JP2011158666A - 光電気フレキシブル配線モジュール及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】光電気フレキシブル配線モジュールの低コスト化及び高信頼化を実現する。
【解決手段】光電気フレキシブル配線モジュールであって、電気配線120及び該電気配線120を外部に電気接続するための第1の電気接続端子130を有するフレキシブル配線板100と、光配線路250、電気配線220及び該電気配線220を外部に電気接続するための第2の電気接続端子230を有し、フレキシブル配線板100の一部の領域に搭載された光電気フレキシブル配線板200と、光電気フレキシブル配線板200上に搭載され、該配線板200の電気配線220に電気的に接続され、且つ光配線路250に光結合された光半導体素子280と、第1の電気接続端子130と第2の電気接続端子230との間に設けられ、各々の電気接続端子130,230を電気接続する導電性の接続部材と、を備えた。
【選択図】 図1
【解決手段】光電気フレキシブル配線モジュールであって、電気配線120及び該電気配線120を外部に電気接続するための第1の電気接続端子130を有するフレキシブル配線板100と、光配線路250、電気配線220及び該電気配線220を外部に電気接続するための第2の電気接続端子230を有し、フレキシブル配線板100の一部の領域に搭載された光電気フレキシブル配線板200と、光電気フレキシブル配線板200上に搭載され、該配線板200の電気配線220に電気的に接続され、且つ光配線路250に光結合された光半導体素子280と、第1の電気接続端子130と第2の電気接続端子230との間に設けられ、各々の電気接続端子130,230を電気接続する導電性の接続部材と、を備えた。
【選択図】 図1
Description
本発明は、光信号伝送と電気信号伝送を可能にした光電気フレキシブル配線モジュール及びその製造方法に関する。
近年、パーソナルコンピュータや携帯電話等のモバイル通信機器において、LSIチップ間の信号伝送に対する高速化と低ノイズ化の要求が益々強くなっている。これに伴い、高速且つ低ノイズという特徴を有する、光配線と電気配線を複合した光電気配線が注目されている。光電気配線として、例えば光ファイバと電気ケーブルを束ねた光電気アレイ配線モジュールや、光導波路を有するフレキシブルプリント配線板などがある(例えば、特許文献1参照)。
本発明は、光電気フレキシブル配線モジュールの低コスト化及び高信頼化を実現することを目的としている。
本発明の一態様に係わる光電気フレキシブル配線モジュールは、電気配線及び該電気配線を外部に電気接続するための第1の電気接続端子を有するフレキシブル配線板と、光配線路、電気配線及び該電気配線を外部に電気接続するための第2の電気接続端子を有し、前記フレキシブル配線板の一部の領域に搭載された光電気フレキシブル配線板と、前記光電気フレキシブル配線板上に搭載され、該配線板の電気配線に電気的に接続され、且つ前記光配線路に光結合された光半導体素子と、前記第1の電気接続端子と前記第2の電気接続端子との間に設けられ、各々の電気接続端子を電気接続する導電性の接続部材と、を具備したことを特徴とする。
また、本発明の別の一態様は、上記の光電気フレキシブル配線モジュールであって、前記第1の電気接続端子が前記フレキシブル配線板の端部側に設けられ、端部に比して中央部の幅が狭くなっている光電気フレキシブル配線モジュールの製造方法において、前記フレキシブル配線板の端部よりも小径で中央部よりも大径の貫通孔を有する係止部材を用い、前記第1及び第2の電気接続端子を電気接続する前に、前記フレキシブル配線板及び前記光電気フレキシブル配線板を各々の一端側から、前記係止部材の貫通孔に通す工程と、前記フレキシブル配線板の第1の電気接続端子及び前記光電気フレキシブル配線板の第2の電気接続端子を前記貫通孔に通した後に、前記第1の電気接続端子と前記第2の電気接続端子を前記接続部材により電気接続する工程と、を含むことを特徴とする。
本発明によれば、低コスト且つ高信頼の光電気フレキシブル配線モジュールを実現することが可能になる。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態の説明を行っていく。ここでは、幾つか具体的材料や構成を例に用いて説明を行っていくが、これは同様な機能を持つ材料や構成であれば同様に実施可能であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
例えば、フレキシブル配線板にはFPC(Flexible Printed Circuit)やFFC(Flexible Flat Cable)などがあり、何れでも本発明が適用可能である。また、ここではポリイミドをベースフィルムに用いたFPCを例に記述していくが、ベースフィルムに液晶ポリマーや他の樹脂を用いたものでも構わない。さらに、FPCやFFCの電気配線が単層でも多層でも構わない。また、以下の実施形態ではフレキシブル配線板や光電気フレキシブル配線板の基板形状のみ示し、光配線や電気配線などの配線パターンを省略して示す場合がある。これは、説明を簡単化するためのものであり、任意の配線を形成可能なことは述べるまでもないことである。
(特許文献1)には、電気ケーブルに光ケーブルモジュールを搭載した電気配線一体型の光ケーブルモジュールが開示されている。光ケーブルモジュールは、フィルム光導波路、光半導体素子(発光素子又は受光素子)、高さ補償部材、電気配線、電気接続部、及び基板から構成される。基板上に搭載された光半導体素子は、高さ補償材を介して基板上に搭載されたフィルム光導波路に光結合すると共に、基板上の電気配線と電気接続され、電気接続部を介して電気ケーブルに接続される。
しかし、この種の光ケーブルモジュールでは、フィルム光導波路に電気配線が無いため、フィルム光導波路上に光半導体素子を搭載することができず、別途用意した基板上に光半導体素子を搭載する必要がある。また、基板に実装された光半導体素子に位置合わせして光半導体素子の搭載面側からフィルム光導波路を基板に搭載するため、フィルム光導波路と基板との間に、光半導体素子とフィルム光導波路間の距離を一定にするための高さ補償材が必要になる。このため、光ケーブルモジュール及び光ケーブルモジュールを搭載した電気配線一体型の光ケーブルモジュールの高さが高くなって、電子機器の小型化や薄型化を妨げることになる。しかも、部材の数が増えてコストが高く、信頼性が低くなり易い。
本発明の光電気フレキシブル配線モジュールは、光配線路と電気配線を有する光電気フレキシブル配線板を必要最小限の領域に用い、これを電気のフレキシブル配線板(以下、単にフレキシブル配線板と記す)に電気接続して用いる。これにより、電源配線や低速アナログ配線等の電気配線を確保すると共に、光信号伝送に必要な配線部材を必要最小限に抑えて部材コストを最小にすることができる。また、光電気フレキシブル配線板の光配線路と光半導体素子を光電気フレキシブル配線板の電気配線を介して位置合わせするため、温度変動等による光半導体素子と光配線路の位置ずれが非常に小さい。さらに、光電気フレキシブル配線板及びフレキシブル配線板以外の部品を必要としないため、部品点数が少なく、低コスト化が更に容易である。即ち、本発明の光電気フレキシブル配線モジュールは、低コスト且つ高信頼の光電気フレキシブル配線モジュールとなる。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係わる光電気フレキシブル配線モジュールの概略構成を説明するためのもので、図1(a)は光電気フレキシブル配線モジュールを表面側から見た上面図、図1(b)は同モジュールを裏面側から見た下面図、図1(c)は同モジュールの光半導体素子搭載部分近傍における断面図(配線方向)である。なお、図1(a)では光電気フレキシブル配線モジュールの主要部のみ図示し、符号を付してある。
図1は、本発明の第1の実施形態に係わる光電気フレキシブル配線モジュールの概略構成を説明するためのもので、図1(a)は光電気フレキシブル配線モジュールを表面側から見た上面図、図1(b)は同モジュールを裏面側から見た下面図、図1(c)は同モジュールの光半導体素子搭載部分近傍における断面図(配線方向)である。なお、図1(a)では光電気フレキシブル配線モジュールの主要部のみ図示し、符号を付してある。
図1(a)〜(c)において、100はフレキシブル配線板、110はフレキシブル配線板100の表面を保護するカバーレイ、120はフレキシブル配線板100の電気配線、130(130a,130b)は電気配線120を外部に電気接続するための第1の電気接続端子、140はフレキシブル配線板100の支持体であるベースフィルムである。
200は光電気フレキシブル配線板、210は光電気フレキシブル配線板200の表面を保護するカバーレイ、220は光電気フレキシブル配線板200の電気配線、230(230a,230b)は電気配線220を外部に電気接続するための第2の電気接続端子、240は光電気フレキシブル配線板200の支持体であるベースフィルム、250は光電気フレキシブル配線板200の光配線路である光導波路コア、255は45度ミラー、260(260a,260b)は光導波路クラッド、270は光電気フレキシブル配線板200の裏面を保護するカバーレイである。
280(280a,280b)は発光素子や受光素子等の光半導体素子、281(281a,281b)は光半導体素子280を駆動するための駆動IC、282はAuバンプ、290はアンダーフィル樹脂、300(300a,300b)は接着シート、310(310a,310b)はボンディングワイヤ、320(320a,320b)はモールド樹脂、330は補強板である。
フレキシブル配線板100と光電気フレキシブル配線板200は、第1の電気接続端子130と第2の電気接続端子230が同じ面方向を向くように積層される。そして、第1の電気接続端子130と第2の電気接続端子230がボンディングワイヤ310で電気接続される。
フレキシブル配線板100は、可撓性を有するものであり、カバーレイ110、電気配線120、第1の電気接続端子130、及びベースフィルム140などから構成されている。ベースフィルム140は例えばポリイミドフィルム(例えば厚さ25μm)、電気配線120はCu箔(例えば圧延Cu箔、厚さ12μm)、カバーレイ110は例えばポリイミドフィルム(例えば厚さ25μm)である。フレキシブル配線板100は、これらを積層して貼り合わせたラミネート構造を有し、例えば幅10mm、長さ150mmとする。電気配線120として用いるCu箔は、接着層を介してベースフィルム140と一体化したものや、Cu箔を表面粗化してベースフィルム140に直接熱圧着したものを用いれば良い。電気配線120は、ベースフィルム140上に積層したCu箔のパターニングで形成し、その一部に例えばNi/Au(例えば厚さ5μm/0.3μm)をメッキして第1の電気接続端子130として用いる。なお、電気配線120及び第1の電気接続端子130の数やパターニング形状は必要に応じて適宜変更可能である。
光電気フレキシブル配線板200は、可撓性を有するものであり、カバーレイ210、電気配線220、ベースフィルム240、第1の光導波路クラッド260a、光導波路コア250、第2の光導波路クラッド260b、及びカバーレイ270などから構成される。カバーレイ210は例えばポリイミドフィルム(例えば厚さ25μm)、電気配線220はCu箔(例えば圧延Cu箔、厚さ12μm)、ベースフィルム240は例えばポリイミドフィルム(例えば厚さ25μm)、第1の光導波路クラッド260aは例えばエポキシ系樹脂(例えば厚さ10μm)、光導波路コア250は例えばエポキシ系樹脂(例えば厚さ30μm)、第2の光導波路クラッド260bは例えばエポキシ系樹脂(例えば厚さ40μm)、カバーレイ270は例えばポリイミドフィルム(例えば厚さ25μm)である。
光電気フレキシブル配線板200は、これらを積層して貼り合わせることで一体化したラミネート構造を有する。光電気フレキシブル配線板200は、長さが例えば130mmとし、最も大きい幅(後述する光半導体素子280及び駆動IC281が搭載された端部領域)が例えば1.5mm、最も小さい幅(端部領域を結ぶ配線領域)が例えば1mmとする。
また、光電気フレキシブル配線板200上には、光半導体素子280(例えば横幅、縦幅共に300μm、高さ200μm)及び駆動IC281(例えば横幅、縦幅共に1mm、高さ300μm)が搭載されている。駆動IC281は、一般的に光半導体素子280よりも寸法が大きいものとなっている。
ここで、光電気フレキシブル配線板200は光配線層(光導波路コア250及び光導波路クラッド260)を有し、同等サイズのフレキシブル配線板100よりも高コストであるため、光電気フレキシブル配線板200の幅を必要最小限に抑えている(本例では配線領域の幅1mm)。光電気フレキシブル配線板200の光導波路コア250は、1本の幅を例えば30μmとし、1本当たり例えば10Gbpsの光信号伝送が可能である。このため、配線領域の幅1mmの光電気フレキシブル配線板200を用いることで、例えば4本の光導波路コア250を形成して合計40Gbpsという高速の信号伝送を行うことが可能である。一方、光化の必要が無い、若しくは光化できない電気配線(例えば、低速アナログ配線や電源配線)についてはフレキシブル配線板100の電気配線120を用いている。電気配線120は、配線抵抗を低く抑えるため例えば300μmの配線幅が必要で、低速アナログ配線や電源配線の数(例えば20本)だけ必要であるため、配線間スペースや設計マージンも含めるとフレキシブル配線板100の幅は光電気フレキシブル配線板200の幅よりも大きくなる(本例では10mm)。そのため、1枚の光電気フレキシブル配線板200のみを用いて全ての電気配線及び光信号伝送を行う場合、光電気フレキシブル配線板200のサイズが大きくなって高コストになるが、本発明では、前述のように光電気フレキシブル配線板200をフレキシブル配線板100に搭載して電気配線及び光信号伝送を行い、光電気フレキシブル配線板200のサイズを必要最小限に抑えることで、コストの低減が可能となっている。
電気配線220として用いるCu箔は、接着層を介してベースフィルム240と一体化したものや、Cu箔を表面粗化してベースフィルム240に直接熱圧着したものを用いれば良い。電気配線220はベースフィルム240上に積層したCu箔のパターニングで形成し、その一部に例えばNi/Au(例えば厚さ5μm/0.3μm)をメッキして第2の電気接続端子230として用いる。電気配線220の一部は光半導体素子280や駆動IC281に接続し、後述の電気入出力による光信号の伝送が可能である。
なお、電気配線220及び第2の電気接続端子230の数やパターニング形状は必要に応じて適宜変更可能である。また、光電気フレキシブル配線板200のスペースに余裕がある場合、光半導体素子280や駆動IC281に接続する電気配線とは別の電気配線を光電気フレキシブル配線板200の一端側から他端側に至るまで設けるようにしてもよい。この別の電気配線により、電気信号(例えば低速アナログ信号)の伝送や電源配線による電力の供給が可能である。
光導波路コア250及び光導波路クラッド260(260a,260b)は、光伝送波長に対して透明な材料(例えばアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂)であり、これらが光配線層を構成する。光配線層を形成するには、ベースフィルム240上に第1の光導波路クラッド260a、光導波路コア250を順に積層して貼り合わせ、上記した電気配線220のパターニング形状に合わせて光導波路コア250をパターニングする。続いて、第2の光導波路クラッド260bをパターニングされた光導波路コア250上に積層して貼り合わせる。光導波路コア250は、光導波路クラッド260よりも屈折率が高いため、光配線路である光導波路コア250に入射した光は、光導波路コア250に閉じ込められて伝播していく。
上述のように光配線層を形成することで、光導波路コア250と電気配線220の位置合わせを非常に高精度に行うことができる。これにより、光電気フレキシブル配線板200では、例えば個別に形成した光のフレキシブル配線板と電気のフレキシブル配線板を位置合わせして貼り合わせた複合型の光電気フレキシブル配線板に比し、光半導体素子280と光導波路コア250との位置合わせ精度を高くすることができる。これと共に、温度変化による光半導体素子280と光導波路250との相対位置変動を小さくすることができ、生産性や信頼性の高い光電気フレキシブル配線モジュールが実現できる。
なお、上記した光導波路コア250は、感光して屈折率が変化する樹脂を光導波路フィルムとして用い、この光導波路フィルムへのパターン露光によって形成することも可能である。また、上記した光配線層の形成方法では、まず電気配線220を形成し、電気配線220のパターニング形状に位置合わせして光導波路コア250をパターニング形成する例を示したが、逆に、まず光配線層を形成し、光導波路コア250のパターニング形状に位置合わせして電気配線220をパターニング形成することもできる。なお、光導波路コア250の本数及びパターニング形状は必要に応じて適宜変更可能である。
光導波路コア250の両端には45度ミラー255を設けており、光導波路コア250を伝播する光を光電気フレキシブル配線板200の表面に対してほぼ垂直方向に取り出すこと、及び光電気フレキシブル配線板200の表面に対してほぼ垂直方向から入射した光を光導波路コア250に結合することができる。45度ミラー255は、例えばレーザアブレーション、ダイシング、金型成形等で形成可能であり、反射率向上のためミラー面に金属(例えばAu等)を蒸着しても良い。なお、45度ミラー255の角度(光の進行方向に対する角度)は正確に45度でなくとも良いが、実効的には30度から60度の範囲に収めることが望ましい。
光半導体素子280は、例えばGaAs基板に作製した発光素子又は受光素子を用い、発光又は受光波長を例えば850nmとする。発光素子280aとして例えば面発光レーザ(Vertical Cavity Surface Emitting LASER:VCSEL)、受光素子280bとして例えばPINフォトダイオード(Photo Diode:PD)を用いることができる。なお、光半導体素子280は化合物半導体(例えば、GaAlAs/GaAs,InGaAs/InP,SiGe等)やSi、Ge等の基板に形成しても良いし、発光又は受光波長は必要に応じて適宜変更可能である。また、光半導体素子280として、1つのチップ内に複数の光素子が形成されたアレイチップを用いても良いし、1つのチップ内に発光素子と受光素子の両方が形成された光半導体素子を用いても良い。さらに、1つの素子で発光と受光の両方が可能な光半導体素子を用いても良い。
光半導体素子280は、その発光部又は受光部が光導波路コア250に形成した45度ミラー255と対向するように位置合わせして搭載する。これにより、光導波路コア250の一端側に搭載された発光素子280aと他端側に搭載された受光素子280bは、光導波路コア250を通して光結合しており、光電気フレキシブル配線モジュールの一端側と他端側の間で光信号伝送を行うことができる。また、光半導体素子280は、光半導体素子280に形成されたAuバンプ282を介して電気配線220に電気接続しており、これにより電気入出力で光信号の伝送が可能である。電気接続方法として、例えば、半田バンプによるバンプ接続や、ワイヤボンディング接続を用いても良い。
図1(a)では、光電気フレキシブル配線板200の一端側に発光素子280aを1つ、他端側に受光素子280bを1つ搭載しているが、更に別の光半導体素子を搭載しても良い。図1(a)では光信号の伝送方向を光電気フレキシブル配線板200の一端側から他端側への単方向としているが、一端側に受光素子、他端側に発光素子を搭載して、図1(a)とは逆方向の光信号伝送を行っても良いし、一端側に発光素子と受光素子、他端側に受光素子と発光素子を搭載して双方向の光信号伝送を行っても良い。
駆動IC281(281a,281b)は、駆動IC281に形成されたAuバンプ282を介して電気配線220に電気接続している。駆動IC281aは電気入力信号に応じて発光素子280aにバイアス電流及びドライブ電流を供給する。駆動IC281bは、受光素子280bに逆バイアス電圧を印加すると共に、受光素子280bが生成する受光電流を増幅し、電気出力信号を生成する。なお、駆動IC281は、駆動IC281a,281bの両方の機能を有しても良い。更に、例えばパラレル電気信号をシリアル電気信号に変換するシリアライズ機能、シリアル電気信号をパラレル電気信号に変換するデシリアライズ機能等の別の回路機能を有しても良い。上述の発光素子280a用の駆動IC281aにシリアライズ機能を搭載し、上述の受光素子280b用の駆動IC281bにデシリアライズ機能を搭載すれば、複数の電気入力信号を、少数の光信号に変換して伝送することができる。
アンダーフィル樹脂290は、例えばエポキシ系樹脂であって、光半導体素子280や駆動IC281の底面及び側面に塗布して、例えば加熱又は紫外線照射等によって固化してある。アンダーフィル樹脂290により、電気配線220と光半導体素子280及び駆動IC281との電気接続を高信頼で保持できる。また、光半導体素子280と光導波路コア250との間にできる空隙を埋めて光結合効率を向上するとともに、光半導体素子280と光導波路コア250との間にできる空隙での光の反射を抑制することが可能であり、高効率且つ高信頼の光結合が可能となる。なお、光半導体素子280と光導波路コア250との間にできた空隙の充填に用いるアンダーフィル樹脂と、電気配線220と光半導体素子280及び駆動IC281との電気接続の保持に用いるアンダーフィル樹脂は異なる樹脂を用いても良い。何れの場合にも、光半導体素子280と光導波路コア250との間にできた空隙の充填に用いるアンダーフィル樹脂は、光伝送波長に対して透明であることが望ましい。
ボンディングワイヤ310は、第1の電気接続端子130と第2の電気接続端子230を電気接続しており、例えばAu,Cu,Alのワイヤをボンディングして設けたものである。ワイヤボンディグ接続を用いることで、第1の電気接続端子130と第2の電気接続端子230との間に段差があっても容易に電気接続が可能である。また、接続部材として細径(例えば直径20μm)のワイヤのみを用いるため低コストであると共に、製造技術が成熟しているため高スループットでの電気接続が可能である。
モールド樹脂320は、例えばエポキシ系樹脂等であって、ボンディングワイヤ310と第1の電気接続端子130及び第2の電気接続端子230の電気接続を高信頼で保持することができる。モールド樹脂320は更に、図1(a)に示したように、光半導体素子280及び駆動IC281の搭載部分やフレキシブル配線板100の光電気フレキシブル配線板200搭載部分近傍を含む広い範囲に塗布されても良い。更に、光半導体素子280及び駆動IC281の上面を完全に覆うように塗布されていても良い。これにより、光電気フレキシブル配線板200とフレキシブル配線板100を強固に固定することが可能になると共に、光半導体素子280及び駆動IC281を例えば外部衝撃から保護することが可能になる。
補強板330は、例えば厚み200μmのポリイミドやPET等であり、少なくとも、光電気フレキシブル配線モジュールの第1の電気接続端子130と第2の電気接続端子230が形成された領域と光半導体素子280及び駆動IC281が搭載された領域を補強するように、フレキシブル配線板100の光電気フレキシブル配線板200に対向する面と反対側の面上に設けてある。これにより、例えば温度変化や光電気フレキシブル配線モジュールの屈曲で光電気フレキシブル配線モジュールが撓み、第1及び第2の電気接続端子130,230とボンディングワイヤ310の接続部、若しくは光電気フレキシブル配線板200と光半導体素子280及び駆動IC281との接続部に応力が加わり、それぞれの接続部が破壊されたり損傷を受けたりすることを防止することが可能になる。なお、補強板300は、フレキシブル配線板100と光電気フレキシブル配線板200の間に挟んで設けても良い。また、補強板330は、フレキシブル配線板100及び光電気フレキシブル配線板200よりも高い剛性を有することが望ましい。
なお、補強板330は、第1及び第2の電気接続端子130,230とボンディングワイヤ310の接続部、若しくは光電気フレキシブル配線板200と光半導体素子280及び駆動IC281との接続部に掛かる応力が十分抑制され、それぞれの接続部が破壊されたり損傷を受けたりする可能性が低い場合には用いなくても良い。
接着シート300は、フレキシブル配線板100と光電気フレキシブル配線板200を接着固定する。接着シート300としては、例えばエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂等からなる粘着剤をシート状に成形したものや、ポリイミド等の樹脂フィルム若しくはAlやCu等の金属箔からなる基材の両面に上記の粘着剤からなる粘着層を形成したもの等を用いることができ、厚みは例えば50μmである。なお、図1(a)では、光電気フレキシブル配線板200の両端に位置する光半導体素子280や駆動IC281の搭載部分近傍に接着シート300a,300bを用いているが、これらの代わりに、光電気フレキシブル配線板の一端から他端まで至る1枚の接着シートを用いても良い。また、モールド樹脂320のみでフレキシブル配線板100と光電気フレキシブル配線板200の固定が実現できる場合には、接着シート300を用いなくても良い。
このように本実施形態では、電気配線220と光導波路コア250を位置合わせして一体形成した必要最小限の大きさの光電気フレキシブル配線板200を、第1の電気接続端子130と第2の電気接続端子230が同じ面方向を向くようにフレキシブル配線板100上に搭載し、第1の電気接続端子130と第2の電気接続端子230をワイヤボンディングにより電気接続することで、部材コストを低減した光電気フレキシブル配線モジュールを提供することができる。更に、光半導体素子280を光導波路コア250に位置合わせして搭載することで、温度変動等に対する信頼性を向上した光電気フレキシブル配線モジュールを提供することができる。
なお、モールド樹脂320は必ずしも光半導体素子280及び駆動IC281の上面を覆う必要はなく、図2に示すように、駆動IC281の上面を露出させるようにしてもよい。この場合、駆動IC281の上面に放熱体(図示せず)を接続することも可能となる。一般に、駆動IC281は光半導体素子280よりも発熱の大きいものであり、このような駆動ICを放熱体により冷却することは極めて有効である。
また、駆動IC281は必ずしも光電気フレキシブル配線板200に搭載する必要はなく、図3に示すように、フレキシブル配線板100上に搭載してもよい。この場合、光半導体素子280と駆動IC281との接続は接続部材(例えばボンディングワイヤ等)を介して行われる。一般に、駆動IC281は光半導体素子280よりもサイズが大きい(本例では駆動ICサイズが1mm×1mm、光半導体素子サイズが300μm×300μm)ため、光電気フレキシブル配線板200の最大幅は駆動IC281のサイズよりも小さくできないが、駆動IC281を光電気フレキシブル配線板200に搭載することで、光電気フレキシブル配線板200の最大幅を小さくでき、更なる低コスト化が可能となる。
(第2の実施形態)
図4は、本発明の第2の実施形態に係わる光電気フレキシブル配線モジュールの概略構成を説明するためのもので、図4(a)は光電気フレキシブル配線モジュールの上面図、図4(b)は同モジュールの下面図、図4(c)は同モジュールの光半導体素子搭載部分近傍における断面図(配線方向)である。なお、図1と同一部分には同一符号を付し、その詳しい説明は省略する。
図4は、本発明の第2の実施形態に係わる光電気フレキシブル配線モジュールの概略構成を説明するためのもので、図4(a)は光電気フレキシブル配線モジュールの上面図、図4(b)は同モジュールの下面図、図4(c)は同モジュールの光半導体素子搭載部分近傍における断面図(配線方向)である。なお、図1と同一部分には同一符号を付し、その詳しい説明は省略する。
本実施形態は、図1の実施形態に比し、光電気フレキシブル配線モジュールの厚みを低減した実施形態である。
本実施形態では、フレキシブル配線板100に貫通孔150(150a,150b)(例えば幅1.2mm、長さ2.0mm)を設け、光電気フレキシブル配線板200をフレキシブル配線板100の下方(図4(c)下側)から搭載している。そして、光電気フレキシブル配線板200に搭載した光半導体素子280及び駆動IC281と光電気フレキシブル配線板200に形成した第2の電気接続端子230を貫通孔150内に配置している。これにより、第1の実施形態に比べて、接着シート300の厚みと光電気フレキシブル配線板200の厚みを足し合わせた分、光電気フレキシブル配線モジュールの厚みを薄くすることができる。従って、本モジュールを用いた電子機器の小型化、薄型化に貢献することが可能である。
なお、貫通孔150は、例えばレーザ加工、金型打ち抜き、機械切削であるルーター加工等で形成できる。
また、本実施形態では、第1の電気接続端子130が形成された面と第2の電気接続端子230が形成された面の高さ(ベースフィルム140、接着シート300、カバーレイ210の厚みを合計した高さで、これまでに述べた各層の厚みを全て足し合わせた場合100μm)が、図1における第1の電気接続端子130が形成された面と第2の電気接続端子230が形成された面の高さ(ベースフィルム240、光導波路クラッド260、カバーレイ270、接着シート300を合計した高さで、これまでに述べた各層の厚みを全て足し合わせた場合150μm)よりも低い。これにより、第1の実施形態に比べてボンディングワイヤ310の長さを短くすることができ、光電気フレキシブル配線モジュールの低コスト化が可能である。これは特に、本光電気フレキシブル配線モジュールを大量生産した場合に効果が期待できる。
本光電気フレキシブル配線モジュールは、光電気フレキシブル配線板200をフレキシブル配線板100の下方(図4(c)下側)から搭載しているため、光電気フレキシブル配線板200の下側の面とフレキシブル配線板100の下側の面に段差が発生する。そこで補強板330は、図4(b)に示したように、光電気フレキシブル配線板200の搭載箇所を除去した形状とすることが望ましい。これにより、補強板300と光電気フレキシブル配線板200が干渉することを防ぎ、補強板300とフレキシブル配線板100との接着が容易になる。また、図4(c)に示したように、補強板330は、裏面(図1(c)の断面図において下側の面)が光電気フレキシブル配線板200の裏面よりも下側に来るように、厚みが接着シート300の厚みと光電気フレキシブル配線板200の厚みの合計よりも厚いことが望ましい。これにより、光電気フレキシブル配線板200が外部の構造体に引っかかるなどして、光電気フレキシブル配線板200とフレキシブル配線板100の接続が破壊されたり損傷を受けたりすることを防ぐことが可能になる。
このように本実施形態では、貫通孔150を設けたフレキシブル配線板100に光電気フレキシブル配線板200を搭載し、光電気フレキシブル配線板200に搭載した光半導体素子280及び駆動IC281と光電気フレキシブル配線板200に形成した第2の電気接続端子230を貫通孔150内に配置することで、厚みを低減し、コストを低減した光電気フレキシブル配線モジュールを提供することが可能である。
(第3の実施形態)
図5は、本発明の第3の実施形態に係わる光電気フレキシブル配線モジュールの概略構成を説明するためのもので、光半導体素子搭載部分近傍における断面図(配線方向)である。なお、図1と同一部分には同一符号を付し、その詳しい説明は省略する。
図5は、本発明の第3の実施形態に係わる光電気フレキシブル配線モジュールの概略構成を説明するためのもので、光半導体素子搭載部分近傍における断面図(配線方向)である。なお、図1と同一部分には同一符号を付し、その詳しい説明は省略する。
本実施形態は、第1及び第2の電気接続端子130,230間を電気接続する配線の高さを低減した実施形態である。
本実施形態の光電気フレキシブル配線モジュールは、光電気フレキシブル配線板200の第2の電気接続端子230とフレキシブル配線板100の第1の電気接続端子130をインクジェット配線410で接続している。インクジェット配線は、印刷で用いられるインクジェット技術を応用して形成した配線であり、導電材(例えばAuナノ粒子やAgナノ粒子)を含む液体をノズルから噴射して基板に描画することで配線を形成する。なお、配線の描画後、導電率向上のためのアニール処理を行っても良い。また、図5に示したように、インクジェット配線410をモールド樹脂320で保護することが望ましい。
図1及び図2で第1及び第2の電気接続端子130,230間の接続に用いたボンディングワイヤ310は、第1及び第2の電気接続端子130,230との接続部以外は支持体が無い空中配線であるため、モールド樹脂で保護する前は外部の構造体に接触するなどして接続が破壊される恐れがあった。これに対し、インクジェット配線410は、光電気フレキシブル配線板200及びフレキシブル配線板100上に直接形成すると共に、配線の高さを低く抑えることができるため、接続の信頼性が高い。
なお、前記図4の光電気フレキシブル配線モジュールにもインクジェット配線を適用することができる。図6は、図4とは別の本発明の第3の実施形態に係わる光電気フレキシブル配線モジュールの概略構成を説明するためのもので、光電気フレキシブル配線モジュールの光半導体素子搭載部分近傍における断面図(配線方向)である。
このように本実施形態では、第1の電気接続端子130と第2の電気接続端子230の電気接続にインクジェット配線410を用いることで、高信頼の光電気フレキシブル配線モジュールを提供することができる。
(第4の実施形態)
図7は、本発明の第4の実施形態に係わる光電気フレキシブル配線モジュールの概略構成を説明するためのもので、同モジュールの光半導体素子搭載部分近傍における断面図(配線方向)である。なお、図1と同一部分には同一符号を付し、その詳しい説明は省略する。
図7は、本発明の第4の実施形態に係わる光電気フレキシブル配線モジュールの概略構成を説明するためのもので、同モジュールの光半導体素子搭載部分近傍における断面図(配線方向)である。なお、図1と同一部分には同一符号を付し、その詳しい説明は省略する。
本実施形態は、第1及び第2の実施形態に比し、第1及び第2の電気接続端子130,230間の電気接続を高スループットで形成可能な実施形態である。
本実施形態の光電気フレキシブル配線モジュールは、光電気フレキシブル配線板200の第2の電気接続端子230を形成した面とフレキシブル配線板100の第1の電気接続端子130を形成した面を対向させた状態で、光電気フレキシブル配線板200をフレキシブル配線板100上に搭載し、第1の電気接続端子130と第2の電気接続端子230をバンプ420で電気接続している。
バンプ420には、例えばAuスタッドバンプ、Auメッキバンプ、半田バンプ等を用いることができる。バンプ420を用いた接続方法としては、第1の電気接続端子130又は第2の電気接続端子230に予めバンプ420を必要な数だけ形成しておく。続いて、光電気フレキシブル配線板200の第2の電気接続端子230が形成された領域をフレキシブル配線板100の第1の電気接続端子130が形成された領域に対向させて位置合わせして搭載する。その後、光電気フレキシブル配線板200の第2の電気接続端子230が形成された領域及びフレキシブル配線板100の第1の電気接続端子130が形成された領域に圧力を加えながら熱や超音波を加えることで、バンプ420を介した第1の電気接続端子130と第2の電気接続端子230の電気接続が可能になる。
第1及び第2の実施形態で第1の電気接続端子130と第2の電気接続端子230の接続に用いたワイヤボンディング310は、第1の電気接続端子130又は第2の電気接続端子230の数だけワイヤボンディング接続を繰り返し行う必要がある。これに対し、バンプ420を用いた電気接続では、複数の第1の電気接続端子130と複数の第2の電気接続端子230の電気接続を一度に行うことができるため、第1の電気接続端子130と第2の電気接続端子230の電気接続に関しスループットの向上が可能である。なお、バンプ420を用いて第1の電気接続端子130と第2の電気接続端子230を接続した後、接続部をモールド樹脂320で保護することが望ましい。また、1つの第1の電気接続端子130と1つの第2の電気接続端子230の電気接続に複数のバンプ420を用いても良い。
光電気フレキシブル配線板200は、光半導体素子280及び駆動IC281の搭載面をフレキシブル配線板100に対向させた状態でフレキシブル配線板100に搭載するため、第1の電気接続端子130と第2の電気接続端子230が駆動IC281の高さ分(上述の例では300μm)離れてしまう。そこで、図7に示した光電気フレキシブル配線モジュールでは、屈曲部430を光電気フレキシブル配線板200に設けることで、第2の電気接続端子230を第1の電気接続端子130に接近させて両者の電気接続を容易にしている。但し、屈曲部430を設けることで光電気フレキシブル配線板200には応力が発生するため、光電気フレキシブル配線板200の光半導体素子280及び駆動IC281の搭載部分近傍、及びフレキシブル配線板100の光電気フレキシブル配線板200搭載部分近傍を含む領域を、モールド樹脂320で固めることが望ましい。
フレキシブル配線板100と光電気フレキシブル配線板200を固定する接着シート300は、駆動IC281とフレキシブル配線板100の接触部に設けている。そのため、接着シート300は駆動IC281が発する熱をフレキシブル配線板100に放熱できるよう、熱伝導率が高いもの(例えば、光電気フレキシブル配線板200若しくはフレキシブル配線板100の厚み方向における平均的な熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する接着シート)が望ましい。更に、駆動IC281が接触するフレキシブル配線板100の表面は、駆動IC281が発する熱をフレキシブル配線板100に効率良く放熱できるよう、電気配線120を例えば島状にパターニングしたメタル領域とすることが望ましい。フレキシブル配線板100が多層配線板の場合、本メタル領域をビアを介してグランドや電源に接続することで、更に効率の良い放熱が可能になる。なお、接着シートを用いなくてもフレキシブル配線板100と光電気フレキシブル配線板200の固定が可能な場合や、駆動IC281からの放熱が不要な場合は、接着シート300を用いなくても良い。
このように本実施形態では、第1の電気接続端子130と第2の電気接続端子230を対向した状態で光電気フレキシブル配線板200をフレキシブル配線板100に搭載し、第1の電気接続端子130と第2の電気接続端子230をバンプ420で電気接続することにより、高スループットで製造可能な光電気フレキシブル配線モジュールを提供することが可能である。
(第5の実施形態)
図8は、本発明の第5の実施形態に係わる光電気フレキシブル配線モジュールの概略構成を説明するためのもので、同モジュールの光半導体素子搭載部分近傍における断面図(配線方向)である。なお、図1と同一部分には同一符号を付し、その詳しい説明は省略する。
図8は、本発明の第5の実施形態に係わる光電気フレキシブル配線モジュールの概略構成を説明するためのもので、同モジュールの光半導体素子搭載部分近傍における断面図(配線方向)である。なお、図1と同一部分には同一符号を付し、その詳しい説明は省略する。
本実施形態は、第4の実施形態に比し、光電気フレキシブル配線モジュールの厚みを低減した実施形態である。
本実施形態の光電気フレキシブル配線モジュールは、フレキシブル配線板100に貫通孔150(例えば、幅1.2mm、長さ2.0mm)を設け、光電気フレキシブル配線板200に搭載した光半導体素子280及び駆動IC281を貫通孔150内に配置している。
これにより、第1の電気接続端子130と第2の電気接続端子230を近づけるための屈曲部430が不要になり、光電気フレキシブル配線板200に発生していた応力がなくなって第1の電気接続端子130と第2の電気接続端子230の電気接続を高信頼で保持することができる。これと共に、光電気フレキシブル配線板200に発生していた歪みがなくなって、電気配線220や光導波路コア250の時間経過に伴う劣化等を抑制することが可能になる。また、第4の実施形態に比べて、光電気フレキシブル配線モジュールの厚みを、駆動IC281の厚み分程度(本例では300μm)薄くすることができる。従って、本モジュールを用いた電子機器の小型化、薄型化に貢献することが可能である。
このように本実施形態では、フレキシブル配線板100に貫通孔150を設け、光電気フレキシブル配線板200に搭載した光半導体素子280及び駆動IC281を貫通孔150内に配置することで、屈曲部430が不要になり、厚みを低減し、信頼性を向上した光電気フレキシブル配線モジュールを提供することが可能である。
(第6の実施形態)
図9は、本発明の第6の実施形態に係わる光電気フレキシブル配線モジュールの概略構成を説明するためのもので、図9(a)は光電気フレキシブル配線モジュールの上面図、図9(b)は同モジュールの下面図、図9(c)は同モジュールの下面図である。なお、図1と同一部分には同一符号を付し、その詳しい説明は省略する。
図9は、本発明の第6の実施形態に係わる光電気フレキシブル配線モジュールの概略構成を説明するためのもので、図9(a)は光電気フレキシブル配線モジュールの上面図、図9(b)は同モジュールの下面図、図9(c)は同モジュールの下面図である。なお、図1と同一部分には同一符号を付し、その詳しい説明は省略する。
本実施形態は、これまで示してきた実施形態においてフレキシブル配線板100を変形した光電気フレキシブル配線モジュールに関し、第1乃至第5の実施形態に比し、光電気フレキシブル配線モジュールの屈曲性を向上した実施形態である。
本実施形態の光電気フレキシブル配線モジュールでは、光電気フレキシブル配線モジュールの端部領域(第1の電気接続端子130と第2の電気接続端子230を形成した領域と光半導体素子280及び駆動IC281を搭載した領域)を結ぶ配線領域において、フレキシブル配線板100に光電気フレキシブル配線板200の配線領域の幅(図9(a)において紙面上下方向、本例では1.0mm)よりも大きな幅を有する貫通孔440(例えば幅1.2mm)を設け、光電気フレキシブル配線板200の一部が貫通孔440内に配置されるように、光電気フレキシブル配線板200をフレキシブル配線板100に搭載している。
これにより、光電気フレキシブル配線モジュールの配線領域の厚みを実効的に薄くすることができる。このため、光電気フレキシブル配線モジュールの配線領域を屈曲(例えば、折り曲げ動作、スライド(摺動)動作等)する際の最小曲げ半径を小さくすることができる。また、光電気フレキシブル配線モジュールの配線領域において光電気フレキシブル配線板200とフレキシブル配線板100の重なりが無くなって屈曲時に両者の擦れを無くすことができるため、繰り返し屈曲に対する耐久性を向上することができる。
なお、貫通孔440は光電気フレキシブル配線板200の配線領域下側の少なくとも一部に設ければ良く、貫通孔440のサイズや位置は適宜変更可能であるし、貫通孔440は複数設けても良い。また、貫通孔440を設ける代わりに、例えばカバーレイ110を部分的に除去してフレキシブル配線板100の厚みを部分的に薄くすることでも、貫通孔440を設ける場合と同様の効果を享受することができる。
このように本実施形態では、フレキシブル配線板100に貫通孔440を設け、貫通孔440内に配置されるように光電気フレキシブル配線板200を搭載することで、屈曲性を向上した光電気フレキシブル配線モジュールを提供できる。
(第7の実施形態)
図10は、本発明の第7の実施形態に係わる光電気フレキシブル配線モジュールの概略構成を示す上面図である。なお、この図ではフレキシブル配線板100と光電気フレキシブル配線板200のみを示し、他の部分は省略している。
図10は、本発明の第7の実施形態に係わる光電気フレキシブル配線モジュールの概略構成を示す上面図である。なお、この図ではフレキシブル配線板100と光電気フレキシブル配線板200のみを示し、他の部分は省略している。
本実施形態は、光電気フレキシブル配線モジュールの配線領域の捻回性を向上した実施例である。
本実施形態の光電気フレキシブル配線モジュールでは、フレキシブル配線板100の配線方向に平行する貫通孔440(例えば幅0.1mm)を設け、フレキシブル配線板100の配線領域を複数の細線(例えば幅1mm)に分割し、分割された1つの細線上に光電気フレキシブル配線板200を搭載している。
図10に示した光電気フレキシブル配線モジュールは、図11に示すように、光電気フレキシブル配線モジュールの一方の端部領域、配線領域、他方の端部領域をクランク形に配置し、各々の細線が隣接する細線と表面と裏面を対向するように複数の細線を重ね、束線帯450を用いて複数の細線を束ねることで、配線領域が1束の細いフレキシブル配線板として扱うことができる。このため、屈曲動作に加えて回転動作や捻り動作等にも対応することが可能である。
なお、全ての細線の幅、間隔は、ほぼ同等にすることが望ましい。これにより、光電気フレキシブル配線モジュールを上述したようにクランク形に配置し、各々の細線が隣接する細線と表面と裏面を対向するように複数の細線を重ねた際に、一部の細線に張力が集中するようなことがなくなる。また、複数の細線の全てが同等に引っ張られるため、複数の細線を束ねた領域において複数の細線の整列性が良く、一部の細線がばらけるようなこともない。なお、光電気フレキシブル配線モジュールの細線の重ね方は、他の方法(例えば、各々の細線が隣接する細線と表面と表面若しくは裏面と裏面を対向するように複数の細線を重ねる)を用いても良い。
束線帯450は、例えば弗素樹脂系のシールテープを用いることができる。束線帯450には粘着剤のないテープを用い、束線帯の内側で各細線が動けるようにしておくことが細線のたるみや応力を取り除くためには望ましい。なお、束線帯450の数は必要に応じて適宜変更可能であるし、個別の束線帯ではなく、例えば束ねた細線の一端から他端まで連続した束線帯を用いても良い。また、束ねた複数の細線がばらける恐れが無い、若しくはばらけても構わない場合は、束線帯450を用いなくても良い。貫通孔440を形成する部分には電気配線を設けないことが望ましい。
なお、フレキシブル配線板100と光電気フレキシブル配線板200との接続は、光電気フレキシブル配線板200の全面を貼り付ける必要はなく、図12(a)に示すように、光電気フレキシブル配線板200の端部近傍領域のみを接着シート300により貼り付けるようにしても良い。
また、図12(b)に示すように、光電気フレキシブル配線板200を配置する領域で第6の実施形態と同様に、フレキシブル配線板100に光電気フレキシブル配線板200の配線領域よりも大きな幅の貫通穴440b(例えば幅1.2mm)を設けてもよい。即ち、図10の光電気フレキシブル配線板200に隣接した2つの貫通穴440を繋いだような貫通穴としてもよい。この場合、第6の実施形態と同様に、光電気フレキシブル配線モジュールの配線領域を屈曲(例えば、折り曲げ動作、スライド(摺動)動作等)する際の最小曲げ半径を小さくすることができる。さらに、光電気フレキシブル配線板とフレキシブル配線板の擦れを無くして繰り返し屈曲に対する耐久性を向上させることができる。
但し、図12(b)の構成では、図11に示したように光電気フレキシブル配線モジュールの複数の細線を束ねた際に光電気フレキシブル配線板200が撓み、光電気フレキシブル配線板200と貫通穴440bの境界部分において、光電気フレキシブル配線板200をフレキシブル配線板100から引き剥がすような応力が発生する。そこで、図12(c)に示すように、貫通穴440bに、光電気フレキシブル配線板200の端部近傍領域でフレキシブル配線板100を突出させた突出部441(441a,441b)を設け、突出部441でも光電気フレキシブル配線板200を接着するようにしてもよい。この場合、前述の撓みに伴って発生する応力はフレキシブル配線板100の突出部441の付け根に掛かり、光電気フレキシブル配線板200と貫通穴440bの境界部分に掛かる応力を緩和することが可能なため、フレキシブル配線板100と光電気フレキシブル配線板200の接着の信頼性向上をはかることができる。なお、図12(c)においても図12(b)の構成と同様に、光電気フレキシブル配線モジュールの最小曲げ半径を小さくできると共に、繰り返し屈曲に対する耐久性を向上させることができる。
このように本実施形態では、フレキシブル配線板100の配線領域を複数の細線に分割して光電気フレキシブル配線板200を分割された細線上に搭載し、各々の細線を重ねて束ねることで、捻回性を向上した光電気フレキシブル配線モジュールを提供できる。
(第8の実施形態)
図13(a)〜(d)は、本発明の第8の実施形態に係わる光電気フレキシブル配線モジュールの製造方法を示す図である。
図13(a)〜(d)は、本発明の第8の実施形態に係わる光電気フレキシブル配線モジュールの製造方法を示す図である。
まず、図13(a)に示すように、前記図11に示した光電気フレキシブル配線モジュールを用意する。但し、光電気フレキシブル配線モジュールの一端側においては、光電気フレキシブル配線板200をフレキシブル配線板100に搭載して固定し、ボンディングワイヤ310aで第1の電気接続端子130と第2の電気接続端子230を電気接続しているが、光電気フレキシブル配線モジュールの他端側においては、光電気フレキシブル配線板200をフレキシブル配線板100に搭載する前の状態である。
また、図13(b)に示すように、図13(a)の光電気フレキシブル配線モジュールの端部よりも小径で中央部よりも大径の貫通孔を有する可動部品(係止部材)460を用意する。
可動部品460は、461と462の少なくとも2つの部品から構成される一体部品であり、内部に配線路465を有する。配線路465は例えば円筒形状を有し、例えば直径1.6mmとする。2つの部品461,462は可動部品460の中心軸(図中の破線)を中心として独立に回転することができるものである。部品461は円筒体461aとこれを例えば実装基板に固定するための羽根461bで形成され、部品462は円筒体462aとこれを例えば実装基板に固定するための羽根462bで形成され、円筒体461aが円筒体462aに回転可能に挿入されている。これにより、羽根461bに固定された実装基板を、羽根462bに固定された実装基板に対して回転することができる。可動部品460として例えば、携帯電話やノートPC等において本体とディスプレイ筐体を接続するヒンジ部品がある。
次に、図13(c)に示すように、図13(a)の光電気フレキシブル配線モジュールを他端側から図13(b)に示す可動部品460の配線路465に挿入する。このとき、フレキシブル配線板100の端部領域の幅(前述の例では10mm)は配線路465の直径(本例では1.6mm)よりも大きいため、フレキシブル配線板100の端部領域を折り曲げるか丸めるかして可動部品460に挿入する必要がある。一方、光電気フレキシブル配線板200の幅(前述の例では最大幅1.5mm)は配線路465の直径よりも小さいため、容易に可動部品460に挿入できる。また、フレキシブル配線板100の細線の幅(前述の例では1mm)も配線路465の直径よりも小さいため、フレキシブル配線板100の端部領域を可動部品460に挿入した後は、細線を重ねて束にした光電気フレキシブル配線モジュールの配線領域を容易に可動部品460に挿入できる。
次に、図13(d)に示すように、光電気フレキシブル配線モジュールの他端側において、光電気フレキシブル配線板200をフレキシブル配線板100に搭載して固定し、第1の電気接続端子(図示せず)と前記第2の電気接続端子(図示せず)をボンディングワイヤ310bで電気接続する。
上述の製造方法により、光電気フレキシブル配線モジュールを狭小な配線路465を有する可動部品460に容易に挿入することが可能になる。例えば、光電気フレキシブル配線板200をフレキシブル配線板100に搭載してボンディングワイヤ310で電気接続した光電気フレキシブル配線モジュールでは、可動部品460に挿入するためにフレキシブル配線板100を折り曲げたり丸めたりすると、光電気フレキシブル配線板200とフレキシブル配線板100の接続部やボンディングワイヤ310の接続部に大きな応力が加わって接続が破壊されるなど信頼性に支障をきたす恐れがある。これに対し、光電気フレキシブル配線板200をフレキシブル配線板100に搭載して固定する前の光電気フレキシブル配線モジュールでは、可動部品460に挿入するためにフレキシブル配線板100を自由に折り曲げたり丸めたりすることができる。即ち、光電気フレキシブル配線板200とフレキシブル配線板100を可動部品460に挿入してから光電気フレキシブル配線板200とフレキシブル配線板100を電気接続することにより、高信頼の光電気フレキシブル配線モジュールを作製可能になる。
本実施形態の光電気フレキシブル配線モジュールは、一端側のみ予め電気接続し、他端側は電気接続前の状態であったが、両端とも電気接続前の状態で可動部品460に挿入しても良い。本光電気フレキシブル配線モジュールの製造方法においては、光電気フレキシブル配線モジュールを可動部品460に挿入する前に細線部を束ねても良いし、挿入した後で細線部を束ねても良い。また、フレキシブル配線板100と光電気フレキシブル配線板200を挿入する際、フレキシブル配線板100と光電気フレキシブル配線板200を同時に挿入しても良いし、別々に挿入しても良い。なお、光電気フレキシブル配線モジュールに貫通孔を設けないフレキシブル配線板100を用いても良い。
可動部品460の配線路465の直径は、光電気フレキシブル配線板200の最大幅よりも小さくても良い。可動部品460として、ここでは1軸に対してのみ回転動作が可能な可動部品460を示したが、2軸以上に対して回転動作が可能な可動部品を用いても良い。また、折り畳みやスライド等の動作が可能な可動部品を用いても良い。なお、配線路を有する非可動部品であっても、光電気フレキシブル配線モジュールの作製に当たり同等の効果を享受できる。本実施形態例では第1の電気接続端子130と第2の電気接続端子230の電気接続にボンディングワイヤ310を用いたが、例えばインクジェット配線やバンプ接続等、異なる接続方法を用いても良い。
(変形例)
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではない。
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではない。
第1乃至第3の実施形態では、第1の電気接続端子130と第2の電気接続端子230の電気接続にワイヤボンディングやインクジェット配線を用いた例を説明したが、これは別の手段を用いて電気接続を行っても良い。例えば、予め電気配線が形成された粘着性を有する別のフィルム材を用い、フレキシブル配線板100と光電気フレキシブル配線板200を位置合わせして両者を固定した状態で、本フィルム材の一端を第2の電気接続端子230上に配置し、他端を第1の電気接続端子130上に配置して圧力を加えることで、第1の電気接続端子130及び第2の電気接続端子230の電気接続を実現することができる。なお、フィルム材として、熱や超音波を加えることで第1の電気接続端子130と第2の電気接続端子230との電気接続が可能になるものを用いても良い。
第4乃至第5の実施形態では、第1の電気接続端子130と第2の電気接続端子230の電気接続にバンプ420を用いた例を説明したが、これは別の手段を用いて電気接続を行っても良い。例えば、バンプ420の代わりに異方性導電フィルム(Anisotropic Conductive Film:ACF)若しくは異方性導電ペースト(Anisotropic Conductive Paste:ACP)を用いることができる。異方性導電フィルムは導電粒子を含んだバインダ樹脂からなるフィルム材であり、導電粒子として例えば、金属粒子、Ni/Auめっきしたプラスチック粒子、はんだ粒子等を用いることができ、バインダ樹脂として例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂を用いることができる。接続に異方性導電フィルムを用いた場合、対向する電気端子間に異方性導電フィルムを配置し、加熱しながら電気端子間に圧力を加えることで、対向する電気端子間のみを導通させると共に、電気端子間を接着固定することができる。電気接続と接着固定を同時に行うことができるため、接続部を後からモールド樹脂で保護する必要が無く、接続プロセスの低コスト化が可能である。
第1の電気接続端子130と第2の電気接続端子230の電気接続は、第1の電気接続端子130と第2の電気接続端子230を直接接合することで行っても良い。例えば、第1の電気接続端子130と第2の電気接続端子230を予め半田メッキしておき、第1の電気接続端子130と第2の電気接続端子230を接触させた状態で加熱することで、半田を溶融させて電気接続することができる。また、例えばNi/Auメッキされた第1の電気接続端子130と第2の電気接続端子230は、両者を接触させた状態で圧力を加えながら超音波を印加することで、Au・Au接合を形成して電気接続することができる。
その他、第1の電気接続端子130と第2の電気接続端子230の電気接続には種々の接続手法を用いることができるが、本発明の趣旨は、電気接続に用いる材料、手法によって限定されないことを述べておく。
光半導体素子である発光素子は、発光ダイオードや半導体レーザ等、種々の発光素子が使用可能である。光半導体素子である受光素子は、PINフォトダイオード、MSMフォトダイオード、アバランシェ・フォトダイオード、フォトコンダクター等、種々の受光素子が使用可能である。フレキシブル配線板には、FPCやFFCなどがあり、何れでも本発明が適用可能である。フレキシブル配線板のベースフィルムには、ポリイミドの他、液晶ポリマーや他の樹脂を用いることができる。フレキシブル配線板の電気配線は単層でも多層でも構わない。光電気フレキシブル配線板の電気配線及び光配線は、単層でも多層でも構わない。
その他、本発明の主旨と技術的範囲を逸脱しない限り、種々の加工、変形、材料の変更を施すことが可能である。上述した各種実施形態は、必要に応じて適宜組み合わせてもよい。
100…フレキシブル配線板、110…カバーレイ、120…電気配線、130…第1の電気接続端子、140…ベースフィルム、150…貫通孔、200…フレキシブル配線板、210…カバーレイ、220…電気配線、230…第2の電気接続端子、240…ベースフィルム、250…光導波路コア、255…45度ミラー、260…光導波路クラッド、270…カバーレイ、280…光半導体素子、281…駆動IC、290…アンダーフィル樹脂、300…接着シート、310…ボンディングワイヤ、320…モールド樹脂、330…補強板、410…バンプ、430…屈曲部、440…貫通孔、450…束線帯、460…可動部品(係止部材)、465…配線路。
Claims (5)
- 電気配線及び該電気配線を外部に電気接続するための第1の電気接続端子を有するフレキシブル配線板と、
光配線路、電気配線及び該電気配線を外部に電気接続するための第2の電気接続端子を有し、前記フレキシブル配線板の一部の領域に搭載された光電気フレキシブル配線板と、
前記光電気フレキシブル配線板上に搭載され、該配線板の電気配線に電気的に接続され、且つ前記光配線路に光結合された光半導体素子と、
前記第1の電気接続端子と前記第2の電気接続端子との間に設けられ、各々の電気接続端子を電気接続する導電性の接続部材と、
を具備したことを特徴とする光電気フレキシブル配線モジュール。 - 前記フレキシブル配線板の前記第1の電気接続端子が形成された面と前記光電気フレキシブル配線板の前記第2の電気接続端子が形成された面とが同じ方向を向き、前記フレキシブル配線板の一部と前記光電気フレキシブル配線板の少なくとも一部が積層されて固定されていることを特徴とする、請求項1記載の光電気フレキシブル配線モジュール。
- 前記フレキシブル配線板の前記第1の電気接続端子が形成された面と前記光電気フレキシブル配線板の前記第2の電気接続端子が形成された面とを対向させ、前記第1の電気接続端子と前記第2の電気接続端子との間に前記接続部材を挟んで各電気接続端子同士を電気接続してなることを特徴とする、請求項1記載の光電気フレキシブル配線モジュール。
- 前記フレキシブル配線板に貫通孔が設けられ、前記光電気フレキシブル配線板に搭載された少なくとも前記光半導体素子が、前記貫通孔の領域に配置されてなることを特徴とする、請求項1乃至3の何れか1項に記載の光電気フレキシブル配線モジュール。
- 請求項1乃至4の何れか1項に記載の光電気フレキシブル配線モジュールであって、前記第1の電気接続端子が前記フレキシブル配線板の端部側に設けられ、端部に比して中央部の幅が狭くなっている光電気フレキシブル配線モジュールの製造方法において、
前記フレキシブル配線板の端部よりも小径で中央部よりも大径の貫通孔を有する係止部材を用い、前記第1及び第2の電気接続端子を電気接続する前に、前記フレキシブル配線板及び前記光電気フレキシブル配線板を各々の一端側から、前記係止部材の貫通孔に通す工程と、
前記フレキシブル配線板の第1の電気接続端子及び前記光電気フレキシブル配線板の第2の電気接続端子を前記貫通孔に通した後に、前記第1の電気接続端子と前記第2の電気接続端子を前記接続部材により電気接続する工程と、
を含むことを特徴とする光電気フレキシブル配線モジュールの製造方法。
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