光電子複合基板用プリプレグ，光電子複合基板およびそれらの製造方法
【課題】より一層の低コスト化をはかりながらガラスファイバー間での混信を確実に防止できる光電子複合基板用プリプレグを提供する。
【解決手段】光導波路となるガラスファイバー１２の編組体１１に所定の樹脂が含浸されており、印刷回路基板の回路基板材と一体的に接合される光電子複合基板用プリプレグを作製するにあたって、ガラスファイバー１２よりも低屈折率で、かつ、ガラスファイバー１２との密着性が良好である第１樹脂１４をクラッド材としてガラスファイバー１２にコーティングしたのち、屈折率が任意で、かつ、回路基板材との密着性が良好である第２樹脂１５を編組体１１の残余の部分に含浸する。
【解決手段】光導波路となるガラスファイバー１２の編組体１１に所定の樹脂が含浸されており、印刷回路基板の回路基板材と一体的に接合される光電子複合基板用プリプレグを作製するにあたって、ガラスファイバー１２よりも低屈折率で、かつ、ガラスファイバー１２との密着性が良好である第１樹脂１４をクラッド材としてガラスファイバー１２にコーティングしたのち、屈折率が任意で、かつ、回路基板材との密着性が良好である第２樹脂１５を編組体１１の残余の部分に含浸する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路と印刷回路配線とを含む光電子複合基板，同光電子複合基板に用いられるプリプレグおよびそれらの製造方法に関し、さらに詳しく言えば、プリプレグに含まれるガラスファイバーと光信号入出力用光学プリズムとの光学的な結合効率を向上させる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の回路配線板の分野においては、配線の高密度化と高速信号伝達のために光ファイバーを利用した設計が行われている。その一例として、シリコンウェハー上にフォトリソ技術により光導波路を形成して、その両端に光学部品（集光レンズなどの光コネクタ）を配置してモジュール化したもの（特許文献１参照）や、光ファイバーを所定の配線路に沿って布線し樹脂で固めて板状としその両端に光デバイスを直接軸合わせして結合する技術（特許文献２，３参照）が知られている。
【０００３】
また、内部に光導波路を有するプリント配線板にレーザなどにより孔開けを行って、その孔を通して光導波路に光入出力用コネクタとしてのくさび状のピンを圧入する技術が非特許文献１，２に報告されている。また、特許文献４にはフレキシブル基板に光回路と電気回路とを混在させた光電気複合配線板が提案されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のように、シリコンウェハー上に光学部品を配置する場合、その大きさに制約があるばかりでなくフォトリソ技術による光導波路は高価であり、さらには異なるモジュール間を光学的につなぐ方法がないという問題がある。
【０００５】
特許文献２に記載のように、光ファイバーを所定の配線路に沿って布線し樹脂で固めて板状にするといった方法では、光ファイバーの曲げ半径を小さくすることができないため小型化に無理があり、また、光の入出力部分の大きさの制限もあることから接近した部品間の光伝送が不可能であり、かつ、光ファイバーの１本ごとに端末処理が必要であることから量産的な手法ではない。
【０００６】
また、非特許文献１，２によるピン圧入方式では、レーザによる孔開けが行われるが、その孔開け位置の特定に細心の注意を要し生産性が悪い。そのうえ、別途にピンを調達する必要がありコスト的にも負担がかかる。
【０００７】
特許文献３には、光回路と電気回路とを混在させた光電気複合配線板が提案されているが、結局のところ、その光導波路の光入出力用コネクタに上記非特許文献１，２によるピン圧入方式を採用しているため、依然として生産性が悪くコスト高になることは否めない。
【０００８】
そこで、本出願人は、光入出力用コネクタを一連の生産工程のなかで形成することができるようにした発明を特許文献５に開示している。特許文献５に記載の発明によれば、例えば銅箔よりなる基板上の光入力側と光出力側とに円錐もくしは角錐状の光バンプを形成したのち、その各光バンプに目的方向以外への光漏れを防止するリフレクタを形成し、ガラスファイバーを含む織物基材に樹脂を含浸させたプリプレグを基板上に載置して、光バンプを貫通させることにより、各光バンプ間をガラスファイバーにて光結合することができる。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１２１８８３号公報
【特許文献２】特開平７−１７６７１６号公報
【特許文献３】特開２０００−１４７２７０号公報
【特許文献４】特開２００１−３１１８４６号公報
【特許文献５】特開２００５−３１６２６６号公報
【非特許文献１】「光表面実装技術」回路実装学会誌，Ｖｏｌ．１０，Ｎｏ．５，ｐｐ．３４６〜３５０，１９９５．
【非特許文献２】「４５゜端面ファイバの光路変換特性」エレクトロ実装技術，Ｖｏｌ．１６，Ｎｏ．３，ｐｐ２１９〜２２０，２０００．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献５に記載の発明では、光バンプ（光学プリズムとも言う）により切断されたガラスファイバーの切断面を光学接合面としているため、光バンプとの光学的な結合効率が実用レベルにまで達しない場合がある。
【００１１】
また、別の問題として、プリプレグ内には多数のガラスファイバーが縦方向・横方向に織り込まれているが、量産化をはかる場合、低コストとしながら隣接するガラスファイバー間およびガラスファイバーの交点間での混信を確実に防止する必要がある。なお、多成分系の光ファイバーやフッ素樹脂を含むプラスチックファイバーは伝送損失が少ない点で優れているが、これらを織り込んでプリプレグとするのは、量産化をはかる場合、価格的に現実的ではない。
【００１２】
したがって、本発明の課題は、光入出力用コネクタとしての光学プリズムとガラスファイバーとの光学的な結合効率を高めることと、より一層の低コスト化をはかりながらガラスファイバー間での混信を確実に防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、光導波路となるガラスファイバーの編組体に所定の樹脂が含浸されており、印刷回路基板の回路基板材と一体的に接合される光電子複合基板用プリプレグにおいて、上記編組体の含浸樹脂には、上記ガラスファイバーよりも低屈折率で、かつ、上記ガラスファイバーとの密着性が良好であり、クラッド材として上記ガラスファイバーにコーティングされた第１樹脂と、屈折率が任意で、かつ、上記回路基板材との密着性が良好であり、上記編組体の残余の部分に含浸された第２樹脂の少なくとも２種類の樹脂が含まれていることを特徴としている。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、上記請求項１において、上記第１樹脂と上記第２樹脂は、化学式において末端に同じ反応基もしくは相溶性の高い親水基もしくは疎水基を備えていることを特徴としている。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、光導波路となるガラスファイバーの編組体に所定の樹脂が含浸されており、印刷回路基板の回路基板材と一体的に接合される光電子複合基板用プリプレグの製造方法において、上記ガラスファイバーよりも低屈折率で、かつ、上記ガラスファイバーとの密着性が良好である第１樹脂をクラッド材として上記ガラスファイバーにコーティングしたのち、屈折率が任意で、かつ、上記回路基板材との密着性が良好である第２樹脂を上記編組体の残余の部分に含浸することを特徴としている。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、光導波路となるガラスファイバーの編組体にクラッドとして機能する所定の樹脂が含浸されているプリプレグと、所定の回路パターンを形成するための回路基板材とが一体的に接合されている光電子複合基板において、上記プリプレグの光信号入力部分と光信号出力部分には、上記ガラスファイバーの端面が露出する穴が設けられ、上記穴内に上記ガラスファイバーよりも高屈折率である光入出力用コネクタとしての光学プリズムが埋設されていることを特徴としている。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、上記請求項４において、上記穴内に露出される上記ガラスファイバーの端面がボールレンズ状に形成されていることを特徴としている。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、上記請求項４または５において、上記光学プリズムは上記ガラスファイバーの端面と対向する４５゜の傾斜面を備えていることを特徴としている。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、上記請求項４ないし６のいずれか１項において、上記光信号入力部分側に配置される発光素子と上記光学プリズムとの間、および上記光信号出力部分側に配置される受光素子と上記光学プリズムとの間には、上記各素子の受発光面と上記光学プリズムの各屈折率の平均値にほぼ等しい屈折率を有する光学的結合樹脂が設けられていることを特徴としている。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、光電子複合基板の製造方法において、光導波路となるガラスファイバーの編組体にクラッドとして機能する所定の樹脂が含浸されているプリプレグと、所定の回路パターンを形成するための回路基板材とを一体的に接合する第１工程と、上記プリプレグの光信号入力部分と光信号出力部分とに穴を形成して、その穴内に上記ガラスファイバーの端面を露出させる第２工程と、上記穴内に上記ガラスファイバーよりも高屈折率である透明樹脂を充填して光入出力用コネクタとしての光学プリズムを形成する第３工程とを含むことを特徴としている。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、上記請求項８において、上記第１工程で、上記プリプレグと上記回路基板材とを一体的に接合する際、上記プリプレグの対向する一方の辺側に光源を配置して上記ガラスファイバーに向けて光を入射するとともに、他方の辺側に上記ガラスファイバーから出射される光を受光する受光センサを配置し、上記ガラスファイバーの光入射位置と光出射位置との位置関係に基づいて上記ガラスファイバーの配線状態を調整することを特徴としている。
【００２２】
請求項１０に記載の発明は、上記請求項８または９において、上記第２工程で上記穴をレーザー光もしくは集光された赤外線によって形成し、その際に上記ガラスファイバーの端面を溶融させてボールレンズ状に形成することを特徴としている。
【００２３】
請求項１１に記載の発明は、上記請求項８ないし１０のいずれか１項において、上記第２工程で上記穴を形成する際、上記穴のうち上記ガラスファイバーの端面と対向する面を４５゜の傾斜面とすることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１および請求項３に記載の発明によれば、ガラスファイバーをコアとし、それよりも低屈折率のクラッド材である第１樹脂をコーティングして光ファイバーを形成し、残余の部分には、屈折率が任意で、かつ、回路基板材との密着性が良好である第２樹脂を含浸するようにしたことにより、多成分系の光ファイバーやフッ素樹脂を含むプラスチックファイバーとほぼ同等な伝送特性を有しながら、安価な光電子複合基板用プリプレグを得ることができる。
【００２５】
請求項２に記載の発明によれば、第１樹脂と第２樹脂が化学式において末端に同じ反応基を備えていることにより、第１樹脂と第２樹脂とがそれぞれ化学的に密着する。
【００２６】
請求項４および請求項８に記載の発明によれば、プリプレグの光信号入力部分と光信号出力部分とに穴を形成してガラスファイバーの端面を露出させ、その穴内にガラスファイバーよりも高屈折率である透明樹脂からなる光入出力用コネクタとしての光学プリズムを配置するようにしたことにより、光学プリズムとガラスファイバーとの光学的な結合効率を高めることができる。
【００２７】
請求項５および請求項１０に記載の発明によれば、穴内に露出されるガラスファイバーの端面をボールレンズ状に形成するようにしたことにより、光学プリズムとガラスファイバーとの光学的な結合効率をより一層高めることができる。
【００２８】
請求項６および請求項１１に記載の発明によれば、光学プリズムのガラスファイバーの端面と対向する面を４５゜の傾斜面としたことにより、光学プリズムとガラスファイバーとの光学的な結合効率をより一層高めることができる。
【００２９】
請求項７に記載の発明によれば、光信号入力部分側に配置される発光素子と光学プリズムとの間、および光信号出力部分側に配置される受光素子と光学プリズムとの間に、各素子の受発光面と光学プリズムの各屈折率の平均値にほぼ等しい屈折率を有する光学的結合樹脂を設けたことにより、光学的な表面反射が低減され、光学プリズムと受発光素子との光学的な結合効率をより一層高めることができる。
【００３０】
請求項９に記載の発明によれば、プリプレグと回路基板材とを一体的に接合する際、プリプレグの対向する一方の辺側に光源を配置してガラスファイバーに向けて光を入射するとともに、他方の辺側にガラスファイバーから出射される光を受光する受光センサを配置することにより、ガラスファイバーの光入射位置と光出射位置との位置関係に基づいてガラスファイバーのねじれやずれなどを補正して、ガラスファイバーを例えば直線的に配列することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
次に、図１ないし図１２を参照して、本発明のいくつかの実施形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。各図は本発明の理解を容易にするうえで誇張的に描いた模式図である。
【００３２】
まず、図１ないし図８により本発明の第１実施形態について説明する。図１ないし図８は製造工程順となっているが、個々の説明に入る前に、図３により本発明に係る光電子複合基板１の基本的な構成について説明する。
【００３３】
この光電子複合基板１は、光導波路となるガラスファィバー１２を含むプリプレグ１０と、印刷回路基板の回路基板材２０とを一体に接合してなる片面基板を最小構成単位として備える。プリプレグ１０の両面に回路基板材２０を積層して両面基板としてもよいが、この例では、片面基板の２組を内層基材３０の両側に積層してなる多層基板として構成されている。回路基板材２０には例えば銅箔シートが用いられてよい。また、内層基材３０を用いて多層基板とする場合、通常、内層基材３０の少なくとも一方の面には内層回路が形成される。
【００３４】
本発明では、部品コストを下げるためプリプレグ１０を次のようにして作製する。図１（ａ）に示すように、プリプレグ１０は、横糸としてのガラスファィバー１２ａと縦糸としてのガラスファィバー１２ｂとを例えば平織りしてなる編組体１１を備えるが、この縦横の光ネットワークを容易かつ安価に作製し、また、光の漏洩などによる混信を防止するため、プリプレグ１０に含浸する透明樹脂に少なくとも２つの樹脂を使用する。なお、横糸のガラスファィバー１２ａと縦糸のガラスファィバー１２ｂを区別する必要がない場合には、総称として単にガラスファィバー１２という。
【００３５】
まず、図１（ｂ）に示すように、ガラスファィバー１２の周りにクラッド材としての第１樹脂１４をコーティングする。第１樹脂１４には、ガラスファィバー１２よりも低屈折率で光学特性に優れ、ガラスファィバー１２との密着性に優れた例えばエポキシ系，シリコン系，フッ系などの樹脂が用いられる。第１樹脂１４はガラスファィバー１２に対して薄膜状に付着されるが、その付着量は希釈度や分子量などにより適宜調整することができる。なお、第１樹脂１４には、メッキ付着性など印刷回路基板一般に必要とされる特性は要求されない。
【００３６】
熱や光重合などにより第１樹脂１４を硬化もしくは半硬化させたのち、図１（ｃ）に示すように、残余の部分（少なくとも網目の部分）に第２樹脂１５を含浸する。第２樹脂１５には、印刷回路基板の品質上不可欠なメッキ付着性や、耐湿性などの耐環境特性に優れた樹脂が用いられる。この第２樹脂１５の使用量は第１樹脂１４よりもはるかに多く、プリプレグ１０に含浸される樹脂のほとんどを占める。
【００３７】
第１樹脂１４および第２樹脂１５ともに、化学式において末端に同じ反応基（例えば、水酸基，エポキシ基，アクリル基など）や相溶性の高い親水基もしくは疎水基を持たせることにより、第１樹脂１４と第２樹脂１５との化学的な密着力を高めることができる。
【００３８】
第２樹脂１５を硬化もしくは半硬化させた状態で、プリプレグ１０と回路基板材２０との積層が行われるが、ガラスファィバー１２にねじれや位置ずれがあると、後工程でガラスファイバー１２に対する光入射位置と光出射位置に光入出力用コネクタとしての後述する光学プリズムを配置する際に支障が生ずる。
【００３９】
そこで、本発明では、次のようにしてガラスファィバー１２のねじれや位置ずれを修正する。そのための治具として、図２（ａ）に示すように、ＬＥＤなどの光源４１および受光センサ４２と、一対のプリプレグ保持具４３（４３ａ，４３ｂ）とを用いる。
【００４０】
受光センサ４２はリニアセンサであることが好ましい。また、各プリプレグ保持具４３は、それぞれステッピングモータなどのアクチュエータ４４により送りねじなどの直線往復運動機構を介して個別的に駆動される。各プリプレグ保持具４３は、真空吸着型もしくは挟持型のいずれであってもよい。
【００４１】
光源４１はプリプレグ１０の対向する２辺のうちの一方の辺側に配置され、受光センサ４２は他方の辺側に配置される。また、一方のプリプレグ保持具４３ａにより光源４１側の辺を保持し、他方のプリプレグ保持具４３ｂにより受光センサ４２側の辺を保持する。
【００４２】
図２の例は、横糸のガラスファィバー１２ａの位置ずれを修正する状態を示しており、光源４１より所定のガラスファィバー１２ａに光をあて、受光センサ４２でガラスファィバー１２ａから出射される光を受光する。各ガラスファィバー１２は含浸樹脂（第２樹脂１５）により一体に固められているため、光をあてるガラスファィバー１２ａは１本であってよい。
【００４３】
そのガラスファィバー１２ａの光入射位置と光出射位置とが同一の水平線上であれば、ガラスファィバー１２ａは横方向に真っ直ぐに延びていると判定されるが、図２（ａ）に示すように、光入射位置に対して光出射位置が下方に距離Ｘだけずれている場合には、図２（ｂ）に示すように、アクチュエータ４４により例えば受光センサ４２側のプリプレグ保持具４３ｂを上方（矢印Ａ方向）に移動させ、光入射位置と光出射位置とが同一の水平線上になるようにしてずれ距離Ｘを０とする。
【００４４】
なお、プリプレグ保持具４３ｂの移動だけではずれを調整しきれない場合には、光源４１側のプリプレグ保持具４３ａを下方（反矢印Ａ方向）に移動させればよい。プリプレグ１０を９０度回転させてプリプレグ保持具４３ａ，４３ｂにて保持させることにより、縦糸のガラスファィバー１２ｂについても、同様にしてそのずれを修正することができる。
【００４５】
上記のようにして、ガラスファィバー１２のずれを修正してからプリプレグ１０と回路基板材２０とを一体的に接合して片面基板もしくは両面基板としたのち、この例では、図３に示すように片面基板の２組を内層基材３０の両側に積層して多層基板とする。
【００４６】
次に、ガラスファイバー１２に対する光入射位置と光出射位置に光入出力用コネクタとして光学プリズムを配置する。そのためまず、図４に示すように、各プリプレグ１０の光入射位置と光出射位置に、それぞれ穴５１を開ける。その穴開け手段は、レーザー光などのエネルギー照射，機械加工または化学的エッチングのいずれかを採用することができる。
【００４７】
穴５１の形状は、光学的な結合効率の観点からして、円錐や角錐またはくさび状であることが好ましいが、なかでも図４に示すように、垂直面５１ａと、垂直面５１ａに対してほぼ４５度の傾斜面５１ｂとを含むくさび状であることが好ましい。なお、対として用いられる光入射側と光出射側の穴５１，５１は左右対称すなわち、それらの垂直面５１ａ，５１ａ同士が対向するように形成される。
【００４８】
この穴開けに伴ってガラスファイバー１２も切断され、その切断端面が穴５１内に露出することになるが、図５に示すように、ガラスファイバー１２の切断端面１２１はボールレンズ状に形成される方が光学的な結合効率がよいため、レーザー光もしくは集光された赤外線により穴開けを行うことが好ましい。
【００４９】
しかるのち、図６に示すように、各穴５１内にガラスファイバー１２よりも高屈折率の透明樹脂を充填し、必要に応じて表面研磨を施して光入出力用コネクタとしての光学プリズム６１を形成する。これにより、光学プリズム６１，６１間のガラスファイバー１２が光導波路となる。
【００５０】
次に、図７に示すように、常法にしたがって上面と下面の各回路基板材２０に所定の外層回路２１を形成する。その際、スルーホール配線２２やバイアホールを形成し、内層基材３０の内層回路３１と外層回路２１とを接続することもできる。
【００５１】
そして最終工程として、図８に示すように、対となる光学プリズム６１，６１のいずれか一方に発光素子２を配置し、その他方に受光素子３を実装するとともに、外層回路２１上に所定のチップ電子部品４を実装する。
【００５２】
このようにして、光電子複合回路基板が提供されるが、発光素子２とこれに対向する光学プリズム６１との間、および受光素子３とこれに対向する光学プリズム６１との間の各々に、それら各素子の受発光面と光学プリズムの各屈折率の平均値にほぼ等しい屈折率を有する光学的結合樹脂７１をアンダーフィルとして充填することにより、各部材の接合強度を安定させることができるとともに、光学的な結合効率をさらに向上させることができる。
【００５３】
次に、図９（ａ）〜（ｄ）により本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態によれば、発光部と受光部のいずれか一方を横糸のガラスファイバー１２ａ側に配置し、その他方を縦糸のガラスファイバー１２ｂ側に配置し、２次元的な光導波路を形成することができる。
【００５４】
まず、図９（ａ）を参照して、プリプレグ１０に含まれている例えば横糸のガラスファイバー１２ａのうちのガラスファイバー１２ａＭが受光側で、縦糸のガラスファイバー１２ｂのうちのガラスファイバー１２ｂＮが発光側であるとして、ガラスファイバー１２ａＭ，１２ｂＮの所定位置に光学プリズムを配置するための穴５２，５３を形成し、また、ガラスファイバー１２ａＭ，１２ｂＮの交点部分１３に中継ビア５４を形成する。
【００５５】
穴５２，５３は、上記第１実施形態と同様にして形成されてよい。中継ビア５４は、ガラスファイバーは除去しないが、含浸されている樹脂成分は蒸発除去し得る程度のエネルギーを有するレーザー光もしくは赤外線を照射することにより形成される。中継ビア５４は、穴５２，５３の穴開けと同時もしくは別工程のいずれで形成されてよい。
【００５６】
次に、図９（ｂ）に示すように、中継ビア５４内に露出している交点部分１３のうち光導波路として不要な部分、すなわち横糸のガラスファイバー１２ａＭでは交点部分１３から穴５２とは反対側に延びている部分，縦糸のガラスファイバー１２ｂＮでは交点部分１３から穴５３とは反対側の延びている部分を、ガラスファイバーを蒸発除去し得る波長および出力を有するレーザー光もしくは赤外線で除去する。
【００５７】
しかる後、交点部分１３にガラスファイバーを溶融し得る程度の波長を有するレーザー光もしくは赤外線を照射して、交点部分１３でガラスファイバー１２ａＭ，１２ｂＮを溶融一体化する。なお、このガラスファイバー同士の溶融一体化を例えば中継ビア５４の形成と同時に行ってもよい。
【００５８】
次に、図９（ｃ）に示すように、中継ビア５４内にクラッドとして機能する低屈折率の透明樹脂である透明樹脂，好ましくは上記第１実施形態で説明した第２樹脂１５を印刷もしくはディスペンサなどにより充填する。
【００５９】
そして、図９（ｄ）に示すように、穴５２，５３内に上記第１実施形態と同じく高屈折率の透明樹脂を充填して光学プリズム６１を形成する。中継ビア５４を複数箇所に設けることにより、多様な光導波路を形成することができる。なお、この第２実施形態では、上記第１実施形態でのプリプレグ１０を例としているが、多成分系の光ファイバーやフッ素樹脂を含むプラスチックファイバーを含むプリプレグにも適用することができる。
【００６０】
次に、図１０ないし図１２により本発明の第３実施形態について説明する。ガラスファイバー１２が横方向（Ｘ軸方向）および／または縦方向（Ｙ軸方向）に規則正しく配列されていれば部品実装上問題はないが、製造上の各種要因によってガラスファイバー１２が規則正しく配列されていない場合がある。この第３実施形態は、その位置ずれ（光路ずれ）を修正するトリミング方法を提供する。
【００６１】
この第３実施形態は、図１０に示すように、部品実装前に実施する点で先の図２で説明した位置ずれの修正方法と異なる。図１０（ａ）は先の図７と同じく部品実装前の光電子複合基板１を示す模式的な断面図で、図１０（ｂ）はその模式的な平面図で、横糸のガラスファイバー１２ａをトリミングする場合を例示している。ここでは、発光部に参照符号８１を付し、受光部に参照符号８２を付す。
【００６２】
トリミングするにあたって、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、発光部８１から見て受光部８２の後方に光路ずれ確認パターン８２ａを形成し、この光路ずれ確認パターン８２ａ上に受光センサ４６を配置する。光路ずれ確認パターン８２ａは、例えば隣接する数本のガラスファイバー１２ａを跨る大きさの小窓状に形成され、部品の実装に支障のない位置、好ましくは捨て基板に設けられるとよい。
【００６３】
図１０（ａ）に示すように、発光部８１に光源４５を配置して対象とするガラスファイバー１２ａに光を照射し、光路ずれ確認パターン８２ａ上に配置されている受光センサ４６にてガラスファイバー１２ａから出力される出射光量を測定し、その測定値（出射光量）が図示しない例えばマイクロコンピュータからなるトリミング制御手段に与える。
【００６４】
トリミング制御手段は、測定された出射光量Ｌｄと、真っ直ぐに配線されているガラスファイバーでの測定値から設定された基準出射光量Ｌｒｅｆとを比較し、Ｌｄ＜Ｌｒｅｆの場合に光路ずれありと判定し、また、その差分からずれ量Ｘａを推定してトリミング量を算出する。
【００６５】
そして、図１１（ａ）に示すように、ガラスファイバー１２ａの光路上で部品実装の支障のない部分に、レーザー光の照射，機械加工もしくは化学エッチングなどにより平面視でプリズム状（図１２（ｂ）参照）の中継ビア５６を開けて光路の一部分を除去する。
【００６６】
しかるのち、図１１（ｂ）に示すように、穴開けされた中継ビア５６内にガラスファイバー１２ａよりも高屈折率の透明樹脂もしくは透明ガラス粉末を充填し固化させて光学プリズム６３を形成する。充填は印刷法やディスペンサなどにより行われてよい。
【００６７】
図１２（ａ）の断面図と同図（ｂ）の平面図に、トリミングにより光路が変更された状態を示す。トリミング後に、受光部８２上に受光センサ４６を配置し、再度発光部８１から光を照射し、受光部８２側での出射光量Ｌｄを測定する。その際、出射光量Ｌｄが基準出射光量Ｌｒｅｆに達しない場合には、再度トリミングを実施するが、トリミングに使用する透明材料を数種類使い分けて、光路変更量を調整することもできる。
【００６８】
このように、本発明の第３実施形態によれば、発光部８１と受光部８２との光学的な結合効率を高めることができる。この第３実施形態によるトリミング方法は、上記第１実施形態で説明したプリプレグ１０のみならず、多成分系の光ファイバーやフッ素樹脂を含むプラスチックファイバーを含むプリプレグにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１実施形態でプリプレグの作製工程を説明するための模式図。
【図２】上記第１実施形態でガラスファィバーの位置ずれ修正方法を示す模式図。
【図３】上記第１実施形態における光電子複合基板を示す断面図。
【図４】上記第１実施形態で穴開け工程を示す要部拡大断面図。
【図５】上記第１実施形態でガラスファイバーの好ましい端部形状を示す拡大図。
【図６】上記第１実施形態で光学プリズム形成工程を示す要部拡大断面図。
【図７】上記第１実施形態で回路パターン形成工程を示す要部拡大断面図。
【図８】上記第１実施形態で受発光素子を実装した状態を示す要部拡大断面図。
【図９】本発明の第２実施形態で２次元的な光導波路を形成する手順を示す模式図。
【図１０】本発明の第３実施形態で光路ずれを検出する状態を示す（ａ）断面図，（ｂ）平面図。
【図１１】本発明の第３実施形態でトリミング用のプリズムを形成する工程を示す断面図。
【図１２】本発明の第３実施形態でトリミング後の状態を示す（ａ）断面図，（ｂ）平面図。
【符号の説明】
【００７０】
１ 光電子複合基板
２ 発光素子
３ 受光素子
４ 電子部品
１０ プリプレグ
１１ 編組体
１２，１２ａ，１２ｂ ガラスファイバー
１３ 交点部分
１４ 第１樹脂
１５ 第２樹脂
２０ 回路基板材
２１ 外層回路
３０ 内層基材
３１ 内層回路
４１，４５ 光源
４２，４６ 受光センサ
４３ａ，４３ｂ プリプレグ保持具
４４ アクチュエータ
５１，５２，５３ 穴
６１，６３ 光学プリズム
７１ 光学的結合樹脂
８１ 発光部
８２ 受光部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路と印刷回路配線とを含む光電子複合基板，同光電子複合基板に用いられるプリプレグおよびそれらの製造方法に関し、さらに詳しく言えば、プリプレグに含まれるガラスファイバーと光信号入出力用光学プリズムとの光学的な結合効率を向上させる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の回路配線板の分野においては、配線の高密度化と高速信号伝達のために光ファイバーを利用した設計が行われている。その一例として、シリコンウェハー上にフォトリソ技術により光導波路を形成して、その両端に光学部品（集光レンズなどの光コネクタ）を配置してモジュール化したもの（特許文献１参照）や、光ファイバーを所定の配線路に沿って布線し樹脂で固めて板状としその両端に光デバイスを直接軸合わせして結合する技術（特許文献２，３参照）が知られている。
【０００３】
また、内部に光導波路を有するプリント配線板にレーザなどにより孔開けを行って、その孔を通して光導波路に光入出力用コネクタとしてのくさび状のピンを圧入する技術が非特許文献１，２に報告されている。また、特許文献４にはフレキシブル基板に光回路と電気回路とを混在させた光電気複合配線板が提案されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のように、シリコンウェハー上に光学部品を配置する場合、その大きさに制約があるばかりでなくフォトリソ技術による光導波路は高価であり、さらには異なるモジュール間を光学的につなぐ方法がないという問題がある。
【０００５】
特許文献２に記載のように、光ファイバーを所定の配線路に沿って布線し樹脂で固めて板状にするといった方法では、光ファイバーの曲げ半径を小さくすることができないため小型化に無理があり、また、光の入出力部分の大きさの制限もあることから接近した部品間の光伝送が不可能であり、かつ、光ファイバーの１本ごとに端末処理が必要であることから量産的な手法ではない。
【０００６】
また、非特許文献１，２によるピン圧入方式では、レーザによる孔開けが行われるが、その孔開け位置の特定に細心の注意を要し生産性が悪い。そのうえ、別途にピンを調達する必要がありコスト的にも負担がかかる。
【０００７】
特許文献３には、光回路と電気回路とを混在させた光電気複合配線板が提案されているが、結局のところ、その光導波路の光入出力用コネクタに上記非特許文献１，２によるピン圧入方式を採用しているため、依然として生産性が悪くコスト高になることは否めない。
【０００８】
そこで、本出願人は、光入出力用コネクタを一連の生産工程のなかで形成することができるようにした発明を特許文献５に開示している。特許文献５に記載の発明によれば、例えば銅箔よりなる基板上の光入力側と光出力側とに円錐もくしは角錐状の光バンプを形成したのち、その各光バンプに目的方向以外への光漏れを防止するリフレクタを形成し、ガラスファイバーを含む織物基材に樹脂を含浸させたプリプレグを基板上に載置して、光バンプを貫通させることにより、各光バンプ間をガラスファイバーにて光結合することができる。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１２１８８３号公報
【特許文献２】特開平７−１７６７１６号公報
【特許文献３】特開２０００−１４７２７０号公報
【特許文献４】特開２００１−３１１８４６号公報
【特許文献５】特開２００５−３１６２６６号公報
【非特許文献１】「光表面実装技術」回路実装学会誌，Ｖｏｌ．１０，Ｎｏ．５，ｐｐ．３４６〜３５０，１９９５．
【非特許文献２】「４５゜端面ファイバの光路変換特性」エレクトロ実装技術，Ｖｏｌ．１６，Ｎｏ．３，ｐｐ２１９〜２２０，２０００．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献５に記載の発明では、光バンプ（光学プリズムとも言う）により切断されたガラスファイバーの切断面を光学接合面としているため、光バンプとの光学的な結合効率が実用レベルにまで達しない場合がある。
【００１１】
また、別の問題として、プリプレグ内には多数のガラスファイバーが縦方向・横方向に織り込まれているが、量産化をはかる場合、低コストとしながら隣接するガラスファイバー間およびガラスファイバーの交点間での混信を確実に防止する必要がある。なお、多成分系の光ファイバーやフッ素樹脂を含むプラスチックファイバーは伝送損失が少ない点で優れているが、これらを織り込んでプリプレグとするのは、量産化をはかる場合、価格的に現実的ではない。
【００１２】
したがって、本発明の課題は、光入出力用コネクタとしての光学プリズムとガラスファイバーとの光学的な結合効率を高めることと、より一層の低コスト化をはかりながらガラスファイバー間での混信を確実に防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、光導波路となるガラスファイバーの編組体に所定の樹脂が含浸されており、印刷回路基板の回路基板材と一体的に接合される光電子複合基板用プリプレグにおいて、上記編組体の含浸樹脂には、上記ガラスファイバーよりも低屈折率で、かつ、上記ガラスファイバーとの密着性が良好であり、クラッド材として上記ガラスファイバーにコーティングされた第１樹脂と、屈折率が任意で、かつ、上記回路基板材との密着性が良好であり、上記編組体の残余の部分に含浸された第２樹脂の少なくとも２種類の樹脂が含まれていることを特徴としている。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、上記請求項１において、上記第１樹脂と上記第２樹脂は、化学式において末端に同じ反応基もしくは相溶性の高い親水基もしくは疎水基を備えていることを特徴としている。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、光導波路となるガラスファイバーの編組体に所定の樹脂が含浸されており、印刷回路基板の回路基板材と一体的に接合される光電子複合基板用プリプレグの製造方法において、上記ガラスファイバーよりも低屈折率で、かつ、上記ガラスファイバーとの密着性が良好である第１樹脂をクラッド材として上記ガラスファイバーにコーティングしたのち、屈折率が任意で、かつ、上記回路基板材との密着性が良好である第２樹脂を上記編組体の残余の部分に含浸することを特徴としている。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、光導波路となるガラスファイバーの編組体にクラッドとして機能する所定の樹脂が含浸されているプリプレグと、所定の回路パターンを形成するための回路基板材とが一体的に接合されている光電子複合基板において、上記プリプレグの光信号入力部分と光信号出力部分には、上記ガラスファイバーの端面が露出する穴が設けられ、上記穴内に上記ガラスファイバーよりも高屈折率である光入出力用コネクタとしての光学プリズムが埋設されていることを特徴としている。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、上記請求項４において、上記穴内に露出される上記ガラスファイバーの端面がボールレンズ状に形成されていることを特徴としている。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、上記請求項４または５において、上記光学プリズムは上記ガラスファイバーの端面と対向する４５゜の傾斜面を備えていることを特徴としている。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、上記請求項４ないし６のいずれか１項において、上記光信号入力部分側に配置される発光素子と上記光学プリズムとの間、および上記光信号出力部分側に配置される受光素子と上記光学プリズムとの間には、上記各素子の受発光面と上記光学プリズムの各屈折率の平均値にほぼ等しい屈折率を有する光学的結合樹脂が設けられていることを特徴としている。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、光電子複合基板の製造方法において、光導波路となるガラスファイバーの編組体にクラッドとして機能する所定の樹脂が含浸されているプリプレグと、所定の回路パターンを形成するための回路基板材とを一体的に接合する第１工程と、上記プリプレグの光信号入力部分と光信号出力部分とに穴を形成して、その穴内に上記ガラスファイバーの端面を露出させる第２工程と、上記穴内に上記ガラスファイバーよりも高屈折率である透明樹脂を充填して光入出力用コネクタとしての光学プリズムを形成する第３工程とを含むことを特徴としている。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、上記請求項８において、上記第１工程で、上記プリプレグと上記回路基板材とを一体的に接合する際、上記プリプレグの対向する一方の辺側に光源を配置して上記ガラスファイバーに向けて光を入射するとともに、他方の辺側に上記ガラスファイバーから出射される光を受光する受光センサを配置し、上記ガラスファイバーの光入射位置と光出射位置との位置関係に基づいて上記ガラスファイバーの配線状態を調整することを特徴としている。
【００２２】
請求項１０に記載の発明は、上記請求項８または９において、上記第２工程で上記穴をレーザー光もしくは集光された赤外線によって形成し、その際に上記ガラスファイバーの端面を溶融させてボールレンズ状に形成することを特徴としている。
【００２３】
請求項１１に記載の発明は、上記請求項８ないし１０のいずれか１項において、上記第２工程で上記穴を形成する際、上記穴のうち上記ガラスファイバーの端面と対向する面を４５゜の傾斜面とすることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１および請求項３に記載の発明によれば、ガラスファイバーをコアとし、それよりも低屈折率のクラッド材である第１樹脂をコーティングして光ファイバーを形成し、残余の部分には、屈折率が任意で、かつ、回路基板材との密着性が良好である第２樹脂を含浸するようにしたことにより、多成分系の光ファイバーやフッ素樹脂を含むプラスチックファイバーとほぼ同等な伝送特性を有しながら、安価な光電子複合基板用プリプレグを得ることができる。
【００２５】
請求項２に記載の発明によれば、第１樹脂と第２樹脂が化学式において末端に同じ反応基を備えていることにより、第１樹脂と第２樹脂とがそれぞれ化学的に密着する。
【００２６】
請求項４および請求項８に記載の発明によれば、プリプレグの光信号入力部分と光信号出力部分とに穴を形成してガラスファイバーの端面を露出させ、その穴内にガラスファイバーよりも高屈折率である透明樹脂からなる光入出力用コネクタとしての光学プリズムを配置するようにしたことにより、光学プリズムとガラスファイバーとの光学的な結合効率を高めることができる。
【００２７】
請求項５および請求項１０に記載の発明によれば、穴内に露出されるガラスファイバーの端面をボールレンズ状に形成するようにしたことにより、光学プリズムとガラスファイバーとの光学的な結合効率をより一層高めることができる。
【００２８】
請求項６および請求項１１に記載の発明によれば、光学プリズムのガラスファイバーの端面と対向する面を４５゜の傾斜面としたことにより、光学プリズムとガラスファイバーとの光学的な結合効率をより一層高めることができる。
【００２９】
請求項７に記載の発明によれば、光信号入力部分側に配置される発光素子と光学プリズムとの間、および光信号出力部分側に配置される受光素子と光学プリズムとの間に、各素子の受発光面と光学プリズムの各屈折率の平均値にほぼ等しい屈折率を有する光学的結合樹脂を設けたことにより、光学的な表面反射が低減され、光学プリズムと受発光素子との光学的な結合効率をより一層高めることができる。
【００３０】
請求項９に記載の発明によれば、プリプレグと回路基板材とを一体的に接合する際、プリプレグの対向する一方の辺側に光源を配置してガラスファイバーに向けて光を入射するとともに、他方の辺側にガラスファイバーから出射される光を受光する受光センサを配置することにより、ガラスファイバーの光入射位置と光出射位置との位置関係に基づいてガラスファイバーのねじれやずれなどを補正して、ガラスファイバーを例えば直線的に配列することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
次に、図１ないし図１２を参照して、本発明のいくつかの実施形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。各図は本発明の理解を容易にするうえで誇張的に描いた模式図である。
【００３２】
まず、図１ないし図８により本発明の第１実施形態について説明する。図１ないし図８は製造工程順となっているが、個々の説明に入る前に、図３により本発明に係る光電子複合基板１の基本的な構成について説明する。
【００３３】
この光電子複合基板１は、光導波路となるガラスファィバー１２を含むプリプレグ１０と、印刷回路基板の回路基板材２０とを一体に接合してなる片面基板を最小構成単位として備える。プリプレグ１０の両面に回路基板材２０を積層して両面基板としてもよいが、この例では、片面基板の２組を内層基材３０の両側に積層してなる多層基板として構成されている。回路基板材２０には例えば銅箔シートが用いられてよい。また、内層基材３０を用いて多層基板とする場合、通常、内層基材３０の少なくとも一方の面には内層回路が形成される。
【００３４】
本発明では、部品コストを下げるためプリプレグ１０を次のようにして作製する。図１（ａ）に示すように、プリプレグ１０は、横糸としてのガラスファィバー１２ａと縦糸としてのガラスファィバー１２ｂとを例えば平織りしてなる編組体１１を備えるが、この縦横の光ネットワークを容易かつ安価に作製し、また、光の漏洩などによる混信を防止するため、プリプレグ１０に含浸する透明樹脂に少なくとも２つの樹脂を使用する。なお、横糸のガラスファィバー１２ａと縦糸のガラスファィバー１２ｂを区別する必要がない場合には、総称として単にガラスファィバー１２という。
【００３５】
まず、図１（ｂ）に示すように、ガラスファィバー１２の周りにクラッド材としての第１樹脂１４をコーティングする。第１樹脂１４には、ガラスファィバー１２よりも低屈折率で光学特性に優れ、ガラスファィバー１２との密着性に優れた例えばエポキシ系，シリコン系，フッ系などの樹脂が用いられる。第１樹脂１４はガラスファィバー１２に対して薄膜状に付着されるが、その付着量は希釈度や分子量などにより適宜調整することができる。なお、第１樹脂１４には、メッキ付着性など印刷回路基板一般に必要とされる特性は要求されない。
【００３６】
熱や光重合などにより第１樹脂１４を硬化もしくは半硬化させたのち、図１（ｃ）に示すように、残余の部分（少なくとも網目の部分）に第２樹脂１５を含浸する。第２樹脂１５には、印刷回路基板の品質上不可欠なメッキ付着性や、耐湿性などの耐環境特性に優れた樹脂が用いられる。この第２樹脂１５の使用量は第１樹脂１４よりもはるかに多く、プリプレグ１０に含浸される樹脂のほとんどを占める。
【００３７】
第１樹脂１４および第２樹脂１５ともに、化学式において末端に同じ反応基（例えば、水酸基，エポキシ基，アクリル基など）や相溶性の高い親水基もしくは疎水基を持たせることにより、第１樹脂１４と第２樹脂１５との化学的な密着力を高めることができる。
【００３８】
第２樹脂１５を硬化もしくは半硬化させた状態で、プリプレグ１０と回路基板材２０との積層が行われるが、ガラスファィバー１２にねじれや位置ずれがあると、後工程でガラスファイバー１２に対する光入射位置と光出射位置に光入出力用コネクタとしての後述する光学プリズムを配置する際に支障が生ずる。
【００３９】
そこで、本発明では、次のようにしてガラスファィバー１２のねじれや位置ずれを修正する。そのための治具として、図２（ａ）に示すように、ＬＥＤなどの光源４１および受光センサ４２と、一対のプリプレグ保持具４３（４３ａ，４３ｂ）とを用いる。
【００４０】
受光センサ４２はリニアセンサであることが好ましい。また、各プリプレグ保持具４３は、それぞれステッピングモータなどのアクチュエータ４４により送りねじなどの直線往復運動機構を介して個別的に駆動される。各プリプレグ保持具４３は、真空吸着型もしくは挟持型のいずれであってもよい。
【００４１】
光源４１はプリプレグ１０の対向する２辺のうちの一方の辺側に配置され、受光センサ４２は他方の辺側に配置される。また、一方のプリプレグ保持具４３ａにより光源４１側の辺を保持し、他方のプリプレグ保持具４３ｂにより受光センサ４２側の辺を保持する。
【００４２】
図２の例は、横糸のガラスファィバー１２ａの位置ずれを修正する状態を示しており、光源４１より所定のガラスファィバー１２ａに光をあて、受光センサ４２でガラスファィバー１２ａから出射される光を受光する。各ガラスファィバー１２は含浸樹脂（第２樹脂１５）により一体に固められているため、光をあてるガラスファィバー１２ａは１本であってよい。
【００４３】
そのガラスファィバー１２ａの光入射位置と光出射位置とが同一の水平線上であれば、ガラスファィバー１２ａは横方向に真っ直ぐに延びていると判定されるが、図２（ａ）に示すように、光入射位置に対して光出射位置が下方に距離Ｘだけずれている場合には、図２（ｂ）に示すように、アクチュエータ４４により例えば受光センサ４２側のプリプレグ保持具４３ｂを上方（矢印Ａ方向）に移動させ、光入射位置と光出射位置とが同一の水平線上になるようにしてずれ距離Ｘを０とする。
【００４４】
なお、プリプレグ保持具４３ｂの移動だけではずれを調整しきれない場合には、光源４１側のプリプレグ保持具４３ａを下方（反矢印Ａ方向）に移動させればよい。プリプレグ１０を９０度回転させてプリプレグ保持具４３ａ，４３ｂにて保持させることにより、縦糸のガラスファィバー１２ｂについても、同様にしてそのずれを修正することができる。
【００４５】
上記のようにして、ガラスファィバー１２のずれを修正してからプリプレグ１０と回路基板材２０とを一体的に接合して片面基板もしくは両面基板としたのち、この例では、図３に示すように片面基板の２組を内層基材３０の両側に積層して多層基板とする。
【００４６】
次に、ガラスファイバー１２に対する光入射位置と光出射位置に光入出力用コネクタとして光学プリズムを配置する。そのためまず、図４に示すように、各プリプレグ１０の光入射位置と光出射位置に、それぞれ穴５１を開ける。その穴開け手段は、レーザー光などのエネルギー照射，機械加工または化学的エッチングのいずれかを採用することができる。
【００４７】
穴５１の形状は、光学的な結合効率の観点からして、円錐や角錐またはくさび状であることが好ましいが、なかでも図４に示すように、垂直面５１ａと、垂直面５１ａに対してほぼ４５度の傾斜面５１ｂとを含むくさび状であることが好ましい。なお、対として用いられる光入射側と光出射側の穴５１，５１は左右対称すなわち、それらの垂直面５１ａ，５１ａ同士が対向するように形成される。
【００４８】
この穴開けに伴ってガラスファイバー１２も切断され、その切断端面が穴５１内に露出することになるが、図５に示すように、ガラスファイバー１２の切断端面１２１はボールレンズ状に形成される方が光学的な結合効率がよいため、レーザー光もしくは集光された赤外線により穴開けを行うことが好ましい。
【００４９】
しかるのち、図６に示すように、各穴５１内にガラスファイバー１２よりも高屈折率の透明樹脂を充填し、必要に応じて表面研磨を施して光入出力用コネクタとしての光学プリズム６１を形成する。これにより、光学プリズム６１，６１間のガラスファイバー１２が光導波路となる。
【００５０】
次に、図７に示すように、常法にしたがって上面と下面の各回路基板材２０に所定の外層回路２１を形成する。その際、スルーホール配線２２やバイアホールを形成し、内層基材３０の内層回路３１と外層回路２１とを接続することもできる。
【００５１】
そして最終工程として、図８に示すように、対となる光学プリズム６１，６１のいずれか一方に発光素子２を配置し、その他方に受光素子３を実装するとともに、外層回路２１上に所定のチップ電子部品４を実装する。
【００５２】
このようにして、光電子複合回路基板が提供されるが、発光素子２とこれに対向する光学プリズム６１との間、および受光素子３とこれに対向する光学プリズム６１との間の各々に、それら各素子の受発光面と光学プリズムの各屈折率の平均値にほぼ等しい屈折率を有する光学的結合樹脂７１をアンダーフィルとして充填することにより、各部材の接合強度を安定させることができるとともに、光学的な結合効率をさらに向上させることができる。
【００５３】
次に、図９（ａ）〜（ｄ）により本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態によれば、発光部と受光部のいずれか一方を横糸のガラスファイバー１２ａ側に配置し、その他方を縦糸のガラスファイバー１２ｂ側に配置し、２次元的な光導波路を形成することができる。
【００５４】
まず、図９（ａ）を参照して、プリプレグ１０に含まれている例えば横糸のガラスファイバー１２ａのうちのガラスファイバー１２ａＭが受光側で、縦糸のガラスファイバー１２ｂのうちのガラスファイバー１２ｂＮが発光側であるとして、ガラスファイバー１２ａＭ，１２ｂＮの所定位置に光学プリズムを配置するための穴５２，５３を形成し、また、ガラスファイバー１２ａＭ，１２ｂＮの交点部分１３に中継ビア５４を形成する。
【００５５】
穴５２，５３は、上記第１実施形態と同様にして形成されてよい。中継ビア５４は、ガラスファイバーは除去しないが、含浸されている樹脂成分は蒸発除去し得る程度のエネルギーを有するレーザー光もしくは赤外線を照射することにより形成される。中継ビア５４は、穴５２，５３の穴開けと同時もしくは別工程のいずれで形成されてよい。
【００５６】
次に、図９（ｂ）に示すように、中継ビア５４内に露出している交点部分１３のうち光導波路として不要な部分、すなわち横糸のガラスファイバー１２ａＭでは交点部分１３から穴５２とは反対側に延びている部分，縦糸のガラスファイバー１２ｂＮでは交点部分１３から穴５３とは反対側の延びている部分を、ガラスファイバーを蒸発除去し得る波長および出力を有するレーザー光もしくは赤外線で除去する。
【００５７】
しかる後、交点部分１３にガラスファイバーを溶融し得る程度の波長を有するレーザー光もしくは赤外線を照射して、交点部分１３でガラスファイバー１２ａＭ，１２ｂＮを溶融一体化する。なお、このガラスファイバー同士の溶融一体化を例えば中継ビア５４の形成と同時に行ってもよい。
【００５８】
次に、図９（ｃ）に示すように、中継ビア５４内にクラッドとして機能する低屈折率の透明樹脂である透明樹脂，好ましくは上記第１実施形態で説明した第２樹脂１５を印刷もしくはディスペンサなどにより充填する。
【００５９】
そして、図９（ｄ）に示すように、穴５２，５３内に上記第１実施形態と同じく高屈折率の透明樹脂を充填して光学プリズム６１を形成する。中継ビア５４を複数箇所に設けることにより、多様な光導波路を形成することができる。なお、この第２実施形態では、上記第１実施形態でのプリプレグ１０を例としているが、多成分系の光ファイバーやフッ素樹脂を含むプラスチックファイバーを含むプリプレグにも適用することができる。
【００６０】
次に、図１０ないし図１２により本発明の第３実施形態について説明する。ガラスファイバー１２が横方向（Ｘ軸方向）および／または縦方向（Ｙ軸方向）に規則正しく配列されていれば部品実装上問題はないが、製造上の各種要因によってガラスファイバー１２が規則正しく配列されていない場合がある。この第３実施形態は、その位置ずれ（光路ずれ）を修正するトリミング方法を提供する。
【００６１】
この第３実施形態は、図１０に示すように、部品実装前に実施する点で先の図２で説明した位置ずれの修正方法と異なる。図１０（ａ）は先の図７と同じく部品実装前の光電子複合基板１を示す模式的な断面図で、図１０（ｂ）はその模式的な平面図で、横糸のガラスファイバー１２ａをトリミングする場合を例示している。ここでは、発光部に参照符号８１を付し、受光部に参照符号８２を付す。
【００６２】
トリミングするにあたって、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、発光部８１から見て受光部８２の後方に光路ずれ確認パターン８２ａを形成し、この光路ずれ確認パターン８２ａ上に受光センサ４６を配置する。光路ずれ確認パターン８２ａは、例えば隣接する数本のガラスファイバー１２ａを跨る大きさの小窓状に形成され、部品の実装に支障のない位置、好ましくは捨て基板に設けられるとよい。
【００６３】
図１０（ａ）に示すように、発光部８１に光源４５を配置して対象とするガラスファイバー１２ａに光を照射し、光路ずれ確認パターン８２ａ上に配置されている受光センサ４６にてガラスファイバー１２ａから出力される出射光量を測定し、その測定値（出射光量）が図示しない例えばマイクロコンピュータからなるトリミング制御手段に与える。
【００６４】
トリミング制御手段は、測定された出射光量Ｌｄと、真っ直ぐに配線されているガラスファイバーでの測定値から設定された基準出射光量Ｌｒｅｆとを比較し、Ｌｄ＜Ｌｒｅｆの場合に光路ずれありと判定し、また、その差分からずれ量Ｘａを推定してトリミング量を算出する。
【００６５】
そして、図１１（ａ）に示すように、ガラスファイバー１２ａの光路上で部品実装の支障のない部分に、レーザー光の照射，機械加工もしくは化学エッチングなどにより平面視でプリズム状（図１２（ｂ）参照）の中継ビア５６を開けて光路の一部分を除去する。
【００６６】
しかるのち、図１１（ｂ）に示すように、穴開けされた中継ビア５６内にガラスファイバー１２ａよりも高屈折率の透明樹脂もしくは透明ガラス粉末を充填し固化させて光学プリズム６３を形成する。充填は印刷法やディスペンサなどにより行われてよい。
【００６７】
図１２（ａ）の断面図と同図（ｂ）の平面図に、トリミングにより光路が変更された状態を示す。トリミング後に、受光部８２上に受光センサ４６を配置し、再度発光部８１から光を照射し、受光部８２側での出射光量Ｌｄを測定する。その際、出射光量Ｌｄが基準出射光量Ｌｒｅｆに達しない場合には、再度トリミングを実施するが、トリミングに使用する透明材料を数種類使い分けて、光路変更量を調整することもできる。
【００６８】
このように、本発明の第３実施形態によれば、発光部８１と受光部８２との光学的な結合効率を高めることができる。この第３実施形態によるトリミング方法は、上記第１実施形態で説明したプリプレグ１０のみならず、多成分系の光ファイバーやフッ素樹脂を含むプラスチックファイバーを含むプリプレグにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１実施形態でプリプレグの作製工程を説明するための模式図。
【図２】上記第１実施形態でガラスファィバーの位置ずれ修正方法を示す模式図。
【図３】上記第１実施形態における光電子複合基板を示す断面図。
【図４】上記第１実施形態で穴開け工程を示す要部拡大断面図。
【図５】上記第１実施形態でガラスファイバーの好ましい端部形状を示す拡大図。
【図６】上記第１実施形態で光学プリズム形成工程を示す要部拡大断面図。
【図７】上記第１実施形態で回路パターン形成工程を示す要部拡大断面図。
【図８】上記第１実施形態で受発光素子を実装した状態を示す要部拡大断面図。
【図９】本発明の第２実施形態で２次元的な光導波路を形成する手順を示す模式図。
【図１０】本発明の第３実施形態で光路ずれを検出する状態を示す（ａ）断面図，（ｂ）平面図。
【図１１】本発明の第３実施形態でトリミング用のプリズムを形成する工程を示す断面図。
【図１２】本発明の第３実施形態でトリミング後の状態を示す（ａ）断面図，（ｂ）平面図。
【符号の説明】
【００７０】
１ 光電子複合基板
２ 発光素子
３ 受光素子
４ 電子部品
１０ プリプレグ
１１ 編組体
１２，１２ａ，１２ｂ ガラスファイバー
１３ 交点部分
１４ 第１樹脂
１５ 第２樹脂
２０ 回路基板材
２１ 外層回路
３０ 内層基材
３１ 内層回路
４１，４５ 光源
４２，４６ 受光センサ
４３ａ，４３ｂ プリプレグ保持具
４４ アクチュエータ
５１，５２，５３ 穴
６１，６３ 光学プリズム
７１ 光学的結合樹脂
８１ 発光部
８２ 受光部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導波路となるガラスファイバーの編組体に所定の樹脂が含浸されており、印刷回路基板の回路基板材と一体的に接合される光電子複合基板用プリプレグにおいて、
上記編組体の含浸樹脂には、上記ガラスファイバーよりも低屈折率で、かつ、上記ガラスファイバーとの密着性が良好であり、クラッド材として上記ガラスファイバーにコーティングされた第１樹脂と、屈折率が任意で、かつ、上記回路基板材との密着性が良好であり、上記編組体の残余の部分に含浸された第２樹脂の少なくとも２種類の樹脂が含まれていることを特徴とする光電子複合基板用プリプレグ。
【請求項２】
上記第１樹脂と上記第２樹脂は、化学式において末端に同じ反応基もしくは相溶性の高い親水基もしくは疎水基を備えていることを特徴とする請求項１に記載の光電子複合基板用プリプレグ。
【請求項３】
光導波路となるガラスファイバーの編組体に所定の樹脂が含浸されており、印刷回路基板の回路基板材と一体的に接合される光電子複合基板用プリプレグの製造方法において、
上記ガラスファイバーよりも低屈折率で、かつ、上記ガラスファイバーとの密着性が良好である第１樹脂をクラッド材として上記ガラスファイバーにコーティングしたのち、屈折率が任意で、かつ、上記回路基板材との密着性が良好である第２樹脂を上記編組体の残余の部分に含浸することを特徴とする光電子複合基板用プリプレグの製造方法。
【請求項４】
光導波路となるガラスファイバーの編組体にクラッドとして機能する所定の樹脂が含浸されているプリプレグと、所定の回路パターンを形成するための回路基板材とが一体的に接合されている光電子複合基板において、
上記プリプレグの光信号入力部分と光信号出力部分には、上記ガラスファイバーの端面が露出する穴が設けられ、上記穴内に上記ガラスファイバーよりも高屈折率である光入出力用コネクタとしての光学プリズムが埋設されていることを特徴とする光電子複合基板。
【請求項５】
上記穴内に露出される上記ガラスファイバーの端面がボールレンズ状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の光電子複合基板。
【請求項６】
上記光学プリズムは上記ガラスファイバーの端面と対向する４５゜の傾斜面を備えていることを特徴とする請求項４または５に記載の光電子複合基板。
【請求項７】
上記光信号入力部分側に配置される発光素子と上記光学プリズムとの間、および上記光信号出力部分側に配置される受光素子と上記光学プリズムとの間には、上記各素子の受発光面と上記光学プリズムの各屈折率の平均値にほぼ等しい屈折率を有する光学的結合樹脂が設けられていることを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１項に記載の光電子複合基板。
【請求項８】
光導波路となるガラスファイバーの編組体にクラッドとして機能する所定の樹脂が含浸されているプリプレグと、所定の回路パターンを形成するための回路基板材とを一体的に接合する第１工程と、
上記プリプレグの光信号入力部分と光信号出力部分とに穴を形成して、その穴内に上記ガラスファイバーの端面を露出させる第２工程と、
上記穴内に上記ガラスファイバーよりも高屈折率である透明樹脂を充填して光入出力用コネクタとしての光学プリズムを形成する第３工程とを含むことを特徴とする光電子複合基板の製造方法。
【請求項９】
上記第１工程で、上記プリプレグと上記回路基板材とを一体的に接合する際、上記プリプレグの対向する一方の辺側に光源を配置して上記ガラスファイバーに向けて光を入射するとともに、他方の辺側に上記ガラスファイバーから出射される光を受光する受光センサを配置し、上記ガラスファイバーの光入射位置と光出射位置との位置関係に基づいて上記ガラスファイバーの配線状態を調整することを特徴とする請求項８に記載の光電子複合基板の製造方法。
【請求項１０】
上記第２工程で上記穴をレーザー光もしくは集光された赤外線によって形成し、その際に上記ガラスファイバーの端面を溶融させてボールレンズ状に形成することを特徴とする請求項８または９に記載の光電子複合基板の製造方法。
【請求項１１】
上記第２工程で上記穴を形成する際、上記穴のうち上記ガラスファイバーの端面と対向する面を４５゜の傾斜面とすることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか１項に記載の光電子複合基板の製造方法。
【請求項１】
光導波路となるガラスファイバーの編組体に所定の樹脂が含浸されており、印刷回路基板の回路基板材と一体的に接合される光電子複合基板用プリプレグにおいて、
上記編組体の含浸樹脂には、上記ガラスファイバーよりも低屈折率で、かつ、上記ガラスファイバーとの密着性が良好であり、クラッド材として上記ガラスファイバーにコーティングされた第１樹脂と、屈折率が任意で、かつ、上記回路基板材との密着性が良好であり、上記編組体の残余の部分に含浸された第２樹脂の少なくとも２種類の樹脂が含まれていることを特徴とする光電子複合基板用プリプレグ。
【請求項２】
上記第１樹脂と上記第２樹脂は、化学式において末端に同じ反応基もしくは相溶性の高い親水基もしくは疎水基を備えていることを特徴とする請求項１に記載の光電子複合基板用プリプレグ。
【請求項３】
光導波路となるガラスファイバーの編組体に所定の樹脂が含浸されており、印刷回路基板の回路基板材と一体的に接合される光電子複合基板用プリプレグの製造方法において、
上記ガラスファイバーよりも低屈折率で、かつ、上記ガラスファイバーとの密着性が良好である第１樹脂をクラッド材として上記ガラスファイバーにコーティングしたのち、屈折率が任意で、かつ、上記回路基板材との密着性が良好である第２樹脂を上記編組体の残余の部分に含浸することを特徴とする光電子複合基板用プリプレグの製造方法。
【請求項４】
光導波路となるガラスファイバーの編組体にクラッドとして機能する所定の樹脂が含浸されているプリプレグと、所定の回路パターンを形成するための回路基板材とが一体的に接合されている光電子複合基板において、
上記プリプレグの光信号入力部分と光信号出力部分には、上記ガラスファイバーの端面が露出する穴が設けられ、上記穴内に上記ガラスファイバーよりも高屈折率である光入出力用コネクタとしての光学プリズムが埋設されていることを特徴とする光電子複合基板。
【請求項５】
上記穴内に露出される上記ガラスファイバーの端面がボールレンズ状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の光電子複合基板。
【請求項６】
上記光学プリズムは上記ガラスファイバーの端面と対向する４５゜の傾斜面を備えていることを特徴とする請求項４または５に記載の光電子複合基板。
【請求項７】
上記光信号入力部分側に配置される発光素子と上記光学プリズムとの間、および上記光信号出力部分側に配置される受光素子と上記光学プリズムとの間には、上記各素子の受発光面と上記光学プリズムの各屈折率の平均値にほぼ等しい屈折率を有する光学的結合樹脂が設けられていることを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１項に記載の光電子複合基板。
【請求項８】
光導波路となるガラスファイバーの編組体にクラッドとして機能する所定の樹脂が含浸されているプリプレグと、所定の回路パターンを形成するための回路基板材とを一体的に接合する第１工程と、
上記プリプレグの光信号入力部分と光信号出力部分とに穴を形成して、その穴内に上記ガラスファイバーの端面を露出させる第２工程と、
上記穴内に上記ガラスファイバーよりも高屈折率である透明樹脂を充填して光入出力用コネクタとしての光学プリズムを形成する第３工程とを含むことを特徴とする光電子複合基板の製造方法。
【請求項９】
上記第１工程で、上記プリプレグと上記回路基板材とを一体的に接合する際、上記プリプレグの対向する一方の辺側に光源を配置して上記ガラスファイバーに向けて光を入射するとともに、他方の辺側に上記ガラスファイバーから出射される光を受光する受光センサを配置し、上記ガラスファイバーの光入射位置と光出射位置との位置関係に基づいて上記ガラスファイバーの配線状態を調整することを特徴とする請求項８に記載の光電子複合基板の製造方法。
【請求項１０】
上記第２工程で上記穴をレーザー光もしくは集光された赤外線によって形成し、その際に上記ガラスファイバーの端面を溶融させてボールレンズ状に形成することを特徴とする請求項８または９に記載の光電子複合基板の製造方法。
【請求項１１】
上記第２工程で上記穴を形成する際、上記穴のうち上記ガラスファイバーの端面と対向する面を４５゜の傾斜面とすることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか１項に記載の光電子複合基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−２６３６８（Ｐ２００８−２６３６８Ａ）
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９５４３５（Ｐ２００６−１９５４３５）
【出願日】平成１８年７月１８日（２００６．７．１８）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月１８日（２００６．７．１８）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
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