JP2011248119A - 光電気複合フレキシブル配線及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】FFCに光配線を複合した光電気複合フレキシブル配線を提供する。
【解決手段】フィルム基材2aの表面に複数の導体3を並列させたFFCに、高速伝送用の光ファイバ4と、光信号と電気信号とを相互変換する光電変換部品5とを搭載する光電気複合フレキシブル配線1であって、フィルム基材2aの表面に光ファイバ4を導体3と並列して配置し、フィルム基材2aの表面の光電変換部品5を搭載する位置に、導体3と光ファイバ4を覆う樹脂土台8を形成し、樹脂土台8を光ファイバ4と共にダイシングして光入出射用溝9を形成し、光入出射用溝9の一面に光ファイバ4の光軸を変換するミラー面10を形成すると共に、樹脂土台8の表面に配線パターン11を形成し、光入出射用溝9上に位置する樹脂土台8の表面に、光電変換部品5をミラー面10と対向するように搭載して形成したものである。
【選択図】図1

Description

本発明は、フレキシブルフラットケーブルに光ファイバと光電変換部品とを搭載した光電気複合フレキシブル配線及びその製造方法に関するものである。
携帯電話やノートパソコン及びプリンタなどの電子機器における伝送容量の増大及び高速化に伴って、内部配線の一部に光配線を用いた光電気複合フレキシブル配線が提案されている。
従来の光電気複合フレキシブル配線としては、フィルム基材の表面に配線パターンを形成したフレキシブルプリント基板(FPC:Flexible Print Circuit)上に光ファイバなどの光導波路(光配線)と光信号と電気信号とを相互変換する光電変換部品を搭載したものが知られている(例えば、特許文献1,2)。
この光電気複合フレキシブル配線(FPC型光電気複合フレキシブル配線)を用いることで、大容量の情報を高速且つ低ノイズで伝送することができる。
特開2010−19895号公報 特開2008−158539号公報
ところで、プリンタの制御部とプリンタヘッド間などの接続には、例えば、長尺状のフィルム基材の表面に複数の導体(直線状導体)を並列させたフレキシブルフラットケーブル(FFC:Flexible Flat Cable)が用いられているが、近年、取り扱う伝送容量の増大及び高速化に伴い、FFCでも伝送容量が増大かつ高速化している。
そこで、こうした状況に鑑み、FFCに、FPCと同様に光配線である光ファイバや光電変換部品を搭載することで、光信号と電気信号とを複合したFFC型光電気複合フレキシブル配線が考えられる。
しかし、FFCは、製造方法の都合上、上述したFPC型光電気複合フレキシブル配線のFPCように、幅方向へ延びる(曲がる)配線パターンを形成することはできない。
そのため、FFC上の複数の導体(直線状導体)と光ファイバとの配置関係の中で、複数の導体と光ファイバとを光電変換部品に接続しようとした際、複数の導体と光ファイバとが互いに干渉する状態となり、そのことが阻害要因となっていたため、FFCと光配線を複合したFFC型光電気複合フレキシブル配線は未だ提案されていない。
そこで、本発明の目的は、FFCに光配線を複合した光電気複合フレキシブル配線及びその製造方法を提供することにある。
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項1の発明は、第1フィルム基材と、該第1フィルム基材の表面に並列される複数の導体と、前記第1フィルム基材の表面に設けられ、前記複数の導体と並列される光ファイバと、前記第1フィルム基材に並列された前記複数の導体と前記光ファイバの一部が露出する露出部を有するように、前記複数の導体と前記光ファイバとを覆う第2フィルム基材と、前記露出部に設けられ、前記複数の導体と前記光ファイバとを覆うと共に、ミラー面を有する光入出射用溝が形成された樹脂土台と、前記樹脂土台の表面に形成され、前記導体によって伝送される電気信号と前記光ファイバによって伝送される光信号とを相互変換すると共に、前記光入出射用溝のミラー面を介して前記光ファイバと光学的に接続される光電変換部品と、を有し、前記樹脂土台の表面に形成された配線パターンを介して前記光電変換部品と前記導体とが電気的に接続されている光電気複合フレキシブル配線である。
請求項2の発明は、第1フィルム基材の表面に複数の導体を並列させたフレキシブルフラットケーブルに、光ファイバと、光信号と電気信号とを相互変換する光電変換部品と、前記複数の導体と前記光ファイバとを覆うための第2フィルム基材とを有する光電気複合フレキシブル配線の製造方法であって、前記第1フィルム基材の表面に前記光ファイバを前記複数の導体と並列させる工程と、所定の範囲において前記光ファイバと前記複数の導体とが露出するように前記第2フィルム基材で覆う工程と、前記露出された光ファイバに光入出射面を形成する工程と、前記露出された複数の導体と光ファイバを覆うと共に、光入出射用溝を有する樹脂土台を形成する工程と、前記光入出射用溝の一面に前記光ファイバの光軸を変換するミラー面を形成する工程と、前記樹脂土台の表面に配線パターンを形成する工程と、前記光電変換部品が前記光入出射用溝を跨って、かつ、前記ミラー面と対向するように、前記樹脂土台の表面に前記光電変換部品を搭載する工程と、前記配線パターンを介して前記光電変換部品と前記導体とを電気的に接続する工程とを有する光電気複合フレキシブル配線の製造方法である。
請求項3の発明は、前記ミラー面を形成した後、前記光入出射用溝を光透過性樹脂で埋め、しかる後、該光透過性樹脂の表面に前記配線パターンを形成する工程を有する請求項2に記載の光電気複合フレキシブル配線の製造方法である。
請求項4の発明は、前記光ファイバを搭載した前記フレキシブルフラットケーブルの両端部に前記光電変換部品を搭載するに際して、一端側の光電変換部品と他端側の光電変換部品を同一の導体に電気的に接続し、両光電変換部品が電気的にショートしないように、前記同一の導体の一部を打ち抜いた請求項2または3に記載の光電気複合フレキシブル配線の製造方法である。
請求項5の発明は、前記配線パターンを前記第1フィルム基材の表面に亘って形成すると共に、該配線パターンで電子機器と電気的に接続されるコネクタの接触パッドを構成した請求項2〜4のいずれかに記載の光電気複合フレキシブル配線の製造方法である。
請求項6の発明は、前記第1フィルム基材の表面に渡す前記樹脂土台の側面を斜面に形成し、該斜面に前記配線パターンを形成した請求項2〜5のいずれかに記載の光電気複合フレキシブル配線の製造方法である。
請求項7の発明は、前記光電変換部品が搭載される位置の前記第1フィルム基材の裏面に補強板を貼り付けた請求項2〜6のいずれかに記載の光電気複合フレキシブル配線の製造方法である。
請求項8の発明は、ダイシングによって前記露出された光ファイバに前記光入出射面を形成する際に、前記光ファイバは切断して、前記導体は切断しないようにするために、前記光ファイバのコアの下面は前記導体の上面よりも高い位置に位置するように設けられ、前記ダイシングによって前記光ファイバのコアまでが切断される請求項2〜7のいずれかに記載の光電気複合フレキシブル配線の製造方法である。
本発明によれば、FFCに光配線を複合した光電気複合フレキシブル配線及びその製造方法を提供することができる。
本発明に係る光電気複合フレキシブル配線を示す図であり、(a)は上面図、(b)は側面図である。 本発明に係る光電気複合フレキシブル配線の製造方法の一工程を示す図であり、(a)は上面図、(b)は側面図である。 本発明に係る光電気複合フレキシブル配線の製造方法の一工程を示す図であり、(a)は上面図、(b)は側面図である。 本発明に係る光電気複合フレキシブル配線の製造方法の一工程を示す図であり、(a)は上面図、(b)は側面図である。 本発明に係る光電気複合フレキシブル配線の製造方法の一工程を示す図であり、(a)は上面図、(b)は側面図である。 本発明に係る光電気複合フレキシブル配線の製造方法の一工程を示す図であり、(a)は上面図、(b)は側面図である。 本発明に係る光電気複合フレキシブル配線の製造方法の一工程を示す図であり、(a)は上面図、(b)は側面図である。 本発明に係る光電気複合フレキシブル配線の製造方法の一工程を示す図であり、(a)は上面図、(b)は側面図である。 本発明の変形例に係る光電気複合フレキシブル配線を示す上面図である。 本発明の変形例に係る光電気複合フレキシブル配線を示す上面図である。 本発明の変形例に係る光電気複合フレキシブル配線の製造方法の一工程を示す図であり、(a)は上面図、(b)は側面図である。 本発明の変形例に係る光電気複合フレキシブル配線の製造方法の一工程を示す図であり、(a)は上面図、(b)は側面図である。 本発明の変形例に係る光電気複合フレキシブル配線の製造方法の一工程を示す図であり、(a)は上面図、(b)は側面図である。
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
図1は、本実施の形態に係る光電気複合フレキシブル配線(FFC型光電気複合フレキシブル配線)を示す図であり、(a)は上面図、(b)は側面図である。
図1に示すように、本実施の形態に係る光電気複合フレキシブル配線1は、長尺状のフィルム基材2aの表面に複数(図では6本)の導体3(複数の直線状導体3)を並列させたフレキシブルフラットケーブル(FFC)に、大容量の情報を高速に伝送するべく高速伝送用の光ファイバ4と、光信号と電気信号とを相互変換する光電変換部品5とを搭載したものである。
この光電気複合フレキシブル配線1の構成を製造方法と共に説明する。
先ず、図2に示すように、フィルム基材(第1フィルム基材)2aの表面に複数の導体3を並列させると共に、光ファイバ4を導体3と並列して配置し、さらにその表面にフィルム基材(第2フィルム基材)2bを貼り合わせて、フィルム基材2a,2bで複数の導体3、光ファイバ4を挟み込むことにより、光ファイバ4が並列されたFFCを作製する。
フィルム基材2a,2bの貼り合わせ面には、接着層が形成されており、これらフィルム基材2a,2bで挟み込むことで、複数の導体3及び光ファイバ4は並列位置が固定される。なお、他の方法、例えば、フィルム基材2aに溝を形成し、その溝に複数の導体、光ファイバを配置することで、導体3と光ファイバ4の並列位置を固定するようにしてもよい。なお、導体3と光ファイバ4に関して、本実施の形態では、図1(b)に示すように、側面視の厚さは、光ファイバ4の方が導体3より厚く形成されている。
次いで、フィルム基材2aの光電変換部品5を搭載する部分(図ではFFCの端部)の裏面に補強板6を貼り付け、その部分のフィルム基材2bを剥がす等して除去する。補強板6を貼り付けることで、その部分の可撓性がなくなり、各部材の位置関係が固定されてズレにくくなるため、後工程での加工が容易になる。本実施の形態では、補強板6を貼り付けたFFCの端部をカードエッジコネクタ7として用いるようにするために、光電変換部品5の真下付近からFFC端面まで、補強板6を設けた。なお、本実施の形態では、フィルム基材2aに並列された複数の導体3と光ファイバ4の一部が露出する露出部20として、フィルム基材2bを剥がして除去し形成したが、別の方法で、露出部20を形成しても良い。例えば、フィルム基材2aに対してフィルム基材2bをずらして貼り合わせることにより、露出部20を形成しても良い。
その後、図3に示すように、補強板6を貼り付けたフィルム基材2aの表面の光電変換部品5を搭載する位置に、フィルム基材2bより露出させた導体3と光ファイバ4を覆う樹脂土台8を形成する。
この樹脂土台8は、熱可塑性樹脂や光硬化性樹脂などを用いて金型などにより形成する。光硬化性樹脂を用いる場合には、金型として光透過性の材料(例えば、ガラス)からなるものを用いるとよい。
樹脂土台8は、その両端の側面(図では左右の側面)がなだらかな斜面に形成され、後述する配線パターンの形成が容易に行えるようになっている。
樹脂土台8を形成した後、図4に示すように、樹脂土台8を光ファイバ4と共にダイシングして光入出射用溝9を形成する。この光入出射用溝9の形成幅(図では斜面と垂直面の成す幅)はなるべく小さくなるようにすることが好ましく、更には、斜面(ミラー面10)と垂直面(光ファイバ4の光入出射面)とが図1に示すように接するぐらい接近させることが好ましい。この形成幅が小さいほど、この光入出射用溝9中において光は広がらず、損失が小さくなるからである。このとき、FFCの導体3を切断しないように、導体3の上面部分までをダイシングすることが好ましい。なお、切断する場合には、導電性インクなどで導体3の切断部においても導通をとれるようにする。
また、ダイシングは斜面を有するブレードで行う。これにより、光入出射用溝9は、FFCの端部側の一面(ミラー面10形成箇所)が光ファイバ4からの光軸に対して所定の角度(例えば、45°)傾くように斜面に形成される。
なお、ダイシングは光ファイバ4の光を取り出し、或いは光電変換部品5の光を入射させるための光入出射用溝9を形成するために行うので、少なくとも光ファイバ4のコアまでが切断されるようにダイシングすればよく、図示下側のクラッドが残っていてもよい。また、FFCの端部側(図1左側)の光ファイバ4は、使用しないため、このダイシング時に端部側の一部を除去するようにしてもよい。これにより、光電気複合フレキシブル配線1のカードエッジコネクタ7の構成を従来のFFCのカードエッジコネクタと同じ構成とすることがきる。
また、ダイシング時に光ファイバ4は切断するが、導体3は切断しないようにするために、光ファイバ4のコアの下面が導体3の上面よりも高い位置に位置するように、光ファイバ4の外径及びコアの大きさと導体3の厚みを設定すると良い。これにより、光ファイバ4のコアまでをダイシングによって切断するようにすれば、導体3は切断されない。
そして、図5に示すように、光入出射用溝9の斜面に光ファイバ4の光軸を変換する(光ファイバ4と光電変換部品5とを光学的に接続する)ミラー面10を形成すると共に、樹脂土台8の表面に光電変換部品5を搭載し、電気的に接続するための配線パターン11を形成する。
ミラー面10は、少なくとも光ファイバ4の光入出射面(上述のダイシング工程にて形成された光入出射面)に対面する位置に形成されていればよく、光入出射用溝9の斜面全体に形成されている必要はない。また、ミラー面10は、光取り出し効率を向上させ、また光入射時の損失を低減するために、反射率の高い金属膜を設けて形成するのが好ましい。
配線パターン11は、印刷により形成され、その方法としては、インクジェットでナノ粒子を吹き付ける方法や、スクリーン印刷でスクリーンペースト(導電性ペースト)を印刷する方法などがある。
この配線パターン11としては、信号用配線12(送信用配線12a、受信用配線12b)とグランド用配線(共通グランド配線)13を形成する。信号用配線12a,12bは、それぞれ異なる導体3a,3bに電気的に接続され、グランド用配線13は、共通グランド用の導体3cに電気的に接続される。なお、その他の導体3d,3d,3dは、制御用の信号や電源の供給などに使用される。
最後に、図1に示すように、光電変換部品5が光入出射用溝9をまたがって、かつ、光電変換部品5の光の入出射面がミラー面10と対向するように、樹脂土台8の表面に光電変換部品5を搭載し、所定の配線パターン11と電気的に接続すると、光電気複合フレキシブル配線1が得られる。光電変換部品5は、光素子(受光素子、発光素子など)や発光素子を駆動するドライバICや受光素子の出力を増幅するアンプICなどを備えて構成され、カードエッジコネクタ7を介して電子機器から伝送された電気信号を受信すると共に光信号に変換して光ファイバ4に出射し、また光ファイバ4から出射された光信号を受信すると共に電気信号に変換してカードエッジコネクタ7に伝送するものである。
このような構成の光電気複合フレキシブル配線1によれば、樹脂土台8の表面に自由な配線パターンを形成することができるため、直線状に配線されたFFCにおいても、光電変換部品5を搭載でき、FFCを高速化・大容量化・低ノイズ化することができる。
さらに、光電気複合フレキシブル配線1では、端部の形状、即ち、カードエッジコネクタ7の構成が従来の電気信号のみを伝送するFFCのカードエッジコネクタの構成と同じであるため、光電気複合フレキシブル配線1の導入に際して新規に電子機器を作製する必要はなく、従来の電子機器にそのまま用いることができ、経済的である。
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、本実施の形態においては、ミラー面10と配線パターン11を同時に形成したが、図6に示すように、先にミラー面10を形成し、その後、図7に示すように、光入出射用溝9を光透過性樹脂14で埋め、しかる後、図8に示すように、光透過性樹脂14の表面上にも配線パターン11を形成するようにしてもよい。このように構成することで、光入出射用溝9を跨いだ配線パターン11を形成することができ、配線の自由度が向上する。つまり、より様々な素子を搭載することが可能となる。
また、光ファイバ4を搭載したFFCの両端部に光電変換部品5を搭載して光電気複合フレキシブルハーネスを構成する場合には、図9に示すように、一端側の光電変換部品5と他端側の光電変換部品5が電気的にショートしないように、両光電変換部品5,5と電気的に接続された同一の導体3a,3bの一部をフィルム基材2a(及びフィルム基材2b)と共に打ち抜き、打ち抜き穴hを形成するとよい。このように構成することにより、1本の導体3を両端部において別の配線として用いることができ、FFCに搭載する導体3の本数を減らすことができる。これにより、コストの低減と共に、FFCの横幅(図9中で上下方向)を小さくすることができ、電子機器の低価格化・小型化に貢献することができる。
なお、打ち抜き穴hを形成してから、両光電変換部品5,5を設けるようにしても良い。
また、本実施の形態においては、配線パターン11(信号用配線12)をFFCの導体3a,3bに電気的に接続することで、FFCの端部においてカードエッジコネクタ7を構成したが、図10に示すように、配線パターン11(信号用配線12)をフィルム基材2aの表面に亘って形成すると共に、配線パターン11(信号用配線12)でコネクタの接触パッド15a,15bを構成するようにしてもよい。
また、本実施の形態では、光配線となる光ファイバ4及び光電変換部品5を1組のみ設けた構成としたが、複数組設けるようにしてもよい。
次に、本発明の変形例に係る光電気複合フレキシブル配線を説明する。
本発明の変形例に係る光電気複合フレキシブル配線は、上述の光電気複合フレキシブル配線1と比べて、樹脂土台8を形成する前に光ファイバ4を予めダイシングしておく点が異なる。
具体的には、先ず、図11に示すように、フィルム基材2bの除去後に光ファイバ4をダイシングにより切断し、対向する光入出射面16a,16bを形成する。
その後、図12に示すように、対向する光入出射面16a,16bの周囲の導体3と光ファイバ4を覆う樹脂土台17を形成して穴状の光入出射用溝18を形成する。このとき、光入出射面16bに対向する光入出射用溝18の一面を光ファイバ4の光軸に対して45°傾くように形成(光電変換部品5と光ファイバ4とが光学的に接続ように形成)し、斜面19を構成する。
そして、図13に示すように、光入出射用溝18の斜面19に光ファイバ4の光軸を変換するミラー面10を形成すると共に、樹脂土台17の表面に光電変換部品5を搭載するための配線パターン11を形成し、光入出射用溝18上に位置する樹脂土台17の表面に、光電変換部品5の光の入出射面をミラー面10と対向するように搭載し、光電変換部品5と配線パターン11とを電気的に接続する。
このような構成の光電気複合フレキシブル配線によれば、光入出射用溝9を光透過性樹脂14で埋めてから配線パターン11を形成するよりも工程を少なくしつつ、配線パターン11の配線自由度を向上させることができる。
また、この光電気複合フレキシブル配線も上述したように種々の変更が可能である。
以上、要するに、本発明によれば、FFCに光配線を複合した光電気複合フレキシブル配線を提供することができる。
1 光電気複合フレキシブル配線
2a フィルム基材
3 導体
4 光ファイバ
5 光電変換部品
8 樹脂土台
9 光入出射用溝
10 ミラー面
11 配線パターン
20 露出部

Claims (8)

  1. 第1フィルム基材と、
    該第1フィルム基材の表面に並列される複数の導体と、
    前記第1フィルム基材の表面に設けられ、前記複数の導体と並列される光ファイバと、
    前記第1フィルム基材に並列された前記複数の導体と前記光ファイバの一部が露出する露出部を有するように、前記複数の導体と前記光ファイバとを覆う第2フィルム基材と、
    前記露出部に設けられ、前記複数の導体と前記光ファイバとを覆うと共に、ミラー面を有する光入出射用溝が形成された樹脂土台と、
    前記樹脂土台の表面に形成され、前記導体によって伝送される電気信号と前記光ファイバによって伝送される光信号とを相互変換すると共に、前記光入出射用溝のミラー面を介して前記光ファイバと光学的に接続される光電変換部品と、
    を有し、
    前記樹脂土台の表面に形成された配線パターンを介して前記光電変換部品と前記導体とが電気的に接続されていることを特徴とする光電気複合フレキシブル配線。
  2. 第1フィルム基材の表面に複数の導体を並列させたフレキシブルフラットケーブルに、光ファイバと、光信号と電気信号とを相互変換する光電変換部品と、前記複数の導体と前記光ファイバとを覆うための第2フィルム基材とを有する光電気複合フレキシブル配線の製造方法であって、
    前記第1フィルム基材の表面に前記光ファイバを前記複数の導体と並列させる工程と、所定の範囲において前記光ファイバと前記複数の導体とが露出するように前記第2フィルム基材で覆う工程と、
    前記露出された光ファイバに光入出射面を形成する工程と、
    前記露出された複数の導体と光ファイバを覆うと共に、光入出射用溝を有する樹脂土台を形成する工程と、
    前記光入出射用溝の一面に前記光ファイバの光軸を変換するミラー面を形成する工程と、前記樹脂土台の表面に配線パターンを形成する工程と、
    前記光電変換部品が前記光入出射用溝を跨って、かつ、前記ミラー面と対向するように、前記樹脂土台の表面に前記光電変換部品を搭載する工程と、
    前記配線パターンを介して前記光電変換部品と前記導体とを電気的に接続する工程とを有することを特徴とする光電気複合フレキシブル配線の製造方法。
  3. 前記ミラー面を形成した後、前記光入出射用溝を光透過性樹脂で埋め、しかる後、該光透過性樹脂の表面に前記配線パターンを形成する工程を有することを特徴とする請求項2に記載の光電気複合フレキシブル配線の製造方法。
  4. 前記光ファイバを搭載した前記フレキシブルフラットケーブルの両端部に前記光電変換部品を搭載するに際して、一端側の光電変換部品と他端側の光電変換部品を同一の導体に電気的に接続し、両光電変換部品が電気的にショートしないように、前記同一の導体の一部を打ち抜いた請求項2または3に記載の光電気複合フレキシブル配線の製造方法。
  5. 前記配線パターンを前記第1フィルム基材の表面に亘って形成すると共に、該配線パターンで電子機器と電気的に接続されるコネクタの接触パッドを構成した請求項2〜4のいずれかに記載の光電気複合フレキシブル配線の製造方法。
  6. 前記第1フィルム基材の表面に渡す前記樹脂土台の側面を斜面に形成し、該斜面に前記配線パターンを形成した請求項2〜5のいずれかに記載の光電気複合フレキシブル配線の製造方法。
  7. 前記光電変換部品が搭載される位置の前記第1フィルム基材の裏面に補強板を貼り付けた請求項2〜6のいずれかに記載の光電気複合フレキシブル配線の製造方法。
  8. ダイシングによって前記露出された光ファイバに前記光入出射面を形成する際に、前記光ファイバは切断して、前記導体は切断しないようにするために、前記光ファイバのコアの下面は前記導体の上面よりも高い位置に位置するように設けられ、前記ダイシングによって前記光ファイバのコアまでが切断される請求項2〜7のいずれかに記載の光電気複合フレキシブル配線の製造方法。
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