专利名称：印刷电路板元件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种带有至少一个柔性印刷电路板部分和至少一个刚性印刷电路板部分的印刷电路板元件，该刚性印刷电路板部分带有一部件，本发明还涉及一种用于制造 这种印刷电路板元件的方法。
背景技术：
鉴于能折叠或弯曲的连接在各种应用中的必要性，建议有带有刚性和柔性印刷电 路板部分的印刷电路板元件，从在台阶内安装LED的应用(参见DE19909399C1)，到这种部 分柔性的印刷电路板在带有可翻折的部件的电子装置上的应用，如移动电话装置，也包括 便携式计算机(手提电脑，笔记本)以及所谓的手提电子设备，其中在数据和信号连接方 面在铰链连接处需要相应的柔性。除了对于能折叠或弯曲的连接的应用之外，刚性_柔性 的印刷电路板元件也可以应用于所谓的灵活安装应用，其中柔性的印刷电路板部分仅被弯 曲一次，以便建立两个印刷电路板(例如主板，子卡)之间的连接，然后柔性的印刷电路板 由此保持在这种状态。刚性_柔性印刷电路板的构造及其制造在各种文件中有记载，如在 EP1659840A1, W02005/055685A1或W02004/110114A1中都有记载。在这种刚性-柔性的印 刷电路板中，柔性的印刷电路板部分形成一种刚性印刷电路板之间的薄膜式铰链，以便能 够实现刚性的印刷电路板部分之间的枢转运动。通过柔性的印刷电路板部分以传统的方式 进行铜连接。另一方面例如在W02005/064381A1，AT503027B1 或 US2002/0028045A1 已经公知 了光学的信号连接在印刷电路板中的集成。因此，明显提高了印刷电路板的功能性，并且 可以实现高度复杂的产品应用，其中，印刷电路板得以进一步小型化，提高了开关特征的集 成度并因此实现更高的产品价值。这种带有光学连接的印刷电路板可以应用于在部件或 功能单元之间传输大数据量的应用和/或要求连接路径节约空间的设计。不过，这种集成 的光学连接迄今为止实际上限于刚性的印刷电路板，尽管在前述的US2002/0028045A1中 已经记载了在柔性基体上的光学连接的实施形式。然而，在该文献文中涉及在多部件模块 (MCM-multi Component Modul)上设置光学连接，而不是在印刷电路板上，并且在此仅说明 柔性的印刷电路板，以便能够建立柔性的安装，以及在此能建立至另一模块的光学连接，其 中，通过柔性来补偿所生产的不精确性。现在，本发明所要解决的技术问题是，以有效率的方式组合两种前述的技术，即， 一方面是刚性-柔性的印刷电路板元件，另一方面是在集成在印刷电路板中的光学连接， 也就是光波导体，以便组合以小的空间和屏蔽开销进行的高数据率传输与可靠性和设计可 能性的提高的优点，并提供一种新的高科技印刷电路板元件，该元件能够实现电子领域额 外的新可能性。在此，要克服的技术问题在于，尽管有额外的光波导体连接，还要能实现节约空间 的结构方式并在此尤其实现尽可能小的结构高度。在此，首先也面临这样的问题，总体不 损害复合印刷电路板元件的柔韧性，而是可能通过保持得非常薄的柔性印刷电路板部分至少保持甚至提高给定的柔性。另一方面，应在通常意义上满足对刚性-柔性印刷电路板元 件的要求，其中，替代暂时的连接提供持久的连接，并且能经受持久的、例如在移动电话装 置或便携式计算机开合时的机械应力。但刚性-柔性印刷电路板元件也可以用于暂时的连 接。刚性-柔性的印刷电路板元件例如可以用于两个形式为电插头的印刷电路板的暂时连 接。在这种情况下，刚性-柔性印刷电路板元件是“光缆(optische kabel)”。由AT 503027B1公开了一种带有埋入的光电子部件的印刷电路板元件，其具有用 于偏转光线的集成面镜。因此，本发明尤其旨在于，在刚性-柔性印刷电路板元件中实现光电子部件的最 优集成，以保证柔性的印刷电路板部分低的结构高度和小的厚度，并从而在希望的应用中 保证其高柔性。为解决该技术问题本发明预先规定一种如权利要求1和17所述的印刷电路板元 件以及一种制造方法。各种有利的实施形式和扩展方案在从属权利要求中给出。 在按本发明的刚性_柔性的印刷电路板元件中，通过将所述或每个光电子部件安 置在印刷电路板中的凹部内，具体优选在刚性和柔性印刷电路板部分之间的连接区域，尤 其优选在柔性印刷电路板部分中，以有效的方式在不明显增大结构高度的情况下将波导层 (也就是由光学材料制成的层)例如安置在一种特殊的柔性印刷电路板部分上并且在光 电子部件的上方。也就是说，光电子部件以其发光部分或光接收部分刚好延伸到这样远的 一个高度，使得所述部件略高于所述凹部或上方布置有光学的能感光聚合的材料的柔性层 的柔性印刷电路板部分的表面上。在这种由光学材料制成的层中，通过辐射朝光电子部件 的发光部分或光接收部分的方向构造光波导体。对于这种构造优选使用W02005/064381A1 所述的多光子吸收方法，在该方法中通过同时吸收多个(通常是两个)光子激活化学反应 (即聚合作用)。鉴于吸收两个光子，该过程通常也称作TPA(Tm) Photon Absorption)过 程。待构造的光学材料例如对于光波(尤其是激光源)的所用激励波长(例如SOOnm)是 透明的。因此，在所述材料中不发生吸收和单光子过程。然而，在光束或激光束的焦点区域 中强度这样地高，使得材料吸收两个(或多个)光子，从而激活化学反应。在此优点是，由 于该光学材料对于激励波长的透明而到达在该层的所有点，并从而可以毫无问题地在层中 写入三维结构。在此，“三维”理解为，光波导体不仅要在一平面(x_y平面)内延伸，而且也 可以在高度上(ζ方向)改变，即，可以在x、y和ζ方向上延伸，但是光波导体的形式可以沿 x，y和ζ方向在其纵向延伸上具有变化，例如横截面可以从圆形变为扁平的椭圆形，再变到 圆形和竖起的椭圆形。所述的多光子吸收过程是单步构造过程，其中不需要多次照射和湿化学合成过程。 此外，其它信息可以参考W02005/06438IAl。如上所述，通过本发明首次以有效的方式使通过光子吸收过程构造的光波导体能 够集成在刚性-柔性印刷电路板元件中，其中，实现光波导体在完全埋入光学材料中的光 电子部件上的紧凑连接并且保证了混合印刷电路板元件在弯曲区域的高柔性。还要提及的是，在W02005/078497A1中记载了一种刚性的多层印刷电路板元件， 其中在上侧钻有盲孔状的凹槽，之后在该凹槽中安置光电子部件，该部件通过光学总线在 两个绝缘层之间通信。在此，该部件粘结在凹槽中不连续的金属层上。
柔性印刷电路板部分、尤其是单独的柔性印刷电路板部分和刚性印刷电路板部分 之间的连接优选可以借助于粘结层实现。粘结层例如可以通过热硬化的粘结剂，压敏的粘 结剂，所谓的预浸材料(即未硬化的玻璃纤维强化的环氧树脂层)或类似物形成。在此合 适的是，这样地获得预制的刚性-柔性印刷电路板元件，即，连续的刚性印刷电路板部分配 设粘结上的柔性印刷电路板部分，例如聚酰亚胺膜，之后通过铣削、切割等加工去除刚性印 刷电路板部分的一个区域，使得至少一个刚性印刷电路板部分、优选两个相互隔开的刚性 印刷电路板部分被保留下来，其中，所述刚性的印刷电路板通过粘结层与柔性的印刷电路 板连接。在如此获得的预制的印刷电路板元件中，当然可以和通常一样配设铜层或铜印制 导线，配设例如形式为微孔(μ-Vias)的贯通连接，然后例如通过铣削制造用于光电子部 件的凹部或空腔，其中，凹部尤其构造在柔性印刷电路板部分以及粘结层中；相应地，相应 使用和安装的光电子部件可以以其基面直接安放在刚性印刷电路板部分的上侧，其中，其 在该处以常见的方式接触。在该制造阶段，光电子部件的侧面和上侧还是自由的，并且在为 形成光学层涂敷可光化聚合的光学材料之后，光电子部件在周围并在上侧由该光学材料包 封，并埋入该 材料中。为了设置光学可感光聚合的材料层，可以在印刷电路板元件的上侧事 先布置一柔性的框架，该框架在布设光学层之后围绕该光学层并且在施加粘性的光学材料 时使材料保持在位。柔性框架也可以为提高柔性事后再去除。这种柔性的框架例如可以由 聚酰亚胺膜构成。按照一种可选的实施形式，前述的作为柔性印刷电路板部分的专门的柔性基体层 被省略，并且柔性的印刷电路板部分可以由光学层本身构成。在这种印刷电路板的制造中 例如可以这样地进行，即，首先仅提供一个刚性的基体，该基体配设有凹部和设置在凹部中 的光电子部件，以及接着配设光-波导体构造于其中的光学层，其中，最后去掉刚性基体的 一部分，使得例如在两个余下的、相隔开的刚性印刷电路板部分之间仅留有单独由光学层 构成的柔性层。所述或每个光电子部件可以构造有集成的、连接在其上侧的偏转镜，作为发光部 分或接受光部分，该偏转镜优选仅伸出上侧或凹部的上边缘，而原有的光电子部件则完全 安装在凹部内部，尤其是布置得比柔性的印刷电路板部分的上侧更深。光电子部件例如可 以是VCSEL (垂直腔体表面发射激光器)部件，然而在此也可以是其它已知的光电子部件。 如光电二极管或光晶体管，同样如发光二极管(LED)。柔性的印刷电路板部分本身同样可以 支承传统的铜印制导线，该铜片在制造好的刚性-柔性印刷电路板元件中埋入光学层并受 保护。光学层可以配设作为保护层的柔性覆盖层并因此被保护。除了机械防护之外，柔 性的覆盖层也可以防止光入射，以便防止干扰光传导。为此，柔性的覆盖层优选有色彩并吸 收从外部射入的光线。该覆盖层例如可以由聚酰亚胺形成。原则上当前的刚性-柔性印刷电路板元件也可以在进一步的步骤中构造成多层 印刷电路板.由上述说明已经得知，尤其优选在刚性_柔性印刷电路板元件中相互间隔地设置 至少两个刚性印刷电路板部分，其中，这两个刚性印刷电路板部分之间的间距或空间由柔 性印刷电路板部分搭接；在每个刚性的印刷电路板部分上在凹部中设置一光电子部件(一 发射器和一接受器)，并且光波导体在这两个光电子部件之间延伸。
当然，也可以以传统的方式在现有的刚性-柔性混合印刷电路板中安置其它的部 件。当前的技术利用刚性-柔性印刷电路板和光波导体的TPA结构的优点在印刷电路板元件中制造高度集成的光学信号连接。在此，通过所建议的技术既可以节约通常相对昂 贵的光学材料，也可以实现印刷电路板元件的非常薄并相应高柔性的弯曲区域。当前的技术可以应用在带有多模式或单模式的、用于高数据传输率的波导体的光 电子混合印刷电路板中，并且能够获得更大的设计自由度。应用领域例如光电子主板、用于 移动电话或笔记本电脑和手持电子设备的柔性或刚性_柔性印刷电路板。对于这种应用， 考虑到多次开合，高度的柔性和柔性连接的可靠性是重要的。一个特别的优点在于使层厚度减到最小，首先也在当前刚性-柔性印刷电路板 元件的柔性区域中使光学材料的厚度减到最小，这对于带有多个铰链状的连接区域的刚 性_柔性印刷电路板是特别重要的。
以下根据优选的实施形式并参照附图详细说明本发明，然而本发明不应限于这些 优选的实施形式。图中示出图1是带有集成的光学连接的刚性_柔性印刷电路板元件的示意横截面图；图2在与图1类似的横截面中示出了刚性-柔性印刷电路板元件略为改变的实施 形式；图2A-2L依次示出了制造按图2的印刷电路板元件的各阶段；图3-10在类似于图1和2的剖面图中示出了刚性_柔性的印刷电路板元件的其 它变型；图11和IlA示出了按本发明的、带有光波导体的印刷电路板元件的实施形式各个 高度的示意剖视图和示意俯视图；以及图12示出了按本发明的刚性-柔性印刷电路板元件的再一种实施形式，其中，为 简单起见示出了两种不同的功能。具体实施形式图1仅示意而非按照各个组成部分的比例地示出了刚性-柔性的印刷电路板10， 该印刷电路板具有作为基底的刚性基体11，由该刚性基体形成两个刚性印刷电路板部分 11A，IlC ；这些刚性的印刷电路板部分11A，IlC定义了两个刚性的区域If，并且通过开放 的区域B相互分开，该区域通过去除虚线示出的基体部分1IB获得，并且该区域通过柔性印 刷电路板部分12搭接，该柔性印刷电路板部分在两个刚性印刷电路板部分IlA和IlC之间 提供能弯曲的连接。在所示的实施例中，设置一专门的柔性印刷电路板部分12，例如聚酰亚胺膜，该柔 性印刷电路板部分或聚酰亚胺膜借助于粘结层13固定在两个刚性的印刷电路板部分IlA 和IlC上。在制造这种所述的刚性-柔性印刷电路板元件10时，原则上可以如以下结合按 图2的修改的实施形式根据图2A至2L说明的那样进行。简言之，可以例如使用(例如由 FR4-材料制成的)连续刚性基体11，也就是硬化了的玻璃纤维强化环氧树脂板。粘结层13可以由传统的单组分或多组分粘结剂组成，所述粘结剂例如可热交联地硬化。然而，也可以使用压敏的粘结剂或热塑性的粘结剂，如粘结层13由非硬化的环氧树脂层、尤其是玻璃纤 维强化环氧树脂层(预浸材料)制成。用于柔性印刷电路板部分12的柔性基体通过这种 粘结层13或树脂层压在刚性的基体11上。粘结层13和柔性印刷电路板部分12都被预先 批量制造使用，因此在规定的区域获得了预制的凹部14。在布设柔性的印刷电路板部分12以及在其它步骤，如结构化等之后，也参考以下 根据图2至2L的说明在区域B从刚性的基体11中去除基体部分11B，从而保留两个刚性印 刷电路板部分IlA和11C。现在去除的基体部分IlB中所处于的部分(并且该部分现在是 自由的)，由柔性的印刷电路板部分12搭接，在此因此获得了一种薄膜铰链式的可弯曲的 连接区域，然而其中，在该柔性的连接区域中通常存在导线连接。尤其在当前的刚性-柔性印刷电路板10中集成有光学连接，其中，布置光学材料 15作为光学层例如以在W02006/064381A1中所述的方式在其中构造光波导体16。常 见的、用于构成层15、的光学材料15例如是无机-有机混合材料，如有机改性的陶瓷材料， 该材料借助于溶胶_凝胶过程制造。另一种已知的光学材料是无机_有机混合玻璃，该混 合玻璃同样在溶胶-凝胶过程中制造并通过感光引发剂(苯甲基丙酮)激活。这种混合玻 璃由带有硅酸/锆酸网的甲基丙烯酸盐制成。其它已知的材料例如有光敏的酰亚胺或聚酰 亚胺，有机硅倍半氧烷，硅橡胶等。然而，在光学材料15布置到带有刚性印刷电路板部分IlAUlC和柔性印刷电路 板部分12的混合印刷电路板上之前，在凹部14中置入希望的光电子部件17，该部件在图 1所示的实施例中用其底侧直接放置在刚性印刷电路板部分IlAUlC上。这种光电子部件 17的接触例如可以以传统的方式通过线结合连接(金丝接触)实现，也可以通过事后的 微孔接触(在部件集成到印刷电路板之后借助于镀铜的激光钻孔的连接)或借助于如在 W02005/125298A2中所述的接触方法实现，在最后一种情况下，凹部14也存在于刚性印刷 电路板部分IlAUlC中，也请参考以下描述的图2和图2A至图2L。例如使用激光二极管或VCSEL部件和光电二极管作为光电子部件17。替代简单地 放置在柔性印刷电路板部分12上，将光电子部件17安置在预制的凹部14中，将尤其是在 两个刚性印刷电路板部分IlAUlC之间的柔性连接区域内实现非常低的结构高度。通过部 件17 “下沉”到预制的刚性-柔性印刷电路板元件10的凹部14中可以将起发光器作用的 光电部件的光发射场，例如图中左边的部件17，以及光接收部件(例如光电二极管)的光检 测场非常快地安置在凹部14的棱边18或特别的柔性印刷电路板部分12的最上面的柔性 位置上。这实现了特别的柔性印刷电路板部分12上的光学层15—的最小层厚，这一方面节 约了光学材料，另一方面首先导致实现了非常薄并因此高柔性的层由图1可见，在当前的实施例中，光电子部件17配设有加装的偏转镜20，其中，该 部件仅以该偏转镜20伸出凹部14的棱边18。通过TPA过程构造的光波导体16在这些作 为光电子部件17的发光部分或光接收部分的偏转镜20之间延伸，所述光波导体以下简称 为光导体16。因此可以在这种写入的光导体16中设置厚度仅100 μ m的光学层15、，所述光 导体16带有例如直径为30 μ m的圆形横截面，并且带有剩余的、通过其余的光学层15、形 成的“包覆”层，该包覆层在光导体16上面和下面，厚度例如为35 μ m。因此，在使用薄的、 柔性的基体膜(厚度仅为约25μπι)作为柔性基体部分12时，可以实现连同集成的光学光导体16的高柔性的印刷电路板部分12、。通过适应粘结层13的厚度可以进一步这样地补 偿光电子部件17的高度，使得特别的柔性印刷电路板部分12上的光学材料15达到最小的
厚度。 光学层15—的厚度可以通过压在特别的柔性印刷电路板部分12的最上层上的另 一预先批量制造的柔性框架层调节，该框架层形成框架21。这种柔性的框架21例如和柔性 印刷电路板部分12 —样由聚酰亚胺膜制成，并且该框架形成光学材料15的边界，该光学材 料在制造时优选作为粘性的流体填充到凹部14中，并且作为层15、涂敷，其中，光电子部件 17实际上完全被埋入(从基面看)。柔性框架21也可以为提高柔性事后再去除。替代使用聚酰亚胺膜形成柔性的框架21，也可以在柔性印刷电路板部分12上施 加流体材料(硅酸盐、聚酰亚胺化合物等)，这些材料例如可以被压紧或注塑。框架21可以在部件17置入之前或之后安置。最后还可以通过在图1中仅标示出的柔性覆盖层22保护光学层为此例如同 样可以使用聚酰亚胺膜。柔性的覆盖层22不仅在机械方面保护光学层而且也防止光 线射入，以防止干扰光传输。出于该目的，柔性的覆盖层22优选设计为有色的，并且能够吸 收从外部射入的光线。作为上述使用柔性框架21和注入光学材料15的制造方法的替代方案，光学层15— 也可以借助于丝网印刷(Schabloendruck)或借助于例如注塑技术布置。刚性的基体11首 先在其以后应破裂的位置注塑在上侧。最后，例如由聚酰亚胺或柔性的玻璃纤维强化环氧 树脂层等预先大批量制造柔性印刷电路板部分12，并且例如通过铣削、激光切割、冲压等切 出之后安装部件的区域。柔性的印刷电路板部分12借助于粘结层13布置在刚性的基体11 上并相互压紧。如此获得刚性_柔性印刷电路板元件10也可以在其它的步骤中继续加工成多层 印刷电路板。柔性层或柔性印刷电路板部分12、总体也可以以传统的方式支承铜印制线路，这 在图1中没有详细示出，其中，该铜印制线路然后(例如为了供电)埋入光学层15、中并被 保护。在一种可选的实施形式中，也可以省略特殊的柔性基体膜12。在这种情况下，凹 部14事先形成在刚性的印刷电路板11A，IlC中，其中直接在刚性的基体11上，在为获得区 域B而去除基体部分IlB之前为柔性连接布置光学材料15并构造光导体16。在去除区域 B中的基体部分IlB之后，再次获得柔性的基体部分12，然而该基体部分仅由光学层15、形 成。如前面已经部分简述，以下将根据图2至图12说明当前的印刷电路板元件的各种 变型和扩展方案。就此而言，在图2中示出了相对图1变化的印刷电路板元件10，其中凹部14不仅 设置在柔性的印刷电部板元件12中，而且也设置在刚性印刷电路板部分IlAUlB中。因此， 光电子部件17可以沿ζ方向更深地突伸入结构中，使得例如又借助于粘结剂13粘结在两 个刚性印刷电路板部分IlAUlB上的柔性印刷电路板部分12相对较薄并且/或者各个部 件17可以相对较高。进一步由图2可见，光电子部件17借助于不导电的粘结剂23固定在 刚性印刷电路板部分IlAUlB上。此外，还可从图2在印刷电路板元件10的底侧看到部件17的电连接元件24，25，26和27。这些连接元件24，25例如由铜制成。
在其它方面，按图2的印刷电路板元件10的结构与按图1的结构一致，因此可以 省去进一步的说明，尤其是因为相应的部件使用了相同的附图标记。如图2A所示，为制造按照图2的这种印刷电路板元件10(以及以相应的方式制造 按照图1的印刷电路板元件10或者下面将详细说明的按照图3的印刷电路板元件)，例如 可以从带有覆盖在其上的铜层2的支承材料1出发。只要希望部件17的底侧接触，那么按 照图2B在铜层2中就(例如通过激光钻孔)钻出孔3 ；这些孔3随后用于接触(见图2)。 接着按照图2C在基座1-2布设用于形成图1和图2所示基体11的预浸材料，其中，在预浸 材料中预先例如通过激光切割、冲压、铣削等制造凹部14、。之后按照图2D在预浸材料(基 体11)中在上侧构造刻痕线4，以便之后能够轻易地使基体-中间部分IlB分开(也参见图 1)。如图2E可见，然后将专门的柔性基体部分12，例如聚酰亚胺膜或柔性的预浸材 料，通过由例如激光切割、冲压、铣削等制造的凹部14”借助于所述的粘结层13 (例如具体 的粘结剂或预先制造的预浸材料)与预浸材料基体11粘结，然而其中，可分离出的基体中 间部分IlB不被粘结，也就是在刻痕线4之间的区域13B中不存在粘结剂13。现在，按照图2F将例如形式为另一柔性基体(例如包括未示出的粘结层聚酰亚胺 膜)的柔性框架21与相应自由的内腔(例如通过激光切割、冲压、铣削等制造)粘结到迄 今为止的结构中，尤其是在在边缘侧粘结在柔性印刷电路板部分12上，作为替代方案，也 可以考虑压印或注塑流体材料，例如硅酸盐或还处于流体状态的聚酰亚胺化合物，其中，接 着进行相应的硬化，以形成柔性的框架21。现在，如此获得的结构已经用于在整体形成的凹 部14容纳光电子部件17以及用于容纳形成光波导体16的光学材料15。为了将希望的光电子部件17安置在凹部14中，按照图2G在凹部中布置不导电的 粘结层23。作为替代方案，当然也可以将相应的粘结剂直接涂敷在部件17上。替代以流体 形式引入的粘结剂，也可以使用胶带。接着将光电子部件17、例如形式为带有偏转镜20的光电子部件17置入凹部14， 并借助于粘结层23固定粘结；参见图2H。要指出的是，如图2B所示，光电子部件17的安装当然也可以紧接在铜层2中的孔 3的制造之后进行，也就是在布设预先制造的层11，12(带有13)以及21之前进行。在获得按图2H的结构之后，光学材料15被置于框架21内部，并引入凹部14中，其 中，光学材料15作为树脂或注塑块存在，并且其中部件17完全被埋入光学材料15中(参 见图21)。在如此获得的光学层15、中，然后按图2J以前述的、公知的方式构造光波导体16， 以便在部件17之间建立希望的光学通信连接。视光学材料15而定，如果这种光学材料15 需要硬化或稳定，现在同样可以进行这一步骤。然后，按照图2K去掉原始的支承材料1，例如支承膜，并且朝部件接触部，例如28 的方向如化学地或借助激光辐射、通过等离子切割等去除粘结剂23，因此在铜层2以及在 粘结层23中沿朝向接触部28的方向产生孔29。之后，按照图2L构造铜层2，并且在孔29 内引入铜，使得部件17配设业已根据图2说明的下接触面24、25、26和27。然后，仅需要分 离出基体11或预浸材料的中间部分11b，之后获得了在图2中所示的、带有包含光导体16的集成光学连接的刚性-柔性印刷电路板。图3以类似的剖视图示出了如图2所示的刚性-柔性印刷电路板元件10，然而，与 图2相比还设有柔性的并且透光的覆盖层22。该覆盖层22在按图2A-2L的方法过程中优 选在按图2L的步骤之后，也就是在中间基体部分IlB被去除之前布设。覆盖层22不仅在 机械上保护光学层而且也在光学上保护光学层15—免受外部光源的干扰。
在图4中示出了按图2的刚性_柔性印刷电路板元件20的一种变型，其具有已经 结构化的、带有相应的铜连接的铜层30作为柔性印刷电路板部分12，该铜连接在制造好的 结构中位于内部并通过光学材料15的埋入或覆盖保护。此外，如图4中用31示意地表示， 也可以以传统的方式例如在印刷电路板元件10的底侧建立贯通连接。在这种实施形式中， 光导体16可以用作部件17之间的宽带连接，其中，为此不需要屏蔽件。借助于铜层30的 电连接可以用于低数据速率的通信和/或用于供电。在图5中示出了按照图2的刚性_柔性印刷电路板元件10的、通过印制导线的电 连接的另一种可能性，其中，在上侧，也就是在框架21和光学层15、上布设另一带有铜涂层 33的柔性层32。这例如可以在获得按图2K的中间阶段之后进行，其中，随后镀铜并结构化， 并最后分离出中间的基体部分11B，从而获得了按图5的结构，在该结构中实现了集成的光 学连接(光导体16)以及位于上面的铜连接-结构化的铜涂层33。按照图6，印刷电路板元件10也可以这样地构造，即，开始省略刚性的预浸材料或 基体1Γ并因此省略刚性的印刷电路板部分11A、1 IB (其中，也省略了图2C和图2D所示的 步骤)。在这种情况下，印刷电路板元件10自始就没有确定的刚性部分，而是仅在光电子部 件17存在并起“刚性”作用的位置有相对刚性的区域1Γ，反之其他都是柔性的；类似地， 带有专门的能弯曲的印刷电路板部分12 (该部分原来通过粘结层13直接粘结在铜层2上) (图2A)的柔性印刷电路板部分12、在其形成接触面24-27(见图2L的阶段)之前被结构 化，并且带有柔性的光学层15、。如以下详细说明的那样，这种按图6的印刷电路板元件10 可以以各种形式与刚性印刷电路板部分连接。按照图7，这种印刷电路板元件10可以如图2、图3、图4、图5和图6所示(具体 在图7中示出了相当于图6的印刷电路板元件10) —样布设在其它印刷电路板部分34、35 上，以便将这些印刷电路板部分相互光学连接。该印刷电路板部分34、35仅在图7中完全 示意地示出，并且印刷电路板元件10在这些印刷电路板部分34、35上的连接例如可以通过 粘结(例如借助于各向异性的导体粘结剂)、通过钎焊、通过金属丝连接、通过微孔接触等 技术实现。然后，可以将图7所示的装置整体看作刚性-柔性印刷电路板组合34-10-35。 如图8所示，当该装置布置在另一印刷电路板36上，也可以获得或额外扩展这种印刷电路 板模块。另一方面，当然也可以如图2所述的那样在多层装置中安装刚性_柔性印刷电路 板元件10，S卩，埋入其它印刷电路板层中并且与这些印刷电路板层压紧。图9示出了 一种刚 性_柔性印刷电路板元件10，该印刷电路板元件插入另一印刷电路板37中并在该处接触， 由此最终以传统的方式压紧多层印刷电路板，得到如图9所示的装置。与如图7和图8所 示装置类似，在此也适用的是，也可以使用图1，2，3，4或5所示的刚性-柔性印刷电路板元 件10，除了图6所示的刚性-柔性印刷电路板元件10，如图7至9所示。在图10和图11中示出了当前的刚性_柔性印刷电路板元件10利用其柔性的应用。在图10中具体示出了如根据图6或图1、图2、图3、图4、图5所述的刚性-柔性印刷 电路板元件10，所述的刚性-柔性印刷电路板元件10是如何能够与带有主板36、的一印 刷电路板模块34光学连接的，其中，柔性的印刷电路板部分12与带有光学层15、和光导体 16(也即合称为柔性印刷电路板部分12、)在ζ方向上相适应。在图11和图IlA中示出了带有主板36—以及印刷电路板模块34和35、的类似装 置，其中带有分支-光-导体16A，16B的分支印刷电路板元件10通过相应的弯曲部(见图 11)通向主板36、并以常见的方式设置在主板上的多层装置类型的印刷电路板模块35、上。一般可以借助当前的印刷电路板元件10实现各种各样的光导体几何形状，并且 各种模块可以由于印刷电路板元件10的柔性在不同的ζ高度上相互连接，以便能够实现直 接至希望的端点的高数据速率的通信，而不必经过传统电(同)连接的弯路。最后，在图12中示出了当前的刚性_柔性印刷电路板元件10在带有仅一个光电 子部件17 (例 如带有偏转镜20)的实施形式中的应用，其中，该部件17例如可以起发光器 (参考图12中的箭头39)的作用，必要时也起光探测器或光接收器(参见虚线示出的箭头 40)的作用。光波导体16例如通过头元件38通向没有详细示出的外部位置(例如为了通 过光学插头设置在光缆或外部印刷电路板上的连接，或为了能够使用例如作为显示器背景 照明的光线，或传感器方面的应用，例如检测射入部件17的光线)。在发光器的情况下，部 件17例如可以是VCSEL部件或LED，反之，在光探测器的情况下例如通过光电二极管或其它 光传感器形成。在此还要考虑的是，尽管在图12中示出了按图6的印刷电路板元件10 (然而仅带 有一个部件17)，但显然也可以考虑按图1或图2等的构造，也就是说，在光电子部件17的 区域中带有刚性印刷电路板部分11 (其中然后可也以省略图12中所示的印刷电路板部分 34)。当然也可以这样修改当前的印刷电路板元件10，使得除了光电子部件17之外也 可以在光学材料15，尤其是在凹部14中埋入其它的部件。因此尤其可以考虑的是，也与光 电子部件17 —起安装电子部件，如在VCSEL部件的情况下安装驱动芯片，和/或在光电二 极管的情况下安装放大芯片，作为光电子部件17。这仅在图1中用17、完全示意地示出。
权利要求
一种印刷电路板元件(10)，该印刷电路板元件带有至少一个柔性印刷电路板部分(12)和至少一个带有部件(17)的刚性印刷电路板部分(11A，11C；34，35；37)，其特征在于，所述部件(17)是光电子部件，该部件被安置在凹部(14)中，并且以发光部分或光接收部分(17)伸出所述凹部(14)的边缘(18)，并且所述柔性印刷电路板部分(12)具有由可光化聚合的光学材料(15)制成的柔性层(15`)，在所述材料中通过辐射沿朝所述光电子部件(17)的发光部分或光接收部分(20)的方向构造有光波导体(16)。
2.如权利要求1所述的印刷电路板元件，其特征在于，所述凹部(14)设置在所述柔性 印刷电路板部分(12)中。
3.如权利要求1所述的印刷电路板元件，其特征在于，所述刚性印刷电路板部分(11A、 IlC ；34,35 ；37)与至少局部位于其上的柔性印刷电路板部分(12)连接。
4.如权利要求3所述的印刷电路板元件，其特征在于，所述凹部(14)设置在所述刚性 和柔性印刷电路板部分(11A，11C，12)的连接区域中。
5.如权利要求1、3或4所述印刷电路板元件，其特征在于，一特别的柔性印刷电路板部 分(12)借助于粘结层(13)布置在所述刚性印刷电路板部分(11A，11C)上。
6.如权利要求1、3、4或5所述的印刷电路板元件，其特征在于，所述凹部(14)设置 在所述柔性印刷电路板部分(12)中，并且直接连接在所述刚性印刷电路板部分(11A，11C) 上。
7.如权利要求5或6所述的印刷电路板元件，其特征在于，所述凹部(14)也设置在所 述粘结层(13)中。
8.如权利要求1至4以及6和7中任一项所述的印刷电路板元件，其特征在于，所述柔 性印刷电路板部分(12)由所述光学材料(15)的柔性层(15、)构成。
9.如权利要求1至8中任一项所述的印刷电路板元件，其特征在于，所述光电子部件 (17)被构造为带有加装的偏转镜(20)。
10.如权利要求9所述印刷电路板元件，其特征在于，所述光电子部件(17)仅以所述偏 转镜(20)伸出所述凹部(14)的边缘(18)，然而本身完全被置于所述凹部(14)内部。
11.如权利要求1至10中任一项所述的印刷电路板元件，其特征在于，所述光电子部件 (17)是 VCSEL 部件。
12.如权利要求1至11中任一项所述的印刷电路板元件，其特征在于，所述凹部(14) 中的光电子部件(17)由可光化聚合的光学材料(15)包围。
13.如权利要求1至12中任一项所述的印刷电路板元件，其特征在于，所述可光化聚合 的光学材料(15)的柔性层(15、)由柔性的框架(21)包围。
14.如权利要求13所述印刷电路板元件，其特征在于，所述柔性的框架(21)由聚酰亚 胺膜形成。
15.如权利要求1至14中任一项所述的印刷电路板元件，其特征在于，所述可光化聚合 的光学材料(15)的柔性层(15、)由一柔性的覆盖层(22)覆盖。
16.如权利要求3至15中任一项所述的印刷电路板元件，其特征在于，相互间隔地布 置有至少两个刚性印刷电路板部分(11A，11C ；34, 35 ；37)，所述刚性印刷电路板部分的间 距由柔性印刷电路板部分(12)搭接，其中，在每个刚性印刷电路板部分(11A，11C)上在凹 部(14)中布置一光电子部件(17)，并且所述光波导体(16)在两个光电子部件(17)之间延伸。
17.一种用于制造按权利要求1至16中任一项所述的印刷电路板元件(10)的方法，其 特征在于，所述柔性印刷电路板部分(12)在预先批量制造之后被布置在至少一个所述刚 性印刷电路板部分(10A,10B;34,35 ；37)上，其中，在所述柔性印刷电路板部分(12)中构 造至少一个凹部(14")。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，在所述柔性印刷电路板部分(12)布置在 所述刚性印刷电路板部分(10A，10B)上之后才涂敷所述可光化聚合的光学材料(15)，然后 在所述材料中构造光波导体(16)。
全文摘要
本发明涉及一种印刷电路板元件(10)，该印刷电路板元件带有至少一个柔性的印刷电路板部分(12)和至少一个带有部件(17)的刚性印刷电路板部分(11A，11C，34，35，37)，该部件被安置在凹部(14)中，并且以发光部分或光接收部分(20)伸出所述凹部(14)的边缘(18)，其中，所述柔性的印刷电路板部分(12)具有可光化聚合的光学材料(15)的柔性层(15`)，在所述柔性层中通过辐射构造有朝所述光电子部件(17)的发光部分或光接收部分(20)的光波导体(16)。
文档编号H05K1/02GK101868747SQ200880117226
公开日2010年10月20日 申请日期2008年9月11日 优先权日2007年9月21日
发明者格雷戈尔·兰格, 约翰尼斯·斯塔尔 申请人:At&S奥地利科技及系统技术股份公司