JP2001007462A - 光・電気配線基板及び製造方法並びに実装基板 - Google Patents
光・電気配線基板及び製造方法並びに実装基板Info
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Abstract
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8の上に、光配線と
して光信号を伝搬させる光ファイバ1を有する光配線層
9を備えた光・電気配線基板であって、該光ファイバが
樹脂層3に埋設された光配線層9と、該光ファイバの一
部に設けられたミラー16と、光配線層を貫通し、一方
の端面が該電気配線を有する基板に設置された、光ファ
イバを固定するための導電性突起部2と、光配線層を貫
通し、一方の端面が該電気配線と接続し、他方の端面が
光部品と電気接続を取るための導電性突起部7とを具備
する。
Description
とが混在する光・電気配線基板及びその製造方法並びに
その基板に光部品と電気部品とを実装した実装基板に関
する。
を作るために、CPUのクロック周波数は益々増大する
傾向にあり、現在では1GHz程度のものが出現するに
至っている。この結果、コンピュータの中のプリント基
板上の銅による電気配線には高周波信号が流れる部分が
存在することになるので、ノイズの発生により誤動作が
生じたり、また、電磁波が発生して周囲に影響を与える
ことにもなる。
ト基板上の銅による電気配線の一部を光ファイバ又は光
導波路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行われている。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。
配線と光配線とが同一の基板上で積層されている光・電
気配線基板を作製することが望ましいが、従来の光・電
気配線基板は、レーザ発光素子や受光素子などの光部品
を実装するとき、光部品の光軸と光配線の光軸とを光学
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電気部品と比較して、光
部品を光・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。
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。
題を達成するために、まず請求項1の発明では、電気配
線を有する基板の上に、光配線として光信号を伝搬させ
る光ファイバを有する光配線層を備えた光・電気配線基
板であって、該光ファイバが樹脂層に埋設された光配線
層と、該光ファイバの一部に設けられたミラーと、光配
線層を貫通し、一方の端面が該電気配線を有する基板に
設置された、光ファイバを固定するための導電性突起部
と、光配線層を貫通し、一方の端面が該電気配線と接続
し、他方の端面が光部品と電気接続を取るための導電性
突起部と、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。
発明を前提とし、光配線層を貫通し、一方の端面が該電
気配線と接続し、他方の端面が電気部品と電気接続を取
るための導電性突起部と、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。
載の発明を前提とし、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。
する該樹脂の屈折率が該光ファイバのクラッド層の屈折
率と等しいことを特徴とする光・電気配線基板としたも
のである。
る基板の上に、光配線として光信号を伝搬させる光ファ
イバを有する光配線層を備えた光・電気配線基板の製造
方法であって、電気配線を有する基板の所定の電気配線
上に導電性突起部を形成する工程と、光ファイバ固定用
導電性突起部に光ファイバを固定する工程と、樹脂層を
形成して該光ファイバを埋設させる工程と、該導電性突
起部の上面を露出させる工程と、該光配線層上に電気配
線を形成する工程と、該光配線層の所定の位置に、穿孔
によるミラーを形成する工程と、を具備する光・電気配
線基板の製造方法としたものである。
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。
部分の平面図を図1に、光配線である光ファイバ1に沿
って切断する断面図を図2に示す。
11、12、13を備えた基板8上に、光配線層9が積
層されている構造をとる。この基板8は単層の絶縁基板
でも、電気配線と絶縁層が交互に積層された多層配線基
板でも良い。また、構成材料として、ガラス布に樹脂を
含浸させた絶縁基板でも、ポリイミドフィルムでも、セ
ラミック基板でも良い。
線として光ファイバ1が、樹脂層3に埋設されている。
光ファイバ1は光信号が伝搬するコア層1bと光信号を
コア層に閉じこめるクラッド層1aからなる。この光フ
ァイバ1は導電性突起部2間によって固定される。本導
電性突起部2はフォトリソグラフィ技術とめっき技術に
て形成されるため、光ファイバのコア層の位置は基板8
上に形成したアライメントマーク(図示せず)によって
決めることができる。
8に形成された導体層14、15上に設置される。この
導体層は基板8上の電気配線と独立しているほうが好ま
しい。
ガラス転移温度Tgが高く、絶縁抵抗が高く、熱膨張率
の小さいものが良く、加えて、光ファイバのクラッド層
の屈折率と等しいものが必要である。その成膜方法とし
ては、熱硬化、光硬化等があげられる。たとえば、ポリ
イミド系樹脂やエポキシ系樹脂などがあげられる。
射させ90°に伝搬方向を変えるミラー16が形成され
る。このミラーは、本発明の光・電気配線板上に搭載し
たレーザ発光素子から基板に向かって垂直方向に発した
光信号を、基板面と並行に配置した光ファイバへ挿入し
たり、逆に、光ファイバを伝搬してきた光信号を、本発
明の光・電気配線基板上に設置した受光素子へ向かっ
て、垂直に光信号の伝搬方向を変える役割を果たし、光
ファイバのコア層に、基板に対し45°をなす面を形成
する。このミラーは光配線層上にフォトリソグラフィ技
術により形成したメタルマスクをもとにエッチング法を
用いた穿孔による加工、またはレーザによる穿孔による
加工により形成できるので、その位置は基板8上に形成
したアライメントマーク(図示せず)によって決めるこ
とができる。
や受光素子などの光部品と電気接続を取るための導電性
突起部4、5、6、7が光配線層に埋設されており、基
板9に形成された電気配線10、11、12、13と接
続している。また、その上面部4a、5a、6a、7a
に直に光部品がハンダ付けされる。必要に応じて上面部
4a、5a、6a、7a表面にNi/Auめっき等の表
面処理を施しても良い。一方、IC等の電気部品も同様
に基板8上の電気配線と導電性突起部と介して電気接続
される。本導電性突起部もフォトリソグラフィ技術とめ
っき技術にて形成されるため、その位置は基板8上に形
成したアライメントマーク(図示せず)によって決める
ことができ、先に述べた光ファイバ固定用導電性突起部
と同時形成が可能である。
6a、7aの上に、半導体レーザなどのレーザ発光素子
22のリード24をハンダ付けしたときの断面図であ
る。レーザ発光素子22のレーザ発光面23から放出さ
れたレーザ光21は、ミラー16で反射され、光ファイ
バ1を伝搬する。
6a、7a上に、フォトダイオードなどの受光素子32
のリード34を、ハンダ付けしたときの断面図である。
光ファイバ1を伝搬するレーザ光31は、ミラー16で
反射され、受光素子32の受光面33に入射する。
るコア層1bと、光部品を搭載するための導電性突起部
上面部4a、5a、6a、7aと、さらにミラー16と
の間の相互の位置関係は、意図されたものに極めて高精
度で一致するので、光部品のリードを導電性突起部上面
部4a、5a、6a、7aに置くと、光ファイバ1にお
けるコア層1bの光軸とが光学的に一致するようにな
る。それゆえ、光部品をリフロー炉などで自動的にハン
ダ付けすることができる。
部品をハンダ付けするための導電性突起部を設けても良
いし、また、電気配線を設けても良い。電気部品用の導
電性突起部は、光部品用の導電性突起部と同様に、基板
上の配線と電気接続される。
起部上面部間に電気配線を形成して電気接続を取ること
もできる。
の通りである。まず、電気配線を有する基板上にフォト
リソグラフィ技術とめっき技術にて導電性突起部を形成
する。光ファイバ固定用の導電性突起部に光ファイバを
固定する。その上から樹脂3を塗布し、光配線層を形成
する。その後、導電性突起部上面部上にある樹脂層3を
除去し、光配線層表面から露出させる。さらに、フォト
リソグラフィ技術とめっき、エッチング技術にて電気配
線とミラー加工のための金属マスク開口部を形成し、ド
ライエッチングによりミラーを形成する。
配線と電気接続する光部品搭載用の導電性突起部に焦点
を当てて、図5の(a)〜(l)の流れに従って説明す
る。
2、光ファイバ固定用導電性突起部と接続する導体層4
3を有する銅ポリイミド多層基板41上にスパッタによ
りCrおよび銅からなる金属薄膜44を形成する。
5としてPMER(東京応化(株)製)をロールコート
により100μm形成する。露光、現像処理を行い、1
00μm径の光部品接続用導電性突起部のための開口部
46ならびに300μm 角の光ファイバ固定用導電性突
起部のための開口部47を形成する。
中、常温にてフォトレジストの膜厚程度まで銅めっきを
行い、さらに、無電解めっきにてNi2μm、Au0.
05μm形成し、図5の(c)のように、導電性突起部
48および49を作製する。
5を専用の剥離液にて除去する。
ッチング液にて除去する。
ファイバ50を所定位置に設置する。
ッド層の屈折率に調整したフッ素化エポキシ樹脂をその
上から塗布し、180℃、2時間、加熱して硬化させ、
樹脂層51を形成する。
様にドライエッチングし、導電性突起部上面部48、4
9を露出させる。
した最表面にスパッタにてCrおよび、銅の金属薄膜5
2を形成する。
3をスピンコートにて2μm塗布し、下地の金属薄膜5
2にエッチング加工を施すための開口部54を形成す
る。
金属薄膜のミラー形成のための開口部55を形成し、専
用の剥離液にてフォトレジストを除去する。その後、基
板を45°に傾斜させ、酸素ガスならびにフッ化ケイ素
系ガスを用いて反応性イオンエッチングにて穿孔加工を
行い、ミラー56を形成する。
ッチング除去して、本発明の光・電気配線基板が得られ
る。
ド)及び電気部品(CPU、メモリ)をハンダを用い、
実装を行った。
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。
用の導電性突起部上面部とミラーの間の相互の位置関係
が意図されたものに極めて高精度で一致するので、光部
品の光軸と光配線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自動
的実装できるという効果がある。
ンダ付けする際、めっきで形成された導電性突起部に直
に接続するため、ハンダ溶融熱の影響を受けず、接続の
信頼性が向上する。同時に、基板上の電気配線との接続
の信頼性も向上するという効果がある。
られるので、電気配線間の干渉が抑えられるという効果
がある。
装する部分の平面図。
装する部分において、光ファイバに沿って切断する断面
図。
実装した場合のレーザ光の伝搬の説明図。
た場合のレーザ光の伝搬を説明図。
図。
Claims (6)
- 【請求項1】電気配線を有する基板の上に、光配線とし
て光信号を伝搬させる光ファイバを有する光配線層を備
えた光・電気配線基板であって、 該光ファイバが樹脂層に埋設された光配線層と、該光フ
ァイバの一部に設けられたミラーと、 光配線層を貫通し、一方の端面が該電気配線を有する基
板に設置された、光ファイバを固定するための導電性突
起部と、 光配線層を貫通し、一方の端面が該電気配線と接続し、
他方の端面が光部品と電気接続を取るための導電性突起
部と、 を具備することを特徴とする光・電気配線基板。 - 【請求項2】更に、光配線層を貫通し、一方の端面が該
電気配線と接続し、他方の端面が電気部品と電気接続を
取るための導電性突起部と、 を具備することを特徴とする請求項1記載の光・電気配
線基板。 - 【請求項3】更に、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請求項1から2に記載の光
・電気配線基板。 - 【請求項4】光配線層を構成する該樹脂の屈折率が該光
ファイバのクラッド層の屈折率と等しいことを特徴とす
る請求項1から3に記載の光・電気配線基板。 - 【請求項5】電気配線を有する基板の上に、光配線とし
て光信号を伝搬させる光ファイバを有する光配線層を備
えた光・電気配線基板の製造方法であって、 電気配線を有する基板の所定の電気配線上に導電性突起
部を形成する工程と、 光ファイバ固定用導電性突起部に光ファイバを固定する
工程と、樹脂層を形成して該光ファイバを埋設させる工
程と、 該導電性突起部の上面を露出させる工程と、 該光配線層上に電気配線を形成する工程と、 該光配線層の所定の位置に、穿孔によるミラーを形成す
る工程と、 を具備することを特徴とする光・電気配線基板の製造方
法。 - 【請求項6】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。
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