JP3936925B2

JP3936925B2 - 光伝送モジュール

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Publication number: JP3936925B2
Application number: JP2003187514A
Authority: JP
Inventors: 誠鳥越; 和民川本; 卓須賀; 博康佐々木; 文敏後藤
Original assignee: 日本オプネクスト株式会社
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2023-06-30
Also published as: US20040264882A1; JP2005026801A; US6985659B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品がフレキシブル基板で接続された光伝送モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コプレーナ伝送線路を用いた従来の光モジュールとしては、特開平９−１４８６７５号公報（特許文献１）および特開２００２−３３５０３４号公報（特許文献２）において知られている。特許文献１には、少なくともパッケージの端子台と発光素子用基板との間を、インピーダンス整合され、ストライプ状の信号用導体と該信号導体の両側に平行させたグランド用導体とを絶縁膜状に配設したフレキシブル基板を用いて接続した光モジュールの実装構造が記載されている。また、特許文献２には、半導体レーザとパッケージの電気信号入出力部との間を、熱伝導率が酸化アルミニウムの熱伝導率よりも小さい材質からなる誘電体基板とその誘電体基板に形成された導体膜とを有する給電線路で電気的に接続する光モジュールが記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１４８６７５号公報
【特許文献２】
特開２００２−３３５０３４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、装置の小型化、高密度化を実現するために、高周波の出力端子として従来技術に記載されているコプレーナ型の伝送線路を設置した光−電気変換器あるいは電気−光変換器が開発されてきている。このようなモジュールを使用する場合、基板をモジュールの近傍に配置し、ボンデイングワイヤで接続する方法や、フレキシブル基板を用いてモジュールと基板を接続することが考えられる。これにより接続部に必要な厚さを大幅に小さくでき、装置全体の薄型化が実現できる。
【０００５】
しかし、ボンデイングワイヤを使用した場合、モジュールや基板の位置決め精度が重要になり、取り扱いが不便である。フレキシブル基板を使用した場合、基板とモジュールの位置によらず、配置の自由度が向上する。
【０００６】
図１５にフレキシブル基板の例を示す。図１５（ａ）は金属層が1層のフレキシブル基板の例である。フレキシブル基板上では誘電体７０４の上に、信号導体７０１とその両側に配置されたグランド導体７０２、７０３が存在するコプレーナ構造の伝送線路になっている。コプレーナ線路は、信号導体とグランド導体の間に電磁界を発生し、信号エネルギを伝送する。図１５（ｂ）に電気力線の模式図を示す。コプレーナ線路では、基板の外側の空間にも電磁界が分布しており、外部の影響を受けやすい。電磁界は遠くに行くほど弱くなるため、十分遠方にある導体は特性に影響を及ぼさないが、電磁界の強い極近傍に他の導体や誘電体が存在する場合、その導体や誘電体の影響でインピーダンスが変化し、伝送特性が悪化する。
【０００７】
また、外部に漏れた電磁界が、装置内壁で反射を繰り返し、特定の周波数で共振を起こす空洞共振が発生し、伝送特性が悪化するという課題もある。
【０００８】
本発明の目的は、上記課題を解決すべく、高周波の伝送特性を向上させた電子部品を実装した基板同士を接続するフレキシブル基板及び該フレキシブル基板を用いて基板同士を接続して構成した小形で低価格化を実現した光伝送モジュールを提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、フレキシブル基板と基板との接続部において、電磁界の乱れを低減し、その結果高周波の伝送特性を向上させ、しかも小形で低価格化を実現した光伝送モジュールを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、信号導体と、該信号導体の両側に前記信号導体から間隙を設けて配置されたグランド導体と、誘電体を挟んで前記信号導体の上層及び下層に設けられたグランド層と、前記グランド導体と前記グランド層との間を電気的に接続する導体とを備えて少なくとも３層構造で構成するフレキシブル基板を用いて２つの基板の端子部の間を電気的に接続するように構成した光伝送モジュールである。
【００１１】
特に、本発明は、表面側に信号導体を形成した端子部を有する第１の基板と裏面側に信号導体を形成した第２の基板との間を、前記少なくとも３層構造で構成するフレキシブル基板を用いて電気的に接続した光伝送モジュールにある。
【００１２】
また、本発明は、前記フレキシブル基板における前記基板の端子部との接続部において、グランド層に例えば切り込みを入れることによって、中間層の信号導体から前記グランド層への電界密度をフレキシブル基板の長手方向の内部から端部に向って徐々に低下させる構造または中間層の信号導体とグランド層の幅方向の端部との間の距離をフレキシブル基板の長手方向の内部から端部に向って変化させる構造を有することを特徴とする。この特徴は、フレキシブル基板が２層以上の構成でも適用することが可能である。この場合、接続したい基板の端子部は、一層のコプレーナ伝送線路で構成されることになる。
【００１３】
なお、接続したい基板の端子部は、多くの場合グラウンデッドコプレーナ伝送線路で構成される。
【００１４】
また、本発明は、前記第２の基板と前記少なくとも３層構造のフレキシブル基板との接続だけでも特徴を有することになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る電子部品が搭載された２つの基板の間においてフレキシブル基板を用いて電気信号を高速に伝送する光伝送モジュールの実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１６】
近年、光トランシーバ等、４０Ｇｂｉｔ／ｓ程度の高周波信号を扱う電子機器では、装置の小型化、高速化が進んでいる。
【００１７】
図１には本発明に係る光伝送モジュールの一実施の形態を備えた光トランシーバを示す。該光トランシーバでは、光ファイバ２０１から入力された光信号は光−電気変換器（出力段に増幅器（図示せず）を有する。）２０２により電気信号に変換されて増幅される。該光−電気変換器２０２から出力された４０Ｇｂｉｔ／ｓ程度の高速電気信号は、伝送する本発明に係るフレキシブル基板６０１を介してプリント回路基板２０５の裏面に形成された信号配線を介して裏面に実装されたデマルチプレクサ（複合回路）２０４に伝送され、デマルチプレクサ（複合回路）２０４により、１０Ｇｂｉｔ／ｓないし２．５Ｇｂｉｔ／ｓ程度のより低速な信号の例えば４本ないし１６本の並列信号に変換される。さらに、その低速な信号はプリント回路基板（基板）２０５の裏面の信号配線を通して表面に実装されたコネクタ２０６から出力され、他のモジュール等へ信号を伝送する。
【００１８】
以下、２．５Ｇｂｉｔ／ｓ程度のより低速な信号に並列変換された場合を例にとると、一方、コネクタ２０６から入力された２．５Ｇｂｉｔ／ｓ程度のより低速な並列信号はプリント回路基板２０５の裏面の信号配線を介して裏面に実装されたマルチプレクサ（多重化回路）２０７に伝送され、マルチプレクサ（多重化回路）２０７により、４０Ｇｂｉｔ／ｓ程度のより高速な信号に変換され、この高速な信号はプリント回路基板２０５の裏面の信号配線から本発明に係るフレキシブル基板２０８を介して電気−光変換器（入力段にＩＣドライバー（駆動回路）を有する。）２０９に伝送され、電気−光変換器２０９で光信号に変換されて、光ファイバ２０１により外部に伝送される。
【００１９】
２２０は、筐体も含めて光トランシーバ全体を支持する金属板で、裏面にはアルミニウム等で形成された放熱フィン２２１を取付けている。金属板２２０の材料としては放熱性に優れた銅、ＣｕＷ等で形成される。金属板２２０の表面には、電気−光変換器２０９の基板（端子台）２０９２（１０１ａ）を支えるグランドとなる金属ブロック２０９１（１０３ａ）が取付けられる。その結果、電気−光変換器２０９内で発生した熱は、金属ブロック２０９１および金属板２２０を熱伝導して放熱フィン２２１から放熱されて電気−光変換器２０９は冷却されることになる。更に、金属板２２０の表面には、光−電気変換器２０２の基板２０２２（１０１ａ）を支えるグランドとなる金属ブロック２０２１（１０３ａ）が取付けられる。その結果、光−電気変換器２０２内で発生した熱は、金属ブロック２０２１および金属板２２０を熱伝導して放熱フィン２２１から放熱されて電気−光変換器２０９は冷却されることになる。
【００２０】
ところで、光−電気変換器２０２は、光ファイバ２０１から入力された光信号を受光して高周波の信号に変換する光ダイオード（ＰＤ）（図示せず）を内蔵し、該変換された高周波の信号を出力する端子部（通常、２層のグラウンデッドプレーナ構造の伝送線路９０１ａ〜９０６ａからなる。）２０２３を有する基板（端子台）２０２２（１０１ａ）を有して構成される。そして、上記端子部２０２３は、フレキシブル基板６０２に接続されることになる。
【００２１】
また、電気−光変換器２０９は、高周波の信号を入力する端子部（通常、２層のグラウンデッドプレーナ構造の伝送線路９０１ａ〜９０６ａからなる。）２０９３を有する基板（端子台）２０９２（１０１ａ）を有し、半導体レーザ（図示せず）を内蔵し、該半導体レーザから出力されたレーザ光を、端子部２０９３に入力された高周波の信号を基に変調させて光信号として光ファイバ２１０へ出力させる光変調器を内蔵して構成される。そして、上記端子部２０９３はフレキシブル基板６０２に接続されることになる。なお、９０３ａは、誘電体の絶縁層である。
【００２２】
また、プリント基板側には、フレキシブル基板６０１に接続される第１の端子部（図示せず）と、フレキシブル基板６０２に接続される第２の端子部（図示せず）とを有する。プリント回路基板２０５と一体になっている第１の端子部（１０１ｂ）は、裏面に実装されたデマルチプレクサ２０４との間において、通常、２層のグラウンデッドプレーナ構造の伝送線路９０１ｂ〜９０６ｂを構成する。なお、９０４ｂ〜９０６ｂはプリント回路基板２０５の裏面となり、９０１ｂはプリント回路基板２０５の表面となる。プリント回路基板２０５と一体になっている第２の端子部（１０１ｂ）も、同様に、裏面に実装されたマルチプレクサ２０７との間において、通常、２層のグラウンデッドプレーナ構造の伝送線路９０１ｂ〜９０６ｂを構成する。なお、９０４ｂ〜９０６ｂはプリント回路基板２０５（１０１ｂ）の裏面となり、９０１ｂはプリント回路基板２０５（１０１ｂ）の表面となる。なお、９０３ｂは誘電体の絶縁層である。
【００２３】
ところで、デマルチプレクサ２０４は４０Ｇｂｉｔ／ｓ程度の高速電気信号を２．５Ｇｂｉｔ／ｓ程度のより低速な信号に変換し、マルチプレクサ２０７は逆に低速な信号から高速電気信号に変換する関係で熱を発生して放熱する必要がある。そこで、デマルチプレクサ２０４及びマルチプレクサ２０７で発生した熱を、光−電気変換器２０２及び電気−光変換器２０９と同様に、金属板２２０を熱伝導して放熱フィン２２１から放熱するために、デマルチプレクサ２０４及びマルチプレクサ２０７をプリント回路基板２０５（１０１ｂ）の裏面に実装するようにした。そして、デマルチプレクサ２０４及びマルチプレクサ２０７と金属板２２０との間を熱伝導に優れた接着材や熱伝導に優れた金属粉末が混入されたペースト材等にて接着固定されている。
【００２４】
以上説明した光トランシーバは、これらの部品を一つの筐体の中に収めて構成される。
【００２５】
次に、本発明の最も特徴とする２つの基板２０２２（１０１ａ）又は２０９２（１０１ａ）、２０５（１０１ｂ）同士を接続するフレキシブル基板６０１又は６０２の実施例について具体的に説明する。図２は、フレキシブル基板６０１，６０２の最適な実施例を示す図で、（ａ）はその斜視図であり、（ｂ）は縦方向の電磁界の変化を示した図である。図３は、基板１０１とフレキシブル基板１０２（６０１、６０２）の接続部分の構造を示す斜視図である。
【００２６】
前述したように、金属板２２０および放熱フィン２２１を用いて放熱をする関係で、基板２０２２（１０１ａ）及び２０９２（１０１ａ）の端子部２０２３及び２０９３では電子部品が基板の表面側に実装されるため９０５ａ〜９０６ａが上側になり、プリント回路基板２０５（１０１ｂ）の端子部では電子部品が基板の裏面に実装されるため９０５ｂ〜９０６ｂが下側になる。さらに、プリント回路基板２０５（１０１ｂ）では電子部品が裏面に実装されるため、基板２０２２（１０１ａ）及び２０９２（１０１ａ）とプリント回路基板２０５（１０１ｂ）とでは、高さが異なることになる。
【００２７】
そのため、基板１０１ａとプリント回路基板１０１ｂとの間を、少なくとも３層以上の導体層で少なくとも２層以上の誘電体層を挟んだ構造のフレキシブル基板１０２で接続するようにした。フレキシブル基板１０２において、誘電体層８０４としては、ポリイミドや液晶ポリマ等が考えられる。誘電体の材質として誘電正接の小さい材料を用いると、より伝送特性の良い伝送線路を実現できる。上面の導体層と下面の導体層はグランド導体（グランド層）８０６、８０５からなる。また、中間の導体層は、細長状（帯状）の信号導体８０１が存在し、その両側に間隙を設けて細長状（帯状）のグランド導体８０２、８０３が配置されている。上面のグランド導体（グランド層）８０６と下面のグランド導体（グランド層）８０５と、信号導体８０１の両側のグランド導体８０２、８０３とは、スルーホール或いはビア８０７などで電気的に接続される。なお、スルーホール或いはビア８０７の間隔は使用する信号の波長（周波数に比例することになる。）λに対してλ／１０以下になるような間隔とする。従って、上面のグランド導体８０６と下面のグランド導体８０５と、信号導体８０１の両側のグランド導体８０２、８０３との間は、λ／１０以下の間隔を有する導体によって電気的に接続されればよい。即ち、この導体は複数層を積層することによって製造することも可能である。このようにフレキシブル基板１０２は、図４（ｂ）に示すように、信号線８０１をグランド導体８０２、８０３、８０５、８０６及び８０７によってほぼ取り囲むように構成されるので、電磁界は信号線８０１と周囲のグランド導体８０２、８０３、８０５、８０６及び８０７との間に閉じ込められ、電磁界が外部に漏れ出すことは無い。このため、周囲導体の影響等により伝送特性が変化することも無くなる。ただし、上記λ／１０以下の間隔でスルホール或いはビア８０７を配置することが困難である場合には、λ／３以下の間隔であっても、伝送特性の変化を殆ど無くす効果は得られる。
【００２８】
一方、上記の如く、３層以上のフレキシブル基板１０２を使用した場合、他の基板１０１（１０１ａ，１０１ｂ）との接続する部分に工夫する必要がある。他の基板１０１の各端子部は、通常図５に示すように、グラウンデッドコプレーナ構造の線路であり、信号導体９０５の両側にグランド導体９０４、９０６が配置されている。さらに、裏面にはグランド導体（グランド層）９０１となっており、スルーホール或いはビア９０２を介して、グランド導体９０４、９０６と電気的に接続することにより、グランド電位の安定化を図ることが可能となる。これにより、電気力線は、図５（ｂ）に示すように、下側への電磁界の広がりを抑制することができる。しかしながら、上側（電子部品が実装される側）には電磁界が広がって伝搬される。
【００２９】
従って、まず、フレキシブル基板１０２を、基板１０１ａ；１０１ｂの各々の端子部に接続する。即ち、フレキシブル基板１０２の信号線８０１とその両側にあるグランド導体８０２、８０３は、それぞれ、各基板１０１ａ；１０１ｂの信号導体９０５ａ；９０５ｂとその両側にあるグランド導体９０４ａ、９０６ａ；９０４ｂ、９０６ｂとはんだや金属バンプ等を用いて接合接続される。
【００３０】
しかしながら、フレキシブル基板１０２の一方の端において、基板１０１ａの端子部を構成するグランド導体（グランド層）９０１ａの高さとフレキシブル基板１０２のグランド導体（グランド層）８０５の高さとが異なることになる。そこで、この両者を上記高さの相違に応じた段差を有する金属ブロック１０３ａにはんだ等で接合させて電気的に接続する。この金属ブロック１０３ａは、図１に示すように、基板１０１ａと金属板２２０との間に設置されて基板１０１ａ全体を支える役目も果たす。
【００３１】
また、フレキシブル基板１０２の他端においても、基板１０１ｂの端子部を構成するグランド導体９０１ｂの高さとフレキシブル基板１０２のグランド導体８０６の高さとが異なることになる。そこで、この両者を上記高さの相違に応じた段差を有する金属ブロック１０３ｂにはんだ等で接合させて電気的に接続する。金属ブロック１０３ｂの場合は、グランド導体同士を電気的に接続する役目だけである。
【００３２】
さらに、図２及び図３に示すように、フレキシブル基板１０２上でのグランド導体８０６及び８０５の各々には、基板１０１ａの端子部及び基板１０１ｂの端子部の各々との接続部８２０ａ及び８２０ｂにおいて、Ｖ字形状又は近似Ｖ字形状（微視的には両側を直線状にする必要はない。）の切り込み部８１０ａ及び８１０ｂの各々を形成している。このように切り込み部８１０ａ及び８１０ｂの各々は、信号線８０１からグランド層８０６及び８０５の各々への電界強度を徐々に低下させる構造を有している。また、切り込み部８１０ａ及び８１０ｂの各々はＶ字形状又は近似Ｖ字形状であるため、図６（ｂ）〜（ｄ）に示すように、信号線８０１とグランド層８０６の端部の電極８０６１ａとの間に距離及び信号線８０１とグランド層８０５の端部の電極（図示せず）との間の距離の各々を徐々に変化させる構造を有していることにもなる。
【００３３】
以上説明したように、切り込み部８１０ａ及び８１０ｂの各々の形状をＶ字形状又は近似Ｖ字形状にした結果、図２（ｂ）の縦断面図及び図６（ａ）〜（ｄ）の横断面図で示すように、電磁界が徐々に変化して、接続部８２０ａ及び８２０ｂの各々での不連続による電磁界の反射や、放射を低減して伝送特性の急峻な変化をなくすことが可能となる。即ち、例えば、左の基板１０１ａ（２０２２）から信号が伝搬してきた場合、下向きで合った電界はフレキシブル基板１０２の切り欠き部分８１０ａで徐々に電界の向きが変化し、ケーブルであるフレキシブル基板１０２の中心の位置では、上下対象になる。一方、上下対象になっている電磁界は、右側の切り欠き８１０ｂにより、接続部分では下向きに変換され、基板１０１ｂ（２０５）に伝搬する。
【００３４】
接続部８２０ａでは、図６（ａ）に示す状態から、図６（ｂ）〜（ｄ）へと切り込み部８１０ａに入るに従って切り込み幅が狭まる（エッジ電極８０６１において信号線８０１との間の距離が変化する）ことによって、グランド導体８０６への電磁界が閉じ込められて徐々に増えていくことがわかる。接続部８２０ｂでも、同様に、切り込み部８１０ｂに入るに従って切り込み幅が狭まることによって、グランド導体８０５への電磁界が徐々に増えていくことがわかる。このようにフレキシブル基板１０２の両端部において電磁界変換部分を有する構造にすることにより、電磁界の乱れが小さく、伝送特性の良い、構造を実現できる。
【００３５】
なお、グランド層に切り込み部を形成する実施例は、基板の端子部に形成された１層のコプレーナ構造の伝送線路と２層のグラウンデッドコプレーナ構造の伝送線路で形成されたフレキシブル基板との接続においても適用することが可能である。
【００３６】
次に、フレキシブル基板１０２（６０１、６０２）のグランド層８０５と基板１０１ａ（２０２２、２０９２）の端子部のグランド層９０１ａとの接続及びフレキシブル基板１０２（６０１、６０２）のグランド層８０６と基板１０１ｂ（２０５）の端子部のグランド層９０１ｂとの接続の実施例について具体的に説明する。
【００３７】
図３では、フレキシブル基板１０２のグランド層８０５及び８０６の各々と基板１０１のグランド層９０１との電気的接続を行う金属ブロック１０３は一体のものを使用した実施例を示したが、図７に示すように、基板１０１の下の金属ブロック１０３１と、フレキシブル基板１０２の下の金属ブロック１０３２とは別々のものであっても良い。ただし、２つの金属ブロック１０３１、１０３２の間の壁同士が、電気的に接続され、隙間の無い構造にする必要がある。この間に隙間があると、伝送特性が悪化する。
【００３８】
また、図３及び図７では、金属ブロック１０３を使用した実施例を示したが、図８には、金属ブロック１０３の代わりに導体面１２０２を持った別の誘電体１２０３からなる基板１２０１であってもよい。すなわち、基板１０１のグランド層９０１と、フレキシブル基板１０２のグランド層８０５又は８０６とを電気的に接続する構造であればよい。ところで、通常は、基板１０１（１０１ａ、１０１ｂ）の厚さとフレキシブル基板１０２の片側の厚さが相違することにより、基板１２０１において、グランド層９０１に接続する導体面とグランド層８０５に接続する導体面との間に段差を設ける必要がある。当然、段差がない場合には、基板１２０１は平坦なものとなる。
【００３９】
図９では、基板１０１の厚さと、フレキシブル基板１０２の厚さが異なる場合の実施例を示している。基板の厚さが異なるため、そのまま接続したのでは、基板１０１のグランド層９０１とフレキシブル基板１０２のグランド層８０５又は８０６との間に段差が生じ、接続面での電磁界の乱れが大きく、伝送特性が悪化する。
【００４０】
そこで、図９（ｂ）に示すように、金属ブロック１０３又は基板１２０１上の段差の境界部分に逃がした切り欠き部（傾斜面部）１０３５を入れ、この切り欠き部１０３５のフレキシブル基板１０２にはグランド導体８０５又は８０６を無くすことにより、電磁界を徐々に変化させ、電磁界の乱れを低減することができる。即ち、基板１０１のグランド層９０１とフレキシブル基板１０２のグランド層８０５又は８０６との間を、導電体を用いて、段差に応じて急峻に変化させることなく連続的に接続することによって、電磁界を徐々に変化させ、電磁界の乱れを低減することができることになる。
【００４１】
次に、本発明に係る実施の形態における効果について図１０〜図１２を用いて説明する。図１０〜図１２の結果は、電磁界解析により求めた。図１０は、３層のフレキシブル基板１０２（６０１、６０２）を直接グラウンデッドコプレーナ線路を有する基板１０１の端子部に接続した場合の計算結果である。ケーブル単体のロスに対し、接続部分でのロスが大きく、特定の周波数で伝送ロスが大きいことが分かる。
【００４２】
一方、フレキシブル基板１０２（６０１、６０２）の上面又は下面のグランド層８０６又は８０５に、Ｖ字状の深さで示す長さ１ｍｍの切り込み部８１０を入れた場合の計算結果を図１１に示す。伝送特性が向上していることが分かる。
【００４３】
さらに、下側又は上側の金属ブロック１０３の段差の境界部分に逃がした切り欠き部（傾斜面部）１０３５を入れた場合の計算結果を図１２に示す。これにより、伝送特性を大幅に改善できることが分かった。
【００４４】
以上説明した本発明の実施の形態によれば、高周波信号伝送用フレキシブル基板及びそれを用いた電子部品または電子装置において、２つの基板の端子部（例えばグラウンデッドプレーナ構造の伝送線路）の間を接続するフレキシブル基板を３層構造にして信号線をグランド導体によってほぼ取り囲むように構成したので、電磁界は信号線と周囲のグランド導体との間に閉じ込められ、電磁界が外部に漏れ出すことが無く、周囲導体の影響等により伝送特性が変化することを無くすことが可能となる。
【００４５】
また、本発明の実施の形態によれば、上記フレキシブル基板において、基板等との接続部分のグランド導体に切り欠きを入れることにより、接続部分の電磁界の乱れを低減し、伝送特性の向上を実現することが可能となる。
【００４６】
また、本発明の実施の形態によれば、上記フレキシブル基板を用いて、上下反転した、グラウンデッドコプレーナ構造の伝送線路の端子部を有する２つの基板間を接続する場合であっても、切り欠き部分を工夫することにより、電磁界のモードを容易に変換でき、接続部分の電磁界の乱れを低減し、伝送特性を向上することが可能となる。
【００４７】
また、本発明の実施の形態によれば、より伝送特性のよい伝送線路を提供することが可能となる。
【００４８】
次に、本発明の別の実施の形態について説明する。
【００４９】
これまでの実施形態は、基板２０２２（１０１ａ）及び２０９２（１０１ａ）とプリント回路基板２０５（１０１ｂ）の信号導体を形成した面を対向させる向きに固定していたので、コプレーナ構造（同層の２つのグランド導体（グランド導体９０４ａとグランド導体９０６ａ）で信号導体９０５ａを挟み込む構造）を形成した面の両側を、誘電体８０４を介してグランド層８０６とグランド層８０５で挟む３層の導体層のある構造で、さらに回路基板のグランド層との距離に応じて接続しないグランド層８０５、８０６の接続部８２０に切り込み８１０を入れる構造を採用したフレキシブル基板を用いることにより、接続部８２０における電磁界の乱れを減少させていたが、次の構造でも接続部近傍の電磁界の滑らかな変化が可能である。
【００５０】
つまり、図１３（ａ）に示すように、基板２０２２（１０１ａ）及び２０９２（１０１ａ）とプリント回路基板２０５（１０１ｂ）における信号導体の形成した面を同じ向きに固定する場合、下層のグランド層８０５を設けずに、上層のグランド層８０６のみ設け、そのグランド層８０６もコプレーナ線路同士が接合接続される接続部の長さに応じた切り込み８１０ａ、８１０ｂを設けることによって基板との接続部（端部）に向って分岐させた構造のフレキシブル基板１０２’を用い、分岐による間隙（切り込み部８１０ａ、８１０ｂが対応する。）を信号導体８０１に重畳させるように配置する。切り込み部８１０ａ、８１０ｂの入口の幅が、信号導体８０１の幅寸法よりも広く、切り込み部８１０ａ、８１０ｂの入口は跨ぐように配置される。切り込み部８１０ａ、８１０ｂの深さは、コプレーナ線路同士が接合接続される接続部の長さに応じて信号導体８０１の幅寸法よりも深く形成される。
【００５１】
なお、フレキシブル基板１０２’の、基板１０１ａ；１０１ｂとの接続部を除く中央部は、図１３（ｂ）に示すようにグラウンデッドコプレーナ伝送線路構造としたが、図１３（ｃ）に示すように細長状（帯状）のグランド導体８０２、８０３が無い（コプレーナ構造のグランド導体８０２、８０３の各々が分離されている）マイクロストリップ伝送線路等の構造であってもよい。
【００５２】
また、本実施の態様では、フレキシブル基板１０２’の柔軟性と接合強度の両方を満たすために、次の構造を採用している。
【００５３】
従来は、フレキシブル基板１０２は、基板１０１ａ；１０１ｂの各々の端子部おいてのみ、はんだや金属バンプ等を用いて接合接続されていたが、図１４に示すように、フレキシブル基板１０２’に補強用突出部８３０を設け、その部分において基板１０１ａと基板１０１ｂを、樹脂接着剤を用いて接合接続するようにした。
【００５４】
つまり、フレキシブル基板１０２’のコプレーナ構造と回路基板１０１ａ；１０１ｂのコプレーナ構造の同士をはんだ等で接合し、フレキシブル基板１０２’の誘電体層８０４と回路基板１０１ａ；１０１ｂの絶縁層９０３とをコプレーナ構造のグランド導体８０２，８０３；９０４，９０６の外側まで伸ばし、その外側を樹脂接着剤で接着することにより接合強度を向上させている。このように、接続部以外のフレキシブル基板１０２’の幅を狭くすることで、フレキシビリティーを確保している。なお、導電性ペーストで接合する場合、信号電極とグランド電極との間の間隙を除いて、フレキシブル基板１０２’の電極と回路基板１０１ａ；１０１ｂの電極間の接合も、その外側の誘電体８０４と絶縁層９０３との接合も同じ材料を用いることができるので、同一プロセスで製造することもできるメリットがある。
【００５５】
次に、本発明のさらに異なる実施の形態について説明する。
【００５６】
図１３の構造でも、接続部近傍の電磁界の変化が急峻で、インピーダンス整合が十分でない場合がある。そのような場合に好適な構造としては、図１４の構造がある。
【００５７】
図１４に示す基本的な層構造は、図１３４の構造と同じ構造であるが、上層のグランド導体８０６の両端部において、切り込み８１０ａ、８１０ｂを入れることによって分岐されたインピーダンス調整用グランド導体８４０を回路基板１０１ａ；１０１ｂと重畳する領域まで伸ばした構造が大きく異なる。上層のグランド導体８４０が平面的に接続する前になくなると、電磁界が急峻に変化しやすくなるので、回路基板１０１ａ；１０１ｂと重畳する領域、厳密に言えば、接合部（接続部）の上方まで上層のグランド導体８０６が伸びた構造とする。この構造により、接合部における電磁界の乱れを抑えることができ、インピーダンス不整合を改善できるようになる。
【００５８】
なお、この構造は、回路基板１０１ａ；１０１ｂの各々の端子部９０４ａ〜９０６ａ；９０４ｂ〜９０６ｂとの接合接続部において、信号導体８０１とグランド導体８０２、８０３の間隙幅を広くとることができているので、信号導体８０１とグランド導体８０２、８０３がはみ出した接合部材で導通する危険性も低減できている。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、フレキシブル基板内に電磁界を閉じ込めて高周波の信号を伝送することにより、電磁界の放射を低減して、伝送特性を向上することができる効果を奏する。
【００６０】
また、本発明によれば、フレキシブル基板と基板の端子部との接続において電磁界の乱れを低減して優れた伝送特性を得ることができる効果を奏する。
【００６１】
また、本発明によれば、高周波の信号の伝送特性を向上させ、しかも小形で、且つ低価格化した光伝送モジュールを実現することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光トランシーバの一実施の形態を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る一実施の形態である３層構造のフレキシブル基板を用いて２つの基板の端子部の間を接続する方法を示す図で、（ａ）はその斜視図であり、（ｂ）は縦方向の電磁界の変化を示す縦断面図である。
【図３】本発明に係る３層構造のフレキシブル基板を用いて一方の基板の端子部と接続する方法を示す斜視図である。
【図４】本発明に係る３層構造のフレキシブル基板を示す図で、（ａ）はその斜視図であり、（ｂ）は電磁界分布を示す横断面図である。
【図５】本発明に係る基板における２層構造の端子部を示す図で、（ａ）はその斜視図であり、（ｂ）は電磁界分布を示す横断面図である。
【図６】本発明に係る３層構造のフレキシブル基板の端部のグランド層に形成された切り込み部によって電磁界分布が変化する状態を示す横断面図である。
【図７】本発明に係る３層構造のフレキシブル基板を用いて一方の基板の端子部と接続する方法においてグランド層同士を電気的に接続する金属ブロックを分割した場合を示す斜視図である。
【図８】本発明に係る３層構造のフレキシブル基板を用いて一方の基板の端子部と接続する方法においてグランド層同士を電気的に接続するのに基板を用いた場合を示す斜視図である。
【図９】本発明に係る３層構造のフレキシブル基板を用いて一方の基板の端子部と接続する方法で、グランド層同士を電気的に接続するのに金属ブロックを用いた場合において金属ブロックに傾斜面を入れて、伝送特性を改善した場合を示す図で、（ａ）は左上からの斜視図であり、（ｂ）は右上からの斜視図である。
【図１０】本発明に係る３層構造のフレキシブル基板を単に基板の端子部に接続した場合の周波数［ＧＨｚ］に対する伝送特性（Ｓ２１［ｄＢ］）の関係をフレキシブル基板単体（ケーブル単体）と比較して示す図である。
【図１１】本発明に係る長さ１ｍｍの切り込み部を形成した３層構造のフレキシブル基板を基板の端子部に接続した場合の周波数［ＧＨｚ］に対する伝送特性（Ｓ２１［ｄＢ］）の関係を示す図である。
【図１２】本発明に係る長さ１ｍｍの切り込み部を形成した３層構造のフレキシブル基板を基板の端子部に接続し、グランド層同士を接続する金属ブロックの段差の境界部分に傾斜面部を形成した場合の周波数［ＧＨｚ］に対する伝送特性（Ｓ２１［ｄＢ］）の関係を示す図である。
【図１３】本発明に係る２つの基板間をフレキシブル基板を用いて接続する別の実施の形態を示す図で、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はグラウンデッドコプレーナ伝送線路で形成されたフレキシブル基板の底面図、（ｃ）はマイクロストリップ伝送線路で形成されたフレキシブル基板の底面図、（ｄ）は電磁界分布を示す（ａ）のＡ１−Ａ２断面図である。
【図１４】図１３の変形実施例を示す図で、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はマイクロストリップ伝送線路で形成されたフレキシブル基板の底面図、（ｃ）は電磁界分布を示す（ａ）のＢ１−Ｂ２断面図である。
【図１５】従来のコプレーナ構造のフレキシブル基板を示す図で、（ａ）はその斜視図であり、（ｂ）は電磁界分布を示す横断面図である。
【符号の説明】
１０１…基板、１０１ａ、２０２２、２０９２…第１の基板、１０１ｂ…第２の基板、１０２、６０１、６０２、１０２’…フレキシブル基板、１０３、１０３ａ、１０３ｂ、１０３１、１０３１ａ、１０３１ｂ、１０３２、１０３２ａ、１０３２ｂ、２０２１、２０９１、２０５１、２０５２…金属ブロック、２０１…光ファイバ、２０２…光−電気変換器（出力段に増幅器を有する。）、２０４…デマルチプレクサ（複合回路）、２０５…プリント回路基板（第２の基板）、２０６…コネクタ、２０７…マルチプレクサ（多重化回路）、２０９…電気−光変換器（入力段にＩＣドライバー（駆動回路）を有する。）、２１０…光ファイバ、２２０…金属板、２２１…放熱フィン、８０１…中間層の信号導体、８０２…中間層のグランド導体、８０３…中間層のグランド導体、８０４…誘電体、８０５…下層のグランド導体（グランド層）、８０６…上層のグランド導体（グランド層）、８０６１ａ…端部（グランド電極）、８０７…スルーホール或いはビア（導体）、８１０、８１０ａ，８１０ｂ…切り込み部、８２０ａ、８２０ｂ…接続部、８３０…補強用突出部、８４０…インピーダンス調整用グランド導体、９０１、９０１ａ、９０１ｂ…グランド導体（グランド層）、９０２…スルーホール或いはビア、９０３、９０３ａ、９０３ｂ…誘電体、９０４、９０４ａ、９０４ｂ、９０６、９０６ａ、９０６ｂ…グランド導体、９０５、９０５ａ、９０５ｂ…信号導体、１２０１…基板、１２０２…導体面、１２０３…誘電体、１０３５…切り欠き部（傾斜面部）、２０９１…ＩＣドライバー（駆動回路）、２０９２…スイッチング素子（ＥＡ）。

Claims

光−電気変換器を構成する増幅器または電気−光変換器を構成する駆動回路で構成する第１の電子部品を実装し、電気信号を前記第１の電子部品に入力若しくは出力する第１の端子部を備えた第１の基板を設け、
複合回路または多重化回路で構成する第２の電子部品を実装し、電気信号を前記第２の電子部品に出力若しくは入力する第２の端子部を備えた第２の基板を設け、
信号導体と、該信号導体の両側に前記信号導体から間隙を設けて配置されたグランド導体と、誘電体を挟んで前記信号導体の上層及び下層に設けられたグランド層と、前記グランド導体と前記グランド層との間を電気的に接続する導体とを備えて少なくとも３層構造で構成するフレキシブル基板を用いて前記第１の基板の第１の端子部と前記第２の基板の第２の端子部との間を電気的に接続し、
前記第１の基板に実装された前記第１の電子部品と前記第２の基板に実装された前記第２の電子部品との間において前記フレキシブル基板を介して電気信号を伝送するように構成したことを特徴とする光伝送モジュール。
前記第１の基板の前記第１の端子部及び前記第２の基板の前記第２の端子部を、グラウンデッドコプレーナ伝送線路で構成することを特徴とする請求項１記載の光伝送モジュール。
光−電気変換器を構成する増幅器または電気−光変換器を構成する駆動回路で構成する第１の電子部品を少なくとも表面側に実装し、電気信号を前記第１の電子部品に入力若しくは出力するために表面側に第１の信号導体及び第１のグランド導体を有する第１の端子部を備えた第１の基板を設け、
複合回路または多重化回路で構成する第２の電子部品を少なくとも裏面側に実装し、電気信号を前記第２の電子部品に出力若しくは入力するために裏面側に第２の信号導体及び第２のグランド導体を有する第２の端子部を備えた第２の基板を設け、
中間信号導体と、該中間信号導体の両側に前記中間信号導体から間隙を設けて配置された中間グランド導体と、誘電体を挟んで前記中間信号導体の上層及び下層に設けられた上層及び下層のグランド層と、前記中間グランド導体と前記上層及び下層のグランド層との間を電気的に接続する導体とを備えて少なくとも３層構造で構成するフレキシブル基板を用いて前記第１の基板の第１の端子部と前記第２の基板の第２の端子部との間を電気的に接続し、
前記第１の基板に実装された前記第１の電子部品と前記第２の基板に実装された前記第２の電子部品との間において前記フレキシブル基板を介して電気信号を伝送するように構成したことを特徴とする光伝送モジュール。
前記第１の基板の第１の端子部と前記第２の基板の第２の端子部との間の前記フレキシブル基板を用いた電気的な接続において、
前記第１の端子部の表面側に有する第１の信号導体及び第１のグランド導体の各々を前記フレキシブル基板の一端における中間層の信号導体及び中間層のグランド導体の各々と接続し、前記第１の端子部の裏面側に設けた第１のグランド層と前記フレキシブル基板の一端における下層のグランド層とを電気的に接続して構成し、
前記第２の端子部の裏面側に有する第２の信号導体及び第２のグランド導体の各々を前記フレキシブル基板の他端における中間層の信号導体及び中間層のグランド導体の各々と接続し、前記第２の端子部の表面側に設けた第２のグランド層と前記フレキシブル基板の他端における上層のグランド層とを電気的に接続して構成することを特徴とする請求項３記載の光伝送モジュール。
前記フレキシブル基板の一端における前記第１の端子部との第１の接続部において、前記中間層の信号導体から前記上層のグランド層への電界密度を前記フレキシブル基板の長手方向の内部から端部に向って徐々に低下させる構造を有し、
前記フレキシブル基板の他端における前記第２の端子部との第２の接続部において、前記中間層の信号導体から前記下層のグランド層への電界密度を前記フレキシブル基板の長手方向の内部から端部に向って徐々に低下させる構造を有することを特徴とする請求項３又は４記載の光伝送モジュール。
前記フレキシブル基板の一端における前記第１の端子部との第１の接続部において、前記中間層の信号導体と上層のグランド層の幅方向の端部との間の距離を前記フレキシブル基板の長手方向の内部から端部に向って変化させる構造を有し、
前記フレキシブル基板の他端における前記第２の端子部との第２の接続部において、前記中間層の信号導体と下層のグランド層の幅方向の端部との間の距離を前記フレキシブル基板の長手方向の内部から端部に向って変化させる構造を有することを特徴とする請求項３又は４記載の光伝送モジュール。
前記第１の接続部における前記構造が上層のグランド層の端部に形成されたＶ字形状若しくは近似Ｖ字形状の切り込みであり、前記第２の接続部における前記構造が下層のグランド層の端部に形成されたＶ字形状若しくは近似Ｖ字形状の切り込みであることを特徴とする請求項５又は６記載の光伝送モジュール。
前記第１の端子部の裏面側に設けた第１のグランド層と前記フレキシブル基板の一端における下層のグランド層との電気的な接続を、導電体を用いて段差に応じて連続的に接続し、
前記第２の端子部の表面側に設けた第２のグランド層と前記フレキシブル基板の他端における上層のグランド層との電気的な接続を、導電体を用いて段差に応じて連続的に接続することを特徴とする請求項４記載の光伝送モジュール。