TWI472818B - 光電基板的製作方法 - Google Patents

Description

光電基板的製作方法

本發明是有關於一種光電元件的製作方法，且特別是有關於一種光電基板的製作方法。

隨著資訊容量的增大，不僅在中繼線和存取系統等通信領域，而且在路由器(router)或伺服器(server)內的資訊處理中也正在推進使用光信號之光互連(interconnection)技術的開發。具體而言，為了在路由器或伺服器裝置內的板(board)間或板內的短距離信號傳遞中使用光，正在開發在電路板上複合有光傳遞路徑的光電基板。就光傳遞路徑而言，光波導較光纖的配線自由度高，且光波導可以進行高密度化。

於習知技術中，多以旋轉塗佈的方式將光波導材料塗佈於基板的一表面上，以得到一光波導材料層，之後，再圖案化光波導材料層。當採用旋轉塗佈的方式形成光波導材料層時，光波導材料層需形成在整個基板的表面上，以致於光波導材料的使用量相當大。然而，由於光波導材料的價格相當昂貴，因此，習知的光波導製程的製作成本偏高。再者，若是基板表面上配置有線路而不平整，則會影響光波導材料層的厚度均勻性。

本發明提供一種光電基板的製作方法，可將光波導材料直接形成在基板上的特定區域中，以降低光電基板的製作成本。

本發明提出一種光電基板的製作方法如下所述。提供一基板。於基板上形成一第一光波導材料層。於第一光波導材料層上形成一第二光波導材料層。於第一光波導材料層與第二光波導材料層上形成一第三光波導材料層，且第一光波導材料層與第三光波導材料層完全包覆第二光波導材料層，其中第一光波導材料層、第二光波導材料層與第三光波導材料層至少其中之一的製程步驟如下所述。於基板上形成一遮罩層。圖案化遮罩層，以於遮罩層上形成一開口。於開口中形成一光波導材料。固化光波導材料。移除遮罩層。

在本發明之一實施例中，第一光波導材料層與第二光波導材料層的製程步驟如下所述。於基板上形成一第一遮罩層。圖案化第一遮罩層，以於第一遮罩層上形成一第一開口，第一開口暴露出部分基板。於第一開口中形成第一光波導材料層。固化第一光波導材料層。移除第一遮罩層。於基板上形成一第二遮罩層，第二遮罩層覆蓋第一光波導材料層與基板。圖案化第二遮罩層，以於第二遮罩層上形成一第二開口，第二開口暴露出部分第一光波導材料層。於第二開口中形成第二光波導材料層。固化第二光波導材料層。移除第二遮罩層。

在本發明之一實施例中，第三光波導材料層的製程步 驟如下所述。於基板上形成一第三遮罩層，第三遮罩層覆蓋第一光波導材料層、第二光波導材料層與基板。圖案化第三遮罩層，以於第三遮罩層上形成一第三開口，第三開口暴露出全部第二光波導材料層與部分未被第二光波導材料層所遮蓋的第一光波導材料層。於第三開口中形成第三光波導材料層。固化第三光波導材料層。移除第三遮罩層。

在本發明之一實施例中，於開口中形成光波導材料的方法包括刮刀塗佈、網板印刷(screen printing)或是模板印刷(stencil printing)。

在本發明之一實施例中，遮罩層的材質包括高分子材料或金屬。

在本發明之一實施例中，當遮罩層的材質為感光性高分子材料時，圖案化遮罩層的方法包括曝光顯影。

在本發明之一實施例中，第一光波導材料層的光折射率與第三光波導材料層的光折射率皆小於第二光波導材料層的光折射率。

在本發明之一實施例中，基板為一印刷電路板。

在本發明之一實施例中，在形成第三光波導材料層之前，更包括圖案化第二光波導材料層。

在本發明之一實施例中，當第二光波導材料層的材質為感光材料時，圖案化第二光波導材料層的方法包括對第二光波導材料層進行一雷射直接成像(Laser Direct Imaging)製程，以及對第二光波導材料層進行一顯影製程。

基於上述，本發明是藉由將光波導材料層形成在遮罩 層的開口中的方式來定義光波導材料層的形成位置與範圍，因此，本發明可將光波導材料層直接形成在特定區域中，而毋須如習知技術一般需整面塗佈，故可大幅減少價格昂貴的光波導材料的使用量，進而降低光波導材料層的製作成本。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1A至圖1N繪示本發明一實施例之光電基板的製程剖面圖。圖2A至圖2B繪示本發明一實施例之第一光波導材料層的製程剖面圖。圖3A至圖3B繪示本發明一實施例之第一光波導材料層的製程剖面圖。

首先，請參照圖1A，提供一基板110，基板110例如為一印刷電路板、一雙面板(單一介電層之兩面分別具有一導電層的板材)、一單面板(單一介電層之單面具有一導電層的板材)、單一介電層或是一多層板(交替堆疊的多層介電層與多層導電層)，本實施例是以雙面板為例，亦即基板110包括一介電層112與分別配置於介電層112之上下表面的二導電層114、116。

接著，請參照圖1B，於基板110上選擇性地壓合形成一第一遮罩層120，第一遮罩層120的材質包括高分子材料(例如乾膜)或金屬(例如銅箔)。

然後，請參照圖1C，圖案化第一遮罩層120，以於第 一遮罩層120上形成一第一開口122，第一開口122暴露出部分基板110。在本實施例中，當第一遮罩層120的材質為感光性高分子材料時，圖案化第一遮罩層120的方法可為曝光顯影，當第一遮罩層120的材質為金屬時，圖案化第一遮罩層120的方法可為微影蝕刻。

之後，請參照圖1D，例如以刮刀塗佈的方式在第一開口122中形成第一光波導材料層130。值得注意的是，本實施例是藉由將第一光波導材料層130形成在第一開口122中的方式來定義第一光波導材料層130的形成位置與範圍，因此，本實施例可將第一光波導材料層130直接形成在特定區域中，而毋須如習知技術一般需整面塗佈，故可大幅減少價格昂貴的光波導材料的使用量，進而降低第一光波導材料層130的製作成本。

此外，在本實施例中，可藉由調整第一遮罩層120的厚度T1來調整第一光波導材料層130的厚度T2。舉例來說，刮刀B相對於基板110的高度H可相等於第一遮罩層120的厚度T1，而在刮刀B刮過配置於第一開口122中的第一光波導材料(未繪示)之後所形成的第一光波導材料層130的厚度T2可等於第一遮罩層120的厚度T1。

接著，請參照圖1E，固化第一光波導材料層130，並且移除第一遮罩層120。

然後，請參照圖1F，在本實施例中，於基板110上壓合形成一第二遮罩層140，第二遮罩層140覆蓋第一光波導材料層130與基板110。

之後，請參照圖1G，圖案化第二遮罩層140，以於第二遮罩層140上形成一第二開口142，第二開口142暴露出部分第一光波導材料層130。

接著，請參照圖1H，例如以刮刀塗佈的方式在第二開口142中形成第二光波導材料層150。

然後，請參照圖1I，可選擇性地圖案化第二光波導材料層150(圖1I中並未繪示被圖案化的部分)，其中當第二光波導材料層150的材質為感光材料時，圖案化第二光波導材料層150的的其中一種方法如下所述。首先，對第二光波導材料層150進行一雷射直接成像(Laser Direct Imaging)製程，之後，對第二光波導材料層150進行一顯影製程。

之後，請參照圖1J，固化第二光波導材料層150，並且移除第二遮罩層140。

接著，請參照圖1K，於基板110上壓合形成一第三遮罩層160，第三遮罩層160覆蓋第一光波導材料層130、第二光波導材料層150與基板110。

然後，請參照圖1L，圖案化第三遮罩層160，以於第三遮罩層160上形成一第三開口162，第三開口162暴露出全部第二光波導材料層150與部分未被第二光波導材料層150所遮蓋的第一光波導材料層130。

之後，請參照圖1M，於第三開口162中形成第三光波導材料層170，其中第三光波導材料層170位於第一光波導材料層130與第二光波導材料層150上，且第三光波 導材料層170與第一光波導材料層130完全包覆第二光波導材料層150。

接著，請參照圖1N，固化第三光波導材料層170，以及移除第三遮罩層160。在本實施例中，第一光波導材料層130的光折射率與第三光波導材料層170的光折射率皆小於第二光波導材料層150的光折射率。在本實施例中，第一光波導材料層130、第二光波導材料層150與第三光波導材料層170的材質例如為壓克力(acrylate)，環氧樹脂(epoxy)、聚醯亞胺(polyimide)...等。不過，本發明並不限於前述材料。對光波導材料而言，只要符合對某一或某些光波長的吸收率低(透射率高)的特性，並可透過改質的方式使同材料得到不同光折射係數，而得以於介面間產生全內反射的現象，這樣的材料就可使用作為本發明的光波導材料。

此外，值得注意的是，於第一開口122(或第二開口142、第三開口162)中形成第一光波導材料層130(或第二光波導材料層150、第三光波導材料層170)的方法還包括網板印刷(screen printing)或是模板印刷(stencil printing)。

舉例來說，請參照圖2A，可在第一遮罩層120上配置一鋼板210，鋼板210具有一開口212，且開口212位於第一開口122上方，且開口212與第一開口122的尺寸及形狀相同。接著，可在開口212與第一開口122中配置第一光波導材料130a，並以一刮刀220刮平第一光波導材料 130a，以形成第一光波導材料層130(如圖2B所示)。在本實施例中，第一光波導材料層130的厚度T2約為鋼板210的厚度T3與第一遮罩層120的厚度T1的總和。此外，請參照圖2B，當使用鋼板210進行模板印刷時，部分未使用的第一光波導材料130a可回收再利用，進而可增加第一光波導材料130a的利用率並降低第一光波導材料層130的製作成本。

請參照圖3A，可在基板110上配置一網板310，且可藉由一刮刀320使第一光波導材料130a透過網板310上的多個開口(未繪示)而塗佈於第一開口122中，以形成第一光波導材料層130(如圖3B所示)。

值得注意的是，圖2A至圖2B與圖3A至圖3B僅例舉以網板印刷(或模板印刷)的方式形成第一光波導材料層130，當然，在其他實施例中，也可以網板印刷(或模板印刷)的方式形成第二光波導材料層150或第三光波導材料層170。

綜上所述，本發明是藉由將光波導材料層形成在遮罩層的開口中的方式來定義光波導材料層的形成位置與範圍，因此，本發明可將光波導材料層直接形成在特定區域中，而毋須如習知技術一般需整面塗佈，故可大幅減少價格昂貴的光波導材料的使用量，進而降低光波導材料層的製作成本。此外，本發明可藉由調整遮罩層的厚度來調整光波導材料層的厚度。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定 本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

110‧‧‧基板

112‧‧‧介電層

114、116‧‧‧導電層

120‧‧‧第一遮罩層

122‧‧‧第一開口

130‧‧‧第一光波導材料層

130a‧‧‧第一光波導材料

140‧‧‧第二遮罩層

142‧‧‧第二開口

150‧‧‧第二光波導材料層

160‧‧‧第三遮罩層

162‧‧‧第三開口

170‧‧‧第三光波導材料層

210‧‧‧鋼板

212‧‧‧開口

220、320‧‧‧刮刀

310‧‧‧網板

B‧‧‧刮刀

H‧‧‧高度

T1、T2、T3‧‧‧厚度

圖1A至圖1N繪示本發明一實施例之光電基板的製程剖面圖。

圖2A至圖2B繪示本發明一實施例之第一光波導材料層的製程剖面圖。

圖3A至圖3B繪示本發明一實施例之第一光波導材料層的製程剖面圖。

110‧‧‧基板

120‧‧‧第一遮罩層

122‧‧‧第一開口

130‧‧‧第一光波導材料層

B‧‧‧刮刀

H‧‧‧高度

T1、T2‧‧‧厚度

Claims (9)

1. 一種光電基板的製作方法，包括：提供一基板，該基板具有平滑的一上表面；於該基板的該上表面上形成一第一光波導材料層；於該第一光波導材料層上形成一第二光波導材料層；於該第一光波導材料層與該第二光波導材料層上形成一第三光波導材料層，該第一光波導材料層的光折射率與該第三光波導材料層的光折射率皆小於該第二光波導材料層的光折射率，且該第一光波導材料層與該第三光波導材料層完全包覆該第二光波導材料層，其中該第一光波導材料層、該第二光波導材料層與該第三光波導材料層至少其中之一的製程步驟包括：於該基板上形成一遮罩層；圖案化該遮罩層，以於該遮罩層上形成一開口；於該遮罩層的該開口中形成一光波導材料，其中，該光波導材料的一厚度實質上小於或等於該開口的一厚度；固化該光波導材料；以及在固化該光波導材料之後，移除該遮罩層。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光電基板的製作方法，其中該第一光波導材料層與該第二光波導材料層的製程步驟包括：於該基板上形成一第一遮罩層；圖案化該第一遮罩層，以於該第一遮罩層上形成一第 一開口，該第一開口暴露出部分該基板；於該第一開口中形成該第一光波導材料層；固化該第一光波導材料層；移除該第一遮罩層；於該基板上形成一第二遮罩層，該第二遮罩層覆蓋該第一光波導材料層與該基板；圖案化該第二遮罩層，以於該第二遮罩層上形成一第二開口，該第二開口暴露出部分該第一光波導材料層；於該第二開口中形成該第二光波導材料層；固化該第二光波導材料層；以及移除該第二遮罩層。
3. 如申請專利範圍第2項所述之光電基板的製作方法，其中該第三光波導材料層的製程步驟包括：於該基板上形成一第三遮罩層，該第三遮罩層覆蓋該第一光波導材料層、該第二光波導材料層與該基板；圖案化該第三遮罩層，以於該第三遮罩層上形成一第三開口，該第三開口暴露出全部該第二光波導材料層與部分未被該第二光波導材料層所遮蓋的該第一光波導材料層；於該第三開口中形成該第三光波導材料層；固化該第三光波導材料層；以及移除該第三遮罩層。
4. 如申請專利範圍第1、2或3項所述之光電基板的製作方法，其中於該開口中形成該光波導材料的方法包 括刮刀塗佈、網板印刷(screen printing)或是模板印刷(stencil printing)。
5. 如申請專利範圍第1、2或3項所述之光電基板的製作方法，其中該遮罩層的材質包括高分子材料或金屬。
6. 如申請專利範圍第1、2或3項所述之光電基板的製作方法，其中當該遮罩層的材質為感光性高分子材料時，圖案化該遮罩層的方法包括曝光顯影。
7. 如申請專利範圍第1項所述之光電基板的製作方法，其中該基板為一印刷電路板。
8. 如申請專利範圍第1或3項所述之光電基板的製作方法，其中在形成該第三光波導材料層之前，更包括：圖案化該第二光波導材料層。
9. 如申請專利範圍第8項所述之光電基板的製作方法，其中當該第二光波導材料層的材質為感光材料時，圖案化該第二光波導材料層的方法包括：對該第二光波導材料層進行一雷射直接成像(Laser Direct Imaging)製程；以及對該第二光波導材料層進行一顯影製程。