JP4639421B2

JP4639421B2 - 光配線層の製造方法

Info

Publication number: JP4639421B2
Application number: JP2000067063A
Authority: JP
Inventors: 健太四井; 健人塚本; 守石崎; 淳佐々木; 浩二市川
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2000-03-10
Filing date: 2000-03-10
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2020-03-10
Also published as: JP2001255428A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光配線層とその製造方法、及び光配線と電気配線とが積層されている光・電気配線基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
より速く演算処理が行えるコンピュータを作るために、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オーダー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電流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悪影響を与えることにもなる。
【０００３】
このような問題を解決するために、プリン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。
【０００４】
高密度実装又は小型化の観点からは、電気配線と光配線とが同一の基板上で積み重なっている光・電気配線基板を作ることが望ましい。たとえば、特開平３−２９９０５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にて固定させた基板が提案されている。しかし、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る。
【０００５】
このため、電気配線基板の上に、光配線として、いわゆる、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。光導波路の構成は光信号が伝搬するコア層が、光信号をコア層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。
【０００６】
このような光配線層への入出力として光ファイバを接続することが考えられ、この際の位置合わせは現在主に、光配線層に実際に光を通しながら行う、アクティブアラインメントを用いる場合が多い。しかし、これは光の通りを確認しながらの作業になるため、非常に手間がかかり、製品の高コスト化の一因となっている。
【０００７】
【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なされたものであり、光配線層と光ファイバの接続の際の位置合わせを簡単に行えるようにすると共に、上下、左右方向に高い位置精度で位置合わせすることを課題とする。
また、このような光配線層を電気配線基板に張り合わせることによって、光ファイバとの位置合わせを高精度かつ簡単に行うことができる光・電気配線基板を実現することを課題とする。
【０００８】
【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の発明は、光ファイバを接続するための穴を有する光配線層の製造方法であって、第１クラッドとコアを形成する工程と、コアのパターニングと、光ファイバまたは光ファイバと同形状の型を位置合わせするための突起の形成を行う工程と、光ファイバまたは光ファイバと同形状の型を突起間に、水溶性の接着剤か又はＵＶ照射によって接着力がなくなる接着剤のいずれかを用いて、固定する工程と、第２クラッドを形成する工程と、光ファイバまたは光ファイバと同形状の型を引き抜く工程と、を含むことを特徴とする光配線層の製造方法である。

【００１５】
【発明の実施の形態】
＜光配線層＞
本発明の請求項１から４に記載されている光配線層について図１の実施例を用いて説明する。本発明は請求項に記載の要件を満たしていればよく、実施例に特定されるものではない。
【００１６】
本発明の光配線層はコア１とクラッド２を有する。このコアとクラッドを形成する材料としては、例えば石英等の無機材料の他、ポリイミドやポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリシロキサン等のポリマー材料を用いることができるが、コアにはクラッド材料と比べ屈折率の大きな材料を用いる。
【００１７】
また、この光配線層は光ファイバ３を接続するための穴４を有する。この穴はコアの延長方向に伸び、光ファイバとほぼ同じ形状をしている。この穴の形状はファイバが挿入しやすいようにテーパー状になっていてもよい。深さは１ｍｍ以上であることが望ましい。
【００１８】
このようにしてできた光配線層と光ファイバを接続する場合は、実体顕微鏡などを用いて穴と光ファイバの大体の位置を合わせて差し込み、例えばＵＶ硬化の光学接着剤などを用いて固定するのが望ましい。
また、クラッド材が光ファイバに比べ大きな熱膨張係数を持つ場合、あらかじめ加熱した状態で光ファイバを差し込み、それを冷却することによって光ファイバを固定することもできる。
【００１９】
＜光配線層の製造方法＞
次に、本発明の請求項５記載の光配線層の製造方法の実施形態について、図２を用いて説明する。
平滑な支持基板５上に第１クラッド層６とコア層７をスピンコーターにて形成する（工程ａ）。第１クラッド層とコア層の材料としては、前述のポリマー材料を用いることができる。第１クラッド層とコア層の材料によっては、熱処理の必要な場合があるが、その場合、支持基板もその熱処理に耐えうるものが必要であり、例えばガラス基板が使用できる。また、第１クラッド自体が支持基板の役割を果たす場合、特に別の支持基板は必要としない。
コア層の厚さはシングルモード時は、７〜１０μｍ程度であり、マルチモード時は５０μｍ以上に形成する。
【００２０】
所望の形状にコア層をパターニングし、コア８を作製する。またこの時、同時に光ファイバを固定するための突起９を形成しておく（工程ｂ）。この時、後で光ファイバを置いたときに光ファイバのコアの中心と光配線層のコアの中心の高さが合うように第１クラッドまでパターニングする。コアのパターニング、及び突起の形成には、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などの方法を用いることができる。感光性の材料を用いている場合はフォトリソでパターニングすることもできる。図２においては、第１クラッド層の途中までパターニングしているが、第１クラッド層とコア層と第２クラッド層の最終的な厚さが光ファイバの厚さと同じかそれ以上になればよい。
【００２１】
このようにしてできた突起の間に光ファイバ１０を埋め込む（工程ｃ）。この状態で光ファイバと支持基板を接着剤などを用いて固定する（接着剤は図示せず）。光ファイバは後の工程で引き抜く必要があるので、接着剤はそのことを考慮して選ぶ必要がある。例えば、水溶性の接着剤や、加熱やＵＶ照射によって接着力がなくなる接着剤を用いることができる。また、クラッド、光ファイバの材料に適した接着剤を用いる必要がある。
【００２２】
このとき先がテーパー形状になっている光ファイバを用いることもできる。テーパー形状を持った光ファイバとしては市販されている先球ファイバ等がある。このような光ファイバを用いた場合、テーパー形状を持った穴を作ることができる。尚、この光ファイバの代わりに同形状の型を用いることも可能である。
【００２３】
この上に光ファイバが埋まったままの状態で第２クラッド１１を形成する（工程ｄ）。第２クラッドの材料は第１クラッドと同じ材料を用いる。
【００２４】
この後、光ファイバを光配線から引き抜く（工程ｅ）。この時、光ファイバの固定に水溶性の接着剤を用いている場合は水または水系の剥離液に浸すことによって接着剤を除去してやる必要がある。また、加熱、もしくはＵＶ照射によって接着力を失う接着剤を用いている場合は、それぞれ加熱、もしくはＵＶ照射を施し接着力をなくしておく必要がある。あるいは、基板または第１クラッド層と光ファイバの下側に接着剤を使用した場合は、刃物などで切れ込みを入れておく等の方法も取れる。このようにして、光ファイバ位置合わせ用の穴１２を持つ光配線層１３が完成した。
【００２５】
次に、本発明の請求項６記載の光・電気配線基板について、図３を用いて説明する。
これは請求項１〜４に記載された光配線層１４を電気配線１５を有する電気配線基板１６に接着剤１７を介して張り合わせることによって実現する。あるいは、電気配線基板上に光配線層を積層する事もできる。その場合は接着剤の層は必要ない。
光配線層の上部には電子部品を接続するためのパッド１８を設けてもよい。また、そのパッドと電気配線との導通をとるためのビアホール１９や全反射ミラー２０のような光学素子を設けてもよい。
【００２６】
更に、本発明の請求項７記載の光・電気実装基板は、請求項６に記載の光・電気配線基板に、レーザー発光素子や受光素子などの光部品、ＩＣやＬＳＩなどの電気部品などを配置することによって実現する。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明には、以下の効果がある。
第１に、コアの端部に光ファイバ接続穴を有した構造を用いて、光ファイバとコア等の位置合わせをすることができるため、位置合わせが簡単に、しかも、上下左右に関して高い精度で行える。
【００２８】
第２に、光配線層自体に位置合わせ用の構造を作りこむため、簡単な工程で作製可能であり、生産性が高くなる。
【００２９】
第３に、このような光配線層を電気配線基板に張り合わせることによって、光ファイバとの位置合わせを高精度かつ簡単に行うことができる光・電気配線基板を実現することができる。更にはこの光・電気配線基板に光部品や電気部品を配置した光・電気実装基板を実現することができる。
【００３０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光配線層を示す説明図。
【図２】本発明の光配線層を形成する工程を示す説明図。
【図３】本発明の光・電気配線基板を示す説明図。
【符号の説明】
１．コア
２．クラッド
３．光ファイバ
４．光ファイバ接続穴
５．支持基板
６．第１クラッド層
７．コア層
８．コア
９．光ファイバを固定するための突起
１０．光ファイバあるいは光ファイバと同形状の型
１１．第２クラッド
１２．光ファイバ接続穴
１３．光配線層
１４．光配線層
１５．電気配線
１６．電気配線層
１７．接着剤
１８．パッド
１９．ビアホール
２０．全反射ミラー

Claims

光ファイバを接続するための穴を有する光配線層の製造方法であって、
第１クラッドとコアを形成する工程と、
コアのパターニングと、光ファイバまたは光ファイバと同形状の型を位置合わせするための突起の形成を行う工程と、
光ファイバまたは光ファイバと同形状の型を突起間に、水溶性の接着剤か又はＵＶ照射によって接着力がなくなる接着剤のいずれかを用いて、固定する工程と、
第２クラッドを形成する工程と、
光ファイバまたは光ファイバと同形状の型を引き抜く工程と、
を含むことを特徴とする光配線層の製造方法。