DE102004016480B4 - Fully integrated hybrid optical-electrical circuit board - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine hybride Leiterplatte (16) mit mindestens einer optisch leitenden Schicht (15) und mindestens einer elektrische Informationen übertragenden Schicht (9), bei der zwischen optoelektronischen, in die optisch leitende Schicht (15) der Leiterplatte (16) integrierten Bauteilen (2) mittels der optisch leitenden Schicht (15) Informationen übertragbar sind. Bei einer derartigen Leiterplatte (16) sind die optoelektronischen Bauteile (2) im wesentlichen vollständig in die optische Informationen übertragende Schicht (15) eingebettet und nur die elektrischen Verbindungen (5) der optoelektronischen Bauteile (2) nach außen geführt, wobei die optoelektronischen Bauteile (2) über eine direkte Stoßkopplung an die optische Informationen übertragenden Lichtleiter (3) oder dgl. angekoppelt sind. Weiterhin beschreibt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Leiterplatte (16).The invention relates to a hybrid printed circuit board (16) having at least one optically conductive layer (15) and at least one electrical information transmitting layer (9) in which between optoelectronic, in the optically conductive layer (15) of the printed circuit board (16) integrated components ( 2) information can be transmitted by means of the optically conductive layer (15). In such a printed circuit board (16), the optoelectronic components (2) are substantially completely embedded in the optical information transmitting layer (15) and only the electrical connections (5) of the optoelectronic components (2) led to the outside, wherein the optoelectronic components ( 2) via a direct shock coupling to the optical information transmitting optical fiber (3) or the like. Are coupled. Furthermore, the invention describes a method for producing such a printed circuit board (16).
Description
Die Erfindung betrifft eine hybride optisch-elektrische Leiterplatte gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen optischelektrischen Leiterplatte gemäß Anspruch 26.The The invention relates to a hybrid optical-electrical circuit board according to the generic term of claim 1 and a method for producing such The optical-electrical circuit board according to claim 26.
Die zunehmende Taktrate von Prozessoren und die damit einhergehende Steigerung der Datenrate auf Platinen z.B. für Computeranwendungen stellt eine wachsende Herausforderung an die Signalübertragung bzw. die elektrische Verbindungstechnik dar. Insbesondere ist die Signalintegrität bei Datenraten im Multi-Gigabit/s-Bereich nur unter großen technischen und finanziellen Aufwendungen zu gewährleisten. Der Grund liegt in der Antennenwirkung elektrischer Leitungen im Hochfrequenzbereich, sowohl was die Sendewirkung als auch was die Empfangswirkung anbelangt. Hierbei ist die Problematik der Elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) von großer Bedeutung für die Steigerungsfähigkeit der Datenraten. Auch bei EMV-belasteten Einsatzumgebungen wie etwa in Fertigungsbereichen oder dgl. können entsprechende Störungen beim Betrieb der Platinen entstehen, die die Zuverlässigkeit der Datenübertragung maßgeblich mindern oder unmöglich machen. Hingegen unterliegt die optische Übertragung bei hohen Frequenzen nicht den bei elektrischen Übertra gungen zwangsläufig auftretenden Einschränkungen hinsichtlich der überproportional auftretenden Dämpfung innerhalb der elektrischen Leiter.The increasing clock speed of processors and the associated Increasing the data rate on boards, e.g. for computer applications a growing challenge to the signal transmission and the electrical In particular, signal integrity is at data rates in multi gigabit / s range only under great technical and financial To ensure expenses. The reason lies in the antenna effect of electrical lines in High frequency range, both what the transmission effect and what the reception effect As. Here is the problem of electromagnetic compatibility (EMC) of great Meaning of the ability to increase the Data rates. Also in EMC-stressed operating environments such as in Manufacturing areas or the like. Can corresponding disorders In the operation of the boards arise, the reliability the data transmission decisively reduce or impossible do. On the other hand, optical transmission is subject to high frequencies not in electrical transmissions inevitably occurring restrictions in terms of disproportionately occurring damping inside the electrical conductor.
Aus diesem Grund werden seit Jahren optische Verbindungstechniken auch für die rechnerinterne Datenübertargung untersucht, da Lichtleiter keine Antennenwirkung auch bei Datenraten bis in den Terabit/s-Bereich zeigen. Ein technisches Problem, welches es zur Realisierung einer optischen Verbindungstechnik zwischen elektrisch arbeitenden Modulen (Prozessoren) zu lösen gilt, ist die Integration von optischen und elektrischen Leitungsmedien in einer Baugruppe. Für einen industriellen Einsatz stellt die sog. elektrisch-optische Leiterplatte (EOLP) eine bevorzugte Lösung dar. Sie besteht z.B. aus einer konventionellen Multilayerplatine, in der den elektrischen Lagen eine optische Lage hinzugefügt wird. Die Ein- und Auskopplung der Lichtsignale in die optische Lage kann z.B. durch Mikrospiegel erfolgen, die sich an den Enden der Wellenleiter befinden.Out For this reason, optical connection techniques have been used for years for the computer-internal data transfer examined, since light guides no antenna effect even at data rates to the terabit / s range show. A technical problem, which it for the realization of an optical connection technology between electrically working modules (processors) is to be solved, is the integration of optical and electrical line media in an assembly. For an industrial application is the so-called electrical-optical Printed circuit board (EOLP) is a preferred solution. from a conventional multilayer board, in which the electrical Layers an optical layer is added. The coupling and decoupling the light signals into the optical position can e.g. through micromirrors take place, which are located at the ends of the waveguides.
In der Publikation von S. Lehmacher und A. Neyer "Integration of polymer optical waveguides into printed circuit boards (PCB)", Proceedings MICRO.tec 2000, vol. 1, Hannover, Sept. 2000, pp. 111–113 wird eine solche EOLP beschrieben. Dabei wird die optische Lage durch Heißprägetechniken in thermoplastischen Materialien wie z.B. Polycarbonat (PC) oder Cyclo-Olefin-Copolymere (COC, z.B. Topas) hergestellt. Es wurden auch ähnliche Konzepte verfolgt, die auch auf Heißprägeverfahren unter Verwendung von thermoplastischen Materialien basieren. Weiterhin ist es bekannt, photostrukturierbare Epoxydharze als Wellenleitermaterial zu verwenden.In the publication by S. Lehmacher and A. Neyer "Integration of polymer optical waveguides into printed circuit boards (PCB) ", Proceedings MICRO.tec 2000, vol. 1, Hanover, Sept. 2000, pp. 111-113 such an EOLP is described. This is the optical position by hot stamping techniques in thermoplastic materials such as e.g. Polycarbonate (PC) or Cyclo-olefin copolymers (COC, e.g., topaz) were prepared. There were also similar Concepts that are also using hot stamping techniques based on thermoplastic materials. Furthermore, it is known to use photopatternable epoxy resins as waveguide material.
Zwei der Hauptprobleme bei der Herstellung von elektrisch-optischen Leiterplatten sind die Temperaturstabilität der verwendeten polymeren Lichtleitermaterialien und die zuverlässige Ankopplung optoelektronischer Module an die optische Lage.Two the main problems in the production of electrical-optical circuit boards are the temperature stability the polymeric fiber optic materials used and the reliable coupling optoelectronic modules to the optical position.
Zum Thema "Temperaturstabilität" ist anzumerken, dass diese vom konventionellen Herstellungsprozess einer Multilayerplatine vorgegeben wird, d.h. die Temperatur beim Einlaminieren bei ca. 180°C muss über 2 Stunden und die Reflow-Löttemperatur von 220°C muss für ca. 2 Minuten schadlos überstanden werden. Diese Anforderungen werden von den bisher bekannten thermoplastischen Systemen nur unzureichend erfüllt.To the Topic "temperature stability" is to be noted that this from the conventional manufacturing process of a multilayer board is given, i. the temperature during lamination at about 180 ° C must be over 2 hours and the reflow soldering temperature of 220 ° C must for About 2 minutes without damage survived become. These requirements are of the previously known thermoplastic Systems only inadequately met.
Zum Thema "Ankopplung der optoelektronischen Bauteile an die optische Lage" ist die aktuelle präferierte Lösung die sog. Mikrospiegellösung, bei der die Enden der Wellenleiter mit 45°-Umlenkspiegeln versehen werden und die optischen Module über Paßstifte paßgenau über den Spiegeln justiert werden. Diese Lösung wird u.a. in der Veröffentlichung von E. Griese, A. Himmler, K. Klinke, A. Koske, J.-R. Kropp, S. Lehmacher, A. Neyer, and W. Süllau, "Self-aligned coupling of optical transmitter and receiver modules to board-integrated optical multimode waveguides", in M.R.Taghizadeh et al. (Eds.), Micro- and Nano-optics for Optical Interconnection and Information Processing, Proc. SPIE vol. 4455, July 2001, paper 32 und in der Veröffentlichung von S. Kopetz, S. Lehmacher, E. Rabe, A. Neyer, "Coupling of optoelectronic modules to optical layer in printed circuit boards (PCB's)", Photonics Fabrication Europe, Brugge, Belgium, 2002, in Proc. SPIE vol. 4942, 2003, pp. 282–286 beschrieben.To the Topic "coupling the optoelectronic components to the optical position "is the current preferred solution the so-called micromirror solution, in which the ends of the waveguides are provided with 45 ° deflecting mirrors and the optical modules over dowels precisely on the Mirrors are adjusted. This solution is u.a. in the publication by E. Griese, A. Himmler, K. Klinke, A. Koske, J.-R. Kropp, S. Lehmacher, A. Neyer, and W. Süllau, "Self-aligned coupling of optical transmitters and receiver modules to board-integrated optical multimode waveguides ", in M. R. Taghizadeh et al. (Eds.), Micro and Nano-optics for Optical Interconnection and Information Processing, Proc. SPIE vol. 4455, July 2001, paper 32 and in the publication by S. Kopetz, S. Lehmacher, E. Rabe, A. Neyer, "Coupling of optoelectronic modules to optical layer in printed circuit boards (PCBs) ", Photonics Fabrication Europe, Brugge, Belgium, 2002, in Proc. SPIE vol. 4942, 2003, pp. 282-286 described.
Probleme, die sich aus dieser Lösung ergeben, sind einerseits das erforderliche Offenlegen der optischen Lage nach Fertigstellung der Gesamtplatine, das Einbringen der passgenauen Bohrungen für die Paßstifte sowie nicht vermeidbare Verschmutzungen der optischen Ein- und Austrittsflächen über den Spiegeln bei diesen Prozessen und darüber hinaus die Strahlaufweitung und damit Koppelverluste durch den Abstand zwischen den optoelektronischen Komponenten und den Mikrospiegeln. Eine solche Lösung, die bei der Einzelteilfertigung noch beherrschbar sein mag, wird spätestens in der Serienfertigung zu großen Problemen führen.problems resulting from this solution result, on the one hand, the required disclosure of the optical Location after completion of the entire board, the introduction of the precisely fitting Drilling for the dowels and unavoidable contamination of the optical entrance and exit surfaces above the mirrors in these processes and above In addition, the beam expansion and thus coupling losses through the distance between the optoelectronic components and the micromirrors. Such a solution, which may still be controllable in the production of individual parts, will no later than in mass production too big Cause problems.
Als alternative Lösung ist eine direkte Stoßkopplung zwischen den optischen Sendern und Empfängern mit den Wellenleitern denkbar. Diese wurde in S. Bargiel, F. Ebling, H. Schröder, H. Franke, G. Spickermann, E. Griese, A. Himmler, C. Lehnberger, L. Oberender, G. Mrozynski, D. Steck, E. Strake, and W. Süllau, "Electricaloptical circuit boards with 4-channel transmitter and receiver modules", in Proc. 6th Workshop Optics in Computing Technology, ORT 2001, pp. 17–27. Paderborn, Germany, Apr. 2001 beschrieben. Allerdings geschieht hier das Einbringen der optoelektronischen Baugruppen auf eigenen Träger-Platinen durch Schlitze in den oberen Lagen der Multilayer-Struktur der Platinen. Probleme einer solchen Lösung sind eine mögliche Beschädigung und Verschmutzung der Wellenleiterendflächen beim Einbringen der Schlitze in die Platine sowie eine paßgenaue und stabile Ankopplung an die Wellenleiter.As an alternative solution is a direct shock coupling between the optical transmitters and receivers with the waveguides conceivable. This was reported in S. Bargiel, F. Ebling, H. Schröder, H. Franke, G. Spickermann, E. Griese, A. Himmler, C. Lehnberger, L. Oberender, G. Mrozynski, D. Steck, E. Strake , and W. Süllau, "Electrical optical circuit boards with 4-channel transmitters and receiver modules", in Proc. 6th Workshop Optics in Computing Technology, LOCATION 2001, pp. 17-27. Paderborn, Germany, Apr. 2001 described. However, here the introduction of the optoelectronic assemblies on their own carrier boards done by slots in the upper layers of the multilayer structure of the boards. Problems of such a solution are a possible damage and contamination of the waveguide end surfaces when inserting the slots in the board as well as a snug and stable coupling to the waveguide.
Eine ähnliche Idee einer in die Platine integrierten optoelektronischen Verbindung wird auch beschrieben in R.T. Chen, L. Lin, C. Choi, Y.J. Liu, B. Bihari, L. Wu, S. Tang, R. Wickmann, B. Picor, M.K. Hibbs-Brenner, J. Bristow, and Y.S. Liu, "Fully embedded board-level guided-wave optoelectronic interconnect", Proc. IEEE, vol. 88, pp. 780–793, 2000. Hier befindet sich die als VCSEL-Zeile (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) ausgebildete Sendeeinheit zwar in der Platine selbst, die Lichteinkopplung in die optische Lage erfolgt jedoch weiterhin über 45°-Umlenkspiegel. Es sind hierbei aber gerade die Umlenkspiegel, die bei der Fertigung der optischen Lage einen besonderen Aufwand verlangen und die eine sehr kritische Stelle in der gesamten Fertigungskette darstellen.A similar Idea of an optoelectronic connection integrated into the board is also described in R.T. Chen, L. Lin, C. Choi, Y.J. Liu, B. Bihari, L. Wu, S. Tang, R. Wickmann, B. Picor, M.K. Hibbs-Brenner, J. Bristow, and Y.S. Liu, "Fully embedded board-level guided-wave optoelectronic interconnect ", Proc. IEEE, vol. 88, pp. 780-793, 2000. Here is the VCSEL line (Vertical Cavity Surface Emitting laser) trained transmitting unit while in the board itself, however, the light coupling into the optical position continues to take place via 45 ° deflection mirrors. But here it is precisely the deflection mirrors that are involved in the production the optical situation require a special effort and the one very critical point throughout the entire manufacturing chain.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine optisch-elektrische Leiterplatte und ein Herstellungsverfahren hierfür vorzuschlagen, bei der eine einfache und zuverlässige Ankopplung von optoelektronischen Baugruppen an die optische Lage in elektrisch-optischen Leiterplatten realisiert ist.task The present invention is therefore an opto-electrical Circuit board and a manufacturing method to propose for this, in which a simple and reliable Coupling of optoelectronic assemblies to the optical position realized in electrical-optical circuit boards.
Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ergibt sich hinsichtlich der Leiterplatte aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und hinsichtlich des Verfahrens aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 24 in Zusammenwirken mit den Merkmalen des zugehörigen Oberbegriffes. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution the task of the invention arises with regard to the circuit board from the characterizing Features of claim 1 and in terms of the method of the characterizing features of claim 24 in cooperation with the characteristics of the associated Preamble. Further advantageous embodiments of the invention emerge from the dependent claims.
Die Erfindung geht aus von einer gattungsgemäßen Leiterplatte mit mindestens einer optisch leitenden Schicht und mindestens einer elektrische Informationen übertragenden Schicht, bei der zwischen optoelektronischen, in die optisch leitende Schicht der Leiterplatte integrierten Bauteilen mittels der optisch leitenden Schicht Informationen übertragbar sind. Eine derartige Leiterplatte wird dadurch weiterentwickelt, daß die optoelektronischen Bauteile vollständig in die optische Informationen übertragende Schicht eingebettet und nur die elektrischen Verbindungen der optoelektronischen Bauteile nach außen geführt sind, wobei die optoelektronischen Bauteile über eine direkte Stoßkopplung an die optische Informationen übertragenden Lichtleiter oder dgl. angekoppelt sind. Hierdurch wird es erreicht, daß die sonst sehr störanfälli ge Ein- und Auskopplung des die Informationen übertragenden Lichts in bzw. aus dem beispielsweise als Wellenleiter ausgestalteten lichtleitenden Element innerhalb der optisch leitenden Schicht etwa mittels der verbreiteten 45°-Spiegel vermieden werden kann, da die optoelektronischen Bauteile im wesentlichen vollständig in der die optischen Informationen übertragenden Schicht selbst angeordnet sind und nur mittels elektrischer Verbindungen mit dem Rest der Leiterplatte funktional in Verbindung stehen. Hierdurch ist eine direkte Kopplung in Form eines unmittelbaren Stoßes zwischen den Lichtleitern (hierbei soll im weiteren unter dem allgemeinen Begriff Lichtleiter jede des Fachmann vertraute Art lichtleitender Elemente wie Lichtleitfasern oder Wellenleiter oder dgl. verstanden werden) in der optisch Informationen übertragenden Schicht und den optoelektronischen Bauteilen möglich, die die beste Übertragung ohne wesentliche Verluste oder Dämpfungen ermöglicht und daher das Signalverhalten am wenigsten beeinflußt. Im wesentlichen vollständig in der die optischen Informationen übertragenden Schicht selbst angeordnet bedeutet in diesem Zusammenhang, daß bei einer Ausgestaltung der Lichtleiter z.B. als Wellenleiter geringe Abschnitte der optoelektronischen Bauteile aus der von den Wellenleiterkernen gebildeten Schicht in die darunter liegende Substratschicht bzw. die darüber angeordnete Superstatschicht ragen können, wobei hierbei typischerweise Wellenleiterkerne zusammen mit der Substratschicht und der Superstatschicht die optische Informationen übertragende Schicht bilden. Ferner ist durch die Anordnung der optoelektronischen Bauteile wie etwa optischen Sendern und Empfängern dafür gesorgt, daß diese Bauteile nicht fehleranfällig bzw. mechanisch instabil außerhalb an der Leiterplatte befestigt werden oder etwa in großen Aussparungen der Leiterplatte so angeordnet sein müssen, daß eine Ein- bzw. Auskopplung in das bzw. aus dem jeweiligen optoelektronischen Bauteil des aus dem Lichtleiter oder dergleichen kommenden bzw. in ihn eintretenden Lichtes überhaupt erst möglich ist. Darüber hinaus sind sowohl die optoelektronischen Bauteile als auch der Lichtleiter mechanisch sicher innerhalb der Leiterplatte aufgenommen und gegenüber äußeren Einflüssen wie etwa Verschmutzungen, mechanischen Belastungen oder dergleichen sicher geschützt. Weiterhin wird dadurch erreicht, daß der Fertigungsprozeß zur Herstellung derartiger Leiterplatten nur wenig gegenüber der üblichen Fertigung rein elektronischer Leiterplatten geändert werden muß, so daß weitgehend auf existierender Technik mit entsprechenden Erweiterungen hinsichtlich der Fertigung der lichtleitenden Schicht aufgebaut werden kann. Die Lichtleiter können hierbei in grundsätzlich bekanntem schichtartigem Aufbau aus einer Schicht von lateral strukturierten Wellenleiterkernen gebildet sein, die jeweils einseitig von einer Superstratschicht und einer Substratschicht umgeben ist und damit die geforderten lichtleitenden Eigenschaften bietet. Es ist ebenfalls denkbar, die lichtleitende Schicht aus lichtleitenden Fasern wie z.B. Glasfasern zu bilden, die für sich schon lichtleitend ausgebildet sind und in dieser Form komplett in die Leiterplatte eingebettet werden. Sofern im weiteren nicht ausdrücklich auf eine der vorstehend genannten Arten der Lichtleiter Bezug genommen wird, sollen unter der Bezeichnung Lichtleiter immer alle diese technischen Realisierungen gemeint sein. Unter der optische Informationen übertragenden Schicht wird demgemäß – immer bezogen auf den jeweiligen Zusammenhang – entweder der Verbund aus Wellenleiterkernen, Superstratschicht und Substratschicht oder die Schicht der Leiterplatte verstanden, die Lichtleiter z.B. in Form von Fasern der beinhaltet.The invention is based on a generic printed circuit board having at least one optically conductive layer and at least one electrical information transmitting layer in which information can be transferred between optoelectronic components integrated in the optically conductive layer of the printed circuit board by means of the optically conductive layer. Such a circuit board is further developed in that the optoelectronic components completely embedded in the optical information transmitting layer and only the electrical connections of the optoelectronic components are led to the outside, the optoelectronic components coupled via a direct shock coupling to the optical information transmitting optical fiber or the like are. This ensures that the otherwise very störanfälli ge coupling and decoupling of the information transmitting light into or out of the example configured as a waveguide photoconductive element within the optically conductive layer can be avoided by means of the widespread 45 ° mirror, since the Optoelectronic components are substantially completely arranged in the optical information transmitting layer itself and are only by means of electrical connections to the rest of the circuit board functionally connected. In this way, a direct coupling in the form of an immediate impact between the optical fibers (in the following the term "optical fiber" is understood to mean any type of optical elements such as optical fibers or waveguides or the like familiar to the person skilled in the art) in the optical information transmitting layer and the optoelectronic components possible, which allows the best transmission without significant losses or attenuation and therefore the signal behavior least affected. Substantially completely arranged in the layer transmitting the optical information, in this context, means that, in one configuration of the light guides, for example as a waveguide, small sections of the optoelectronic components protrude from the layer formed by the waveguide cores into the underlying substrate layer or the superstate layer arranged above it In this case, waveguide cores typically form the optical information-transmitting layer together with the substrate layer and the superstate layer. Furthermore, it is ensured by the arrangement of the optoelectronic components such as optical transmitters and receivers that these components are not prone to failure or mechanically unstable outside attached to the circuit board or about large recesses in the circuit board must be arranged so that an input or Outcoupling into or out of the respective optoelectronic component of the light coming from the light guide or the like or entering it is possible in the first place. In addition, both the optoelectronic components and the light guide are mechanically securely received within the circuit board and safely protected against external influences such as contamination, mechanical stress or the like. Furthermore, it is achieved that the manufacturing process for the production of such circuit boards ge only slightly compared to the usual production of purely electronic printed circuit boards must be changed so that it can be built largely on existing technology with appropriate extensions in terms of the production of the photoconductive layer. The light guides can be formed in a basically known layered structure from a layer of laterally structured waveguide cores, which is surrounded on each side by a superstrate layer and a substrate layer and thus provides the required light-conducting properties. It is also conceivable to form the light-conducting layer of light-conducting fibers such as glass fibers, which are already designed to be light-conducting and are completely embedded in this form in the circuit board. Unless otherwise explicitly referred to one of the above-mentioned types of optical fiber, the term "optical fiber" should always refer to all these technical implementations. According to the respective context, the layer which transmits the optical information is understood to mean either the composite of waveguide cores, superstrate layer and substrate layer or the layer of the printed circuit board which contains light guides, for example in the form of fibers.
In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß die optoelektronischen Bauteile in der optische Informationen übertragenden Schicht in vorzugsweise Vertiefungen bildende Aufnahmen paßgenau einsetzbar sind, die die optoelektronischen Bauteile präzise relativ zueinander und zu den Lichtleitern oder dgl. positionieren. Hierdurch kann erreicht werden, daß ohne aufwendige Justagearbeiten die z.B. als Wellenleiter, Lichtleitfasern oder dergleichen ausgestalteten lichtleitenden Elemente sowie die optoelektronischen Bauteile zueinander so angeordnet werden können, daß optimale Übertragungsverhältnisse über die optisch leitende Strecke erreicht werden. Dies kann mit einfachen Montagemöglichkeiten wie etwa der üblichen Bestückungstechnik erreicht werden, wenn die Lichtleiter oder dergleichen und die optoelektronischen Bauteile innerhalb von entsprechenden Strukturen in der lichtleitenden Schicht der Leiterplatte zwangsläufig aufgenommen und in fest vorgegebener Orientierung zueinander gehalten werden. Es muß daher nicht mehr aufwendig jede einzelne Zuordnung von optoelektronischem Bauteil und Lichtleiter oder dergleichen eingemessen oder nachjustiert werden, sondern es ist schon nach einem einfachen Montagevorgang eine hinreichende Genauigkeit der Zuordnung von Lichtleiter oder dergleichen und optoelektronischen Bauteilen erreichbar. Derartige Aufnahmen können mittels grundsätzlich bekannter Verfahren der Mikrostrukturtechnik in oder an der optisch leitenden Schicht der Leiterplatte vorgesehen werden, wobei hier alle wesentlichen Methoden angewendet werden können, die beispielsweise auch aus dem Bereich der Mikrostrukturtechnik für diese oder ähnliche Zwecke benutzt werden. Die Aufnahmen positionieren durch entsprechende Einrichtungen die optoelektronischen Bauteile relativ zu der Leiterplatte und damit auch relativ zueinander sowie zu den Lichtleitern oder dergleichen, so daß die Stoßkopplung zwischen den Lichtleitern oder dergleichen und den optoelektronischen Bauteilen nach der Montage unmittelbar hergestellt ist.In In a first advantageous embodiment, the invention provides that the optoelectronic components in the optical information transmitting layer in recordings forming preferably wells can be used are the optoelectronic components precisely relative to each other and to the light guides or the like. Position. This can be achieved be that without complicated adjustment work the e.g. as waveguides, optical fibers or the like configured light-conducting elements and the Optoelectronic components to each other can be arranged so that optimum transmission conditions over the optically conductive route can be achieved. This can be done with simple mounting options like the usual one assembly technology be achieved when the optical fibers or the like and the optoelectronic Components within corresponding structures in the photoconductive Layer of the circuit board inevitably recorded and held in fixed orientation to each other become. It must therefore no longer consuming any single assignment of optoelectronic Component and light guide or the like measured or readjusted but it is already after a simple assembly process a sufficient accuracy of assignment of optical fibers or the like and optoelectronic components achievable. such Can recordings by principle known method of microstructure technology in or on the optical be provided conductive layer of the circuit board, wherein here All the essential methods can be applied, for example from the field of microstructure technology for these or similar Purposes are used. The recordings position by appropriate Means the optoelectronic components relative to the circuit board and thus also relative to each other and to the light guides or such that the butt coupling between the optical fibers or the like and the opto-electronic Components is produced directly after assembly.
Hierbei ist es denkbar, daß in einer ersten Ausgestaltung die Aufnahmen vor der Herstellung der die optische Informationen übertragenden Schicht vorfertigbar sind. Beispielsweise können getrennt von der optische Informationen übertragenden Schicht entsprechende Positioniereinrichtungen und Vertiefungen in eigens dafür vorgesehenen Substrate gebildet werden, die dann in die optisch leitende Schicht eingebracht und dort zur Festlegung der optoelektronischen Bauteile und der Lichtleiter, vorzugsweise in Form von Glasfasern, benutzt werden können. Hierdurch kann durch möglicherweise spezialisierte Herstellungsverfahren eine kostengünstige Art der Vorfertigung derartiger Aufnahmen realisiert werden.in this connection it is conceivable that in a first embodiment, the recordings before the production of the optical information transmitting layer are prefeasible. For example, can be separated from the optical Information transferring layer corresponding positioning devices and recesses in specially meant for Substrates are formed, which are then in the optically conductive layer introduced and there to determine the optoelectronic components and the light guide, preferably in the form of glass fibers used can be. This may be due to possibly specialized manufacturing process a cost effective way the prefabrication of such recordings can be realized.
In einer anderen denkbaren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Aufnahmen gleichzeitig mit der Herstellung von Teilen der die optische Informationen übertragenden Schicht, vorzugsweise der Wellenleiterkerne oder dgl. fertigbar sind. Grundidee hierbei ist es, die zur Herstellung der optische Informationen übertragenden Schicht benutzten Verfahren gleichzeitig auch zur Herstellung der Aufnahmen anzuwenden, wobei auch hierbei wieder eine Reihe von gängigen Verfahren wie etwa Gießtechniken, Formtechniken, photolithographische Verfahren oder auch abtragende oder auftragende Verfahren aus der Mikrostrukturtechnik Verwendung finden können. Dies kann in weiterer Ausgestaltung auch dazu genutzt werden, gleichzeitig mit der Herstellung der Aufnahmen die Aufnahmen selbst aus dem selben Material wie die Wellenleiterkerne oder dgl. zu bilden und damit auch möglicherweise auftretende Ungenauigkeiten beim späteren Montieren der Wellenleiterkerne in der optisch leitenden Schicht gleich mit zu vermeiden. Es ist also denkbar, daß die Wellenleiterkerne oder dergleichen gleichzeitig mit den Aufnahmen in einem simultanen Fertigungsverfahren hergestellt werden und nur noch die optoelektronischen Bauteile in die Aufnahmen einzusetzen sind, da die Wellenleiterkerne oder dergleichen schon vorhanden und einstückig mit der optisch leitenden Schicht ausgebildet sind.In another conceivable embodiment is provided that the recordings simultaneously with the production of parts of the optical information transmitting Layer, preferably the waveguide cores or the like. Finished are. The basic idea here is that for the production of optical Transmitting information Layer used methods at the same time for the production of Again, a number of common methods such as casting techniques, molding techniques, Photolithographic process or abrasive or abrasive Microstructural technology can be used. This can also be used in a further embodiment, at the same time with the production of the recordings the recordings themselves from the same Material such as the waveguide cores or the like. To form and thus maybe also occurring inaccuracies in the subsequent mounting of the waveguide cores in the optically conductive layer to avoid the same. It is thus conceivable that the Waveguide cores or the like simultaneously with the recordings be made in a simultaneous manufacturing process and only to use the optoelectronic components in the recordings are because the waveguide cores or the like already exist and one piece are formed with the optically conductive layer.
Von Vorteil ist es hierbei, wenn die Aufnahmen als Vertiefungen innerhalb eines gemeinsamen Bezugsrahmens für einen Bereich der die optische Informationen übertragenden Schicht gebildet sind, der exakt angeordnete Positionierungselemente für das Einsetzen und Positionieren der zugehörigen optoelektronischen Bauteile aufweist. Ein derartiger Bezugsrahmen kann beispielsweise mit großem Vorteil bei Gießtechniken auch dazu genutzt werden, gleichzeitig etwa als Berandung zum Abrakeln zu dienen und alle innerhalb des Bezugsrahmens angeordneten Aufnahmen bzw. Funktionsbauteile maßlich und lagemäßig einander zuzuordnen. Der Bezugsrahmen und die Aufnahmen dienen dabei quasi als eine Montagemaske für die in die optisch leitende Schicht einzubringenden Bauteile.It is advantageous here, when the images are formed as depressions within a common reference frame for a region of the optical information transmitting layer, the precisely arranged positioning elements for insertion and positioning of the associated op has toelektronischen components. Such a reference frame can also be used, for example, with great advantage in casting techniques also to serve as a border for doctoring and at the same time arrange all recordings or functional components arranged within the reference frame dimensionally and positionally. The reference frame and the receptacles serve as a kind of assembly mask for the components to be introduced into the optically conductive layer.
Es ist weiterhin denkbar, die Aufnahmen auch als Positionierungselemente für die Aufnahme von Lichtleitern wie z.B. Glasfasern oder dgl. vorzusehen. Hierbei wird davon ausgegangen, daß die Lichtleiter als getrennte Bauteile wie etwa Fasern hergestellt werden und nach der Herstellung erst mit der Montage etwa auch der optoelektronischen Bauteile in die optisch leitende Schicht eingebracht werden. Durch die genaue Positionierung der Lichtleiter oder dergleichen durch die Positionierelemente der Aufnahme ist eine lagegenaue Zuordnung der Lichtleiter oder dergleichen zu der optisch leitenden Schicht und damit zu den optoelektronischen Bauteilen möglich.It is still conceivable, the recordings as positioning elements for the Receiving optical fibers, such as Provide glass fibers or the like. It is assumed that the light guides as separate Components such as fibers are produced and after manufacture only with the assembly about also the optoelectronic components in the optically conductive layer are introduced. By the exact Positioning of the light guides or the like by the positioning elements The recording is a positionally accurate assignment of the optical fiber or the like to the optically conductive layer and thus to the optoelectronic Components possible.
Weiterhin können auch Aufnahmen als Positionierungselemente für zusätzliche Bauteile, vorzugsweise für Kühlelemente, Leiterelemente oder dgl. vorgesehen werden, die etwa für zusätzliche Funktionen innerhalb der optisch leitenden Schicht benötigt werden können oder hilfreich sind. Auch diese werden dann über die Aufnahmen entsprechend genau und einfach positioniert und gehalten.Farther can also recordings as positioning elements for additional components, preferably for cooling elements, Ladder elements or the like. Be provided for about additional functions may be needed within the optically conductive layer or are helpful. These will then be exactly the same over the recordings and simply positioned and held.
Es ist in einer anderen Ausgestaltung auch denkbar, daß die optoelektronischen Bauteile in Aufnahmen innerhalb zusätzlicher Bauteile, vorzugsweise innerhalb von Kühlelementen, aufnehmbar und positionierbar sind, die selbst wieder durch den Bezugsrahmen oder dessen Aufnahmen innerhalb der die optische Informationen übertragenden Schicht positioniert und festgelegt sind. Diese quasi indirekte Positionierung der optoelektronischen Bauteile bezogen auf den Bezugsrahmen hat den Vorteil einer einfacheren Ausgestaltung des Bezugsrahmens, da nicht so viele Aufnahmen für die einzelnen einzubringenden Bauteile vorzusehen sind, sondern diese sich etwa mit den zusätzlichen Bauteilen ggf. auch vormontiert in die optisch leitende Schicht einsetzen lassen. Gleichzeitig ist etwa für die Kühlung der optoelektronischen Bauteile eine enge Verbindung mit derartigen Kühlelementen oder dergleichen von Vorteil, so daß die in einem Kühlelement gebildete Aufnahme gleichzeitig eine Verbesserung der Kühlwirkung des darin eingesetzten optoelektronischen Bauteils mit sich bringt. Hierbei können in weiterer Ausgestaltung als zusätzliche Bauteile Kühlelemente in Form vorfertigbarer Wärmeleitelemente, vorzugsweise als Kupferelemente verwendet werden, die paßgenaue Außenformen zum Einsetzen in den Bezugsrahmen oder die zugehörigen Aufnahmen und paßgenaue Aufnahmen für die optoelektronischen Bauteile aufweisen. Damit ist auch hinsichtlich der maßlichen Zuordnung von optoelektronischen Bauteilen und Bezugsrahmen ein Verlust an Genauigkeit zu vermeiden.It is also conceivable in another embodiment that the optoelectronic Components in receptacles within additional components, preferably inside cooling elements, are receivable and positionable, which again by the Reference frame or its recordings within the transmitting the optical information Layer are positioned and fixed. This quasi-indirect positioning has the optoelectronic components based on the frame of reference the advantage of a simpler embodiment of the frame of reference, since not so many shots for the individual components to be introduced are to be provided, but These are about the additional Components may also be pre-assembled in the optically conductive layer can be inserted. At the same time is about for the cooling of the optoelectronic Components have a close connection with such cooling elements or the like advantageous, so that the in a cooling element formed recording at the same time improve the cooling effect of the optoelectronic component used therein. Here you can in a further embodiment as additional components cooling elements in the form of prefabricated heat-conducting elements, are preferably used as copper elements, the exact fit external shapes for insertion into the reference frame or the associated recordings and precisely fitting Recordings for having the optoelectronic components. So that's also in terms of the dimensional Assignment of optoelectronic components and reference frame To avoid loss of accuracy.
Eine denkbare Ausgestaltung sieht hierbei vor, daß je optoelektronischem Bauteil ein eigener Bezugsrahmen vorgesehen ist, der die genaue Lage von zugehörigem optoelektronischem Bauteil und Lichtleitern oder dgl. zueinander vorgibt. Damit können beispielsweise auch längere Übertragungswege über einen Lichtleiter oder dergleichen realisiert werden, da der Bezugsrahmen nur die jeweilige Kontaktstelle zwischen Lichtleiter und optoelektronischem Bauteil maßlich festlegt und der Lichtleiter dann innerhalb der Abmessung der Leiterplatte beliebig lang sein kann.A conceivable embodiment provides that each optoelectronic component a separate reference framework is provided to determine the exact location of associated optoelectronic component and optical fibers or the like. To each other pretends. With that you can for example, longer transmission paths over a Optical fiber or the like can be realized because the frame of reference only the respective contact point between optical fiber and optoelectronic component dimensionally sets and the light guide then within the dimension of the circuit board can be any length.
Denkbar ist es jedoch auch, daß je optischer Übertragungsstrecke ein eigener Bezugsrahmen vorgesehen ist, der die genaue Lage von optoelektronischen Bauteilen und Lichtleitern oder dgl. zueinander vorgibt. So kann beispielsweise innerhalb einer Übertragungsstrecke bei kürzeren Übertragungswegen mit einem gemeinsamen Bezugsrahmen sowohl die Zuordnung des optischen Senders als auch des optischen Empfängers mit dem gemeinsamen Lichtleiter maßgerecht und mit höchster Genauigkeit realisiert werden.Conceivable but it is also that ever optical transmission path a separate reference framework is provided to determine the exact location of optoelectronic components and optical fibers or the like. Assigns to each other. Thus, for example, within a transmission distance with shorter transmission paths with a common frame of reference both the assignment of the optical Transmitter and the optical receiver with the common light guide to measure and with the highest Accuracy can be realized.
Von Vorteil ist es, wenn der Bezugsrahmen die gleiche Schichtdicke wie die die optischen Informationen übertragende Schicht aufweist. Hierdurch ist für die weiteren Bearbeitungsgänge wie etwa das Pressen im Rahmen der Aufbringung weiterer Schichten der Leiterplatte eine volle Belastbarkeit der optisch leitenden Schicht der Leiterplatte gewährleistet.From Advantage is, if the frame of reference the same layer thickness as transmitting the optical information Layer has. This is for the further processing such as about pressing in the context of applying further layers of Printed circuit board full load capacity of the optically conductive layer the printed circuit board guaranteed.
Zur weiteren Sicherung der optisch leitenden Schicht kann vorgesehen werden, daß über der die optische Informationen übertragenden Schicht eine Abdeckschicht angeordnet ist, die die optische Informationen übertragende Schicht schützt. Eine derartige Schicht kann eine weitere, beispielsweise auch elektrisch leitende Schicht der Leiterplatte sein. Insbesondere bei Multilayer-Platinen wird die mindestens eine optisch leitende Schicht üblicherweise von einer oder mehreren elektrisch leitenden Schichten beidseitig jeweils umgeben sein. Eine solche Anordnung ist beispielsweise bei einer Ausbildung der Lichtleiter etwa aus Glasfasern sinnvoll, da die Glasfasern von sich aus lichtleitend gestaltet sind und keine weitere optisch wirksame Schicht zur Abdeckung benötigen. Bei Ausgestaltung der Lichtleiter als auf einer Substratschicht aufgebrachte Wellenleiterkerne wird als Abdeckschicht die sog. Superstratschicht verwendet, die gemeinsam mit den Wellenleiterkernen und der Substratschicht auch die optische Leitfähigkeit einer derart gebildeten optisch leitenden Schicht herstellt. Daran anschließend kann dann selbstverständlich auch eine weitere elektrische Signale leitende Schicht angeordnet werden.To further secure the optically conductive layer can be provided that on the optical information transmitting layer, a cover layer is arranged, which protects the optical information transmitting layer. Such a layer may be another, for example, electrically conductive layer of the circuit board. In the case of multilayer boards, in particular, the at least one optically conductive layer is usually surrounded on both sides by one or more electrically conductive layers. Such an arrangement is useful, for example, in an embodiment of the light guide made of glass fibers, since the glass fibers are designed to be light-conducting and do not require any further optically effective layer for covering. In the embodiment of the light guides as waveguide cores applied to a substrate layer, the so-called superstrate layer is used as the cover layer is used, which together with the waveguide cores and the substrate layer also produces the optical conductivity of an optically conductive layer formed in this way. Of course, a further electrical signal-conducting layer can of course then be arranged thereon.
Innerhalb der optisch leitenden Schicht können im Rahmen dieser Erfindung als die optische Informationen übertragenden Lichtleiter integriert-optische Wellenleiter oder Fasern mit optischen Funktionen, vorzugsweise Polymerfasern oder Glasfasern, oder dgl. funktionale Baugruppen vorsehbar sein, wobei hier vereinfacht immer von Lichtleitern oder dergleichen gesprochen wird.Within the optically conductive layer can in the context of this invention as the optical information transmitting Optical fiber integrated optical waveguide or fiber with optical Functions, preferably polymer fibers or glass fibers, or the like. functional assemblies be providable, which simplifies always is spoken by optical fibers or the like.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß als optoelektronische Bauteile VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser), vorzugsweise transversal mehrmodig auf der Vorderseite emittierende VCSEL und/oder Photodioden, vorzugsweise GaAs-basierte pin-Typ Photodioden oder MSM-Photodioden vorgesehen sind. Derartige optoelektronische Bauteile wirken als optische Sender bzw. optische Empfänger innerhalb optischer Übertragungsstrecken und sind grundsätzlich bekannt. Insbesondere im Bereich der VCSEL werden derartige handelsübliche VCSEL hinsichtlich ihres Abstrahlungsverhaltens, ihrer geometrischen Konfiguration und ihrer mechanischen Eigenschaften modifiziert, um im Rahmen der hier vorliegenden Erfindung benutzt zu werden. Von Vorteil ist es dabei, wenn sowohl VCSEL als auch Photodioden in eindimensionalen Arraystrukturen angeordnet sind.A advantageous embodiment of the invention provides that as optoelectronic Components VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser), preferably transversely multi-mode on the front emitting VCSEL and / or Photodiodes, preferably GaAs-based pin-type photodiodes or MSM photodiodes are provided. Such optoelectronic components act as optical transmitters or optical receivers within optical transmission links and are basically known. In particular, in the field of VCSEL such commercial VCSEL in terms of their radiation behavior, their geometric configuration and their mechanical properties modified in order to be here to be used in the present invention. It is an advantage if both VCSEL and photodiodes are in one-dimensional array structures are arranged.
Von Bedeutung für die Erfindung ist es, wenn die elektrische Kontaktierung der optoelektronischen Bauteile senkrecht zu der die optische Informationen übertragenden Schicht mit anderen elektrisch leitenden Schichten der Leiterplatte über einen folienartig durchsichtigen Trägerwerkstoff erfolgt, auf dem entsprechende elektrische Leiterbahnen aufgebracht sind, die mit Kontakten der optoelektronischen Bauteile sowie Kontakten in mindestens einer elektrisch leitenden Schicht der Leiterplatte oder auch einer anderen Leiterplatte verbindbar sind. Hierdurch wird es erreichbar, daß die optoelektronischen Bauteile selbst vollständig innerhalb der optisch leitenden Schicht angeordnet sind und gleichwohl mit etwa Treiberbaugruppen oder Stromversorgung etc. in einer elektrisch leitenden Schicht der Leiterplatte oder auch einer anderen Leiterplatte einfach in Verbindung gebracht werden können. Die Verwendung des folienartig durchsichtigen Trägerwerkstoffs hat den Vorteil, daß etwa durch Ausnehmungen der an die optisch leitende Schicht angrenzenden Schichten dieser folienartige Trägerwerkstoff hindurchgeführt werden kann und durch seine Flexibilität etwa durch Umbiegen dann wieder in der Ebene der Leiterplatte zurück gebogen werden kann, um dort auf etwa vorhandene Lötkontakte oder sonstige Kontaktierungsmöglichkeiten aufgelegt werden zu können. Die Flexibilität des folienartigen Trägerwerkstoffes erlaubt damit eine derartige platzsparende Bauweise. Hierbei kann beispielsweise als folienartig durchsichtiger Trägerwerkstoff eine Kaptonfolie verwendet werden.From Meaning of The invention is when the electrical contacting of the optoelectronic components perpendicular to the optical information transmitting layer with others electrically conductive layers of the circuit board via a film-like transparent Support material takes place, are applied to the corresponding electrical conductors, those with contacts of the optoelectronic components as well as contacts in at least one electrically conductive layer of the printed circuit board or another circuit board are connected. hereby it will be achievable that the optoelectronic components themselves completely within the optical conductive layer are arranged and nevertheless with about driver assemblies or power supply etc. in an electrically conductive layer the circuit board or another PCB simply in Can be connected. The use of the film-like transparent support material has the advantage that about through recesses adjacent to the optically conductive layer Layers of this film-like carrier material be passed can and by its flexibility for example, by bending back again in the plane of the circuit board bent back can be there to about existing solder contacts or other contacting options to be able to be launched. The flexibility of the film-like carrier material thus allows such a space-saving design. Here can for example, as a film-like transparent carrier material a Kapton film be used.
Weiterhin ist es denkbar, daß der folienartig durchsichtige Trägerwerkstoff zwischen dem optoelektronischen Bauteil und dem Wellenleiter oder dgl. im Bereich der Stoßkopplung verläuft. Auch dies trägt zu einer weiteren Reduzierung der Baugröße dieser zu dem optoelektronischen Bauteil gehörenden Zusatzeinrichtungen bei, da die folienartig durchsichtige Ausgestaltung dazu genutzt werden kann, den Trägerwerkstoff im Bereich des Strahlungsaustrittes eines VCSELs vor diesem Strahlungsaustritt im Bereich der Stoßkopplung anzuordnen und aus der optisch leitenden Schicht herauszuführen, ohne daß die optischen Eigenschaften der Übertragung über die Stoßkopplung hinweg beeinträchtigt werden. in einer anderen Ausgestaltung ist es auch denkbar, daß der folienartig durchsichtige Trägerwerkstoff eine Aussparung im Bereich des Lichtdurchtrittes zwischen dem optoelektronischen Bauteil und dem Lichtleiter oder dgl. im Bereich der Stoßkopplung aufweist. Hierdurch werden die optischen Eigenschaften im Bereich des Übergangs an der Stoßkopplung gar nicht be einflußt, so daß sogar auch denkbar ist, hier einen undurchsichtigen Trägerwerkstoff zu verwenden.Farther it is conceivable that the foil-like transparent carrier material between the optoelectronic device and the waveguide or Like. In the field of shock coupling runs. This also contributes a further reduction in the size of this to the optoelectronic Component belonging In addition, since the film-like transparent design can be used to the carrier material in the area of the radiation exit of a VCSEL before this radiation exit in the area of the shock coupling to arrange and lead out of the optically conductive layer, without that the optical Properties of transmission via the shock coupling affected become. In another embodiment, it is also conceivable that the film-like transparent carrier material a recess in the region of the light passage between the optoelectronic Component and the light guide or the like. In the region of the shock coupling having. As a result, the optical properties in the field of the transition at the shock coupling not at all influenced so that even It is also conceivable to use here an opaque carrier material.
In weiterer Ausgestaltung kann der folienartig durchsichtige Trägerwerkstoff auch den Träger für darauf aufgebondete VCSEL bilden. Dies hat den Vorteil, daß die VCSEL gleichzeitig auf dem folienartig durchsichtigen Trägerwerkstoff befestigt sind und mit diesem nach außen hin kontaktiert werden und gleichzeitig mit diesem Trägerwerkstoff auch montiert werden können.In Further embodiment, the film-like transparent carrier material also the carrier for on it form bonded VCSELs. This has the advantage that the VCSEL at the same time on the foil-like transparent carrier material are attached and contacted with this outward and simultaneously with this carrier material can also be mounted.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte mit mindestens einer optische Informationen übertragenden Schicht und mindestens einer elektrisch Informationen übertragenden Schicht. Ein derartiges Verfahren insbesondere auch zur Herstellung einer Leiterplatte gemäß Anspruch 1 weist als Verfahrensschritte auf, daß in einem ersten Schritt auf einer Substratschicht ein Bezugsrahmen eines Bereiches der die optische Informationen übertragenden Schicht gebildet wird, der Aufnahmen für die optoelektronischen Bauteile und/oder die Lichtleiter und/oder weitere Bauteile aufweist, in einem zweiten Schritt die optoelektronischen Bauteile und ggf. die Lichtleiter und/oder weitere Bauteile in die Aufnahmen eingesetzt und über die Aufnahmen zueinander positioniert sowie die elektrischen Anschlüsse der optoelektronischen Bauteile senkrecht zur Leiterplattenebene herausgeführt werden und anschließend die optische Informationen übertragende Schicht vergossen und/oder mit einer Abdeckung kaschiert wird. Hierdurch wird mit einem einheitlichen Herstellungsverfahren die für die Lage der einzelnen Bauteile und optoelektronischen Bauteile relevante Positionierung zueinander festgelegt und gleichzeitig eine einfache Montage dieser Bauteile erreicht. Hierdurch können aufwendige Justierungsarbeiten zur Abstimmung des optischen Übertragungsverhaltens zwischen den optoelektronischen Bauteilen und den Lichtleitern oder dergleichen vermieden werden und mit vergleichsweise einfachen Bestückungsverfahren oder dergleichen eine sichere Funktion der optischen Übertragungsstrecken gewährleistet werden.The invention further relates to a method for producing a printed circuit board with at least one optical information-transmitting layer and at least one electrically information-transmitting layer. Such a method, in particular also for producing a printed circuit board according to claim 1, has as method steps that in a first step a reference frame of a region of the optical information transmitting layer is formed on a substrate layer, the receptacles for the optoelectronic components and / or the light guides and / or has further components, in a second step, the optoelectronic components and possibly the light guide and / or other components used in the recordings and positioned on the recordings to each other and the electrical connections of the optoelectronic components are led out perpendicular to the circuit board level and then the optical information transferring layer shed and / or with a Cover is laminated. As a result, the positioning relevant to the position of the individual components and optoelectronic components relative to one another is determined with a uniform production method and at the same time a simple assembly of these components is achieved. As a result, complex adjustment work to tune the optical transmission behavior between the optoelectronic components and the optical fibers or the like can be avoided and a reliable function of the optical transmission links can be ensured with comparatively simple assembly methods or the like.
Von Vorteil ist es, wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die bei einer Ausgestaltung der Lichtleiter als Wellenleiter die Wellenleiterkerne oder dgl., und der Bezugsrahmen in einem Arbeitsgang, vorzugsweise aus dem gleichen Material hergestellt werden. Hierdurch können weitere Erhöhungen der Genauigkeit dadurch er reicht werden, daß Lagetoleranzen zwischen etwa Wellenleiterkernen und Bezugsrahmen bzw. den Aufnahmen gar nicht erst entstehen können.From It is advantageous if in the inventive method at a Embodiment of the optical waveguide waveguide waveguide cores or the like, and the frame of reference in one operation, preferably be made of the same material. This can be more increases the accuracy of it is enough that positional tolerances between about Waveguide cores and frames or the recordings not at all first arise.
Von weiterem Vorteil ist es, wenn der Bezugsrahmen und die darin gebildeten Aufnahmen sowie zum Teil die optische Informationen übertragende Schicht mittels eines Gießverfahrens mittels Rakeltechnik hergestellt werden. Hierbei können etwa als Gießmaterial temperaturstabile Polysiloxane verwendet werden. Derartige Verfahren sind grundsätzlich bekannt und können auf das hier vorliegende Verfahren entsprechend modifiziert angewendet werden.From Another advantage is when the frame of reference and the ones formed therein Recordings as well as partially transmitting the optical information Layer by means of a casting process be prepared by doctor blade technology. This can be about as casting material temperature-stable polysiloxanes are used. Such methods are basically known and can applied to the present method modified accordingly become.
In anderer Ausgestaltung ist es auch denkbar, daß der Bezugsrahmen und die darin gebildeten Aufnahmen sowie zum Teil die optische Informationen übertragende Schicht mittels eines photolithographischen Verfahrens, in weiterer Ausgestaltung etwa des Laser-Direktschreibens oder eines Masken-Belichtungsverfahrens hergestellt werden. Hierbei können zum Beispiel als photosensitive Materialien Polysiloxane, Polyurethane, Polyamide, Acrylate oder Kombinationen derselben verwendet werden.In Another embodiment, it is also conceivable that the reference frame and the formed therein recordings and partly transmitting the optical information Layer by means of a photolithographic process, in further Embodiment of, for example, laser direct writing or a mask exposure method getting produced. Here you can for example as photosensitive materials polysiloxanes, polyurethanes, Polyamides, acrylates or combinations thereof may be used.
Ebenfalls ist es denkbar, daß in anderer Ausgestaltung der Bezugsrahmen und die damit gebildeten Aufnahmen mittels auftragender und/oder abtragender Laserbearbeitungsverfahren aus einem Vormaterial hergestellt und/oder in die die optische Informationen übertragende Schicht eingebracht werden.Also it is conceivable that in another embodiment of the reference frame and the thus formed Recordings by means of applying and / or ablative laser processing methods made of a starting material and / or into which the optical information transmits Layer are introduced.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leiterplatte zeigt die Zeichnung.A particularly preferred embodiment the circuit board according to the invention shows the drawing.
Es zeigen:It demonstrate:
In
den
Wie
in der
Die
Kühlelemente
Es
ist selbstverständlich
auch denkbar, für die
optoelektronischen Bauteile
Nach
dem Einsetzen der optoelektronischen Bauteile
In
der
Danach
werden in beiden Ausgestaltungen gemäß
Abschließend und
nicht weiter dargestellt wird nach dem Herstellen der optisch leitenden Schicht
In
den
Wie
man erkennen kann, ist die optisch leitende Schicht
- 11
- Bezugsrahmenframe of reference
- 22
- optoelektronisches Bauteiloptoelectronic component
- 33
- Lichtleiteroptical fiber
- 3'3 '
- WellenleiterkerneWaveguide cores
- 44
- folienartiger Trägerwerkstoffsheetlike Support material
- 55
- Leiterbahnenconductor tracks
- 66
- Kühlelementcooling element
- 77
- Substratschichtsubstrate layer
- 88th
- elektrische Leiterbahnenelectrical conductor tracks
- 99
- elektrische Leiterplattenschichtenelectrical PCB layers
- 1010
- Einsteckrichtunginsertion
- 1111
- Aufnahme optoelektronisches Bauteiladmission opto-electronic component
- 1212
- Aufnahme Lichtleiteradmission optical fiber
- 1313
- Kontaktierung optoelektronisches Bauteilcontact opto-electronic component
- 1414
- Durchkontaktierungvia
- 1515
- optisch leitende Leiterplattenschichtoptical conductive circuit board layer
- 1616
- hybride elektrisch-optische Leiterplattehybrid electrical-optical circuit board
- 1717
- SuperstratschichtSuperstrate layer
- 1818
- Öffnungopening
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