JP4717020B2 - 中継基板および光通信モジュール - Google Patents

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Description

この発明は、多層基板同士の接続を中継する中継基板に関する。ただし、この発明の利用は、多層基板同士の接続に限られない。
従来、光送受信モジュール内で使用される、多層構成のプリント回路基板と光デバイスとの間の高周波信号の接続にはフレキシブル基板(FPC:Flexible Printed Circuits)が用いられている(たとえば、下記特許文献1参照。)。フレキシブル基板は、通常のワイヤなどと比較して高速の伝送が可能である。また、フレキシブル基板は、柔軟性があり大きく変形させることができるため、接続する基板同士の位置ずれを調節することができる。
図42は、従来のプリント回路基板と光デバイスとの接続形態を示す斜視図である。図42に示すように、半導体集積回路(IC:Integrated Circuit)3811を実装した従来のプリント回路基板3810は、フレキシブル基板3830を介して光デバイス3840に接続されている。ここで、フレキシブル基板3830はプリント回路基板3810に直接接続されている。
図43は、従来のプリント回路基板とフレキシブル基板との接続部を示す斜視図である。図43に示すように、フレキシブル基板3830の信号ライン3830aは、プリント回路基板3810の信号ライン3810aに直接接続されている。フレキシブル基板3830の接地ライン3830bおよび接地ライン3830cは、プリント回路基板3810の接地ライン3810bおよび接地ライン3810cにそれぞれ直接接続されている。
図44は、図43のM−M線断面図である。図44に示すように、フレキシブル基板3830は、一方の面に信号ライン3830aを形成し、他方の面に接地ライン3830bを形成している。フレキシブル基板3830は、信号ライン3830aが形成された面をプリント回路基板3810側にして、プリント回路基板3810の信号ライン3810aに接続されている。
特開2005−26801号公報
しかしながら、20Gbps,40Gbpsなどの高速伝送においては、プリント回路基板3810の電極にフレキシブル基板3830を直接接続すると、プリント回路基板3810の影響によりフレキシブル基板3830上の伝送線路の実効誘電率が変化し、この結果、フレキシブル基板3830における特性インピーダンスが変化し、信号波形が劣化するという問題がある。
また、プリント回路基板3810によるフレキシブル基板3830への影響が出ないように、フレキシブル基板3830を、信号ライン3830aが形成された面をプリント回路基板3810側にしてプリント回路基板3810に接続した場合も、フレキシブル基板3830における所望の特性インピーダンスを得ることができず信号波形が劣化するという問題がある。
また、個々のプリント回路基板3810は、大きな基板にマスクによって配線を形成して基板を切断することで製造する。この製造方法では、切断の位置精度が低く、プリント回路基板3810の外形に対して配線位置を正確に決めることが困難であるため、フレキシブル基板3830と接続するプリント回路基板3810の電極をプリント回路基板3810の端ぎりぎりに配置することが困難である。
したがって、プリント回路基板3810の端に電極が形成されない部分が生じ、フレキシブル基板3830の、プリント回路基板3810による影響を受ける部分の面積が大きくなる。このため、フレキシブル基板3830における特性インピーダンスが変化して信号波形が劣化するという問題がある。
また、プリント回路基板3810と光デバイス3840をワイヤによって直接接続する場合、20Gbps,40Gbpsなどの高速伝送の特性を確保するためには、ワイヤ長をなるべく短く(たとえば、200μm以下に)する必要がある。しかし、電極をプリント回路基板3810の端ぎりぎりに配置することが困難であるためワイヤ長が長くなり、伝送の特性を確保することができないという問題がある。
また、手作業で個別にプリント回路基板3810を削ることによってプリント回路基板3810の端ぎりぎりに電極を配置することも考えられる。しかし、プリント回路基板3810のレイアウト上の制約が大きく、光送受信モジュールとしての小型化が困難であり、コストアップの要因となるという問題がある。
また、フレキシブル基板3830とプリント回路基板3810との接続は通常半田付けによって行うが、フレキシブル基板3830の電極は、フレキシビリティを確保するためにメタル厚みが20μm程度であり強度が弱い。このため、不良が生じた場合にフレキシブル基板3830をプリント回路基板3810から取り外した場合にフレキシブル基板3830の電極が破損し、取り外したフレキシブル基板3830をプリント回路基板3810または他の多層基板に再接続することができないという問題がある。
図45は、従来のプリント回路基板の特性と半田量との関係を示す特性図である。図46は、図43のM−M線断面図(半田量多)である。図47は、図43のM−M線断面図(半田量少)である。図45において、横軸は、プリント回路基板3810が入出力する信号の周波数(GHz)を示している。符号4101は、プリント回路基板3810が入出力する信号の透過特性を示している。符号4102は、プリント回路基板3810が入出力する信号の反射特性を示している。
実線は、図46に示すように、プリント回路基板3810の信号ライン3810aをフレキシブル基板3830の信号ライン3830aに接続(接地面の接続も同様)するための半田4201の量が多い場合のプリント回路基板3810の特性を示している。点線は、図47に示すように、半田4201の量が少ない場合のプリント回路基板3810の特性を示している。
図46および図47に示すようにプリント回路基板3810をフレキシブル基板3830に接続する場合、図45に示すように、プリント回路基板3810をフレキシブル基板3830に接続するための半田4201の量によってプリント回路基板3810の透過特性および反射特性が大きく異なる
これに対して、プリント回路基板3810とフレキシブル基板3830との接続は、半田を使用しない溶接や圧着の方法によって行うことが考えられる。しかし、フレキシブル基板3830は、堅いセラミック基板に対しては接続が可能であるが、樹脂製で柔らかいプリント回路基板3810に対しては接続することが困難であり、また、接続後には取り外し再使用することができないという問題がある。
図48は、従来のプリント回路基板とフレキシブル基板との接続部分の変形例を示す縦断正面図である。図48に示すように、フレキシブル基板3830に別途リード端子4401を設け、リード端子4401を介してフレキシブル基板3830をプリント回路基板3810に接続することも考えられる。しかし、フレキシブル基板3830は熱に対する耐性が弱く、強度を保ちながらリード端子4401を接続することは困難であるという問題がある。
この発明は、上述した問題点を解消するものであり、多層基板同士の高速信号の伝送特性を向上させることができる中継基板および光通信モジュールを提供することを目的とする。
この発明にかかる中継基板は、回路搭載基板と他の回路との接続を、特性インピーダンスを維持しつつ中継する中継基板であって、所定の厚みを有する基板部材と、前記基板部材の一方の面から他方の面に導出された信号路であって、前記基板部材の一方の面に形成され、前記回路搭載基板の信号ラインに接続される第1信号路と、前記基板部材の他方の面に形成され、前記他の回路の信号ラインに接続される第2信号路と、前記基板部材の厚み方向に形成され、前記第1信号路と前記第2信号路とを接続する第3信号路とを有する信号路と、前記基板部材の一方の面に形成され、前記回路搭載基板の信号ラインに接続される前記信号路の第1電極と、前記基板部材の他方の面に形成され、前記他の回路の信号ラインに接続される前記信号路の第2電極と、前記基板部材の一方の面に形成され、前記第2信号路の一部と対応する接地面と、を備え、前記信号路は、当該信号路に対応して形成される接地面との間の距離に応じた幅を有し、前記第1信号路と、前記第2信号路における前記接地面と対応しない部分とは、前記回路搭載基板の接地ラインとの間でマイクロストリップ線路を形成することを特徴とする
上記構成によれば、信号路の幅を途中で変えることで特性インピーダンスを維持しつつ、基板部材の厚みによって他の多層基板と回路搭載基板との距離が生じ、他の回路が回路搭載基板による影響を受けないようにすることができる。
この発明によれば、多層基板同士の高速信号の伝送特性を向上させることができるという効果を奏する。
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる中継基板および光通信モジュールの好適な実施の形態を詳細に説明する。
(実施の形態)
図1は、実施の形態にかかる中継基板を示す斜視図である。図1に示すように、プリント回路基板110には、IC111と、中継基板120と、が設けられている。光デバイス140(他の回路)にはフレキシブル基板130が設けられている。フレキシブル基板130は、プリント回路基板110の中継基板120に接続されている。中継基板120は、基板端まで加工が可能で、電極の位置精度が取れるセラミック基板などである。また、中継基板120は、プリント回路基板110よりも誘電率が高い。
光デバイス140は内部に光素子140aを備えている。光デバイス140は、プリント回路基板110から出力された電気信号を光信号に変換して他の装置へ出力するLED(Light Emitting Diode)やLD(Laser Diode)などのデバイスである。また、光デバイス140は、他の装置から出力された光信号を電気信号に変換してプリント回路基板110へ出力するPD(Photo Diode)などのデバイスであってもよい。
プリント回路基板110、中継基板120、フレキシブル基板130および光デバイス140は、他の装置と通信を行う光通信モジュールを構成する。光通信モジュールは、ここでは送受信を行うデバイスであるが、光通信モジュールは送信のみを行う光送信モジュールまたは光受信モジュールであってもよい。
図2は、実施の形態にかかる中継基板を示す平面図である。図2の点線に示すように、中継基板(基板部材)120の裏面(一方の面)には、信号路121a(第1信号路)および接地面121b(第1接地面)が形成されている。接地面121bは、信号路121aに対する接地面となっており、信号路121aを囲むコの字型に形成されている。
中継基板120の表面(他方の面)には、信号路123a(第2信号路)、接地面123bおよび接地面123c(第2接地面)が配置されている。信号路123a、接地面123bおよび接地面123cはコプレーナ線路を形成していてもよい。中継基板120の表面の接地面123bおよび接地面123cは、ビア124bを介して中継基板120の裏面の接地面121bに接続されている。
また、中継基板120は、信号リード端子(S:Signal)122aおよび接地リード端子(G:Grand)122b〜122fを備えている。信号リード端子122a、接地リード端子122bおよび接地リード端子122cは、中継基板120の裏面の一辺に設けられている。接地リード端子122bおよび接地リード端子122cは、信号リード端子122aを挟んで設けられている。
接地リード端子122d〜122fは、中継基板120の裏面の、信号リード端子122aが設けられた一辺とは反対の辺に設けられている。信号リード端子122aは、中継基板120の裏面の信号路121aに対して半田付けなどによって接続されている。接地リード端子122b〜122fは、中継基板120の裏面の接地面121bに対して半田付けなどによって接続されている。
ここで、中継基板120の表面の信号路123aは、中継基板120の裏面に接地面121bが形成されていない部分が幅W1で形成されているとする。また、中継基板120の表面の信号路123aは、中継基板120の裏面に接地面121bが形成されている部分が幅W2で形成されているとする。
図3は、図2のA−A線断面図である。図3に示すように、中継基板120の裏面の信号路121aは、中継基板120の厚み方向に貫通されたビア124a(第3信号路)を介して、中継基板120の表面の信号路123aに接続されている。また、信号路121aは、信号リード端子122aからビア124aまでの短い距離によって形成されている。
このように、信号路121a、ビア124aおよび信号路123aからなる信号路は、中継基板120の裏面から他方の面に導出されている。信号路121aの中継基板120の裏面の端部は、所定の面積を有し、信号リード端子122aと接続する電極(第1電極)となる。また、信号路121aの中継基板120の表面の端部は、所定の面積を有し、フレキシブル基板130と接続する電極(第2電極)となる。
なお、ここでは、中継基板120の表面の信号路123a、接地面123bおよび接地面123cはビア124aおよびビア124bを介して裏面の信号路121aおよび接地面121bに接続されているとして説明したが、中継基板120の表面の信号路123a、接地面123bおよび接地面123cは、中継基板120の側面を経由して裏面の信号路121aおよび接地面121bに接続されてもよい(以下同様)。
図4は、実施の形態にかかる中継基板を適用したプリント回路基板を示す平面図である。図4において、図2に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図4に示すように、プリント回路基板110の表面には信号ライン110aが形成されている。また、プリント回路基板110の表面には、信号ライン110aを挟んで接地ライン110bおよび接地ライン110cが形成されている。
信号ライン110a、接地ライン110bおよび接地ライン110cはコプレーナ線路を形成している。中継基板120の裏面の信号路121aは、プリント回路基板110の信号ライン110aと信号リード端子122aを介して接続されている。信号リード端子122aは、プリント回路基板110の信号ライン110aに対して半田付けなどによって接続される。
中継基板120の裏面の接地面121bは、プリント回路基板110の接地ライン110bおよび接地ライン110cと、接地リード端子122bおよび接地リード端子122cを介してそれぞれ接続されている。接地リード端子122bおよび接地リード端子122cは、プリント回路基板110の接地ライン110bおよび接地ライン110cに対して半田付けなどによってそれぞれ接続される。
点線に示すように、フレキシブル基板130の裏面には信号ライン131aが形成されている。また、フレキシブル基板130の裏面には、信号ライン131aを挟んで接地ライン131bおよび接地ライン131cが形成されている。信号ライン131a、接地ライン131bおよび接地ライン131cはコプレーナ線路を形成している。また、信号ライン131a、接地ライン131b、接地ライン131cおよび接地ライン132はマイクロストリップ線路を形成している。
フレキシブル基板130の表面の一面には接地ライン132が形成されている。フレキシブル基板130の表面の接地ライン132は、フレキシブル基板130の裏面の接地ライン131bとビア133bを介して接続されている。また、接地ライン132は、フレキシブル基板130の裏面の接地ライン131cとビア133cを介して接続されている。
フレキシブル基板130の信号電極134aはフレキシブル基板130の信号ライン131aから導出されている。フレキシブル基板130の接地電極134bはフレキシブル基板130の接地ライン131bから導出されている。フレキシブル基板130の接地電極134cはフレキシブル基板130の接地ライン131cから導出されている。
フレキシブル基板130の信号電極134aは、中継基板120の信号路123aに接続されている。フレキシブル基板130の接地電極134bは、中継基板120の接地面123bに接続されている。フレキシブル基板130の接地電極134cは、中継基板120の接地面123cに接続されている。信号電極134a、接地電極134bおよび接地電極134cは、信号路123a、接地面123bおよび接地面123cに対して半田付けなどによって接続される。
なお、ここでは、プリント回路基板110の信号ライン110aを、他の電極との干渉を防ぐために接地ライン110bおよび接地ライン110cで挟む構成としたが、この構成には限らない。たとえば、信号ライン110aと他の電極との間隔が広い場合には接地ライン110bおよび接地ライン110cを設けない構成としてもよい。この場合、中継基板120の接地面121bはプリント回路基板110の接地ライン110bに接続すればよい。
図5は、図4のB−B線断面図(その1)である。図5において、図3に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図5に示すように、プリント回路基板110の内部には接地ライン110dが内層配線されている。内層配線された接地ライン110dはプリント回路基板110の表面まで導出されている。中継基板120の裏面の接地リード端子122bは、接地ライン110dのプリント回路基板110の表面に導出された部分に対して半田付けなどによって接続されている。
ここで、信号リード端子122aおよび接地リード端子122bは一定の厚みを有しており、互いに距離を置いて配置されている。このため、信号リード端子122a、接地リード端子122b、中継基板120およびプリント回路基板110によって空間125が形成される。空間125の誘電率は1である。
符号126aは信号の接続経路を模式的に示すものである。プリント回路基板110の信号ライン110aは、信号リード端子122a、信号路121a、ビア124aおよび信号路123aを介してフレキシブル基板130の信号ライン131aに接続されている。これにより、フレキシブル基板130は、プリント回路基板110との間に距離を有してプリント回路基板110の信号ライン110aと接続される。
符号126bは接地面の接続経路を模式的に示すものである。プリント回路基板110の接地ライン110dは、接地リード端子122d、接地面121b、ビア124b、接地面123bおよび接地面123cを介してフレキシブル基板130の接地ライン132に接続されている。これにより、信号路の接続経路126aは、接地面の接続経路126bとの間でマイクロストリップ線路を維持しつつ、プリント回路基板110とフレキシブル基板130とを接続する。
図6は、図4のB−B線断面図(その2)である。図6において、図5に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。符号601に示すように、プリント回路基板110の信号ライン110aは、プリント回路基板110の接地ライン110dと対応してマイクロストリップ線路を形成している。また、符号602に示すように、中継基板120の表面の信号路123aの、中継基板120の裏面に接地面121bが形成されていない部分は、プリント回路基板110の接地ライン110dと対応してマイクロストリップ線路を形成している。
また、符号603に示すように、中継基板120の表面の信号路123aの、中継基板120の裏面に接地面121bが形成されている部分に対応する接地面は、中継基板120の裏面の接地面121bである。このように、中継基板120は、信号路121aから信号路123aまで接地面を確保したマイクロストリップ線路となっている。
マイクロストリップ線路のインピーダンスZ0は、1/Z0∝√εxw/hで示すことができる。ここで、εは誘電率、wは配線幅、hは基板厚である。この式に従えば、インピーダンスZ0が一定の場合、配線幅wは基板厚hに反比例する。また、配線幅wおよび基板厚hのずれによるインピーダンスの誤差はεが小さいほど少ない。
これに基づいて、信号路121aおよび信号路123aは、対応する接地面との間の距離に応じた幅を有している。ここでは、プリント回路基板110の信号ライン110aの幅は、プリント回路基板110の接地ライン110dとの間で特性インピーダンスを50Ωに保つ幅とされている。
また、中継基板120の表面の信号路123aの、中継基板120の裏面に接地面121bが形成されていない部分の幅W1(図2参照)は、プリント回路基板110の接地ライン110dとの間で特性インピーダンスを50Ωに保つ幅とされている。また、中継基板120の表面の信号路123aの、中継基板120の裏面に接地面121bが形成されている部分の幅W2は、中継基板120の裏面の接地面121bとの間で特性インピーダンスを50Ωに保つ幅とされている。
符号602に示す信号路123aと接地ライン110bとの距離は、符号603に示す信号路123aと接地面121bとの距離よりも大きい。このため、プリント回路基板110の信号ライン110aから中継基板120の表面の信号路123aまでのマイクロストリップ線路の特性インピーダンスを常に50Ωとするためには、中継基板120の表面の信号路123aにおける符号603で示す部分の幅W2は、符号602で示す部分の幅W1よりも狭くする(図2参照)。この場合、信号路123aの幅は連続的に変化しているとよい。これにより、より良好な伝送特性を得ることができる。
この構成により、フレキシブル基板130は、特性インピーダンスを維持しつつ、プリント回路基板110の信号ライン110aと接続される。また、フレキシブル基板130は、プリント回路基板110との間に高さ方向の距離を有してプリント回路基板110の信号ライン110aと接続される。このため、フレキシブル基板130はプリント回路基板110の影響を受けずに特性インピーダンスを維持できるため、伝送特性を向上させることができる。
また、中継基板120は、基板端まで加工が可能で、電極の位置精度が取れるセラミック基板などであるため、フレキシブル基板130を中継基板120の端ぎりぎりに接続することができる。このため、フレキシブル基板130はプリント回路基板110の影響を受けずに特性インピーダンスを維持でき、伝送特性を向上させることができる。
また、幅W2を幅W1より狭くすることで、プリント回路基板110の信号ライン110aから中継基板120の信号路123aまでのマイクロストリップ線路の特性インピーダンスを一定(ここでは50Ω)にすることができる。また、線路の種類を変更することなく特性インピーダンスを確保できるため、高周波信号の接続において高速なデータ伝送特性(たとえば50GHz)を得ることができる。
また、プリント回路基板110よりも誘電率が高い材質を中継基板120に使用することで、プリント回路基板110によるフレキシブル基板130への影響を小さくして特性インピーダンスを維持できるため、伝送特性を向上させることができる。また、中継基板120の外形を通常のICパッケージと同じ形状にすることにより、プリント回路基板110に中継基板120を自動搭載することも可能である。
また、中継基板120をセラミックによって形成した場合、中継基板120は自由に形状を選択できるため、中継基板120に設ける電極のサイズの精度を上げることができる。また、中継基板120に設ける電極の位置、形状も自由に選択することができるため、プリント回路基板110および中継基板120を含むモジュールの小型化を図ることができる。
また、マイクロストリップ線路は線路上に半田を塗布しても特性インピーダンスが変わらないため、半田の量による特性インピーダンスの誤差は小さい。このため、安定した特性インピーダンスを得ることができる。また、厚みを有する信号リード端子122aおよび接地リード端子122bを介して中継基板120をプリント回路基板110に接続するため接続部の強度が向上する。
また、厚みを有する信号リード端子122aおよび接地リード端子122bを介して中継基板120をプリント回路基板110に接続するため、中継基板120およびフレキシブル基板130をプリント回路基板110から取り外しても破損が少ない。このため、取り外した中継基板120およびフレキシブル基板130をプリント回路基板110または他の多層基板に再接続することができる。
また、信号リード端子122aおよび接地リード端子122bを介して中継基板120をプリント回路基板110に接続することによって形成される空間125の誘電率は1であり、セラミックによって形成された中継基板120およびプリント回路基板110の誘電率に比べてはるかに小さい。このため、半田付けの際に中継基板120とプリント回路基板110との位置が多少ずれた場合にも特性インピーダンスを維持することができる。
図7は、実施の形態にかかる中継基板を適用したプリント回路基板の特性を示す特性図である。図7において、横軸は、プリント回路基板110が入出力する信号の周波数(GHz)を示している。符号701は、プリント回路基板110が入出力する信号の透過特性を示している。符号702は、プリント回路基板110が入出力する信号の反射特性を示している。
点線は、従来のプリント回路基板の特性を示している。実線は、実施の形態にかかる中継基板120を適用したプリント回路基板110の特性を示している。図7に示すように、実施の形態にかかる中継基板120を適用したプリント回路基板110は、従来と比べて透過特性が高くなり反射特性が低くなっている。すなわち、実施の形態にプリント回路基板110は、従来と比べて透過特性および反射特性が向上している。
符号703は、実施の形態にかかる中継基板120を適用したプリント回路基板110における、従来のプリント回路基板と比較した帯域の改善量を示している。符号703で示すように、実施の形態にかかる中継基板120を適用したプリント回路基板110における帯域は、従来のプリント回路基板における帯域と比べて約2.5倍に改善されている。
図8は、実施の形態にかかる中継基板を適用したプリント回路基板の特性と配線の幅との関係を示す特性図である。図8において、横軸は、プリント回路基板110が入出力する信号の周波数(GHz)を示している。符号801は、プリント回路基板110が入出力する信号の透過特性を示している。符号802は、プリント回路基板110が入出力する信号の反射特性を示している。
点線は、中継基板120の表面の信号路123aの幅を一定とした場合(W1=W2)のプリント回路基板110の特性を示している。実線は、中継基板120の表面の信号路123aの幅を変えた場合(W1>W2、図2参照)のプリント回路基板110の特性を示している。図8に示すように、中継基板120の表面の信号路123aの幅を変えた場合のプリント回路基板110は、中継基板120の表面の信号路123aの幅を一定とした場合のプリント回路基板110と比べて透過特性が高くなり反射特性が低くなっている。
符号803は、中継基板120の表面の信号路123aの幅を変えた場合のプリント回路基板110における、中継基板120の表面の信号路123aの幅を一定とした場合のプリント回路基板110と比較した帯域の改善量を示している。符号803で示すように、中継基板120の表面の信号路123aの幅を変えた場合のプリント回路基板110における帯域は、中継基板120の表面の信号路123aの幅を一定とした場合のプリント回路基板110における帯域と比べて約70%改善されている。
図9は、実施の形態にかかる中継基板を適用したプリント回路基板の帯域とリード端子の厚みとの関係を示す特性図である。図9において、横軸は、信号リード端子122aおよび接地リード端子122bの厚み(mm)を示している。縦軸は、プリント回路基板110の帯域(GHz)を示している。
図9に示すように、信号リード端子122aおよび接地リード端子122b〜122fの厚みの広い範囲において安定した帯域を得ることができる。特に、信号リード端子122aおよび接地リード端子122b〜122fの厚みを0.05mm〜0.25mmとすることで、たとえば半田量が変化した場合でも良好な特性を安定して得ることができる。
図10は、実施の形態にかかる中継基板の変形例1の中継基板を示す平面図である。図10において、図2に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図10の点線に示すように、実施の形態にかかる中継基板120の変形例1は、内部に信号路1001(第4信号路)を通過させるストリップライン構造である。
また、中継基板120の表面に形成された接地面1002は、信号路123aを囲むコの字型に形成されている。このため、中継基板120の内部を通過する信号路1001は、中継基板120の裏面の接地面121bと、表面の接地面1002と、に挟まれる。この構成により、より厚い中継基板120を用いた接続が可能になり、中継基板120の厚みが必要な状況にも対応することができる。
図11は、図10のC−C線断面およびプリント回路基板を示す断面図である。図11において、図5に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図11に示すように、中継基板120の裏面の信号路121aは、中継基板120の内部を通過する信号路1001の一端にビア1101を介して接続されている。
中継基板120の内部を通過する信号路1001の他端は、中継基板120の表面の信号路123aにビア1102を介して接続されている。符号1103に示すように、プリント回路基板110の信号ライン110aは、プリント回路基板110の接地ライン110dと対応してマイクロストリップ線路を形成している。
また、符号1104に示すように、中継基板120の内部を通過する信号路1001の、中継基板120の裏面に接地面121bが形成されていない部分は、中継基板120の表面の接地面1002と対応してマイクロストリップ線路を形成している。また、符号1105に示すように、中継基板120の内部を通過する信号路1001の、中継基板120の裏面に接地面121bが形成されている部分は、中継基板120の表面の接地面1002および中継基板120の裏面の接地面121bと対応してマイクロストリップ線路を形成している。
信号路1001は、対応する接地面との間の距離に応じた幅を有している。ここでは、プリント回路基板110の信号ライン110aの幅は、プリント回路基板110の接地ライン110dとの間で特性インピーダンスを50Ωに保つ幅とされている。また、中継基板120の内部を通過する信号路1001の、中継基板120の裏面に接地面121bが形成されていない部分の幅W1は、中継基板120の表面の接地面1002との間で特性インピーダンスを50Ωに保つ幅とされている。
また、中継基板120の内部を通過する信号路1001の、中継基板120の裏面に接地面121bが形成されている部分の幅W2は、中継基板120の表面の接地面1002および中継基板120の裏面の接地面121bとの間で特性インピーダンスを50Ωに保つ幅とされている。なお、中継基板120の表面に形成された接地面1002は、中継基板120の内部にビア1101が通過している部分には形成されないようにすることで、特性インピーダンスをより安定して維持することができる。
この構成においても、フレキシブル基板130は、特性インピーダンスを維持しつつ、プリント回路基板110の信号ライン110aと接続される。また、フレキシブル基板130は、プリント回路基板110との間に高さ方向の距離を有してプリント回路基板110の信号ライン110aと接続される。このため、フレキシブル基板130はプリント回路基板110の影響を受けずに特性インピーダンスを維持できるため、伝送特性を向上させることができる。
また、中継基板120は、基板端まで加工が可能で、電極の位置精度が取れるセラミック基板などであるため、フレキシブル基板130を中継基板120の端ぎりぎりに接続することができる。このため、フレキシブル基板130はプリント回路基板110の影響を受けずに特性インピーダンスを維持でき、伝送特性を向上させることができる。
図12は、フレキシブル基板の信号路が形成された面の一例を示す平面図である。図12に示すように、フレキシブル基板130の信号ライン131aが形成された面には、信号ライン131aを挟んで接地ライン131bおよび接地ライン131cが形成されている。接地ライン131bは、反対面に形成された接地ライン132にビア133bを介して接続されている。接地ライン131cは、反対面に形成された接地ライン132にビア133cを介して接続されている。
ここで、信号ライン131aの、信号電極134aとは反対側の端部の電極を信号電極1204aとする。接地ライン131bの、接地電極134bとは反対側の端部の電極を接地電極1204bとする。接地ライン131cの、接地電極134cとは反対側の端部の電極を接地電極1204cとする。
図13は、図12のD−D線断面図である。図13に示すように、フレキシブル基板130は、基板部1301を、信号ライン131aが形成された面と、接地ライン132とを挟むことによって形成されている。信号ライン131aの信号電極134aおよび信号電極1204aは、基板部1301および接地ライン132から突出するように信号ライン131aから導出されている。基板部1301は、ポリィミドなどの可撓性を有する基板である。また、基板部1301には、より特性のよい液晶ポリマーなどを使用してもよい。
図14は、フレキシブル基板と光デバイスとの接続部を示す斜視図である。図15は、図14のE−E線断面図である。図14および図15に示すように、フレキシブル基板130は、信号ライン131aが形成された面を光デバイス140側にして光デバイス140に接続されている。光デバイス140には、セラミック基板1501を挟んで信号ライン1502aおよび接地ライン1503が形成されている。
フレキシブル基板130の信号ライン131aの信号電極1204aは、光デバイス140の信号ライン1502aに半田付けなどによって接続されている。また、フレキシブル基板130の接地ライン131bの接地電極1204bは、光デバイス140の接地ライン1502bに半田付などによって接続されている。また、フレキシブル基板130の接地ライン131cの接地電極1204cは、光デバイス140の接地ライン1502cに半田付などによって接続されている。
図16は、実施の形態にかかる中継基板の変形例2を示す斜視図である。図17は、図16のF−F線断面図である。図16に示すように、中継基板120の変形例2に接続されるフレキシブル基板1600の裏面には、信号ライン1601aが形成されている。また、フレキシブル基板1600の裏面には、信号ライン1601aを挟んで接地ライン1601bおよび接地ライン1601cが形成されている。信号ライン1601a、接地ライン1601bおよび接地ライン1601cはコプレーナ線路を形成している。
フレキシブル基板1600の表面の一面には接地ライン1602が形成されている。フレキシブル基板1600の表面の接地ライン1602は、フレキシブル基板1600の裏面の接地ライン1601bとビア1603bを介して接続されている。また、接地ライン1602は、フレキシブル基板1600の裏面の接地ライン1601cとビア1603cを介して接続されている。信号ライン1601a、接地ライン1601b、接地ライン1601cおよび接地ライン1602はマイクロストリップ線路を形成している。
フレキシブル基板1600の信号電極1604aは、フレキシブル基板1600の信号ライン1601aから導出されている。また、信号電極1604aは、フレキシブル基板1600の端から突出するように導出されている。導出された信号電極1604aは、中継基板120の信号路123aに半田付けなどによって接続されている。
図16および図17に示すように、実施の形態にかかる中継基板120の変形例2は、フレキシブル基板1600の信号ライン131aの配置位置付近に窪み1605(所定の窪み)を有する。また、中継基板120の表面に形成された接地面123bおよび接地面123cは面積が広く形成されている。たとえば、接地面123bおよび接地面123cは、信号路123aと比較して面積が十分に広く形成されている。
フレキシブル基板1600の接地ライン1602が形成された面の、信号電極1604aが導出されている側の端部には、フレキシブル基板1600の接地ライン1601bを露出させた穴1606bと、フレキシブル基板1600の裏面の接地ライン1601cを露出させた穴1606cと、が形成されている。フレキシブル基板1600の接地ライン1601bの裏側が穴1606bによって露出した部分は、プリント回路基板110の接地面123bに接続される接地電極1604bとなる。
フレキシブル基板1600の接地ライン1601cの裏側が穴1606cによって露出した部分は、中継基板120の接地面123cに接続される接地電極1604cとなる。接地ライン1601bおよび接地ライン1601cは、たとえば、穴1606bおよび穴1606cからレーザにより加熱することで接地面123bおよび接地面123cに融解固定される。
この構成により、接地ライン1601bおよび接地ライン1601cと、接地面123bおよび接地面123cと、の接続面積を大きくすることができる。この構成により、中継基板120の接地面とフレキシブル基板1600との接続部分の接続強度を向上させることができる。
また、中継基板120の信号路123aと、フレキシブル基板1600の信号電極1604aと、の接続部分にかかる応力を小さくし、信号の接続経路126a(図5参照)の耐久性を高めることができる。また、中継基板120の、フレキシブル基板1600の信号ライン131a付近に窪み1605が設けられていることで、フレキシブル基板1600が中継基板120から受ける影響を低減することができ、特性インピーダンスを維持することができる。
なお、接地ライン1601bおよび接地ライン1601cを接地面123bおよび接地面123cにそれぞれ固定するためには固定材料を用いてもよい。具体的には、接地ライン1601bおよび接地面123bの間と、接地ライン1601cおよび接地面123cの間と、に固定材料をそれぞれ設ける。固定材料には、金(Au)、鈴(Sn)またはアルミ(Al)などを用いる。
たとえば、中継基板120の接地面123bおよび接地面123cにあらかじめ固定材料をメッキしておき、フレキシブル基板1600の接地ライン1601bおよび接地ライン1601cを接地面123bおよび接地面123cにそれぞれ配置した後、穴1606bおよび穴1606cからレーザにより加熱することで、接地電極1604bおよび接地電極1604cを接地面123bおよび接地面123cにそれぞれ融解固定する。なお、固定材料には半田ボールなどを用いてもよい。また、融解固定の他に、圧着固定などの方法を用いてもよい。
図18は、実施の形態にかかる中継基板の変形例3を示す平面図である。図18において、図2に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。実施の形態にかかる中継基板120の変形例3は、信号リード端子および信号電極を複数備えている。たとえば、図18に示すように、中継基板120は、図2で示した構成に加えて信号路1801、信号路1802、信号リード端子1803aおよび接地リード端子1803bを備えている。
信号路1801は、中継基板120の裏面の、信号路121aと接地面121bとの間に設けられている。信号路1802は、中継基板120の表面の、信号路123aと接地面123bとの間に設けられている。信号リード端子1803aは、信号リード端子122aと接地リード端子122cとの間に設けられている。接地リード端子1803bは、接地リード端子122dと接地リード端子122fとの間に設けられている。
信号路1801は、信号リード端子1803aに対して半田付などによって接続されている。また、信号路1801は、図示しないビアを介して信号リード端子1802に接続されている。接地リード端子1803bは、接地ライン110dのプリント回路基板110の表面に導出された部分(図5参照)に対して半田付けなどによって接続されている。この構成により、中継基板120は、プリント回路基板110とフレキシブル基板130との間に信号路(たとえば差動の信号路)が複数ある場合にも、それぞれの信号路の接続を中継することができる。
図19は、実施の形態にかかる中継基板の変形例4を示す斜視図である。図19において、図1に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図19に示すように、実施の形態にかかる中継基板120の変形例4の中継基板120は、多数(ここでは22個)のリード端子1901を備えている。
また、中継基板120は、中継基板120の裏面に設けられた信号路(上述した信号路121aと同様)および表面に設けられた信号路(上述した信号路123aと同様)を、リード端子1901に対応した数だけ備える。この構成により、中継基板120は、プリント回路基板110およびフレキシブル基板130に信号路(たとえば低速の制御ケーブル)が多数ある場合にも、それぞれの信号路の接続を中継することができる。
図20は、実施の形態にかかる中継基板の変形例5を示す平面図である。図20に示すように、実施の形態にかかる中継基板120の変形例5は、中継基板120の表面の信号路123a上に電子部品2001が配置されている。セラミックなどによって形成される中継基板120上に電子部品2001を配置することで、良好な特性インピーダンスを得ることができる。また、電子部品2001は、フレキシブル基板130上に配置してもよい。
図21は、実施の形態にかかる中継基板を両端に接続したフレキシブル基板を示す縦断正面図である。図21に示すように、実施の形態にかかる中継基板120を、フレキシブル基板130の両端にそれぞれ接続してもよい。この構成により、フレキシブル基板130に接続された両方の多層基板(プリント回路基板110(不図示))間を、特性を向上させた状態で中継することもできる。
図22は、実施の形態にかかる中継基板および多層基板を接続したフレキシブル基板を示す縦断正面図である。図22に示すように、実施の形態にかかる中継基板120に接続されたフレキシブル基板130の他端は、多層基板2200に接続されている。多層基板2200の表面には、信号ライン2202aと、信号ライン2202aを挟む接地ライン2202bおよび接地ライン2202cと、が形成されている。
信号ライン2202a、接地ライン2202bおよび接地ライン2202cはコプレーナ線路を形成している。このように、実施の形態にかかる中継基板120は、上述したプリント回路基板110と光デバイス140との接続に限らず、回路を搭載した基板とその他の多層基板同士を接続する場合の中継に利用することができる。
図23は、実施の形態にかかる中継基板の変形例6を示す平面図である。図23において、図2に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図23に示すように、実施の形態にかかる中継基板120の変形例6は、プリント回路基板110と接続する信号路121aと接地面121bとの間のピッチ2301と、フレキシブル基板130と接続する信号路123aと、接地面123bおよび接地面123cと、の間のピッチ2302と、が異なるように形成される。
ここでは、接地面123bおよび接地面123cをコプレーナ線路として信号路123aに近づけるように形成することで、ピッチ2302をピッチ2301よりも小さくしている。反対に、接地面121bをコプレーナ線路として信号路121aに近づけるように形成することで、ピッチ2301をピッチ2302よりも小さくしてもよい。
図24は、実施の形態にかかる中継基板の変形例7を示す平面図である。図24において、図2に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図24に示すように、実施の形態にかかる中継基板120の変形例7は、リード端子2401とリード端子2402(位置決めリード端子)とを備えている。リード端子2401およびリード端子2402は、中継基板120の、信号リード端子122aおよび接地リード端子122b〜122fが設けられていない2辺にそれぞれ設けられている。
プリント回路基板110のリード端子2401およびリード端子2402を配置すべき場所に印を付けておき、プリント回路基板110に中継基板120を配置するための位置決め部材としてリード端子2401およびリード端子2402を用いる構成とする。これにより、プリント回路基板110に対する中継基板120の位置決め作業が容易になる。
また、中継基板120に設けられたリード端子2401およびリード端子2402をプリント回路基板110に固定する構成としてもよい。これにより、リード端子2401およびリード端子2402の配置方向の、プリント回路基板110と中継基板120との接続部分の強度を向上させ、同方向の位置ずれを防止することができる。
図25は、実施の形態にかかる中継基板の変形例8を示す縦断正面図である。図25において、図3に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図25に示すように、実施の形態にかかる中継基板120の変形例8の信号リード端子122aおよび接地リード端子122b(図示しない接地リード端子122c〜122fも同様)は、中継基板120の外形の外側に出ないように配置されていてもよい。
この構成により、プリント回路基板110における中継基板120の取り付け部分の面積を小さくすることができる。これにより、プリント回路基板110の小型化を図ることができる。また、中継基板120をプリント回路基板110の端ぎりぎりに接続することができる。これにより、プリント回路基板110は、より良好な特性を安定して得ることができる。
図26は、実施の形態にかかる中継基板の変形例9を示す平面図である。図26において、図2に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図26の点線に示すように、実施の形態にかかる中継基板120の変形例9は、内部に信号路2601を通過させるストリップライン構造である。この構成により、より厚い中継基板120を用いた接続が可能になる。
図27は、図26のG−G線断面およびプリント回路基板を示す断面図である。図27において、図11に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図27に示すように、中継基板120の裏面の信号路121aは、中継基板120の内部を通過する信号路2601の一端にビア1101を介して接続されている。信号路2601の他端は、中継基板120の表面の信号路123aにビア1102を介して接続されている。
符号2701に示すように、プリント回路基板110の信号ライン110aは、プリント回路基板110の接地ライン110dと対応してマイクロストリップ線路を形成している。また、符号2702に示すように、中継基板120の内部を通過する信号路2601の、中継基板120の裏面に接地面121bが形成されていない部分は、プリント回路基板110表面の接地ライン110bと対応してマイクロストリップ線路を形成している。
また、符号2703に示すように、中継基板120の内部を通過する信号路2601の、中継基板120の裏面に接地面121bが形成されている部分は、中継基板120の裏面の接地面121bと対応してマイクロストリップ線路を形成している。信号路2601は、対応する接地面との間の距離に応じた幅を有している。ここでは、プリント回路基板110の信号ライン110aの幅は、プリント回路基板110の接地ライン110dとの間で特性インピーダンスを50Ωに保つ幅とされている。
また、中継基板120の内部を通過する信号路2601の、中継基板120の裏面に接地面121bが形成されていない部分の幅W1は、プリント回路基板110表面の接地ライン110bとの間で特性インピーダンスを50Ωに保つ幅とされている。また、中継基板120の内部を通過する信号路2601の、中継基板120の裏面に接地面121bが形成されている部分の幅W2は、中継基板120の裏面の接地面121bとの間で特性インピーダンスを50Ωに保つ幅とされている。
符号2702に示す信号路123aと接地ライン110bとの距離は、符号2703に示す信号路123aと接地面121bとの距離よりも大きい。このため、プリント回路基板110の信号ライン110aから中継基板120の表面の信号路123aまでのマイクロストリップ線路の特性インピーダンスを常に50Ωとするためには、中継基板120の内部を通過する信号路2601の符号2702に示す部分の幅W2は、符号2703に示す部分の幅W1よりも狭くする(図26参照)。
図28は、実施の形態にかかる中継基板の変形例10を示す平面図である。図28において、図2に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図28に示すように、実施の形態にかかる中継基板120の変形例10の裏面の接地面121bは、信号路121aを囲むコの字型の内側に傾斜部123baを有する。この構成により、プリント回路基板110の特性をさらに向上させることができる。
図29は、実施の形態にかかる中継基板の変形例11を示す平面図である。図29において、図2に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図29に示すように、実施の形態にかかる中継基板120の変形例11は、導体ボール2901a〜導体ボール2901iを介してプリント回路基板110に接続されている。
導体ボール2901aは、中継基板120の信号路121aとプリント回路基板110の信号ライン110aとに接続されている。導体ボール2901b〜導体ボール2901iは、中継基板120の接地面121bと、プリント回路基板110の接地ライン110b、接地ライン110cまたは接地ライン110dと、に接続されている。
図30は、図29のH−H線断面およびプリント回路基板を示す断面図である。図30において、図5に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図30に示すように、導体ボール2901a〜導体ボール2901iは所定の厚みを有している。導体ボール2901a〜導体ボール2901iは、たとえば半田ボールである。導体ボール2901a〜導体ボール2901iは、半田付などによって中継基板120およびプリント回路基板110に接続される。
図31は、実施の形態にかかる中継基板を適用したICパッケージを示す斜視図である。実施の形態にかかる中継基板120を適用したICパッケージ3100は、プリント回路基板3110と、中継基板3120と、IC3130と、を備えている。プリント回路基板3110は、上述したプリント回路基板110と同様のものである。中継基板3120には、上述した各種の中継基板120を用いることができる。
図32は、図31のI−I線断面図である。図32において、図5に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図32に示すように、IC3130の信号ラインは、中継基板3120の信号路123aに対して半田付けなどによって接続されている。また、図示しないが、IC3130の接地面は、中継基板3120の接地面123bおよび接地面123cに対して半田付けなどによって接続されている。
また、上述したように、プリント回路基板110の信号ライン110aから中継基板120の信号路123aまでのマイクロストリップ線路の特性インピーダンスが一定となるように各信号路および接地面を形成する。この構成により、IC3130とプリント回路基板3110との間の高速信号の伝送特性を向上させることができる。このように、実施の形態にかかる中継基板120は、多層基板同士の接続の他に、多層基板とICとの接続などにも利用することができる。
図33は、実施の形態にかかる中継基板を適用したプリント回路基板の変形例を示す平面図である。図34は、図33のJ−J線断面図である。図33および図34において、図5に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図33に示すように、実施の形態にかかる中継基板120を適用したプリント回路基板110の変形例1は、図5に示した構成に加えてソケット3310(固定機構)を備えている。
ソケット3310は、差し込み部3311と、Pin押さえ部3312と、を備えている。差し込み部3311は、中継基板120の一辺が備える複数のリード端子122Aを差し込む差し込み口3311aを有しており、中継基板120の一辺が備える複数のリード端子122Aをプリント回路基板110に固定する。
Pin押さえ部3312は、軸3312bを中心として図の矢印方向に回転する固定クリップ3312aを有している。固定クリップ3312aは、中継基板120の他辺が備える複数のリード端子122Bをプリント回路基板110に固定する。また、固定クリップ3312aは、図の矢印方向に回転することで複数のリード端子122Bを開放し、プリント回路基板110から取り外し可能にする。
この構成により、プリント回路基板110が備えるソケット3310が中継基板120の複数のリード端子122Aおよびリード端子122Bを着脱自在に固定することができる。また、ソケット3310によって中継基板120のプリント回路基板110に対する位置決めがなされる。
これにより、プリント回路基板110に中継基板120を容易に固定することができる。また、中継基板120をプリント回路基板110から取り外しても破損がないため、取り外した中継基板120をプリント回路基板110または他の多層基板に再接続することができる。
図35は、実施の形態にかかる中継基板に直接接続された光デバイスを示す斜視図である。図35において、図1に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図35に示すように、光デバイス140は、フレキシブル基板130を介さず中継基板120に直接に接続されている。
図36は、実施の形態にかかる中継基板に直接接続された光デバイスを示す平面図である。図37は、図36のK−K線断面図である。図36および図37において、図4および図5に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図36に示すように、光デバイス140は接続のための基板3601を備えている。基板3601の表面には、信号ライン3602aと、信号ライン3602aを挟む接地ライン3602bおよび接地ライン3602cと、が形成されている。
信号ライン3602a、接地ライン3602bおよび接地ライン3602cはコプレーナ線路を形成している。光デバイス140の信号ライン3602aは、ワイヤ3603aを介して中継基板120の信号路123aに接続されている。光デバイス140の接地ライン3602bは、ワイヤ3603bを介して中継基板120の接地面123bに接続されている。光デバイス140の接地ライン3602cは、ワイヤ3603cを介して中継基板120の接地面123cに接続されている。
中継基板120は、基板端まで加工が可能で、電極の位置精度が取れるセラミック基板などであるため、中継基板120と光デバイス140とを接続するワイヤ3602a〜3602cの長さを短く(たとえば、200μm以下に)することができる。このため、20Gbps,40Gbpsなどの高速伝送の特性を確保することができる。
図38は、実施の形態にかかる中継基板の変形例12を示す平面図である。図38において、図2に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図2においては、中継基板120の表面の接地面123bおよび接地面123cは、信号路123aを挟んで形成され、コプレーナ線路を形成してもよいと説明したが、本発明においてはこの構成に限られない。
本発明においては、信号路121aから信号路123aまでマイクロストリップ線路が維持されていればよい。たとえば、図38に示すように、中継基板120の表面の接地面123bおよび接地面123cは、フレキシブル基板130の接地電極134bおよび接地電極134cとの接続部分のみが形成されていてもよい。このような構成においても特性インピーダンスを維持することができる。
図39は、実施の形態にかかる中継基板の変形例13を示す平面図である。図39において、図29に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図39に示すように、実施の形態にかかる中継基板120の変形例13は、LGA(Land Grid Array)3901a〜LGA3901iを介してプリント回路基板110に接続されている。
LGA3901aは、中継基板120の信号路121aとプリント回路基板110の信号ライン110aとに接続されている。LGA3901b〜LGA3901iは、中継基板120の接地面121bと、プリント回路基板110の接地ライン110b、接地ライン110cまたは接地ライン110dと、に接続されている。
図40は、図39のL−L線断面およびプリント回路基板を示す断面図である。図30において、図30に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図40に示すように、LGA3901a〜LGA3901iは所定の厚みを有している。LGA3901a〜LGA3901iは、半田付などによって中継基板120およびプリント回路基板110に接続される。
図41は、実施の形態にかかる中継基板の変形例14を示す平面図である。図41において、図1に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図41に示すように、実施の形態にかかる中継基板120の変形例14は、IC4120を搭載したICパッケージ4120と、他の回路(ここでは光デバイス140)と、の接続を中継してもよい。この場合、中継基板120の信号リード端子122aは、ICパッケージ4120上に形成された信号電極に直接接続される。
以上説明したように、この発明にかかる中継基板120によれば、フレキシブル基板130は、特性インピーダンスを維持しつつ、プリント回路基板110との間に距離を有してプリント回路基板110と接続される。このため、この発明にかかる中継基板120によれば、フレキシブル基板130はプリント回路基板110の影響を受けずに特性インピーダンスを維持できるため、高速信号の伝送特性を向上させることができる。
また、この発明にかかる中継基板120によれば、信号路123aの幅を途中で変えることで、プリント回路基板110の信号ライン110aから中継基板120の信号路123aまでのマイクロストリップ線路の特性インピーダンスを一定にすることができる。このため、この発明にかかる中継基板120によれば、高速信号の伝送特性を向上させることができる。
また、この発明にかかる中継基板120によれば、厚みを有する信号リード端子122aおよび接地リード端子122bを介して中継基板120をプリント回路基板110に接続するため、中継基板120およびフレキシブル基板130をプリント回路基板110から取り外しても破損が少ない。このため、取り外した中継基板120およびフレキシブル基板130をプリント回路基板110または他の回路に再接続することができる。
(付記1)回路搭載基板と他の回路との接続を中継する中継基板であって、
所定の厚みを有する基板部材と、
前記基板部材の一方の面から他方の面に導出された信号路と、
前記基板部材の一方の面に形成され、前記回路搭載基板の信号ラインに接続される前記信号路の第1電極と、
前記基板部材の他方の面に形成され、前記他の回路の信号ラインに接続される前記信号路の第2電極とを備え、
前記信号路は、当該信号路に対応して形成される接地面との間の距離に応じた幅を有することを特徴とする中継基板。
(付記2)前記信号路は、
前記基板部材の一方の面に形成され、前記回路搭載基板の信号ラインに接続される第1信号路と、
前記基板部材の他方の面に形成され、前記他の回路の信号ラインに接続される第2信号路と、
前記基板部材の厚み方向に形成され、前記第1信号路と前記第2信号路とを接続する第3信号路とを備えることを特徴とする付記1に記載の中継基板。
(付記3)前記基板部材の一方の面に形成され、前記第2信号路の一部と対応する接地面をさらに備えることを特徴とする付記2に記載の中継基板。
(付記4)前記第1信号路と、前記第2信号路における前記接地面と対応しない部分とは、前記回路搭載基板の接地ラインと対応することを特徴とする付記3に記載の中継基板。
(付記5)前記第2信号路は、前記接地面と対応する部分の幅が、前記接地面と対応しない部分の幅よりも狭く形成されていることを特徴とする付記3または4に記載の中継基板。
(付記6)前記第3信号路は、前記基板部材の厚さ方向に貫通されたビアであることを特徴とする付記2〜5のいずれか一つに記載の中継基板。
(付記7)前記第3信号路は、前記基板部材の側面に形成されることを特徴とする付記2〜5のいずれか一つに記載の中継基板。
(付記8)前記第1信号路は、前記回路搭載基板の信号ラインとの接続部分から前記第3信号路に至るまでの距離で形成され、
前記接地面は、前記第1信号路を囲むコの字型に形成されていることを特徴とする付記3〜7のいずれか一つに記載の中継基板。
(付記9)所定の厚みを有する信号リード端子および接地リード端子をさらに備え、
前記信号路は、前記信号リード端子を介して前記回路搭載基板の信号ラインに接続され、
前記接地面は、前記接地リード端子を介して前記回路搭載基板の接地ラインに接続されることを特徴とする付記3〜8のいずれか一つに記載の中継基板。
(付記10)前記回路搭載基板の接地ラインは、前記基板部材、前記信号リード端子、前記接地リード端子および前記回路搭載基板によって囲まれる空間を介して前記第2信号路と対応することを特徴とする付記9に記載の中継基板。
(付記11)前記信号リード端子および前記接地リード端子は、前記基板部材の外形から外側に出ないように配置されていることを特徴とする付記9または10に記載の中継基板。
(付記12)前記信号リード端子および接地リード端子の少なくとも一方を前記回路搭載基板に着脱自在に固定する固定機構をさらに備えることを特徴とする付記9または10に記載の中継基板。
(付記13)前記信号リード端子および接地リード端子は導体ボールであることを特徴とする付記9または10に記載の中継基板。
(付記14)前記信号リード端子および接地リード端子はLGAであることを特徴とする付記9または10に記載の中継基板。
(付記15)前記信号リード端子および接地リード端子の厚みは0.05mm〜0.25mmであることを特徴とする付記9〜14のいずれか一つに記載の中継基板。
(付記16)前記第2信号路は、連続的に幅が変化するように形成されていることを特徴とする付記2〜15のいずれか一つに記載の中継基板。
(付記17)前記接地面は、前記第1信号路を囲み、内側に傾斜部を有するコの字型に形成されていることを特徴とする付記8に記載の中継基板。
(付記18)前記第3信号路は、
前記基板部材に内層配線された第4信号路と、
前記第4信号路の両端を前記第1信号路と前記第2信号路とにそれぞれ接続する2つのビアとを備えることを特徴とする付記2に記載の中継基板。
(付記19)前記基板部材の一方の面に形成され、前記第4信号路の一部と対応する接地面をさらに備えることを特徴とする付記18に記載の中継基板。
(付記20)前記基板部材の他方の面に形成され、前記第4信号路の一部と対応する第2接地面をさらに備え、
前記第2信号路は、前記他の回路の信号ラインとの接続部分から前記第4信号路と接続するビアに至るまでの距離で形成され、
前記第2接地面は、前記第2信号路を囲むコの字型に形成されていることを特徴とする付記18または19に記載の中継基板。
(付記21)前記第4信号路は、前記接地面と対応する部分の幅が、前記接地面と対応しない部分の幅よりも狭く形成されていることを特徴とする付記18〜20のいずれか一つに記載の中継基板。
(付記22)前記信号路は、前記他の回路としてフレキシブル基板の信号ラインに接続されることを特徴とする付記3〜21のいずれか一つに記載の中継基板。
(付記23)前記フレキシブル基板の接地ラインと前記接地面との接続部分の面積は、前記フレキシブル基板の信号ラインと前記信号路との接続部分の面積よりも大きく、
前記フレキシブル基板は、前記接地ラインと前記接地面との接続部分を溶接または圧着することで前記基板部材に固定されることを特徴とする付記22に記載の中継基板。
(付記24)前記基板部材は、接続される前記フレキシブル基板の信号ライン付近に所定の窪みを有することを特徴とする付記22または付記23に記載の中継基板。
(付記25)前記フレキシブル基板の基板部材は液晶ポリマーであることを特徴とする付記22〜24のいずれか一つに記載の中継基板。
(付記26)前記フレキシブル基板の、前記信号路および前記接地面に接続された端部とは反対側の端部は、付記1〜21のいずれか一つに記載の別の中継基板に接続されていることを特徴とする付記22〜25のいずれか一つに記載の中継基板。
(付記27)前記信号路は、前記他の回路として光デバイスの信号ラインにワイヤを介して接続されることを特徴とする付記1〜21のいずれか一つに記載の中継基板。
(付記28)前記信号路は、前記他の回路として半導体集積回路の信号ラインと接続されていることを特徴とする付記1〜21のいずれか一つに記載の中継基板。
(付記29)前記回路搭載基板は前記信号ラインを複数備え、
前記信号路は、前記回路搭載基板の複数の信号ラインのそれぞれに対応して複数設けられていることを特徴とする付記1〜28のいずれか一つに記載の中継基板。
(付記30)前記回路搭載基板に対する配置位置を決める位置決めリード端子をさらに備えることを特徴とする付記1〜29のいずれか一つに記載の中継基板。
(付記31)前記第1電極は、前記回路搭載基板としてICを搭載したICパッケージの信号ラインに接続されることを特徴とする付記1〜30のいずれか一つに記載の中継基板。
(付記32)前記基板部材の他方の面に形成され、前記第2信号路と対応する第2接地面をさらに備え、
前記第1信号路および前記接地面の間のピッチは、前記第2信号路および前記第2接地面の間のピッチと異なることを特徴とする付記1〜31のいずれか一つに記載の中継基板。
(付記33)前記基板部材は、前記回路搭載基板よりも誘電率が高い部材であることを特徴とする付記1〜32のいずれか一つに記載の中継基板。
(付記34)前記基板部材はセラミックであることを特徴とする付記1〜33のいずれか一つに記載の中継基板。
(付記35)前記基板部材の他方の面に電子部品を備えることを特徴とする付記1〜34のいずれか一つに記載の中継基板。
(付記36)付記1〜35のいずれか一つに記載の中継基板を備えることを特徴とする光通信モジュール。
以上のように、この発明にかかる中継基板および光通信モジュールは、プリント回路基板と他の回路との接続に有用であり、特に、高速信号の接続を行う場合に適している。
実施の形態にかかる中継基板を示す斜視図である。 実施の形態にかかる中継基板を示す平面図である。 図2のA−A線断面図である。 実施の形態にかかる中継基板を適用したプリント回路基板を示す平面図である。 図4のB−B線断面図(その1)である。 図4のB−B線断面図(その2)である。 実施の形態にかかる中継基板を適用したプリント回路基板の特性を示す特性図である。 実施の形態にかかる中継基板を適用したプリント回路基板の特性と配線の幅との関係を示す特性図である。 実施の形態にかかる中継基板を適用したプリント回路基板の帯域とリード端子の厚みとの関係を示す特性図である。 実施の形態にかかる中継基板の変形例1の中継基板を示す平面図である。 図10のC−C線断面およびプリント回路基板を示す断面図である。 フレキシブル基板の信号路が形成された面の一例を示す平面図である。 図12のD−D線断面図である。 フレキシブル基板と光デバイスとの接続部を示す斜視図である。 図14のE−E線断面図である。 実施の形態にかかる中継基板の変形例2を示す斜視図である。 図16のF−F線断面図である。 実施の形態にかかる中継基板の変形例3を示す平面図である。 実施の形態にかかる中継基板の変形例4を示す斜視図である。 実施の形態にかかる中継基板の変形例5を示す平面図である。 実施の形態にかかる中継基板を両端に接続したフレキシブル基板を示す縦断正面図である。 実施の形態にかかる中継基板および多層基板を接続したフレキシブル基板を示す縦断正面図である。 実施の形態にかかる中継基板の変形例6を示す平面図である。 実施の形態にかかる中継基板の変形例7を示す平面図である。 実施の形態にかかる中継基板の変形例8を示す縦断正面図である。 実施の形態にかかる中継基板の変形例9を示す平面図である。 図26のG−G線断面およびプリント回路基板を示す断面図である。 実施の形態にかかる中継基板の変形例10を示す平面図である。 実施の形態にかかる中継基板の変形例11を示す平面図である。 図29のH−H線断面およびプリント回路基板を示す断面図である。 実施の形態にかかる中継基板を適用したICパッケージを示す斜視図である。 図31のI−I線断面図である。 実施の形態にかかる中継基板を適用したプリント回路基板の変形例を示す平面図である。 図33のJ−J線断面図である。 実施の形態にかかる中継基板に直接接続された光デバイスを示す斜視図である。 実施の形態にかかる中継基板に直接接続された光デバイスを示す平面図である。 図36のK−K線断面図である。 実施の形態にかかる中継基板の変形例12を示す平面図である。 実施の形態にかかる中継基板の変形例13を示す平面図である。 図39のL−L線断面およびプリント回路基板を示す断面図である。 実施の形態にかかる中継基板の変形例14を示す斜視図である。 従来のプリント回路基板と光デバイスとの接続形態を示す斜視図である。 従来のプリント回路基板とフレキシブル基板との接続部を示す斜視図である。 図43のM−M線断面図である。 従来のプリント回路基板の特性と半田量との関係を示す特性図である。 図43のM−M線断面図(半田量多)である。 図43のM−M線断面図(半田量少)である。 従来のプリント回路基板とフレキシブル基板との接続部分の変形例を示す縦断正面図である。
符号の説明
110,3110 プリント回路基板
111,3130 IC
110a,131a 信号ライン
110b,110c,110d,131b,131c,132 接地ライン
120,3120 中継基板
121a,123a,1001 信号路
121b,123b,123c,1002 接地面
122a,1803a 信号リード端子
122b〜122f,1803b 接地リード端子
124a,124b,1101,1102 ビア
125 空間
130 フレキシブル基板
140 光デバイス
1605 窪み
2901a〜2901i 導体ボール
3310 ソケット
3603a〜3603c ワイヤ

Claims (10)

  1. 回路搭載基板と他の回路との接続を、特性インピーダンスを維持しつつ中継する中継基板であって、
    所定の厚みを有する基板部材と、
    前記基板部材の一方の面から他方の面に導出された信号路であって、前記基板部材の一方の面に形成され、前記回路搭載基板の信号ラインに接続される第1信号路と、前記基板部材の他方の面に形成され、前記他の回路の信号ラインに接続される第2信号路と、前記基板部材の厚み方向に形成され、前記第1信号路と前記第2信号路とを接続する第3信号路とを有する信号路と、
    前記基板部材の一方の面に形成され、前記回路搭載基板の信号ラインに接続される前記信号路の第1電極と、
    前記基板部材の他方の面に形成され、前記他の回路の信号ラインに接続される前記信号路の第2電極と
    前記基板部材の一方の面に形成され、前記第2信号路の一部と対応する接地面と、
    を備え、
    前記信号路は、当該信号路に対応して形成される接地面との間の距離に応じた幅を有し、
    前記第1信号路と、前記第2信号路における前記接地面と対応しない部分とは、前記回路搭載基板の接地ラインとの間でマイクロストリップ線路を形成することを特徴とする中継基板。
  2. 回路搭載基板と他の回路との接続を、特性インピーダンスを維持しつつ中継する中継基板であって、
    所定の厚みを有する基板部材と、
    前記基板部材の一方の面から他方の面に導出された信号路であって、前記基板部材の一方の面に形成され、前記回路搭載基板の信号ラインに接続される第1信号路と、前記基板部材の他方の面に形成され、前記他の回路の信号ラインに接続される第2信号路と、前記基板部材の厚み方向に形成され、前記第1信号路と前記第2信号路とを接続する第3信号路とを有する信号路と、
    前記基板部材の一方の面に形成され、前記回路搭載基板の信号ラインに接続される前記信号路の第1電極と、
    前記基板部材の他方の面に形成され、前記他の回路の信号ラインに接続される前記信号路の第2電極と、
    前記基板部材の一方の面に形成され、前記第2信号路の一部と対応する接地面と、
    を備え、
    前記信号路は、当該信号路に対応して形成される接地面との間の距離に応じた幅を有し、
    前記第2信号路は、前記接地面と対応する部分の幅が、前記接地面と対応しない部分の幅よりも狭く形成されていることを特徴とする中継基板。
  3. 回路搭載基板と他の回路との接続を、特性インピーダンスを維持しつつ中継する中継基板であって、
    所定の厚みを有する基板部材と、
    前記基板部材の一方の面から他方の面に導出された信号路であって、前記基板部材の一方の面に形成され、前記回路搭載基板の信号ラインに接続される第1信号路と、前記基板部材の他方の面に形成され、前記他の回路の信号ラインに接続される第2信号路と、前記基板部材の厚み方向に形成され、前記第1信号路と前記第2信号路とを接続する第3信号路とを有する信号路と、
    前記基板部材の一方の面に形成され、前記回路搭載基板の信号ラインに接続される前記信号路の第1電極と、
    前記基板部材の他方の面に形成され、前記他の回路の信号ラインに接続される前記信号路の第2電極と、
    前記基板部材の一方の面に形成され、前記第2信号路の一部と対応する接地面と、
    を備え、
    前記信号路は、当該信号路に対応して形成される接地面との間の距離に応じた幅を有し、
    前記第1信号路は、前記回路搭載基板の信号ラインとの接続部分から前記第3信号路に至るまでの距離で形成され、
    前記接地面は、前記第1信号路を囲むコの字型に形成されていることを特徴とする中継基板。
  4. 回路搭載基板と他の回路との接続を、特性インピーダンスを維持しつつ中継する中継基板であって、
    所定の厚みを有する基板部材と、
    前記基板部材の一方の面から他方の面に導出された信号路であって、前記基板部材の一方の面に形成され、前記回路搭載基板の信号ラインに接続される第1信号路と、前記基板部材の他方の面に形成され、前記他の回路の信号ラインに接続される第2信号路と、前記基板部材の厚み方向に形成され、前記第1信号路と前記第2信号路とを接続する第3信号路とを有する信号路と、
    前記基板部材の一方の面に形成され、前記回路搭載基板の信号ラインに接続される前記信号路の第1電極と、
    前記基板部材の他方の面に形成され、前記他の回路の信号ラインに接続される前記信号路の第2電極と、
    前記基板部材の一方の面に形成され、前記第2信号路の一部と対応する接地面と、
    所定の厚みを有する信号リード端子および接地リード端子と、
    を備え、
    前記信号路は、当該信号路に対応して形成される接地面との間の距離に応じた幅を有し、前記信号リード端子を介して前記回路搭載基板の信号ラインに接続され、
    前記接地面は、前記接地リード端子を介して前記回路搭載基板の接地ラインに接続され、
    前記回路搭載基板の接地ラインは、前記基板部材、前記信号リード端子、前記接地リード端子および前記回路搭載基板によって囲まれる空間を介して前記第2信号路と対応することを特徴とする中継基板。
  5. 回路搭載基板と他の回路との接続を、特性インピーダンスを維持しつつ中継する中継基板であって、
    所定の厚みを有する基板部材と、
    前記基板部材の一方の面から他方の面に導出された信号路であって、前記基板部材の一方の面に形成され、前記回路搭載基板の信号ラインに接続される第1信号路と、前記基板部材の他方の面に形成され、前記他の回路の信号ラインに接続される第2信号路と、前記基板部材の厚み方向に形成され、前記第1信号路と前記第2信号路とを接続する第3信号路とを有する信号路と、
    前記基板部材の一方の面に形成され、前記回路搭載基板の信号ラインに接続される前記信号路の第1電極と、
    前記基板部材の他方の面に形成され、前記他の回路の信号ラインに接続される前記信号路の第2電極とを備え、
    前記信号路は、当該信号路に対応して形成される接地面との間の距離に応じた幅を有し、
    前記第3信号路は、前記基板部材に内層配線された第4信号路と、前記第4信号路の両端を前記第1信号路と前記第2信号路とにそれぞれ接続する2つのビアとを備え、
    前記基板部材の一方の面に形成され、前記第4信号路の一部と対応する第1接地面と、
    前記基板部材の他方の面に形成され、前記第4信号路の一部と対応する第2接地面と、
    をさらに備え、
    前記第2信号路は、前記他の回路の信号ラインとの接続部分から前記第4信号路と接続するビアに至るまでの距離で形成され、
    前記第2接地面は、前記第2信号路を囲むコの字型に形成されていることを特徴とする中継基板。
  6. 回路搭載基板と他の回路との接続を、特性インピーダンスを維持しつつ中継する中継基板であって、
    所定の厚みを有する基板部材と、
    前記基板部材の一方の面から他方の面に導出された信号路であって、前記基板部材の一方の面に形成され、前記回路搭載基板の信号ラインに接続される第1信号路と、前記基板部材の他方の面に連続的に幅が変化するように形成され、前記他の回路の信号ラインに接続される第2信号路と、前記基板部材の厚み方向に形成され、前記第1信号路と前記第2信号路とを接続する第3信号路とを有する信号路と、
    前記基板部材の一方の面に形成され、前記回路搭載基板の信号ラインに接続される前記信号路の第1電極と、
    前記基板部材の他方の面に形成され、前記他の回路の信号ラインに接続される前記信号路の第2電極とを備え、
    前記信号路は、当該信号路に対応して形成される接地面との間の距離に応じた幅を有することを特徴とする中継基板。
  7. 回路搭載基板と他の回路との接続を、特性インピーダンスを維持しつつ中継する中継基板であって、
    所定の厚みを有する基板部材と、
    前記基板部材の一方の面から他方の面に導出された信号路であって、前記基板部材の一方の面に形成され、前記回路搭載基板の信号ラインに接続される第1信号路と、前記基板部材の他方の面に形成され、前記他の回路の信号ラインに接続される第2信号路と、前記基板部材の厚み方向に形成され、前記第1信号路と前記第2信号路とを接続する第3信号路とを有する信号路と、
    前記基板部材の一方の面に形成され、前記回路搭載基板の信号ラインに接続される前記信号路の第1電極と、
    前記基板部材の他方の面に形成され、前記他の回路の信号ラインに接続される前記信号路の第2電極と、
    前記基板部材の一方の面に形成され、前記第2信号路の一部と対応する接地面と、
    を備え、
    前記信号路は、当該信号路に対応して形成される接地面との間の距離に応じた幅を有し、
    前記第1信号路は、前記回路搭載基板の信号ラインとの接続部分から前記第3信号路に至るまでの距離で形成され、
    前記接地面は、前記第1信号路を囲み、内側に傾斜部を有するコの字型に形成されていることを特徴とする中継基板。
  8. 回路搭載基板と他の回路との接続を、特性インピーダンスを維持しつつ中継する中継基板であって、
    所定の厚みを有する基板部材と、
    前記基板部材の一方の面から他方の面に導出された信号路であって、前記基板部材の一方の面に形成され、前記回路搭載基板の信号ラインに接続される第1信号路と、前記基板部材の他方の面に形成され、前記他の回路の信号ラインに接続される第2信号路と、前記基板部材の厚み方向に形成され、前記第1信号路と前記第2信号路とを接続する第3信号路とを有する信号路と、
    前記基板部材の一方の面に形成され、前記回路搭載基板の信号ラインに接続される前記信号路の第1電極と、
    前記基板部材の他方の面に形成され、前記他の回路の信号ラインに接続される前記信号路の第2電極と、
    前記基板部材の一方の面に形成され、前記第2信号路の一部と対応する接地面と、
    を備え、
    前記信号路は、当該信号路に対応して形成される接地面との間の距離に応じた幅を有し、
    前記信号路は、前記他の回路としてフレキシブル基板の信号ラインに接続され、
    前記フレキシブル基板の接地ラインと前記接地面との接続部分の面積は、前記フレキシブル基板の信号ラインと前記信号路との接続部分の面積よりも大きく、
    前記フレキシブル基板は、前記接地ラインと前記接地面との接続部分を溶接または圧着することで前記基板部材に固定されることを特徴とする中継基板。
  9. 回路搭載基板と他の回路との接続を、特性インピーダンスを維持しつつ中継する中継基板であって、
    所定の厚みを有する基板部材と、
    前記基板部材の一方の面から他方の面に導出された信号路であって、前記基板部材の一方の面に形成され、前記回路搭載基板の信号ラインに接続される第1信号路と、前記基板部材の他方の面に形成され、前記他の回路の信号ラインに接続される第2信号路と、前記基板部材の厚み方向に形成され、前記第1信号路と前記第2信号路とを接続する第3信号路とを有する信号路と、
    前記基板部材の一方の面に形成され、前記回路搭載基板の信号ラインに接続される前記信号路の第1電極と、
    前記基板部材の他方の面に形成され、前記他の回路の信号ラインに接続される前記信号路の第2電極と、
    前記基板部材の一方の面に形成され、前記第2信号路の一部と対応する接地面と、
    を備え、
    前記信号路は、当該信号路に対応して形成される接地面との間の距離に応じた幅を有し、
    前記信号路は、前記他の回路としてフレキシブル基板の信号ラインに接続され、前記基板部材は、接続される前記フレキシブル基板の信号ライン付近に所定の窪みを有することを特徴とする中継基板。
  10. 請求項1〜9のいずれか一つに記載の中継基板を備えることを特徴とする光通信モジュール。
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