JP4319599B2 - 伝送線路実装体、およびインターフェイスモジュール付ｌｓｉパッケージ - Google Patents

Description

本発明は、高速ＬＳＩ実装に適用する伝送線路実装体、およびインターフェイスモジュール付ＬＳＩパッケージに関する。

バイポーラトランジスタや電界効果トランジスタ等の電子デバイスの性能向上により、大規模集積回路（ＬＳＩ）の飛躍的な動作速度向上が図られてきている。しかしながら、ＬＳＩ内部動作が高速化されても、それを実装するプリント基板上の動作速度はＬＳＩの内部動作より低く抑えられている。これは動作周波数の上昇に伴う電気配線の伝送損失や雑音、電磁障害の増大に起因するものであり、信号品質を確保するため長い配線ほど動作周波数を低く抑える必然性によるものである。即ち、電気配線装置においてはＬＳＩ動作速度より実装技術がシステム速度を支配するという傾向が近年益々強まってきている。

このような電気配線装置の問題を鑑み、ＬＳＩを光で接続する光配線装置が幾つか提案されている。光配線は、直流から１００ＧＨｚ以上の周波数で損失の周波数依存性が殆ど無く、配線路の電磁障害や接地電位変動雑音も無いため、数１０Ｇｂｐｓの配線が容易に実現できる。この種のＬＳＩ間光配線として、例えば非特許文献１などが知られており、信号処理ＬＳＩを搭載したインターポーザに高速信号を外部配線するためのインターフェイスモジュールを直接搭載した構造が提案されている。

図１８に、非特許文献１の従来技術によるＬＳＩパッケージのボード実装、即ち、伝送線路実装体の例を説明する。図１８において、１０１は実装基板、１０２はＬＳＩパッケージ基板、１０３はＬＳＩチップ、１０４は半田ボール、１０５は光インターフェース、１０６は光ファイバであり、左右に２つのＬＳＩパッケージが搭載され、その間を伝送線路の空中配線が行われている様子を示している。
Takashi Yoshikawa , Optical-interconnection as an IP macro of a CMOS Library, IEEE HOT9 Interconnects. Symposium on High Performance Interconnects, 2001, P.P.31-5

しかしながら、非特許文献１の従来例のようなＬＳＩパッケージにおいては、その実装ボードの搭載において空中配線する伝送線路の線路長制御が難しいという問題があった。即ち、ＬＳＩパッケージのレイアウト設計に合せて伝送線路の長さを決定し、コネクタやＬＳＩパッケージへの取り付け代を考慮して伝送線路の所定長切断と取り付けを行うが、その際、加工誤差を全く零にするということは困難であり、多少の長さ誤差が生じるのが一般的である。また、実装ボードと伝送線路との熱膨張係数の差によっては、周囲の温度変化によってＬＳＩパッケージ間、即ち、ボードから見た配線長と、伝送線路長との相対誤差が生じてしまう。従って、このような実装体における伝送線路は、所定長さより長めに作成せざるを得なかったが、その余長により生じる伝送線路のたわみに対し適切な処理が施されていなかった。

このような伝送線路実装体において、上記したような伝送線路長の作成誤差はどうしても避けられない。伝送線路が配線長より短い場合、伝送線路によりＬＳＩパッケージが引っ張られることになり、ＬＳＩパッケージの搭載不良を引き起こしたり、光インターフェース、または伝送線路が破損したりするなどの障害が生じる。このため、所定の配線長より長めの伝送線路を用いることになり、その余長により図１８のような伝送線路のたわみが生じる。

この余長により生じる撓みが数１０ｍｍになると、空中配線の伝送線路が実装ボードの他の部品に引っ掛かったり、冷却ファンによる冷却風で共鳴振動を起こしたりして、根元部分で伝送線路が破損することもある。

本発明は、上記のような従来技術の問題を考慮して成されたものであり、余長の適切な設定と撓み処理により、空中配線伝送線路などの破損を防止し、同時に伝送線路実装体の製造歩留りおよび信頼性の向上を図ることができる。即ち、本発明は簡易な構成で良好な信頼性の伝送線路実装体、およびインターフェイスモジュール付ＬＳＩパッケージの提供を目的としている。

本発明の一の形態によれば、実装基板と、前記実装基板上の第１の配線ポイントから前記実装基板上の第２の配線ポイントに空中配線され、横長にアレイ配列され、前記第１の配線ポイントから前記第２の配線ポイントの間に形成されたねじれ部および蛇行部を有するリボン光伝送線路とを具備することを特徴とする伝送線路実装体が提供される。

本発明の他の形態によれば、実装基板と、前記実装基板上に設けられた信号処理ＬＳＩと、前記信号処理ＬＳＩが搭載され且つ実装ボード接続用電気端子を有するインターポーザと、前記実装基板上の第１の配線ポイントから前記実装基板上の第２の配線ポイントに空中配線され、高速信号を外部配線するための光導波体のアレイからなるリボン光伝送線路を有するインターフェイスモジュールとを備え、前記インターポーザ及び前記インターフェイスモジュールとが機械的接触により電気的に接続される電気接続端子を有し、前記リボン光伝送線路がねじれ部および蛇行部を有することを特徴とするインターフェイスモジュール付ＬＳＩパッケージが提供される。

本発明の一の形態の伝送線路実装体、本発明の他の形態のインターフェイスモジュール付ＬＳＩパッケージによれば、実装基板上の伝送線路が極端に大きく撓むようなことがなく、且つ伝送線路が所定長さより短くなって破損するなどの問題もなくなるので、高速ＬＳＩチップ間の伝送線路を空中配線で行っても、歩留りおよび信頼性の高い伝送線路実装体が実現でき、情報通信機器等の高度化に大きく貢献することができる。

本発明の骨子は、伝送線路の余長と撓みの関係を定量的に扱い、その余長の限定と撓み部分の適切な処理により、上記した課題を解決するものである。以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明していく。実施形態では、主に伝送線路として光ファイバを用いる例を示していくが、これは細径同軸線路でも構わないことは述べるまでも無い。

（第１の実施形態）
図１７は、第１の実施形態におけるインターフェイスモジュール付ＬＳＩパッケージの概略構成図である。図１７の２０はインターフェイス付ＬＳＩパッケージであり、２１は信号処理ＬＳＩ、２２はインターポーザ基板、２３は半田ボール、２４は電気接続端子、２５はインターフェイスモジュール、２６は配線、２７は光素子駆動ＩＣ、２８は光電変換部、２９は光ファイバ（光伝送線路）、３０はヒートシンク、３１は冷却ファンである。

インターポーザ２２は、実装ボード（図示せず）に電気的に接続するための半田ボール２３、および電気接続端子２４を備えている。インターフェイスモジュール２５は、電気接続端子２４と機械的に接触することにより電気接続端子２４と電気的に接続される電気接続端子（図示せず）、配線２６、光素子駆動ＩＣ２７、光電変換部２８、および光ファイバ２９から構成されている。

信号処理ＬＳＩ２１からの高速信号は、半田ボール２３を通じて実装基板に供給されるのではなく、電気接続端子２４及び配線２６を通じて光素子駆動ＩＣ２７に供給される。そして、光電変換部２８により光信号となり、光ファイバ２９に与えられる。なお、高速信号以外の信号は、半田ボール２３を通じて実装基板に供給される。

このパッケージは、信号処理ＬＳＩ２１が搭載されたインターポーザ基板２２上に、インターフェイスモジュール２５を後から搭載できる。更に、その上にヒートシンク３０、冷却ファン３１が搭載されて、信号処理ＬＳＩ２１の放熱が可能となる。

このように構成されたインターフェイスモジュール付ＬＳＩパッケージ２０は、既存の生産ラインで作製された実装基板に、既存の実装装置（リフロー装置など）を用いてＬＳＩ実装を行うのと全く同様の手順及び条件によって、ボード実装することができる。即ち、先に信号処理ＬＳＩ２１を搭載したインターポーザ基板２２を他の電子部品とともに既存方法を用いて実装基板に実装し、その後にインターフェイスモジュール２５を上から被せて固定（例えばネジ止めや接着剤固定）すれば図１７の構造が実装基板上に構成できる。このとき、インターポーザ基板２２をボード実装する工程までは、既存量産ラインを一切変更することなく生産可能であり、光配線ボードを構築するために特有の作業はインターフェイスモジュール２５を搭載する作業だけとなる。しかも、インターフェイスモジュール２５を上から被せて固定する工程は、特別な高精度位置合わせ（例えば±１０μｍ）を必要とするものではなく、一般的な電気コネクタの精度があれば十分であり、それほど実装工程のコストを増加させるものではない。即ち、既存の安価な実装基板（例えばガラスエポキシ基板など）と既存の実装方法を用い、一般的にボード電気配線で実現困難な高速配線（例えば１つの配線あたり２０Ｇｂｐｓ）を有する高速ボードが実現可能となる。

図１８で示したような伝送線路１０６の空中配線のたわみは意外に大きく、例えば、配線長２０ｃｍの場合、わずかに１ｍｍの誤差（伝送線路長２０１ｍｍ）において約９ｍｍもの撓みが生じることが発明者らの実測結果から得られた。この定量的な解析は後述するが、２０ｃｍに対する１ｍｍは僅か０．５％の誤差であり、通常の製造誤差としてはそれほど極端に大きなものではない。しかしながら、その効果（撓み高さ）は、約４．５％と１０倍近い変化が現れることが判明した。これを放置することは、前述のような実装体としての信頼性などに深刻な影響をもたらしてしまう。これを解決する実施形態を図１に示す。

図１は本発明の第１の実施形態における伝送線路実装体の概略構成図であり、左右２つのインターフェイスモジュール付ＬＳＩパッケージを同一の実装基板（ボード）上に搭載し、その間の高速配線を伝送線路の空中配線で行っている。図１において、１は伝送線路実装体、２は実装基板、３はＬＳＩパッケージ基板（インターポーザなど）、４はＬＳＩチップ、５は半田ボール、６はインターフェイスモジュール、７は光ファイバ、８はフックである。

ＬＳＩパッケージ基板３は、実装基板２上に半田ボール５を介して搭載されており、ＬＳＩチップ４およびインターフェイスモジュール６は、ＬＳＩパッケージ基板３上に搭載されている。インターフェイスモジュール６は、光ファイバ７により接続されている。

光ファイバ７は、実装基板２上の第１の配線ポイントＡから実装基板２上の第２の配線ポイントＢに空中配線されている。光ファイバ７の長さは、第１の配線ポイントＡから第２の配線ポイントＢまでの最短配線長より最短配線長の２％以上２０％以下の範囲で長くなっている。

光ファイバ７は、光ファイバ７を実装基板２に引寄せるフック８に引っ掛けられている。具体的には、光ファイバ７は、フック８に引っ掛けられている部分の光ファイバ７の高さが第１の配線ポイントＡから第２の配線ポイントＢへの直線配線高さ以下の高さになるようにフック８に引っ掛けられている。フック８は、実装基板２の表面に空きスペースがあれば両面テープなどの固定部材で実装基板２に光ファイバ７を固定する構成であっても構わない。

図２は、実装基板２に対するフック８の取り付け例を示すであり、フック８は先端に引っ掛け部が形成されたＬ字ピン（鉤型ピン）である。フック８は、実装基板１１に形成されたスルーホール等に半田９により固定されている。フック８の固定方法はねじ止めなどでも構わないが、図２のように半田付けすると、他の部品と一緒に半田リフローで簡易に固定することができる。

図１のような構成とすることでどのような効果が得られるか、図３，図４を用いて説明する。図３は第１の実施形態における光ファイバの撓みを説明する説明図であり、図４は第１の実施形態における光ファイバの撓み量の計算結果を示したグラフである。リボン光ファイバのようなアレイファイバの場合も、アレイ配列方向と直交する方向にのみ撓む場合、ほぼ同一の結果が得られる。

まず、図３に示すように、空中配線される光ファイバ（リボン）の元の長さをＬと定義する。そして、軸方向に光ファイバを押圧して座屈した光ファイバの撓み高さをｈ、そのとき光ファイバ端が押圧により移動した距離をδＬとする。このような撓みの曲線は、撓み微分方程式を解くことで正確な値が求められるが、光ファイバリボン厚みを理想値（厚みゼロ）と近似し、その長さが座屈前後で変わらないとして３つの同一曲率カーブの合成により近似することで、ｈ＝ＳＱＲＴ（Ｌ・δＬ・３／８）、という近似関係式が得られた。ここで、ＳＱＲＴは平方根（√）を表している。この近似式により、Ｌ＝２０ｃｍの場合の撓み高さを求めた結果が図４のグラフであり、実際の測定結果（０．１ｍｍ厚リボンシートの撓み高さ）を誤差範囲つきポイントで同時に示した。

この結果から上記近似式は、Ｌの０．５％（δＬ＝１ｍｍ）から１０％（δＬ＝２０ｍｍ）まで殆ど実測結果と合っており、１５％（δＬ＝３０ｍｍ）程度までの挙動を解析するには十分な近似であることが分った。上記の近似式は、導出過程において三角関数部を級数展開近似しているが、図４のδＬの大きい部分での誤差は三角関数の近似（ｓｉｎθ〜θ）による誤差と同様な結果と考えられる。

図４から分ることは、配線長誤差による撓み量が、配線長誤差の小さい領域で変化率が大きく配線長誤差の大きいところで変化率が小さいこと、その関係が配線長誤差の平方根にほぼ比例することなどである。また、上記近似式から、撓み量の絶対値は配線長の平方根にも比例するため、配線長の絶対値を小さくすることで撓み量も小さくできることが分る。そこで、本実施形態に戻るが、図１では光ファイバ７をフック８により２点クランプして撓みを抑えている。これを具体的実例に当てはめて実施例を示す。

近年のブロードバンドアクセスネットワークの発展により、情報提供サービス等の所謂ＩＴ（Information Technology）産業が非常に急速な発展を遂げている。ここで重要となるのがデータサーバーであり、莫大なユーザーの多種同時アクセスにも耐えうるシステムとして、アレイサーバーが大きな需要を示している。アレイサーバーは１つのサーバーで巨大データを蓄積配信するのではなく、中容量（〜１００ＧＢ）程度のデータサーバーを数１０台から数１００台並列稼動させ、多種のデータ要求に並列的な動作で対応することで総合的なデータ配信効率を巨大化させるシステムである。このようなアレイサーバーの構築には非常に大きな設置スペースが必要となり、単位スペースあたりのサーバー収納台数がサービスコストの重要ファクターにもなる。そこで一般に用いられるアレイサーバーのハードウェア方式がブレードサーバーであり、これは１枚ボードにサーバーシステム機能を全て収納した単位サーバー（ブレード）をラックに多数並列実装することでサーバー台数の高密度化を実現する形式のアレイサーバーである。

ブレードサーバーの高密度化のため、最近は１Ｕ（実装の単位規格、１．７５インチ、４４．４５ｍｍ）幅のブレードが用いられるようになってきた。１Ｕの中でサーバーシステムを構築するためにはボードへの両面実装が必須であり、ブレードの機械的ケース収納余裕を５ｍｍ、実装ボードの厚さおよび半田付け高さの合計が約５ｍｍとすると、ボード実装高さは約３５ｍｍとなり、両面均等配置とすると最大の実装高さは約１７．５ｍｍとなる。ここに図１のインターフェイスモジュール付ＬＳＩパッケージを実装し、その配線長を２０ｃｍとすると、配線長の余裕を制御可能な最小値として２％（４ｍｍ）に絞っても伝送線路の撓み高さは図４より１７．３ｍｍとなり、ＬＳＩパッケージ厚およびインターフェイスモジュール厚を考慮した数ｍｍが１Ｕに収納可能範囲からはみ出してしまう。従って、従来の技術であれば、配線長誤差管理を更に厳しく、例えば１％（２ｍｍ）以下とするか、配線長を最大１０ｃｍに限定して配線超誤差を４％（４ｍｍ）以下に管理するという対処が必要であるが、実用上これでは伝送線路の空中配線の利点はあまり無い。

これに対し本発明は、例えば配線長を２０ｃｍ以上、配線長余裕を４ｍｍ以上としても問題が無い。即ち、図１のように伝送線路の一部をフックに引っ掛けることで撓み高さの絶対量を抑制できる。例として、配線長Ｌ＝２０ｃｍ、配線長誤差δＬ＝４ｍｍの場合、フリー状態での撓み高さｈは１７．３ｍｍであるが、第１の配線ポイントＡから第２の配線ポイントＢまでの直線距離を２等分する位置にフックを配置し、かつ伝送線路が同じ高さになるようにフックで伝送線路を引っ掛けた場合には、伝送線路の撓みにより山が２つ形成され、山１つ当たりの撓み高さｈは８．７ｍｍ（Ｌ＝１０ｃｍ、δＬ＝２ｍｍと同等）となる。また、この状態のものから片方の山の撓み高さがｈ＝０となるように他方の山の方に伝送線路を引き寄せた場合には、山が１つとなり、その山の撓み高さｈは、１２．２ｍｍ（Ｌ＝１０ｃｍ、δＬ＝４ｍｍと同等）となる。これらは、どちらも１Ｕに収納可能範囲の撓み高さである。なお、上記と反対の山の撓み高さがｈ＞０となるように伝送線路を引き寄せた場合であっても、同様に撓み高さが１２．２ｍｍを超えないことは言うまでも無い。

更に図１のように、第１の配線ポイントＡから第２の配線ポイントＢまでの直線距離を３等分する位置にフックをそれぞれ配置し、かつ伝送線路が同じ高さになるようにフックで伝送線路を引っ掛けた場合には、伝送線路の撓みにより山が３つ形成され、山１つ当たりの撓み高さｈは５．８ｍｍ（Ｌ＝６．７ｃｍ、δＬ＝１．３ｍｍと同等）となる。また、この状態のものから２つの山の撓み高さがｈ＝０となるように残り１つの山の方に伝送線路を引き寄せた場合には、山が１つとなり、その山の撓み高さｈは、１０ｍｍ（Ｌ＝６．７ｃｍ、δＬ＝４ｍｍと同等）となる。これらは、いずれも１Ｕに収納可能範囲の撓み高さである。なお、いずれの山に撓みを集中させたとしても１つの山に伝送線路を引き寄せた場合の撓み高さである１０ｍｍを超えないことは言うまでも無い。これにより、前記した１Ｕへの最大実装高さより十分低い撓み高さで伝送線路の空中配線が可能になる。

なお、複数のフックによる撓み高さを最小にするには、各フック間の配線長誤差を均等に分配すればよいが、これにはフックを用いるより、伝送線路を均等に分配して実装基板に両面テープなどで固定する方法が確実である。但し、実装基板表面にその固定スペースが無い場合等、基板面から搭載部品分を浮かした位置でフックに固定、または固定部に搭載されている部品の上部に固定しても良い。

次に、配線長誤差を大きくしていった場合、撓み高さを同様に抑えていく例の限界例を示す。配線長誤差δＬを大きくし、フック部数を増やしていくと、撓み部分の撓み曲率が小さくなっていってしまう。そのため、光ファイバなど、最小曲率が決められている伝送線路はその曲率以内となるように設定する必要がある。例えば、配線長が２０ｃｍの例において、配線長誤差を２０％（δＬ＝４０ｍｍ）とすると、配線長（ボード上の距離）と伝送線路長さＬは明らかに違ってくるため、Ｌの扱いを厳密にＬ＝２４０ｍｍ（即ち、Ｌ＝２００ｍｍ、δＬ＝４０ｍｍではなく、Ｌ＝２４０ｍｍ、δＬ＝４０ｍｍ）として計算する必要が出てくる。この場合、フリーの撓み高さは前述の近似式で６０ｍｍ、実測で約５４ｍｍであり、近似計算式も適用が難しくなってくる。そこで、主に実測結果を用いて説明していくが、前述のように１Ｕ実装を行うための条件を検討した結果、フックの設置箇所を４箇所とし、均等分配、即ち、それぞれフックで伝送線路をｈ＝０の高さに固定すれば最大の撓み高さが実測で１５ｍｍ（Ｌ＝６０ｍｍ、δＬ＝１０ｍｍ、配線長５０ｍｍと同等）と何とか１Ｕ実装にぎりぎり収められる高さになることが分った。ところが、その時の撓み曲率を調べてみると、実測で約半径１４ｍｍという値になることが判明した。この値は、一般的光ファイバの最小保証曲げ半径３０ｍｍより小さく、近年、宅内配線用に最適化された高曲げ耐性ファイバの最小保証曲げ半径１５ｍｍよりやや小さい値になる。従って、光ファイバの特性上からは、これ以上の配線長誤差は好ましくなく、上記のように配線長誤差は２０％以内とすることが妥当である。

以上のように、本発明の適用範囲は配線長制御や伝送線路の取り扱いから配線長の２％以上、伝送線路の撓み曲率の限界から配線長の２０％以内、といった配線長誤差に収めることが望ましいものである。また、伝送線路は、配線長の４％以上１０％以内に収めることがより望ましい。

（第２の実施形態）
図５（ａ）は本発明の第２の実施形態における伝送線路実装体の概略構成を示す上面図であり、図５（ｂ）は本発明の第２の実施形態における伝送線路実装体の概略構成を示す断面図であり、空中配線した伝送線路の撓み部が、冷却ファンの冷却風によって振動破損することを防ぐ実施例である。図５（ａ）及び図５（ｂ）において、１０はヒートシンク、１１は風よけカバーであり、他は第１の実施形態と同様である。

フック８は、実装基板２の表面に空きスペースがあれば両面テープなどで実装基板２に光ファイバ７を固定する構成であっても構わない。図５（ａ）および図５（ｂ）に示されるように、ヒートシンク１０は、リテーナー（図示せず）などによりＬＳＩチップ４に密着されており、図１７のように冷却ファン３１を更に有していても構わない。

風よけカバー１１は、第１の配線ポイントＡから第２の配線ポイントＢに至る領域に設けられている。風よけカバー１１は、例えばポリエチレン樹脂やＰＥＴボトルのリサイクル樹脂など、低コスト樹脂の成形品でも構わないものであり、ヒートシンク１０の取り付け部に開口部（窓）を有し、光ファイバ７の空中配線部をヒートシンク１０の放熱フィンより低い位置でカバーしていれば形状は比較的任意である。

このように風よけカバー１１を設けることで、空中配線された光ファイバ７等の伝送線路が風で振動して取り付け部の疲労損傷を起こすことを防止できる。また、実装基板２上の凹凸をカバーすることで、全体的な冷却風の流れを良好にする効果も有しており、システムの冷却効率向上や省エネルギー化にも効果を有する。尚、風よけカバー１１の内側に搭載された部品も多少の放熱が必要となる場合があり、その場合、風よけカバー１１の一部に開口部を設け、主たる強制冷却風が直接伝送線路にあたらないよう設計して対応することが可能である。

（第３の実施形態）
図６は本発明の第３の実施形態における伝送線路実装体を示す構成図であり、図１で示した光ファイバの撓みをフックにより固定したものを、実装基板の開口を通すことで代用する例である。図６において、２ａは実装基板の開口部、１２は接続器（コネクタ、スプライサなど）、１２ａは接続器の実装基板固定具（例えば両面テープ）であり、他は第１の実施形態と同様である。

図６に示されるように一方のＬＳＩパッケージ基板３等は実装基板２の表面側に搭載されており、他方のＬＳＩパッケージ基板３等は実装基板２の裏面側に搭載されている。実装基板２には、光ファイバ７を通すための開口部２ａが形成されており、光ファイバ７は開口部２ａを介して実装基板２の表面側から裏面側に引き出されている。なお、開口部２ａは実装基板２の少なくとも１箇所以上形成されていればよく、複数形成されていてもよい。

接続器１２は第１の配線ポイントＡと第２の第２の配線ポイントＢとの間に位置しており、実装基板２の裏面側に設置されている。ここで、本実施形態では光ファイバ７は２本使用されており、接続器１２で接続されている。

このような構成は、実装基板２の表面側から実装基板２の裏面側に光ファイバ７等の伝送線路の空中配線を行う場合に適用できる。また、伝送線路の取り付け構成、例えば、インターフェイスモジュールに伝送線路が固定されている所謂ピグテール形式の場合など、実装基板２の開口部２ａを最小限に収めるよう、接続器１２を用いた中継を設ける必要がある。但し、伝送線路が後付けでインターフェイスモジュールに接続可能な場合や、インターフェイスモジュールを通すのに十分な開口部２ａが設けられる場合などは必ずしも接続器１２は必要ない。このような構成とすることで、伝送線路に自然と撓み部が形成され、配線長誤差による撓みが図のＳ字型撓み部分で吸収される。

（第４の実施形態）
図７は本発明の第４の実施形態における伝送線路実装体を示す構成図であり、図１で示した光ファイバの撓みをフックにより固定したものを、実装基板の開口を通すことで代用する例である。図７において、２ａは実装基板の開口部、１２は接続器（コネクタ、スプライサなど）、１２ａは接続器の実装基板固定具（例えば両面テープ）であり、他は第１の実施形態と同様である。

図７に示されるように実装基板２には、光ファイバ７を通すための開口部２ａが２箇所に形成されており、光ファイバ７は開口部２ａを介して実装基板２の表面側から裏面側に引き出され、さらに開口部２ａを介して再び実装基板２の表面側に引き出されている。

接続器１２は第１の配線ポイントＡと第２の第２の配線ポイントＢとの間に位置しており、実装基板２の裏面側に設置されている。ここで、本実施形態では光ファイバ７は２本使用されており、接続器１２で接続されている。

このような構成は、伝送線路取り付け構成、例えばインターフェイスモジュールに伝送線路が固定されている所謂ピグテール形式の場合など、実装基板２の開口部２ａを最小限に収めるよう、接続器１２を用いた中継部分を設ける必要がある。但し、伝送線路が後付けでインターフェイスモジュールに接続可能な場合や、インターフェイスモジュールを通すのに十分な開口が設けられる場合などは必ずしも接続器１２は必要なく、代わりにフック８を設ければよい。このような構成とすることで、伝送線路に自然と撓み部が形成され、配線長誤差による撓みが図７のＳ字型撓み部分で吸収される。

（第５の実施形態）
図８は本発明の第５の実施形態における伝送線路実装体を示す構成図であり、図１で示した光ファイバの撓みを接続器に設けたフックで吸収する例である。図８において、１２は接続器（コネクタ、スプライサなど）、１２ａは接続器の実装基板固定具（例えば両面テープ）であり、１２ｂは接続器のフックであり、他は第１の実施形態と同様である。

図８に示されるように接続器１２は第１の配線ポイントＡと第２の第２の配線ポイントＢとの間に位置しており、実装基板２の表面側に設置されている。ここで、本実施形態では光ファイバ７は２本使用されており、接続器１２で接続されている。また、接続器１２のフック１２ｂは、余長の光ファイバ７を巻き付けるためのものである。光ファイバ７の接続処理の際には、十分な余長を残して接続器１２に接続し、光ファイバ７の余長は接続器１２のフック１２ｂに巻き付ける。

このような構成は、インターフェイスモジュールに光ファイバ７等の伝送線路が固定されている所謂ピグテール形式の場合などに適用することができる。

（第６の実施形態）
図９は本発明の第６の実施形態における伝送線路実装体を示す構成図であり、図１０は本発明の第６の実施形態における溝型ホルダーを示す斜視図であり、図１の光ファイバの撓みをフックにより固定したものを、溝型のホルダーに収納することで同様な効果を発揮する例である。図９および図１０において、１３は溝型ホルダー、１３ａはスリット、１３ｂは爪部であり、他は第１の実施形態と同様である。

図９に示されるように光ファイバ７には、光ファイバ７を所定高さ以下に収納する溝型ホルダー１３が被せられている。溝型ホルダー１３は４角形パイプの一側面にスリット１３ａを設けることにより形成されたものである。なお、溝型ホルダー１３は、例えば円形パイプに割りスリットを入れたものでも構わない。この場合、伝送線路がリボン状のアレイ型の場合に、特に用いやすい。

光ファイバ７をスリット１３ａから内部に収納することで、図９のように自動的に溝型ホルダー１３の内部に撓みが形成される。この場合、撓みの分量は伝送線路が自らのテンションにより自動的に均等分配してくれる利点があり、均等に分配されない場合は撓みの量があまり大きくない場合と、極端に撓みが大きく溝型ホルダー１３内に収納不能な程の配線長誤差がある場合のいずれかである。本発明の場合、前述したように実装基板２上の配線長に対して伝送線路長を２％から２０％の範囲で長く設定するため、撓みが溝型ホルダー１３内に収納不能な程の極端な場合は含まれない。

溝型ホルダー１３は、例えばポリエチレン樹脂やＰＥＴボトルのリサイクル樹脂など、低コスト樹脂の成形品でも構わないものであり、伝送線路導入のスリット（開口部）が設けられていれば、伝送線路を配置した後で伝送線路を収納することができる。また、単純４角形パイプのものでは伝送線路がテンションでスリットからはみ出す可能性があるが、図１０に示すように、溝の開口部内に伝送線路を保持するための爪部１３ｂを設けておくことで、伝送線路の導入を容易にし、はみ出しを防止し易くなる。なお、爪部１３ｂはスリット１３ａの羽部分を溝型カバー１３の内側に向けて折り曲げることにより形成することができる。

このような構成では、予め撓み高さを限定することが可能であり、それに必要な撓みの変曲点数（座屈回数）は、光ファイバ７等の伝送線路が溝型ホルダー１３内を伝いながら伝送線路自身により決定される。また、このような構成は、空中配線した伝送線路が冷却ファンの強制冷却風により振動、破損することを防ぐ効果も持っており、ヒートシンクより低い位置で溝型ホルダー１３が設置されていれば、冷却効率を低下させることも少ない。

（第７の実施形態）
図１１および図１２は本発明の第７の実施形態におけるリボン光ファイバを示す斜視図であり、伝送線路がリボン状のアレイ型（リボン光ファイバなど）の場合についての実施例である。この実施形態においては、図１の光ファイバの撓みをフックにより固定したものを、リボン光ファイバの途中にねじれ部を設け、これにより配線長誤差による撓みを吸収する例である。図１１および図１２において、１４はリボン光ファイバ、１４ａはリボン光ファイバに設けられたねじれ部であり、他は第１の実施形態と同様である。リボン光ファイバ１４は、図示していないが、第１の実施形態と同様にインターフェイスモジュール６に端部が取り付けられる。

リボン光ファイバ１４としては、例えば、クラッド外径１２５μｍの石英ファイバ芯線を２５０μｍピッチで一列に１２本配列したものを用いることができる。このリボン光ファイバ１４には、第１の配線ポイントＡから第２の配線ポイントＢの間にねじれ部１４ａが少なくとも１箇所以上形成されている。本実施形態では、リボン光ファイバ１４に図１１に示すように長手方向を軸とした１８０度回転（捻り）を加えて、ねじれ部１４ａを形成している。これにより、ねじれ部１４ａが無い場合、数ｍｍの配線長誤差がｃｍレベルの撓みを生じていたものが、ねじれ部１４ａを設けることにより、比較的小さな配線長誤差、例えば配線長が２０ｃｍのとき、配線長誤差が５ｍｍ程度までの範囲であれば、撓みの横方向への分散効果が加わりあまり大きな撓み高さにならない。

また、図１１に示した例においてはリボン光ファイバ１４を１８０度捻っているため、平面上の配列が反転し、単方向配線の場合には２つのＬＳＩパッケージのチャネル配列を逆に並べ直す必要が生じる（送りと受けの端子が噛み合わなくなる）。逆に双方向配線の場合、そのままの配列でチャネル整合するようになるという利点がある。いずれにせよ、単純なリボン光ファイバ配線と同様な配線形態とするには、１８０度捻りでなく、３６０度捻りとすれば良いものである。また、その場合の他の方法として、図１２に示すように、ねじれ部１４ａを交互に反転、即ち、右回り捻りと左回り捻りを交互に同数回行えば同様な効果が得られるものである。

（第８の実施形態）
図１３および図１４は本発明の第８の実施形態におけるリボン光ファイバを示す斜視図であり、図１５は本発明の第８の実施形態におけるリボン光ファイバを示す側面図であり、伝送線路がリボン状のアレイ型（リボン光ファイバなど）の場合についての実施例である。この実施形態においては、図１の光ファイバの撓みをフックにより固定したものを、リボン光ファイバの途中を予め折返して撓み癖をつけておくことで、配線長誤差をリボン光ファイバの蛇行部（折返し部）のバネ効果で吸収する例である。図１３〜図１５において、１４はリボン光ファイバ、１４ａはリボン光ファイバに設けられたねじれ部、１４ｂはリボン光ファイバに設けられた蛇行部であり、他は第１の実施形態と同様である。

リボン光ファイバ１４としては、例えば、クラッド外径１２５μｍの石英ファイバ芯線を２５０μｍピッチで一列に１２本配列したものを用いることができる。このリボン光ファイバ１４には、第１の配線ポイントＡから第２の配線ポイントＢの間に且つアレイ配列方向に直交する方向に蛇行部１４ｂが少なくとも１箇所以上形成されている。本実施形態では、リボン光ファイバ１４に図１３に示すようにリボン光ファイバ１４の平面方向に曲率半径１５ｍｍの蛇行部１４ｂを２つ設けている。

このような蛇行部１４ｂは、例えば２本のガイド棒にリボン光ファイバ１４を巻き付け、１５０℃に加熱した後ガイド棒ごと徐冷して癖をつけることにより形成することができる。これにより、リボン光ファイバの蛇行部１４のバネ効果で配線長誤差が吸収され、リボン光ファイバ１４等の伝送線路が配線長誤差で実装基板２上に撓む（跳ね上がる）現象が抑えられる。

なお、図１３に示すようにリボン光ファイバ１４の両端部は配列方向が横方向になっている。即ち、リボン光ファイバ１４の端部には、リボン光ファイバ１４の長手方向を軸として９０度回転（捻り）させたねじれ部１４ａが形成されている。これにより、インターフェイスモジュール６と容易に接続することができる。また、図１３の折り返し型リボン光ファイバーを起き上がらせて端部を水平にして用いても構わないものである。また、更に、図１３の蛇行は２回（１ターン）だけでなく図１４のように多数回行って、所謂蛇腹状にしても構わない。また、図１５のようにリボン光ファイバ１４をコイル状にしても構わない。コイル状のリボン光ファイバ１４は、リボン光ファイバ１４を緩やかなねじれを伴うように１本のガイド棒に巻きつけ、１５０℃に加熱した後ガイド棒ごと徐冷して癖をつけることにより形成することができる。更に、蛇腹が図１４のように平面でなく捻じれを伴う折返しでコイル形状と図１４の蛇腹の複合形となっていても構わない。

（第９の実施形態）
図１６は本発明の第９の実施形態におけるリボン光ファイバと押え板を示す斜視図であり、伝送線路がリボン状のアレイ型（リボン光ファイバなど）の場合についての実施例である。この実施形態においては、図１の光ファイバの撓みをフックにより固定したものを、押え板を縫うようにリボン光ファイバを押え板に通すことで、配線長誤差を吸収する例である。図１６において、１４はリボン光ファイバ、１５は押え板、１５ａは押え板に設けられた開口部であり、他は第１の実施形態と同様である。

リボン光ファイバ１４としては、例えば、クラッド外径１２５μｍの石英ファイバ芯線を２５０μｍピッチで一列に１２本配列したものを用いることができる。押え板１５は第１の配線ポイントＡと第２の配線ポイントＢの間に配置され、押え板１５には第１の配線ポイントＡから第２の配線ポイントＢに向かう方向に所定間隔おいて複数の開口部が形成されている。リボン光ファイバ１４は押え板１５を縫うように開口部１５ａに通されている。このような構成により、配線長誤差による撓みが図１６の撓み部分で吸収される。

なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態は、光ファイバを中心に記述されているが、前述のように細径同軸ケーブルやそのアレイでも同様に実施可能なものである。また、実施例に示された材料、形状、配置などはあくまで一例であり、また、各実施例を組み合わせて実施することも可能である。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができるものである。

第１の実施形態における伝送線路実装体を示す概略構成図である。 第１の実施形態におけるフックを示す断面図である。 第１の実施形態における光ファイバの撓みを説明する説明図である。 第１の実施形態における光ファイバの撓み量の計算結果を示したグラフである。 （ａ）は第２の実施形態における伝送線路実装体の概略構成を示す上面図であり、（ｂ）は第２の実施形態における伝送線路実装体の概略構成を示す断面図である。 第３の実施形態における伝送線路実装体を示す構成図である。 第４の実施形態における伝送線路実装体を示す構成図である。 第５の実施形態における伝送線路実装体を示す構成図である。 第６の実施形態における伝送線路実装体を示す構成図である。 第６の実施形態における溝型ホルダーを示す斜視図である。 第７の実施形態におけるリボン光ファイバを示す斜視図である。 第７の実施形態におけるリボン光ファイバを示す斜視図である。 第８の実施形態におけるリボン光ファイバを示す斜視図である。 第８の実施形態におけるリボン光ファイバを示す斜視図である。 第８の実施形態におけるリボン光ファイバを示す側面図である。 第９の実施形態におけるリボン光ファイバと押え板を示す斜視図である。 第１の実施形態におけるインターフェイスモジュール付ＬＳＩパッケージを示す断面図である。 従来の伝送線路実装体を示す構成図である。

符号の説明

Ａ…第１の配線ポイント、Ｂ…第２の配線ポイント、１…伝送線路実装体、２…実装基板、３…ＬＳＩパッケージ基板、４…ＬＳＩチップ、５…半田ボール、６…インターフェイスモジュール、７…光ファイバ、８…フック、９…半田、１０…ヒートシンク、１１…風よけカバー、１２…接続器、１２ａ…実装基板固定具、１２ｂ…フック、１３…溝型ホルダー、１３ａ…スリット、１３ｂ…爪部、１４…リボン光ファイバ、１４ａ…ねじれ部、１４ｂ…蛇行部、１５…押え板、１５ａ…開口部。

Claims (3)

1. 実装基板と、
   前記実装基板上の第１の配線ポイントから前記実装基板上の第２の配線ポイントに空中
   配線され、横長にアレイ配列され、前記第１の配線ポイントから前記第２の配線ポイント
   の間に形成されたねじれ部および蛇行部を有するリボン光伝送線路と
   を具備することを特徴とする伝送線路実装体。
2. 実装基板と、
   前記実装基板上に設けられた信号処理ＬＳＩと、
   前記信号処理ＬＳＩが搭載され且つ実装ボード接続用電気端子を有するインターポーザと、
   前記実装基板上の第１の配線ポイントから前記実装基板上の第２の配線ポイントに空中配線され、高速信号を外部配線するための光導波体のアレイからなるリボン光伝送線路を有するインターフェイスモジュールとを備え、
   前記インターポーザ及び前記インターフェイスモジュールとが機械的接触により電気的に接続される電気接続端子を有し、前記リボン光伝送線路がねじれ部および蛇行部を有することを特徴とするインターフェイスモジュール付ＬＳＩパッケージ。
3. 請求項１に記載の伝送線路実装体又は請求項２に記載のインターフェイスモジュール付ＬＳＩパッケージにおいて、
   前記リボン光伝送線路は、２つの前記ねじれ部を有し、前記蛇行部は前記２つのねじれ部の間に存在することを特徴とする請求項１に記載の伝送線路実装体又は請求項２に記載のインターフェイスモジュール付ＬＳＩパッケージ。

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