TWI584010B - Photoelectric hybrid module - Google Patents

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TWI584010B
TWI584010B TW102145559A TW102145559A TWI584010B TW I584010 B TWI584010 B TW I584010B TW 102145559 A TW102145559 A TW 102145559A TW 102145559 A TW102145559 A TW 102145559A TW I584010 B TWI584010 B TW I584010B
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Naoki Shibata
Yuichi Tsujita
Naoyuki Tanaka
shotaro Masuda
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Nitto Denko Corp
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Description

光電混合模組 發明領域
本發明是有關於一種光電混合模組，該光電混合模組是積層有電路基板及光波導之光電混合單元與安裝有光元件之光元件單元結合成可傳播光。
發明背景
在最近之電子機器等中，隨著傳送資訊量之增加，除了採用電配線外，還採用傳送光信號之光配線。即，包含有光電混合單元及光元件單元之光電混合模組組入上述電子機器等，該光電混合單元於形成有電配線之電路基板積層有光波導作為光配線，該光元件單元安裝有將電信號轉換成光信號之發光元件及將光信號轉換成電信號之受光元件等光元件。
在上述光電混合模組中，需使從上述發光元件發光之光入射至上述光波導之核心(光配線)之一端面(光入口)，且使上述受光元件接收從上述核心之另一端(光出口)射出之光。因此，需將上述光元件(發光元件、受光元件)與核心對位成可傳播光。
是故，迄今提出有一種可簡單地進行上述光元件 與核心之對位之方法(例如參照專利文獻1)。該方法是將形成有對位用孔部之對位構件安裝於光波導之端部，並將用以嵌合於上述孔部之對位用銷形成於光元件單元，藉將上述對位構件之孔部與上述光元件單元之銷嵌合，可將光波導之核心與光元件自動地對位成可傳播光。
先行技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利公開公報2009-223063號
發明概要
然而，雖然上述方法可簡單地進行對位，但有傳播光不適當之情形。即，在上述方法中，需將對位構件安裝於光波導，此時，有產生該等對位構件與光波導之位置偏移之情形。當產生此位置偏移時，即使例如嵌合上述對位構件之孔部與上述光元件單元之銷，光波導之核心與上述光元件單元之光元件仍未對位，而無法進行適當之光傳播。
本發明鑑於此種情況而發明，其目的是提供光電混合模組之光波導之核心與光元件單元之光元件的對位簡單且正確之光電混合模組。
為達成上述目的，本發明之光電混合模組採用之 結構為安裝有光元件之光元件單元與積層有電路基板及光波導之光電混合單元結合成可傳播光的光電混合模組，前述光元件單元具有對前述光元件定位形成於預定位置之對位用突部，前述光電混合單元具有嵌合孔，該嵌合孔對前述光波導之光程用核心之端面定位形成於預定位置且用以嵌合前述對位突部，前述光元件單元與前述光電混合單元之結合是在使前述光元件單元之對位用突部嵌合於前述光電混合單元之前述嵌合孔之狀態下進行，藉該結合，前述光元件與前述光程用核心形成為對位成可傳播光之狀態。
本發明之光電混合模組在使光元件單元之對位用突部嵌合於光電混合單元之嵌合孔之狀態下，使該等光元件單元與光電混合單元結合。在此，在上述光元件單元中，光元件與對位用突部形成為相互定位之關係。又，在上述光電混合單元中，核心之端面與對位用突部嵌合用嵌合孔形成為相互定位之位置關係。因此，因在上述光元件單元與光電混合單元結合之狀態下，上述對位用突部嵌合於上述嵌合孔，故上述光元件單元之光元件與上述光電混合單元之核心形成可自動地對位成可傳播光之狀態。即，本發明之光電混合模組藉使光元件單元之對位用突部嵌合於光電混合單元之嵌合孔之簡單作業，核心與光元件可正確地對位，而形成為可進行適當之光傳播之構造。
1‧‧‧連接器
1a，3a‧‧‧對位用突部
2‧‧‧光電混合單元
2a‧‧‧嵌合孔
3‧‧‧板
11‧‧‧連接器本體
11a‧‧‧電配線用貫穿孔
11b‧‧‧凹部
12‧‧‧電配線
13‧‧‧光元件
21‧‧‧絕緣片
21a‧‧‧第1貫穿孔
21b‧‧‧光程用貫穿孔
22‧‧‧電配線
23‧‧‧嵌合孔定位用配線
24‧‧‧底包護層
24a‧‧‧第2貫穿孔
25‧‧‧核心
25a‧‧‧光射面
26‧‧‧上包護層
26a‧‧‧第3貫穿孔
27‧‧‧虛設核心
31‧‧‧絕緣性基板
32‧‧‧電配線
E‧‧‧電路基板
W‧‧‧光波導
圖1示意地顯示本發明之光電混合模組之第1實 施形態，(a)為其平面圖，(b)為其縱截面圖。
圖2示意地顯示構成上述光電混合模組之連接器，(a)為其平面圖，(b)為其縱截面圖。
圖3示意地顯示構成上述光電混合模組之光電混合單元，(a)為其縱截面圖，(b)為其底視圖。
圖4是示意地顯示構成上述光電混合模組之板之縱截面圖。
圖5(a)~圖5(c)是示意地顯示上述連接器之製作製程之說明圖。
圖6(a)~圖6(e)是示意地顯示上述光電混合單元之製作製程之說明圖。
圖7(a)~圖7(b)是示意地顯示上述板之製作製程之說明圖。
圖8是示意地顯示本發明之光電混合模組之第2實施形態之縱截面圖。
圖9是示意地顯示本發明之光電混合模組之第3實施形態的縱截面圖。
圖10是示意地顯示上述光電混合單元之嵌合孔之第1變形例的放大縱截面圖。
圖11是示意地顯示上述光電混合單元之嵌合孔之第2變形例的放大縱截面圖。
圖12(a)是示意地顯示上述光電混合單元之嵌合孔之第3變形例的放大縱截面圖，圖12(b)是示意地顯示上述光電混合單元之嵌合孔之第4變形例的放大縱截面圖。
用以實施發明之形態
接著，依據圖式，詳細地說明本發明之實施形態。
圖1(a)是示意顯示本發明光電混合模組之第1實施形態之平面圖，圖1(b)是其縱截面圖。此外，在圖1(a)中，為使構成要件之配置等明確，圖式僅顯示一部份之結構。此實施形態之光電混合模組是個別地製作具有對位用突部1a之連接器(光元件單元)1、具有用以將該對位用突部1a嵌合之嵌合孔2a之光電混合單元2、安裝上述連接器1之板3，將上述連接器1之對位用突部1a嵌合於上述光電混合單元2之嵌合孔2a，在此狀態下，將上述連接器1安裝於上述板3，藉此，將上述連接器1、上述光電混合單元2及上述板3結合而形成一體化。
在此，在上述連接器1，光元件13對對位用突部1a定位安裝於預定位置。又，在上述光電混合單元2，光波導W之核心25之一端面(光透過面)對嵌合孔2a定位形成於預定位置。因此，在上述光電混合模組中，藉上述對位用突部1a與上述嵌合孔2a之嵌合(上述連接器1與上述光電混合單元2之結合)，光元件13與核心25之一端面可自動正確地對位，而得以面對面成可傳播光。此外，上述板3與上述連接器1之對位不需高度之精確度。
更詳細說明，上述連接器1如於圖2(a)顯示其平面圖、於圖2(b)顯示其縱截面圖般，具有連接器本體11、形成於此連接器本體11之電配線12、與此電配線12電性連接 之光元件13。又，上述連接器本體11具有***上述光電混合單元2之一端部之凹部11b，於該凹部11b之內壁面安裝光元件13，於該凹部11b之一個側壁面〔在圖2(b)中為下面〕形成有2條圓柱狀之上述對位用突部1a。
上述光電混合單元2如於圖3(a)顯示其縱截面 圖、於圖3(b)顯示其底面圖般，積層有電路基板E〔在圖3(b)為下側部份〕及光波導W〔在圖3(b)為上側部份〕。其中，電路基板E具有絕緣片(絕緣層)21、形成於此絕緣片21之下面之電配線22及環狀嵌合孔定位用配線23。另一方面，光波導W具有形成於上述電路基板E之絕緣片21之上面之底包護層24、於此底包護層24之上面形成預定圖形之線狀之光程用核心25、以披覆此核心25之狀態形成於上述底包護層24之上面之上包護層26。又，截面圓形之上述嵌合孔2a以於厚度方向貫穿上述光電混合單元2之狀態形成有2個。 該等嵌合孔2a形成於對應於上述對位用突部1a之位置，其內徑形成稍大於上述對位用突部1a之外徑。又，在結合上述電路基板E與上述連接器1之狀態下，上述電路基板E之電配線22與上述連接器1之電配線12電性連接。
上述板3如於圖4顯示其縱截面圖般，具有絕緣性 基板31及形成於此絕緣性基板31之表面之電配線32。又，在結合有上述光電混合單元2之上述連接器1安裝於上述板3之狀態下，上述板3之電配線32與上述連接器1之電配線12及上述光電混合單元2之電配線22電性連接。
上述光電混合模組經由下述(1)~(4)之製程製造。
(1)製作上述連接器1〔參照圖5(a)~圖5(c)〕。
(2)製作上述光電混合單元2〔參照圖6(a)~圖6(e)〕。
(3)製作上述板3[參照圖7(a)~圖7(b)]。
(4)將上述光電混合單元2之一端部結合於上述連接器1後，在此狀態下，將該連接器1安裝於上述板3(參照圖1)。
〔(1)連接器1之製作製程〕
就上述(1)之連接器1之製作製程作說明。首先，如圖5(a)所示，以模成形，形成樹脂製連接器本體11。於此連接器本體11一體地形成有前述對位用突部1a。又，於以下個製程[參照圖5(b)]形成之電配線12之形成預定部形成有電配線用貫穿孔11a。然後，如圖5(b)所示，於該連接器本體11形成電配線12。接著，如圖5(c)所示，於以上述對位用突部1a為基準之適當之位置安裝光元件13。如此進行，可製作連接器1。
〔(2)光電混合單元2之製作製程〕
就上述(2)之光電混合單元2之製作製程作說明。首先，準備由聚醯亞胺樹脂等絕緣材料構成之絕緣片21[參照圖6(a)]。此絕緣片21之厚度設定在例如5~15μm之範圍內。
接著，如圖6(a)所示，於上述絕緣片21之單面〔在圖6(a)中為下面〕同時形成電配線22及環狀嵌合孔定位用配線23。該等電配線22及嵌合孔定位用配線23之形成藉例如半加成法進行。
即，在上述半加成法中，首先，於上述絕緣片21之單面以濺鍍或無電解電鍍等形成金屬層(厚度60~260nm 左右)。此金屬層形成為進行之後之電解電鍍之際的金屬種子層(作為形成電解電鍍層之基底之層)。接著，於由上述絕緣片21及金屬種子層構成之積層體的兩面疊合光阻後，以光刻法於形成有上述金屬種子層之側之光阻同時形成上述電配線22及嵌合孔定位用配線23之圖形之孔部，並使上述金屬種子層之表面部份露出至該孔部之底。接著，藉電解電鍍於露出至上述孔部之底之上述金屬種子層的表面部份積層形成電解電鍍層(厚度5~20μm左右)。然後，以氫氧化鈉水溶液等將上述光阻剝離。之後，以軟蝕刻去除未形成有上述電解電鍍層之金屬種子層部份，將由殘存之金屬種子層及電解電鍍層構成之積層部份形成於上述電配線22及環狀嵌合孔定位用配線23。
然後，如圖6(b)所示，藉將上述環狀嵌合孔定位 用配線23之中央圓形部(嵌合孔形成預定部)之絕緣片21的部份使用化學蝕刻液來蝕刻而去除，而形成作為前述嵌合孔2a之一部份之第1貫穿孔21a。此第1貫穿孔21a之形成方法是例如以曝光機之照相機拍攝電配線22側之面及絕緣片21側之面，以該圖像為基礎，將上述電配線22側之環狀嵌合孔定位用配線23作為記號，而將嵌合孔形成預定部之背面側之位置適當地定位。接著，以乾膜光阻(圖中未示)覆蓋該絕緣片21側中上述圓形嵌合孔形成預定部之外的部份。 然後，將露出之上述圓形嵌合孔形成預定部之絕緣片21之部份使用化學蝕刻液蝕刻而去除。該去除部份形成於上述第1貫穿孔21a。之後，以氫氧化鈉水溶液等剝離上述乾膜 光阻。如此進行，獲得電路基板E。
接著，如圖6(c)所示，於上述絕緣片21之電配線 形成面相反側之面[在圖6(c)為上面]以光刻法形成底包護層24。此時，於底包護層24以與上述第1貫穿孔21a同軸之方式形成第2貫穿孔24a。此底包護層24之形成材料使用感光性環氧樹脂等感光性樹脂。底包護層24之厚度設定在例如5~50μm之範圍內。
然後，如圖6(d)所示，於上述底包護層24之表面 以光刻法形成預定圖形之核心25。此時，用於核心25之形成之光罩形成為以與上述嵌合孔定位用配線23同時形成之校準標記為基準來定位。即，使用上述光罩而形成之核心25之一端面對上述第1貫穿孔21a形成於適當之位置。又，核心25錯開上述底包護層24之第2貫穿孔24a而形成。核心25之尺寸例如高度設定在20~100μm之範圍內，寬度設定在20~100μm之範圍內。
然後，如於圖6(e)以橫截面圖所示，於上述底包 護層24之表面以光刻法形成上包護層26，以披覆上述核心25。此時，於上包護層26以與上述第1及第2貫穿孔21a、24a同軸之方式形成第3貫穿孔26a。接著，該等第1~第3貫穿孔21a、24a、26a之連續孔形成於前述嵌合孔2a。此上包護層26之厚度(自底包護層24之表面起之厚度)設定在例如超過核心25之厚度以上、1000μm以下之範圍內。如此進行，可製作形成光波導W同時核心25之一端面對上述嵌合孔2a形成於預定位置之光電混合單元2。
〔(3)板3之製作製程〕
就上述(3)之板3之製作製程作說明。首先，如圖7(a)所示，準備絕緣性基板31。接著，如圖7(b)所示，於該絕緣性基板31之表面形成電配線32。如此進行，可製作具有絕緣性基板31及電配線32之板3。
〔(4)連接器1與光電混合單元2之結合製程及之後之連接器1對板3之安裝製程〕
接著，結合連接器1與光電混合單元2。如圖1所示，此結合是藉將光電混合單元2之一端部***連接器1之凹部11b並使形成於該凹部11b內之對位用突部1a嵌合於上述光電混合單元2之嵌合孔2a來進行。之後，將上述連接器1安裝於上述板3。如此進行，可製作目的之光電混合模組。
在此，如之前所述，在上述連接器1中，光元件13與對位用突部1a形成為相互定位之位置關係。又，在上述光電混合單元2中，核心25之一端面與嵌合孔2a形成為相互定位之位置關係。因此，如上述，當使上述連接器1之對位用突部1a嵌合於上述光電混合單元2之嵌合孔2a，而將上述連接器1與光電混合單元2結合時，光元件13與核心25之一端面可自動正確地對位，而可面對面成傳播光。
然後，如此，由於可藉使上述連接器1之對位用突部1a嵌合於上述光電混合單元2之嵌合孔2a的簡單作業，將上述連接器1與上述光電混合單元2結合成可傳播光，故上述光電混合模組生產性優異。
圖8是示意地顯示本發明之光電混合模組之第2 實施形態的縱截面圖。此實施形態之光電混合模組在圖1(a)、圖1(b)所示之上述第1實施形態中，光波導W之一端部形成於對核心25之軸方向傾斜45°之傾斜面，位於該傾斜面之核心25之一端面形成於光反射面25a。之後，於位於該光反射面25a之下方之連接器1的部份安裝有光元件13。又，於作為光程之電路基板E之絕緣片21之部份形成有光程用貫穿孔21b。其他之部份與上述第1實施形態相同，於同樣之部份標有相同之標號。而且發揮與上述第1實施形態同樣之作用、效果。
此外，在上述第1及第2實施形態中，將光電混合 單元2結合於連接器1後，將該連接器1安裝於板3，順序亦可與此相反，亦可將連接器1安裝於板3後，將光電混合單元2結合於該連接器1。
又，在說明上述第1及第2實施形態之圖1(b)、圖 8等中，為易理解，將對位用突部1a顯示為高，將光電混合單元2顯示為厚，實際的尺寸設定成可將光電混合單元2之一端部***連接器1之凹部11b，而使該凹部11b內之對位用突部1a嵌合於上述光電混合單元2之嵌合孔2a。此外，亦可將連接器1之凹部11b之頂板部份作為分開之零件，於上述嵌合後，安裝該頂板部份。
圖9是示意地顯示本發明之光電混合模組之第3 實施形態的縱截面圖。此實施形態之光電混合模組是在圖8所示之上述第2實施形態中，不構成連接器1(參照圖8)，光元件13安裝於板(光元件單元)3。又，嵌合於光電混合單元2 之嵌合孔2a之對位用突部3a形成於上述板3之絕緣性基板31之表面。因此，光元件13與核心25之一端面之可傳播光的對位藉上述板3之對位用突部3a與上述光電混合單元2之嵌合孔2a之嵌合進行。其他部份與上述第2實施形態相同，於同樣之部份標上相同之標號。又，發揮與上述第2實施形態同樣之作用、效果。
此外，在上述各實施形態中，將嵌合孔2a之內徑 形成稍大於嵌合於該處之對位用突部1a、3a之外徑，亦可如圖10所示，將電路基板E之絕緣片21形成為稍突出至嵌合孔2a之內側。當如此進行時，使對位用突部1a、3a嵌合於該嵌合孔2a之際，上述突出之絕緣片21之部份填埋對位用突部1a、3a之外周面與嵌合孔2a之內周面之間之些微的間隙，而可使上述對位用突部1a、3a之嵌合穩定。
再者，如圖11所示，亦可將嵌合孔2a之開口周邊 之前述嵌合孔定位用配線23形成為隨著嵌合孔2a藉切削或研磨等開口面越深，徑漸小。當如此進行時，使對位用突部1a、3a嵌合於該嵌合孔2a之際，可使該對位用突部1a、3a之軸對準嵌合孔2a之中心軸，而可以高度之精確度對位。
又，亦可如圖12(a)所示，與形成核心25〔參照 圖6(d)〕同時地，將用於傳播光之虛設核心27以沿著嵌合孔2a之周緣部及內周面之狀態形成，或如圖12(b)所示，將底包護層24與虛設核心27以沿著嵌合孔2a之內周面之狀態形成。即使如此進行，以沿著各嵌合孔2a之內周面之狀態形成之部份與上述同樣地，填埋對位用突部1a、3a之外周面 與嵌合孔2a之內周面之間之些微的間隙，而可使上述對位用突部1a、3a之嵌合穩定。
接著，就實施例，與比較例一同說明。惟，本發明非限於實施例。
實施例
與上述第1實施形態〔參照圖1(a)、圖1(b)〕同樣地進行，個別製作安裝有發光元件之連接器及光電混合單元後，將該等結合。在此，對位用突部之尺寸是外徑1.5mm、高度2.0mm，嵌合孔之尺寸是內徑1.55mm、深度0.2mm。又，相鄰之對位用突部之中心距離及嵌合孔之中心距離皆為10mm。
〔比較例〕
在上述實施例，個別製作無對位用突部之連接器及無嵌合孔之光電混合單元後，使來自連接器之發光元件之光通過光電混合單元之核心來測定，在其光強度最高之位置，將光電混合單元結合於連接器。
在上述實施例中，結合連接器與光電混合單元，同時，可在發光元件與核心之間傳播光。相對於此，在比較例中，要可以進行該光傳播需要時間。
在上述實施例中，顯示了本發明之具體之形態，上述實施例僅為例示，非限定解釋。謀求為該業者明瞭之各種變形在本發明之範圍內。
產業上之可利用性
本發明之光電混合模組可利用於短時間進行光 元件單元與光電混合單元之可傳播光的結合之情形。
1‧‧‧連接器
1a‧‧‧對位用突部
2‧‧‧光電混合單元
2a‧‧‧嵌合孔
3‧‧‧板
11‧‧‧連接器本體
11b‧‧‧凹部
12‧‧‧電配線
13‧‧‧光元件
21‧‧‧絕緣片
22‧‧‧電配線
23‧‧‧嵌合孔定位用配線
24‧‧‧底包護層
25‧‧‧核心
26‧‧‧上包護層
31‧‧‧絕緣性基板
32‧‧‧電配線
E‧‧‧電路基板
W‧‧‧光波導

Claims (1)

  1. 一種光電混合模組，其具有：安裝有光元件之光元件單元；及積層有電路基板與光波導之光電混合單元，其特徵在於：前述光元件單元具有對前述光元件定位形成於預定位置之對位用突部，前述光電混合單元具有嵌合孔，該嵌合孔相對於前述光波導之光程用核心之端面定位形成於預定位置且用以嵌合前述對位用突部，使前述光元件單元之對位用突部嵌合於前述光電混合單元之前述嵌合孔之狀態下，令前述光元件單元與前述光電混合單元間相結合，藉由該結合，前述光元件與前述光程用核心形成為對位成可傳播光之狀態。
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