JP2000347051A - 光・電気配線基板及びその製造方法並びに実装基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】、高密度実装又は小型化が可能で、しかも、光
部品の実装が電気部品の実装とが同じ方法で行える光・
電気配線基板を提供する。 【解決手段】電気配線を有する基板９の電気配線１０の
上に、光を伝搬させるコア１とそのコアを埋没させるク
ラッド２とを有する光配線層１３を備える光・電気配線
基板であって、コアの一部に設けられたミラー３と、ミ
ラーの直上の周囲に光部品をハンダ付けするために設け
られたパッド５と、パッドと基板の電気配線とを電気接
続するビアホール１２とを具備する。なお、製造時の位
置合わせにはアライメントマーク４を用いることが好ま
しい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光配線と電気配線
とが混在する光・電気配線基板及びその製造方法並びに
その基板に光素子等の光部品と電気素子等の電気部品と
を実装した実装基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体大規模集積回路（ＬＳＩ）
等の電気素子ではトランジスターの集積度が高まり、そ
の動作速度はクロック周波数で１ＧＨｚに達するものが
出現するに至っている。

【０００３】この高集積化された電気素子を電気配線基
板に実装するために、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａ
ｒｒａｙ）やＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａ
ｇｅ）等のパッケージが開発され、実用化されている。
図１１はＢＧＡパッケージに電気素子を実装し電気配線
基板へ実装した構造の概略を示したものである。

【０００４】ガラス布にエポキシ樹脂等を含浸した銅貼
基板をベースに、絶縁層、導体層を交互に積層したいわ
ゆるビルドアップ多層積層板１５２の片側表面に金等で
バンプ１５３が形成され、電気素子１５１の電極と電気
接続されている。また、反対表面には金等で表面処理さ
れたパッド１５７が形成され、半田ボール１５４を介し
て電気配線基板１５５上に半田接続されている。周辺の
電気素子（図示せず）とは電気配線１５６を介して、電
気信号のやりとりを行うようになっている。

【０００５】電気素子内部のクロック周波数が高くなる
につれて、電気素子外部の素子間信号速度も高くなる要
求がある。しかし、素子間の電気配線に高速の信号が流
れると、電気配線の形状不良による反射等のノイズ、あ
るいは、クロストークの影響が避けられなくなる。ま
た、電気配線から電磁波が発生して周囲に悪影響を与え
るという問題も発生する。このため、現状では、電気素
子間の信号速度をわざわざ落とし、これらの問題が起こ
らない程度にシステムが構築されている。これでは、高
集積された電気素子の機能が充分生かされていないこと
になる。

【０００６】このような問題を解決するために、電気配
線基板上の銅による電気配線の一部を光ファイバーによ
る光配線に置き換え、電気信号の代わりに光信号を利用
することが考えられている。なぜなら、光信号の場合
は、ノイズ及び電磁波の発生を抑えられるからである。

【０００７】電気信号を光信号に置き換えた系では、電
気信号は電気素子からＢＧＡパッケージの電気配線を通
り、さらに、基板上の電気配線を経て、同基板上に設置
された光素子で光信号に変換され、同基板上の光ファイ
バに伝わる。すなわち、図１２のように、ＢＧＡパッケ
ージ１６２の周辺部にレーザ等の発光素子やフォトダイ
オード等の受光素子である光素子１６６を配置させた形
態をとる。場合によっては、ＢＧＡパッケージと光素子
の間にドライバーＩＣが存在する。

【０００８】電気配線基板上の銅配線の一部を光ファイ
バによる光配線に置き換えた光・電気配線基板として、
一般的には、“山口ら「ファイバーボードを用いた光バ
ス高密度化の一検討」電子情報通信学会エレクトロニク
スソサイエティ大会、Ｃ−３−４９、１９９７年”で記
載のように、電気配線部の周辺部に光ファイバーを配置
させたり、あるいは、電気配線基板の上部空間にフリー
な状態で光ファイバーを配置させている場合が多い。し
かし、これらの形態ではファイバー設置部分に無駄が多
く電子機器の小型化を困難にしている。

【０００９】この問題を解決するため、特開平３−２９
９０５号公報や特開平５−２８１４２９号公報にて述べ
られているように、電気配線基板上に光ファイバを絶縁
膜で固定した基板（光・電気配線基板）が提案されてい
る。

【００１０】このような光・電気配線基板は、レーザダ
イオードやフォトダイオード等の光素子１６６の光軸と
光配線である光ファイバー１６７の光軸とを光学的に一
致させることが難しく、一般に熟練労働者に頼らなけれ
ば一致させられなかった。従って、リフロー炉などで自
動的にハンダ付けできるＢＧＡパッケージ等の電気部品
と比較して、光素子を光・電気配線基板に実装すること
は、非常に高価なものになるという欠点があった。

【００１１】さらに、光配線として光ファイバを用いる
場合、その屈曲性の限界から、複雑な形状の光配線には
対応しきれず、設計の自由度が低くなってしまい、高密
度配線あるいは基板の小型化に対応できないという問題
があった。

【００１２】このため、電気配線基板の上に、光配線と
して、光導波路を用いた光・電気配線基板の構成がいく
つか提案されている。たとえば、特開平４−１４６６８
４号公報や特開平６−２５８５４４号公報に述べられて
いる。光導波路の構成は光信号が伝搬するコアが、光信
号をコアに閉じこめるクラッド層に埋設されている。コ
アパターンの形成方法は、フォトリソグラフィ技術によ
り、メタルマスクを形成し、ドライエッチングで作製す
るか、コア材料に感光性が付与されている場合は露光、
現像処理にて作製できる。このため、フォトマスクのパ
ターンを基に光配線を形成できるため、その設計の自由
度は高くなる。また、比較的短距離の伝送にも対応が可
能となる。

【００１３】しかしながら、光配線として光導波路を用
いた光・電気配線基板においても、光ファイバーを用い
た場合と同様に光軸合わせは非常に困難となる。先にあ
げた特開平４−１４６６８４号公報や特開平６−２５８
５４４号公報では、レーザーダイオードやフォトダイオ
ード等の光素子と光導波路との光軸合わせの構造につい
ては明記されていない。

【００１４】また、特開平６−６９４９０号公報では、
同様に光配線として光導波路を用いた光・電気配線基板
について述べられているが、光素子と光導波路の接続は
光ファイバーを用いているため、同様に光軸合わせが非
常に困難となる。

【００１５】一方、電気配線基板上に光導波路を形成す
る方法として、特開平９−２３６７３１号公報では、セ
ラミック多層配線基板上に、直に、ビルドアップして形
成する方法、すなわち、セラミック多層配線基板上にク
ラッド層を形成し、コアパターンを形成し、さらに、そ
の上からクラッド層で覆う方法が提案されている。

【００１６】しかしながら、光配線層の下地としての電
気配線基板表面は、電気配線が多層化されていること
で、非常に大きな凹凸が形成されている。このため、そ
の表面直に光導波路を形成すると、その凹凸のために光
信号の伝搬損失が大きくなるという問題点が発生する。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は係る従来技術
の欠点に鑑みてなされたもので、高密度実装又は小型化
が可能で、しかも、光部品の実装が電気部品の実装とが
同じ方法で行える光・電気配線基板を提供することを課
題とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明において上記の課
題を達成するために、まず請求項１の発明では、電気配
線を有する基板の電気配線の上に、光を伝搬させるコア
とそのコアを埋没させるクラッドとを有する光配線層を
備える光・電気配線基板であって、コアの一部に設けら
れたミラーと、ミラーの直上の周囲に光部品をハンダ付
けするために設けられたパッドと、パッドと基板の電気
配線とを電気接続するビアホールと、を具備することを
特徴とする光・電気配線基板としたものである。

【００１９】また請求項２の発明では、電気配線を有す
る基板の電気配線の上に、光を伝搬させるコアとそのコ
アを埋没させるクラッドとを有する光配線層を備える光
・電気配線基板であって、コアの一部に設けられたミラ
ーと、ミラーの直上の周囲に光部品をハンダ付けするた
めに設けられた光部品用のパッドと、電気部品をハンダ
付けするために光配線層上に設けられた電気部品用のパ
ッドと、光部品又は電気部品用のパッドと基板の電気配
線とを電気接続するビアホールと、を具備することを特
徴とする光・電気配線基板としたものである。

【００２０】また請求項３の発明では、電気配線を有す
る基板の電気配線の上に、光を伝搬させるコアとそのコ
アを埋没させるクラッドとを有する光配線層を備える光
・電気配線基板であって、コアの一部に設けられたミラ
ーと、ミラーの直上の周囲に光部品をハンダ付けするた
めに設けられた光部品用のパッドと、電気部品をハンダ
付けするために光配線層上に設けられた電気部品用のパ
ッドと、光部品又は電気部品用のパッドと基板の電気配
線とを電気接続するビアホールと、光配線層上に設けら
れた電気配線と、を具備することを特徴とする光・電気
配線基板としたものである。

【００２１】また請求項４の発明では、光配線層表面に
クラッドの屈折率と等しい樹脂層が形成され、該光部品
及び電気部品をハンダ付けするために設けられたパッド
上に孔が形成され、該パッド表面が露出していることを
特徴とする請求項１〜３記載の光・電気配線基板とした
ものである。

【００２２】また請求項５の発明では、位置決めをする
アライメントマークと光を伝搬させるコアとそれらアラ
イメントマーク及びコアを埋没させるクラッドとを有す
る光配線層を支持体の上に作る工程と、アライメントマ
ークを基準にしてコアの一部にミラーを設けて光配線層
を、電気配線を有する基板に接着する工程と、基板上の
電気配線とビアホールで電気接続しているパッドを、ア
ライメントマークを基準にして光配線層上に作る工程と
を含む光・電気配線基板の製造方法であって、コアとア
ライメントマークとを同時に形成することを特徴とする
光・電気配線基板の製造方法としたものである。

【００２３】また請求項６の発明では、位置決めをする
アライメントマークと光を伝搬させるコアとそれらアラ
イメントマーク及びコアを埋没させるクラッドとを有す
る光配線層を支持体の上に作る工程と、アライメントマ
ークを基準にしてコアの一部にミラーを設けて光配線層
を、電気配線を有する基板に接着する工程と、基板上の
電気配線とビアホールで電気接続しているパッドを、ア
ライメントマークを基準にして光配線層上に作る工程
と、光配線層表面にクラッドの屈折率と等しい樹脂層を
形成し、アライメントマーク基準にして孔を形成する工
程を含む光・電気配線基板の製造方法であって、コアと
アライメントマークとを同時に形成することを特徴とす
る光・電気配線基板の製造方法としたものである。

【００２４】また請求項７の発明では、請求項１〜４の
何れか１項記載の光・電気配線基板に光部品又は／及び
電気部品を実装したことを特徴とする実装基板としたも
のである。

【００２５】

【発明の実施の形態】１．光・電気配線基板 本発明の光・電気配線基板において、光部品（光素子）
を実装する部分の上面図を図１及び図２に示す。また、
コア１に沿って切断された断面図を図３及び図４に示
す。光配線層１３は、光信号が伝搬するコア１と光信号
をコアに閉じこめるクラッド２からなる。コアを形成す
る材料の屈折率をクラッドのそれに比べ高くすることに
より、光信号はコア内を伝搬する。

【００２６】光配線層１３は接着剤１１を介し、電気配
線１０を有する基板９と固定されている。また、光配線
層１３の表面には光部品と電気的接続をとるためのパッ
ド５、ランド６及びパッド５とランド６を接続するため
の電気配線７が設置され、ランド６と基板９上の電気配
線１０とはビアホール１２を介して電気接続される。図
示はしていないが、電気部品と基板上の電気配線との電
気接続も同様に行われる。

【００２７】基板９は単層の絶縁基板でも、多層電気配
線基板でも良い。また、基板材料も、ポリイミドフィル
ムやガラス布にエポキシ樹脂等を含浸させた基板等を用
いることができる。あるいは、セラミック基板でも良
い。

【００２８】また、光配線層１３のコア１には４５°の
ミラー３が設置されている。ミラー３を介して、光導波
路とレーザーダイオードやフォトダイオード等の光部品
の間で光信号は伝搬される。ミラー面界面はコアより屈
折率の低い樹脂を接触させるか、空気と接触させても良
い。また、金属薄膜を形成しても良い。

【００２９】図１では、コア１に設けられたミラー３直
上の周辺部に光部品と電気接続するためのパッド５が配
置されている。パッドの数は４つに限定される必要はな
く、任意の数であっても良い。さらには、形状も円形に
限定される必要はなく、任意の形状であって良く。光部
品との接続のためのはんだボールや金属リード等に合わ
せた形状を選ぶことができる。

【００３０】また、図１には、パッド５の位置を決める
ためのアライメントマーク４、並びに、ミラー３の位置
を決めるためのアライメントマーク８が形成されてい
る。これら、アライメントマークはコア１と同時に形成
される。一方、図２では、アライメントマーク８が形成
されていない例を示す。

【００３１】図３（ａ）及び（ｂ）では、光配線層１３
の表面にパッド５、ランド６及び電気配線７が露出して
いる断面図を示す。ミラー３は図３（ａ）や（ｂ）のよ
うな構造に形成できる。

【００３２】図４（ａ）及び（ｂ）では、光配線層１３
の表面のランド６と電気配線７は、クラッド２と同じ屈
折率の樹脂層１４で被覆され、光部品と電気接続するた
めのパッド５部分のみ、露出している。また、図示はし
ていないが、電気部品と電気接続するためのパッドも同
様に露出する必要がある。

【００３３】２．光・電気配線基板の製造方法 本発明の光・電気配線基板の製造方法は、基本的には、
次の通りである。まず、電気配線を有する基板とは別
に、支持体の上で光配線層を作る。このとき、コアとア
ライメントマークをフォトリソグラフィー技術によって
同時に作る。次に、アライメントマークを基準として、
コアの一部にミラーを設けて光配線層を基板に接着す
る。さらに、ビアホールによって基板上の電気配線と電
気接続しているパッドを、アライメントマークを基準と
して、光配線層上に作る。

【００３４】本製造方法では、光配線を凹凸のある電気
配線を有する絶縁基板上に直に、積み上げて作製するの
ではなく、あらかじめ別の支持体に作製し、電気配線基
板に貼り付けている。これにより、下地の電気配線基板
の凹凸を緩和し、凹凸による光信号の損失をある程度、
低減することができる。

【００３５】以下、２つの実施の形態を説明する。

【００３６】＜光・電気配線基板の製造方法の第１の実
施の形態＞光・電気配線基板の製造方法の第１の実施の
形態として、図３（ａ）に示す光・電気配線基板を、図
５の（ａ）〜（ｏ）の流れに従って説明する。

【００３７】図５の（ａ）のように、第１の支持体２１
であるシリコンウエハの上に、剥離層２２として、Ｃ
ｒ、Ｃｕの薄膜層をスパッタし、その後、硫酸銅めっき
浴中にてＣｕ層を約１０μm 形成した。

【００３８】図５の（ｂ）のように、剥離層２２の上
に、第１のクラッド２３としてポリイミドＯＰＩ−Ｎ１
００５（日立化成工業（株）製）をスピンコートし、３
５０℃にてイミド化させた。この時の膜厚は２０μm で
あった。

【００３９】図５の（ｃ）のように、第１のクラッド２
３の上にコア２４としてポリイミドＯＰＩ−Ｎ１３０５
（日立化成（株）製）を同様にスピンコートし、３５０
℃でイミド化させた。この時の膜厚は８μm であった。
この光配線層に用いられるコア並びにクラッド材料はポ
リイミド樹脂に限らず、フッ素化あるいは重水素化した
エポキシ樹脂、メタクリル酸エステル樹脂等の高分子材
料の中で、光信号に用いられる光の波長により損失の少
ない材料を選ぶことができる。

【００４０】さらに、コア層表面にＡｌを蒸着し、フォ
トレジストの所定のパターンを形成し、エッチング処理
を行い、Ａｌのメタルマスク２５及び２６を形成した。
メタルマスク２５は光配線となるコアパターンを、メタ
ルマスク２６はアライメントマークパターンを示す。

【００４１】図５の（ｄ）のように、酸素ガスを用い、
反応性イオンエッチングにてコア２４をエッチングし
た。さらに、メタルマスクであるＡｌ膜をエッチング除
去してコア（光配線）パターン２７及びアライメントマ
ークパターン２８を同時に形成した。このときのコアパ
ターンの線幅は８μｍであり、断面形状は高さ８μｍ、
幅８μｍの正方形となった。断面の寸法は、これに限ら
ず、伝送モード、コアとクラッドの屈折率差によって５
μｍから１００μｍで選ぶことができる。

【００４２】図５の（ｅ）のように、第２のクラッド２
９としてＯＰＩ−１００５を同様にコートしてイミド化
させる。この時のクラッド厚は、コア光配線層上で２０
μmであった。

【００４３】図５の（ｆ）のように、第２クラッド２９
の表面に、Ｃｒ、Ｃｕの金属薄膜層をスパッタし、加え
て、硫酸銅めっき浴中にてＣｕ層を約１０μm 形成し
た。さらに、フォトリソグラフィー技術によりフォトレ
ジストのパターンを形成し、エッチング液にてエッチン
グすることにより、パッド３０、電気配線およびランド
を形成した。ランドには、後ほどレーザにてビアホール
形成用の孔部を形成するための開口部３１をあらかじめ
設けておいた。図示はしていないが、同時に、電気部品
接続のためのパッド、電気配線及びランドも形成した。

【００４４】図５の（ｇ）のように、銅で形成したパッ
ド３０、電気配線及びランドを剥離液から保護するため
に、保護膜としてフォトレジスト３２をコーティングし
た。

【００４５】図５の（ｈ）のように、剥離液として塩化
第２鉄液を用いて剥離層２２中のＣｕ層を溶解し、光配
線層を剥離して光配線フィルムを作製した。

【００４６】図５の（ｉ）のように、光配線層上のパッ
ド、電気配線及びランドが形成されている側を、第２の
支持体３３に接着剤で接着させる。第２の支持体３３は
光配層が接着されていない側からアライメントマーク２
８が見えるように透明なものを利用する。また、接着剤
は、剥離しやすいものを用いるか、あるいは、紫外線で
硬化することにより接着力が低下するものを用いる。

【００４７】図５の（ｊ）のように、コアパターン２７
を形成する際に同時に形成していたアライメントマーク
（図示せず）を基準に、コアパターン２７の一部に機械
加工で基板と４５°の角度にミラー３４を形成した。

【００４８】図５の（ｋ）のように、電気配線３６を有
する基板３５上に、接着剤として熱可塑性を示す変成ポ
リイミド樹脂３７を２０μm コーティング、乾燥させ、
光配線層のミラー加工した面を貼り合わせ加熱接着し
た。

【００４９】図５の（ｌ）のように、紫外線を照射する
ことにより第２の支持体３３を剥離した。

【００５０】図５の（ｍ）のように、光配線層上に、保
護膜として、めっきレジスト３８をコーティングした。

【００５１】図５の（ｎ）のように、ビアホールを形成
する位置として、ランドの開口部３１に、レーザにてビ
アホール用の孔３９を形成した。レーザとしては、エキ
シマレーザ、炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザなどが適し
ている。

【００５２】図５の（ｏ）のように、光配線層表面に並
びにレーザ加工を施した孔内部に、スパッタにてＣｒ、
Ｃｕの金属薄膜を形成し、この金属薄膜を電極として、
硫酸銅浴中でビアホール内部並びにランド部に銅めっき
を行った。さらに、保護膜であるめっきレジスト３８を
除去し、ビアホール４０及びランド４１を形成して、本
発明の第１の実施形態の光・電気配線基板を得た。

【００５３】＜光・電気配線基板の製造方法の第２の実
施の形態＞光・電気配線基板の製造方法の第２の実施の
形態として、図３（ａ）に示す光・電気配線基板を、図
６の（ａ）〜（ｍ）の流れに従って説明する。

【００５４】図６の（ａ）のように、支持体５１である
シリコンウエハの上に、剥離層５２として、Ｃｒ、Ｃｕ
の薄膜層をスパッタし、その後、硫酸銅めっき浴中にて
Ｃｕ層を約１０μm 形成した。

【００５５】図６の（ｂ）のように、剥離層５２の上
に、第１のクラッド５３としてポリイミドＯＰＩ−Ｎ１
００５（日立化成工業（株）製）をスピンコートし、３
５０℃にてイミド化させた。この時の膜厚は２０μm で
あった。

【００５６】図６の（ｃ）のように、第１のクラッド５
３の上にコア５４としてポリイミドＯＰＩ−Ｎ１３０５
（日立化成（株）製）を同様にスピンコートし、３５０
℃でイミド化させた。この時の膜厚は８μm であった。
この光配線層に用いられるコア並びにクラッド材料はポ
リイミド樹脂に限らず、フッ素化あるいは重水素化した
エポキシ樹脂、メタクリル酸エステル樹脂等の高分子材
料の中で、光信号に用いられる光の波長により損失の少
ない材料を選ぶことができる。

【００５７】さらに、コア層表面にＡｌを蒸着し、フォ
トレジストの所定のパターンを形成し、エッチング処理
を行い、Ａｌのメタルマスク５５及び５６を形成した。
メタルマスク５５は光配線となるコアパターンを、メタ
ルマスク５６はアライメントマークパターンを示す。

【００５８】図６の（ｄ）のように、酸素ガスを用い、
反応性イオンエッチングにてコア５４をエッチングし
た。さらに、メタルマスクであるＡｌ膜をエッチング除
去してコア（光配線）パターン５７及びアライメントマ
ークパターン５８を同時に形成した。このときのコアパ
ターンの線幅は８μｍであり、断面形状は高さ８μｍ、
幅８μｍの正方形となった。断面の寸法は、これに限ら
ず、伝送モード、コアとクラッドの屈折率差によって５
μｍから１００μｍで選ぶことができる。

【００５９】図６の（ｅ）のように、第２のクラッド５
９としてＯＰＩ−１００５を同様にコートしてイミド化
させる。この時のクラッド厚は、コア光配線層上で２０
μmであった。

【００６０】図６の（ｆ）のように、コアパターン５７
を形成する際に同時に形成していたアライメントマーク
（図示せず）を基準に、コアパターン５７の一部に機械
加工で基板と４５°の角度にミラー６０を形成した。

【００６１】図６の（ｇ）のように、剥離液として塩化
第２鉄液を用いて剥離層中のＣｕ層を溶解し、光配線層
を剥離して光配線フィルムを作製した。

【００６２】図６の（ｈ）のように、電気配線６２を有
する基板６１上に、接着剤として熱可塑性を示す変成ポ
リイミド樹脂６３を２０μm コーティング、乾燥させ、
光配線層のミラー加工した面を貼り合わせ加熱接着し
た。

【００６３】図６の（ｉ）のように、ビアホールを形成
する位置に、レーザにてビアホール用の孔６４を形成し
た。レーザとしては、エキシマレーザ、炭酸ガスレー
ザ、ＹＡＧレーザなどが適している。

【００６４】図６の（ｊ）のように、光配線層表面に並
びにレーザ加工を施した孔内部に、スパッタにてＣｒ、
Ｃｕの金属薄膜６５を形成した。

【００６５】図６の（ｋ）のように、パッド部、ランド
部及び電気配線部以外の光配線層表面にめっきレジスト
のパターン６６を形成した。

【００６６】図６の（ｌ）のように、金属薄膜６５を電
極として、硫酸銅浴中でビアホール内部、パッド部、ラ
ンド部及び電気配線部に銅めっきを行った。

【００６７】図６の（ｍ）のように、めっきレジスト６
６を剥離し、さらに、金属薄膜６５をソフトエッチング
にて除去して、ビアホール６７、パッド、ランド６８及
び電気配線を形成して、本発明の第２の実施形態の光・
電気配線基板を得た。

【００６８】＜光・電気配線基板の製造方法の第３の実
施の形態＞光・電気配線基板の製造方法の第３の実施の
形態として、図３（ｂ）に示す光・電気配線基板を、図
７の（ａ）〜（ｐ）の流れに従って説明する。

【００６９】図７の（ａ）のように、第１の支持体７１
であるシリコンウエハの上に、剥離層７２として、Ｃ
ｒ、Ｃｕの薄膜層をスパッタし、その後、硫酸銅めっき
浴中にてＣｕ層を約１０μm 形成した。

【００７０】図７の（ｂ）のように、剥離層７２の上
に、第１のクラッド７３としてポリイミドＯＰＩ−Ｎ１
００５（日立化成工業（株）製）をスピンコートし、３
５０℃にてイミド化させた。この時の膜厚は２０μm で
あった。

【００７１】図７の（ｃ）のように、第１のクラッド７
３の上にコア７４としてポリイミドＯＰＩ−Ｎ１３０５
（日立化成（株）製）を同様にスピンコートし、３５０
℃でイミド化させた。この時の膜厚は８μm であった。
この光配線層に用いられるコア並びにクラッド材料はポ
リイミド樹脂に限らず、フッ素化あるいは重水素化した
エポキシ樹脂、メタクリル酸エステル樹脂等の高分子材
料の中で、光信号に用いられる光の波長により損失の少
ない材料を選ぶことができる。

【００７２】さらに、コア層表面にＡｌを蒸着し、フォ
トレジストの所定のパターンを形成し、エッチング処理
を行い、Ａｌのメタルマスク７５及び７６を形成した。
メタルマスク７５は光配線となるコアパターンを、メタ
ルマスク７６はアライメントマークパターンを示す。

【００７３】図７の（ｄ）のように、酸素ガスを用い、
反応性イオンエッチングにてコア７４をエッチングし
た。さらに、メタルマスクであるＡｌ膜をエッチング除
去してコア（光配線）パターン７７及びアライメントマ
ークパターン７８を同時に形成した。このときのコアパ
ターンの線幅は８μｍであり、断面形状は高さ８μｍ、
幅８μｍの正方形となった。断面の寸法は、これに限ら
ず、伝送モード、コアとクラッドの屈折率差によって５
μｍから１００μｍで選ぶことができる。

【００７４】図７の（ｅ）のように、第２のクラッド７
９としてＯＰＩ−１００５を同様にコートしてイミド化
させる。この時のクラッド厚は、コア光配線層上で２０
μmであった。

【００７５】図７の（ｆ）のように、第２クラッド７９
の表面に、Ｃｒ、Ｃｕの薄膜層をスパッタし、加えて、
硫酸銅めっき浴中にてＣｕ層を約１０μm 形成した。さ
らに、フォトリソグラフィー技術によりフォトレジスト
のパターンを形成し、エッチング液にてエッチングする
ことにより、パッド８０、電気配線およびランドを形成
した。ランドには、後ほどレーザにてビアホール形成用
の孔部を形成するための開口部８１をあらかじめ設けて
おいた。図示はしていないが、同時に、電気部品接続の
ためのパッド、電気配線及びランドも形成した。

【００７６】図７の（ｇ）のように、銅で形成したパッ
ド８０、電気配線及びランドを剥離液から保護するため
に、保護膜としてフォトレジスト８２をコーティングし
た。

【００７７】図７の（ｈ）のように、剥離液として塩化
第２鉄液を用いて剥離層中のＣｕ層を溶解し、光配線層
を剥離して光配線フィルムを作製した。

【００７８】図７の（ｉ）のように、光配線層上のパッ
ド、電気配線及びランドが形成されている側を、第２の
支持体８３に接着剤で接着させる。第２の支持体８３は
光配層が接着されていない側からアライメントマーク７
８が見えるように透明なものを利用する。また、接着剤
は、剥離しやすいものを用いるか、あるいは、紫外線で
硬化することにより接着力が低下するものを用いる。

【００７９】さらに、光配線層の接着面とは反対の面上
に、Ｃｒ、Ｃｕの薄膜層をスパッタし、加えて、硫酸銅
めっき浴中にてＣｕ層を約１０μm 形成した。さらに、
フォトリソグラフィー技術によりフォトレジストのパタ
ーンを形成し、エッチング液にてエッチングすることに
より、ミラー形成のためのレーザー用マスク８４を形成
した。レーザー用マスクには開口部８５が形成されてお
り、レーザー光を照射することにより開口部のみ加工が
可能となる。本レーザー用マスクの位置も、反対面のパ
ッド同様、アライメントマーク７８で規定される。

【００８０】図７の（ｊ）のように、レーザーマスク部
に、基板面に対して４５°の角度からレーザーを照射す
ることにより、基板と４５°の角度にミラー３４を形成
した。レーザーとしては、エキシマレーザー、炭酸ガス
レーザー、ＹＡＧレーザーなどが適している。

【００８１】図７の（ｋ）のように、レーザーマスク８
４をエッチング液にて除去した。

【００８２】図７の（ｌ）のように、電気配線８８を有
する基板８７上に、接着剤として熱可塑性を示す変成ポ
リイミド樹脂８９を２０μm コーティング、乾燥させ、
光配線層のミラー加工した面を貼り合わせ加熱接着し
た。

【００８３】図７の（ｍ）のように、紫外線を照射する
ことにより第２の支持体８３を剥離した。

【００８４】図７の（ｎ）のように、光配線層上に、保
護膜として、めっきレジスト９０をコーティングした。

【００８５】図７の（ｏ）のように、ビアホールを形成
する位置として、ランドの開口部８１に、レーザーにて
ビアホール用の孔９１を形成した。レーザーとしては、
エキシマレーザー、炭酸ガスレーザー、ＹＡＧレーザー
などが適している。

【００８６】図７の（ｐ）のように、光配線層表面に並
びにレーザー加工を施した孔内部に、スパッタにてＣ
ｒ、Ｃｕの金属薄膜を形成し、この金属薄膜を電極とし
て、硫酸銅浴中でビアホール内部並びにランド部に銅め
っきを行った。さらに、保護膜としてのめっきレジスト
９０を除去し、ビアホール９２及びランド９３を形成し
て、本発明の第３の実施形態の光・電気配線基板を得
た。

【００８７】また、詳細には説明しないが、本発明の第
３の実施形態において、図７の（ｆ）で、パッド、ラン
ド及び電気配線を形成する際に同時に、ミラー形成のた
めのレーザー用マスクを形成し、基板と４５°の角度で
レーザー加工を行いミラーを形成することもできる。こ
れにより、工程が簡略化できるだけでなく、パッドとミ
ラーの位置が１枚のフォトマスクにて精度良く決まる。

【００８８】＜光・電気配線基板の製造方法の第４の実
施の形態＞光・電気配線基板の製造方法の第４の実施の
形態として、図４（ａ）に示す光・電気配線基板を、図
８の（ａ）〜（ｑ）の流れに従って説明する。

【００８９】図８の（ａ）のように、支持体１０１であ
るシリコンウエハの上に、剥離層１０２として、Ｃｒ、
Ｃｕの薄膜層をスパッタし、その後、硫酸銅めっき浴中
にてＣｕ層を約１０μm 形成した。

【００９０】図８の（ｂ）のように、剥離層１０２の上
に、第１のクラッド１０３としてポリイミドＯＰＩ−Ｎ
１００５（日立化成工業（株）製）をスピンコートし、
３５０℃にてイミド化させた。この時の膜厚は２０μm
であった。

【００９１】図８の（ｃ）のように、第１のクラッド１
０３の上にコア１０４としてポリイミドＯＰＩ−Ｎ１３
０５（日立化成（株）製）を同様にスピンコートし、３
５０℃でイミド化させた。この時の膜厚は８μm であっ
た。この光配線層に用いられるコア並びにクラッド材料
はポリイミド樹脂に限らず、フッ素化あるいは重水素化
したエポキシ樹脂、メタクリル酸エステル樹脂等の高分
子材料の中で、光信号に用いられる光の波長により損失
の少ない材料を選ぶことができる。

【００９２】さらに、コア層表面にＡｌを蒸着し、フォ
トレジストの所定のパターンを形成し、エッチング処理
を行い、Ａｌのメタルマスク１０５及び１０６を形成し
た。メタルマスク１０５は光配線となるコアパターン
を、メタルマスク１０６はアライメントマークパターン
を示す。

【００９３】図８の（ｄ）のように、酸素ガスを用い、
反応性イオンエッチングにてコア１０４をエッチングし
た。さらに、メタルマスクであるＡｌ膜をエッチング除
去してコア（光配線）パターン１０７及びアライメント
マークパターン１０８を同時に形成した。このときのコ
アパターンの線幅は８μｍであり、断面形状は高さ８μ
ｍ、幅８μｍの正方形となった。断面の寸法は、これに
限らず、伝送モード、コアとクラッドの屈折率差によっ
て５μｍから１００μｍで選ぶことができる。

【００９４】図８の（ｅ）のように、第２のクラッド１
０９としてＯＰＩ−１００５を同様にコートしてイミド
化させる。この時のクラッド厚は、コア光配線層上で２
０μm であった。

【００９５】図８の（ｆ）のように、第２クラッド１０
９の表面に、Ｃｒ、Ｃｕの薄膜層をスパッタし、加え
て、硫酸銅めっき浴中にてＣｕ層を約１０μm 形成し
た。さらに、フォトリソグラフィー技術によりフォトレ
ジストのパターンを形成し、エッチング液にてエッチン
グすることにより、パッド１１０、電気配線およびラン
ドを形成した。ランドには、後ほどレーザーにてビアホ
ール形成用の孔部を形成するための開口部１１１をあら
かじめ設けておいた。図示はしていないが、同時に、電
気部品接続のためのパッド、電気配線及びランドも形成
した。

【００９６】図８の（ｇ）のように、銅で形成したパッ
ド１１０、電気配線及びランドを剥離液から保護するた
めに、保護膜としてフォトレジスト１１２をコーティン
グした。

【００９７】図８の（ｈ）のように、剥離液として塩化
第２鉄液を用いて剥離層中のＣｕ層を溶解し、光配線層
を剥離して光配線フィルムを作製した。

【００９８】図８の（ｉ）のように、光配線層上のパッ
ド、電気配線及びランドが形成されている側を、第２の
支持体１１３に接着剤で接着させる。第２の支持体１１
３は光配層が接着されていない側からアライメントマー
ク１０８が見えるように透明なものを利用する。また、
接着剤は、剥離しやすいものを用いるか、あるいは、紫
外線で硬化することにより接着力が低下するものを用い
る。

【００９９】図８の（ｊ）のように、コアパターン１０
７を形成する際に同時に形成していたアライメントマー
ク（図示せず）を基準に、コアパターン１０７の一部に
機械加工で基板と４５°の角度にミラー１１４を形成し
た。

【０１００】図８の（ｋ）のように、電気配線１１６を
有する基板１１５上に、接着剤として熱可塑性を示す変
成ポリイミド樹脂１１７を２０μm コーティング、乾燥
させ、光配線層のミラー加工した面を貼り合わせ加熱接
着した。

【０１０１】図８の（ｌ）のように、紫外線を照射する
ことにより第２の支持体１１３を剥離した。

【０１０２】図８の（ｍ）のように、光配線層上に、保
護膜として、めっきレジスト１１８をコーティングし
た。

【０１０３】図８の（ｎ）のように、ビアホールを形成
する位置として、ランドの開口部１１１に、レーザーに
てビアホール用の孔１１９を形成した。レーザーとして
は、エキシマレーザー、炭酸ガスレーザー、ＹＡＧレー
ザーなどが適している。

【０１０４】図８の（ｏ）のように、光配線層表面に並
びにレーザー加工を施した孔内部に、スパッタにてＣ
ｒ、Ｃｕの金属薄膜を形成し、この金属薄膜を電極とし
て、硫酸銅浴中でビアホール内部並びにランド部に銅め
っきを行った。さらに、めっきレジスト１１８を除去
し、ビアホール１２０及びランド１２１を形成した。

【０１０５】図８の（ｐ）のように、光配線層表面に、
クラッドに用いたポリイミドＯＰＩ−Ｎ１００５（日立
化成工業（株）製）をスピンコートし、３５０℃にてイ
ミド化させた。この時の膜厚は１０μm であった。

【０１０６】図８の（ｑ）のように、アライメントマー
ク１０８を基準にして、パッド部にレーザー光を照射し
て、パッド上のポリイミドを除去した。レーザーとして
は、エキシマレーザー、炭酸ガスレーザー、ＹＡＧレー
ザーなどが適している。これにより、本発明の第４の実
施形態の光・電気配線基板を得た。

【０１０７】また、詳細な説明は省略するが、前述の第
２から第３の実施形態にて作製した光・電気基板の光配
線層上に、同様に、クラッドに用いたポリイミドＯＰＩ
−Ｎ１００５（日立化成工業（株）製）層を形成し、パ
ッド上のポリイミドを除去することにより、図４（ａ）
及び（ｂ）に記載の光・電気配線基板を作製することが
できる。

【０１０８】３．実装基板 本発明の光・電気配線基板に光部品である発光素子、受
光素子を実装した形態をそれぞれ図９（ａ）及び（ｂ）
に示す。また、電気部品であり、ハンダボール１４２を
有するＢＧＡパッケージ１４１を実装した形態を図１０
に示す。

【０１０９】図９（ａ）では、発光素子１３１の発光面
１３２から照射されたレーザー光１３５はミラー１３４
にて反射され、光配線層のコアを伝搬する。また、図９
（ｂ）では、光配線層のコアを伝搬してきたレーザー光
はミラー１３９にて反射し、受光素子１３６の受光面１
３７に照射される。

【０１１０】光部品と光・電気配線基板の電気接続はは
んだボール１３３、１３８で行われるが、金属リードを
有する光部品の場合はパッドとはんだ接合される。

【０１１１】先に述べたように、コアとアライメントマ
ークを同時に形成することにより、アライメントマーク
を基準にパッドの位置、機械加工によって形成されたミ
ラーの位置、あるいは、レーザー用マスクによって形成
されたミラーの位置が精度良く決まる。さらには、パッ
ドと光部品を接合するためのはんだのセルフアライメン
ト効果により光部品の発光面や受光面の位置とも精度良
く決まることになる。また、光配線層表面にクラッドの
屈折率と同じ材料の樹脂層を形成し、アライメントマー
クを基準に、パッド表面の樹脂をレーザーにて除去する
ことにより、さらに、はんだボールやリードのハンダ接
合時に光部品の位置精度が高くなる。

【０１１２】したがって、図１０に示す電気部品と同様
に光部品が光・電気配線基板にリフロー炉を通して表面
実装するだけで、精度良く光部品の光軸と光導波路の光
軸を合わせることが可能になった。

【０１１３】

【発明の効果】本発明は、次のような効果がある。

【０１１４】第１に、電気配線を有する基板の上に光配
線層を設けるので、高密度実装又は小型化が可能である
という効果がある。

【０１１５】第２に、コアと光部品用パッドとミラーの
位置関係が意図されたものに極めて近いので、光部品の
光軸とコアの光軸とを光学的に一致させることが容易で
あり、それゆえ光部品と電気部品とを同時に実装できる
という効果がある。

【０１１６】第３に、光配線層上にも電気配線を設ける
ことができるので電気配線間のクロストークを抑えるこ
とができるという効果がある。

【０１１７】第４に、電気配線を有する基板とは別に、
支持体の上に光配線層を作製し、その光配線層を基板に
接着するので、基板上の電気配線の上に直接光配線層を
作製する場合と比較して、基板上の電気配線の凹凸の影
響を少なくでき、コアの光伝搬損出を低減できるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光・電気配線基板を示す上面図。

【図２】本発明の光・電気配線基板を示す上面図。

【図３】本発明の光・電気配線基板を示す断面図。

【図４】本発明の光・電気配線基板を示す断面図。

【図５】本発明の光・電気配線基板の製造方法を示す断
面図。

【図６】本発明の光・電気配線基板の製造方法を示す断
面図。

【図７】本発明の光・電気配線基板の製造方法を示す断
面図。

【図８】本発明の光・電気配線基板の製造方法を示す断
面図。

【図９】本発明の光・電気配線基板に光部品を実装した
構造を説明する断面図。

【図１０】本発明の光・電気配線基板に電気部品を実装
した構造を説明する断面図。

【図１１】従来の電気配線基板に電気部品を実装した構
造を示す断面図。

【図１２】従来の光・電気配線基板に光素子や電気素子
を実装した構造を示す断面図。

【符号の説明】

１…コア ２…クラッド ３…ミラー ４…アライメントマーク ５…パッド ６…ランド ７…電気配線 ８…アライメントマーク ９…基板 １０…電気配線 １１…接着剤層 １２…ビアホール １３…光配線層 １４…樹脂層 １５…孔部 ２１…第１の支持体 ２２…剥離層 ２３…第１のクラッド ２４…コア ２５…メタルマスク ２６…メタルマスク ２７…コアパターン ２８…アライメントマーク ２９…第２のクラッド ３０…パッド ３１…開口部 ３２…保護膜 ３３…第２の支持体 ３４…ミラー ３５…基板 ３６…電気配線 ３７…接着剤層 ３８…保護膜 ３９…孔部 ４０…ビアホール ４１…ランド ５１…支持体 ５２…剥離層 ５３…第１のクラッド ５４…コア ５５…メタルマスク ５６…メタルマスク ５７…コアパターン ５８…アライメントマーク ５９…第２のクラッド ６０…ミラー ６１…基板 ６２…電気配線 ６３…接着剤層 ６４…孔部 ６５…金属薄膜 ６６…めっきレジスト ６７…ビアホール ６８…ランド ７１…第１の支持体 ７２…剥離層 ７３…第１のクラッド ７４…コア ７５…メタルマスク ７６…メタルマスク ７７…コアパターン ７８…アライメントマーク ７９…第２のクラッド ８０…パッド ８１…開口部 ８２…保護膜 ８３…第２の支持体 ８４…レーザ用マスク ８５…開口部 ８６…ミラー ８７…基板 ８８…電気配線 ８９…接着剤層 ９０…保護膜 ９１…孔部 ９２…ビアホール ９３…ランド １０１…第１の支持体 １０２…剥離層 １０３…第１のクラッド １０４…コア １０５…メタルマスク １０６…メタルマスク １０７…コアパターン １０８…アライメントマーク １０９…第２のクラッド １１０…パッド １１１…開口部 １１２…保護膜 １１３…第２の支持体 １１４…ミラー １１５…基板 １１６…電気配線 １１７…接着剤層 １１８…保護膜 １１９…孔部 １２０…ビアホール １２１…ランド １２２…樹脂層 １２３…開口部 １３１…発光素子 １３２…発光面 １３３…はんだボール １３４…ミラー １３５…レーザー光 １３６…受光素子 １３７…受光面 １３８…半田ボール １３９…ミラー １４０…レーザー光 １４１…電気部品 １４２…はんだボール １５１…電気素子 １５２…ビルドアップ多層積層板 １５３…バンプ １５４…半田ボール １５５…電気配線基板 １５６…電気配線 １５７…パッド １６１…電気素子 １６２…ＢＧＡパッケージ １６３…半田ボール １６４…電気配線基板 １６５…電気配線 １６６…光素子 １６７…光ファイバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H047 KA04 KB08 LA09 PA02 PA24 PA28 QA05 RA08 TA05 TA23 TA44 5E338 AA03 BB63 BB75 CC01 CC10 CD32 DD11 DD32 EE22 EE23 EE43

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気配線を有する基板の電気配線の上に、
   光を伝搬させるコアとそのコアを埋没させるクラッドと
   を有する光配線層を備える光・電気配線基板であって、 コアの一部に設けられたミラーと、 ミラーの直上の周囲に光部品をハンダ付けするために設
   けられたパッドと、 パッドと基板の電気配線とを電気接続するビアホール
   と、 を具備することを特徴とする光・電気配線基板。
2. 【請求項２】電気配線を有する基板の電気配線の上に、
   光を伝搬させるコアとそのコアを埋没させるクラッドと
   を有する光配線層を備える光・電気配線基板であって、 コアの一部に設けられたミラーと、 ミラーの直上の周囲に光部品をハンダ付けするために設
   けられた光部品用のパッドと、 電気部品をハンダ付けするために光配線層上に設けられ
   た電気部品用のパッドと、 光部品又は電気部品用のパッドと基板の電気配線とを電
   気接続するビアホールと、 を具備することを特徴とする光・電気配線基板。
3. 【請求項３】電気配線を有する基板の電気配線の上に、
   光を伝搬させるコアとそのコアを埋没させるクラッドと
   を有する光配線層を備える光・電気配線基板であって、 コアの一部に設けられたミラーと、 ミラーの直上の周囲に光部品をハンダ付けするために設
   けられた光部品用のパッドと、 電気部品をハンダ付けするために光配線層上に設けられ
   た電気部品用のパッドと、 光部品又は電気部品用のパッドと基板の電気配線とを電
   気接続するビアホールと、 光配線層上に設けられた電気配線と、を具備することを
   特徴とする光・電気配線基板。
4. 【請求項４】光配線層表面にクラッドの屈折率と等しい
   樹脂層が形成され、該光部品及び電気部品をハンダ付け
   するために設けられたパッド上に孔が形成され、該パッ
   ド表面が露出していることを特徴とする請求項１〜３の
   何れか１項記載の光・電気配線基板。
5. 【請求項５】位置決めをするアライメントマークと光を
   伝搬させるコアとそれらアライメントマーク及びコアを
   埋没させるクラッドとを有する光配線層を支持体の上に
   作る工程と、アライメントマークを基準にしてコアの一
   部にミラーを設けて光配線層を、電気配線を有する基板
   に接着する工程と、基板上の電気配線とビアホールで電
   気接続しているパッドを、アライメントマークを基準に
   して光配線層上に作る工程とを含む光・電気配線基板の
   製造方法であって、 コアとアライメントマークとを同時に形成することを特
   徴とする光・電気配線基板の製造方法。
6. 【請求項６】位置決めをするアライメントマークと光を
   伝搬させるコアとそれらアライメントマーク及びコアを
   埋没させるクラッドとを有する光配線層を支持体の上に
   作る工程と、アライメントマークを基準にしてコアの一
   部にミラーを設けて光配線層を、電気配線を有する基板
   に接着する工程と、基板上の電気配線とビアホールで電
   気接続しているパッドを、アライメントマークを基準に
   して光配線層上に作る工程と、光配線層表面にクラッド
   の屈折率と等しい樹脂層を形成し、アライメントマーク
   基準にして孔を形成する工程を含む光・電気配線基板の
   製造方法であって、 コアとアライメントマークとを同時に形成することを特
   徴とする光・電気配線基板の製造方法。
7. 【請求項７】請求項１〜４の何れか１項記載の光・電気
   配線基板に光部品又は／及び電気部品を実装したことを
   特徴とする実装基板。