(57)【要約】【課題】光ファイバを内装した光電気プリント基板において、光Ｉ／Ｏ部品接続のためのファイバ露出が容易であり、製造も簡単に行うことのできる光電気プリント配線板及びその製造方法を提供する。【解決手段】光ファイバ１２と、光ファイバ１２が布設された光配線層１４と、光配線層１４の光ファイバ１２が布設された面の上に積層された電気配線層１６と、からなる光電気プリント配線板１０であって、光電気プリント配線板１０には貫通孔１８が設けられ、貫通孔１８の側縁に露出した光ファイバ１２の端部から光を出射または入射させる光入出射部２０が設けられていることを特徴とする。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバと、上記光ファイバが布設された光配線層と、上記光配線層の上記光ファイバが布設された面の上に積層された電気配線層と、からなる光電気プリント配線板であって、上記光電気プリント配線板には貫通孔が設けられ、上記貫通孔の側縁に露出した上記光ファイバの端部から光を出射または入射させる光入出射部が設けられていることを特徴とする光電気プリント配線板。
【請求項２】
前記光ファイバはコア層と、上記コア層の周囲を包むクラッド層と、上記クラッド層を被覆する耐熱性樹脂層と、を有することを特徴とする請求項１に記載の光電気プリント配線板。
【請求項３】
前記光ファイバの光入出射部は、前記光ファイバの光屈折率と略等しい光屈折率である光透過性樹脂が塗布されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光電気プリント配線板。
【請求項４】
光配線層に光ファイバを布設する工程と、上記光配線層の上記光ファイバが布設された面の上に電気配線層を積層する工程と、上記光電気プリント配線板に貫通孔を設けて、上記光ファイバの端面を上記貫通孔の側縁に露出させる工程と、露出した上記光ファイバの端部に光を出射または入射させる光入出射部を設ける工程と、からなることを特徴とする光電気プリント配線板の製造方法。
【請求項５】
前記光配線層に光ファイバを布線する工程は、前記光配線層に凹溝を設ける工程と、上記凹溝に前記光ファイバを挿入する工程と、からなることを特徴とする請求項４に記載の光電気プリント配線板の製造方法。
【請求項６】
前記光配線層に前記電気配線層を積層する工程は、熱硬化性樹脂含浸シートを介し、圧力が５〜１５ｋｇｆ／ｃｍ２である熱圧により積層接着される工程であることを特徴とする請求項４または５に記載の光電気プリント配線板の製造方法。
【請求項７】
前記光ファイバの端部に光入出射部を設ける工程は、前記光ファイバの直上から、前記光ファイバに向けて前記貫通孔を設けることにより、前記光ファイバの端部を垂直断面形状に形成する工程であることを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の光電気プリント配線板の製造方法。
【請求項８】
前記光ファイバの前記光入出射部に、前記光ファイバのコア層の光屈折率と略等しい光屈折率である光透過性樹脂を塗布する工程を含む請求項４から７のいずれかに記載の光電気プリント配線板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバを内装した光電気プリント配線基板とその製造方法に関し、さらに詳細には、光Ｉ／Ｏ部品接続のための光ファイバの露出が容易であり、製造も簡単に行うことのできる光電気プリント配線板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光配線においては、光ファイバの余長を架やクロージャーに収納することを目的としていた（例えば、特開平９−２４３８３０号「光配線架」、特開平１０−１８６１４２号「光ファイバの余長収納構造及び光配線方法及び作業用治具」）。しかし、最近では光部品の高機能化に伴い電気及び光部品を同一基板上に搭載する必要があり、光ファイバの余長処理を必要としないコンパクトな実装が求められている。
【０００３】
この解決方法として、１）ポリイミドフィルムでラミネートした光ファイバを用いたもの（例えば、Ｎ．Ｎｉｂｕｒｇ　ｅｔ　ａｌ．、ＩＥＥＥ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，２５９（１９９６））、２）プリント配線板の表面に光ファイバを接着したもの（例えば、特開平１０−２２７９４９号「電気・光混載基板の光結合構造」）が提案されている。しかし、光配線がプリント配線板表面に出ることから電気・光部品や電気配線と共存させるための設計が難しくなっている。また、３）光導波路基板を光配線に用いたもの（例えば、特開平５−２６４８３３号「光表面実装用基板およびその製造方法」）も提案されているが、電気配線を有した光導波路基板は報告されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の課題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、光ファイバを内装した光電気プリント基板において、光Ｉ／Ｏ部品接続のためのファイバ露出が容易であり、製造も簡単に行うことのできる光電気プリント配線板及びその製造方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、光ファイバと、上記光ファイバが布設された光配線層と、上記光配線層の上記光ファイバが布設された面の上に積層された電気配線層と、からなる光電気プリント配線板であって、上記光電気プリント配線板には貫通孔が設けられ、上記貫通孔の側縁に露出した上記光ファイバの端部から光を出射または入射させる光入出射部が設けられていることを特徴とする光電気プリント配線板である。
【０００６】
ここで、電気配線層とは、上面に電気回路配線が形成された基材をいう。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記光ファイバはコア層と、上記コア層の周囲を包むクラッド層と、上記クラッド層を被覆する耐熱性樹脂層と、を有することを特徴とする請求項１に記載の光電気プリント配線板である。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、前記光ファイバの光入出射部は、前記光ファイバの光屈折率と略等しい光屈折率である光透過性樹脂が塗布されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光電気プリント配線板である。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、光配線層に光ファイバを布設する工程と、上記光配線層の上記光ファイバが布設された面の上に電気配線層を積層する工程と、上記光電気プリント配線板に貫通孔を設けて、上記光ファイバの端面を上記貫通孔の側縁に露出させる工程と、露出した上記光ファイバの端部に光を出射または入射させる光入出射部を設ける工程と、からなることを特徴とする光電気プリント配線板の製造方法である。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、前記光配線層に光ファイバを布線する工程は、前記光配線層に凹溝を設ける工程と、上記凹溝に前記光ファイバを挿入する工程と、からなることを特徴とする請求項４に記載の光電気プリント配線板の製造方法である。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、前記光配線層に前記電気配線層を積層する工程は、熱硬化性樹脂含浸シートを介し、圧力が５〜１５ｋｇｆ／ｃｍ２である熱圧により積層接着される工程であることを特徴とする請求項４または５に記載の光電気プリント配線板の製造方法である。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、前記光ファイバの端部に光入出射部を設ける工程は、前記光ファイバの直上から、前記光ファイバに向けて前記貫通孔を設けることにより、前記光ファイバの端部を垂直断面形状に形成する工程であることを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の光電気プリント配線板の製造方法である。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、前記光ファイバの前記光入出射部に、前記光ファイバのコア層の光屈折率と略等しい光屈折率である光透過性樹脂を塗布する工程を含む請求項４から７のいずれかに記載の光電気プリント配線板の製造方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。図１は光電気プリント配線板１０の上面図、図２は光電気プリント配線板１０をＫ−Ｋ線で切断した断面図を示す。この光電気プリント配線板１０は、光ファイバ１２と、光ファイバ１２が布設された光配線層１４と、光配線層１４の上下に積層された電気配線層１６と、から構成されている。
【００１５】
また、光電気プリント配線板１０に貫通孔１８が設けられている。さらに、光ファイバ１２の端面が上記貫通孔１８の側縁に露出し、露出した光ファイバ１２の端部から光を出射または入射させる光入出射部２０が設けられている。
【００１６】
図３は、光電気プリント配線板１０に使用される光ファイバ１２の断面図である。この光ファイバ１２はコア層２２と、コア層２２の周囲を包むクラッド層２４と、クラッド層２４を被覆する耐熱性樹脂層２６と、から構成されている。
【００１７】
この光ファイバ１２は、耐熱性樹脂層２６として、例えばポリイミド樹脂で被覆されている。
【００１８】
コア層２２及びクラッド層２４は、ガラスタイプでもプラスティックタイプでもよく、シングルモードファイバでもマルチモードファイバでもよい。例えば、Ｆ−ＳＳＤ（ＮＷＥＰＯＲＴ製、商品名）、Ｆ−ＳＳＤ−Ｈ（ＮＷＥＰＯＲＴ製、商品名）、Ｆ−ＭＬＤ（ＮＷＥＰＯＲＴ製、商品名）、Ｆ−ＭＳＤ−Ｔ（ＮＷＥＰＯＲＴ製、商品名）、Ｆ−ＭＦＤ−Ｔ（ＮＷＥＰＯＲＴ製、商品名）、Ｆ−ＭＦＤ−Ｔ（ＮＷＥＰＯＲＴ製、商品名）等の使用が挙げられる。
【００１９】
また、光ファイバ１２の端部には、光ファイバ１２のコア層の光屈折率と略等しい光屈折率である光透過性樹脂が塗布されている。これは、光入出射部２０の表面の荒れによる光信号の乱反射を抑制するためである。
【００２０】
以上の様に構成された光電気プリント配線板１０において、貫通孔１８に、電気信号及び光信号をそれぞれ相互に変換する機能を有する光Ｉ／Ｏ部品（図示せず）を挿入し、この光Ｉ／Ｏ部品に電子部品（図示せず）を接合すれば、光ファイバ１２及び光Ｉ／Ｏ部品を介して電子部品同士の光通信が可能となる。
【００２１】
すなわち、電子部品を電気配線層１６に実装し、この電子部品を光Ｉ／Ｏ部品に接続する。電子部品から発せられた電気信号が光Ｉ／Ｏ部品により光信号に変換され、光入出射部２０を介して、光ファイバ１２に送られる。
【００２２】
一方、光ファイバ１２のもう一つの端部においては、上記と逆の信号の流れにより、光信号が電気信号に変換されて電子部品に送られる。
【００２３】
ゆえに、この光電気プリント配線板１０を用いれば、電子部品間が光配線により結ばれ、高速で、かつ、電磁ノイズ等の影響を受けない部品間通信が可能となる。
【００２４】
次に、光電気プリント配線板１０の製造方法を説明する。なお、以下の説明において、上記光電気プリント配線板１０の説明と同一構成要素である場合は、同一の記号を用いる。
【００２５】
この光電気プリント配線板１０の製造方法は、概ね、光配線層１４に光ファイバ１２を布設する工程と、この光配線層１４の光ファイバ１２が布設された面の上に電気配線層１６を積層する工程と、からなるものである。
【００２６】
さらには、光電気プリント配線板１０に貫通孔１８を設けて、光ファイバ１２の端面を貫通孔１８の側縁に露出させ、露出した光ファイバ１２の端部から光を出射または入射させる光入出射部２０を設ける工程を含むものである。
【００２７】
図４及び図５は、光配線層１４に光ファイバ１２を布線する工程を示す断面図であり、図４はその第１実施工程、図５は第２実施工程を示す。製造にあたっては、第１実施工程及び第２実施工程のいずれかでよい。
【００２８】
まず、図４記載の第１実施工程を説明する。
（ａ）単層もしくは多層のガラスエポキシ基板からなる支持基板２８を用意する。この支持基板２８は、光ファイバ１２の外径の３倍から５倍程度の厚みを持っていることが望ましい。
（ｂ）支持基板２８に、レーザ加工、あるいは、ルーター加工により、光ファイバ１２を挿入するための凹溝３０を形成する。ルーター加工の場合は、用いるルータービットの径は、光ファイバ１２の外形より大きく、かつ２倍以内であることが望ましい。また、（ｄ）に示すように、凹溝３０の形成は、Ｖカット加工としてもよい。この場合、Ｖカット溝の幅は、光ファイバ１２の外径の２倍程度、角度は４５°程度であることが望ましい。
（ｃ）凹溝３０に光ファイバ１２を挿入する。
【００２９】
次に、図５記載の第２実施工程を説明する。
（ｅ）単層もしくは多層のガラスエポキシ基板からなる支持基板３４の上にラミネート法、メッキ法、スパッタ法あるいは蒸着法等により１５０〜２００μｍ程度の薄膜銅３２を形成する。
（ｆ）薄膜銅３２の上に感光性樹脂層３６を形成する。
（ｇ）感光性樹脂層３６にフォトリソグラフィ法を用いて溝３８を形成する。
（ｈ）薄膜銅３６の溝３８により露出した箇所をエッチングし、さらに感光性樹脂層３６を除去し、凹溝４０を形成する。
（ｉ）凹溝４０に光ファイバ１２を挿入する。
【００３０】
図４の（ｃ）、及び図５の（ｉ）に記載の光ファイバ１２の挿入においては、光ファイバ１２を接着剤を用いて固定する。接着剤の種類により、加熱処理または紫外線照射処理等適切な処置を行い、光ファイバ１２を仮固定する。
【００３１】
図６は、光配線層１４に電気配線層１６を積層する工程を示す断面図である。ここで、光配線層１４は、図５に示す第２実施工程で形成したものを使用している。
【００３２】
光配線層１４の上下に熱硬化性樹脂含浸シート４２を配置する。この熱硬化性樹脂含浸シート４２は、例えば、多層プリント配線板の積層に用いられるプリプレグＧＥＡ−６７Ｎ（日立化成工業株式会社製、商品名）を用いる。
【００３３】
この熱硬化性樹脂含浸シート４２は、凹溝４０を十分に充填できるように高樹脂率のものを使用する。
【００３４】
次いで電気配線層１６を熱硬化性樹脂含浸シート４２の表層に配置する。あるいは、電気配線層１６に代えて銅箔（図示せず）を配置してもよい。
【００３５】
そして、真空プレスを用い、圧力が９〜１０ｋｇｆ／ｃｍ２、１８０℃の温度雰囲気下で０．５〜１時間加熱プレスすることにより、光ファイバ１２が内装された光電気プリント配線板１０が得られる。
【００３６】
ところで、光ファイバ１２は、外部からの圧力に弱いという問題がある。しかしながら、積層において、圧力を小さくすると、光配線層１４と電気配線層１６との間に空間ができ、信頼性および密着性が低くなるという問題もある。
【００３７】
その圧力条件を検討した結果を表１に示す。
【表１】
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【００３８】
圧力が３ｋｇｆ／ｃｍ２である場合、凹溝４０に樹脂が埋まらず、熱硬化性樹脂含浸シート４２と凹溝４０との間に空間ができ、光配線層１４と電気配線層１６の密着性が低下し、接続信頼性が落ちる。
【００３９】
一方、圧力を２０ｋｇｆ／ｃｍ２にした場合は、光ファイバ１２にかかる圧力が高すぎ、光ファイバ１２の形状が保たれずにつぶれ、光通信が不能になることが考えられる。
【００４０】
このことより、圧力を５〜１５ｋｇｆ／ｃｍ２とした場合、光ファイバ１２の状態と、積層密着性とも良好な結果が得られる。
【００４１】
次いで、あらかじめ形成しておいた位置合わせマーク（図示せず）に対し基準穴を形成する。
【００４２】
この基準穴を用いて、フォトリソグラフィ技術により、外層の回路形成することにより、所望の位置に電気配線が配置された光電気プリント配線板１０が得られる。
【００４３】
図７は、光ファイバ１２の端部に光入出射部２０を設ける工程を示す断面図である。
【００４４】
ここでは、前記基準穴を基準とし、貫通孔１８を設けることにより、光ファイバ１２の端部を垂直断面形状に加工し、光入出射部２０を形成する。
【００４５】
この際、光ファイバ１２の垂直断面の平滑性を良好にするため、貫通孔１８を設ける際には、ルーター加工機を使用することが望ましい。ここで、ルータービットとして、２枚刃エンドミル　２４１Ｍ１５０−ＲＳ６（ケルマー製、商品名）を用い加工したところ、平滑な光ファイバ断面が得られた。
【００４６】
また、光入出射部２０は、一般的なドリル加工により、貫通孔１８を形成することによって、光ファイバ１２の端部を貫通孔１８の側縁に露出させた後に、この光ファイバ１２端部に光ファイバ１２のコア層２２と略屈折率が等しい光透過性樹脂を塗布することによっても、形成することができる。
【００４７】
これに用いる樹脂として、例えば光屈折率１．４５の液状透明接着樹脂（日東電工製）、光屈折率１．５４の液状透明封止樹脂（日東電工製）などを用いるとよい。
【００４８】
さらに、熱硬化、紫外線硬化等、適切な処置を施すことにより、本発明の光電気プリント配線板１０を得ることができた。
【００４９】
【発明の効果】
以上の構成により、光ファイバを内装した光電気プリント基板において、デバイス接続のためのファイバ露出が容易であり、製造も簡単に行うことのできる光電気プリント配線板及びその製造方法が得られる。
【００５０】
【図面の簡単な説明】
【図１】光電気プリント配線板の上面図。
【図２】光電気プリント配線板の断面図。
【図３】光ファイバの断面図。
【図４】光配線層に光ファイバを布線する第１実施工程を示す断面図。
【図５】光配線層に光ファイバを布線する第２実施工程を示す断面図。
【図６】光配線層に電気配線層を積層する工程を示す断面図。
【図７】光ファイバの端部に光入出射部を設ける工程を示す断面図。
【符号の説明】
１０　　　　　　光電気プリント配線板
１２　　　　　　光ファイバ
１４　　　　　　光配線層
１６　　　　　　電気配線層
１８　　　　　　貫通孔
２０　　　　　　光入出射部
２２　　　　　　コア層
２４　　　　　　クラッド層
２６　　　　　　耐熱性樹脂層
２８　　　　　　支持基板
３０　　　　　　凹溝
３２　　　　　　薄膜銅
３４　　　　　　支持基板
３６　　　　　　感光性樹脂層
３６　　　　　　薄膜銅
３８　　　　　　溝
４０　　　　　　凹溝
４２　　　　　　熱硬化性樹脂含浸シート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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