JP5707795B2 - コネクタ、光伝送装置およびコネクタ接続方法 - Google Patents

Description

本発明は、コネクタ、光伝送装置およびコネクタ接続方法に関し、電気的接続を行うコネクタ、光伝送を行う光伝送装置およびコネクタにより電気的接続を行うコネクタ接続方法に関する。

エレクトロニクス機器の実装設計において、プリント基板とデバイス間を、コネクタを介してフレキシブル基板（FPC：Flexible Printed Circuits）により信号接続することが広く行われている。

フレキシブル基板は、柔軟性を持ったプリント基板であり、プリント基板の折り曲げが可能なことから、実装スペースの限られる携帯電話やデジタルカメラなどの小型製品に多用されている。

一方、近年のエレクトロニクス機器では、小型軽量化、デバイスの薄型化が急速に進められ、半導体部品や受動部品などの微細化が進んでおり、高密度な実装が要求されている。

このような状況の中で、プリント基板とフレキシブル基板との配線を接続するコネクタも多ピン化しており、コネクタ部の狭ピッチ化および広帯域化の要求が増加している。
従来技術として、伝導ノイズの抑制を図った配線回路基板が提案されている（特許文献１）。また、広帯域のフラットケーブル結合器が提案されている（特許文献２）。

特開２００９−３８２５０号公報 特開２００５−０４４７６９号公報

しかし、従来の狭ピッチ化されたコネクタを用いて、高速信号（例えば、２５Ｇｂ／ｓ以上）を伝送しようとすると、隣接チャネル間で漏話が生じ、伝送品質が劣化してしまうといった問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、漏話を抑制して伝送品質の向上を図ったコネクタを提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、漏話を抑制して伝送品質の向上を図った光伝送装置を提供することである。

さらに、本発明の他の目的は、漏話を抑制して伝送品質の向上を図ったコネクタ接続方法を提供することである。

上記課題を解決するために、コネクタが提供される。コネクタは、第１の基板上で対となる、第１の伝送路および第２の伝送路と、第２の基板上で対となる、第３の伝送路および第４の伝送路とに対し、前記第１の基板を前記第２の基板に接続する際に、前記第１の伝送路を前記第３の伝送路に接続する第１の電極と、前記第２の伝送路を前記第４の伝送路に接続する第２の電極とを備え、前記第１の電極は、前記第１の伝送路上にあり、前記第２の電極は、前記第２の伝送路上にあって、前記第１の基板と前記第２の基板との接続時、前記第１の電極と前記第２の電極とは、交互に並んだ格子状の電極配置となり、前記第１の伝送路と前記第２の伝送路との線路間の距離と、前記第１の伝送路と前記第２の電極の中心位置との間の距離と、前記第１の伝送路と前記第４の伝送路との線路間の距離と、前記第１の電極と前記第４の伝送路との間の距離と、前記第３の伝送路と前記第４の伝送路との線路間の距離とが等しい。

コネクタ接続時の伝送品質の向上を図る。

コネクタの構成例を示す図である。 コネクタの構成例を示す図である。 一般的なフレキシブル基板用コネクタの接続の一例を示す図である。 高密度フレキシブル基板用コネクタの接続の一例を示す図である。 図４をＢ方向から見た図である。 バンプの配置構成の一例を示す図である。 伝送路の接続状態を示す図である。 伝送路のモデル図である。 伝送路のモデル図である。 漏話が生じるときのバンプ配置を示す図である。 漏話が抑制される状態を説明するための図である。 漏話特性を示す図である。 漏話特性を示す図である。 光伝送装置の構成例を示す図である。 図１４のＣ１−Ｃ２断面図である。 バンプ接続部分を示す図である。 バンプ接続部分を示す図である。 バンプ接続部分を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１、図２はコネクタの構成例を示す図である。図２は図１をＡ方向から見た図である。コネクタ１は、電極１１が設けられたシート１０と、シート１０の背面に位置するカバー２０とを備え、例えば、高周波信号の電気的接続を行う高周波コネクタである。

電極１１は、基板３（第１の基板）上で対となる、伝送路Ｌ１ｐ（第１の伝送路）および伝送路Ｌ１ｎ（第２の伝送路）に対し、伝送路Ｌ１ｐを基板４（第２の基板）に接続し、伝送路Ｌ１ｎを基板４に接続する。

ここで、基板３から基板４への接続時に、伝送路Ｌ１ｐと伝送路Ｌ１ｎとのカップリング状態が保持される位置に電極１１が配置される（詳細については図６以降で後述する）。

次にコネクタ１を説明する前に、一般的なフレキシブル基板用コネクタと、狭ピッチ化された高密度フレキシブル基板用コネクタとにおける、それぞれのコネクタ接続について、図２〜図５を用いて説明する。

図３は一般的なフレキシブル基板用コネクタの接続の一例を示す図である。フレキシブル基板用コネクタ７を用いて、電子部品が搭載されるフレキシブル基板５０をプリント基板６０上に接続している状態を示している。

フレキシブル基板５０には、光素子５２、電子部品（以下、ＩＣ（Integrated Circuit））５３が実装されている。光素子５２には、フレキシブル基板５０に積層可能なシート状の光導波路（ポリマー導波路）６が接続される。また、フレキシブル基板５０には、電極部であるパッド（ＰＡＤ）５１が縦１列に設けられており、ＩＣ５３の端子と接続する。

フレキシブル基板用コネクタ７もＰＡＤ５１と同じ位置に電極が設けられており、フレキシブル基板用コネクタ７によって、フレキシブル基板５０とプリント基板６０との互いの配線が接続する。

すなわち、フレキシブル基板５０のＰＡＤ５１と、プリント基板６０の伝送ライン６１とが接続される（なお、図では、フレキシブル基板用コネクタ７を透視化して、フレキシブル基板５０のＰＡＤ５１と、プリント基板６０の伝送ライン６１との接続状態を見えるように図示している）。

信号の流れとして、例えば、光素子５２を受光素子とした場合について説明する。ポリマー導波路６を通じて外部から伝送された光信号は、光素子５２で受光されて光電流信号に変換される。ＩＣ５３は、光電流信号を電気の電圧信号に変換して出力する。ＩＣ５３から出力された電圧信号は、フレキシブル基板５０上のＰＡＤ５１を介して、プリント基板６０上の伝送ライン６１に接続される。

なお、光信号を受信して高速伝送を行うために、ＩＣ５３では差動伝送が行われる。すなわち、ＩＣ５３は、１チャネルの信号に対して、１対の信号線を使って互いに逆位相となるＰ（positive）チャネルとＮ（negative）チャネルとの信号を用いた伝送を行う。

ここで、ポリマー導波路６の光導波路のピッチが、０．２５ｍｍであるとする。一方、フレキシブル基板５０のＰＡＤ５１は縦１列に並べられ、またＩＣ５３では差動伝送が行われるために、ＩＣ５３の端子とＰＡＤ５１とを接続する場合は、図３に示すように、ＩＣ５３の端子とＰＡＤ５１とは、テーパ状に広がった配線接続となる。このため、ＰＡＤ５１のピッチ（プリント基板６０の伝送ライン６１のピッチと等しい）は０．５ｍｍと広がる。

例えば、４チャネル単位での信号伝送が行われるとすると、ポリマー導波路６の４チャネルに必要なピッチは１ｍｍ（＝０．２５ｍｍ×４）である。これに対し、フレキシブル基板５０のＰＡＤ５１に必要なピッチは、１チャネルにＰ、Ｎの２ピッチ用いるので、４ｍｍ（＝０．５×２×４）となる。したがって、ピッチが４倍に広がることになり、フレキシブル基板用コネクタ７のコネクタ接続部分の実装面積が増加してしまうことになる。

図４は高密度フレキシブル基板用コネクタの接続の一例を示す図である。図５は図４をＢ方向から見た図である。高密度フレキシブル基板用コネクタ７ａを用いて、電子部品が搭載されるフレキシブル基板５０ａをプリント基板６０ａ上に接続している状態を示している（なお、図３ではフレキシブル基板上の搭載部品などを示したが、図４ではコネクタ接続部分のみを示している）。

高密度フレキシブル基板用コネクタ７ａは、バンプシート７１と、カバー７２を有している。バンプシート７１は、フレキシブル基板５０ａのＰＡＤ５１ａとプリント基板６０ａのＰＡＤ６１ａとの接続を行うために、突起電極部（バンプ）７１ａが形成されている。また、バンプシート７１上にカバー７２が設けられる。

フレキシブル基板５０ａには、基板両面にＰＡＤ５１ａが設けられ、基板両面のＰＡＤ５１ａは、スルーホールを通じて接続し、ＰＡＤ５１ａには伝送ライン５１ａ−１が接続する。

プリント基板６０ａは、多層構造のサブストレートであり、基板片面に設けられたＰＡＤ６１ａは、スルーホールを通じて、基板表面および内挿されている所定の伝送ライン６１ａ−１に接続する。

高密度フレキシブル基板用コネクタ７ａのバンプ７１ａは、図４に示すように、縦１列の配置形状ではなく、２次元に広がった（平面状に広がった）配置形状を有している。図４の例では、８行３列のバンプ７１ａの配置構成としている。

フレキシブル基板５０ａとプリント基板６０ａとを接続する際には、まず、プリント基板６０ａ上の複数のＰＡＤ６１ａ上に、フレキシブル基板５０ａの複数のＰＡＤ５１ａが重ねられる。さらに、フレキシブル基板５０ａのＰＡＤ５１ａ上に、バンプシート７１のバンプ７１ａが重ねられる。

そして、カバー７２を上方から押し付けることで、高密度フレキシブル基板用コネクタ７ａのバンプ７１ａと、フレキシブル基板５０ａのＰＡＤ５１ａと、プリント基板６０ａのＰＡＤ６１ａとが圧着する。

これにより、フレキシブル基板５０ａのＰＡＤ５１ａと、プリント基板６０ａのＰＡＤ６１ａとが接続して、フレキシブル基板５０ａとプリント基板６０ａとのそれぞれの配線が接続する（なお、図４では、高密度フレキシブル基板用コネクタ７ａを透視化して、フレキシブル基板５０ａのＰＡＤ５１ａと、プリント基板６０ａの伝送ライン６１ａ−１との接続状態を見えるように図示している）。

このような高密度フレキシブル基板用コネクタ７ａを用いることにより、例えば、ＩＣ５３の各端子を、高密度フレキシブル基板用コネクタ７ａのバンプ７１ａ（フレキシブル基板５０ａのＰＡＤ５１ａ）に接続する際には、テーパ状に広がる形状とはならない。

このため、ＩＣ５３の端子とバンプ７１ａ（ＰＡＤ５１ａ）間との配線接続に要する面積を狭めることができ、コネクタ接続部分の実装面積の増加を抑制して、縮小化することが可能になる。

上記のようにバンプ７１ａを２次元に配置して狭ピッチ化すると、実装密度を向上させることができる。しかし、バンプ７１ａを単純に２次元に配置した場合では、高速信号（例えば、２５Ｇｂ／ｓ以上）を伝送しようとすると、隣接チャネル間で漏話が生じ、伝送品質が劣化してしまい、高速伝送を実現できなかった。

コネクタ１は、このような点に鑑みてなされたものであり、狭ピッチ化の状態を維持したまま、漏話を抑制して伝送品質の向上を図るものである。
次にコネクタ１の電極１１の配置構成について説明する。なお、以降では、電極１１をバンプ１１と呼ぶ。また、基板３は、例えば、フレキシブル基板に該当するので、フレキシブル基板３と呼ぶ。また、基板４は、例えば、プリント基板に該当するので、プリント基板４と呼ぶ。

バンプ１１は、図１で上述したように、フレキシブル基板３上で対となる、伝送路Ｌ１ｐおよび伝送路Ｌ１ｎに対し、伝送路Ｌ１ｐをプリント基板４に接続し、伝送路Ｌ１ｎをプリント基板４に接続する。この場合、フレキシブル基板３からプリント基板４への接続時に、伝送路Ｌ１ｐと伝送路Ｌ１ｎとのカップリング状態が保持される位置にバンプ１１が配置される。

図６はバンプ１１の配置構成の一例を示す図である。バンプ１１の２次元の配置面１０ａを格子状に区分した際、バンプ１１を配置する配置箇所ｐ１と、バンプ１１を配置しない非配置箇所ｐ２とを交互に並べて、配置箇所ｐ１にバンプ１１を配置するようにする。

図７は伝送路の接続状態を示す図である。図６のように配置されたバンプ１１を有するコネクタ１を介して、フレキシブル基板３上の伝送路は、プリント基板４上の伝送路と接続する。

伝送路の接続状態について説明する。フレキシブル基板３上に、１対の伝送路Ｌ１ｐ、Ｌ１ｎと、１対の伝送路Ｌ２ｐ、Ｌ２ｎと、１対の伝送路Ｌ３ｐ、Ｌ３ｎとが配線されている。

伝送路Ｌ１ｐは、バンプ１１−１ａと接続し、伝送路Ｌ１ｎは、バンプ１１−１ｂと接続する。伝送路Ｌ２ｐは、バンプ１１−２ａと接続し、伝送路Ｌ２ｎは、バンプ１１−２ｂと接続する。伝送路Ｌ３ｐは、バンプ１１−３ａと接続し、伝送路Ｌ３ｎは、バンプ１１−３ｂと接続する。

また、プリント基板４には、１対の伝送路Ｌ１ｐ−１、Ｌ１ｎ−１と、１対の伝送路Ｌ２ｐ−１、Ｌ２ｎ−１と、１対の伝送路Ｌ３ｐ−１、Ｌ３ｎ−１とが配線されている。
このようなフレキシブル基板３とプリント基板４とが、コネクタ１の複数のバンプ１１を通じて、互いの伝送路が配線接続する。すなわち、伝送路Ｌ１ｐは、バンプ１１−１ａを通じて、伝送路Ｌ１ｐ−１と接続し、伝送路Ｌ１ｎは、バンプ１１−１ｂを通じて、伝送路Ｌ１ｎ−１と接続する。

伝送路Ｌ２ｐは、バンプ１１−２ａを通じて、伝送路Ｌ２ｐ−１と接続し、伝送路Ｌ２ｎは、バンプ１１−２ｂを通じて、伝送路Ｌ２ｎ−１と接続する。伝送路Ｌ３ｐは、バンプ１１−３ａを通じて、伝送路Ｌ３ｐ−１と接続し、伝送路Ｌ３ｎは、バンプ１１−３ｂを通じて、伝送路Ｌ３ｎ−１と接続する。

伝送路Ｌ１ｐと伝送路Ｌ１ｎを含むチャネルｃｈ１と、伝送路Ｌ２ｐと伝送路Ｌ２ｎを含むチャネルｃｈ２と、伝送路Ｌ３ｐと伝送路Ｌ３ｎを含むチャネルｃｈ３とでそれぞれ差動伝送が行われるとする。

この場合、上記のようにフレキシブル基板３とプリント基板４とが、コネクタ１のバンプ１１を通じて互いの伝送路が配線接続した場合、互いのチャネルｃｈ１〜ｃｈ３の間で、クロストークによる電磁界の漏れ込みが抑制された状態で、フレキシブル基板３とプリント基板４とが接続できる。すなわち、チャネル間の漏話発生を低減して接続することが可能になる（漏話が抑制される理由については図１１で後述する）。

次に漏話の発生現象について説明する。図８は伝送路のモデル図である。単一の伝送路８は、等価的には図に示すような、インダク（Ｌ）とキャパシタ（Ｃ）とを含む線路と見なされる。

伝送路８は、電流が流れると磁界を生じ、磁界による電圧が生じるため、線路はインダクタンス（インダクタＬ₁、Ｌ₂、Ｌ₃、・・・）を含む。ＧＮＤと線路の間にはキャパシタンス（キャパシタＣ₁、Ｃ₂、・・・）が存在する。（伝送路８は理想導体を示しており、実際には有限の抵抗を含む。）以降、無限長に渡って同様な接続構成が続く。

一方、伝送路８は固有のインピーダンスを持ち、そのインピーダンスは特性インピーダンスと呼ばれる。伝送路８の単位長さ当たりの特性インピーダンスＺは、Ｚ＝（Ｌ／Ｃ）^1/2で表される。

図９は伝送路のモデル図である。平行対の差動伝送路８０のモデルを示している。単一の伝送路８１は、等価的には図に示すような、インダク（Ｌ）とキャパシタ（Ｃ）とを含む線路と見なされる。伝送路８１は、電流が流れると磁界を生じ、磁界による電圧が生じるため、線路はインダクタンス（インダクタＬ₁₁、Ｌ₁₂、Ｌ₁₃、Ｌ₁₄、・・・）を含む。ＧＮＤと線路の間にはキャパシタンス（キャパシタＣ₁₁、Ｃ₁₂、Ｃ₁₃、・・・）が存在する。（伝送路８１は理想導体を示しており、実際には有限の抵抗を含む。）以降、無限長に渡って同様な接続構成が続く。

同様に、単一の伝送路８２は、等価的には図に示すような、インダク（Ｌ）とキャパシタ（Ｃ）とを含む線路と見なされる。伝送路８２は、電流が流れると磁界を生じ、磁界による電圧が生じるため、線路はインダクタンス（インダクタＬ₂₁、Ｌ₂₂、Ｌ₂₃、Ｌ₂₄、・・・）を含む。ＧＮＤと線路の間にはキャパシタンス（キャパシタＣ₂₁、Ｃ₂₂、Ｃ₂₃、・・・）が存在する。（伝送路８２は理想導体を示しており、実際には有限の抵抗を含む。）以降、無限長に渡って同様な接続構成が続く。

そして、差動伝送路８０は、単一の伝送路８１と、単一の伝送路８２との平行２線が、キャパシタＣ−１、Ｃ−２、Ｃ−３、・・・で等価的に結合（カップリング）された線路と見なせる。

ここで、図８で示した伝送路８を２つ近接位置に並べて、互いに逆位相の信号を伝送させて差動伝送路を形成すると、図９に示した差動伝送路８０のようなモデル構成となる。
伝送路８１と伝送路８２とで差動伝送を行うと、伝送路８１に含まれていたキャパシタＣ₁₁、Ｃ₁₂、Ｃ₁₃の容量が減少し、かつ伝送路８２に含まれていたキャパシタＣ₂₁、Ｃ₂₂、Ｃ₂₃の容量が減少する。

そして、伝送路８１と伝送路８２との間に、あらたな容量成分としてキャパシタＣ−１、Ｃ−２、Ｃ−３が発生し、伝送路８１と伝送路８２とが、等価的にキャパシタＣ−１、Ｃ−２、Ｃ−３で結合した構成となる。このように、差動伝送路８０では、一方の伝送路８１と他方の伝送路８２とがキャパシタＣ−１、Ｃ−２、Ｃ−３、・・・で結合した状態（カップリング状態）を形成する。

無限に伸びる平行２線の任意の２点間の電圧を、その点における伝送中の電流で割った比率が特性インピーダンスである。したがって、このようなカップリング結合した状態で反射がないときは、任意の差動伝送路８０の位置で、電圧と電流との比率が一定の実数となり、両伝送路間で特性インピーダンスが一定に保持され、正常な差動伝送が行われる。

次に漏話が生じるときのバンプ配置について説明する。図１０は漏話が生じるときのバンプ配置を示す図である。図４で上述したような、ｍ行ｎ列全体に渡ってバンプを２次元に配置した場合であって、図１０では２次元配置の中の１つの列だけを図示している。

フレキシブル基板５０ａ上に、１対の伝送路Ｌ１１ｐ、Ｌ１１ｎと、１対の伝送路Ｌ２２ｐ、Ｌ２２ｎとが配線されている。伝送路Ｌ１１ｐ、Ｌ１１ｎでチャネルｃｈ１ａを形成し、伝送路Ｌ２２ｐ、Ｌ２２ｎでチャネルｃｈ１ｂを形成する。

また、伝送路Ｌ１１ｐは、バンプ７１ａ−１と接続し、伝送路Ｌ１１ｎは、バンプ７１ａ−２と接続する。伝送路Ｌ２２ｐは、バンプ７１ａ−３と接続し、伝送路Ｌ２２ｎは、バンプ７１ａ−４と接続する。さらに、プリント基板６０ａには、１対の伝送路Ｌ１１ｐ−１、Ｌ１１ｎ−１と、１対の伝送路Ｌ２２ｐ−１、Ｌ２２ｎ−１とが配線されている。

このようなフレキシブル基板５０ａとプリント基板６０ａとが、バンプを通じて互いの伝送路の配線が接続する。すなわち、伝送路Ｌ１１ｐは、バンプ７１ａ−１を通じて、伝送路Ｌ１１ｐ−１と接続し、伝送路Ｌ１１ｎは、バンプ７１ａ−２を通じて、伝送路Ｌ１１ｎ−１と接続する。伝送路Ｌ２２ｐは、バンプ７１ａ−３を通じて、伝送路Ｌ２２ｐ−１と接続し、伝送路Ｌ２２ｎは、バンプ７１ａ−４を通じて、伝送路Ｌ２２ｎ−１と接続する。

ここで、伝送路Ｌ１１ｐ、Ｌ１１ｎを含むチャネルｃｈ１ａのカップリング状態を見ていく。なお、領域ｒ１１は、フレキシブル基板５０ａ上の伝送路Ｌ１１ｐ、Ｌ１１ｎの配線箇所を示している。

領域ｒ１２は、バンプ７１ａ−１を通じての、フレキシブル基板５０ａ上の伝送路Ｌ１１ｐおよびプリント基板６０ａ上の伝送路Ｌ１１ｐ−１の接続箇所と、バンプ７１ａ−２を通じての、フレキシブル基板５０ａ上の伝送路Ｌ１１ｎおよびプリント基板６０ａ上の伝送路Ｌ１１ｎ−１の接続箇所とを示している。

領域ｒ１１では、伝送路Ｌ１１ｐと伝送路Ｌ１１ｎとのカップリング状態は保持される。しかし、領域ｒ１２では、バンプ７１ａ−１とバンプ７１ａ−２との間の距離が、領域ｒ１１における伝送路Ｌ１１ｐと伝送路Ｌ１１ｎとの線路間の距離よりも増加している。

このため、このバンプ接続部分において、伝送路Ｌ１１ｐと伝送路Ｌ１１ｎとのカップリング結合が切れてしまい、領域ｒ１１のカップリング状態が保持できなくなる。
すなわち、領域ｒ１１では、伝送路Ｌ１１ｐ、Ｌ１１ｎでは、カップリング状態を保ちながら差動伝送されてくるが、領域ｒ１２のバンプ７１ａ−１、４１ａ−２の接続部分において、伝送路Ｌ１１ｐと伝送路Ｌ１１ｎ間の距離と、バンプ７１ａ−１とバンプ７１ａ−２間の距離とに差が生じている。

バンプ７１ａ−１の中心位置とバンプ７１ａ−２の中心位置との間の距離は、狭ピッチ化した場合でも０．５ｍｍ以上である。このため、伝送路Ｌ１１ｐ、Ｌ１１ｎ間でカップリング状態を保持する一定の距離間を保ちながら信号が伝送されていても、バンプ接続部分において、伝送路Ｌ１１ｐ、Ｌ１１ｎ間の距離が０．５ｍｍ以上離れてしまうことによって、カップリング結合が切れやすくなり、カップリング状態が保持できなくなる。

カップリング結合が切れると、差動伝送路を形成する２本の伝送路の相互の容量の不平衡が生じ、一方のチャネルの信号が、他方のチャネルの信号に漏れ込みやすくなり、チャネル間で遠端漏話が生じやすくなる。

次にコネクタ１を用いた配線接続を行うことで漏話を抑制できる理由について説明する。図１１は漏話が抑制される状態を説明するための図である。コネクタ１のバンプ配置構成を示しており、図７の配置構成と同じである。

チャネルｃｈ１の領域ｒ１〜ｒ５におけるカップリング状態を見ていく。なお、領域ｒ１は、フレキシブル基板３上の伝送路Ｌ１ｐ、Ｌ１ｎの配線箇所を示している。
領域ｒ２は、フレキシブル基板３上の伝送路Ｌ１ｐの配線箇所と、バンプ１１−１ｂを通じての、フレキシブル基板３上の伝送路Ｌ１ｎおよびプリント基板４上の伝送路Ｌ１ｎ−１の接続箇所とを示している。

領域ｒ３は、フレキシブル基板３上の伝送路Ｌ１ｐの配線箇所と、プリント基板４上の伝送路Ｌ１ｎ−１の配線箇所とを示している。領域ｒ４は、バンプ１１−１ａを通じての、フレキシブル基板３上の伝送路Ｌ１ｐおよびプリント基板４上の伝送路Ｌ１ｐ−１の接続箇所と、プリント基板４上の伝送路Ｌ１ｎ−１の配線箇所とを示している。領域ｒ５は、プリント基板４上の伝送路Ｌ１ｐ−１、Ｌ１ｎ−１の配線箇所を示している。

まず、領域ｒ１では、伝送路Ｌ１ｐと伝送路Ｌ１ｎとのカップリング状態は保持される。領域ｒ２では、伝送路Ｌ１ｐとバンプ１１−１ｂの中心位置との間の距離は、領域ｒ１における伝送路Ｌ１ｐと伝送路Ｌ１ｎとの線路間の距離にほぼ等しい。このため、領域ｒ２のバンプ接続部分においても、前段の領域ｒ１におけるカップリング状態を保持している。

領域ｒ３では、伝送路Ｌ１ｐと伝送路Ｌ１ｎ−１との線路間の距離は、領域ｒ２における伝送路Ｌ１ｐとバンプ１１−１ｂの中心位置との間の距離にほぼ等しい。このため、領域ｒ３においても、前段の領域ｒ２におけるカップリング状態を保持している。

領域ｒ４では、バンプ１１−１ａの中心位置と伝送路Ｌ１ｎ−１との間の距離は、領域ｒ３における伝送路Ｌ１ｐと伝送路Ｌ１ｎ−１との線路間の距離にほぼ等しい。このため、領域ｒ４のバンプ接続部分においても、前段の領域ｒ３におけるカップリング状態を保持している。

領域ｒ５では、伝送路Ｌ１ｐ−１と伝送路Ｌ１ｎ−１との線路間の距離は、領域ｒ４におけるバンプ１１−１ａの中心位置と伝送路Ｌ１ｎ−１との間の距離にほぼ等しい。このため、領域ｒ５においても、前段の領域ｒ４におけるカップリング状態を保持している。

このように、コネクタ１のバンプ配置構成では、フレキシブル基板３とプリント基板４との接続時においても、差動伝送路の対となる伝送路のカップリング状態が一定に保持されることになる。

図１２、図１３は漏話特性を示す図である。縦軸は漏話信号レベル（ｄＢ）、横軸は周波数（ＧＨｚ）である。図１２は図１０で上述したバンプ配置（従来の２次元配置）で配線接続したときに測定した漏話特性である。図１３は図１１で上述したバンプ配置（本技術の２次元配置）で配線接続したときに測定した漏話特性である。

差動伝送路に４０ＧＨｚの高速信号を伝送させたとき、図１２の漏話信号レベルは−１２ｄＢ程度であり、図１３の漏話信号レベルは−２８ｄＢとなっており、漏話信号の減衰量が増加している（漏れ込み量が少ない）。すなわち、図１１で上述したバンプ配置で配線接続したとき、漏話特性の改善が図られていることがわかる。

以上説明したように、コネクタ１では、フレキシブル基板３とプリント基板４との接続時に、差動伝送路の対となる一方の伝送路と他方の伝送路とのカップリング状態が保持される位置にバンプを配置する構成とした。

これにより、フレキシブル基板３とプリント基板４とを接続するときのバンプ接続部分においても、差動伝送路の線路間の距離が一定に保たれるので、カップリング状態を保持したまま、配線接続することができる。このため、漏話の発生を抑制することができるので、コネクタ接続時の伝送品質の向上を図り、高品質な高速信号伝送を行うことが可能になる。

次にコネクタ１の装置適用例として、光インターコネクトで用いられる光伝送装置について説明する。光インターコネクトとは、半導体チップ内部の回路間やコンピュータ内部の部品間、コンピュータ間等で、短い距離のデータ伝送を光によって行う通信の総称である。光インターコネクトは、従来の銅配線等による電気通信に対して、より広帯域・低消費電力を実現できる。

図１４は光伝送装置の構成例を示す図である。図１５は図１４のＣ１−Ｃ２断面図である。光伝送装置１ａは、フレキシブル基板３とコネクタ１とを含み、光伝送処理として、例えば、光送受信と、Ｏ／ＥまたはＥ／Ｏ変換とを行う装置である。図では、フレキシブル基板３が、コネクタ１によってプリント基板４に接続されている状態を示している。

フレキシブル基板３には、光伝送処理部として、例えば、発光素子３１（例えば、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser））、受光素子３２（例えば、ＰＤ（Photodiode））、Ｖ／Ｉ変換機能を有するドライバであるＩＣ３３およびＩ／Ｖ変換機能有して、トランスインピーダンス増幅を行うＩＣ３４が実装されている。また、発光素子３１および受光素子３２には、フレキシブル基板３に積層可能なシート状の光導波路であるポリマー導波路３ａが接続される。

なお、ＩＣ３３、３４とプリント基板４との間の伝送では、差動伝送が行われる。したがって、ＩＣ３３、３４では、１チャネルの信号に対して、１対の信号線を使って互いに逆位相となるＰ（positive）チャネルとＮ（negative）チャネルとの信号を用いた伝送を行う。

一方、コネクタ１は、シート１０とカバー２０とを備える。シート１０には、図６、図７で上述したような、２次元配置でバンプ１１が形成されており、フレキシブル基板３の位置合わせを正確に行うと同時に、相手接続側のプリント基板４または電子部品との間で確実な接続を行う。なお、シート１０自体は、絶縁材質で作られており、シート１０の片面側に金属性のバンプ１１が装着される。

また、バンプ１１が装着されていないシート１０の背面側に、均一に圧力を加える薄い板状のカバー２０が位置し、カバー２０には着脱可能なフック２１−１、２１−２の機構が設けられている。コネクタ接続時には、フック２１−１、２１−２によって、プリント基板４に設けられたガイド穴ｇ１、ｇ２と機械的にロックする。

フレキシブル基板３とプリント基板４とが接続する場合、まず、プリント基板４上の複数のＰＡＤ上に、フレキシブル基板３の複数のＰＡＤが重ねられる。さらに、フレキシブル基板３のＰＡＤ上に、シート１０上に形成しているバンプ１１が重ねられる。

そして、カバー２０を上方から押し付けることで、コネクタ１のバンプ１１と、フレキシブル基板３のＰＡＤと、プリント基板４のＰＡＤとが圧着する。これにより、フレキシブル基板３のＰＡＤと、プリント基板４のＰＡＤとが接続して、フレキシブル基板３とプリント基板４とのそれぞれの配線が接続する（なお、図１４では、コネクタ１を透視化して、バンプ１１を通じて、フレキシブル基板３上の伝送ラインと、プリント基板４上の伝送ラインとの接続状態を見えるように図示している）。

信号の流れとして、プリント基板４から伝送された電気信号は、コネクタ１のバンプ１１を介してフレキシブル基板３上のＩＣ３３で受信される。ＩＣ３３は、Ｖ／Ｉ変換を行って、電圧信号を電流信号に変換する。発光素子３１は、Ｅ／Ｏ変換を行って、ＩＣ３３から出力された電流信号を光信号に変換する。光信号はポリマー導波路３ａを通じて外部へ出力される。

一方、ポリマー導波路３ａを通じて伝送された光信号は、受光素子３２で受光されて光電流信号に変換される。ＩＣ３４は、光電流信号を電圧信号に変換して出力する。ＩＣ３４から出力された電圧信号は、コネクタ１のバンプ１１を介して、プリント基板４上の伝送ラインに接続される。

次にバンプ接続部分のバリエーションについて説明する。図１６〜図１８はバンプ接続部分を示す図である。図１６は、フレキシブル基板３およびプリント基板４にスルーホールを設けた場合である。図１７は、フレキシブル基板３にスルーホールを設け、プリント基板４には、スルーホールの金属箔メッキのない切り穴を設けた場合である。図１８は、フレキシブル基板３にスルーホールを設け、プリント基板４にはスルーホールも切り穴も設けていない場合である。

図１６〜図１８におけるバンプ接続では、いずれの場合も、プリント基板４のＰＡＤにフレキシブル基板３のＰＡＤが重なり、フレキシブル基板３のＰＡＤ上にバンプ１１が重ねられて、カバー２０の上方から押圧される。これにより、フレキシブル基板３上の伝送ラインと、プリント基板４上の伝送ラインが導通する。

ここで、図１６に示すように、フレキシブル基板３にスルーホールを設け、プリント基板４にスルーホールを設けてバンプ接続することにより、フレキシブル基板３とプリント基板４とのコンタクト性は向上する。

一方、図１７のように、プリント基板４の接続箇所を切り穴にした場合や、図１８のようにフレキシブル基板３のみにスルーホールを設けた場合では、信号線ランド径を小さくすることができるので、高周波特性を向上させることができる。また、オープンスタブ（主伝送路から枝分かれして、先端がオープンなマイクロストリップライン）の形成を抑制することができるので、スタブによる特性劣化も低減することが可能になる。

以上、実施の形態を例示したが、実施の形態で示した各部の構成は同様の機能を有する他のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や工程が付加されてもよい。

１ コネクタ
３、４ 基板
１０ シート
１１ 電極
２０ カバー
Ｌ１ｐ、Ｌ１ｎ 伝送路

Claims (5)

1. 第１の基板上で対となる、第１の伝送路および第２の伝送路と、第２の基板上で対となる、第３の伝送路および第４の伝送路とに対し、前記第１の基板を前記第２の基板に接続する際に、前記第１の伝送路を前記第３の伝送路に接続する第１の電極と、前記第２の伝送路を前記第４の伝送路に接続する第２の電極とを備え、
   前記第１の電極は、前記第１の伝送路上にあり、前記第２の電極は、前記第２の伝送路上にあって、
   前記第１の基板と前記第２の基板との接続時、前記第１の電極と前記第２の電極とは、交互に並んだ格子状の電極配置となり、
   前記第１の伝送路と前記第２の伝送路との線路間の距離と、前記第１の伝送路と前記第２の電極の中心位置との間の距離と、前記第１の伝送路と前記第４の伝送路との線路間の距離と、前記第１の電極と前記第４の伝送路との間の距離と、前記第３の伝送路と前記第４の伝送路との線路間の距離とが等しい、
   ことを特徴とするコネクタ。
2. 複数の前記電極が装着されたシートと、接続相手側の前記第２の基板にフックして、前記シートの背面から前記電極に均一に圧力を加えるカバーと、を備えることを特徴とする請求項１記載のコネクタ。
3. 光伝送装置において、
   光信号の伝送処理を行う光伝送処理部が実装された第１の基板と、
   前記第１の基板上で対となる、第１の伝送路および第２の伝送路と、相手側基板である第２の基板上で対となる、第３の伝送路および第４の伝送路とに対し、前記第１の基板を前記第２の基板に接続する際に、前記第１の伝送路を前記第３の伝送路に接続する第１の電極と、前記第２の伝送路を前記第４の伝送路に接続する第２の電極とを備え、前記第１の電極は、前記第１の伝送路上にあり、前記第２の電極は、前記第２の伝送路上にあって、前記第１の基板と前記第２の基板との接続時、前記第１の電極と前記第２の電極とは、交互に並んだ格子状の電極配置となり、前記第１の伝送路と前記第２の伝送路との線路間の距離と、前記第１の伝送路と前記第２の電極の中心位置との間の距離と、前記第１の伝送路と前記第４の伝送路との線路間の距離と、前記第１の電極と前記第４の伝送路との間の距離と、前記第３の伝送路と前記第４の伝送路との線路間の距離とが等しいコネクタと、
   を有することを特徴とする光伝送装置。
4. 前記コネクタは、複数の前記電極が装着されたシートと、前記相手側基板にフックして、前記シートの背面から前記電極に均一に圧力を加えるカバーと、を備えることを特徴とする請求項３記載の光伝送装置。
5. コネクタ接続方法において、
   第１の基板上で対となる、第１の伝送路および第２の伝送路と、第２の基板上で対となる、第３の伝送路および第４の伝送路とに対し、
   前記第１の基板を前記第２の基板に接続する際に、前記第１の伝送路を前記第３の伝送路に接続する第１の電極と、前記第２の伝送路を前記第４の伝送路に接続する第２の電極とを備えたコネクタによって接続を行い、
   前記コネクタは、
   前記第１の電極は、前記第１の伝送路上にあり、前記第２の電極は、前記第２の伝送路上にあって、
   前記第１の基板と前記第２の基板との接続時、前記第１の電極と前記第２の電極とは、交互に並んだ格子状の電極配置となり、
   前記第１の伝送路と前記第２の伝送路との線路間の距離と、前記第１の伝送路と前記第２の電極の中心位置との間の距離と、前記第１の伝送路と前記第４の伝送路との線路間の距離と、前記第１の電極と前記第４の伝送路との間の距離と、前記第３の伝送路と前記第４の伝送路との線路間の距離とが等しい、
   ことを特徴とするコネクタ接続方法。

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