JP2011053269A - 光電気複合配線モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストかつ低ロスで光信号を長尺に伝送することができると共に、大電流の電気信号を伝送することが可能な光電気複合配線モジュールの提供を目的とする。
【解決手段】光信号を受信する受光モジュールおよび／または光信号を送信する光送信モジュールと光信号を伝送する光導波路とが実装されたプリント基板とからなり、フラットケーブルの両端に前記プリント基板が電気的及び光学的に接続されていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、情報処理装置、例えば大画面の映像装置内に組み込まれて装置内の信号伝送に用いられたり、サーバなどの情報処理装置間の信号伝送等に用いられるものであり、光信号を伝送する光伝送路と、電気信号を伝送する電気配線とが複合化された光電気複合配線モジュールに関する。

近年、ディスプレイの高解像度化、大画面化、及び情報伝送機器やストレージ機器で取り扱うデータ量の増加に伴い、データを長距離かつ高速伝送することが可能な高速伝送線が求められている。高速伝送線としては、シールド機能を有する同軸ケーブルやシールド中に１対の差動線路を有する差動伝送線が用いられているが、ノイズやスキューの問題から伝送距離に限界がある。

この解決策として、たとえば情報処理装置（本体）とモニタ、またはサーバとサーバ間などの情報信号をやり取りする部分に光伝送路を設けて光伝送を行う方式がある。

これらの光伝送に用いられるデバイスとしては、光ファイバ、あるいは光ファイバと電気ケーブルが複合された光電気複合ケーブルを介して、光電気複合ケーブルの両端にＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）やＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）などの光素子と、それらを駆動するためのＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）から構成されるモジュールと、情報伝送機器やストレージ機器と接続するための電気コネクタを有するモジュールが接続された光電気複合ケーブルがある。

特開２００３−５７４６８号 特開２００８−１５９７６６号 特開２０００-２１４９７２号公報 特開２００２-３６６３４０号公報

光電気複合配線ケーブルとしてフレキシブルプリント配線基板を用いる場合、フレキシブルプリント配線基板はマスクを用いてレジストをパターニングし、電気配線パターンとなる銅層をエッチングすることにより銅パターンを作製する技術であるため製造サイズに制限があり、例えば１メートル以上の長尺物を製造することは困難である。また、薄い銅層（厚さ；６〜５０μｍ程度）を使用しているため電気配線の抵抗が大きく、全体の配線が長くなる場合電気配線の抵抗が無視できなくなる。更に電気配線の抵抗が大きくなるため、大電流（数１００ｍＡ以上）の電気信号を伝送することが困難であった。

また光伝送路の材料として高分子材料（ポリマなど）を用いた光導波路の場合、０．１ｄＢ／ｃｍ程度の伝送ロスが発生する。このため伝送距離が０．３ｍ以上になると光の伝送ロスが大きくなり、特に伝送距離が１ｍを超える場合には、実用化が困難となる。また使用する高分子材料（ポリマなど）は一般的なシリカガラス系光ファイバと比べると高価であり、伝送距離が長くなると使用量も多量になるため高コストとなる。

そこで本願発明は上記した事情に鑑み為されたもので、低コストかつ低ロスで光信号を長尺に伝送すると共に、大電流の電気信号伝送が可能な光電気複合配線モジュールの提供を目的とする。

本発明は上記事情に鑑み為されたもので、
光伝送路と電気配線とからなるフラットケーブルと、光信号を受信する受光モジュールおよび／または光信号を送信する光送信モジュールと光信号を伝送する光導波路とが実装されたプリント基板とからなり、前記フラットケーブルの両端または片端に前記プリント基板が電気的及び光学的に接続されていることを特徴とする光電気複合配線モジュールである。

また、光伝送路と電気配線とからなるフラットケーブルと、光信号を受信する受光モジュールおよび／または光信号を送信する光送信モジュールと光信号の光路を変換する光学ブロックとが実装されたプリント配線基板とからなり、前記フラットケーブルの両端または片端に前記プリント基板が電気的及び光学的に接続されている光電気複合配線モジュールである。

また、前記プリント基板には前記フラットケーブルの前記光伝送路の一部係合する光伝送路用溝と、前記フラットケーブルの前記電気配線と電気的に接続するための電気配線用パターンとが形成され、前記光導波路が形成された面側の前記電気配線用パターンの上方には電気配線用溝が形成されている光電気複合配線ケーブルである。

また、前記プリント基板には前記フラットケーブルの前記光伝送路の一部係合する光伝送路用溝と、前記フラットケーブルの前記電気配線と電気的に接続するための電気配線用パターンとが形成され、前記光伝送路用溝が形成された面側の前記電気配線用パターンの上方には電気配線用溝が形成されている光電気複合配線ケーブルである。

また、前記プリント基板は、前記光伝送路用溝が形成された端面側とは反対側の端面に、外部装置に配設された電気コネクタと挿抜可能な電気コネクタ部が形成されてもよい。

また、前記プリント基板は幅方向の中央部に前記光導波路または前記光学ブロックが配設され、前記フラットケーブルは幅方向の中央部に前記光伝送路が配設され、前記電気配線部は前記プリント基板および前記フラットケーブルの両側面側に配設されていてもよい。

また、前記プリント基板の長さが５ｃｍ以下であると共に、前記フラットケーブルの前記光伝送路長が２０ｃｍ以上の光電気複合配線モジュールである。

また、光の伝送路となる複数の光伝送路を中央に、その両脇に複数の電気配線を配置する工程、
所定の間隔で開口領域が形成された被覆２枚を前記光伝送路と前記電気配線の上下の表面を挟むようにして被覆を圧着してフラットケーブルを製造する工程、
所定の間隔で開口領域が形成された前記フラットケーブルの前記開口領域の前記光伝送路及び前記電気配線の一部を除去する工程、
前記フラットケーブルの前記開口領域の光伝送路および電気配線の被覆を除去してむき出しとしフラットケーブルの端面部から突出させる工程、
プリント基板には電気配線層が絶縁層を介して積層された構造を有し、積層された前記電気配線層はスルーホールを介して電気的に接続され、前記電気配線層の一方の表面に光信号が伝送される光導波路層を形成する工程、
前記光導波路の一部に光信号の光路を変換する反射部を形成し、前記反射部の上方に光信号を受信する受光モジュール及びまたは光信号を送信する光送信モジュールを実装する工程、
前記フラットケーブルの突出した光伝送路と前記プリント基板に形成した光伝送路用溝が係合して光学接着剤により接続固定され、前記受光モジュール及びまたは前記光送信モジュールと前記光伝送路とが光学的に接続する工程、
前記プリント基板の光伝送路用溝が形成された端面側とは反対側の端面に電気コネクタを形成する工程、
前記フラットケーブルに形成された前記電気配線用溝により位置を規制されて前記フラットケーブルの電気配線が前記プリント基板に形成された前記電気配線用パターンとはんだ、または導電性接着剤により電気的に接続固定する工程、
前記フラットケーブルと前記プリント基板が接合された後、前記プリント基板と前記フラットケーブルの一部を保護部材で覆う工程、
前記プリント基板を受光モジュール列及びまたは光送信モジュール列の間で切断する工程、
とからなる光電気複合配線モジュールの製造方法である。

本発明によれば、光伝送路としては大部分の光伝送路は光ファイバを用いて伝送し、高分子材料（ポリマなど）を用いた光導波路は数ｃｍであるため、全体の伝送距離が０．３ｍ以上となっても光信号を低ロスかつ低コストで伝送することができる。特に光伝送距離が１ｍを超える場合に効果が顕著となる。

また、電気信号はフレキシブルなフラットケーブルに配設された電気配線ケーブルにより伝送することで大電流（数１００ｍＡ以上）の電気信号を伝送することが可能となる。

光信号を受信する受光モジュールおよび／または光信号を送信する光送信モジュールとが実装されたプリント配線基板と、光伝送路と電気配線とからなるフラットケーブルとを電気的及び光学的に接続する構造であるため、ワイヤボンディングが不要となり、寄生容量を低減できる。これにより高速（５Ｇｂｉｔ／ｓｅｃ以上）な伝送が可能となる。また、フラットケーブルの両端から延伸する光ファイバ、電気配線に対し、フレキシブルプリント基板に形成された光伝送路用溝および電気配線用溝をそれぞれ係合させて位置が規制されて上から重ねるように接続固定するため、簡単かつ高精度に接続することができる。

本発明の実施形態に関し、光電気複合配線モジュールの上面図である。 本発明の実施形態に関し、光電気複合配線モジュールの横断面図である。 本発明の実施形態に関し、フレキシブルプリント基板の横断面図である。 本発明の実施形態に関し、光電気複合配線モジュールの使用形態の図である。 本発明の実施形態に関し、フレキシブルプリント基板におけるフラットケーブルとの接続端面部の構成を説明する説明図である。 本発明の実施形態に関し、製造方法を説明する上面図である。 本発明の変形例の形態に関し、光導波路に換えて光学ブロックを用いた構造図である。 本発明の実施形態に関し、フラットケーブルとフレキシブルプリント基板の接続部の斜視図である。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に従って説明する。なお同じ部品・装置には同じ符号を付与している。

図１は、光電気複合配線モジュール１００の上面図であり、図２はその横断面図である。

フラットケーブル（ＦＦＣ）１０１はフレキシブルであり（可撓性を有し）、光伝送路として４本の光ファイバ１０２と、電源供給および電気信号を伝送するための８本の電気配線１０３から構成され、外側はポリエーテルイミドやポリエチレンテレフタレートなどの材料からなる絶縁フィルムであるラミネート２０１で覆い保護された構造となっている。光ファイバ１０２はシングルモード光ファイバであるが、ホーリー光ファイバやマルチモード光ファイバを用いても良い。ホーリー光ファイバを用いることで小さな曲げでも光損失が小さくなり、配線の自由度が大きくなり配線し易くなる。一方マルチモード光ファイバを用いると、マルチモード光ファイバはコア径が５０μｍ以上あり、発光素子（レーザダイオード）との光結合が容易となる。

電気配線１０３は銅などの金属材料からなり、断面形状は扁平な長方形であり、一例として厚さ０．１ｍｍ、幅０．２ｍｍの寸法を有する。厚さが０．１ｍｍあるため、大電流（数１００ｍＡ）の電気信号を伝送することが可能となる。

フレキシブルプリント基板１０４ａ,１０４ｂは可撓性を有し、フラットケーブル１０１の両端にそれぞれ接続され、電気信号伝送用の電気配線３０１からなる銅層、絶縁層３０２としてのポリイミド層、及び光信号を伝送する光導波路３０３層からなる（図３参照）。電気配線３０１はマスクによるパターニングで形成される。光信号を伝送する光導波路３０３は高分子材料（ポリマ材など）を用いており、可撓性を有する。光導波路３０３のパターンはマスクによるパターニング、または金型で形成することもできる。

図４は光電気複合配線モジュール１００の使用形態を説明する図である。この使用形態では、外部装置４００、４０２間は光電気複合配線モジュール１００を介して信号伝送される。

図示しないがこの他に、図４の外部装置４００、４０２が一つの情報処理装置に相当し、この情報処理装置内を図４に示す構成と同様に光電気複合配線モジュール１００を介して信号伝送することも勿論可能である。

次に、信号伝送の流れを図１乃至図４に基いて説明する。

外部装置４００の電気コネクタ４０１と、フラットケーブル１０１の左端に接続されたフレキシブルプリント基板１０４ａのカードエッジコネクタ３０４とが接続される。同様に、外部装置４０２の電気コネクタ４０３と、フレキシブルフラットケーブル１０１の右端に接続されたフレキシブルプリント基板１０４ｂのカードエッジコネクタ３０４ｂとが接続される。外部装置４００からコネクタ４０１を介してフレキシブルプリント基板１０４ａに電気信号を送り、フレキシブルプリント基板１０４ａに実装された光送信モジュール１０５に伝送される。光送信モジュール１０５は４個のＶＣＳＥＬ（面発光レーザダイオード）アレイ１０６およびＶＣＳＥＬアレイ１０６を駆動するレーザドライバＩＣ（集積回路）１０７からなり、外部装置４００から送信された電気信号をＶＣＳＥＬアレイ１０６により光信号に変換する。ＶＣＳＥＬアレイ１０６から出射された光信号２０２は、反射部３０５にて光路を９０度変換されてフレキシブルプリント基板１０４ａに配設された光導波路３０３に結合されて伝搬し、フラットケーブル１０１の光ファイバ１０２を伝送・経由し、フラットケーブル１０１の右端に接続されたフレキシブルプリント基板１０４ｂの光導波路３０３ｂに光結合されて伝搬し、光導波路３０３ｂに形成された反射部３０５ｂで光路を９０度変換されてフレキシブルプリント基板１０４ｂに実装された受光モジュール１０８に伝送される。受光モジュール１０８は４個のＰＤ（フォトダイオード）アレイ１０９、およびプリアンプＩＣ１１０からなり、ＰＤアレイ１０９では受光した光信号を電気信号に変換し、その電気信号をプリアンプＩＣ１１０で増幅して、カードエッジコネクタ３０４ｂを介して外部装置４０２に伝送する構成であり、片方向伝送の構成となっている。

上記実施例では４個のＶＣＳＥＬアレイ１０６および４個のＰＤアレイ１０９が配設されており、４チャンネルの光伝送を同時に行うことができる。

図５はフレキシブルプリント基板におけるフラットケーブル１０１との接続端面部の構造を示す。フレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂの一方の面には光ファイバ１０２などの光伝送路用溝３０６が形成されると共に、光ファイバ１０２からの光信号を反射して受光モジュール１０８に伝送する、または光送信モジュール１０５からの光信号を反射して光ファイバ１０２に伝送させる反射部３０５が形成されている。反射部３０５（３０５ｂ）は光伝送路用溝３０６が形成されたフレキシブルプリント基板１０４（１０４ａ、１０４ｂ）の面にＶ字状のダイシング刃によってＶ字溝を形成することにより、光伝送路用溝３０６が形成されたフレキシブルプリント基板１０４（１０４ａ、１０４ｂ）の面の垂線対し４５度傾斜する斜面をフレキシブルプリント基板１０４（１０４ａ、１０４ｂ）に配設された光導波路３０３に形成したものである。この反射部３０５（３０５ｂ）により光路を９０度変換することができる。更に、この反射部３０５（３０５ｂ）に金属薄膜（金、アルミなど）を蒸着などにより被膜しても良い。反射率が向上し光信号の反射損失を低減することに有効となる。金属薄膜が形成された反射部３０５（３０５ｂ）には、金属薄膜の剥離を防止するため樹脂を充填すると良い。

反射部３０５，３０５ｂが形成されたフレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂの面と反対側の面には、反射部３０５，３０５ｂの光軸の延長上にＶＣＳＥＬアレイ１０６またはＰＤアレイ１０９が実装される（図２参照）。

また、フレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂには光伝送路用溝３０６が形成されると共に、フラットケーブル１０１の電気配線１０３と接続するための電気配線用パターン５００が形成されている。フレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂは２層の電気配線３０１層が絶縁層３０２となるポリイミド層を介して積層された構造を有し、二つの電気配線３０１間はスルーホール３０７にはんだなどの導電性部材を注入または配設することで電気的に接続される（図３参照）。

そして図３において、電気配線用パターン５００は光導波路３０３よりも内側に配設された構造となっている。このため、フラットケーブル１０１の電気配線１０３を電気配線用パターン５００に接続する際、電気配線用パターン５００の下側（図５では上側）に存在する光導波路３０３の層が邪魔となる。そこで、電気配線用パターン５００の下側（図５では上側）に光導波路３０３の層が無い様に、光導波路３０３の層を形成する際にパターニングする。これにより、電気配線用パターン５００の下側（図５では上側）には電気配線用溝５０１が形成されて光導波路３０３の層は無く、電気配線用パターン５００が露出した構造となる（図５参照）。これにより、フラットケーブル１０１の電気配線１０３を電気配線用パターン５００にほとんど曲げることなく接続することができるため接続が容易となる。更に配線が曲がることなく最短となるため、高速伝送に有利となる。

フレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂに形成された光伝送路用溝３０６とフラットケーブル１０１から突出された光ファイバ１０２を係合し、上から重ねるように接続することができる。このとき、電気配線１０３も同時に電気配線用溝５０１に位置を規制されて電気配線用パターン５００に位置決めされて接続することができる。このように本構造に拠れば、フラットケーブル１０１とフレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂの接続を簡単にかつ高精度で行うことができる。

フレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂ及びフラットケーブル１０１は、幅方向の中央部に光導波路３０３部、または光ファイバ１０２部が配設され、電気配線１０３、３０１部は光導波路３０３部、または光ファイバ１０２部に対し、図１の紙面で上下方向に配設された構造となっている。例えば図１のフラットケーブル１０１の上方向側は電気配線１０３ａとし、下方向側には低速な電気信号を伝送するための電気配線１０３ｂとすることで、電気配線１０３ａと低速電気信号用の電気配線１０３ｂの間隔を広くとれるため、電気ノイズの影響を低減できる。

フラットケーブル１０１の電気配線１０３ａ、１０３ｂは、上記したように電源配線と低速な電気信号を伝送するためのものであり、本実施例では４本の電源線（グランド２本、プラス電源１本、マイナス電源１本）と、４本の低速電気信号線（伝送速度１０Ｋｂｉｔ／ｓｅｃ以下）から構成されている。なお、４本の低速電気信号線１０３ｂの真中の２本を低速電気信号線とし、真中の２本に対する両側の２本をグランド線としても良く、この構成に拠ればインピーダンス整合が取りやすくなる。

光導波路３０３層に構成された光伝送路用溝３０６はフラットケーブル１０１の光ファイバ１０２が配設された間隔と同じ間隔になっている。本実施例では５００μｍ間隔となっている。更に、フレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂにはフラットケーブル１０１の電気配線と同じ間隔、同じ位置に電気配線用パターン５００が形成されている（図５参照）。

一方図１，２より、フレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂには、光伝送路用溝３０６が形成された端面側とは反対側の端面に電気コネクタであるカードエッジコネクタ３０４，３０４ｂが形成されている。そして外部装置４００，４０２に設けられた電気コネクタ４０１、４０３にフレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂ用のカードエッジコネクタ３０４，３０４ｂを挿抜することができる。

また、光送信モジュール１０５や受光モジュール１０８が実装されたフレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂ面の反対側の面に、保護板２０３が接着剤で貼り付けられている（図２参照）。保護板２０３はフレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂの面２０５、２０５ｂの全体とフラットケーブル１０１の一部（Ｌ=２〜５ｍｍ）を覆うように貼り付けられ、強度・硬度を確保している。これにより、電気コネクタ４０１，４０３への着脱に際しても十分な強度を有している。保護板２０３の材料としては樹脂材、金属材、プラスチック材などからなり、厚さは要求される強度を満たす厚さとすれば良く、樹脂の場合は０．２ｍｍ以上あると良い。

一方、光送信モジュール１０５や受光モジュール１０８が実装されたフレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂ面側は、カードエッジ部３０４，３０４ｂを除き、フレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂの全体とフラットケーブル１０１の一部を覆うようにラミネートされている。ラミネートの材料としてはＰＥＴ（ポリエチレンテフタレート），ＰＩ（ポリイミド）などを用いることができる。ここでラミネートに換えて、樹脂を充填しても良い。

フレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂには、光送信モジュール１０５や受光モジュール１０８とフレキシブルプリント基板との間で電気信号を伝送するための配線パターン（図示せず）が形成されており、はんだなどを介してフレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂに形成された電極パターンと光送信モジュール１０５や受光モジュールン１０８が電気的に接続される（図２参照）。

従って、光送信モジュール１０６や受光モジュール１０８および電子部品は、フレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂに対しワイヤボンドを用いることなく電気的接続ができるため、寄生容量が低減され、５Ｇｂｉｔ／ｓｅｃ以上の高速伝送に特に有利となる。

また、フレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂは長さＦが２〜３ｃｍ程度と短く、５ｃｍ以下にすることが好ましい。光導波路３０３の材料である高分子材料（ポリマなど）も少量で済み、低コストで製造することが可能となる。従って光導波路３０３の光路長も短く、光伝送損失は無視（０．１〜０．２dＢ程度）できるレベルとなる。そして光伝送はその大部分をフラットケーブル１０１に配設された光ファイバ１０２を介して伝送される。光ファイバ１０２の伝送損失は０．１ｄＢ／ｋｍ未満であり、光伝送路長が１ｋｍ程度までは伝送損失は無視できる。本願発明では０．３ｍ以上の長さを有する光電気複合配線モジュールに好適であり、光伝送損失を低損失、かつ低コストで提供することができる。最短の０．３ｍの光電気複合配線モジュールでは、フレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂの合計の長さは０．１ｍ以下で、残りがフラットケーブル１０１に配設された光ファイバ１０２の長さ（０．２ｍ以上）となる。光電気複合配線モジュール１００の長さが０．３ｍ未満では、光伝送路の全てが高分子材料で製造されるフレキシブル光導波路と比べて、光伝送損失の低減およびコスト低減の効果を発揮し難い。一方、光電気複合配線モジュール１００の長さの上限は、サーバ間の伝送を考えると１００ｍ程度で十分あるが、前記したように光ファイバ１０２の伝送ロスは小さいため、本願発明の構造に拠れば１ｋｍ程度まで適用できる。

次に光電気複合配線モジュール１００の製造方法を図６に基づき説明する。

光伝送路となる４本の光ファイバ１０２を中央に、その両脇に４本の電気配線１０３を配置する。（図６（１）参照）。

次に所定の間隔Ｇ（例えば１ｍ）で開口領域６０１が形成された被覆（ラミネート）２枚を、図６（１）の４本の光ファイバ１０２と８本の電気配線１０３の上下の表面を挟むようにしてラミネート被覆を形成し、所定の間隔Ｇ（例えば１ｍ）で開口領域６０１が形成されたフラットケーブル６０２を製造する（図６（２）参照）。

次に、所定の間隔Ｇで開口領域６０１が形成されたフラットケーブル６０２の、開口領域６０１の光ファイバ１０２及び電気配線１０３の一部を除去する（図６（３）参照）。

フラットケーブル１０１は、開口領域６０１の光ファイバ１０２、および電気配線１０３の被覆を所定の長さ（一例として２〜５ｍｍ程度）除去してむき出しとし、フラットケーブル１０１の端面部から突出６０４した構造とする。

一方、はんだ、または導電性接着剤などを用いて、フレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂに形成された電極パターンと光送信モジュール１０５や受光モジュール１０８および電子部品などを電気的に接続する（図６（４ａ）（４ｂ）および図８参照）。そしてフレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂには光伝送路用溝３０６、および電気配線用溝５０１が形成されている。これらの製造方法はフレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂの構造の欄で記載した通りである。電気配線用パターン５００の光導波路３０３側には電気配線用溝５０１が形成されている。これにより、電気配線用パターン５００の光導波路３０３側の上方には光導波路３０３層が形成されず、電気配線用パターン５００が露出した構造となる。

次に光伝送路用溝３０６及び電気配線用パターン５００が形成されたフレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂの面と、露出された光ファイバ１０２及び電気配線１０３が重なるように接続する（図６（５）参照）。

フラットケーブル１０１の露出した光ファイバ１０２と、フレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂに形成された光伝送路用溝３０６が係合し、受光モジュール１０８または光送信モジュール１０５と光ファイバ１０２とが光学的に接続されると共に、フラットケーブル１０１の電気配線１０３がフレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂに形成された電気配線用溝５０１に位置を規制されて電気配線用パターン５００と位置決めされて、はんだまたは導電性接着剤などを用いて接続される。

また光伝送路用溝３０６と光ファイバ１０２は、光学的に透明な接着剤（紫外線硬化樹脂）により接続固定される。

フラットケーブル１０１とフレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂを接合した後、接合部を保護板２０３とラミネート２０４とで上下から挟み保護する。保護板２０３はフレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂ全体とフラットケーブル１０１の一部を支える大きさとなっている。

フラットケーブル１０１とフレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂの結合部周りを上下からフレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂの全体とフラットケーブル１０１の一部を覆うようにラミネート（被覆）する。フラットケーブル１０１とフレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂの結合部周りをラミネート（被覆）した後、フレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂに実装された２列の受光モジュール１０８列または２列の光送信モジュール１０５列のほぼ真中で切断して、光電気複合配線モジュール１００が完成する（図６（６）参照）。

なお、開口領域６０１の間隔Ｇを変えることで、任意の長さの光電気複合配線モジュールが作製できる。

フラットケーブル１０１の両端に接続されたフレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂにそれぞれ、１個以上の光送信モジュール１０６と１個以上の受光モジュール１０８を実装することで、双方向に１チャンネル以上の光信号を送受信する構成とすることもできる。図１は、フレキシブルプリント基板１０４ａに４チャンネルのＶＣＳＥＬアレイ１０６を実装し、フレキシブルプリント基板１０４ｂにＰＤアレイ１０９を実装したことが示されているが、例えば図１のフレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂのそれぞれに４チャンネルのＶＣＳＥＬアレイ１０６及び４チャンネルのＰＤアレイ１０９を実装し、フラットケーブル１０１の光ファイバ１０２の本数を８本とすることにより、４チャンネルの光信号を双方向に送受信することが可能となる。更にカードエッジコネクタ部３０４，３０４ｂは配線部の幅方向の中心から軸回転対称な構造としている。図４の使用形態においては、光送信モジュール１０５のみを実装したフレキシブルプリント基板１０４ａは必ず送信側の外部装置４００の電気コネクタ４０１に接続し、受光モジュール１０８のみを実装したフレキシブルプリント基板１０４ｂは必ず受信側の外部装置４０２の電気コネクタ４０３に接続しなければならない。しかし変形例１の構造に拠れば、フレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂは外部装置４００、４０２のどちらにも使用することができる。つまり信号の方向性を気にすることなく使用することができる。また送受信が可能となり、双方向の伝送が可能となる。

フレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂに換えて、ガラスエポキシを材料とする硬い（撓みの少ない）、リジットプリント基板（図示せず）を用いても良い。この場合、フレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂと同様に、リジットプリント基板の一面に高分子材料（ポリマ材など）を用いて光導波路層を形成する。そして光導波路層には上記したフレキシブルプリント基板のときのように反射面を形成し、その上に光送信モジュール１０５や受光モジュール１０８を実装すればよい。リジットプリント基板を用いることで、保護板を用いなくても十分な強度を保つことができる。更に、リジットプリント基板に換えてシリコン基板を用いても良い。シリコン基板を用いた場合には、シリコン基板上にガラス光導波路層をＣＶＤ（化学気相成長）法などを用いて形成する。シリコン基板を用いることで、ＶＣＳＥＬの放熱性に優れたモジュールを実現できる。以上の通り、フレキシブルプリント基板、リジットプリント基板、シリコン基板などに光学的パターン（光導波路層）、及び電気的パターン（電気配線層）を形成したものをプリント基板として本願発明では用いることができる。

図７はフレキシブルプリント基板１０４ｃに光学ブロック７００を実装した形態を示したものである。光信号を透過する絶縁層３０２が、電気信号伝送用の電気配線３０１からなる銅層で挟まれた構造を有する。図２で示すフレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂとの大きな相違は、光導波路３０３が無いことであり、光導波路３０３の反射部３０５に換えて光学ブロック７００を配設したものである。光学ブロック７００は樹脂、ガラス材などの光学材料からなり、ＶＣＳＥＬアレイ１０６から出射された光信号２０２に対して４５度傾斜した面が形成され、光路を９０度変換する機能を有する。光学ブロック７００の傾斜面は、金属薄膜（金、アルミなど）が蒸着などにより被膜されている。

光学ブロック７００が実装されたフレキシブルプリント基板１０４ｃの面には樹脂を充し、樹脂と保護板（図示せず）を接着し補強する。なお、補強板はフラットケーブル１０１の一部にまで延出した構造にすると、フラットケーブル１０１とフレキシブルプリント基板１０４ｃの接続部も補強されるため好ましい。

光学ブロック７００が実装されたフレキシブルプリント基板１０４ｃの面には、光ファイバ１０２を位置決めする位置決めパターン７０１が電気配線用パターンと同じ面に同じ銅パターンで形成されている。更に光学ブロック７００を位置決めする位置決めパターン７０２も電気配線用パターンと同じ面に同じ銅パターンで形成されている（図７（２）参照）。

ＶＣＳＥＬアレイ１０６から出射された光信号２０２は、反射部３０５にて光路を９０度変換されてフレキシブルプリント基板１０４ｃに実装されたフラットケーブル１０１の光ファイバ１０２を伝送・経由し、フラットケーブル１０１の右端に接続されたフレキシブルプリント基板１０４ｄに実装された光学ブロック７００ｂの傾斜面で反射され、ＰＤアレイ１０９にて受光することができる。その他の信号処理は図２と同様である。

光導波路３０３層を形成せず、光学ブロック７００、７００ｂにて光路を変換すると共に光信号２０２を光ファイバ１０２まで空間伝播させる構造であるため、製造プロセスが簡素化される。更に光ファイバ１０２、および光学ブロック７００の位置決めを、電気配線用パターンと同じ面に同じ銅パターンで形成するため、製造プロセスが簡素化される。

本実施例ではフラットケーブル１０１の両端にフレキシブルプリント基板１０４ａ、１０４ｂ（または１０４ｃ、１０４ｄ）を配設した構造であるが、フラットケーブル１０１の片端のみにフレキシブルプリント基板１０４ａ、または１０４ｂ（または１０４ｃ、または１０４ｄ）を配設し、他端は光ファイバ１０２および電気配線１０３ａ、１０３ｂが開放状態、または光ファイバ１０２に光コネクタ（図示せず）および電気配線１０３ａ、１０３ｂに電気コネクタ（図示せず）が付いた状態であっても良い。フラットケーブル１０１の他端の光ファイバ１０２および電気配線１０３ａ、１０３ｂが開放状態であるときは、開放状態の光ファイバ１０２端は図示しない他の光ファイバ端とメカニカルスプライスなどで接続することができ、また開放状態の電気配線１０３ａ、１０３ｂ端は図示しない他のプリント基板の所定の電気端子などに接続することができる。またフラットケーブル１０１の他端の光ファイバ１０２に光コネクタ（図示せず）および電気配線１０３ａ、１０３ｂに電気コネクタ（図示せず）があるときは、図示しない他の光コネクタや電気コネクタにそれぞれ接続することができる。

本願発明は上記実施例に限定されるものではなく、例えば光ファイバ１０２、ＰＤアレイ１０９、ＶＣＳＥＬアレイ１０６、電気配線１０３ａ、１０３ｂの数は任意の数であり、本願発明の要旨を逸脱しない範囲内での種々の変更を加えることは勿論である。

１００；光電気複合配線モジュール
１０１；フレキシブルフラットケーブル
１０２；光ファイバ
１０３ａ、１０３ｂ；電気配線
１０４ａ、１０４ｂ；フレキシブルプリント基板
１０５；光送信モジュール
１０６；ＶＣＳＥＬアレイ
１０７；レーザドライバＩＣ（集積回路）
１０８；受光モジュール
１０９；ＰＤアレイ
１１０；プリアンプＩＣ
２０１；ラミネート
２０２；光信号
２０３；保護板
２０４；ラミネート
３０１；電気配線
３０２；絶縁層
３０３；光導波路
３０４、３０４ｂ；カードエッジコネクタ部
３０５；反射部
３０６；光伝送路用溝
３０７；スルーホール
４００、４０２；外部装置
４０１、４０３；電気コネクタ
５００；電気配線用パターン
５０１；電気配線用溝
６０１；開口領域
６０４；突出部
７００；光学ブロック
７０１；光ファイバ位置決めパターン
７０２；光学ブロック位置決めパターン

Claims (8)

1. 光伝送路と電気配線とからなるフラットケーブルと、光信号を受信する受光モジュールおよび／または光信号を送信する光送信モジュールと光信号を伝送する光導波路とが実装されたプリント基板とからなり、前記フラットケーブルの両端または片端に前記プリント基板が電気的及び光学的に接続されていることを特徴とする光電気複合配線モジュール。
2. 光伝送路と電気配線とからなるフラットケーブルと、光信号を受信する受光モジュールおよび／または光信号を送信する光送信モジュールと光信号の光路を変換する光学ブロックとが実装されたプリント配線基板とからなり、前記フラットケーブルの両端または片端に前記プリント基板が電気的及び光学的に接続されていることを特徴とする光電気複合配線モジュール。
3. 前記プリント基板には前記フラットケーブルの前記光伝送路の一部係合する光伝送路用溝と、前記フラットケーブルの前記電気配線と電気的に接続するための電気配線用パターンとが形成され、前記光導波路が形成された面側の前記電気配線用パターンの上方には電気配線用溝が形成されていることを特徴とする請求項１記載の光電気複合配線ケーブル。
4. 前記プリント基板には前記フラットケーブルの前記光伝送路の一部係合する光伝送路用溝と、前記フラットケーブルの前記電気配線と電気的に接続するための電気配線用パターンとが形成され、前記光伝送路用溝が形成された面側の前記電気配線用パターンの上方には電気配線用溝が形成されていることを特徴とする請求項２記載の光電気複合配線ケーブル。
5. 前記プリント基板は、前記光伝送路用溝が形成された端面側とは反対側の端面に、外部装置に配設された電気コネクタと挿抜可能な電気コネクタ部が形成されていることを特徴とする請求項１から４いずれか記載の光電気複合配線モジュール。
6. 前記プリント基板は幅方向の中央部に前記光導波路または前記光学ブロックが配設され、前記フラットケーブルは幅方向の中央部に前記光伝送路が配設され、前記電気配線部は前記プリント基板および前記フラットケーブルの両側面側に配設されていることを特徴とする請求項１から５いずれか記載の光電気複合配線モジュール。
7. 前記プリント基板の長さが５ｃｍ以下であると共に、前記フラットケーブルの前記光伝送路長が２０ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１から６いずれか記載の光電気複合配線モジュール。
8. 光の伝送路となる複数の光伝送路を中央に、その両脇に複数の電気配線を配置する工程、
   所定の間隔で開口領域が形成された被覆２枚を前記光伝送路と前記電気配線の上下の表面を挟むようにして被覆を圧着してフラットケーブルを製造する工程、
   所定の間隔で開口領域が形成された前記フラットケーブルの前記開口領域の前記光伝送路及び前記電気配線の一部を除去する工程、
   前記フラットケーブルの前記開口領域の光伝送路および電気配線の被覆を除去してむき出しとしフラットケーブルの端面部から突出させる工程、
   プリント基板には電気配線層が絶縁層を介して積層された構造を有し、積層された前記電気配線層はスルーホールを介して電気的に接続され、前記電気配線層の一方の表面に光信号が伝送される光導波路層を形成する工程、
   前記光導波路の一部に光信号の光路を変換する反射部を形成し、前記反射部の上方に光信号を受信する受光モジュール及びまたは光信号を送信する光送信モジュールを実装する工程、
   前記フラットケーブルの突出した光伝送路と前記プリント基板に形成した光伝送路用溝が係合して光学接着剤により接続固定され、前記受光モジュール及びまたは前記光送信モジュールと前記光伝送路とが光学的に接続する工程、
   前記プリント基板の光伝送路用溝が形成された端面側とは反対側の端面に電気コネクタを形成する工程、
   前記フラットケーブルに形成された前記電気配線用溝により位置を規制されて前記フラットケーブルの電気配線が前記プリント基板に形成された前記電気配線用パターンとはんだ、または導電性接着剤により電気的に接続固定する工程、
   前記フラットケーブルと前記プリント基板が接合された後、前記プリント基板と前記フラットケーブルの一部を保護部材で覆う工程、
   前記プリント基板を受光モジュール列及びまたは光送信モジュール列の間で切断する工程、
   とからなる光電気複合配線モジュールの製造方法。

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