JP2003185890A - 複合回路基板 - Google Patents
複合回路基板Info
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- JP2003185890A JP2003185890A JP2001385671A JP2001385671A JP2003185890A JP 2003185890 A JP2003185890 A JP 2003185890A JP 2001385671 A JP2001385671 A JP 2001385671A JP 2001385671 A JP2001385671 A JP 2001385671A JP 2003185890 A JP2003185890 A JP 2003185890A
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- optical waveguide
- optical
- electric circuit
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Abstract
(57)【要約】
【課題】通常半導体装置と超高速半導体装置を混載する
回路基板を提案する。 【解決手段】受発光素子が電気回路基板にフリップ実装
されており、光信号が該基板に加工された通光穴を通し
て反対側に設置された光導波路に受発信される複合回路
基板。樹脂製ファイバを電気回路基板の通光穴に接着
し、樹脂材料を通光穴同士の間に塗布又は吐出し、光導
波路とすることが好ましい。通光穴は形状が受発光装置
側に向かって平行又は先細りとなっていること、又、該
内部に光透過体が充填されていることが好ましい。
回路基板を提案する。 【解決手段】受発光素子が電気回路基板にフリップ実装
されており、光信号が該基板に加工された通光穴を通し
て反対側に設置された光導波路に受発信される複合回路
基板。樹脂製ファイバを電気回路基板の通光穴に接着
し、樹脂材料を通光穴同士の間に塗布又は吐出し、光導
波路とすることが好ましい。通光穴は形状が受発光装置
側に向かって平行又は先細りとなっていること、又、該
内部に光透過体が充填されていることが好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超高速回路基板の
構造に係わるものである。従来の電気回路に光導波路を
複合した基板を提案するものである。
構造に係わるものである。従来の電気回路に光導波路を
複合した基板を提案するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体の急速な技術進歩に呼応して、デ
ータ通信の速度が急激に高速化してきている。従来の電
気信号によるデータ送受信方法は距離が長くなると色々
な問題を抱えている。一つには、超高速半導体部品から
送受信される超高速信号を電気回路基板経由で伝送する
と時間の遅延を生じ信号処理に支障がでる問題である。
又、ある電気回路を電流が流れると電磁波が発生し近く
の別の電気回路に電流を生じ本来は存在しない電気信
号、即ち誤信号を作り出すという問題もある。これらを
従来の技術で解決するためには原理的又はコスト的に困
難（例えば、電気の速度を早くすることや比誘電率の極
めて低い素材を使用すること）である。しかしながら、
光を信号として使用することによりこれらの問題は解決
できる。光の速度は電気よりはるかに速く、電磁波発生
の問題もない。
ータ通信の速度が急激に高速化してきている。従来の電
気信号によるデータ送受信方法は距離が長くなると色々
な問題を抱えている。一つには、超高速半導体部品から
送受信される超高速信号を電気回路基板経由で伝送する
と時間の遅延を生じ信号処理に支障がでる問題である。
又、ある電気回路を電流が流れると電磁波が発生し近く
の別の電気回路に電流を生じ本来は存在しない電気信
号、即ち誤信号を作り出すという問題もある。これらを
従来の技術で解決するためには原理的又はコスト的に困
難（例えば、電気の速度を早くすることや比誘電率の極
めて低い素材を使用すること）である。しかしながら、
光を信号として使用することによりこれらの問題は解決
できる。光の速度は電気よりはるかに速く、電磁波発生
の問題もない。
【０００３】今迄、光通信は大陸間、都市間、ビル間と
いった長距離、又は電子機器間といった数ｍ以上の距離
でのデータ伝送用とされてきたが、今後は半導体の高速
化に伴い半導体装置間といった１ｍ以内のデータ伝送に
も必要になってきており、通信路の世界から伝送路の世
界へとその用途が拡がってくる。
いった長距離、又は電子機器間といった数ｍ以上の距離
でのデータ伝送用とされてきたが、今後は半導体の高速
化に伴い半導体装置間といった１ｍ以内のデータ伝送に
も必要になってきており、通信路の世界から伝送路の世
界へとその用途が拡がってくる。
【０００４】即ち、データ処理速度の異なる半導体部品
を混載する回路基板には、通常の半導体部品を接続する
電気回路に加えて超高速の半導体部品を接続する光回路
を設けることが必要となる。低速データ通信は電気回路
（一般道路）、高速データ通信は光回路（高速道路）を
用いる事になる。この概念は超先端電子技術開発機構の
研究報告等で提案されている（例、ＡＳＥＴ報告２００
０年６月）。
を混載する回路基板には、通常の半導体部品を接続する
電気回路に加えて超高速の半導体部品を接続する光回路
を設けることが必要となる。低速データ通信は電気回路
（一般道路）、高速データ通信は光回路（高速道路）を
用いる事になる。この概念は超先端電子技術開発機構の
研究報告等で提案されている（例、ＡＳＥＴ報告２００
０年６月）。
【０００５】又、透明樹脂メーカー等より光回路基板の
概念が雑誌等に発表されている（例、電子材料２０００
年１１月号）。しかしながら、提案されている光回路基
板は従来の電気回路と同様の発想で構築された角のある
形状になっており、信号光の伝送には適さない構造と考
えられる。信号光の透過や通過距離の相違等による通信
異常の問題発生が危惧される。更に、超高速半導体は開
発段階であり、まだ光回路基板の必要性やその要求特性
が明確となっていないのが現状である。
概念が雑誌等に発表されている（例、電子材料２０００
年１１月号）。しかしながら、提案されている光回路基
板は従来の電気回路と同様の発想で構築された角のある
形状になっており、信号光の伝送には適さない構造と考
えられる。信号光の透過や通過距離の相違等による通信
異常の問題発生が危惧される。更に、超高速半導体は開
発段階であり、まだ光回路基板の必要性やその要求特性
が明確となっていないのが現状である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、通常半導体
部品と超高速半導体部品を混載する回路基板、特に通常
半導体部品が主となる回路基板の構造を提案するもので
ある。
部品と超高速半導体部品を混載する回路基板、特に通常
半導体部品が主となる回路基板の構造を提案するもので
ある。
【０００７】本発明者は、光を信号として用いるデータ
通信、特に光学接続部の接続損失低減に関する技術を提
案してきている。ゲルパッド接続構造やレンズレス接続
構造と称するものである（例えば、特開平１０−１１１
４２９、特開平１０−２２１５７３、特開２００１−５
９９１９）。本発明者は、本技術を短距離のデータ伝送
へ応用することを鋭意検討し本発明に結びつけたもので
ある。
通信、特に光学接続部の接続損失低減に関する技術を提
案してきている。ゲルパッド接続構造やレンズレス接続
構造と称するものである（例えば、特開平１０−１１１
４２９、特開平１０−２２１５７３、特開２００１−５
９９１９）。本発明者は、本技術を短距離のデータ伝送
へ応用することを鋭意検討し本発明に結びつけたもので
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の回路基板は電気
回路と光導波路を複合したデータ通信回路を持つもので
あり、従来の電気回路に光導波路を付加した構造を有す
る。
回路と光導波路を複合したデータ通信回路を持つもので
あり、従来の電気回路に光導波路を付加した構造を有す
る。
【０００９】具体的には超高速半導体部品を含む複数の
半導体部品及び受発光部品等を搭載し電気回路及び光導
波路を有する基板の構造に関するものであり、受発光素
子が電気回路基板にフリップ実装されており、光信号が
該基板に加工された通光穴を通して反対側に設置された
光導波路に受発信されることを特徴とする複合回路基板
である。
半導体部品及び受発光部品等を搭載し電気回路及び光導
波路を有する基板の構造に関するものであり、受発光素
子が電気回路基板にフリップ実装されており、光信号が
該基板に加工された通光穴を通して反対側に設置された
光導波路に受発信されることを特徴とする複合回路基板
である。
【００１０】請求項２は信号光を透過する樹脂製ファイ
バを光導波路として用い、該ファイバを電気回路基板の
通光穴に接着し光信号の受発信を行う構造を有すること
を特徴とする複合回路であり、請求項３は信号光を透過
する樹脂材料を、電気回路基板上の光学接続する通光穴
同士の間に塗布又は吐出し光導波路とすることを特徴と
する複合回路である。
バを光導波路として用い、該ファイバを電気回路基板の
通光穴に接着し光信号の受発信を行う構造を有すること
を特徴とする複合回路であり、請求項３は信号光を透過
する樹脂材料を、電気回路基板上の光学接続する通光穴
同士の間に塗布又は吐出し光導波路とすることを特徴と
する複合回路である。
【００１１】請求項４は、通光穴が受発光部品側に向か
って円柱状又は先細り形状（回転楕円体、回転放物体、
円錐台等）となっていることを特徴とする複合回路であ
る。
って円柱状又は先細り形状（回転楕円体、回転放物体、
円錐台等）となっていることを特徴とする複合回路であ
る。
【００１２】請求項５は、通光穴内部に信号光を透過す
る光透過体が充填されていることを特徴とする複合回路
である。
る光透過体が充填されていることを特徴とする複合回路
である。
【００１３】半導体装置は電気を動力源として駆動し電
気信号をデータとしているので、電気回路と接続し使用
する。この意味で電気回路基板は必須であり、該基板を
基に超高速データ通信の回路設計を考えることが重要で
ある。
気信号をデータとしているので、電気回路と接続し使用
する。この意味で電気回路基板は必須であり、該基板を
基に超高速データ通信の回路設計を考えることが重要で
ある。
【００１４】又、電気信号を光信号に、光信号を電気信
号に変換するためには受発光半導体が必要である。光信
号によるデータ伝送の場合、光導波路を信号が通過する
時の伝送損失だけでなく、光導波路と光半導体の接続部
分にてかなりの損失が生じる。接続部において反射や漏
光等の現象を起こすからである。これは、通信距離の長
短に拘わらず発生する問題であり、本発明者はこの問題
解決を長年検討してきたものである。
号に変換するためには受発光半導体が必要である。光信
号によるデータ伝送の場合、光導波路を信号が通過する
時の伝送損失だけでなく、光導波路と光半導体の接続部
分にてかなりの損失が生じる。接続部において反射や漏
光等の現象を起こすからである。これは、通信距離の長
短に拘わらず発生する問題であり、本発明者はこの問題
解決を長年検討してきたものである。
【００１５】接続損失を低減するためには、まず光半導
体と光導波路の接続距離を最小にする、即ち、電気回路
基板に接続装置の機能を持たせて受発光素子をフリップ
実装することが効果的である。
体と光導波路の接続距離を最小にする、即ち、電気回路
基板に接続装置の機能を持たせて受発光素子をフリップ
実装することが効果的である。
【００１６】光導波路としては、既存の光ファイバ等を
使用することができるが石英製ファイバは接続に高精度
で高い技術が必要であり且つ破損し易いという問題があ
るため、樹脂製ファイバを使用することが好ましい。
又、ファイバのような加工品ではなく透明樹脂を適切な
形状で塗布又は吐出し光導波路としても良い。
使用することができるが石英製ファイバは接続に高精度
で高い技術が必要であり且つ破損し易いという問題があ
るため、樹脂製ファイバを使用することが好ましい。
又、ファイバのような加工品ではなく透明樹脂を適切な
形状で塗布又は吐出し光導波路としても良い。
【００１７】樹脂製ファイバとしては、ポリメチルメタ
クリレート樹脂光ファイバ（東レ、三菱レイヨン）やフ
ッ素樹脂光ファイバ（旭硝子）が市販されている。又、
透明樹脂としては、各社より市販されている透明性を有
する樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキ
シ系樹脂、ポリカーボネート樹脂等及びその誘導体を使
用することができる。
クリレート樹脂光ファイバ（東レ、三菱レイヨン）やフ
ッ素樹脂光ファイバ（旭硝子）が市販されている。又、
透明樹脂としては、各社より市販されている透明性を有
する樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキ
シ系樹脂、ポリカーボネート樹脂等及びその誘導体を使
用することができる。
【００１８】一般的に樹脂を光導波路とした場合には、
光導波路の径が受発光素子の受発光部より大きくなるこ
とが多い。即ち、電気回路に設ける通光孔は受発光素子
側に向かって先細りの形状となることが好ましい。
光導波路の径が受発光素子の受発光部より大きくなるこ
とが多い。即ち、電気回路に設ける通光孔は受発光素子
側に向かって先細りの形状となることが好ましい。
【００１９】又、通光穴の内部には、信号光を透過する
柔軟な光透過体を充填することが好ましい。受発光素子
の受発光面と光導波路の界面に隙間が発生すると接続損
失を生ずるためである。光透過体としては、硬さがＪＩ
Ｓ（Ａ）で７０以下のシリコーン系樹脂、アクリル系樹
脂、エポキシ系樹脂、熱可塑性エラストマー系樹脂等が
好ましい。
柔軟な光透過体を充填することが好ましい。受発光素子
の受発光面と光導波路の界面に隙間が発生すると接続損
失を生ずるためである。光透過体としては、硬さがＪＩ
Ｓ（Ａ）で７０以下のシリコーン系樹脂、アクリル系樹
脂、エポキシ系樹脂、熱可塑性エラストマー系樹脂等が
好ましい。
【００２０】図１は、本発明の複合回路基板の一例を模
式図で示したものである。電気回路基板７に種々の半導
体部品が搭載されている。１は受信素子（受光素子や増
幅素子等が集積された素子）、２は発光素子、３は駆動
素子、４は超高速半導体素子、５は積層型超高速半導体
装置、６は通常半導体部品群である。受発光に関与する
素子１及び２は電気回路基板にフリップ実装されてお
り、受発光素子間は通光穴８を経由して樹脂製ファイバ
９で光学接続されている。超高速半導体素子及び駆動素
子はポッティング材料１１、受信素子の受光部は光透過
体１０及びそれ以外はポッティング材料、発光素子は透
明樹脂１２で封止されている。樹脂製ファイバは保護材
１３で囲われている。
式図で示したものである。電気回路基板７に種々の半導
体部品が搭載されている。１は受信素子（受光素子や増
幅素子等が集積された素子）、２は発光素子、３は駆動
素子、４は超高速半導体素子、５は積層型超高速半導体
装置、６は通常半導体部品群である。受発光に関与する
素子１及び２は電気回路基板にフリップ実装されてお
り、受発光素子間は通光穴８を経由して樹脂製ファイバ
９で光学接続されている。超高速半導体素子及び駆動素
子はポッティング材料１１、受信素子の受光部は光透過
体１０及びそれ以外はポッティング材料、発光素子は透
明樹脂１２で封止されている。樹脂製ファイバは保護材
１３で囲われている。
【００２１】以下、本発明を検討例にて具体的に説明す
る。
る。
【００２２】
【実施例１】超高速半導体、受発光半導体及び通常半導
体等を搭載するため電気回路基板（図１、６）を試作し
た。この電気回路基板は、超高速半導体部と受発信部を
隣り合わせに配置し、受光素子は基板に受光部を向けて
搭載するように設計されたものである。この基板に通光
穴を加工し、次に半導体部品等を実装し、最後に通光穴
間を樹脂製ファイバで光学結合し図１のような構造を持
つ複合回路基板とした。この基板でデータ通信を行った
ところ、全く問題なく電気信号及び光信号を受発信でき
た。本例での複合回路基板は従来の電気回路基板に光導
波路を付加した構造であり即対応可能な実用的な基板で
ある。
体等を搭載するため電気回路基板（図１、６）を試作し
た。この電気回路基板は、超高速半導体部と受発信部を
隣り合わせに配置し、受光素子は基板に受光部を向けて
搭載するように設計されたものである。この基板に通光
穴を加工し、次に半導体部品等を実装し、最後に通光穴
間を樹脂製ファイバで光学結合し図１のような構造を持
つ複合回路基板とした。この基板でデータ通信を行った
ところ、全く問題なく電気信号及び光信号を受発信でき
た。本例での複合回路基板は従来の電気回路基板に光導
波路を付加した構造であり即対応可能な実用的な基板で
ある。
【００２３】樹脂製ファイバは市販の製品（エスカメ
ガ、三菱レイヨン）を用い、通光穴に市販のアクリル系
透明接着剤（アロンアルファ、東亞合成）で接着した。
又、通光穴は基板加工時に市販のシリコーン系透明接着
剤（ＯＦ１０１、信越化学工業）を充填硬化し、本例で
の光透過体とした。
ガ、三菱レイヨン）を用い、通光穴に市販のアクリル系
透明接着剤（アロンアルファ、東亞合成）で接着した。
又、通光穴は基板加工時に市販のシリコーン系透明接着
剤（ＯＦ１０１、信越化学工業）を充填硬化し、本例で
の光透過体とした。
【００２４】
【実施例２】実施例１において、電気回路基板に半円柱
状の溝を切削し、この中に試作接着剤を定量吐出機を用
いて吐出硬化し光導波路とした。この場合も、高速半導
体間のデータ伝送を順調に行うことができた。
状の溝を切削し、この中に試作接着剤を定量吐出機を用
いて吐出硬化し光導波路とした。この場合も、高速半導
体間のデータ伝送を順調に行うことができた。
【００２５】本例での試作接着剤は、市販のアクリル系
接着剤（東亞合成製）に市販の超微粒子シリカ（シーア
イ化成製）を混合したものである。シリカは耐熱性を向
上させるために添加したものである。又、試作接着剤の
伝送損失は２０００ｄＢ／ｋｍと光通信用ファイバに比
べると非常に大きいものであったが、本例のような短距
離伝送の場合には問題とならない。
接着剤（東亞合成製）に市販の超微粒子シリカ（シーア
イ化成製）を混合したものである。シリカは耐熱性を向
上させるために添加したものである。又、試作接着剤の
伝送損失は２０００ｄＢ／ｋｍと光通信用ファイバに比
べると非常に大きいものであったが、本例のような短距
離伝送の場合には問題とならない。
【００２６】
【比較例】図１の回路基板において、光信号による回路
を遮断し電気信号のみでデータ伝送するように変更し
た。即ち、銅線で超高速半導体同士（４と５）を接続し
通常の電気回路基板に改造した。この基板で電気信号に
よるデータ伝送を行ったところ、データ到着が遅くなり
処理が遅れたり誤信号による誤動作を生じるといった問
題を生じた。
を遮断し電気信号のみでデータ伝送するように変更し
た。即ち、銅線で超高速半導体同士（４と５）を接続し
通常の電気回路基板に改造した。この基板で電気信号に
よるデータ伝送を行ったところ、データ到着が遅くなり
処理が遅れたり誤信号による誤動作を生じるといった問
題を生じた。
【００２７】
【発明の効果】本発明の複合回路基板は電気回路基板に
光導波路を付加し高速データ通信を行うものであり、従
来の電気回路基板を利用するため低コストで高速化要求
に対応できる。
光導波路を付加し高速データ通信を行うものであり、従
来の電気回路基板を利用するため低コストで高速化要求
に対応できる。
【図１】 本発明の複合回路基板の１例を示す模式図で
ある。
ある。
１ 受信素子
２ 発光素子
３ 駆動素子
４ 超高速半導体素子
５ 積層型超高速半導体装置
６ 通常半導体部品群
７ 電気回路基板
８ 通光穴
９ 樹脂製ファイバ
１０ 光透過体
１１ ポッティング材料
１２ 透明樹脂
１３ 保護材
Claims (5)
- 【請求項１】超高速半導体部品を含む複数の半導体部品
及び受発光部品等を搭載し電気回路及び光導波路を有す
る基板の構造に関するものであり、受発光素子が電気回
路基板にフリップ実装されており、光信号が該基板に加
工された通光穴を通して反対側に設置された光導波路に
受発信されることを特徴とする複合回路基板。 - 【請求項２】信号光を透過する樹脂製ファイバを光導波
路として用い、該ファイバを電気回路基板の通光穴に接
着し光信号の受発信を行う構造を有することを特徴とす
る請求項１に記載の複合回路基板。 - 【請求項３】信号光を透過する樹脂材料を、電気回路基
板上の光学接続する通光穴同士の間に塗布又は吐出し光
導波路とすることを特徴とする請求項１に記載の複合回
路基板。 - 【請求項４】通光穴が受発光部品側に向かって円柱状又
は先細り形状となっていることを特徴とする請求項１か
ら請求項３のいずれか１項に記載の複合回路基板。 - 【請求項５】通光穴内部に信号光を透過する光透過体が
充填されていることを特徴とする請求項４に記載の複合
回路基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001385671A JP2003185890A (ja) | 2001-12-19 | 2001-12-19 | 複合回路基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001385671A JP2003185890A (ja) | 2001-12-19 | 2001-12-19 | 複合回路基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003185890A true JP2003185890A (ja) | 2003-07-03 |
Family
ID=27595025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001385671A Pending JP2003185890A (ja) | 2001-12-19 | 2001-12-19 | 複合回路基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003185890A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012515365A (ja) * | 2009-01-16 | 2012-07-05 | エルジー イノテック カンパニー リミテッド | 光モジュール、光印刷回路基板及びその製造方法 |
| CN102914836A (zh) * | 2011-08-05 | 2013-02-06 | 日本梅克特隆株式会社 | 光电混装可挠性印刷线路板及其光接收发送元件安装方法 |
| WO2023197667A1 (zh) * | 2022-04-15 | 2023-10-19 | 华为技术有限公司 | 光背板及其制造方法、光背板组件、通信设备 |
-
2001
- 2001-12-19 JP JP2001385671A patent/JP2003185890A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012515365A (ja) * | 2009-01-16 | 2012-07-05 | エルジー イノテック カンパニー リミテッド | 光モジュール、光印刷回路基板及びその製造方法 |
| US9323017B2 (en) | 2009-01-16 | 2016-04-26 | Lg Innotek Co., Ltd. | Optical module, and optical printed circuit board and method of manufacturing the same |
| CN102914836A (zh) * | 2011-08-05 | 2013-02-06 | 日本梅克特隆株式会社 | 光电混装可挠性印刷线路板及其光接收发送元件安装方法 |
| WO2023197667A1 (zh) * | 2022-04-15 | 2023-10-19 | 华为技术有限公司 | 光背板及其制造方法、光背板组件、通信设备 |
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