[发明专利]一种光波导嵌入式光学印刷电路板的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及电路板制造领域，尤其涉及一种利用印压坑槽技术来制造具有垂直光耦合能力的光波导嵌入式光学印刷电路板。

背景技术

传统的印刷电路板,讯号主要靠铜线来传输。所以一般在传输速率超过1Gb/s或以上时都会出现损耗问题。而随着未来的计算器系统越来越需要更高的传输要求, 光学印刷电路板是一种可解决损耗问题并提供10Gb/s以上的数据速率。然而只有光学印刷电路板是不足够的,周边的配套如激光器, 光传感器及光耦合组件等都需要跟它整合才能发挥出光学印刷电路板的优势。

发明内容

本发明的目的是提供一种光波导嵌入式光学印刷电路板的制造方法，不用外加光耦合组件，本身光波导嵌入式光学印刷电路板具有垂直光耦合能力，把激光器及光传感器利用现有的表面贴装技术直接焊接在电路板上就能直接做到光与电直接的转换，这样的成品可减少生产外加光耦合组件的工序，而兼容的电路板生产技术亦有利于大规模生产。

对此，本发明提供一种光波导嵌入式光学印刷电路板的制造方法，包括如下步骤：

S1、薄膜涂覆：在第一板材及第二板材的表面分别在表面涂覆盖上一层低光学折射率的材料；所述低光学折射率材料的厚度要比第二坑槽的深度要厚；

S2、主体制作：用传统的光刻或喷射模塑法来制造出主体物料，所述主体表面有不同形状的第一坑槽；

S3、模具制作：在主体上放上可固化的液体，然后固化成型，再脱模，形成模具；

S4、印压坑槽：在已涂覆薄膜的第二板材上，把已准备的模具印压出所需要不同形状的第二坑槽；

S5、金属沉积：在已印压第二坑槽的两端45度斜面上，镀上金属形成45度全反射镜；

S6、二次薄膜涂覆：在已印压的第二坑槽的第二板材上，再次利用表面涂覆盖上一层高光学折射率的材料；

S7、压合：把第一板材与第二板材通过高温高压压合；所述压合时压板的温度为190℃，压力为350psi。

S8、雷射打孔：在第二板材的坑槽两端利用雷射打孔方法在两端打孔，所述钻孔在45度全反射镜的正上方。

S9、蚀刻：把第二坑槽两端雷射打孔的铜蚀刻走，这样在光就能垂直耦入或耦出光波导。

压板后，第一板材与第二板材之间的高光学折射率材料会熔化、凝固，然后填满坑槽而形成光波导，在光波导两端设有雷射打孔及45度斜面，45度斜面镀上金属形成45度全反射镜来实现垂直转向。所述45度斜面及光波导本身正是利用印压坑槽的方法一次性印压出来，这样的工艺不单可简化以往的繁复的光刻及蚀刻技术，更适合用大规模生产不同形状的光波导。

步骤S4中所述印压坑槽技术在本制造方法中是重要的组成部分，需要制造一个可重复使用的模具亦非常重要，以方便量产的时候无需再制作模具，可省去步骤S2和S3，所以印压技术可细分以下三个步骤：

T1、制造主体：用传统光刻技术或喷射模塑法来制造主体。主体表面有不同形状的第一坑槽，主体物料可为塑料、金属、或光滑材料；

T2、模具制作: 把可固化的液体在主体上，然后固化成型，再脱模，形成印压第二坑槽的模具；

T3、形状复制: 因模具可重复使用，把做好的模具用印压技术重复印压第二坑槽，方便大规模生产。

进一步地，第一板材可为单一板材或多层复合板材；第二板材可为单一板材或多层复合板材。

进一步地，第一板材为多层复合板材，第二板材为多层复合板材。

进一步地，第一板材为单一板材，第二板材为多层复合板材。

进一步地，第一板材为多层复合板材，第二板材为单一板材。

其优点在于，完成的光学多层印刷电路板，通过表面的光学组件如垂直腔面发射激光器及光传感器，电讯号及光讯号就很容易互连，而高速数据就由嵌入印刷电路板内的光波导传输。这样的光互连可以支持高于10Gb/s的数据速率，满足日益增长的带宽需求。

进一步地，步骤T1中所述光滑材料为铁氟龙、聚二甲基硅氧烷(PDMS)以及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中任意一种。

进一步地，步骤S1中所述表面涂覆，可以为旋转涂覆、线圈涂覆以及丝印涂覆中任意一种。

进一步地，步骤S7中所述的压合，压板的温度为190℃，压力为350psi。高温高压环境下，高光学折射率材料熔化，第一板材及第二板材以结成一个整体。而填满高光学折射率材料的坑槽就形成光波导。

进一步地，步骤S8中所述雷射打孔中，孔径比第二坑槽的宽度要大，便于板内的光波导全部露出，便于光可以从孔中垂直进出。