WO2006059510A1 - 光配線基板および光電気混載基板 - Google Patents

光配線基板および光電気混載基板 Download PDF

Info

Publication number
WO2006059510A1
WO2006059510A1 PCT/JP2005/021445 JP2005021445W WO2006059510A1 WO 2006059510 A1 WO2006059510 A1 WO 2006059510A1 JP 2005021445 W JP2005021445 W JP 2005021445W WO 2006059510 A1 WO2006059510 A1 WO 2006059510A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical
core
optical waveguide
hole
pin
Prior art date
Application number
PCT/JP2005/021445
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tsuyoshi Shioda
Original Assignee
Mitsui Chemicals, Inc.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsui Chemicals, Inc. filed Critical Mitsui Chemicals, Inc.
Priority to JP2006547786A priority Critical patent/JP4153007B2/ja
Priority to US11/792,140 priority patent/US7603005B2/en
Publication of WO2006059510A1 publication Critical patent/WO2006059510A1/ja

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/4228—Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements
    • G02B6/423—Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements using guiding surfaces for the alignment
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/12002—Three-dimensional structures
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/43—Arrangements comprising a plurality of opto-electronic elements and associated optical interconnections
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0274—Optical details, e.g. printed circuits comprising integral optical means

Definitions

  • the present invention relates to a method of aligning an optical pin that uses a polymer optical waveguide and performs light guiding and optical path conversion in an optical wiring substrate.
  • Inorganic materials such as quartz glass and multi-component glass are widely used as optical parts or optical fiber base materials, which have the characteristics of a small transmission loss and a wide transmission band.
  • polymer materials have also been developed and are attracting attention as optical waveguide materials because of their superior processability and price compared to inorganic materials.
  • a core-clad structure in which a polymer having excellent transparency such as poly (methyl methacrylate) (PMMA) or polystyrene is used as a core, the refractive index is lower than that of the core material, and a polymer is used as a cladding material.
  • PMMA methyl methacrylate
  • polystyrene polystyrene
  • a flat optical waveguide is proposed (Patent Document 1).
  • a low-loss flat optical waveguide has been realized using polyimide, which is a transparent polymer with high heat resistance (Patent Document 2).
  • an opto-electric hybrid board can be considered.
  • Printed wiring board A substrate in which an optical waveguide layer is formed on an upper layer, a lower layer, or an inner layer. What is important at this time is the development of an optical coupling method between the planar optical element mounted on the opto-electric hybrid board and the optical waveguide layer. Since the optical axis of the planar optical element and the optical axis of the optical waveguide layer differ by 90 degrees, it is necessary to change the optical path by 90 degrees. As this optical path conversion method, it has been proposed to connect a planar optical element and an optical waveguide layer with a short optical fiber or a short optical waveguide (collectively referred to as an optical pin) (Non-patent Document 1).
  • the alignment accuracy between the optical pin and the optical waveguide layer is important. Therefore, for alignment, a method of preparing an alignment guide with high accuracy at a position different from the position of the core of the optical pin, such as a connector, can be considered.
  • the length accuracy of the optical pin, the dimensional accuracy of each guide and guide hole, and the positional accuracy of the guide and core are required with high accuracy, which may increase the cost of forming the guide.
  • the optical pin is in the shape of a connector, It becomes difficult to mount the type optical element and other elements.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 3-188402
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 4-98072
  • Non-Patent Document 1 IEICE Transactions 2001/9 Vol.J84-C No.9 724-725
  • An object of the present invention is to provide an optical wiring board capable of easily aligning the core of the optical pin and the core of the optical waveguide layer with a simple configuration that avoids the above problems.
  • the present invention includes a hole, a first optical waveguide having a core inserted in the hole and extending in the depth direction of the hole, and a clad, and a second optical waveguide having a core extending in the in-plane direction.
  • the first optical waveguide has a concave or convex shape on one surface of the outer surface and a concave or convex shape on the one wall surface of the hole as a positioning guide.
  • An optical wiring board comprising a reflecting surface for changing a direction of an optical path of an optical waveguide to an optical path of a second optical waveguide.
  • the concave or convex position of the optical pin may be the core position, or may be a position away from the core cover.
  • the hole may be a hole penetrating the optical wiring substrate, or a hole closed on one side.
  • both end surfaces of the core of the optical pin may be perpendicular to the optical axis of the core, or at least one end surface may be inclined with respect to the optical axis of the core. In the former case, light can be guided between both sides of the optical wiring board, and in the latter case, the optical path can be changed.
  • the alignment guide formed on one wall surface of the hole is a protrusion
  • the alignment guide formed on the first optical waveguide is a first recess.
  • a second recess is formed at the boundary between the core and the clad of the first optical waveguide, and the first recess is formed immediately above the second recess.
  • the first and second recesses have an advantage that they can be easily formed at the position of the core by a manufacturing process.
  • the alignment guide is a recess
  • the alignment guide formed on the first optical waveguide is a protrusion
  • the protrusion is formed immediately above the core of the first optical waveguide.
  • the second optical waveguide is formed parallel to the substrate surface, and the optical axis of the second optical waveguide intersects the optical axis of the first optical waveguide, It is preferable that the inclined end face of the core of the first optical waveguide serving as the reflecting surface is formed at the intersection of the axes. As a result, the optical path can be converted in the optical wiring substrate and guided in the thickness direction of the substrate.
  • the present invention also provides an opto-electric hybrid board comprising the above optical wiring board and an electric wiring board laminated thereon.
  • the first optical waveguide is referred to as an optical pin.
  • the present inventor has previously used a recess of a clad formed at the core position of an optical waveguide type optical pin obtained by applying a solution of resin to the substrate side into which the optical pin is inserted. It was found that by forming a space incorporating a shape that fits into the recess between the optical pin and the optical waveguide layer, it was possible to easily align, and that was developed to complete the present invention.
  • the optical wiring substrate is a single layer or a laminate of a rigid or flexible optical wiring layer provided with at least an optical waveguide.
  • the optical wiring layer is electrically wired as necessary, and a circuit element, a light receiving element or a light emitting element may be mounted depending on the application.
  • a laminate of these optical wiring board and electric wiring board is an opto-electric hybrid board.
  • the hole into which the optical pin is inserted is preferably formed by a laser cage. As a result, the guide can be formed with high accuracy.
  • the core and cladding of the first optical waveguide are preferably made of resin.
  • the surface on which the alignment guide is formed is preferably a flat surface other than the concave or convex portions of the alignment guide because it is easy to manufacture. The invention's effect
  • the optical wiring board according to the present invention can align the core by simply inserting an optical pin into a hole provided in the optical wiring layer.
  • the surface optical element provided on the same substrate and the optical waveguide layer Can be cheaply and easily coupled.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of an optical wiring board and an optical pin according to the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing an example of a cross-sectional structure of an optical pin according to the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view showing an example of an optical wiring board and an optical pin according to the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a cross-sectional structure of an optical pin according to the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a manufacturing process of an optical pin used in the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of an optical pin on which an optical path conversion reflecting surface used in the present invention is formed.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of an opto-electric hybrid board according to the present invention.
  • FIG. 8 is a view showing an example of alignment of holes and optical pins formed in the optical wiring board according to the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of an optical signal transmission form using an opto-electric hybrid board.
  • FIG. 10 is a diagram showing an outline of a manufacturing process of an optical pin used in the present invention.
  • FIG. 11 shows an optical pin and an optical wiring board according to the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram showing a part of manufacturing of the opto-electric hybrid board according to the present invention.
  • FIG. 13 is a view showing a part of the production of the opto-electric hybrid board according to the present invention.
  • a polyimide optical waveguide is used as the optical wiring layer and a copper-clad polyimide film is used as the electrical wiring layer.
  • a resin other than polyimide is used as a material for the optical waveguide and the electrical wiring layer.
  • electrical wiring is applied directly to an optical waveguide formed only by a structure in which an optical waveguide layer and an electrical wiring layer are laminated, or even when the optical waveguide is a single unit.
  • FIG. 1 is a perspective view of an optical wiring board 31 having an optical waveguide type optical pin 32 and a hole 34 into which the optical pin is inserted.
  • two cores 2 are formed on the optical pin.
  • a groove-shaped recess 5 is formed on one surface of the optical pin corresponding to the position of the core.
  • Optical circuit board 31 Two waveguides 35 are formed, and each is cut by a hole 34 in the middle.
  • a guide structure 33 that also has a protruding force is formed at a location corresponding to the waveguide on one wall surface of the hole.
  • Figure 2 shows a cross section of an example of an optical waveguide type optical pin inserted into a hole provided in an optical wiring board.
  • a groove is formed in the cladding 1, and the core 2 is embedded in the groove.
  • the top is further covered with clad 4 to form an optical waveguide.
  • a recess 3 is formed at the boundary between the core 2 and the cladding 4, and a recess 5 is also formed on the surface of the cladding 4 immediately above.
  • This optical pin is also made of fluorine-containing polyimide and is manufactured by known photolithography and oxygen plasma etching. That is, first, a polyamide acid solution, which is a polyimide precursor to be a cladding, is coated on a substrate such as a silicon wafer. Thereafter, it is heated and imidized. Then, a photoresist is applied and patterned by exposure, and oxygen plasma etching is performed using the photoresist as a mask to form a groove-like recess in the cladding 1 as shown in FIG. 5 (a). The precursor solution that becomes the core 2 is embedded in the dent by spin coating or the like (FIG. 5 (b)). Further, the precursor solution of the clad 4 is also applied and heated to imidize. (Fig. 5 (c)).
  • a polyamide acid solution which is a polyimide precursor to be a cladding
  • a groove-like dent 3 is formed on the surface of the core 2 as shown in FIG.
  • a polyamic acid solution which is a precursor of polyimide
  • a polyimide precursor solution is used not only for the core but also for the clad 4 covering from above, a groove-like dent 5 reflecting the dent on the upper surface of the core is formed on the outermost surface of the optical pin.
  • Polyimide which is the core material, is not a problem because the force thickness that may ooze out on both sides of the core as shown in Fig. 2 is thin.
  • this optical waveguide is used as an optical pin for optical coupling between the optical wiring layer and the optical element
  • the alignment guide is coupled with the guide structure that the recess 5 forms on the wall surface of the hole of the substrate.
  • the dent serving as the guide is formed immediately above the dent formed at the boundary between the core and the clad, so that the dent serving as the guide indicates the position of the core itself.
  • a large number of optical pins can be obtained by cutting this optical waveguide at a desired interval perpendicular to the direction in which the core extends.
  • a dent is produced using machining such as photolithography and oxygen plasma etching or dicing. Also good.
  • the recess 6 may be formed at a location different from the position of the core 2.
  • a large number of optical pins can be obtained by cutting the optical waveguide at a desired interval perpendicular to the direction in which the core extends.
  • a perspective view of an optical wiring board 31 having this type of optical pin 32 and hole 34 is shown in FIG.
  • the lower end of the core 2 of the optical pin 32 may be gathered and cut at 45 degrees to form a reflective surface (not shown).
  • the alignment recess is preferably groove-shaped. As a result, when inserting the optical pin into the hole, the optical pin can be slid up and down with the protrusions and dents on the wall surface of the hole remaining, making alignment easier. Furthermore, it is preferable that the groove-shaped recess is formed to extend in the direction of the core pattern in a plane parallel to the core in the optical pin! /.
  • the guide structure formed on the hole wall surface of the optical pin and the optical wiring board may be such that the optical pin is convex and the hole wall surface is concave.
  • a method for forming the alignment protrusion on the optical pin will be described.
  • a polyamic acid solution which is a precursor of a polyimide serving as a cladding, is coated on a substrate such as a silicon wafer. Then, heat imidization is performed. In order to form a core thereon, a polyamic acid solution is applied with a spin coat or the like and heated to be cured imidized.
  • Photoresist is coated on it, patterned by exposure, oxygen plasma etching is performed using the photoresist as a mask, and striped projections that become core 2 as shown in FIG. 10 (a).
  • An optical waveguide is then obtained by applying the precursor solution of clad 4 and heating and imidizing it (Fig. 10 (b)).
  • a protrusion 13 reflecting the stripe-shaped protrusion of the core is formed on the core 2.
  • This is an alignment guide.
  • the guide of the optical pin is a projection as an alignment guide, a recess is provided on the wall surface of the hole of the optical waveguide layer.
  • the formation method is different from the method of providing the projection on the wall surface of the hole. Can only be used it can.
  • FIG. 6 shows an example of an optical waveguide type optical pin with an optical path changing micromirror.
  • the end face 11 inclined by 45 degrees can be provided by cutting at 45 degrees so as to cover the core 2.
  • This core end face is directly used as a reflecting mirror.
  • the 45 ° end face is preferably coated with a metal film 12 such as gold, as shown in cross section in FIG. 6 (b).
  • optical waveguide when optical waveguide is vertically guided between the upper and lower surfaces of the optical wiring board by the optical pin, it is not necessary to provide this 45 degree end surface, and it may be a rectangular parallelepiped optical pin in which the core end surface is provided on two mutually parallel surfaces.
  • an optical wiring board an opto-electric hybrid board including optical wiring and electric wiring will be described.
  • an electric wiring layer is not used and formed on a silicon substrate, a resin substrate, or the like.
  • the present invention can also be applied to a normal optical waveguide.
  • FIG. 7 shows a perspective view (FIG. 7 (a)) and a cross-sectional view (FIG. 7 (b)) of the opto-electric hybrid board.
  • This is formed by laminating an optical wiring layer 21 having a core 25 (five cores in the figure) having an optical waveguide function and an electric wiring layer 22 having a copper-clad laminate strength.
  • the optical wiring layer is sandwiched between two electrical wiring layers, and a thermoplastic polyimide or epoxy resin is laminated between them as an adhesive layer 23, and the opto-electric hybrid board 24 is manufactured by hot pressing. Holes as shown in Fig. 1 or Fig. 3 are formed in this opto-electric hybrid board. Holes (not shown) should be drilled so that only the cores that require optical connection with the optical pins are drilled.
  • the mutual positional accuracy between the guide structure and the core existing in the opto-electric hybrid board is very important.
  • the electrical wiring layer side make a hole in the hole so that the marker on the optical waveguide side can be seen.
  • the electrical wiring layer is thin or relatively transparent, the marker formed on the optical waveguide core or the optical waveguide can be seen where there is no copper foil.
  • the guide structure is formed simultaneously with drilling with a laser force drill drill or the like.
  • the shape including the guide structure should be added to the optical mask used!
  • a laser beam is irradiated through an optical mask having a hole shape provided with a guide structure, thereby forming a convex shape that easily fits into the concave or convex shape of the optical pin. Or a hole with a recessed guide structure can be easily machined.
  • FIG. 8 shows a method for fitting the optical pin into the hole.
  • the optical pin 42 is inserted into the hole 41 formed in the opto-electric hybrid board 49.
  • the protruding guide structure 44 formed on the substrate side is aligned with the recess 43 on the optical pin side, and the optical pin is pressed against the wall surface to be bonded and fixed.
  • the core can be positioned.
  • the dimensions of the hole are determined by matching the dimensions of the projection 44 of the hole and the dimensions other than the projection to the appearance shape and dimensions of the optical pin.
  • FIG. 11 shows a conceptual diagram of alignment.
  • the total length m of the optical pin, the thickness n of the opto-electric hybrid board 49, the core of the optical waveguide layer of the opto-electric hybrid board By obtaining the height o from the bottom of 50, the position of the mirror surface can be determined.
  • Laser processing is performed so that the position height p of the 45 ° specular force of the optical pin corresponds to the core position of the substrate.
  • the substrate can be aligned in the depth direction only by inserting the optical pins into the board.
  • the guide structure and the guide on the optical pin side may have dimensions and shapes that fit tightly to each other, but it is not necessary that the guides fit into each other. It may be aligned in a form that hits a part of.
  • FIG. 9 shows an optical transmission form using the opto-electric hybrid board obtained as described above.
  • a light emitting element 61 and a light receiving element 62 are mounted by solder balls 65 on an electric wiring board 64 laminated with the optical wiring layer 60.
  • the optical pin 63 is positioned by an alignment guide, and the space between the upper part of the optical pin 63 and the light emitting element and the light receiving element is filled with a resin 66 transparent to the oscillation wavelength of the light emitting element. There may be a gap between the core end of the optical pin and the light emitting / receiving element.
  • an optical signal can be transmitted between the light emitting element and the light receiving element through an optical path 67 (indicated by a dotted line).
  • FIG. 12 shows an example of a processing method for forming a micromirror for optical path conversion in the optical wiring layer.
  • the opto-electric hybrid board shown in the figure is a laminate in which an optical wiring layer having an optical waveguide composed of a core 72 and a clad 73 is sandwiched between electric wiring boards 71 via an adhesive layer 74 (FIG. 12 (a)).
  • the upper force of the electrical wiring board 71 is also drilled with a laser cage such as an excimer to penetrate the adhesive layer and reach the cladding layer 75 (Fig. 12 (b)).
  • the depth of the hole to be formed can be controlled by adjusting the laser irradiation time.
  • a convex or concave guide structure is formed on the wall surface of the hole.
  • the core of the optical wiring layer can be seen through this hole.
  • laser irradiation is performed obliquely from the hole toward the core 72, and a 45-degree micro mirror surface 77 is formed on the core end face (FIG. 12 (c)).
  • a metal film is coated on the micromirror surface by vapor deposition.
  • a short optical waveguide type optical pin 76 is inserted and fixed with an adhesive (FIG. 12 (d)).
  • the optical waveguide length is determined by calculation based on the thickness of the electrical wiring board, the thickness of the adhesive layer, and the distance between the substrate and the optical element.
  • the optical path at this time is an optical pin, a clad layer, a core layer, a 45-degree micromirror surface, and a core layer.
  • the electrical wiring layer and the adhesive layer are opaque when forming the hole for inserting the optical pin, and the upper position is difficult to see the core position of the optical wiring layer, as shown in FIG.
  • the hole 75 that penetrates the electric wiring board 71 and the adhesive layer 74 and reaches the cladding layer 73 is formed by laser processing or the like. Through this hole, the core 72 of the optical wiring layer can be seen. Thereafter, a hole 77 having a guide structure is formed toward the core 72 by laser processing or the like (FIG. 13 (b)). After that, the optical pin 76 is inserted into the hole 77 according to the guide, and is fixed by adhesion (FIG. 13 (c)).
  • the above-mentioned solution serving as a core was spin-coated and embedded in the recess.
  • a solution that also becomes a clad was spin-coated and heated to imidize to form a clad.
  • a groove-shaped recess of about 20 m was formed on the upper surface of the core on the cladding surface.
  • the optical waveguide on the silicon wafer was immersed in a 5 wt% hydrofluoric acid aqueous solution, and the optical waveguide was peeled off from the silicon wafer to produce a film optical waveguide.
  • the film thickness of the fluorinated polyimide optical waveguide was 70 ⁇ m, the core size was 60 ⁇ m wide, and the minimum height was 25 ⁇ m.
  • a thermoplastic polyimide was formed by spin coating and heat treatment to a thickness of 1 ⁇ m each.
  • a polyimide made of oxydiphthalic acid-anhydride (ODPA) and aminophenoloxybenzene (APB) was used as the thermoplastic polyimide.
  • This epoxy resin with a thickness of 25 / zm (Epox (registered trademark) AH357 manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) was used as the adhesive layer, and two single-sided polyimide films with copper foil were placed on both sides of the polyimide film of the optical waveguide film. Adhesion was fixed by a heating press. The press temperature was 170 ° C, the press pressure was 2 MPa, and the press time was 80 minutes. The total thickness including copper foil was about 160 m. As a result, a laminate to be an optical wiring board was obtained. Next, copper foil patterning for electric circuit wiring was performed. At this time, the copper foil at the end of the opto-electric hybrid board was etched, and the marker preliminarily attached to the optical waveguide was observed. Relying on this marker, we performed copper pattern jung with high accuracy on the optical waveguide core.
  • Epox registered trademark
  • AH357 manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.
  • a hole in the light input / output portion was formed by an excimer laser cage.
  • a KrF excimer laser (wavelength: 248 nm)
  • a 200 Hz pulse is used to illuminate the laminate as the optical wiring board.
  • Irradiation energy density 1JZ cm 2 'pulse
  • the shape of the hole was a shape provided with a protrusion corresponding to the recess formed in the optical waveguide serving as the optical pin.
  • an optical mask with this shape was used during laser irradiation.
  • the dimension of the protrusion provided in the hole was 40 ⁇ ⁇ 40 / ⁇ ⁇ .
  • the overall hole dimensions were 1100 111 200 111.
  • the core center position of the optical waveguide layer was 83 ⁇ m from the bottom of the back copper foil.
  • the optical waveguide with a recess which was to be the optical pin prepared earlier, was cut by dicing at a length of 200 ⁇ m. The width was lmm. Positioning was done so that 83 m from the end would be the center of the mirror surface of the core, it was processed obliquely with an excimer laser. A 200 m square mask was used for the laser power. Next, about 300 m of a gold thin film was deposited only on the processed surface. The angle of the obtained surface was set to 45 degrees, and a micromirror for optical path conversion was created. In this way, an optical pin, one of the optical path changing micromirrors, was produced.
  • the optical pin was inserted into a hole with a guide formed on the opto-electric hybrid board. Adhesive was applied to the holes. By aligning the optical pin with the bottom, alignment in the height direction was completed. At this time, the optical pin is located on the force-receiving / emitting element protruding above 40 m and the board on which the light-receiving / emitting element is mounted by soldering. Will do. By projecting the optical pin, light can be guided to the front of the light emitting / receiving element through the optical waveguide.
  • the adhesive was heat-cured at 150 ° C Zl time. The gap on the side opposite to the surface on which the dent was formed was similarly filled with an epoxy adhesive and cured.
  • the present invention can be applied to an optical integrated circuit, an optical component for optical interconnection, an opto-electric hybrid board, and the like.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

  単純な構成で容易に光ピンのコアと光導波路層のコアの位置合わせが可能な光配線基板を提供することにある。 光導波路３５を含む光配線層３１と、光配線層に形成され光導波路の一部を切断する穴３４に挿入された光ピン３２とを含む光配線基板であり、前記光ピンはコア２とクラッドを備え、その外表面の一面には第１の凹み５が形成されており、前記穴の一壁面には前記凹みと相俟って光ピンの位置あわせ用ガイドとなる突起３３が形成されている。

Description

明 細 書
光配線基板および光電気混載基板
技術分野
[0001] 本発明は高分子光導波路を用い、光配線基板内での光の導波や光路変換を行う 光ピンの位置合わせ方法に関する。
背景技術
[0002] 光部品、あるいは光ファイバの基材としては、光伝搬損失が小さぐ伝送帯域が広 いという特徴を有する石英ガラスや多成分ガラス等の無機系の材料が広く使用され ているが、最近では高分子系の材料も開発され、無機系材料に比べて加工性や価 格の点で優れていることから、光導波路用材料として注目されている。例えば、ポリメ チルメタタリレート（PMMA)、あるいは、ポリスチレンのような透明性に優れた高分子 をコアとし、そのコア材料よりも屈折率の低 、高分子をクラッド材料としたコア-クラッド 構造からなる平板型光導波路が提案されている (特許文献 1)。これに対して耐熱性 の高い透明性高分子であるポリイミドを用いて低損失の平板型光導波路が実現され ている（特許文献 2)。
[0003] 高分子光導波路の用途の一つとして、光電気混載基板が考えられる。プリント配線 板上層、下層、あるいは内層に光導波路層が形成されている基板である。このとき、 重要なのは、光電気混載基板に搭載される面型光素子と光導波路層間の光結合方 法の開発である。面型光素子の光軸と光導波路層の光軸とは 90度異なるために、 9 0度光路変換を行う必要がある。この光路変換方法として、面型光素子と光導波路層 間を短 ヽ光ファイバゃ短 ヽ光導波路 (それぞれを総称して光ピンと呼ぶ)で結ぶこと が提案されている (非特許文献 1)。光ピンを用いる場合、光ピンと光導波路層間の位 置合わせ精度が重要となる。そこで位置あわせのために、コネクタのように、光ピンの コアの位置とは別の位置に高精度に位置合わせガイドを用意しておき、ガイドを頼り に位置合わせする手法が考えられる。し力しながら、光ピンの長さ精度、ガイドとガイ ド孔の各寸法精度、ガイドとコアの位置精度などが高精度に要求され、ガイドを形成 するコストが上がる可能性がある。また、光ピンをコネクタ形状にしてしまうと、上に面 型光素子やその他の素子の実装が困難となってしまう。
特許文献 1：特開平 3-188402号公報
特許文献 2：特開平 4-98072号公報
非特許文献 1 :電子情報通信学会論文誌 2001/9 Vol.J84-C No.9 724頁〜 725 頁
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] 本発明の目的は、上記の問題を回避すベぐ単純な構成で容易に光ピンのコアと光 導波路層のコアの位置合わせが可能な光配線基板を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0005] 本発明は、穴と、穴に挿入され穴の深さ方向に延びるコアとクラッドを備えた第 1の 光導波路と、面内方向に延びるコアを有す第 2の光導波路とを備え、第 1の光導波路 の外表面の一面には凹または凸形状の一方が、前記穴の一壁面には凹または凸形 状の他方が、位置あわせガイドとして形成されており、第 1の光導波路の光路を第 2 の光導波路の光路に方向変換する反射面を備えたことを特徴とする光配線基板であ る。これにより、片方の凹と他方の凸が相俟って位置あわせガイドとなり、第 1の光導 波路である光ピンをガイドの形成された壁面に押し付けながら光配線基板の穴に挿 入するだけで位置が定まる。光ピンの凹みまたは凸の位置はコアの位置でもよ 、し、 コアカゝら離れた位置でもよい。また前記穴は光配線基板を貫通する穴でもよいし、一 方が閉塞した穴でもよい。さらに光ピンのコアの両端面はコアの光軸に対して直角で もよいし、少なくとも片方の端面がコアの光軸に対して傾斜してもよい。前者の場合光 配線基板の両面間の光導波をおこなうことができ、後者の場合光路変換が可能とな る。
[0006] 本発明にお 、て、穴の一壁面に形成されて!ヽる前記位置あわせガイドが突起であ り、第 1の光導波路に形成されている前記位置あわせガイドが第 1の凹みであり、さら に第 1の光導波路のコアとクラッドの境界に第 2の凹みが形成されていて、第 1の凹み は第 2の凹みの直上に形成されて 、ることが好ま 、。
[0007] このとき位置あわせの対象であるコアの位置に凹みが形成されているので、第 1の 光導波路である光ピン側の寸法誤差はきわめて小さくなる。またこの第 1および第 2 の凹みは、製造プロセスによって容易にコアの位置に形成できるという利点がある。
[0008] また本発明にお 、て、穴の一壁面に形成されて！、る前記位置あわせガイドが凹み であり、第 1の光導波路に形成されている前記位置あわせガイドが突起であり、突起 は第 1の光導波路のコアの直上に形成されて 、ることが好ま 、。このとき位置あわ せの対象であるコアの位置に突起が形成されているので、第 1の光導波路である光 ピン側の寸法誤差はきわめて小さくなる。またこの突起は、製造プロセスによって容 易にコアの位置に形成できると 、う利点がある。
[0009] さらに本発明において、第 2の光導波路が基板面に平行に形成されていて、第 2の 光導波路の光軸が第 1の光導波路の光軸と交差しており、前記両光軸が交差する箇 所には反射面となる第 1の光導波路のコアの傾斜した端面が形成されていることが好 ましい。これにより光配線基板内で光路を変換して基板の厚さ方向に導波できる。
[0010] また本発明は、以上の光配線基板と、これと積層された電気配線基板とからなる 光電気混載基板である。
[0011] 以降この第 1の光導波路を光ピンと称す。本発明者は、鋭意検討した結果、榭脂を 溶液力 塗布することによって得られる光導波路型の光ピンのコア位置に形成された クラッドの凹みを利用し、光ピンを挿入する基板側にあらかじめこの凹みと嵌合する 形状を組み込んだ空間を光ピンと光導波路層の間に形成することによって、容易に 位置あわせができることを見出し、それを発展させて本発明を完成させたものである
[0012] ここで光配線基板とは少なくとも光導波路を備えたリジッドまたはフレキシブルな光 配線層の単層あるいは積層体である。光配線層には必要に応じて電気配線がなされ 、また用途に応じて回路素子ゃ受光素子または発光素子が搭載されてもよい。これ らの光配線基板と電気配線基板とを積層したものが光電気混載基板となる。また光ピ ンが揷入される穴は、レーザカ卩ェにより形成されたものであることが好ましい。これに より精度よくガイドを形成することができる。そして第 1の光導波路のコアおよびクラッ ドは榭脂からなることが好ましい。また位置あわせガイドの形成された面は、位置あわ せガイドの凹または凸箇所以外は平面であることが、製造しやすく好ましい。 発明の効果
[0013] 本発明による光配線基板は、光配線層に設けられた穴に光ピンを挿入するだけでコ ァの位置あわせができ、たとえば同一基板に設けられた面型光素子と光導波路層間 の光結合が安価でかつ容易に可能となる。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1]本発明にかかわる光配線基板および光ピンの一例を示す斜視図。
[図 2]本発明にかかわる光ピンの断面構造の一例を示す図。
[図 3]本発明にかかわる光配線基板および光ピンの一例を示す斜視図。
[図 4]本発明にかかわる光ピンの断面構造の一例を示す図。
[図 5]本発明に用いられる光ピンの製造プロセスの一例を示す図。
[図 6]本発明に用いられる光路変換用反射面が形成された光ピンの一例を示す図。
[図 7]本発明にかかわる光電気混載基板の一例を示す図。
[図 8]本発明に係わる光配線板に形成された穴と光ピン位置合わせの例を示す図。
[図 9]光電気混載基板を用いた光信号伝送形態の一例を示す図。
[図 10]本発明に用いられる光ピンの製造プロセスの概略を示す図。
[図 11]本発明にかかわる光ピンと光配線基板を示す図。
[図 12]本発明にかかわる光電気混載基板の製造の一部を示す図。
[図 13]本発明にかかわる光電気混載基板の製造の一部を示す図。
発明を実施するための最良の形態
[0015] 以下、本発明を図を用いて詳細に説明する。ここでは、光配線層としてポリイミド光導 波路、電気配線層として銅張ポリイミドフィルムを例に挙げて説明するが、光導波路 および電気配線層の材料としてポリイミド以外の榭脂を用いることももちろん可能であ る。また、光導波路層と電気配線層とが積層している構造だけでなぐ光導波路に直 接電気配線が施されている場合や、更には、光導波路単体の場合も適用可能である
[0016] 図 1に、光導波路型光ピン 32と、光ピンが挿入される穴 34を備えた光配線板 31の 斜視図を示す。ここでは光ピンには 2本のコア 2が形成されている。そして光ピンの 1 表面には、コアの位置に対応して溝状の凹み 5が形成されている。光配線板 31には 2本の導波路 35が形成されており、それぞれは途中で穴 34により切断されている。 そして穴の 1つの壁面で導波路に対応した箇所に突起力もなるガイド構造 33が形成 されている。光ピンを穴 34に挿入するときに、光ピンの溝状の凹み 5を穴の壁面に形 成されているガイド構造 33である突起にあわせることにより、コアの位置あわせができ る。光ピンのコアの下端部をあら力じめ 45度で切断して反射面を形成すれば（図示 せず）、 90度の光路変換ができるので、光ピンのコアと光配線板の導波路との光接 続ができる。図 2に光配線基板に設けた穴に挿入する光導波路型光ピンの 1例の断 面を示した。クラッド 1に溝が形成されており、溝にコア 2が埋め込まれている。その上 をさらにクラッド 4で覆って、光導波路を形成する。ここでコア 2とクラッド 4との境界に 凹み 3が形成されており、その直上でクラッド 4の表面にも凹み 5が形成されている。
[0017] この光ピンは含フッ素ポリイミドカもなり公知のフォトリソグラフィと酸素プラズマエツ チングによって作製される。すなわち、まずクラッドとなるポリイミドの前駆体であるポリ アミド酸溶液をシリコンウェハなどの基板上にコートする。その後、加熱イミド化する。 そしてフォトレジストを塗布して露光によるパターユングを行い、フォトレジストをマスク にして酸素プラズマエッチングを行 、、図 5(a)に示すようにクラッド 1に溝状の凹みを 形成する。その凹みにコア 2となる前駆体溶液をスピンコートなどにより埋め込み加熱 イミド化する（図 5(b))その上カもクラッド 4の前駆体溶液を塗布して加熱イミドィ匕するこ とにより埋め込み型の光導波路が得られる (図 5(c》。
[0018] このとき、コア 2を形成するためにポリアミド酸溶液をスピンコートなどで塗布した場 合、図 5(b)に示すようにコア 2の表面に溝状の凹み 3が生じる。これは、ポリイミドの前 駆体であるポリアミド酸溶液が 70%あるいはそれ以上に溶剤を含ませることにより、多 量の溶剤が揮発するときに凹みが生じるものである。同様に、コアだけでなく上から 覆うクラッド 4につ ヽてもポリイミドの前駆体溶液を用いた場合、光ピンの最表面にコ ァ上面の凹みを反映した溝状の凹み 5が生じる。なおコア材であるポリイミドは、図 2 のように塗布方法によりコアの両側に染み出す場合もある力 厚さが薄いので問題に ならない。
[0019] 光配線層と光素子間の光結合するための光ピンとしてこの光導波路を用いる場合、 この凹み 5が基板の穴の壁面に形成するガイド構造と相俟って位置合わせ用ガイドと なる。この場合ガイドとなる凹みはコアとクラッドの境界に形成される凹みの直上に形 成されるので、ガイドとなる凹みはコアの位置そのものを示すことになる。そしてこの 光導波路をコアが延びている方向に直角に、所望の間隔で切断することにより、光ピ ンを多数個得ることができる。
[0020] このような凹みが自然には形成されない製造プロセスによって製造される光導波路 に対しては、フォトリソグラフィと酸素プラズマエッチングによる加工、あるいはダイシン グ加工など機械加工を用いて凹みを作製しても良 ヽ。この場合は図 4に示すようにコ ァ 2の位置とは別の場所に凹み 6を形成してもよ 、。そしてこの光導波路をコアが延 びている方向に直角に、所望の間隔で切断することにより、光ピンを多数個得ること ができる。このタイプの光ピン 32と穴 34を備えた光配線板 31の斜視図を図 3示した。 ここで光ピン 32のコア 2の下端部をあら力じめ 45度で切断して反射面（図示せず)を 形成すればよい。
[0021] 位置あわせ用凹みは溝状であることが好ましい。これにより光ピンを穴に挿入すると きに、穴の壁面の突起と凹みがあわさったまま光ピンを上下にスライドできるので、位 置あわせがやりやすくなる。さらに溝状の凹みは光ピン内のコアと平行な面内でコア パターン方向に延びるように形成されて 、ることが好まし!/、。
[0022] 光ピンと光配線板の穴壁面に形成されるガイド構造は、光ピンが凸で穴壁面が凹 でもよい。光ピンに位置あわせ用突起を形成する方法を説明する。クラッドとなるポリ イミドの前駆体であるポリアミド酸溶液をシリコンウェハなどの基板上にコートする。そ の後、加熱イミド化する。その上にコアを形成するためにポリアミド酸溶液をスピンコ ートなどで塗布し加熱して硬化イミド化する。その上にフォトレジストを塗布して露光 によるパター-ングを行 、、フォトレジストをマスクにして酸素プラズマエッチングを行 い、図 10(a)に断面を示すようにコア 2となるストライプ状の突起を形成する。その上か らクラッド 4の前駆体溶液を塗布して加熱イミドィ匕することにより光導波路が得られる（ 図 10(b))。このとき、図 10(b)に示すようにコア 2の上部にコアのストライプ状突起を反映 した突起 13が生じる。これが位置あわせ用ガイドとなる。なお、位置あわせ用ガイドと して光ピンのガイドが突起である場合、光導波路層の穴の壁面には凹みを設けるが、 その形成方法は穴の壁面に突起を設ける方法を、形状を変えるだけで用いることが できる。
[0023] 光ピンには光路変 m«能を付与することができる。図 6に光路変換用微小鏡の付い た光導波路型光ピンの例を示した。光ピンの端部にダイシング加工、あるいはエキシ マレーザを照射することにより、コア 2にかかるように 45度で切削して 45度傾斜した端 面 11を設けることができる。このコア端面がそのまま反射鏡となる。この 45度端面に は図 6(b)に断面で示すように、金などの金属膜 12でコーティングされていることが好 ましい。また光配線板の上下 2面間を垂直に光ピンで光導波させる場合は、この 45 度端面を設ける必要はなぐ互いに平行な 2面にコア端面が設けられている直方体 の光ピンでよい。
[0024] これ以降、光配線基板として、光配線と電気配線を含む光電気混載基板にっ 、て 記載するが、電気配線層を用いず、シリコン基板、榭脂基板などの上に形成された 通常の光導波路についても本発明は適用可能である。
[0025] 図 7に光電気混載基板の斜視図（図 7(a))と断面図 (図 7(b))を示した。これは、光導 波路機能を有すコア 25 (図では 5本のコア）を備えた光配線層 21と、銅張積層板力も なる電気配線層 22を積層したものである。ここでは光配線層を 2枚の電気配線層で はさみ、間に熱可塑性ポリイミドゃエポキシ榭脂などを接着層 23として、積み重ね、 熱プレスによって光電気混載基板 24を作製する。この光電気混載基板に図 1または 図 3に示すような穴を形成する。穴（図示せず）は、光ピンと光接続が必要なコアだけ にかかるように穴あけ形成すればょ 、。
[0026] 光電気混載基板にガイド構造付きの穴を形成する際に、ガイド構造と光電気混載 基板に存するコアとの相互の位置精度が非常に重要となる。光配線層が電気配線層 にはさまれている光電気混載基板の場合、穴あけのための位置あわせの時に、光導 波路のコア位置を観察するためには、あら力じめ、電気配線層側に穴を明けておき、 光導波路側のマーカを見えるようにすればよい。あるいは、電気配線層が薄いあるい は比較的透明の場合、銅箔の無い箇所は光導波路コアあるいは光導波路に形成さ れたマーカを見ることができる。あら力じめ一部銅箔をエッチングしておくこと、あるい は、銅箔のパターンユングが施された後に、コアやマーカの位置を確認しながら、ガ イド構造の位置を決めることが出来る。 [0027] ガイド構造は、レーザ力卩ェゃドリルカ卩ェなどで穴あけと同時に形成する。レーザカロ ェの場合使用する光学マスクにガイド構造を含めた形状を付与すればよ!ヽ。電気配 線層として銅張ポリイミドフィルムを用いた場合、ガイド構造を備えた穴形状が形成さ れた光学マスクを通してレーザを照射することによって、光ピンの凹みまたは凸に嵌 合しやすい形状の凸または凹みのガイド構造を備えた穴を簡単に加工できる。
[0028] 図 8に穴に光ピンを嵌合させる方法を示した。光電気混載基板 49に形成された穴 4 1に光ピン 42を挿入する。このとき、光ピン側の凹み 43に基板側に形成された突起 状ガイド構造 44をあわせて、光ピンを壁面に押し当てて接着固定する。これによりコ ァの位置決めが可能である。穴の突起部 44の寸法および突起部以外の寸法を光ピ ンの外観形状、寸法に合わせることによって穴の寸法が決定される。
[0029] 深さ方向の位置決めは次のような方法を用いればよい。図 11に位置合わせの概念 図を示した。例えば、レーザカ卩ェにより 1端面が 45度鏡面カ卩ェされている光ピン 47 の場合、光ピンの全長 mと光電気混載基板 49の厚み n、光電気混載基板の光導波 路層のコア 50の底面からの高さ oを求めておくことにより、鏡面の位置を決めることが できる。光ピンの 45度鏡面力卩ェの位置高さ pをその基板のコア位置に対応させてレ 一ザ加工する。光ピンを収める光電気混載基板を平板上に載せておくと、光ピンを 基板に挿入するだけで、基板の深さ方向の位置合せが可能となる。なおガイド構造と 光ピン側のガイドは互いにきつく嵌めあう寸法や形状でもよ 、が、必ずしも互いに嵌 合する形状である必要はなぐ異なる形状で遊びがあって一方の突起の一部が他方 の凹みの一部に突き当たる形で位置あわせされてもよい。
[0030] このようにして得られる光電気混載基板を用いた光伝送形態を図 9に示す。光配線 層 60と積層された電気配線基板 64上に、発光素子 61と受光素子 62をはんだボー ル 65によって実装した。光ピン 63は、位置合わせガイドにより位置決めされており、 光ピン 63の上部と発光素子ゃ受光素子の間の空間を発光素子の発振波長に対して 透明な榭脂 66で埋めた。光ピンのコア端部と受発光素子との間には隙間があっても よい。このような光電気混載基板を用い、発光素子と受光素子間を光路 67 (点線で 表示）を通って光信号を伝送することができる。
[0031] ところで、光路変換用の反射面である微小鏡は光ピンに形成しな 、で、光配線層側 に設けることもできる。図 12に光配線層に光路変換用の微小鏡を形成する加工方法 の一例を示した。図の光電気混載基板は、コア 72とクラッド 73からなる光導波路を備 えた光配線層を接着層 74を介して電気配線板 71で挟んで積層したものである（図 1 2(a)) o電気配線板 71の上力もエキシマなどのレーザカ卩ェによって、接着層を貫通し てクラッド層に達する穴 75をあける（図 12(b))。レーザ照射時間を調整することにより 、形成する穴の深さを制御できる。穴の壁面には凸または凹のガイド構造が形成され ている。この穴を通して光配線層のコアが見えてくる。その後その穴から斜めにコア 7 2に向けてレーザ照射を行い、コア端面に 45度微小鏡面 77を形成する（図 12(c))。 必要であれば、微小鏡面に金属膜を蒸着などでコートする。その後、ガイドに合わせ 、短い光導波路型光ピン 76を挿入し接着剤で固定する（図 12(d))。光導波路長は電 気配線板厚、接着層厚、基板と光素子間距離から計算して決める。このときの光路は 光ピン、クラッド層、コア層 45度微小鏡面、コア層となる。
[0032] また、光ピンを挿入する穴を形成するときに電気配線層、接着層が不透明であり、 上力も光配線層のコア位置が見にくい場合は、図 13(a)のように、あら力じめ、電気配 線板 71、接着層 74を貫通してクラッド層 73に達する穴 75をレーザ加工などにより形 成する。この穴を通して、光配線層のコア 72が見えてくる。その後コア 72に向けて、 レーザ加工などによりガイド構造を備えた穴 77を形成する（図 13(b))。その後、ガイド に合わせて光ピン 76をこの穴 77に挿入し、接着固定をする（図 13(c))。このとき、光 ピンには予めレーザ力卩ェゃダイシンダカ卩ェなどにより、コアを 45度に貫通する穴を形 成してその端面に鏡面を形成しておく。これにより図 13(d)に示すような光路 78が形 成され、電気配線板、接着層が透明でなぐ光配線層のコアが見にくい場合でも、実 施可能である。
実施例
[0033] 2, 2-ビス（3, 4-ジカルボキシフエ-ル）へキサフルォロプロパン二無水物（6FDA) と 2, 2-ビス（トリフルォロメチル） -4, 4' -ジアミノビフエ-ル (TFDB)力 形成される ポリイミドをクラッドとして、 6FDAと TFDBおよび 6FDAと 4, 4' -ォキシジァ二リン（O DA)の共重合ポリアミド酸溶液力も形成されるポリイミドをコアとして用い、これらを 5ィ ンチシリコンウェハ上でフォトリソグラフィとドライエッチング技術により加工して埋め込 み型光導波路フィルムを形成した。まず、シリコンウェハ上に前述のポリイミド前駆体 溶液を塗布し加熱してポリイミドィ匕して得られたクラッド層に、幅 60 μ m、深さ 48 μ m の凹みを公知のフォトリソグラフィとドライエッチングにより形成した。その後、コアとな る前述の溶液をスピンコートしてその凹みに埋め込んだ。加熱してイミドィ匕した後、さ らにその上カもクラッドとなる溶液をスピンコートして加熱イミド化してクラッドを形成し た。このとき、クラッド表面でコアの上部には、約 20 mの溝状の凹みが生じた。その 後、このシリコンウェハ上の光導波路を 5wt%のフッ酸水溶液中に浸漬させ、シリコン ウェハから光導波路を剥し、フィルム光導波路を作製した。フッ素化ポリイミド光導波 路のフィルム厚は 70 μ m、コアサイズは幅 60 μ mで高さは最低部で 25 μ mであった 。その後、フッ素化ポリイミドの両面に接着を向上させるために、熱可塑性ポリイミドを それぞれ 1 μ mの厚みだけ、スピンコートおよび熱処理をして形成した。この熱可塑 性ポリイミドはォキシジフタル酸-無水物 (ODPA)とァミノフエノキシベンゼン (APB)から なるポリイミドを用いた。
[0034] 次に、光電気混載基板を作製するために、銅張ポリイミドフィルム（三井化学 (株)製 NEX)の片面の銅層をエッチングした片面銅箔付ポリイミドフィルムを二枚用意した。 あらかじめアプリケータによって PETフィルム上にエポキシ榭脂を 25 μ mの厚みにな るように塗工し、 140°Cで乾燥させた。このエポキシ榭脂膜を光導波路両面にラミネ ータによって 100°Cでラミネートした。このあと PETフィルムを剥がした。この 25 /z m の厚みのエポキシ榭脂 (三井化学 (株)製エポックス (登録商標) AH357)を接着層と し、二枚の片面銅箔付ポリイミドフィルムを光導波路フィルムのポリイミドフィルム面両 側に加熱プレスにより接着固定した。プレス温度 170°C、プレス圧力 2MPa、プレス 時間 80分で実施した。銅箔も含めたトータルの厚みは約 160 mであった。これによ り光配線基板となる積層体が得られた。次に、電気回路配線用の銅箔のパターン- ングを行った。このとき、光電気混載基板の端の銅箔をエッチングし、光導波路にあ らかじめ付けられたマーカを観察した。このマーカを頼りに光導波路コアに対して、精 度良く銅パターンユングを行った。
[0035] 次に、光の入出力部の穴をエキシマレーザカ卩ェにより形成した。 KrFエキシマレー ザ (波長 248nm)を用い、 200Hzのパルスで、光配線基板となる積層体に対して照 射エネルギー密度 1JZ (cm 2'パルス）、 4秒間照射し、穴を形成した。穴の形状は、 図 1および図 3に示したように、光ピンとなる光導波路に形成されている凹みに対応 する突起を設けた形状とした。この形状の穴を形成するために、レーザ照射時にこの 形状の光学マスクを用いた。穴に設けられた突起部の寸法は、 40 πι Χ 40 /ζ πιとし た。穴全体の寸法は、 1100 111 200 111とした。光導波路層のコア中心位置は、 裏面銅箔の底から上に 83 μ mであった。
[0036] 次に、先に作製した光ピンとなる凹みつきの光導波路を長さ 200 μ mでダイシング 加工によって切断した。幅は lmmとした。端から 83 mがコアの鏡面中心になるよう に位置決めをして、エキシマレーザで斜めに加工した。レーザ力卩ェには、 200 m角 のマスクを用いた。次に、加工面のみに金薄膜を約 300 m蒸着した。得られた面の 角度を 45度とし、光路変換用の微小鏡が作成された。このようにして、光路変換用微 小鏡のつ 、た光ピンが作製できた。
[0037] 次に、この光ピンを光電気混載基板の形成したガイド付穴に挿入した。穴に接着剤 を塗布しておいた。光ピンを底に突き当てることによって、高さ方向の位置合せが完 了した。このとき、光ピンは、 40 m上部に突き出した力 面受発光素子およびそれら を搭載した基板がはんだ実装される場合、はんだの高さだけ光電気混載基板力ゝら上 に受発光素子が位置することになる。光ピンを突き出すことにより、受発光素子の直 前まで光導波路で光を導くことが出来る。 150°CZl時間で接着剤を加熱硬化させ た。凹みが形成された面側とは逆側の隙間も同様にエポキシ系接着剤で埋め込み、 硬化させた。このようにして、光ピンと光導波路層との位置合せが簡単に可能となつ た。このようにして発光側、受光側両方に光ピンを形成し、発光側から光を導入したと ころ、受光側力も光信号を取り出すことが可能であった。光ピンを穴に挿入する際に 、光ピンの凹みが形成された面と穴のガイドが形成された壁面とを押し付けることで、 光ピンの煽りは無視が可能な 2° 以下に小さくできる。
産業上の利用可能性
[0038] 本発明は、光集積回路、光インターコネクション用光学部品、光電気混載板等に適 用できる。

Claims

請求の範囲
[1] 穴と、穴に挿入され穴の深さ方向に延びるコアとクラッドを備えた第 1の光導波路と、 面内方向に延びるコアを有す第 2の光導波路とを備え、第 1の光導波路の外表面の 一面と前記穴の一壁面にはそれぞれ凹または凸形状の位置あわせガイドが形成さ れており、第 1の光導波路の光路を第 2の光導波路の光路に方向変換する反射面を 備えたことを特徴とする光配線基板。
[2] 穴の一壁面に形成されている前記位置あわせガイドが突起であり、第 1の光導波路 に形成されている前記位置あわせガイドが第 1の凹みであり、さらに第 1の光導波路 のコアとクラッドの境界面に第 2の凹みが形成されていて、第 1の凹みは第 2の凹みの 直上に形成されて！ヽることを特徴とする請求項 1に記載の光配線基板。
[3] 穴の一壁面に形成されている前記位置あわせガイドが凹みであり、第 1の光導波路 に形成されている前記位置あわせガイドが突起であり、突起は第 1の光導波路のコア の直上に形成されて！、ることを特徴とする請求項 1に記載の光配線基板。
[4] 前記穴の壁面および第 1の光導波路の外表面に形成されたそれぞれ凹または凸 形状の位置あわせガイドがコアと異なる位置に形成されていることを特徴とする請求 項 1に記載の光配線基板。
[5] 前記反射面が、第 1の光導波路の端部にコアに対して傾斜して形成されている請求 項 1乃至請求項 4に記載の光配線基板。
[6] 請求項 1乃至請求項 5の光配線基板と、これと積層された電気配線基板とからなる 光電気混載基板。
PCT/JP2005/021445 2004-12-02 2005-11-22 光配線基板および光電気混載基板 WO2006059510A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006547786A JP4153007B2 (ja) 2004-12-02 2005-11-22 光配線基板および光電気混載基板
US11/792,140 US7603005B2 (en) 2004-12-02 2005-11-22 Optical circuit board and optical and electric combined board

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004-350152 2004-12-02
JP2004350152 2004-12-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2006059510A1 true WO2006059510A1 (ja) 2006-06-08

Family

ID=36564944

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2005/021445 WO2006059510A1 (ja) 2004-12-02 2005-11-22 光配線基板および光電気混載基板

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7603005B2 (ja)
JP (1) JP4153007B2 (ja)
KR (1) KR20070088762A (ja)
CN (1) CN100529814C (ja)
TW (1) TWI302743B (ja)
WO (1) WO2006059510A1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1990706A1 (en) * 2007-05-10 2008-11-12 Nitto Denko Corporation Lens-equipped optical waveguide device for touch panel and optical wavequide for use in the same
US7577321B2 (en) 2006-12-06 2009-08-18 Industrial Technology Research Institute Hybrid electro-optical circuit board and method for fabricating the same
JP2012194287A (ja) * 2011-03-15 2012-10-11 Sumitomo Bakelite Co Ltd 光電気混載基板の製造方法、光電気混載基板および電子機器
CN101592760B (zh) * 2008-05-27 2012-12-12 日东电工株式会社 光电混合组件及其制造方法
US8548292B2 (en) 2008-07-28 2013-10-01 Huawei Technologies Co., Ltd. Hybrid integrated optical elements

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4653798B2 (ja) * 2007-11-27 2011-03-16 日東電工株式会社 タッチパネル用光導波路デバイス
CN102316662A (zh) * 2010-06-29 2012-01-11 欣兴电子股份有限公司 光电线路板及其制造方法
KR101256000B1 (ko) * 2011-04-13 2013-04-18 엘지이노텍 주식회사 광 모듈용 인터포저 및 이를 이용한 광모듈, 인터포저의 제조방법
CN102914820B (zh) * 2011-08-03 2017-01-25 富士康(昆山)电脑接插件有限公司 光路板的制造方法
US20140161385A1 (en) * 2012-12-07 2014-06-12 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Method and Apparatus for Coupling to an Optical Waveguide in a Silicon Photonics Die
JP6379378B2 (ja) * 2013-09-06 2018-08-29 住友電工プリントサーキット株式会社 光電気混載基板
JP5980193B2 (ja) * 2013-11-29 2016-08-31 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｍａｃｈｉｎｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 光モジュール及び光モジュール製造方法。
JP2020533632A (ja) * 2017-09-08 2020-11-19 テクノロギアン トゥトキムスケスクス ヴェーテーテー オイ 単一側面で結合を行うフォトニックチップのハイブリッド集積化
US11693169B2 (en) * 2021-03-08 2023-07-04 Mellanox Technologies, Ltd. Silicon photonics collimator for wafer level assembly

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06118275A (ja) * 1992-10-06 1994-04-28 Nec Corp 光接続部品及びその製造方法
JP2004094070A (ja) * 2002-09-03 2004-03-25 Toppan Printing Co Ltd 光路変換部品及びそれを用いた光表面実装導波路

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4465333A (en) * 1982-01-15 1984-08-14 Grumman Aerospace Corporation Electro-optical plug-in interconnection
JP2599497B2 (ja) 1989-09-27 1997-04-09 日本電信電話株式会社 平板型プラスチック光導波路
JPH0498072A (ja) 1990-08-17 1992-03-30 Matsushita Refrig Co Ltd 解凍室付き冷蔵庫
US5835646A (en) 1995-09-19 1998-11-10 Fujitsu Limited Active optical circuit sheet or active optical circuit board, active optical connector and optical MCM, process for fabricating optical waveguide, and devices obtained thereby
TW460717B (en) 1999-03-30 2001-10-21 Toppan Printing Co Ltd Optical wiring layer, optoelectric wiring substrate mounted substrate, and methods for manufacturing the same
TW451084B (en) 1999-06-25 2001-08-21 Toppan Printing Co Ltd Optical-electro wiring board, mounted board, and manufacturing method of optical-electro wiring board
US6516104B1 (en) 1999-06-25 2003-02-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Optical wiring device
CN1337013A (zh) 1999-11-12 2002-02-20 日本板硝子株式会社 感光性组合物与光波导元件及其制造方法
JP3762640B2 (ja) 2000-12-25 2006-04-05 ユーディナデバイス株式会社 半導体装置の製造方法および光導波路の製造方法、多層光導波路の製造方法
JP2002258081A (ja) 2001-02-28 2002-09-11 Fujitsu Ltd 光配線基板、光配線基板の製造方法及び多層光配線
US6847765B2 (en) * 2002-03-15 2005-01-25 Agilent Technologies, Inc. Re-connectable optical interface system and method for optically interconnecting and disconnecting optical devices

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06118275A (ja) * 1992-10-06 1994-04-28 Nec Corp 光接続部品及びその製造方法
JP2004094070A (ja) * 2002-09-03 2004-03-25 Toppan Printing Co Ltd 光路変換部品及びそれを用いた光表面実装導波路

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MIKAMI OSAMU AND UCHIDA TEIJI.: "Hikari Hyomen Jisso Gijutsu no Shinten. (Development of optical surface mount technology)", THE TRANSACTIONS OF THE INSTITUTE OF ELECTROS, (J84-C)., vol. J84, no. 9, 1 September 2001 (2001-09-01), pages 715 - 726, XP002996736 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7577321B2 (en) 2006-12-06 2009-08-18 Industrial Technology Research Institute Hybrid electro-optical circuit board and method for fabricating the same
EP1990706A1 (en) * 2007-05-10 2008-11-12 Nitto Denko Corporation Lens-equipped optical waveguide device for touch panel and optical wavequide for use in the same
JP2008281780A (ja) * 2007-05-10 2008-11-20 Nitto Denko Corp タッチパネル用レンズ付き光導波路およびそれに用いる光導波路
US7477816B2 (en) 2007-05-10 2009-01-13 Nitto Denko Corporation Lens-equipped optical wave guide device for touch panel and optical waveguide for use in the same
CN101592760B (zh) * 2008-05-27 2012-12-12 日东电工株式会社 光电混合组件及其制造方法
US8548292B2 (en) 2008-07-28 2013-10-01 Huawei Technologies Co., Ltd. Hybrid integrated optical elements
JP2012194287A (ja) * 2011-03-15 2012-10-11 Sumitomo Bakelite Co Ltd 光電気混載基板の製造方法、光電気混載基板および電子機器

Also Published As

Publication number Publication date
JP4153007B2 (ja) 2008-09-17
US7603005B2 (en) 2009-10-13
CN100529814C (zh) 2009-08-19
JPWO2006059510A1 (ja) 2008-06-05
TW200625620A (en) 2006-07-16
KR20070088762A (ko) 2007-08-29
CN101069111A (zh) 2007-11-07
TWI302743B (en) 2008-11-01
US20080124024A1 (en) 2008-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4153007B2 (ja) 光配線基板および光電気混載基板
TWI269081B (en) Optical waveguide having a mirror plane formed by laser processing
US8655126B2 (en) Method of manufacturing optical waveguide having mirror face, and optoelectronic composite wiring board
US7330612B2 (en) Material for substrate mounting optical circuit-electric circuit mixedly and substrate mounting optical circuit-electric circuit mixedly
JP5877749B2 (ja) 光電気混載基板の製法
US8512500B2 (en) Manufacturing method of optical waveguide
TW200944853A (en) Manufacturing method of optical wiring printed board and optical wiring printed circuit board
JP2005275405A (ja) 光回路板部品を接続する光学的構造及び方法
JP2008046638A (ja) 光印刷回路基板及びその製造方法
JP5512131B2 (ja) 光電気混載基板およびその製造方法
JP5225211B2 (ja) 光導波路及びその製造方法並びに光導波路搭載基板
JP4659422B2 (ja) 光導波路の製造方法
JP2001311846A (ja) 電気配線・光配線混載多層シートの製造方法及び電気配線・光配線混載多層基板の製造方法
WO1999032913A1 (fr) Plaquette optique et son procede de fabrication
JP5278644B2 (ja) 光電気基板及びその製造方法、光集積回路、光インターコネクタ、光合分波器
WO2012060092A1 (ja) 光導波路の製造方法及び光導波路
JP2006091500A (ja) 光導波路が嵌め込まれた光導波路基板および光電気混載基板
JP2011118448A (ja) 光配線部品
JP2012058683A (ja) フィルム光導波路及びその製造方法
JP4742771B2 (ja) 光電複合基板の製造方法
JP2009098432A (ja) 貼り合わせ多チャンネル光路変換素子とその作製方法
JP2006178282A (ja) 光導波路樹脂フィルムおよびそれを用いた光配線部材
JP3843861B2 (ja) 光・電気複合基板及びその製造方法
JP4253933B2 (ja) 光・電気配線基板及び実装基板
JP2006215289A (ja) 光回路用基板およびこれを用いた光回路基板の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KM KN KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV LY MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NG NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SM SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200580041127.7

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2006547786

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 11792140

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020077015017

Country of ref document: KR

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 05809387

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 11792140

Country of ref document: US