JP4628714B2

JP4628714B2 - 回路相互接続構造

Info

Publication number: JP4628714B2
Application number: JP2004206009A
Authority: JP
Inventors: スティーヴン・エー・ローズノウ; モハメッド・イー・アリ; ブライアン・イー・レモフ; リサ・エー・ウィンドーヴァー
Original assignee: アバゴ・テクノロジーズ・ファイバー・アイピー（シンガポール）プライベート・リミテッド
Priority date: 2003-07-18
Filing date: 2004-07-13
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2024-07-13
Also published as: TWI333685B; CN1577993A; EP1499167A2; US6879032B2; US20050012199A1; EP1499167B1; EP1499167A3; DE602004006676D1; CN100420099C; JP2005045240A; DE602004006676T2; TW200504965A

Description

本発明は電子パッケージング(electronic packaging)に関する。特に、本発明はグリッドアレイを使用した高密度電子相互接続構造(high density electronic interconnect)に関する。

多くの最新の高密度電子パッケージングの用途において、グリッドアレイインタフェース（ＧＡＩ）は、高密度集積回路（ＩＣ）および／またはその他の高度ピン配列電子部品またはモジュールを、キャリア回路または回路相互接続構造に結び付けまたは接続する手段として使用されている。さらに、ＧＡＩは、回路相互接続構造をキャリア回路に接続し、場合によっては、それぞれのコンポーネント間を接続するために使用されている。このようなＧＡＩの例としては、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）とピングリッドアレイ（ＰＧＡ）とがあるが、これらに限定されるものではない。キャリア回路の例としては印刷回路基板（ＰＣＢ）があり、回路相互接続構造の例としては「フレックス」回路として知られる柔軟なマルチコンダクタの相互接続構造がある。ＧＡＩは高密度の並列電気インタフェースを電気部品、キャリア回路、回路相互接続構造の本質的に任意の対の間に提供する。ＧＡＩを備えたフレックス回路など回路相互接続構造はグリッドアレイ相互接続構造と呼ばれている。

例えば、典型的なグリッドアレイ相互接続構造は、フレックス回路の１端に位置するＢＧＡを備えていてもよい。ＢＧＡは電気接点またはパッドの第１の二次元のアレイと、第１のパッドアレイと同様な第２の２次元パッドアレイ、および、典型的にはハンダボールであり、２つのパッドアレイの間を架橋するかまたは接続する導電性バンプまたは球のアレイとを備えている。特に、第１のパッドアレイは、例えば、ＩＣパッケージ、電子モジュール、ＰＣＢなどの回路素子の接続面上に構成することができる。回路素子はこれらに限らない。第２のまたは「相手側の」パッドアレイは、回路素子を接続するフレックス回路の接続面上にあってもよい。ハンダボールアレイは、グリッドアレイ相互接続構造のＢＧＡを形成する第１のパッドアレイと第２のパッドアレイを互いに機械的および電気的に接続している。ＰＧＡを使用したグリッドアレイ相互接続構造の概念は、ＢＧＡを備えた相互接続構造の概念と同様であるが、接続面のうち１つの上でパッドアレイの代わりにピンのアレイが使用され、別の接続面上の第２のパッドアレイの代わりに、ピンを受け止める穴またはソケットのアレイが使用される点だけが異なっている。また、ピンはバンプまたは球（すなわちハンダボール）のアレイの代わりに使用されている。

グリッドアレイ相互接続構造は、アレイの深さ（すなわちグリッドアレイ内の行の数）と、アレイ内の列の間の「ピッチ」または間隔とに特徴を有している。残念なことにこのようなグリッドアレイ相互接続構造では、多くの場合に、アレイの深さの現実的な限界にしばしば直面する。現実的なアレイの深さの限界を克服するためには、典型的には、アレイのピッチを増加させるか、追加の導電層またはバイアを回路相互接続構造に追加するか、または、回路相互接続構造をＧＡＩより大きく作って、グリッドアレイの端部だけではなくアレイの側からもグリッドアレイ内の行にアクセスできるようにするか、のいずれかを用いている。ピッチを増加させるとアレイの全体の密度を低下させる傾向がある。１つまたは複数の導電層を追加してマルチレイヤ回路を生成することにより、より低い層が第１の行をバイパスして次の行にアクセスすることができる。しかし、層の追加はグリッドアレイ相互接続構造のコストを大幅に増大させ、所定の高周波数用途に対しては現実的ではないかあまり好ましくない場合がある。同様に、回路相互接続構造の幅を増大させて、多数の側からアレイにアクセスできるようにすることは、場合によっては許容できない。特に、グリッドアレイ相互接続構造のための空間が大変重要である場合には許容できない。

本発明によれば、従来のグリッドアレイ相互接続構造に比べて、グリッドアレイインタフェースのパッドアレイ深さが増加した、フレックス回路ベースのグリッドアレイ相互接続構造が促進される。さらに、本発明によるフレックス回路相互接続構造は、例えば、マイクロストリップおよび／または共面導波管（ＣＰＷ）送信線を使用してフレックス回路相互接続構造に沿って信号を搬送しているときなどの、高周波数信号状況に適している。用途はこれだけに限定されるものではない。

本発明によれば、パッドアレイの達成可能な深さはマルチレイヤフレックス回路なしに増加でき、マイクロウェーブ用途に適している。さらに、パッドアレイの近辺のフレックス回路相互接続構造の幅を同時に増加させずに、パッドアレイの深さを増加させることができる。したがってフレックス回路相互接続構造の幅は、パッドアレイ近辺のグリッドアレイインタフェース（ＧＡＩ）の幅のオーダにすることができる。集積回路（ＩＣ）、電子モジュール、印刷回路基板（ＰＣＢ）、マザーボードなどの回路素子を本発明により接続することができるが、回路素子はこれらに限られるものではない。パッドアレイは、例えばボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）とピングリッドアレイ（ＰＧＡ）などのＧＡＩの一部であるが、これらに限定されるものではない。本発明のこれらの特徴および利点は、次の図面を参照して詳細に説明する。

本発明の種々の特徴および利点は、付随する図面と共に次の詳細な説明を参照すると容易に理解できる。図面の中では同様な参照番号は同様な構成要素を示す。

図１Ａは、本発明の１実施形態による折りたたまれたフレックス回路相互接続構造（以下、相互接続構造という）１００の斜視図である。図１Ｂは、図１Ａに示された相互接続構造１００の側面図である。本発明の相互接続構造１００は、回路素子の対の相互接続を促進する。さらに、相互接続構造１００は、電気トレースをＧＡＩのパッドアレイ部分から、各々が本質的に相対する方向にルーティングされる２つの異なるトレースの組にルーティングすることによって、従来のフレックス回路相互接続構造と比較すると、相互接続構造１００のグリッドアレイインタフェース（ＧＡＩ）の達成可能なアレイ深さを増大することができる。パッドアレイの第１の側に隣接している相互接続構造１００の中の折りたたみ部は、トレースの組のうち１つの方向を本質的に変えるので、すべてのトレースが最終的には相互接続構造に沿って同様な方向に移動できるようになる。

相互接続構造１００は、基板１１０を備えており、この基板１１０は、第１の面または「上」面１１２と、第２の面または「底」面１１４とを備えている。相互接続構造１００は、さらに、柔軟な基板１１０の上面１１２に隣接して導電層１２０を備えている。一部の実施形態では、上面１１２に隣接した導電層１２０のほかに、１つまたは複数の導電層１２０も備えている。例えば、グランド面としての役割を果たす追加の導電層１２０を柔軟な基板１１０の底面１１４に隣接させてもよい。相互接続構造１００の第１の部分１０２は、相互接続構造１００の第２の部分１０４と本質的に平行になっている。これは図１Ａと図１Ｂに示されている。第１の部分１０２と第２の部分１０４は、柔軟な基板１１０と導電層１２０によって比較的平面的な広がりになっている。

柔軟な基板１１０は、比較的薄く機械的に柔軟な絶縁材で形成されている。一部の実施形態では、基板１１０は本質的に柔軟である。別の実施形態では、基板１１０は、相互接続構造１００を製造する間は機械的な柔軟性を示すが、その他の時には比較的剛性または半剛性である材料で形成されている。典型的には、柔軟な基板１１０は、使用中に機械的な柔軟性を示している。当業界で知られた種々の材料を使用して柔軟な基板１１０を製造することができ、この中には、１つまたは複数のポリイミド、ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が含まれるが、これらに限定されるものではない。本発明の１実施形態では、柔軟な基板１１０は、ポリイミドで作成されている。しかし実質的には、印刷回路基板製造業界で知られた任意の材料、特にフレックス回路の製造に使用される材料が、本発明の範囲に含まれる。

一般に柔軟な基板１１０の厚さは、基板１１０の幅または長さよりもはるかに小さい。多くの実施形態では、柔軟な基板１１０は典型的には０．０３ミリメートル（ｍｍ）と１ｍｍの間の厚さを有する。また一般には、柔軟な基板１１０の幅は典型的には基板１１０の長さより短い。例えば、厚さは約０．１ｍｍであり、幅は１０ｍｍのオーダであり、長さは１００ｍｍまたは１００ｍｍ以上であってもよい。しかし最終的には、柔軟な基板１１０の厚さ、幅、長さは、相互接続構造１００の特定の使用または用途に依存しており、上記に限定されるものではない。

導電層１２０は、典型的には印刷基板回路製造方法を使用して形成または画定される電気トラックまたはトレースを備えている。導電層１２０は、印刷回路用途に使用できる任意の導電材で形成されている。例えば、導電材は、銅、金、アルミニウム、ニッケル、ハンダ、同様な金属を含み、合金も使用できるが、これらに限定されるものではない。一部の実施形態では、導電層１２０は異種の金属の多数の層を含んでいる。例えば、導電層１２０は、銅層をニッケル層が覆い、このニッケル層を金の層が覆っている。一部の実施形態では、導電層１２０は、従来のＰＣＢまたはフレックス回路方法を使用して柔軟な基板１１０上に接着または製造することができ、熱硬化接着剤またはエポキシ接着剤を使用して導電層１２０を柔軟な基板１１０に接着しているが、これらに限定されるものではない。別の実施形態では、導電層１２０は、蒸着、スパッタ付着、その他の導電材付着方法を使用して柔軟な基板１１０上に付着させることができる。典型的には、導電層１２０を基板１１０上に付着するときには、導電材の追加の層を、最初に付着された導電材の層の上に例えば電気メッキを使用して付着させている。

導電層１２０は１つまたは複数の電気トレースを備えている。電気トレースは、相互接続構造１００に沿って電気信号を搬送するために備えられている。電気トレースは別法としては、電力を搬送してもよいし、または電気グランドとしての役割を果たしてもよい（例えばグランド面）。２つまたは２つ以上の導電層１２０が存在しているとき、隣接する層が共同して電気信号を搬送してもよい。例えば、第１の導電層１２０の電気トレースは第２の導電層１２０のグランド面と共に動作するマイクロウェーブ送信線であってもよい。導電層１２０に関して使用されるマイクロウェーブ送信線のタイプは、例えば、マイクロストリップ、共面導波管、フィンライン、ストリップラインなどのタイプの送信線を含むが、これらに限定されるものではない。さらに、送信線はシングルエンド送信線と差動伝送送信線のうち１つであってもよいし両方であってもよい。

相互接続構造１００はさらに、柔軟な基板１１０の中で相互接続構造１００の第１の端１１６において隣接する導電層（複数可）１２０の中に折りたたみ部１３０を備えている。第１の端１１６にある折りたたみ部１３０は、相互接続構造１００の第１の部分１０２と第２の部分１０４の間にある。折りたたみ部１３０では、柔軟な基板１１０および隣接する導電層１２０は、約１８０度折り曲げられるか折りたたまれ、第１の部分１０２と第２の部分１０４が本質的に平行になっている。これについては図１Ａと図１Ｂに示されている。言い換えれば、相互接続構造１００の第１の部分１０２の中の柔軟な基板１１０の底面１１４は、折りたたみ部１３０があるため、相互接続構造１００の第２の部分１０４の中の柔軟な基板１１０の底面１１４に隣接し、これに対面している。少なくとも折りたたみ部１３０は、相互接続構造１００の第１の部分１０２を第２の部分１０４から区別することを容易にするが、これは限定的な意味ではない。

典型的には、折りたたみ部１３０は、ゼロより大きな最小半径ｒ_minを有している。図１Ｃは、図１Ｂに示された相互接続構造１００の第１の端１１６の近辺の拡大側面図である。一般に、最小半径ｒ_minは、柔軟な基板１１０および隣接する導電層（複数可）１２０上の変形を最小化するように決定されている。一部の実施形態では、最小半径ｒ_minは、折りたたみ部１３０の近辺で信号送信を促進するように決定されている。例えば、最小半径ｒ_minは、例えば導電層１２０のマイクロストリップ送信線など、制御されたインピーダンス送信線に沿って伝播する高周波数信号上に折りたたみ部１３０が与える影響を最小化するように選択することができる。別の例では、最小半径ｒ_minは、導電層１２０の電気トレースが搬送する所与の最大電流レベルに対応できるように選択してもよい。

相互接続構造１００は、さらに、相互接続構造１００の第１の部分１０２内に、相互接続構造１００の第１の端１１６に隣接するパッドアレイ１４０を備えている。パッドアレイ１４０は、導電層１２０のそれぞれのトレースに相互接続されている導電パッド１４０のアレイを備えており、このパッドアレイ１４０は、導電層１２０の一部と見ることもできる。パッドアレイ１４０は、相互接続構造１００の導電層１２０と、別の回路素子（図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃには示さない）との間を電気接続するための手段を提供している。回路素子は、例えば、電子システム内に使用されるマザーボードなどのＰＣＢ、サブシステムモジュール、ＩＣパッケージ、任意の同様なデバイスまたは回路素子などであってよい。パッドアレイ１４０は任意のタイプのグリッドアレイインタフェース（ＧＡＩ）のうちの１つであり、その中にはボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）とピングリッドアレイ（ＰＧＡ）とが含まれるが、これらに限定されるものではない。パッドアレイ１４０は任意のアレイ形状を有しており、その中には、四角形、多角形、本質的に円形が含まれるが、これらに限定されるものではない。本発明の１実施形態では、パッドアレイ１４０は四角形の形状を有するボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）のうちの１つである。次の説明では、簡略化のために、パッドアレイ１４０は四角形の形状を有するＢＧＡパッドアレイ１４０と呼ぶが、本発明の範囲内にあるほかのタイプのパッドアレイ１４０を排除するものではない。

本発明の１実施形態によれば、導電層１２０の電気トレースの第１の組１２２は、ＢＧＡパッドアレイ１４０の第１の側１４２においてＢＧＡパッドアレイ１４０のそれぞれのパッドと結合している。電気トレースの第２の組１２４は、ＢＧＡパッドアレイ１４０の第２の側１４４においてＢＧＡパッドアレイ１４０のそれぞれのパッドと結合している。ＢＧＡパッドアレイ１４０の第２の側１４４は、相互接続構造１００の第１の端１１６に隣接している。電気トレースの第１の組１２２は、ＢＧＡパッドアレイ１４０の第１の側１４２におけるそれぞれのパッドから、相互接続構造１００の第１の部分１０２に沿って、相互接続構造１００の第２の端１１８に向かって延びている。電気トレースの第２の組１２４は、ＢＧＡパッドアレイ１４０の第２の側１４４にあるそれぞれのパッドから、折りたたみ部１３０を回って第２の部分１０４に沿って相互接続構造１００の第２の端１１８に向かって延びている。ＢＧＡパッドアレイ１４０の第２の側１４４は、第１の側１４２に対して本質的に対向している。仮想の中心線１４６は、パッドアレイ１４０を通って、第１の組１２２のトレースとパッドを第２の組１２４のトレースとパッドから分離する線を定義している。しかし、第１の組１２２または第２の組１２４の１つまたは複数の電気トレースが、仮想的な中心線１４６を超えて反対側のＢＧＡパッドアレイ１４０のそれぞれのパッドと結合することも本発明の範囲に含まれる。

図１Ｄは、実施形態の１例であって、仮想の中心線１４６のいずれかの側にパッドを備えた、ＢＧＡパッドアレイ１４０の上面図を示す。具体的には、第１の組１２２の電気トレースは、中心線１４６に対して第１の側１４２にあるＢＧＡパッドアレイ１４０の一部の第１の組のパッドのそれぞれと連結され、第２の組１２４の電気トレースは、中心線１４６に対して第２の側１４４にあるＢＧＡパッドアレイ１４０の一部の第２の組のパッドのそれぞれと連結されている。

トレースおよびそれぞれのパッドが結合された組１２２および１２４を分離する仮想の中心線１４６は、簡略化と明瞭化のために直線として描いたが、曲線でもよい（図示せず）ことに注意されたい。例えば、中心線１４６は、ＢＧＡパッドアレイ１４０全体でインタフェース密度が変わるとき、または変わった場合は曲線になる。特に、第１の組１２２の電気トレースの一部は、第１の側１４２よりもＢＧＡパッドアレイ１４０の第２の側１４４に近い（または第２の側の中にあると考えられる）パッドをそれぞれ接続してもよい。

相互接続構造１００は、さらに、相互接続構造１００の第２の端１１８に隣接する電気インタフェース１５０を備えている。電気インタフェース１５０は、第２の端１１８と、別の回路素子（図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃには図示せず）の間を接続するようになっている。特に、第１の端１１６に隣接するＢＧＡパッドアレイ１４０と、第２の端１１８に隣接する電気インタフェース１５０との両方でそれぞれの回路素子に接続する場合、相互接続構造１００は、別の回路素子の間の電気相互接続構造として機能する。本質的には、相互接続構造１００は、回路素子間の相互接続構造ケーブルと同様に機能するようになる。有利な点としては、別の回路素子は、相互接続構造１００と電気的に相互接続するために、共にスタックされていなくてもよく、または隣接していなくてもよい。例えば、相互接続構造１００は、電気インタフェース１５０に接続されたサブシステムモジュール（図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃには図示せず）を、ＢＧＡパッドアレイ１４０に接続されたマザーボード（図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃには図示せず）に相互接続してもよい。次に詳細に説明する図４Ａと図４Ｂを参照されたい。

電気インタフェース１５０は、種々の用途特定の構成のうちの１つとして実行することができ、これらも本発明の範囲内に含まれる。例えば、一部の実施形態では、電気インタフェース１５０は、導電層（複数可）１２０の電気トレースが、第２の端１１８において端のエッジに沿って線形パターンに構成された接続パッド内で終了するような線形構成であってもよい。図２Ａは、本発明の１実施形態による線形構成の電気インタフェース１５０を備えた相互接続構造１００の斜視図を示している。図２Ａに示すように、電気インタフェース１５０は半分に分割され、これらの半分は、相互接続構造１００の第１の部分１０２と第２の部分１０４の中にそれぞれ含まれるようになっている。

別の実施形態では、電気インタフェース１５０は、第２の端１１８に隣接する相互接続構造１００の第１の部分１０２または第２の部分１０４のいずれかの中に完全に配置されている。例えばこのような実施形態では、電気インタフェース１５０は、ＢＧＡのパッドアレイ、ＰＧＡ、シングルインラインアレイ、デュアルインラインアレイ、四角形のエッジアレイ、またはこれらの組み合わせを備えていてもよいが、これらに限定されるものではない。図２Ｂは、本発明によるＢＧＡのパッドアレイの電気インタフェース１５０を備えた相互接続構造１００の１実施形態の斜視図を示している。図２Ｂに示すように、例えば、ＢＧＡ電気インタフェース１５０は、相互接続構造１００の第１の部分１０２上にある。相互接続構造１００のこのような実施形態は、例えば１つのＰＣＢがＢＧＡパッドアレイ１４０にあり、また別のＰＣＢがＢＧＡ電気インタフェース１５０にある１対のＰＣＢを接続するように使用してもよい。

図２Ｃは、本発明の別の実施形態によるデュアルインラインアレイの電気インタフェース１５０を備えた相互接続構造１００の斜視図を示している。図２Ｃに示すように、デュアルインラインアレイ１５０は、第２の端１１８に隣接して、相互接続構造１００の第２の部分１０４内に配置されている。デュアルインラインアレイ１５０は、ピンスタイルデュアルインラインパッケージと表面実装スタイルデュアルインラインパッケージのうちの１つまたは両方を受け入れ、装着し、電気的に接続するように構成することができる。例えば、相互接続構造１００のこのような実施形態を使用して、相互接続構造１００の第２の端１１８の付近にある電気インタフェース１５０においてデュアルインラインパッケージに入ったＩＣを相互接続構造１００の第１の端１１６の近辺のＢＧＡパッドアレイ１４０にあるマザーボードに接続してもよい。

図２Ｄは、本発明の別の実施形態による四角形のエッジアレイのパッドアレイである電気インタフェース１５０を備えた相互接続構造１００の斜視図を示している。図２Ｄに示すように、四角形のエッジアレイ１５０は、相互接続構造１００の第２の部分１０４上にある。相互接続構造１００のこのような実施形態は、例えば、電気インタフェース１５０にあるサブシステムモジュールをそれぞれの相対する端１１８、１１６においてＢＧＡパッドアレイ１４０にあるマザーボードに接続するために使用することができる。図２Ａから図２Ｄの各々では、簡略化のために導電層１２０の電気トレースは省略し、明瞭化のために電気インタフェース１５０の接点パッドとＢＧＡパッドアレイ１４０のパッドだけを示している。

第１の部分１０２または第２の部分１０４のいずれかに電気インタフェース１５０を配置する実施形態では、相互接続構造１００は、上記の第１の折りたたみ部１３０に対して、別のまたは第２の折りたたみ部１３０’を備えている。第２の折りたたみ部１３０’は、相互接続構造１００の第２の端１１８に位置している。この状態を図１Ａ、図１Ｂ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄに示している。第２の折りたたみ部１３０’は、本質的に、柔軟な基板１１０と導電層１２０を約１８０度折り曲げ、相互接続構造１００の第１の部分１０２と第２の部分１０４の間にあり、第２の端１１８で第１の部分１０２と第２の部分１０４を接続するという点で、第１の端１１６にある第１の折りたたみ部１３０と本質的に同様である。第１の部分１０２と第２の部分１０４の「結合」は、第２の折りたたみ部１３０’の結果としてバーチャルな場合もあり、実際に結合する場合もある。相互接続構造１００が、柔軟な基板１１０の長さに沿って実際または物理的な断絶がない連続的な「ループ」として形成されるとき、「バーチャル」な結合が起きる。相互接続構造１００が平らなストリップとして形成され、ついで、曲げるか折りたたまれて「ループ」を形成するときに「実際の」結合が起きる。どちらの場合でも、折りたたみ部１３０’は本質的に相互接続構造１００をさらに１８０度曲げ、部分１０２と部分１０４の結合を促進する。折りたたみ部１３０、１３０’は両方の端１１６と１１８に存在するので、相互接続構造１００の部分１０２と部分１０４のどちらを第１の部分と呼び第２の部分と呼ぶかは任意に選択でき、上述に限定されるものではない。同様に、端１１６と１１８のうちどちらの端が第１の端でどちらが第２の端であるかは任意に選択でき、上述に限定されるものではない。

実際の結合を使用する相互接続構造１００の実施形態に関しては、一般に、結合した柔軟な基板１１０が形成するループをどこで「断絶(break)」するかを慎重に考えることが必要である。言い換えれば、相互接続構造１００を平らなストリップとして製造し、ついで折りたたんでループを形成する場合、典型的には、相互接続構造１００に沿った断絶に便利なポイントを選択する。典型的には、ＢＧＡパッドアレイ１４０と電気インタフェース１５０の間の柔軟な基板１１０と導電層１２０のループまたは範囲は、どのポイントでも断絶されない。このような断絶ポイントがあると、結合のとき、導電層（複数可）１２０の電気トレースを架橋することが必要になり、少なくとも１つの追加ステップが必要になる。この代わりに、別の回路素子と相互接続構造する間に結合を行うように、断絶ポイントは典型的には、ＢＧＡパッドアレイ１４０または電気インタフェース１５０のいずれかの中にあるように選択する。

例えば、断絶は、ＢＧＡパッドアレイ１４０の中心線１４６（または曲線）に沿った位置にあってもよい。本明細書の定義により、中心線１４６が曲線であっても中心線１４６を横切るトレースはないので、中心線１４６に沿って断絶を配置すると便利である。したがって、このような断絶位置を結合するときに、電気トレースを架橋する必要はない。電気インタフェース１５０内の便利な断絶位置もしばしば同様に選択することができる。例えば、自然な断絶ポイントは、図２Ｄに示された電気インタフェース１５０の線形構成に関して存在する。図３Ａは、四角形のエッジアレイ１５０の上半分と下半分の間に断絶が位置する四角形のエッジアレイスタイルの電気インタフェース１５０の実施形態を示している。図３Ｂは、四角形のエッジアレイ１５０の別の実施形態を示し、別の、しばしば便利である断絶位置を示している。パッドアレイ１４０と関連づけられたＢＧＡ内の接続密度が不均一である場合など、トレースが中心線１４６をまたいでしまう別の例では、断絶位置は一般に、相互接続構造の中または任意の場所の、有利には架橋を必要としないいずれかの場所に決定することができる。どの位置にあっても本発明の範囲内である。さらに、望ましくはないが、最終的には架橋電気トレースまたはパッドが必要になるような断絶の位置も本発明の範囲内にある。

一部の実施形態では、１つまたは複数の芯（補強材、stiffener）を使用して、相互接続構造１００に構造的な支持を提供してもよい。このような実施形態では、オプションとしては、相互接続構造１００は芯１６０を備えていてもよい。芯１６０は、導電材または非導電材で製造することができ、どちらで製造するかは実施形態による。例えば、一部の実施形態では導電金属板を芯１６０として使用することができる。導電芯１６０、特に金属板の導電芯１６０は、相互接続構造１００に構造的な支持を提供するほかに、ＢＧＡパッドアレイ１４０および／または電気インタフェース１５０に付着した回路素子の熱放散を補助することもできる。さらに、導電芯１６０を使用して、相互接続構造１００の第１の部分１０２と第２の部分１０４の間に電気シールドを提供することもできる。他の実施形態では、非導電芯１６０を使用して、第１の部分１０２と第２の部分１０４の隣接する面の上にある電気トレースを絶縁することもできる。芯１６０は、図２Ｄ、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、図５Ｂに示されている。

上記の項目のほかに、相互接続構造１００は、また、１つの導電層１２０のトレースまたは別の部分を、１つまたは複数の他の導電層１２０に電気接続するバイアまたは他の同様な構造を備えていてもよい。さらに、ハンダマスクなどのコーティングまたは追加の絶縁層を導電層１２０の一部をカバーするために適用するか、または、柔軟な基板面１１２と１１４のうち１つまたは両方に隣接して適用してもよい。例えば、保護絶縁コーティングを適用し、柔軟な基板１１０の上面１１２に隣接する導電層１２０のトレースをカバーしてもよい。ＢＧＡパッドアレイ１４０のパッドと一致するコーティング内の穴または空隙は、ハンダのリフローの間、ハンダボールが隣接するパッドをショートさせないようにハンダマスクとして機能することができる。任意のこのようなコーティングまたは柔軟な基板１１０の追加の層を、相互接続構造１００と共に使用することができ、これも本発明の範囲内にある。

上記のように、相互接続構造１００は、２つの別の回路素子の接続を容易にしている。図４Ａは、サブシステムモジュール１７２をマザーボード１７４に接続するための相互接続構造１００の１実施形態の斜視図である。特に図４Ａでは、相互接続構造１００はマザーボード１７４の「第１」の側面または「底」面または表面上に接続する例を示している。図４Ｂは、相互接続構造１００のＢＧＡパッドアレイ１４０と、図４Ａに示されないマザーボード１７４の間のボールグリッド接続の拡大側面図である。ハンダボール１７６は、相互接続構造１００のＢＧＡパッドアレイ１４０を、マザーボード１７４の相手側のＢＧＡパッドアレイ１７８に電気接続するために使用されている。図４Ａでは、サブシステムモジュール１７２は、エッジアレイパッド１５０と並ぶサブシステムモジュール１７２の接続ピン１７３を使用して、四角形のエッジアレイ１５０のパッドにハンダ付けされている。

図４Ａに示すように、柔軟な基板１１０の柔軟性が利用される。特に、相互接続構造１００の曲げ部１８０により、サブシステムモジュール１７２をマザーボード１７４に対して一定角度で配置することが可能になる（図示された直角に限定されるものではない）。図４Ａは、また、芯１６０も示している。芯１６０は、曲げ部１８０の前後の両方に位置する。図２Ｃと図２Ｄは、また、曲げ１８０も示し、図２Ｄも芯１６０を示している。図２Ｄと図４Ａには、例として芯１６０が曲げ部１８０の前後にあるように示されているが、芯１６０が相互接続構造１００の任意の位置に配置することができ、これも本発明の範囲に含まれる。特に、芯１６０の位置は、相互接続構造１００の特定の実装によって決まることになる。

図４Ｃは、本発明の別の実施形態による、サブシステムモジュールをマザーボードに接続する相互接続構造の１実施形態の斜視図を示している。特に、図４Ｃは例として、マザーボード１７４の「第２」の側面または「上」面に接続を有する、相互接続構造１００を示している。この接続は、ハンダボール（図示せず）を使用してマザーボード１７４の相手側のＢＧＡパッドアレイに接続する、相互接続構造１００のＢＧＡパッドアレイ１４０を備えたグリッドアレイインタフェースが使用されている。有利には、当業界で知られた他の相互接続構造とは異なり、相互接続構造１００では、ＢＧＡパッドアレイ１４０が相互接続構造１００の第１の部分１０２または第２の部分１０４のいずれかにあってもよく、マザーボード１７４の上面または底面のいずれにでも接続できる柔軟性が提供されている。

さらに、相互接続構造１００は、オプションとして、１つまたは複数の電気部品について（すなわち追加の別の回路素子（複数可））、電気インタフェース１５０の他に１つまたは複数の電気インタフェースを備えていてもよい。例えば、電気部品１９０は、第１の折りたたみ部１３０に隣接して第１の部分１０２に配置された追加のインタフェースに装着してもよい。これを図４Ｃに示している。追加のインタフェース（複数可）は、電気インタフェース１５０について上述した任意のタイプの電気インタフェースであってもよいし、異なるインタフェースであってもよい。電気部品１９０はドライバ回路であってもよく、または、クロックデータ回復回路であってもよく、または別の回路素子であってもよい。実際には、このような追加の電気部品１９０は、任意の数の機能を提供することができ、相互接続構造１００の長さに沿って第１の部分１０２と第２の部分１０４のうち１つまたは両方の中で本質的に任意の場所に配置されたそれぞれの追加のインタフェースに装着することができる。

図５Ａは、本発明の１実施形態による相互接続構造２１０を使用する光モジュール２００を示している。図５Ｂは、図５Ａに示された相互接続構造２１０の一部の拡大断面図を示している。光モジュール２００は、光ファイバ通信チャネルから多数の光信号を送信および／または受信している。光モジュール２００は、受信した光信号を高周波数電気信号に変換している。高周波数電気信号は、マザーボード（図示せず）に通信されて処理されている。マザーボードへの接続は、相互接続構造２１０の１つの端にあるか、またはこの近辺に隣接した位置にある、ＢＧＡパッドアレイ２１２が提供している。例えば、光モジュール２００は、本発明による２１０を除いては、Ｇｉｂｏｎｅｙらによる米国特許第６，３１８，９０９Ｂ１号に記述された光モジュールと本質的に同様であってもよい。上記特許は参照により本明細書に組み込まれている。相互接続構造２１０は、上記の相互接続構造１００と本質的に同様であってもよい。

光モジュール２００は、特に、ハイチャネルカウント光ユニット(a high channel count optical unit)２２０などの光ユニット２２０を備えている。光ユニット２２０はハイチャネルカウント光ユニットに限定されるものではなく、光受信器、光送信器、光トランシーバであってもよい。例えば、光ユニット２２０は、Ｇｉｂｏｎｅｙらによる米国特許第６，３５１，０２７Ｂ１号が記述するチップマウントエンクロージャ（ＣＭＥ、chip mounted enclosure）と本質的に同一であってもよい。上記特許は参照により本明細書に組み込まれている。光ユニット２２０は、ＢＧＡパッドアレイ２１２にもっとも近い端の反対側の端にあるか、またはその近辺または隣接した位置にある、相互接続構造２１０の四角形のエッジアレイ２１４に接続されている。光ユニット２２０のパッケージピン（図示せず）を、従来の任意の接続技術を使用して四角形のエッジアレイ２１４のパッド（図示せず）に接続することができる。接続技術の中には、ワイヤボンディング、ハンダ付け、導電接着ボンディングが含まれるが、これらに限定されるものではない。さらに、ＢＧＡパッドアレイ２１２と共にハンダボールを使用し、相互接続構造２１０を、マザーボード（図示せず）にある相手側のＢＧＡパッドアレイに接続している。相互接続構造２１０のマイクロストリップ送信線トレース(microstrip transmission line trace)２１６（図５Ｂには示されているが、明確化のために図５Ａでは省略されている）は、四角形のエッジアレイ２１４をＢＧＡパッドアレイ２１２に接続している。相互接続構造２１０のグランド面２１８（これも図５Ｂには示されているが、明確化のため図５Ａでは省略されている）は、四角のエッジアレイ２１４を介して光ユニット２２０のグランドに接続し、ＢＧＡパッドアレイ２１２を介してマザーボードのグランドに接続している。柔軟な基板２１７は、マイクロストリップトレース２１６とグランド面２１８を分離し支持している。マイクロストリップトレース２１６とグランド面２１８は、相互接続構造２１０の第１の部分２１０ａと第２の部分２１０ｂの両方の、柔軟な基板２１７の相対する面に沿って延びている。典型的には、マイクロストリップトレース２１６は、相互接続構造２１０の上面または外面に沿い、グランド面２１８は、折りたたまれた相互接続構造２１０の底面または内面に沿っている。

光ユニット２２０は、１つまたは複数の光ファイバ線（複数可、図示せず）が搬送する１つまたは複数の信号チャネルから光信号を受信および／または送信している。例えば、光ユニット２２０が光信号を受信するとき、光信号は光ユニット２２０によって高周波数の電気信号に変換されている。電気信号は、相互接続構造２１０のマイクロストリップ送信線トレース２１６がマザーボードに搬送し処理している。同様に、光ユニット２２０が光信号を送信するとき、マザーボードからの電気信号はマイクロストリップ送信線トレース２１６が光ユニット２２０に搬送している。光ユニット２２０の中では、電気信号は光信号に変換され光ファイバ線（複数可）に送信されている。光ユニット２２０がトランシーバの場合、光ユニット２２０は光信号の送信と受信の両方を行なっている。

例えば、１つまたは複数のチャネルを、各々のファイバが１つのチャネルに対応する多数の並列光ファイバで搬送することができる。別の例では、単一のファイバが多数のチャネルを備え、各々のチャネルを別の波長または周波数で搬送することもできる（例えば波長分割多重など）。さらに別の例では、多数のチャネルを多数の平行なファイバの組み合わせで搬送し、これらの並列なファイバのうち１つまたは複数が多数のチャネルを搬送することもできる。最後の例では、光ユニット２２０は並列光学素子の、波長分割多重光ユニット２２０と呼ぶことができる。

第１の部分２１０ａと第２の部分２１０ｂの間の芯２１９は、相互接続構造２１０に構造的な支持を提供する助けとなる。さらに、光ユニット２２０の近辺で、芯２１９はまたヒートシンクの役割も果たしている。別法としては、別のヒートシンク（図示せず）を相互接続構造２１０に組み込んで、光ユニット２２０が生成する熱の放散を補助してもよい。

光モジュール２００は、相互接続構造１００に関して上述したすべての特徴と利点を有している。例えば、図５Ａに示された光モジュール２００の実施形態は、相互接続構造２１０の中の曲げも含む。相互接続構造２１０の曲げ性により、最終的に相互接続構造するために、マザーボードに対する光ユニット２２０の種々の方向に有利に対応できる。

異なる回路素子を相互接続構造する、本発明による種々の実施形態を説明した。特に、相互接続構造と、相互接続構造を組み込んだ光モジュールを説明した。しかし、上記の実施形態は、本発明の原理を表す多くの特定の実施形態の一部を例示するものに過ぎないことを理解されたい。当業者であれば、本発明の範囲から離れることなく、多くの他の構成も容易に工夫できる。

本発明の１実施形態による折りたたまれたフレックス回路相互接続構造の斜視図である。図１Ａに描かれた折りたたまれたフレックス回路相互接続構造の側面図である。フレックス回路相互接続構造の第１の端の近辺にある、図１Ｂに描かれたフレックス回路相互接続構造の拡大側面図である。中心線のいずれかの側にパッドを有するボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）パッドアレイの例としての実施形態の上面図である。本発明による線形構成の電気インタフェースを有する、折りたたまれたフレックス回路相互接続構造の１実施形態の斜視図である。本発明によるＢＧＡパッドアレイの電気インタフェースを有する、折りたたまれたフレックス回路相互接続構造の１実施形態の斜視図である。本発明の別の実施形態による、デュアルインラインアレイの電気インタフェースを有する、折りたたまれたフレックス回路相互接続構造の斜視図である。本発明の別の実施形態による、四角形のエッジアレイの電気インタフェースを有する、折りたたまれたフレックス回路相互接続構造の斜視図である。四角形のエッジアレイの上半分と下半分の間に断絶を有する、四角形のエッジアレイのスタイルの電気インタフェースの実施形態を示す図である。対角線をはさんで相対する角に断絶を有する、四角形のエッジアレイスタイルの電気インタフェースの別の実施形態を示す図である。本発明の１実施形態による、サブシステムモジュールをマザーボードに接続する折りたたまれたフレックス回路相互接続構造の１実施形態の斜視図である。図４Ａに示された折りたたまれたフレックス回路相互接続構造の実施形態を使用した、折りたたまれたフレックス回路相互接続構造とマザーボードの間のボールグリッドアレイ接続の拡大側面図である。本発明の別の実施形態による、サブシステムモジュールをマザーボードに接続する折りたたまれたフレックス回路相互接続構造の実施形態の斜視図である。本発明による折りたたまれたフレックス回路相互接続構造を使用した光モジュールを示す図である。図５Ａに示された折りたたまれたフレックス回路相互接続構造の一部の拡大断面図である。

符号の説明

１００折りたたまれたフレックス回路相互接続構造（相互接続構造）
１０２第１の部分
１０４第２の部分
１１０柔軟な基板
１１２第１の面
１１４第２の面
１１６第１の端
１１８第２の端
１２０導電層
１２２電気トレースの第１の組
１２４電気トレースの第２の組
１３０折りたたみ部
１３０’ 第２の折りたたみ部
１４０パッドアレイ
１４２パッドアレイの第１の側
１４４パッドアレイの第２の側
１４６仮想の中心線
１５０電気インタフェース
１６０芯
１７２サブシステムモジュール
１７３接続ピン
１７４マザーボード
１８０曲げ部
１９０電気部品
２００光モジュール
２１０折りたたまれたフレックス回路相互接続構造（相互接続構造）
２１０ａ第１の部分
２１０ｂ第２の部分
２１２パッドアレイ
２１４エッジアレイ
２１６送信線トレース
２１８グランド面
２１９芯
２２０ハイチャネルカウント光ユニット

Claims

第１の端に折りたたみ部が設けられた基板と、
前記基板に支持され、高周波伝送路および前記第１の端に隣接するグリッドアレイインタフェースのパッドアレイが設けられ、前記高周波伝送路が前記パッドアレイのパッドに接続されている第１の導電層と、
前記基板を支持する芯と
を備え、
前記基板に第１の部分および第２の部分が設けられ、前記折りたたみ部が、前記第１の部分と前記第２の部分の間に配設され、前記第２の部分は、回路相互接続構造の長さに沿って前記折りたたみ部から離れる方向に延びており、前記第１の部分は、前記第２の部分に対して平行に配設され、
前記第１の部分及び前記第２の部分における前記基板の互いに対向する内周面には、グランド面として用いられる第２の導電層が配置され、前記第１の部分及び前記第２の部分における前記基板の外周面には、前記第１の導電層が配置され、前記芯は、前記第１の部分の前記第２の導電層と前記第２の部分の前記第２の導電層との間に配置されている回路相互接続構造。
前記第１の部分と前記第２の部分は、前記第１の端と相対する第２の端に向けて前記第１の端の方向を変化させる曲げ部を備えている、請求項１に記載の回路相互接続構造。
前記基板は前記第２の端に別の折りたたみ部を備え、前記第２の端は前記第１の端の反対側にあり、前記第１の部分と前記第２の部分が前記折りたたみ部と前記別の折りたたみ部との間にあり、前記基板がループを形成している、請求項１または２のいずれか一項に記載の回路相互接続構造。
前記導電層は、
前記第１の端の反対側にある前記第２の端に隣接し、前記高周波伝送路に接続される電気インタフェースをさらに備えている、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の回路相互接続構造。
前記パッドアレイは、前記第１の部分にあり、
前記電気インタフェースは、前記第１の部分と前記第２の部分のうち１つまたは両方に設けられている、請求項４に記載の回路相互接続構造。
前記パッドアレイは、ボールグリッドアレイまたはピングリッドアレイから選択され、
前記電気インタフェースは、ボールグリッドアレイとピングリッドアレイ、デュアルインラインアレイまたは４面または四角形のエッジアレイから選択された、グリッドアレイインタフェースの部分のうち１つまたは複数で構成されている、請求項４または５に記載の回路相互接続構造。
前記相互接続構造は相互接続するために素子を垂直にスタックする必要なく別々の回路素子に接続され、
前記パッドアレイは前記相互接続構造の前記第１の端に隣接する第１の回路素子に接続され、
前記電気インタフェースは前記回路相互接続構造の前記第２の端に隣接する第２の回路素子に接続され、
前記別々の回路素子は、前記回路相互接続構造の長さにほぼ等しいかまたは前記回路相互接続構造の長さより短い距離だけ離れている、請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の回路相互接続構造。
前記第１の部分と前記第２の部分のうちの１つに前記第１の折りたたみ部と第２の折りたたみ部の間に配置された別の電気インタフェースをさらに備え、
前記別の電気インタフェースが電気部品に接続されている、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の回路相互接続構造。
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の回路相互接続構造と、光ユニットとを備えた光モジュールであって、
前記回路相互接続構造は前記光ユニットを、前記光ユニットとマザーボードを相互接続構造するために垂直にスタックすることなく、前記光ユニットを前記マザーボードに接続している光モジュール。