JP6712742B2 - 光電気混載基板およびその製法 - Google Patents
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Description
本発明は、電気回路基板と光導波路とが積層された光電気混載基板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１７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。
ところで、上記光電気混載基板１０は、図１７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Ｘ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）。
しかしながら、図１７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１８（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１８（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。
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、電気回路基板部分が損傷しにくく、取り扱い性に優れた光電気混載基板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、絶縁層の表面に電気配線が形成された電気回路基板と、この電気回路基板の裏面側に形成された光導波路とを備えた光電気混載基板であって、上記光導波路が延びる方向に沿う電気回路基板の両側面と、光導波路の両側面とが、上から見て互いに重なるか、電気回路基板の両側面の方が光導波路の両側面の位置より内側に入り込んだ配置になっている光電気混載基板を第１の要旨とする。
また、本発明は、そのなかでも、特に、上記電気回路基板の厚みより光導波路の厚みの方が大きく設定されている光電気混載基板を第２の要旨とし、特に、上記電気回路基板の厚みが３〜２００μｍ、光導波路の厚みが２０〜５００μｍである光電気混載基板を第３の要旨とする。
さらに、本発明は、それらのなかでも、特に、上記光導波路がクラッド層とコアを備え、上記コアが、上記クラッド層に囲われた部分と、光導波路の、光導波路が延びる方向に沿う両側面に露出して位置決めガイド作用を果たす部分とを有している光電気混載基板を第４の要旨とし、そのなかでも、特に、上記コアが、上記クラッド層に囲われた部分と、光導波路の、光導波路が延びる方向に沿う両側面に露出しさらにその上の電気回路基板の両側面を覆って位置決めガイド作用を果たす部分とを有している光電気混載基板を第５の要旨とする。
そして、本発明は、上記第１の要旨である光電気混載基板を製造する方法であって、絶縁層の表面に電気配線が形成された電気回路基板を準備する工程と、上記電気回路基板の裏面側に光導波路を形成する工程とを備え、上記電気回路基板の裏面側に光導波路を形成する際、上記光導波路が延びる方向に沿う電気回路基板の両側面が、上から見て光導波路の両側面の位置より外側に突出した形状となるよう光導波路を形成した後、上記電気回路基板の上方からレーザ照射を行い、上記光導波路が延びる方向に沿う電気回路基板の両側縁部を除去加工することにより、上記電気回路基板の両側面が、上から見て上記光導波路の側面の位置と重なるかその内側に入り込む配置になるようにした光電気混載基板の製法を第６の要旨とする。
また、本発明は、そのなかでも、特に、上記電気回路基板の厚みより光導波路の厚みの方が大きくなるようにした光電気混載基板の製法を第７の要旨とし、特に、上記電気回路基板の厚みが３〜２００μｍ、光導波路の厚みが２０〜５００μｍとなるようにした光電気混載基板の製法を第８の要旨とする。
さらに、本発明は、それらのなかでも、特に、上記光導波路がクラッド層とコアを備え、上記コアが、上記クラッド層に囲われた部分と、光導波路の、光導波路が延びる方向に沿う両側面に露出して位置決め作用を果たす部分とを有するようにした光電気混載基板の製法を第９の要旨とする。
そして、本発明は、前記第５の要旨である光電気混載基板を製造する方法であって、絶縁層の表面に電気配線が形成された電気回路基板を準備する工程と、上記電気回路基板の裏面側にクラッド層とコアを備えた光導波路を形成する工程とを備え、上記電気回路基板の裏面側に光導波路を形成する際、少なくとも上記コアを形成する前に、上記電気回路基板の表面側に、上からみて、上記光導波路が延びる方向に沿う電気回路基板の両側面の位置より外側に突出した形状となる支持層を形成し、上記支持層裏面側の、電気回路基板の両側面の位置より外側に突出した部分を利用して、光導波路が延びる方向に沿う両側面に露出しさらにその上の電気回路基板の両側面を覆って位置決め作用を果たすコア部分を含むコアパターンを形成し、その後、上記支持層を電気回路基板から除去するようにした光電気混載基板の製法を第１０の要旨とする。
なお、本発明において、「上から見て」とは、裏面側に光導波路が設けられた電気回路基板の表面側を、その真上から見下ろした状態をいう。
すなわち、本発明の光電気混載基板は、上下に積層形成された電気回路基板と光導波路において、上記光導波路が延びる方向に沿う電気回路基板の両側面と、光導波路の両側面とが、上から見て互いに重なるか、電気回路基板の両側面の方が光導波路の両側面の位置より内側に入り込んだ配置とすることにより、光導波路の両側から電気回路基板の両側が側方に突出しないようにしたものである。
この形状によれば、従来のように、比較的薄い電気回路基板が、裏面側の光導波路より突出して衝撃を受けて損傷したり、フェルールに嵌入してコネクタとして用いる際、コアの位置ずれが生じたりすることがなく、取り扱いやすく、安定した品質のものが得られるという利点を有する。
また、本発明のなかでも、特に、上記電気回路基板の厚みより光導波路の厚みの方が大きく設定されているもの、特に、上記電気回路基板の厚みが３〜２００μｍ、光導波路の厚みが２０〜５００μｍであるものは、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の位置ずれが生じないため、より実用的効果が大きいものとなる。
さらに、本発明のなかでも、特に、上記光導波路がクラッド層とコアを備え、上記コアが、上記クラッド層に囲われた部分と、光導波路の、光導波路が延びる方向に沿う両側面に露出して位置決めガイド作用を果たす部分とを有しているもの、あるいは、そのなかでも、特に、上記コアが、上記クラッド層に囲われた部分と、光導波路の、光導波路が延びる方向に沿う両側面に露出しさらにその上の電気回路基板の両側面を覆う部分とを有しているものは、光の行路となるコア部分と同一工程、同一基準で形成されたコア端面によって、取り付け相手との位置決めがなされるため、コネクタ等において、高い精度で、光の行路となるコア部分の位置決めを行うことができる。
そして、本発明の第６〜第９の要旨である光電気混載基板の製法によれば、殆ど従来と同一の工程を経由して、最後に、レーザ照射により電気回路基板の両側を部分的に除去するだけで、上記第１〜第４の要旨である特殊な形状の光電気混載基板を簡単に得ることができるため、経済的で製造効率がよいという利点を有する。
また、本発明の第１０の要旨である光電気混載基板の製法によれば、電気回路基板の表面側に支持層を設けて光導波路のコアを電気回路基板の両側面を覆うように形成し、その後、上記支持層を除去するだけで、上記第５の要旨である特殊な形状の光電気混載基板を簡単に得ることができるため、経済的で製造効率がよいという利点を有する。
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、本発明の光電気混載基板の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、その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、ポリイミド等からなる絶縁層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、ポリイミド等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、これらのパッド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。これが本発明の大きな特徴である。
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、ポリイミド等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３〜５０μｍの範囲内に設定される。また、上記金属層９の形成材料としては、ステンレス，銅，銀，アルミニウム，ニッケル，クロム，チタン，白金，金等があげられ、なかでも、剛性等の観点から、ステンレスが好ましい。また、上記金属層９の厚みは、その材質にもよるが、ステンレスを用いた場合、例えば１０〜７０μｍ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。この方法は、まず、上記絶縁層１の表面に、スパッタリングまたは無電解めっき等により、銅やクロム等からなる金属膜（図示せず）を形成する。この金属膜は、後の電解めっきを行う際のシード層（電解めっき層形成の素地となる層）となる。そして、上記金属層９、絶縁層１およびシード層からなる積層体の両面に、感光性レジスト（図示せず）をラミネートした後、上記シード層が形成されている側の感光性レジストに、フォトリソグラフィ法により、上記電気配線２のパターンの孔部を形成し、その孔部の底に上記シード層の表面部分を露呈させる。つぎに、電解めっきにより、上記孔部の底に露呈した上記シード層の表面部分に、銅等からなる電解めっき層を積層形成する。そして、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。その後、上記電解めっき層が形成されていないシード層の部分をソフトエッチングにより除去する。残存したシード層と電解めっき層とからなる積層部分が上記電気配線２となる。
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、ポリイミド等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、カバーレイ３を形成する。
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、その金属層９の金属材料に応じたエッチング用水溶液（例えば、ステンレス層の場合は、塩化第２鉄水溶液）を用いて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、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した後、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３〜１００μｍ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る。
ちなみに、上記光導波路Ｗの形成材料の具体的な組成例を以下に示す。
＜アンダークラッド層６、オーバークラッド層８の形成材料＞
脂環骨格を含むエポキシ樹脂（ダイセル化学工業社製、ＥＨＰＥ３１５０） ２０重量部
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
光酸発生剤（アデカ社製、ＳＰ１７０） ２重量部
乳酸エチル（武蔵野化学研究所社製） ４０重量部
＜コア７の形成材料＞
ｏ−クレゾールノボラックグリシジルエーテル（新日鐵住金化学社製、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、オグゾールＥＧ） ５０重量部
光酸発生剤（アデカ社製、ＳＰ１７０） １重量部
乳酸エチル（武蔵野化学研究所社製） ５０重量部
＜アンダークラッド層６、オーバークラッド層８の形成材料＞
脂環骨格を含むエポキシ樹脂（ダイセル化学工業社製、ＥＨＰＥ３１５０） ２０重量部
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
光酸発生剤（アデカ社製、ＳＰ１７０） ２重量部
乳酸エチル（武蔵野化学研究所社製） ４０重量部
＜コア７の形成材料＞
ｏ−クレゾールノボラックグリシジルエーテル（新日鐵住金化学社製、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、オグゾールＥＧ） ５０重量部
光酸発生剤（アデカ社製、ＳＰ１７０） １重量部
乳酸エチル（武蔵野化学研究所社製） ５０重量部
このようにして、図１７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照射を行い、その境界部を切断した後、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、上記のように、電気回路基板Ｅの除去すべき両縁部と残す部分との境界部のみをレーザ照射によって切断し、両縁部を剥がして除去するのではなく、その除去すべき両縁部全体を、レーザ照射によって除去するようにしても差し支えない。
上記レーザ照射に用いるレーザは、電気回路基板Ｅの構成材料（ポリイミド等）を揮散除去し、光導波路Ｗの構成材料（エポキシ樹脂等）に対しては反応しないものであることが必要であり、例えば、ＹＡＧレーザ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．社製、ＥＳＩ Ｍｏｄｅｌ ５３３０）等が好適である。そして、上記ＹＡＧレーザを、例えば下記の条件で用いることによって、光導波路Ｗに全く影響を与えることなく、電気回路基板Ｅの部分的な除去を行うことができる。
＜ＹＡＧレーザの使用条件の一例＞
レーザスポット径：３０μｍ
レーザ出力：０．５Ｗ
周波数：５０ｋＨｚ
走査速度：１４５ｍｍ／ｓ
レーザスポット径：３０μｍ
レーザ出力：０．５Ｗ
周波数：５０ｋＨｚ
走査速度：１４５ｍｍ／ｓ
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１７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、コア基準で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はみ出した光導波路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の幅がまった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、最後にレーザ照射によって、その突出部分を除去するようにすることが、作業効率上、好ましい。
また、上記の例では、光導波路Ｗの、上からみた外形がアンダークラッド層６とオーバークラッド層８の両方で形成されたものであるが、光導波路Ｗの外形は、オーバークラッド層８のみで形成されたものであっても、コア７のみで形成されたものであっても差し支えない。
光導波路Ｗの、上からみた外形がコア７によって形成された例として、例えば図８（ａ）に示す光電気混載基板１０をあげることができる。この例では、コア７が、光導波路Ｗの内側にあってアンダークラッド層６とオーバークラッド層８とに囲われた部分とともに、光導波路Ｗの延びる方向に沿う両側面に露出してアンダークラッド層６の両側面を被覆する部分７ａとを有し、光導波路Ｗの延びる方向に沿う両側面における各層の端面の配置が、外側から順に、コア部分７ａ／アンダークラッド層６／オーバークラッド層８／電気回路基板Ｅ、の順番になっている。上記コア部分７ａは、光の行路とはならず、光電気混載基板１０の左右両側縁を、外部からの衝撃から守る作用を果たすため、光電気混載基板１０の品質を、長期にわたって安定して維持することができる。
しかも、この構成によれば、この光電気混載基板１０を、例えばフェルールに嵌入してコネクタとして用いる場合、コア基準で形成されたコア部分７ａそのものを位置決めガイドとして用いることができるため、コア７の、光の行路となる部分に位置ずれが生じることがなく、とりわけ正確な光結合を実現することができる。
また、製品の品質検査時や搬送、移送時等においても、コア基準で形成されたコア部分７ａそのものを位置決めガイドとして、製品を取り扱うことにより、コア７を正確な位置で検査したり搬送したりすることができるため、検査エラーや搬送トラブル等の発生を抑制することができる〔図７（ｂ）を参照〕。
また、他の例として、図８（ｂ）に示すように、電気回路基板Ｅの基板１の裏面に形成されるアンダークラッド層６の両側の端面が基板１の両側の端面より内側に入り込んでいるものであってもよい。この例では、光導波路Ｗの延びる方向に沿う両側面における各層の端面の配置が、外側から順に、コア部分７ａ／電気回路基板Ｅ／アンダークラッド層６／オーバークラッド層８、の順番になっている。この構成においても、上記の例と同様の効果を得ることができる。
さらに、上記図８（ａ）と同様の構成において、図９（ａ）に示すように、アンダークラッド層６の両側の端面が、オーバークラッド層８の両側の端面よりも内側に入り込んでいるものであってもよい。この例では、光導波路Ｗの延びる方向に沿う両側面における各層の端面の配置が、外側から順に、コア部分７ａ／オーバークラッド層８／アンダークラッド層６／電気回路基板Ｅ、の順番になる。また、図９（ｂ）に示すように、アンダークラッド層６の両側の端面の方が、オーバークラッド層８の両側の端面よりも内側に入り込んでいるものであってもよい。この例では、光導波路Ｗの延びる方向に沿う両側面における各層の端面の配置が、外側から順に、コア部分７ａ／電気回路基板Ｅ／オーバークラッド層８／アンダークラッド層６、の順番になる。これらの構成においても、上記の例と同様の効果を得ることができる。
さらに、例えば図１０（ａ）や図１０（ｂ）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にまたがるコア部分７ａの内側面７０がフラットになっていてもよい。上記図１０（ａ）の例における各層の端面の配置は、外側から順に、コア部分７ａ／オーバークラッド層８／アンダークラッド層６／電気回路基板Ｅ、の順番になる。また、図１０（ｂ）の例における各層の端面の配置は、外側から順に、コア部分７ａ／電気回路基板Ｅ／オーバークラッド層８／アンダークラッド層６、の順番になる。これらの構成においても、上記の例と同様の効果を得ることができる。
また、図１１（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にまたがるコア部分７ａの内側面がフラットになっているだけでなく、コア部分７ａの外側面７１とアンダークラッド層８の外側面とが上下に重なってフラットになっていてもよい。この例における各層の端面の配置は、外側から順に、コア部分７ａ＋オーバークラッド層８／アンダークラッド層６／電気回路基板Ｅ、の順番になっている。この構成においても、上記の例と同様の効果を得ることができる。
さらに、図１１（ｂ）に示すように、左右両側面のコア部分７ａの内側部分が、アンダークラッド層６の下面側に入り込んだ形になっているものにおいても、上記の例と同様、コア部分７ａの外側面７１とアンダークラッド層８の外側の端面とが上下に重なってフラットな端面形状になっていてもよい。この例における各層の端面の配置も、外側から順に、コア部分７ａ＋オーバークラッド層８／アンダークラッド層６／電気回路基板Ｅ、の順番になっている。この構成においても、上記の例と同様の効果を得ることができる。
また、他の例として、例えば図１２（ａ）に示すように、光導波路Ｗの左右両側面に露出するコア部分７ａが、さらにその上の電気回路基板Ｅの両側面を覆うようになっていても差し支えない。この例における各層の端面の配置は、コア部分７ａ／電気回路基板Ｅ／オーバークラッド層８／アンダークラッド層６、の順番になる。もちろん、図１２（ａ）と同様の構成において、オーバークラッド層８の両側の端面の方が、アンダークラッド層６の両側の端面よりも内側に入り込んでいても差し支えない。その一例を図１２（ｂ）に示す。この例における各層の端面の配置は、コア部分７ａ／電気回路基板Ｅ／アンダークラッド層６／オーバークラッド層８の順番になる。これらの構成においても、上記の例と同様の効果を得ることができる。
このように、コア部分７ａを光導波路Ｗの両側面に露出させたものは、すでに延べたように、光の行路となるコア部分と、位置決めガイド的な機能を果たすコア部分７ａとが、単一の基準にもとづいて一工程で形成されているため、上記コア部分７ａの端面を位置決めガイドとして用いることにより、アンダークラッド層６の端面やオーバークラッド層８の端面を利用して位置決めするのに比べて高い精度でコア７を位置決めすることができ、好適である。
一般に、コア７の材料としては、アンダークラッド層６やオーバークラッド層８に比べて、矩形性を保つのに適した材料が選定されることが多いため、上記のように、光導波路Ｗの両側面に、コア材料からなるコア部分７ａを露出させた方が、保形性の点で好ましいものとなる。とりわけ、コア部分７ａでアンダークラッド層６を覆う構造にすると、光導波路Ｗの両側面を担うコア７ａの位置ずれを引き起こす伸縮要因が少なくなるため、材料伸縮によるズレを低減することができる。よって、図８（ａ）、図８（ｂ）、図９（ａ）、図９（ｂ）に示す断面構成にしたものは、他の構成のものに比べて、より高い精度でコア７の位置決めが可能となり、より好ましいものとなる。
このような、コア部分７ａを光導波路Ｗの両側面に露出させた構造の光電気混載基板１０も、概ね、図１に示す構成のものと同様の方法によって得ることができる。例えば図８（ａ）の構造のものを例にとって説明すると、まず、図２〜図４に示すようにして、電気回路基板Ｅの裏面側に光導波路Ｗとなるアンダークラッド層６を形成する。そして、図１３（ａ）およびそのＡ−Ａ′断面を示す図１３（ｂ）に示すように、アンダークラッド層６の左右両側を覆う外形を有するコアパターンを形成することにより、光導波路Ｗの両側面に露出するコア部分７ａを有するコア７を得る。
つぎに、図１３（ｃ）およびそのＡ−Ａ′断面を示す図１３（ｄ）に示すように、上記コア７の表面（図では下面）に、オーバークラッド層８を形成する。そして、図１４に示すように、レーザ照射等によって電気回路基板Ｅの左右両側を除去することにより、光導波路Ｗ側が上からみて左右両側に飛び出した形状とする。このようにして、図８（ａ）に示す光電気混載基板１０を得ることができる。また、各層の形成パターンを変えることによって、前述の各例のように、それぞれの端面の配置の順番が異なるものを得ることができる。
一方、図１２（ａ）や図１２（ｂ）に示す、コア部分７ａが電気回路基板Ｅの両端面まで覆っている構成の光電気混載基板１０は、上記の方法ではなく、以下に述べる方法で得ることができる。すなわち、まず、図８（ａ）に示す例と同様にして、電気回路基板Ｅ（金属層９付き）を形成する。そして、図１５（ａ）およびそのＡ−Ａ′断面を示す図１５（ｂ）に示すように、電気回路基板Ｅの表面側に、剥離自在なシート等からなる支持層２０を形成した後、電気回路基板Ｅの裏面側に、アンダークラッド層６を形成する。
そして、図１６（ａ）に示すように、上記支持層２０の、電気回路基板Ｅの両側面の位置より外側に突出した部分を利用して、アンダークラッド層６の両側面を覆い、さらにその上の電気回路基板Ｅの両側面を覆うコア部分７ａを含むパターンのコア７を形成する。
そして、図１６（ｂ）に示すように、上記コア７の表面（図では下面）に、所定形状のオーバークラッド層８を形成し、光導波路Ｗとした後、上記支持層２０を電気回路基板Ｅから除去することにより、コア部分７ａが電気回路基板Ｅの両端面まで覆っている構成の光電気混載基板１０を得ることができる。なお、上記支持層２０は、電気回路基板Ｅから剥離等によって容易に除去できるものであって電気回路基板Ｅに悪影響を及ぼさないものであれば、その材質はどのようなものであってもよい。また、支持層２０を形成するタイミング、支持層２０を除去するタイミングは、上記の例に限るものではなく、少なくとも、コア部分７ａを含むパターンのコア７を形成するときに、上記支持層２０があればよい。
この製法によれば、電気回路基板Ｅの表面側に、適宜のタイミングで支持層２０を設け、この支持層２０を利用して光導波路のコアを電気回路基板Ｅの両側面を覆うように形成し、その後、上記支持層２０を除去するだけで、上記特殊な形状の光電気混載基板を簡単に得ることができるため、経済的で製造効率がよい。
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。
〔実施例１〜９、比較例１〕
前述の記載にしたがって、互いに共通する材料、層厚みとなる条件下で、下記の表１に示す断面形状の光電気混載基板を作製した。そして、各光電気混載基板の端面部を、測定顕微鏡（ミツトヨ社製：ＭＦ−Ｂ２０１７Ｄ）で観察し、端面の幅方向の中心を算出した。その中心からコア７の中心座標を測定し、設計値に対してどの程度ずれているかを算出して、擬似的な「アライメントずれ幅（μｍ）」とした。なお、各例とも、サンプルを５個ずつ作製し、その算出値の平均値を求めた。それらの結果を、下記の表１に併せて示す。
前述の記載にしたがって、互いに共通する材料、層厚みとなる条件下で、下記の表１に示す断面形状の光電気混載基板を作製した。そして、各光電気混載基板の端面部を、測定顕微鏡（ミツトヨ社製：ＭＦ−Ｂ２０１７Ｄ）で観察し、端面の幅方向の中心を算出した。その中心からコア７の中心座標を測定し、設計値に対してどの程度ずれているかを算出して、擬似的な「アライメントずれ幅（μｍ）」とした。なお、各例とも、サンプルを５個ずつ作製し、その算出値の平均値を求めた。それらの結果を、下記の表１に併せて示す。
上記の結果から、実施例１〜９品、とりわけ実施例２〜５品を用いたコネクタは、比較例品に比べて、非常にアライメント精度が高いことがわかる。
本発明は、電気回路基板部分が損傷しにくく、取り扱い性に優れ、安定した品質を備えた光電気混載基板の提供に利用することができる。
Ｅ 電気回路基板
Ｗ 光導波路
１ 絶縁層
２ 電気配線
１０ 光電気混載基板
Ｗ 光導波路
１ 絶縁層
２ 電気配線
１０ 光電気混載基板
Claims (10)
- 絶縁層の表面に電気配線が形成された帯状の電気回路基板と、この電気回路基板の裏面側に、上記電気回路基板の長手方向に沿って形成された帯状の光導波路とを備えた帯状の光電気混載基板であって、上記電気回路基板の長手方向に沿う両側面と、上記光導波路の長手方向に沿う両側面とが、上から見て、電気回路基板の両側面の方が光導波路の両側面の位置より内側に入り込んだ配置になっていることを特徴とする光電気混載基板。
- 上記電気回路基板の厚みより光導波路の厚みの方が大きく設定されている請求項１記載の光電気混載基板。
- 上記電気回路基板の厚みが３〜２００μｍ、光導波路の厚みが２０〜５００μｍである請求項２記載の光電気混載基板。
- 上記光導波路がクラッド層とコアを備え、上記コアが、上記クラッド層に囲われた部分と、上記光導波路の長手方向に沿う両側面に露出して位置決めガイド作用を果たす部分とを有している請求項１〜３のいずれか一項に記載の光電気混載基板。
- 上記コアが、上記クラッド層に囲われた部分と、上記光導波路の長手方向に沿う両側面に露出しさらにその上の電気回路基板の長手方向に沿う両側面を覆って位置決めガイド作用を果たす部分とを有している請求項４記載の光電気混載基板。
- 請求項１記載の帯状の光電気混載基板を製造する方法であって、絶縁層の表面に電気配線が形成された帯状の電気回路基板を準備する工程と、上記電気回路基板の裏面側に、上記電気回路基板の長手方向に沿って延びる帯状の光導波路を形成する工程とを備え、上記電気回路基板の裏面側に光導波路を形成する際、上記電気回路基板の長手方向に沿う両側面が、上から見て、上記光導波路の長手方向に沿う両側面の位置より外側に突出した形状となるよう光導波路を形成した後、上記電気回路基板の上方からレーザ照射を行い、上記電気回路基板の長手方向に沿う両側縁部を除去加工することにより、上記電気回路基板の長手方向に沿う両側面が、上から見て上記光導波路の長手方向に沿う両側面の位置の内側に入り込む配置になるようにしたことを特徴とする光電気混載基板の製法。
- 上記電気回路基板の厚みより光導波路の厚みの方が大きくなるようにした請求項６記載の光電気混載基板の製法。
- 上記電気回路基板の厚みが３〜２００μｍ、光導波路の厚みが２０〜５００μｍとなるようにした請求項７記載の光電気混載基板の製法。
- 上記光導波路がクラッド層とコアを備え、上記コアが、上記クラッド層に囲われた部分と、上記光導波路の長手方向に沿う両側面に露出して位置決めガイド作用を果たす部分とを有するようにした請求項６〜８のいずれか一項に記載の光電気混載基板の製法。
- 請求項５記載の帯状の光電気混載基板を製造する方法であって、絶縁層の表面に電気配線が形成された帯状の電気回路基板を準備する工程と、上記電気回路基板の裏面側に、クラッド層とコアを備え上記電気回路基板の長手方向に沿って延びる帯状の光導波路を形成する工程とを備え、上記電気回路基板の裏面側に光導波路を形成する際、少なくとも上記コアを形成する前に、上記電気回路基板の表面側に、上からみて、上記電気回路基板の長手方向に沿う両側面の位置より外側に突出した形状となる支持層を形成し、上記支持層裏面側の、電気回路基板の長手方向に沿う両側面の位置より外側に突出した部分を利用して、光導波路の長手方向に沿う両側面に露出しさらにその上の電気回路基板の長手方向に沿う両側面を覆って位置決めガイド作用を果たすコア部分を含むコアパターンを形成し、その後、上記支持層を電気回路基板から除去するようにしたことを特徴とする光電気混載基板の製法。
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