專利名稱:安裝有光學(xué)波導(dǎo)的基板以及制造這種基板的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及在信號傳輸?shù)墓怆娹D(zhuǎn)換中使用的安裝有光學(xué)波導(dǎo)的 基板,例如光電封裝或光電基板,以及制造這種安裝有光學(xué)波導(dǎo)的基 板的方法。
背景技術(shù):
主要使用激光發(fā)射器(VCSEL)作為光學(xué)通信裝置。在這種裝 置和光接收器(PD)以倒裝芯片形式安裝在基板等上的情況下,從 該裝置向基板表面垂直地發(fā)射光。
因此,采用了以下這種方法通過傾斜的反射鏡把光反射90度, 從而使光的發(fā)射方向與基板平面平行。
在現(xiàn)有技術(shù)的光電復(fù)合基板的制造中,分開地制造電路基板和 光學(xué)波導(dǎo),然后再把這些元件相互結(jié)合在一起。通過以下方法預(yù)先制
成傾斜的反射鏡,即在光學(xué)波導(dǎo)或者光纖上形成反射鏡,或者把預(yù)
制的反射鏡元件安裝在基板上。
圖1和圖2A至2E示出了現(xiàn)有技術(shù)的安裝有光學(xué)波導(dǎo)的基板以 及制造該基板的方法,其中在光學(xué)波導(dǎo)上形成傾斜45度的反射鏡, 然后把該光學(xué)波導(dǎo)安裝在電路基板上。在圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)中,通 過進(jìn)行45度的切塊機(jī)切割并且使切割表面平整化(受激準(zhǔn)分子激光 器處理等),或者通過模具成型、金屬(例如Au)的氣相沉積來形 成光學(xué)波導(dǎo)10,然后把光學(xué)波導(dǎo)10安裝在電路基板20上。
參考圖2A至2E, (1)使上包層11固化(圖2A) , (2)在 上包層11上堆疊芯層12,然后進(jìn)行圖案化處理、顯影處理和固化處 理(圖2B) , (3)通過切塊機(jī)切割等方式把芯層12的兩端部分傾 斜處理成45度以形成傾斜部分(圖2C) , (4)通過例如Au的氣 相沉積在處理成45度的芯層12的傾斜部分上形成反射鏡14(圖2D),
以及(5)在上包層11的兩端部分和包括反射鏡14的部分在內(nèi)的芯 層12上堆疊下包層13并使下包層13固化(圖2E)。上包層11和 下包層13由相同材料制成,并通過堆疊步驟而彼此形成一體。
如圖1所示,將包括按照上述方式形成的上包層11、芯層12、 下包層13以及傾斜45度的反射鏡14的光學(xué)波導(dǎo)IO安裝在電路基板 20上。電路基板20具有用于安裝光學(xué)波導(dǎo)10的凹陷部27。光學(xué)波 導(dǎo)10沿著箭頭方向安裝在凹陷部27中,從而構(gòu)成了安裝有光學(xué)波導(dǎo) 的電路基板。
圖1的電路基板20包括樹脂層21、由Cu制成的電路圖案22、 阻焊層23、焊盤24、與電路圖案連接的導(dǎo)通部(或?qū)?25以及 芯基板26。
已經(jīng)提出了以下技術(shù)作為與包括光學(xué)波導(dǎo)的電路基板相關(guān)的現(xiàn) 有技術(shù)。
根據(jù)專利文獻(xiàn)1 (日本專利No.2,546,688),在光學(xué)波導(dǎo)基板的 表面部分中設(shè)置有條形光學(xué)波導(dǎo)。在基板的位于光學(xué)波導(dǎo)兩端部分的 側(cè)面上形成有通向表面?zhèn)鹊陌枷莶?。在基板的與光學(xué)波導(dǎo)兩個端面相 對的側(cè)面部分中構(gòu)造有反射壁,該反射壁相對于光學(xué)波導(dǎo)的光軸傾斜 45度,并且朝向斜上方。因此,垂直入射到光學(xué)波導(dǎo)基板上的光被 傾斜45度的反射壁之一以90度角反射,以便入射在光學(xué)波導(dǎo)的一端 上。從光學(xué)波導(dǎo)另一端發(fā)射的光被光學(xué)波導(dǎo)的另一個傾斜45度的反 射壁以90度角反射,以便與光學(xué)波導(dǎo)基板垂直地發(fā)射。
專利文獻(xiàn)2 (未審査的日本專利申請公開No.2003-227951)公開 了一種光學(xué)波導(dǎo)器件,其中光學(xué)器件安裝成與光學(xué)波導(dǎo)片光學(xué)耦合。
為了不必進(jìn)行校準(zhǔn)工作,在光學(xué)波導(dǎo)片中布置用于將光學(xué)器件布置和 固定成預(yù)定姿態(tài)的導(dǎo)向裝置。
在如圖1和圖2A至2E所示的現(xiàn)有技術(shù)的安裝有光學(xué)波導(dǎo)的基 板以及制造該基板的方法中,采用了以下方法分開地制造電路基板 和光學(xué)波導(dǎo)(反射鏡元件),然后把光學(xué)波導(dǎo)安裝在電路基板上。因 此,必須分開地進(jìn)行制造電路基板的工序、制造光學(xué)波導(dǎo)(反射鏡元 件)的工序以及把光學(xué)波導(dǎo)安裝在電路基板上的工序,從而引起工作
效率低和制造成本高的問題。此外,還需要用于將光學(xué)波導(dǎo)定位并安 裝在電路基板上的適當(dāng)位置的專用裝置。
可以采用以下方法把制造光學(xué)波導(dǎo)作為制造電路基板的延續(xù), 而不是分開地制造電路基板和光學(xué)波導(dǎo)。然而,在這種情況下,傾斜 45度的反射鏡的結(jié)構(gòu)和制造工序造成了瓶頸。
對于現(xiàn)有技術(shù),在專利文獻(xiàn)1公開的構(gòu)造中,垂直入射到光學(xué)
波導(dǎo)基板上的光被分別布置在兩側(cè)的兩個傾斜45度的反射壁以90
度角反射,以便與光學(xué)波導(dǎo)基板垂直地發(fā)射。然而,沒有把形成光學(xué) 波導(dǎo)作為制造電路基板的延續(xù)。
在專利文獻(xiàn)2的器件中,雖然設(shè)置有用于將光學(xué)器件安裝成與 光學(xué)波導(dǎo)片光學(xué)耦合的導(dǎo)向裝置,但是沒有把形成光學(xué)波導(dǎo)作為制造 電路基板的延續(xù)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供了一種安裝有光學(xué)波導(dǎo)的基板以及 制造這種安裝有光學(xué)波導(dǎo)的基板的方法。
為了實(shí)現(xiàn)所述目的,根據(jù)本發(fā)明,提供了一種制造安裝有光學(xué) 波導(dǎo)的基板的方法,所述基板包括電路基板和形成在電路基板上的光
學(xué)波導(dǎo),所述方法包括以下步驟
在所述電路基板的表面上形成下包層; 在所述下包層上堆疊紫外線可固化樹脂層; 使所述紫外線可固化樹脂層部分固化,然后去除紫外線可固化 樹脂層的未固化部分,從而形成至少一個樹脂突起部分; 把所述樹脂突起部分處理成具有傾斜面; 在所述傾斜面上形成金屬層; 在所述下包層和所述金屬層上堆疊芯層;以及 在所述芯層上堆疊上包層。
在這種情況下,可以將所述樹脂突起部分的傾斜面處理成相對 于電路基板的表面成45度角。
此外,根據(jù)本發(fā)明,提供了一種安裝有光學(xué)波導(dǎo)的基板,包括-電路基板;以及
形成在所述電路基板上的光學(xué)波導(dǎo),
其中,所述光學(xué)波導(dǎo)包括
下包層,其形成在所述電路基板的表面上;
芯層,其堆疊在所述下包層上;
上包層,其堆疊在所述芯層上;以及
至少一個傾斜的反射鏡,其形成在所述芯層中。 在這種情況下,所述反射鏡可以相對于所述光學(xué)波導(dǎo)傾斜45度。
所述反射鏡可以包括布置在所述光學(xué)波導(dǎo)兩端附近的兩個反射
鏡。所述安裝有光學(xué)波導(dǎo)的基板還可以包括-
光發(fā)射器,具有光發(fā)射部分并布置在所述電路基板上;以及
光接收器,具有光接收部分并布置在所述電路基板上,
其中,所述光發(fā)射部分的光軸與由所述光學(xué)波導(dǎo)的上包層和下包層限定的光學(xué)路徑垂直,所述光發(fā)射部分的光軸相對于反射鏡之一
成45度角,并且
其中,所述光接收部分的光軸與所述光學(xué)波導(dǎo)的光學(xué)路徑垂直,
所述光接收部分的光軸相對于另一個反射鏡成45度角。
所述反射鏡可以僅布置在所述光學(xué)波導(dǎo)一端附近。所述安裝有
光學(xué)波導(dǎo)的基板還可以包括
光發(fā)射器,其具有光發(fā)射部分并布置在所述電路基板上, 其中,所述光發(fā)射部分的光軸與由所述光學(xué)波導(dǎo)的上包層和下
包層限定的光學(xué)路徑垂直,所述光發(fā)射部分的光軸相對于反射鏡成
45度角。
根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例,在制造電路基板的延續(xù)過程中,在
電路基板上形成反射鏡(例如,傾斜45度的反射鏡)作為光學(xué)傳輸
用的裝置。因此,不需要在光學(xué)波導(dǎo)中布置反射鏡結(jié)構(gòu),從而有利于 形成光學(xué)傳輸用的反射鏡,并且簡化了光學(xué)波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)。根據(jù)這種構(gòu) 造,可以把在電路基板上形成光學(xué)波導(dǎo)作為制造電路基板的延續(xù)。對 于這種安裝有光學(xué)波導(dǎo)的基板,在制造電路基板的延續(xù)過程中,可以 一起制造在現(xiàn)有技術(shù)中分開制造的電路基板和光學(xué)波導(dǎo)。因此可以減
少工時數(shù)并降低制造成本。
從下面的詳細(xì)的說明書、附圖和權(quán)利要求書中將清楚地看出其 他特征和優(yōu)點(diǎn)。
圖1是示出光學(xué)波導(dǎo)安裝在電路基板上的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)例的剖視圖。
圖2A至圖2E示出按步驟順序在光學(xué)波導(dǎo)中形成傾斜45度的反
射鏡的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)例。
圖3A至圖3E示出制造本發(fā)明的安裝有光學(xué)波導(dǎo)的基板的方法 步驟(前半部分步驟)。
圖4A至圖4D示出制造本發(fā)明的安裝有光學(xué)波導(dǎo)的基板的方法 步驟(后半部分步驟)。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明制造的安裝有光學(xué)波導(dǎo)的基板的實(shí)施例。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明制造的安裝有光學(xué)波導(dǎo)的基板的另一個實(shí) 施例。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖3A至3E和圖4A至4E示出制造本發(fā)明實(shí)施例的安裝有光學(xué) 波導(dǎo)的基板的方法的順序步驟。圖3A是多層電路基板的剖視圖。圖 3A所示的電路基板包括絕緣樹脂層21、由Cu制成的電路圖案22、 阻焊層23、焊盤24、與電路圖案連接的導(dǎo)通部(或?qū)?25、由 例如FR-4等材料制成的絕緣芯基板26。
通過平坦的阻焊層23的面構(gòu)造電路基板的待形成光學(xué)波導(dǎo)的表 面。阻焊層23的面具有用于形成預(yù)定光學(xué)波導(dǎo)的區(qū)域。
首先,如圖3B所示,在阻焊層23的面上堆疊光學(xué)波導(dǎo)的下包 層30。下包層30的厚度約為10pm。接下來,如圖3C所示,在阻焊 層23的面和電路基板的下包層30上設(shè)置作為樹脂材料的紫外線 (UV)可固化樹脂31。 UV可固化樹脂31的厚度約為35|im。接下來,參考圖3D,UV可固化樹脂31的待形成傾斜反射鏡(在 本實(shí)施例中為傾斜45度的反射鏡)的部分被固化,從而僅該部分將 會以突起的形式保留。具體地說,使用掩模32,該掩模在與待形成 傾斜45度的反射鏡的部分相對應(yīng)的位置具有開口 32a和32b。通過 掩模32用UV射線照射UV可固化樹脂31,然后通過曝光形成圖案。 這使UV可固化樹脂31的與開口 32a和32b相對應(yīng)的部分被固化。
如果將要形成的光學(xué)波導(dǎo)50被構(gòu)造成使垂直入射到電路基板上 的光通過該光學(xué)波導(dǎo),然后再垂直于電路基板或者沿著與入射在電路 基板上的光成180度的方向發(fā)射,則應(yīng)在兩個位置形成光學(xué)波導(dǎo)的傾 斜45度的反射鏡。因此,在這種情況下,在兩個位置形成傾斜45 度的反射鏡,并且也在這兩個位置形成掩模32的開口。如后面所述, 存在僅在一個位置形成光學(xué)波導(dǎo)的傾斜45度的反射鏡的情況。
接下來,參考圖3E,通過顯影處理去除UV可固化樹脂31的除 了形成有傾斜45度的反射鏡的部分以外的多余部分,即未固化部分 33,使得形成有傾斜45度的反射鏡的部分被保留為兩個平行的突起 部分(樹脂突起表面)31a和31b。
參考圖4A,對于兩個突起部分31a和32b中的每一個突起部分, 利用45度的切塊刀35以切塊的方式或者利用45度拋光板以拋光的 方式把樹脂突起部分表面的兩個面傾斜地切割成45度,從而形成樹 脂傾斜面34。如果在通過切塊等方式產(chǎn)生的切割表面中形成有刮痕 或凹坑,那么對該切割表面照射激光束或者施加樹脂溶液,以使該切 割表面平滑。
接下來,參考圖4B,通過金屬濺射法、氣相沉積法等在傾斜成 45度的樹脂傾斜表面34上形成具有金屬反射表面的例如Au等金屬 的金屬層36,以便形成為金屬反射鏡36。參考圖4C,然后在電路基 板上堆疊芯層37。使用未固化的膜狀材料作為用于形成芯體等的材 料。使用掩模(未示出)等進(jìn)行圖案化處理,并且進(jìn)行顯影處理。由 于芯層37的材料未固化,所以對芯層37的材料進(jìn)行平坦化處理,直 到到達(dá)突起部分31a和31b的頂端為止。
接下來,在芯層37上堆疊上包層38,然后進(jìn)行圖案化和顯影處 理。上包層38的厚度約為10pm。因此,制成了結(jié)合有光學(xué)波導(dǎo)的 安裝有光學(xué)波導(dǎo)的電路基板。在上述實(shí)施例中,金屬反射鏡36布置 在兩個位置。然而,如后面所述,存在僅在一個位置布置金屬反射鏡 36的情況。
圖5是安裝有光學(xué)波導(dǎo)的基板的剖視圖,該基板是通過圖3A至 3E和圖4A至4E的步驟制造的本發(fā)明的安裝有光學(xué)波導(dǎo)的基板的實(shí) 施例,并且通過在同一電路基板上發(fā)射光和接收光而用于傳輸光學(xué)信 號。圖6是安裝有光學(xué)波導(dǎo)的基板的剖視圖,該基板是本發(fā)明的安裝 有光學(xué)波導(dǎo)的基板的另一個實(shí)施例,并且用于在電路基板上發(fā)射(或 接收)光,以便通過光纖等進(jìn)行光學(xué)信號的傳輸。
在圖5所示的實(shí)施例中,通過圖3A至3E和圖4A至4E的步驟 在多層電路基板的上表面形成光學(xué)波導(dǎo)50。在這種情況下,如上所 述,通過由下包層30、中間芯層37和上包層38組成的堆疊部件構(gòu) 造成光學(xué)波導(dǎo)50,并且該光學(xué)波導(dǎo)具有傾斜45度的金屬反射鏡(金 屬反射表面)36,該金屬反射鏡位于光學(xué)波導(dǎo)50的芯層37的兩端附 近。芯層37的位于兩個金屬反射鏡36和36之間的部分限定了光學(xué) 路徑51,其中兩個金屬反射鏡36和36分別位于光學(xué)波導(dǎo)50的兩側(cè)。
例如VCSEL等光發(fā)射器40安裝在多層電路基板的上表面上, 并且位于光學(xué)波導(dǎo)50—側(cè)附近。光發(fā)射器40包括位于器件主體中的 光發(fā)射部分41,并且通過凸點(diǎn)42與多層電路基板的焊盤24連接, 從而與基板電連接。光發(fā)射器40通過透明的底部填充材料43安裝在 多層電路基板上。在這種情況下,光發(fā)射器40相對于多層電路基板 定位,使得光發(fā)射部分41的光軸垂直于多層電路基板的上表面,并 且還垂直于光學(xué)波導(dǎo)50和光學(xué)路徑51,這樣使得光發(fā)射部分41的 光軸相對于金屬反射鏡36之一的金屬反射表面成45度角。
相比之下,例如PD等光接收器60安裝在多層電路基板的上表 面上,并且位于光學(xué)波導(dǎo)50另一側(cè)附近。光接收器60包括位于器件 主體中的光接收部分61,并且以與光發(fā)射器40相同的方式通過凸點(diǎn) 42與多層電路基板的焊盤24連接,從而與基板電連接。光接收器60 以與光發(fā)射器40相同的方式通過透明的底部填充材料43安裝在多層
電路基板上。在這種情況下,光接收器60相對于多層電路基板定位, 使得光接收部分61的光軸垂直于多層電路基板的上表面,并且還垂
直于光學(xué)波導(dǎo)50和光學(xué)路徑51,這樣使得光接收部分61的光軸相 對于另一個金屬反射鏡36的金屬反射表面成45度角。
因此,從光發(fā)射器40的光發(fā)射部分41發(fā)射并且垂直入射到光 學(xué)波導(dǎo)50上的光被金屬反射鏡36之一的金屬反射表面以90度角反 射,以便通過位于光學(xué)波導(dǎo)50的芯層37內(nèi)的光學(xué)路徑51,然后又 被光學(xué)波導(dǎo)50的另一個金屬反射鏡36的金屬反射表面以90度角反 射,以便被光接收器60的光接收部分61所接收。
圖6所示的另一個實(shí)施例在以下方面與圖5所示的實(shí)施例不同。 在圖5的實(shí)施例中, 一對金屬反射鏡36分別布置在光學(xué)波導(dǎo)50兩端 附近的兩個位置。相比之下,在圖6的實(shí)施例中,只有一個金屬反射 鏡36布置在光學(xué)波導(dǎo)50 —端附近,并且設(shè)置信號傳輸用的光纖70 來代替圖5實(shí)施例中的光接收器60,光纖70的入射面經(jīng)由小間隙與 光學(xué)波導(dǎo)50的另一端面相對,以使光學(xué)波導(dǎo)50的光軸與光纖70的 光軸重合。
因此,從光發(fā)射器40的光發(fā)射部分41發(fā)射并且垂直入射到光 學(xué)波導(dǎo)50的光被金屬反射鏡36的金屬反射表面以卯度角反射,以 便通過位于光學(xué)波導(dǎo)50的芯層37內(nèi)的光學(xué)路徑51,然后通過光學(xué) 波導(dǎo)50的另一端面入射在光纖70上,從而實(shí)現(xiàn)光學(xué)信號的傳輸。
當(dāng)然,附圖所示的實(shí)施例可以構(gòu)造成用光接收器代替光發(fā)射器 40,并且從光纖70入射在光學(xué)波導(dǎo)50上的光被金屬反射鏡36的金 屬反射表面以90度角反射,以便被光接收器所接收。
雖然已經(jīng)參考附圖描述了本發(fā)明的多個實(shí)施例,但是本發(fā)明不 限于這些實(shí)施例,并且可以在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)采用各種形式、 進(jìn)行各種修改和變化等。例如,在實(shí)施例中,金屬反射鏡傾斜成45 度;然而,金屬反射鏡的傾斜角度不限于45度。此外,金屬反射鏡 36由Au制成;然而,金屬反射鏡36的材料不限于這種金屬。
如上所述,根據(jù)本發(fā)明,可以把在電路基板上形成光學(xué)波導(dǎo)作 為制造電路基板的延續(xù);在制造電路基板的延續(xù)過程中,可以一起制
造在現(xiàn)有技術(shù)的光電電路基板中分開制造的電路基板和光學(xué)波導(dǎo),從
而可以減少工時數(shù)并降低制造成本。因此,本發(fā)明可以應(yīng)用于所有類 型的光學(xué)信號傳輸基板,例如光學(xué)元件和電氣元件的加固封裝以及光
學(xué)元件和電氣元件的加固基板。
權(quán)利要求
1. 一種制造安裝有光學(xué)波導(dǎo)的基板的方法,所述基板包括電路基板和形成在電路基板上的光學(xué)波導(dǎo),所述方法包括以下步驟在所述電路基板的表面上形成下包層;在所述下包層上堆疊紫外線可固化樹脂層;使所述紫外線可固化樹脂層部分固化,然后去除紫外線可固化樹脂層的未固化部分,從而形成至少一個樹脂突起部分;把所述樹脂突起部分處理成具有傾斜面;在所述傾斜面上形成金屬層;在所述下包層和所述金屬層上堆疊芯層;以及在所述芯層上堆疊上包層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造安裝有光學(xué)波導(dǎo)的基板的方法, 其中,將所述樹脂突起部分的傾斜面處理成相對于電路基板的表面成45度角。
3. —種安裝有光學(xué)波導(dǎo)的基板,包括-電路基板;以及形成在所述電路基板上的光學(xué)波導(dǎo), 其中,所述光學(xué)波導(dǎo)包括下包層,其形成在所述電路基板的表面上;芯層,其堆疊在所述下包層上;上包層,其堆疊在所述芯層上;以及至少一個傾斜的反射鏡,其形成在所述芯層中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的安裝有光學(xué)波導(dǎo)的基板, 其中,所述反射鏡相對于所述光學(xué)波導(dǎo)傾斜45度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的安裝有光學(xué)波導(dǎo)的基板, 其中,所述反射鏡包括布置在所述光學(xué)波導(dǎo)兩端附近的兩個反 射鏡。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的安裝有光學(xué)波導(dǎo)的基板, 其中,所述反射鏡僅布置在所述光學(xué)波導(dǎo)一端附近。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的安裝有光學(xué)波導(dǎo)的基板,還包括 光發(fā)射器,其具有光發(fā)射部分并布置在所述電路基板上;以及光接收器,其具有光接收部分并布置在所述電路基板上,其中,所述光發(fā)射部分的光軸與由所述光學(xué)波導(dǎo)的上包層和下包層限定的光學(xué)路徑垂直,所述光發(fā)射部分的光軸相對于反射鏡之一成45度角,并且其中,所述光接收部分的光軸與所述光學(xué)波導(dǎo)的光學(xué)路徑垂直,所述光接收部分的光軸相對于另一個反射鏡成45度角。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的安裝有光學(xué)波導(dǎo)的基板,還包括 光發(fā)射器,其具有光發(fā)射部分并布置在所述電路基板上, 其中,所述光發(fā)射部分的光軸與由所述光學(xué)波導(dǎo)的上包層和下包層限定的光學(xué)路徑垂直,所述光發(fā)射部分的光軸相對于反射鏡成 45度角。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種安裝有光學(xué)波導(dǎo)的基板以及制造這種基板的方法。在該方法中,在電路基板的表面上形成下包層;在下包層上堆疊UV可固化樹脂層;使樹脂層部分固化,并且去除其他未固化的樹脂層,從而形成樹脂突起部分;把樹脂突起部分處理成具有傾斜面;在傾斜面上形成金屬反射層;在下包層和金屬反射層上堆疊芯層;以及在芯層上堆疊上包層。
文檔編號G02B6/136GK101387722SQ200810148808
公開日2009年3月18日 申請日期2008年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月14日
發(fā)明者柳澤賢司 申請人:新光電氣工業(yè)株式會社