一種軟硬結(jié)合光電復合板及其制造方法
【專利摘要】一種軟硬結(jié)合光電復合板及其制造方法，該軟硬結(jié)合光電復合板其自下而上依次包括，第一電互連層、承載層、光波導層、第二電互連層，并通過半固化片相互連接；其中，承載層及光波導層一端與第一電互連層分離形成可彎曲的柔性端部，作為可插入到連接器中被固定的連接端子。本發(fā)明軟硬結(jié)合光電復合板具有柔性可彎曲端子，可與光連接器實現(xiàn)高精度的組裝，并可實現(xiàn)立體的封裝，具有精度高，耦合損耗低，封裝簡單及可靠性好等優(yōu)點。
【專利說明】一種軟硬結(jié)合光電復合板及其制造方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及印制電路板領域用于光學通信系統(tǒng)背板技術的光波導路的設計和制 造方法，特別涉及一種用于光背板的包含隱埋在PCB中的柔性光波導和前端部設計用于光 連接的端子的柔性光波導板。

【背景技術】
[0002] 隨著電子設備的高速和全面發(fā)展，對電路帶寬和容量的要求急劇增加，光電復合 線路板以光互連的形式可解決光設備之間或設備內(nèi)部(包括電路板內(nèi)部）子卡間的高速信 息傳輸。
[0003] 所謂光電復合線路板，是具有內(nèi)置光波導層的印制電路板，將光與電進行整合，以 光做傳輸信號，在光波導中進行傳輸，以電進行運算。作為光傳輸線路，聚合物光波導因布 線自由度及密度高而受到普遍關注。
[0004] 為實現(xiàn)背板與子板之間的連接，作為耦合方式，有直接將光纖引出、直接在波導端 面制作45度反射面或插入一個帶45度反射鏡的裝置等。直接將光纖引出無法實現(xiàn)高密度 和穩(wěn)定的互連，直接在波導端面制作45度反射面工藝復雜，并與插入帶45度反射面的裝置 同樣存在對位精度低，散射損耗大，導致耦合損耗大的問題。
[0005] 各板之間的連接由帶狀光波導路和具有規(guī)定形狀接收端的光連接器構(gòu)成，該光接 收端安裝在該光波導路的長度方向終端上，被稱為插芯，與插芯連接的光波導的端部稱為 端子。通過在光波導板上設計對位圖形，利用連接器上對位圖形來對光波導路和連接器之 間進行連接，或者對光波導路與光波導路之間進行光連接，進而實現(xiàn)各板之間信號的傳遞。
[0006] 作為聚合物光波導的形式，有具有硬支持基板的剛性光波導板、具有柔軟性的柔 性光波導板及兩者結(jié)合的軟硬結(jié)合板。剛性光波導板主要以FR4為襯底，具有一定的剛性， 在封裝耦合器件可起到支撐作用，但耦合時，往往對位精度低，耦合損耗大。柔性光波導以 有機聚合物薄膜為襯底，可實現(xiàn)三維立體封裝，封裝時可采用主動對位的方式，實現(xiàn)光波導 與連接器的準確對位，耦合損耗低，但封裝后穩(wěn)定性較低。將兩者的優(yōu)勢結(jié)合，在印制線路 板中隱埋柔性光波導，并在長度方向上暴露柔性波導的端面用來與耦合設備進行裝配是適 宜的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種軟硬結(jié)合光電復合板及其制造方法，具有柔性可彎曲 端子，可與光連接器實現(xiàn)高精度的組裝，并可實現(xiàn)立體的封裝，具有對位精度高，耦合損耗 低，封裝簡單及可靠性好等優(yōu)點。
[0008] 為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是：
[0009] -種軟硬結(jié)合光電復合板，其特征在于，自下而上依次包括，第一電互連層、承載 層、光波導層，并通過半固化片相互連接；其中，承載層及光波導層一端與第一電互連層分 離形成柔性端部，作為可插入到連接器中被固定的連接端子。
[0010] 一種軟硬結(jié)合光電復合板，其特征在于，自下而上依次包括，第一電互連層、承載 層、光波導層、第二電互連層，并通過半固化片相互連接；其中，所述第二電互連層不包覆 光波導層與承載層長度方向上至少一個柔性端部，形成可插入到連接器中被固定的連接端 子。
[0011] 進一步，所述的承載層是撓性覆銅板，其中絕緣層可以是聚酯類、聚酰亞胺、聚苯 醚、液晶聚合物或環(huán)烯烴聚合物薄膜。
[0012] 本發(fā)明的一種軟硬結(jié)合光電復合板的制造方法，包括如下步驟：
[0013] 1)第一電互連層制備；
[0014] 2)在第一電互連層上層壓一層承載層，承載層采用撓性覆銅板；
[0015] 3)所述在承載層上制作光波導層；
[0016] 4)第二電互連層制備；
[0017] 5)在第二電互連層上開一窗口，將該第二電互連層層壓于所述光波導層上；
[0018] 6)采用激光切割方法在上述窗口的一端切割，露出光波導層和承載層，形成柔性 端子。
[0019] 進一步，所述的第一電互連層與承載層間通過半固化片粘結(jié)固定，半固化片在對 應柔性端子的區(qū)域開一窗口。
[0020] 所述的承載層上還通過曝光、顯影、蝕刻制作對位圖形。
[0021] 又，步驟5)中第二電互連層上開窗采用機械銑或激光銑方式。
[0022] 本發(fā)明中柔性端子與連接器對準的對位圖形是通過曝光、顯影、蝕刻得到的，因此 其精度高。當柔性端子與連接器配合時，柔性連接端子能夠通過對位圖形對準，同時也可增 加主動對位，按照最初的設計準確地定位于期望的位置，由此，在將柔性端子和光連接器連 接起來時，能夠使光波導路內(nèi)的波導芯體的光軸與光纖芯體的光軸保持一致，且柔性端子 截面與連接器中光接受面間距可控制，耦合損耗非常小。
[0023] 本發(fā)明的有益效果：
[0024] 本發(fā)明一種具有柔性連接端子的軟硬結(jié)合光電復合板，可應用于背板領域。其中 柔性可彎曲連接端子可通過對位圖形與光連接器實現(xiàn)高精度的組裝，并可實現(xiàn)立體的封 裝，故可用于背板領域母板與子板的光通信，具有對位精度高，耦合損耗小，封裝簡單及可 靠性好等優(yōu)點。
[0025] 易控制柔性部分波導端面與光連接器光接受面在5 μ m以內(nèi)，連接處散射損耗基 本為零，耦合損耗極小。而常規(guī)的耦合結(jié)構(gòu)的散射損耗較大，在用于光互連系統(tǒng)時無法保證 信號傳輸?shù)耐暾?。而且常?guī)耦合結(jié)構(gòu)難以將光波導層埋在電互連層內(nèi)部，很難用于背板 領域。本發(fā)明大大降低了耦合損耗，可用于總長度Im的背板光互連系統(tǒng)中25Gbps和40Gbps 信號的傳輸。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 圖1為本發(fā)明實施例1的軟硬結(jié)合光波導板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027] 圖2為本發(fā)明實施例2的軟硬結(jié)合光波導板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028] 圖3為比較例光波導板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 圖4為比較例光波導板的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0030] 參見圖1，本發(fā)明的一種軟硬結(jié)合光電復合板，自下而上依次包括，第一電互連層 1、承載層2、光波導層3 ;第一電互連層1與承載層2通過半固化片4粘結(jié)；其中，承載層2 及光波導層3 -端與第一電互連層1分離形成柔性端部，作為可插入到連接器100中被固 定的連接端子。
[0031] 參見圖2,本發(fā)明的另一種軟硬結(jié)合光電復合板，自下而上依次包括，第一電互連 層1、承載層2、光波導層3、第二電互連層5,第一、第二電互連層1、5通過半固化片4、4'分 別與承載層2、光波導層3相互連接；其中，所述第二電互連層5不包覆光波導層3與承載 層2長度方向上至少一個柔性端部，形成可插入到連接器中被固定的連接端子。
[0032] 進一步，所述的承載層2是撓性覆銅板，所述撓性覆銅板包含導電層和絕緣層，其 中導電層為銅箔，絕緣層可以是聚酯類、聚酰亞胺、聚苯醚、液晶聚合物或環(huán)烯烴聚合物薄 膜。
[0033] 參見圖2,本發(fā)明的軟硬結(jié)合光電復合板的制造方法，包括如下步驟：
[0034] 1)第一電互連層1制備；
[0035] 2)在第一電互連層1上層壓一層承載層2,承載層采用撓性覆銅板，第一電互連層 1與承載層2間通過半固化片粘結(jié)固定，半固化片在柔性端子活動區(qū)域開一窗口；
[0036] 3)所述在承載層2上制作光波導層3 ;
[0037] 4)第二電互連層5制備；
[0038] 5)在第二電互連層5上開一窗口 6,將該第二電互連層5層壓于所述光波導層3 上；
[0039] 6)米用激光切割方法在上述窗口 6的一端切割，露出光波導層3和承載層2,形成 柔性端子。
[0040] 進一步，所述的第一電互連層1與承載層2間通過半固化片粘結(jié)固定，半固化片在 對應柔性端子的區(qū)域開一窗口。
[0041] 所述的承載層2上還通過曝光、顯影、蝕刻制作對位圖形。
[0042] 又，步驟4)中第二電互連層5上開窗采用機械銑或激光銑方式。
[0043] 實施例1
[0044] 首先制備第一電互連層，然后在第一電互連層上分別制備光波導層，包括下包覆 層、芯層及上包覆層。
[0045] 柔性端子的形成關鍵流程為低流膠半固化片開窗、層壓、機械深度銑、激光揭蓋、 激光切割柔性波導端面，形成端子。
[0046] 該實施例中，柔性光波導端子形成采用激光切割的方法，可以形成光滑的端面，耦 合時界面散射損耗幾乎為零。而且，端子在與連接器耦合時，對位精度高，偏差可控制到 I μ m，端子與連接器光接受面間距可控，耦合損耗僅0. 4dB。該實施例將光波導隱埋在電路 板中，露出柔性端子，可實現(xiàn)光波導的立體封裝，便于光互連系統(tǒng)的組裝。
[0047] 參見圖2,本發(fā)明實施例2的制備方法為：首先制備第一和第二電互連層，其中第 二電互連層需先開一窗口，然后在第一電互連層上層壓一層承載層，再在承載層上制備光 波導層，包括下包覆層、芯層及上包覆層，最后將第二電互連層與含有光波導層的第一電互 連層層壓。
[0048] 柔性端子的形成關鍵流程為硬板機械深度銑、激光揭蓋、激光切割柔性波導端面， 形成端子。
[0049] 在進行耦合時，實施例2與實施例1 一樣，因散射損耗幾乎為零，端子在與連接 器耦合時，對位精度高，偏差可控制到1 μ m，端子與連接器光接受面間距可控，耦合損耗僅 0. 5dB。同樣地，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)立體的封裝，且裝配容易控制，具有明顯的優(yōu)勢。
[0050] 比較例1為直接通過機械研磨的方法在電互連層30和光波導層10的端面形成45 度反射面，示意圖如圖3。該種方法實現(xiàn)手段為：首先將光波導層的端面進行拋光，形成45 度端面。然后在45度斜面上涂覆一層金或銀，形成反射面。最后將連接器100與光電復合 板組裝起來。在進行機械拋光時，因暫時無自動化設備，斜面的角度很難控制，偏差在2-10 度，這將導致在耦合時一部分光散射出去，造成散射損耗。比較例1系統(tǒng)耦合端的耦合損耗 為1.5dB。另外，該耦合結(jié)構(gòu)需要做端面的拋光，拋光時電互連層部分會被破壞。而且光連 接器與光導層上包層應緊貼，耦合損耗才最小，故該耦合結(jié)構(gòu)不適合將光導層隱埋在電互 連層內(nèi)層，這限制了該種結(jié)構(gòu)在背板領域的應用。
[0051] 比較例2在制作光導板耦合系統(tǒng)時直接引入45度反射鏡20,示意圖見圖4。該種 方法的通常的實現(xiàn)手段為首先在已經(jīng)制備好的光波導板上根據(jù)45度反射鏡的大小開固定 尺寸的矩形槽，同時對45度反射鏡的鏡面做噴金等處理以形成反射面，然后將處理好的微 鏡用紫外膠固定在矩形槽中，最后將板與連接器100固定起來實現(xiàn)光的耦合和傳輸。采用 該方法進行耦合，耦合損耗為2. ldB。損耗非常大的原因主要有：（1)對位偏差為5μπι (2) 現(xiàn)有微鏡制作工藝還存在些問題，微鏡上的裂痕、凹坑或凸起會增加 IdB散射損耗。（3)另 外微鏡貼裝時會造成+/-2°的角度偏差，增加了散射損耗。（4)微鏡與光連接器光接收面 之間的距離增加了散射損耗。
[0052] 比較例2結(jié)構(gòu)限制了背板結(jié)構(gòu)的設計，且耦合損耗大，不適合用在背板領域。
[0053] 具體本發(fā)明實施例與比較例的比較參見表1。
[0054] 表 1
[0055]

【權利要求】
1. 一種軟硬結(jié)合光電復合板，其特征在于，自下而上依次包括，第一電互連層、承載層、 光波導層，并通過半固化片相互連接；其中，承載層及光波導層一端與第一電互連層分離形 成柔性端部，作為可插入到連接器中被固定的連接端子。
2. -種軟硬結(jié)合光電復合板，其特征在于，自下而上依次包括，第一電互連層、承載層、 光波導層、第二電互連層，并通過半固化片相互連接；其中，所述第二電互連層不包覆光波 導層與承載層長度方向上至少一個柔性端部，形成可插入到連接器中被固定的連接端子。
3. 如權利要求1或2所述的軟硬結(jié)合光電復合板，其特征在于，所述的承載層是撓性覆 銅板，所述撓性覆銅板包含導電層和絕緣層，其中導電層為銅箔，絕緣層是聚酯類、聚酰亞 胺、聚苯醚、液晶聚合物或環(huán)烯烴聚合物薄膜。
4. 一種軟硬結(jié)合光電復合板的制造方法，包括如下步驟： 1) 第一電互連層制備； 2) 在第一電互連層上層壓一層承載層，承載層采用撓性覆銅板； 3) 所述在承載層上制作光波導層； 4) 第二電互連層制備； 5) 在第二電互連層上開一窗口，將該第二電互連層層壓于所述光波導層上； 6) 采用激光切割方法在上述第二電互連層窗口的一端切割，露出光波導層和承載層， 形成連接端子。
5. 如權利要求4所述的軟硬結(jié)合光電復合板的制造方法，其特征在于，所述的第一電 互連層與承載層間通過半固化片粘結(jié)固定，半固化片在對應柔性端子的區(qū)域開一窗口。
6. 如權利要求4所述的軟硬結(jié)合光電復合板的制造方法，其特征在于，所述的承載層 上還通過曝光、顯影、蝕刻制作對位圖形。
7. 如權利要求4所述的軟硬結(jié)合光電復合板的制造方法，其特征在于，步驟4)中第二 電互連層上開窗米用機械統(tǒng)或激光統(tǒng)方式。
【文檔編號】G02B6/10GK104459878SQ201310433224
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月22日 優(yōu)先權日:2013年9月22日
【發(fā)明者】朱龍秀, 梅莉嘉·伊莫寧, 嚴惠娟, 吳金華 申請人:上海美維科技有限公司