JP2016076653A - フレキシブルプリント基板搭載パッケージおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フレキシブル基板搭載パッケージの積層セラミック基板とＦＰＣの固定部分におけるハンダの剥がれや破壊を防ぐ。
【解決手段】本発明は、光送受信モジュールに形成された、上面に第１の電極を有する多層基板と、下面に第２の電極を有するフレキシブルプリント基板とが、ハンダにより接続されたフレキシブルプリント基板搭載パッケージであって、前記多層基板層の一部および前記第１の電極、または、前記フレキシブルプリント基板及び前記第２の電極のうちの少なくとも一方に、連通した穴が開けられ、前記多層基板層の一部および前記第１の電極に開けられた前記穴は、前記多層基板を貫通しないことを特徴とする。
【選択図】図８

Description

本発明は、フレキシブルプリント基板を搭載する電子モジュールのパッケージに関する。より詳細には、フレキシブルプリント基板と電子モジュールとの接合の強度を強くする光半導体モジュール等の電子モジュールのパッケージに関する。

近年のインターネット、ＩＰ電話、動画のダウンロードなどの利用拡大により、必要とされる通信容量が急速に高まっており、光ファイバや光通信用機器に搭載される光送受信装置（電気信号と光信号を相互に変換する光電変換器）の需要が拡大している。光送受信装置やそれを構成する部品は、プラガブル（ｐｌｕｇｇａｂｌｅ）といった言葉で表現されるように、搭載や交換といった観点から扱いやすいように、仕様に基づくモジュール化が急速に進展している。ＸＦＰ（１０ Ｇｉｇａｂｉｔ Ｓｍａｌｌ Ｆｏｒｍ Ｆａｃｔｏｒ Ｐｌｕｇｇａｂｌｅ：１０ギガビット・イーサネット（１０ＧｂＥ）の着脱モジュールの業界標準規格の一つ）など光送信器モジュールに搭載される光源もモジュール化が進んでおり、ＴＯＳＡ（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｂ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ）と呼ばれ、代表的なモジュール形態として、箱型形状のＴＯＳＡモジュール(非特許文献１)が開発されている。

光送受信モジュールの需要は膨らむ一方である。需要の増加に従って、光モジュールの性能を落とすことなく、低コスト化への要求も大きくなっており、毎秒１００ギガビット伝送用ＴＯＳＡモジュールの研究開発、及び毎秒４００ギガビットといった超高速化に向けた標準化活動も活発であり、ＴＯＳＡの高性能への要求は活発化の一途をたどっている。

ここで、ＸＦＰ準拠の箱型ＴＯＳＡの筺体は、焼結セラミックや金属からなっている。図１は、一般的な箱型ＴＯＳＡモジュール１００を示す図で、（ａ）は箱型ＴＯＳＡモジュール１００の外観の斜視図を示し、（ｂ）は箱型ＴＯＳＡモジュール１００の筺体を取り除いた状態の斜視図を示す。箱型ＴＯＳＡモジュール１００は、図１（ｂ）に示すとおり、光源等の光送信器モジュールが筺体部１１４により覆われている。また、光送信モジュールからの配線が形成された、厚さ０・１ｍｍのセラミックを多層した積層セラミック部１１３が、一部外部に露出している。積層セラミック部１１３は、箱型ＴＯＳＡモジュール１００の外部横側へ、テラス部１１１が張り出すように形成され、テラス部１１１上面には変調電気信号給電用の端子及びＤＣ給電用の端子となる電極１１２が少なくとも一つ設けられている。電極１１２は、電気信号給電用配線及びＤＣ給電用配線として筺体横のテラス部１１１から筺体１１４内部に向けて貫通する構造になっている。

箱型ＴＯＳＡモジュール１００内部は、図１（ｂ）に示すように、変調電気信号サブキャリアと呼ばれる薄板１２１が設置されている。薄板１２１は、誘電体材料に金属メッキまたは蒸着することにより配線パターンが形成され、レーザダイオード１２２、光変調器１２３、コンデンサー１２４、及び抵抗１２５等の光半導体デバイスに必要な素子が搭載されている。

箱型ＴＯＳＡモジュール１００には、駆動用ドライバＩＣの信号及びＤＣ電流等を供給する必要がある。図２は、駆動用ドライバＩＣ２００と箱型ＴＯＳＡモジュール１００との接続の様子を示す上面図である。駆動用ドライバＩＣ２００と、箱型ＴＯＳＡモジュール１００とは、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）２１０により接続される。フレキシブルプリント基板は、俗に、フレキあるいはＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）とも呼ばれ、フィルム状の絶縁体上に導体箔を形成した、柔軟性があり大きく変形させることが可能なプリント基板である。駆動用ドライバＩＣ２００からの変調用電気信号及びＤＣ給電等は、ＦＰＣ２１０を通して箱型ＴＯＳＡモジュール１００に送られる。

ＦＰＣ２１０と箱型ＴＯＳＡモジュール１００とは、ハンダにより固定されて接続される。図３は、ＦＰＣ２１０と箱型ＴＯＳＡモジュール１００との従来の固定方法を示す図である。（ａ）は、ＦＰＣ２１０と箱型ＴＯＳＡモジュール１００との固定方法を図式化したものであり、（ｂ）はＦＰＣ２１０と箱型ＴＯＳＡモジュール１００との固定後の様子を示す。（非特許文献２参照）。

ＦＰＣ２１０と箱型ＴＯＳＡモジュール１００との固定方法においては、電極１１２上に適量のハンダの塊であるハンダボール３１１を置き、ＦＰＣ２１０を、ＦＰＣ２１０の電極（導体箔）２１１が電極１１２に重なるように置き、電極１１２と電極２１１とによりハンダボール３１１を挟んだ状態で、ＦＰＣ２１０の上からヒータ３２０により加熱する。ハンダボール３０１はヒータ３２０により加熱されることにより融解し、その後ヒータ３２０が離れると冷却され、電極１１２及び電極２１１に固着される（ハンダ３１２）。固着されたハンダ３１２は、ＦＰＣ２１０と箱型ＴＯＳＡモジュール１００とを図３（ｂ）に示すように固定する。

Dongchurl Kim et.al., "Design and Fabrication of a Transmitter Optical Subassembly in 10-Gb/s Small-Form-Factor Pluggable Transceiver", IEEE JORNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS. VOL. 12,No.4, JULY/AUGUST 2006, pp776-782 関善仁「ＦＰＣにおける実装技術動向」フジクラ技報、第１０８号、２００５年４月、pp.35-38

図３に示すＦＰＣと箱型ＴＯＳＡモジュールとの従来の固定方法によれば、積層セラミック基板とＦＰＣを固定することができる。しかしながら、ＦＰＣは柔軟性があり、配線板等にハンダ固定する際に自由に曲げることができる反面、固定部分に応力がかかる。そのため、従来の固定方法では固定部分においてハンダの剥がれや破壊がおきやすく、モジュールの信頼性や歩留まりが低下するという課題があった。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態は、上面に第１の電極が形成された多層基板を有する電子モジュールと、下面に第２の電極が形成されたフレキシブルプリント基板とが、ハンダにより接続されたフレキシブルプリント基板搭載パッケージであって、前記多層基板層の一部および前記第１の電極、または、前記フレキシブルプリント基板及び前記第２の電極のうちの少なくとも一方に、連通した穴が開けられ、前記多層基板層の一部および前記第１の電極に開けられた前記穴は、前記多層基板を貫通しないことを特徴とする。

また、本発明の第２の形態は、第１の形態のフレキシブルプリント基板搭載パッケージであって、前記多層基板層の一部および前記第１の電極に開けられた前記穴、又は、前記フレキシブルプリント基板及び前記第２の電極に開けられた前記穴は、電極の長手方向に複数個並ぶことを特徴とする。

また、本発明の第３の形態は、第１又は第２の形態のフレキシブルプリント基板搭載パッケージであって、前記第１の電極又は前記第２の電極は、前記第１の電極又は前記第２の電極の長手方向と直行する方向にアレイ上に並べられることを特徴とする。

また、本発明の第４の形態は、第１乃至第３のいずれか一つの形態のフレキシブルプリント基板搭載パッケージであって、前記多層基板上において、前記第１の電極の両側の、前記第１の電極の長手方向にポリイミドカバーが形成されることを特徴とする。

また、本発明の第５の形態は、第１乃至第４のいずれか一つの形態のフレキシブルプリント基板搭載パッケージであって、前記多層基板層は、上部層、中部層、及び下部層の３層から構成され、前記多層基板層の一部および前記第１の電極に開けられた前記穴は、前記第１の電極、前記上部層、及び前記中部層に連通して開けられ、前記中部に開けられた前記穴の開口面積が、前記上部層に開けられた前記穴の開口面積よりも広いことを特徴とする。

また、本発明の第６の形態は、第１乃至第５のいずれか一つの形態のフレキシブルプリント基板搭載パッケージであって、前記多層基板層の一部および前記第１の電極に開けられた前記穴にハンダが充填されることを特徴とする。

また、本発明の第７の形態は、第６形態のフレキシブルプリント基板搭載パッケージであって、前記フレキシブルプリント基板の上面には、ハンダが溢れることを特徴とすることを特徴とする。

また、本発明の第８の形態は、第７の形態のフレキシブルプリント基板搭載パッケージであって、前記フレキシブルプリント基板の上面に第３の電極が形成され、前記第３の電極には、前記溢れたハンダが固着されることを特徴とする。

また、本発明の第９の形態は、第又は第８の形態のフレキシブルプリント基板搭載パッケージであって、前記前記フレキシブルプリント基板上において、前記第３の電極の両側の、前記第３の電極の長手方向にポリイミドカバーを有することを特徴とする。

また、本発明の第１０の形態は、第５乃至第９のいずれか一つの形態のフレキシブルプリント基板搭載パッケージであって、前記多層基板層の一部および前記第１の電極に開けられた前記穴において、前記多層基板層の前記上部層に開けられた複数の前記穴はそれぞれ連結せず、前記多層基板の前記中部層に開けられた複数の前記穴はそれぞれ連結することを特徴とする。

また、本発明の第１１の形態は、第１乃至第１０のいずれか一つの形態のフレキシブルプリント基板搭載パッケージであって、前記多層基板層には、ハンダに充填されない空気穴が開けられ、前記空気穴は、隣接する穴と連通されていることを特徴とすることを特徴とする。

また、本発明の第１２の形態は、第５の形態のフレキシブルプリント基板搭載パッケージであって、前記多層基板層には、ハンダに充填されない空気穴が開けられ、前記空気穴は、隣接する穴と連通され、前記空気穴は、前記多層基板層の前記上部層と前記中部層とに開けられ、前記多層基板層の前記上部層と前記中部層とに開けられた前記空気穴が連通し、前記上部層表面において、前記空気穴の周囲に前記第１の電極が形成されないことを特徴とする。

また、本発明の第１３の形態は、第１１又は第１２の形態のフレキシブルプリント基板搭載パッケージであって、前記上部層表面において、前記空気穴と前記第１の電極１との間にポリイミドカバーが形成されることを特徴とする。

また、本発明の第１４の形態は、第１１又は第１２の形態のフレキシブルプリント基板搭載パッケージであって、前記多層基板層にハンダを充填する際、前記空気穴に陰圧をかけることを特徴とする。

また、本発明の第１５の形態は、第１乃至第１４のいずれか一つの形態のフレキシブルプリント基板搭載パッケージであって、前記多層基板層の一部および前記第１の電極、または、前記フレキシブルプリント基板及び前記第２の電極の両方に連通した穴が開けられ、前記多層基板層の一部および前記第１の電極に開けられた穴は、前記フレキシブルプリント基板及び前記第２の電極に開けられた穴よりも大きいことを特徴とする。

本発明のフレキシブル基板搭載パッケージおよびその製造方法によれば、積層セラミック基板とＦＰＣの接続強度を、図３に記載の従来の固定方法の２倍に（１０Ｎから２０Ｎ）にすることができる。そのため、固定部分におけるハンダの剥がれや破壊を防ぐことができ、モジュールの信頼性や歩留りを向上させることができる。

一般的な箱型ＴＯＳＡモジュールを示す図で、図１（ａ）は箱型ＴＯＳＡモジュールの外観の斜視図を示し、図１（ｂ）は箱型ＴＯＳＡモジュールの筺体を取り除いた状態の斜視図である。 駆動用ドライバＩＣと箱型ＴＯＳＡモジュールとの接続の様子を示す上面図である。 ＦＰＣと箱型ＴＯＳＡモジュールとの従来の接続方法を示す図であり、図３（ａ）は、ＦＰＣと箱型ＴＯＳＡモジュールとの固定方法を図式化したものであり、図３（ｂ）はＦＰＣと箱型ＴＯＳＡモジュールとの固定後の様子を示す。 本発明の第１の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージを示す斜視図である。 図４の箱型ＴＯＳＡモジュールの積層セラミック部の一部であるテラス部の上面拡大図である 図５のテラス部のＡ−Ａ´における断面図である。 図５のＦＰＣの、箱型ＴＯＳＡモジュールとの接続部分の上面拡大図である。 図８（ａ）〜図８（ｃ）は本発明の第一の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージの箱型ＴＯＳＡモジュールとＦＰＣとの接続方法を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージの箱型ＴＯＳＡモジュールの積層セラミック部の一部であるテラス部の拡大図であり、図９（ａ）は、テラス部の上面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のＢ−Ｂ´における断面図であり、図９（ｃ）は図９（ａ）のＣ−Ｃ´における断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージのＦＰＣの箱型ＴＯＳＡモジュールとの接続部の拡大図である。 本発明の第２の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージのＦＰＣと箱型ＴＯＳＡモジュールとの接続部分の断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージの箱型ＴＯＳＡモジュールの積層セラミック部の一部であるテラス部の拡大図であり、図１２（ａ）は、テラス部の上面図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＤ−Ｄ´における断面図であり、図１２（ｃ）は図１２（ａ）のＥ−Ｅ´における断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るテラス部の変形例を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係るテラス部のさらなる変形例を示す図であり、図１４（ａ）は、テラス部の上面図であり、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＦ−Ｆ´における断面図であり、図１４（ｃ）は図１４（ａ）のＧ−Ｇ´における断面図である。 本発明の第４の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージを説明する図であり、図１５（ａ）は、本発明の第４の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージの第１の構成例のＦＰＣと箱型ＴＯＳＡモジュールとの接続部分の断面図であり、図１５（ｂ）は本発明の第４の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージの第２の構成例のＦＰＣと箱型ＴＯＳＡモジュールとの接続部分の断面図である。また、図１５（ｃ）は、本発明の第１〜第３の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージのＦＰＣと箱型ＴＯＳＡモジュールとの接続部分の断面図を記載している。 本発明の第５の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージを説明する図であり、図１６（ａ）は、箱型ＴＯＳＡモジュールの積層セラミック部の一部であるテラス部の拡大図であり、図１６（ｂ）は、ＦＰＣの箱型ＴＯＳＡモジュールとの接続部の拡大図である。 本発明の第７の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージの箱型ＴＯＳＡモジュールの積層セラミック部の一部であるテラス部の断面図である。 本発明の第８の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージを説明する図であり、図１８（ａ）は、本発明の各実施形態にしたがってＦＰＣ同士を接続した場合の様子であり、図１８（ｂ）は、本発明の各実施形態にしたがってフレキシブルプリント基板搭載パッケージの箱型ＴＯＳＡモジュールの積層セラミック部の一部であるテラス部同士を接続した様子を示す。

本発明は、電子モジュールにＦＰＣを接続したフレキシブルプリント搭載パッケージについての発明であり、以下の各実施形態においては、電子モジュールとして光半導体モジュールを例として使用した場合の実施形態について説明する。以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

［第１の実施形態］
図４は、本発明の第１の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージ４００を示す斜視図である。フレキシブルプリント基板搭載パッケージは、箱型ＴＯＳＡモジュール等の光半導体モジュールと、駆動用ＩＣドライバ及びＤＣ電源等とを、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）により接続したパッケージである。ここで、図４のフレキシブルプリント基板搭載パッケージ４００は、箱型ＴＯＳＡモジュール４１０と、駆動用ＩＣドライバ４２０とを、ＦＰＣ４３０により接続している。

箱型ＴＯＳＡモジュール４１０は光源等の光送信器モジュールが焼結セラミック又は金属から形成される筺体部４１４により覆われている。また、光送信モジュールからの配線が形成された、厚さ０．１ｍｍのセラミックを多層した積層セラミック部４１３が、一部外部に露出している。積層セラミック部４１３は、箱型ＴＯＳＡモジュール４１０の外部横側へ、テラス部４１１が張り出すように形成され、テラス部４１１上面には変調電気信号給電用の端子及びＤＣ給電用の端子となる電極４１２が少なくとも一つ設けられている。電極４１２は、電気信号供給用配線及びＤＣ給電用配線として筺体横のテラス部４１１から筺体４１４内部に向けて貫通する構造になっている。テラス部４１１上面の電極４１２は、フレキシブルプリント基板４３０を介して駆動用ＩＣドライバ４２０に接続されている。

図５は、箱型ＴＯＳＡモジュール４１０の積層セラミック部４１３の一部であるテラス部４１１の上面拡大図である。図で説明するのは、テラス部４１１のうち、電極４１２を１つだけ取り出したものである。テラス部４１１上には電極４１２が形成され、電極４１２の両脇には、厚さ０．０５ｍｍのポリイミドカバー５１３が取り付けられる。電極４１２には、ハンダを流すための穴５１４が開けられている。

図６は、図５のテラス部４１１のＡ−Ａ´における断面図である。図６の断面図は、テラス部４１１上の電極４１２に形成された穴５１４の部分の断面図となる。テラス部４１１は、複数のセラミック基板を積層したものであるが、ここで簡単のため、セラミック基板を上部（上部セラミック６１１）、中部（中部セラミック６１２）、下部（下部セラミック６１３）の３層とする。上部セラミック６１１の上には電極４１２が形成され、電極４１２には穴５１４が開いている。電極４１２の両側には厚さ０．０５ｍｍのポリイミドカバー５１３が取り付けられる。電極４１２の穴５１４の位置に合わせて上部セラミック６１１及び中部セラミック６１２にも穴６２１及び６２２が開いており、穴５１４、６２１及び６２２は、それぞれ連通している。なお、下部セラミック６１３には穴は開けられていない。そうすると、穴６２１及び６２２により、融解したハンダが流れるための空洞ハンダ溜りが形成される。電極４１２の穴５１４及び上部セラミック６１１の穴６２１の開口面積は略同一であり、中部セラミック６１２の穴６２２の開口面積は、電極４１２及び上部セラミック６１１の穴５１４及び６２１の開口面積よりも大きい。電極４１２の穴５１４、上部セラミック６１１の穴６２１、及び中部セラミック６１２の穴６２２それぞれは、通常円形である。

図７は、ＦＰＣ４３０の、箱型ＴＯＳＡモジュール４１０との接続部分の上面拡大図である。ＦＰＣ４３０は、柔軟性があり大きく変形させることが可能であるＦＰＣ基板層７３１を有する。ＦＰＣ基板層７３１の上面には電極７３２が、裏面には電極７３３が形成されており、駆動用ＩＣドライバからの電気信号を箱型ＴＯＳＡモジュール４１０に供給する。上面の電極７３２の両脇には、電極の長手方向に厚さ０．０５ｍｍのポリイミドカバー７３４が形成されている。電極７３２の、箱型ＴＯＳＡモジュール４１０との接続部分には穴７３５が開けられている。穴７３５は、電極７３２、ＦＰＣ基板層７３１及び電極７３１を貫通している。穴は通常、円形である。穴の開口面積は電極４１２の穴５１４の開口面積と同一であるのが普通だが、異なっても構わない。融解したハンダは、ＦＰＣ基板７３１の上面の電極７３２及び裏面の電極７３３上に広がる。

図８は、本発明の第一の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージ４００の箱型ＴＯＳＡモジュール４１０とＦＰＣ４３０との接続方法を示す図である。ここで、箱型ＴＯＳＡモジュール４１０とＦＰＣ４３０との接続方法を、図４（ａ）〜（ｃ）に従い３段階に分けて説明する。

まず第１に、箱型ＴＯＳＡモジュール４１０のテラス部４１１上の電極４１２の穴５１４の上に適量のハンダの塊であるハンダボール８０１を置く（図８（ａ））。

次に、電極４１２の穴５１４の上に置かれたハンダボール８０１の上に、同じように穴７３５の開いたＦＰＣ４３０を、穴と穴を重ね合わせるように載せる（図８（ｂ））。ＦＰＣ４３０の上にヒータ８２０を載せ、ＦＰＣ４３０のポリイミドカバー７３４を、ヒータ８２０により押さえるように熱する。ポリイミドカバー７３４は、ヒータ８２０からの熱を系全体に供給する。その結果、ハンダボール８０１にも熱が供給され、ハンダボール８０１が融解する。なお、ポリイミドカバー７３４及び５１３は、溢れたハンダが左右に流れださないようにする効果も併せ持つ。

融解したハンダは、ＦＰＣ４３０の電極７３２上、ＦＰＣ４３０の穴７３５、ＦＰＣ４３０の電極３７７とテラス部４１１の電極４１２との隙間、テラス部４１１の穴５１４、６２１及び６２２に流れ込む。ヒータ８２０をＦＰＣ４３０から離すことにより、ハンダは冷えて固まり、ハンダ８０２となって電極７３２、７３３及び４１２に固着される（図８（ｃ））。テラス部４１１上のポリイミドカバー５１３によって、電極４１２とＦＰＣ４３０の裏面の電極７３３が直接接触せず、隙間が生じる。ハンダはこの隙間に入り込み、電極４１２と電極７３３との間を強く固着する。ＦＰＣ４３０の上面に出てきたハンダによっても、ＦＰＣと電極４１２とは強く固着される。ＦＰＣ４３０の上面に出てきたハンダは、上面の電極７３２に誘導され、電極７３２に固着される。

融解したハンダが、ＦＰＣ４３０の電極７３２上、ＦＰＣ４３０の穴７３５、ＦＰＣ４３０の電極３７７とテラス部４１１の電極４１２との隙間、テラス部４１１の穴５１４、６２１及び６２２に流れ込むことにより、電極４１２とＦＰＣ基板７３１の裏面の電極７３３を固着させるだけでなく、冷えて固まったハンダが固体としてテラス部４１１の上部セラミック６１１とＦＰＣ基板７３１の上面の電極７３２に引っかかり、リベットのように強く固定される。したがって、本実施形態において、箱型ＴＯＳＡモジュール４１０とＦＰＣ４３０とは、図３（ｂ）に記載のような従来の箱型ＴＯＳＡモジュール（１００）の電極（１１２）とＦＰＣ基板（２１０）の電極（２１１）とを固着させただけの接続部分よりも強固に固定される。測定によると、従来１０Ｎであった接続強度が２０Ｎと、倍の強度を示すようになった。

ここで、電極４１２とハンダとは必ずしも「固着」される必要はない。つまり、いわゆる「濡れ」が悪くとも構わない。上述のように冷えて固まったハンダが固体としてＦＰＣ基板７３１の上面の電極７３２に引っかかり、リベットのように強く固定されるため、電極４１２とＦＰＣ基板７３１の裏面の電極７３３が固着されなくとも、箱型ＴＯＳＡモジュール４１０とＦＰＣ４３０とが強固に固定される。

なお、ＦＰＣの上面の電極は、上面に出てくるハンダの量が少ない場合等には、なくしても構わない。

またＦＰＣの穴の大きさと、積層セラミック基板の上部に開く穴の開口面積は同じでも、異なっていても構わない。しかしながら積層セラミック基板の穴に流れこむハンダの方が通常多いので、ＦＰＣの穴の開口面積よりも、積層セラミック基板の上部に開く穴の開口面積を大きくした方が望ましい。これは、積層セラミック基板の中部の穴の開口面積を十分に大きくし、ハンダの量を増やしたほうが、接続強度が強くなるからである。

［第２の実施形態］
図９は、本発明の第２の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージの箱型ＴＯＳＡモジュールの積層セラミック部の一部であるテラス部９１０の拡大図である。ここで、（ａ）は、テラス部９１０の上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ´における断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ´における断面図である。なお、図で説明するのは、テラス部９１０のうち、複数の電極９１１のうちの１つだけを取り出したものである。テラス部９１０は複数のセラミック基板を積層したものであるが、ここで簡単のため、セラミック基板を上部（上部セラミック９１２）、中部（中部セラミック９１３）、下部（下部セラミック９１４）の３層とする。上部セラミック９１２の上には電極９１１が形成されている。電極９１１には、ハンダを流すための２つの穴９２１及び９２２が、電極の長手方向に直列に２つ開けられている。穴が２つあることで、より接続強度を高めることができる。電極９１１の両側には電極の長手方向に厚さ０．０５ｍｍのポリイミドカバー９１５が取り付けられる。なお、本実施形態では、電極９１１に開けられている穴は２つであるが、本発明において、穴の数は２つに限られない。

電極９１１の穴９２１及び９２２の位置に合わせて上部セラミック９１２にも穴９２３及び９２４が、中部セラミック９１３にも穴９２５及び９２６が開いている。ここで、穴９２１、９２３及び９２５は、連通しており、また、穴９２２、９２４及び９２６も連通している。なお、下部セラミック９１４には穴はあけられていない。穴９２１〜９２６により、融解したハンダが流れるための空洞ハンダ溜りが形成される。電極９１１の穴９２１及び９２２と、上部セラミック９１２の穴９２３及び９２４とは開口面積が略同一である一方で、中部セラミック９１３の穴９２５及び９２６は、電極９１１及び上部セラミック９１２の穴９２１〜９２４よりも開口面積が大きい。電極９１１の穴９２１及び９２２、上部セラミック９１２の穴９２３及び９２４、及び中部セラミック９１３の穴９２４及び９２５それぞれは、通常円形である。ここで、上部セラミック９１２の穴９２３及び９２４は別々に開けられていても、中部セラミック９１３の穴９２４の外縁及び穴９２５の外縁が重なるようにすると、穴９２４及び９２５は中部セラミック９１３内で連結され、穴９２１及び９２２から流れ込んだハンダが、上部セラミック９１２の下で連結することになり、接続強度は一層高まる。

図１０は、本発明の第２の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージのＦＰＣの箱型ＴＯＳＡモジュールとの接続部の拡大図である。ＦＰＣ１０１０は、柔軟性があり大きく変形させることが可能なＦＰＣ基板層１０１１を有し、ＦＰＣ基板層１０１１の上面には電極１０１２が、裏面には電極１０１３が形成されており、駆動用ＩＣドライバからの電気信号を箱型ＴＯＳＡモジュールに供給する。上面の電極１０１２の両脇には厚さ０．０５ｍｍのポリイミドカバー１０１４が電極の長手方向に形成されている。電極１０１２及び１０１３の、箱型ＴＯＳＡモジュールのテラス部９１０との接続部分には、テラス部９１０の電極９１１に開けられた穴９２１及び９２２の位置に対応する穴１０２１及び１０２２が開けられている。穴は通常、円形である。穴の開口面積は電極９１１の穴９２１及び９２２と同一であるのが普通だが、異なっても構わない。融解したハンダは、ＦＰＣ基板１０１１の上面の電極１０１２及び裏面の電極１０１３上に広がる。

第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、ハンダボールを融解させることによりハンダを電極９１２、電極１０１２及び１０１３に固着させ、箱型ＴＯＳＡモジュールとＦＰＣとを接続する。図１１は本発明の第２の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージのＦＰＣと箱型ＴＯＳＡモジュールとの接続部分の断面図であり、図９（ａ）のＢ−Ｂ´におけるＦＰＣと箱型ＴＯＳＡモジュールとの接続後の断面図を示している。本実施形態においても、ハンダボールを穴９２１及び９２２の上に置き、テラス部９１０上の電極９１１の上に置かれたハンダボールの上に、同じように穴１０２１及び１０２２の開いたＦＰＣ９１０を、穴と穴を重ね合わせるように載せる。ＦＰＣ１０１０の上にヒータを載せ、ＦＰＣ１０１０のポリイミドカバー１０１４を、ヒータにより押さえるように熱する。その結果、ハンダボールにも熱が供給され、融解してハンダ１１０１となり、電極９１１及び電極１０１３に固着する。

本実施形態は、２つの電極に開けられた穴がそれぞれ２つあることで、第１の実施形態よりも更に接続強度を高めることができる。

［第３の実施形態］
図１２は、本発明の第３の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージの箱型ＴＯＳＡモジュールの積層セラミック部の一部であるテラス部１２１０の拡大図である。ここで、（ａ）は、テラス部１２１０の上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ´における断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＥ−Ｅ´における断面図である。なお、図で説明するのは、テラス部１２１０のうち、複数の電極１２１１のうちの１つだけを取り出したものである。テラス部１２１０は複数のセラミック基板を積層したものであるが、ここで簡単のため、セラミック基板を上部（上部セラミック１２１２）、中部（中部セラミック１２１３）、下部（下部セラミック１２１４）の３層とする。上部セラミック１２１２の上には電極１２１１が形成されている。電極１２１１には、ハンダを流すための２つの穴１２２１及び１２２２が電極の長手方向に複数開いている。電極９１１の両側には厚さ０．０５ｍｍのポリイミドカバー１２１５が、電極の長手方向に取り付けられる。電極１２１１の穴１２２１及び１２２２の位置に合わせて上部セラミック１２１２にも穴１２２３及び１２２４が、中部セラミック１２１３にも穴１２２５及び１２２６が開いている。ここで、穴１２２１、１２２３及び１２２５は連通しており、穴１２２２、１２２４及び１２２６も連通している。なお、下部セラミック１２１４には穴はあけられていない。穴１２２１〜１２２６により、融解したハンダが流れるための空洞ハンダ溜りが形成される。

本実施形態においては、第２の実施形態のテラス部９１０に、更に空気穴１２２７〜１２２９を設けている。具体的には電極１２１１に穴１２２７が、上部セラミック１２１２に穴１２２８が、中部セラミック１２１３に穴１２２９がそれぞれ開けられている。穴１２２７〜１２２９のそれぞれは、連通しており、また、穴１２２５、１２２６、及び１２２９はすべて中部セラミック１２１３内において連通している。

第１及び第２の実施形態においては、空洞ハンダ溜りに空気が残ってしまった場合、ハンダが空洞ハンダ溜りの奥まで入り込まない可能性がある。そのために、本実施形態においては、別途空気穴を設けている。なお、ＦＰＣには空気穴は必要ない。

図１３は本発明の第３の実施形態に係るテラス部の変形例を示す図である。図１２（ｂ）においては穴１２２７の周囲にも電極１２１１を設けているが、穴１２２７を空気穴としてのみ使う場合には、穴１２２７の周囲には電極１２１１は必要ない。したがって、図１３のように空気穴の周囲に電極１３１１が形成されない構造にすると、穴１３２７がハンダでふさがることがなくなり、より有効である。

図１４は本発明の第３の実施形態に係るテラス部のさらなる変形例を示す図である。ここで、（ａ）は、テラス部１４１０の上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ´における断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＧ−Ｇ´における断面図である。なお、図で説明するのは、テラス部１４１０のうち、複数の電極１４１１のうちの１つだけを取り出したものである。

本変形例においては、電極１４１１と穴１４２７（空気穴）との間にポリイミドカバー１４１５を設けている。ポリイミドカバー１４１５により、穴１４２７がハンダでふさがることがなくなり、さらに有効である。

なお、本実施形態においては「複数の穴に対して１つの空気穴」を設けているが、「１つの穴に対して１つの空気穴」を設けてもいいことは言うまでもない。

［第４の実施形態］
図１５は本発明の第４の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージを説明する図であり、図１５（ａ）は、本発明の第４の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージの第１の構成例のＦＰＣと箱型ＴＯＳＡモジュールとの接続部分の断面図であり、図１５（ｂ）波本発明の第４の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージの第２の構成例のＦＰＣと箱型ＴＯＳＡモジュールとの接続部分の断面図である。また、図１５（ｃ）は、比較のため、本発明の第１〜第３の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージのＦＰＣと箱型ＴＯＳＡモジュールとの接続部分の断面図を記載している。

図１５（ｃ）は第１〜第３の実施形態においてこれまで説明してきた構成で、いわゆる「最良の構成」と言える。しかしならが、第１〜第３の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージまでの接合強度が必要ない場合には、より簡単な構造を用いることができる。

図１５（ａ）（第１の構成例）は、中部セラミックの穴をなくした構造である。この構造は、図の上下方向の強度は第１〜第３の実施形態のフレキシブルプリント基板搭載パッケージよりも劣るが、テラス部長手方向（電極が並べられる方向）には一定の強度を保つことができる。ＦＰＣにかかる力はテラス部長手方向であることが多いので、本構成で十分な場合も多い。

図１５（ｂ）（第２の構成例）は、さらに上部セラミックの穴をなくした構造である。この様な構造でも、従来構造（図３）よりは強い接合強度を期待することができる。

なお図１５のいずれの構造においても、ＦＰＣの上面の電極は、上面に出てくるハンダの量が少ない場合等には、なくしても構わない。

［第５の実施形態］
図１６は、本発明の第５の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージを説明する図であり、図１６（ａ）は、箱型ＴＯＳＡモジュールの積層セラミック部の一部であるテラス部１６１０の拡大図であり、図１６（ｂ）は、ＦＰＣの箱型ＴＯＳＡモジュールとの接続部の拡大図である。本実施形態においては、テラス部１６１０、テラス部の電極１６１１、ＦＰＣ１６２０、及びＦＰＣの電極１６２１に開けられた穴１６１２及び１６２２が、四角形に形成されている。第１〜第３の実施形態においては、テラス部１６１０、テラス部の電極１６１１、ＦＰＣ１６２０、及びＦＰＣの電極１６２１に開けられた穴１６１２及び１６２２は、「円形」と説明してきたが、本実施形態においては「四角形」に形成している。辺があるほうが、特に横方向の力に対して、より接合強度が強くなる。なお、穴１６２１及び１６２２は、四角に限らず、三角、五角、六角等、任意の多角形を取ることができる。もちろん楕円、角をとった多角形でも構わない。

［第６の実施形態］
穴の形によっては、例えば角の奥までハンダが入らないことで、テラス部を構成する積層セラミック内に応力がかかることも考えられるが、第４の実施形態において、空気抜き穴から陰圧（負圧）で引くことによって、空洞ハンダ溜り全体にハンダを行き渡らせることができる。

［第７の実施形態］
図１７は、本発明の第７の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージの箱型ＴＯＳＡモジュールの積層セラミック部の一部であるテラス部１７１０の断面図である。本実施形態は、第１〜第３の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージの箱型ＴＯＳＡモジュールとＦＰＣとの接続部分を、テラス部の長手方向に複数並べたアレイ構造としている。

［第８の実施形態］
図１８は、本発明の第８の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージを説明する図である。ここで、（ａ）は、本発明の各実施形態にしたがってＦＰＣ同士を接続した場合の様子であり、（ｂ）は、本発明の各実施形態にしたがってフレキシブルプリント基板搭載パッケージの箱型ＴＯＳＡモジュールの積層セラミック部の一部であるテラス部同士を接続した様子を示す。第１〜第７の実施形態では、多層セラミック基板と、ＦＰＣの接続を説明してきたが、同様の構成を持つものであれば、これに限定されるものではない。例えば図１８（ａ）のように、ＦＰＣ１８０１とＦＰＣ１８０２との接続、又は図１８（ｂ）のようにテラス部１８０３と１８０４との接続にも利用することができる。

１００、４１０ 箱型ＴＯＳＡモジュール
１１１、４１１、９１０、１２１０、１４１０、１６１０、１７１０、１８０３、１８０４ テラス部
１１２、２１１、４１２、７３２、７３３、９１１、１０１２、１０１３、１２１１、１３１１、１４１１、１６１１、１６２１ 電極
１１３、４１３ 積層セラミック部
１１４、４１４ 筺体
１２１ 薄板
１２２ レーザダイオード
１２３ 光変調器
１２４ コンデンサー
１２５ 抵抗
２００、４２０ 駆動用ＩＣドライバ
２１０、４３０、１０１０、１６２０、１８０１、１８０２ ＦＰＣ
３１１、８０１ ハンダボール
３１２、８０２、１１０１ ハンダ
４００ フレキシブルプリント基板搭載パッケージ
５１３、７３４、９１５、１０１４、１２１５、１４１５ ポリイミドカバー
５１４、７３５、６２１、６２２、９２１〜９２６、１０２１、１０２２、１２２１〜１２２９、１３２７、１４２７、１６１２、１６２２ 穴
７３１、１０１１ ＦＰＣ基板層
６１１、９１２、１２１２ 上部セラミック
６１２、９１３、１２１３ 中部セラミック
６１３、９１４、１２１４ 下部セラミック
８２０ ヒータ

Claims (15)

1. 上面に第１の電極が形成された多層基板を有する電子モジュールと、下面に第２の電極が形成されたフレキシブルプリント基板とが、ハンダにより接続されたフレキシブルプリント基板搭載パッケージであって、
   前記多層基板層の一部および前記第１の電極、または、前記フレキシブルプリント基板及び前記第２の電極のうちの少なくとも一方に、連通した穴が開けられ、
   前記多層基板層の一部および前記第１の電極に開けられた前記穴は、前記多層基板を貫通しない
   ことを特徴とするフレキシブルプリント基板搭載パッケージ。
2. 前記多層基板層の一部および前記第１の電極に開けられた前記穴、又は、前記フレキシブルプリント基板及び前記第２の電極に開けられた前記穴は、電極の長手方向に複数個並ぶことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルプリント基板搭載パッケージ。
3. 前記第１の電極又は前記第２の電極は、前記第１の電極又は前記第２の電極の長手方向と直行する方向にアレイ上に並べられることを特徴とする請求項１又は２に記載のフレキシブルプリント基板搭載パッケージ。
4. 前記多層基板上において、前記第１の電極の両側の、前記第１の電極の長手方向にポリイミドカバーが形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のフレキシブルプリント基板搭載パッケージ。
5. 前記多層基板層は、上部層、中部層、及び下部層の３層から構成され、
   前記多層基板層の一部および前記第１の電極に開けられた前記穴は、前記第１の電極、前記上部層、及び前記中部層に連通して開けられ、
   前記中部に開けられた前記穴の開口面積が、前記上部層に開けられた前記穴の開口面積よりも広い
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のフレキシブルプリント基板搭載パッケージ。
6. 前記多層基板層の一部および前記第１の電極に開けられた前記穴にハンダが充填されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のフレキシブルプリント基板搭載パッケージ。
7. 前記フレキシブルプリント基板の上面には、ハンダが溢れる
   ことを特徴とすることを特徴とする請求項６に記載のフレキシブルプリント基板搭載パッケージ。
8. 前記フレキシブルプリント基板の上面に第３の電極が形成され、
   前記第３の電極には、前記溢れたハンダが固着される
   ことを特徴とする請求項７に記載のフレキシブルプリント基板搭載パッケージ。
9. 前記前記フレキシブルプリント基板上において、前記第３の電極の両側の、前記第３の電極の長手方向にポリイミドカバーを有することを特徴とする請求項７又は８に記載のフレキシブルプリント基板搭載パッケージ。
10. 前記多層基板層の一部および前記第１の電極に開けられた前記穴において、前記多層基板層の前記上部層に開けられた複数の前記穴はそれぞれ連結せず、前記多層基板の前記中部層に開けられた複数の前記穴はそれぞれ連結することを特徴とする請求項５乃至９のいずれか１項に記載のフレキシブルプリント基板搭載パッケージ。
11. 前記多層基板層には、ハンダに充填されない空気穴が開けられ、
    前記空気穴は、隣接する穴と連通されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のフレキシブルプリント基板搭載パッケージ。
12. 前記多層基板層には、ハンダに充填されない空気穴が開けられ、
    前記空気穴は、隣接する穴と連通され、
    前記空気穴は、前記多層基板層の前記上部層と前記中部層とに開けられ、
    前記多層基板層の前記上部層と前記中部層とに開けられた前記空気穴が連通し、
    前記上部層表面において、前記空気穴の周囲に前記第１の電極が形成されない
    ことを特徴とする請求項５に記載のフレキシブルプリント基板搭載パッケージ。
13. 前記上部層表面において、前記空気穴と前記第１の電極１との間にポリイミドカバーが形成されることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のフレキシブルプリント基板搭載パッケージ。
14. 前記多層基板層にハンダを充填する際、前記空気穴に陰圧をかけることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のフレキシブルプリント基板搭載パッケージの製造方法。
15. 前記多層基板層の一部および前記第１の電極、または、前記フレキシブルプリント基板及び前記第２の電極の両方に連通した穴が開けられ、
    前記多層基板層の一部および前記第１の電極に開けられた穴は、前記フレキシブルプリント基板及び前記第２の電極に開けられた穴よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のフレキシブルプリント基板搭載パッケージ。

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