JP2007123741A - フレキシブル基板、光送受信モジュール及び光送受信装置 - Google Patents

フレキシブル基板、光送受信モジュール及び光送受信装置 Download PDF

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Abstract

【課題】コネクタとの接続箇所における高周波の信号の伝送特性を向上させることを可能とするフレキシブル基板を提供する。
【解決手段】フレキシブル基板１は、第一配線層にマイクロストリップラインとして信号線路９ａ・９ｂが形成され、第二配線層の端部に、ＦＰＣコネクタ７と電気的接続を行うための信号接続パッドが形成され、第二配線層にはグランド層１２ａが形成される。第一配線層の信号線路９ａ・９ｂと第二配線層の信号接続パッドは、貫通ビアである信号ビア１３によって接続され、信号線路９ａ・９ｂは、信号ビア１３の近傍で信号ビア１３に向けて徐々に線幅が広くなるように形成された信号線路テーパ部１６を備える。また、第二配線層のグランド層１２ａは、グランド接続パッド１１に対応した箇所から信号線路９ａ・９ｂの配線方向に向けて、信号線路テーパ部１６の形状と合わせて形成されたグランド層テーパ部１７を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、フレキシブル基板と、このフレキシブル基板を備えた光送受信モジュール及び光送受信装置に関する。詳しくは、マイクロストリップ線路の信号配線用ビアの接続部近傍と、マイクロストリップ線路に対応した接地導体部の接地接続端子の位置に対応した箇所の近傍とに、それぞれ向きを合わせたテーパ部を備えることにより、コネクタとの接続部近傍における高周波信号の伝送特性を向上させることを可能とするものである。
可撓性を有するフレキシブル基板と他の基板等を電気的に接続する際には、フレキシブル基板接続用のコネクタを介して接続する方法が用いられる。また、プリント基板上で高周波の信号を伝送する際には、マイクロストリップライン構造を有するプリント基板が用いられる。
図１４から図１７は、コネクタに電気的に接続される従来のフレキシブル基板５０の構造を示す説明図である。図１４は、フレキシブル基板５０の概略を示す平面図であり、説明のため一部の構成を透視した状態で破線で示している。図１５は図１４のＭ−Ｍ断面を示す概略図である。図１６は後述するフレキシブル基板５０の第一配線層３を示す平面図であり、図１５の上方から見た状態を示している。図１７は後述するフレキシブル基板５０の第二配線層５を示す平面図であり、図１５の下方から見た状態を示している。また、図１８は、フレキシブル基板５０が基板１８上に設けられたＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）コネクタ７に接続された状態を示す断面図である。図１８のフレキシブル基板５０は、図１４のＭ−Ｍ断面を示している。基板１８については一部の構成を示している。
図１４から図１７に示すように、フレキシブル基板５０は第一から第三の絶縁層及び第一、第二の配線層が交互に上下に積層されて形成される。第一絶縁層２及び第三絶縁層６は、例えば保護フィルムとしてカバーレイにより構成される。基板の端部の所定の領域においては、ＦＰＣコネクタ７と電気的な接続を行うために第三絶縁層６は非形成となっている。第一絶縁層２の上面にはＦＰＣコネクタ７接続時の損傷を防ぐために補強板５３が備えられる。
図１４及び図１６に示すように、第一配線層３にはベタ状のグランド層１２ｂが形成される。図１４及び図１７に示すように、第二配線層５の基板端部の近傍には、ＦＰＣコネクタ７との電気的接続を行うための各接続パッドとして、後述する信号線路９の接続を行うための信号接続パッド５２、及びグランド層の接続を行うためのグランド接続パッド５１が備えられる。各グランド接続パッド５１はフレキシブル基板５０を貫通して形成された貫通ビアであるグランドビア５４により、第一配線層３に形成されたグランド層１２ｂと接続される。また、第二配線層５には、マイクロストリップラインである一対の信号線路９ｃ・９ｄが配線され、それぞれ信号接続パッド５２に接続される。
またＦＰＣコネクタ７は、図１８に示すように、信号配線層１８ａ、絶縁層１８ｂ及びグランド層１８ｃを備えて構成された基板１８上に実装されて接続される。ＦＰＣコネクタ７は、樹脂製のハウジング３６内に、フレキシブル基板５０の各接続パッドと接触するＦＰＣ接触部３５ａ、ハウジング３６を支持する支持部３５ｃ及び基板１８へ接続されるリード部３５ｂを備えて形成される金属製のコンタクト３５が、所定の間隔で所定の数量並列されて構成される。フレキシブル基板５０の各接続パッドの間隔は、各コンタクト３５の間隔と対応している。
ＦＰＣコネクタ７の各コンタクト３５は、リード部３５ｂのＰで示す箇所で、基板１８の最外層の信号配線層１８ａ上に形成された図示しない接続パッドに半田により接続される。基板１８の各接続パッドは、それぞれ基板１８の信号配線層１８ａ上に形成された、図示しない信号線路又はグランドパターン等に接続される。
図１８に示すＦＰＣコネクタ７は下接点タイプと呼ばれるタイプのＦＰＣコネクタであり、Ｏで示すように、各接続パッドが下面に位置した状態で、フレキシブル基板５０はＦＰＣコネクタ７に接続される。
このような構成を備えることにより、フレキシブル基板５０の信号線路９、ＦＰＣコネクタ７の信号線路９に対応したコンタクト３５及び基板１８上に形成された信号線路で、高周波の信号電流が伝送される。またこの時、フレキシブル基板５０のグランド層１２ｂ、グランドビア１５、ＦＰＣコネクタ７のグランドラインに対応したコンタクト３５及び基板１８のグランド層１８ｃには、信号電流と逆の方向に信号電流に対する帰還電流が流れる。図１９は、信号電流及び帰還電流の流れを示す平面図であり、フレキシブル基板５０の第一配線層３に設けられたグランド層１２ｂ及び第二配線層５に設けられた信号線路９を示している。フレキシブル基板５０においては、図１９の矢印Ｑに示すように、信号線路９を信号電流が流れる際には、矢印Ｒに示すように第一配線層３のグランド層１２ｂに帰還電流が流れる。
また上記とは別に、低挿入力でフレキシブル基板の挿入を可能とするフレキシブル基板接続用コネクタが提案されている（例えば特許文献１参照）。
特許文献１に開示されるフレキシブル基板接続用コネクタは、フレキシブル基板が挿入される基板挿入部を備えると共に、基板挿入部の反対側にスライドカバーが進退自在に挿入されるカバー挿入部を備える。また、特許文献１に開示されるフレキシブル基板接続用コネクタは、スライドカバーの出し入れにより、基板挿入部に挿入されたフレキシブル基板に対する押圧及び押圧の解除を行うコンタクトを備える。このような構成を備えることにより、スライドカバーの操作と干渉することなく、低挿入力でフレキシブル基板の挿入が可能となるものである。
特開２００２−５０４２３号公報
しかし、図１４から図１９で説明した、コネクタに電気的に接続される従来のフレキシブル基板５０では、次のような問題がある。図１８に示すように、フレキシブル基板５０がＦＰＣコネクタ７に接続された状態では、信号線路９が備えられる第二配線層５は、基板１８側に位置する。これにより、第二配線層５に備えられた信号線路９と、Ｎに示す基板１８のグランド層１２ｂが結合することによりキャパシタンスが生じ、信号線路９の特性インピーダンスが低下してしまう。これにより、信号線路９の特性インピーダンスが所定の値にならないため、高周波信号の伝送特性が低下してしまう問題がある。
また、特許文献１に開示されるフレキシブル基板接続用コネクタは、低挿入力でのフレキシブル基板挿入を行うための構成であり、高周波信号の伝送特性を向上させることはできない。
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、コネクタとの接続部近傍における高周波信号の伝送特性を向上させることを可能とするフレキシブル基板と、このフレキシブル基板を備えた光送受信モジュール及び光送受信装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するため、本発明に係るフレキシブル基板は、最外層の信号配線層にマイクロストリップ線路を備え、コネクタと電気的に接続されるフレキシブル基板において、マイクロストリップ線路を備える信号配線層の他方の最外層に、コネクタとのマイクロストリップ線路の接続を行う信号接続端子を備えると共に、信号接続端子に対する所定の位置に、コネクタとの接地導体部の接続を行う接地接続端子を備え、マイクロストリップ線路と信号接続端子は、当該フレキシブル基板を貫通して形成される信号配線用ビアにより接続され、マイクロストリップ線路は、信号配線用ビアの近傍で信号配線用ビアに向けて徐々に線幅が広くなるように形成されたテーパ部を備え、マイクロストリップ線路に対応した接地導体層の接地導体部は、接地接続端子の位置に対応した箇所からマイクロストリップ線路の配線方向に向けて、マイクロストリップ線路のテーパ部の形状と合わせて形成されたテーパ部を備えることを特徴とするものである。
本発明に係るフレキシブル基板においては、フレキシブル基板の最外層の信号配線層に設けられたマイクロストリップ線路、及びマイクロストリップ線路と信号接続端子を接続する信号配線用ビアに高周波の信号電流が流れる。この時、マイクロストリップ線路に対応した接地導体層には、信号電流と反対方向に帰還電流が流れる。
ここで、マイクロストリップ線路は、信号配線用ビアの近傍で信号配線用ビアに向けて徐々に線幅が広くなるように形成されたテーパ部を備える。また、マイクロストリップ線路に対応した接地導体層の接地導体部は、接地接続端子の位置に対応した箇所からマイクロストリップ線路の配線方向に向けて、マイクロストリップ線路のテーパ部の形状と合わせて形成されたテーパ部を備える。
このため、マイクロストリップ線路と信号配線用ビアの接続部近傍における、マイクロストリップ線路と接地導体部の結合を強めることができ、伝送線路の特性インピーダンスの急激な変化が抑えられる。
上述した課題を解決するため、本発明に係る光送受信モジュールは、光送受信回路基板、及び、光送受信回路基板に接続された、電気信号を光信号に変換して出力する光送信モジュールと光信号を電気信号に変換して出力する光受信モジュールとを備えた光送受信モジュールにおいて、光送受信回路基板は、最外層の信号配線層にマイクロストリップ線路を備えるフレキシブル基板を介して、他基板に備えられたコネクタに電気的に接続され、フレキシブル基板は、マイクロストリップ線路を備える信号配線層の他方の最外層に、コネクタとのマイクロストリップ線路の接続を行う信号接続端子を備えると共に、信号接続端子に対する所定の位置に、コネクタとの接地導体部の接続を行う接地接続端子を備え、マイクロストリップ線路と信号接続端子は、フレキシブル基板を貫通して形成される信号配線用ビアにより接続され、マイクロストリップ線路は、信号配線用ビアの近傍で信号配線用ビアに向けて徐々に線幅が広くなるように形成されたテーパ部を備え、マイクロストリップ線路に対応した接地導体層の接地導体部は、接地接続端子の位置に対応した箇所からマイクロストリップ線路の配線方向に向けて、マイクロストリップ線路のテーパ部の形状と合わせて形成されたテーパ部を備えることを特徴とするものである。
本発明に係る光送受信モジュールのフレキシブル基板においては、フレキシブル基板の最外層の信号配線層に設けられたマイクロストリップ線路、及びマイクロストリップ線路と信号接続端子を接続する信号配線用ビアに高周波の信号電流が流れる。この時、マイクロストリップ線路に対応した接地導体層には、信号電流と反対方向に帰還電流が流れる。
ここで、マイクロストリップ線路は、信号配線用ビアの近傍で信号配線用ビアに向けて徐々に線幅が広くなるように形成されたテーパ部を備える。また、マイクロストリップ線路に対応した接地導体層の接地導体部は、接地接続端子の位置に対応した箇所からマイクロストリップ線路の配線方向に向けて、マイクロストリップ線路のテーパ部の形状と合わせて形成されたテーパ部を備える。
このため、マイクロストリップ線路と信号配線用ビアの接続部近傍における、マイクロストリップ線路と接地導体部の結合を強めることができ、伝送線路の特性インピーダンスの急激な変化が抑えられる。
上述した課題を解決するため、本発明に係る光送受信装置は、光送受信回路基板及び、光送受信回路基板に接続された、電気信号を光信号に変換して出力する光送信モジュールと、光信号を電気信号に変換して出力する光受信モジュールを備えた光送受信モジュールと、光送受信モジュールが接続される親基板を有する光送受信装置において、光送受信回路基板は最外層の信号配線層にマイクロストリップ線路を備えるフレキシブル基板を介して親基板に接続され、フレキシブル基板は、マイクロストリップ線路を備える信号配線層の他方の最外層に、コネクタとのマイクロストリップ線路の接続を行う信号接続端子を備えると共に、信号接続端子に対する所定の位置に、コネクタとの接地導体部の接続を行う接地接続端子を備え、マイクロストリップ線路と信号接続端子は、フレキシブル基板を貫通して形成される信号配線用ビアにより接続され、マイクロストリップ線路は、信号配線用ビアの近傍で信号配線用ビアに向けて徐々に線幅が広くなるように形成されたテーパ部を備え、マイクロストリップ線路に対応した接地導体層の接地導体部は、接地接続端子の位置に対応した箇所からマイクロストリップ線路の配線方向に向けて、マイクロストリップ線路のテーパ部の形状と合わせて形成されたテーパ部を備えることを特徴とするものである。
本発明に係る光送受信装置のフレキシブル基板においては、フレキシブル基板の最外層の信号配線層に設けられたマイクロストリップ線路、及びマイクロストリップ線路と信号接続端子を接続する信号配線用ビアに高周波の信号電流が流れる。この時、マイクロストリップ線路に対応した接地導体層には、信号電流と反対方向に帰還電流が流れる。
ここで、マイクロストリップ線路は、信号配線用ビアの近傍で信号配線用ビアに向けて徐々に線幅が広くなるように形成されたテーパ部を備える。また、マイクロストリップ線路に対応した接地導体層の接地導体部は、接地接続端子の位置に対応した箇所からマイクロストリップ線路の配線方向に向けて、マイクロストリップ線路のテーパ部の形状と合わせて形成されたテーパ部を備える。
このため、マイクロストリップ線路と信号配線用ビアの接続部近傍における、マイクロストリップ線路と接地導体部の結合を強めることができ、伝送線路の特性インピーダンスの急激な変化が抑えられる。
本発明に係るフレキシブル基板によれば、マイクロストリップ線路は、信号配線用ビアに向けて徐々に線幅が広くなるように形成されたテーパ部を備え、マイクロストリップ線路に対応した接地導体層の接地導体部は、マイクロストリップ線路のテーパ部の形状と合わせて形成されたテーパ部を備える。これにより、信号電流の伝送線路の特性インピーダンスの急激な変化が抑えられる。よって、フレキシブル基板とコネクタとの接続部近傍における高周波信号の伝送特性を向上させることが可能となる。
本発明に係る光送受信モジュールによれば、フレキシブル基板のマイクロストリップ線路は、信号配線用ビアに向けて徐々に線幅が広くなるように形成されたテーパ部を備え、マイクロストリップ線路に対応した接地導体層の接地導体部は、マイクロストリップ線路のテーパ部の形状と合わせて形成されたテーパ部を備える。これにより、信号電流の伝送線路の特性インピーダンスの急激な変化が抑えられる。よって、フレキシブル基板とコネクタとの接続部近傍における高周波信号の伝送特性を向上させることができ、高速のデータの送受信を安定して行うことが可能となる。
本発明に係る光送受信装置によれば、フレキシブル基板のマイクロストリップ線路は、信号配線用ビアに向けて徐々に線幅が広くなるように形成されたテーパ部を備え、マイクロストリップ線路に対応した接地導体層の接地導体部は、マイクロストリップ線路のテーパ部の形状と合わせて形成されたテーパ部を備える。これにより、信号電流の伝送線路の特性インピーダンスの急激な変化が抑えられる。よって、フレキシブル基板とコネクタとの接続部近傍における高周波信号の伝送特性を向上させることができ、高速のデータの送受信を安定して行うことが可能となる。
以下図面を参照して、本発明のフレキシブル基板、光送受信モジュール及び光送受信装置の実施の形態について説明する。まず、本発明のフレキシブル基板の実施の形態について説明する。
＜本実施の形態のフレキシブル基板の構成例＞
図１から図６は、本実施の形態のフレキシブル基板１の構成を示す説明図である。図１は、フレキシブル基板１の概略を示す平面図であり、説明のため一部の構成を透視した状態で破線で示している。図２は図１のＡ−Ａ断面を示す概略図である。図３は後述するフレキシブル基板１の第一配線層３を示す平面図であり、図２の上方から見た状態を示している。図４及び図５は、後述するフレキシブル基板１の第二配線層５を示す平面図であり、図２の下方から見た状態を示している。図４は図１及び図３に対応した箇所を示しており、図５は図４の左右方向を長くした状態で示している。
また、図６は、フレキシブル基板１が基板１８上に設けられたＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）コネクタ７に接続された状態を示す断面図である。図６のフレキシブル基板１は、図１のＡ−Ａ断面を示している。基板１８については、一部の構成を示している。
図１から図５に示すように、フレキシブル基板１は第一から第三の絶縁層及び第一、第二の配線層が交互に上下に積層されて形成される。第一、第二の配線層は、例えばＣＣＬ（Copper Clad Laminate）等の金属膜により形成される。第一から第三の絶縁層はエポキシ系又はポリミド系の樹脂により構成される。第一絶縁層２及び第三絶縁層６は、例えば保護フィルムとしてカバーレイにより構成される。基板の端部の所定の領域においては、ＦＰＣコネクタ７と電気的な接続を行うために第三絶縁層６は非形成となっている。第一絶縁層２の上面にはＦＰＣコネクタ７接続時の損傷を防ぐために補強板８が備えられる。
図１及び図３に示すように、第一配線層３には、マイクロストリップラインとして信号線路９ａ・９ｂが形成される。また、第二配線層５の端部には、ＦＰＣコネクタ７と各信号線路９の電気的接続を行うための信号接続パッド１０、及びＦＰＣコネクタ７とグランド層の接続を行うためのグランド接続パッド１１が形成される。更に、図１、図４及び図５に示すように、第二配線層５には、グランド層１２ａが形成される。グランド層１２ａは、図５のＬ１６に示すように、信号線路９ａ・９ｂに対応した箇所で所定の幅に形成される。Ｌ１６で示すグランド層１２ａの幅は、グランド層１２ａの共振による周囲への影響を考慮して決定される。
第一配線層３の信号線路９と第二配線層５の信号接続パッド１０は、フレキシブル基板１を貫通して形成された貫通ビアである信号ビア１３によって接続される。信号線路９と信号接続パッド１０は、両者間の電位差を少なくするために、例えば三つの信号ビア１３により接続される。
また、図３に示すように、グランド接続パッド１１の位置に対応した箇所において、外部からのノイズの侵入及び各信号線間の干渉を防止するため、グランドガード部１４が形成される。グランドガード部１４を形成するために、グランド接続パッド１１に対応した箇所において、第一配線層３と第二配線層５に形成されたグランド層１２ａがグランドビア１５により接続される。グランドガード部１４の第一配線層３と第二配線層５の間の電位差を少なくするため、両者は、例えば三つ以上のグランドビア１５により接続される。
図１及び図３に示すように、信号線路９ａ・９ｂは、信号ビア１３の近傍で信号ビア１３に向けて徐々に線幅が広くなるように形成された信号線路テーパ部１６を備える。また、図１及び図４に示すように、第二配線層５のグランド層１２ａは、グランド接続パッド１１に対応した箇所から信号線路９ａ・９ｂの配線方向に向けて、信号線路９ａ・９ｂの信号線路テーパ部１６の形状と合わせて形成されたグランド層テーパ部１７を備える。
ＦＰＣコネクタ７は、図６に示すように、信号配線層１８ａ、絶縁層１８ｂ及びグランド層１８ｃを備えて構成された基板１８上に実装されて接続される。ＦＰＣコネクタ７は、樹脂製のハウジング３６内に、フレキシブル基板１の各接続パッドと接触するＦＰＣ接触部３５ａ、ハウジング３６を支持する支持部３５ｃ及び基板１８へ接続されるリード部３５ｂを備えて形成される金属製のコンタクト３５が、所定の間隔で所定の数量並列されて構成される。フレキシブル基板１の各接続パッドの間隔は、各コンタクト３５の間隔と対応している。
ＦＰＣコネクタ７の各コンタクト３５は、リード部３５ｂのＣで示す箇所で、基板１８の最外層の信号配線層１８ａ上に形成された図示しない接続パッドに半田により接続される。基板１８の各接続パッドは、それぞれ基板１８の信号配線層１８ａ上に形成された、図示しない信号線路又はグランドパターン等に接続される。
図６に示すＦＰＣコネクタ７は下接点タイプと呼ばれるタイプのＦＰＣコネクタであり、Ｄで示すように、各接続パッドが下面に位置した状態で、フレキシブル基板１はＦＰＣコネクタ７に接続される。
図１から図６に示す本実施の形態のフレキシブル基板１においては、一つの信号線路９によりシングルエンドモードの信号が伝送される構成としても良く、また、一対の信号線路９により差動信号が伝送される構成としても良い。
＜本実施の形態のフレキシブル基板の動作例＞
次に、本実施の形態のフレキシブル基板１の動作例について説明する。本実施の形態のフレキシブル基板１では、信号線路９ａ・９ｂ、及び各信号ビア１３により信号が伝送される。本実施の形態のフレキシブル基板１は、図６に示すように、下接点タイプのＦＰＣコネクタに接続された状態では、信号線路９が備えられる第一配線層３は、ＦＰＣコネクタ７が実装される基板１８に対して逆側に位置する。このため、信号線路９は、フレキシブル基板１の第二配線層５に備えられたグランド層１２ａと主に結合し、Ｂに示す基板１８に備えられるグランド層１８ｃとは結合しない。このため、信号線路９と、基板１８のグランド層１８ｃが結合してキャパシタンスが生じることによる、信号線路９の特性インピーダンスの低下を防ぐことができ、高周波信号の伝送特性の低下を防ぐことができる。
図７は本実施の形態のフレキシブル基板１の信号線路９にて、高周波の信号が伝送される際の信号電流及び帰還電流の流れを示す平面図である。図７は、フレキシブル基板１の第一配線層３に設けられた信号線路９ａ・９ｂ及び第二配線層５に設けられたグランド層１２ａを示している。フレキシブル基板１の各信号線路９に高周波の信号が伝送される際には、図７の矢印Ｅに示すように信号線路９ａ・９ｂに電流が流れる。またこの時、図７の矢印Ｆに示すようにグランド層１２ａを帰還電流が流れる。
ここで本実施の形態のフレキシブル基板１においては、第一配線層３ａに備えられた信号線路９ａ・９ｂは、信号ビア１３の近傍で信号ビア１３に向かって徐々に広くなるように形成された信号線路テーパ部１６を備える。また、第二配線層５のグランド接続パッド１１の近傍において、信号線路９の信号線路テーパ部１６に合わせた向きに形成された、グランド層テーパ部１７を備える。
このため、信号線路９ａ・９ｂと信号ビア１３の接続部近傍における、信号線路９ａ・９ｂとの第二配線層５のグランド層１２ａの結合を強めることができ、伝送線路の特性インピーダンスの急激な変化が抑えられる。更に、図６の矢印Ｆに示すように、グランド接続パッド１１の近傍において帰還電流の経路の急激な変化が抑えられる。これにより、フレキシブル基板１とＦＰＣコネクタ７の接続箇所における高周波の信号の伝送特性を向上させることが可能となる。
図８は、図１から図６で示す本実施の形態のフレキシブル基板１と、図１４から図１８で示す従来のフレキシブル基板５０の各周波数における、信号線路９上の信号電流の反射損失（Ｓ１１）の測定結果を示す図である。Ｇは本実施の形態のフレキシブル基板１の測定結果を示し、Ｈは従来のフレキシブル基板５０の測定結果を示している。
図９は、図１から図６で示す本実施の形態のフレキシブル基板１と、図１４から図１８で示す従来のフレキシブル基板５０の各周波数における、信号線路９上の信号電流の伝送損失（Ｓ２１）の測定結果を示す図である。Ｉは本実施の形態のフレキシブル基板１の測定結果を示し、Ｊは従来のフレキシブル基板５０の測定結果を示している。
各測定結果における各部の寸法は次の通りである。本実施の形態のフレキシブル基板１において、信号ビア１３及びグランドビア１５の直径は０．２５ｍｍであり、図３のＬ４及びＬ５で示す、信号ビア１３及びグランドビア１５の間隔は０．７２５ｍｍである。また、Ｌ７で示す長さは０．９５ｍｍであり、Ｌ８で示す長さは０．６５ｍｍである。更に、Ｌ１及びＬ２で示す長さは０．５ｍｍであり、Ｌ３で示す長さは２．０ｍｍであり、Ｌ１７で示す長さは０．２５ｍｍであり、Ｌ５で示す長さは３．０ｍｍである。
また、本実施の形態のフレキシブル基板１において、図４のＬ１１に示す信号接続パッド１０の幅は０．９５ｍｍであり、Ｌ１３に示すグランド接続パッド１１の幅は０．６５ｍｍである。更にＬ９で示す長さは０．３５ｍｍであり、Ｌ１０で示す長さは０．１０２５ｍｍであり、Ｌ１２で示す長さは１．３５ｍｍである。図５において、Ｌ１４で示す長さは１．５ｍｍであり、Ｌ１５で示す長さは２．０ｍｍであり、Ｌ１６で示す長さは２．５ｍｍである。
また、本実施の形態のフレキシブル基板１において、第二絶縁層１８ｂはポリミド系の樹脂で構成され、比誘電率の値は３．２であり、ｔａｎδの値は０．００５である。また、基板の厚みは０．０５ｍｍであり、特性インピーダンスの値は５０Ωに制御されている。
高速信号の安定した伝送を行うためには、伝送データレートの周波数において伝送路の反射損失（Ｓ１１）が−１０ｄＢ以下であり、伝送損失（Ｓ２１）が−３ｄＢ以上であることが必要であるとされる。図８及び図９に示すように、本実施の形態のフレキシブル基板１においては１０ＧＨｚで反射損失が−１６ｄＢ以下の値となり、伝送損失が−０．３ｄＢ以上の値となる。よって、本実施の形態のフレキシブル基板１においては、１０Ｇｂｐｓの高速のシリアル伝送を安定して行うことができる。以上より、本実施の形態のフレキシブル基板１で、ＦＰＣコネクタ７との接続部近傍における高周波信号の伝送特性を向上させることが可能となることが確認できる。
次に本発明に係る光送受信モジュール及び光送受信装置の実施の形態として、本実施の形態のフレキシブル基板１を用いた光送受信モジュール及びネットワークカードについて説明する。
＜本実施の形態の光送受信モジュール及びネットワークカードの構成例＞
図１０から図１３は、本実施の形態の光送受信モジュール１９及びネットワークカード２０の構成を示す説明図である。図１０は本実施の形態の光送受信モジュール１９及びネットワークカード２０の第１の例の概略を示す平面図であり、図１１は本実施の形態の光送受信モジュール１９及びネットワークカード２０の第１の例の概略を示す断面図である。図１２は光送受信モジュール１９及びネットワークカード２０の第２の例の概略を示す平面図であり、図１３は光送受信モジュール１９及びネットワークカード２０の第２の例の概略を示す断面図である。図１１及び図１３においては、後述するベゼル２４は示していない。
本実施の形態のネットワークカード２０は、光送受信モジュール１９を備えており、パーソナルコンピュータ等の拡張スロットに搭載され、後述する光ケーブル接続コネクタ３３に接続された光ケーブルを通じて、外部の情報通信機器等とのデータの送受信を可能とするものである。光送受信モジュール１９及びネットワークカード２０は、例えば次のような構成となる。
図１０から図１３に示すように、ネットワークカード２０は、光ケーブル接続コネクタ３３を有する光送受信モジュール１９、光送受信ボード接続用ＦＰＣ２１、光送受信回路部Ｂ２２を有するホストボード２３及びホストボード２３の端部に取り付けられるベゼル２４を備えて構成される。光送受信モジュール１９は、光ケーブル接続コネクタ３３がベゼル２４から突出するようにホストボード２３に取り付けられている。また、ホストボード２３はカードエッジ部２５を有しており、ネットワークカード２０はこのカードエッジ部２５にてパーソナルコンピュータ等の拡張スロットへ搭載することが可能となっている。
光送受信モジュール１９は、光送受信モジュール筐体２６、ＴＯＳＡ２７、ＲＯＳＡ２８、ＴＯＳＡ接続用ＦＰＣ３０、ＲＯＳＡ接続用ＦＰＣ２９及び光送受信回路部Ａ３１を有する光送受信ボード３２を備えて構成される。
ＴＯＳＡ２７及びＲＯＳＡ２８は、光送受信モジュール筐体２６の光ケーブル接続コネクタ３３に対応した位置に並んで配置される。ＴＯＳＡ（Transmitter Optical Sub-Assembly）２７は、レーザーダイオード等を備えた送信用の光デバイスであり、光ケーブル接続コネクタ３３に接続される光ケーブルのコネクタに対するインターフェースを有し、電気信号を光信号に変換して出力する。ＴＯＳＡ２７は光送信モジュールの一例である。ＲＯＳＡ（Receiver Optical Sub-Assembly）２８は、フォトダイオード等を備えた受信用の光デバイスであり、光ケーブル接続コネクタ３３に接続される光ケーブルのコネクタに対するインターフェースを有し、光信号を電気信号に変換して出力する。ＲＯＳＡ２８は光受信モジュールの一例である。
ＴＯＳＡ２７及びＲＯＳＡ２８は、それぞれＴＯＳＡ接続用ＦＰＣ３０及びＲＯＳＡ接続用ＦＰＣ２９により、光送受信ボード３２に接続される。光送受信ボード３２は、リジット基板により構成され、ＴＯＳＡ接続用ＦＰＣ３０及びＲＯＳＡ接続用ＦＰＣ２９を介してＴＯＳＡ２７及びＲＯＳＡ２８に接続された光送受信回路部Ａ３１を備える。光送受信回路部Ａ３１には、例えばＴＯＳＡ２７のレーザーダイオードの駆動回路、及びＲＯＳＡ２８のフォトダイオードにより受光した信号のポストアンプ回路等が備えられる。
光送受信ボード３２は光送受信ボード接続用ＦＰＣ２１を介してホストボード２３に接続される。これにより、光送受信回路部Ａ３１の各回路は、光送受信ボード接続用ＦＰＣ２１を介して光送受信回路部Ｂ２２の各回路に接続された状態となる。光送受信回路部Ｂ２２には、例えばＰＨＹ（Physical layer）用チップ、及びＭＡＣ（Media Access Control）用チップ等が備えられる。光送受信ボード３２は光送受信回路基板の一例であり、ホストボード２３は親基板の一例である。光送受信ボード接続用ＦＰＣ２１は、図１から図６で説明した、本実施の形態のフレキシブル基板１が適用される。
図１０及び図１１で示す、第１の例の光送受信モジュール１９は、ＴＯＳＡ接続用ＦＰＣ３０、ＲＯＳＡ接続用ＦＰＣ２９、光送受信ボード接続用ＦＰＣ２１及び光送受信ボード３２は、図１０及び図１１のＫで示す各基板の接続箇所において、半田付けされている。よって、ＴＯＳＡ接続用ＦＰＣ３０、ＲＯＳＡ接続用ＦＰＣ２９、光送受信ボード接続用ＦＰＣ２１及び光送受信ボード３２が一体で形成されるフレックスリジッド基板により構成される場合と比較して、各基板を別々に製造することが可能となる。よって各基板を低コストで製造することが可能となる。また、各基板が別々に製造されることにより、例えば光送受信ボード接続用ＦＰＣ２１にのみ設計変更が生じた場合でも、光送受信ボード接続用ＦＰＣ２１の製造工程のみを変更すれば良く、設計変更による影響を小さい範囲に押さえることが可能となる。
また、図１２及び図１３で示す、第２の例の光送受信モジュール１９は、ＴＯＳＡ接続用ＦＰＣ３０、ＲＯＳＡ接続用ＦＰＣ２９、光送受信ボード接続用ＦＰＣ２１及び光送受信ボード３２はフレックスリジット基板により構成される。これにより、ＴＯＳＡ接続用ＦＰＣ３０、ＲＯＳＡ接続用ＦＰＣ２９及び光送受信ボード接続用ＦＰＣ２１の各フレキシブル基板を光送受信ボード３２に半田付けする構成と比較して、製造時の半田付け作業が不要になる。よって、製造作業時間の短縮することができ、更に、半田付けの作業不良、及び半田付け作業時の熱による周辺の各部品に対する悪影響による製造不良の発生防止することができる。
更に、図１０から図１３に示す、本実施の形態の光送受信モジュール１９及びネットワークカード２０は、光送受信ボード接続用ＦＰＣ２１が、ホストボード２３に備えられたＦＰＣコネクタ３４により接続されている。これにより、光送受信ボード接続用ＦＰＣ２１のホストボード２３への取り付け作業を容易に行うことが可能となる。
また、本実施の形態の光送受信モジュール１９及びネットワークカード２０においては、ＴＯＳＡ２７、ＲＯＳＡ２８、光送受信ボード３２及びホストボード２３がフレキシブル基板により接続される。これにより、各フレキシブル基板の長さの範囲内で各部材の配置を変更することができ、例えば、各部材がフレキシブル基板により接続された後に、光送受信ボード３２が取り付けられた光送受信モジュール筐体の端面を、ベゼル２４の位置に合わせるために位置の調整を行うことが可能となる。
更に、本実施の形態の光送受信モジュール１９及びネットワークカード２０においては、光送受信を行うための各モジュール及び回路の一部が、光送受信モジュールとして構成されている。これにより、他のネットワークカード等の光送受信装置と光送受信モジュールの仕様を共通化し、他のネットワークカード等の光送受信装置と同一仕様の光送受信モジュールを使用することが可能となる。これにより、設計・製造のコストを下げることが可能となる。
＜本実施の形態の光送受信モジュール及びネットワークカードの動作例＞
次に、図１０から図１３で説明した光送受信モジュール１９及びネットワークカード２０の動作例を説明する。光送受信モジュール１９及びネットワークカード２０は、パーソナルコンピュータ等の拡張スロットに搭載され、光ケーブル接続コネクタ３３に接続された光ケーブルを通じて、次に示すように外部の情報通信機器等とのデータの送受信が行われる。
外部の情報通信機器等へのデータの送信は、次のように行われる。パーソナルコンピュータ等の拡張スロットに接続されたカードエッジ部２５を介して、データ送信に必要な情報が電気信号で光送受信回路部Ｂ２２に入力される。光送受信回路部Ｂ２２に電気信号で入力されたデータ送信に必要な情報は、ＭＡＣ用チップ及びＰＨＹ用チップ等により処理が行われ、光送受信ボード接続用ＦＰＣ２１を介して光送受信ボード３２上の光送受信回路部Ａ３１に電気信号で入力される。その後、光送受信回路部Ａ３１に入力された情報に基づき、ＴＯＳＡ接続用ＦＰＣ３０を介して、電気信号でＴＯＳＡ２７のレーザーダイオードが駆動され、光ケーブルを通じて外部の情報通信機器に対して光信号でデータの送信が行われる。
外部の情報通信機器等からのデータの受信は、次のように行われる。外部の情報通信機器からのデータが、ＲＯＳＡ２８のフォトダイオードに光ケーブルを通じて光信号で入力される。ＲＯＳＡ２８のフォトダイオードに入力された光信号は電気信号に変換され、ＲＯＳＡ接続用ＦＰＣ２９を介して、光送受信ボード３２上の光送受信回路部Ａ３１に電気信号で入力される。光送受信回路部Ａ３１に入力された電気信号はポストアンプ回路等により処理された後、光送受信ボード接続用ＦＰＣ２１を介してホストボード２３上の光送受信回路部Ｂ２２に入力される。光送受信回路部Ｂ２２に入力された電気信号はＰＨＹ用チップ及びＭＡＣ用チップ等により処理が行われ、受信したデータとしてカードエッジ部２５を介してパーソナルコンピュータ等側に電気信号で出力される。
また、上述したように、光ケーブルを通じて外部の情報通信機器とデータの送受信が行われる際には、ＴＯＳＡ接続用ＦＰＣ３０、ＲＯＳＡ接続用ＦＰＣ２９、光送受信ボード接続用ＦＰＣ２１、光送受信ボード３２及びホストボード２３の各信号線路、及び各基板の接合箇所では高周波の電気信号が伝送される。例えば、１０Ｇビット／秒といった高速のシリアルデータ伝送が行われるような場合は、１０ＧＨｚを越える高周波の信号に対しても対応する必要がある。
本実施の形態の光送受信モジュール１９及びネットワークカード２０においては、光送受信ボード接続用ＦＰＣ２１には、図１から図６で示した本実施の形態のフレキシブル基板１が適用される。これにより、高速のデータの送受信を行うことでフレキシブル基板の信号線路のＦＰＣコネクタへの接続箇所において、高周波の信号が伝送される場合であっても、高品位な信号の伝送が可能となり、安定したデータの送受信が可能となる。
本発明は、コネクタに電気的に接続されるフレキシブル基板と、このフレキシブル基板を備えた光送受信モジュール及び光送受信装置に適用される。
本実施の形態のフレキシブル基板の平面図である。 本実施の形態のフレキシブル基板の断面図である。 本実施の形態のフレキシブル基板の平面図である。 本実施の形態のフレキシブル基板の平面図である。 本実施の形態のフレキシブル基板の平面図である。 本実施の形態のフレキシブル基板のコネクタ接続状態の断面図である。 本実施の形態のフレキシブル基板の平面図である。 反射損失の測定結果である。 伝送損失の測定結果である。 第１の例の光送受信モジュール及びネットワークカードの平面図である。 第１の例の光送受信モジュール及びネットワークカードの断面図である。 第２の例の光送受信モジュール及びネットワークカードの平面図である。 第２の例の光送受信モジュール及びネットワークカードの断面図である。 従来のフレキシブル基板の平面図である。 従来のフレキシブル基板の断面図である。 従来のフレキシブル基板の平面図である。 従来のフレキシブル基板の平面図である。 従来のフレキシブル基板のコネクタ接続状態の断面図である。 従来のフレキシブル基板の平面図である。
符号の説明
１・・・フレキシブル基板、９ａ・・・信号線路、９ｂ・・・信号線路、９ｃ・・・信号線路、９ｄ・・・信号線路、１０・・・信号接続パッド、１１・・・グランド接続パッド、１２ａ・・・グランド層、１３・・・信号ビア、１５・・・グランドビア、１７・・・グランド層テーパ部、１９・・・光送受信モジュール、２１・・・光送受信ボード接続用ＦＰＣ、２３・・・ホストボード、２７・・・ＴＯＳＡ、２８・・・ＲＯＳＡ、２９・・・ＲＯＳＡ接続用ＦＰＣ、３０・・・ＴＯＳＡ接続用ＦＰＣ、３２・・・光送受信ボード

Claims (8)

  1. 最外層の信号配線層にマイクロストリップ線路を備え、コネクタと電気的に接続されるフレキシブル基板において、
    前記マイクロストリップ線路を備える前記信号配線層の他方の最外層に、前記コネクタとのマイクロストリップ線路の接続を行う信号接続端子を備えると共に、前記信号接続端子に対する所定の位置に、前記コネクタとの接地導体部の接続を行う接地接続端子を備え、
    前記マイクロストリップ線路と前記信号接続端子は、当該フレキシブル基板を貫通して形成される信号配線用ビアにより接続され、
    前記マイクロストリップ線路は、前記信号配線用ビアの近傍で前記信号配線用ビアに向けて徐々に線幅が広くなるように形成されたテーパ部を備え、
    前記マイクロストリップ線路に対応した接地導体層の接地導体部は、前記接地接続端子の位置に対応した箇所から前記マイクロストリップ線路の配線方向に向けて、前記マイクロストリップ線路の前記テーパ部の形状と合わせて形成されたテーパ部を備える
    ことを特徴とするフレキシブル基板。
  2. 前記コネクタはプリント基板上に実装され、
    前記信号接続端子及び前記接地接続端子が、前記プリント基板側に位置した状態で、前記コネクタに接続される
    ことを特徴とする請求項１記載のフレキシブル基板。
  3. 前記マイクロストリップ線路と前記信号接続端子は、複数の前記信号配線用ビアにより接続される
    ことを特徴とする請求項１記載のフレキシブル基板。
  4. 一対のマイクロストリップ線路により差動信号が伝送される
    ことを特徴とする請求項１記載のフレキシブル基板。
  5. 前記マイクロストリップ線路を備える前記信号配線層、各接地導体層及び前記接地接続端子は、当該フレキシブル基板を貫通して形成される接地配線用ビアにより接続される
    ことを特徴とする請求項１記載のフレキシブル基板。
  6. 前記マイクロストリップ線路を備える前記信号配線層、各接地導体層及び前記接地接続端子は、複数の前記接地配線用ビアにより接続される
    ことを特徴とする請求項５記載のフレキシブル基板。
  7. 光送受信回路基板、及び、前記光送受信回路基板に接続された、電気信号を光信号に変換して出力する光送信モジュールと光信号を電気信号に変換して出力する光受信モジュールとを備えた光送受信モジュールにおいて、
    前記光送受信回路基板は、最外層の信号配線層にマイクロストリップ線路を備えるフレキシブル基板を介して、他基板に備えられたコネクタに電気的に接続され、
    前記フレキシブル基板は、前記マイクロストリップ線路を備える前記信号配線層の他方の最外層に、前記コネクタとのマイクロストリップ線路の接続を行う信号接続端子を備えると共に、前記信号接続端子に対する所定の位置に、前記コネクタとの接地導体部の接続を行う接地接続端子を備え、
    前記マイクロストリップ線路と前記信号接続端子は、前記フレキシブル基板を貫通して形成される信号配線用ビアにより接続され、
    前記マイクロストリップ線路は、前記信号配線用ビアの近傍で前記信号配線用ビアに向けて徐々に線幅が広くなるように形成されたテーパ部を備え、
    前記マイクロストリップ線路に対応した接地導体層の接地導体部は、前記接地接続端子の位置に対応した箇所から前記マイクロストリップ線路の配線方向に向けて、前記マイクロストリップ線路の前記テーパ部の形状と合わせて形成されたテーパ部を備える
    ことを特徴とする光送受信モジュール。
  8. 光送受信回路基板、及び、前記光送受信回路基板に接続された、電気信号を光信号に変換して出力する光送信モジュールと光信号を電気信号に変換して出力する光受信モジュールとを有する光送受信モジュールと、前記光送受信モジュールが接続される親基板とを備えた光送受信装置において、
    前記光送受信回路基板は、最外層の信号配線層にマイクロストリップ線路を備えるフレキシブル基板を介して、前記親基板に備えられたコネクタに電気的に接続され、
    前記フレキシブル基板は、前記マイクロストリップ線路を備える前記信号配線層の他方の最外層に、前記コネクタとのマイクロストリップ線路の接続を行う信号接続端子を備えると共に、前記信号接続端子に対する所定の位置に、前記コネクタとの接地導体部の接続を行う接地接続端子を備え、
    前記マイクロストリップ線路と前記信号接続端子は、前記フレキシブル基板を貫通して形成される信号配線用ビアにより接続され、
    前記マイクロストリップ線路は、前記信号配線用ビアの近傍で前記信号配線用ビアに向けて徐々に線幅が広くなるように形成されたテーパ部を備え、
    前記マイクロストリップ線路に対応した接地導体層の接地導体部は、前記接地接続端子の位置に対応した箇所から前記マイクロストリップ線路の配線方向に向けて、前記マイクロストリップ線路の前記テーパ部の形状と合わせて形成されたテーパ部を備える
    ことを特徴とする光送受信装置。


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