(57)【要約】【課題】支持基板上の光配線層を設置する部分と受光素子及び／又は発光素子を設置する部分の基準となる面の高さが異なる支持基板上に高精細な光配線を有する光配線基板を提供すること、任意の場所に９０°光路変換構造を作成可能とし、設計自由度を向上させた光配線基板を提供する。【解決手段】光配線層を設置する部分と受光素子及び／又は発光素子を設置する部分の面の高さが異なる支持基板上に、光配線層と受光素子及び／又は発光素子を設置した光配線基板において、該光配線層が少なくとも光配線フィルム及び接着剤層からなる。また、支持基板上の光配線層を設置する部分の形状が、光配線フィルムを嵌入可能な形状であること、支持基板上の受光素子及び／又は発光素子を設置する部分の形状が、該素子を嵌入可能な形状であることも含まれる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光配線層を設置する部分と受光素子及び／又は発光素子を設置する部分の面の高さが異なる支持基板上に、光配線層と受光素子及び／又は発光素子を設置した光配線基板において、該光配線層が少なくとも光配線フィルム及び接着剤層からなることを特徴とする光配線基板。
【請求項２】
前記支持基板上の光配線層を設置する部分の形状が、光配線フィルムを嵌入可能な形状であることを特徴とする請求項１記載の光配線基板。
【請求項３】
前記支持基板上の受光素子及び／又は発光素子を設置する部分の形状が、該素子を嵌入可能な形状であることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の光配線基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光配線層と受光素子及び／又は発光素子を設置した光配線基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、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ー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光配線基板の開発が行われている。
【０００３】
このような光配線基板１０としては、光配線層を設置する部分と受光素子及び／又は発光素子を設置する部分の高さが同じである支持基板１１上に光配線層２０と受光素子及び／又は発光素子１２を積重ね、光配線層と発光／受光素子をミラー等による９０°光路変換構造により、光学的に結合し、前記素子をバンプ１３で電気配線（図示せず）に電気的に結合する構造が用いられている（図１参照）。
【０００４】
この場合、光配線層の厚さが大きい場合に、発光／受光素子と支持基板を電気的に接続するバンプが大きくなるという問題がある。そこで、図２のように支持基板上の光配線層を設置する部分ａと受光素子及び／又は発光素子を設置する部分ｂの基準となる面の高さを異ならせ、結果として、支持基板と発光／受光素子を近接させ、バンプを小さくする構造が提案されている（例えば、特開２００１−１４１９６５号公報参照）。
【０００５】
しかしながら、前記のような支持基板上に光配線層を積層する場合、従来の液体状の光配線層形成材料をスピンコート法により塗布、硬化を繰り返す、いわゆるビルドアップ法では膜厚の制御や設置部分の形状への追従が困難であり、高精細な光配線が作成できない問題がある。
【０００６】
また、従来のビルドアップ法では、任意の場所に９０°光路変換構造を作成することが困難であり、設計の自由度が少ない問題がある。
【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てなされたもので、支持基板上の光配線層を設置する部分と受光素子及び／又は発光素子を設置する部分の基準となる面の高さが異なる支持基板上に高精細な光配線を有する光配線基板を提供することを目的とする。また、任意の場所に９０°光路変換構造を作成可能とし、設計自由度を向上させた光配線基板を提供することを目的とする。
【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の発明では、光配線層を設置する部分と受光素子及び／又は発光素子を設置する部分の面の高さが異なる支持基板上に、光配線層と受光素子及び／又は発光素子を設置した光配線基板において、該光配線層が少なくとも光配線フィルム及び接着剤層からなることを特徴とする光配線基板である。
請求項２の発明では、前記支持基板上の光配線層を設置する部分の形状が、光配線フィルムを嵌入可能な形状であることを特徴とする請求項１記載の光配線基板である。
請求項３の発明では、前記支持基板上の受光素子及び／又は発光素子を設置する部分の形状が、該素子を嵌入可能な形状であることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の光配線基板である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の光配線基板において、その断面図を図３乃至図７に示す。その斜視図を図８乃至図９に示す。
【００１０】
本発明に係る光配線基板は、光配線層を設置する部分と受光素子及び／又は発光素子を設置する部分の基準となる面の高さが異なる支持基板１１上に、受光素子及び／又は発光素子１２と、接着剤層２２と光配線フィルム２１を積層した光配線層２０を設置した構造をとる。
【００１１】
支持基板１１はシリコン基板、ガラス基板、エポキシ基板、ポリイミド基板を用いることができるが、これに限定されることはない。また、支持基板１１に一般的な電気配線基板を使用することも可能である。また、光配線層を設置する部分と受光素子及び／又は発光素子を設置する部分の面の高さが異なる形状の作成は、前記基板をエッチングすることにより、又は、前記基板に樹脂等をビルトアップすることにより行なう。ここで、支持基板上の光配線層を設置する部分の形状と、受光素子及び／又は発光素子を設置する部分の形状は特に限定されるものではないが、位置合わせの容易性及び外部からの光の入射を防止するため、それぞれ光配線フィルム、該素子を嵌入可能な形状であることが好ましい。なお、面の高さとは、その部分の切断面の一番低い平面の高さを言う。
【００１２】
発光素子もしくは受光素子１２はフリップチップであることが望ましいが、これに限定されるものではない。、前記素子をバンプ１３で電気配線に電気的に結合する。
【００１３】
光配線フィルム２１には、エポキシ系、ポリイミド系、アクリル系、シリコーン系の材料が使用できるが、これに限定されるものではない。また、光配線フィルムの形態としては、光ファイバ、コアの無い光導波路、コアを有する光導波路を使用できるが、これに限定されるものではない。
【００１４】
更に、光配線フィルムの支持基板への設置法としては、図３に記載のように、光配線層を設置する部分（図３中ａ参照）が受光素子及び／又は発光素子を設置する部分の面の高さが低い場合（図３中ｂ参照）と、図４〜図５に記載のように、光配線層を設置する部分（図４中ａ参照）が受光素子及び／又は発光素子を設置する部分（図４中ｂ参照）の面の高さより高い場合がある。後者の場合は、光配線フィルムが素子上まで延伸された形状（図４中ｃ参照）となり、また、上部から、任意の場所に９０°光路変換構造を作成可能となるため、設計自由度が向上する。
【００１５】
接着剤層２２には、一般に用いられているエポキシ系、アクリル系、ウレタン系、ポリイミド系の接着剤を用いることができるが、これに限定される事はない。ただし、接着剤層２２中を光信号が透過する場合、屈折率を制御した光学接着剤を用いることが望ましい。
【００１６】
接着剤層２２には、紫外線硬化型もしくは熱硬化型の接着剤を用いることが出きるが、これに限定されることはない。
【００１７】
また、接着剤層２２に高い断熱特性を有する材料を用いることで、基板１１と光配線フィルム２１の熱伝導を遮断することができる。ガラスウール、珪素土、石綿、コルク等を混合した樹脂および発泡性樹脂を用いることができるが、これに限定されるものではない。また、接着剤中に中空フィラーなどの添加剤を混入することにより断熱特性を向上させることもできる。
【００１８】
更に、接着剤層２２の体積を増やすことで、図５及び図６記載のように、光配線フィルムと面発光／受光素子を該接着剤層で固定することができる。この場合、９０°光路変換構造は金属ミラーを用いることが望ましいが、これに限定されるものではない。
【００１９】
接着剤層２２は、まず、接着剤を支持基板に塗工後、光配線フィルム２１を支持基板に接着しても、光配線フィルム２１に接着剤を塗工後、支持基板に接着してもよい。また、基板１１もしくは光配線フィルム２１上の一部に塗工しても全面に塗工してもよい。
【００２０】
また、同様の工程を繰り返すことにより、２層以上の光配線フィルムを積層する事ができる。基板上の同一の場所に複数の光配線フィルムを積層してもよいし、基板上の異なった場所に複数の光配線フィルムを積層しても良い。
【００２１】
支持基板１１の光配線層を設置する部分ａと受光素子及び／又は発光素子を設置する部分ｂの面を、図７及び図８のように、光配線フィルム２１もしくは発光素子もしくは受光素子１２を勘入可能な形状とすることで、突き当て効果により、各部材の位置精度を向上させることが可能となる。また、接着剤の流動エリアを制限することができるので、実装面積を最適化し、高密度集積を実現できる利点がある。また、使用する接着剤の量を最小限とすることができる。
【００２２】
ここで、支持基板の光配線層を設置する部分と受光素子及び／又は発光素子を設置する部分の面を、光配線フィルムもしくは発光素子もしくは受光素子を嵌入可能な形状とする場合について説明補足する。まず、突き当て効果を利用する部分以外については光配線フィルム積層および発光素子および受光素子実装のため形状寸法に若干の余裕を持たせることが望ましい。また、９０°光路変換構造を有する場合には、その部分で光配線フィルムと発光素子もしくは受光素子を重ねることになり、ひさし状となってはみ出す場合が有る。さらには、光配線フィルムは基板外に延長された形状になっていてもよい。基板外に延長された部分については、任意の形状が可能である。このような僅かな寸法の違いを有する場合であっても、光配線フィルムと支持基板の重なりと支持基板の光配線層を設置する部分と受光素子及び／又は発光素子を設置する部分が同じ形状であれば良い。
【００２３】
【実施例】
以下に本発明を実施例をもって説明するが、本発明がそれらに限定解釈されるものではない。また、以下の記載では、光配線フィルムの積層数を１層として説明するが、必ずしも１層である必要はない。また、光配線フィルムの積層箇所を１ヶ所とするが、必ずしも１ヶ所である必要はない。また、以下の記載では光配線をマルチモードとして説明するが、必ずしもマルチモードである必要はない。
【００２４】
＜実施例１＞
まず、主材としてエピコート８２８（油化シェルエポキシ（株））を、硬化材としてはトリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）（和光純薬工業（株））を使用し、それらを重量比１０：１で混合することで接着剤を調製した。
【００２５】
図９（ａ）に示すように、光配線層を設置する部分が受光素子及び／又は発光素子を設置する部分の面の高さより、１５０μｍ低い支持基板１１上に、接着剤２３をディスペンサーで滴下した。
【００２６】
図９（ｂ）に示すように、接着剤層２２上に、光配線フィルム２１を積層した。この時、接着剤層２２の膜厚は５μｍとなった。基板１１全体を１００℃、１時間加熱し、接着剤層２２を硬化させた。
【００２７】
図９（ｃ）に示すように、基板１１上に発光／受光素子１２を実装し、光配線フィルム２１との光接続を確認した。
【００２８】
＜実施例２＞
実施例１と同様の工程により、接着剤を調製した。
【００２９】
図１０（ａ）に示すように、基板１１上に発光／受光素子１２を実装した。
【００３０】
図１０（ｂ）に示すように、光配線層を設置する部分が受光素子及び／又は発光素子を設置する部分の面の高さより、１５０μｍ高い支持基板１１上に、接着剤２３をディスペンサーで滴下した。
【００３１】
図１０（ｃ）に示すように、接着剤層２２上に、光配線フィルム２１を積層した。この時、接着剤層２２の膜厚は５μｍとなった。
【００３２】
基板１１全体を１００℃、１時間加熱し、接着剤層２２を硬化させた。発光／受光素子１２と光配線フィルム２１との光接続を確認した。
【００３３】
＜実施例３＞
実施例１と同様の工程により、接着剤を調製した。
【００３４】
図１１（ａ）に示すように、基板１１上に発光／受光素子１２を実装した。
【００３５】
図１１（ｂ）に示すように、光配線層を設置する部分が受光素子及び／又は発光素子を設置する部分の面の高さが、１５０μｍ高い支持基板１１上に、接着剤２３をディスペンサーで滴下した。
【００３６】
図１１（ｃ）に示すように、接着剤層２２上に、光配線フィルム２１を積層した。この時、接着剤層２２の膜厚は５μｍとなった。
【００３７】
基板１１全体を１００℃、１時間加熱し、接着剤層２２を硬化させた。発光／受光素子１２と光配線フィルム２１との光接続を確認した。
【００３８】
＜実施例４＞
実施例１と同様の工程により、接着剤を調製した。図１２（ａ）に示すように、基板１１上に発光／受光素子１２を実装した。
【００３９】
図１２（ｂ）に示すように、光配線層を設置する部分が受光素子及び／又は発光素子を設置する部分の面の高さが、１５０μｍ高い支持基板１１上に、接着剤２３をディスペンサーで滴下した。
【００４０】
図１２（ｃ）に示すように、接着剤層２２上に、光配線フィルム２１を積層した。この時、接着剤層２２の膜厚は５μｍとなった。
【００４１】
基板１１全体を１００℃、１時間加熱し、接着剤層２２を硬化させた。発光／受光素子１２と光配線フィルム２１との光接続を確認した。
【００４２】
【発明の効果】
本発明は、次のような効果がある。
第１に、支持基板上の光配線層を設置する部分と受光素子及び／又は発光素子を設置する部分の基準となる面の高さが異なる支持基板上に高精細な光配線を有する光配線基板を提供することが可能となる。これにより、光配線フィルムの光特性が向上し、支持基板の選択範囲が広がることとなる。
【００４３】
第２に、あらかじめ任意の形状の光配線フィルムを作成し、これを積層することで、また、光配線フィルムを積層後、任意形状に加工することにより、任意の箇所に９０°光路変換構造を作成可能となる。これにより、光配線基板の設計自由度が大きくなる。
【００４４】
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術の光配線基板における垂直方向に切断する断面図。
【図２】従来技術の光配線基板における垂直方向に切断する断面図。
【図３】本発明の光配線基板の説明図。
【図４】本発明の光配線基板の説明図。
【図５】本発明の光配線基板の説明図。
【図６】本発明の光配線基板の説明図。
【図７】本発明の光配線基板の説明図。
【図８】本発明の光配線基板の説明図。
【図９】実施例１に係る光配線基板の製造方法の説明図。
【図１０】実施例２に係る光配線基板の製造方法の説明図。
【図１１】実施例３に係る光配線基板の製造方法の説明図。
【図１２】実施例４に係る光配線基板の製造方法の説明図。
【符号の説明】
１０　光配線基板
１１　支持基板
１２　発光素子又は受光素子
２０　光配線層
２１　光配線フィルム
２２　接着剤層
２３　接着剤
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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