(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平面を有する支持体の水平面上で、コアとクラッドを有する光配線層を製造し、該光配線層を用いて光・電気配線基板を製造する方法であって、
該光配線層を製造する場合に、
支持体の水平面上に剥離膜を形成する工程と、
剥離膜の上に、支持体の水平面に対して平行に広がる第１のコアとクラッドとからなる光配線層を形成する工程と、
光配線層に対して垂直な孔を光配線層に開ける工程と、
孔をコアの材料で埋めて第２のコアを作る工程と、
第１のコアと第２のコアとが交差している部分に光配線層に対して４５度の角度のミラー面を持つミラーを形成する工程と、
ミラーを形成した後、光配線層を支持体から剥離する工程と、
を含む工程によって該光配線層を製造し、
しかる後に、該光配線層の該ミラーが形成された側面を、電気配線を有する基板の電気配線側に、接着する工程と、
ビアホールによって基板の電気配線と電気接続しているパッドを作る工程と、
を含むことを特徴とする光・電気配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光配線層、光配線層の製造方法、光配線と電気配線とが混在する光・電気配線基板、光・電気配線基板の製造方法、及び光・電気配線基板に光部品と電気部品とを実装した実装基板に関する。
【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が流れる部分が存在することになるので、ノイズの発生により誤動作が生じたり、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】
ところで、光部品と光配線とを光結合する１つの方法に、光配線にミラーを設けるものがある。図１は、特開平５−２４１０４４号に掲載されている具体例である。光導波路１を伝搬するレーザ光７は、ミラー３で反射され、受光素子４の受光面５に入射する。ところが、ミラー３で反射されたレーザ光７は広がるので、受光面５が小さい場合には、光結合効率が悪くなるという欠点がある。この欠点を解決するために、特開平５−２４１０４４号の発明では、図２に示す凸レンズ８を光導波路１の表面に設けて、広がったレーザ光７を受光面５に集光させることを提案している。
【０００５】
しかし、特開平５−２４１０４４号の方法では、受光素子４と光導波路１との相対的な位置関係、或いは受光面５の大きさなどの要因によって、最適な凸レンズ８が変るので、様々な種類の光部品を実装する場合には、それぞれの光部品の種類に応じて凸レンズ８を作らなければならず、煩雑である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は係る従来技術の問題に鑑みてなされたもので、光部品と光配線との光結合効率が良くかつ製造が容易な構造を持つ光配線層を用いた光・電気配線基板を製造する方法を提供することを課題とする。
【０００７】
上記の課題を達成するために本発明が提供する手段は、水平面を有する支持体の水平面上で、コアとクラッドを有する光配線層を製造し、該光配線層を用いて光・電気配線基板を製造する方法であって、
該光配線層を製造する場合に、支持体の水平面上に剥離膜を形成する工程と、剥離膜の上に、支持体の水平面に対して平行に広がる第１のコアとクラッドとからなる光配線層を形成する工程と、光配線層に対して垂直な孔を光配線層に開ける工程と、孔をコアの材料で埋めて第２のコアを作る工程と、第１のコアと第２のコアとが交差している部分に光配線層に対して４５度の角度のミラー面を持つミラーを形成する工程と、ミラーを形成した後、光配線層を支持体から剥離する工程と、を含む工程によって該光配線層を製造し、
しかる後に、該光配線層の該ミラーが形成された側面を、電気配線を有する基板の電気配線側に、接着する工程と、ビアホールによって基板の電気配線と電気接続しているパッドを作る工程と、を含むことを特徴とする光・電気配線基板の製造方法である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
１．光配線層
図３に、本発明の光配線層の断面図を示す。光配線層は、光配線層に対して平行な方向にレーザ光を伝搬させるコア２１と、光配線層に対して垂直な方向にレーザ光を伝搬させるコア２２とを有している。これらのコアが光配線であって、クラッド２３に囲まれている。コア２１とコア２２が交差している部分には、光配線層に対して４５度の角度のミラー面を持つミラー２４がある。ミラー２４のミラー面には、図４に示すような、アルミニウムなどの金属膜２５による反射層を設けても良い。
【００１８】
図５に示すように、コア２１を伝搬するレーザ光２６は、ミラー２４で反射され、さらにコア２２を伝搬する。ミラー２４による反射でレーザ光２６が広がっても、コア２２の中に閉じ込められるので、コア２２の端部から細いビームとして出射される。
【００１９】
２．光配線層の製造方法
光配線層の製造方法は、ミラー面に金属膜による反射層を設けない第１の実施形態と、ミラー面に金属膜による反射層を設ける第２の実施形態とがある。
【００２０】
＜光配線層の製造方法の第１の実施形態＞
まず、第１の実施形態を、図６の（ａ）〜（ｆ）の流れに従って説明する。
【００２１】
図６の（ａ）のように、支持体３１の上に剥離膜３２を形成する。
【００２２】
図６の（ｂ）のように、剥離膜３２の上にコア３３とクラッド３４とからなる光配線層を、フォトリソグラフィ技術を用いて形成する。
【００２３】
図６の（ｃ）のように、光配線層に垂直な孔３５を、レーザによって開ける。
【００２４】
図６の（ｄ）のように、孔３５を、コア３３と同じ材料で埋めて、コア３６を作る。
【００２５】
図６の（ｅ）のように、コア３３とコア３６とが交差している部分に、ダイシング加工によって溝を入れて、ミラー３７を形成する。
【００２６】
剥離膜３２を剥離液に浸けることによって、支持体３１から光配線層を剥がし、図６の（ｆ）のような光配線層を得る。
【００２７】
＜光配線層の製造方法の第２の実施形態＞
第２の実施形態を、図７の（ａ）〜（ｅ）の流れに従って説明する。
【００２８】
図７の（ａ）のように、支持体４１の上に剥離膜４２を形成する。
【００２９】
図７の（ｂ）のように、剥離膜４２の上にコア４３とクラッド４４とからなる光配線層を、フォトリソグラフィ技術を用いて形成する。
【００３０】
図７の（ｃ）のように、光配線層に垂直な孔４５を、レーザによって開ける。
【００３１】
図７の（ｄ）のように、孔４５を、コア４３と同じ材料で埋めて、コア４６を作る。
【００３２】
図７の（ｅ）のように、光配線層の上に、フィルム４７をコーティングする。フィルムの代わりにレジストを用いても良い。
【００３３】
図７の（ｆ）のように、ダイシング加工によって、光配線層に溝４８を作る。
【００３４】
図７の（ｇ）のように、アルミニウムなどの金属膜４９で光配線層を覆い、ミラー５０を作る。
【００３５】
フィルム４７を剥離して、溝４８を除いて、金属膜４９を剥離する。さらに、剥離膜４２を剥離液に浸けて、光配線層を支持体４１から剥がし、図７の（ｈ）のような光配線層を得る。
【００３６】
３．光・電気配線基板
本発明の光配線層を、ミラー２４側に吸収層６７を介して、基板６０の電気配線６１及び６２側に接着させる（図８参照）。なお、光配線層の製造方法の第１の実施の形態により得られた光配線層（図６の（ｆ）参照）を用いる場合、コアの端面に空気が接する状態のまま接着してもよいし、溝の部分をコアより低屈折率の媒質で充填した後、コアの端面がコアの屈折率よりも小さい屈折率を持つ媒質と接する状態で接着してもよい。更に、吸収層がコアの端面（溝の部分）を充填できる程度に柔軟であり、かつ、コアより小さい屈折率を持つ媒質であれば、充填とともに接着することができる。
本発明の光・電気配線基板は、図８のように、更にビアホール６３又は６４によって電気配線６１又は６２と電気接続しているパッド６５及び６６を設けたものである。ここで、パッド６５及び６６は、光部品をハンダ付けするためのものである。
【００３７】
図９は、パッド６５及び６６の上に、半導体レーザなどのレーザ発光素子７１のリードを、ハンダ付けしたときの断面図である。レーザ発光素子７１のレーザ発光面７２から放出されたレーザ光７５は、コア２２を伝搬し、ミラー２４で反射された後、コア２１を伝搬する。
【００３８】
図１０は、パッド６５及び６６の上に、フォトダイオードなどの受光素子８１のリードをハンダ付けしたときの断面図である。コア２１を伝搬するレーザ光８５は、ミラー２４で反射され、コア２２を伝搬して、受光素子８１の受光面８２に入射する。上述したように、ミラー２４で反射されたレーザ光８５は広がるが、コア２２に閉じ込められるので、コア２２の端部から細いビームとして出射され、受光面８２に効率良く入射する。
【００３９】
図８の吸収層６７は、電気配線６１及び６２がなす凹凸を吸収することによって、コア２１及び２２の光信号伝搬損失を低減するためのものである。吸収層６７には、塑性又は弾性若しくはそれら両方を有する物質を用いる。塑性を有する物質を用いた吸収層のことを平滑層と呼び、弾性を有する物質を用いた吸収層のことをクッション層と呼ぶ。最も好ましいのは、塑性及び弾性を有する接着剤を用い、光配線層を基板６０に接着したときにできる接着層が、吸収層を兼ねる場合である。
【００４０】
ミラー２４のミラー面に金属膜による反射層を設けない場合には、コア２１及びコア２２の端面であるミラー面が、吸収層６７と直接接触する。この場合、レーザ光がミラー２４で全反射するためには、吸収層６７の屈折率はコアの屈折率よりも小さくなければならない。
【００４１】
光・電気配線基板の光配線層の上に、電気部品をハンダ付けするためのパッドを設けても良いし、また電気配線を設けても良い。電気部品用のパッドは、光部品用のパッドと同様にして、ビアホールによって基板の上の配線と電気接続しても良い。
【００４２】
光配線層の上に電気配線を設けた場合、パッドが、光配線層上の電気配線とだけ接続して、基板上の電気配線とは接続していないことがあっても良い。この場合、もちろん、パッドと基板上の電気配線とを電気接続するためのビアホールは存在しない。
【００４３】
４．光・電気配線基板の製造方法
本発明の光・電気配線基板の製造方法を、ビアホールによって基板上の電気配線と電気接続する光部品用のパッドに焦点を当てて、図１１の（ａ）〜（ｆ）の流れに従って説明する。
【００４４】
図１１の（ａ）のように、光配線層９０のミラー９１側を、吸収層９４を介して、基板９２の電気配線９３を有する側に接着させる。吸収層９３を基板９２の上に作ってから接着させるか、或いは吸収層９４を光配線９０のミラー９１側に作った後に基板９２に接着させる。上述したように、吸収層９３は、平滑層であっても良いし、クッション層であっても良いし、両方の性質を兼ね備えたものでも良いが、好ましくは両方の性質を兼ね備えた接着剤による接着層が良い。また、上述したように、ミラー９１のミラー面に金属膜による反射層を設けずかつミラー面に吸収層が接する場合は、吸収層の屈折率はコアの屈折率よりも小さくする。
【００４５】
図１１の（ｂ）のように、ビアホールを形成するための孔９５を、レーザによって開ける。次に、図示はしていないが、孔９５の表面及び基板９２とは反対側にある光配線層９０の表面を、スパッタリングによってクロムの薄膜を形成し、その後クロムの薄膜の上に同じくスパッタリングによって銅の薄膜を形成する。
【００４６】
図１１の（ｃ）のように、光配線層９０の表面に、レジスト９６を塗布する。
【００４７】
フォトマスクを介してレジスト９６を露光し、その後現像して、図１１の（ｄ）のように、パッド、電気配線などを作る予定の部分のみ、レジスト９６を除去する。
【００４８】
さらに、孔９５及び光配線層９０の表面に形成した銅の薄膜を電極として、銅を電気メッキして、図１１の（ｅ）のように、電気部品用のパッド１００、電気配線９９、ビアホール９８及び光部品用のパッド９７を作る。
【００４９】
レジスト９６を除去する。その後、光配線層９０の表面に形成したクロム及び銅の薄膜をソフトエッチングで除去して、図１１の（ｆ）に示すような光・電気配線層を得る。
【００５０】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明には、以下の効果がある。
【００５１】
第１に、光配線層に対して垂直に光を伝搬させるコアから細いビーム状のレーザを出射するので、集光用の凸レンズ無しで、受光素子と光配線とを効率良く光結合させられるという効果がある。従って、受光素子と光配線との相対的な位置関係、或いは受光素子の受光面の大きさなどの要因に合わせて、集光用の凸レンズを作らなくても済み、集光用の凸レンズを使う従来技術に比較して、製造が容易になるという効果もある。
【００５２】
第２に、光・電気配線基板は、電気配線を有する基板の上に光配線層を設けるので、高密度実装又は小型化が可能であるという効果がある。
【００５３】
第３に、光・電気配線基板は、光配線層の上にも電気配線を設けられるので、電気配線間の干渉が抑えられるという効果がある。
【００５４】
第４に、光・電気配線基板の製造方法の実施形態によれば、吸収層を設けることによって、吸収層が基板上の電気配線の凹凸を吸収するので、光信号伝搬損失がないという効果がある。また、光配線層を基板に接着するとき、その接着が意図されたものに極めて高精度で一致するという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】受光素子と光導波路とをミラーによって光結合させることを説明する図。
【図２】凸レンズによって受光素子と光導波路との結合効率を向上させることを説明する図。
【図３】本発明の光配線層の断面図。
【図４】ミラーに金属膜による反射層を設けた光配線層の断面図。
【図５】光配線層におけるレーザ光の伝搬を説明する図。
【図６】光配線層の製造方法を説明する図。
【図７】ミラーに金属膜の反射層を設ける場合の光配線層の製造方法を説明する図。
【図８】本発明の光・電気配線基板の断面図。
【図９】本発明の光・電気配線基板にレーザ発光素子を実装した場合のレーザ光の伝搬を説明する図。
【図１０】本発明の光・電気配線基板に受光素子を実装した場合のレーザ光の伝搬を説明する図。
【図１１】本発明の光・電気配線基板の製造方法を説明する図。
【符号の説明】
１…光導波路
２…基板
３…ミラー
４…受光素子
５…受光面
６…はんだバンプ
７…レーザ光
８…凸レンズ
２１…コア
２２…コア
２３…クラッド
２４…ミラー
２５…金属膜
２６…レーザ光
３１…支持体
３２…剥離層
３３…コア
３４…クラッド
３５…孔
３６…コア
３７…ミラー
４１…支持体
４２…剥離層
４３…コア
４４…クラッド
４５…孔
４６…コア
４７…フィルム
４８…溝
４９…金属膜
５０…ミラー
６０…基板
６１…電気配線
６２…電気配線
６３…ビアホール
６４…ビアホール
６５…パッド
６６…パッド
６７…吸収層
７１…レーザ発光素子
７２…レーザ発光面
７３…リード
７４…ハンダ
７５…レーザ光
８１…受光素子
８２…受光面
８３…リード
８４…ハンダ
８５…レーザ光
９０…光配線層
９１…ミラー
９２…基板
９３…電気配線
９４…吸収層
９５…孔
９６…レジスト
９７…光部品用のパッド
９８…ビアホール
９９…電気配線
１００…電気部品用のパッド
【図１】
0004306011.tif 000002
【図２】
0004306011.tif 000003
【図３】
0004306011.tif 000004
【図４】
0004306011.tif 000005
【図５】
0004306011.tif 000006
【図６】
0004306011.tif 000007
【図７】
0004306011.tif 000008
【図８】
0004306011.tif 000009
【図９】
0004306011.tif 000010
【図１０】
0004306011.tif 000011
【図１１】
0004306011.tif 000012