專利名稱：光波導(dǎo)互連板及其制造方法、制造用母體及光電多功能板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及特別適于在光電多功能板中使用的光波導(dǎo)互連板及其制造方法、制造光波導(dǎo)互連板中所用的母體(precursor)、包括該光波導(dǎo)互連板的光電多功能板，以及光電多功能板的制造方法。
背景技術(shù)：
在IC或LSI技術(shù)中，近來(lái)注意力已被吸引到在器件之間、在設(shè)備內(nèi)部的板之間或者在芯片中使用光學(xué)互連代替高密度布線以提高操作速度或集成度。高速度、大容量的光通信系統(tǒng)中的光學(xué)互連使用電子器件來(lái)處理所傳輸?shù)墓庑盘?hào)，因此需要光電多功能器件。
例如，日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_(JP-A)2003-114365公開了一種用于形成光學(xué)互連的光路改變器件，其包括具有多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的陣列型光電轉(zhuǎn)換單元；具有長(zhǎng)度不同的多個(gè)光波導(dǎo)的陣列型光波導(dǎo)單元，每個(gè)光波導(dǎo)具有相對(duì)于光波導(dǎo)面成45°角并用作反射鏡的至少一個(gè)切割端；以及光波導(dǎo)，用于將所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件中的一個(gè)與所述多個(gè)光波導(dǎo)中的一個(gè)進(jìn)行光耦合。
近年來(lái)，具有無(wú)線電通信功能的移動(dòng)裝置已得到顯著發(fā)展，并且已經(jīng)嘗試用光學(xué)連接來(lái)代替它們的電連接中的一部分。光學(xué)連接提供了高速度且沒(méi)有電磁感應(yīng)，并將解決以下問(wèn)題來(lái)自電氣板的電磁干擾(EMI)、對(duì)于來(lái)自外部的無(wú)線電波侵?jǐn)_的低耐抗性，或者由不完全連接所導(dǎo)致的信號(hào)不規(guī)則性(SI)。
例如，JP-A No.2003-131081公開了一種光電多功能板的光學(xué)連接，該光學(xué)多功能板包括光波導(dǎo)板和電路板的疊層，和諸如發(fā)光器件或受光器件的光學(xué)器件。在光學(xué)連接中使用包括光學(xué)引腳(pin)和光學(xué)器件的電芯片，并且將該光學(xué)引腳插入光波導(dǎo)板的導(dǎo)孔(guide hole)中。JP-A No.2003-57468公開了一種光電多功能板，該光電多功能板包括電路板、光波導(dǎo)薄片，以及配備有光路改變裝置并嵌入在光波導(dǎo)薄片的纖芯部分中的光學(xué)器件(發(fā)光或受光器件)。將其中嵌入有光學(xué)器件的光波導(dǎo)薄片層疊在電路板上。
然而，JP-A No.2003-114365、No.2003-131081和No.2003-57468中公開的陣列型光波導(dǎo)單元、光波導(dǎo)板和光波導(dǎo)薄片都不具有用于改變其中的光傳播方向的預(yù)安裝裝置。具體地來(lái)說(shuō)，沒(méi)有公開涉及用于在與光波導(dǎo)或者光波導(dǎo)薄片的表面平行的平面內(nèi)改變光的方向的元件。
JP-A No.2003-57468中公開的光電多功能板使用了光波導(dǎo)薄片而非光波導(dǎo)線。在這種情況下，雖然不需要對(duì)光波導(dǎo)薄片進(jìn)行特殊處理，但是配備有光路改變裝置的光學(xué)器件尺寸很大，由此不能期望這種器件具有非常高的集成度。此外，不同類型的光路改變需要具有不同類型的具有光路改變裝置的器件。光波導(dǎo)薄片不能將光聚焦于信號(hào)傳輸?shù)哪繕?biāo)上，由此所述光中只有一部分可以形成待傳輸?shù)男盘?hào)。因此，能效很低，所以必需增加發(fā)光器件的發(fā)光量，這將縮短該器件的壽命。
因此，需要以下器件和方法光波導(dǎo)互連板，其在構(gòu)圖的光學(xué)回路中具有一光方向改變?cè)?，并且可以形成高度集成的光學(xué)連接；該光波導(dǎo)互連板的制造方法；光電多功能板；該光電多功能板的制造方法；以及，制造光波導(dǎo)互連板中所用的母體。

發(fā)明內(nèi)容
可以通過(guò)提供如下所述的光波導(dǎo)互連板及其制造方法、光電多功能板及其制造方法、以及制造該光波導(dǎo)互連板的過(guò)程中所用的母體來(lái)滿足上面的需要。
本發(fā)明的第一方面提供了一種光波導(dǎo)互連板，其包括光學(xué)輸入口；光學(xué)輸出口；與光學(xué)回路圖案相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)光波導(dǎo)；以及至少一個(gè)光方向改變?cè)?，每個(gè)所述光方向改變?cè)恢糜谒龉鈱W(xué)輸入口或所述光學(xué)輸出口與所述至少一個(gè)光波導(dǎo)中的一個(gè)之間，或者，當(dāng)所述光波導(dǎo)互連板具有兩個(gè)或更多個(gè)光波導(dǎo)時(shí)，每個(gè)所述光方向改變?cè)恢糜趦蓚€(gè)所述光波導(dǎo)之間，并且所述至少一個(gè)光方向改變?cè)ㄖ辽僖粋€(gè)光方向改變?cè)嗀和/或至少一個(gè)光方向改變?cè)﨎，所述至少一個(gè)光方向改變?cè)嗀在與所述光波導(dǎo)互連板的平面相平行的平面內(nèi)改變光的方向，所述至少一個(gè)光方向改變?cè)﨎將光的方向改變到相對(duì)于與所述光波導(dǎo)互連板的平面相平行的平面具有一角度的方向。
本發(fā)明的第二方面提供了一種用于制造光波導(dǎo)互連板的方法，包括在一基板上形成至少一個(gè)光方向改變?cè)嗀和/或至少一個(gè)光方向改變?cè)﨎，所述至少一個(gè)光方向改變?cè)嗀用于在與所述光波導(dǎo)互連板的平面相平行的平面內(nèi)改變光的方向，所述至少一個(gè)光方向改變?cè)﨎用于將光的方向改變到相對(duì)于與所述光波導(dǎo)互連板的平面相平行的平面具有一角度的方向；以及，在具有所述至少一個(gè)光方向改變?cè)嗀和/或所述至少一個(gè)光方向改變?cè)﨎的所述基板上，形成對(duì)應(yīng)于光學(xué)回路圖案的至少一個(gè)光波導(dǎo)。
本發(fā)明的第三方面提供了一種用于制造光波導(dǎo)互連板的方法，包括設(shè)置一鑄模，該鑄模具有一鑄?；搴臀挥谒鲨T?；迳系闹辽僖粋€(gè)第一凹部和/或至少一個(gè)第二凹部，所述至少一個(gè)第一凹部對(duì)應(yīng)于光方向改變?cè)嗀，其用于在與所述光波導(dǎo)互連板的平面相平行的平面內(nèi)改變光的方向，所述至少一個(gè)第二凹部對(duì)應(yīng)于光方向改變?cè)﨎，其用于將光的方向改變到相對(duì)于與所述光波導(dǎo)互連板的平面相平行的平面具有一角度的方向；利用樹脂填充所述鑄模的所述至少一個(gè)第一凹部和/或所述至少一個(gè)第二凹部，并將所述至少一個(gè)第一凹部和/或所述至少一個(gè)第二凹部的形狀或多個(gè)形狀轉(zhuǎn)移給所述樹脂，以形成具有至少一個(gè)光方向改變?cè)嗀和/或至少一個(gè)光方向改變?cè)﨎的樹脂基板；以及，在所述樹脂基板上形成對(duì)應(yīng)于光學(xué)回路圖案的至少一個(gè)光波導(dǎo)。
本發(fā)明的第四方面提供了一種在制造光波導(dǎo)互連板的過(guò)程中所用的母體，該母體包括至少一個(gè)光方向改變?cè)鸵挥糜诠獠▽?dǎo)的下包層，其中，所述至少一個(gè)光方向改變?cè)ㄖ辽僖粋€(gè)光方向改變?cè)嗀和/或至少一個(gè)光方向改變?cè)﨎，所述至少一個(gè)光方向改變?cè)嗀在與所述光波導(dǎo)互連板的平面相平行的平面內(nèi)改變光的方向，所述至少一個(gè)光方向改變?cè)﨎將光的方向改變到相對(duì)于與所述光波導(dǎo)互連板的平面相平行的平面具有一角度的方向。
本發(fā)明的第五方面提供了一種光電多功能板，其包括所述光波導(dǎo)互連板和一電路板的疊層。
本發(fā)明的第六方面提供了一種光電多功能板，其包括所述光波導(dǎo)互連板和一電路板的疊層；和安裝在所述電路板上的光學(xué)器件或者光學(xué)器件和電器件的組合。
本發(fā)明的第七方面提供了一種用于制造第六方面的光電多功能板的方法，其包括層疊所述光波導(dǎo)互連板和一電路板；安裝光學(xué)器件或者光學(xué)器件和電器件的組合；以及，同時(shí)焊接所述光學(xué)器件或者所述光學(xué)器件與所述電器件的所述組合。
本發(fā)明的光波導(dǎo)互連板具有設(shè)置在(多個(gè))光波導(dǎo)中的光方向改變?cè)嗀和/或B，由此能夠在與板平面平行的平面中改變光的方向，并且能夠?qū)⒐獾姆较蚋淖兊较鄬?duì)于與所述板平面平行的平面具有一角度的方向，或者能夠以這兩種模式改變光的方向。因此，本發(fā)明的光波導(dǎo)互連板可以在任何位置接收光或輸出光，并且能夠以高密度形成光學(xué)連接，因此適于在光電多功能板中使用。本發(fā)明的光波導(dǎo)互連板不但能夠改變光的方向，而且能夠分光。
根據(jù)本發(fā)明的制造光波導(dǎo)互連板的方法包括，在基板上同時(shí)形成光方向改變?cè)嗀和/或B并且在其上形成至少一個(gè)光波導(dǎo)，由此具有優(yōu)良的生產(chǎn)率。根據(jù)本發(fā)明的制造光波導(dǎo)互連板的方法使得可以容易地生產(chǎn)高密度或復(fù)雜的光學(xué)回路圖案。


下面根據(jù)下列附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中圖1示出了設(shè)置有用于使光的方向改變90°的光方向改變?cè)嗀的光波導(dǎo)的實(shí)施例；圖2示出了設(shè)置有用于使光的方向改變大于90°的一角度的光方向改變?cè)嗀的光波導(dǎo)的實(shí)施例；
圖3A到3D各示出了設(shè)置有用于分光的光方向改變?cè)嗀的光波導(dǎo)的實(shí)施例；圖4示出了設(shè)置有具有凹面反光部的光方向改變?cè)嗀的光波導(dǎo)的
具體實(shí)施例方式
光波導(dǎo)互連板本發(fā)明的光波導(dǎo)互連板具有光學(xué)輸入口；光學(xué)輸出口；與光學(xué)回路圖案相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)光波導(dǎo)；以及至少一個(gè)光方向改變?cè)?，將每個(gè)光方向改變?cè)O(shè)置在光學(xué)輸入口或光學(xué)輸出口與所述至少一個(gè)光波導(dǎo)中的一個(gè)之間，或者，當(dāng)光波導(dǎo)互連板具有兩個(gè)或者更多個(gè)光波導(dǎo)時(shí)，將每個(gè)光方向改變?cè)O(shè)置在兩個(gè)光波導(dǎo)之間，并且該光方向改變?cè)ㄖ辽僖粋€(gè)光方向改變?cè)嗀和/或至少一個(gè)光方向改變?cè)﨎，所述至少一個(gè)光方向改變?cè)嗀在與光波導(dǎo)互連板的平面相平行的平面中改變光的方向，即，將光從平行于所述平面的一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)到同樣平行于所述平面的另一方向，所述至少一個(gè)光方向改變?cè)﨎將的光方向改變到相對(duì)于與光波導(dǎo)互連板的平面相平行的平面具有一角度的方向，即，將光從平行于所述平面的方向旋轉(zhuǎn)到與所述平面不平行的另一方向，或者反之。
這里，光學(xué)輸入和光學(xué)輸出口中的每一個(gè)都可以是光波導(dǎo)板的端部，在該端部處露出了光波導(dǎo)纖芯的端面，或者可以是開口的端部，該開口不是光波導(dǎo)的纖芯的一部分。因此，光方向改變?cè)嗀和B可以具有用作光學(xué)輸入口或光學(xué)輸出口的端部。如上所述，“光方向改變?cè)﨎”包括“將光的方向從相對(duì)于光波導(dǎo)互連板的平面具有一角度的方向(與所述平面不平行的方向)，改變到與該板的平面相平行的方向的光方向改變?cè)薄?br> 當(dāng)設(shè)置一個(gè)光方向改變?cè)r(shí)，在光方向改變?cè)c光學(xué)輸入口或光學(xué)輸出口之間設(shè)置了一波導(dǎo)(纖芯部分)。當(dāng)設(shè)置兩個(gè)或更多個(gè)光方向改變?cè)r(shí)，根據(jù)光學(xué)回路圖案，在光方向改變?cè)g、在光方向改變?cè)c光學(xué)輸入口之間，以及在光方向改變?cè)c光學(xué)輸出口之間，設(shè)置了多個(gè)波導(dǎo)。
在本發(fā)明的光波導(dǎo)互連板中，可以實(shí)現(xiàn)各種類型的光學(xué)回路圖案，并且可以通過(guò)組合光方向改變?cè)嗀和B來(lái)增加光學(xué)連接的集成度。
例如，可以通過(guò)形成簡(jiǎn)單的光波導(dǎo)圖案(如具有多個(gè)平行光波導(dǎo)以及與所述多個(gè)平行光波導(dǎo)垂直相交的一個(gè)或多個(gè)光波導(dǎo)的圖案)，并在預(yù)定位置處設(shè)置光方向改變?cè)嗀和B，來(lái)簡(jiǎn)單地制造出具有高集成度光學(xué)連接的光波導(dǎo)互連板。
在本發(fā)明的光波導(dǎo)互連板中，光波導(dǎo)具有下包層部分、纖芯部分以及上包層部分，并且纖芯部分由下包層部分和上包層部分所包圍。根據(jù)所希望的光學(xué)回路圖案來(lái)設(shè)置(各)光波導(dǎo)。(多個(gè))光波導(dǎo)和(多個(gè))光方向改變?cè)纬梢还鈱W(xué)回路。
光方向改變?cè)嗀使光轉(zhuǎn)向到與光波導(dǎo)互連板的平面相平行的平面內(nèi)的一個(gè)或更多個(gè)方向(與所述平面平行并且彼此相交的一個(gè)或更多個(gè)方向)。
光方向改變?cè)嗀優(yōu)選地具有一反光面，該反光面對(duì)光進(jìn)行反射以改變光的方向。具有所述反光面的光方向改變?cè)嗀可以具有任何形狀，只要其具有與光波導(dǎo)互連板的平面垂直的至少一個(gè)反光面以在該板的平面內(nèi)改變光的方向即可。可以鑒于制造方法的容易度來(lái)選擇某一形狀。該形狀的示例包括但不限于三角柱體、長(zhǎng)方體直角平行六面體(rectangular parallelepiped)和立方體。為了使入射光的方向改變90°，可以將反光面相對(duì)于入射光的方向傾斜45°。為了使入射光旋轉(zhuǎn)一銳角(小于90°)，可以將反光面相對(duì)于入射光的方向傾斜一大于45°且小于90°的角度。
反光面可以是平面或者諸如凹面的曲面。
例如，圖1所示的光方向改變?cè)嗀為三角柱體?？梢酝ㄟ^(guò)沿包括長(zhǎng)方體直角平行六面體主體的一相交部分的上、下表面的對(duì)角線所在的平面切割該長(zhǎng)方體直角平行六面體主體，來(lái)形成所述光方向改變?cè)嗀，其中所述長(zhǎng)方體直角平行六面體主體具有大小相同的正方形側(cè)面和位于其一個(gè)端部處的所述相交部分。圖1中，標(biāo)號(hào)10和12分別表示光方向改變?cè)嗀和光波導(dǎo)的纖芯，箭頭表示光的傳播方向。圖2到圖8中的箭頭也表示光的傳播方向。
圖2所示的光方向改變?cè)嗀具有一反光面(平面)，其相對(duì)于入射光的方向傾斜一大于45°的角度(10A)，由此可以更銳地改變光的傳播方向。
光方向改變?cè)嗀可以具有一將入射光束分為至少兩束并使它們轉(zhuǎn)向不同方向的結(jié)構(gòu)。圖3A到3D示出了其中利用具有至少一個(gè)反光平面的光方向改變?cè)嗀來(lái)分光的一些實(shí)施例。圖3A示出了來(lái)自一個(gè)方向的光束被分成兩條光束，該兩條光束的傳播方向從所述一個(gè)方向改變了90°。圖3B示出了來(lái)自一個(gè)方向的光束被分成兩條光束，該兩條光束中的一條不改變其傳播方向而直接前進(jìn)，而另一條光束沿垂直于所述一個(gè)方向的方向前進(jìn)。圖3C示出了來(lái)自一個(gè)方向的光束被分成三條光束，該三條光束中的一條不改變其傳播方向而直接前進(jìn)，另外兩條沿垂直于所述一個(gè)方向的方向前進(jìn)。圖3D所示的光方向改變?cè)嗀具有第一反光面，其相對(duì)于入射光的方向傾斜一大于45°的角度；和第二反光面，其與第一反光面相鄰，并相對(duì)于入射光的方向傾斜一小于45°的角度，并且圖3D還示出了入射光束被分成兩個(gè)光束，該兩個(gè)光束中的一個(gè)被旋轉(zhuǎn)一大于90°的角度，而另一個(gè)被旋轉(zhuǎn)一小于90°的角度。
圖4示出了另一實(shí)施例，其中使用了具有凹反光面的光方向改變?cè)嗀。在本實(shí)施例中，光方向改變?cè)嗀不僅改變光的方向，還會(huì)聚光。在圖4中，標(biāo)號(hào)10表示光方向改變?cè)嗀，其可以通過(guò)執(zhí)行一切割工藝來(lái)形成，該切割工藝與圖1的光方向改變?cè)嗀的制備工藝基本相同，除了形成的是凹切割面而非平面之外。
光方向改變?cè)﨎將入射光的方向改變到相對(duì)于與光波導(dǎo)互連板的平面相平行的平面具有一角度的方向。
如在元件A中一樣，光方向改變?cè)﨎優(yōu)選地具有一用作光方向改變面的反光面。該反光面可以是平面或者諸如凹面的曲面。該反光面相對(duì)于光波導(dǎo)互連板的平面具有一角度，并且可以被放置得垂直于用于傳輸傳播方向改變前、后的光的多個(gè)波導(dǎo)。
具有所述反光面并將光的方向改變到相對(duì)于與光波導(dǎo)互連板的平面相平行的平面具有一角度的方向的光方向改變?cè)﨎可以具有任何形狀，只要其具有相對(duì)于所述板的平面形成有一角度的至少一個(gè)反光面即可。可以鑒于制造方法的容易度來(lái)選擇某一形狀。所述形狀的示例包括但不限于具有三角形或梯形橫截面的形狀，如圖11C中由標(biāo)號(hào)20所表示的形狀。
為了使入射光的方向改變90°，可以使反光面相對(duì)于入射光的方向傾斜45°。為了使入射光一旋轉(zhuǎn)小于90°的角度(銳角)，可以使反光面相對(duì)于入射光傾斜一大于45°并小于90°的角度。
圖5A和5B各示出了光方向改變?cè)﨎的實(shí)施例。在圖5A中，標(biāo)號(hào)20和12分別表示光方向改變?cè)﨎和光波導(dǎo)的纖芯。可以在與箭頭所示路徑相反的路徑上輸入并旋轉(zhuǎn)光。圖5B示出了反光面相對(duì)于所述板的平面1傾斜一大于45°角度，并且示出了將光旋轉(zhuǎn)一大于90°的角度并從作為開口的光學(xué)輸出口18(光學(xué)連接口)輸出。圖6到8中的標(biāo)號(hào)18也表示光學(xué)輸出口。在圖5B中，標(biāo)號(hào)14表示包層。
光方向改變?cè)﨎可以具有一將入射光束分成至少兩束并使它們轉(zhuǎn)向不同方向的結(jié)構(gòu)。圖6A到6C示出了這種光方向改變?cè)亩鄠€(gè)實(shí)施例。圖6A示出了一具有光方向改變?cè)﨎的結(jié)構(gòu)，該光方向改變?cè)﨎具有兩個(gè)反光面，每個(gè)反光面相對(duì)于入射光的方向傾斜45°，由此將入射光束分成兩條光束，該兩條光束的方向已被從入射光束的方向改變了90°。圖6B所示的結(jié)構(gòu)的特征在于所使用的光方向改變?cè)﨎具有一相對(duì)于入射光束傾斜了45°的反光面，光方向改變?cè)﨎(在垂直于光波導(dǎo)互連板的平面的方向上，其中所述平面包括光波導(dǎo)的縱向)的高度小于纖芯的高度，入射光束被分成兩條光束，該兩條光束中的一條直線前進(jìn)，另一條的方向垂直于入射光束的方向。圖6C示出了光方向改變?cè)﨎的高度等于或大于纖芯的高度，并且該光方向改變?cè)﨎具有相對(duì)于所述板的平面以不同角度傾斜的兩個(gè)反光面，其中所述平面包括波導(dǎo)的縱向，由此將入射光束分成沿不同方向前進(jìn)的兩條光束。在圖8B中，標(biāo)號(hào)19表示光學(xué)輸入口。
光方向改變?cè)嗀或B的反光面優(yōu)選地具有一反光膜，該反光膜可以是諸如金或鋁的金屬膜，或者具有所謂的金屬光澤的膜，如TiN膜。
本發(fā)明的光波導(dǎo)互連板可以具有其中多個(gè)光波導(dǎo)在平行于所述板的一平面內(nèi)彼此相交(多個(gè)光波導(dǎo)彼此相交并與所述板的平面相平行)的結(jié)構(gòu)，或者具有其中平行于所述板的平面的至少一個(gè)光波導(dǎo)與垂直于所述板(的平面)的至少一個(gè)光波導(dǎo)相交的結(jié)構(gòu)。
圖7A的示意圖示出了具有如下結(jié)構(gòu)的光波導(dǎo)互連板，其中多個(gè)光波導(dǎo)在平行于所述板的平面內(nèi)彼此相交(多個(gè)光波導(dǎo)彼此相交且平行于板(的平面))。圖7B的示意圖示出了具有如下結(jié)構(gòu)的光波導(dǎo)互連板，其中平行于所述板的平面1的多個(gè)光波導(dǎo)與垂直于所述板的平面1的一光波導(dǎo)相交。在圖7B中，標(biāo)號(hào)20表示光方向改變?cè)﨎。
本發(fā)明的光波導(dǎo)互連板也可以在其各表面?zhèn)壬暇哂幸婚_口，該開口用作光學(xué)連接口(光學(xué)輸入口或光學(xué)輸出口)。圖8A示出了其中在光波導(dǎo)互連板的兩個(gè)表面?zhèn)壬隙荚O(shè)置有光學(xué)輸出口18的實(shí)施例。圖8B示出了其中從設(shè)置在一個(gè)表面?zhèn)壬系墓鈱W(xué)輸入口14輸入光信號(hào)并從設(shè)置在另一表面?zhèn)壬系墓鈱W(xué)輸出口18輸出光信號(hào)的實(shí)施例。
可以使用任何已知的纖芯材料和包層材料來(lái)形成本發(fā)明的光波導(dǎo)。
可以將本發(fā)明的光波導(dǎo)互連板層疊在電路板上以形成光電多功能板。在這種情況下，優(yōu)選的是，纖芯和包層材料應(yīng)為耐熱材料，以經(jīng)得住在制造光電多功能板的過(guò)程中的焊接溫度。纖芯和包層材料的溫度上限為大約280℃或者更高，優(yōu)選地為大約300℃或者更高。這種耐熱材料的示例包括但不限于聚酰亞胺、環(huán)氧丙烯酸材料和聚硅烷。
優(yōu)選的是，光方向改變?cè)嗀和B的材料在光學(xué)屬性方面具有良好的反光性。這對(duì)于凹反光面的情況也是適用的。優(yōu)選地，凹反光面由具有與包層部分相同或相近的光學(xué)屬性的材料制成。
光方向改變?cè)嗀和B的材料還必需具有與包層和纖芯中的每一個(gè)的耐熱性基本上相同的耐熱性。
在下包層、纖芯和上包層被層疊在光方向改變?cè)嗀或B之上的情況下，從底側(cè)算起的光方向改變?cè)嗀或B的高度及下包層和纖芯中的每一個(gè)的厚度優(yōu)選地為，使光方向改變?cè)嗀或B的頂部到達(dá)纖芯與上包層之間的邊界，或者上包層的內(nèi)側(cè)(參見圖12C)。然而，在如圖6B所示地形成光方向改變?cè)那闆r下，光方向改變?cè)﨎的頂部被置于纖芯的內(nèi)側(cè)。
制造光波導(dǎo)互連板的方法例如，利用下述制造方法中的一種來(lái)制備本發(fā)明的光波導(dǎo)互連板。制造光波導(dǎo)互連板的第一方法包括設(shè)置一鑄模，該鑄模具有一鑄?；澹⑶以谠撹T?；迳?，具有與光方向改變?cè)嗀相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)第一凹部和/或與光方向改變?cè)﨎相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)第二凹部，其中光方向改變?cè)嗀用于在與光波導(dǎo)互連板的平面相平行的平面內(nèi)改變光的方向，光方向改變?cè)﨎用于將光的方向改變到相對(duì)于與光波導(dǎo)互連板的平面相平行的平面具有一角度的方向；利用樹脂填充鑄模的所述至少一個(gè)第一凹部和/或所述至少一個(gè)第二凹部，并將所述至少一個(gè)第一凹部和/或所述至少一個(gè)第二凹部的(各)形狀轉(zhuǎn)移給所述樹脂，以形成一具有至少一個(gè)光方向改變?cè)嗀和/或至少一個(gè)光方向改變?cè)﨎的樹脂基板；以及在所述樹脂基板上形成與光學(xué)回路圖案相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)光波導(dǎo)。
第二方法包括在基板上形成至少一個(gè)光方向改變?cè)嗀和/或至少一個(gè)光方向改變?cè)﨎，其中所述至少一個(gè)光方向改變?cè)嗀用于在與光波導(dǎo)互連板的平面相平行的平面內(nèi)改變光的方向，所述至少一個(gè)光方向改變?cè)﨎用于將光的方向改變到相對(duì)于與光波導(dǎo)互連板的平面相平行的平面具有一角度的方向；以及在具有所述至少一個(gè)光方向改變?cè)嗀和/或所述至少一個(gè)光方向改變?cè)﨎的基板上形成對(duì)應(yīng)于光學(xué)回路圖案的至少一個(gè)光波導(dǎo)。
第一方法下面將詳細(xì)說(shuō)明第一種方法。可以通過(guò)例如下面的方法來(lái)制造所述鑄模，其中，在一鑄?；迳?，所述鑄模具有與光方向改變?cè)嗀相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)第一凹部和/或與光方向改變?cè)﨎相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)第二凹部，其中光方向改變?cè)嗀用于在與光波導(dǎo)互連板的平面相平行的平面內(nèi)改變光的方向，光方向改變?cè)﨎用于將光的方向改變到相對(duì)于與光波導(dǎo)互連板的平面相平行的平面具有一角度的方向，所述方法包括在所述鑄?；迳闲纬梢豢涛g掩模，該刻蝕掩鑄模具有與光方向改變?cè)嗀和/或B的底面的形狀相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)開口；和刻蝕所述鑄模基板以形成(各)凹部?？梢酝ㄟ^(guò)光掩模對(duì)正性光刻膠層進(jìn)行曝光并且對(duì)經(jīng)曝光的光刻膠層進(jìn)行顯影，由此來(lái)形成所述掩模。
另選地，優(yōu)選地可以使用諸如切削方法的加工方法。所述鑄?；蹇梢允枪?100)基板，或者，在所述加工方法中是一般的金屬板或鋁塊。當(dāng)在上面的方法中使用硅(100)基板作為鑄?；鍟r(shí)，可以通過(guò)各向異性刻蝕容易地形成具有傾斜面的凹部。
對(duì)鑄模的(各)凹部填充樹脂，以將(各)凹部的形狀轉(zhuǎn)移給樹脂。由此，制備了具有光方向改變?cè)嗀和/或B的樹脂基板。具體地來(lái)說(shuō)，該制備方法可以包括將可固化樹脂施加到鑄模的凹部形成表面，固化樹脂以形成固化層，以及使固化層脫離鑄模；或者該制備方法可以包括將熱可軟化樹脂基板置于鑄模的凹部形成表面上；和朝著鑄模按壓所述樹脂基板，以在對(duì)樹脂進(jìn)行加熱和軟化的過(guò)程中轉(zhuǎn)移(各)凹部的形狀。
可固化樹脂可以是熱固性樹脂、紫外線可固化樹脂或者電子束可固化樹脂。對(duì)于在光電多功能板中使用本發(fā)明的光波導(dǎo)互連板并且在裝配過(guò)程中需要執(zhí)行焊接步驟的情況，優(yōu)選的是可固化樹脂具有耐熱性?？晒袒瘶渲臏囟壬舷逓榇蠹s280℃或者更高，優(yōu)選地為300℃或者更高。例如，使用聚酰亞胺。例如，熱可軟化樹脂基板可以是具有耐熱性的聚酰亞胺基板。
可以將樹脂層或樹脂基板和支撐物接合在一起，以加固樹脂層或樹脂基板?？梢酝瑫r(shí)執(zhí)行固化樹脂的步驟和將支撐物接合到樹脂層或基板的步驟。例如，支撐物可以是樹脂支撐物。
可以在具有光方向改變?cè)嗀和/或B的樹脂基板的表面上形成用于改進(jìn)光學(xué)反射鏡性質(zhì)的反光膜。反光膜可以是金膜、金合金膜、或者諸如TiN膜的氮化物膜，并且可以利用離子鍍敷法或?yàn)R射法來(lái)形成。例如，當(dāng)光方向改變?cè)嗀或B由鋁或硅制成，并且由此反光部分具有良好的反光屬性時(shí)，可以省去反光膜。
在具有光方向改變?cè)嗀和/或B的樹脂基板上形成有對(duì)應(yīng)于光學(xué)回路圖案的至少一個(gè)光波導(dǎo)。應(yīng)當(dāng)理解，所述至少一個(gè)光波導(dǎo)可以形成在多個(gè)光方向改變?cè)g和/或在光方向改變?cè)c光學(xué)輸入或輸出口之間。所述光波導(dǎo)具有光方向改變?cè)嗀和/或B、下包層、纖芯和上包層?？梢酝ㄟ^(guò)涂敷含包層材料的液體來(lái)形成下包層。在形成下包層之后，可以利用氧等離子體來(lái)去除粘附在光方向改變?cè)嗀或B的要露出的表面上的很薄的包層材料。
然后在下包層上形成纖芯。根據(jù)光學(xué)回路圖案來(lái)設(shè)置(各)纖芯?？梢酝ㄟ^(guò)一其中在下包層上形成纖芯材料層并利用傳統(tǒng)方法對(duì)其進(jìn)行構(gòu)圖的工藝，來(lái)形成所述纖芯。例如，構(gòu)圖方法可以是(1)光漂白法(photo-bleaching method)，(2)反應(yīng)離子刻蝕法(RIE法)，或者(3)直接曝光法。
在光漂白方法中，使用了有機(jī)金屬聚硅烷材料(Nippon Paint Co.，Ltd制造的“Glasia”)，并且只有纖芯部分保持未進(jìn)行紫外線曝光，以獲得(各)曝光部分的折射率與(各)未曝光部分的折射率之間的差別(紫外線曝光部分具有減小的折射率)。因此，本發(fā)明不需要去除(各)曝光部分。
反應(yīng)離子刻蝕法(2)包括將負(fù)性光刻膠涂敷在纖芯材料層上，通過(guò)光掩模對(duì)光刻膠進(jìn)行曝光，對(duì)光刻膠進(jìn)行顯影以只保留纖芯部分上的光刻膠層，通過(guò)反應(yīng)離子刻蝕去除非纖芯部分，以及從纖芯部分去除光刻膠。當(dāng)在本方法中使用含硅的光刻膠作為掩模材料時(shí)，可以很容易地利用標(biāo)準(zhǔn)氧等離子體進(jìn)行刻蝕。
在直接曝光方法(3)中，使用感光材料作為纖芯材料，通過(guò)光掩模直接對(duì)其進(jìn)行曝光，并且接著進(jìn)行顯影以形成圖案。
具體來(lái)說(shuō)，使用有機(jī)聚硅烷材料的光漂白方法只需對(duì)纖芯材料層進(jìn)行曝光，并且不需要進(jìn)行如上所述的任何顯影或刻蝕過(guò)程。由此，本發(fā)明提供了一種簡(jiǎn)單的制造過(guò)程。此外，有機(jī)聚硅烷材料具有耐熱性，并且其溫度上限為大約300℃，因此該有機(jī)聚硅烷材料對(duì)于生產(chǎn)光電多功能板特別有用。
接著，在纖芯上形成上包層。形成上包層的方法與形成下包層的方法類似。
可以通過(guò)拋光使上包層的表面平坦。代替拋光，還可以形成多層涂敷來(lái)形成平坦的包層。
下面將參照

制備光波導(dǎo)互連板的方法的實(shí)施例，其包括通過(guò)對(duì)用作鑄?；宓墓?100)基板(Si基板)進(jìn)行各向異性刻蝕，來(lái)制備具有第一凹部和第二凹部的鑄模；利用該鑄模來(lái)制備具有光方向改變?cè)嗀和B的樹脂基板；以及在樹脂基板上形成光波導(dǎo)。
制備具有第一凹部和第二凹部的鑄模的過(guò)程圖9A到9F概念性地示出了在鑄?；迳闲纬傻谝话疾康倪^(guò)程。圖9A表示在Si基板102上形成了用于保護(hù)Si基板102不經(jīng)受后述各向異性刻蝕的保護(hù)膜104。例如，保護(hù)膜104可以是Si3N4膜或SiO2膜。當(dāng)使用Si3N4膜時(shí)，優(yōu)選的但并非必要的是，在Si3N4膜上層疊一多晶硅膜以防止在Si3N4膜經(jīng)受處理的過(guò)程中損壞該Si3N4膜?？梢岳萌魏喂牡矸e方法，如等離子CVD法或者減壓CVD法，來(lái)形成保護(hù)膜?？梢岳脽嵫趸ɑ駽VD法來(lái)形成SiO2膜。雖然為了易于說(shuō)明圖9A示出了設(shè)置在一側(cè)的保護(hù)膜，但是也必需保護(hù)基板的背側(cè)不受刻蝕液體的刻蝕，因此需要在兩側(cè)都設(shè)置保護(hù)膜。
接著，將正性光刻膠涂敷在保護(hù)膜上。通過(guò)具有與希望的光方向改變?cè)牡酌嫘螤?例如，當(dāng)光方向改變?cè)男螤顬閳D5A所示的三角柱體時(shí)，底面形狀為矩形)相對(duì)應(yīng)的透光部分的光掩模，對(duì)所得的光刻膠進(jìn)行曝光，并對(duì)其進(jìn)行顯影以從光刻膠層106去除與所述底面形狀相對(duì)應(yīng)的部分。由此，形成一開口(參見圖9B)。
當(dāng)光方向改變?cè)牡酌嫘螤顬榫匦螘r(shí)，優(yōu)選地光掩模開口在其四個(gè)角部處被圓整過(guò)，而不是嚴(yán)格的直角。在這種情況下，保護(hù)層104中的開口(該開口是在圖9D所示的工藝中獲得的)為具有四個(gè)圓角的近似矩形，從而可以防止在后述的各向異性刻蝕過(guò)程(參見圖9F)中出現(xiàn)裂化。如果沒(méi)有圓角，則保護(hù)膜在四個(gè)角部處的部分保持類似屋檐狀(eaves)(即，屋檐下的部分將被不希望地刻蝕)，從而可能發(fā)生裂化。
隨后，對(duì)圖9B所示的半成品進(jìn)行各向同性干法刻蝕。由此，部分地去除保護(hù)膜以使去除部分與開口(參見圖9C)相對(duì)應(yīng)。然后，去除光刻膠106(參見圖9D)。利用熱硫酸和過(guò)氧化氫的混合液來(lái)進(jìn)行光刻膠的去除。
隨后，使用各向異性刻蝕液通過(guò)各向異性刻蝕(參見圖9E)形成第一凹部P1(對(duì)應(yīng)于光方向改變?cè)﨎)，所述各向異性刻蝕液包含諸如乙二胺或KOH的堿。具體來(lái)說(shuō)，使用了乙二胺和鄰苯二酚的混合液或者KOH和異丙醇的混合液。然而，也可以使用任何其它液體，只要其可以對(duì)硅晶體進(jìn)行各向異性刻蝕。
這種各向異性刻蝕可以產(chǎn)生這樣的凹部，即，該凹部具有由于晶體各向異性而相對(duì)于基板表面傾斜45°的多個(gè)面。
接著，去除保護(hù)膜104(參見圖9F)。例如，對(duì)于Si3N4保護(hù)膜，使用熱磷酸，而對(duì)于SiO2保護(hù)膜則使用氫氟酸的水溶液。由此，可以獲得具有第一凹部的Si基板。
如圖10A所示，形成刻蝕掩模114以用于制備第二凹部(對(duì)應(yīng)于光方向改變?cè)嗀)?？梢酝ㄟ^(guò)光刻膠的曝光和顯影來(lái)制備所述刻蝕掩模，或者利用如下方法來(lái)制備所述刻蝕掩模，在所述方法中，利用諸如熱氧化法或CVD法的淀積方法來(lái)形成SiO2膜，并且在該方法中，通過(guò)光刻工藝在SiO2膜中形成具有與光方向改變?cè)牡酌嫘螤钕鄬?duì)應(yīng)的形狀(對(duì)于如圖1A所示的光方向改變?cè)?，所述形狀為直角三角?的開口。當(dāng)按如下所述進(jìn)行干法刻蝕時(shí)，不需要形成圓角。
隨后，通過(guò)諸如反應(yīng)離子刻蝕法(RIE)的干法刻蝕法來(lái)刻蝕基板，以形成第二凹部P2(參見圖10B)。然后去除刻蝕掩模114。由此獲得鑄模100(參見圖10C)。當(dāng)刻蝕掩模為SiO2膜時(shí)，使用氫氟酸的水溶液。而當(dāng)刻蝕掩模為抗蝕劑膜時(shí)使用熱硫酸和過(guò)氧化氫的混合液。所得Si基板(鑄模)具有第一凹部和第二凹部。
第一凹部和第二凹部的深度分別與光方向改變?cè)﨎和A的高度相對(duì)應(yīng)，從而優(yōu)選地與后續(xù)過(guò)程中將形成的下包層、纖芯和上包層中的每一個(gè)的厚度具有上述關(guān)系。
制備具有光方向改變?cè)嗀和B的樹脂基板的過(guò)程下面參照?qǐng)D11A到11C說(shuō)明制備具有光方向改變?cè)嗀和B的樹脂基板的過(guò)程。
如圖11A所示，將可固化樹脂220a涂敷在如上制備的鑄模上。當(dāng)所得可固化樹脂層較薄時(shí)，優(yōu)選地如圖11B所示在其上層疊支撐物222以加固該可固化樹脂層。然后所涂敷的樹脂被固化，從而形成固化層220。從固化層220上去除鑄模100以獲得樹脂基板200，該樹脂基板200具有由標(biāo)號(hào)10表示的光方向改變?cè)嗀和由標(biāo)號(hào)20表示的光方向改變?cè)﨎(參見圖11C)。隨后，可以在具有光方向改變?cè)嗀和B的樹脂基板的表面上形成反光膜以改進(jìn)光學(xué)反射鏡性質(zhì)，不過(guò)在圖中沒(méi)有示出該過(guò)程。
在具有光方向改變?cè)臉渲迳闲纬晒獠▽?dǎo)的過(guò)程如圖12A到12C所示，在具有光方向改變?cè)臉渲迳闲纬晒獠▽?dǎo)。圖12A、12B和12C分別表示形成下包層、纖芯和上包層的過(guò)程。在圖12A中，標(biāo)號(hào)220、10、20和330分別表示固化層、光方向改變?cè)嗀、光方向改變?cè)﨎以及下包層。在圖12B中，標(biāo)號(hào)332表示纖芯。在圖12C中，標(biāo)號(hào)334表示上包層。經(jīng)過(guò)這些過(guò)程，獲得了本發(fā)明的光波導(dǎo)互連板300。
由此生產(chǎn)出本發(fā)明的光波導(dǎo)互連板的主要部分。然后在所得光波導(dǎo)互連板中形成用于光學(xué)連接的開口。在下述光電多功能板的部分中說(shuō)明這種過(guò)程。
在第一方法中，使用Si基板的鑄模來(lái)形成樹脂基板。另選地，可以通過(guò)其中Si基板的鑄模經(jīng)受電鑄(如Ni電鑄)然后經(jīng)受金屬鍍敷(如Ni鍍敷)的過(guò)程來(lái)制備耐用金屬鑄模。
第二方法下面說(shuō)明第二方法。在第二方法中，預(yù)先制備至少一個(gè)光方向改變?cè)嗀和/或至少一個(gè)光方向改變?cè)﨎，隨后通過(guò)接合將它們固定到基板上的一個(gè)或多個(gè)預(yù)定位置上?？梢酝ㄟ^(guò)精加工來(lái)形成光方向改變?cè)嗀或B。另選地，可以使用具有斜面的產(chǎn)品，該斜面是通過(guò)對(duì)硅基板進(jìn)行各向異性刻蝕來(lái)制備的。
接著，在樹脂基板上形成對(duì)應(yīng)于光學(xué)回路圖案的至少一個(gè)光波導(dǎo)。該形成光波導(dǎo)的方法可以與第一方法中的相同。
光電多功能板本發(fā)明的光電多功能板具有所述光波導(dǎo)互連板和一層疊在該光波導(dǎo)互連板上的電路板。所述電路板可以是印刷電路板?？梢酝ㄟ^(guò)諸如焊接和接合的層疊方法或者通過(guò)任何其它方法(如所謂的增層法(build-upmethod)，其中在光波導(dǎo)板上形成一電路板)，進(jìn)行光波導(dǎo)互連板和電路板的層疊。
可以將光學(xué)器件或者光學(xué)器件和電器件的組合連接到包括光波導(dǎo)互連板和電路板的疊層的光電多功能板。所述光學(xué)器件可以是諸如VCSEL、LED或PD的光學(xué)元件，或者任何其它器件，如其中LSI與光學(xué)I/O器件集成的所謂光學(xué)多片模塊(MCM)。所述電器件的示例包括按照傳統(tǒng)方式安裝在PWBA上的所有類型的器件(如包括芯片電容器(condenser)的無(wú)源元件，以及包括LSI或多片模塊的大規(guī)模半導(dǎo)體器件)。
光波導(dǎo)互連板設(shè)置有一用于從所述光波導(dǎo)互連板的外部引入其方向?qū)⒂晒夥较蚋淖冊(cè)﨎改變的光的開口(用于光學(xué)連接的開口)，或者設(shè)置有一用于將其方向已由光方向改變?cè)﨎改變了的光輸出到光波導(dǎo)互連板的外部的開口。通過(guò)這種開口輸入或輸出光。通過(guò)刻蝕以使經(jīng)過(guò)刻蝕的部分到達(dá)纖芯來(lái)去除上包層，由此形成所述開口。優(yōu)選地，所述開口填充有折射率與纖芯的折射率相近的波導(dǎo)材料。在纖芯和所述開口的相交處設(shè)置有光方向改變?cè)﨎。由此，輸入光通過(guò)所述開口并由光方向改變?cè)﨎改向，以使光的方向平行于光波導(dǎo)互連板的平面。另選地，其方向與所述平面平行的光被光方向改變?cè)﨎改向，然后通過(guò)所述開口并變?yōu)檩敵龉狻?br> 可以在光波導(dǎo)互連板的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置所述開口。電器件或光學(xué)器件的安裝也不限于一側(cè)。
可以將本發(fā)明的光電多功能板構(gòu)造為，使來(lái)自光學(xué)器件的光信號(hào)可從光學(xué)器件安裝側(cè)的相對(duì)側(cè)輸出，或者使一光學(xué)器件可通過(guò)光信號(hào)與安裝在所述相對(duì)側(cè)上的另一光學(xué)器件相耦合。從光學(xué)連接的效率來(lái)看，光學(xué)器件的安裝精度優(yōu)選地為至多5μm。
下面參照?qǐng)D13A到13D來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的光電多功能板及其制造方法。在光波導(dǎo)互連板300中形成有一用于進(jìn)行光學(xué)連接的開口340(光學(xué)輸入/輸出口)，該光波導(dǎo)互連板300具有由圖9A到12C所示過(guò)程形成的多個(gè)光方向改變?cè)凸獠▽?dǎo)(參見圖13A)。在本實(shí)施例中，將所述開口形成在光波導(dǎo)互連板的一側(cè)上。例如，可以通過(guò)其中利用光刻工藝制備刻蝕掩模并執(zhí)行氧等離子體刻蝕的工藝來(lái)容易地形成所述開口。但是，也可以使用任何其它工藝。另選地，可以不制備這種刻蝕掩模而在光波導(dǎo)互連板上層疊諸如印刷電路板的電路板，然后可以通過(guò)印刷電路板的光學(xué)輸入/輸出口進(jìn)行刻蝕。
如圖13B所示，將印刷電路板400層疊在具有用于進(jìn)行光學(xué)連接的開口340的光波導(dǎo)互連板上?？梢允褂萌魏谓雍戏椒▉?lái)接合光波導(dǎo)互連板和印刷電路板。另選地，可以通過(guò)增層法將印刷電路板形成在光波導(dǎo)互連板上。
可以照原樣使用所述開口。然而，如圖13C所示，光波導(dǎo)互連板和印刷電路板的開口可以填充有折射率基本上等于纖芯的折射率的材料(波導(dǎo)材料)342，從而可以提高連接效率。另選地，可以將光學(xué)引腳插入這些開口中來(lái)代替填充材料。
如圖13D所示，將MCM模塊500焊接到印刷電路板400上以形成光電多功能板600?？梢詫MT器件安裝在印刷電路板400上來(lái)代替MCM模塊。
制造光波導(dǎo)互連板中所用的母體根據(jù)本發(fā)明，制造光波導(dǎo)互連板中所用的母體具有至少一個(gè)光方向改變?cè)嗀和至少一個(gè)光方向改變?cè)﨎中的至少一個(gè)元件，所述至少一個(gè)光方向改變?cè)嗀在與光波導(dǎo)互連板的平面相平行的平面內(nèi)改變光的方向，所述至少一個(gè)光方向改變?cè)﨎將光的方向改變到相對(duì)于與光波導(dǎo)互連板的平面相平行的平面具有一角度的方向；和用于光波導(dǎo)的下包層。在優(yōu)選模式中，光方向改變?cè)嗀和/或B的高度和下包層的厚度被設(shè)置為，當(dāng)在后續(xù)過(guò)程中形成纖芯和上包層時(shí)，(各)光方向改變?cè)嗀和/或B的頂部可以到達(dá)纖芯與上包層之間的邊界，或者可以到達(dá)上包層的內(nèi)側(cè)。
通過(guò)在該母體的下包層上形成纖芯和上包層來(lái)制備本發(fā)明的光波導(dǎo)互連板。
示例下面參照下面的示例來(lái)更具體地描述本發(fā)明，這些示例并不用于限制本發(fā)明的范圍。
示例1
利用等離子體CVD方法在厚度為650μm的Si基板上按順序淀積Si3N4膜和多晶硅膜，以形成保護(hù)膜。將正性光刻膠涂敷在保護(hù)膜上，并對(duì)其進(jìn)行曝光和顯影。從所得抗蝕層去除一大小為400×200μm的矩形部分，以形成開口。這里，將該開口形成為，使其一側(cè)與隨后形成的第一凹部和第二凹部的連線相垂直，并使其四個(gè)角為圓角。通過(guò)反應(yīng)離子刻蝕從保護(hù)膜去除保護(hù)膜的一部分，該部分具有與開口的形狀相對(duì)應(yīng)的表面形狀。然后利用熱硫酸和過(guò)氧化氫的混合液來(lái)去除抗蝕層。隨后，利用包括乙二胺和鄰苯二酚的混合液的各向異性刻蝕液來(lái)刻蝕Si基板，直至所得凹部的深度達(dá)到100μm。所得凹部具有一相對(duì)于Si基板的底面約成45°傾斜的斜面。然后利用熱磷酸去除保護(hù)膜。由此獲得與光方向改變?cè)﨎相對(duì)應(yīng)的第一凹部(該第一凹部具有如圖9F所示的橫截面形狀)。
將正性光刻膠涂敷在具有第一凹部的Si基板上，并對(duì)其進(jìn)行曝光和顯影。從抗蝕層上去除一大小為100μm×100μm的正方形部分以形成一開口，并由此形成刻蝕掩模。這里，將所述正方形開口形成為，使得其一側(cè)具有相對(duì)于連接隨后通過(guò)刻蝕形成的第一凹部和第二凹部的直線(在光傳播方向)成45°角。通過(guò)反應(yīng)離子刻蝕利用所述刻蝕掩模對(duì)Si基板進(jìn)行刻蝕，直至所得凹部的深度達(dá)到100μm。由此，獲得對(duì)應(yīng)于光方向改變?cè)嗀的第二凹部。然后利用熱硫酸和過(guò)氧化氫的混合液來(lái)去除抗蝕層。將所得產(chǎn)品用作以下過(guò)程中的鑄模。
將所述鑄模用作原版(master)。將聚酰亞胺板(由Ube Industries，Ltd制造的Upirex)加熱至大約280℃，并對(duì)著所述鑄模按壓軟化的聚酰亞胺板以將轉(zhuǎn)移第一凹部和第二凹部的形狀，并由此形成光方向改變?cè)嗀和B。利用真空淀積法在所述聚酰亞胺板上淀積1μm厚的Au膜，以形成反光膜。由此，獲得具有光方向改變?cè)嗀和B的樹脂基板。
將Nippon Paint Co.，Ltd.制造的包層用Glasia涂敷到具有多個(gè)光方向改變?cè)臉渲迳?，以形成下包層。接著，在下包層上形成纖芯。纖芯的圖案被設(shè)為使光在光方向改變?cè)嗀與B之間傳播，使光方向改變?cè)嗀將光的方向改變90°，并且將光從光波導(dǎo)互連板的端部輸出。通過(guò)按照特定圖案對(duì)Nippon Paint Co.，Ltd.制造的纖芯用Glasia進(jìn)行曝光來(lái)制造纖芯。在本實(shí)施例中，未曝光部分形成了纖芯。將NipponPaint Co.，Ltd.制造的包層用Glasia涂敷到纖芯上以形成上包層。纖芯的厚度為50μm，并且光方向改變?cè)嗀和B被形成為使其從纖芯的頂部突出。
將正性抗蝕劑涂敷到上包層上，并對(duì)其進(jìn)行曝光和顯影，以形成刻蝕掩模，隨后對(duì)該上包層進(jìn)行刻蝕以形成一開口(光學(xué)連接口)。該開口的位置被設(shè)為，使得來(lái)自該開口的入射光被光方向改變?cè)﨎的反光面反射并通過(guò)纖芯傳播(參見圖13A)。將在相同位置處具有一開口的印刷電路板層疊在具有所述開口的光波導(dǎo)互連板上(參見圖13B)，并利用有機(jī)金屬聚硅烷材料來(lái)填充這些開口。
預(yù)先在印刷電路板上印刷焊料，并使用高精度安裝儀來(lái)安裝光學(xué)MCM，并通過(guò)回流焊工藝將該光學(xué)MCM連接到所印刷的焊料。作為這些過(guò)程的結(jié)果，獲得了光電多功能板。
光束被從光學(xué)MCM的光學(xué)輸出口輸入到光波導(dǎo)互連板。光束的方向由光方向改變?cè)﨎改變，并且該光束通過(guò)纖芯傳播。光方向改變?cè)嗀將光束的方向改變90°，接著該光束被從光波導(dǎo)互連板的端部輸出。
權(quán)利要求
1.一種光波導(dǎo)互連板，包括光學(xué)輸入口；光學(xué)輸出口；與光學(xué)回路圖案相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)光波導(dǎo)；以及至少一個(gè)光方向改變?cè)?，每個(gè)所述光方向改變?cè)恢糜谒龉鈱W(xué)輸入口和所述光學(xué)輸出口中的一個(gè)與所述至少一個(gè)光波導(dǎo)中的一個(gè)之間，或者，當(dāng)所述光波導(dǎo)互連板具有兩個(gè)或更多個(gè)光波導(dǎo)時(shí)，每個(gè)所述光方向改變?cè)恢糜趦蓚€(gè)所述光波導(dǎo)之間，并且所述至少一個(gè)光方向改變?cè)ㄒ韵略械闹辽僖粋€(gè)至少一個(gè)光方向改變?cè)嗀，其在與所述光波導(dǎo)互連板的平面相平行的平面內(nèi)改變光的方向；和至少一個(gè)光方向改變?cè)﨎，其將光的方向改變到相對(duì)于與所述光波導(dǎo)互連板的平面相平行的平面具有一角度的方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)互連板，其中，所述至少一個(gè)光方向改變?cè)侵辽僖粋€(gè)光方向改變?cè)嗀，其在與所述光波導(dǎo)互連板的平面相平行的平面內(nèi)改變光的方向；和至少一個(gè)光方向改變?cè)﨎，其將光的方向改變到相對(duì)于與所述光波導(dǎo)互連板的平面相平行的平面具有一角度的方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)互連板，其中，所述至少一個(gè)光方向改變?cè)哂幸环瓷涿?，該反射面?duì)光進(jìn)行反射以改變所述光的方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)互連板，其中，所述至少一個(gè)光方向改變?cè)粌H改變光的方向，而且對(duì)所述光進(jìn)行分光。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光波導(dǎo)互連板，其中，所述反射面具有一反光膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光波導(dǎo)互連板，其中，所述反射面是凹面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光波導(dǎo)互連板，其中，所述凹面由光學(xué)性質(zhì)與包層部分的相同或接近的材料制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)互連板，其中，所述光學(xué)輸入口和所述光學(xué)輸出口中的每一個(gè)都不是所述至少一個(gè)光波導(dǎo)之一的一端。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光波導(dǎo)互連板，其中，所述光學(xué)輸入口和所述光學(xué)輸出口填充有波導(dǎo)材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)互連板，包括與所述光學(xué)回路圖案相對(duì)應(yīng)的多個(gè)光波導(dǎo)，其中，所述多個(gè)光波導(dǎo)的縱向方向平行于所述光波導(dǎo)互連板的平面，并且所述多個(gè)光波導(dǎo)彼此相交。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)互連板，包括與所述光學(xué)回路圖案相對(duì)應(yīng)的多個(gè)光波導(dǎo)，其中所述多個(gè)光波導(dǎo)中的至少一個(gè)光波導(dǎo)的縱向方向平行于所述光波導(dǎo)互連板的平面，而所述多個(gè)光波導(dǎo)中的其它光波導(dǎo)的縱向方向不平行于所述平面，并且所述多個(gè)光波導(dǎo)彼此相交。
12.一種用于制造權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)互連板的方法，包括在一基板上形成以下元件中的至少一個(gè)至少一個(gè)光方向改變?cè)嗀，用于在與所述光波導(dǎo)互連板的平面相平行的平面內(nèi)改變光的方向；和至少一個(gè)光方向改變?cè)﨎，用于將光的方向改變到相對(duì)于與所述光波導(dǎo)互連板的平面相平行的平面具有一角度的方向；和在具有所述至少一個(gè)光方向改變?cè)嗀和所述至少一個(gè)光方向改變?cè)﨎中的至少一個(gè)的所述基板上，形成對(duì)應(yīng)于光學(xué)回路圖案的至少一個(gè)光波導(dǎo)。
13.一種用于制造權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)互連板的方法，包括設(shè)置一鑄模，該鑄模具有鑄?；澹臀挥谒鲨T?；迳系闹辽僖粋€(gè)第一凹部和至少一個(gè)第二凹部中的至少一個(gè)，所述至少一個(gè)第一凹部對(duì)應(yīng)于光方向改變?cè)嗀，其用于在與所述光波導(dǎo)互連板的平面相平行的平面內(nèi)改變光的方向，所述至少一個(gè)第二凹部對(duì)應(yīng)于光方向改變?cè)﨎，其用于將光的方向改變到相對(duì)于與所述光波導(dǎo)互連板的平面相平行的平面具有一角度的方向；利用樹脂填充所述鑄模的所述至少一個(gè)第一凹部和所述至少一個(gè)第二凹部中的至少一個(gè)，并將所述至少一個(gè)第一凹部和所述至少一個(gè)第二凹部中的至少一個(gè)的形狀轉(zhuǎn)移給所述樹脂，以形成具有至少一個(gè)光方向改變?cè)嗀和至少一個(gè)光方向改變?cè)﨎中的至少一個(gè)的樹脂基板；以及在所述樹脂基板上形成對(duì)應(yīng)于光學(xué)回路圖案的至少一個(gè)光波導(dǎo)。
14.一種用于制造光波導(dǎo)互連板的母體，包括至少一個(gè)光方向改變?cè)鸵挥糜诠獠▽?dǎo)的下包層，其中，所述至少一個(gè)光方向改變?cè)ㄒ韵略械闹辽僖粋€(gè)至少一個(gè)光方向改變?cè)嗀，其在與所述光波導(dǎo)互連板的平面相平行的平面內(nèi)改變光的方向；和至少一個(gè)光方向改變?cè)﨎，其將光的方向改變到相對(duì)于與所述光波導(dǎo)互連板的平面相平行的平面具有一角度的方向。
15.一種光電多功能板，包括權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)互連板及電路板的疊層。
16.一種光電多功能板，包括權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)互連板及電路板的疊層；和，光學(xué)器件及光學(xué)器件與電器件的組合中的一個(gè)，其被安裝在所述電路板上。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光電多功能板，其中，通過(guò)所述光方向改變?cè)﨎從所述光學(xué)器件輸入光信號(hào)或者向所述光學(xué)器件輸出光信號(hào)，所述光方向改變?cè)﨎被設(shè)置在所述光波導(dǎo)互連板中，以將光的方向改變到相對(duì)于與所述板的平面相平行的平面具有一角度的方向。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光電多功能板，其中，來(lái)自所述光學(xué)器件的光信號(hào)被從其上安裝有所述光學(xué)器件的一側(cè)的相對(duì)側(cè)輸出，或者，所述光學(xué)器件可以通過(guò)光信號(hào)與安裝在所述相對(duì)側(cè)的另一光學(xué)器件相耦合。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的光電多功能板，其中，所述光波導(dǎo)互連板的所述光學(xué)輸入口和所述光學(xué)輸出口中的每一個(gè)都不是所述至少一個(gè)光波導(dǎo)之一的一端，并且所述電路板具有一光學(xué)輸入開口和一光學(xué)輸出開口，并且所述光學(xué)輸入口和所述光學(xué)輸出口以及所述光學(xué)輸入開口和所述光學(xué)輸出開口都填充有光波導(dǎo)材料。
20.一種用于制造權(quán)利要求16所述的光電多功能板的方法，包括層疊權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)互連板和電路板；安裝光學(xué)器件及光學(xué)器件與電器件的組合中的一個(gè)；以及同時(shí)焊接所述光學(xué)器件及所述光學(xué)器件與所述電器件的所述組合中的所述一個(gè)。
全文摘要
光波導(dǎo)互連板及其制造方法、制造用母體及光電多功能板。本發(fā)明提供了一種光波導(dǎo)互連板，其包括光學(xué)輸入和輸出口；與光學(xué)回路圖案相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)光波導(dǎo)；以及至少一個(gè)光方向改變?cè)?，每個(gè)光方向改變?cè)恢糜诠鈱W(xué)輸入口和光學(xué)輸出口中的一個(gè)與所述至少一個(gè)光波導(dǎo)中的一個(gè)之間，或者，當(dāng)光波導(dǎo)互連板具有兩個(gè)或更多個(gè)光波導(dǎo)時(shí)，每個(gè)光方向改變?cè)恢糜趦蓚€(gè)光波導(dǎo)之間，所述至少一個(gè)光方向改變?cè)ㄒ韵略械闹辽僖粋€(gè)至少一個(gè)光方向改變?cè)嗀，其在與光波導(dǎo)互連板的平面相平行的平面內(nèi)改變光的方向；和至少一個(gè)光方向改變?cè)﨎，其將光的方向改變到相對(duì)于與光波導(dǎo)互連板的平面相平行的平面具有一角度的方向。
文檔編號(hào)G02B6/136GK1673790SQ20041008373
公開日2005年9月28日 申請(qǐng)日期2004年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月24日
發(fā)明者巖森俊道, 竹內(nèi)孝行, 浜野利久 申請(qǐng)人:富士施樂(lè)株式會(huì)社