WO2007105419A1

WO2007105419A1 - 光電気混載基板、光電気混載基板の製造方法

Info

Publication number: WO2007105419A1
Application number: PCT/JP2007/052990
Authority: WO
Inventors: Hiroaki Kodama; Liyi Chen; Kensaku Nakashima
Original assignee: Ibiden Co., Ltd.
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2007-02-19
Publication date: 2007-09-20
Also published as: US7676123B2; EP1995615A4; EP1995615A1; JP4509178B2; JPWO2007105419A1; US20090010594A1

Abstract

　　【課題】処理対象物に直接マイクロレンズを形成する。　　【解決手段】孔１１内に光硬化性樹脂を配置し、露光、現像によって凸レンズ状のマイクロ凸レンズ１５を形成し、可溶性部分の光硬化性樹脂を除去した後、孔１１内を充填材料によって充填し、充填部１３を形成し、本発明の光電気混載基板を構成させる。マイクロ凸レンズ１５の屈折率を充填部１３の屈折率よりも高くすれば、光信号を集光部１２で集光することができる。マスクの位置合わせによってマイクロ凸レンズ１５の位置が決るので、マイクロ凸レンズ１５を正確な位置に配置することができる。

Description

明細書

光電気混載基板、光電気混載基板の製造方法

技術分野

[0001] 本発明は光電気混載基板に関し、特に、マイクロ凸レンズを有する光電気混載基板とその製造方法に関する。

背景技術

[0002] 近年では、インターネット等の通信データ量が飛躍的に増大しており、信号処理装置内の電気信号と光ファイバ内を電送される光信号とを相互に変換し、光信号を用 V、た高速大容量通信を実現する技術の重要性が増して、る。

電気信号と光信号を相互に変換するために、光信号の受発信素子と光導波路の間に、光信号を集光するマイクロレンズが配置されている構造の光電気混載基板が提案されている。

[0003] このようなマイクロレンズの形成方法には、金型を用いる方法や、レンズ材料を滴下して形成する方法や、円柱状に形成したレンズ材料を加熱、軟化させて形成する方法や、マスクを透過した露光光でレンズ材料を露光する方法等があるが、従来の各製造方法では、光電気混載基板とは別にマイクロレンズを形成し、これを光電気混載基板上に搭載させるため、マイクロレンズの実装コストが高ぐまた、基板に対するマイク口レンズの位置合わせが困難であった。

マスクを用いたマイクロレンズの形成方法は、例えば下記文献 1に記載されて、る。特許文献 1：特開平 8— 286002号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] 本発明は上記従来技術の問題点を解決するために創作されたものであり、基板に直接マイクロレンズを形成する技術を提供することを第一の課題とする。

また、マイクロレンズを基板内に内蔵させることができる技術を提供することを第二の課題とする。

課題を解決するための手段上記課題を解決するため、本発明は、パターユングされた電気配線とマイクロ凸レンズを有する光電気混載基板であって、マイクロ凸レンズは、光電気混載基板に形成された孔内に配置されたことを特徴とする光電気混載基板である。

また、本発明は、孔内には、マイクロ凸レンズを孔の内周側面に接続固定する接続部を有することを特徴とする光電気混載基板である。

また、本発明は、孔内には、光透過性を有し、マイクロ凸レンズよりも低屈折率の充填部が配置されたことを特徴とする光電気混載基板である。

また、本発明は、光電気混載基板は、絶縁性基板と電気配線を有する配線基板を有し、且つ、孔は、配線基板を厚み方向に貫通することを特徴とする光電気混載基板である。

また、本発明は、光電気混載基板には、マイクロ凸レンズを通過する光信号の伝送経路である光導波路が配置されたことを特徴とする光電気混載基板である。

また、本発明は、パターユングされた電気配線を有する基板に形成され、基板を厚み方向に貫通する孔内に第一の光反応性材料を充填し、さらに、孔の一方の開口側から第一の光反応性材料を部分的に露光して硬化部分と可溶性部分を形成し、次に、第一の光反応性材料の可溶性部分を溶解除去し、孔内にマイクロ凸レンズを形成することを特徴とする光電気混載基板の製造方法である。

また、本発明は、基板の片面に光透過性を有する支持フィルムを貼付して孔内の一方の開口を閉塞させた後、他方の開口から孔内に第一の光反応性材料を注入してから、支持フィルムを介して第一の光反応性材料を露光及び現像することを特徴とする光電気混載基板の製造方法である。

また、本発明は、マイクロ凸レンズを形成する際に、マイクロ凸レンズが形成される領域と孔の内周側面との間に硬化部分を形成し、硬化部分により、マイクロ凸レンズを孔の内周側面に接続する接続部を配置することを特徴とする光電気混載基板の製造方法である。

また、本発明は、マイクロ凸レンズが形成された孔内に、光透過性を有し、マイクロ凸レンズよりも低屈折率の第一の充填材料を充填し、第一の充填材料を硬化させて充填部を形成することを特徴とする光電気混載基板の製造方法である。また、本発明は、パターユングされた電気配線を有する基板に形成され、基板を厚み方向に貫通する孔内に第二の光反応性材料を充填し、さらに、孔の一方の開口側から第二の光反応性材料を部分的に露光して硬化部分と可溶性部分を形成し、次に、第二の光反応性材料の可溶性部分を溶解除去して孔内に凹部を有する充填部を形成し、凹部内に、光透過性を有し、充填部よりも高屈折率の第二の充填材料を充填した後に、第二の充填材料を硬化させてマイクロ凸レンズを形成することを特徴とする光電気混載基板の製造方法である。

また、本発明は、基板の片面に光透過性を有する支持フィルムを貼付して孔のー方の開口を閉塞させた後、他方の開口から孔内に第二の光反応性材料を注入し、支持フィルムを介して第二の光反応性材料を露光することを特徴とする光電気混載基板の製造方法である。

また、本発明は、前記露光は、円形の円形遮光部と円形の円形透光部が交互に同心状に配置された複数のレンズパターンと、前記各レンズパターンの周囲に位置し、直線状の直線遮光部と直線状の直線透光部が交互に配置された光減衰パターンとを有するマスクを用いることを特徴とする光電気混載基板の製造方法である。

また、本発明は、前記マスクは、前記光減衰パターン内における前記直線遮光部の面積に対する前記直線透光部の面積の面積割合が、前記レンズパターン内における前記円形遮光部の面積に対する前記円形透光部の面積の面積割合以下にされていることを特徴とする光電気混載基板の製造方法である。

また、本発明は、前記マスクは、前記レンズパターンの内部では、前記円形透光部の幅は同心円の中心に近い方が広ぐ前記円形遮光部の幅は、同心円の外周に近い方が広くされていることを特徴とする光電気混載基板の製造方法である。

また、本発明は、マイクロ凸レンズを形成する際に、凹部が形成される領域と孔の内周側面との間を露光し、マイクロ凸レンズを孔の内周側面に接続する接続部を形成することを特徴とする光電気混載基板の製造方法である。

本発明は上記のように構成されており、光反応性材料が光硬化性材料である場合は、露光光が照射された部分が硬化して硬化部分となり、照射されない部分が可溶性部分となる。光反応性材料が光溶解性材料である場合は、一旦仮硬化させた後、マスクを用いて露光すると、露光光が照射された部分が可溶性部分となり、照射されな力つた部分が硬化部分となる。

発明の効果

[0007] 本発明では、処理対象物の孔内に配置した光反応性材料にマスクを透過した露光光を照射して硬化部分と可溶性部分を形成し、その光反応性材料でマイクロ凸レンズを形成したり、マスクを透過した露光光により、光反応性榭脂から凹部を有する充填部を形成し、凹部内に熱硬化性榭脂などの液状の充填材料を配置し、硬化させてマイクロ凸レンズを形成して、る。

[0008] 処理対象物とマスクの位置合わせは容易であるから、処理対象物とは別に形成したマイクロ凸レンズを実装する場合に比べて、マイクロ凸レンズを正確な位置に配置することができる。

また、処理対象物内の配線層や保護層等のパターユングと同様の露光、現像工程によってマイクロ凸レンズを形成できるので、作業性が高い。

また、マイクロ凸レンズが光電気混載基板内に内蔵されているので、光電気混載基板の取扱いが容易になる。

図面の簡単な説明

[0009] [図 l](a)〜(c) _:本発明の第一例の光電気混載基板の製造工程を説明するための図面であって、（a)金属層形成、（b)孔形成、（c)支持フィルム貼付

[図 2](a)〜(c) _:本発明の第一例の光電気混載基板の製造工程を説明するための図面であって、（a)第一の光反応性材料の充填、（b)支持部で支持されたマイクロ凸レンズの形成、（c)未硬化の第一の光反応性材料除去

[図 3](a)〜(c) _:本発明の第一例の光電気混載基板の製造工程を説明するための図面であって、（a)第一の充填材料の充填、（b)硬化、（c)研磨

[図 4](a)〜(c) _:本発明の第一例の光電気混載基板の製造工程を説明するための図面であって、（a)金属層のパターユング、（b)保護層形成、（c)光導波路の形成

[図 5](a)、（b) :本発明の第一例の光電気混載基板の製造工程を説明するための図面であって、（a)切れ込みの形成、（b)反射部の形成

[図 6](a)〜(b) :本発明の変形例の光電気混載基板の製造工程を説明するための図面であって、（a)孤立するマイクロ凸レンズの形成、（b)残存する第一の光反応性材料の除去、（c)第一の充填材料の充填

圆 7](a)〜(c) _:本発明の変形例の光電気混載基板の製造工程を説明するための図面であって、（a)支持フィルムの除去、（b)金属層のパターニング、（c)光導波路及び反射部の形成

圆 8](a)〜(c) _:本発明の第二例の光電気混載基板の製造工程を説明するための図面であって、（a)第一例の場合とは反対側の面への支持フィルムの貼付、（b)第二の光反応性材料の充填、（c)凹部を有する充填部の形成

圆 9](a)〜(c) _:本発明の第二例の光電気混載基板の製造工程を説明するための図面であって、（a)未硬化の第二の光反応性材料の除去、（b)第二の充填材料の注入と硬化、（c)研磨

圆 10](a) :第一、第二例の光電気混載基板に光電変換基板の一例が搭載された状態を説明するための図（b) :第一、第二例の光電気混載基板に光電変換基板の他の例が搭載された状態を説明するための図

[図 111(a)：第三例の光電気混載基板に光電変換基板の一例が搭載された状態を説明するための図（b) :第一、第二例の光電気混載基板に光電変換基板の他の例が搭載された状態を説明するための図

[図 12](a) :マイクロ凸レンズを形成するためのマスクの一例（b)マイクロ凸レンズを形成するためのマスクの他の例

圆 13](a)、（b) :二回以上の露光工程で支持部とマイクロ凸レンズを形成する例を説明するための図

符号の説明

la〜ld、 2a〜2cゝ 3a〜3c……光電気混載基板

11……孔

13……充填部

14……接続部

15……マイクロ凸レンズ

34-37……配線層 46、 66……支持フィルム

65……凹部

発明を実施するための最良の形態

[0011] 図 5 (b)の符号 laは、本発明の第一例の光電気混載基板を示している。

この光電気混載基板 laは、多層基板部 30と、レンズ部 10とを有している。多層基板部 30は、一乃至複数層の基板と、絶縁層や電気配線である配線層が積層された構造であり、ここでは、多層基板部 30は、ベース層 31を有しており、ベース層 31の表面と裏面には、パターユングされた配線層 34、 35が配置され、ベース層 31の表面と裏面〖こは、配線層 34、 35を覆うように、絶縁層 32、 33がそれぞれ配置され、更に、各絶縁層 32、 33の表面にはパターユングされた配線層 36、 37がそれぞれ配置されている。異なる層の配線層 34〜37の間は、ベース層 31や絶縁層 32、 33によって互いに分離されている。

[0012] この例では、絶縁層 32、 33と配線層 34、 35は、ベース層 31の片面上に一層ずつしか形成されておらず、絶縁層 32、 33上の配線層 36、 37を含めても配線層 34〜3

7は片面二層であるが、絶縁層と配線層を更に積層し、片面三層以上の多層基板も本発明の多層基板部 30に含まれる。

[0013] 更に、最外層の配線層 36、 37の表面には、それらの配線層 36、 37を覆うよう〖こ、保護層 45 (ソルダーレジスト層ともいう）がそれぞれ配置されており、光電気混載基板 laと外部の電気部品との間が短絡しないようにされている。

[0014] ベース層 31や絶縁層 32、 33は、エポキシなどの樹脂の他、セラミックスを用いることができる。配線層 34〜37はパターユングされた銅などの金属膜を用いることができる。

[0015] 多層基板部 30には、厚み方向を貫通するスルーホール (貫通孔) 41が形成されており、その内周面には無電解メツキ層から成る導電性の層間接続層 42が形成されている。スルーホール 41の内部であって、層間接続層 42で囲まれた空間内は榭脂充填物 43が充填されている。

[0016] 層間接続層 42は、各配線層 34〜37の一部と接触し、異なる層に位置する配線層 34〜37間を相互に電気的に接続しており、層間接続層 42を介して異なる層の配線層 34、 37間に電気信号が伝達されるように構成されて!ヽる。

[0017] 次に、多層基板部 30には、スルーホール 41よりも大径の孔 11が形成されており、レンズ部 10は、この孔 11内に配置されている。

レンズ部 10は、光を集光する集光部 12と、孔 11内部の集光部 12以外の部分を充填する充填部 13とを有している。

[0018] 集光部 12は、孔 11の一端に配置されており、充填部 13は、孔 11内では、集光部 1

2の反対側に位置している。

集光部 12は、一乃至複数個のマイクロ凸レンズ 15と、マイクロ凸レンズ 15の側面に配置された支持部 14を有してヽる。

[0019] マイクロ凸レンズ 15は孔 11の内周側面とは離間されている力支持部 14は孔 11 の内周側面に接触し、接触した部分に固定されており、従って、各マイクロ凸レンズ 1

5は支持部 14によって孔 11の内周側面に固定されている。

[0020] また、集光部 12と充填部 13とは互いに密着しており、充填部 13は孔 11の内周側面と接触し、接触した部分に固定されている。各マイクロ凸レンズ 15と充填部 13とは密着し、マイクロ凸レンズは密着部に固定されており、従って、マイクロ凸レンズ 15は充填部 13によっても孔 11の内周側面に固定されている。

[0021] 多層基板部 30の表面には、マイクロ凸レンズ 15の光軸 56と交叉する位置を横断して、各マイクロ凸レンズ 15毎に、光導波路 47が延設されている。

各光導波路 47と各マイクロ凸レンズ 15の光軸 56とが交叉する位置には、光導波路

47毎に反射部 49が配置されて、る。

[0022] 各光導波路 47は、同一の平面を含む互いに平行な平面内に位置しており、各光導波路 47内を光信号が伝播され、反射部 49に入射すると、光信号は光導波路 47が位置する平面とは略垂直方向に反射され、逆に、光導波路 47が位置する平面とは略垂直方向から反射部 49に光信号が入射しても略垂直方向に反射され、光信号が光導波路 47の内部に導入さるように構成されて、る。

[0023] 集光部 12、特にマイクロ凸レンズ 15の構成材料の屈折率は充填部 13の構成材料の屈折率よりも高ぐ且つ、マイクロ凸レンズ 15は中央が厚ぐ中央寄りよりも外周寄りの方が薄い半球に近い形状であり、厚く膨らんだ部分が充填部と密着している。従つて、マイクロ凸レンズ 15を通って充填部 13に入射する光信号と、充填部 13を通ってマイクロ凸レンズ 15に入射する光信号は、両方とも集光される。

[0024] マイクロ凸レンズ 15は、光導波路 47が位置する平面と略垂直方向に反射された光信号の進行方向に位置しており、反射された光信号は光軸 56と平行な方向からマイクロ凸レンズ 15に入射し、集光され、充填部 13を通過して多層基板部 30の外部に放出される。

[0025] 逆に、光信号が充填部 13を通過し、光軸 56と平行な方向力もマイクロ凸レンズ 15 に入射し、マイクロ凸レンズ 15によって集光された光信号の進行方向には反射部 49 が位置しており、集光された光信号が、光導波路 47が位置する平面とは略垂直な方向から反射部 49に入射すると略垂直方向に反射され、光導波路 47内に導入される本発明の光電気混載基板 la (及び後述する各光電気混載基板 lb〜： Ld)には、種々の電気又は光部品や基板を搭載することができる。

[0026] 図 10(a)、（b)の符号 2a、 3aは、光電変換基板 6、 7が搭載された状態の光電気混載基板をそれぞれ示している。

光電変換基板 6、 7は、それぞれ発受光素子 82、 92を有している。光電変換基板 6 、 7は、その内部や表面にパターユングされた配線層 84、 94がそれぞれ配置されており、発受光素子 82、 92はその配線層 84、 94に接続され、駆動 IC (ドライバ IC又はアンプ IC) 83、 93等の電子部品との間で電気信号を伝達できるように構成されて!ヽる。

[0027] 先ず、図 10(a)を説明すると、同図の光電変換基板 6は、基板内部に凹部 77を有しており、発受光素子 82は、その凹部 77内に配置されている。

光電変換基板 6は、受光素子 82がマイクロ凸レンズ 15の光軸 56の延長線上に位置するように配置されて、る。

[0028] 光電変換基板 6は、凸レンズ 81を有しており、この凸レンズ 81は発受光素子 82の真上位置に配置されている。凹部 77内は光信号に対して透明な充填材料 78で充填されている。

[0029] 発受光素子 82が受光素子として動作する場合、光電気混載基板 la中の光導波路 47内を走行し、反射部 49で反射された光信号は、集光部 12と凸レンズ 81によって集光され、発受光素子 82に入射し、電気信号に変換される。

[0030] 発受光素子 82が発光素子として動作する場合、配線層 84から入力された電気信号は発受光素子 82によって光信号に変換され、発信される。発受光素子 82から射出された光信号は、凸レンズ 81と集光部 12とで集光され、反射部 49で反射されて光導波路 47中に導入される。

マイクロ凸レンズ 15は発受光素子 82毎に配置されており、各発受光素子 82から発信された光信号は、マイクロ凸レンズ 15によってそれぞれ集光される。

[0031] 図 10(b)の光電変換基板 7は、凹部 77と凸レンズ 81を有さず、発受光素子 92と駆動 IC93が表面に露出されているが、光信号の送受信動作は図 10(a)の場合と同じである。

[0032] 光電気混載基板 laの配線層 36と光電変換基板 67の配線層 84、 94の間は導電性のバンプ 85、 95によって電気的に接続されており、光電変換基板 6、 7と光電気混載基板 la間では、光信号は、レンズ部 10を介して一方向又は双方向に伝達されるのに対し、電気信号は、バンプ 85、 95を介して一方向又は双方向に伝達されるように構成されている。

[0033] なお、光電気混載基板 laの表面やレンズ部 10と光導波路 47の間には保護層 45、

46が配置されている力この保護層 45、 46は、光信号が透過する透明性を有しており、光信号の伝達は妨げられない。

また、光電気混載基板 laにも、半導体素子やコンデンサ等の電子部品を搭載し、電子回路を構成させることができる。

[0034] 上記のような光電気混載基板 laの製造工程を説明する。

先ず、図 1 (a)〖こ示すよう〖こ、ベース層 31の両面に、配線層 34、 35と絶縁層 32、 3

3とがこの順序で配置され、等等に、絶縁層 32、 33の表面に金属層 51、 52が配置された処理対象物 101を用意する。図 1 (a)及び後述する各図は部分断面図である。

[0035] 図 1 (a)の処理対象物 101には、所定位置に予めスルーホール 41が穿設されており、スルーホール 41の内周側面には層間接続層 42が配置され、更に、層間絶縁層 4

2で囲まれた空間内には榭脂充填物 43が配置されている。 [0036] スルーホール 41は金属層 51、 52も貫通しており、スルーホール 41の上下端部において、層間接続層 42はスルーホール 41内に露出する金属層 51、 52と接触し、電気的に接続されている。従って、後述するように、金属層 51、 52をパターニングして配線層 36、 37を形成すると、層間接続層 42と、これに接触している配線層 36、 37とが電気的に接続される。

[0037] スルーホール 41はベース層 31上の配線層 34、 35も貫通しており、金属層 51、 52 の場合と同様に、層間接続層 42はスルーホール 41の内周面に露出する配線層 34 、 35と接触し、配線層 34、 35と層間接続層 42とが電気的に接続される。その結果、層が異なる各配線層 34〜37は、層間接続層 42によって相互に電気的に接続されている。

[0038] 次に、図 1 (b)に示すように、上記処理対象物 101を厚み方向に貫通する大径の孔 11を形成する。

この状態の処理対象物 102では、孔 11の両端が開放されており、次に、図 1 (c)に示すように、処理基板 102の片面に支持フィルム 55を貼付すると、孔 11の一端が支持フィルム 55で閉塞され、他端が開放された容器状の空間を有する処理基板 103が得られる。

[0039] 予め、マイクロ凸レンズ 15の材料となる液状の光硬化性材料力も成る第一の光反応性材料を用意しておき、その処理対象物 103を、支持フィルム 55が鉛直下方、孔 11の開放端が鉛直上方に向くように配置し、液状の第一の光反応性材料を孔 11内に注入する。第一の光反応性材料、及び後述する第二の光反応性材料は、ここでは有機材料を用いているが、無機材料を用いることもできるし、光硬化性材料であっても光溶解性材料であってもよい。また、第一、第二の充填材量も有機材料を用いているが、無機材料を用いてもよい。

[0040] 図 2 (a)の符号 104はその状態の処理対象物を示しており、孔 11底面は支持フィルム 55で閉塞されており、液密になっているから、第一の光反応性材料 57は孔 11の内部から漏洩しない。

処理対象物 104の下方位置であって、支持フィルム 55に近接する位置にはマスク 58を配置し、図 2 (b)に示すように、マスク 58に露光光 44を照射する。 [0041] マスク 58は露光光 44を部分的に透過させるように後述する遮光部が設けられており、支持フィルム 55は露光光 44に対する透光性を有しているから、マスク 58と支持フイルム 55を透過した露光光 44は第一の光反応性材料 57に入射する。

[0042] 第一の光反応性材料 57は露光光 44が照射されると硬化する榭脂であり、マスク 58 のパターンに応じた照射形状の露光光 44が照射されるから、第一の光反応性材料 5 7はマスク 58のパターンに応じた形状の硬化部分力も成る集光部 12が形成される。

[0043] 図 2 (b)の符号 105は、集光部 12が形成された状態の処理対象物を示している。

本発明では、紫外線や可視光の他、電子線等であっても、第一 (及び後述する第二 )の光反応性材料をマスクのパターンに応じた形状に形成する電磁波、粒子線を広く含む。

[0044] この例で使用したマスク 58は、図 12(a)に示したようなパターンであり、ガラス基板上に、露光光 44を遮光する遮光部 151が所定パターンで配置されている。遮光部 151 と遮光部 151の間は、露光光 44が通過する透光部 152である。

[0045] このマスク 58は、円形の遮光部 151と円形の透光部 152とが交互に同心状に配置された複数のレンズパターン 153と、各レンズパターンの周囲に位置し、直線状の遮光部 151と透光部 152が交互に配置された光減衰パターン 154とを有して、る。

[0046] 前記マスク 58の、光減衰パターン 154内における、遮光部 151に対する透光部 15 2の面積割合は、レンズパターン 153内における遮光部 151に対する透光部 152の面積割合以下にされており、従って、光減衰パターン 154を透過した露光光 44の光量は、各レンズパターン 153をそれぞれ透過した露光光 44の光量以下になるようにされている。

[0047] 前記マスク 58は、レンズパターン 153の内部では、透光部 152の幅は同心円の中心に近い方が広ぐ逆に、遮光部 151の幅は同心円の外周に近い方が広くされており、従って、レンズパターン 153の内部における遮光部 151に対する透光部 152の面積割合は、同心円の中心に近い方が大きぐ同心円の外周に近い方が小さくなるようにされている。

[0048] 上記のような面積比により、マスク 58と透過した露光光 44の光量は、光減衰パターン 154を透過した部分で弱ぐ各レンズパターン 153の中心に近づくに連れて大きくなり、光減衰パターン 154を透過した露光光 44よりも、各レンズパターン 153の中心に近い位置を透過した露光光 44の方が光量が大きぐ第一の光反応性材料 57の深部にまで到達する。

[0049] その結果、図 2 (b)のように、レンズパターン 153を透過した露光光 44が照射された部分では、中央が厚い凸レンズ状に硬化され、その部分でマイクロ凸レンズ 15が形成される。

[0050] マイクロ凸レンズ 15の周囲の光減衰パターン 154を透過した部分では、露光光 44 が同じ光量で到達し、均一に硬化され、その結果、マイクロ凸レンズ 15よりも薄い一定厚みの板状の支持部 14が形成され、マイクロ凸レンズ 15と支持部 14によって集光部 12が構成される。

[0051] 支持部 14は、孔 11の内周面と接触し、孔 11の内周面に固定されており、マイクロ凸レンズ 15を孔 11内で固定している。マイクロ凸レンズ 15は、図 2 (b)の状態では、支持フィルム 55上にも固定されている。

[0052] マスク 58を透過した露光光 44の光量は、レンズパターン 153の中心を透過した部分の露光光であっても、第一の光反応性材料 57を深さ方向全部硬化させる光量よりも少なくされており、集光部 12上には未硬化の第一の光反応性材料 57が残留している。

[0053] その状態の処理対象物 105を洗浄し、未硬化の第一の光反応性材料 57を除去すると、図 2 (c)に示すように、孔 11内の集光部 12よりも上の部分に空洞 61が形成された処理基板 106が得られる。

[0054] 次に、図 3 (a)に示すように、空洞 61内に、液状の第一の充填材料 62を注入する。

ここで、孔 11が集光部 12によって閉塞されている場合には、支持フィルム 55を除去しておいても第一の充填材料 62は漏洩しないが、集光部 12によって閉塞されていない場合は支持フィルム 55は除去せずに残しておき、支持フィルム 55によって孔

11底面を閉塞させておく。

[0055] いずれにしろ、図 3 (a)に示すように、空洞 61が第一の充填材料 62で充填された処理対象物 107を形成する。第一の充填材料 62は、処理対象物 107の表面よりも盛上がる程度に孔 11内部に配置する。その状態で第一の充填材料 62を硬化させると、図 3 (b)に示すように、第一の充填材料 62の硬化物 63が、孔 11内の集光部 12上に形成される。

[0056] 第一の充填材料 62は熱硬化性、光硬化性の他、 V、かなる硬化性であってもよ、が

、硬化物 63には、光信号を通過させる透光性が必要である。

硬化物 63の底面は集光部 12と密着しており、上部は処理対象物 108の表面よりも上方に盛上がっている。

[0057] 次に、硬化物 63を有する処理対象物 108を表面研磨し、硬化物 63のうちの処理対象物 108表面よりも盛上がった部分を除去すると、図 3 (c)に示すように、表面が平坦な充填部 13が孔 11内の集光部 12上に配置された処理対象物 109が得られる。

[0058] 充填部 13と集光部 12は互いに密着しており、それらでレンズ部 10が構成されている。マイクロ凸レンズ 15の底面と支持部 14の底面は平坦であるから、レンズ部 10に略垂直に照射される光信号はその内部に垂直に入射する。

[0059] また、レンズ部 10の表面は平坦であるから、照射された光信号は散乱されずにレンズ部 10の内部に入射し、また、発散されずにレンズ部 10の外部に出射される。

[0060] 充填部 13を構成する材料 (硬化した第一の充填材料)の屈折率は、マイクロ凸レンズ 15を構成する材料 (硬化した第一の光反応性材料)の屈折率よりも小さぐマイクロ凸レンズ 15を通過する光信号は、凸レンズ形状のマイクロ凸レンズ 15によって集光されるのは上述した通である。

[0061] この例及び後述する各実施例において、マイクロ凸レンズ 15の屈折率は、充填部 1

3の屈折率に対し、 1. 05倍以上高くするのが望ましい。一例として、マイクロ凸レンズ

15は屈折率 1. 584のエポキシ榭脂、充填部 13は屈折率 1. 448のエポキシ榭脂で形成することができる。

[0062] マイクロ凸レンズ 15や充填部 13を構成する榭脂の種類は、光信号を透過させる透明性を有し、上記屈折率の大小関係を満たす榭脂であればよぐエポキシ榭脂の他、シリコン榭脂ゃアクリル榭脂等の種々の榭脂を用いることができる。

[0063] 支持フィルム 55は、充填物 63の研磨の前又は後で除去することができる。支持フィルム 55を除去した後、金属膜 51、 52をパターユングし、図 4 (a)に示すように、絶縁層 32、 33上に配線層 36、 37を有する処理対象物 110を得る。 [0064] 次に、処理対象物 110上に榭脂層を形成し、パターユングし、図 4 (b)に示すように、その榭脂層から成る保護層 (ソルダーレジスト膜) 45、 46を有する処理対象物 111を得る。

[0065] 保護層 45、 46には所定位置に開口 38が形成されており、開口 38底面には、最外層の配線層 36(又は 37)の表面が露出されている。開口 38以外の部分では、最外層の配線層 36、 37は覆われている。

[0066] 次に、処理対象物 111の片面に光導波路を貼付する。ここでは、図 4 (c)に示すように、三層構造の光導波路 47が、集光部 12が位置する側の面に貼付されており、その処理対象物 112をダイシング装置等により切削加工し、図 5 (a)に示すように、光導波路 47のマイクロ凸レンズ 15の光軸 56の延長線上の部分に、光導波路 47に対して略 45° の傾斜面 54を有する切れ込み 50を形成する。

[0067] この状態の処理対象物 113を成膜装置内に搬入し、切れ込み 50の内部や光導波路 47の表面を含む処理対象物 113の片面に金属層を形成した後、切れ込み 50の外部に位置する金属層を除去すると、図 5 (b)に示すように、切れ込み 50の傾斜面 5 4の表面に残部の金属層から成る反射層 53が形成され、本発明の第一例の光電気混載基板 laが得られる。

[0068] 同図符号 49は、切れ込み 50と、その傾斜面 54と、反射層 53とから成る反射部を示しており、マイクロ凸レンズ 15から反射部 49に入射する光信号や、光導波路 47から反射部 49に入射する光信号は、反射層 53の表面ではなく底面で反射され、進行方向が略 90° 変えられるように構成されている。

[0069] 上記第一例の光電気混載基板 laでは、マイクロ凸レンズ 15は、支持部 14によって孔 11内に固定されていたが、本発明の光電気混載基板 laは、必ずしも支持部 4を設ける必要はない。

[0070] 例えば、図 2 (a)のような、支持フィルム 55によって底面が閉塞された孔 11内が第一の光反応性材料 57によって充填された上記処理対象物 104を得た後、上記のマスク 58とは異なり、支持部 14が形成されないようなパターンを有するマスクによって、第一の光反応性材料 57を露光する。

[0071] 例えば、図 12(b)のマスク 59は、上記マスク 58と同じ複数のレンズパターン 153を有しており、そのレンズパターン 153の外部には、遮光部 151から成る遮光パターン 155が配置されている。従って、レンズパターン 153の外部では露光光 44が透過しないように構成されており、このマスク 59を透過した露光光 44が第一の光反応性材料 57に照射され、照射された部分が硬化すると、図 6 (a)に示すように、支持部を有さない孤立したマイクロ凸レンズ 15が形成される。

[0072] このマイクロ凸レンズ 15は支持フィルム 46上に固定されている力その周囲は未硬化の第一の光反応性材料 13が充満しており、マイクロ凸レンズ 15は孔 11の内周面に固定されていない。

[0073] 次いで、この処理対象物 125を洗浄し、未硬化の第一の光反応性材料 57を除去すると、図 6 (b)に示すように、孔 11の内部には、支持フィルム 46上に固定されたマイク口凸レンズ 15を有する処理対象物 126が得られる。

[0074] この処理対象物 126の孔 11内に表面が盛上がる程度に第一の充填材料を注入し

、硬化させると、図 6 (c)に示すように、孔 11内に第一の充填材料の硬化物 63が形成された処理対象物 127が得られる。

[0075] 次いで、硬化物 63の処理対象物 127の表面よりも盛上がった部分を研磨装置等により研磨除去し、図 7 (a)に示すように、表面が平坦な充填部 13を形成した後、その処理対象物 128の金属層 51、 52をパターユングすると、図 7 (b)に示すように、最外層にパター-ングされた配線層 36、 37を有する処理対象物 129が得られる。

[0076] 第一の充填材料の硬化によって硬化物 63が形成された後は、孤立したマイクロ凸レンズ 15は、硬化物 63によって孔 11の内周面に固定されており、支持フィルム 46を除去してもマイクロ凸レンズ 15は孔 11内力も脱落しな、。

[0077] 次いで、図 7 (c)に示すように、最外層の配線層 36、 37と密着してパターユングされた保護層 45、 46を形成し、光導波路 47を貼付し、反射部 49を形成すると、本発明の変形例である光電気混載基板 Idが得られる。

[0078] この変形例の光電気混載基板 Idは、第一例の光電気混載基板 la (及び後述する第二、第三例の光電気混載基板 lb、 lc)に替え、光電変換基板 6、 7を搭載し、光電変換基板 6、 7を有する光電気混載基板を構成させることができる。

以上は、先ず、マイクロ凸レンズ 15を形成し、次に、充填部 13を形成したが、本発明方法はそれに限定されるものではない。

[0079] 上記第一例や変形例の光電気混載基板 la、 Idと同じ位置にマイクロ凸レンズ 15 を配置する場合について説明すると、図 1 (b)に示すような、厚み方向を貫通する孔 11が形成された状態の処理対象物 102を形成した後、図 8 (a)に示すように、上記第一例及び変形例の光電気混載基板 la、 Idを形成したときとは反対側の面に支持フィルムを貼付する。

同図符号 133はその状態の処理対象物を示しており、孔 11の一端は、支持フィルム 66によって閉塞されている。

[0080] この処理対象物 133は、支持フィルム 66を鉛直下方、孔 11の開放端側を鉛直上方に向けて配置し、図 8 (b)に示すように、孔 11の内部に液状の第二の光反応性材料を 67を注入する。ここでは、第二の光反応性材料に光硬化性材料を用いている。

[0081] 図 8 (b)は、図 2 (a)、や図 3(5)とは逆に、紙面上方が鉛直下方、紙面下方が鉛直上方であるように記載されており、第二の光反応性材料 67が孔 11内に配置された処理対象物 134の鉛直下方の支持フィルム 66近傍にマスク 68を配置し、図 8 (c)に示すように、マスク 68に露光光を照射する。

[0082] 支持フィルム 66は露光光 44に対して透明であり、マスク 68と支持フィルム 66を透過した露光光 44は第二の光反応性材料 67に照射され、マスク 68のパターンに応じた形状に硬化された充填部 13が形成される。

[0083] 前記マスク 68は、中央の光透過率が低ぐ外周側の方が高い凹レンズ状のレンズパターンが光減衰パターン内に複数個配置されており、そのレンズパターンを透過した露光光 44が照射された位置では、充填部 13に凹部 65が形成される。充填部 13 は信号光に対して透明である。

[0084] 図 8 (c)の符号 135は、凹部 65を有する充填部 13が形成された状態の処理対象物を示しており、この充填部 13上には、未硬化の第二の光反応性材料 67が残存している。

次いで、洗浄によって未硬化の第二の光反応性材料 67を除去すると、図 9 (a)に示すように、充填部 13上に空洞 69を有する処理対象物 136が得られる。

[0085] この処理対象物 136の空洞 69を鉛直上方、充填部 13側を鉛直下方に向け、空洞 69内に液状の第二の充填材料を注入し、硬化させる。第二の充填材料は、第一の充填材料 62と同様に、熱硬化性、光硬化性の他、いかなる硬化性であってもよい。

[0086] 第二の充填材料は、処理対象物 137の表面よりも高く盛上がるまで充填し、第二の充填材料を硬化させると、図 9 (b)に示すように、表面が盛上がった硬化物 70を有する処理対象物 137が得られる。硬化物 70は、光信号を通過させる透光性を有している。

図 9 (c)に示すように、この硬化物 70の盛上がり部分を研磨装置等により研磨除去し、平坦にし、第二の充填材料の硬化物 70から成る集光部 12を形成する。

[0087] 集光部 12のうち、充填部 13の凹部 65内に充填された部分は凸レンズ形状になり、この部分によってマイクロ凸レンズ 15が構成される。他方、充填部 13の凹部 65の周囲は平坦な面に形成されており、集光部 12のうち、その平坦な面上に位置する部分は平板形状になり、この部分によって支持部 14が形成される。

集光部 12は充填部 13に密着しており、マイクロ凸レンズ 15は充填部 13と支持部 1 4によって孔 11の内部に固定されて、る。

[0088] マイクロ凸レンズを構成する材料である第二の充填材料の硬化物 70の屈折率は、充填部を構成する材料である第二の光反応性材料の硬化物である充填部 13の屈折率よりも高ぐマクロ凸レンズ 15と充填部 13を通過する光は、マイクロ凸レンズ 15と充填部 13の境界で集光される。

[0089] 上記工程により、第二の光反応性材料から構成された充填部 13と、第二の充填材料カゝら構成された集光部 12を有する凸レンズ部 10は、第一の光反応性材料 57から構成された集光部 12と、第一の充填材料 62から構成された充填部 13とを有する凸レンズ部 10と、同じ構造であり、凸レンズ部 10が形成された後は、第一例の処理対象物 109〜113に対する図 4 (a)〜図 5 (a)の処理と同じ処理により、本発明の第二例の光電気混載基板 lbが得られる (図 5 (b) )。

[0090] 図 10に示すように、第二例の光電気混載基板 lb上にも、第一例の光電気混載基板 laの場合と同様に、光電変換基板 6、 7を搭載させ、搭載状態の光電気混載基板 2b、 3bを構成させることができる。

[0091] 第一例の光電気混載基板 laでは、集光部 12は光硬化性材料で構成されていたが、第二例の光電気混載基板 lbでは、集光部 12は熱硬化性榭脂であっても光硬化性材料であっても、他の硬化性榭脂であってもよ、。

[0092] 以上説明した光電気混載基板 la〜lcでは、充填部 13と光導波路 47の間に集光部 12が配置されていた力本発明はそれに限定されるものではなぐ支持フィルム 5 5、 66を配置する面を変更することで充填部 13を集光部 12と光導波路 47の間に配置することちでさる。

[0093] 図 l l(a)、（b)の符号 lcは、そのような構造の本発明の第三例の光電気混載基板を示しており、符号 2c、 3cは、光電変換基板 6、 7が搭載された状態の光電気混載基板を示している。

[0094] この光電気混載基板 lc〜3cでは、孔 11内で集光部 12と充填部 13の位置が入れ替つている他は、上記第一例、又は第二例の光電気混載基板 la〜3a、又は lb〜3 bと同じ構造である。

[0095] 第三例の光電気混載基板 lc〜3cでは、光導波路 47内を進行し、反射部 49で反射された光信号は、先ず、充填部 13を通過した後、マイクロ凸レンズ 15で集光され、光電変換基板 6、 7に入射する。逆に、光電変換基板 6、 7から射出された光信号は、マイクロ凸レンズ 15で集光され、充填部 13を通過して反射部 49に入射し、光導波路

47の内部に導入される。

[0096] 第二、第三例の光電気混載基板 lb〜3b、 lc〜3cの集光部 12についても、変形例の光電気混載基板 Idと同様に、支持部 14を設けず、マイクロ凸レンズ 15を充填部 13によって孔 11の内部に固定することができる。

なお、第三例の光電気混載基板 lc〜3cにも、本発明の第一、第二例の光電気混載基板 la〜3a、 lb〜3bと同様に、半導体素子等の電子部品が搭載されている。

[0097] 上記各光電気混載基板 la〜3a、 lb〜3b、 lc〜3cでは、マイクロ凸レンズ 15が支持部 14によって孔 11の内周側面に固定されている限り、充填部 13を設けず、孔 11 内の集光部 12以外の部分を大気で満たして、てもよ、。

[0098] 支持部 14の厚みやマイクロ凸レンズ 15の厚みは、露光光 44の光量や、マスク 58、

59の遮光部 151と透光部 152の割合を変えることで変更することができる。

[0099] また、支持部 14やマイクロ凸レンズ 15の厚みを変えると、マイクロ凸レンズ 15と発受光素子 82、 92の間の距離も変更することができる。

また、多層基板部 30の厚みを変えることでもマイクロ凸レンズ 15と発受光素子 82、 92の間の距離を変更することができる。

[0100] 上述した第一、第二の光反応性材料や第一、第二の充填材料は液状であつたが、必ずしも液状に限定されるものではなぐ孔 11内の所定場所に配置できる限り、ぺースト状や粉体状のものも含まれる。

[0101] 上記例では一回の露光工程で第一の光反応性材料力も集光部 12を形成したが、二回以上の露光工程で集光部 12を形成することができる。例えば、レンズ部を有さないマスクによって露光し、図 13(a)のように、第一の反応性材料力もマイクロ凸レンズを有さない支持部 14を形成し、可溶性部分を除去した後、再度第一の反応性材料を充填し、露光して図 13(b)に示すように、支持部 14上にマイクロ凸レンズ 15を形成することができる。

[0102] なお、以上は第一又は第二の光反応性材料が光硬化性材料である場合を説明したが、光溶解性材料を用いても、集光部 12を形成することもできる。光溶解性材料の場合は、露光光が照射された部分が溶解性部分になり、露光光が照射されない部分が硬化部分になるので、光硬化性材料を用いた場合と同じ形状の部材を形成する場合は、マスクのパターンは光硬化性材料の場合とは反転した関係になる。要するに光硬化性材料の場合の遮光部を透光部に替え、透光部を遮光部に替えると、光硬化性材料の場合と同じ工程で集光部や充填部を形成することができる。但し、光硬化性材料の方が取扱いやコストの点で有利である。

[0103] 以上は本発明の好ましい実施例を説明した力本発明はこれらの実施例に限定されるものではなぐその要旨の範囲内で様々な変形や変更ができる。

Claims

請求の範囲

[1] パターニングされた電気配線とマイクロ凸レンズを有する光電気混載基板であって前記マイクロ凸レンズは、前記光電気混載基板に形成された孔内に配置されたことを特徴とする光電気混載基板。

[2] 前記孔内には、前記マイクロ凸レンズを前記孔の内周側面に接続固定する接続部を有することをさらに特徴とする請求項 1に記載の光電気混載基板。

[3] 前記孔内には、光透過性を有し、前記マイクロ凸レンズよりも低屈折率の充填部が配置されたことを特徴とする請求項 1に記載の光電気混載基板。

[4] 前記光電気混載基板は、絶縁性基板と前記電気配線を有する配線基板を有し、且つ、前記孔は、前記配線基板を厚み方向に貫通することを特徴とする請求項 1に記載の光電気混載基板。

[5] 前記光電気混載基板には、前記マイクロ凸レンズを通過する光信号の伝送経路である光導波路が配置されてヽることを特徴とする請求項 1に記載の光電気混載基板

[6] パターユングされた電気配線を有する基板に形成され、前記基板を厚み方向に貫通する孔内に第一の光反応性材料を充填し、さらに、前記孔の一方の開口側から前記第一の光反応性材料を部分的に露光して硬化部分と可溶性部分を形成し、次に、前記第一の光反応性材料の可溶性部分を溶解除去し、前記孔内にマイクロ凸レンズを形成することを特徴とする光電気混載基板の製造方法。

[7] 前記基板の片面に光透過性を有する支持フィルムを貼付して前記孔内の一方の開口を閉塞させた後、他方の開口から前記孔内に前記第一の光反応性材料を注入し、前記支持フィルムを介して前記第一の光反応性材料を露光及び現像することを特徴とする請求項 6に記載の光電気混載基板の製造方法。

[8] 前記マイクロ凸レンズを形成する際に、前記マイクロ凸レンズが形成される領域と前記孔の内周側面との間に硬化部分を形成し、前記硬化部分により、前記マイクロ凸レンズを前記孔の内周側面に接続する接続部を配置することを特徴とする請求項 6に記載の光電気混載基板の製造方法。

[9] 前記マイクロ凸レンズが形成された前記孔内に、光透過性を有し、前記マイクロ凸レンズよりも低屈折率の第一の充填材料を充填し、前記第一の充填材料を硬化させて充填部を形成することを特徴とする請求項 6に記載の光電気混載基板の製造方法

[10] 前記露光は、円形の円形遮光部と円形の円形透光部が交互に同心状に配置された複数のレンズパターンと、前記各レンズパターンの周囲に位置し、直線状の直線遮光部と直線状の直線透光部が交互に配置された光減衰パターンとを有するマスクを用いる請求項 6に記載の光電気混載基板の製造方法。

[11] 前記マスクは、前記光減衰パターン内における前記直線遮光部の面積に対する前記直線透光部の面積の面積割合力前記レンズパターン内における前記円形遮光部の面積に対する前記円形透光部の面積の面積割合以下にされている請求項 10 に記載の光電気混載基板の製造方法。

[12] 前記マスクは、前記レンズパターンの内部では、前記円形透光部の幅は同心円の中心に近い方が広ぐ前記円形遮光部の幅は、同心円の外周に近い方が広くされている請求項 10に記載の光電気混載基板の製造方法。

[13] パターユングされた電気配線を有する基板に形成され、前記基板を厚み方向に貫通する孔内に第二の光反応性材料を充填し、さらに、前記孔の一方の開口側から前記第二の光反応性材料を部分的に露光して硬化部分と可溶性部分を形成し、次に、前記第二の光反応性材料の可溶性部分を溶解除去して前記孔内に凹部を有する充填部を形成し、前記凹部内に、光透過性を有し、前記充填部よりも高屈折率の第二の充填材料を充填した後に、前記第二の充填材料を硬化させてマイクロ凸レンズを形成することを特徴とする光電気混載基板の製造方法。

[14] 前記基板の片面に光透過性を有する支持フィルムを貼付して前記孔の一方の開口を閉塞させた後、他方の開口から前記孔内に前記第二の光反応性材料を注入し前記支持フィルムを介して前記第二の光反応性材料を露光することを特徴とする請求項 13に記載の光電気混載基板の製造方法。

[15] 前記マイクロ凸レンズを形成する際に、前記マイクロ凸レンズが形成される領域と前記孔の内周側面との間を露光し、前記マイクロ凸レンズを前記孔の内周側面に接続する接続部を形成することを特徴とする請求項 13に記載の光電気混載基板の製造方法。

前記露光は、中央の光透過率が低ぐ外周側の方が高い凹レンズ状のレンズバタ一ンが光減衰パターン内に複数個配置されているマスクを用いる請求項 13に記載の光電気混載基板の製造方法。