光电混载基板和光电复合传输模块的制作方法

1.本发明涉及光电混载基板和光电复合传输模块。


背景技术：

2.以往，公知有一种具备沿长度方向延伸的光电混载基板和在光电混载基板的长度方向上的一端部的厚度方向上的一侧的面安装的光元件的光电复合传输模块(例如参照下述专利文献1。)。
3.在专利文献1所记载的光电复合传输模块中，光电混载基板朝向厚度方向上的一侧依次具备光波导和电路基板。在光电混载基板中，光波导的一端缘与电路基板的一端缘对齐。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2018－151570号公报


技术实现要素：

7.发明要解决的问题
8.然而，光学元件与在光电混载基板的长度方向上的一端部的厚度方向上的一侧的面安装的驱动元件相邻。电路基板包含供上述元件安装的端子。
9.光学元件与驱动元件电连接，并基于驱动元件的驱动发挥光学功能。但是，驱动元件在驱动时大量地发热。该热首先沿电路基板朝向厚度方向上的另一侧传递，之后经由光波导散热。
10.但是，光波导通常其材料为树脂，导热系数较低。因此，无法使上述热高效地散逸，在该情况下，在驱动元件的热散逸之前，光学元件会受到影响，存在其功能降低这样的不良情况。
11.本发明提供一种光电混载基板和光电复合传输模块，即使驱动元件发热，也能够使热高效地散逸而抑制光学元件的功能降低。
12.用于解决问题的方案
13.本发明(1)提供一种光电混载基板，其中，该光电混载基板具备：光波导，其沿长度方向延伸；以及电路基板，其配置于所述光波导的厚度方向上的一侧的面且沿所述长度方向延伸，该电路基板包含第1端子和第2端子，该第1端子配置于所述电路基板的厚度方向上的一侧的面的长度方向上的一端部且供光学元件安装，该第2端子配置于所述电路基板的厚度方向上的一侧的面的长度方向上的一端部且供与所述光学元件电连接的驱动元件安装，所述电路基板的长度方向上的一端缘位于比所述光波导的长度方向上的一端缘靠长度方向上的一侧的位置。
14.在该光电混载基板中，若在电路基板的长度方向上的一端部安装的驱动元件发热，则该热会首先到达电路基板。由于电路基板的长度方向上的一端缘位于比光波导的长
度方向上的一端缘靠长度方向上的一侧的位置，因此，能够使热在不经由光波导的情况下向厚度方向上的另一侧散逸。因此，能够抑制光学元件的功能降低。
15.本发明(2)在(1)所述的光电混载基板的基础上，所述电路基板在所述长度方向上的一端部包含金属支承层，所述金属支承层的长度方向上的一端缘位于比所述光波导的所述长度方向上的一端缘靠长度方向上的一侧的位置。
16.在该光电混载基板中，由于电路基板包含金属支承层且该金属支承层的长度方向上的一端缘位于比光波导的长度方向上的一端缘靠长度方向上的一侧的位置，因此，能够使自驱动元件到达金属支承基板的热高效地散逸。
17.本发明(3)提供一种光电传输复合模块，其中，该光电传输复合模块具备：(1)或(2)所述的光电混载基板；以及散热层，其接触于所述电路基板的比所述光波导的所述长度方向上的一端缘靠长度方向上的一侧的部分的厚度方向上的另一侧的面。
18.在该光电传输复合模块中，由于散热层接触于电路基板的比光波导的长度方向上的一端缘靠长度方向上的一侧的部分的厚度方向上的另一侧的面，因此，能够利用散热层使自驱动元件到达电路基板的热高效地散逸。
19.发明的效果
20.根据本发明的光电混载基板和光电复合传输模块，即使驱动元件发热，也能够使热高效地散逸，能够抑制光学元件的功能降低。
附图说明
21.图1是本发明的光电传输复合模块的一实施方式的长度方向上的一端部的放大剖视图。
22.图2是图1所示的光电传输复合模块的制造工序图，图2a是形成电路基板的工序，图2b是形成光波导的工序，图2c是配置光学元件和驱动元件的工序，图2d是准备第1壁和散热层的工序。
23.图3是图1所示的光电传输复合模块的变形例(电路基板不具备金属支承层的光电传输复合模块)。
24.图4是图1所示的光电传输复合模块的变形例(不具备散热层的光电传输复合模块)。
25.图5是图1所示的光电传输复合模块的变形例(电路基板不具备金属支承层且光电传输复合模块不具备散热层的变形例)。
具体实施方式
26.＜一实施方式＞
27.参照图1来说明本发明的光电传输复合模块的一实施方式。
28.光电传输复合模块1具有预定厚度，并具有沿长度方向延伸的形状。光电传输复合模块1将传输过来的光转换为电并将其传输，另外，将传输过来的电转换为光并将其传输。光电传输复合模块1具备壳体2、散热层3、光电混载基板4、光学元件5和驱动元件6。
29.壳体2具有厚度方向长度比宽度方向(与厚度方向和长度方向正交的方向)长度短的大致扁平箱形形状。壳体2至少一体地具有第1壁7、第2壁8、第1连结壁9、未图示的第2连
结壁和未图示的两侧壁。
30.第1壁7具有沿长度方向延伸的平板形状。
31.第2壁8与第1壁7隔开间隔且相对地配置于第1壁7的厚度方向上的一侧。第2壁8的形状与第1壁7的形状相同。
32.第1连结壁9将第1壁7的长度方向上的一端缘和第2壁8的长度方向上的一端缘在厚度方向上连结起来。第1连结壁9具有沿宽度方向延伸的平板形状。
33.未图示的第2连结壁将第1壁7的长度方向上的另一端缘和第2壁8的长度方向上的另一端缘在厚度方向上连结起来。第2连结壁沿宽度方向延伸，第2连结壁的形状与连结壁9的形状相同。
34.未图示的两侧壁将第1壁7的宽度方向上的一端缘和第2壁8的宽度方向上的一端缘在厚度方向上连结起来，并将第1壁7的宽度方向上的另一端缘和第2壁8的宽度方向上的另一端缘在厚度方向上连结起来，并且与第1连结壁9的宽度方向两端缘和未图示的第2连结壁的宽度方向两端缘相连续。两侧壁分别沿长度方向延伸。
35.作为壳体2的材料，例如从确保优异的散热性的观点出发，可举出金属。作为金属，例如可以举出铝、铜、银、锌、镍、铬、钛、钽、铂、金、它们的合金(丹铜、不锈钢等)等。
36.散热层3具有预定厚度，并具有沿长度方向延伸的形状。散热层3容纳于壳体2内。具体而言，散热层3与第1壁7的厚度方向上的一侧的面接触。散热层3例如包含散热片、散热油脂、散热板等。对于散热片的材料，可举出例如氧化铝(aluminum oxide)、氮化硼、氧化锌、氢氧化铝、熔融二氧化硅、氧化镁、氮化铝等填料分散于例如有机硅树脂、环氧树脂、丙烯酸类树脂、聚氨酯树脂等树脂而成的填料树脂组合物。在散热片中，例如填料可以相对于树脂沿厚度方向取向。另外，树脂包含热固性树脂，为b阶或c阶。并且，树脂能够包含热塑性树脂。散热片的在23℃时的asker-c硬度例如小于60，优选为50以下，更优选为40以下，另外，例如为1以上。散热层3的asker-c硬度能通过asker橡胶硬度计c型求出。
37.散热层3的厚度方向的导热系数例如为3w/m
·
k以上，优选为10w/m
·
k以上，更优选为20w/m
·
k以上，另外，例如为200w/m
·
k以下。散热层3的导热系数通过基于astm-d5470的稳态法或基于iso-22007-2的热盘法求出。
38.光电混载基板4容纳于壳体2内。光电混载基板4具有预定厚度，并具有沿长度方向延伸的平板形状。具体而言，光电混载基板4与散热层3的厚度方向上的一侧的面接触。光电混载基板4朝向厚度方向上的一侧依次具备光波导10和电路基板11。
39.光波导10具有预定厚度，并具有沿着长度方向延伸的形状。光波导10具备下包层13、芯层14和上包层15。
40.下包层13具有在俯视时与光波导10相同的形状。
41.芯层14配置于下包层13的厚度方向上的另一侧的面的宽度方向上的中央部。在俯视时，芯层14的宽度比下包层13的宽度窄。
42.上包层15以覆盖芯层14的方式配置于下包层13的厚度方向上的另一侧的面。上包层15具有在俯视时与下包层13的外形形状相同的形状。具体而言，上包层15配置于芯层14的厚度方向上的另一侧的面和宽度方向上的两侧面、以及下包层13的位于芯层14的宽度方向两外侧的部分的厚度方向上的另一侧的面。上包层15与散热层3接触。
43.另外，在芯层14的长度方向上的一端部形成有镜16。
44.作为光波导10的材料，例如，可举出环氧树脂等透明材料。芯层14的折射率高于下包层13的折射率和上包层15的折射率。光波导10的厚度例如为20μm以上，且例如为200μm以下。
45.电路基板11具有在俯视时与光电混载基板4相同的形状。也就是说，电路基板11具有预定厚度，并具有沿长度方向延伸的平板形状。电路基板11配置于光波导10的厚度方向上的一侧。电路基板11在长度方向上的一端部包含第1区域31和第2区域32。
46.第1区域31是包含电路基板11的长度方向上的一端缘17和其长度方向上的另一侧的部分的区域，在沿厚度方向投影时，第1区域31与光波导10错开。第1区域31是在沿厚度方向投影时不与光波导10重叠的非重叠区域。因此，第1区域31的厚度方向上的另一侧的面不与光波导10接触，在该一实施方式中，第1区域31的厚度方向上的另一侧的面与散热层3接触。此外，第1区域31所包含的、电路基板11的长度方向上的一端缘17与光电混载基板4的长度方向上的一端缘17对齐。
47.第1区域31的长度方向上的长度l例如为10μm以上，优选为100μm以上，更优选为1000μm以上，另外例如为1000000μm以下。另外，长度l相对于电路基板11的厚度t的比(l/t)例如为1以上，优选为10以上，更优选为100以上，另外例如为10000以下。若第1区域31的长度l和/或比(l/t)为上述下限以上，则能够使传递到光电混载基板4的热高效地散逸。
48.第2区域32是与第1区域31连续地位于第1区域31的长度方向上的另一侧的区域。第2区域32在沿厚度方向投影时与光波导10重叠。因此，第2区域32是与光波导10重叠的重叠区域。因此，第2区域32的厚度方向上的另一侧的面与光波导10的下包层13接触。那样一来，电路基板11中的包含于第1区域31的长度方向上的一端缘17位于比与电路基板11的第2区域32重叠的光波导10的长度方向上的一端缘12靠长度方向上的一侧的位置。也就是说，电路基板11的长度方向上的一端缘17配置于比光波导10的长度方向上的一端缘12靠长度方向上的一侧的位置。
49.该电路基板11具备金属支承层19、基底绝缘层20、导体层21和覆盖绝缘层22。
50.金属支承层19具有在俯视时与光电混载基板4相同的外形形状。光波导10是光电混载基板4的最靠厚度方向上的另一侧的部分。金属支承层19遍及第1区域31和第2区域32地设置。此外，金属支承层19的长度方向上的一端缘17在厚度方向上与电路基板11的长度方向上的一端缘17对齐。因此，金属支承层19的长度方向上的一端缘17位于比光波导10的长度方向上的一端缘12靠长度方向上的一侧的位置。
51.金属支承层19的位于第1区域31的部分的厚度方向上的另一侧的面与散热层3接触。
52.金属支承层19的位于第2区域32的部分的厚度方向上的另一侧的面与下包层13接触。此外，在金属支承层19的位于第2区域32的部分，形成有沿金属支承层19的厚度方向贯通金属支承层19的通孔29。在沿厚度方向投影时，通孔29与镜16重叠。金属支承层19的划分出通孔29的内侧面与下包层13接触。
53.作为金属支承层19的材料，例如，可举出不锈钢、铁镍42合金(42alloy)、铜－铍、磷青铜、铜、银、铝、镍、铬、钛、钽、铂、金等金属，从得到优异的导热性的观点出发，可优选举出铜、不锈钢。金属支承层19的厚度例如为3μm以上，优选为10μm以上，另外例如为100μm以下，优选为50μm以下。
54.基底绝缘层20具有在俯视时与金属支承层19相同的外形形状。基底绝缘层20遍及第1区域31和第2区域32地设置。基底绝缘层20的长度方向上的一端缘17在厚度方向上与电路基板11的长度方向上的一端缘17对齐。基底绝缘层20配置于金属支承层19的厚度方向上的一侧的面。具体而言，基底绝缘层20的厚度方向上的另一侧的面与金属支承层19的厚度方向上的一侧的面接触。另外，基底绝缘层20将通孔29的厚度方向上的一端缘封闭。作为基底绝缘层20的材料，例如，可举出聚酰亚胺等树脂。基底绝缘层20的厚度例如为5μm以上，另外例如为50μm以下，从散热性的观点出发，优选为40μm以下，更优选为30μm以下。
55.导体层21配置于基底绝缘层20的厚度方向上的一侧的面。导体层21包含第1端子23、第2端子24和布线(未图示)。
56.例如，导体层21配置于第2区域32。
57.第1端子23与光学元件5对应地设置。也就是说，在第1端子23安装光学元件5。
58.第2端子24与驱动元件6对应地设置。也就是说，第2端子24供驱动元件6安装。
59.未图示的布线将第1端子23和第2端子24连结起来。另外，未图示的布线包含能够与外部基板连接的电源布线。
60.作为导体层21的材料，例如，可举出铜等导体。导体层21的厚度例如为3μm以上，另外例如为20μm以下。
61.覆盖绝缘层22配置于基底绝缘层20的厚度方向上的一侧的面。覆盖绝缘层22遍及第1区域31和第2区域32地设置。覆盖绝缘层22的长度方向上的一端缘17在厚度方向上与电路基板11的长度方向上的一端缘17对齐。覆盖绝缘层22覆盖未图示的布线，另一方面使第1端子23和第2端子24暴露。具体而言，覆盖绝缘层22分别与未图示的布线的厚度方向上的一侧的面和周侧面、第1端子23的周侧面、第2端子24的周侧面、以及基底绝缘层20的位于导体层21的周围的部分的厚度方向上的一侧的面接触。作为覆盖绝缘层22的材料，例如，可举出聚酰亚胺等树脂。覆盖绝缘层22的厚度例如为5μm以上，另外例如为50μm以下，从散热性的观点出发，优选为40μm以下，更优选为30μm以下。
62.电路基板11的厚度t例如为25μm以上，优选为50μm以上，另外例如为200μm以下，优选为100μm以下。
63.光学元件5和驱动元件6均配置(安装)于光电混载基板4的位于第2区域32的部分的厚度方向上的一侧。
64.光学元件5以在俯视时与通孔29重叠的方式配置于覆盖绝缘层22的厚度方向上的一侧。作为光学元件5，例如，可举出将电转换为光的发光元件，具体而言，可举出面发光型发光二极管(vecsel)。另外，作为光学元件5，例如，可举出将光转换为电的光接收元件，具体而言，可举出光电二极管(pd)等。它们能够单独使用或并用。
65.光学元件5具有在剖视时呈矩形的形状，并在其厚度方向上的另一侧的面具备多个光学凸块25。多个光学凸块25沿着厚度方向延伸，并在厚度方向上与第1端子23相对。另外，光学元件5在厚度方向上的另一侧的面且在多个光学凸块25之间具有未图示的射入射出口。在沿厚度方向投影时，射入射出口与通孔29重叠。
66.驱动元件6与光学元件5相邻地配置在光学元件5的长度方向上的一侧且是覆盖绝缘层22的厚度方向上的一侧。驱动元件6经由导体层21与驱动元件6电连接。作为驱动元件6，例如，可举出驱动集成电路、阻抗转换放大电路等。它们能够单独使用或并用。驱动元件6
具有在剖视时呈矩形的形状，并在其厚度方向上的另一侧的面具备多个驱动凸块26。多个驱动凸块26沿着厚度方向延伸，并在厚度方向上与第2端子24相对。驱动元件6驱动光学元件5或调整自光学元件5传递来的电信号。此时，在本实施方式中，允许驱动元件6大量地发热。
67.接下来，参照图1～图2d来说明该光电传输复合模块1的制造方法。
68.如图2a所示，在该方法中，首先，制作电路基板11。例如，准备未图示的金属片，在该金属片的厚度方向上的一侧通过公知的方法依次形成基底绝缘层20、导体层21和覆盖绝缘层22。之后，对未图示的金属片进行外形加工而形成金属支承层19。由此，制作出具备金属支承层19、基底绝缘层20、导体层21和覆盖绝缘层22的电路基板11。
69.如图2b所示，在该方法中，接着，将光波导10制作到电路基板11的位于第2区域32的部分。
70.例如，将包含下包层13的材料的感光性树脂组合物涂敷于电路基板11的厚度方向上的另一侧的整个面而形成感光性覆膜。之后，对感光性覆膜进行光刻而形成下包层13。下包层13的长度方向上的一端缘12位于比电路基板11的长度方向上的一端缘17靠长度方向上的另一侧的位置。
71.接着，将包含芯层14的材料的感光性树脂组合物涂敷于下包层13的厚度方向上的另一侧的面和电路基板11的从下包层13暴露的部分(也就是电路基板11的位于第1区域31的部分)的厚度方向上的另一侧的面而形成感光性覆膜。之后，对感光性覆膜进行光刻而形成芯层14。芯层14的长度方向上的一端缘12位于比电路基板11的长度方向上的一端缘17靠长度方向上的另一侧的位置。
72.之后，将包含上包层15的材料的感光性树脂组合物涂敷于下包层13和芯层14的厚度方向上的另一侧的面和电路基板11的从下包层13暴露的部分(也就是电路基板11的位于第1区域31的部分)的厚度方向上的另一侧的面而形成感光性覆膜。之后，对感光性覆膜进行光刻而形成上包层15。上包层15的长度方向上的一端缘12位于比电路基板11的长度方向上的一端缘17靠长度方向上的另一侧的位置。
73.接着，对芯层14的长度方向上的一端部进行切断加工而形成镜16。
74.由此，如图2b所示，得到具备光波导10和电路基板11的光电混载基板4。此外，虽然光电混载基板4尚未安装光学元件5和驱动元件6，并且光电混载基板4未相对于壳体2和散热层3进行配置，但其是以基板单独流通并能够在产业上利用的器件。
75.接着，如图2c所示，将光学元件5和驱动元件6安装于电路基板11。例如，将由金等构成的光学凸块25配置于第1端子23的厚度方向上的一侧的面，例如通过超声波接合进行连接。由此，将光学元件5安装于电路基板11。另外，例如，将由金等构成的驱动凸块26配置于第2端子24的厚度方向上的一侧的面，例如通过超声波接合进行连接。由此，将驱动元件6安装于电路基板11。
76.如图2d所示，之后，另外准备第1壁7、第1连结壁9、未图示的第2连结壁和两侧壁。接着，在第1壁7的厚度方向上的一侧的面配置散热层3。
77.如图1所示，接着，将光电混载基板4相对于散热层3的厚度方向上的一侧的面按压。由此，在散热层3含有树脂的情况下，散热层3追随光电混载基板4的厚度方向上的另一侧的面，而与电路基板11的位于第1区域31的部分(金属支承层19)的厚度方向上的另一侧
的面和光波导10的位于第2区域32的部分的厚度方向上的另一侧的面接触。散热层3也与光波导10的长度方向上的一端面接触。
78.但是，以确保划分出镜16的空间30的程度将光电混载基板4向散热层3按压。
79.之后，如图1所示，将第2壁8固定于第1连结壁9、第2连结壁(未图示)和两侧壁。由此，制作出壳体2。壳体2容纳散热层3、光电混载基板4、光学元件5和驱动元件6。
80.由此，制造出具备壳体2、散热层3、光电混载基板4、光学元件5和驱动元件6的光电传输复合模块1。
81.并且，在该光电传输复合模块1中，在光学元件5包含发光元件且驱动元件6包含驱动集成电路的情况下，从外部基板经由电源布线向驱动元件6输入电源电流，驱动元件6驱动光学元件5。于是，从光学元件5朝向镜16照射光，该光沿着芯层14朝向长度方向上的另一侧传输。
82.另一方面，在光学元件5包含光接收元件且驱动元件6包含阻抗转换放大电路的情况下，从芯层14的长度方向上的另一端部传输过来的光从镜16射入光学元件5，光学元件5生成微弱的电信号。于是，电信号通过驱动元件6进行调整并输入外部基板。
83.在上述驱动元件6的工作中，即使驱动元件6发热，热也从电路基板11的位于第1区域31的部分经由散热层3向第1壁7散逸。
84.＜一实施方式的作用效果＞
85.在该光电传输复合模块1的光电混载基板4中，当在电路基板11的长度方向上的一端部安装的驱动元件6发热时，该热会首先到达电路基板11。由于电路基板11的长度方向上的一端缘17位于比光波导10的长度方向上的一端缘12靠长度方向上的一侧的位置，因此，能够使热在不经由光波导10的情况下向厚度方向上的另一侧散逸。因此，能够抑制光学元件5的功能降低。
86.另外，由于电路基板11包含金属支承层19，且该金属支承层19的长度方向上的一端缘17位于比光波导10的长度方向上的一端缘12靠长度方向上的一侧的位置，因此，能够使从驱动元件6到达金属支承层19的热在不经由光波导10的情况下向厚度方向上的另一侧高效地散逸。
87.并且，由于该光电传输复合模块1具备散热层3，且该散热层3接触于电路基板11的比光波导10的长度方向上的一端缘12靠长度方向上的一侧的部分的厚度方向上的另一侧的面，因此，能够利用散热层3将从驱动元件6到达电路基板11的热高效地散逸至壳体2的第1壁7。
88.另外，在该光电传输复合模块1中，光学元件5和驱动元件6安装于与金属支承层19重叠的第2区域32，因此能够利用金属支承层19可靠地支承光学元件5和驱动元件6。
89.＜变形例＞
90.在以下的各变形例中，对于与上述一实施方式相同的构件和工序，标注相同的附图标记，并省略其详细的说明。另外，能够适当组合一实施方式和各变形例。并且，在各变形例中，除了特别记载以外，能够起到与一实施方式相同的作用效果。
91.如图3所示，在该变形例的光电传输复合模块1中，电路基板11不具备金属支承层19。也就是说，电路基板11仅具备基底绝缘层20、导体层21和覆盖绝缘层22。
92.电路基板11的最靠厚度方向上的另一侧的部分是基底绝缘层20。基底绝缘层20的
位于第1区域31的部分与散热层3接触。详细而言，基底绝缘层20的位于比光波导10的长度方向上的一端缘12靠长度方向上的一侧的部分的厚度方向上的另一侧的面、也就是电路基板11的位于第1区域31的部分的厚度方向上的另一侧的面接触于散热层3的厚度方向上的一侧的面。
93.如图4所示，该变形例的光电传输复合模块1不具备散热层3。也就是说，光电传输复合模块1仅具备壳体2、光电混载基板4、光学元件5和驱动元件6。
94.光电混载基板4的厚度方向上的另一侧的面在厚度方向上与壳体2的第1壁7隔开间隔。此外，光电混载基板4的宽度方向上的两端部的一部分被壳体2的未图示的两侧壁支承。
95.如图5所示，该变形例的光电传输复合模块1不具备散热层3，另外，电路基板11不具备金属支承层19。光电传输复合模块1不具备散热层3的结构与图4相同。电路基板11不具备金属支承层19的结构与图3相同。
96.另外，散热层3也可以仅与电路基板11的位于第1区域31的部分(优选为金属支承层19)接触，该情况未图示。
97.另外，也可以是，电路基板11不具备金属支承层19，基底绝缘层20的位于第1区域31的部分的厚度方向上的另一侧的面与散热层3接触，该情况未图示。
98.另外，光电传输复合模块1也可以安装于印刷电路板，该情况未图示。在该变形例中，印刷电路板相面对地配置于电路基板11的厚度方向上的一侧的面。此外，在印刷电路板形成有在厚度方向上贯通该印刷电路板的开口部，在该开口部的内侧容纳有光学元件5和驱动元件6。
99.此外，提供了上述发明作为本发明的例示的实施方式，但这仅是例示，并不能限定性地解释本发明。对于该技术领域的技术人员而言明显的本发明的变形例包含于权利要求书中。
100.产业上的可利用性
101.光电混载基板用于光电转换模块。
102.附图标记说明
103.1、光电传输复合模块；2、壳体；3、散热层；4、光电混载基板；5、光学元件；6、驱动元件；10、光波导；11、电路基板；12、长度方向上的一端缘(光波导)；17、长度方向上的一端缘(电路基板)；19、金属支承层；23、第1端子；24、第2端子。