专利名称：光电复合柔性布线板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及即薄且抗弯曲性优异的光电复合柔性布线板及其制造方法。
背景技术：
对于便携电话、数码相机或笔记本电脑等典型的移动电子设备，尤其热切需要轻薄短小化。因此，为了将移动电子设备轻薄短小化且易于使用，往往采用折叠式或滑动式等框体设计。
要实现这种优异的设计，需要穿过实现折叠结构或滑动结构的复
合动作型铰链(hinge)内部并传送电信号。复合动作型铰链内部的电信号传送，采用即使在动态弯曲状态下也可信号传送的柔性布线板，对于在铰链部中所使用的柔性布线板，要求在10万次程度的反复弯曲动作中确保^/L械/电气特性。
对于便携电话或数码相机等移动电子设备本身要求轻薄短小化，然而电子设备必须处理的数据尺寸包括高画质的静态图像/动画数据在内急速增大，此外也要求信息处理速度的高速化。因此，对于在电子设备中所使用的柔性布线板，不仅要求基板本身的轻薄短小化，而且要求应付更加高速信号的传送。
以往，柔性布线板中，利用铜布线来传送电信号，但是为了应对现在以及今后的大容量/高速信号处理的需求，也尝试在柔性布线板中还同时传送光信号，要在柔性布线板中传送光信号，需要将光波导及导电布线复合。
综上所述，在现在以及将来，柔性布线板需要满足下述的3个条件。
4(a) 复合用于光传送的光波导和导电布线。
(b) 上述布线板一并具有机械/电气/光学的抗弯曲性能。
(c) 上述布线板本身能够轻薄短小化。
但是，作为将光波导和导电布线复合的柔性布线板的传统结构， 如专利文献1 (日本特许第3193500号)所示，采用柔性布线板和光 波导层为不同层的结构，因此柔性布线板的厚度增加而难以弯曲。
此外，不仅难以弯曲，而且在光波导芯材层及导电金属层为不同 层的结构上，由于弯曲整个基板时发生的弯曲应力的中心从光波导芯 材层及导电金属层的中心偏移，施加到各层的弯曲应力也变得更大。 因此，光波导芯材层及导电金属层的抗弯曲寿命会变得更短。
发明内容
本发明考虑上述的问题构思而成，其目的在于提供即薄且抗弯曲 性优异，并能够安装包含光电转换元件的半导体的光电复合柔性布线 板及其制造方法。
为了达成上述目的，本申请提供权利要求1至3中所述的物的发 明，以及记载于权利要求4至6的制造方法的发明。
即，权利要求1中记载的光电复合柔性布线板，在包材基膜(base film)表面，设有光波导芯材图案和导电金属图案，其特征在于
至少在弯曲可挠部中所述光波导芯材图案和所述导电金属图案 配置在同一平面上，
具有被覆光波导芯材图案和导电金属图案的包材覆盖层(cover lay)。
权利要求2中记载的光电复合柔性布线板，其特征在于在权利 要求1所述的光电复合柔性布线板中，
所述光波导芯材图案的厚度厚于所述导电金属图案的厚度，与所 述光波导芯材图案相接的部分的所述包材基膜的厚度，薄于与所述导 电金属图案相接的部分的厚度。权利要求3中记载的光电复合柔性布线板，其特征在于在权利
要求1所述的光电复合柔性布线板中，
所述导电金属图案和所述包材基膜之间设有中间层。 权利要求4中记载的光电复合柔性布线板的制造方法，是在包材
基膜的表面设有光波导芯材图案和导电金属图案的光电复合柔性布
线板的制造方法，其特征在于
(a) 准备至少在包材基膜的一个面上具有金属层的层叠体，
(b) 通过除去金属层的不需要部分来形成导电金属图案，
(c) 在导电金属图案存在的面上层叠芯材层，
(d) 通过除去芯材层的不需要部分来形成光波导芯材图案，
(e) 被覆包材覆盖层，以覆盖光波导芯材图案。
权利要求5中记载的光电复合柔性布线板的制造方法，其特征在 于在权利要求4所述的光电复合柔性布线板的制造方法中，
(a) 准备在所述包材基膜的至少一个面上具有金属层的层叠体，
(b) 通过除去所述金属层的不需要部分，来形成导电金属图案， (c )所述金属层被除去而露出的所述包材基膜表面的一部分加工
成较薄，
(d)在所述导电金属图案存在的面上层叠芯材层， (e )通过除去所述芯材层的不需要部分来在至少弯曲可挠部中实 施薄化加工的所述包材基膜上形成光波导芯材图案，
(f) 被覆包材覆盖层，以覆盖所述光波导芯材图案。 在权利要求6中记载的光电复合柔性布线板的制造方法，其特征
在于在权利要求4所述的光电复合柔性布线板的制造方法中，
(a )准备在所述包材基膜的至少一个面上具有中间层及金属层的 层叠体，
(b )通过除去所述金属层的不需要部分来形成导电金属图案， (c )除去所述金属层并将露出的一部分中间层的除去，并且对露 出的所述包材基膜进行薄化加工，(d) 在所述导电金属图案的某一面上层叠芯树脂层，
(e) 通过除去所述芯树脂层的不需要部分，至少在弯曲可挠部中 实施薄化加工的所述包材基膜上形成光波导芯材图案，
(f) 被覆包材覆盖层，以覆盖所述光波导芯材图案。
图l是本发明的光电复合模块的平面图。 图2是表示本发明第一实施方式的结构的剖面结构图。 图3是表示本发明第一实施方式的制造方法的工序图。 图4是表示本发明第二实施方式的结构的剖面结构图。 图5是表示本发明第二实施方式的制造方法的工序图。 图6是表示本发明第三实施方式的结构的剖面结构图。 图7是表示本发明第三实施方式的制造方法的工序图。 (符号说明)
1 包材基膜；2a芯材；2芯材图案；3a金属箔；3导电金 属图案；4 包材覆盖层；5挖深加工部；6 中间层。
具体实施例方式
以下，根据图1至图7，就本发明的实施方式进行说明。 图1是表示本发明的适用对象例即光电复合柔性布线板模块的平 面图。在该图l中，具备将光波导芯材图案2和导电金属图案3复 合的线缆部；配置在线缆(cable)部的图示左侧的受光元件、放大器 IC、信号转换IC及导电金属图案连接器安装部；以及配置在线缆部 的图示右侧的发光元件、驱动IC及导电金属图案插入连接器部。
该光电复合柔性布线板模块是在包材基膜等基础材料表面组合以 导电金属图案3形成的电连接器安装部、安装的连接器插座或端板 (header)部件等而形成的。器)等发光元件转换为光信号并在光波导传播。在光波导中传播的光 信号通过同样为安装部件的光电二极管等受光元件来再转换为电信 号，进而由放大器IC等放大，在进行必要的信号转换处理的基础上， 经由与导电图案连接的连接器部安装部再传播信号。 第一实施方式
图2表示具有本发明最基本的结构的第一实施方式。在该第一实
施方式中，在光波导包材基膜1表面设有光波导芯材图案2和导电金 属图案3的光电复合柔性布线板中，至少在弯曲可挠部，光波导芯材 图案2和导电金属图案3配置在同 一平面上，并且具有将光波导芯材 图案2和导电布线图案3被覆的包材覆盖层4。这里包材和芯材的材 料例如为聚酰亚胺类、环氧类、丙烯类等树脂。
导电金属图案的形成法可采用以电镀来在种子层(seed layer)形 成布线的半添加(semi - additive )法、或者将金属颗粒散布在树脂粘 接剂(binder)后进行网版印刷、喷墨印刷等的印刷法，从对于反复 弯曲的高耐性方面考虑，更优选将金属箔蚀刻的减去(subtractive )法。
图3示出一例本发明的光电复合柔性布线板的制造方法。以图1 的截面A-A为对象，对图2所示的基本结构的制法进行说明。该制 法包含下述工序(a)至(e)。
工序(a):准备至少在包材基膜的一个面上具有金属层的层叠体。 金属箔3a的表面状态最好力求平滑。其原因是在金属箔3a是采用 铜箔的场合，铜箔表面的凹凸转印到包材基膜1上，使包材基膜1的 表面以及在包材基膜1的表面上形成的芯材图案2的表面成为凸凹， 会增加光波导的传送损耗。
工序(b):在金属箔3a上，通过干膜的诸如曝光/显影处理形成 防蚀涂层(etching resist)(未图示)，通过金属箔3a的蚀刻处理， 除去金属箔3a的不需要部分，形成需要的导电布线图案3。
工序(c):形成光波导的感光性芯材2a，以埋入工序(b)中形 成的导电布线图案3之间。感光性芯材2a的形成方法可以应用将薄膜化的感光性芯材2a和在工序(b )中形成的基板用层压(laminate press ) 或真空层压来形成的方法，或者将光泽面(varnish)形的芯材2a用诸 如网版印刷或喷雾(spray)印刷来涂敷/干燥而形成的方法。
工序(d):将工序(b)中形成的感光性芯材2a曝光/显影，形 成光波导的芯材图案2。
工序(e):以被覆工序(d)中形成的光波导的芯材图案2的方 式，形成包材覆盖层4，形成部件安装所需的导电焊接点(pad)上的 开口部。
然后，再在导电焊接点上进行诸如电镀的表面处理，也能够进行 部件安装。
通过这些特征，本发明具有如下效果。
通过本发明，将电信号用的导电金属图案和光波导图案形成在同 一面内，通过将光波导的包材用为柔性布线板的基膜及覆盖层，能够 减薄光电复合柔性布线板的总厚度。
通过本发明，能够减薄光电复合柔性布线板的总厚度，这对电子 设备要求的轻薄短小化有利，且由于变薄而实现基板柔性的提高以及 抗弯曲性的提高。
第二实施方式
在光波导中，在包材基膜的表面以及包材基膜上形成的芯图案的 表面一旦以凸凹状粗糙，就有作为光波导的传送损耗变大的缺点。因 此，在第一实施方式所示的结构及制造方法中，所使用的金属箔的表 面需要力求平滑。
另一方面，金属箔的表面越平滑，物理稳固(anchor)效果就越 少，因此与它层叠的树脂材料之间的密合力下降。在第二实施方式中， 使用实施了实际应用中得到充分的密合特性所必需的粗化处理的金 属箔，且确保作为光波导的传送损耗，而且示出提高弯曲特性的制法 及结构。
图4是具有以下特征的结构，即，在图2中说明的光电复合柔性布线板中，光波导芯材图案的厚度厚于导电金属图案的厚度，与光波 导芯材图案相接的部分的包材基膜的厚度薄于与导电金属图案相接 的部分的厚度的结构。
图5是表示图4所示的光电复合柔性布线板的制法的剖面工序图， 包含下述工序(a)至(f)。
工序(a):准备至少在包材基膜1的一个面上具有金属层3a的 层叠体。与包材基膜1密合的一侧的金属箔3a的表面，实施了粗化处 理，以获得与包材基膜l之间所需的充分的密合力。
工序(b):在金属箔3a上，通过干膜的曝光/显影等处理来形成 防蚀涂层(未图示)，通过金属箔3a的蚀刻处理，除去金属箔3a的 不需要部分，形成必要的导电金属图案3。
工序(c):除去金属箔3a并削去露出的包层基础材料1的一部 分表面，力口工成较薄。力口工成较薄的方法可以采用切块机(dicer)中 的挖深加工、或者借助激光器的磨蚀(abrasion )加工、等离子体蚀刻、 活性离子蚀刻(reactive ion etching )、借助药液的化学蚀刻等。
特别是在借助切块机的挖深加工中，用机械上简便的手法能够削 去通过转印金属箔3a的背面形状产生的包材1表面的凹凸，从而能够 作成平滑的表面。
工序(d):形成光波导的感光性芯材2a，以埋入工序(c)中形 成的导电金属图案3之间。图中，不仅形成为埋入导电金属图案3, 而且4隻盖顶部。
感光性芯材2的形成方法可为将薄膜化的芯材2a和工序(c)中 形成的基板层压或真空层压来形成的方法，或者将光泽面形的芯材2a 用诸如网版印刷或喷雾印刷来涂敷/干燥而形成的方法。
工序(e):对工序(d)中形成的感光性芯材2a进行曝光/显影， 形成光波导的芯材图案2。
工序(f):以一皮覆工序(e)中形成的光波导的芯材图案2的方 式，形成包材覆盖层4，形成安装部件所需的导电焊接点上的开口部。
10通过包含上述工序(a)至(f)的制法，可采用进行了用于提高 密合力的粗化处理的金属箔，且除去通过转印到包材的金属表面的粗 化处理来形成的凹凸的转印，得到包材l的平滑表面。该结果，可在 其上形成具有平滑表面的芯材图案2，因此能够抑制光波导部分的光 传送损耗的增加。
而且，通过挖深包材l,将芯材2的弯曲中心与整个基^1的弯曲 中心对齐，可减小施加到芯材2的弯曲应力，结果可延长光波导的弯 曲寿命。显然，将包材基膜1和包材覆盖层4相加后的全体厚度也变 薄，因此更加柔软且易于弯曲。
第三实施方式
图6表示本发明第三实施方式的结构。与图4所示的第二实施方 式的不同点在于金属箔3与包材1之间插入数pm薄的中间层6。
图7是表示图6所示的第三实施方式的制法的剖面工序图，包含 下述工序(a)至(f)。
工序(a):准备至少在包层基础材料1的一个面上具有中间层6 及金属层3a的层叠体。中间层6的材料例如为聚酰亚胺类、环氧类、 丙烯类等树脂。金属箔6的表面状态最好力求平滑，但为了获得与包 材基膜1之间所需的充分的密合力，可对与包材基膜1密合的面的金 属箔3a表面实施4且化处理。
工序(b):在金属箔3a上，通过千膜的诸如曝光/显影来形成防 蚀涂层(未图示)，通过金属箔3a的蚀刻处理，除去金属箔3a的不 需要部分，并形成必要的导电金属图案3。
工序(c):从除去金属箔3a而露出的中间层6的一侧，挖深中 间层6及包材基膜1，加工成较薄。作为加工成较薄的方法，可以应 用切块机的挖深加工，或者借助激光器的磨蚀加工、等离子体蚀刻、 活性离子蚀刻、借助药液的化学蚀刻等。特别是在借助切块机的挖深 加工中，能够以机械特性上简便的手法来削去因转印金属箔3 a的背面 形状而在包层材1表面产生的凹凸，并且能够作成平滑的表面。
ii工序(d):形成光波导的感光性芯材2，以埋入工序(c)中形 成的导电金属图案3之间。感光性芯材3的形成方法，可为将薄膜化 的芯材3a和工序(c)中形成的基^1用层压或真空层压来形成的方法， 或者将光泽面形的芯材3a用诸如网版印刷或喷雾印刷来涂lt/干燥而 形成的方法。
工序(e):对上述工序中形成的感光性芯材3a进行曝光/显影， 形成光波导芯材图案3。
工序(f):以^皮覆工序(e)中形成的光波导的芯材图案2的方 式，形成包材覆盖层4，形成安装部件所需的导电焊接点上的开口部。 然后，再在导电焊接点上进行诸如电镀的表面处理，能够进行部件安 装。
在第三实施方式中，在金属箔3a与包材1之间，插入数jam薄的 中间层6。通过该中间层6的特性，能够制造出进一步提高功能的光 电复合柔性布线板。
例如，中间层6采用与金属箔3a和包材1之间的密合性高的粘接 剂，从而在没有进行表面粗化处理的非常平滑的表面的金属箔也能够 高密合性地使用。
从而，能够形成表面/背面更加平滑且图案边缘也直(straight)的 导电布线图案3,并且由此能够减少在传送高频电信号时的传送损耗， 在光电复合柔性布线板中也可传送更加高频的电信号。
通过包材基膜1的挖深加工，与第二实施方式同样地，使芯材2a 的弯曲中心与整个基板的弯曲中心对齐，能够减小施加到芯材2a的弯 曲应力。该结果，可延长光波导的弯曲寿命。显然，包材基膜l加上 包材覆盖层4的全体厚度也变薄，因此能够更加柔软且易于弯曲。
权利要求
1.一种光电复合柔性布线板，在包材基膜表面设有光波导芯材图案和导电金属图案，其特征在于至少在弯曲可挠部中所述光波导芯材图案和所述导电金属图案配置在同一平面上，包材覆盖层被覆光波导芯材图案和导电金属图案。
2. 如权利要求1所述的光电复合柔性布线板，其特征在于所述光波导芯材图案的厚度厚于所述导电金属图案的厚度，与所述光波导芯材图案相接的部分的所述包材基膜的厚度，薄于与所述导电金属图案相接的部分的厚度。
3. 如权利要求1所述的光电复合柔性布线板，其特征在于所述导电金属图案和所述包材基膜之间设有中间层。
4. 一种光电复合柔性布线板的制造方法，所述光电复合柔性布线板在包材基膜的表面设有光波导芯材图案和导电金属图案，其特征在于(a) 准备在包材基膜的至少一个面上具有金属层的层叠体，(b) 通过除去所述金属层的不需要部分来形成导电金属图案，(c) 在所述层叠体的所述导电金属图案存在的面上层叠芯材层，(d) 通过除去所述芯材层的不需要部分来形成光波导芯材图案，(e) 被覆包材覆盖层，以覆盖所述光波导芯材图案。
5. 如权利要求4所述的光电复合柔性布线板的制造方法，其特征在于(a )准备在所述包材基膜的至少一个面上具有金属层的层叠体，(b)通过除去所述金属层的不需要部分，来形成导电金属图案，(c )所述金属层被除去而露出的所述包材基膜表面的一部分加工成较薄，(d)在所述导电金属图案存在的面上层叠芯材层，实施薄化加工的所述包材基膜上形成光波导芯材图案，(f)被覆包材覆盖层，以覆盖所述光波导芯材图案。
6.如权利要求4所述的光电复合柔性布线板的制造方法，其特征在于(a) 准备在所述包材基膜的至少一个面上具有中间层及金属层的层叠体，(b) 通过除去所述金属层的不需要部分来形成导电金属图案，(c) 除去所述金属层并将露出的一部分中间层的除去，并且对露出的所述包材基膜进行薄化加工，(d) 在所述导电金属图案的某一面上层叠芯树脂层，(e) 通过除去所述芯树脂层的不需要部分，至少在弯曲可挠部中实施薄化加工的所述包材基膜上形成光波导芯材图案，(f) 被覆包材覆盖层，以覆盖所述光波导芯材图案。
全文摘要
本发明提供即薄且抗弯曲性优异并能够安装包含光电转换元件的半导体的光波导混载柔性布线板及其制造方法。所述光波导混载柔性布线板具备第一光波导包层(2)；配置在所述第一光波导包层上的导电布线图案(3)及光波导芯层图案(5)；以及第二光波导包层(6)，所述第二光波导包层(6)形成为与所述第一光波导包层一起包围所述光波导芯层图案及导电布线图案。本发明提供该光波导混载柔性布线板的制造方法。
文档编号G02B6/12GK101661134SQ20091015160
公开日2010年3月3日 申请日期2009年6月22日 优先权日2008年8月26日
发明者赤间史朗 申请人:日本梅克特隆株式会社