JP2003188488A

JP2003188488A - 電気回路ユニット

Info

Publication number: JP2003188488A
Application number: JP2001385801A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Fujimoto; 剛藤本; Hiromi Nakanishi; 裕美中西
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2001-12-19
Filing date: 2001-12-19
Publication date: 2003-07-04
Also published as: US6719568B2; US20030124913A1

Abstract

(57)【要約】【課題】モジュールを用いて基板間接続を行い、高密
度、小型、低コストの電気回路ユニットを実現する。【解決手段】互いに平行に配置された２枚の回路基板
２，３の間に挟まれ、電子回路部品又は光回路部品を内
部に実装したモジュール４，５を備え、モジュール４，
５は、これら２枚の回路基板２，３との間で電気的接続
構造又は光学的接続構造を有する。【効果】モジュール４，５を用いて、回路基板２，３間
を接続することができるので、高密度実装を実現でき、
小型化が達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の回路基板を
接続する電気回路ユニットに関するものである。この電
気回路ユニットは、コンピュータなどの情報処理装置、
電気／光情報通信装置、画像表示装置などに広く用いら
れる。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数の基板の間を接続するのに、
コネクタ及びケーブルを用いている。また、複数の基板
の間を、直角方向に設けた他の基板で接続する例も提案
されている（特開平６−120636号）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記のような基板間接
続構造では、コネクタやケーブルといった接続構造自体
に電子、電気回路部品や光学回路部品を実装して信号処
理機能を与えることができない。また、他の基板で接続
する場合は、当該他の基板に信号処理機能を持たせるた
めには、当該他の基板に電子、電気回路部品や光学回路
部品を実装することはできるが、基板上にディスクリー
トな素子を実装するので、実装密度が低くなり、電気回
路ユニットの小型化が図れない。

【０００４】そこで、本発明は、電子回路部品又は光回
路部品のいずれか一方又は双方を搭載したリードフレー
ム若しくは回路基板又はその双方（以下「リードフレー
ム等」という）を有し、そのリードフレーム等が樹脂モ
ールドされており、当該リードフレーム等の端子がモー
ルドの外部に露出した部品（以下「モジュール」とい
う）を用いて、高密度、小型、低コストの電気回路ユニ
ットを実現することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】本発明の
電気回路ユニットは、互いに任意の角度で配置された複
数の回路基板と、電気的又は光学的機能を有するモジュ
ールとを備え、前記モジュールは、前記複数の回路基板
の中から選ばれたいずれか２枚又はそれ以上の回路基板
の間に挟まれ、これら２枚又はそれ以上の回路基板との
間で電気的接続構造又は光学的接続構造を有するもので
ある（請求項１）。

【０００６】前記の構成によれば、電子回路部品又は光
回路部品を内部に実装したモジュールを用いて、回路基
板を柔軟に接続することができるので、高密度実装を実
現でき、小型化が達成される。特に、回路基板間の接続
に用いる従来のコネクタに、光学的接続機能を持たせる
ことは不可能であったが、本発明では光学的接続も可能
になる。なお、電子回路部品として、集積回路、個別半
導体素子、コンデンサ、抵抗、インダクタンス、フィル
タ、スイッチなどがあげられ, 光回路部品として、発光
素子、受光素子、Ｓｉプラットフォーム、レンズ、導波
路、光ファイバ、光学フィルタ、フォトニック結晶など
があげられる。

【０００７】前記モジュールは、回路基板との非接続端
面に、外部装置との間の電気的接続構造又は光学的接続
構造を有するものであってもよい（請求項２）。この構
造によれば、外部装置とモジュールとの接続が直接でき
る。この外部装置との接続は、複数とすることもできる
（請求項３）。前記回路基板間の配置角度は、任意であ
り、例えば０°（平行）又は９０°（直交）であっても
よい（請求項４）。０°の場合は、基板同士を水平に配
置して、モジュールで接続する構造になる。

【０００８】前記モジュール内部の電気信号配線の特性
インピーダンスは、配線（信号線、グランド線、絶縁物
質）などのパラメータを調整することによって５０Ωに
設定することが可能である（請求項５）。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、電気回
路ユニットの一例としての、光送受信回路ユニット１を
示す斜視図であり、図２はその側面図である。平行に配
置された送受信回路基板２，３間を、２つのモジュール
４，５で電気的に接続している。

【００１０】２つのモジュール４，５のうち、フロント
モジュール４は、電気信号と光信号との変換を行うもの
である。回路基板２，３との非接続端面、つまり前側面
（図１のＸ方向から見た側面）に、外部装置との間で光
学的接続をするための光コネクタ６を有する。フロント
モジュール４は、リードフレーム等にＩＣ,抵抗、コン
デンサなどの電子回路部品や、発光素子、受光素子、Ｓ
ｉプラットフォーム、導波路等の光回路部品を搭載し、
樹脂でトランスファーモールドし、リードフレーム等の
端子７を左右両側面（図１の±Ｙ方向から見た側面）に
露出させたものである。このリードフレーム等の端子７
は、折り曲げられ、送受信回路基板２，３の電極にはん
だ付けされている。

【００１１】なお、フロントモジュール４は、回路基板
２，３との非接続端面に外部装置との間で光学的接続を
するための光コネクタ６を１つ有しているが、当該端面
に光コネクタを複数有していてもよい。また、外部装置
との間で光学的接続をするための光コネクタを、複数の
端面に有していてもよい。上側の回路基板は、送信回路
基板２であり、基板上に４チャンネル分の送信回路２ａ
を実装している。下側の回路基板は、受信回路基板３で
あり、基板上に４チャンネル分の受信回路３ａを実装し
ている。

【００１２】リアモジュール５は、送信信号及び受信信
号の入出力インターフェイス機能を実現するモジュール
であり,縦に分割配置された４つのサブモジュール５ａ
〜５ｄにより構成される。各サブモジュール５ａ〜５ｄ
は、各チャンネルに対応している。光ファイバ８は、４
芯の光ファイバをテープ状にまとめたもので、各本ごと
に波長多重によって送受信光伝送回線を構成している。

【００１３】図３(a)，(b)は、リアモジュール５の分解
斜視図である。リアモジュール５は、４つのサブモジュ
ール５ａ〜５ｄを重ね合わせている。各サブモジュール
５ａ〜５ｄは、図３(b)に示すように、リードフレーム
等にＩＣ,抵抗、コンデンサなどの電子回路部品を搭載
し、樹脂でトランスファーモールドし、リードフレーム
等の端子５１，５２を上下に露出させたものである。こ
のリードフレーム等の端子５１，５２は、送受信回路基
板２，３の所定の孔に挿入され、はんだ付けされてい
る。

【００１４】なお、サブモジュールは、素子が搭載され
た内部基板５３を、リードフレーム等で接続して、樹脂
でトランスファーモールドし、リードフレーム等の端子
５１，５２を露出させたサブモジュール５ｅのようなタ
イプのものであってもよい。以上の構造によれば、送受
信回路基板２，３と、それらの間に挟まれたフロントモ
ジュール４とリアモジュール５とにより、(１)入力した
電気信号を光信号に変換し、若しくは入力した電気信号
を変調した後に光信号に変換するという機能、並びに
(２)受信した光信号を電気信号に変換し、若しくは受信
した光信号を電気信号に変換した後に復調するという機
能を実現することができる。

【００１５】送受信回路基板２，３と、それらの間に挟
まれたモジュール４，５により、コネクタやケーブルを
使わない高密度な実装が可能となる。コネクタやケーブ
ルがないので、配線長さも最短にすることができる。こ
れにより、小型で、低コストかつ特性の優れた電気回路
ユニットを提供することができる。図４は、本発明の他
の実施形態に係る電気回路ユニットの斜視図である。こ
の形態では、平行に配置された３枚の回路基板１１，１
２，１３間を、モジュール１６，１７で接続している。
また、そのうち１枚の回路基板１３は、他の回路基板１
４とモジュール１８で接続されている。当該他の回路基
板１４は、直角に配置されたさらに他の回路基板１５と
モジュール１９，２０で接続されている。

【００１６】互いに平行な回路基板同士を接続するモジ
ュール１８の接続構造の横断面図を図５に示す。モジュ
ール１８から露出しているリードフレーム等の端子１８
ａ，１８ｂに弾力性を持たせて、回路基板１３又は回路
基板１４を挟み込み、はんだ付けしている。回路基板１
４とモジュール１９，２０との接続構造も、同様であ
る。このように、平行及び直角に配置された複数の回路
基板１１〜１５間を、モジュール１６〜１９で接続する
ことにより、立体的な配置が可能になり、さらに高密度
な実装ができる。

【００１７】いままでの説明では、回路基板とモジュー
ルとの接続は、モジュールから露出しているリードフレ
ーム等の端子を利用した電気的な接続であったが、光学
的な接続構造を採用してもよい。図６は、平行に配置さ
れた２枚の回路基板２１，２２間を、モジュール２３で
光学的に接続した例を示す断面図である。回路基板２
１，２２には発光素子及び／又は受光素子２４が搭載さ
れている。モジュール２３の接続端面には、凹部空間２
６が形成されていて、そこに回路基板２１，２２の発光
素子、受光素子２４に対応する受光素子、発光素子２５
が設置されている。モジュール２３を回路基板２１,２
２の所定位置に配置することにより、対応する素子２４
と素子２５とが向かい合って、光学的な接続が可能にな
る。凹部空間２６には透明な樹脂を封入して、光の経路
に埃などが侵入するのを防ぐのがよい。

【００１８】つぎに、モジュール内部の電気信号配線の
特性インピーダンスの設定について説明する。図７は、
モジュール３１の断面図である。モジュール内部には、
上下２層の誘電体層３２，３３が配置されていて、層間
を、電気信号配線となる導体３４〜３８が配置されてい
る。信号伝送方向は、紙面に垂直な方向である。また、
誘電体層３３の下面全面には接地導体３９が積層されて
いる。層間に配置された導体３４〜３８のうち、２本の
導体３５，３７は、差動信号（±）を載せる導体であ
り、他の導体３４，３６，３８は、接地された導体であ
る。

【００１９】層間に配置された導体３４の導体幅をＭ、
導体３５〜３８の導体幅をＬ、導体間隔をＳ、導体３４
〜３８の厚さをＤ、上層の誘電体３２の比誘電率をε
1、厚さをＤ１、下層の誘電体３３の比誘電率をε2、厚
さをＤ２とする。次のような条件を仮定して、Ｍ＝1.4ｍｍ，ε1＝4.0，ε2＝3.9，Ｄ＝0.15ｍｍ，Ｄ
１＝1.5ｍｍ，Ｄ２＝1.25ｍｍ導体幅Ｌ、導体間隔Ｓをパラメータとして、数値計算に
より、電気信号配線の特性インピーダンスを求めた。

【００２０】パラメータとした導体幅Ｌ、導体間隔Ｓの
組合せを表1に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】ピッチＬ＋Ｓが0.4ｍｍのタイプ１では、
Ｓ＝0.20ｍｍ，Ｌ＝0.20ｍｍの場合、Ｓ＝0.25ｍｍ，Ｌ
＝0.15ｍｍの場合について計算した。ピッチＬ＋Ｓが0.
5ｍｍのタイプ２では、Ｓ＝0.25ｍｍ，Ｌ＝0.25ｍｍの
場合、Ｓ＝0.30ｍｍ，Ｌ＝0.20ｍｍの場合、Ｓ＝0.35ｍ
ｍ，Ｌ＝0.15ｍｍの場合について計算した。ピッチＬ＋
Ｓが0.6ｍｍのタイプ３では、Ｓ＝0.25ｍｍ，Ｌ＝0.35
ｍｍの場合、Ｓ＝0.30ｍｍ，Ｌ＝0.30ｍｍの場合、Ｓ＝
0.35ｍｍ，Ｌ＝0.25ｍｍの場合、Ｓ＝0.40ｍｍ，Ｌ＝0.
20ｍｍの場合について計算した。

【００２３】特性インピーダンスの計算結果を表２に示
す。単位はオーム（Ω）である。

【００２４】

【表２】

【００２５】表２の計算結果をグラフにしたものを、図
８に示す。このグラフによれば、どのタイプ１，２，３
のものでも、導体間隔Ｓを調整することによって、目標
のインピーダンス（５０Ω）を実現することができるこ
とが分かる。以上で、本発明の実施の形態を説明した
が、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものでは
ない。例えばモジュールは、回路基板との非接続端面に
外部装置との間で光学的接続をするための光コネクタで
なく、外部装置との間で電気的接続をするための同軸ケ
ーブルのコネクタなどを有していてもよい。その他、本
発明の範囲内において種々の変更を施すことが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】光送受信回路ユニット１を示す斜視図である。

【図２】光送受信回路ユニット１の側面図である。

【図３】リアモジュール５の分解斜視図である。

【図４】本発明の他の実施形態に係る電気回路ユニット
の斜視図である。

【図５】互いに平行な回路基板同士を接続するモジュー
ル１８の接続構造の横断面図である。

【図６】平行に配置された２枚の回路基板２１，２２間
を、モジュール２３で光学的に接続した構造を示す断面
図である。

【図７】電気信号配線を配置したモジュール３１の断面
図である。

【図８】特性インピーダンスの計算結果を表すグラフで
ある。

【符号の説明】

１光送受信回路ユニット２送信回路基板３受信回路基板４フロントモジュール５リアモジュール５ａ〜５ｄサブモジュール６光コネクタ７リードフレーム等の端子８光ファイバ１１〜１５回路基板１６，１７，１８モジュール１８ａ，１８ｂリードフレーム等の端子１９，２０モジュール２１，２２回路基板２３モジュール２４発光素子，受光素子２５発光素子，受光素子２６凹部空間３１モジュール３２，３３誘電体層３４〜３８導体３９接地導体５１，５２リードフレーム等の端子５３内部基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに任意の角度で配置された複数の回路
基板と、電気的又は光学的機能を有するモジュールとを
備え、前記モジュールは、前記複数の回路基板の中から
選ばれたいずれか２枚又はそれ以上の回路基板の間に挟
まれ、これらの２枚又はそれ以上の回路基板との間で電
気的接続構造又は光学的接続構造を有することを特徴と
する電気回路ユニット。
【請求項２】前記モジュールは、回路基板との非接続端
面に、外部装置との間の電気的接続構造又は光学的接続
構造を有することを特徴とする請求項１記載の電気回路
ユニット。
【請求項３】前記モジュールは、外部装置との間の電気
的接続構造又は光学的接続構造を有する端面に、外部装
置との間の電気的接続構造又は光学的接続構造を複数有
することを特徴とする請求項２記載の電気回路ユニッ
ト。
【請求項４】前記回路基板間の配置角度が０°（平行）
又は９０°（直交）のいずれかである請求項１記載の電
気回路ユニット。
【請求項５】前記モジュール内部の電気信号配線の特性
インピーダンスは、５０Ωに設定されることを特徴とす
る請求項１又は請求項２記載の電気回路ユニット。