JP2017173396A - 光導波路積層体およびその製法 - Google Patents

Abstract

【課題】光導波路に積層された有機基材層がレーザ加工によって精緻に除去されており、光導波路がレーザ加工によって損傷や熱的ダメージを受けておらず高品質を維持している、優れた光導波路積層体およびその製法を提供する。
【解決手段】光導波路Ｗの片面に絶縁層１とカバーレイ３からなる有機基材層Ｘが積層され、有機基材層Ｘの一部が欠如しその欠如部から光導波路Ｗが部分的に露出した光導波路積層体である。光導波路露出部における光導波路Ｗの、所定波長域のレーザ光に対する透過率をＰ、有機基材層Ｘの少なくとも光導波路露出部に面する部分の、上記レーザ光に対する透過率をＱとすると、Ｐ、Ｑは、Ｐ≧７０％、Ｐ−Ｑ≧２５％を満たしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光導波路の少なくとも片面に絶縁フィルム等の有機基材層が積層された光導波路積層体およびその製法に関するものである。

最近の電子機器等では、伝送情報量の増加に伴い、電気配線に加えて光配線が採用されており、電気信号と光信号を同時に伝送することのできる光電気混載基板が多く用いられている。このような光電気混載基板としては、例えば、図１０に示すように、ポリイミド等からなる絶縁層１を基板とし、その表面に、導電パターンからなる電気配線２を設けて電気回路基板Ｅとし、その裏面側に、上記電気配線２の所定位置に実装される光素子と光結合される光導波路Ｗを設けた構造のものが知られている。なお、上記電気回路基板Ｅの表面はカバーレイ３によって絶縁保護されている。また、光導波路Ｗは、アンダークラッド層６と、光の行路となるコア７と、オーバークラッド層８の三層によって構成されている。

上記光電気混載基板１０は、それ自体が電子機器に搭載される他、これを帯状に形成してその先端に光電気接続用のフェルールを取り付けたものが、複数のボード間やボード上のチップ間を接続する接続用コネクタとして賞用されている。

上記光電気混載基板１０は、図１０にも示されているように、一般に、光導波路Ｗが延びる方向に沿う両側において、電気回路基板Ｅの両縁部（図において一点鎖線Ｙで囲われた部分）が光導波路Ｗの両縁部よりも外側に突出した形になっている。これは、光電気混載基板１０を作製する際、通常、まず電気回路基板Ｅを作製し、つぎに、この電気回路基板Ｅの裏面（すなわち、ポリイミド等からなる絶縁層１の裏面）に、アンダークラッド層６、コア７、オーバークラッド層８を、フォトリソグラフィ法等によって所定のパターン形状を作りながらこの順で積層形成していく、という製法によるもので、平坦な層を形成した後、不要な部分を除去してパターン形状を作るため、光導波路Ｗの輪郭形状を電気回路基板Ｅの裏面形状より内側に形成することが技術常識となっている。また、一般的な光導波路においても、基板の片面側に、その基板よりも一回り小さく光導波路を形成したものが提案されている（特許文献１を参照）。

特開２０１４−１１５４８０号公報

しかしながら、図１０に示すように、光電気混載基板１０において、電気回路基板Ｅの両縁部が光導波路Ｗの両縁部よりも外側に突出した形状では、製品の検査時や搬送、移送時に、その突出部分が搬送ガイド等に当たって衝撃を受けやすく、破れや欠落を生じて、電気配線２が吸湿して錆びる等の品質低下を招きやすいという問題がある。特に、全体にフレキシブル性を付与した光電気混載基板１０では、電気回路基板Ｅの厚みがごく薄いため、とりわけその突出部分が損傷しやすいものとなる。

また、この光電気混載基板１０を接続用コネクタとして用いる場合、図１１（ａ）に示すように、光電気混載基板１０の先端部分をフェルール１１の凹部１１ａ内に嵌入して固定する作業が必要となるが、上記電気回路基板Ｅの突出部が損傷しないように、上記凹部１１ａの開口を、電気回路基板Ｅの外形に対し比較的大きめのクリアランスをもたせて設計すると、凹部１１ａ内でのコア７の位置決めを正確に行うことができず、このコネクタによる光結合が適正に行われないという問題が生じる。

また逆に、コア７の位置決めを正確に行うために、上記フェルール１１の凹部１１ａの開口を、電気回路基板Ｅの外形に対しぎりぎりのクリアランスにすることも考えられるが、その場合、図１１（ｂ）に示すように、凹部１１ａ内に光電気混載基板１０の先端を嵌入する際、電気回路基板Ｅの突出部が凹部１１ａの開口縁部に引っかかってスムーズに嵌入できず、作業性が悪くなることが予想される。

そこで、本出願人は、光導波路Ｗの長手方向に沿う両側面の方が、電気回路基板Ｅの長手方向に沿う両側面よりも側方に突出した光電気混載基板を想起し、すでに出願している（特願２０１５−１２２７２５、平成２７年６月１８日出願）。この構成によれば、比較的厚みがあり耐衝撃性に優れた光導波路Ｗの両側面が側方に突出しているため、取り扱いやすい上、フェルールの凹部内への位置決め等を正確に行うことができるという利点を有している。

しかし、光導波路Ｗの両側面が側方に突出した光電気混載基板を得るには、電気回路基板Ｅのベースとなる絶縁層の裏面に、その絶縁層の輪郭より一回り小さい輪郭の光導波路Ｗを形成し、その後、電気回路基板Ｅの不要な部分を除去する工程が必要となる。上記電気回路基板Ｅの除去加工には、レーザ加工を適用することが検討されているが、加工条件を厳密に絞って除去する層の厚みを適正に設定しなければ、電気回路基板Ｅのみならず、その下の光導波路Ｗまで傷がついたり、熱的ダメージを受けたりするおそれがある。

しかも、電気回路基板Ｅの除去予定部におけるレーザ光の透過率が高すぎると、電気回路基板Ｅを除去加工することができず、逆に、その下の光導波路Ｗにおけるレーザ光の透過率が低すぎると、光導波路Ｗまで除去加工されてしまうおそれがある。このため、光導波路Ｗ側に全く影響を与えることなく電気回路基板Ｅの不要部分のみを効率よく除去加工することは容易でなく、より簡単にレーザ加工を行うことのできる技術の確立が強く望まれている。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、光電気混載基板等の光導波路積層体において、光導波路に積層された有機基材層がレーザ加工によって精緻に除去されており、しかも光導波路がレーザ加工によって損傷や熱的ダメージを受けておらず高品質を維持している、優れた光導波路積層体およびその製法の提供をその目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、光導波路と、上記光導波路の少なくとも片面に積層される有機基材層とを備えた光導波路積層体であって、上記光導波路積層体は、光導波路に積層された有機基材層の一部が欠如しその欠如部から光導波路が部分的に露出する光導波路露出部を有し、上記光導波路露出部における光導波路の、所定波長域のレーザ光に対する透過率をＰとし、上記有機基材層の少なくとも上記光導波路露出部に面する部分の、上記レーザ光に対する透過率をＱとすると、上記Ｐ、Ｑが下記の不等式（１）、（２）を満たすものである光導波路積層体を第１の要旨とする。
Ｐ≧７０％ ……（１）、Ｐ−Ｑ≧２５％ ……（２）

また、本発明は、そのなかでも、特に、上記有機基材層の透過率Ｑが７０％以下である光導波路積層体を第２の要旨とし、それらのなかでも、特に、上記有機基材層がポリイミド樹脂層である光導波路積層体を第３の要旨とする。さらに、本発明は、それらのなかでも、上記光導波路露出部に面する上記有機基材層の端面が、レーザ切削面である光導波路積層体を第４の要旨とする。

そして、本発明は、光導波路を準備する工程と、上記光導波路の少なくとも片面に有機基材層を積層する工程と、上記有機基材層の一部を、所定波長域のレーザ光照射により除去して光導波路が部分的に露出した光導波路露出部を形成する工程とを備えた光導波路積層体の製法であって、上記光導波路を準備する工程が、上記光導波路露出予定部における上記レーザ光に対する透過率Ｐが下記の不等式（１）を満たす光導波路を準備する工程であり、上記有機基材層を積層する工程が、少なくとも上記光導波路露出予定部に積層される部分における上記レーザ光に対する透過率Ｑが下記の不等式（２）を満たす有機基材層を積層する工程である光導波路積層体の製法を第５の要旨とする。
Ｐ≧７０％ ……（１）、Ｐ−Ｑ≧２５％ ……（２）

また、本発明は、そのなかでも、特に、上記有機基材層の透過率Ｑが７０％以下である光導波路積層体の製法を第６の要旨とし、それらのなかでも、特に、上記有機基材層がポリイミド樹脂層である光導波路積層体の製法を第７の要旨とする。

すなわち、本発明の光導波路積層体は、光導波路の少なくとも片面に有機基材層が積層され、上記有機基材層の一部が欠如しその欠如部から光導波路が部分的に露出した光導波路露出部を有している。そして、上記光導波路露出部における光導波路の部分と、有機基材層の少なくとも上記光導波路露出部に面する部分の、上記レーザ光に対する透過率Ｐ、Ｑが、互いに大きく異なっている、という特徴を有するものである。より具体的には、上記光導波路の透過率Ｐと、上記有機基材層の透過率Ｑとが、下記の不等式（１）、（２）を満たすよう設定されている。
Ｐ≧７０％ ……（１）、Ｐ−Ｑ≧２５％ ……（２）

この構成によれば、レーザ光照射によって有機基材層の一部を除去加工する際に、有機基材層では効果的にレーザ光による除去加工がなされ、その下の光導波路ではレーザ光が透過して光導波路に影響を与えないため、光導波路露出部に面する有機基材層の端面が精緻なものとなる。そして、有機基材層の除去加工によって部分的に露出した光導波路の表面がレーザ光によって損傷したり、その内部が熱的ダメージを受けたりしておらず、高品質が保たれている。

また、本発明のなかでも、特に、上記有機基材層の透過率Ｑが７０％以下であるものは、有機基材層との透過率の差が２５％以上となる光導波路の材料を選択する幅が広く、より高品質の光導波路と有機基材層とを組み合わせることができる。

さらに、本発明のなかでも、特に、上記有機基材層がポリイミド樹脂層であるものは、有機基材層の絶縁性および耐熱性が優れたものとなるため、光電気混載基板等の用途に適している。

そして、すでに述べたように、本発明において、有機基材層の一部がレーザ光照射によって除去加工され、上記光導波路露出部に面した有機基材層の端面が、レーザ切削面になっているものは、上記レーザ切削面の加工精度に優れ、高品質なものとなる。

そして、本発明の光導波路積層体の製法によれば、レーザ光照射による有機基材層の除去加工時に、レーザ加工条件の設定が容易となり、光導波路に影響を与えることなく効率よく有機基材層の除去加工を行うことができる。

また、上記製法のなかでも、特に、上記有機基材層の透過率Ｑが７０％以下であるものは、有機基材層との透過率の差が２５％以上となる光導波路の材料を選択する幅が広く、より高品質の光導波路と有機基材層とを組み合わせた光導波路積層体を提供することができる。

さらに、上記製法のなかでも、特に、上記有機基材層がポリイミド樹脂層であるものは、有機基材層の絶縁性および耐熱性が優れ、しかもレーザ光照射による除去加工に適していることから、より高品質な光電気混載基板等の光導波路積層体を、効率よく提供することができる。

（ａ）は本発明を光電気混載基板に適用した一実施の形態を模式的に示す部分的な縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′断面図である。 （ａ）は上記光電気混載基板の製法における電気回路基板の作製工程を示す説明図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′断面の説明図、（ｃ）は同じくその作製工程を示す説明図、（ｄ）は（ｃ）のＡ−Ａ′断面の説明図である。 （ａ）は同じく上記電気回路基板の作製工程を示す説明図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′断面の説明図、（ｃ）は同じくその作製工程を示す説明図、（ｄ）は（ｃ）のＡ−Ａ′断面の説明図である。 （ａ）は上記光電気混載基板の製法における光導波路の作製工程を示す説明図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′断面の説明図、（ｃ）は同じくその作製工程を示す説明図、（ｄ）は（ｃ）のＡ−Ａ′断面の説明図である。 （ａ）は同じく上記光導波路の作製工程を示す説明図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′断面の説明図、（ｃ）は同じくその作製工程を示す説明図、（ｄ）は（ｃ）のＡ−Ａ′断面の説明図である。 上記光電気混載基板の製法におけるレーザ光照射工程を示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）は、ともに上記光電気混載基板の効果についての説明図である。 （ａ）〜（ｅ）は、いずれも本発明の光導波路積層体の他の実施の形態を示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）は、ともに本発明の光導波路積層体のさらに他の実施の形態を示す説明図である。 従来の光電気混載基板の一例を示す模式的な縦断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、ともに従来の光電気混載基板の問題点についての説明図である。

つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。

図１（ａ）は、本発明の光導波路積層体を光電気混載基板に適用した一実施の形態を模式的に示す部分的な縦断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ′断面図である。すなわち、この光電気混載基板１０は、絶縁層１の表面に電気配線２が設けられた電気回路基板Ｅと、上記絶縁層１の裏面側に設けられた光導波路Ｗとを備えている。

上記電気回路基板Ｅは、ポリイミドからなる絶縁層１の表面に、光素子実装用のパッド２ａや、アース用電極２ｂ、その他各種の素子実装用のパッド、コネクタ実装用のパッド等（図示せず）を含む電気配線２が形成され、これらのうち、上記パッド２ａ等を除く電気配線２が、上記絶縁層１と同一のポリイミドからなるカバーレイ３によって絶縁保護された構成になっている。なお、上記カバーレイ３によって被覆されないパッド２ａ等の表面は、金やニッケル等からなる電解めっき層４で被覆されている。

一方、上記絶縁層１の裏面側に設けられた光導波路Ｗは、アンダークラッド層６と、その表面（図１においては下面）に所定パターンで形成されたコア７と、このコア７を被覆した状態で上記アンダークラッド層６の表面と一体化するオーバークラッド層８とで構成されている。なお、９は、この光電気混載基板１０を補強するために、絶縁層１の裏面に設けられる金属層で、フレキシブル性が要求される部分を除くところに、パターン形成されている。そして、この金属層９には、コア７と光素子との間の光路を確保するための貫通孔５が形成されており、この貫通孔５内にも、上記アンダークラッド層６が入り込んでいる。

また、上記電気回路基板Ｅの光素子実装用のパッド２ａに対応するコア７の部分が、コア７の延びる方向に対して４５°の傾斜面に形成されている。この傾斜面は、光の反射面７ａになっており、コア７内を伝播されてきた光の向きを９０°変えて光素子の受光部に入射させたり、逆に光素子の発光部から出射された光の向きを９０°変えてコア７内に入射させたりする役割を果たす。

そして、この光電気混載基板１０は、図１（ｂ）に示すように、この光導波路Ｗが延びる方向に沿う電気回路基板Ｅの両側面が、上から見て、光導波路Ｗの両側面の位置より内側に入り込んだ配置になっており、光導波路Ｗの方が、電気回路基板Ｅより左右両側に飛び出した形状になっている。

上記光導波路Ｗが電気回路基板Ｅより左右両側に飛び出した部分は、当初、光導波路Ｗの上にも積層されていた電気回路基板Ｅの左右両側部分を、この光電気混載基板を製造する過程においてレーザ光照射によって除去することによって、意図的に光導波路Ｗを露出させた部分である（図６を参照）。

上記電気回路基板Ｅの、レーザ光照射によって除去された左右両側部分は、電気配線２等が形成されていない不要部分であり、絶縁層１とカバーレイ３とで構成されている。すなわち、電気回路基板Ｅの絶縁層１とカバーレイ３は、本発明における「有機基材層Ｘ」に相当する。そして、上記絶縁層１とカバーレイ３は、同一材料によって形成されており、ともに、この部分の除去加工に用いられたレーザ光（この例では波長が３５５ｎｍのレーザ光）に対する透過率Ｑが小さく、このレーザ光を透過しにくい樹脂材料が用いられている。

また、上記絶縁層１とカバーレイ３が除去されて光導波路Ｗが露出した状態で左右両側に飛び出す部分は、アンダークラッド層６とオーバークラッド層８とで構成されている。上記アンダークラッド層６とオーバークラッド層８は、同一材料によって形成されており、ともに、上記レーザ光照射による除去加工時に、光導波路Ｗの部分が損傷や熱的ダメージを受けないよう、そのレーザ光をできるだけ透過するものが用いられている。すなわち、上記レーザ光照射に用いられたレーザ光（この例では波長が３５５ｎｍのレーザ光）に対する透過率Ｐが、上記アンダークラッド層６、オーバークラッド層８ともに、上記有機基材層Ｘの透過率Ｑよりもずっと大きく設定されている。

つぎに、上記光電気混載基板の製法について説明する（図２〜図６を参照）。

まず、平板状の金属層９を準備し、その表面に、波長３５５ｎｍのレーザ光に対する透過率Ｑが、ポリイミドからなる感光性絶縁樹脂を塗布し、フォトリソグラフィ法により、所定パターンの絶縁層１を形成する［図２（ａ）およびそのＡ−Ａ′断面を示す図２（ｂ）を参照］。なお、この例では、金属層９に接触するアース用電極２ｂを形成するために、上記金属層９の表面を露呈させる孔部１ａを形成する。上記絶縁層１の厚みは、例えば１〜５０μｍの範囲内に設定される。

つぎに、図２（ｃ）およびそのＡ−Ａ′断面を示す図２（ｄ）に示すように、上記絶縁層１の表面に、電気配線２（光素子実装用のパッド２ａやアース用電極２ｂ、他のパッド等を含む、以下同じ）を、例えばセミアディティブ法により形成する。

つぎに、図３（ａ）およびそのＡ−Ａ′断面を示す図３（ｂ）に示すように、光素子実装用のパッド２ａや他のパッドを除く電気配線２の部分に、絶縁層１に用いたポリイミドと同一のポリイミドからなる感光性絶縁樹脂（波長３５５ｎｍのレーザ光に対する透過率Ｑが小さい）を塗布し、フォトリソグラフィ法により、カバーレイ３を形成する。カバーレイ３の厚みは、例えば１〜５０μｍの範囲内に設定される。

そして、図３（ｃ）およびそのＡ−Ａ′断面を示す図３（ｄ）に示すように、光素子実装用のパッド２ａや他のパッドの表面に電解めっき層４を形成する。このようにして、電気回路基板Ｅが形成される。

つぎに、上記金属層９と電気回路基板Ｅとからなる積層体の両面に、感光性レジストをラミネートした後、上記金属層９の裏面側（電気回路基板Ｅと反対側の面側）の感光性レジストのうち、金属層９が不要な部分と光路用の貫通孔形成予定部に対応する部分に、フォトリソグラフィ法により、孔部を形成し、上記金属層９の裏面を部分的に露呈させる。

そして、上記金属層９の露呈部分を、エッチングすることにより除去し、その除去跡から絶縁層１を露呈させた後、上記感光性レジストを水酸化ナトリウム水溶液等により剥離する。これにより、図４（ａ）およびそのＡ−Ａ′断面を示す図４（ｂ）に示すように、補強が必要な領域のみに金属層９が形成され、光路用の貫通孔５も同時に形成される。

つぎに、上記絶縁層１の裏面（金属層９が形成されている部分にあっては金属層９の裏面）に光導波路Ｗ［図１（ａ）を参照］を形成するために、まず、図４（ｃ）およびそのＡ−Ａ′断面を示す図４（ｄ）に示すように、上記絶縁層１および金属層９の裏面（図において下面）に、３５５ｎｍのレーザ光に対する透過率Ｐが大きいアンダークラッド層６の形成材料である感光性樹脂を塗布する。そして、その塗布層を照射線により露光して硬化させて、アンダークラッド層６に形成する。このとき、上記アンダークラッド層６は、フォトリソグラフィ法によって、所定パターン状に形成することができる。そして、このアンダークラッド層６は、上記金属層９の光路用の貫通孔５に入り込んでこれを埋めた状態で形成される。上記アンダークラッド層６の厚み（絶縁層１の裏面からの厚み）は、通常、金属層９の厚みよりも厚く設定され、例えば１〜２００μｍに設定される。なお、光導波路Ｗを形成するための一連の作業は、上記金属層９が形成された絶縁層１の裏面を上に向けた状態で行われるが、図面では、そのままの状態で示している。

つぎに、図５（ａ）およびそのＡ−Ａ′断面を示す図５（ｂ）に示すように、上記アンダークラッド層６の表面（図では下面）に、フォトリソグラフィ法により、所定パターンのコア７を形成する。コア７の厚みは、例えば１〜２００μｍの範囲内に設定され、幅は、例えば３〜１００μｍの範囲内に設定される。上記コア７の形成材料としては、例えば、上記アンダークラッド層６と同様の感光性樹脂があげられ、上記アンダークラッド層６および後述するオーバークラッド層８の形成材料よりも屈折率が大きい材料が用いられる。この屈折率の調整は、例えば、アンダークラッド層６、コア７、オーバークラッド層８の各形成材料の種類の選択や組成比率を調整して行うことができる。

つぎに、図５（ｃ）およびそのＡ−Ａ′断面を示す図５（ｄ）に示すように、上記コア７を被覆するように、アンダークラッド層６の表面（図では下面）に重ねて、フォトリソグラフィ法により、オーバークラッド層８を形成する。このようにして、光導波路Ｗが形成される。なお、上記オーバークラッド層８の厚み（アンダークラッド層６の表面からの厚み）は、例えば、上記コア７の厚み以上で、３００μｍ以下に設定される。上記オーバークラッド層８の形成材料として、この例では、上記アンダークラッド層６と同様の感光性樹脂（３５５ｎｍのレーザ光に対する透過率Ｐが大きい）が用いられる。

このようにして、図１０に示す従来の光電気混載基板１０と同様の、光導波路Ｗが延びる方向に沿う両側において、電気回路基板Ｅの両縁部が、光導波路Ｗの両縁部よりも外側に突出した形状の光電気混載基板１０′（この例では中間品）を得る。そして、図６において矢印で示すように、上記電気回路基板Ｅの除去すべき両縁部（図において網目状のハッチングで示す部分）と残す部分との境界部にレーザ光照射（レーザ光の波長は３５５ｎｍ）を行い、その境界部を除去加工により切断する。そして、上記電気回路基板Ｅの、除去すべき両縁部を光導波路Ｗから剥がすように除去することにより、図１に示す、光導波路Ｗの方が、電気回路基板Ｅより左右両側に飛び出した形状の光電気混載基板１０を得ることができる。

なお、先に延べたとおり、上記電気回路基板Ｅの、レーザ光照射による切断部は、絶縁層１とカバーレイ３とで構成された有機基材層Ｘ（波長３５５ｎｍのレーザ光に対する透過率Ｑが小さい）である。また、上記切断部の真下に配置される光導波路Ｗの部分は、アンダークラッド層６とオーバークラッド層８とで構成された層（波長３５５ｎｍのレーザ光に対する透過率Ｐが上記透過率Ｑよりずっと大きい）である。

したがって、図６に示す光電気混載基板１０′（中間品）を、図示のようにレーザ光照射により切断して得られる光電気混載基板１０によれば、レーザ光照射による有機基材層Ｘ除去時に、有機基材層Ｘではレーザ光が透過しにくく、この層Ｘにおいて効果的にレーザ光による除去加工がなされる。そして、有機基材層Ｘの除去端面、すなわち光導波路露出部に面した有機基材層Ｘの端面が精緻なものとなり、除去部の輪郭形状が、寸法精度の高いものとなる。また、その下の光導波路Ｗでは、レーザ光が殆ど透過して光導波路Ｗに影響を与えないため、有機基材層Ｘの除去によって露出した光導波路Ｗの表面部分がレーザ光によって損傷したり、その内部が熱的ダメージを受けたりすることがなく、高品質が保たれている。

しかも、この光電気混載基板１０によれば、光導波路Ｗが延びる方向に沿う両縁部が、電気回路基板Ｅの両縁部より側方に突出した構成になっているため、図１０に示す従来品のように、比較的薄くてダメージを受けやすい電気回路基板Ｅが、外部からの衝撃を受けて損傷することがなく、優れた品質を長期にわたって安定して維持することができる。

そして、例えばこの光電気混載基板１０をフェルールに嵌入してコネクタとして用いる場合には、図７（ａ）に示すように、コア７を基準として形成された光導波路Ｗの外形を、フェルール１１の凹部１１ａ内にぴったりと沿わせて嵌入することができるため、光導波路Ｗのコア７に位置ずれが生じることがなく、正確な光結合を容易に実現することができる。

また、コネクタとして用いる場合に限らず、製品の品質検査時や搬送、移送時等に、例えば図７（ｂ）に示すように、比較的厚みのある光導波路Ｗの底面と側面を、ガイド１２に沿わせた状態で移動や移載を行うことができるため、電気回路基板Ｅはもとより光導波路Ｗの突出部分が衝撃を受けにくく、コア７や電気回路基板Ｅの品質が損なわれることがない。また、ガイド１２から光電気混載基板１０がずれにくいため、検査工程において、コア７を正確な位置で検査することができ、検査エラーの発生を抑制することができる。

なお、上記の例のように、光導波路Ｗに積層された有機基材層Ｘを、レーザ光照射によって、光導波路Ｗに影響を与えることなく、有機基材層Ｘを部分的に除去加工するには、有機基材層Ｘと光導波路Ｗの、レーザ光に対する透過率Ｑ、Ｐが、下記の不等式（１）、（２）を満たすものであることが必要である。
Ｐ≧７０％ ……（１）、Ｐ−Ｑ≧２５％ ……（２）

上記有機基材層Ｘと光導波路Ｗの、レーザ光に対する透過率Ｑ、Ｐは、それぞれの形成材料の種類と配合割合によって調整される。そして、上記有機基材層Ｘ全体が上記光学特性を有している必要はなく、少なくともレーザ光照射によって除去される有機基材層Ｘの部分（除去部と残留部にまたがる境界部を含む）のみが、上記透過率Ｑを有していればよい。また、同様に、少なくともレーザ光照射によって除去される有機基材層Ｘの部分に重なる光導波路Ｗの部分のみが、上記透過率Ｐを有していればよい。

そして、上記有機基材層Ｘの透過率Ｑは、小さければ小さいほど、除去加工に用いられるエネルギーが大きくなり、加工効率が高くなるため好適である。したがって、上記透過率Ｑは、レーザ光の種類にもよるが、一般に７０％以下であることが好ましく、より好ましくは５０％以下、さらに好ましくは３０％以下である。このような有機基材層Ｘの形成材料としては、光電気混載基板等の絶縁層として広く用いられているポリイミド樹脂であることが好適である。すなわち、ポリイミド樹脂は、絶縁性および耐熱性に優れており、レーザ光照射による除去加工にも適しているからである。なお、上記絶縁層１とカバーレイ３とは、互いに同じ材料であっても異なる材料であってもよく、両者が異なる材料である場合は、上記レーザ光に対する透過率が大きい方の材料の透過率を、有機基材層Ｘの透過率Ｑと規定し、本発明の好ましい範囲で用いることができる。

また、上記光導波路Ｗの透過率Ｐは、大きければ大きいほど、レーザ光がそのまま透過して光導波路Ｗへの影響が小さくなり、好適である。したがって、上記透過率Ｐは、上記のとおり、７０％以上であることが必要であり、なかでも、８０％以上であることが好ましく、より好ましくは９０％以上である。そして、レーザ光照射による有機基材層Ｘの除去加工の効率を考慮すると、上記透過率Ｐ、Ｑの差（Ｐ−Ｑ）は、上記のとおり２５％以上でなければならず、なかでも、その差が５０％以上であることが好ましく、さらには７０％以上の差であることがより好ましい。このような光導波路Ｗの形成材料としては、感光性エポキシ樹脂等があげられ、できるだけ透明度の高いものが好適に用いられる。

そして、上記の例において、電気回路基板Ｅと光導波路Ｗの厚みは、光電気混載基板１０の用途や要求される性能に応じて適宜に設定されるが、通常、電気回路基板Ｅの厚みより光導波路Ｗの厚みの方が大きくなるよう設定することが好適であり、とりわけ、電気回路基板Ｅの厚みを３〜２００μｍ程度、光導波路Ｗの厚みを２０〜５００μｍ程度とすることが好ましい。すなわち、このような構成にした場合、全体が比較的薄くてフレキシブル性を備えているにもかかわらず、従来のように電気回路基板Ｅの絶縁部分が衝撃を受けることがなく、またコネクタとして用いる場合にもコア７の位置ずれが生じないため、より実用的効果が大きいからである。なお、上記電気回路基板Ｅの厚みは、好ましい範囲である３〜２００μｍのなかでも、特に、５〜１００μｍ、さらには、５〜５０μｍにすることが好適である。

また、上記電気回路基板Ｅにおいて、絶縁層１とカバーレイ３を合わせた有機基材層Ｘの厚みは、例えば１〜１００μｍであることが好適である。有機基材層Ｘの厚みが薄すぎると絶縁性や強度の点で不充分になるおそれがあり、逆に厚すぎると柔軟性が損なわれるとともに、有機基材層Ｘの不要な部分を除去するためのレーザ光照射エネルギーが多大になり、コストや光導波路Ｗへの影響の点で好ましくない。

さらに、上記の例において、上記電気回路基板Ｅの側面と光導波路Ｗの側面の、上から見たときのずれ幅［図１（ｂ）においてＤで示す］は、２ｍｍ以下に設定することが好適である。すなわち、ずれ幅Ｄが２ｍｍより大きくなると、電気回路基板Ｅの両側縁から側方に飛び出した光導波路Ｗの部分が大きくなりすぎて、この部分に大きな衝撃を受けると光導波路Ｗ内で歪み応力が発生する等して、光の伝播に悪影響を及ぼすおそれがあり、好ましくない。また、ずれ幅Ｄが大きすぎると、前述のように、レーザ光照射による除去加工において、境界部のみを切断して剥がすことが困難になるため、電気回路基板Ｅの、比較的面積の大きい両縁部を、全てレーザ光照射によって除去しなければならず、その除去加工に時間を要することになったり、無駄になる材料の量が多くなったりする点においても好ましくない。

ただし、本発明では、上記ずれ幅が０（ゼロ）、すなわち電気回路基板Ｅの幅と光導波路Ｗの幅が全く同一であってもよい。すなわち、両者のうち一方が突出していなければ、片方に偏って衝撃を受けることがないからである。ただし、この場合も、上記の例と同様、まず、電気回路基板Ｅの両側縁を光導波路Ｗの両側縁から突出させた形状で作製した後、レーザ光照射によって、その突出部分を除去加工する。したがって、光電気混載基板Ｅにおける有機基材層Ｘと光導波路Ｗの、レーザ光に対する透過率Ｑ、Ｐが、前述の不等式（１）、（２）を満たすよう設定しておくことが重要である。

さらに、上記の例では、絶縁層１とカバーレイ３からなる有機基材層Ｘの、レーザ光照射による切断部の真下における光導波路Ｗは、図８（ａ）に示すように、アンダークラッド層６とオーバークラッド層８が積層した構成になっているが、上記切断部における光導波路Ｗの構成は、これに限るものではない。例えば、図８（ｂ）に示すように、切断部の真下の光導波路Ｗが、オーバークラッド層８のみからなる構成であっても、図８（ｃ）に示すように、アンダークラッド層６のみからなる構成であってもよい。

あるいは、図８（ｄ）に示すように、アンダークラッド層６とコア７とオーバークラッド層８の三層になった構成であってもよいし、図８（ｅ）に示すように、アンダークラッド層６の表面（図では下面）にコア７が露呈した構成であってもよい。さらに、図９（ａ）に示すように、コア７とオーバークラッド層８の二層になった構成であってもよいし、図９（ｂ）に示すように、コア７のみからなる構成であってもよい。

なお、上記一連の例は、本発明を光電気混載基板１０に適用したものであるが、本発明は、光電気混載基板１０への適用に限るものではなく、光導波路Ｗの片面もしくは両面に絶縁層１等の有機基材Ｘが積層され、その有機基材層Ｘの一部が、レーザ光照射によって除去されて欠如し、その欠如部から光導波路Ｗの表面が部分的に露出している構成の光導波路積層体に、広く適用することができる。

そして、上記一連の例は、光電気混載基板１０において、光導波路Ｗが延びる方向に沿う電気回路基板Ｅの両側面、すなわち絶縁層１とカバーレイ３とで構成される有機基材層Ｘの両側面をレーザ光照射によって除去加工したものであるが、レーザ光照射によって除去する有機基材層Ｘの部位は、光導波路Ｗが延びる方向に沿う両側面に限らず、どの部分であっても差し支えない。

さらに、上記有機基材層Ｘは、その一部を除去するものであれば、上記の例のように複数の層が積層されたものであっても、単層であってもよい。

つぎに、本発明の実施例について、比較例と併せて説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に限るものではない。

［実施例１〜９、比較例１〜４］
後記の光導波路Ｗ用の材料と、有機基材層Ｘ用の材料とを用い、常法に従って光導波路Ｗ（全体厚み１１０μｍ：Ｃｌａｄ１の厚み４０μｍ＋Ｃｌａｄ２の厚み３０μｍ＋Ｃｏｒｅの厚み４０μｍ）の片面に有機基材層Ｘ（全体厚み１５μｍ：絶縁層の厚み１０μｍ＋カバーレイの厚み５μｍ）を積層することにより、レーザ加工部における光導波路Ｗの材料と有機基材層Ｘの材料との組み合わせが、後記の表１に示すようになる、１３種類の光回路基板を模した試料（実施例１〜９品、比較例１〜４品）を作製した。そして、これらの試料に対し、後記の３種類のレーザ装置を用い、試料の厚み方向にレーザ光照射を行うことにより、試料の片方の端縁部（幅５０μｍの領域）の有機基材層Ｘのみを除去した。そして、その除去部の状態を、電子顕微鏡（拡大倍率：５００倍）による拡大画像で確認し、レーザ加工の適否を評価した。評価は、有機基材層Ｘを除去するためのレーザ加工回数、有機基材層Ｘの除去が不充分となり加工残（加工されない部分）が生じるかどうか、有機基材層Ｘ除去後の光導波路Ｗの表面に加工痕（融着や熱による塊）が生じるかどうか、の三点について、以下のとおり評価した。その結果を、各材料のレーザ光源領域に対する透過率（％）とともに、後記の表１に併せて示す。

［評価］
◎（優良）：１回ないし複数回の切削において、加工痕も加工残も形成されない。
〇（良） ：複数回の切削において微小な加工痕が生じる場合があるが、１回の切削で
加工痕も加工残も形成されない。
△（普通）：１回の切削で微小な加工残が生じる場合があるが加工痕は生じない。複数
回の切削で加工残は生じないが微小な加工痕が生じる場合がある。
ＮＧ１ ：１回の切削において有機基材層Ｘだけでなく光導波路Ｗまで切削されて光
導波路Ｗに大きな加工痕が形成される。
ＮＧ２ ：複数回の切削を繰り返しても有機基材層Ｘを切削することができない。

［光導波路Ｗ用の材料］
Ｃｌａｄ１：液状長鎖二官能半脂肪族エポキシ樹脂（ＤＩＣ社製、ＥＸＡ−４８１６）
８０重量部
脂環骨格を含むエポキシ樹脂（ダイセル化学工業社製：ＥＨＰＥ−３１
５０） ２０重量部
光酸発生剤（ＡＤＥＫＡ社製：ＳＰ−１７０） ２重量部
乳酸エチル（武蔵野化学研究所社製） ４０重量部
Ｃｌａｄ２：Ｃｌａｄ１の材料に以下の材料を添加
ＴＩＮＵＶＩＮ４７９（ＢＡＳＦジャパン社製） ２重量部
Ｃｏｒｅ ：ｏ−クレゾールノボラックグリシジルエーテル（新日鉄住金化学社製、
ＹＤＣＮ−７００−１０） ５０重量部
ビスフェノキシエタノールフルオレンジグリシジルエーテル（大阪ガス
ケミカル社製、ＯＧＳＯＬ−ＥＧ−１００） ５０重量部
光酸発生剤（アデカ社製：ＳＰ−１７０） １重量部
乳酸エチル（武蔵野化学研究所社製） ５０重量部

［有機基材層Ｘ用の材料］
ＰＩ１：特開２００５−１６５１３８号公報の段落［００６３］〜［００６６］に記
載されたコア層ポリアミド酸アミド
ＰＩ２：特開２０１３−１００４４１号公報の段落［００６４］〜［００７１］に記
載された感光性ポリアミド酸組成物Ｃ
ＰＩ３：特開２００５−１６５１３８号公報の段落［００６３］〜［００６６］に記
載されたコア層ポリアミド酸アミドにおいて、その成膜条件を変更してレー
ザ光透過率Ｑを変えたもの
Ｃｌａｄ２：Ｃｌａｄ１の材料に以下の材料を添加
ＴＩＮＵＶＩＮ４７９（ＢＡＳＦジャパン社製） ２重量部

［レーザ装置］
レーザ光源波長２６６ｎｍ：ナノ秒ＹＡＧレーザ（コヒレント社製）
レーザ光源波長３５５ｎｍ：ナノ秒ＹＡＧレーザ（ＬＩＧＨＴＷＡＶＥ社製）
レーザ光源波長５３２ｎｍ：ナノ秒ＹＡＧレーザ（コヒレント社製）
レーザ光源波長１０６４ｎｍ：ナノ秒ＹＡＧレーザ（コヒレント社製）

［光導波路Ｗ、有機基材層Ｘのレーザ光に対する透過率Ｐ、Ｑの測定方法］
分球光線透過率測定装置（ＪＡＳＣＯ社製、Ｖ−６７０）を用いて、各層の、光の波長と透過率との関係を示すグラフ図を得た後、レーザ光源波長に対する透過率を求めた。ただし、レーザ加工部を構成する光導波路Ｗおよび有機基材層Ｘの各層毎に、前述の各層の厚みと同じ厚みの単層フィルムを作製し、これらのフィルムを、順次、Ｖ−６７０にセットして、全光線透過率を測定した。測定時に、表面での散乱が大きい場合には、筒状の石英ガラスに流動パラフィン（液状）を充填し、その中にフィルムを浸漬させた状態で測定を行った。

上記の結果から、実施例１〜９品は、いずれも、レーザ加工による有機基材層Ｘの除去部において、有機基材層Ｘへのレーザ加工を１回ないしは複数回行うことで、露出した光導波路Ｗの表面に損傷等の影響を与えることなく、概ね良好に有機基材層Ｘを除去できることがわかる。これに対し、比較例１〜４品は、いずれも光導波路Ｗの内部まで切削されたり、有機基材層Ｘの切削ができなかったりして、問題があることがわかる。

本発明は、光導波路と積層される有機基材層がレーザ光照射によって部分的に除去されているものでありながら、そのレーザ光照射によって光導波路が熱的影響を受けておらず、高品質が維持されている光導波路積層体の提供に利用することができる。

１ 絶縁層
３ カバーレイ
１０ 光電気混載基板
Ｗ 光導波路
Ｘ 有機基材層

Claims (7)

1. 光導波路と、上記光導波路の少なくとも片面に積層される有機基材層とを備えた光導波路積層体であって、
   上記光導波路積層体は、光導波路に積層された有機基材層の一部が欠如しその欠如部から光導波路が部分的に露出する光導波路露出部を有し、
   上記光導波路露出部における光導波路の、所定波長域のレーザ光に対する透過率をＰとし、上記有機基材層の少なくとも上記光導波路露出部に面する部分の、上記レーザ光に対する透過率をＱとすると、上記Ｐ、Ｑが下記の不等式（１）、（２）を満たすものであることを特徴とする光導波路積層体。
   Ｐ≧７０％ ……（１）、Ｐ−Ｑ≧２５％ ……（２）
2. 上記有機基材層の透過率Ｑが７０％以下である請求項１記載の光導波路積層体。
3. 上記有機基材層がポリイミド樹脂層である請求項１または２記載の光導波路積層体。
4. 上記光導波路露出部に面する上記有機基材層の端面が、レーザ切削面である請求項１〜３のいずれか一項に記載の光導波路積層体。
5. 光導波路を準備する工程と、上記光導波路の少なくとも片面に有機基材層を積層する工程と、上記有機基材層の一部を、所定波長域のレーザ光照射により除去して光導波路が部分的に露出した光導波路露出部を形成する工程とを備えた光導波路積層体の製法であって、
   上記光導波路を準備する工程が、上記光導波路露出予定部における上記レーザ光に対する透過率Ｐが下記の不等式（１）を満たす光導波路を準備する工程であり、
   上記有機基材層を積層する工程が、少なくとも上記光導波路露出予定部に積層される部分における上記レーザ光に対する透過率Ｑが下記の不等式（２）を満たす有機基材層を積層する工程であることを特徴とする光導波路積層体の製法。
   Ｐ≧７０％ ……（１）、Ｐ−Ｑ≧２５％ ……（２）
6. 上記有機基材層の透過率Ｑが７０％以下である請求項５記載の光導波路積層体の製法。
7. 上記有機基材層がポリイミド樹脂層である請求項５または６記載の光導波路積層体の製法。

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