CN112997586A - 柔性基板 - Google Patents

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Abstract

柔性基板(1)在折弯部(2)处折弯。电介质板(3)具有相互相反侧的第一主面以及第二主面。高频信号线路(4)设置于电介质板(3)的第一主面。接地导体(5)设置于电介质板(3)的第二主面。高频信号线路(4)和接地导体(5)构成微带线路。在接地导体(5)且仅在折弯部(2)处以与高频信号线路(4)对置的方式设置有局部的缺损部(6)。

Description

柔性基板
技术领域
本发明涉及柔性基板。
背景技术
在包括光通信用的发送接收模块的系统中，为了与大容量、高速化一起实现节省空间而提高小型化的要求。因此不仅要求发送、接收模块封装体本身小型化，而且存在用于将发送接收模块搭载于系统内的空间变窄的趋势。对于发送接收模块的高频信号输入输出所使用的柔性基板而言，短尺寸化、急剧折弯的构造的必要性也提高。
另外，为了实现柔性基板的特性阻抗的高精度的控制、减少不必要的辐射、折弯的容易性等而提出有各种构造(例如，参见专利文献1)。但是以往的柔性基板以在平坦的状态和折弯的状态下特性阻抗不变化为前提，并且在折弯的状态下不成为最佳的特性阻抗。
专利文献1:日本特开2007-123740号公报
在急剧折弯的构造中，在比以往的缓和的弯曲构造短的范围内进行折弯。因此例如在使用微带线路作为柔性基板的高频信号线路的情况下，由于急剧的折弯而使电介质的厚度发生变化，导致特性阻抗也变化。因此，急剧的折弯部的特性阻抗和平坦部的特性阻抗产生不连续。其结果存在由于急剧的折弯部处的高频信号的反射或者损失的产生而无法实现高效的高频信号的传播的问题。特别是在传播10GHz以上的高频信号的情况下通过损失变大。由于高速、大容量的信息传播的要求，因此不可避免地使高频信号的高频化进一步增加。因此，因柔性基板所含的高频信号线路的弯曲引起的性能降低等的影响变得显著。从维持高性能或者最大限地引出潜在的模块性能的观点出发，无法忽略其影响。
发明内容
本发明是为了解决上述那样的课题所做出的，其目的在于得到能够消除平坦部的特性阻抗和折弯部的特性阻抗的不连续的柔性基板。
本发明的柔性基板是在折弯部处折弯的柔性基板，其特征在于，具备：电介质板，其具有相互相反侧的第一主面和第二主面；高频信号线路，其设置于所述电介质板的所述第一主面；以及接地导体，其设置于所述电介质板的所述第二主面，所述高频信号线路和所述接地导体构成微带线路，在所述接地导体且仅在所述折弯部处以与所述高频信号线路对置的方式设置有局部的缺损部。
在本发明中，在接地导体且仅在折弯部处以与高频信号线路对置的方式设置有局部的缺损部。由此能够防止在折弯部处高频信号线路与接地导体接近而引起的电容的增加。即，通过缺损部来补偿柔性基板的折弯部的局部的特性阻抗相对于平坦部的特性阻抗的变化。因此，能够消除柔性基板的平坦部的特性阻抗和折弯部的特性阻抗的不连续。其结果，能够减少信号的反射并且减少通过损失，因此能够稳定且高效地传播光通信用的发送接收模块的高频信号。
附图说明
图1是表示实施方式1的柔性基板的立体图。
图2是沿着图1的I-II的剖视图。
图3是表示将实施方式1的柔性基板折弯后的状态的立体图。
图4是表示将实施方式1的柔性基板折弯后的状态的立体图。
图5是将图3的折弯部放大后的剖视图。
图6是将实施方式1的柔性基板的平坦部和折弯部放大后的剖视图。
图7是将比较例的柔性基板的折弯部放大后的剖视图。
图8是将比较例的柔性基板的折弯部放大后的剖视图。
图9是表示实施方式2的柔性基板的立体图。
图10是沿着图9的柔性基板折弯的状态的I-II的剖视图。
图11是沿着图9的柔性基板平坦的状态的III-IV的剖视图。
图12是表示实施方式3的柔性基板的立体图。
图13是沿着图12的柔性基板折弯的状态的I-II的剖视图。
图14是沿着图12的柔性基板平坦的状态的III-IV的剖视图。
图15是表示实施方式3的柔性基板的变形例的立体图。
图16是表示实施方式4的柔性基板的立体图。
图17是沿着图16的I-II的剖视图。
图18是将实施方式4的柔性基板折弯的状态的折弯部放大后的剖视图。
图19是表示实施方式5的柔性基板的立体图。
具体实施方式
参照附图对实施方式的柔性基板进行说明。对相同或者对应的构成要素标注相同的附图标记，并存在省略重复说明的情况。
实施方式1.
图1是表示实施方式1的柔性基板的立体图。图2是沿着图1的I-II的剖视图。柔性基板1用于例如将光通信用发送接收模块封装体和上位系统电连接。柔性基板1在沿着I-II的折弯部2处折弯，但图1、图2中示出未折弯的状态。
电介质板3具有相互相反侧的第一主面和第二主面。高频信号线路4设置于电介质板3的第一主面。接地导体5设置于电介质板3的第二主面。高频信号线路4和接地导体5构成微带线路。在接地导体5且仅在折弯部2处以与高频信号线路4对置的方式设置有局部的缺损部6。缺损部6是使接地导体5以窗状缺损的构造。在存在多个折弯部2的情况下，在各折弯部2各设置有一个缺损部6。
图3以及图4是表示将实施方式1的柔性基板折弯后的状态的立体图。图5是将图3的折弯部放大后的剖视图。图3示出将接地导体5侧凸出地折弯的情况，图4示出将高频信号线路4侧凸出地折弯的情况。无论在何种情况下当折弯柔性基板1时，电介质板3的厚度均变薄。若将柔性基板1的平坦部7的电介质板3的厚度设为d0，将折弯成90°的柔性基板1的折弯部2处最薄的电介质板3的厚度设为d1，则d0＞d1。
图6是将实施方式1的柔性基板的平坦部和折弯部放大后的剖视图。MIM(金属-绝缘体-金属)构造的电容与导体的面积成正比，与电介质的厚度成反比。若将平坦部7以及没有缺损部6的折弯部2的导体的面积设为S0，则平坦部7的高频信号线路4与接地导体5之间的电容C0为C0＝εS0/d0。没有缺损部6的折弯部2的电容C1为C1＝εS0/d1。由于d0＞d1，因而C0＜C1。因此在平坦部7与没有缺损部6的折弯部2之间电容不同。另一方面，若将存在缺损部6的折弯部2的导体的面积设为S1，则该折弯部2的电容C2为C2＝εS1/d1。由于S1＜S0，因而C0≈C2。因此在平坦部7与存在缺损部6的折弯部2之间电容成为相同程度。
将平坦部7的高频信号线路4的特性阻抗设为Z0。将折弯的柔性基板1的折弯部2的高频信号线路4的特性阻抗在没有缺损部6的情况下设为Z1，在存在缺损部6的情况下设为Z2。此处，在将特性阻抗设为Z、将高频信号线路4的电感设为L、将高频信号线路4与接地导体5之间的电容设为C的情况下，
Figure BDA0002945525790000041
的关系式成立。若将上述的电容的关系代入该关系式，则Z0＞Z1，Z0≈Z2。因此可知，通过设置缺损部6能够消除柔性基板1的平坦部7的特性阻抗和折弯部2的特性阻抗的不连续。另外，缺损部6的尺寸需要根据因折弯产生的电介质板3的厚度的变化量、电介质板3的相对介电常数、折弯角度、传播的高频信号的频率等来选择最佳的值。
图7以及图8是将比较例的柔性基板的折弯部放大后的剖视图。图7表示将接地导体5侧凸出地折弯后的情况，图8表示将高频信号线路4侧凸出地折弯后的情况。比较例不设置缺损部6。d1/d0＝cosθ。在折弯角度为90°且θ＝45°的情况下，成为d1/d0≈0.71。图7以及图8的折弯部2的特性阻抗Z1a、Z2b成为Z1a≈Z2b≈35.5Ω。平坦部7的特性阻抗Z0通常设计为50Ω，相对于此，在比较例的折弯部2中成为50Ω以下。因此，在比较例中发生特性阻抗的不连续，因此发生RF的反射且通过损失变大。
相对于此，在本实施方式中，在接地导体5且仅在折弯部2处以与高频信号线路4对置的方式设置有局部的缺损部6。由此，能够防止在折弯部2处高频信号线路4与接地导体5接近而引起电容的增加。即，通过缺损部6来补偿柔性基板1的折弯部2的局部的特性阻抗相对于平坦部7的特性阻抗的变化。因此能够消除柔性基板1的平坦部7的特性阻抗和折弯部2的特性阻抗的不连续。其结果，能够减少信号的反射并且减少通过损失，因此能够稳定且高效地传播光通信用的发送接收模块的高频信号。
另外，在本实施方式中，在柔性基板1设置有一个高频信号线路4，但也可以设置多个高频信号线路4，也可以与DC线路混合存在。柔性基板1不局限于单层构造，也可以是多层构造。折弯部2也可以是多个，也可以混合存在弯曲方向相反的折弯部2。
实施方式2.
图9是表示实施方式2的柔性基板的立体图。图10是沿着图9的柔性基板折弯后的状态的I-II的剖视图。图11是沿着图9的柔性基板平坦的状态的III-IV的剖视图。高频信号线路4的宽度仅在沿着I-II的折弯部2处局部变窄。
将柔性基板1折弯后的状态下的折弯部2的电介质板3的厚度d1比平坦部7的电介质板3的厚度d0薄(d1＜d0)。因此，折弯部2的高频信号线路4与接地导体5之间的电容C1大于平坦部7的电容C0(C1＞C0)。
特性阻抗根据电容与电感L之比来决定。电感L与高频信号线路4的线路宽度对应。因此在本实施方式中，折弯部2的高频信号线路4的宽度w1比平坦部7的宽度w0局部变窄(w1＜w0)。折弯部2的电感L1大于平坦部7的电感L0(L1＞L0)。通过这样使折弯部2的电感L1局部增加，从而补偿柔性基板1的折弯部2的局部的特性阻抗相对于平坦部7的特性阻抗的变化。由此，能够消除柔性基板1的平坦部7的特性阻抗Z0和折弯部2的特性阻抗Z1的不连续(Z1≈Z0)。另外，折弯部2的高频信号线路4的宽度w1需要根据因折弯产生的电介质板3的厚度的变化量、电介质板3的相对介电常数、折弯角度、传播的高频信号的频率等来选择最佳的值。
实施方式3.
图12是表示实施方式3的柔性基板的立体图。图13是沿着图12的柔性基板折弯后的状态的I-II的剖视图。图14是沿着图12的柔性基板平坦的状态的III-IV的剖视图。
与实施方式1同样，在接地导体5且仅在折弯部2处以与高频信号线路4对置的方式设置有局部的缺损部6。仅在折弯部2处且在高频信号线路4侧局部地设置有接地导体8。接地导体5和接地导体8经由贯通电介质板3的导通孔9而相互电连接。
在平坦部7中，高频信号线路4和接地导体5构成微带线路。在折弯部2中，高频信号线路4和接地导体8构成共面线路。
在折弯部2中，电介质板3的厚度变薄，但由于设置有缺损部6，因此折弯部2的特性阻抗能够忽略电介质板3的厚度的影响。构成共面线路的折弯部2的特性阻抗Z3根据共面线路的高频信号线路4的宽度w3、高频信号线路4与接地导体8之间的间隔s3、电介质板3的介电常数来决定。另外，表层部在对电介质板3的介电常数的影响中占主导地位。
因此，高频信号线路4与接地导体8之间的距离s3比高频信号线路4与接地导体5之间的距离充分变小。由此，补偿柔性基板1的折弯部2的局部的特性阻抗相对于柔性基板1的平坦部7的特性阻抗的变化。因此能够消除柔性基板1的平坦部7的特性阻抗和折弯部2的特性阻抗的不连续。
另外，通过设置接地导体8能够容易地维持折弯形状。因此，针对因设置时的外力或者温度变化等产生的对柔性基板1的应力，能够使高频特性稳定。
另外，缺损部6的尺寸、共面线路的高频信号线路4的宽度w3、高频信号线路4与接地导体8之间的间隔s3等需要根据因折弯产生的电介质板3的厚度的变化量、电介质板3的相对介电常数、折弯角度、传播的高频信号的频率等选择最佳的值。
图15是表示实施方式3的柔性基板的变形例的立体图。构成共面线路的接地导体8仅设置于高频信号线路4的一侧。有时在实际的布线中在有限的空间设置多个高频信号线路4。在这样的情况下，通过将接地导体8仅设置于高频信号线路4的一侧，从而能够实现省空间化，减少相对于其他布线的配置的限制。其他结构以及效果与实施方式3相同。
实施方式4.
图16是表示实施方式4的柔性基板的立体图。图17是沿着图16的I-II的剖视图。图18是将实施方式4的柔性基板折弯后的状态下的折弯部放大的剖视图。在电介质板3的第二主面且仅在折弯部2处以与高频信号线路4对置的方式设置有局部的凹部10。在凹部10埋入有接地导体5。
若柔性基板1被折弯，则位于折弯部2的外侧的高频信号线路4的长度l1相对于位于折弯部2的内侧的接地导体5的长度l2较大地延伸。与电介质板3的厚度变薄的影响相比较，在折弯部2的陡度小、折弯部2的折弯区域比较大的情况下，高频信号线路4的延伸对特性阻抗的影响变大。因此存在由于在折弯部2处电感变大而使特性阻抗反而变高的情况。
相对于此，在本实施方式中在折弯部2设置凹部10并用接地导体5填埋。由此，在折弯部2处高频信号线路4与接地导体5之间的距离变短，电容增加。通过该构造来补偿柔性基板1的折弯部2的局部的特性阻抗相对于平坦部7的特性阻抗的变化。因此，能够消除柔性基板1的平坦部7的特性阻抗和折弯部2的特性阻抗的不连续。
另外，凹部10的深度、大小等需要根据因高频信号线路4的弯曲产生的延伸(l1-l2)、因折弯产生的电介质板3的厚度的变化量、电介质板3的相对介电常数、折弯角度、传播的高频信号的频率等选择最佳的值。
实施方式5.
图19是表示实施方式5的柔性基板的立体图。具有与电介质板3的介电常数不同的介电常数的电介质11，在与高频信号线路4对置的区域中且仅在折弯部2局部地埋入于电介质板3。对设置有接地导体5的电介质板3的第二主面进行挖入并埋入电介质11，但也可以对设置有高频信号线路4的第一主面进行挖入并埋入电介质11。
在由于折弯使折弯部2的特性阻抗变低的情况下，选择相对介电常数比电介质板3的相对介电常数小的材料作为电介质11的材料。在由于折弯使折弯部2的特性阻抗变高的情况下，选择相对介电常数比电介质板3的相对介电常数大的材料作为电介质11的材料。通过该构造来补偿柔性基板1的折弯部2的局部的特性阻抗相对于平坦部7的特性阻抗的变化。因此，能够消除柔性基板1的平坦部7的特性阻抗和折弯部2的特性阻抗的不连续。
电介质11的相对介电常数、电介质11的埋入深度、电介质11的大小等需要根据因折弯产生的电介质板3的厚度的变化量、电介质板3的相对介电常数、折弯角度、传播的高频信号的频率等来选择最佳的值。
附图标记说明
1...柔性基板；2...折弯部；3...电介质板；4...高频信号线路；5...接地导体；6...缺损部；8...接地导体；10...凹部；11...电介质。

Claims (7)

1.一种柔性基板，在折弯部处折弯，其特征在于，具备：
电介质板，其具有相互相反侧的第一主面和第二主面；
高频信号线路，其设置于所述电介质板的所述第一主面；以及
接地导体，其设置于所述电介质板的所述第二主面，
所述高频信号线路和所述接地导体构成微带线路，
在所述接地导体且仅在所述折弯部处以与所述高频信号线路对置的方式设置有局部的缺损部。
2.一种柔性基板，在折弯部处折弯，其特征在于，具备：
电介质板，其具有相互相反侧的第一主面和第二主面；
高频信号线路，其设置于所述电介质板的所述第一主面；以及
接地导体，其设置于所述电介质板的所述第二主面，
所述高频信号线路和所述接地导体构成微带线路，
所述高频信号线路的宽度仅在所述折弯部处局部变窄。
3.一种柔性基板，在折弯部处折弯，其特征在于，具备：
电介质板，其具有相互相反侧的第一主面和第二主面；
高频信号线路，其设置于所述电介质板的所述第一主面；
第一接地导体，其设置于所述电介质板的所述第二主面；以及
第二接地导体，其仅在所述折弯部处且在所述高频信号线路侧局部地设置，
所述高频信号线路和所述第一接地导体构成微带线路，
所述高频信号线路和所述第二接地导体构成共面线路，
在所述第一接地导体且仅在所述折弯部处以与所述高频信号线路对置的方式设置有局部的缺损部，
所述高频信号线路与所述第二接地导体之间的距离小于所述高频信号线路与所述第一接地导体之间的距离。
4.根据权利要求3所述的柔性基板，其特征在于，
所述第二接地导体仅设置于所述高频信号线路的一侧。
5.一种柔性基板，在折弯部处折弯，其特征在于，具备：
电介质板，其具有相互相反侧的第一主面和第二主面；
高频信号线路，其设置于所述电介质板的所述第一主面；以及
接地导体，其设置于所述电介质板的所述第二主面，
所述高频信号线路和所述接地导体构成微带线路，
在所述电介质板的所述第二主面且仅在所述折弯部处以与所述高频信号线路对置的方式设置有局部的凹部，
在所述凹部埋入有所述接地导体。
6.一种柔性基板，在折弯部处折弯，其特征在于，具备：
电介质板，其具有相互相反侧的第一主面和第二主面；
高频信号线路，其设置于所述电介质板的所述第一主面；
接地导体，其设置于所述电介质板的所述第二主面；以及
电介质，其仅在所述折弯部处以与所述高频信号线路对置的方式局部埋入于所述电介质板，并具有与所述电介质板的介电常数不同的介电常数，
所述高频信号线路和所述接地导体构成微带线路。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的柔性基板，其特征在于，
补偿所述柔性基板的所述折弯部的局部的特性阻抗相对于所述柔性基板的平坦部的特性阻抗的变化。
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