(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光性ガラス基板の一面に光部品搭載部、他面に光配線層を少なくとも有する光部品搭載用基板の製造方法であって、前記感光性ガラス基板を紫外線照射によって露光し、熱処理及び酸処理による現像処理を行うことにより該感光性ガラス基板を貫通するビアホールを形成する工程と、前記ビアホールを樹脂で穴埋めすることにより前記感光性ガラス基板の一方の面を平滑な状態にする工程と、前記ビアホールが前記樹脂で穴埋めされた前記感光性ガラス基板の前記一方の面に光配線材料を塗布する工程と、前記光配線材料をパターニングし、コア及びクラッドを有する光配線層を形成する工程と、光部品と光配線層のコアとを光学的に結合するための光路変換ミラーを前記光配線層中に形成する工程と、前記光配線層が形成された前記感光性ガラス基板を加熱し、前記ビアホールに充填された前記樹脂を熱分解する工程と、前記光配線層に、前記ビアホールと対応する位置に貫通孔を形成する工程と、めっきにより前記ビアホール内および前記貫通孔内に導体を析出させると共に、前記感光性ガラス基板の前記一方の面と対向する他方の面、並びに、前記感光性ガラス基板の前記一方の面上に形成された光配線層の表面、のいずれからも突出するように、めっきを十分成長させることにより、前記感光性ガラス基板の他方の面上に、光部品と接続するパッドを形成するとともに、前記光配線層の表面上に、バンプを形成する工程と、を備えたことを特徴とする光部品搭載用基板製造方法。
【請求項２】
前記感光性ガラス基板は、Ａｕ、ＣｅＯ２、からなる群から選ばれた少なくとも１つ以上の材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の光部品搭載用基板製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光部品を搭載する光部品搭載用基板、及び光部品搭載用基板に光部品等を搭載した実装基板、更に実装基板が導電性バンプを介して接合しているプリント基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
より速く演算処理が行えるコンピュータを作るために、ＣＰＵのクロック周波数は益々増大する傾向にあり、現在では１ＧＨｚオーダーのものが出現するに至っている。この結果、コンピュータの中のプリント基板上の銅による電気配線には高周波電流の流れる部分が存在する事になるので、ノイズの発生により誤動作を生じたり、また電磁波が発生して周囲に悪影響を与えることにもなる。
【０００３】
このような問題を解決するために、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（以下、光配線という）に置き換え、電気信号の代わりに光信号を利用することが行われている。なぜなら、光信号の場合は、ノイズ及び電磁波の発生を抑えられるからである。
【０００４】
一般的にはＩＣ等と同じようにレーザーダイオード（ＬＤ）やフォトダイオード（ＰＤ）等の光電素子は基板表面に実装され、導波路によって基板表面で信号電送を行っている。このような光回路においては、ＩＣ等電気部品の数が増加してくると光導波路を交差させる必要が生じ、光導波路と光電素子との光軸合わせが次第に困難になるという問題を抱えている。
【０００５】
更に詳述すると、現在低損失光ファイバの開発による光通信システムの実用化に伴い、種々の光通信用部品の開発が望まれている。そして、これら光部品を高密度に実装する光配線技術、特に光導波路技術の確立が望まれている。一般に、光導波路には、▲１▼光損失が小さい、▲２▼製造が容易、▲３▼コア、クラッドの屈折率差を制御できる等の条件が要求される。これまでに低損失な光導波路としては石英系が主に検討されている。光ファイバーで実証済みのように石英は光透過性が極めて良好であるため導波路とした場合も波長が１. ３μｍ帯においても０. １ｄＢ/ ｃｍ以下の低損失化が達成されている。しかし、石英は柔軟性に乏しくシリコン基板上等に作製する必要があり、そのままプリント基板に搭載するなら、電気部品の接続に多大な制約を受けてしまう問題を抱えていた。
【０００６】
一方、近年上記光導波路の中でポリマを用いた光導波路は簡易なプロセスで低コストに製造できる可能性があることから注目されている。一例としての、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等のプラスチック系光導波路は石英系光導波路と比較して可視波長より長波長領域での十分な低光損失が達成されていない等の欠点はあるが、低い温度での形成が可能であり、加工が容易である。製造方法はシリコン基板等の基材上に低屈折率のポリマ材料からなるクラッドと高屈折率のポリマ材料からなるコア層を順次形成し、フォトレジストパターンをマスクとしてドライエッチングプロセスを行う。こうして断面概略矩形状のポリマコア層を加工した後、再び低屈折率のポリマ材料によって上部にクラッド層を形成しトータル膜厚で３０〜６０μｍの光導波路が形成される。
【０００７】
上記工程の後、光導波路をシリコン等の基材からフッ酸等を用いて剥離し、電気配線板へ接着剤を用いて貼り合わせ、光部品搭載用基板が作られる。
【０００８】
しかしながら、ポリマー光導波路をシリコン基板などから剥離し一度フィルムにすると、熱膨張係数差起因で収縮が生じてしまい、電気配線板への十分な張り合わせ精度を得られず問題となっていた。場合によっては収縮要因によってクラック等の問題を伴い屈折率が変動し光導波路の光損失も生じ、まだ実用化に至っていない。また、電気配線板に張り合わせる際の上下方向の精度も厳しく、光学部品搭載と同じ±１μｍ以下が要求され、張り合わせには多大な困難を伴っていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、係る従来技術の状況に鑑みてなされたもので、電気部品や光部品の光導波路上への高密度実装が可能で、しかも光導波路と光部品との光軸合わせを容易に実現できる光部品搭載用基板及びプリント板の提供を課題とする。
【００１０】
本発明の一実施形態は、感光性ガラス基板の一面に光部品搭載部、他面に光配線層を少なくとも有する光部品搭載用基板の製造方法であって、前記感光性ガラス基板を紫外線照射によって露光し、熱処理及び酸処理による現像処理を行うことにより該感光性ガラス基板を貫通するビアホールを形成する工程と、前記ビアホールを樹脂で穴埋めすることにより前記感光性ガラス基板の一方の面を平滑な状態にする工程と、前記ビアホールが前記樹脂で穴埋めされた前記感光性ガラス基板の前記一方の面に光配線材料を塗布する工程と、前記光配線材料をパターニングし、コア及びクラッドを有する光配線層を形成する工程と、光部品と光配線層のコアとを光学的に結合するための光路変換ミラーを前記光配線層中に形成する工程と、前記光配線層が形成された前記感光性ガラス基板を加熱し、前記ビアホールに充填された前記樹脂を熱分解する工程と、前記光配線層に、前記ビアホールと対応する位置に貫通孔を形成する工程と、めっきにより前記ビアホール内および前記貫通孔内に導体を析出させると共に、前記感光性ガラス基板の前記一方の面と対向する他方の面、並びに、前記感光性ガラス基板の前記一方の面上に形成された光配線層の表面、のいずれからも突出するように、めっきを十分成長させることにより、前記感光性ガラス基板の他方の面上に、光部品と接続するパッドを形成するとともに、前記光配線層の表面上に、バンプを形成する工程と、を備えたことを特徴とする光部品搭載用基板製造方法である。
また、前記感光性ガラス基板は、Ａｕ、ＣｅＯ２、からなる群から選ばれた少なくとも１つ以上の材料を含むことが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は本発明の光部品搭載用基板及び実装基板を示す説明図である。本発明の光部品搭載用基板１０は、ガラス基板１の一面に光部品搭載部、他面にコアとクラッドから構成された光配線層を少なくとも有するとともに、前記光部品搭載部と導通し、ガラス基板を貫通するビアホールを具備する。これに更に光部品１４、電気部品１５を搭載し、実装基板となる。そして、実装基板（光部品搭載用基板１０）は図中下側に示したプリント基板２０と接続される。
【００１２】
更に詳述すると、光部品搭載用基板１０は基材としてガラス基板１を用いる。このガラス基板の一面に光部品搭載部（パッド、電気配線等）、他面にコアとクラッドから構成された光配線層を少なくとも形成する。また、ガラス基板１には貫通する孔２があけられている。各孔２の内部はメッキで設けた導体によって埋められており、下部にはプリント配線２０の電極２１の位置に対応するバンプが設けられている。これにより光部品と電気部品と、プリント配線基板２０側の電極を電気的に接続する事ができる。
【００１３】
この構成を採用することにより、光導波路を剥離しフィルムにするといった工程が不要であるとともに、電気配線板との位置精度も良好となる。更に、不透明な基板の一面に光部品搭載部、他面に光配線層の構成を採用すると、光部品搭載部と光配線層ミラーの間の基板にレーザー光を通過させるための開口部を設ける必要が有るが、本発明の光部品搭載用基板の場合、ガラス基板がレーザー光を吸収しなければ、必ずしも開口部を設ける必要はない。
【００１４】
次に、図１に示した光部品搭載用基板１０の製造方法について説明する。図２〜１０は光部品搭載用基板１０の製造工程を示す工程図である。尚、説明中の光部品搭載（電気配線層）形成面をａ面、バンプ及び光配線層形成面をｂ面とする。
【００１５】
ガラス基板１はＬｉ2 Ｏ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 （Ａｕ, ＣｅＯ2 ）系の化学的加工性を有する感光性ガラス板であることが好ましい。また、このガラス基板１のａ及びｂ面は優れた平滑性を有している。このガラス基板に孔状を有したフォトマスクを介してＨｇ−Ｘｅランプを１００ｍＪ/ ｃｍ2 照射し（図２参照）、現像を行った。この感光性ガラス中の成分であるＡｕ、ＣｅＯ2 は、紫外線照射によって露光されると、露光部分に感光性金属Ａｕ、ＣｅＯ2 の粒子からなる核が生成し潜像（図示せず）を形成できる。
【００１６】
その後、露光によって潜像を形成したガラスを５５０℃乃至６２０℃で熱処理し、酸に溶出し易い結晶を析出させる。この熱処理により、上記露光部分（潜像）内に存在する感光性金属の粒子を核として、リチウムメタシリケート結晶が析出する。このようにして得た結晶は酸に容易に溶解する性質を有するので、希弗化水素酸で酸処理して、現像処理を行った（図３参照）。
【００１７】
上記の工程による処理の結果、感光性のガラス基板１にビアホール２が形成される。このビアホールは感光性のガラス基板１を貫通する孔であり、接続すべきプリント基板２０側の電極の位置と合致するように形成されている。
【００１８】
ビアホール２が形成された感光性のガラス基板１のｂ面に、光又は熱硬化性の樹脂３でビアホール２を充填しガラス基板１のｂ面を平滑な状態にした後、光配線層材料（例えばポリイミド）で下部クラッド４、コア５と順次塗布する（図４参照）。
【００１９】
次いで、光導波路材の上部にフォトレジスト６を塗布し（図５参照）、導波路パターン用マスクで露光、フォトレジスト６を現像し、露光された部分を除去する。そして、反応性イオンエッチングによって断面が矩形状になるようにコアをパターニングし、次いでフォトレジスト５を除去する。
【００２０】
なお、前記コアは、直線、曲線、Ｓ字曲線、平行線などの少なくとも１つを有して形成されている。
【００２１】
更にコア配線パターンの所定の個所にＡｌ膜等が蒸着されたミラー７を形成し、再び上部クラッド８を塗布し光配線層９を形成する（図６、図７参照）。ミラーは上部クラッドを塗布する前にレーザー等によりコアパターンに対して概略４５°に加工し、Ａｌ膜を選択的に蒸着する。尚、この時、光部品搭載のためのアライメントマークをＡｌ膜で下部クラット上の任意の位置に形成しておく。
【００２２】
この後、約３５０℃で光配線層の加熱処理工程を行う。ビアホール２に充填した樹脂はここで熱分解し除去される（図８参照）。樹脂の分解成分がホール内に残る場合は、重クロム酸、過マンガン酸等で有機残さを除去できる。
【００２３】
感光性ガラス基板１のビアホール２の位置に合致するように、光配線層へレーザー照射等によりブラインドビア状に追加加工を施し、光配線層側にもビアホール２を形成する。そして、メッキによりビアホール２内に導体を析出させると共に、ガラス基板の面よりも突出するように、めっきを十分成長させバンプ１１及びパッド１２を形成する（図９参照）。
【００２４】
なお、メッキを行う際には、ビアホール２の内壁表面にのみ低粘度の接着剤層を選択的に塗布し、接着剤層上へメッキ処理を施すことにより、感光性ガラス界面とメッキ金属膜の接着性をさらに向上させることが出来る。
【００２５】
以上のようにして製造された光部品搭載用基板１０上部へ、光学素子（ＬＤ、ＰＤ）及びＬＳＩチップ等を、ミラー工程と同時に下部クラッドに形成したアライメントマークを頼りに光軸がずれないように搭載することにより実装基板を作成する。感光性ガラス基板１は表面平滑である為、アライメントマークとの高さ方向の距離を正確に把握できるので、光部品搭載用基板１０の端面に光軸がずれないように光学部品を設置することも可能である。更に、この後、光部品搭載用基板１０自体をプリント基板に接続し図１の第１の例を完成させる。
【００２６】
ＰＤ・ＬＤといった光学部品やＬＳＩといった電気部品はリード線或いはバンプを介して光部品搭載用基板上部の配線パターンに接続されている。一方、プリント基板２０の上面には、光部品搭載用基板１０のバンプ１１と電気的に接続するための電極２１が設けられ、相互に接続されている。これにより、ＰＤ、ＬＤといった光学部品やＬＳＩといった電気部品とプリント基板２０とが電気的に接続される。
【００２７】
また、プリント基板２０からの電気信号の一部がＬＤにより光信号に変換され、その光信号は導波路へと入射されていく。そして、光信号がミラーで反射され光導波路内を伝送し、再びミラー反射されＰＤで電気信号に変換され、ＬＳＩ等で信号処理が行われる。こうして電気的な接続と光接続が高信頼性で実現できる。このような光部品搭載用基板を複数個プリント基板に搭載し光通信装置、光情報装置の高度化を図っても良い。
【００２８】
図１０は本発明の光部品搭載用基板及び実装基板を搭載したプリント基板の第２の例を示す図である。これは、光部品搭載部が電気配線層１３であり、多層構造となっている場合の例である。
【００２９】
この例に示す光部品搭載用基板１０において感光性ガラス基板１のビアホール２は、導電性物質で埋められており光配線層の配線電極及びその上層の金属材料と絶縁材料から構成された電気配線層１３の配線電極が光部品や電気部品の電極に電気配線密度を対応させてビアホール２と接続されている。ここで電気配線層１３は、公知のアディティブ法やサブトラクト法を用いて形成することができる。
【００３０】
一方、ガラス基板ｂ面に形成されたビアホール２からのバンプ１１の位置はプリント基板２０の電極２１に合致すべき位置となっている。
【００３１】
このようにして、製造された光部品搭載用基板１０を用いて光学素子（ＬＤ、ＰＤ）及びＬＳＩ（ベア）チップ等を上部に搭載し、光部品搭載用基板をプリント基板に接続される。このようにして、プリント基板２０からの電気信号の一部がＬＤによって光信号によって変換され、ミラーで反射された光信号が光導波路内を伝送する。光伝送した信号は再びミラーで９０°光路変換されＰＤで電気信号に変換され、ＬＳＩ等で信号処理される。こうして電気的な接続と光接続が高信頼性で実現できる。
【００３２】
尚、光導波路には、石英、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレンからなるポリマー材料であるか、或いはＳｉＯ2 - Ｇｅ2 、ＺｒＦ4 - ＢａＦ2 - ＧｄＦ3 - ＡｌＦ3 、Ａｓ- Ｓ、Ａｓ- Ｇｅ- Ｓｅなどからなるガラス系或いはＣｓＢｒ、ＫＲＳ- ５などからなる結晶系の何れかを用いて構成しても同図１０の様になる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の光部品搭載用基板は、直接ガラス基板上に配線した光配線層を形成する。従って、光学部品と光配線層の光軸合わせは高精度となる。また、光配線層（導波路フィルム）を剥離させないため、収縮に伴う屈折率といった諸物性の変動もない。更に、光部品搭載部が電気配線層であれば、光部品搭載部に搭載される光部品、電気部品の電極に電気配線密度を対応させた実装基板の提供が可能となり、ビアホールと導電性バンプを介して低配線密度のプリント基板に接続できる。
【００３４】
以上のようにして、伝送路としての光導波路の接続特性や信頼性に格段に優れまた、配線設計の自由度の高い、安価で実用的な光部品搭載用基板及び実装基板、並びにプリント基板を提供できる。
【００３５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光部品搭載用基板、実装基板並びにプリント基板を示す説明図である。
【図２】光部品搭載用基板の製造工程を示す説明図である。
【図３】光部品搭載用基板の製造工程を示す説明図である。
【図４】光部品搭載用基板の製造工程を示す説明図である。
【図５】光部品搭載用基板の製造工程を示す説明図である。
【図６】光部品搭載用基板の製造工程を示す説明図である。
【図７】光部品搭載用基板の製造工程を示す傾斜図である。
【図８】光部品搭載用基板の製造工程を示す説明図である。
【図９】光部品搭載用基板を示す説明図である。
【図１０】本発明の光部品搭載用基板、実装基板並びにプリント基板を示す説明図である。
【符号の説明】
１・・・ガラス基板
２・・・孔（ビアホール）
３・・・光又は熱硬化性樹脂
４・・・下部クラッド
５・・・コア
６・・・フォトレジスト
７・・・ミラー
８・・・上部クラッド
９・・・光配線層
１０・・・光部品搭載用基板
１１・・・バンプ
１２・・・パット
１３・・・電気配線層
１４・・・光部品
１５・・・電気部品
２０・・・プリント基板
２１・・・電極
【図１】
0004590722.tif 000002
【図２】
0004590722.tif 000003
【図３】
0004590722.tif 000004
【図４】
0004590722.tif 000005
【図５】
0004590722.tif 000006
【図６】
0004590722.tif 000007
【図７】
0004590722.tif 000008
【図８】
0004590722.tif 000009
【図９】
0004590722.tif 000010
【図１０】
0004590722.tif 000011