JP4659082B2 - 光電気複合配線部品及びこれを用いた電子機器 - Google Patents
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フレキシブル基板101に電気配線102を形成し、このフレキシブル基板101の両端に電気コネクタ103を形成した構造である。このフレキシブルな電気コネクタ103付き電気ケーブル1000を用いることにより、機器を構成する基板または電子モジュール間の電気的インタフェースを自由な配線形状で行うことができるものである。
図10(b)には、フレキシブル基板101に電気配線102を形成し、この基板の両端または片端に電極1001を形成した構造のカードエッジタイプの電気ケーブル1002を示す。
カードエッジタイプの電気ケーブル1002は、フレキシブル基板側に電気コネクタ用の部品を設けることなく直接相手側のコネクタに嵌合させるものであり、フレキシブル基板101に部品をはんだ付けする必要がない。従って、低コストで高密度、薄型を実現することができる。
図11にはフレキシブル基板101にポリマ導波路1101を形成し、更にPD1102、アンプ1103などを集積し光信号を伝送する構造が示されている(例えば、特許文献1第9頁、図8参照)。
図12には、光伝送路としてポリマ導波路1201を用い、その両端に光接続用の基板(コネクタ)1202を形成した構造が示されている(例えば、特許文献2第6頁、図1参照)。
図13には、外部の多芯光コネクタ1301と多チャンネル光素子アレイ1302との間を接続するポリマ導波路フィルム1303が示されている(例えば、特許文献3第10頁、図13参照)。外部の多芯光コネクタ1301と光学的に接続するためのコネクタインタフェース1304を備えている。
しかし、光ファイバ1105との接続部1106は、サブミクロンから数ミクロン程度の高精度な位置合わせが必要であるため、低コスト化が困難である。更に光ファイバ1105との接続部1106に微小なゴミが入り込むと光接続損失が大きくなり、伝送品質が大きく劣化してしまう問題があった。
本発明においては、可撓性を有する基板に電気−光変換(E/O)部、光−電気変換(O/E)部、及び光導波路を設け、これらで形成される伝送路に高速信号を伝送させる光電気複合配線部品である。
光電気複合配線部品100には、可撓性及び光透過性を有するフレキシブル基板101に銅材からなる電気配線102が設けられ、更に複数の端子を有する電気コネクタ103が可撓性及び光透過性を有するフレキシブル基板101の両端に設けられている。この電気コネクタ103により各電子モジュール間において電気信号のインタフェースを行うことができる。なお、可撓性及び光透過性を有するフレキシブル基板101の材料としては、ポリマ材料が望ましく、ポリイミド、エポキシ、シリコーン、アクリル系ポリマなどが良い。
可撓性及び光透過性を有するフレキシブル基板101上にポリマ材料を滴下してスピンコートなどにより薄膜を形成しクラッド層206を形成する。続いてクラッド層206形成のポリマ材料より屈折率の高いポリマ材料を滴下してスピンコートなどにより薄膜を形成しコア層205を形成する。このコア層205が光導波路205となる。光導波路205のパターン化は紫外線硬化、エッチング、成形加工など種々の手法で行うことができる。次にコア層205を保護するため再度同様の工程でクラッド層207を形成して可撓性の光導波路部209の作製ができる。光導波路205の端面208の斜め加工は、成型または切削、若しくはエッチングにより形成することができる。なお、光導波路部209の比屈折率差、コア寸法などは、光導波路や基板の曲げに対する放射損失増への耐力や、光素子と光導波路の光結合における実装位置精度のトレランスなどに応じて、適宜決定すれば良い。
電子モジュール110から、一方の電気コネクタ103(図1の左側)を介して電気配線108を経てドライバIC202に高速信号が入力される。電子モジュール110からの高速信号に基づきドライバIC202は発光素子(面発光レーザ)201の発光を制御する。
面発光レーザ(VCSEL)201は、可撓性及び光透過性を有するフレキシブル基板101(ポリイミドなど)上にフリップチップ実装され、面発光レーザ(VCSEL)201から出射した光信号は、フレキシブル基板101を透過した後、フレキシブル基板101の下方に設けられた光導波路205に入射する。ここで光導波路205の端面208は光の進行方向に対し略45度に斜め加工されており、斜め加工面は光導波路205とは屈折率の異なる層210(ここでは空気層)に接しているため、光信号は45度の傾斜面211で反射され光導波路205内に沿って伝播し、更に光導波路205の他方の端面211も略45度に斜め加工されているため再び光信号は略45度の傾斜面211で反射されて、第2図の上方向に伝播方向を変える。フレキシブル基板101を透過した信号光は、フレキシブル基板101の上面に設けられた受光素子203に入射し電気信号に変換された後、信号増幅IC204によって電気信号の増幅が行なわれ、他方(図1の右側)の電気コネクタ103を介して外部の電子モジュールに伝送される。
光の進行方向に対し一面212が略45度に斜め加工されると共に、この斜め加工面に金属膜などを蒸着して光反射部213を形成し、光反射用光学部品214をこの光導波路部209の端面215に接続したものである。これにより光導波路部209の端面215を略45度に斜め加工するプロセスが不要となり、歩留まりを向上することができる。
一方の電気コネクタ103(図1の左側)と電気−光変換(E/O)部104との間の可撓性の基板上に多重化回路(MUX)301を設け、他方(図1の右側)の電気コネクタ103と光−電気変換(O/E)部106との間のフレキシブル基板101上に分離回路(DMUX)302を設けた。この構成により、信号を多重化して伝送することができるため、伝送容量を大幅に増加することが可能となる。また、伝送容量が同等の場合は光信号の配線数を削減することができるため、高価な電気−光変換(E/O)部104、及び光−電気変換(O/E)部106の数を削減でき、低コスト化に有利である。
一方(図1の左側)の電気コネクタ103の外部近傍に多重化回路(MUX)301を設け、他方(図1の右側)の電気コネクタ103の外部近傍に分離回路(DMUX)302を設けた。この構成により、信号を多重化して伝送することができるため、伝送容量を大幅に増加することが可能となる。また、伝送容量が同等の場合は光信号の配線数を削減することができるため、高価な電気−光変換(E/O)部104、及び光−電気変換(O/E)部106の数を削減でき、低コスト化に有利である。
配線の自由度が高くなり、フレキシブル性が更に向上する。また多ポートな電子デバイス間の接続などが容易となる。
電気配線102が長くなると伝送路のインピーダンスが変化したり、電気コネクタ103から外部の電子モジュールへの電気的接続時のインピーダンスの不一致などにより、反射が発生し電気信号の劣化となる。本構造は、高速信号が伝搬する電気−光変換(E/O)部104、または光−電気変換(O/E)部106の近傍に終端抵抗701を設けてインピーダンスを整合し、電気信号の反射を抑えるものである。伝送特性の品質を向上することができ、高速・大容量伝送が可能となる。
光信号伝送を行わないときは、光電気複合配線部品800のシャットダウン信号入力端子801に外部装置(図示せず)から制御信号を入力し、電気−光変換(E/O)部104、及び光−電気変換(O/E)部106をシャットダウンするものである。本構成によれば、光信号伝送を行わないとき電気−光変換(E/O)部104、及び光−電気変換(O/E)部106の動作をシャットダウンするため省電力化を図る事ができる。
なお、カードエッジ用コネクタと嵌合する光電気複合配線部品900の実施例は図9に限定されるものでは無く、図1から図8に示す光電気複合配線部品の電気コネクタ103に代えて、嵌合用電極1001を設けることにより、カードエッジ用コネクタと嵌合することができる。
101 フレキシブル基板
102 電気配線
103 電気コネクタ
104 電気−光変換(E/O)部
105、107 端子
106 光−電気変換(O/E)部
110 電子モジュール
201 発光素子
202 ドライバIC
203 受光素子
204 信号増幅IC
205 光導波路(コア層)
206、207 クラッド層
208、211 端面(45度傾斜面)
209 光導波路部
210 空気層
214 光反射用光学部品
301 多重化回路(MUX)
302 分離回路(DMUX)
501〜505 電気コネクタ
601 発光素子(端面発光LD)
602 反射部材
603 金属膜
701 終端抵抗
801 シャットダウン信号入力端子
1001 嵌合用電極
Claims (7)
- 可撓性及び光透過性の基板と、
前記基板の一方の端に設けられた、第1の電子モジュールと接続するインターフェースとなる第1の電気コネクタと、
前記基板の他方の端に設けられた、第2の電子モジュールと接続するインターフェースとなる第2の電気コネクタと、
前記基板の一方の面上に設けられ、前記第1の電気コネクタと前記基板に設けられた第1の電気配線によって電気的に接続される、電子部品及び発光素子を有する電気−光変換(E/O)部と、
前記基板の前記一方の面上に設けられ、前記第2の電気コネクタと前記基板に設けられた第2の電気配線によって電気的に接続される、電子部品及び受光素子を有する光−電気変換(O/E)部と、
前記基板の前記一方の面と反対側の他方の面上に設けられ、前記電気−光変換(E/O)部と前記光−電気変換(O/E)部とを光学的に結合する可撓性の光導波路と、
前記基板の前記一方の面上に設けられ、前記第1の電気コネクタと前記第2の電気コネクタの間を、前記電気−光変換(E/O)部及び前記光−電気変換(O/E)部を介さずに、電気的に接続する第3の電気配線と、
を備え、
前記第1の電気コネクタ及び前記第2の電気コネクタには、外部装置からの制御信号により前記電気−光変換(E/O)部及び前記光−電気変換(O/E)部の動作をシャットダウン制御するシャットダウン信号入力端子が設けられた、
光電気複合配線部品。 - 前記電気−光変換(E/O)部の発光素子が面発光レーザであることを特徴とする請求項1に記載の光電気複合配線部品。
- 前記電気−光変換(E/O)部と、前記光−電気変換(O/E)部と、前記光導波路とで形成される伝送路が、1つ以上前記可撓性の基板に設けられ、前記第3の電気配線は、低速信号、電源電圧などの伝送路とされたことを特徴とする請求項1又は2に記載の光電気複合配線部品。
- 前記第1の電気コネクタと、前記電気−光変換(E/O)部の間に複数の電気信号を多重化する多重化回路が設けられ、前記第2の電気コネクタと、前記光−電気変換(O/E)部の間に多重化電気信号を分離する分離回路が設けられたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の光電気複合配線部品。
- 請求項1乃至3のいずれかに記載の前記光電気複合配線部品の外部に、前記電気−光変換(E/O)部側の前記第1の電気コネクタと接続される複数の電気信号を多重化する多重化回路が設けられると共に、前記光電気複合配線部品の外部に、光−電気変換(O/E)部側の前記第2の電気コネクタと接続される多重化された電気信号を複数の電気信号に分離する分離回路が設けられたことを特徴とする光電気複合配線部品。
- 前記基板に終端抵抗を設けたことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の光電気複合配線部品。
- 機器を構成する基板または電子モジュール間の伝送路として請求項1乃至6のいずれかに記載の前記光電気複合配線部品を用いたことを特徴とする電子機器。
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