JP2015060133A - Photo-electric hybrid substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光電気混載基板に関する。 The present invention relates to an opto-electric hybrid board.
近年、光周波搬送波を使用してデータを移送する光通信がますます重要になっている。このような光通信において、信号伝搬光を、一地点から他地点に導くための手段として、光導波路を備えた光電気混載基板が知られている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1に記載の光電気混載基板では、光導波路は、層状をなし、電気配線の層と、絶縁層ともに積層体を構成している。なお、光導波路としては、例えば、一対のクラッド層と、当該一対のクラッド層の間に設けられたコア層とで構成することができる。そして、コア層は、線状のコア部とクラッド部とを有し、これらが交互に配列されている。 In recent years, optical communications that transport data using optical frequency carriers have become increasingly important. In such optical communication, an opto-electric hybrid board including an optical waveguide is known as a means for guiding signal propagation light from one point to another point (for example, see Patent Document 1). In the opto-electric hybrid board described in Patent Document 1, the optical waveguide has a layer shape, and the layer of the electrical wiring and the insulating layer constitute a laminate. The optical waveguide can be constituted by, for example, a pair of clad layers and a core layer provided between the pair of clad layers. The core layer has a linear core portion and a clad portion, which are alternately arranged.
ところで、特許文献1に記載の光電気混載基板では、当該光電気混載基板の使用環境の温度変化によっては、光導波路の一端部が接着剤を介して基板に対して固定されていると固定部に応力が生じ、当該固定部で、光電気混載基板と光導波路とが剥離する場合があった。 By the way, in the opto-electric hybrid board described in Patent Document 1, depending on the temperature change of the usage environment of the opto-electric hybrid board, if one end of the optical waveguide is fixed to the board via an adhesive, the fixed part In some cases, stress is generated in the optically mixed substrate and the optical waveguide at the fixed portion.
本発明の目的は、光電気混載基板の設計自由度を高め、歩留まりが向上し得る光電気混載基板を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an opto-electric hybrid board that can increase the design freedom of the opto-electric hybrid board and improve the yield.
このような目的は、下記(1)〜(12)の本発明により達成される。
(1) 板状をなす基板と、
長尺状をなし、その一端部が前記基板に対して固定された、可撓性を有する光導波路と、
前記光導波路の他端部に装着され、前記基板に対して固定されたコネクタハウジングとを備え、
前記光導波路の前記一端部と前記他端部との間の中間部は、前記基板から離間しているとともに、湾曲していることを特徴とする光電気混載基板。
Such an object is achieved by the present inventions (1) to (12) below.
(1) a plate-like substrate;
An elongated optical waveguide having one end fixed to the substrate, and a flexible optical waveguide;
A connector housing attached to the other end of the optical waveguide and fixed to the substrate;
An intermediate portion between the one end portion and the other end portion of the optical waveguide is spaced apart from the substrate and is curved.
(2) 前記中間部は、前記基板の面方向と直交する方向から見た側面視で、湾曲方向が異なる2つの湾曲部を有する上記(1)に記載の光電気混載基板。 (2) The opto-electric hybrid board according to (1), wherein the intermediate portion includes two curved portions having different curved directions in a side view as viewed from a direction orthogonal to the surface direction of the substrate.
(3) 前記光導波路の一端と他端とを通る直線は、前記基板に対して傾斜しており、前記直線と前記基板とのなす角度をθ1とし、前記2つの湾曲部の間に位置する変曲点に接する接線と前記基板とのなす角度をθ2としたとき、θ1<θ2なる関係を満足する上記(2)に記載の光電気混載基板。
(4) 前記角度θ2は、1〜90度である上記(3)に記載の光電気混載基板。
(3) A straight line passing through one end and the other end of the optical waveguide is inclined with respect to the substrate, and an angle formed between the straight line and the substrate is θ 1 and is positioned between the two curved portions. The opto-electric hybrid board according to the above (2), which satisfies the relation θ 1 <θ 2, where θ 2 is an angle formed between a tangent line that touches the inflection point and the substrate.
(4) the angle theta 2, the opto-electric hybrid board according to the above (3) is 1 to 90 degrees.
(5) 前記光導波路は、前記他端部が前記一端部よりも高い位置に配置される上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の光電気混載基板。 (5) The opto-electric hybrid board according to any one of (1) to (4), wherein the optical waveguide is disposed at a position where the other end is higher than the one end.
(6) 前記光導波路は、前記基板の面方向と直交する方向から見た側面視で、前記一端部と前記他端部とが平行となっている上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の光電気混載基板。 (6) The optical waveguide according to any one of (1) to (5), wherein the one end and the other end are parallel in a side view as viewed from a direction orthogonal to the surface direction of the substrate. The opto-electric hybrid board described in 1.
(7) 前記中間部は、前記光導波路に生じる応力を緩和する緩衝部として機能する上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の光電気混載基板。 (7) The opto-electric hybrid board according to any one of (1) to (6), wherein the intermediate portion functions as a buffer portion that relieves stress generated in the optical waveguide.
(8) 前記光導波路の少なくとも前記一端部は、樹脂材料で構成されたフィルムで覆われており、該フィルムが接着剤を介して前記基板に固定されている上記(1)ないし(7)のいずれかに記載の光電気混載基板。 (8) At least one end of the optical waveguide is covered with a film made of a resin material, and the film is fixed to the substrate via an adhesive. The opto-electric hybrid board according to any one of the above.
(9) 前記コネクタハウジングは、前記他端部が挿入される中空部を有する中空体で構成されている上記(1)ないし(8)のいずれかに記載の光電気混載基板。 (9) The opto-electric hybrid board according to any one of (1) to (8), wherein the connector housing is configured by a hollow body having a hollow portion into which the other end portion is inserted.
(10) 前記一端部と前記他端部とは、前記基板に対し同じ面側に配置されている上記(1)ないし(9)のいずれかに記載の光電気混載基板。 (10) The opto-electric hybrid board according to any one of (1) to (9), wherein the one end portion and the other end portion are arranged on the same surface side with respect to the substrate.
(11) 前記一端部と前記他端部とは、前記基板を介して互いに反対側に配置されている上記(1)ないし(9)のいずれかに記載の光電気混載基板。 (11) The opto-electric hybrid board according to any one of (1) to (9), wherein the one end and the other end are disposed on opposite sides of the substrate.
(12) 前記基板上に配置され、前記光導波路と光学的に接続された、発光または受光する光素子をさらに備える上記(1)ないし(11)のいずれかに記載の光電気混載基板。 (12) The opto-electric hybrid board according to any one of (1) to (11), further comprising an optical element that is disposed on the substrate and is optically connected to the optical waveguide and emits or receives light.
光電気混載基板の設計自由度が高く、歩留まりよく光電気混載基板を得ることができる。 The opto-electric hybrid board can be obtained with a high degree of design freedom and high yield.
以下、本発明の光電気混載基板を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an opto-electric hybrid board according to the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
<第1実施形態>
図1は、本発明の光電気混載基板の第1実施形態を示す平面図、図2は、図1中の矢印A方向から見た図(本発明の光電気混載基板の側面図)、図3は、図1中のC−C線断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図1〜図3中(図4についても同様)の左側を「左」、右側を「右」と言う。また、図2〜図3中(図4および図5についても同様)の上側を「上(上方)」または「表」、下側を「下(下方)」または「裏」と言う。また、図2(図4および図5についても同様)中では、光電気混載基板の上下方向(厚さ方向)を誇張して図示している。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of the opto-electric hybrid board according to the present invention, and FIG. 2 is a view seen from the direction of arrow A in FIG. 1 (side view of the opto-electric hybrid board according to the present invention). 3 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. In the following, for convenience of explanation, the left side in FIGS. 1 to 3 (the same applies to FIG. 4) is referred to as “left”, and the right side is referred to as “right”. 2 to 3 (the same applies to FIGS. 4 and 5), the upper side is referred to as “upper (upper)” or “front”, and the lower side is referred to as “lower (lower)” or “back”. In FIG. 2 (the same applies to FIGS. 4 and 5), the vertical direction (thickness direction) of the opto-electric hybrid board is exaggerated.
図1、図2に示す光電気混載基板1は、板状をなす回路基板(基板)7と、帯状(長尺状)をなす光導波路2と、光111を発光する発光素子(光素子)11と、コネクタハウジング(以下単に「ハウジング」と言う)10とを備えている。
An opto-electric hybrid board 1 shown in FIGS. 1 and 2 includes a circuit board (substrate) 7 having a plate shape, an
なお、発光素子11から出て光導波路に向かう光は、光導波路2に設けられた光路の進行方向を変換する光路変換部(ミラー)により、進行方向を変換し、光導波路2のコア部内を伝送させてもよい。 さらに、光導波路2のコア部内を伝送する光は、光導波路2内に設けられたミラーにより、光路方向を変換し、受光素子に伝送させても良い。
In addition, the light traveling from the
図1の構成にすることにより、帯状(長尺状)をなす光導波路2の中間部23にゆとりができることで、回路基板7またはハウジング10への取り付けが容易になるため、光電気混載基板1の設計自由度が高くなり、歩留まりよく光電気混載基板1を得ることができる。
With the configuration shown in FIG. 1, since the
また、温度変化が著しい環境下に設置されている場合、光導波路2の右端部21が接着剤を介して回路基板7に対して固定されていると、その温度変化によって、当該固定部に応力が生じるが、この応力が、中間部23により緩和され、固定部の剥離を防止することができる。これにより、右端部21に対する接着状態が確実に維持される。
When the
また、光導波路2の左端部22が接着剤を介してハウジング10に対して固定されている場合にも、中間部23により、当該光導波路2とハウジング10との固定部に生じる応力が緩和され、左端部22に対する接着状態が確実に維持される。
Even when the
以上のように、本発明によれば、使用環境の温度変化によらず、光伝達を安定して行なうことができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to stably transmit light regardless of the temperature change of the use environment.
以下、各部の構成について説明する。
図3に示すように、回路基板7は、第1の絶縁層71と、第1の導体パターン(導体回路)72と、第2の絶縁層73と、第2の導体パターン(導体回路)74と、第3の絶縁層75と、第3の導体パターン(導体回路)と、被覆層(ソルダーレジスト層)77とを有し、これらがこの順に下側から積層された(配置された)積層体で構成されている。
Hereinafter, the configuration of each unit will be described.
As shown in FIG. 3, the
なお、回路基板7の総厚は、特に限定されず、例えば、0.25〜3.2mmであるのが好ましく、0.5〜1.5mmであるのがより好ましい。
In addition, the total thickness of the
第1の導体パターン72、第2の導体パターン74、第3の導体パターン76は、それぞれ、導電性を有する金属材料で構成されたものであり、互いに電気的に接続されている。そして、第1の導体パターン72、第2の導体パターン74、第3の導体パターン76のうちのいずれかは、電源や制御装置と接続されている。
The
なお、各導体パターンは、それぞれ、金属箔をエッチングにより所定のパターンに形成したものである。また、金属箔としては、特に限定されないが、例えば、銅箔を好適に用いることができる。これにより、各導体パターンは、それぞれ、比較的抵抗値が小さいものとなる。 Each conductor pattern is formed by etching a metal foil into a predetermined pattern. Moreover, it does not specifically limit as metal foil, For example, copper foil can be used suitably. Thereby, each conductor pattern has a relatively small resistance value.
第1の絶縁層71は、第1の導体パターン72を外部から絶縁する層である。第2の絶縁層73は、第1の導体パターン72と第2の導体パターン74との所定箇所を絶縁する層である。第3の絶縁層75は、第2の導体パターン74と第3の導体パターン76との所定箇所を絶縁する層である。このような各絶縁層により、各導体パターンの不本意なショート(短絡)を確実に防止することができる。
The first
被覆層77は、第3の導体パターン76の少なくとも一部を覆うように形成されている。これにより、第3の導体パターン76を保護することができ、よって、例えば、導第3の導体パターン76の劣化やショートを防止することができる。
The
なお、第1の絶縁層71、第2の絶縁層73、第3の絶縁層75および被覆層77の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、各種樹脂材料が挙げられ、特に、エポキシ系樹脂、シアネート系樹脂、フェノール系樹脂、ポリイミド系樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、液晶ポリマー樹脂、ポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂等の樹脂材料が好ましい。
In addition, although it does not specifically limit as a constituent material of the 1st insulating
図1、図2に示すように、帯状をなす光導波路2は、回路基板7の表側に配置されている。従って、光導波路2の右端部(一端部)21と左端部(他端部)22とは、回路基板7に対し同じ面側に配置されることとなる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the strip-shaped
なお、光導波路2は、その長手方向の途中で折り返されておらず、右端部21と左端部22とは、互いに反対方向を向いて配置されている。また、光導波路2は、その右端部21が回路基板7に対して固定され、左端部22にハウジング10が装着されている。
The
図3に示すように光導波路2は、クラッド層(第1のクラッド層(クラッド部))3aと、コア層4と、クラッド層(第2のクラッド層(クラッド部))3bとで構成され、これらの層をこの順に下側から積層してなるものである。
As shown in FIG. 3, the
図1に示すように、コア層4には、平面視で長尺状をなす複数本(例えば本実施形態では5本)コア部(導波路チャンネル)41a、41b、41c、41d、41eと、複数本(例えば本実施形態では6本)側面クラッド部(クラッド部)42a、42b、42c、42d、42e、42fとが形成され、これらが光導波路2の幅方向に交互に配置されている。このように光導波路2は、複数本のコア部を有するマルチチャンネルのものとなっている。
As shown in FIG. 1, the
コア部41a〜41eと側面クラッド部42a〜42fとは、互いに光の屈折率が異なり、その屈折率の差は、特に限定されないが、0.5%以上であるのが好ましく、0.8%以上であるのがより好ましい。なお、上限値は、特に設定されなくてもよいが、好ましくは5.5%程度とされる。 The core portions 41a to 41e and the side cladding portions 42a to 42f have different light refractive indexes, and the difference in the refractive indexes is not particularly limited, but is preferably 0.5% or more, and 0.8%. The above is more preferable. The upper limit value may not be set, but is preferably about 5.5%.
また、コア部41a〜41eは、側面クラッド部41a〜41fに比べて屈折率が高い材料で構成され、また、クラッド層3a、3bに対しても屈折率が高い材料で構成されている。 The core parts 41a to 41e are made of a material having a higher refractive index than the side clad parts 41a to 41f, and are made of a material having a higher refractive index than the cladding layers 3a and 3b.
コア部41a〜41e、側面クラッド部41a〜41fの各構成材料は、それぞれ、特に限定されないが、本実施形態では、コア部41aと側面クラッド部42aとは同一の材料で構成されており、コア部41a〜41eと側面クラッド部41a〜41eとの屈折率の差は、それぞれ材料の化学構造の差異により発現している。 The constituent materials of the core portions 41a to 41e and the side clad portions 41a to 41f are not particularly limited, but in this embodiment, the core portion 41a and the side clad portion 42a are made of the same material. The difference in refractive index between the portions 41a to 41e and the side clad portions 41a to 41e is manifested by the difference in the chemical structure of the materials.
コア層4の構成材料には、コア部41a〜41eを伝搬する光に対して実質的に透明な材料であればいかなる材料をも用いることができるが、具体的には、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリシラン、ポリシラザン、また、ベンゾシクロブテン系樹脂やノルボルネン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂のような各種樹脂材料の他、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス材料等を用いることができる。
Any material can be used as the constituent material of the
このうち、本実施形態のように化学構造の差異により屈折率差を発現させるためには、紫外線、電子線のような活性エネルギー線の照射により(あるいはさらに加熱することにより)屈折率が変化する材料であるのが好ましい。 Among these, in order to express a difference in refractive index due to a difference in chemical structure as in the present embodiment, the refractive index changes by irradiation with active energy rays such as ultraviolet rays and electron beams (or by further heating). Preferably it is a material.
このような材料としては、例えば、活性エネルギー線の照射や加熱により、少なくとも一部の結合が切断あるいは結合したり、少なくとも一部の官能基が脱離改変したり等して、化学構造が変化し得る材料が挙げられる。 As such a material, for example, the chemical structure changes due to, for example, at least part of the bond being cut or bound or at least part of the functional group being desorbed and modified by irradiation with active energy rays or heating. Possible materials are listed.
具体的には、ポリシラン(例:ポリメチルフェニルシラン)、ポリシラザン(例:ペルヒドロポリシラザン)等のシラン系樹脂や、前述したような構造変化を伴う材料のベースとなる樹脂としては、分子の側鎖または末端に官能基を有する以下の(1)〜(6)のような樹脂が挙げられる。(1)ノルボルネン型モノマーを付加(共)重合して得られるノルボルネン型モノマーの付加(共)重合体、(2)ノルボルネン型モノマーとエチレンやα−オレフィン類との付加共重合体、(3)ノルボルネン型モノマーと非共役ジエン、および必要に応じて他のモノマーとの付加共重合体、(4)ノルボルネン型モノマーの開環(共)重合体、および必要に応じて該(共)重合体を水素添加した樹脂、(5)ノルボルネン型モノマーとエチレンやα−オレフィン類との開環共重合体、および必要に応じて該(共)重合体を水素添加した樹脂、(6)ノルボルネン型モノマーと非共役ジエン、または他のモノマーとの開環共重合体、および必要に応じて該(共)重合体を水素添加した樹脂等のノルボルネン系樹脂、その他、光硬化反応性モノマーを重合することにより得られるアクリル系樹脂、エポキシ樹脂。 Specifically, silane-based resins such as polysilane (eg, polymethylphenylsilane), polysilazane (eg, perhydropolysilazane), and the resin serving as a base for materials with structural changes as described above include molecules on the molecular side. The following resins (1) to (6) having a functional group at the chain or terminal may be mentioned. (1) Addition (co) polymer of norbornene type monomer obtained by addition (co) polymerization of norbornene type monomer, (2) Addition copolymer of norbornene type monomer and ethylene or α-olefins, (3) An addition copolymer of a norbornene-type monomer and a non-conjugated diene and, if necessary, another monomer, (4) a ring-opening (co) polymer of a norbornene-type monomer, and, if necessary, the (co) polymer A hydrogenated resin, (5) a ring-opening copolymer of a norbornene monomer and ethylene or α-olefins, and a resin in which the (co) polymer is hydrogenated, if necessary, (6) a norbornene monomer Ring-opening copolymers with non-conjugated dienes or other monomers, and norbornene-based resins such as resins obtained by hydrogenating the (co) polymers if necessary, other photo-curing reactive monomers An acrylic resin or an epoxy resin obtained by polymerizing a polymer.
なお、これらの中でも特にノルボルネン系樹脂が好ましい。これらのノルボルネン系ポリマーは、例えば、開環メタセシス重合(ROMP)、ROMPと水素化反応との組み合わせ、ラジカルまたはカチオンによる重合、カチオン性パラジウム重合開始剤を用いた重合、これ以外の重合開始剤(例えば、ニッケルや他の遷移金属の重合開始剤)を用いた重合等、公知のすべての重合方法で得ることができる。 Of these, norbornene resins are particularly preferred. These norbornene-based polymers include, for example, ring-opening metathesis polymerization (ROMP), combination of ROMP and hydrogenation reaction, polymerization by radical or cation, polymerization using a cationic palladium polymerization initiator, and other polymerization initiators ( For example, it can be obtained by any known polymerization method such as polymerization using a polymerization initiator of nickel or another transition metal).
コア層4の両面には、それぞれ、クラッド層3a、3bが配置されている。クラッド層3a、3bは、それぞれ、コア層4の下部および上部に位置するクラッド部を構成するものであり、コア層4に接している。このような構成により、コア部41a〜〜41eは、それぞれ、その外周をクラッド部に囲まれた導光路として機能する。
Cladding layers 3a and 3b are disposed on both surfaces of the
クラッド層3a、3bの構成材料としては、例えば、前述したコア層4の構成材料と同様の材料を用いることができるが、特にノルボルネン系ポリマーが好ましい。例えば、比較的低い屈折率を有するノルボルネン系ポリマーとしては、末端にエポキシ構造を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位を含むものが好ましい。かかるノルボルネン系ポリマーは、特に低い屈折率を有するとともに、コア層4との密着性が良好である。
As the constituent material of the cladding layers 3a and 3b, for example, the same material as the constituent material of the
また、ノルボルネン系ポリマーは、アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むものが好ましい。アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むノルボルネン系ポリマーは、柔軟性が高いため、かかるノルボルネン系ポリマーを用いることにより、光導波路2に高いフレキシビリティ(可撓性)を付与することができる。
Further, the norbornene-based polymer preferably contains an alkylnorbornene repeating unit. Since the norbornene-based polymer containing the alkylnorbornene repeating unit has high flexibility, high flexibility (flexibility) can be imparted to the
アルキルノルボルネンの繰り返し単位が有するアルキル基としては、例えば、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等が挙げられるが、ヘキシル基が特に好ましい。なお、これらのアルキル基は、直鎖状または分岐状のいずれであってもよい。 Examples of the alkyl group that the alkylnorbornene repeating unit has include a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a nonyl group, and a decyl group, and a hexyl group is particularly preferable. These alkyl groups may be either linear or branched.
ヘキシルノルボルネンの繰り返し単位を含むことにより、ノルボルネン系ポリマー全体の屈折率が上昇するのを防止することができる。 By including the repeating unit of hexyl norbornene, it is possible to prevent the refractive index of the entire norbornene-based polymer from increasing.
以上のような構成の光導波路2は、所定の(例えば600〜1550nm程度)の波長領域の光111を使用したデータ通信において好適に使用される。
The
なお、光導波路2の全長L1は、特に限定されず、例えば、10〜1500mmであるのが好ましく、20〜1000mmであるのがより好ましい。特に、低光伝送損失を求められる用途においては、全長L1は、20mm以上、60mm未満が好ましい。
In addition, the full length L1 of the
また、光電気混載基板1のなかで、光導波路2に設計の自由度が求められる場合には、全長L1は、60mm以上、1000mm以下が好ましく、さらに、低光伝送損失が求められる場合は、70mm以上、500mm以下が特に好ましい。また、幅w1は、特に限定されず、例えば、1.0〜10.0mmであるのが好ましく、1.5〜5.0mmであるのがより好ましい。また、厚さt1は、特に限定されず、例えば、0.01〜2mmであるのが好ましく、0.03〜1.00mmであるのがより好ましい。このような数値範囲に設定することにより、光導波路2は、用いられる前記構成材料と相まって、伝達する光111の損失をできる限り抑えることができるものとなる。
Further, in the case where the
図3に示すように、光導波路2は、その全体、すなわち、右端部21から左端部22にわたって、上下方向から2枚のフィルム17a、17bで覆われて(挟持されて)いる。フィルム17a、17bは、それぞれ、光導波路2を支持して、補強するとともに、光導波路2を保護するものである。
As shown in FIG. 3, the
なお、光導波路2とフィルム17a、17bとの間は、熱圧着、接着剤または粘着剤による接着等の方法により、接合されている。
The
また、フィルム17a、17bの構成材料としては、特に限定されず、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリイミド、ポリアミド等の各種樹脂材料を用いることができる。また、その他、銅、アルミニウム、銀等の金属材料も用いることができる。
Moreover, it does not specifically limit as a constituent material of the
また、フィルム17a、17bの厚さは、特に限定されず、例えば、5〜200μmが好ましく、5〜30μmがより好ましい。これにより、フィルム17a、17bは、それぞれ、適度な剛性を有するものとなるため、光導波路2を確実に支持することができるとともに、光導波路2の柔軟性を阻害し難くなる。また、フィルム17aの厚さとフィルム17bの厚さとは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
Moreover, the thickness of
図2に示すように、光導波路2の右端部21では、その裏側の面を覆うフィルム17bが接着剤層を介して回路基板7に固定されている。
As shown in FIG. 2, at the
接着剤層としては、例えば、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤の他、各種ホットメルト接着剤(ポリエステル系、変性オレフィン系)等で構成することができる。このような材料で構成された接着剤層は、比較的柔軟性に富む層となる。これにより、例えば光電気混載基板1の使用環境の温度が変化して、右端部21の形状が変化したとしても、接着剤層は、その変化に追従することができる。その結果、形状変化に伴うフィルム17b(右端部21)と接着剤層との剥離を確実に防止することができる。
The adhesive layer can be composed of, for example, an acrylic adhesive, a urethane adhesive, a silicone adhesive, or various hot melt adhesives (polyester or modified olefin). The adhesive layer made of such a material is a relatively flexible layer. Thereby, for example, even if the temperature of the usage environment of the opto-electric hybrid board 1 changes and the shape of the
接着剤層の厚さは、特に限定されず、例えば、1〜100μmであるのが好ましく、5〜60μmであるのがより好ましい。 The thickness of an adhesive bond layer is not specifically limited, For example, it is preferable that it is 1-100 micrometers, and it is more preferable that it is 5-60 micrometers.
図1、図2、図3に示すように、光導波路2の左端部22には、ハウジング10(フェルール)が装着されている。光電気混載基板1では、ハウジング10と左端部22とで、光ケーブル20が接続されるコネクタ部8を構成している。
As shown in FIGS. 1, 2, and 3, a housing 10 (ferrule) is attached to the
接続された光ケーブル20に入光することとなる。これにより、光電気混載基板1と光ケーブル20との間で確実に光伝達を行なうことができ、よって、光111を使用したデータ通信を好適に行なうことができる。
Light enters the connected
このハウジング10は、回路基板7に対してその表側から接着剤層19を介して固定されている。接着剤層19は、前述した接着剤層と同じ材料で構成し、接着剤層と同じ厚さとすることができる。
The
また、ハウジング10は、外形形状がブロック状をなし、その中心部を貫通して形成された中空部(スリット)101を有する中空体で構成されている。ハウジング10は、中空部101に光導波路2の左端部22が挿入され、この挿入によって当該左端部22に装着される。なお、左端部22は、中空部101内では、接着剤(図示せず)を介して、ハウジング10と接着されている。
Further, the
図1に示すように、ハウジング10には、中空部101の両側に、光ケーブル20の各ガイドピン203がそれぞれ挿入されるガイド孔104が設けられている。ハウジング10のガイド孔104に光ケーブル20のガイドピン203が挿入されることにより、光導波路2のコア部41a〜41eと、光ケーブル20の光ファイバ201a〜201eとの位置決めがなされる。これにより、コア部41aと光ファイバ201aとが確実に光学的に接続され、コア部41bと光ファイバ201bとが確実に光学的に接続され、コア部41cと光ファイバ201cとが確実に光学的に接続され、コア部41dと光ファイバ201dとが確実に光学的に接続され、コア部41eと光ファイバ201eとが確実に光学的に接続される。
As shown in FIG. 1, the
ハウジング10の光導波路2の長手方向に沿った長さL3は、特に限定されず、例えば、1.0〜10.0mmであるのが好ましく、2.0〜8.0mmであるのがより好ましい。また、ハウジング10の最大幅w3は、特に限定されず、例えば、2.0〜10.0mmであるのが好ましく、4.5〜8.0mmであるのがより好ましい。また、ハウジング10の厚さ(高さ)t3は、特に限定されず、例えば、1.0〜10.0mmであるのが好ましく、2.0〜8.0mmであるのがより好ましい。
The length L3 of the
ハウジング10の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、無機充填物が充填された樹脂材料が挙げられ、この樹脂材料としては、例えば、熱硬化性エポキシ樹脂、PPS(ポリフェニレンサルファイド)が用いられる。また、無機充填物としては、例えば、粒状シリカやガラスフィラー、アルミナ、ホワイトカーボン、ベントナイト等が用いられる。
The constituent material of the
次に、光電気混載基板1のコネクタ部8に接続される光ケーブル20について説明する。
Next, the
図1に示すように、光ケーブル20は、図1中の上下方向に沿って1列に並べられた線状をなす光ファイバ201a〜201eと、光ファイバ201a〜201eの右端部を一括して束ねて保持するコネクタハウジング(以下単に「ハウジング」と言う)202と、ハウジング202に固定された2本のガイドピン203とを有している。
As shown in FIG. 1, the
光ファイバ201a〜201eは、それぞれ、光111が通過するものである。光ケーブル20を光電気混載基板1のコネクタ部8に接続した接続状態では、光ファイバ201aの右端が光導波路2のコア部41aの左端と光学的に接続され、光ファイバ201bの右端が光導波路2のコア部41bの左端と光学的に接続され、光ファイバ201cの右端が光導波路2のコア部41cの左端と光学的に接続され、光ファイバ201dの右端が光導波路2のコア部41dの左端と光学的に接続され、光ファイバ201eの右端が光導波路2のコア部41eの左端と光学的に接続される。これにより、光電気混載基板1と光ケーブル20との間で、前述したように光111を使用したデータ通信を行なうことができる。
Each of the optical fibers 201a to 201e is one through which the light 111 passes. In a connected state in which the
コネクタハウジング202は、筒体で構成され、その内側で光ファイバ201a〜201eの右端部を固定することができる。
The
各ガイドピン203は、それぞれ、ハウジング202の右端面から突出しており、光電気混載基板1のハウジング10のガイド孔104に挿入される。各ガイドピン203は、それぞれ、例えばステンレス鋼等のような金属材料で構成された円柱状の部材である。
Each guide pin 203 protrudes from the right end surface of the
さて、前述したように、光導波路2の右端部21は、接着剤層を介して回路基板7に対して固定されており、光導波路2の左端部22は、ハウジング10が装着され、当該ハウジング10が接着剤層19を介して回路基板7に対して固定されている。ハウジング10は、接着剤層よりも厚さが大きいものであるため、右端部21と左端部22とは、回路基板7に対しその厚さ方向の位置が異なる、すなわち、左端部22は、右端部21よりも高い位置に配置される(図2参照)。そして、光導波路2の中心線24と右端面211との交点(一端)212と、光導波路2の中心線24と左端面221との交点(他端)222とを通る直線25を想定したとき、当該直線25は、回路基板7に対して傾斜する。
As described above, the
なお、回路基板7の面方向と直交する方向から見た側面視で、右端部21と左端部22とが平行となっている。
Note that the
また、図2に示すように、光導波路2の右端部21と左端部22との間の中間部23は、回路基板7から離間している。
As shown in FIG. 2, the
この中間部23の長さL2は、特に限定されず、例えば、光導波路2の全長L1の3〜97%であるのが好ましく、5〜95%であるのがより好ましい。
The length L 2 of the
さらに、図2に示すように、中間部23は、回路基板7の面方向と直交する方向から見た側面視で、「S」字状をなすように湾曲している、すなわち、湾曲方向が異なる2つの湾曲部である第1の湾曲部231と第2の湾曲部232とを有している。右端側に位置する第1の湾曲部231は、「下に凸」に湾曲している。一方、左端側に位置する第2の湾曲部232は、「上に凸」に湾曲している。なお、第1の湾曲部231の平均曲率と、第2の湾曲部232の平均曲率とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
Furthermore, as shown in FIG. 2, the
中間部23には、第1の湾曲部231と第2の湾曲部232との間に、湾曲方向が変わる変曲点233が位置している。そして、直線25と回路基板7とのなす角度をθ1とし、変曲点233に接する接線26と回路基板7とのなす角度をθ2としたとき、θ1<θ2なる関係を満足する。この角度θ2は、特に限定されず、例えば、1〜90度であるのが好ましく、10〜90度であるのがより好ましい。
The
また、温度変化が著しい環境下に設置されている場合、光導波路2の右端部21が接着剤を介して回路基板7に対して固定されていると、その温度変化によって、当該固定部に応力が生じるが、この応力が、中間部23により緩和され、固定部の剥離を防止することができる。これにより、右端部21に対する接着状態が確実に維持される。
When the
また、光導波路2の左端部22が接着剤を介してハウジング10に対して固定されている場合にも、中間部23により、当該光導波路2とハウジング10との固定部に生じる応力が緩和され、左端部22に対する接着状態が確実に維持される。
Even when the
また、光導波路2の左端部22でも、中空部101内では、前記接着剤から剥離しそうになるが、中間部23により、当該光導波路2に生じる応力が緩和され、よって、前記剥離を確実に防止することができる。これにより、左端部22に対する接着状態が確実に維持される。
Further, the
また、光導波路2がした場合、コア部41a〜41eには、それぞれ、引張り力が作用する。一方、光導波路2が収縮した場合、コア部41a〜41eには、圧縮力が作用する。そして、いずれの場合にも、コア部41a〜41eの径は、それぞれ、不本意に変化しそうであるが、光導波路2には前述したような構成の中間部23が設けられていることにより、当該光導波路2(中間部23)に生じる応力が緩和され、よって、前記不本意な変化を確実に防止することができる。これにより、コア部41a〜41eでの光111の伝達を安定して行なうことができる。
Further, when the
従って、中間部23は、光導波路2に外力が作用した際に当該光導波路2に生じる応力を緩和する緩衝部(バッファ)として機能する。
Accordingly, the
以上のように、光電気混載基板1は、使用される環境(使用環境)の温度変化によらず、光伝達を安定して行なうことができる。 As described above, the opto-electric hybrid board 1 can stably perform light transmission regardless of the temperature change of the environment (use environment) in which it is used.
なお、光電気混載基板1は、例えば、スーパーコンピュータ、パーソナルコンピュータ、携帯電話等のモバイル機器、映像機器、計測機器等に搭載することができる。 Note that the opto-electric hybrid board 1 can be mounted on, for example, a mobile device such as a super computer, a personal computer, or a mobile phone, a video device, a measuring device, or the like.
また、光電気混載基板1は、以下のように組み立てられる。
[1] 回路基板7、光導波路2、ハウジング10、発光素子11を用意する。光導波路2は、予めフィルム17a、17bで覆われている。
The opto-electric hybrid board 1 is assembled as follows.
[1] A
[2] まず、光導波路2の左端部22をハウジング10に挿入して、ハウジング10の装着を行なう。これにより、光導波路2とハウジング10との組立体が得られる。
[2] First, the
[3] 次に、前記組立体のハウジング10を回路基板7に固定する。
[4] 次に、ハウジング10が回路基板7に固定された組立体の光導波路2の右端部21を回路基板7に固定する。前述したように中間部23は湾曲するように、すなわち、撓むように設置されるものであるため、例えば中間部23が引張られるようにテンションを掛けて設置される場合に比べ、このときの固定作業を容易に行なうことができる。
[5] 次に、光導波路2の右端部21上に発光素子11を固定する。
[3] Next, the
[4] Next, the
[5] Next, the
なお、光電気混載基板1の組立工程では、前記工程[3]と前記工程[4]との順番、すなわち、ハウジング10と光導波路2の右端部21との回路基板7への固定順番を逆転してもよい。
In the assembly process of the opto-electric hybrid board 1, the order of the process [3] and the process [4], that is, the fixing order of the
<第2実施形態>
図4は、本発明の光電気混載基板の第2実施形態を示す側面図である。
Second Embodiment
FIG. 4 is a side view showing a second embodiment of the opto-electric hybrid board according to the present invention.
以下、この図を参照して本発明の光電気混載基板の第2実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。 Hereinafter, the second embodiment of the opto-electric hybrid board according to the present invention will be described with reference to this figure. However, the difference from the above-described embodiment will be mainly described, and the description of the same matters will be omitted.
本実施形態は、コネクタハウジングの基板に対する配置位置が異なること以外は前記第1実施形態と同様である。 This embodiment is the same as the first embodiment except that the arrangement position of the connector housing with respect to the board is different.
図4に示すように、本実施形態の光電気混載基板1では、回路基板7の裏側の面にハウジング10が配置、固定されている。
As shown in FIG. 4, in the opto-electric hybrid board 1 of the present embodiment, a
また、回路基板7には、その厚さ方向に貫通する貫通孔78が形成されている。
光導波路2は、貫通孔78を挿通しており、回路基板7の表側に右端部21が配置され、裏側に左端部22が配置されている、すなわち、右端部21と左端部22とは、回路基板7を介して互いに反対側に配置されている。このように配置された光導波路2の中間部23は、回路基板7と離間しており、「上に凸」に湾曲した第1の湾曲部231と、「下に凸」に湾曲した第2の湾曲部232とが形成されている。
The
The
<第3実施形態>
図5は、本発明の光電気混載基板の第3実施形態を示す縦断面図である。
<Third Embodiment>
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a third embodiment of the opto-electric hybrid board according to the present invention.
以下、この図を参照して本発明の光電気混載基板の第3実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。 Hereinafter, a third embodiment of the opto-electric hybrid board according to the present invention will be described with reference to this figure, but the description will focus on differences from the above-described embodiment, and the description of the same matters will be omitted.
本実施形態は、コネクタハウジングの構成(形状)が異なること以外は前記第1実施形態と同様である。 This embodiment is the same as the first embodiment except that the configuration (shape) of the connector housing is different.
図5に示すように、本実施形態の光電気混載基板1では、ハウジング10は、中空部101を画成する面のうち、上側の面102aの右端部に傾斜面103aが形成され、下側の面102bの右端部にも傾斜面103bが形成されている。傾斜面103aと傾斜面103bとは、右側に向かって互いに離間するように傾斜している。
As shown in FIG. 5, in the opto-electric hybrid board 1 of the present embodiment, the
また、傾斜面103aおよび103bは、それぞれ、丸みを帯びて、すなわち、湾曲しており、その曲率は、右側に向かって徐々に増加している。
Further, each of the
ところで、光導波路2では、ハウジング10から突出し、かつ、当該10ハウジングに近い部分(近位部27)が、比較的屈曲し易い部分となる。しかしながら、傾斜面103aおよび103bが形成されていることにより、近位部27は、傾斜面103aおよび103bの湾曲に沿って比較的緩やかに湾曲することができ、よって、近位部27での屈曲を抑制または防止することができる。従って、光電気混載基板1は、近位部27での耐キンク性に優れたものとなっている。
なお、本実施形態の光電気混載基板1では、傾斜面103aを省略してもよい。
By the way, in the
In addition, in the opto-electric hybrid board 1 of this embodiment, the
以上のような構成の光電気混載基板1は、前記第1実施形態の光電気混載基板1と同様に、使用環境の温度変化によらず、光伝達を安定して行なうことができることの他、以下の利点がある。 The opto-electric hybrid board 1 having the above-described configuration, like the opto-electric hybrid board 1 of the first embodiment, can perform light transmission stably regardless of the temperature change of the usage environment. There are the following advantages.
例えば、図5に示すように、光電気混載基板1を搭載しようとする装置に、突出形成された突出部300がある場合、突出部300は、前記第1実施形態の光電気混載基板1ではハウジング10と干渉するが、本実施形態の光電気混載基板1はハウジング10が裏面側に位置しているため、その干渉を防止することができる。これにより、光電気混載基板1の搭載を確実に行なうことができる。
For example, as shown in FIG. 5, when the device on which the opto-electric hybrid board 1 is to be mounted has a projecting
以上、本発明の光電気混載基板を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、光電気混載基板を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。 As mentioned above, although the opto-electric hybrid board of the present invention has been described with respect to the illustrated embodiment, the present invention is not limited to this, and each part constituting the opto-electric hybrid board is an arbitrary one that can exhibit the same function. It can be replaced with the configuration of Moreover, arbitrary components may be added.
また、本発明の光電気混載基板は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。 Moreover, the opto-electric hybrid board of the present invention may be a combination of any two or more configurations (features) of the above embodiments.
また、光電気混載基板では、発光素子に代えて、光を受光する受光素子とすることもできる。この場合、受光素子としては、特に限定されず、例えば、フォトダイオード(PD、APD)や光素子を含んだLSI集積素子やシリコンフォトニクスで構成されたものが挙げられる。 In the opto-electric hybrid board, a light receiving element that receives light can be used instead of the light emitting element. In this case, the light receiving element is not particularly limited, and examples thereof include a photodiode (PD, APD), an LSI integrated element including an optical element, and a silicon photonics.
また、光導波路の中間部は、前記各実施形態では2つの湾曲部を有しているが、これに限定されず、例えば、山状または谷状をなすように1つの湾曲部を有していてもよいし、波形をなすように3つ以上の湾曲部を有していてもよい。光導波路の中間部が3つ以上の湾曲部を有する場合、角度θ2は、光素子に最も近い変曲点のものとなる。 In addition, the intermediate portion of the optical waveguide has two curved portions in each of the above embodiments, but is not limited to this, and has, for example, one curved portion so as to form a mountain shape or a valley shape. Alternatively, three or more curved portions may be provided so as to form a waveform. When the intermediate portion of the optical waveguide has three or more curved portions, the angle θ 2 is the inflection point closest to the optical element.
1 光電気混載基板
2 光導波路
21 右端部(一端部)
211 右端面
212 交点(一端)
22 左端部(他端部)
221 左端面
222 交点(他端)
23 中間部
231 第1の湾曲部
232 第2の湾曲部
233 変曲点
24 中心線
25 直線
26 接線
27 近位部
3a クラッド層(第1のクラッド層(クラッド部))
3b クラッド層(第2のクラッド層(クラッド部))
4 コア層
41a、41b、41c、41d、41e コア部(導波路チャンネル)
42a、42b、42c、42d、42e、42f 側面クラッド部(クラッド部)
7 回路基板(基板)
71 第1の絶縁層
72 第1の導体パターン(導体回路)
73 第2の絶縁層
74 第2の導体パターン(導体回路)
75 第3の絶縁層
77 被覆層(ソルダーレジスト層)
78 貫通孔
8 コネクタ部
10 コネクタハウジング(ハウジング)
101 中空部(スリット)
102a 上側の面
102b 下側の面
103a、103b 傾斜面
104 ガイド孔
11 発光素子(光素子)
111 光
17a、17b フィルム
19 接着剤層
20 光ケーブル
201a、201b、201c、201d、201e 光ファイバ
202 コネクタハウジング
203 ガイドピン
300 突出部
L1 全長
L2、L3 長さ
t1、t3 厚さ
w1 幅
w3 最大幅
θ1、θ2 角度
1 Opto-
211
22 Left end (other end)
221
23 intermediate part 231 first
3b cladding layer (second cladding layer (cladding portion))
4
42a, 42b, 42c, 42d, 42e, 42f Side cladding (cladding)
7 Circuit board (board)
71 1st insulating
73
75
78 Through-
101 Hollow part (slit)
111 Optical 17a,
Claims (12)
長尺状をなし、その一端部が前記基板に対して固定された、可撓性を有する光導波路と、
前記光導波路の他端部に装着され、前記基板に対して固定されたコネクタハウジングとを備え、
前記光導波路の前記一端部と前記他端部との間の中間部は、前記基板から離間しているとともに、湾曲していることを特徴とする光電気混載基板。 A plate-shaped substrate;
An elongated optical waveguide having one end fixed to the substrate, and a flexible optical waveguide;
A connector housing attached to the other end of the optical waveguide and fixed to the substrate;
An intermediate portion between the one end portion and the other end portion of the optical waveguide is spaced apart from the substrate and is curved.
前記直線と前記基板とのなす角度をθ1とし、前記2つの湾曲部の間に位置する変曲点に接する接線と前記基板とのなす角度をθ2としたとき、θ1<θ2なる関係を満足する請求項2に記載の光電気混載基板。 A straight line passing through one end and the other end of the optical waveguide is inclined with respect to the substrate,
An angle between the straight line and the substrate and theta 1, when the angle formed by the tangent line and said substrate in contact with the inflection point located between the two curved portions and theta 2, comprising theta 1 <theta 2 The opto-electric hybrid board according to claim 2 satisfying the relationship.
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