(57)【要約】ａ）基板層、ｂ）基板層に積層されたミラー被覆を有する中空光導波路を含むプリント配線基板をそれによって製造する、組成および方法が提供される。プリント配線基板はさらに、導波路に結合したカバー材料を含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板層と、
前記基板層上に積層された、ミラー被覆を有する中空光導波路であって、該光導波路が上側部および底側部を有する該光導波路と、を含むプリント回路板。
【請求項２】
前記導波路の上側部に結合したカバー材料を更に含む請求項１に記載のプリント回路板。
【請求項３】
前記カバー材料は反射コーティングを含む請求項２に記載のプリント回路板。
【請求項４】
前記反射コーティングは前記光導波路の上側部に直接結合される請求項３に記載のプリント回路板。
【請求項５】
前記カバー材料に結合された少なくとも１つの追加の層を更に含む請求項２に記載のプリント回路板。
【請求項６】
前記カバー材料は前記光導波路と同じ材料を含む請求項２に記載のプリント回路板。
【請求項７】
前記少なくとも１つの追加の層は、金属、金属合金、複合材料、ポリマー、モノマー、有機化合物、無機化合物、有機金属化合物の少なくとも１つを含む請求項６に記載のプリント回路板。
【請求項８】
前記基板はウェーハである請求項１に記載のプリント回路板。
【請求項９】
前記基板は少なくとも２つの材料層を含む請求項１に記載のプリント回路板。
【請求項１０】
前記２つの材料層は、シリカウェーハ、誘電材料、接着材料、樹脂、金属、金属合金、および複合材料を含む請求項９に記載のプリント回路板。
【請求項１１】
前記導波路はシリコンベースの材料を含む請求項１に記載のプリント回路板。
【請求項１２】
請求項１に記載の前記プリント回路板を含む電子部品。
【請求項１３】
請求項２に記載の前記プリント回路板を含む電子部品。
【請求項１４】
請求項３に記載の前記プリント回路板を含む電子部品。
【請求項１５】
基板を提供すること、
上側部および底側部を有するミラー被覆を有する中空光導波路を製造すること、
一側部においてミラー被覆されたカバー材料を提供すること、
前記導波路の底側部を前記基板に結合すること、
前記カバー材料のミラー被覆された側部を、前記カバー材料が前記導波路の上側部と結合するように、前記導波路の上側部に結合することとを含む、プリント回路板を製造する方法。
【請求項１６】
少なくとも１つの追加の層をカバー材料に結合する請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記光導波路を提供することは、光学材料をエッチングまたは鋳造して前記導波路を製造することを含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記基板は、少なくとも２つの材料層を含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記少なくとも２つの材料は、シリカウェーハ、誘電材料、接着材料、樹脂、金属、金属合金、および複合材料を含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記導波路は、シリコンベースの材料である請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、電子部品である。
【背景技術】
【０００２】
電子部品は絶えず増加する消費者および市販電子製品に使用されている。これら消費者および市販電子製品のいくつかの例は、テレビジョン、コンピュータ、携帯電話、ページャー、パームトップ型端末、携帯ラジオ、カーステレオ、リモートコントロールである。これら消費者および市販電子機器の需要が増えるにつれて、それら同じ製品がより小さく、より携帯性のあることが消費者およびビジネス向けに要求される。
【０００３】
これらの製品のサイズが小さくなる結果、製品を構成する部品もまた小さくなる。サイズの縮小あるいは小型化が必要とされる部品のいくつかの例は、プリント回路板またはプリント配線板、抵抗器、配線、キーボード、タッチパッド、チップパッケージングである。
【０００４】
金属、金属合金、複合材料およびポリマーなど、プリント配線基板に使われている従来材料は、これらの化合物で作られる部品が電子を伝えるように設計されるので、回路基板または部品のインピーダンスおよび／または熱を始めとする、好ましくない影響を生じる。部品がより小さく設計され作られると、インピーダンスおよび熱が部品においてより大きな役割を果たすことになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、ａ）インピーダンスおよび熱を最小にしつつ顧客の仕様を満たす層材料を設計し製造すること、ｂ）顧客の要求と仕様の範囲で実用的である一方、電子ではなく光子を伝送する導波路などの光部品をこれらの層材料の中および上に組み込むこと、ｃ）光導波路を含む層材料を電子部品および最終製品に組み込むこと、の必要性が常に存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ａ）基板層、およびｂ）基板層上に積層された、ミラー被覆を有する中空光導波路を含むプリント配線基板を製造することができる。プリント配線基板はさらに、導波路に結合したカバー材料、およびこのカバー材料に結合した少なくとも１つの付加層を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の様々な目的、特徴、態様および利点は、同じ数字が同じ部品を表す添付の図面とともに、発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明によってより明らかになろう。
【０００８】
本明細書で意図する電子部品は、電子をベースにした製品に使用することのできる任意の層部品を含むものと広く考える。意図される電子部品は、回路基板、チップパッケージング、セパレーターシート、回路基板の誘電部品、プリント配線基板、およびキャパシタ、インダクタ、抵抗などの他の部品を含む。
【０００９】
電子ベースの製品は、それらが産業または他の消費者によって使用されるように用意される意味で「完成」されたものである。完成消費者製品の例は、テレビジョン、コンピュータ、携帯電話、ページャー、パームトップ型端末、携帯ラジオ、カーステレオ、リモートコントロールである。また、回路基板、チップパッケージング、および完成製品に潜在的に使用される、キーボードなど、「中間」製品も意図している。
【００１０】
また、電子製品には概念モデルから最終量産実物模型に至るいかなる開発段階の試作品も含むことができる。試作品は、完成製品で予定した実際の部品の全てを含むことができ、あるいは含まなくてもよく、また試作品は、当初テストされたときに他の部品に及ぼした当初の影響を打ち消すために、いくつかの部品を複合材料から作ることができる。
【００１１】
図１において、プリント配線基板５は、ａ）基板層１０、およびｂ）基板層１０上に積層された、上側部２２および底側部２４を有するミラー被覆を有する中空光導波路２０を含む。プリント配線基板はさらに、光導波路２０に結合したカバー材料３０を含む。カバー材料３０はさらに、光導波路２０の上側部２２に直接結合された部分が金属または他のミラー型化合物でコーティングされている。
【００１２】
本明細書で意図される基板および基板層１０は、本明細書では互換性をもって用いているが、実質上固体の所望の材料を含むことができる。特に望ましい基板層１０は、フィルム、ガラス、セラミック、プラスチック、金属またはコーティングされた金属、または複合材料を含む。好ましい実施形態では、基板１０は、シリコンまたは砒化ゲルマニウムのダイまたはウェーハ表面、銅、銀、ニッケルまたは金めっきリードフレームなどに見られるパッケージング表面、回路基板または実装インターコネクト線、ビア壁面または補剛材界面に見られる銅表面（「銅」はベアの銅およびその酸化物を含むものと考える）、ポリイミドベースの可撓性パッケージングに見られるポリイミドベースの可撓性パッケージングまたは基板の界面、鉛または他の金属合金半田ボール表面、ガラスおよびポリイミド、ＢＴ、ＦＲ４などのポリマーを含む。より好ましい実施形態では、基板１０は、シリコン、銅、ガラスおよび他のポリマーなど、パッケージングおよび回路基板産業で一般的な材料を含む。
【００１３】
本明細書で意図される基板層１０はまた、少なくとも２つの材料層を含む。基板層１０を構成するひとつの材料層は、先に述べた基板材料を含むことができる。基板層１０を構成する他の材料層は、ポリマー、モノマー、有機化合物、無機化合物、有機金属化合物、連続層およびナノ多孔質層を含むことができる。
【００１４】
本明細書で使われている用語「モノマー」は、それ自身または化学的に異なる化合物と反復して共有結合を形成することのできる任意の化合物を指す。モノマー間の反復結合形成は直鎖、分岐、超分岐、または三次元生成物をもたらすことができる。さらに、モノマーはそれ自体反復構造ブロックを含み、重合すると、そのモノマーから形成されたポリマーは「ブロックポリマー」と呼ばれる。モノマーは、有機、有機金属または無機分子を含む様々な分子の化学クラスに属することができる。モノマーの分子量は約４０ダルトンから２００００ダルトンまで非常に大きく変化することができる。しかし、特にモノマーが反復構造ブロックを含む場合、モノマーはさらに大きな分子量を有することができる。モノマーはまた架橋に用いられる基など付加的な基を含むことができる。
【００１５】
本明細書で使われている用語「架橋」は少なくとも２つの分子、または長分子の２つの部分が化学反応によって互いに結合するプロセスを指す。その反応は、共有結合の形成、水素結合の形成、疎水性反応、親水性反応、イオン性または静電気反応を含んで、多くの異なる過程で起こる。さらに、分子反応はまた、一分子とそれ自体の間、または２つ以上の分子間の少なくとも一時的な物理的結合で特徴づけられる。
【００１６】
意図されるポリマーは、芳香族システム、およびハロゲン化基を含む、広い範囲の官能基、または構造部を含むことができる。さらに、適切なポリマーは、ホモポリマーおよびヘテロポリマーを含む、多くの形態を有することができる。さらに、代替のポリマーは、直鎖、分岐、超分岐、または三次元など種々の形状を有することができる。意図されるポリマーの分子量は、広範囲にわたり、一般に４００ダルトン〜４０００００ダルトン以上である。
【００１７】
意図される無機化合物の例には、ケイ酸塩、アルミン酸塩、および遷移金属含有化合物がある。有機化合物の例には、ポリアリーレンエーテル、ポリイミドおよびポリエステルが含まれる。意図される有機金属化合物の例には、ポリ（ジメチルシロキサン）、ポリ（ビニルシロキサン）およびポリ（トリフルオロプロピルシロキサン）が含まれる。
【００１８】
基板層１０はまた、材料が連続ではなくナノ多孔質であることが望ましい場合には、複数の空隙を含むことができる。空隙は一般に球状であるが、替わりにまたは追加で、管状、層状、円盤状、または他の形状を含んで任意の適切な形状を有することができる。空隙は任意の適切な直径を有することができることも意図している。さらに、少なくともいくつかの空隙が隣接する空隙と連結して、多量の連結した、または「開放の」多孔質を作ることができることも意図している。空隙は、平均直径が１マイクロメートル未満であることが好ましく、より好ましくは平均直径１００ナノメートル未満、更により好ましくは平均直径１０ナノメートル未満である。さらに、空隙が基板層内に均一またはランダムに分散することができることも意図している。好ましい実施形態では、空隙は基板層１０内に均一に分散している。
【００１９】
したがって、基板層１０が単層の従来の基板材料を含むことができることを意図している。基板層１０が、従来の基板材料とともに、層回路基板５の部分を作り上げるように機能するいくつかの層を含むことができることを別法として意図している。
【００２０】
追加の基板層１０に用いることのできる適切な材料は、プリント回路板または他の電子部品用に適切な特性を備える任意の材料を含み、純粋な金属、合金、金属／金属複合材、金属セラミック複合材、金属ポリマー複合材、クラッド材、積層材、導電性ポリマーおよびモノマーを、他の金属化合物と同様に含む。
【００２１】
本明細書で使われている用語「金属」は、シリコンおよびゲルマニウムなど、金属類似の特性を有する元素に加え、元素周期律表のｄ−ブロックおよびｆ−ブロックの元素を意味する。本明細書で使われている語句「ｄ−ブロック」は、元素の核を取り囲む３ｄ、４ｄ、５ｄ、６ｄ軌道を充たす電子を有する元素を意味する。本明細書で使われている語句「ｆ−ブロック」は、ランタン系列およびアクチニウム系列を含んで、元素の核を取り囲む４ｆ、５ｆ軌道を充たす電子を有する元素を意味する。好ましい金属には、チタン、シリコン、コバルト、銅、ニッケル、亜鉛、バナジウム、アルミニウム、クロム、プラチナ、金、銀、タングステン、モリブデン、セリウム、プロメチウム、トリウムがある。より好ましい金属は、チタン、シリコン、銅、ニッケル、プラチナ、金、銀、タングステンである。最も好ましい金属は、チタン、シリコン、銅、ニッケルである。用語「金属」にはまた、合金、金属／金属複合材、金属セラミック複合材、金属ポリマー複合材、同様に他の金属化合物が含まれる。
【００２２】
次いでミラー被覆を有する中空光導波路２０を基板層１０の上に積層することができる。光導波路２０は、光学理論上、電子を伝達する従来のケーブルとは対照的に、光または光子を伝達するのに使用される点で、光ファイバーケーブルまたはワイヤと同じである。光導波路２０は、少なくとも回路基板５の特定の部品および周辺部品に関して、インピーダンスと合わせて最小化または削除できるので、従来の電気ケーブルよりも好んで使用される。
【００２３】
光導波路２０はいくつかの異なる種類の化合物および材料から製造することができる。導波路２０は、ポリマー、モノマー、有機化合物、無機化合物、および最終的には光材料として動作する任意の適切な化合物を含むことができる。光導波路２０は、ポリマー、アクリルモノマー、無機化合物および樹脂を含むことが好ましい。本明細書で意図される光導波路２０はまた、フェナントレンキノンなど他の材料でドープされていてもよい。好ましい実施形態では、導波路２０は表１に示すように、ポリカーボネート、ポリスチレン、シリカガラス、ＰＭＭＡ、シクロオレフィン共重合体、超精密フラットガラスまたはＢＴ（トリアジン／ビスマレイミド(bismalemide)）樹脂を含む。
【００２４】
前に述べたように、中空光導波路は、ａ）鋳造２１０、ｂ）エッチング２２０、またはｃ）前の２つの方法の組合せを含むいくつかの異なる方法によって製造することができる。これらの方法は図２に説明的に示されている。
【００２５】
光導波路２０の鋳造２１０は、光材料２０４を加熱して予備切断した鋳型２１２を光材料２０４の中へ押し込み、導波路２０を形成するプロセスである。使用する材料が導波路材料２０４の化学的な完全さを阻害しない限り、任意の適切な材料を使用することができる。例えば、鋳型２１２がある温度で割れたり、あるいは破壊したりするおそれのある複合材料から作られている場合、販売者は、鋳型２１２の複合材料が導波路材料２０４の中に砕け散り、あるいは最終導波路材料２０４の上に表面的な皮膜を被着して電子用途の性能を損なうかもしれない惧れから、この鋳型材料をある種の光導波路２０には使用したがらないであろう。
【００２６】
光導波路２０のエッチング２２０は、光導波路材料２０４の「塊」から所望の光導波路２０が作られるまで材料をエッチング除去する手順である。エッチングプロセス２２０は、顧客の要求および販売者の入手可能な機械しだいで、化学的、機械的、または両方の組合せとすることができる。しかし、エッチングプロセス２２０は、仕様に基づく粗化または平滑化のいずれかの、部品の仕様を満たす表面を残すことが望ましい。さらに、エッチングプロセス２２０は、障害が意図的でなく、また希望もされていない限り、光導波路材料２０４を化学的に障害が生じないことが望ましい。
【００２７】
加えて、前に述べたように、光導波路２０は顧客および部品の要求によって、適切な反射材料および／または金属でミラー被覆される。反射部品は顧客または部品の仕様または要求を満足するように他の化学的な化合物でドープされることができる。ある実施形態では、導波路２０の端部が４５°の角度にエッチングされ、次いでこれらの端部にミラーリング材料または反射材料でコーティングされる。他の実施形態では、中空光導波路２０は、光をある方向に向けるために、導波路２０の特定の位置に反射材料またはミラー化合物を適宜コーティングすることができる。
【００２８】
さらに、本明細書で意図される中空光導波路２０は、比較的および実質上平坦な中空材料からなる。本明細書で使われている用語「平坦な」は、導波路２０が空間的に一平面、すなわち「ｘ−ｙ」座標系と考えることのできる面内に設計されていることを意味する。明らかに、光導波路２０はそれに深さ、すなわち座標系における「ｚ」成分を有するであろうが、導波路２０はなお実質上平坦である。また、導波路２０には凹凸、すなわち粗い部分があるであろうが、導波路２０は実質上平坦であることが望ましい。いずれにしても最終的に、光導波路２０の寸法および物理的特性は、顧客、電子部品および電子製品によって決定される。
【００２９】
好ましくは透明または半透明のカバー材料層３０が光導波路２０に結合される。カバー材料層３０は、中空光導波路２０を作る材料と同じであることが好ましい。しかし、カバー材料３０は中空光導波路２０とは異なる化学組成であることを意図している。カバー材料層３０は、顧客または部品の要求によって任意の適切な厚さとすることができる。
【００３０】
カバー材料層３０にはまた、光導波路２０の上側部２２に直接結合される側に、適切な反射材料またはミラーをコーティングすることを意図している。カバー材料層上のこの反射材料は中空導波路を光学的に「閉じ込め」て、したがって、光子は光導波路２０の予め定め設計した孔３５を通して出て行くことができる。カバー材料３０は、反射材料で完全にコーティングすることができ、あるいは部品の仕様および要求に応じて、反射材料を一部エッチング除去、あるいは別法で除去することができる。
【００３１】
層部品またはプリント回路板５を継続して作るために、追加の層材料をカバー材料３０に結合することができる。追加の層には、金属、金属合金、複合材料、ポリマー、モノマー、有機化合物、無機化合物、有機金属化合物、樹脂、接着材、および光導波路材料を含む、本明細書で既に述べた材料と同様の材料が含まれることを意図している。
【００３２】
このように、ミラー被覆を有する中空光導波路を含む電子部品の特定の実施形態および用途が開示されている。しかし、本明細書の発明の概念から逸脱することなく、これら既に述べた以外の多くの修正が可能であることは、当業者には明らかなはずである。したがって、従属項の精神を除いて、発明の主題が限定されるものではない。さらに、明細書および請求の範囲を解釈する上で、全ての用語は文脈に一致するよう最も広義に解釈すべきである。特に用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「含んで（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、元素、部品、またはステップを非限定的に指すものであり、言及した元素、部品、またはステップが存在し、あるいは使用されており、あるいは明白には言及していない他の元素、部品、またはステップと組み合わされていることを示すものと解釈すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】好ましい実施形態の概略図である。
【図２】好ましい実施形態のいくつかの製造方法を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年8月26日(2003.8.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板層と、
前記基板層に結合し、光導波路空洞を有する光導波路層と、
前記導波路層に結合し、前記光導波路空洞を少なくとも部分的に被覆するカバー層であって、光子が該カバー層を通過できるようにした少なくとも２つの孔を含み、該少なくとも２つの孔が前記導波路空洞に隣接しているカバー層と、を含み、
前記光導波路空洞は、前記カバー層によって形成された上側部と、前記光導波路層の部分である底側部とを含み、前記上側部および前記底側部が反射コーティングでコーティングされているプリント回路板。
【請求項２】
前記光導波路空洞は、２つの端部を含み、各端部はミラーコーティングされ且つ４５度の角度にエッチングされ、前記少なくとも２つの孔が前記光導波路空洞の前記端部に隣接している請求項１に記載のプリント回路板。
【請求項３】
前記カバー層は、反射コーティングでコーティングされた透明または半透明の材料を含み、前記少なくとも２つの孔が前記反射コーティングを貫通するが、前記透明または半透明の材料は貫通しない請求項１に記載のプリント回路板。
【請求項４】
基板層と、
前記基板層に結合し、光導波路空洞を含む光導波路層と、
前記導波路層に結合し、前記光導波路空洞を部分的に被覆するカバー層であって、光子が前記カバー層を通過できるようにした少なくとも２つの孔を含み、前記少なくとも２つの孔が前記導波路空洞に隣接しているカバー層と、を含み、
前記光導波路空洞は、２つの端部を含み、各端部はミラーコーティングされ且つ４５度の角度にエッチングされ、
前記光導波路空洞は、前記カバー層によって形成された上側部と、前記光導波路層の部分である底側部とを含み、前記上側部および前記底側部が反射コーティングでコーティングされているプリント回路板。
【請求項５】
前記カバー層に結合された少なくとも１つの追加の層を更に含む請求項４に記載のプリント回路板。
【請求項６】
前記少なくとも１つの追加の層は、金属、金属合金、複合材料、ポリマー、モノマー、有機化合物、無機化合物、有機金属化合物の少なくとも１つを含む請求項５に記載のプリント回路板。
【請求項７】
前記カバー層は前記光導波路層と同じ材料を含む請求項４に記載のプリント回路板。
【請求項８】
前記基板はウェーハである請求項１に記載のプリント回路板。
【請求項９】
前記基板は少なくとも２つの材料層を含む請求項１に記載のプリント回路板。
【請求項１０】
前記２つの材料層は、シリカウェーハ、誘電材料、接着材料、樹脂、金属、金属合金、および複合材料の１以上を含む請求項９に記載のプリント回路板。
【請求項１１】
前記導波路層がシリコンベースの材料を含む請求項１に記載のプリント回路板。
【請求項１２】
請求項１に記載のプリント回路板を含む電子部品。
【請求項１３】
基板を提供すること、
上部が開放しており、ミラー被覆された光導波路空洞を含む光導波路層を製造すること、
一側部の少なくとも一部にミラーが被覆され、前記カバー層を貫通する少なくとも２つの孔を含むカバー層を提供すること、
前記導波路層を前記基板に結合すること、
前記カバー層を、前記カバー層のミラー被覆部が部分的に前記導波路空洞を被覆し、前記カバー層の前記孔は前記光導波路空洞への開口を提供するように前記光導波路層に結合することとを含む、プリント回路板を製造する方法。
【請求項１４】
光導波路層を製造することが、前記光導波路層中に前記光導波路空洞を形成することを含み、前記光導波路空洞はミラーをコーティングした４５度の角度の端部を含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
光導波路層を製造することが、前記光導波路層中に前記導波路空洞を鋳造し、続いて前記空洞の側部を反射コーティングでコーティングすることを含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
光導波路層を製造することが、前記光導波路層中に前記導波路空洞をエッチングし、続いて前記空洞の側部を反射コーティングでコーティングすることを含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記基板は少なくとも２つの材料層を含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記少なくとも２つの材料層は、シリカウェーハ、誘電材料、接着材料、樹脂、金属、金属合金、および複合材料の１以上を含む請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記光導波路層はシリコンベースの材料である請求項１４に記載の方法。
【国際調査報告】
2004523781.tif 000018
2004523781.tif 000019
2004523781.tif 000020