特許 6787716 光回路基板およびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6787716

(24)【登録日】2020年11月2日

(45)【発行日】2020年11月18日

(54)【発明の名称】光回路基板およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/12 20060101AFI20201109BHJP

   G02B 6/13 20060101ALI20201109BHJP

【ＦＩ】

   G02B6/12

   G02B6/13

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-146220(P2016-146220)

(22)【出願日】2016年7月26日

(65)【公開番号】特開2018-17805(P2018-17805A)

(43)【公開日】2018年2月1日

【審査請求日】2019年4月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006633

【氏名又は名称】京セラ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】宍戸 逸朗

【審査官】 林 祥恵

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０２−０９０１０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０１０６９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１１９０６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１５４０５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／１０２４３１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−１６５１８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−０８７１０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１４２０２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１３９９９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１８０６０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０３１６３３０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 中国特許出願公開第１０４６３５２９８（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ６／１２−６／１４

Ｇ０２Ｂ ６／３０

Ｇ０２Ｂ ６／３２

Ｈ０５Ｋ １／００−１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

平坦な主面を有するコアと、
平坦な主面を有しており、該主面と同一平面内に前記コアの主面を露出する態様で前記コアを被覆する下部クラッド層と、
平坦な主面を有しており、該主面と同一平面内に前記コアの主面および前記下部クラッド層の主面を露出する態様で前記下部クラッド層を被覆する絶縁層と、
前記同一平面における少なくとも前記コアの主面を被覆するとともに、光ファイバー用の端子との当接面として、前記絶縁層の主面において前記コアを間に挟む領域を露出する態様で位置する上部クラッド層と、を備えることを特徴とする光回路基板。

【請求項2】

平坦な主面を有する銅箔を準備する工程と、
前記主面上の中央部から外周部にかけて延びるコアを形成する工程と、
前記主面上に、前記コアを被覆する下部クラッド層を形成する工程と、
前記主面上に、前記下部クラッド層を被覆する絶縁層を形成する工程と、
前記銅箔を除去して、前記主面に密接していた互いに同一平面内にある前記コアの主面および前記下部クラッド層の主面ならびに前記絶縁層の主面を露出する工程と、
前記同一平面における少なくとも前記コアの主面を被覆するとともに、光ファイバー用の端子との当接面として、前記絶縁層の主面において前記コアを間に挟む領域を露出する上部クラッド層を形成する工程と、を行うことを特徴とする光回路基板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光導波路を有する光回路基板およびその製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

図４に、電子部品Ｄが実装されるとともに、光ファイバー用の端子Ｔと接続される従来の光回路基板Ｂの一例を示す。
従来の光回路基板Ｂは、配線基板２０と、光導波路２１とを備えている。

【0003】

配線基板２０は、絶縁層２２と配線導体２３とを備えている。絶縁層２２には、貫通孔２４が形成されている。絶縁層２２の上下面および貫通孔２４の内側には、配線導体２３が形成されている。絶縁層２２の上面には、配線導体２３の一部から成る電子部品接続パッド２５が形成されている。電子部品接続パッド２５には、電子部品Ｄが実装される。
絶縁層２２の下面には、配線導体２３の一部から成る外部接続パッド２６が形成されている。外部接続パッド２６は、外部回路基板（不図示）の配線導体が接続される。

【0004】

光導波路２１は、配線基板２０上に形成されている。
光導波路２１は、下部クラッド層２１ａおよびコア２１ｂ、ならびに上部クラッド層２１ｃにより形成されている。
光導波路２１を構成する下部クラッド層２１ａと上部クラッド層２１ｃは、プレーン状の絶縁層である。コア２１ｂは、断面が四角の細い帯状である。下部クラッド層２１ａおよび上部クラッド層２１ｃは、コア２１ｂの表面に密着してコア２１ｂを取り囲んでいる。コア２１ｂは、光導波路２１の一方の端部において光信号の方向を変える反射面２７を有している。また、光導波路２１の他方の端部には、光ファイバー用の端子Ｔが接続される接続面２８を有している。そして、例えば電子部品Ｄから発信された光信号が反射面２７で方向を変えてコア２１ｂを伝播し、接続面２８において光信号が光ファイバーＦに伝送される。

【0005】

ところで、従来の光回路基板Ｂに光ファイバー用の端子Ｔを接続するときには、例えば光導波路２１の上面に端子Ｔを当接することで、光ファイバーＦの光軸とコア２１ｂの光軸とを位置合わせする。
ところが、配線基板２０は、製造時の残留応力等により反りが生じている場合がある。このため、配線基板２０の上に形成された光導波路２１は、配線基板の反りの影響を受けて反りが生じることがある。このため、端子Ｔを光導波路２１の上面に当接したときに、光ファイバーＦの光軸とコア２１ｂの光軸とを精度良く位置合わせできず、電子部品Ｄと光ファイバーＦとの間で光信号の伝送を正確に行うことができないという問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開昭６２−２７０９０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、光ファイバーの光軸とコアの光軸とを精度良く位置合わせすることで、電子部品と光ファイバーとの間で光信号の伝送を正確に行うことが可能な光回路基板を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る光回路基板は、平坦な主面を有するコアと、平坦な主面を有しており、該主面と同一平面内に前記コアの主面を露出する態様で前記コアを被覆する下部クラッド層と、平坦な主面を有しており、該主面と同一平面内に前記コアの主面および前記下部クラッド層の主面を露出する態様で前記下部クラッド層を被覆する絶縁層と、同一平面における少なくともコアの主面を被覆するとともに、光ファイバー用の端子との当接面として、絶縁層の主面においてコアを間に挟む領域を露出する態様で位置する上部クラッド層と、を備えることを特徴とするものである。

【0009】

本発明に係る光回路基板の製造方法は、平坦な主面を有する銅箔を準備する工程と、前記主面上の中央部から外周部にかけて延びるコアを形成する工程と、前記主面上に、前記コアを被覆する下部クラッド層を形成する工程と、前記主面上に、前記下部クラッド層を被覆する絶縁層を形成する工程と、前記銅箔を除去して、前記主面に密接していた互いに同一平面内にある前記コアの主面および前記下部クラッド層の主面ならびに前記絶縁層の主面を露出する工程と、前記同一平面における少なくとも前記コアの主面を被覆するとともに、光ファイバー用の端子との当接面として、前記絶縁層の主面において前記コアを間に挟む領域を露出する上部クラッド層を形成する工程と、を行うことを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0010】

本発明の光回路基板によれば、コアの平坦な主面と絶縁層の平坦な主面とが同一の平面内に形成されている。
このため、光回路基板に光ファイバー用の端子を接続するときには、絶縁層の平坦な主面に端子を当接することで、光ファイバーの光軸とコアの光軸とを容易かつ精度良く位置合わせすることができる。
これにより、電子部品と光ファイバーとの間で光信号の伝送を正確に行うことが可能な光回路基板を提供することができる。

【0011】

本発明の光回路基板の製造方法によれば、銅箔の平坦な主面上にコアを形成した後に、コアを被覆する下部クラッド層および下部クラッド層を被覆する絶縁層を、順次それぞれ銅箔の平坦な主面上に形成していく。さらに、銅箔を除去することで主面に密接していたコアの主面および下部クラッド層の主面ならびに絶縁層の主面を露出させた後、下部クラッド層の主面上に、コアの主面を被覆する上部クラッド層を形成する。
このため、コアの主面と絶縁層の主面とを同一の平面内に形成することができる。
これにより、光回路基板に光ファイバー用の端子を接続するときには、絶縁層の平坦な主面に端子を当接することで、光ファイバーの光軸とコアの光軸とを容易かつ精度良く位置合わせすることができるため、電子部品と光ファイバーとの間で光信号の伝送を正確に行うことが可能な光回路基板の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１（ａ）および（ｂ）は、本発明に係る光回路基板の実施形態の一例を示す概略断面図および接続面側の正面図である。

【図2】図２（ａ）〜（ｇ）は、本発明に係る光回路基板の製造方法の実施形態の一例を示す概略断面図である。

【図3】図３（ｈ）〜（ｍ）は、本発明に係る光回路基板の製造方法の実施形態の一例を示す概略断面図である。

【図4】図４（ａ）および（ｂ）は、従来の光回路基板の一例を示す概略断面図および接続面側の正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

まず、本発明に係る光回路基板の一例を、図１を基にして詳細に説明する。

【0014】

図１に示すように、本発明に係る光回路基板Ａは、光導波路１０と、絶縁層１１と、配線導体１２とを備えている。

【0015】

光導波路１０は、下部クラッド層１０ａおよびコア１０ｂ、ならびに上部クラッド層１０ｃにより構成されている。
下部クラッド層１０ａおよびコア１０ｂは、それぞれ平坦な主面Ｓ１、Ｓ２を有している。下部クラッド層１０ａは、それぞれの主面Ｓ１、Ｓ２が同一の平面内となるように、コア１０ｂを被覆している。
下部クラッド層１０ａは、スルーホール１３を有しており、その直上には電子部品接続パッド１４が配設されている。
上部クラッド層１０ｃは、コア１０ｂの主面Ｓ２を被覆する状態で下部クラッド層１０ａの主面Ｓ１上から絶縁層１１の主面Ｓ３上にかけて形成されている。
下部および上部クラッド層１０ａ、１０ｃ、ならびにコア１０ｂは、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂、あるいはシリコン樹脂により形成されている。
コア１０ｂを形成する樹脂の屈折率は、下部および上部クラッド層１０ａ、１０ｃを形成する樹脂の屈折率よりも大きいものが用いられる。
下部および上部クラッド層１０ａ、１０ｃの厚みは、およそ５〜１００μｍ程度である。
コア１０ｂの厚みは、およそ５〜５０μｍ程度である。

【0016】

光導波路１０の一端には、コア１０ｂに形成されており光信号の方向を変える反射面１５を有している。また、光導波路１０の他端には、光ファイバー用の端子Ｔが接続される接続面１６を有している。そして、電子部品Ｄから発信された光信号が反射面１５で方向を変えてコア１０ｂを伝播し、接続面１６において光信号が光ファイバーＦに伝送される。

【0017】

絶縁層１１は、例えばエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂により形成されている。
絶縁層１１は、平坦な主面Ｓ３を有しており、その主面Ｓ３が下部クラッド層１０ａの主面Ｓ１およびコア１０ｂの主面Ｓ２と同一の平面内となるように下部クラッド層１０ａを被覆している。絶縁層１１は、ビアホール１７を有している。
絶縁層１１の主面Ｓ３には、光ファイバー用の端子Ｔを当接するために上部クラッド層１０ｃによって被覆されない領域を有している。

【0018】

配線導体１２は、光導波路１０および絶縁層１１の表面および内部に、例えば銅めっき等の良導電性金属により形成されている。
絶縁層１１の下面に形成された配線導体１２の一部は、外部回路基板（不図示）に接続する外部接続パッド１８として機能する。

【0019】

このように、本発明に係る光回路基板Ａによれば、コア１０ｂの平坦な主面Ｓ２と絶縁層１１の平坦な主面Ｓ３とが同一の平面内に形成されている。
このため、光回路基板Ａに光ファイバー用の端子Ｔを接続するときには、絶縁層１１の平坦な主面Ｓ３に端子Ｔを当接することで、光ファイバーＦの光軸とコア１０ｂの光軸とを容易かつ精度良く位置合わせすることができる。
これにより、電子部品Ｄと光ファイバーＦとの間で光信号の伝送を正確に行うことが可能な光回路基板を提供することができる。

【0020】

次に、本発明に係る光回路基板の製造方法の一例について、図２および図３を基にして詳細に説明する。なお、図１と同じ部材には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

【0021】

まず、図２（ａ）に示すように、第１の銅箔２０ａと第２の銅箔２０ｂとが分離可能に密着した銅箔２０を準備する。第１の銅箔２０ａは、平坦な主面を有しており、上下に貫通した位置決めマーク２１が形成されている。

【0022】

次に、図２（ｂ）に示すように、位置決めマーク２１を基準にして、第１の銅箔２０ａの主面にコア１０ｂを形成する。コア１０ｂは、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂、あるいはシリコン樹脂から成る感光性シートを、真空下で第１の銅箔２０ａの上面に貼着して露光および現像により帯状に形成した後、熱硬化することで形成すればよい。あるいは、上記と同様の樹脂を含有する液状の樹脂材料を、第１の銅箔２０ａの上面にスピンコーターやスリットコーターを用いて塗布して熱硬化した後、露光および現像により帯状に形成すればよい。

【0023】

次に、図２（ｃ）に示すように、第１の銅箔２０ａの主面に、コア１０ｂを被覆する下部クラッド層１０ａを形成する。下部クラッド層１０ａは、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂、あるいはシリコン樹脂から成る感光性シートを、第１の銅箔２０ａの主面上にコア１０ｂを被覆するように貼着して露光および現像した後、熱硬化することで形成される。あるいは、上記と同様の樹脂を含有する液状の樹脂材料を、コア１０ｂを被覆するようにスピンコーターやスリットコーターを用いて塗布して熱硬化した後、露光および現像により形成すればよい。
なお、下部クラッド層１０ａを形成した後、第１の銅箔２０ａの主面を、例えばエッチング液により粗化処理しておくことが好ましい。これにより、第１の銅箔２０ａの主面に形成される絶縁層１１の主面Ｓ３に粗化面が転写され、主面Ｓ３と上部クラッド層１０ｃとの密着性を向上できる。

【0024】

次に、図２（ｄ）に示すように、位置決めマーク２１を基準にして、下部クラッド層１０ａにスルーホール１３を形成する。スルーホール１３は、例えばレーザー加工により形成される。

【0025】

次に、図２（ｅ）に示すように、位置決めマーク２１を基準にして、下部クラッド層１０ａの表面およびスルーホール１３の内部に光導波路用の配線導体１２を形成する。
光導波路用の配線導体１２は、例えば周知のセミアディティブ法を用いて、無電解銅めっきおよび電解銅めっきにより形成される。

【0026】

次に、図２（ｆ）に示すように、第１の銅箔２０ａの主面上に、下部クラッド層１０ａおよび配線導体１２を被覆する絶縁層１１を形成する。
絶縁層１１は、例えばエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂からなる絶縁シートを、真空下で第１の銅箔２０ａの主面上に貼着して熱硬化することにより形成される。

【0027】

次に、図２（ｇ）に示すように、絶縁層１１に光導波路用の配線導体１２の一部を底面とするビアホール１７を形成する。ビアホール１７は、例えばレーザー加工により形成される。

【0028】

次に、図３（ｈ）に示すように、絶縁層１１の表面およびビアホール１７の内部に絶縁層用の配線導体１２を形成する。
絶縁層用の配線導体１２は、例えば周知のセミアディティブ法を用いて、無電解銅めっきおよび電解銅めっきにより形成される。

【0029】

次に、図３（ｉ）に示すように、第２の銅箔２０ｂを第１の銅箔２０ａから剥離する。

【0030】

次に、図３（ｊ）に示すように、第１の銅箔２０ａを除去することで、第１の銅箔２０ａの主面に密接していた互いに同一平面内にある下部クラッド層１０ａの主面Ｓ１、およびコア１０ｂの主面Ｓ２、ならびに絶縁層１１の主面Ｓ３を露出させる。このとき、位置決めマーク２１は、除去せずに残しておく。

【0031】

次に、図３（ｋ）に示すように、電子部品接続パッド１４を形成する。電子部品接続パッド１４は、絶縁層用の配線導体１２と電気的に接続されている。電子部品接続パッド１４は、例えば周知のセミアディティブ法を用いて、無電解銅めっきおよび電解銅めっきにより形成される。また、電子部品接続パッド１４には、第１の銅箔２０ａの一部を使用しても構わない。

【0032】

次に、図３（ｌ）に示すように、下部クラッド層１０ａの主面Ｓ１上に、コア１０ｂの主面Ｓ２を被覆するように上部クラッド層１０ｃを形成する。
上部クラッド層１０ｃは、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂、あるいはシリコン樹脂から成る感光性シートを、下部クラッド層１０ａの主面Ｓ１上およびコア１０ｂの主面Ｓ２上、ならびに絶縁層１１の主面Ｓ３上の一部を被覆するように貼着して露光および現像した後、熱硬化することで形成すればよい。あるいは、上記と同様の樹脂を含有する液状の樹脂材料を、下部クラッド層１０ａの主面Ｓ１上およびコア１０ｂの主面Ｓ２上、ならびに絶縁層１１の主面Ｓ３上の一部を被覆するようにスピンコーターやスリットコーターを用いて塗布して熱硬化した後、露光および現像により形成すればよい。
なお、上部クラッド層１０ｃは、粗化面を有する主面Ｓ３上の一部を被覆するように形成することで絶縁層１１との密着性が向上する。

【0033】

最後に、図３（ｍ）に示すように、位置決めマーク２１を基準にして、コア１０ｂに反射面１５を形成することで、図１に示すような光回路基板Ａが形成される。
反射面１５は、例えばブレードあるいはレーザーを光導波路１０の上方から所定の角度で切り込み、あるいは照射することで形成される。

【0034】

このように、本発明に係る光回路基板の製造方法によれば、銅箔２０の平坦な主面上にコア１０ｂを形成した後に、コア１０ｂを被覆する下部クラッド層１０ａおよび下部クラッド層１０ａを被覆する絶縁層１１を、順次それぞれ銅箔２０の平坦な主面上に形成していく。さらに、銅箔２０を除去することで主面に密接していたコア１０ｂの主面Ｓ２および下部クラッド層１０ａの主面Ｓ１、ならびに絶縁層１１の主面Ｓ３を露出させた後、下部クラッド層１０ａの主面Ｓ１上に、コア１０ｂの主面Ｓ２を被覆する上部クラッド層１０ｃを形成する。
このため、コア１０ａの主面Ｓ２と絶縁層１１の主面Ｓ３とを同一の平面内に形成することができる。
これにより、光回路基板Ａに光ファイバー用の端子Ｔを接続するときには、絶縁層１１の平坦な主面Ｓ３に端子を当接することで、光ファイバーＦの光軸とコア１０ｂの光軸とを容易かつ精度良く位置合わせすることができ、電子部品Ｄと光ファイバーＦとの間で光信号の伝送を正確に行うことが可能な光回路基板の製造方法を提供することができる。

【0035】

なお、本発明は、上述の実施形態の一例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば、本例では光回路基板Ａにソルダーレジスト層が被着されていない一例を示したが、電子部品接続パッド１４や外部接続パッド１８の中央部を露出する開口部を有するソルダーレジスト層を絶縁層１１の上下面に形成しても構わない。

【符号の説明】

【0036】

１０ａ 下部クラッド層
１０ｂ コア
１０ｃ 上部クラッド層
１１ 絶縁層
Ａ 光回路基板
Ｓ１ 下部クラッド層の主面
Ｓ２ コアの主面
Ｓ３ 絶縁層の主面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】