JP6202566B2

JP6202566B2 - 光電気混載基板およびその製法

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Publication number: JP6202566B2
Application number: JP2013224450A
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Inventors: 雄一辻田; 柴田　直樹; 直樹柴田
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Filing date: 2013-10-29
Publication date: 2017-09-27
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Description

本発明は、光素子が実装された電気回路部と光導波路部とを備えた光電気混載基板およびその製法に関するものである。

最近の電子機器等では、伝送情報量の増加に伴い、電気配線に加えて、光配線が採用されており、光素子が実装された電気回路部と光導波路部とが一体的に設けられた光電気混載基板が汎用されている。

上記光電気混載基板は、例えば、基板の裏面側に沿って光導波路部が設けられ、表面側に、電気配線をベースとする電気回路部が設けられ、その電気回路部内の所定の位置に光素子が実装された構造になっている。そして、光素子が受光素子である場合は、上記光導波路内を伝送されてきた光が、光導波路の下流端に設けられたミラー部において反射され、光の方向を変えて、基板表面側に実装された光素子の受光部と光結合されるようになっている。また、光素子が発光素子である場合は、発光素子から基板裏面側に向かって出射された光が、光導波路の上流端に設けられたミラー部において反射され、光の方向を変えて、光導波路部内に入射されるようになっている。

したがって、上記光素子と光導波路との光結合において、高い光伝播効率を実現するには、光導波路部における光軸と、光素子における受発光部の光軸とが正確に位置合わせされていることが重要であり、そのためには、光電気混載基板を作製する際、光結合のために光を反射するミラー部の位置と、電気回路上に実装される光素子の位置とを、できるだけ正確に位置決めする必要がある。

そこで、上記ミラー部の位置と、光素子の位置とを、できるだけ高い精度で位置決めするために、さまざまなアライメント方法が提案されている。例えば、本出願人は、光電気混載基板において、基板の表面側と裏面側のそれぞれにアライメントマークを設けて、光素子の実装位置の精度を高めるようにした光電気混載基板の構造とその製法を提案している（特許文献１を参照）。

すなわち、上記光電気混載基板は、図７に示すように、電気回路部分１と、光導波路部分２とを備え、上記電気回路部分１が、金属製基板１０と、絶縁層（図示せず）と、電気回路１１と、第２のアライメントマーク１５とを備えている。そして、上記電気回路１１のうち、光素子実装用のパッド１１ａに、光素子３が実装されている。また、上記光導波路部分２は、上記基板１の裏面側に、接着層５を介して設けられており、透光性を有するアンダークラッド層２１と、光路用のコア２２と、このコア２２の端部２２ａ（光反射用のミラー部になっている）に対して位置決めされた第１のアライメントマーク２４と、上記コア２２および第１のアライメントマーク２４を被覆するオーバークラッド層２３とを備えている。そして、上記第２のアライメントマーク１５の識別用マークは、基板裏面側の第１のアライメントマーク２４を基準として位置決めされている。なお、上記基板１０には、光結合用の貫通孔１２が設けられており、光Ｌの光路は、図において矢印で示すようになっている。また、１４は、第１のアライメントマーク２４を基板表面側から視認するための貫通孔である。

この構成によれば、上記第１のアライメントマーク２４がコア２２の端部２２ａに対して位置決めされており、その第１のアライメントマーク２４を基準として第２のアライメントマーク１５も、コア２２の端部２２ａに対して位置決めされているため、光素子３の実装位置も、コア２２の端部２２ａに対し位置決めされるに等しいことになり、両者の位置決めを個別に行う場合に比べて位置決め精度が高くなる。

特開２０１０−１２８２００号公報

しかしながら、上記の構成では、第２のアライメントマーク１５が、コア２２の端部２２ａに対して位置決めされることになっても、コア２２の端部２２ａと電気回路部分１１におけるパッド１１ａの位置とが正確に位置決めされているという保証はなく、仮にパッド１１ａの位置がコア２２の端部と正確な位置関係になければ、パッド１１ａと光素子３とがずれて、光素子３をパッド１１ａの上に適正な姿勢で実装することができなくなるおそれがある。また、電気回路部分１と光導波路部分２を接着層５で貼り合わせているため、基板裏面側の第１のアライメントマーク２４を、基板表面側から視認して第２のアライメントマーク１５の識別マークを位置決めする際、上記接着層５が視認時のエラー要因となるおそれもある。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、光素子と光導波路とが非常に高い精度で位置合わせされた、優れた光電気混載基板とその製法の提供をその目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、透明性を有する絶縁層とその裏面に設けられる金属補強層からなる基板と、上記基板の表面側に形成される電気回路部と、上記基板の裏面側に形成される光導波路部とを備え、上記金属補強層には、光結合用貫通孔が設けられ、上記電気回路部には、光素子実装用のパッドを含む電気配線と、上記パッドに実装される光素子とが設けられ、上記光導波路部には、透光性を有するアンダークラッド層と光路用のコアと透光性を有するオーバークラッド層とで構成される光導波路と、光結合用のミラー部とが設けられ、上記基板表面側の光素子と基板裏面側の光導波路とが上記ミラー部を介して光結合された光電気混載基板であって、上記基板表面側に、電気配線用の金属からなり上記電気配線と同一基準で位置決めされたミラー部位置決め用の第１のアライメントマークと、同じく電気配線用の金属からなり上記電気配線と同一基準で位置決めされた光素子位置決め用の第２のアライメントマークとが形成されているとともに、上記金属補強層に、上記基板表面側の第１のアライメントマークを基板裏面側から視認するためのアライメント用貫通孔が形成されており、上記光導波路部のミラー部が、上記アライメント用貫通孔を通して基板裏面側から視認される第１のアライメントマークを基準として位置決めされ、上記電気回路部の光素子が、上記第２のアライメントマークを基準として位置決めされている光電気混載基板を第１の要旨とする。

また、本発明は、透明性を有する絶縁層とその裏面に設けられる金属補強層からなる基板と、上記基板の表面側に形成される電気回路部と、上記基板の裏面側に形成される光導波路部とを備え、上記金属補強層には、光結合用貫通孔が設けられ、上記電気回路部には、光素子実装用のパッドを含む電気配線と、上記パッドに実装される光素子とが設けられ、上記光導波路部には、透光性を有するアンダークラッド層と光路用のコアと透光性を有するオーバークラッド層とで構成される光導波路と、光結合用のミラー部とが設けられ、上記基板表面側の光素子と基板裏面側の光導波路とが上記ミラー部を介して光結合された光電気混載基板であって、上記基板表面側に、電気配線用の金属からなり上記電気配線と同一基準で位置決めされた、ミラー部位置決め用と光素子位置決め用を兼ねるアライメントマークが形成されているとともに、上記金属補強層に、上記基板表面側のアライメントマークを基板裏面側から視認するためのアライメント用貫通孔が形成されており、上記光導波路部のミラー部が、上記アライメント用貫通孔を通して基板裏面側から視認されるアライメントマークを基準として位置決めされ、上記電気回路部の光素子が、同じく上記アライメントマークを基準として位置決めされている光電気混載基板を第２の要旨とする。

さらに、本発明は、上記第１の要旨である光電気混載基板を製造する方法であって、透明性を有する絶縁層とその裏面に設けられる金属補強層からなる基板と、上記基板の表面側に形成される電気回路部と、上記基板の裏面側に形成される光導波路部とを備え、上記金属補強層には、光結合用貫通孔が設けられ、上記電気回路部には、光素子実装用のパッドを含む電気配線と、上記パッドに実装される光素子とが設けられ、上記光導波路部には、透光性を有するアンダークラッド層と光路用のコアと透光性を有するオーバークラッド層とで構成される光導波路と、光結合用のミラー部とが設けられ、上記基板表面側の光素子と基板裏面側の光導波路とが上記ミラー部を介して光結合された光電気混載基板を製造する際、電気配線用の金属を用い、上記電気配線を形成すると同時に、ミラー部位置決め用の第１のアライメントマークと光素子位置決め用の第２のアライメントマークを形成する工程と、上記金属補強層に光結合用貫通孔を形成すると同時に、上記第１のアライメントマークを視認するためのアライメント用貫通孔を形成する工程とを備え、上記アライメント用貫通孔を通して基板裏面側から視認される第１のアライメントマークを基準として上記ミラー部の形成位置を決めるとともに、上記第２のアライメントマークを基準として上記光素子の実装位置を決めるようにした光電気混載基板の製法を第３の要旨とする。

そして、本発明は、上記第２の要旨である光電気混載基板を製造する方法であって、透明性を有する絶縁層とその裏面に設けられる金属補強層からなる基板と、上記基板の表面側に形成される電気回路部と、上記基板の裏面側に形成される光導波路部とを備え、上記金属補強層には、光結合用貫通孔が設けられ、上記電気回路部には、光素子実装用のパッドを含む電気配線と、上記パッドに実装される光素子とが設けられ、上記光導波路部には、透光性を有するアンダークラッド層と光路用のコアと透光性を有するオーバークラッド層とで構成される光導波路と、光結合用のミラー部とが設けられ、上記基板表面側の光素子と基板裏面側の光導波路とが上記ミラー部を介して光結合された光電気混載基板を製造する際、電気配線用の金属を用い、上記電気配線を形成すると同時に、ミラー部位置決め用と光素子位置決め用を兼ねるアライメントマークを形成する工程と、上記金属補強層に光結合用貫通孔を形成すると同時に、上記アライメントマークを視認するためのアライメント用貫通孔を形成する工程とを備え、上記アライメント用貫通孔を通して基板裏面側から視認されるアライメントマークを基準として上記ミラー部の形成位置を決めるとともに、同じく上記アライメントマークを基準として上記光素子の実装位置を決めるようにした光電気混載基板の製法を第４の要旨とする。

すなわち、本発明は、光電気混載基板において、基板表面側の電気回路部に、光素子実装用のパッドを含む電気配線とともに、その電気配線と同一基準で位置決めされた、電気配線用の金属からなるミラー部位置決め用のアライメントマークと光素子位置決め用のアライメントマーク、もしくはミラー部位置決め用と光素子位置決め用を兼ねる単一のアライメントマークが設けられた構造になっている。そして、基板裏面側において、光導波路部のミラー部が、光導波路と基板を通して視認される上記ミラー部位置決め用のアライメントマークを基準として位置決めされた状態で形成されており、基板表面側において、電気回路部に実装される光素子が、上記光素子位置決め用のアライメントマークを基準として位置決めされた状態でパッドに実装されている。

上記構成によれば、電気回路部における光素子の実装位置と、光導波路部におけるミラー部とが、どちらも、光素子実装用のパッドを含む電気配線の配置と同一のアライメント基準によって位置決めされているため、両者の位置合わせが、高い精度でなされている。しかも、その基準が、パッドを含む電気配線の配置と共通の基準であるため、パッドに対し光素子がずれるおそれもなく、非常に高い精度で光素子と光導波路が光結合されたものとなる。したがって、この光電気混載基板は、光伝播損失が低く抑えられ、高品質のものとなる。また、光導波路のコアも、光素子実装用のパッドを含む電気配線と同一基準で位置決めされた電気配線用の金属からなるアライメントマークによって、位置決めした状態で形成すれば、より一層、光結合の精度が高くなり、光伝播損失を低く押さえることができるため、さらに高品質のものとなる。

そして、本発明の光電気混載基板の製法によれば、上記ミラー部位置決め用のアライメントマークと光素子位置決め用のアライメントマーク、もしくはミラー部位置決め用と光素子位置決め用を兼ねる単一のアライメントマークを、電気配線とともに、同一の金属パターンとして同一工程で得ることができるため、アライメントマーク形成のための別工程が不要である。また、基板表面側のアライメントマークを基板裏面側から視認するためのアライメント用貫通孔の形成も、従来の、光結合用貫通孔の形成と同一工程でできるため、別工程が不要である。したがって、上記優れた品質の光電気混載基板を、コスト高を招くことなく効率よく製造することができるという利点を有する。

なお、本発明において、「透明性を有する」とは、その光透過性が、波長６００ｎｍ以上において４０％以上であることをいい、必ずしも無色透明である必要はなく、着色透明であってもよい、という趣旨である。また、「視認」とは、肉眼によって直接見るだけでなく、顕微鏡や各種の画像表示装置によって表示される画像を見る場合も含む趣旨である。

本発明の光電気混載基板の一実施の形態を部分的に示す模式的な断面図である。（ａ）〜（ｄ）は、いずれも上記光電気混載基板の作製工程を示す模式的な説明図である。（ａ）〜（ｄ）は、いずれも上記光電気混載基板の作製工程を示す模式的な説明図である。（ａ）、（ｂ）は、ともに上記光電気混載基板の作製工程を示す模式的な説明図である。（ａ）〜（ｅ）は、いずれも上記光電気混載基板のアライメントマークにおける識別マークの例を示す説明図である。本発明の光電気混載基板の他の実施の形態を部分的に示す模試的な断面図である。従来の光電気混載基板の一例を部分的に示す模式的な断面図である。

つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。

図１は、本発明の光電気混載基板の一実施の形態を示している。この光電気混載基板は、透明性を有する絶縁層３０とその裏面に設けられる金属補強層３１からなる基板３２とを備え、基板３２の表面側、すなわち上記絶縁層３０の表面側に、電気回路部３３が形成されている。また、基板３２の裏面側、すなわち上記金属補強層３１の裏面側に光導波路部３４が形成されている。そして、図では、その右半分の図示を省略しているが、その右半分には、図示された左側と左右対称の構造が設けられている（説明は省略）。

上記電気回路部３３には、光素子実装用のパッド３５ａを含む電気配線３５が形成されており、その電気配線３５のパッド３５ａには、金めっき層４５を介して、光素子５０が実装されている。なお、この例では、図示されているこの光素子５０が発光素子であり、図示されていない右側に設けられた光素子が受光素子である。したがって、この光電気混載基板では、光Ｌが図において一点鎖線で示すような光路を示す。また、上記パッド３５ａの近傍に、電気配線３５と同一の金属材料によって、ミラー部位置決め用の第１のアライメントマーク３６と、光素子位置決め用の第２のアライメントマーク３７とが設けられている。上記アライメントマーク３６、３７は、ともに、上記電気配線３５と同じ厚みを備えた円板状で、これらを上からみた平面図である図５（ａ）に示すように、その中央に、十字状の貫通孔からなる識別マーク３６ａ、３７ａが形成されている。そして、これら電気配線３５と２つのアライメントマーク３６、３７は、パッド３５ａを除いて、透明なカバーレイ３８によって被覆され、絶縁保護されている。

また、上記絶縁層３０の裏面側の金属補強層３１には、光結合用貫通孔３１ａが形成されているとともに、上記第１のアライメントマーク３６を、基板３２の裏面側から視認するためのアライメント用貫通孔３１ｂが形成されている。

そして、上記金属補強層３１の裏面側の光導波路部３４には、透光性を有するアンダークラッド層４０と光路用のコア４１と透光性を有するオーバークラッド層４２とで構成される光導波路Ｗが設けられており、この光導波路Ｗの端部に、４５°の角度で傾斜した反射面からなるミラー部４３が形成されている。なお、上記アンダークラッド層４０もしくはオーバークラッド層４２は、金属補強層３１における光結合用貫通孔３１ａとアライメント用貫通孔３１ｂの内側まで入り込んで充満している。

上記構成によれば、上記基板表面側に実装された光素子５０と、基板裏面側に設けられた光導波路Ｗに形成されたミラー部４３とが、正確に位置合わせされており、金属補強層３１の光結合用貫通孔３１ａを介して高い精度で光結合されている。したがって、上記光素子５０と光導波路Ｗとの光結合部での光伝播損失が小さく、高品質のものとなる。

上記光電気混載基板は、例えばつぎのようにして製造することができる。すなわち、まず、図２（ａ）に示すように、平坦な金属補強層３１を準備する。この金属補強層３１の形成材料としては、ステンレス、銅、銀、アルミニウム、ニッケル、クロム、チタン、白金、金等があげられるが、強度性、屈曲性等の観点から、ステンレスが好ましい。また、上記金属補強層３１の厚みは、通常、１０〜２００μｍの範囲内に設定することが好適である。

そして、上記金属補強層３１の表面に、フォトリソグラフィ法により所定パターンの絶縁層３０を形成する。これにより、絶縁層３０と金属補強層３１とからなる基板３２が得られる。なお、上記絶縁層３０のパターンは、金属補強層３１を電気回路のグランドと接続する等、電気回路部３３の構成等を考慮して、所定の部分が除去されたパターンになっている。そして、上記絶縁層３０は、基板表面側に設けられた第１のアライメントマーク３６を裏面側から視認できるよう透明性を有していることが必要で、ポリイミド樹脂等が好適に用いられる。なかでも、透明度の高い、フッ素系ポリイミド樹脂を用いることが好ましい。そして、上記絶縁層３０の厚みは、通常、３〜５０μｍの範囲内に設定することが好適である。

つぎに、図２（ｂ）に示すように、上記絶縁層３０の表面に、光素子実装用のパッド３５ａを含む電気配線３５と、第１、第２のアライメントマーク３６、３７とを、例えばセミアディティブ法により、同時に形成する。すなわち、まず、上記絶縁層３０の表面に、スパッタリングまたは無電解めっき等により銅等からなる金属膜（図示せず）を形成する。この金属膜は、後の電解めっきを行う際のシード層（電解めっき層形成の素地となる層）となる。そして、上記金属補強層３１、絶縁層３０およびシード層からなる積層体の両面に、ドライフィルムレジストを貼着した後、上記シード層が形成されている側のドライフィルムレジストに、フォトリソグラフィ法により電気配線３５のパターンと、第１、第２のアライメントマーク３６、３７のパターンとなる孔部を形成し、その孔部の底に上記シード層の表面部分を露呈させる。

そして、電解めっきにより、上記孔部の底に露呈した上記シード層の表面部分に、銅等からなる電解めっき層（厚み３〜３０μｍ程度）を積層形成する。そして、上記ドライフィルムレジストを水酸化ナトリウム水溶液等により剥離する。その後、上記電解めっき層が形成されていないシード層の部分をソフトエッチングにより除去し、残存した電解めっき層とその下のシード層とからなる積層部分が、電気配線３５と、第１、第２のアライメントマーク３６、３７となる。なお、上記電気配線３５と第１、第２のアライメントマーク３６、３７を形成するための材料としては、銅の他、クロム、アルミニウム、金、タンタル等、導電性と展性に優れた金属材料が好適に用いられる。

つぎに、図２（ｃ）に示すように、電気配線３５および第１、第２のアライメントマーク３６、３７の表面に、ニッケル等からなる無電解めっき層（図示せず）を形成した後、上記光素子実装用のパッド３５ａを除く電気配線３５の部分と、第１、第２のアライメントマーク３６、３７の部分に、ポリイミド樹脂等からなる感光性絶縁樹脂を塗布し、フォトリソグラフィ法により、カバーレイ３８を形成する。カバーレイ３８の厚みは、１〜２０μｍの範囲に設定することが好適である。すなわち、上記の範囲内で、電気配線３５と第１、第２のアライメントマーク３６、３７に対し、優れた保護作用を果たす。

なお、第２のアライメントマーク３７は、カバーレイ３８で保護せず、光素子実装用のパッド３５ａと同様、めっき処理を行うと、光素子実装時においてこれを視認する際、マークが鮮明に見えるため、視認性が向上する。したがって、基板３２の強度や視認方法によっては、カバーレイ３８で保護することなく、めっき処理を行うことが望ましい場合があり、その都度、最適な処理方法（カバーレイ３８で覆う、めっき処理を行う、あるいは他の処理を行う等）を適宜選択することができる。

つぎに、図２（ｄ）に示すように、上記電気配線３５のうち、パッド３５ａに形成された上記無電解めっき層（図示せず）をエッチングにより除去した後、その除去跡に、金やニッケル等からなる電解めっき層（この例では金めっき層）４５を形成する。

つぎに、図３（ａ）に示すように、上記金属補強層３１の所定位置に、エッチング等により、光結合用貫通孔３１ａとアライメント用貫通孔３１ｂ（図１参照）を形成する。すなわち、これら貫通孔３１ａ、３１ｂの形成は、まず、上記金属補強層３１、絶縁層３０および電気配線３５等からなる積層体の両面に、ドライフィルムレジストを貼着した後、上記金属補強層３１が形成されている側のドライフィルムレジストに、フォトリソグラフィ法により上記貫通孔３１ａ、３１ｂとなるパターンの孔部を形成し、その孔部の底に上記金属補強層３１の裏面部分を露呈させる。そして、上記金属補強層３１の材質に応じたエッチング用水溶液（例えば、ステンレスの場合、塩化第二鉄水溶液）を用いてエッチングすることにより、上記孔部から露呈した金属補強層３１の部分を除去し、上記光結合用貫通孔３１ａとアライメント用貫通孔３１ｂとを形成する。このようにして、電気回路部３３を得ることができる。

上記光結合用貫通孔３１ａの直径は、光素子５０の仕様等に応じて適宜設定されるが、通常、０．０５〜０．２ｍｍの範囲内に設定することが好適である。また、アライメント用貫通孔３１ｂの直径は、第１のアライメントマーク３６の大きさにもよるが、通常、０．１〜３．０ｍｍの範囲内に設定することが好適である。

つぎに、上記金属補強層３１の裏面に、光導波路Ｗ（図１を参照）を有する光導波路部３４を形成する。すなわち、まず、図３（ｂ）に示すように、上記金属補強層３１の裏面（図では下面）に、アンダークラッド層４０の形成材料である感光性樹脂を塗布した後、その塗布層を照射線により露光して硬化させ、アンダークラッド層４０を形成する。ただし、上記アンダークラッド層４０の形成材料は、基板表面側の第１のアライメントマーク３６を基板裏側から透かして視認できるように、透明性を有していることが必要である。上記アンダークラッド層４０は、金属補強層３１の２つの貫通孔３１ａ、３１ｂの内側にも入り込んで充満している。上記アンダークラッド層４０の厚み（金属補強層３１の裏面からの厚み）は、１〜５０μｍの範囲内に設定することが好適である。なお、上記アンダークラッド層４０は、フォトリソグラフィ法によって所定パターンにパターニングして形成してもよい。

つぎに、図３（ｃ）に示すように、上記アンダークラッド層４０の表面（図では下面）に、フォトリソグラフィ法により、所定パターンのコア４１を形成する。上記コア４１の厚みは、５〜１００μｍの範囲内に設定することが好適である。そして、コア４１の幅は、５〜１００μｍの範囲内に設定することが好適である。上記コア４１の形成材料としては、例えば、上記アンダークラッド層４０と同様の感光性樹脂があげられ、上記アンダークラッド層４０および以下に述べるオーバークラッド層４２〔図３（ｄ）参照〕の形成材料よりも屈折率が大きい材料が用いられる。この屈折率の調整は、例えば、上記アンダークラッド層４０、コア４１、オーバークラッド層４２の各形成材料の種類の選択や組成比率を勘案して行うことができる。

つぎに、図３（ｄ）に示すように、上記コア４１を被覆するように、上記アンダークラッド層４０の表面（図では下面）に、フォトリソグラフィ法により、オーバークラッド層４２を形成する。このオーバークラッド層４２の厚み（アンダークラッド層４０の表面からの厚み）は、上記コア４１の厚み以上であり、１０〜２０００μｍに設定することが好適である。上記オーバークラッド層４２の形成材料は、上記アンダークラッド層４０の形成材料と同様、透明性を有していることが必要で、例えば、上記アンダークラッド層４０と同様の感光性樹脂があげられる。そして、上記オーバークラッド層４２を形成する場合も、フォトリソグラフィ法によって所定パターンをパターニングするようにしてもよい。

そして、図４（ａ）に示すように、絶縁層３０の表面に設けられたパッド３５ａに対応する光導波路Ｗの部分（図１参照、光導波路Ｗの端部）を、レーザ加工や切削加工等により、コア４１の長手方向に対して４５°傾斜した傾斜面に形成し、ミラー部４３とする。このとき、ミラー部４３を形成する位置は、基板表側の第１のアライメントマーク３６を基準として、その基準から所定距離（具体的には、アライメントマーク３６の中心とパッド３５ａの中心との距離）だけ離れた位置に位置決めされる。これにより、上記ミラー部４３の位置が、基板表側のパッド３５ａの位置、すなわち光素子５０との光結合の位置に対し、正確に位置決めされた配置となる。

つぎに、基板表側の、パッド３５ａに光素子５０を実装する。このとき、上記光素子５０の実装位置は、基板表側の第２のアライメントマーク３７を基準として、その基準から所定距離（具体的には、アライメントマーク３７の中心とパッド３５ａの中心との距離）だけ離れた位置に位置決めされる。これにより、上記光素子５０の実装位置が、パッド３５ａの位置の正確に位置決めされ、ひいては、上記ミラー部４３の位置と正確に位置合わせされた配置となる。

なお、上記光素子５０の実装方法としては、半田リフロー、半田バンプと半田ペーストのスクリーン印刷によるＣ４接合等のフリップチップ実装方法があげられる。なかでも、実装の際の位置ずれが小さくできる観点から、超音波や加熱によるフリップチップ実装方法が好ましく、とりわけ、基板３２の金属補強層３１に熱によるダメージを与えないようにする観点から、超音波による実装方法が最適である。このようにして、目的とする光電気混載基板を得ることができる。

上記光電気混載基板は、電気回路部３３における光素子５０の実装位置と、光導波路部３４におけるミラー部４３の形成位置が、どちらも、光素子実装用のパッド３５ａを含む電気配線３５の配置と同一のアライメント基準によって位置決めされているため、両者の位置合わせが、高い精度でなされている。しかも、その基準が、パッド３５ａを含む電気配線３５の配置と共通の基準であるため、パッド３５ａに対し光素子５０がずれるおそれもない。したがって、この光電気混載基板は、光伝播損失が低く抑えられ、高品質のものとなる。

なお、上記の例において、第１、第２のアライメントマーク３６、３７は、図５（ａ）に示すように、平面視が円形で、その中央に十文字の貫通孔からなる識別マーク３６ａ、３７ａを有しているが、上記アライメントマーク３６、３７の直径ｄは、通常、１００〜１０００μｍの範囲内に設定される。そして、識別マーク３６ａ、３７ａの貫通孔の十字の縦横各辺の幅ｅは、通常、１０〜３００μｍの範囲内に設定され、縦横各辺の長さｆは、通常、１０〜９００μｍの範囲内に設定される。

そして、上記識別マーク３６ａ、３７ａの平面視形状は、上記の例に限らず、位置決めのための識別マークとしての機能を果たす形状であれば、どのような形状であっても差し支えない。例えば、図５（ｂ）に示すように、四つの辺が十字状に配置された形状や、図５（ｃ）に示すように、中心でつながった十字形状、あるいは図５（ｄ）、図５（ｅ）に示すように、全体形状が四角形（円形でもよい）で、その内側に、角形や円形の貫通孔が設けられたものであってもよい。

また、上記の例では、電気配線３５のうち、光素子５０を実装するためのパッド３５ａを、金めっき層４５で被覆したが、電気配線３５の材質や、要求される特性によっては、このようなめっき層による被覆は必要ではない。

さらに、上記の例では、絶縁層３０の表面に、第１のアライメントマーク３６と第２のアライメントマーク３７を設けたが、図６に示すように、第２のアライメントマーク３７は設けないで、第１のアライメントマーク３６のみを設け、このアライメントマーク３６を、ミラー部４３を形成する際の位置決めと、光素子５０を実装する際の位置決めの両方に用いるようにしてもよい。すなわち、図６に示す構成において、まず、基板裏面側において、太矢印Ｘで示すように、基板表側のアライメントマーク３６を透かして見ながら、その識別マーク３６ａの中心位置を基準として、その基準位置から所定の配置で、光導波路Ｗにミラー部４３を形成する。また、基板表側において、太矢印Ｙで示すように、今度は直接アライメントマーク３６の識別マーク３６ａを見ながら、その中心位置を基準として、その基準位置から所定の配置で、光素子５０を実装する。

この構成によれば、位置決めの基準が、単一のアライメントマーク３６となるため、より優れた精度で、ミラー部４３の形成位置と光素子５０の実装位置とを合わせることができ、一層光伝播損失の小さい、優れた光電気混載基板となる。なお、上記アライメントマーク３６についても、前記の例における第２のアライメントマーク３７の場合と同様、視認性向上のために、カバーレイ３８で保護することなく、めっき処理を行うことができる。したがって、基板の強度や視認方法に応じて、その都度、最適な処理方法（カバーレイ３８で覆う、めっき処理を行う、あるいは他の処理を行う等）を適宜選択することができる。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に限定されるわけではない。

〔実施例１〕
図１に示す、第１、第２のアライメントマーク３６、３７を有する光電気混載基板を、前記の製法の記載にしたがって作製した。

〔実施例２〕
図６に示す、アライメントマーク３６のみを有する光電気混載基板を、前記の製法の記載にしたがって作製した。

〔比較例１〕
図７に示す、従来の光電気混載基板を、前記の製法の記載にしたがって作製した。ただし、各部材の材質や厚み等については、上記実施例１、２の構成にしたがった。

〔光挿入損失の測定〕
上記実施例１、２および比較例１に用いた発光素子、受光素子と同様の発光素子、受光素子を準備した。すなわち、発光素子は、ＵＬＭ社製のＵＬＭ８５０−１０−ＴＴ−Ｃ０１０４Ｕである。受光素子は、Albis optoelectronics 社製のＰＤＣＡ０４−７０−ＧＳである。そして、上記発光素子から発光された光を直接、上記受光素子で受光した際の光量Ｉ₀を測定した。つぎに、上記実施例１品と比較例１品のそれぞれにおいて、基板の一方側に実装された発光素子から発光された光を、光導波路Ｗのコア（長さ２０ｃｍ）を経由して、基板の反対側に実装された受光素子で受光し、その受光した光量Ｉを測定した。そして、それらの値から〔−１０×ｌｏｇ（Ｉ／Ｉ₀）〕を算出し、その値を光挿入損失とした。

上記の結果から、実施例１、２品は、比較例１品に比べて、光挿入損失が大きく抑制されており、光結合のための位置合わせが高い精度でなされていることがわかる。

本発明は、光素子と光導波路とが非常に高い精度で位置合わせされた、優れた光電気混載基板とその製法に広く利用可能である。

３０絶縁層
３１金属補強層
３１ａ光結合用貫通孔
３１ｂアライメント用貫通孔
３２基板
３３電気回路部
３４光導波路部
３５電気配線
３５ａパッド
３６第１のアライメントマーク
３７第２のアライメントマーク
４３ミラー部
５０光素子
Ｗ光導波路

Claims

透明性を有する絶縁層とその裏面に設けられる金属補強層からなる基板と、上記基板の表面側に形成される電気回路部と、上記基板の裏面側に形成される光導波路部とを備え、上記金属補強層には、光結合用貫通孔が設けられ、上記電気回路部には、光素子実装用のパッドを含む電気配線と、上記パッドに実装される光素子とが設けられ、上記光導波路部には、透光性を有するアンダークラッド層と光路用のコアと透光性を有するオーバークラッド層とで構成される光導波路と、光結合用のミラー部とが設けられ、上記基板表面側の光素子と基板裏面側の光導波路とが上記ミラー部を介して光結合された光電気混載基板であって、上記基板表面側に、電気配線用の金属からなり上記電気配線と同一基準で位置決めされたミラー部位置決め用の第１のアライメントマークと、同じく電気配線用の金属からなり上記電気配線と同一基準で位置決めされた光素子位置決め用の第２のアライメントマークとが形成されているとともに、上記金属補強層に、上記基板表面側の第１のアライメントマークを基板裏面側から視認するためのアライメント用貫通孔が形成されており、上記光導波路部のミラー部が、上記アライメント用貫通孔を通して基板裏面側から視認される第１のアライメントマークを基準として位置決めされ、上記電気回路部の光素子が、上記第２のアライメントマークを基準として位置決めされていることを特徴とする光電気混載基板。
透明性を有する絶縁層とその裏面に設けられる金属補強層からなる基板と、上記基板の表面側に形成される電気回路部と、上記基板の裏面側に形成される光導波路部とを備え、上記金属補強層には、光結合用貫通孔が設けられ、上記電気回路部には、光素子実装用のパッドを含む電気配線と、上記パッドに実装される光素子とが設けられ、上記光導波路部には、透光性を有するアンダークラッド層と光路用のコアと透光性を有するオーバークラッド層とで構成される光導波路と、光結合用のミラー部とが設けられ、上記基板表面側の光素子と基板裏面側の光導波路とが上記ミラー部を介して光結合された光電気混載基板であって、上記基板表面側に、電気配線用の金属からなり上記電気配線と同一基準で位置決めされた、ミラー部位置決め用と光素子位置決め用を兼ねるアライメントマークが形成されているとともに、上記金属補強層に、上記基板表面側のアライメントマークを基板裏面側から視認するためのアライメント用貫通孔が形成されており、上記光導波路部のミラー部が、上記アライメント用貫通孔を通して基板裏面側から視認されるアライメントマークを基準として位置決めされ、上記電気回路部の光素子が、同じく上記アライメントマークを基準として位置決めされていることを特徴とする光電気混載基板。
請求項１記載の光電気混載基板を製造する方法であって、透明性を有する絶縁層とその裏面に設けられる金属補強層からなる基板と、上記基板の表面側に形成される電気回路部と、上記基板の裏面側に形成される光導波路部とを備え、上記金属補強層には、光結合用貫通孔が設けられ、上記電気回路部には、光素子実装用のパッドを含む電気配線と、上記パッドに実装される光素子とが設けられ、上記光導波路部には、透光性を有するアンダークラッド層と光路用のコアと透光性を有するオーバークラッド層とで構成される光導波路と、光結合用のミラー部とが設けられ、上記基板表面側の光素子と基板裏面側の光導波路とが上記ミラー部を介して光結合された光電気混載基板を製造する際、電気配線用の金属を用い、上記電気配線を形成すると同時に、ミラー部位置決め用の第１のアライメントマークと光素子位置決め用の第２のアライメントマークを形成する工程と、上記金属補強層に光結合用貫通孔を形成すると同時に、上記第１のアライメントマークを視認するためのアライメント用貫通孔を形成する工程とを備え、上記アライメント用貫通孔を通して基板裏面側から視認される第１のアライメントマークを基準として上記ミラー部の形成位置を決めるとともに、上記第２のアライメントマークを基準として上記光素子の実装位置を決めるようにしたことを特徴とする光電気混載基板の製法。
請求項２記載の光電気混載基板を製造する方法であって、透明性を有する絶縁層とその裏面に設けられる金属補強層からなる基板と、上記基板の表面側に形成される電気回路部と、上記基板の裏面側に形成される光導波路部とを備え、上記金属補強層には、光結合用貫通孔が設けられ、上記電気回路部には、光素子実装用のパッドを含む電気配線と、上記パッドに実装される光素子とが設けられ、上記光導波路部には、透光性を有するアンダークラッド層と光路用のコアと透光性を有するオーバークラッド層とで構成される光導波路と、光結合用のミラー部とが設けられ、上記基板表面側の光素子と基板裏面側の光導波路とが上記ミラー部を介して光結合された光電気混載基板を製造する際、電気配線用の金属を用い、上記電気配線を形成すると同時に、ミラー部位置決め用と光素子位置決め用を兼ねるアライメントマークを形成する工程と、上記金属補強層に光結合用貫通孔を形成すると同時に、上記アライメントマークを視認するためのアライメント用貫通孔を形成する工程とを備え、上記アライメント用貫通孔を通して基板裏面側から視認されるアライメントマークを基準として上記ミラー部の形成位置を決めるとともに、同じく上記アライメントマークを基準として上記光素子の実装位置を決めるようにしたことを特徴とする光電気混載基板の製法。