JP2012182173A - Printed wiring board, optical communication module, optical communication device, module device, and operation processing device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、パッドが直接ハンダ付けされることで他のプリント配線板と接続されるプリント配線板、このプリント配線板を用いた光通信モジュール、光通信装置、モジュール装置および演算処理装置に関するものである。 The present invention relates to a printed wiring board connected to another printed wiring board by directly soldering a pad, an optical communication module, an optical communication apparatus, a module apparatus, and an arithmetic processing apparatus using the printed wiring board. is there.
携帯電話や光送受信モジュールなどのように、小型な筐体内で複数のプリント配線板(以下「基板」)間を跨る信号伝送では、基板と基板を接続する手段が多く用いられている。特にフレキシブル回路基板(Flexible Printed Circuit Board、以下「FPC基板」)は、携帯電話での向きが変わる2枚のリジット基板の間を接続する部位や、基板とモジュールとの間で高速な信号を伝送する通信系のアプリケーションでよく使用される。特に後者では、信号速度が年々向上し、数Gbpsに達することも珍しくなく、信号波形に含まれる周波数成分も10GHzを超えると共に、今後も継続的な速度向上が予想されている。 In signal transmission across a plurality of printed wiring boards (hereinafter referred to as “substrates”) in a small casing such as a mobile phone and an optical transceiver module, many means for connecting the substrates to each other are used. In particular, a flexible printed circuit board (hereinafter "FPC board") transmits high-speed signals between two rigid boards that change orientation on a mobile phone, and between the board and the module. Often used in communications applications. In particular, in the latter case, it is not uncommon for the signal speed to increase year by year and reach several Gbps, and the frequency component included in the signal waveform exceeds 10 GHz, and continuous speed improvement is expected in the future.
携帯電話など、従来では、2枚の基板の信号配線、電源、GNDの接続機構にコネクタを用いていた。一方、近年では、光送受信モジュールなどで高速化に対応するため、双方の信号配線、電源、GNDを基板上に設けたパッド(端子)で直接接触させることで、あるいはハンダ付けなどで接続することで、電気的導通を得る手法がとられていた。しかしながら、基板と基板の接続部分は、基板配線と異なりインピーダンスが不連続であり、信号波形の劣化の要因となっている。このため、接続機構における信号伝送路のインピーダンスをできるだけ整合させる手法がとられている(例えば特許文献1−3参照)。 Conventionally, connectors such as cellular phones have used connectors for signal wiring, power supply, and GND connection mechanisms on two substrates. On the other hand, in recent years, in order to cope with higher speeds with optical transmission / reception modules, etc., both signal wiring, power supply, and GND are connected directly by pads (terminals) provided on a substrate, or connected by soldering or the like. Thus, a technique for obtaining electrical continuity has been taken. However, the board-to-board connection portion has a discontinuous impedance unlike the board wiring, which is a cause of signal waveform deterioration. For this reason, a technique of matching the impedance of the signal transmission path in the connection mechanism as much as possible is used (see, for example, Patent Documents 1-3).
この際、双方の基板で、信号配線用端子のみならず、GND用端子についても、端子と周辺の導体レイアウトの最適化を図ることで、インピーダンスを整合させている。 At this time, in both the substrates, not only the signal wiring terminals but also the GND terminals are matched in impedance by optimizing the terminal and peripheral conductor layout.
例えば図7(a)に示すように、FPC基板100の表面(図6に示すFPC基板100の上面)の所定箇所には、信号導体101およびGND導体102が形成されている。また、図7(b)に示すように、FPC基板100の裏面(図6に示すFPC基板100の下面)には、信号導体101先端側およびその周辺に対向する領域がくり抜かれたGND導体103が形成されている。また、信号導体101先端に対向する位置には信号導体104および信号端子105が形成されている。また、GND導体102に対向する位置にはGND端子106が形成されている。
For example, as shown in FIG. 7A, a
また、例えば図8(a)に示すように、リジット基板200の表面(図6に示すリジット基板200の上面)には、信号導体201およびコの字型のGND導体202が形成されている。この信号導体201の先端には、FPC基板100の信号端子105と対向する信号端子203が形成されている。また、GND導体202には、FPC基板100のGND端子106と対向するGND端子204が形成されている。また、図8(b)に示すように、リジット基板200の裏面(図6に示すリジット基板200の下面)には、GND導体205が形成されている。
For example, as shown in FIG. 8A, a signal conductor 201 and a
そしてFPC基板100とリジット基板200は、図6に示すように、双方の接続面の信号端子105,203間およびGND端子106,204間が直接ハンダ付けされることによって接続される。なお図6では、図を分かりやすくするため、ハンダ300を実際より厚く示している。
As shown in FIG. 6, the
また、この一環として、信号用パッドの下のGNDベタ層において、信号用パッドの下の領域のみGNDベタを抜く処理が施される場合も多い。なお、ここで述べるGNDとは、アナログ回路の意味合いであり、電気回路としてのGNDと電源の双方を含むものとする(以下同様)。 In addition, as a part of this, the GND solid layer under the signal pad is often subjected to a process of removing the GND solid only in the region under the signal pad. Note that the GND described here means an analog circuit, and includes both a GND as an electric circuit and a power source (the same applies hereinafter).
しかしながら、特許文献1−3に開示される基板では、2枚の基板のGND導体が対向する領域が存在する。この場合、対向領域で平行平板共振が生じてしまい、伝送特性が劣化してしまうという課題がある。 However, in the board | substrate disclosed by patent document 1-3, the area | region where the GND conductor of two board | substrates opposes exists. In this case, there is a problem that parallel plate resonance occurs in the facing region, and transmission characteristics deteriorate.
図9は、図6〜8に示すFPC基板100とリジット基板200とを用いた場合での差動信号通過特性である。この図9に示すように、29GHzで通過特性が落ち込むリップルが生じている。このリップルに引きずられ、29GHz以下の周波数でも、通過特性が劣化している。
また図10は、図6〜8に示すFPC基板100とリジット基板200との間での、水平方向の29GHzにおける電界強度分布を示している。図10に示すように、丸点線Bの部分(FPC基板100の裏面のGND導体103とリジット基板200の表面のGND導体202とが対向している領域)で、強い電界が生じている。また図10に示すように、FPC基板100の接続面とは逆の面の信号導体101と、リジット基板200の接続面のGND導体202との間にも対向領域が存在し、この対向領域においてFPC基板100の信号配線のインピーダンス変動が発生している。
FIG. 9 shows differential signal passing characteristics when the
FIG. 10 shows the electric field strength distribution at 29 GHz in the horizontal direction between the
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、2枚の基板のGND導体が対向する領域をなくし、平行平板共振の発生を抑制することができ、伝送特性をさらに向上させることができるプリント配線板、光通信モジュール、光通信装置、モジュール装置および演算処理装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and eliminates the region where the GND conductors of the two substrates face each other, thereby suppressing the occurrence of parallel plate resonance and further improving the transmission characteristics. It is an object of the present invention to provide a printed wiring board, an optical communication module, an optical communication device, a module device, and an arithmetic processing device that can be made to operate.
この発明に係るプリント配線板は、パッドが直接ハンダ付けされる、あるいは押し付けられることで他のプリント配線板と接続されるプリント配線板であって、当該他のプリント配線板との接続面のGND導体は、当該接続面のパッド部分、または、当該接続面のパッド、スルーホールランドおよび当該パッドとスルーホールとの間部分に形成されるものである。 The printed wiring board according to the present invention is a printed wiring board connected to another printed wiring board by directly soldering or pressing the pad, and the GND of the connection surface with the other printed wiring board The conductor is formed in a pad portion of the connection surface, or a pad, a through hole land, and a portion between the pad and the through hole of the connection surface.
この発明によれば、上記のように構成したので、2枚の基板のGND導体が対向する領域をなくし、平行平板共振の発生を抑制することができ、伝送特性をさらに向上させることができる。 According to this invention, since it comprised as mentioned above, the area | region where the GND conductor of two board | substrates opposes can be eliminated, generation | occurrence | production of parallel plate resonance can be suppressed, and a transmission characteristic can be improved further.
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態1.
以下では、2枚のプリント配線板として、FPC基板1とリジット基板2を用い、リジット基板2に本願発明の構成を適用した場合について示す。
図1はこの発明の実施の形態1に係るFPC基板1とリジット基板2との接続構造を示す図であり、図2はFPC基板1の表裏面の導体・端子の配置関係を示す図であり、図3はリジット基板2の表裏面の導体・端子の配置関係を示す図である。なお図1は、図2,図3のA−A’線側断面図である。また図2は、FPC基板1の主要部分を平らにして示している。また図1〜3では、差動信号用ペア配線を有する基板を示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In the following, a case where the
FIG. 1 is a view showing a connection structure between an
まず、FPC基板1の構成について図1,2を参照しながら説明する。
図2(a)に示すように、FPC基板1の表面(図1に示すFPC基板1の上面)の所定箇所には、信号導体11およびGND導体12が形成されている。
また、図2(b)に示すように、FPC基板1の裏面(図1に示すFPC基板1の下面)には、信号導体11先端側およびその周辺に対向する領域がくり抜かれたGND導体13が形成されている。また、信号導体11先端に対向する位置には信号導体14および信号端子(パッド)15が形成されている。また、GND導体12に対向する位置にはGND端子(パッド)16が形成されている。なお図2に示す例では、信号導体14と信号端子15は完全一致しており、GND端子16はGND導体13に含まれている。
さらに、FPC基板1には、表面と裏面の導体(信号導体11と信号導体14、GND導体12とGND導体13)を接続するビアホール17が形成されている。
First, the configuration of the
As shown in FIG. 2A, a
Further, as shown in FIG. 2B, a
Further, the
また、配線(信号導体11)からパッド(信号端子15)に至る接続部11aの形状(信号端子15に対向する先端部分に至るまでの信号導体11の形状)がテーパ状に形成されている。また、GND導体13のくり抜き部13aもテーパ状に形成されている。これは、接続部11aで急激に幅が変化することによる電磁界の急激な方向転換を避けるためである。
Further, the shape of the connecting
また、一般的にはFPC基板1の表裏面には保護膜が形成されているが、図では省略している。なお、この保護膜は端子15,16部分が開口しており、ハンダ3が塗られている。また、FPC基板1とリジット基板2とのハンダ付けを行う際に、FPC基板1の表面からビアホール17を介して端子15,16のハンダ3に熱を加えるため、端子15,16と略同一領域の導体11,12部分の保護膜も開口している。
In general, a protective film is formed on the front and back surfaces of the
次に、リジット基板2の構成について図1,3を参照しながら説明する。
図3(a)に示すように、リジット基板2の表面(図1に示すリジット基板2の上面)には、信号導体21およびGND導体22が形成されている。この信号導体21の先端には、FPC基板1の信号端子15と対向する信号端子(パッド)23が形成されている。また、GND導体22には、FPC基板1のGND端子16と対向するGND端子(パッド)24が形成されている。
また、図3(b)に示すように、リジット基板2の裏面(図1に示すリジット基板2の下面)には、GND導体25が形成されている。
さらに、リジット基板2には、表面と裏面の導体(GND導体22とGND導体25)を接続するスルーホール26が形成されている。
Next, the configuration of the
As shown in FIG. 3A, a
Further, as shown in FIG. 3B, a
Further, the
また、リジット基板2は、配線(信号導体21)の幅とパッド(信号端子23)の幅を同じにしたうえで、配線とGND導体25との距離を離している。これにより配線インピーダンスを所望の値に保つことができる。
Further, the
このように構成されたFPC基板1とリジット基板2は、図1に示すように、双方の接続面の信号端子15,23間およびGND端子16,24間が直接ハンダ付けされることによって接続される。なお図1では、図を分かりやすくするため、ハンダ3を実際より厚く示している。
As shown in FIG. 1, the
ここで、GND導体22は、図3(b)に示すように、GND端子24とスルーホール26のランドおよびその間の部分にのみ形成されている。このため、GND導体22のほとんどは、FPC基板1のGND端子16にハンダ付けされる。よって、FPC基板1のGND導体13と、リジット基板2のGND導体22との対向領域はほとんどない。これにより、FPC基板1のGND導体13とリジット基板2のGND導体22との間の結合を抑制することができ、平行平板共振の発生を抑制することができる。
Here, as shown in FIG. 3B, the
また、従来のプリント配線板では、FPC基板の接続面とは逆の面の信号導体と、リジット基板の接続面のGND導体との間にも対向領域が存在し、この対向領域においてFPC基板の信号配線のインピーダンス変動が発生していた。しかしながら、図1に示すFPC基板1およびリジット基板2では、FPC基板1の信号導体11と、リジット基板2のGND導体22との対向領域はほとんどない。これにより、FPC基板1の信号導体11とリジット基板2のGND導体22との間の結合も抑制することができ、FPC基板の信号配線のインピーダンス変動の発生を抑制することができる。
そのため、数10GHzまでの高周波特性が良好となるようなプリント配線板接続を実現することができる。
Further, in the conventional printed wiring board, there is a facing region between the signal conductor on the surface opposite to the connecting surface of the FPC board and the GND conductor on the connecting surface of the rigid board. Impedance fluctuation of signal wiring occurred. However, in the
Therefore, it is possible to realize a printed wiring board connection in which high frequency characteristics up to several tens of GHz are improved.
なお、図3に示すリジット基板2では、基板両面に導体が形成された2層基板を用いたが、これに限るものではなく、基板両面に加えて、少なくとも1つ以上の内層にも導体が形成された多層基板を用いてもよい。すなわち、FPC基板1との接続面において、GND端子24とスルーホール26のランドおよびその間の部分にのみGND導体22が形成された3層以上の多層基板を用いてもよい。
In addition, in the rigid board |
また、図1〜3では、リジット基板2に本願発明の構成を適用した場合について示したが、FPC基板1の導体パターンとリジット基板2の導体パターンを逆にし、FPC基板1に本願発明の構成を適用するようにしてもよい。
また、図1〜3では、差動信号用ペア配線を用いた場合について示したが、これに限るものではなく、シングルエンド用配線を用いてもよく、また、差動信号用ペア配線またはシングルエンド用配線を複数設けてもよい。
また図1〜3では、リジット基板2とFPC基板1との接続の例を示したが、リジット基板どうし、FPC基板どうしなど、接続する2枚のプリント基板の種類は問わない。
1 to 3 show the case where the configuration of the present invention is applied to the
1 to 3 show the case where the differential signal pair wiring is used, the present invention is not limited to this, and a single-end wiring may be used, or the differential signal pair wiring or single wiring may be used. A plurality of end wirings may be provided.
1 to 3 show an example of connection between the
以上のように、この実施の形態1によれば、リジット基板2において、FPC基板1との接続面のGND端子24とスルーホール26のランドおよびその間部分にのみGND導体22を形成するように構成したので、FPC基板1裏面のGND導体13とリジット基板2表面のGND導体22とが対向する領域がなくなり、平行平板共振の発生を抑制することができ、伝送特性をさらに向上させることができる。
As described above, according to the first embodiment, in the
実施の形態2.
図4はこの発明の実施の形態2に係るFPC基板1とリジット基板2との接続構造を示す図であり、図5はリジット基板2の表裏面の導体・端子の配置関係を示す図である。なお、FPC基板1の表裏面の導体・端子の配置関係は図2と同一である。また図4は、図2,図5のA−A’線側断面図である。また図2,4,5では、差動信号用ペア配線を有する基板を示している。
図5に示す実施の形態2に係るリジット基板2は、図3に示す実施の形態1に係るリジット基板1にくり抜き部27を追加し、GND導体25の一部をくり抜いたものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明は省略する。
FIG. 4 is a view showing a connection structure between the
The
図3に示す実施の形態1に係るリジット基板2では、表面(FPC基板1との接続面)のGND導体22を、GND端子24とスルーホール26のランドおよびその間の部分にのみ形成している。これにより、GND導体22とFPC基板1裏面のGND導体13との対向領域をなくし、平行平板共振の発生を抑制している。しかしながら、リジット基板2の厚みが薄い場合、リジット基板2裏面のGND導体25がFPC基板1のGND導体13と結合する可能性がある。
In the
そこで、図5に示すように、リジット基板2裏面にくり抜き部27を設けてGND導体25の一部をくり抜き、GND導体25とFPC基板1裏面のGND導体13と対向領域を狭めることで、GND導体25とGND導体13との結合を防止することができる。これにより、薄いリジット基板2を用いた場合であっても、数10GHzまでの高周波特性が良好となるようなプリント配線板接続を実現することができる。
Therefore, as shown in FIG. 5, by providing a
なお、一般的に、端子の幅は配線の幅より広く、また2種類の基板1,2の配線幅も異なる場合が多く、端子付近ではGNDの形状が配線の部分とは異なる。また、両面FPC基板1のビアホール17は、内部が導体で満たされているので、表面にハンダを塗る端子の下にも配置できるが、リジット基板2のスルーホール26は、内部が空洞であるため、表面にハンダを塗る端子の下には置けない。このため、端子サイズが同じでも、FPC基板1の端子を含む最小導体サイズとリジット基板2の端子を含む最小導体サイズは、同一形状にはならない。これらの理由により、双方の基板1,2で配線のインピーダンスを整合させても、端子周辺では整合せず、低インピーダンスになることが多い。
そこで、図5に示すように、信号端子15と対向するGND導体25もくり抜くことで、信号端子15での寄生容量を軽減し、インピーダンスの不整合を緩和することができる。図5のリジット基板2裏面のGND導体25のくり抜きは、信号端子15と対向する部分のくり抜きとFPC基板1と対向する部分のくり抜きとが一体となっている。
In general, the terminal width is wider than the wiring width, and the wiring widths of the two types of
Therefore, as shown in FIG. 5, the
なお、図5に示すリジット基板2では、基板両面に導体が形成された2層基板を用いたが、これに限るものではなく、基板両面に加えて、少なくとも1つ以上の内層にも導体が形成された多層基板を用いてもよい。すなわち、FPC基板1との接続面に隣接する少なくとも1層以上の内層のGND導体の一部を、FPC基板1のGND導体13との対向領域を狭めるようにくり抜いた3層以上の多層基板を用いてもよい。また、接続面の反対面および全ての内層のGND導体の一部を、FPC基板1のGND導体13との対向領域を狭めるようにくり抜いて構成しても同様の効果を得ることができる。
The
また、図2,4,5では、リジット基板2に本願発明の構成を適用した場合について示したが、FPC基板1の導体パターンとリジット基板2の導体パターンを逆にし、FPC基板1に本願発明の構成を適用するようにしてもよい。
また、図2,4,5では、差動信号用ペア配線を用いた場合について示したが、これに限るものではなく、シングルエンド用配線を用いてもよく、また、差動信号用ペア配線またはシングルエンド用配線を複数設けてもよい。
また、図2,4,5では、リジット基板2とFPC基板1との接続の例を示したが、リジット基板どうし、FPC基板どうしなど、接続する2枚のプリント基板の種類は問わない。
2, 4, and 5 show the case where the configuration of the present invention is applied to the
2, 4, and 5 show the case where the differential signal pair wiring is used, the present invention is not limited to this, and a single-end wiring may be used, or the differential signal pair wiring may be used. Alternatively, a plurality of single-end wirings may be provided.
2, 4 and 5 show examples of connection between the
以上のように、この実施の形態2によれば、リジット基板2裏面のGND導体25の一部をくり抜き、FPC基板1が接続された際にFPC基板1のGND導体13と対向する領域が狭くなるように構成したので、薄いリジット基板2を用いた場合にも、平行平板共振の発生を抑制することができ、伝送特性をさらに向上させることができる。
また、リジット基板2裏面のGND導体25の一部をくり抜き、FPC基板1が接続された際にFPC基板1のGND導体13と対向する領域が無くなるように構成してもよい。
As described above, according to the second embodiment, a part of the
Further, a part of the
なお、この実施の形態1,2に係るプリント配線板は、光通信モジュール、光通信モジュールを用いた光通信装置、モジュール装置や、モジュール装置を用いた演算処理装置に適用可能である。
また、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
The printed wiring board according to the first and second embodiments can be applied to an optical communication module, an optical communication device using the optical communication module, a module device, and an arithmetic processing device using the module device.
Further, within the scope of the present invention, the invention of the present application can be freely combined with each embodiment, modified with any component in each embodiment, or omitted with any component in each embodiment. .
1 FPC基板(プリント配線板)、2 リジット基板(プリント配線板)、3 ハンダ、11 信号導体、11a 接続部、12 GND導体、13 GND導体、13a くり抜き部、14 信号導体、15 信号端子、16 GND端子、17 ビアホール、21 信号導体、22 GND導体、23 信号端子、24 GND端子、25 GND導体、26 スルーホール、27 くり抜き部。 1 FPC board (printed wiring board), 2 rigid board (printed wiring board), 3 solder, 11 signal conductor, 11a connecting portion, 12 GND conductor, 13 GND conductor, 13a hollowed portion, 14 signal conductor, 15 signal terminal, 16 GND terminal, 17 via hole, 21 signal conductor, 22 GND conductor, 23 signal terminal, 24 GND terminal, 25 GND conductor, 26 through hole, 27 cutout.
Claims (14)
当該他のプリント配線板との接続面のGND導体は、当該接続面のパッド部分、または、当該接続面のパッド、スルーホールランドおよび当該パッドとスルーホールとの間部分に形成される
ことを特徴とするプリント配線板。 A printed wiring board in which a pad is directly soldered or pressed to be connected to another printed wiring board,
The GND conductor on the connection surface with the other printed wiring board is formed in a pad portion of the connection surface, or a pad, a through-hole land on the connection surface, and a portion between the pad and the through-hole. Printed wiring board.
ことを特徴とする請求項1記載のプリント配線板。 The printed wiring board according to claim 1, wherein the conductor is a two-layer board formed on both sides of the board.
ことを特徴とする請求項2記載のプリント配線板。 When the other printed wiring board is connected, the GND conductor on the surface opposite to the connection surface has a shape in which a region facing the GND conductor formed on the connection surface of the other printed wiring board is narrowed or eliminated. The printed wiring board according to claim 2, wherein the printed wiring board is formed.
ことを特徴とする請求項1記載のプリント配線板。 2. The printed wiring board according to claim 1, wherein the conductor is a multilayer board formed on both sides of the board and at least one inner layer.
ことを特徴とする請求項4記載のプリント配線板。 The inner-layer GND conductor of at least one layer adjacent to the connection surface has a narrow area facing the GND conductor formed on the connection surface of the other printed wiring board when the other printed wiring board is connected. The printed wiring board according to claim 4, wherein the printed wiring board is formed into a shape that becomes or disappears.
ことを特徴とする請求項4記載のプリント配線板。 When the other printed wiring board is connected, the area opposite to the GND conductor formed on the connection surface of the other printed wiring board becomes narrower or disappears in the GND conductor on the surface opposite to the connection surface and the inner layer. The printed wiring board according to claim 4, wherein the printed wiring board is formed in a shape.
ことを特徴とする請求項1から請求項6のうちのいずれか1項記載のプリント配線板。 The printed wiring board according to claim 1, wherein at least one single-end wiring is formed on the connection surface.
ことを特徴とする請求項1から請求項6のうちのいずれか1項記載のプリント配線板。 The printed wiring board according to claim 1, wherein at least one differential signal wiring is formed on the connection surface.
ことを特徴とする請求項1から請求項8のうちのいずれか1項記載のプリント配線板。 The printed wiring board according to any one of claims 1 to 8, wherein the printed wiring board is formed of a rigid wiring board.
ことを特徴とする請求項1から請求項8のうちのいずれか1項記載のプリント配線板。 The printed wiring board according to any one of claims 1 to 8, wherein the printed wiring board is formed of a flexible wiring board.
ことを特徴とする光通信モジュール。 An optical communication module using the printed wiring board according to any one of claims 1 to 10.
ことを特徴とする光通信装置。 An optical communication apparatus using the optical communication module according to claim 11.
ことを特徴とするモジュール装置。 A module device using the printed wiring board according to claim 1.
ことを特徴とする演算処理装置。 An arithmetic processing device using the module device according to claim 13.
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