[发明专利]柔性嵌入式光互连结构及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电子技术领域，特别是一种光互连结构及其制作方法。

背景技术

随着信息技术的发展以及光通信技术的应用和普及，电子系统的性能日益受到短距离（如框架间、机柜间、板间及板内芯片间）通信容量的限制。不同规格和不同标准的有源光缆已经用来解决框架间和机柜间的通信瓶颈问题，光PCB板可以解决板间及板内的高速互连问题。

光PCB板通常分为两类，刚性光PCB板和柔性光PCB板。其中刚性光PCB板的研究结果也有大量报道，一类是将玻璃光纤直接埋入刚性PCB板，另一种是将有机光波导埋入刚性PCB板内部或置于刚性PCB板表面，无论是埋光纤，还是埋入有机光波导，都是在刚性PCB板的制备工艺过程中插入某些工艺步骤来实现的。2011年IBM报道了将纯电的刚性PCB板和实现光波导传输的有机膜（其上没有金属布线层）分别制备，然后再组装在一起的研究结果。电板光板分开制备再结合的制备方法降低了光PCB板的制备难度和成本。另外单独的柔性光PCB板在智能手机、平板电脑等手持式电子产品中也有广泛的应用前景，受到各公司的关注。无论是刚性光PCB板还是柔性光PCB板，都需要应用到有机光波导，目前由于有机光波导材料还远没有成熟和大批量生产，无形中成为了制约光PCB板普及的重要因素。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种制作工艺简单、适合于大批量生产的柔性嵌入式光互连结构及其制作方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

柔性嵌入式光互连结构，包括由包覆材料以及嵌装在包覆材料中的光波导构成的光波导板材，光波导板材上开设有开口朝下的带光反射界面的激光烧蚀槽，光波导板材上激光烧蚀槽的两侧垂直设置有贯穿光波导板材的通孔；所述光波导板材的上下表面上自内向外依次设置有带图形的化学镀铜层、金属电镀层以及金属保护层，光波导板材上表面的金属保护层上方安装有光电芯片和电芯片，光电芯片和电芯片上覆盖有密封胶体；所述光波导板材表面设置有对外电接口。

本发明的改进在于：所述光波导板材表面的金属保护层表面设置的对外电接口为焊球。焊球作为所述柔性嵌入式光互连结构的对外电接口，在实际应用时可以直接焊接在印制电路板表面的焊盘上。

本发明的改进在于：所述光波导板材表面设置的对外电接口为金手指，即所述柔性嵌入式光互连结构可以同金手指结构相结合，在实际应用时，金手指通过连接器电连接到印制电路板上。

本发明的改进在于：所述激光烧蚀槽的形状为三角形或者梯形，激光烧蚀槽的内侧面形成光反射界面。

本发明的进一步改进在于：所述光反射界面与光波导板材的上下表面的夹角为40°到50°。所述光反射界面与光波导板材的上下表面的夹角优选为45°。

柔性嵌入式光互连结构的制作方法，主要包括以下步骤：

第一步，制备片状或卷状的光波导板材，所述光波导板材的光波导嵌装在包覆材料中层；

第二步，在光波导板材上通过激光烧蚀工艺制备开口朝下的激光烧蚀槽，激光烧蚀槽的内表面形成光反射界面；

第三步，采用钻孔工艺在光波导板材上激光烧蚀槽的两侧钻贯穿上下表面的通孔，通孔垂直光波导板材设置；

第四步，对第三步制备的光波导板材进行化学镀铜工艺，并在光波导板材表面形成化学镀铜层；

第五步，在化学镀铜层上进行图形化电镀，形成金属电镀层；

第六步，采用刻铜工艺处理第五步包覆有金属电镀层和化学镀铜层的光波导板材；

第七步，对经过刻铜工艺处理后的光波导板材进行表面金属化处理，在金属电镀层表面形成金属保护层；

第八步，光波导板材上表面的金属保护层上方安装有光电芯片和电芯片；

第九步，在光电芯片和电芯片上覆盖有密封胶体，并在光波导板材下表面的金属保护层下方设置有焊球。

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明制利用较成熟的塑料光纤材料和与制备塑料光纤相兼容的制备工艺制备片状或卷状的光波导板材，再在光波导板材的基础上制备柔性嵌入式光互连结构，制作工艺简单，适合于大批量生产，为光PCB板的普及提供了基础。

附图说明

图1为本发明所述光互连结构的部分结构示意图。

图2为本发明制作柔性嵌入式光互连结构的工艺流程图。

图3为本发明光信号走向示意图。

图4为本发明应用在印制电路板上的结构示意图。

图5为本发明应用在金手指上的结构示意图。