銅箔層壓至25μm厚的聚亞醯胺膜的各面上得到)的一面上的銅箔而形成一電路41。在層壓板的另一面上之銅箔的整個表面係經由蝕刻被移除。如此，像圖9A中顯示的FPC 40的具有130mm×130mm的外部尺寸之可撓性印刷電路(FPC)被製造。
其次，如圖9B所示，將可移除雙面膠帶43(No. 7692,可由Teraoka Seisakusho Co.,Ltd.取得)之強黏著性的一側在60℃及0.2MPa下使用壓縮空氣噴射式真空壓膜機(V-130，由Nichigo-Morton Co.,Ltd.製造)層壓至玻璃板42(140mm×140mm×2mm厚)的整個表面上。具有形成於其上的電路41之FPC 40的側面接著被層壓至雙面膠帶43之弱黏著性的一側，從而暫時地接合FPC 40及玻璃板42。然後，利用V-130真空壓膜機，將形成內被覆層的光固化樹脂片A層壓至在未形成電路41之一側的FPC 40的表面上。
接著，形成內被覆層的光固化樹脂片A的表面使用超高壓水銀蒸氣燈以2J/cm2
的曝光劑量照射UV光，然後在150℃下熱處理30分鐘，從而如圖9C所示形成內被覆層12。如此形成的內被覆層12的表面接著受到氧電漿處理。
接著，如圖9D所示，使用V-130真空壓膜機將形成纖核的光固化樹脂片B層壓至內被覆層12的表面上，從而形成纖核材料層13。
其次，如圖9E所示，一光罩14及做為高折射率物質的一結構31係以此順序被放置在纖核材料層13上。具體而言，首先將水塗佈至纖核材料層13上。其次，具有40μm寬及120mm長的狹縫之線性圖案的光罩14被放置於其上且以將在光罩14上的對準標記重疊至被形成於纖核材料層13的表面上之對準標記的方式定位，其後，水被塗佈至光罩14上。然後，結構31被放在塗佈水的光罩14上。在此使用的結構31係由具有1.46的折射率之石英玻璃所組成者，且其中，傾斜面具有139°的傾斜角度θ3及θ4。
然後，如圖9F所示，使用被調整使得照射的光大體上為平行光之超高壓水銀蒸氣燈以3J/cm2
的曝光劑量照射UV光以大體上垂直於結構31的傾斜面，從而將對應於狹縫的纖核材料層13的部分加以光固化。來自超高壓水銀蒸氣燈之大體上平行的光被照射以相對於纖核材料層13形成39°的角度(相對於垂直第一被覆層12的表面之方向導致51°的一角度θ0)，且光被照射以形成-39°的角度(相對於垂直第一被覆層12的表面之方向導致-51°的一角度θ0)。
然後，在140℃下實行2分鐘的熱處理。接著，纖核材料層13的未曝光部分(未固化部分)係使用被調整至55℃的水基助熔劑清洗劑(Pinealpha ST-100SX,由Arakawa Chemical Industries,Ltd.生產)做為顯影劑經由顯影被溶解及移除。在以水完成清洗及吹氣之後，在100℃下實行10分鐘的乾燥，從而形成如圖9G所示之具有二傾斜端面17的纖核16。相對於內被覆層12的表面之傾斜端面17的角度係以一雷射顯微鏡加以測量，且得到為45°及-45°。相對於垂直第一被覆層12的表面之方向被形成的角度分別為45°及-45°。
其次，如圖9H所示，厚1000的金通過僅在已形成傾斜端面17的區域具有開口的金屬罩幕被真空沉積至傾斜端面17的表面上，從而產生微反射鏡20。
接著，如圖91所示，形成外被覆層的光固化樹脂片C係在80℃及0.3MPa下使用V-130的真空壓膜機被形成薄板以覆蓋內被覆層12及纖核16。然後，在120℃下熱處理30分鐘之後，層壓之形成外被覆層的光固化樹脂片C係使用超高壓水銀蒸氣燈以2J/cm2
的曝光劑量照射UV光且再次熱處理，這次是在150℃下進行30分鐘，從而形成一外被覆層18。如此形成的外被覆層18接著受到氧電漿處理。
然後，如圖9J所示，一覆蓋膜44係在120℃及0.3MPa下使用V-130真空壓膜機被層壓至外被覆層18的表面上，其後，其在160℃被加熱1小時並且由此被固化。具有125μm的厚度且包括15μm厚的黏著層之聚亞醯胺膜(無鹵素覆蓋膜R-CAES，由Panasonic Electric Works Co.,Ltd.生產)被使用做為覆蓋膜44。
其次，如圖9K所示，玻璃板42在雙面感壓膠帶43之弱黏著側上被剝離，且光輸入/輸出45係經由繞徑被開啟，從而產生一光電複合線路板50，其被形成具有光波導19，其在由內被覆層12及外被覆層18組成的被覆層中具有被掩埋於其中的纖核16。在此光電複合線路板50中，進入及離開光波導的導光之路徑係由圖9K顯示的箭頭指示。
上述測試係在操作實施例4中得到的光波導上被實行，據此，得到的波導損耗為0.08dB/cm且反射鏡損耗為0.6dB。
由上述明瞭當根據本操作實施例形成一光波導時，可同時形成做為反射鏡的傾斜端面。也就是，不需要形成光波導所包含的步驟之外的任何操作，而可形成具有傾斜端面的低損耗光波導。
如上說明，根據本發明之製造光波導的方法係一種製造具有一傾斜端面的光波導纖核的方法，此方法包括：一纖核材料層形成步驟，在已被形成於基板上的被覆層的表面上形成由感光材料形成的纖核材料層；一高折射率物質覆蓋步驟，經由使高折射率物質緊密接觸纖核材料層表面，而以折射率大於1的物質覆蓋纖核材料層的表面；一曝光步驟，經由以相對於被覆層表面傾斜一預定角度之曝光的光照射由高折射率物質覆蓋之纖核材料層的一側，用預定形成纖核的形狀對纖核材料層進行圖案曝光以形成纖核；一高折射率物質移除步驟，從在曝光步驟中曝光的纖核材料層的表面移除高折射率物質；及一顯影步驟，將在高折射率物質移除步驟中高折射率物質已從其被移除的纖核材料層顯影，以形成具有傾斜端面的纖核。
根據本發明之方法的光波導纖核的製造中，由感光材料組成的纖核材料層被形成在被覆層的表面上，且纖核材料層的表面係經由使一高折射率物質與之緊密接觸而被覆蓋，然後經由以相對於被覆層表面傾斜一預定角度之曝光的光照射由高折射率物質覆蓋之纖核材料層的一側，使纖核材料層被圖案曝光成預定形成纖核的形狀。高折射率物質接著被移除且顯影被完成。如此，具有預定角度的一傾斜端面在纖核被形成時同時被形成在纖核中。
另外，當曝光被實行時，因為此曝光係在經由使一高折射率物質與之緊密接觸而覆蓋纖核材料層表面的狀態下被實行，在纖核材料層及高折射率物質之間的折射率的差係小於在纖核材料層及空氣之間的折射率的差。所以，曝光的光在纖核材料層的表面未完全反射，且曝光的光進入纖核材料層的角度之範圍變寬。因此，可使得曝光的光通過纖核材料層以便相對於垂直被覆層表面達到諸如45°的一預定角度，從而可製造一光波導纖核，其具有預定角度的傾斜端面，諸如做為45°反射鏡的傾斜端面。此外，在曝光時，因為纖核材料層表面係經由使一高折射率物質與之緊密接觸而被覆蓋，沒有空氣等存在於纖核材料層及高折射率物質之間，使其可完全達到增加曝光的光進入纖核材料層的角度之範圍等上述效果。
由於這些理由，可有效地製造具有一特定角度之傾斜端面的光波導。
纖核材料層形成步驟最好係將由感光材料構成的一感光薄膜貼附至被覆層的表面的步驟。此一配置使其可輕易地實行纖核材料層形成步驟，從而能夠更有效地製造具有一預定角度的傾斜端面之光波導纖核。
在一較佳的配置中，其中，纖核材料層形成步驟使用前述的感光薄膜，高折射率物質係液體且高折射率物質覆蓋步驟係將纖核材料層浸沒於高折射率物質中的步驟。在此一配置中，即使當高折射率物質係液體時，只要纖核材料層係一感光薄膜，可經由高折射率材料抑制纖核材料層的腐蝕。並且，可經由將纖核材料層浸沒於高折射率物質中而輕易地抑制在纖核材料層及高折射率物質之間存在空氣。因此，可更有效地製造具有一預定角度的傾斜端面之光波導纖核。
在另一較佳的配置中，高折射率物質係具有一相對於被覆層表面傾斜的面之結構，且高折射率物質覆蓋步驟係使此結構緊密接觸至纖核材料層的步驟。使用此一配置，在曝光的光相對於被覆層表面從預定的傾斜角度照射的曝光中，曝光的光從傾斜面進入結構，使得在高折射率物質的表面之曝光的光的反射可被抑制。因此，即使當高折射率物質的折射率增加且與纖核材料層的折射率的差變得非常小時，曝光的光適當地進入高折射率物質。另外，經由使得與纖核材料層的折射率的差變小，也使得在纖核材料層表面的反射可被抑制。
上述可更有效地製造具有一預定角度的傾斜端面之光波導纖核。
曝光的光最好係由相對於被覆層表面具有不同角度的至少兩種光形成。此配置使得相對於垂直被覆層表面的方向具有不同角度的至少二傾斜端面能夠被形成。
感光材料最好係一樹脂組合物，其包含雙酚型的環氧樹脂及陽離子光固化劑。在此一配置中，感光材料在曝光步驟中迅速地固化，從而使其可更有效地製造具有一預定角度的傾斜端面之光波導纖核。並且，製造一具有高耐熱性的光波導纖核，進一步使形成具有印刷電路板等的復合材料變得容易。
其次，本發明的光波導製造方法係一種製造含有具有一傾斜端面的光波導纖核的光波導之方法，此方法包括：一纖核材料層形成步驟，在已被形成於基板上的第一被覆層的表面上形成由感光材料形成的纖核材料層；一高折射率物質覆蓋步驟，經由使高折射率物質緊密接觸纖核材料層表面，而以折射率大於1的物質覆蓋纖核材料層的表面；一曝光步驟，經由以相對於第一被覆層表面傾斜一預定角度之曝光的光照射由高折射率物質覆蓋之纖核材料層的一側，用預定形成纖核的形狀對纖核材料層進行圖案曝光以形成纖核；一高折射率物質移除步驟，從在曝光步驟中曝光的纖核材料層的表面移除高折射率物質；一顯影步驟，將在高折射率物質移除步驟中高折射率物質已從其被移除的纖核材料層顯影，以形成具有傾斜端面的纖核；及一被覆層形成步驟，形成第二被覆層，以掩埋纖核。
此一配置可更有效地製造具有一預定角度的傾斜端面之光波導纖核，其順帶地使其可有效地製造具有此種光波導纖核的光波導。
經由此光波導製造方法得到本發明的光波導。此種光波導含有一光波導纖核，其具有一預定角度的傾斜端面，從而可得到能夠輸入及輸出光的光波導。並且可得到具有高平坦度的端面以做為傾斜端面。
本發明的光電複合線路板具有前述的光波導。此種配置使其可得到具有光波導的光電複合線路板，此光波導經由含有具有預定角度的傾斜端面之光波導纖核而能夠輸入及輸出光。因此，可得到具有光波導及電路的光電複合線路板。
本發明提供一種製造方法，其能夠有效地製造一具有預定角度的傾斜端面之光波導纖核。本發明進一步提供一種製造含有具有一傾斜端面的光波導纖核的光波導之方法，根據此種製造方法之光波導的製造，及具有此種光波導的光電複合線路板。
11．．．暫時基板
12．．．內被覆層
13．．．纖核材料層
14．．．光罩
15、31．．．高折射率物質
16．．．纖核
17．．．傾斜端面
18．．．外被覆層
19．．．光波導
20．．．微反射鏡
21、22、51．．．基板
23．．．黏著層
24、45．．．光輸入/輸出
31a．．．輸入面
31b．．．輸出面
40．．．撓性印刷電路
41．．．電路
42．．．玻璃板
43．．．雙面膠帶
44．．．覆蓋膜
50．．．光電複合線路板
圖1A至1D顯示根據本發明之第一實施例描繪製造光波導的方法之簡化圖。
圖2A至2C顯示根據本發明之第二實施例描繪製造光波導的方法之簡化圖。
圖3A至3D顯示根據本發明之第三實施例描繪製造光波導的方法之簡化圖。
圖4A至4J顯示描繪在操作實施例1中使用的光波導製造方法之示意圖。
圖5A至5K顯示描繪在操作實施例2中使用的光波導製造方法之示意圖。
圖6A至6G顯示描繪在操作實施例3中使用的光波導製造方法之示意圖。
圖7A至7G顯示描繪在比較例中使用的光波導製造方法之示意圖。
圖8A及8B顯示當使用SEMs檢驗在操作實施例3及比較例中獲得的光波導的傾斜端面時獲得的掃描式電子顯微鏡圖(SEM)。
圖9A至9K顯示描繪在操作實施例4中使用的光波導製造方法之示意圖。
11．．．暫時基板
12．．．內被覆層
13．．．纖核材料層
14．．．光罩
15．．．高折射率物質
16．．．纖核
17．．．傾斜端面
18．．．外被覆層
19．．．光波導
Claims (8)
- 一種具有傾斜端面之光波導纖核之製造方法，此方法包括：一纖核材料層形成步驟，在已被形成於基板上的被覆層的表面上形成由感光材料形成的纖核材料層；一高折射率物質覆蓋步驟，經由使高折射率物質緊密接觸纖核材料層表面，而以折射率大於1的物質覆蓋纖核材料層的表面；一曝光步驟，經由以相對於被覆層表面傾斜一預定角度之曝光的光照射由高折射率物質覆蓋之纖核材料層的一側，用預定形成纖核的形狀對纖核材料層進行圖案曝光以形成纖核；一高折射率物質移除步驟，從在曝光步驟中曝光的纖核材料層的表面移除高折射率物質；及一顯影步驟，將在高折射率物質移除步驟中高折射率物質已從其被移除的纖核材料層顯影，以形成具有傾斜端面的纖核，並且，前述高折射率物質係具有一相對於被覆層表面傾斜的面之結構，前述高折射率物質覆蓋步驟係使此結構緊密接觸至前述纖核材料層的步驟。
- 如申請專利範圍第1項的光波導纖核之製造方法，其中，纖核材料層形成步驟係將由感光材料構成的一感光薄膜貼附至被覆層的表面的步驟。
- 如申請專利範圍第1或2項的光波導纖核之製造方 法，其中，曝光的光係由相對於被覆層表面具有不同角度的至少兩種光形成。
- 如申請專利範圍第1或2項的光波導纖核之製造方法，其中，感光材料係一樹脂組合物，其包含雙酚型的環氧樹脂及陽離子光固化劑。
- 如申請專利範圍第3項的光波導纖核之製造方法，其中，感光材料係一樹脂組合物，其包含雙酚型的環氧樹脂及陽離子光固化劑。
- 一種含有具有傾斜端面的光波導纖核的光波導之製造方法，此方法包括：一纖核材料層形成步驟，在已被形成於基板上的第一被覆層的表面上形成由感光材料形成的纖核材料層；一高折射率物質覆蓋步驟，經由使高折射率物質緊密接觸纖核材料層表面，而以折射率大於1的物質覆蓋纖核材料層的表面；一曝光步驟，經由以相對於第一被覆層表面傾斜一預定角度之曝光的光照射由高折射率物質覆蓋之纖核材料層的一側，用預定形成纖核的形狀對纖核材料層進行圖案曝光以形成纖核；一高折射率物質移除步驟，從在曝光步驟中曝光的纖核材料層的表面移除高折射率物質；一顯影步驟，將在高折射率物質移除步驟中高折射率物質已從其被移除的纖核材料層顯影，以形成具有傾斜端面的纖核；及 一被覆層形成步驟，形成第二被覆層，以掩埋纖核。
- 一種光波導，由如申請專利範圍第6項的光波導之製造方法獲得。
- 一種光電複合線路板，具有如申請專利範圍第7項的光波導。
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