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，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算機(jī)服務(wù)帶來的數(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)致對光學(xué)構(gòu)件的不斷增長的依賴，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)級別。這也適用于模塊內(nèi)級別，用于在單個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)信號降級，以及歸因于在緊密間隔的 細(xì)導(dǎo)體之間沒有串?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愛立信的微互連研究中心處的阿波羅演示計劃的部分的光學(xué)撓曲 箔片方法(在愛立信評論中描述，1995年，第2號，第72巻)中說明了在電路化襯底 級別處提供光學(xué)互連的當(dāng)前成果的兩個實(shí)例。 一般來說，這些光學(xué)互連涉及以針對既 定應(yīng)用定制的所需圖案來布置光纖的長度，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 簡單地通過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 于光纖連接器來實(shí)現(xiàn)此目的。通常將撓曲箔片以間隔開的關(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號美國專利中，描述一種具有光學(xué)通孔以用于將光學(xué)信號傳輸?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)在多個覆銅層壓板上形成多個通孔；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)信號被穩(wěn)定地傳輸?shù)絇CB中的光學(xué)波導(dǎo)，而不會破壞直接暴露于外部環(huán)境的光 學(xué)波導(dǎo)，且適會于構(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號美國專利中，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)存儲器裝置。所述裝置通過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 個或一個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號美國專利轉(zhuǎn)讓給與本發(fā)明相同的受讓人。
在第7,136,551號美國專利中，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號美國專利中，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)表面上的一個或一個以上光纖。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號美國專利中，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芯片通過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芯片；以及第一光學(xué)波導(dǎo)，其對準(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)信號的輸出節(jié)點(diǎn)中具有比在用于輸入光 學(xué)信號的輸入節(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號美國專利中，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號美國專利中，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)入或離開光電 組件。
在第7,224,857號美國專利中，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。還揭示了用于制造光學(xué)路由板的方法。通過聚焦脈沖 激光寫入來形成波導(dǎo)，其中以三維方式使脈沖激光束的焦點(diǎn)移動通過非層壓襯底。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號美國專利中，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號美國公開案中，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號日本專利申請公開案中，描述了一種制造嵌入型光學(xué)波導(dǎo)裝置 的方法。此方法涉及通過以下步驟來制造光學(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形成核心，以及(6)在核心上方形成"過 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(且可能若 干個)光學(xué)路徑，所述路徑能夠使光學(xué)信號從其通過并最終離開襯底，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)明的一個方面，提供一種制造其中包含至少一個光學(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)信號穿過此光學(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 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)相對于所述有角度反射體 形成開口，使得穿過光學(xué)核心的光學(xué)信號將被反射離開所述有角度反射體并穿過此開 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反射性的成角度表
面；第一包覆層上相對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
號穿過其中的光學(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 方的至少一個覆蓋層；以及在所述覆蓋層和第二包覆層內(nèi)相對于所述兩個反射性表面的
開口，使得穿過光學(xué)核心的光學(xué)信號將被反射離開所述反射性表面并穿過此開口。


圖l到9是以橫截面形式且以放大比例的側(cè)部正視圖，其說明根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí) 施例的在制造電路化襯底的過程中的各種步驟；
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)號將用于識別各圖之間的相同元件。
如本文所使用的術(shù)語"電路化襯底"意指包含具有多個介電層和多個導(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)電信號穿過其中。如本文所使用的術(shù) 語"電路化襯底"還意指包含至少一個內(nèi)部光學(xué)路徑，其能夠使光學(xué)信號穿過其中?？?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)氧樹脂(有時在此項技術(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"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)的信號穿過其中。此類 材料的一個實(shí)例是純硅石玻璃，且此項技術(shù)中已知其它材料。可從例如光電傳輸器/接收 器模塊等常規(guī)來源(例如，具有激光作為光源的來源)或類似物提供穿過此材料的光學(xué) 信號，許多來源在此項技術(shù)中是已知的。此類路徑因此能夠在兩個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"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。此類材料在此項技術(shù)中是已知的。 一個實(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工藝的工藝來發(fā)生摻雜。此項技術(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說明根據(jù)本發(fā)明的一個實(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(相對而言)寬得多的尺寸，且可包含額外特征(例如，信號墊和/或線、 傳導(dǎo)穿孔等)。使用此方法所制造的電路化襯底經(jīng)展示為僅包含一個有角度反射體，其 具有鄰近于其的相對光學(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反射體和兩個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 圖案定向的多個信號線和/或墊)。如果這樣做的話，那么這將優(yōu)選通過使用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。
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分鐘的時期。有可能使用本文教示 同時層壓所有三個層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，將其中包含錐形開口 23的模板21展示為已在圖1結(jié)構(gòu)上方對準(zhǔn)，并接 著定位在層17的上表面上。如所論述，可使用一個以上開口，且本發(fā)明不限于僅一個。 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)形成電路圖案和開口的已知光刻處理在其中形 成開口23。額外解說被認(rèn)為是不必要的。模板21還可具有不銹鋼材料。在一個實(shí)施例 中，模板21具有約5到約10密耳的厚度，而錐形開口 23可擁有30密耳的上部(較小) 開口直徑和45密耳的下部(較大)開口直徑?？赏ㄟ^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。開口 23的成角度內(nèi)壁22相對于模板的上表面和下表 面且因此相對于層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 截取的錐形開口 23的一個實(shí)例。因此，開口分別包含大致矩形的上部開口 24和下部開 口 24'。在此實(shí)例中，縱向側(cè)壁22每一者可為8密耳長。
在圖3中，優(yōu)選使用篩選程序在開口 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，具有漿糊狀形式的一定量材料被按壓穿過開口 23，從而有效地將材料擠壓穿過開口以大致填滿開口。圖11中展示用于將材料篩選進(jìn)入開 口 23中的優(yōu)選方向(方向箭頭"S")。這表示在沉積發(fā)生時篩刀(未圖示)移動的方向。 材料25的一個實(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)氧樹脂和其它基于環(huán)氧樹脂的材料。如所陳述，材料25在沉積時具有漿糊狀形式， 且接著例如通過將圖3的結(jié)構(gòu)放置在對流爐內(nèi)或通過"快速固化"所述材料來硬化。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 過簡單的手動移除(剝離)程序來實(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 每一者相對于層17的上表面17均成45度，且具有與開口 23的相對內(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 電鍍敷，同樣，其類似于PCB制造技術(shù)中常用的無電鍍敷。除了無電鍍敷之外，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?？捎糜谑┘訉?1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。舉例來說，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。舉例來說，層17和光學(xué)核心33可擁有與部件 25的相應(yīng)側(cè)壁27的長度(最長維度)近似相同的寬度。在圖11中通過字母"L"來展 示此維度。在此寬度處，層31將看起來如同圖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)模板的開口 23，且在圖4中發(fā)生的模板移除時保留 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)所述兩個相對的側(cè)壁27。為了便于說明，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)繞其頂部和兩個側(cè)部。也就是說，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)合到兩個相對的直立側(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(其可簡稱為覆蓋層)添加到層47的頂部上，尤其是 如果需要其來提供具有比圖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，也可例如通過使用上文界定的光刻處理進(jìn)行電路化。還 可提供兩個以上層，這同樣取決于最終產(chǎn)品的操作電學(xué)要求。在一個實(shí)施例中，可能能 夠添加多達(dá)二十或二十以上個額外傳導(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。 在一個實(shí)施例中，開口 55在側(cè)部維度上為大致矩形(圖示)且當(dāng)從上方層53觀看時也 為大致矩形。也就是說，開口 55擁有與模板21中的開口 23的下部開口 24'大致類似的 長度和寬度尺寸，以便有效地"覆蓋"有角度反射體25的相應(yīng)類似的最大長度和寬度 尺寸。在一個實(shí)施例中，開口 55可擁有分別為約30密耳和50密耳的長度尺寸和寬度 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 填充開口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)部具有至少一個光學(xué)路徑(已展示以 相對的方位定向的兩個相對的此類路徑)，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?組件時進(jìn)行操作。此類添加的組件的一個實(shí)例可為安裝在第二電路化襯底73上的一對光電模塊(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將兩個襯底電 耦合。此類電連接器通常在其中包含多個觸點(diǎn)，所述觸點(diǎn)經(jīng)設(shè)計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)接納開口內(nèi)。此類電耦合兩個襯底的構(gòu)件 在此項技術(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("OS") 穿過下部襯底11的光學(xué)核心并反射離開襯底的有角度反射體25，如圖所示。此類數(shù)據(jù) 信號可從襯底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。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 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)信號轉(zhuǎn)換為電信號的構(gòu)件，使得所得的電信號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)件在此項技術(shù)中是已知的，且進(jìn)一步的解說被認(rèn)為是不必要的。如圖10 中所看到， 一個此類模塊71 (在左部)適于接收光學(xué)數(shù)據(jù)信號，而另一模塊將光學(xué)信號 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) 信號傳輸?shù)揭r底11以及從襯底11接收此類信號。可了解，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(且可能若干個)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反射性的成角度表面；所述第一包覆層上相對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)信號穿過其中的光學(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覆蓋層；以及在所述至少一個覆蓋層和所述第二包覆層內(nèi)相對于所述有角度反射體的所述至少兩個反射性表面的開口，使得穿過所述光學(xué)核心的光學(xué)信號將被反射離開所述有角度反射體的所述至少兩個反射性表面并穿過所述開口。
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) 氧樹脂、聚四氟乙烯、聚酰亞胺、聚酰胺、氰酸酯樹脂、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覆蓋層和所述第二包 覆層內(nèi)相對于所述有角度反射體的所述至少兩個反射性表面的所述開口內(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/或接收電信號和光學(xué)信號兩者。所述襯底包含位于包覆層中的一者上的有角度反射體，使得穿過光學(xué)核心的光學(xué)信號將撞擊在所述有角度反射體的成角度反射性表面上，且向上反射穿過開口(包含其中具有光學(xué)透明材料的開口)，例如到達(dá)也具有至少一個內(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H01L21/48GK101408650SQ200810168239
公開日2009年4月15日 申請日期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 申請人:安迪克連接科技公司