專利名稱：制造具有內(nèi)部光學(xué)路徑的電路化襯底的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電路化襯底(例如，印刷電路板和芯片載體)，且明確地說(shuō)，涉及將用 以提供光學(xué)傳輸?shù)臉?gòu)件作為其部分的電路化襯底。
背景技術(shù)：
響應(yīng)于由寬帶通信和交互式電信及計(jì)算機(jī)服務(wù)帶來(lái)的數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理速率方 面的增加，在電子裝備中，且尤其在形成此類裝備的部分的電路化襯底中，需要增加的 互連密度和容量。這種需要已導(dǎo)致對(duì)光學(xué)構(gòu)件的不斷增長(zhǎng)的依賴，所述光學(xué)構(gòu)件(例如 光纖)作為傳統(tǒng)電線(例如，銅)傳輸線的取代。在一些涉及長(zhǎng)距離傳輸?shù)那樾沃?，?類需求已導(dǎo)致幾乎使用光纖完全取代銅電線。這樣做的優(yōu)點(diǎn)包含較低的傳輸損耗和優(yōu)良 的帶寬特性。如果短距離地應(yīng)用光學(xué)傳輸(例如，在物理上鄰近的裝備機(jī)架與機(jī)柜之間， 或在給定建筑物中的辦公室之間)，那么光學(xué)傳輸也可改進(jìn)系統(tǒng)性能。然而，光纖傳輸 的益處延伸到甚至更短的距離，如在單個(gè)電路化襯底(例如，電路板)上的集成電路與 其它組件之間的板內(nèi)級(jí)別。這也適用于模塊內(nèi)級(jí)別，用于在單個(gè)電子模塊中互連例如極 大規(guī)模(VLSI)和超大規(guī)模(ULSI)集成電路和芯片子組合件等組件。使用此類光學(xué) 連接也認(rèn)為是有利的，因?yàn)榇祟愝^近(以及更遠(yuǎn))的傳輸能夠以千兆字節(jié)的速度進(jìn)行。光學(xué)互連在襯底和模塊級(jí)別處優(yōu)于電導(dǎo)體的另外優(yōu)點(diǎn)包含免受電磁干擾(EMI)或 電噪聲、經(jīng)互連組件的電隔離、少得多的頻率相關(guān)信號(hào)降級(jí)，以及歸因于在緊密間隔的 細(xì)導(dǎo)體之間沒(méi)有串?dāng)_而具有必要互連的更高可能密度。
在例如由紐約伊斯里普的高級(jí)互連技術(shù)有限責(zé)任公司銷售的光學(xué)撓曲技術(shù)和作為 瑞典斯德哥爾摩的LM愛(ài)立信的微互連研究中心處的阿波羅演示計(jì)劃的部分的光學(xué)撓曲 箔片方法(在愛(ài)立信評(píng)論中描述，1995年，第2號(hào)，第72巻)中說(shuō)明了在電路化襯底 級(jí)別處提供光學(xué)互連的當(dāng)前成果的兩個(gè)實(shí)例。 一般來(lái)說(shuō)，這些光學(xué)互連涉及以針對(duì)既 定應(yīng)用定制的所需圖案來(lái)布置光纖的長(zhǎng)度，在柔性箔片的片之間層壓所述光纖，以及將 適當(dāng)?shù)倪B接器和終端應(yīng)用于光纖末端。層壓將光纖和連接器兩者保持為所需布局。接著 簡(jiǎn)單地通過(guò)將連接器插到電路板上的相應(yīng)相配連接器而將撓曲箔片組裝到常規(guī)的剛性 電路板?？稍陔娐钒迳咸峁C(jī)械支撐件以便將撓曲箔片穩(wěn)定在適當(dāng)位置，而不是僅依賴 于光纖連接器來(lái)實(shí)現(xiàn)此目的。通常將撓曲箔片以間隔開(kāi)的關(guān)系支撐在板上的電組件上 方。還已建議，將撓曲箔片層壓或結(jié)合到剛性電路板，以進(jìn)而集成光學(xué)互連和電互連。
應(yīng)了解，上文兩個(gè)實(shí)例和下文列舉的專利中所表示的那些實(shí)例并不是可能可用于所 屬領(lǐng)域的那些實(shí)例的詳盡概括。此外，引用這些文獻(xiàn)并不是認(rèn)可將任何實(shí)例作為本發(fā)明 的現(xiàn)有技術(shù)。
在第6,996,305號(hào)美國(guó)專利中，描述一種具有光學(xué)通孔以用于將光學(xué)信號(hào)傳輸?shù)接?刷電路板中的光學(xué)波導(dǎo)的印刷電路板(下文還簡(jiǎn)稱為PCB)，以及--種形成光學(xué)通孔的 工藝。所述工藝包括使用鉆孔機(jī)在多個(gè)覆銅層壓板上形成多個(gè)通孔；鍍敷每一通孔的 內(nèi)壁；暴露并蝕刻每一覆銅層壓板的上側(cè)和下側(cè)的鍍敷部分，以在覆銅層壓板的上側(cè)和 下側(cè)上形成電路圖案；使用絕緣樹(shù)脂粘合劑使經(jīng)圖案化的覆銅層壓板敷層在彼此之上； 以及在預(yù)定通孔中移除絕緣樹(shù)脂粘合劑以形成光學(xué)通孔。根據(jù)作者，所述工藝是有利的，
因?yàn)楣鈱W(xué)信號(hào)被穩(wěn)定地傳輸?shù)絇CB中的光學(xué)波導(dǎo)，而不會(huì)破壞直接暴露于外部環(huán)境的光 學(xué)波導(dǎo)，且適會(huì)于構(gòu)成PCB的材料的物理特性的光學(xué)波導(dǎo)易于插在內(nèi)層與外層之間。
在第7,045,897號(hào)美國(guó)專利中，描述了一種包含電路化襯底的電組合件，所述電路 化襯底由上面具有第一導(dǎo)電圖案的有機(jī)介電材料組成。介電層和圖案的至少一部分形成 有機(jī)存儲(chǔ)器裝置的第一基底部分，剩余部分是形成在圖案的所述部分上方的第二聚合物 層以及形成在聚合物層上的第二傳導(dǎo)電路。第二介電層形成在第二傳導(dǎo)電路和第一電路 圖案上方，以封閉所述有機(jī)存儲(chǔ)器裝置。所述裝置通過(guò)第二介電層電耦合到第一電組件， 且此第一電組件電耦合到第二電組件。還提供一種制造電組合件的方法，如適于使用一 個(gè)或一個(gè)以上此類電組合件作為其部分的信息處置系統(tǒng)。第7,045,897號(hào)美國(guó)專利轉(zhuǎn)讓給與本發(fā)明相同的受讓人。
在第7,136,551號(hào)美國(guó)專利中，描述了一種具有多通道光學(xué)波導(dǎo)的光學(xué)印刷電路板 (PCB),其包括具有用于傳輸光束的光學(xué)路徑的光學(xué)波導(dǎo)、用于穿透光學(xué)波導(dǎo)的凹槽， 以及插在凹槽中并連接到光學(xué)波導(dǎo)以傳輸光束的光學(xué)互連區(qū)塊，其中所述光學(xué)互連區(qū)塊 包含彎曲了 90度角度的光纖束。光學(xué)互連區(qū)塊連接多個(gè)多層光學(xué)波導(dǎo)，以將光束傳輸 到光學(xué)波導(dǎo)。光纖束被安裝作為光學(xué)PCB中的多通道光學(xué)波導(dǎo)的媒介。
在第7,149,376號(hào)美國(guó)專利中，描述了一種電路板，其中嵌入的光纖終止于面向進(jìn) 入電路板中所界定的孔中的光纖末端中，且光電子發(fā)射器和檢測(cè)器模塊以與光纖末端光 學(xué)耦合的方式安裝在所述孔中。每一模塊電連接到電路板上的電路跡線，并光學(xué)耦合到 終止于所述孔的側(cè)表面上的一個(gè)或一個(gè)以上光纖。所述模塊具有定向到孔中的光學(xué)軸， 以及支撐在孔中的反射體，以用于將光電發(fā)射器/檢測(cè)器模塊與孔的側(cè)表面上的光纖末端 光學(xué)耦合。
在第7,149,389號(hào)美國(guó)專利中，描述了一種具有錐形光學(xué)波導(dǎo)的光學(xué)印刷電路板系 統(tǒng)。所述系統(tǒng)包含作為印刷電路板的襯底，其具有電路且上面安裝有電路芯片；系統(tǒng) 板，其包含耦合到襯底的光具座且在其上光電信號(hào)芯片通過(guò)電路電連接到電路芯片；光 學(xué)裝置，其電連接到所述光電信號(hào)芯片；以及第一光學(xué)波導(dǎo)，其對(duì)準(zhǔn)到所述光學(xué)裝置以 用于光學(xué)耦合。波導(dǎo)呈錐形，以在用于輸出光學(xué)信號(hào)的輸出節(jié)點(diǎn)中具有比在用于輸入光 學(xué)信號(hào)的輸入節(jié)點(diǎn)中小的孔徑。所述系統(tǒng)進(jìn)一步包含底板，其包含其中插入系統(tǒng)板的凹 槽以及第二光學(xué)波導(dǎo)，所述第二光學(xué)波導(dǎo)光學(xué)耦合到第一光學(xué)波導(dǎo)且呈錐形，以在輸出 節(jié)點(diǎn)中具有比在輸入節(jié)點(diǎn)中小的孔徑。第一光學(xué)波導(dǎo)的輸入節(jié)點(diǎn)光學(xué)耦合到第二光學(xué)波 導(dǎo)的輸出節(jié)點(diǎn)，或第一光學(xué)波導(dǎo)的輸出節(jié)點(diǎn)光學(xué)耦合到第二光學(xué)波導(dǎo)的輸入節(jié)點(diǎn)。
在第7,212,713號(hào)美國(guó)專利中，描述了一種光學(xué)傳輸襯底，其包含第一襯底；光 學(xué)波導(dǎo)，其具有包覆核心和核心外圍的覆層，且在第一襯底的上表面上延伸；第二襯底， 其平行于第一襯底而提供，使得其下表面接觸光學(xué)波導(dǎo)的上表面；反射表面，其提供在 核心的橫截面上光學(xué)波導(dǎo)的末端處且反射光，所述光朝著第二襯底行進(jìn)通過(guò)光學(xué)波導(dǎo)的 核心；以及光導(dǎo)，其提供在第二襯底中且引導(dǎo)光，所述光從比覆層的上表面更靠近核心 的位置朝著第二襯底、朝著第二襯底的上表面反射。
在第7,223,023號(hào)美國(guó)專利中，描述了光電傳輸和/或接收布置，其具有表面安裝的 光電組件和具備電線的電路板，光電組件經(jīng)表面安裝在電路板上，光電組件的光軸垂直 于電路板的平面而行進(jìn)。在一個(gè)實(shí)施例中，提供一種保持設(shè)備，其用于接納光學(xué)波導(dǎo)并 將其定向?yàn)轳詈系焦怆娊M件，所述保持設(shè)備直接鄰接光電組件的與電路板遠(yuǎn)離的那側(cè)。在另一實(shí)施例中，電路板具有切口，且光在電路板的切口的方向上耦合進(jìn)入或離開(kāi)光電 組件。
在第7,224,857號(hào)美國(guó)專利中，描述了一種用于光電系統(tǒng)的光學(xué)路由板，其具有嵌 入在非層壓光學(xué)襯底中的光學(xué)波導(dǎo)，所述光學(xué)波導(dǎo)使得能夠在安裝于光學(xué)襯底的頂表面 上的光電組件之間路由光學(xué)信號(hào)。還揭示了用于制造光學(xué)路由板的方法。通過(guò)聚焦脈沖 激光寫入來(lái)形成波導(dǎo)，其中以三維方式使脈沖激光束的焦點(diǎn)移動(dòng)通過(guò)非層壓襯底。優(yōu)選 在襯底中形成傾斜表面以促進(jìn)波導(dǎo)的彎曲。
在第7,228,020號(hào)美國(guó)專利中，描述了一種光電布置，其具有可表面安裝的半導(dǎo)體 模塊，所述模塊具有至少一個(gè)光電傳輸和/或接收單元；外殼，其中布置光電傳輸和/ 或接收單元；以及外殼的安裝側(cè)，其中在將半導(dǎo)體模塊表面安裝在印刷電路板上的情況 下，所述安裝側(cè)面向印刷電路板。所述布置此外具有冷卻元件，其熱耦合到半導(dǎo)體模塊， 以用于冷卻光電傳輸和/或接收單元的目的。冷卻元件布置在外殼的與安裝側(cè)遠(yuǎn)離的一側(cè) 上。
在第2006/0210213號(hào)美國(guó)公開(kāi)案中，描述了一種提供集成的光學(xué)耦合器以用于耦合 到外部光纖的光學(xué)底板及其制造方法。 一個(gè)光學(xué)底板具有設(shè)置在襯底的頂表面上方的第 一包覆層，以及設(shè)置在第一包覆層上方的至少第一核心主體，其中所述第一核心主體具 有第一末端和第二末端。材料層設(shè)置在第一包覆層和第一核心主體的第一末端上方，其 中所述材料層具有頂表面和底表面。聚焦元件形成在材料層的頂表面處，其中所述聚焦 元件位于第一核心主體的第一末端上方。
在第2000-121859號(hào)日本專利申請(qǐng)公開(kāi)案中，描述了一種制造嵌入型光學(xué)波導(dǎo)裝置 的方法。此方法涉及通過(guò)以下步驟來(lái)制造光學(xué)波導(dǎo)裝置(1)在硅石玻璃襯底上方沉積 "欠包覆"層，(2)在欠包覆層上方形成掩模，(3)使用此掩模以形成凹槽以用于容納 核心，(4)在欠包覆層上方沉積核心層，(5)通過(guò)經(jīng)由化學(xué)-機(jī)械研磨將核心層留在凹槽 內(nèi)且移除核心層的在欠包覆層上的其它部分來(lái)形成核心，以及(6)在核心上方形成"過(guò) 包覆"層和欠包覆層。
如本文所界定，本發(fā)明界定電路化襯底的形成，在其期間形成至少一個(gè)(且可能若 干個(gè))光學(xué)路徑，所述路徑能夠使光學(xué)信號(hào)從其通過(guò)并最終離開(kāi)襯底，例如以耦合到外 部光電組件(例如傳輸器-接收器裝置)。用于完成此形成的方法利用許多用于生產(chǎn)印刷 電路板的常規(guī)工藝，且因此與例如上文所述的工藝等工藝相比，能夠提供有效的且成本 減少的工藝。相信此方法將構(gòu)成此項(xiàng)技術(shù)中的顯著進(jìn)步。 發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的主要目的是增強(qiáng)電路化襯底技術(shù)，且尤其是此項(xiàng)技術(shù)中涉及將內(nèi)部 光學(xué)路徑用于此類襯底的方面。
本發(fā)明的另一目的是提供一種制造電路化襯底的新且獨(dú)特的方法，其使得能夠利用 某些常規(guī)印刷電路板工藝以因此確保相對(duì)經(jīng)濟(jì)的方法和所得產(chǎn)品。
本發(fā)明的又一目的是提供一種方法，其可經(jīng)實(shí)施以生產(chǎn)較廣范圍的電路化襯底產(chǎn) 品，包含較大和較小尺寸，因此使得最終產(chǎn)品可用于各種各樣的終端產(chǎn)品中。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種制造其中包含至少一個(gè)光學(xué)路徑的電路化襯底的 方法，所述方法包括以下步驟提供第一介電層；在第一介電層上提供第一導(dǎo)電層；在 第一導(dǎo)電層上提供第一包覆層；在第一包覆層上形成有角度反射體；在第一包覆層上相 對(duì)于所述有角度反射體而提供光學(xué)核心，以提供使光學(xué)信號(hào)穿過(guò)此光學(xué)核心的光學(xué)路 徑；在光學(xué)核心和有角度反射體上方提供第二包覆層；在第二包覆層上方提供至少一個(gè) 覆蓋層以形成電路化襯底；以及在所述覆蓋層和第二包覆層內(nèi)相對(duì)于所述有角度反射體 形成開(kāi)口，使得穿過(guò)光學(xué)核心的光學(xué)信號(hào)將被反射離開(kāi)所述有角度反射體并穿過(guò)此開(kāi) CI。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種其中包含至少一個(gè)光學(xué)路徑的電路化襯底，所述
電路化襯底包括第一介電層；第一介電層上的第一導(dǎo)電層；第一導(dǎo)電層上的第一包覆
層；第一包覆層上的有角度反射體，所述有角度反射體包含至少兩個(gè)反射性的成角度表
面；第一包覆層上相對(duì)于所述有角度反射體的光學(xué)核心，此光學(xué)核心適于提供使光學(xué)信
號(hào)穿過(guò)其中的光學(xué)路徑；光學(xué)核心和有角度反射體上方的第二包覆層；此第二包覆層上 方的至少一個(gè)覆蓋層；以及在所述覆蓋層和第二包覆層內(nèi)相對(duì)于所述兩個(gè)反射性表面的
開(kāi)口，使得穿過(guò)光學(xué)核心的光學(xué)信號(hào)將被反射離開(kāi)所述反射性表面并穿過(guò)此開(kāi)口。


圖l到9是以橫截面形式且以放大比例的側(cè)部正視圖，其說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí) 施例的在制造電路化襯底的過(guò)程中的各種步驟；
圖10也是以橫截面形式的側(cè)部正視圖，其說(shuō)明能夠利用本發(fā)明的電路化襯底中的 至少一者的光學(xué)組合件；以及
圖11是可用于本發(fā)明的沿著圖2的線11-11截取的模板的一個(gè)實(shí)施例的底部視圖。
具體實(shí)施例方式
為了更好地理解本發(fā)明，連同本發(fā)明的其它和進(jìn)一步目的、優(yōu)點(diǎn)和能力，結(jié)合上文 所述的圖式參考以下揭示內(nèi)容和所附權(quán)利要求書。相同的標(biāo)號(hào)將用于識(shí)別各圖之間的相同元件。
如本文所使用的術(shù)語(yǔ)"電路化襯底"意指包含具有多個(gè)介電層和多個(gè)導(dǎo)電層的多層 結(jié)構(gòu)，其通常以交替的方式布置，能夠操作以引導(dǎo)電信號(hào)穿過(guò)其中。如本文所使用的術(shù) 語(yǔ)"電路化襯底"還意指包含至少一個(gè)內(nèi)部光學(xué)路徑，其能夠使光學(xué)信號(hào)穿過(guò)其中?？?用于介電層的介電材料的實(shí)例包含玻璃纖維加強(qiáng)型環(huán)氧樹(shù)脂(有時(shí)在此項(xiàng)技術(shù)中稱為 "FR4"介電材料)、聚四氟乙烯(例如，特氟隆)、聚酰亞胺、聚酰胺、氰酸酯樹(shù)脂、光 可成像材料和其它類似材料。用于此類襯底的導(dǎo)電層是金屬，且可在最終產(chǎn)品中具有各 種傳導(dǎo)能力(例如，作為功率、信號(hào)和/或接地平面)。用于此類層的金屬的實(shí)例包含銅 和銅合金，但可包含額外金屬(例如，鎳、鋁等)或其合金。相信，除了如今銷售的較 廣泛己知且較具剛性的印刷電路板和芯片載體之外，本發(fā)明的教示也適用于稱為"撓曲" 電路(其使用例如聚酰亞胺的介電材料)的物體。
如本文所使用的術(shù)語(yǔ)"光學(xué)路徑"或"核心"意指光學(xué)透射材料的經(jīng)界定路徑，包 含矩形、圓形或其它橫截面配置的路徑，其能夠使承載光學(xué)數(shù)據(jù)的信號(hào)穿過(guò)其中。此類 材料的一個(gè)實(shí)例是純硅石玻璃，且此項(xiàng)技術(shù)中已知其它材料?？蓮睦绻怆妭鬏斊?接收 器模塊等常規(guī)來(lái)源(例如，具有激光作為光源的來(lái)源)或類似物提供穿過(guò)此材料的光學(xué) 信號(hào)，許多來(lái)源在此項(xiàng)技術(shù)中是已知的。此類路徑因此能夠在兩個(gè)此類組件之間提供光 學(xué)連接，使得這些組件可在彼此之間以光學(xué)方式連通。各種已知的光學(xué)透明波導(dǎo)聚合物 材料以及硅石玻璃能夠用于此"核心"，只要所形成的所得層具有比下文所界定的環(huán)繞 的包覆層的折射率大的折射率。
如本文所使用的術(shù)語(yǔ)"包覆層"意指能夠成功地結(jié)合(包覆)到光學(xué)核心且包含小 于所述核心的折射率的折射率的材料層。此類材料在此項(xiàng)技術(shù)中是已知的。 一個(gè)實(shí)例是 添加有摻雜劑以增加折射率的氧化硅基礎(chǔ)材料。已知摻雜劑的實(shí)例包含氟和硼，其中可 能使用稱為等離子體CVD工藝的工藝來(lái)發(fā)生摻雜。此項(xiàng)技術(shù)中還已知其它摻雜工藝。 各種已知的光學(xué)透明波導(dǎo)聚合物材料也可用于此層。
圖1到9說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的制造電路化襯底(圖9)的步驟。所示的 視圖是以橫截面形式，具有放大的比例，且僅部分呈現(xiàn)。因此，應(yīng)了解，所示的結(jié)構(gòu)可 具有比所示尺寸(相對(duì)而言)寬得多的尺寸，且可包含額外特征(例如，信號(hào)墊和/或線、 傳導(dǎo)穿孔等)。使用此方法所制造的電路化襯底經(jīng)展示為僅包含一個(gè)有角度反射體，其 具有鄰近于其的相對(duì)光學(xué)路徑，但應(yīng)了解，可使用本文的獨(dú)特教示生產(chǎn)若干額外的此類 反射體和路徑。因此，本發(fā)明不限于形成僅具有一個(gè)反射體和兩個(gè)鄰近路徑的電路化襯 底。在圖1中，提供第一介電層13 (例如，由上述"FR4"材料制成)，且其包含從約1 密耳(1密耳是1英寸的1/1000)到30密耳(0.030英寸)的厚度。在層13上形成第一 導(dǎo)電層15，優(yōu)選為銅或銅合金?？梢云男问教峁?5，且使用常規(guī)的PCB層壓處理 將其結(jié)合到層13。此層壓通常涉及對(duì)準(zhǔn)所需層(通常以交替的型式，例如介電-傳導(dǎo)-介 電等)以及在高溫下將相當(dāng)大的壓力施加到此堆疊上持續(xù)預(yù)定時(shí)期。如所陳述，此處理 是常規(guī)上已知的，且進(jìn)一步的描述被認(rèn)為是不必要的。在一個(gè)實(shí)施例中，層15可具有 從約0.7密耳到多達(dá)約5密耳的厚度。傳導(dǎo)層15可經(jīng)電路化(例如，提供以預(yù)先確立的 圖案定向的多個(gè)信號(hào)線和/或墊)。如果這樣做的話，那么這將優(yōu)選通過(guò)使用PCB技術(shù)中 已知的用于在傳導(dǎo)(例如，銅)片中提供電路的常規(guī)光刻處理來(lái)完成。此電路化優(yōu)選發(fā) 生在層15處于下伏支撐層13上的適當(dāng)位置處時(shí)。
在層15的頂部上提供第一包覆層17，其優(yōu)選也使用層壓而提供在層15上，在此特 定實(shí)例中，以從約300磅每平方英寸(PSI)到約500PSI的壓力，在從約170攝氏(C) 度到約210 C度的溫度下，持續(xù)約90分鐘到約120分鐘的時(shí)期。有可能使用本文教示 同時(shí)層壓所有三個(gè)層13、 15和17,或者層壓層12和15且接著將層17層壓到此子復(fù)合 結(jié)構(gòu)上。包覆層17可具有上文所列舉的材料中的一者(包含在其中具有摻雜劑)，或者 可包含各種己知的"光學(xué)"透明光學(xué)波導(dǎo)聚合物材料。在 -個(gè)實(shí)施例中，層17可擁有 約1.40的折射率(其是意指光在真空、空氣或其它參考媒介中的速度相比于光在給定媒 介中的速度的比率)。
在圖2中，將其中包含錐形開(kāi)口 23的模板21展示為已在圖1結(jié)構(gòu)上方對(duì)準(zhǔn)，并接 著定位在層17的上表面上。如所論述，可使用一個(gè)以上開(kāi)口，且本發(fā)明不限于僅一個(gè)。 模板21可具有與常規(guī)PCB傳導(dǎo)層中所使用的金屬類似的金屬(例如，銅)，其中使用 PCB技術(shù)中也已知的用于在此類銅層內(nèi)形成電路圖案和開(kāi)口的已知光刻處理在其中形 成開(kāi)口23。額外解說(shuō)被認(rèn)為是不必要的。模板21還可具有不銹鋼材料。在一個(gè)實(shí)施例 中，模板21具有約5到約10密耳的厚度，而錐形開(kāi)口 23可擁有30密耳的上部(較小) 開(kāi)口直徑和45密耳的下部(較大)開(kāi)口直徑?？赏ㄟ^(guò)使用真空將模板21穩(wěn)固地拖拽到 層的上表面上而實(shí)現(xiàn)較正的放置。開(kāi)口 23的成角度內(nèi)壁22相對(duì)于模板的上表面和下表 面且因此相對(duì)于層17的上表面成45度。圖11中展示可用于本發(fā)明的沿著圖2的線11-11 截取的錐形開(kāi)口 23的一個(gè)實(shí)例。因此，開(kāi)口分別包含大致矩形的上部開(kāi)口 24和下部開(kāi) 口 24'。在此實(shí)例中，縱向側(cè)壁22每一者可為8密耳長(zhǎng)。
在圖3中，優(yōu)選使用篩選程序在開(kāi)口 23內(nèi)沉積一定量的材料25。在此程序期間， 隨著刀片在模板的上表面上方經(jīng)過(guò)，具有漿糊狀形式的一定量材料被按壓穿過(guò)開(kāi)口 23，從而有效地將材料擠壓穿過(guò)開(kāi)口以大致填滿開(kāi)口。圖11中展示用于將材料篩選進(jìn)入開(kāi) 口 23中的優(yōu)選方向(方向箭頭"S")。這表示在沉積發(fā)生時(shí)篩刀(未圖示)移動(dòng)的方向。 材料25的一個(gè)實(shí)例可與用于包覆層17的材料相同。其它可接受的材料包含UV可固化 銀環(huán)氧樹(shù)脂和其它基于環(huán)氧樹(shù)脂的材料。如所陳述，材料25在沉積時(shí)具有漿糊狀形式， 且接著例如通過(guò)將圖3的結(jié)構(gòu)放置在對(duì)流爐內(nèi)或通過(guò)"快速固化"所述材料來(lái)硬化。在 此快速固化期間，高能量氙氣閃光燈可用于固化材料。此硬化發(fā)生在移除模板25 (可通 過(guò)簡(jiǎn)單的手動(dòng)移除(剝離)程序來(lái)實(shí)現(xiàn))之后。還可使用其它移除手段，包含使用真空 吸盤或類似物(未圖示)。因此，材料25在硬化后包含側(cè)壁27，可了解，所述側(cè)壁27 每一者相對(duì)于層17的上表面17均成45度，且具有與開(kāi)口 23的相對(duì)內(nèi)壁22相同的尺 寸。圖3中所示的材料25的經(jīng)硬化結(jié)構(gòu)被用作本發(fā)明的有角度反射體的"基礎(chǔ)"。
如圖4中所示的本發(fā)明的下一步驟涉及將反射層31沉積到材料部件25上。如所看 到，層31覆蓋部件25的側(cè)部和頂部，但實(shí)質(zhì)上其僅覆蓋有角度的側(cè)壁(圖2中的27)。 各種方法可用于沉積層31，這取決于所使用的材料。在一個(gè)實(shí)施例中，層31為金屬， 優(yōu)選為銅或鋁，且擁有從僅約0.05到約0.1密耳的厚度。 一種提供金屬的方法是使用無(wú) 電鍍敷，同樣，其類似于PCB制造技術(shù)中常用的無(wú)電鍍敷。除了無(wú)電鍍敷之外，還有可 能使用電解鍍敷，這是PCB領(lǐng)域中偶爾使用的另一工藝。可用于施加層31的其它合適 的金屬沉積方法包含熱噴涂、汽相沉積和化學(xué)汽相沉積。
在將反射層31定位在恰當(dāng)位置后，下一步驟是沉積光學(xué)核心層33，如圖5中所示。 光學(xué)核心33具有高度傳導(dǎo)(光學(xué)上)材料，例如上文所界定的那些材料中的一者(例 如，硅石玻璃)，且在一個(gè)實(shí)施例中，擁有1.42的折射率，高于下伏包覆層17的折射率。 可了解，層33的材料至少在光學(xué)上不同于層17的材料。舉例來(lái)說(shuō)，包覆層可包含上述 摻雜劑中的一者，而光學(xué)核心將不包含。還應(yīng)了解，包覆層和光學(xué)核心可具有小于相應(yīng) 支撐層13和15的寬度尺寸的寬度尺寸。舉例來(lái)說(shuō)，層17和光學(xué)核心33可擁有與部件 25的相應(yīng)側(cè)壁27的長(zhǎng)度(最長(zhǎng)維度)近似相同的寬度。在圖11中通過(guò)字母"L"來(lái)展 示此維度。在此寬度處，層31將看起來(lái)如同圖11中在部件25 (圖ll中圖示)的一側(cè) 上以虛線展示的，部件25完全占據(jù)模板的開(kāi)口 23，且在圖4中發(fā)生的模板移除時(shí)保留 此形狀。還應(yīng)了解，在本文所界定的實(shí)施例中，光學(xué)核心層33將定位成鄰近于(且接 近)所述兩個(gè)相對(duì)的側(cè)壁27。為了便于說(shuō)明，省略了層33在圖11中左側(cè)的那部分，但 可從圖5中了解到。使用標(biāo)準(zhǔn)的涂覆工藝來(lái)施加光學(xué)核心層33，其中將光學(xué)聚合物材料 的均勻?qū)映练e到包覆層的表面上。用于此材料的合適涂覆工藝的一些實(shí)例包含旋涂、條 縫涂覆、噴墨材料沉積和刮墨刀的使用。光學(xué)核心層33可具有從約2密耳到約2.5密耳的所得厚度。
在圖6中，將第二包覆層47施加到光學(xué)核心層33上，其優(yōu)選使用用于沉積第一包 覆層17的相同的層壓工藝。層47也優(yōu)選為與層17相同的材料，且擁有相同的折射率 (例如，1.40)。因?yàn)閷?shí)質(zhì)上光學(xué)核心層33完全被包覆材料環(huán)繞，所以以大于下伏核心 33的相應(yīng)寬度的寬度施加層47，使得其將環(huán)繞其頂部和兩個(gè)側(cè)部。也就是說(shuō)，因?yàn)楹?心層33優(yōu)選具有大致矩形的橫截面(類似于部件25的側(cè)壁27的橫截面)，所以將包覆 層結(jié)合到核心的上部平坦表面，且還結(jié)合到兩個(gè)相對(duì)的直立側(cè)。可了解，核心的剩余下 側(cè)結(jié)合到下伏包覆層17。因此，本發(fā)明確保核心將有效地被包覆材料環(huán)繞，其同樣使用 PCB工業(yè)中所使用的層壓。這代表本發(fā)明的另一顯著特征。
提供圖7以展示可將額外層(其可簡(jiǎn)稱為覆蓋層)添加到層47的頂部上，尤其是 如果需要其來(lái)提供具有比圖6中所示的電路化產(chǎn)品更大能力的最終多層電路化產(chǎn)品的 話。由標(biāo)號(hào)51和53展示的這些層可分別為傳導(dǎo)層和介電層，且分別具有與層15和13 類似的材料。層51為傳導(dǎo)的，也可例如通過(guò)使用上文界定的光刻處理進(jìn)行電路化。還 可提供兩個(gè)以上層，這同樣取決于最終產(chǎn)品的操作電學(xué)要求。在一個(gè)實(shí)施例中，可能能 夠添加多達(dá)二十或二十以上個(gè)額外傳導(dǎo)和介電層。層51和53還可分別具有與層51和 13類似的厚度，或如果需要的話，具有其它可接受的厚度。添加至少一個(gè)額外覆蓋層且 不具有例如上文所界定的那些材料的材料也屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。此層或此些層(如果 需要一個(gè)以上的話)將用以覆蓋并因此保護(hù)下伏光學(xué)路徑結(jié)構(gòu)(覆層-核心-覆層)，其形 成最終電路化襯底的部分。
在圖8中，開(kāi)口 55形成有覆蓋層51和53，其優(yōu)選使用激光形成?？墒褂酶鞣N激光， 一個(gè)實(shí)例為二氧化碳激光。如圖所示，激光有效地切除介電材料和下伏傳導(dǎo)材料兩者。 在一個(gè)實(shí)施例中，開(kāi)口 55在側(cè)部維度上為大致矩形(圖示)且當(dāng)從上方層53觀看時(shí)也 為大致矩形。也就是說(shuō)，開(kāi)口 55擁有與模板21中的開(kāi)口 23的下部開(kāi)口 24'大致類似的 長(zhǎng)度和寬度尺寸，以便有效地"覆蓋"有角度反射體25的相應(yīng)類似的最大長(zhǎng)度和寬度 尺寸。在一個(gè)實(shí)施例中，開(kāi)口 55可擁有分別為約30密耳和50密耳的長(zhǎng)度尺寸和寬度 尺寸。在移除了所有的傳導(dǎo)材料和介電材料后，接著使用光學(xué)透射(透明)材料61來(lái) 填充開(kāi)口55，圖9中所示。此類材料可與用于光學(xué)核心層33的材料相同。在一個(gè)實(shí)例 中，此材料可為光學(xué)聚合物，且可使用常規(guī)的噴墨材料沉積系統(tǒng)來(lái)施加。
圖9的結(jié)構(gòu)可稱為電路化襯底11,現(xiàn)在在其內(nèi)部具有至少一個(gè)光學(xué)路徑(已展示以 相對(duì)的方位定向的兩個(gè)相對(duì)的此類路徑)，圖9的結(jié)構(gòu)現(xiàn)在準(zhǔn)備好當(dāng)耦合到適當(dāng)?shù)钠渌?組件時(shí)進(jìn)行操作。此類添加的組件的一個(gè)實(shí)例可為安裝在第二電路化襯底73上的一對(duì)光電模塊(例如在圖IO中所示)，以產(chǎn)生光電組合件78。襯底73可為"子卡"，而襯底 11可代表適于將此類卡和其它組件定位在其上并耦合到其的"母板"。如果這樣，那么 可例如通過(guò)使用安裝在襯底11上且使上部襯底定位在其中的電連接器74將兩個(gè)襯底電 耦合。此類電連接器通常在其中包含多個(gè)觸點(diǎn)，所述觸點(diǎn)經(jīng)設(shè)計(jì)以與襯底的外表面上的 相應(yīng)傳導(dǎo)路徑相配，這些觸點(diǎn)又耦合到例如插腳等各種內(nèi)部導(dǎo)體，所述插腳從連接器主 體(外殼)突出，并配合在宿主襯底內(nèi)的相應(yīng)接納開(kāi)口內(nèi)。此類電耦合兩個(gè)襯底的構(gòu)件 在此項(xiàng)技術(shù)中是眾所周知的，且進(jìn)一步的描述被認(rèn)為是不必要的。因此，在圖10中未 展示上述觸點(diǎn)、插腳和接納開(kāi)口。
在襯底ll和73的情況下，這些襯底還可以光學(xué)方式耦合，其中光學(xué)數(shù)據(jù)信號(hào)("OS") 穿過(guò)下部襯底11的光學(xué)核心并反射離開(kāi)襯底的有角度反射體25，如圖所示。此類數(shù)據(jù) 信號(hào)可從襯底11傳遞到襯底73，或如圖所示，傳遞到上部襯底中并從其向外傳遞。當(dāng) 然可容易做出其它組合。如果使用模塊71,那么每一者可包含發(fā)光二極管或激光器以用 于在耦合到所述模塊的襯底73內(nèi)發(fā)射經(jīng)處理的電信號(hào)。通常，此類型的完整光電裝置 包含電路小片(半導(dǎo)體)，其包括發(fā)射器、用于向發(fā)射器提供機(jī)械支撐的頭部、用于聚 焦由LED或激光器產(chǎn)生的光輸出的透鏡，以及合適的電連接。其可充當(dāng)光學(xué)數(shù)據(jù)信號(hào) 的傳輸器和/或其接收器。如果是后者，那么其將包含用于串行化所接收數(shù)據(jù)的串行化器， 以及用于將此類光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的構(gòu)件，使得所得的電信號(hào)接著可傳遞到宿主襯 底的其它部分，且接著可能傳遞到襯底以操作方式連接到其的其它裝備。此類光電裝置 以及連接其的構(gòu)件在此項(xiàng)技術(shù)中是已知的，且進(jìn)一步的解說(shuō)被認(rèn)為是不必要的。如圖10 中所看到， 一個(gè)此類模塊71 (在左部)適于接收光學(xué)數(shù)據(jù)信號(hào)，而另一模塊將光學(xué)信號(hào) 向下提供到襯底73，且接著到達(dá)宿主襯底11。其它此類模塊(未圖示)可用于將光學(xué) 信號(hào)傳輸?shù)揭r底11以及從襯底11接收此類信號(hào)?？闪私?，本發(fā)明不限于僅使用這些類 型的傳輸器和接收器，其它類型也是可能的。
因此，己展示并描述了一種制造電路化襯底的方法，所述電路化襯底在其中具有至 少一個(gè)(且可能若干個(gè))光學(xué)路徑，使得所述襯底可以容易的方式以電方式和光學(xué)方式 兩者耦合到其它襯底?？墒褂迷S多常規(guī)PCB工藝來(lái)制造本文所界定的襯底，進(jìn)而確保生 產(chǎn)最終產(chǎn)品的成本保持為最小。上文已陳述了本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)或可從本文教示中辨別 出所述優(yōu)點(diǎn)。
雖然已展示并描述了目前作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的內(nèi)容，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員 將明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所界定的本發(fā)明的范圍的情況下，可在其中作出各種 改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種在其中包含至少一個(gè)光學(xué)路徑的電路化襯底，所述電路化襯底包括第一介電層；所述第一介電層上的第一導(dǎo)電層；所述第一導(dǎo)電層上的第一包覆層；所述第一包覆層上的有角度反射體，所述有角度反射體包含至少兩個(gè)反射性的成角度表面；所述第一包覆層上相對(duì)于所述有角度反射體的光學(xué)核心，所述光學(xué)核心適于提供使光學(xué)信號(hào)穿過(guò)其中的光學(xué)路徑；所述光學(xué)核心和所述有角度反射體上方的第二包覆層；所述第二包覆層上方的至少一個(gè)覆蓋層；以及在所述至少一個(gè)覆蓋層和所述第二包覆層內(nèi)相對(duì)于所述有角度反射體的所述至少兩個(gè)反射性表面的開(kāi)口，使得穿過(guò)所述光學(xué)核心的光學(xué)信號(hào)將被反射離開(kāi)所述有角度反射體的所述至少兩個(gè)反射性表面并穿過(guò)所述開(kāi)口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電路化襯底，其中所述第一介電層選自由玻璃纖維加強(qiáng)型環(huán) 氧樹(shù)脂、聚四氟乙烯、聚酰亞胺、聚酰胺、氰酸酯樹(shù)脂、光可成像材料和其組合組 成的材料群組。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電路化襯底，其中所述第一導(dǎo)電層包含銅或銅合金。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路化襯底，其中所述第一和第二包覆層每一者包含光學(xué)透 明波導(dǎo)聚合物材料。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路化襯底，其中所述第一和第二包覆層每一者包含其中具 有摻雜劑的氧化硅基礎(chǔ)材料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路化襯底，其中所述光學(xué)核心包含光學(xué)透明波導(dǎo)聚合物材 料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路化襯底，其進(jìn)一步在所述至少一個(gè)覆蓋層和所述第二包 覆層內(nèi)相對(duì)于所述有角度反射體的所述至少兩個(gè)反射性表面的所述開(kāi)口內(nèi)包含一 定量的光學(xué)透明波導(dǎo)聚合物材料。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路化襯底，其中所述有角度反射體的所述至少兩個(gè)反射性 的成角度表面包含選自由銅和鋁組成的群組的金屬。
全文摘要
本申請(qǐng)案涉及制造具有內(nèi)部光學(xué)路徑的電路化襯底的方法，所述電路化襯底(例如，PCB)包含內(nèi)部光學(xué)路徑作為其部分，使得所述襯底能夠傳輸和/或接收電信號(hào)和光學(xué)信號(hào)兩者。所述襯底包含位于包覆層中的一者上的有角度反射體，使得穿過(guò)光學(xué)核心的光學(xué)信號(hào)將撞擊在所述有角度反射體的成角度反射性表面上，且向上反射穿過(guò)開(kāi)口(包含其中具有光學(xué)透明材料的開(kāi)口)，例如到達(dá)也具有至少一個(gè)內(nèi)部光學(xué)路徑作為其部分的第二電路化襯底，以因此將所述兩個(gè)襯底以光學(xué)方式互連。本發(fā)明還提供一種制造所述襯底的方法。
文檔編號(hào)H01L21/48GK101408650SQ200810168239
公開(kāi)日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2008年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月9日
發(fā)明者本森·陳, 瓦亞·R·馬科爾維奇, 羅伊·H·馬格努森, 豪·T·林, 馬克·D·波利科斯 申請(qǐng)人:安迪克連接科技公司