CN104142544A

CN104142544A - 光布线基板、光布线基板的制造方法、以及光模块

Info

Publication number: CN104142544A
Application number: CN201410103444.8A
Authority: CN
Inventors: 安田裕纪; 平野光树; 石川浩史
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2013-05-07
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2014-11-12
Also published as: US20140332978A1; JP2014220330A

Abstract

本发明提供一种能够提高了散热性且容易进行布线处理的光布线基板、光布线基板的制造方法、以及光模块。其中，光布线基板（3）具备由金属构成的第一导体层（31）、与第一导体层（31）平行配置的由金属构成的第二导体层（32）、使第一导体层（31）和第二导体层（32）之间绝缘的绝缘体层（34），在该光布线基板（3）上安装了包括光电转换元件（11）的电子部件，在第二导体层（32）以及绝缘体层（34）以沿厚度方向贯通第二导体层（32）及绝缘体层（34）的方式形成有其内表面（60a）被实施了镀铜层（33）的通孔（6），通孔（6）被配置成，由第一导体层（31）封堵的底面（60b）的至少一部分俯视时与安装于第一导体层（31）的电子部件的焊盘的配置位置重合。

Description

光布线基板、光布线基板的制造方法、以及光模块

技术领域

本发明涉及形成了布线图案的光布线基板及其制造方法、以及具有光布线基板的光模块。

背景技术

以往，公知有电布线被图案化，且安装了光电转换元件的光模块（例如参照专利文献1）。

专利文献1所记载的光模块具备：基板，其由绝缘树脂层及形成于该绝缘树脂层的表面的金属层构成；光电转换元件，其被倒装芯部片安装在该基板上；半导体电路元件，其通过引线接合法与基板连接；光波导，其与光纤光学连接；光信号路径转换部件，其形成有对在光纤以及光波导的内部传播的光进行反射的反射面。光电转换元件的受发光面与光信号路径转换部件的反射面对置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-151072号公报

然而，随着近些年的信息处理装置、通信装置等电子设备中的部件的高密度化，也要求光模块小型化。然而，若光模块小型化，则光布线基板的散热面积也变小，从安装于光布线基板的电子部件产生的热量不易散发。存在电子部件因光模块内的温度上升而损伤的可能性。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供能够提高散热性，且容易实施布线处理的光布线基板、光布线基板的制造方法、以及光模块。

本发明以解决上述课题为目的，提供一种光布线基板，该光布线基板具备由金属构成的第一导体层、与上述第一导体层平行配置的由金属构成的第二导体层、以及使上述第一导体层和上述第二导体层之间绝缘的绝缘体层，在该光布线基板上安装有包括光电转换元件的电子部件，在上述第二导体层以及上述绝缘体层，以沿厚度方向贯通上述第二导体层以及上述绝缘体层的方式形成有其内表面镀覆了金属的通孔，上述通孔被配置成，由上述第一导体层封堵的底面的至少一部分俯视时与安装于上述第一导体层的上述电子部件的焊盘的配置位置重合。

另外，本发明以解决上述课题为目的，提供一种具备上述光布线基板和上述电子部件的光模块。

另外，本发明以解决上述课题为目的，提供一种光布线基板的制造方法，其是技术方案1或2所述的光布线基板的制造方法，具有：在上述绝缘体层的第一主面形成上述第一导体层，且在上述绝缘体层的第二主面形成第二导体层的第一工序；去除上述第一导体层的一部分而形成布线图案的第二工序；在整个厚度方向上对上述第二导体层以及上述绝缘体层穿孔直至到达上述第一导体层的第三工序；在由上述第三工序形成的孔的内表面以及上述第二导体层的表面形成镀覆层的第四工序。

根据本发明的光布线基板、光布线基板的制造方法、以及光模块，能够提供散热性，且容易进行布线处理。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的光布线基板、以及具备该光布线基板的光模块的一个构成例的俯视图。

图2是图1的A-A线剖视图。

图3（a）是图1的B-B线剖视图，图3（b）是图3（a）的E部放大图。

图4是图1的D-D线剖视图。

图5是图1的C部放大图。

图6（a）～（e）是表示光布线基板的收纳部及其周边部的形成过程的剖视说明图。

图中：1—光模块，3—光布线基板，3a—安装面，4—按压部件，5—光纤，5a—前端面，6—通孔，11—光电转换元件，12—半导体电路元件，31—第一导体层，31a—表面，31b—背面，32—第二导体层，32a—表面，32b—背面，33—镀铜层，34—绝缘体层，34a—第一主面，34b—第二主面，34c—端面，41—凹部，41a—内表面，51—芯部，52—包层，60—底孔，60a—内表面，60b—底面，61—第一通孔，62—第二通孔，63—第三通孔，110—主体部，111—第一焊盘，112—第二焊盘，113—第三焊盘，114—受发光部，120—主体部，121、121a—焊盘，300—收纳部，300a—支承面，301—第一布线图案，302—第二布线图案，303—第三布线图案，303a—反射面，304—半导体电路元件用布线图案，311—基底导体层，311a—表面，311b—背面，311c—倾斜面，311d—去除部分，311e—凹部，312—镀镍层，313—镀金层，610b、620b、630b—底面，L—光路。

具体实施方式

（光模块1的构成）

该光模块1具备光布线基板3、倒装芯部片安装于光布线基板3的安装面3a的光电转换元件11、以及与光电转换元件11电连接的半导体电路元件12。

光电转换元件11在主体部110设置有第一焊盘111、第二焊盘112、以及第三焊盘。这里，焊盘是用于将要安装的部件安装于基板的表面的软钎焊用的铜箔。第一焊盘111与形成于光布线基板3的安装面3a的第一布线图案301电连接。第二焊盘112与形成于光布线基板3的安装面3a的第二布线图案302电连接。第三焊盘113与形成于光布线基板3的安装面3a的第三布线图案303电连接。在第三布线图案303形成有用于反射在光纤5中传播的光的反射面303a。光电转换元件11被安装于该反射面303a的上方。

在本实施方式中，光电转换元件11的与光纤5的长度方向平行的方向的尺寸例如是350μm，与光纤5的长度方向垂直的方向的尺寸例如是250μm。

光电转换元件11是将电信号转换为光信号，或将光信号转换为电信号的元件。作为前者的例子，列举半导体激光元件、LED（Light Emitting Diode:发光二极管）等发光元件。另外，作为后者的例子，列举光电二极管等受光元件。光电转换元件11构成为从设置于光布线基板3的安装面3a侧的受发光部114向与光布线基板3垂直的方向射出或入射光。

半导体电路元件12被倒装芯部片安装于光布线基板3的安装面3a，在主体部120设置有多个（在本实施方式中为10个）焊盘121。多个焊盘121分别与形成于光布线基板3的安装面3a的半导体电路元件用布线图案304电连接。多个焊盘121中的信号传输用的一个焊盘121a与连接了光电转换元件11的第三焊盘113的第三布线图案303连接，由此，半导体电路元件12和光电转换元件11电连接。

在光电转换元件11是将电信号转换为光信号的元件的情况下，半导体电路元件12是驱动光电转换元件11的驱动IC。在光电转换元件11是将光信号转换为电信号的元件的情况下，半导体电路元件12是对从光电转换元件11输入的信号进行放大的接收IC。

另外，在光布线基板3上除了安装有光电转换元件11以及半导体电路元件12之外，还可以安装连接器、IC（Integrated Circuit）、或有源元件（晶体管等）、无源元件（电阻器、电容器等）等电子部件。另外，也可以在电子部件和光布线基板3之间填充具有导热性的树脂。该情况下，从电子部件产生的热量容易经由树脂传递至光布线基板3。

光纤5被配置成其前端面与形成于第三布线图案303的反射面303a对置，被按压部件4从光布线基板3的安装面3a的上方按压。

（光布线基板3的构成）

图2是图1的A-A线剖视图。图3（a）是图1的B-B线剖视图，图3（b）是图3（a）的E部放大图。

光纤5具有芯部51以及包层52。在本实施方式中，光纤5的芯部51的直径例如是50μm，包层52的径向的厚度例如是37.5μm。即，光纤5的直径（将芯部51以及包层52加在一起的直径）是125μm。

光布线基板3具备由金属构成的第一导体层31、与第一导体层31平行配置的由金属构成的第二导体层32、对第一导体层31和第二导体层32之间进行绝缘的绝缘体层34。

第一导体层31例如是在由铜等导电性良好的的金属构成的基底导体层311的表面311a层叠由镍（Ni）构成的镀镍层312以及由金（Au）构成的镀金层313而构成的。在本实施方式中，第一导体层31的厚度例如是40～80μm。

如图3（b）所示，镀镍层312以及镀金层313也层叠在形成于基底导体层311的倾斜面311c的表面。反射面303a形成于倾斜面311c的镀金层313的最外层表面。

在第一导体层31形成有上述的第一布线图案301、第二布线图案302、第三布线图案303、以及半导体电路元件用布线图案304。形成于第三布线图案303的一部分的反射面303a（倾斜面311c）形成在与光纤5的芯部51对置的位置。

如图3（a）所示，从光纤5（芯部51）射出光时，反射面303a将该出射光反射至光电转换元件11侧。在光电转换元件11为受光元件的情况下，由反射面303a反射的光从设置于光电转换元件11的主体部110的受发光部114入射至光电转换元件11内，光电转换元件11将基于该入射光的光信号转换为电信号。

另外，在光电转换元件11为发光元件的情况下，光电转换元件11将从半导体电路元件12输出的电信号转换为光信号，从受发光部114射出表示该光信号的光。该出射光被反射面303a反射至光纤5前端面5a侧，而入射至芯部51内，在光纤5内传播。在图3（a）中，以单点划线表示将光纤5作为传输介质的光的光路L。

绝缘体层34例如由聚酰亚胺等树脂构成。绝缘体层34的厚度方向的尺寸是光纤5的包层52的径向的厚度尺寸的0.8倍以上1.2倍以下。在本实施方式中，绝缘体层34的厚度方向的尺寸例如是38μm。

在光布线基板3以跨越第一导体层31以及绝缘体层34的整个厚度方向的方式形成有沿光纤5的长度方向延伸且容纳光纤5的至少一部分的收纳部300。在该收纳部300的一端（末端）的绝缘体层34形成有与光纤5的包层52对置的端面34c。

第二导体层32例如由铜等导电性良好的的金属构成，具有对收纳于收纳部300的光纤5进行支承的支承面300a。更具体而言，收纳部300贯通第一导体层31以及绝缘体层33的整个厚度方向，且露出了第二导体层32的背面32b。因此，第二导体层32的背面32b的一部分形成为收纳部300的支承面300a。另外，第二导体层32在表面32a层叠有由铜（Cu）构成的镀铜层33。另外，与第一导体层31相同，也可以在第二导体层32形成布线图案。

如图2所示，收纳部300被按压部件4从第一导体层31的上方覆盖，通过填充至收纳部300内的粘接剂等将光纤5固定。在本实施方式中，光纤5的包层52的外周面与收纳部300的内表面接触。

图4是图1的D-D线剖视图。图5是图1的C部放大图。在图5中，以双点划线表示光电转换元件11以及半导体电路元件12，以虚线表示多个第一通孔61。

在第二导体层32以及绝缘体层34上形成有沿厚度方向贯通第二导体层32以及绝缘体层34而形成的多个通孔6。更具体而言，如图4所示，通孔6构成为，具有底孔60，该底孔60沿厚度方向贯通第二导体层32以及绝缘体层34，且形成有被第一导体层31的背面31b封堵的底面60b，在通孔6的内表面60a镀覆金属而构成。因此，第一导体层31的背面31b的一部分形成为底孔60的底面60b。在本实施方式中，利用层叠于第二导体层32的表面32a的镀铜层33，对底孔60的内表面60a以及底面60b实施镀覆。

多个通孔6配置成，在从光布线基板3的安装面3a（参照图1）侧观察的俯视视图中，底面60b的至少一部分与安装于第一导体层31的表面31a的光电转换元件11的焊盘（第一焊盘111、第二焊盘112、以及第三焊盘113）、以及半导体电路元件12的焊盘121的配置位置重叠。参照图5，更加具体地进行说明。在图5中，将针对光电转换元件11的第一焊盘111的通孔设为第一通孔61、将针对半导体电路元件12的焊盘121的通孔设为第二通孔62、将针对光电转换元件11的第三焊盘113的通孔设为第三通孔63进行说明。

第一通孔61被配置成，在从光布线基板3的安装面3a侧观察的俯视视图中，底面610b的一部分与连接于第一布线图案301的光电转换元件11的第一焊盘111的配置位置重叠。更具体而言，从第一导体层31的表面31a侧透视光布线基板3时，第一通孔61的底面610b与光电转换元件11的第一焊盘111的一部分重叠。

第三通孔63被配置成，从光布线基板3的安装面3a侧观察的俯视视图中，底面630b与连接于第三布线图案303的光电转换元件11的第三焊盘113的配置位置重叠。更具体而言，从第一导体层31的表面31a侧透视光布线基板3时，第三通孔63的底面630b与光电转换元件11的第三焊盘113的整体重叠。另外，第三通孔63也可以像第一通孔61那样，其底面630b与第三焊盘113的一部分重叠。

多个（在图5中为三个）第二通孔62分别被配置成，从光布线基板3的安装面3a侧观察的俯视视图中，底面620b与连接于半导体电路元件用布线图案304的半导体电路元件12的多个（在图5中为三个）的焊盘121的配置位置重叠。更具体而言，在从第一导体层31的表面31a侧透视光布线基板3时，第二通孔62的底面620b与光电转换元件12的焊盘121的整体重叠。另外，第二通孔62也可以像第一通孔61那样，其底面620b与焊盘121的一部分重叠。

如图4所示，也可以将多个通孔6中的任意一个通孔6配置成，从光布线基板3的安装面3a侧观察的俯视视图中，底面60b的至少一部分与半导体电路元件12的主体部120的配置位置重叠。由此，能够更高效地将从半导体电路元件12产生的热量传递至第二导体层32。另外，并不局限于将多个通孔6中的任意一个通孔6配置成，底面60b的至少一部分与半导体电路元件12的主体部120的配置位置重叠，也可以配置成与光电转换元件11的主体部110、以及其他的电子部件的主体部的配置位置重叠。

（光布线基板3的制造方法）

接下来，参照图6对光布线基板3的制造方法进行说明。

图6（a）～（e）是表示光布线基板3的收纳部300及其周边部的形成过程的剖视说明图。

光布线基板3的制造工序具有：在绝缘体层34的第一主面34a形成基底导体层311，且在绝缘体层34的第二主面34b形成第二导体层32的第一工序；去除基底导体层311的一部分而形成布线图案（第一布线图案301、第二布线图案302、第三布线图案303、以及半导体电路元件用布线图案304），且形成成为收纳部300的凹部311e的第二工序；在基底导体层311形成倾斜面311c的第三工序；以跨越整个厚度方向的方式对第二导体层32以及绝缘体层34进行穿孔直至到达基底导体层311（第一导体层31）而形成底孔60，且跨越整个厚度方向地去除相当于凹部311e的底面的绝缘体层34直至到达第二导体层32而形成收纳部300以及端面34c的第四工序；在第二导体层32的表面32a以及底孔60的内表面60a形成镀铜层33的第五工序；在基底导体层311的表面311a、第二导体层32的背面32b、以及倾斜面311c层叠镀镍层312以及镀金层313的第六工序。以下，对第一～第六工序进行更加详细的说明。

在第一工序中，如图6（a）所示，例如通过粘接、蒸镀、或化学镀在绝缘体层34的第一主面34a的整体形成基底导体层311，在绝缘体层34的第二主面34b的整体形成第二导体层32。在本实施方式中，基底导体层311以及第二导体层32主要由具有良好的导电性的铜构成。

在第二工序中，如图6（b）所示，通过蚀刻去除基底导体层311的一部分，分别形成第一布线图案301、第二布线图案302、第三布线图案303、以及半导体电路元件用布线图案304，且形成成为收纳部300的凹部311e。更具体而言，在与基底导体层311的去除部分311d对应的部分以及与凹部311e对应的部分以外的部分涂敷抗蚀剂，通过蚀刻使未涂敷抗蚀剂的部分的基底导体层311溶解。由此，与去除部分311d以及凹部311e对应的基底导体层311溶解，仅留下与第一布线图案301、第二布线图案302、第三布线图案303、以及半导体电路元件用布线图案304对应的基底导体层311。

另外，在本工序中，也可以与基底导体层311同样地，通过蚀刻去除第二导体层32的一部分，在第二导体层32形成布线图案。

在第三工序中，如图6（c）所示，从基底导体层311的表面311a朝向背面311b相对于绝缘体层34倾斜地切削基底导体层311，从而形成倾斜面311c。

在第四工序中，如图6（d）所示，从与第二导体层32的表面32a垂直的方向照射激光。作为该激光，更具体而言，例如能够使用准分子激光器、UV激光器（紫外线激光器）。通过该激光的照射，第二导体层32以及绝缘体层34被在厚度方向上穿孔，形成底孔60。在本实施方式中，通过调节激光的照射时间，能够仅照削（照射光而削除）第二导体层32以及绝缘体层34。因此，基底导体层311的背面311b的通过该激光的照射而露出的部分形成为封堵底孔60的一端的底面60b。

另外，在第四工序中，从与相当于凹部311e的底面的绝缘体层34的第一主面34a垂直的方向照射激光。由此，形成收纳光纤5的收纳部300，且收纳部300的末端的端面34c形成于绝缘体层34。该激光的强度是能够照削绝缘体层34但不会照削基底导体层311以及第二导体层32的强度。因此，第二导体层32的背面32b的通过该激光的照射而露出的部分形成为收纳部300的支承面300a。在本实施方式中，端面34c形成为与收纳部300的支承面300a（第二导体层32的背面32b）垂直，成为将光纤5插入收纳部300时用于定位的限位面。

在第五工序中，如图6（e）所示，例如通过粘接、蒸镀、或化学镀在第二导体层32的表面32a的整体以及底孔60的内表面60a形成镀铜层33。

在第六工序中，在基底导体层311的表面311a、倾斜面311c以及第二导体层32的表面32a实施镍（Ni）、金（Cu）的镀覆等，形成镀镍层312以及镀金层313。例如能够通过化学镀进行该镀镍（Ni）以及镀金（Au）。在镀金层13的最外层表面形成反射面303a。

（实施方式的作用以及效果）

根据以上说明的第一实施方式，得到以下作用以及效果。

由于形成于光布线基板3的多个通孔6被配置成，从光布线基板3的安装面3a侧观察的俯视视图中，底面60b的至少一部分与安装于第一导体层31的光电转换元件11的焊盘（第一焊盘111、第二焊盘112、以及第三焊盘113）、以及半导体电路元件12的焊盘121的配置位置重叠，所以，能够经由通孔6将从光电转换元件11以及半导体电路元件12产生的热量传递至第二导体层32而得以散发。另外，经由通孔6，从第一导体层31向第二导体层32的布线处理变得容易。

（实施方式的总结）

接下来，引用实施方式的附图标记等记载能够从以上说明的实施方式把握的技术思想。但以下记载的各附图标记等并不将要求保护的范围中的构成要素局限于实施方式所具体示出的部件等。

[1]一种光布线基板（3），该光布线基板（3）具备由金属构成的第一导体层（31）、与上述第一导体层（31）平行配置的由金属构成的第二导体层（32）、使上述第一导体层（31）和上述第二导体层（32）之间绝缘的绝缘体层（34），在该光布线基板（3）上安装了包括光电转换元件（11）的电子部件，在上述第二导体层（32）以及上述绝缘体层（34），以沿厚度方向贯通上述第二导体层（32）以及上述绝缘体层（34）的方式形成有其内表面（60a）镀覆了金属（镀铜层33）的通孔（6），上述通孔（6）被配置成，由上述第一导体层（31）封堵的底面（60b）的至少一部分俯视时与安装于上述第一导体层（31）的上述电子部件的焊盘的配置位置重合。

[2]根据[1]所述的光布线基板（3），上述通孔（6）的底面（60b）的至少一部分俯视时与上述光电转换元件（11）的焊盘（第一焊盘111、第二焊盘112、第三焊盘113）的配置位置重合。

[3]一种具备[1]或[2]所述的光布线基板（3）和上述电子部件的光模块（1）。

[4]一种光布线基板（3）的制造方法，其是[1]或[2]所述的光布线基板（3）的制造方法，具有：在上述绝缘体层（34）的第一主面（34a）形成上述第一导体层（31），且在上述绝缘体层（34）的第二主面（34b）形成第二导体层（32）的第一工序；去除上述第一导体层（31）的一部分而形成布线图案（第一布线图案301、第二布线图案302、第三布线图案303、以及半导体电路元件用布线图案304）的第二工序；跨越整个厚度方向地对上述第二导体层（32）以及上述绝缘体层（34）穿孔直至到达上述第一导体层（31）的第三工序；在由上述第三工序形成的孔（底孔60）的内表面（60a）、以及上述第二导体层（32）的表面（32a）形成镀覆层（镀铜层33）的第四工序。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但上述所记载的实施方式并不对要求保护的范围所涉及的发明进行限定。另外，应注意如下这点，并不是在实施方式中说明的特征的结合的全部都是用于解决发明的课题的方法所必须的。

在不脱离本发明的主旨的范围内，能够适当加以变形来实施本发明。例如，在上述实施方式中，对在光布线基板3形成了一个收纳部300以及光模块1的情况进行了说明，但并不局限于此，也可以在光布线基板3上形成多个收纳部300以及光模块结构。

另外，在上述实施方式中，对第一导体层31的基底导体层311以及第二导体层32为铜（Cu）的情况进行了说明，但并不局限于此，第一导体层31的基底导体层311以及第二导体层32的一部分或全部例如也可以是铝（Al）。另外，镀层中的材质也不局限于上述的材质。绝缘体层34的材质也不局限于聚酰亚胺，例如也可以是PET（Polyethylene terephthalate：聚对苯二甲酸乙二醇酯）。

另外，在上述实施方式中，使用激光形成了底孔60、收纳部300，但并不局限于此，也可以通过调节了激光的透射率的荫罩（シャドーマスク）、切割等机械加工来形成。在机械加工的情况下，能够以比利用激光的加工的成本更低的成本来形成底孔60、收纳部300。

另外，在上述实施方式中，第二通孔62仅形成于半导体电路元件12的下方，但并不局限于此，也可以形成于光电转换元件11、其他的图示省略的电子部件的下方。

另外，第二通孔62也可以是跨越整个厚度方向地贯通第一导体层31、绝缘体层34、以及第二导体层32而形成的贯通孔。

Claims

1.一种光布线基板，该光布线基板具备由金属构成的第一导体层、与上述第一导体层平行配置的由金属构成的第二导体层、以及使上述第一导体层和上述第二导体层之间绝缘的绝缘体层，在该光布线基板上安装有包括光电转换元件的电子部件，

上述光布线基板的特征在于，

在上述第二导体层以及上述绝缘体层，以沿厚度方向贯通上述第二导体层以及上述绝缘体层的方式形成有其内表面镀覆了金属的通孔，

上述通孔被配置成，由上述第一导体层封堵的底面的至少一部分俯视时与安装于上述第一导体层的上述电子部件的焊盘的配置位置重合。

2.根据权利要求1所述的光布线基板，其特征在于，

上述通孔的底面的至少一部分俯视时与上述光电转换元件的焊盘的配置位置重合。

3.一种具备权利要求1或2所述的光布线基板和上述电子部件的光模块。

4.一种光布线基板的制造方法，其是权利要求1或2所述的光布线基板的制造方法，其特征在于，具有：

在上述绝缘体层的第一主面形成上述第一导体层，且在上述绝缘体层的第二主面形成第二导体层的第一工序；

去除上述第一导体层的一部分而形成布线图案的第二工序；

跨越整个厚度方向地对上述第二导体层以及上述绝缘体层穿孔直至到达上述第一导体层的第三工序；

在由上述第三工序形成的孔的内表面以及上述第二导体层的表面形成镀覆层的第四工序。