一种含有光波导耦合器件的印制线路板的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及印制电路技术领域，特别涉及一种含有光波导耦合器件的印制线路板 的制造方法。
【背景技术】
[0002] 随着通信和计算机技术等信息科学技术的发展，PCB传统铜导线电互联由于如LC 延时、串扰等本身性质问题将面临严峻的挑战，业界普遍认为，单通道速率在IOG以上时， 电互连的技术实现和成本都将面临严峻的挑战，需要采用全新的互连方式。光互连取代电 互连，具有明显的优势，较易实现并可保持良好的信号完整性。光互连的优点包括：
[0003] 1.光通道上传输损耗主要由通道的结构决定，不受信号的频率速率明显影响。因 此，高速传输时信号发散、失真小，损耗低，能保证良好的信号完整性；
[0004] 2.高带宽光信号具有良好的空间相容性，其信号通道上无电磁干扰问题，信号串 扰小，可实现更高的并行互连密度，因此可有效减小器件和设备的尺寸；
[0005] 3.光互连系统响应速率快，单通道传输速率可达量级，而且光子的单元存储密度 高，其存储容量大，量级功耗小，散热容易，因此能实现更简单的物理架构与设计。
[0006]PCB光互连是通过PCB光波导来实现的，PCB光波导通常由3层结构组成的，上下 两层为外包裹层，中间为芯层，中间芯层的折射率略大于外包裹层，光通过全反射的方式传 递信号。
[0007] 光波导层可制作在印刷线路板的外层，也可制作在印刷线路板的内层，对于在内 层的光波导层，其光源进入光波导的方式一般分为以下两种：光信号从印刷线路板侧面进 入和光信号从印刷线路板上方进入。光信号从PCB侧面进入的，形成难度较低。光信号从 PCB上方（90度方向）进入的，形成难度大，涉及不同的耦合方式，包括：
[0008] 1.直接将光纤引出；
[0009] 2.将发射/接收部件放入空腔内；
[0010] 3.外部制作再嵌入或者直接内部制作45度微镜。
[0011] 对于不同的耦合方式，目前比较有吸引力的是制作一个45度微镜，也是目前光通 信板的研宄热点。
[0012] 通常的制作方法主要包括：外部制作微镜再嵌入板内、金刚石/激光切割、使用45 度模具。
[0013] 外部制作45度微镜再嵌入板内的做法中由于耦合器件和作为光传输通道的光波 导是两个独立的部分，器件嵌入板内工艺难度大，对位精度差，器件和光波导之间将引入额 外的耦合损耗，不利于信号传输；并且由于45度微镜制作工艺限制微镜高度目前最小只能 达到200um，影响耦合器件埋置密度。
[0014] 而金刚石/激光切割制作的微镜表面粗糙度大，使用45度模具制作微镜工艺复杂 难以实现量产。
【发明内容】
[0015] 本发明的目的在于提供一种含光波导耦合器件的印制线路板的制造方法，其成本 低廉，工艺简单，易于实现现有条件下的规模化生产；特别是，对位精度高；耦合损耗低，容 易实现微小尺寸微镜的制作，有利于提高光导板中耦合器件的埋置密度。
[0016] 为达到上述目的，本发明的技术方案是：
[0017] 本发明通过对光波芯层灰度掩膜曝光，形成芯层斜面，并在芯层斜面上涂敷反射 层的方法形成微镜耦合器件。
[0018] 具体地，本发明的一种含有光波导耦合器件的印制线路板的制造方法，包括如下 步骤：
[0019] 1)基板制作
[0020] 用覆铜板制作基板，该覆铜板中间为介质层，两面为铜层；通过常规PCB图形制作 流程制作；
[0021] 2)光波导层制作
[0022] 在基板上制作光波导层，其依次包括下包裹层图形、芯层图形和上包裹层图形；通 过涂覆或贴膜，曝光，显影完成下包裹层图形的制作；芯层图形主要包括芯层线路和芯层斜 面，通过涂覆或贴膜，曝光和显影完成；芯层斜面的曝光底片是灰度掩膜；上包裹层图形的 制作通过涂覆或贴膜、曝光、显影的方式完成；对应于芯层斜面处的上包裹层需要被显影去 除，以便露出芯层斜面；
[0023] 3)光波导反射面制作
[0024] 在芯层斜面上覆上反射层，形成微镜；
[0025]4)配套印制线路板制作
[0026] 制作与带有光波导层的基板进行压合的配套印制线路板；
[0027]5)将配套印刷线路板与带有光波导层的基板进行压合，然后进行钻孔、电镀、图形 转移，形成带光波导层和铜线路层的混合板；
[0028] 6)将该混合板进行铣槽、蚀刻铜，最终形成含有光波导耦合器件的印制线路板。
[0029] 进一步，所述的光波导层采用的材料包括湿膜材料和干膜材料。其中湿膜材料包 括：环氧类、硅氧烷类、硅烷类、丙烯酸类或聚酰亚胺类液态材料；干膜类光波导材料包括 环氧类、硅氧烷类、硅烷类、丙烯酸类或聚酰亚胺类制成的薄膜材料。
[0030] 又，所述的芯层斜面的倾斜角度是10度到80度之间，优选45度。
[0031] 另外，本发明所述的芯层斜面涂覆上的反射层采用金、银、铬、镍、铜、锌、钛、锡、锡 银合金、锡银铜合金、铬合金、镍合金或铜锌合金。
[0032] 本发明芯层图形主要包括芯层线路和芯层斜面，通过涂覆或贴膜，曝光和显影完 成，其中光波导曝光使用普通的光掩膜即可，芯层斜面部分的曝光使用灰度掩膜完成。
[0033] 灰度掩膜是一种特殊的光掩膜，它在掩膜平面不同位置提供可变的光通过率。当 芯层光波导材料被暴露于灰度掩膜阻挡形成的不断变化的光亮度下时，光波导芯层材料根 据接收的光亮度级别被去除，亦即通过这种方法，光波导芯层材料去除的深度可以控制。
[0034] 本发明的有益效果：
[0035] 1.成本低廉，工艺简单，易于实现规模化生产。
[0036] 本发明的方法不增加额外的成本，只需要在CAM设计和作图时，将所需要的区域 用灰度掩膜的图形，而其他正常的光波导区域用常规的图形即可。
[0037] 而现有其他的方法，如激光切割、机械切割、内嵌微镜、使用45度模具，都需要增 加额外的生产步骤或者生产物料，不同的程度的增大了生产成本。
[0038] 2.对位精度高。
[0039] 本发明中微镜耦合器件与光波导是在一次成型中完成，不仅有利于PCB中光信号 的90度转向，而且由于没有过多的对位基准的转换，因此对位精度高，耦合损耗低。
[0040] 而对于现有技术内嵌式微镜，其需要配备高精度的对位设备，增加一次额外的对 位基准转换，这样会增加耦合损耗。
[0041] 3.通过化学方法形成的微镜表面光滑平整，耦合