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雖然光互連技術(shù)在PCB應(yīng)用上的商業(yè)化時程不斷延遲，然而國際間相關(guān)技術(shù)進展卻不曾稍退，未來國內(nèi)可以切入該領(lǐng)域的技術(shù)開發(fā)空間已經(jīng)越來越有限。在這個即將到來的PCB光構(gòu)化世代，國內(nèi)廠商能不能從中受益，唯有靠自己勤奮做功課。本文將簡短地介紹有機光波導(dǎo)材料的最新應(yīng)用現(xiàn)況，內(nèi)容主要摘取2008年ECTC (Electronic Components and Technology Conference)會議中所發(fā)表的研究，特別是光波導(dǎo)的應(yīng)用方式與結(jié)果分析部份。
無機光波導(dǎo)材料在光電基板上的新研究發(fā)表是較往年新穎的地方，而關(guān)于有機光波導(dǎo)材料的研究，除了現(xiàn)有商品的驗證之外，材料技術(shù)已經(jīng)被多數(shù)廠商視為Know How 而不愿多談，目前鮮少是研究發(fā)表的重點。筆者分析可能原因有二，第一是面對這么長時間的材料開發(fā)，新光波導(dǎo)材料的研究已經(jīng)逐年減少，廠商已經(jīng)將重點轉(zhuǎn)換到既有光波導(dǎo)材料的商品化上，而不再發(fā)散資源開發(fā)新材料。第二是為了降低材料成本，廠商開始采用進入障礙較低的有機光波導(dǎo)材料配方或是已商品化的配方（例如環(huán)氧系或壓克力系感光材料），此時材料配方與光波導(dǎo)制程或?qū)ξ辉O(shè)計的配合性是成本降低的重點，在發(fā)表相關(guān)研究時廠商自然不愿意揭露太多材料信息，以避免進度輕易被競爭對手追趕上。下面將針對涉及有機光波導(dǎo)材料的研究論文進行重點介紹，特別是光波導(dǎo)的應(yīng)用方式與結(jié)果分析部份。
1. High-Density Optical Interconnect Exploiting Build-Up Waveguide-on-SLC Board
這篇文章是由IBM 東京研究所與日本京瓷(Kyocera SLC Technologies Corporation)所共同發(fā)表，內(nèi)容則延續(xù)去年他們在ECTC發(fā)表的合作研究－以整合有光波導(dǎo)的SurfaceLaminar Circuit (SLC)板將光互連導(dǎo)入PCB中。圖一為所設(shè)計之整合有光互連架構(gòu)的SLC 板，圖二則是其制作流程說明。此光互連架構(gòu)包含光波導(dǎo)層（12 個通道）、45° 反射鍍面、光源(VCSEL: 850nm)、光源Driver (LDD)、光傳感器(PD: GaAs)、轉(zhuǎn)阻放大器(Transimpedance Amplifier; TIA) 及限幅放大器(Limiting Amplifier; LIA)。
圖一、IBM 與京瓷所設(shè)計整合光互連架構(gòu)的SLC板概念圖
SLC 板本身即具備多層電路（ 圖二(a)），光波導(dǎo)層制作是利用熱壓的方法將高分子膜貼在SLC 板上（圖二(b)）；作者說明他們已經(jīng)在全制程上（包含Solding 及覆晶）測試了多種的高分子膜及樹脂，并且以目前最佳的材料及制程條件來驗證本研究的模塊。雖然材料這部份并未深入說明，但是從制程上他們揭露該有機光波導(dǎo)是以干膜(Dry Film)的形式被使用， Core 層光波導(dǎo)的制作方法，由文意推測，是利用黃光顯影制程。光波導(dǎo)Clad-core-clad 的厚度最后是控制在10-35-10μm 的比例，由于作者說明上層Clad 是用30μm 干膜去熱壓，所以筆者推測下層Clad 原來至少要有25μm厚。很顯然地，這中間還有許多制程上的重要信息尚未被揭露；在熱壓上層Clad 層時，已布線完成的Core 層似乎會同時再往下層Clad 層陷入。所制作光波導(dǎo)截面為35×35μm ，信道與信道間距為250μm ，而在經(jīng)過所有后制程高溫后，測得的實際光傳輸損耗為0.3 dB/cm (850nm)。作者解釋這個數(shù)據(jù)可以在制程的改良后進一步降低，筆者亦相當認同此說法。在看了許多光傳輸損耗小于0.1 dB/cm (850nm)的展示品發(fā)表后，本研究所發(fā)布的數(shù)據(jù)顯然較具說服力；畢竟光傳輸損耗數(shù)據(jù)在不同研究單位量測時的再現(xiàn)性頗差，此問題一直為人所詬病。
圖二、含光互連架構(gòu)的SLC 板的制作流程
2. Flexible Opto-Electronic Circuit Board for In-device Interconnection
日立化成的Tomoaki Shibata 和 AtsushiTakahashi 二位專家繼去年在ECTC 發(fā)表了迭層的PCB 光互連技術(shù)之后，今年在ECTC再度發(fā)表了軟性光電基板的研究。這顯現(xiàn)日立化成無論在PCB 硬板或軟板上，都儲備了堅強的光互連技術(shù)能量，作為未來PCB 產(chǎn)業(yè)升級的后盾。日立化成的研究發(fā)表完成度一向都很高，本篇也不例外的展示該研究的實用性。然而最令人佩服的是，日立化成展現(xiàn)了其在材料整合開發(fā)的實力；該公司在實現(xiàn)軟性光電基板的雛型時，同時開發(fā)了相對應(yīng)的干膜式光波導(dǎo)材料及干膜式高透明熱壓膠。除此之外，他們也篩選（或制造）出高透明的（Transmittance:86%；波長850 nm）聚酰亞胺薄膜作為軟性電路板的基材。
圖五是日立化成所開發(fā)的軟性光電基板示意圖，其架構(gòu)雖沒有很獨特的設(shè)計，但是卻能充分發(fā)揮該公司的核心技術(shù)及綜效。該設(shè)計采用不鉆孔的方式，讓光直接通過高透明的軟板基材及膠材后，再由反射面耦合進光波導(dǎo)中。這種設(shè)計可以省去鉆孔的程序，降低成本；但是要確保光耦合效率的話，對基材及膠材特性的掌握度是重要關(guān)鍵。很明顯的，這正是日立化成可以發(fā)揮的強項。圖六為此光電軟板各層結(jié)構(gòu)說明，為了降低光穿過基板及膠材的光損耗，聚酰亞胺的厚度只有25μm ， 膠材則只有10μm；光波導(dǎo)Core 層則有50μm ，比前一篇IBM 所選用的厚。較厚的Core 層有助于光組件的被動對位，因為它可以容許較大的對位誤差，抑制光耦合損耗的增加。
圖五、日立化成所開發(fā)的軟性光電基板示意圖
圖六、日立化成所開發(fā)的軟性光電基板各層結(jié)構(gòu)說明
