光电混装基板及其制造方法与流程

本发明涉及光波导和电路板层叠而得的光电混装基板及其制造方法。

背景技术：
在最近的电子设备等中，随着传输信息量的增大，除了采用电配线外，还采用光配线。作为这种构件，例如，如图7所示，提出有如下光电混装基板（例如，参照专利文献1）：在由聚酰亚胺等构成的绝缘基板51的表面形成电配线52而成的电路板EO的上述绝缘基板51的背面（与形成电配线52的面相反一侧的面）层叠由环氧树脂等构成的光波导（光配线）WO（下包层56、芯体57、上包层58）。但是，在上述光电混装基板中，由于绝缘基板51（聚酰亚胺树脂等）和光波导WO（环氧树脂等）接触，从而由于两者的线膨胀系数之差，根据周围的温度，在光波导WO中产生应力、微小的弯曲，以此为原因，光波导WO的光传播损耗变大。另一方面，作为光电混装基板，如图8所示，提出有在上述绝缘基板51和光波导WO之间整面地设置不锈钢层MO的光电混装基板（例如，参照专利文献2），在该光电混装基板中，上述不锈钢层MO作为加强材料发挥作用，从而防止在上述光波导WO中产生的应力、微小的弯曲。专利文献1：日本特开2010－164655号公报专利文献2：日本特开2009－265342号公报但是，上述以往的光电混装基板（参照图7、图8）是假想使该光电混装基板在呈平坦状的状态下使用而提出的。而且，最近，要求上述电子设备等的小型化等，与其相伴，对于上述光电混装基板也要求在较小空间中使用、在铰接部等可动部中使用等。针对该在较小空间中的使用、在铰接部等可动部中的使用等的要求，本发明的发明人们构想出如下方案：通过使光电混装基板的一部分具有弯曲性，来实现向较小空间内的容纳、在可动部中的使用等。但是，在如上述那样整面地设置不锈钢层MO的光电混装基板（参照图8）中，该不锈钢层MO成为弯曲的阻碍，导致弯曲性变差。此外，在上述铰接部那样的反复弯曲的部分使用时，由于上述不锈钢层MO的金属疲劳等，导致该不锈钢层MO断裂，与此相伴地芯体57也断裂，从而使光配线变得不能使用。即，在对于反复弯曲的耐性方面较差。在该点上，存在改善的余地。

技术实现要素：
本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于，提供一种在抑制光传播损耗的增大、弯曲性、对于反复弯曲的耐性方面均优异的光电混装基板及其制造方法。为了达成上述目的，本发明的第1主旨在于，一种光电混装基板，该光电混装基板包括：在绝缘层的表面形成电配线而成的电路板；光波导，其形成于该电路板的上述绝缘层的背面，该光波导具有包层和芯体；以及金属层，其形成于上述光波导的上述包层与上述电路板的上述绝缘层的背面之间；上述光电混装基板的一部分形成为弯曲预定部，上述金属层的与该弯曲预定部相对应的部分被局部去除，上述光波导的包层进入并填埋该去除痕迹。此外，本发明的第2主旨在于，一种光电混装基板的制造方法，该光电混装基板的制造方法在金属层的表面形成绝缘层，在该绝缘层的表面形成电配线，在上述金属层的背面形成光波导，在形成上述光波导之前，利用蚀刻去除上述金属层的与上述光电混装基板的弯曲预定部相对应的部分，从而得到光电混装基板。本发明的光电混装基板中，由于金属层的与弯曲预定部相对应的部分被局部去除，因此该去除部分不再成为弯曲的阻碍，从而使得其弯曲性优异。此外，即使反复弯曲上述金属层的去除部分，也不会产生金属层的断裂，因此也不会产生光波导的芯体的断裂，从而使得其在对于反复弯曲的耐性方面也优异。并且，由于上述金属层的去除痕迹并不是空洞，光波导的包层进入并填埋该去除痕迹，因此即使弯曲上述弯曲预定部，光波导的芯体的形状也稳定，从而能够维持适当的光传播。而且，由于在上述弯曲预定部以外的部分中，在电路板和光波导之间存在上述金属层，因此该金属层作为加强材料发挥作用，由此，能够防止在上述光波导中产生的应力、微小的弯曲，抑制光波导的光传播损耗的增大。如此，本发明的光电混装基板在弯曲性及对于反复弯曲的耐性方面优异，并且在抑制光传播损耗的增大方面也优异。特别是，在上述弯曲预定部以外的部分中，与上述光波导的芯体的图案相对应地以图案形成上述金属层，上述光波导的包层进入并填埋上述金属层的因该图案形成而被去除的部分的情况下，由于与上述弯曲预定部以外的部分相对应的金属层成为并非整面而是分散形成的状态，因此该弯曲预定部以外的部分变得富有挠性。由此，即使上述弯曲预定部以外的部分受到冲击等，其也能够容易地变形，从而缓冲上述冲击。而且，即使如上述那样地变形，由于上述图案形成后的金属层的部分作为加强材料发挥作用，因此上述变形优先产生于因上述图案形成而被去除金属层的部分（包层进入并填埋的部分）。其结果，即使在上述光电混装基板的弯曲预定部以外的部分产生变形，也能够防止芯体的变形，维持适当的光传播。此外，在本发明的光电混装基板的制造方法中，由于在形成光波导之前，利用蚀刻去除金属层的与光电混装基板的弯曲预定部相对应的部分，因此在形成上述光波导之后，成为光波导的包层进入并填埋上述金属层的去除痕迹的状态。而且，上述弯曲预定部由于金属层的部分被去除，因此变得易于弯曲。此外，由于上述金属层的去除痕迹成为光波导的包层进入并填埋的状态，因此即使如上述那样弯曲，光波导的芯体的形状也稳定，能够得到使适当的光传播成为可能的光电混装基板。附图说明图1示意性地表示本发明的光电混装基板的第1实施方式，其中，（a）为其纵剖视图，（b）为（a）的A－A截面的放大图。图2的（a）～（e）是示意性地表示上述光电混装基板的制造方法中的电路板的制作工序及金属层的蚀刻工序的说明图。图3的（a）～（d）是示意性地表示上述光电混装基板的制造方法中的光波导的制作工序的说明图。图4示意性地表示本发明的光电混装基板的第2实施方式，其中，（a）为其纵剖视图，（b）为（a）的B－B截面的放大图。图5的（a）、（b）是示意性地表示上述第2实施方式的光电混装基板中的芯体的宽度和金属层的图案部分的宽度之间的关系的说明图。图6是示意性地表示上述第1实施方式、第2实施方式的光电混装基板的变形例的纵剖视图。图7是示意性地表示以往的光电混装基板的纵剖视图。图8是示意性地表示其他以往的光电混装基板的纵剖视图。具体实施方式接下来，基于附图对本发明的实施方式进行详细说明。图1的（a）是示意性地表示本发明的光电混装基板的第1实施方式的纵剖视图，图1的（b）是示意性地表示其弯曲部以外的部分的横截面（图1的（a）的A－A截面）的放大图。该实施方式的光电混装基板为带状，其包括：在绝缘层1的表面形成电配线2而成的电路板E；光波导W，其形成于该电路板E的上述绝缘层1的背面，该光波导W具有第1包层6和芯体7；以及金属层M，其形成于上述光波导W的上述第1包层6与上述电路板E的上述绝缘层1的背面之间。而且，如图1的（a）所示，上述光电混装基板在其长度方向的中央部以使上述光波导W处于内侧的方式弯曲。在该弯曲部（长度方向的中央部）中，上述金属层M的部分被去除，上述光波导W的第一包层（下包层）6进入并填埋该去除痕迹R1。此外，如图1的（b）所示，在上述弯曲部以外的部分（区域F的部分）中，上述金属层M与以往同样地整面地形成。由于上述光电混装基板在弯曲部中没有金属层M，因此不成为该弯曲的阻碍，且弯曲性优异。此外，由于上述弯曲部的没有金属层M的部分并不是空洞，光波导W的第1包层6进入并填埋该弯曲部的无金属层M的部分，因此在上述弯曲部中，光波导W的芯体7的形状稳定，能够维持适当的光传播。并且，由于在上述弯曲部以外的部分中，上述金属层M整面地形成，因此该金属层M作为加强材料发挥作用，能够防止在上述光波导W中产生的应力、微小的弯曲。其结果，能够抑制光波导W的光传播损耗的增大。更详细地说明的话，如上所述，上述电路板E包括绝缘层1和形成于该绝缘层1的表面的电配线2。并且，在上述光电混装基板的长度方向的两端部中，以暴露的状态在上述绝缘层1的表面形成有光学元件安装用垫片2a，并且以暴露的状态形成有贯穿上述绝缘层1而与背面的金属层M接触的接地用电极2b。该光学元件安装用垫片2a和接地用电极2b是上述电配线2的一部分，该光学元件安装用垫片2a和接地用电极2b以外的电配线2的部分被覆盖层3（coverlay）覆盖而被绝缘保护。此外，上述绝缘层1具有透光性。如上所述，上述金属层M的与弯曲部相对应的部分被去除（参照图1的（a）），其弯曲部以外的部分整面地形成（参照图1的（b））。并且，在长度方向的两端部中，在与上述电路板E的光学元件安装用垫片2a相对应的位置处形成有光路用的贯通孔5（参照图1的（a））。如图1的（a）、（b）所示，上述光波导W包括：上述第1包层6（下包层）；芯体7，其在该第1包层6的表面上以规定图案形成；以及第2包层8（上包层），其以覆盖该芯体7的状态形成于上述第1包层6的表面。而且，上述第1包层6在其背面（与形成芯体7的面相反一侧的面）与上述金属层M接触，且该第1包层6进入并填埋上述金属层M的去除痕迹R1及光路用的贯通孔5。并且，在长度方向的两端部中，芯体7的与上述电路板E的光学元件安装用垫片2a相对应的部分形成为相对于芯体7的长度方向成45°的倾斜面。该倾斜面反射光，成为使在芯体7和安装于上述光学元件安装用垫片2a的光学元件之间的光传播成为可能的反射面7a。即，在该反射面7a中，由于芯体7的折射率比位于该反射面7a的外侧的空气的折射率大，因此来自发光元件（光学元件）的光、在芯体7内传播来的光到达上述反射面7a时，该光的大部分进行反射而将光路改变90°。接下来，对上述光电混装基板的制造方法进行说明（参照图2的（a）～（e）、图3的（a）～（d））。首先，准备平坦状的上述金属层M（参照图2的（a））。作为该金属层M的形成材料，能够举出不锈钢、铜、银、铝、镍、铬、钛、铂、金等，其中，从对于弯曲的耐性等观点来看，优选不锈钢。此外，上述金属层M的厚度例如设定为10μm～70μm的范围内。接下来，如图2的（a）所示，在上述金属层M的表面，涂布由聚酰亚胺树脂等构成的感光性绝缘树脂，利用光刻法，形成规定图案的绝缘层1。在该实施方式中，为了形成与金属层M接触的接地用电极2b，在长度方向的两端部形成使上述金属层M的表面暴露的孔部1a。另外，上述绝缘层1的厚度设定为3μm～50μm的范围内。接下来，如图2的（b）所示，例如利用部分加成法形成上述电配线2（包含光学元件安装用垫片2a和接地用电极2b）。该方法首先利用阴极溅镀或无电解电镀等在上述绝缘层1的表面形成由铜、铬等构成的金属膜（未图示）。该金属膜成为之后进行电解电镀时的晶种层（成为形成电解电镀层的基底的层）。接下来，在由上述金属层M、绝缘层1及晶种层构成的层叠体的两面层压感光性抗蚀膜（未图示）后，利用光刻法，在形成有上述晶种层一侧的感光性抗蚀膜上形成上述电配线2（包含光学元件安装用垫片2a和接地用电极2b）的图案的孔部，在该孔部的底部使上述晶种层的表面部分暴露。接下来，利用电解电镀，在暴露于上述孔部的底部的上述晶种层的表面部分层叠形成由铜等构成的电解电镀层。然后，利用氢氧化钠水溶液等剥离上述感光性抗蚀膜。之后，利用软蚀刻（softetching）去除未形成有上述电解电镀层的晶种层的部分。由残存的晶种层和电解电镀层构成的层叠部分为上述电配线2（包含光学元件安装用垫片2a和接地用电极2b）。而且，如图2的（c）所示，在上述电配线2（包含光学元件安装用垫片2a和接地用电极2b）的表面形成由镍等构成的无电解电镀层（未图示）后，在电配线2的除了上述光学元件安装用垫片2a和接地用电极2b的部分涂布由聚酰亚胺树脂等构成的感光性绝缘树脂，利用光刻法形成覆盖层3。接下来，如图2的（d）所示，利用蚀刻去除形成于上述光学元件安装用垫片2a和接地用电极2b的上述无电解电镀层（未图示）后，在该去除痕迹上形成由金、镍等构成的电解电镀层4。如此，在上述金属层M的表面形成电路板E。接下来，在由上述金属层M和电路板E构成的层叠体的两面层压感光性抗蚀膜（未图示）后，在上述金属层M的背面侧（与电路板E相反一侧的面侧）的感光性抗蚀膜中的、与长度方向的中央部（弯曲预定部）及光路用的贯通孔形成预定部相对应的部分利用光刻法形成孔部，在该孔部的底部（图中上表面）使上述金属层M的背面部分暴露。而且，如图2的（e）所示，使用与该金属层M的金属材料相对应的蚀刻用水溶液（例如，在不锈钢层的情况下为三氯化铁水溶液）对上述金属层M的暴露于上述孔部的底部的部分进行蚀刻从而去除该部分，使上述绝缘层1暴露在该去除痕迹R1、R2的底部（图中上表面）。该去除痕迹R1、R2中的、长度方向的中央部的去除痕迹R1为弯曲预定部，两端部的去除痕迹R2为光路用的贯通孔5。之后，利用氢氧化钠水溶液等剥离上述感光性抗蚀膜。而且，为了在上述金属层M的背面（图中下表面）形成光波导W（参照图3的（d）），首先，如图3的（a）所示，在上述金属层M的背面涂布作为第1包层6（下包层）的形成材料的感光性环氧树脂等的感光性树脂后，利用照射线对该涂布层进行曝光而使其固化，形成第1包层6。该第1包层6以进入并填埋上述金属层M中的、被蚀刻去除的弯曲预定部（去除痕迹R1）及光路用的贯通孔5（去除痕迹R2）的状态形成。上述第1包层6的厚度（自金属层M的背面的厚度）设定为3μm～50μm的范围内。另外，形成光波导W时（形成上述第1包层6、下述芯体7、下述第2包层8时），上述金属层M的背面朝上。接下来，如图3的（b）所示，利用光刻法在上述第1包层6的表面（图中下表面）形成规定图案的芯体7。该芯体7的厚度设定为20μm～100μm的范围内，宽度设定为10μm～100μm的范围内。作为上述芯体7的形成材料，例如，能够举出与上述第1包层6相同的感光性树脂，并且使用折射率比上述第1包层6及下述第2包层8（参照图3的（c））的形成材料的折射率大的材料。该折射率的调整例如能够通过调整上述第1包层6、芯体7、第2包层8的各形成材料的种类的选择、组成比率来进行。接下来，如图3的（c）所示，利用光刻法以覆盖上述芯体7的方式在上述第1包层6的表面（图中下表面）形成第2包层8。该第2包层8的厚度（自第1包层6的表面的厚度）设定为上述芯体7的厚度以上且300μm以下。作为上述第2包层8的形成材料，例如能够举出与上述第1包层6相同的感光性树脂。而且，如图3的（d）所示，利用激光加工或使用刀尖角度45°的旋转刀等的切削加工等，使光波导W的与上述电路板E的光学元件安装用垫片2a相对应（图中位于下方）的部分（两端部）形成为与芯体7的长度方向成45°倾斜的倾斜面。而且，该倾斜面的芯体7的部分作为光反射面7a发挥作用。这样，在上述金属层M的背面形成光波导W。之后，以使上述光波导W处于内侧的方式使上述弯曲预定部（长度方向的中央部）弯曲。此时，上述弯曲预定部中，由于金属层M被去除而不存在，因此弯曲变得容易。如此，得到图1的（a）、（b）所示的光电混装基板。图4的（a）是示意性地表示本发明的光电混装基板的第2实施方式的纵剖视图，图4的（b）是示意性地表示该光电混装基板的弯曲部以外的部分的横截面（图4的（a）的B－B截面）的放大图。在该实施方式中，如图4的（b）所示，在上述弯曲部以外的部分（区域F的部分）中，与光波导W的芯体7的图案相对应地以图案形成上述金属层M，上述光波导W的第1包层6（下包层）进入并填埋上述金属层M的因该图案形成而被去除的部分。除此以外的部分与图1的（a）、（b）所示的第1实施方式相同，对相同的部分标注相同的附图标记。该实施方式的光电混装基板中，除了上述第1实施方式的作用、效果外，产生如下这种作用、效果。即，由于与上述弯曲部以外的部分相对应的金属层M被图案形成，使该金属层M成为并非整面而是分散地形成的状态，因此使其弯曲部以外的部分富有挠性。由此，即使上述弯曲部以外的部分受到冲击等，也能够容易地变形，从而缓和上述冲击。而且，即使如上述那样变形，由于上述图案形成的金属层M的部分作为加强材料发挥作用，因此上述变形优先产生于因上述图案形成而被去除金属层M的部分（包层进入并填埋的部分）。其结果，即使在上述光电混装基板的弯曲部以外的部分产生变形，也能够防止芯体7的变形，维持适当的光传播。该实施方式的光电混装基板的制造方法如下所述，首先，进行与上述第1实施方式同样地工序，直到在金属层M的表面形成电路板E为止（参照图2的（a）～图2的（d））。之后，在对上述金属层M进行蚀刻时（参照图2的（e）），除了弯曲预定部（长度方向的中央部）及与光路用的贯通孔5相对应的部分外，还蚀刻去除与在之后的工序中形成的光波导W的芯体7的图案相对应的部分以外的部分。从之后的光波导W的形成开始，再进行与上述第1实施方式同样地工序（参照图3的（a）～图3的（d））。此外，如图5的（a）所示，上述图案形成的金属层M的各图案部分Ma的宽度的下限值为与芯体7的宽度相同的值（参照图示的虚线）。将各图案部分Ma的宽度扩宽至相邻的图案部分Ma接触为止时，成为与上述第1实施方式（参照图1的（b））相同，但如该第2实施方式那样图案形成的情况下，如图5的（b）所示，优选的是，各图案部分Ma的宽度的上限值为使相邻的图案部分Ma之间的间隙T成为10μm。另外，在该第2实施方式中，在上述弯曲部以外的部分（区域F的部分）中，也可以局部残留相邻的图案部分Ma之间的金属层M，并成为相邻的图案部分Ma局部相连的状态，从而加强该相连部分。此外，在上述各实施方式中，使光电混装基板以保持在弯曲部（长度方向的中央部）弯曲的状态进行使用，但也可以使光电混装基板在该长度方向的中央部反复弯曲来进行使用。即使这样进行使用，由于金属层M在光电混装基板的长度方向的中央部被去除，因此不会产生金属层M的断裂，也不会产生光波导W的芯体7的断裂。即，在对于反复弯曲的耐性方面较优异。此外，在上述各实施方式中，与弯曲部（长度方向的中央部）相对应的金属层M的部分被去除，但也可以如图6中纵剖视图所示那样，沿长度方向延长该去除部分（参照图示的箭头D），使其形成至弯曲部以外的部分。如此，即使光电混装基板沿长度方向滑动，使弯曲部的位置在长度方向上错位，其弯曲性也得以维持。并且，在上述各实施方式中，使光波导W处于内侧地进行弯曲，但也可以使电路板E处于内侧地进行弯曲。而且，在上述各实施方式中，弯曲部为一处，但也可以为多处，该情况下，去除该多处的金属层M的部分。接下来，与比较例一起对实施例进行说明。但是，本发明不限定于实施例。（实施例）（实施例1、实施例2）在上述第1实施方式中，将弯曲前的光电混装基板（参照图3的（d））作为实施例1，在上述第2实施方式中，将弯曲前的光电混装基板作为实施例2。在该两个实施例中，均设定不锈钢层（金属层）的厚度为18μm，绝缘层的厚度为5μm，第一包层的厚度（自不锈钢层的背面的厚度）为20μm，芯体的厚度为50μm，芯体的宽度为50μm，第二包层的厚度（自第一包层的表面的厚度）为70μm。此外，在实施例2中，将与芯体图案相对应的不锈钢层的图案部分的宽度设定为与上述芯体的宽度（50μm）相同的值。（比较例1、比较例2）将图7所示光电混装基板作为比较例1，将图8所示光电混装基板作为比较例2。设定不锈钢层等的各结构的尺寸与上述实施例1、实施例2相同。（光传播损耗的测量）准备发光元件（ULM公司制，ULM850－10－TT－C0104U）及受光元件（Albisoptoelectronics公司制，PDCA04－70－GS），测量直接由上述受光元件接收自上述发光元件发出的光时的光量Io。接下来，将上述发光元件安装于上述实施例1、实施例2及比较例1、比较例2的光电混装基板的一端部的光学元件安装用垫片，将上述受光元件安装于另一端部的光学元件安装用垫片。接着，测量经由光波导的芯体而由上述受光元件接收自上述发光元件发出的光时的光量I。然后，由上述值计算出[－10×log（I/Io）]，将用该值除以芯体的长度而得的值作为光传播损耗。在下述表1中示出其结果。（对于反复弯曲的耐性）使上述实施例1、实施例2及比较例1、比较例2的光电混装基板在长度方向的中央部（弯曲预定部）弯曲，自该弯曲部使长度方向的一侧和另一侧相对，以该状态将光电混装基板设置于滑动试验机。而且，以上述一侧和另一侧彼此向相反方向滑动的方式使上述一侧和另一侧反复往返。设定该弯曲状态的光电混装基板的高度为4mm，上述滑动的行程为20mm。然后，统计直到上述光电混装基板断裂为止的往返次数。其结果，在实施例1、实施例2及比较例1中，即使进行10000次的往返也未断裂，但在比较例2中，在进行10次的往返时断裂。在下述表1中示出其结果。（表1）由上述表1的结果可知，对于光传播损耗，实施例1、实施例2与具有不锈钢层的比较例2无大的差异。但是，在对反复弯曲的耐性方面，与比较例2相比较，实施例1、实施例2十分优异。此外，得知比较例1虽然具有对于反复弯曲的耐性，但光传播损耗较大。产业上的可利用性本发明的光电混装基板能够利用于要求在较小空间内使用、在铰接部等可动部中使用等的情况等。附图标记说明E电路板；M金属层；W光波导；R1去除痕迹；1绝缘层；2电配线；6第1包层。