JP6317226B2 - Flexible printed circuit board mounting package and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、フレキシブルプリント基板を搭載する電子モジュールのパッケージに関する。より詳細には、フレキシブルプリント基板と電子モジュールとの接合の強度を強くする光半導体モジュール等の電子モジュールのパッケージに関する。 The present invention relates to an electronic module package on which a flexible printed circuit board is mounted. More specifically, the present invention relates to a package of an electronic module such as an optical semiconductor module that increases the bonding strength between a flexible printed circuit board and the electronic module.
近年のインターネット、IP電話、動画のダウンロードなどの利用拡大により、必要とされる通信容量が急速に高まっており、光ファイバや光通信用機器に搭載される光送受信装置(電気信号と光信号を相互に変換する光電変換器)の需要が拡大している。光送受信装置やそれを構成する部品は、プラガブル(pluggable)といった言葉で表現されるように、搭載や交換といった観点から扱いやすいように、仕様に基づくモジュール化が急速に進展している。XFP(10 Gigabit Small Form Factor Pluggable:10ギガビット・イーサネット(10GbE)の着脱モジュールの業界標準規格の一つ)など光送信器モジュールに搭載される光源もモジュール化が進んでおり、TOSA(Transmitter Optical Sub−Assembly)と呼ばれ、代表的なモジュール形態として、箱型形状のTOSAモジュール(非特許文献1)が開発されている。 With the recent expansion of the use of the Internet, IP telephones, video downloads, etc., the required communication capacity is rapidly increasing. Optical transmission / reception devices (electrical signals and optical signals installed in optical fiber and optical communication equipment) The demand for mutual conversion photoelectric converters is expanding. Optical transmission / reception devices and components constituting them are rapidly being modularized based on specifications so as to be easy to handle from the viewpoint of mounting and replacement, as expressed in terms such as pluggable. Light sources mounted on optical transmitter modules such as XFP (10 Gigabit Small Form Factor Pluggable: one of the industry standard for 10 GbE (detachable modules)) are also becoming more modular, and TOSA (Transmitter Optical Sub) -Assembly), a box-shaped TOSA module (Non-Patent Document 1) has been developed as a typical module form.
光送受信モジュールの需要は膨らむ一方である。需要の増加に従って、光モジュールの性能を落とすことなく、低コスト化への要求も大きくなっており、毎秒100ギガビット伝送用TOSAモジュールの研究開発、及び毎秒400ギガビットといった超高速化に向けた標準化活動も活発であり、TOSAの高性能への要求は活発化の一途をたどっている。 The demand for optical transceiver modules is increasing. As demand increases, there is an increasing demand for cost reduction without reducing the performance of optical modules. Research and development of TOSA modules for 100 Gigabit transmission per second and standardization activities for ultra-high speeds of 400 Gigabits per second However, TOSA's demand for high performance continues to increase.
ここで、XFP準拠の箱型TOSAの筺体は、焼結セラミックや金属からなっている。図1は、一般的な箱型TOSAモジュール100を示す図で、(a)は箱型TOSAモジュール100の外観の斜視図を示し、(b)は箱型TOSAモジュール100の筺体を取り除いた状態の斜視図を示す。箱型TOSAモジュール100は、図1(b)に示すとおり、光源等の光送信器モジュールが筺体部114により覆われている。また、光送信モジュールからの配線が形成された、厚さ0・1mmのセラミックを多層した積層セラミック部113が、一部外部に露出している。積層セラミック部113は、箱型TOSAモジュール100の外部横側へ、テラス部111が張り出すように形成され、テラス部111上面には変調電気信号給電用の端子及びDC給電用の端子となる電極112が少なくとも一つ設けられている。電極112は、電気信号給電用配線及びDC給電用配線として筺体横のテラス部111から筺体114内部に向けて貫通する構造になっている。
Here, the XFP-compliant box-type TOSA housing is made of sintered ceramic or metal. 1A and 1B are diagrams showing a general box-
箱型TOSAモジュール100内部は、図1(b)に示すように、変調電気信号サブキャリアと呼ばれる薄板121が設置されている。薄板121は、誘電体材料に金属メッキまたは蒸着することにより配線パターンが形成され、レーザダイオード122、光変調器123、コンデンサー124、及び抵抗125等の光半導体デバイスに必要な素子が搭載されている。
Inside the box-type TOSA
箱型TOSAモジュール100には、駆動用ドライバICの信号及びDC電流等を供給する必要がある。図2は、駆動用ドライバIC200と箱型TOSAモジュール100との接続の様子を示す上面図である。駆動用ドライバIC200と、箱型TOSAモジュール100とは、フレキシブルプリント基板(FPC)210により接続される。フレキシブルプリント基板は、俗に、フレキあるいはFPC(Flexible Printed Circuits)とも呼ばれ、フィルム状の絶縁体上に導体箔を形成した、柔軟性があり大きく変形させることが可能なプリント基板である。駆動用ドライバIC200からの変調用電気信号及びDC給電等は、FPC210を通して箱型TOSAモジュール100に送られる。
The box-type TOSA
FPC210と箱型TOSAモジュール100とは、ハンダにより固定されて接続される。図3は、FPC210と箱型TOSAモジュール100との従来の固定方法を示す図である。(a)は、FPC210と箱型TOSAモジュール100との固定方法を図式化したものであり、(b)はFPC210と箱型TOSAモジュール100との固定後の様子を示す。(非特許文献2参照)。
The FPC 210 and the box-type TOSA
FPC210と箱型TOSAモジュール100との固定方法においては、電極112上に適量のハンダの塊であるハンダボール311を置き、FPC210を、FPC210の電極(導体箔)211が電極112に重なるように置き、電極112と電極211とによりハンダボール311を挟んだ状態で、FPC210の上からヒータ320により加熱する。ハンダボール301はヒータ320により加熱されることにより融解し、その後ヒータ320が離れると冷却され、電極112及び電極211に固着される(ハンダ312)。固着されたハンダ312は、FPC210と箱型TOSAモジュール100とを図3(b)に示すように固定する。
In the method of fixing the FPC 210 and the box-
図3に示すFPCと箱型TOSAモジュールとの従来の固定方法によれば、積層セラミック基板とFPCを固定することができる。しかしながら、FPCは柔軟性があり、配線板等にハンダ固定する際に自由に曲げることができる反面、固定部分に応力がかかる。そのため、従来の固定方法では固定部分においてハンダの剥がれや破壊がおきやすく、モジュールの信頼性や歩留まりが低下するという課題があった。 According to the conventional fixing method between the FPC and the box-type TOSA module shown in FIG. 3, the multilayer ceramic substrate and the FPC can be fixed. However, FPC is flexible and can be bent freely when soldered to a wiring board or the like, but stress is applied to the fixed portion. For this reason, the conventional fixing method has a problem that solder is easily peeled or broken at the fixing portion, and the reliability and yield of the module are lowered.
上記課題を解決するために、本発明の第1の形態は、上面に第1の電極が形成された多層基板を有する電子モジュールと、下面に第2の電極が形成されたフレキシブルプリント基板とが、ハンダにより接続されたフレキシブルプリント基板搭載パッケージであって、前記多層基板の層の一部および前記第1の電極、または、前記フレキシブルプリント基板及び前記第2の電極のうちの少なくとも一方に、連通した穴が開けられ、前記多層基板の層の一部および前記第1の電極に開けられた前記穴は、前記多層基板を貫通せず、前記多層基板上において、前記第1の電極の両側の、前記第1の電極の長手方向にポリイミドカバーが形成されることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a first embodiment of the present invention includes an electronic module having a multilayer substrate having a first electrode formed on an upper surface and a flexible printed circuit board having a second electrode formed on a lower surface. A package mounted on a flexible printed circuit board connected by solder, wherein the package is in communication with a part of the layer of the multilayer substrate and the first electrode, or at least one of the flexible printed circuit board and the second electrode. The holes formed in the multilayer substrate and part of the layer of the multilayer substrate and the hole formed in the first electrode do not penetrate the multilayer substrate, and are formed on both sides of the first electrode on the multilayer substrate. A polyimide cover is formed in the longitudinal direction of the first electrode .
また、本発明の第2の形態は、第1の形態のフレキシブルプリント基板搭載パッケージであって、前記多層基板の層の一部および前記第1の電極に開けられた前記穴、又は、前記フレキシブルプリント基板及び前記第2の電極に開けられた前記穴は、電極の長手方向に複数個並ぶことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the flexible printed circuit board mounting package according to the first aspect, wherein the hole formed in a part of the layer of the multilayer substrate and the first electrode, or the flexible A plurality of the holes formed in the printed circuit board and the second electrode are arranged in the longitudinal direction of the electrode.
また、本発明の第3の形態は、第1又は第2の形態のフレキシブルプリント基板搭載パッケージであって、前記第1の電極又は前記第2の電極は、前記第1の電極又は前記第2の電極の長手方向と直交する方向にアレイ上に並べられることを特徴とする。 Moreover, the 3rd form of this invention is a flexible printed circuit board mounting package of a 1st or 2nd form, Comprising: The said 1st electrode or the said 2nd electrode is the said 1st electrode or the said 2nd The electrodes are arranged on the array in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the electrodes.
また、本発明の第4の形態は、第1乃至第3のいずれか一つの形態のフレキシブルプリント基板搭載パッケージであって、前記多層基板の層は、上部層、中部層、及び下部層の3層から構成され、前記多層基板の層の一部および前記第1の電極に開けられた前記穴は、前記第1の電極、前記上部層、及び前記中部層に連通して開けられ、前記中部層に開けられた前記穴の開口面積が、前記上部層に開けられた前記穴の開口面積よりも広いことを特徴とする。 The fourth embodiment of the present invention is the first to flexible printed board mounting package of the third one of the forms, the layers of the multilayer substrate, upper layer, middle layer, and the lower layer 3 The hole formed in the multilayer substrate and formed in a part of the layer of the multilayer substrate and the first electrode is opened in communication with the first electrode, the upper layer, and the middle layer, and the middle portion opening area of the hole drilled in the layer, and wherein the wider than the opening area of the hole drilled in the upper layer.
また、本発明の第5の形態は、第1乃至第4のいずれか一つの形態のフレキシブルプリント基板搭載パッケージであって、前記多層基板の層の一部および前記第1の電極に開けられた前記穴にハンダが充填されることを特徴とする。 The fifth embodiment of the present invention is the first to flexible printed board mounting package of the fourth any one form, was opened in a portion and the first electrode layer of the multilayer substrate The hole is filled with solder.
また、本発明の第6の形態は、第5形態のフレキシブルプリント基板搭載パッケージであって、前記フレキシブルプリント基板の上面には、ハンダが溢れることを特徴とする。 The sixth embodiment of the present invention, there is provided a flexible printed circuit board mounting package of the fifth embodiment, the upper surface of the flexible printed circuit board is characterized in that the solder is filled.
また、本発明の第7の形態は、第6の形態のフレキシブルプリント基板搭載パッケージであって、前記フレキシブルプリント基板の上面に第3の電極が形成され、前記第3の電極には、前記溢れたハンダが固着されることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the flexible printed circuit board mounting package according to the sixth aspect, wherein a third electrode is formed on an upper surface of the flexible printed circuit board, and the third electrode has the overflow. The solder is fixed.
また、本発明の第8の形態は、第7の形態のフレキシブルプリント基板搭載パッケージであって、前記フレキシブルプリント基板の前記上面において、前記第3の電極の両側の、前記第3の電極の長手方向にポリイミドカバーを有することを特徴とする。 Moreover, the 8th form of this invention is the flexible printed circuit board mounting package of a 7th form, Comprising: The longitudinal direction of the said 3rd electrode on the both sides of the said 3rd electrode in the said upper surface of the said flexible printed circuit board. It has a polyimide cover in the direction.
また、本発明の第9の形態は、第4の形態のフレキシブルプリント基板搭載パッケージであって、前記多層基板の層の一部および前記第1の電極に開けられた前記穴において、前記多層基板の前記上部層に開けられた複数の前記穴はそれぞれ連結せず、前記多層基板の前記中部層に開けられた複数の前記穴はそれぞれ連結することを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the flexible printed circuit board mounting package according to the fourth aspect, wherein the multilayer substrate includes a part of the layer of the multilayer substrate and the hole opened in the first electrode. The plurality of holes formed in the upper layer of the plate are not connected to each other, and the plurality of holes formed in the middle layer of the multilayer substrate are connected to each other.
また、本発明の第10の形態は、第1乃至第9のいずれか一つの形態のフレキシブルプリント基板搭載パッケージであって、前記多層基板の層には、ハンダに充填されない空気穴が開けられ、前記空気穴は、隣接する穴と連通されていることを特徴とする。 A tenth aspect of the present invention is the flexible printed circuit board mounting package according to any one of the first to ninth aspects, and an air hole not filled in the solder is formed in the layer of the multilayer substrate. It said air hole, characterized in that it communicates with the adjacent hole.
また、本発明の第11の形態は、第4の形態のフレキシブルプリント基板搭載パッケージであって、前記多層基板の層には、ハンダに充填されない空気穴が開けられ、前記空気穴は、隣接する穴と連通され、前記空気穴は、前記多層基板の前記上部層と前記中部層とに開けられ、前記多層基板の前記上部層と前記中部層とに開けられた前記空気穴が連通し、前記上部層の表面において、前記空気穴の周囲に前記第1の電極が形成されないことを特徴とする。 An eleventh aspect of the present invention is the flexible printed circuit board mounting package according to the fourth aspect, wherein an air hole that is not filled with solder is formed in a layer of the multilayer board , and the air hole is adjacent to the air hole. passed hole and communicating said air hole, said the upper layer of the multi-layer board drilled and central layer, through the communication air hole drilled in said upper layer and said middle layer of the multilayer board The first electrode is not formed around the air hole on the surface of the upper layer.
また、本発明の第12の形態は、第11の形態のフレキシブルプリント基板搭載パッケージであって、前記多層基板の前記上部層の表面において、前記空気穴と前記第1の電極との間にポリイミドカバーが形成されることを特徴とする。 A twelfth aspect of the present invention is the flexible printed circuit board mounting package according to the first aspect, in which the surface of the upper layer of the multilayer substrate is between the air hole and the first electrode. A polyimide cover is formed.
また、本発明の第13の形態は、第10又は第11の形態のフレキシブルプリント基板搭載パッケージの製造方法であって、前記多層基板の層の前記穴にハンダを充填する際、前記空気穴に陰圧をかけることを特徴とする。 A thirteenth aspect of the present invention is a method for manufacturing a flexible printed circuit board mounting package according to the tenth or eleventh aspect, wherein the air hole is filled when solder is filled in the hole of the layer of the multilayer board. It is characterized by applying negative pressure.
また、本発明の第14の形態は、第1乃至第12のいずれか一つの形態のフレキシブルプリント基板搭載パッケージであって、前記多層基板の層の一部および前記第1の電極、または、前記フレキシブルプリント基板及び前記第2の電極の両方に連通した穴が開けられ、前記多層基板の層の一部および前記第1の電極に開けられた穴は、前記フレキシブルプリント基板及び前記第2の電極に開けられた穴よりも大きいことを特徴とする。 A fourteenth aspect of the present invention is the flexible printed circuit board mounting package according to any one of the first to twelfth aspects, wherein a part of the layer of the multilayer substrate and the first electrode, A hole communicating with both the flexible printed circuit board and the second electrode is formed, and a part of the layer of the multilayer substrate and the hole formed in the first electrode are formed in the flexible printed circuit board and the second electrode. It is characterized by being larger than the hole drilled in.
本発明のフレキシブル基板搭載パッケージおよびその製造方法によれば、積層セラミック基板とFPCの接続強度を、図3に記載の従来の固定方法の2倍に(10Nから20N)にすることができる。そのため、固定部分におけるハンダの剥がれや破壊を防ぐことができ、モジュールの信頼性や歩留りを向上させることができる。 According to the flexible substrate mounting package and the manufacturing method thereof of the present invention, the connection strength between the multilayer ceramic substrate and the FPC can be doubled (10N to 20N) as compared with the conventional fixing method shown in FIG. Therefore, it is possible to prevent the solder from being peeled off or broken at the fixed portion, and the reliability and yield of the module can be improved.
本発明は、電子モジュールにFPCを接続したフレキシブルプリント搭載パッケージについての発明であり、以下の各実施形態においては、電子モジュールとして光半導体モジュールを例として使用した場合の実施形態について説明する。以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。 The present invention relates to a flexible print mounting package in which an FPC is connected to an electronic module. In the following embodiments, an embodiment in which an optical semiconductor module is used as an example of the electronic module will be described. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1の実施形態]
図4は、本発明の第1の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージ400を示す斜視図である。フレキシブルプリント基板搭載パッケージは、箱型TOSAモジュール等の光半導体モジュールと、駆動用ICドライバ及びDC電源等とを、フレキシブルプリント基板(FPC)により接続したパッケージである。ここで、図4のフレキシブルプリント基板搭載パッケージ400は、箱型TOSAモジュール410と、駆動用ICドライバ420とを、FPC430により接続している。
[First Embodiment]
FIG. 4 is a perspective view showing the flexible printed circuit
箱型TOSAモジュール410は光源等の光送信器モジュールが焼結セラミック又は金属から形成される筺体部414により覆われている。また、光送信モジュールからの配線が形成された、厚さ0.1mmのセラミックを多層した積層セラミック部413が、一部外部に露出している。積層セラミック部413は、箱型TOSAモジュール410の外部横側へ、テラス部411が張り出すように形成され、テラス部411上面には変調電気信号給電用の端子及びDC給電用の端子となる電極412が少なくとも一つ設けられている。電極412は、電気信号供給用配線及びDC給電用配線として筺体横のテラス部411から筺体414内部に向けて貫通する構造になっている。テラス部411上面の電極412は、フレキシブルプリント基板430を介して駆動用ICドライバ420に接続されている。
In the box-
図5は、箱型TOSAモジュール410の積層セラミック部413の一部であるテラス部411の上面拡大図である。図で説明するのは、テラス部411のうち、電極412を1つだけ取り出したものである。テラス部411上には電極412が形成され、電極412の両脇には、厚さ0.05mmのポリイミドカバー513が取り付けられる。電極412には、ハンダを流すための穴514が開けられている。
FIG. 5 is an enlarged top view of the
図6は、図5のテラス部411のA−A´における断面図である。図6の断面図は、テラス部411上の電極412に形成された穴514の部分の断面図となる。テラス部411は、複数のセラミック基板を積層したものであるが、ここで簡単のため、セラミック基板を上部(上部セラミック611)、中部(中部セラミック612)、下部(下部セラミック613)の3層とする。上部セラミック611の上には電極412が形成され、電極412には穴514が開いている。電極412の両側には厚さ0.05mmのポリイミドカバー513が取り付けられる。電極412の穴514の位置に合わせて上部セラミック611及び中部セラミック612にも穴621及び622が開いており、穴514、621及び622は、それぞれ連通している。なお、下部セラミック613には穴は開けられていない。そうすると、穴621及び622により、融解したハンダが流れるための空洞ハンダ溜りが形成される。電極412の穴514及び上部セラミック611の穴621の開口面積は略同一であり、中部セラミック612の穴622の開口面積は、電極412及び上部セラミック611の穴514及び621の開口面積よりも大きい。電極412の穴514、上部セラミック611の穴621、及び中部セラミック612の穴622それぞれは、通常円形である。
FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of the
図7は、FPC430の、箱型TOSAモジュール410との接続部分の上面拡大図である。FPC430は、柔軟性があり大きく変形させることが可能であるFPC基板層731を有する。FPC基板層731の上面には電極732が、裏面には電極733が形成されており、駆動用ICドライバからの電気信号を箱型TOSAモジュール410に供給する。上面の電極732の両脇には、電極の長手方向に厚さ0.05mmのポリイミドカバー734が形成されている。電極732の、箱型TOSAモジュール410との接続部分には穴735が開けられている。穴735は、電極732、FPC基板層731及び電極731を貫通している。穴は通常、円形である。穴の開口面積は電極412の穴514の開口面積と同一であるのが普通だが、異なっても構わない。融解したハンダは、FPC基板731の上面の電極732及び裏面の電極733上に広がる。
FIG. 7 is an enlarged top view of a connection portion of the
図8は、本発明の第一の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージ400の箱型TOSAモジュール410とFPC430との接続方法を示す図である。ここで、箱型TOSAモジュール410とFPC430との接続方法を、図4(a)〜(c)に従い3段階に分けて説明する。
FIG. 8 is a diagram showing a connection method between the box-
まず第1に、箱型TOSAモジュール410のテラス部411上の電極412の穴514の上に適量のハンダの塊であるハンダボール801を置く(図8(a))。
First, a
次に、電極412の穴514の上に置かれたハンダボール801の上に、同じように穴735の開いたFPC430を、穴と穴を重ね合わせるように載せる(図8(b))。FPC430の上にヒータ820を載せ、FPC430のポリイミドカバー734を、ヒータ820により押さえるように熱する。ポリイミドカバー734は、ヒータ820からの熱を系全体に供給する。その結果、ハンダボール801にも熱が供給され、ハンダボール801が融解する。なお、ポリイミドカバー734及び513は、溢れたハンダが左右に流れださないようにする効果も併せ持つ。
Next, the
融解したハンダは、FPC430の電極732上、FPC430の穴735、FPC430の電極377とテラス部411の電極412との隙間、テラス部411の穴514、621及び622に流れ込む。ヒータ820をFPC430から離すことにより、ハンダは冷えて固まり、ハンダ802となって電極732、733及び412に固着される(図8(c))。テラス部411上のポリイミドカバー513によって、電極412とFPC430の裏面の電極733が直接接触せず、隙間が生じる。ハンダはこの隙間に入り込み、電極412と電極733との間を強く固着する。FPC430の上面に出てきたハンダによっても、FPCと電極412とは強く固着される。FPC430の上面に出てきたハンダは、上面の電極732に誘導され、電極732に固着される。
The molten solder flows on the
融解したハンダが、FPC430の電極732上、FPC430の穴735、FPC430の電極377とテラス部411の電極412との隙間、テラス部411の穴514、621及び622に流れ込むことにより、電極412とFPC基板731の裏面の電極733を固着させるだけでなく、冷えて固まったハンダが固体としてテラス部411の上部セラミック611とFPC基板731の上面の電極732に引っかかり、リベットのように強く固定される。したがって、本実施形態において、箱型TOSAモジュール410とFPC430とは、図3(b)に記載のような従来の箱型TOSAモジュール(100)の電極(112)とFPC基板(210)の電極(211)とを固着させただけの接続部分よりも強固に固定される。測定によると、従来10Nであった接続強度が20Nと、倍の強度を示すようになった。
The molten solder flows onto the
ここで、電極412とハンダとは必ずしも「固着」される必要はない。つまり、いわゆる「濡れ」が悪くとも構わない。上述のように冷えて固まったハンダが固体としてFPC基板731の上面の電極732に引っかかり、リベットのように強く固定されるため、電極412とFPC基板731の裏面の電極733が固着されなくとも、箱型TOSAモジュール410とFPC430とが強固に固定される。
Here, the
なお、FPCの上面の電極は、上面に出てくるハンダの量が少ない場合等には、なくしても構わない。 Note that the electrode on the upper surface of the FPC may be omitted if the amount of solder coming out on the upper surface is small.
またFPCの穴の大きさと、積層セラミック基板の上部に開く穴の開口面積は同じでも、異なっていても構わない。しかしながら積層セラミック基板の穴に流れこむハンダの方が通常多いので、FPCの穴の開口面積よりも、積層セラミック基板の上部に開く穴の開口面積を大きくした方が望ましい。これは、積層セラミック基板の中部の穴の開口面積を十分に大きくし、ハンダの量を増やしたほうが、接続強度が強くなるからである。 The size of the hole in the FPC and the opening area of the hole opened in the upper part of the multilayer ceramic substrate may be the same or different. However, since there are usually more solders that flow into the holes of the multilayer ceramic substrate, it is desirable to make the opening area of the holes opened above the multilayer ceramic substrate larger than the opening area of the holes of the FPC. This is because the connection strength becomes stronger when the opening area of the hole in the center of the multilayer ceramic substrate is sufficiently increased and the amount of solder is increased.
[第2の実施形態]
図9は、本発明の第2の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージの箱型TOSAモジュールの積層セラミック部の一部であるテラス部910の拡大図である。ここで、(a)は、テラス部910の上面図であり、(b)は(a)のB−B´における断面図であり、(c)は(a)のC−C´における断面図である。なお、図で説明するのは、テラス部910のうち、複数の電極911のうちの1つだけを取り出したものである。テラス部910は複数のセラミック基板を積層したものであるが、ここで簡単のため、セラミック基板を上部(上部セラミック912)、中部(中部セラミック913)、下部(下部セラミック914)の3層とする。上部セラミック912の上には電極911が形成されている。電極911には、ハンダを流すための2つの穴921及び922が、電極の長手方向に直列に2つ開けられている。穴が2つあることで、より接続強度を高めることができる。電極911の両側には電極の長手方向に厚さ0.05mmのポリイミドカバー915が取り付けられる。なお、本実施形態では、電極911に開けられている穴は2つであるが、本発明において、穴の数は2つに限られない。
[Second Embodiment]
FIG. 9 is an enlarged view of the
電極911の穴921及び922の位置に合わせて上部セラミック912にも穴923及び924が、中部セラミック913にも穴925及び926が開いている。ここで、穴921、923及び925は、連通しており、また、穴922、924及び926も連通している。なお、下部セラミック914には穴はあけられていない。穴921〜926により、融解したハンダが流れるための空洞ハンダ溜りが形成される。電極911の穴921及び922と、上部セラミック912の穴923及び924とは開口面積が略同一である一方で、中部セラミック913の穴925及び926は、電極911及び上部セラミック912の穴921〜924よりも開口面積が大きい。電極911の穴921及び922、上部セラミック912の穴923及び924、及び中部セラミック913の穴924及び925それぞれは、通常円形である。ここで、上部セラミック912の穴923及び924は別々に開けられていても、中部セラミック913の穴924の外縁及び穴925の外縁が重なるようにすると、穴924及び925は中部セラミック913内で連結され、穴921及び922から流れ込んだハンダが、上部セラミック912の下で連結することになり、接続強度は一層高まる。
In accordance with the positions of the
図10は、本発明の第2の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージのFPCの箱型TOSAモジュールとの接続部の拡大図である。FPC1010は、柔軟性があり大きく変形させることが可能なFPC基板層1011を有し、FPC基板層1011の上面には電極1012が、裏面には電極1013が形成されており、駆動用ICドライバからの電気信号を箱型TOSAモジュールに供給する。上面の電極1012の両脇には厚さ0.05mmのポリイミドカバー1014が電極の長手方向に形成されている。電極1012及び1013の、箱型TOSAモジュールのテラス部910との接続部分には、テラス部910の電極911に開けられた穴921及び922の位置に対応する穴1021及び1022が開けられている。穴は通常、円形である。穴の開口面積は電極911の穴921及び922と同一であるのが普通だが、異なっても構わない。融解したハンダは、FPC基板1011の上面の電極1012及び裏面の電極1013上に広がる。
FIG. 10 is an enlarged view of a connection portion between the FPC box-type TOSA module of the flexible printed circuit board mounting package according to the second embodiment of the present invention. The
第2の実施形態においても、第1の実施形態と同様に、ハンダボールを融解させることによりハンダを電極912、電極1012及び1013に固着させ、箱型TOSAモジュールとFPCとを接続する。図11は本発明の第2の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージのFPCと箱型TOSAモジュールとの接続部分の断面図であり、図9(a)のB−B´におけるFPCと箱型TOSAモジュールとの接続後の断面図を示している。本実施形態においても、ハンダボールを穴921及び922の上に置き、テラス部910上の電極911の上に置かれたハンダボールの上に、同じように穴1021及び1022の開いたFPC910を、穴と穴を重ね合わせるように載せる。FPC1010の上にヒータを載せ、FPC1010のポリイミドカバー1014を、ヒータにより押さえるように熱する。その結果、ハンダボールにも熱が供給され、融解してハンダ1101となり、電極911及び電極1013に固着する。
Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the solder balls are melted to fix the solder to the
本実施形態は、2つの電極に開けられた穴がそれぞれ2つあることで、第1の実施形態よりも更に接続強度を高めることができる。 In the present embodiment, the connection strength can be further increased as compared with the first embodiment because there are two holes formed in the two electrodes.
[第3の実施形態]
図12は、本発明の第3の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージの箱型TOSAモジュールの積層セラミック部の一部であるテラス部1210の拡大図である。ここで、(a)は、テラス部1210の上面図であり、(b)は(a)のD−D´における断面図であり、(c)は(a)のE−E´における断面図である。なお、図で説明するのは、テラス部1210のうち、複数の電極1211のうちの1つだけを取り出したものである。テラス部1210は複数のセラミック基板を積層したものであるが、ここで簡単のため、セラミック基板を上部(上部セラミック1212)、中部(中部セラミック1213)、下部(下部セラミック1214)の3層とする。上部セラミック1212の上には電極1211が形成されている。電極1211には、ハンダを流すための2つの穴1221及び1222が電極の長手方向に複数開いている。電極911の両側には厚さ0.05mmのポリイミドカバー1215が、電極の長手方向に取り付けられる。電極1211の穴1221及び1222の位置に合わせて上部セラミック1212にも穴1223及び1224が、中部セラミック1213にも穴1225及び1226が開いている。ここで、穴1221、1223及び1225は連通しており、穴1222、1224及び1226も連通している。なお、下部セラミック1214には穴はあけられていない。穴1221〜1226により、融解したハンダが流れるための空洞ハンダ溜りが形成される。
[Third Embodiment]
FIG. 12 is an enlarged view of a
本実施形態においては、第2の実施形態のテラス部910に、更に空気穴1227〜1229を設けている。具体的には電極1211に穴1227が、上部セラミック1212に穴1228が、中部セラミック1213に穴1229がそれぞれ開けられている。穴1227〜1229のそれぞれは、連通しており、また、穴1225、1226、及び1229はすべて中部セラミック1213内において連通している。
In the present embodiment,
第1及び第2の実施形態においては、空洞ハンダ溜りに空気が残ってしまった場合、ハンダが空洞ハンダ溜りの奥まで入り込まない可能性がある。そのために、本実施形態においては、別途空気穴を設けている。なお、FPCには空気穴は必要ない。 In the first and second embodiments, when air remains in the cavity solder pool, the solder may not enter the interior of the cavity solder pool. Therefore, in this embodiment, a separate air hole is provided. Note that the FPC does not require an air hole.
図13は本発明の第3の実施形態に係るテラス部の変形例を示す図である。図12(b)においては穴1227の周囲にも電極1211を設けているが、穴1227を空気穴としてのみ使う場合には、穴1227の周囲には電極1211は必要ない。したがって、図13のように空気穴の周囲に電極1311が形成されない構造にすると、穴1327がハンダでふさがることがなくなり、より有効である。
FIG. 13 is a view showing a modification of the terrace portion according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 12B, the
図14は本発明の第3の実施形態に係るテラス部のさらなる変形例を示す図である。ここで、(a)は、テラス部1410の上面図であり、(b)は(a)のF−F´における断面図であり、(c)は(a)のG−G´における断面図である。なお、図で説明するのは、テラス部1410のうち、複数の電極1411のうちの1つだけを取り出したものである。
FIG. 14 is a diagram showing a further modification of the terrace portion according to the third embodiment of the present invention. Here, (a) is a top view of the
本変形例においては、電極1411と穴1427(空気穴)との間にポリイミドカバー1415を設けている。ポリイミドカバー1415により、穴1427がハンダでふさがることがなくなり、さらに有効である。
In this modification, a
なお、本実施形態においては「複数の穴に対して1つの空気穴」を設けているが、「1つの穴に対して1つの空気穴」を設けてもいいことは言うまでもない。 In the present embodiment, “one air hole for a plurality of holes” is provided, but it goes without saying that “one air hole for one hole” may be provided.
[第4の実施形態]
図15は本発明の第4の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージを説明する図であり、図15(a)は、本発明の第4の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージの第1の構成例のFPCと箱型TOSAモジュールとの接続部分の断面図であり、図15(b)波本発明の第4の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージの第2の構成例のFPCと箱型TOSAモジュールとの接続部分の断面図である。また、図15(c)は、比較のため、本発明の第1〜第3の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージのFPCと箱型TOSAモジュールとの接続部分の断面図を記載している。
[Fourth Embodiment]
FIG. 15 is a view for explaining a flexible printed circuit board mounting package according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 15A is a first view of the flexible printed circuit board mounting package according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 15B is a cross-sectional view of a connection portion between the FPC of the configuration example and the box-type TOSA module, and FIG. 15B illustrates the FPC of the second configuration example of the flexible printed circuit board mounting package according to the fourth embodiment of the present invention; It is sectional drawing of a connection part with a box-type TOSA module. FIG. 15C shows a cross-sectional view of a connecting portion between the FPC and the box-type TOSA module of the flexible printed circuit board mounting package according to the first to third embodiments of the present invention for comparison. .
図15(c)は第1〜第3の実施形態においてこれまで説明してきた構成で、いわゆる「最良の構成」と言える。しかしならが、第1〜第3の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージまでの接合強度が必要ない場合には、より簡単な構造を用いることができる。 FIG. 15C is the configuration described so far in the first to third embodiments, and can be said to be a so-called “best configuration”. However, a simpler structure can be used when the bonding strength to the flexible printed circuit board mounting package according to the first to third embodiments is not necessary.
図15(a)(第1の構成例)は、中部セラミックの穴をなくした構造である。この構造は、図の上下方向の強度は第1〜第3の実施形態のフレキシブルプリント基板搭載パッケージよりも劣るが、テラス部長手方向(電極が並べられる方向)には一定の強度を保つことができる。FPCにかかる力はテラス部長手方向であることが多いので、本構成で十分な場合も多い。 FIG. 15A (first configuration example) has a structure in which the holes in the middle ceramic are eliminated. In this structure, the vertical strength in the figure is inferior to that of the flexible printed circuit board mounting package of the first to third embodiments, but a constant strength can be maintained in the terrace portion longitudinal direction (direction in which the electrodes are arranged). it can. Since the force applied to the FPC is often in the longitudinal direction of the terrace, this configuration is often sufficient.
図15(b)(第2の構成例)は、さらに上部セラミックの穴をなくした構造である。この様な構造でも、従来構造(図3)よりは強い接合強度を期待することができる。 FIG. 15B (second configuration example) has a structure in which holes in the upper ceramic are further eliminated. Even such a structure can be expected to have a stronger bonding strength than the conventional structure (FIG. 3).
なお図15のいずれの構造においても、FPCの上面の電極は、上面に出てくるハンダの量が少ない場合等には、なくしても構わない。 In any of the structures shown in FIG. 15, the electrode on the upper surface of the FPC may be omitted when the amount of solder coming out on the upper surface is small.
[第5の実施形態]
図16は、本発明の第5の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージを説明する図であり、図16(a)は、箱型TOSAモジュールの積層セラミック部の一部であるテラス部1610の拡大図であり、図16(b)は、FPCの箱型TOSAモジュールとの接続部の拡大図である。本実施形態においては、テラス部1610、テラス部の電極1611、FPC1620、及びFPCの電極1621に開けられた穴1612及び1622が、四角形に形成されている。第1〜第3の実施形態においては、テラス部1610、テラス部の電極1611、FPC1620、及びFPCの電極1621に開けられた穴1612及び1622は、「円形」と説明してきたが、本実施形態においては「四角形」に形成している。辺があるほうが、特に横方向の力に対して、より接合強度が強くなる。なお、穴1621及び1622は、四角に限らず、三角、五角、六角等、任意の多角形を取ることができる。もちろん楕円、角をとった多角形でも構わない。
[Fifth Embodiment]
FIG. 16 is a view for explaining a flexible printed circuit board mounting package according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 16A is a view of a
[第6の実施形態]
穴の形によっては、例えば角の奥までハンダが入らないことで、テラス部を構成する積層セラミック内に応力がかかることも考えられるが、第4の実施形態において、空気抜き穴から陰圧(負圧)で引くことによって、空洞ハンダ溜り全体にハンダを行き渡らせることができる。
[Sixth Embodiment]
Depending on the shape of the hole, for example, it may be possible that stress does not enter the inner corner of the laminated ceramic because the solder does not enter to the back of the corner, but in the fourth embodiment, negative pressure (negative pressure) is generated from the air vent hole. By pulling with pressure, the solder can be spread over the entire hollow solder pool.
[第7の実施形態]
図17は、本発明の第7の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージの箱型TOSAモジュールの積層セラミック部の一部であるテラス部1710の断面図である。本実施形態は、第1〜第3の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージの箱型TOSAモジュールとFPCとの接続部分を、テラス部の長手方向に複数並べたアレイ構造としている。
[Seventh Embodiment]
FIG. 17 is a cross-sectional view of a
[第8の実施形態]
図18は、本発明の第8の実施形態に係るフレキシブルプリント基板搭載パッケージを説明する図である。ここで、(a)は、本発明の各実施形態にしたがってFPC同士を接続した場合の様子であり、(b)は、本発明の各実施形態にしたがってフレキシブルプリント基板搭載パッケージの箱型TOSAモジュールの積層セラミック部の一部であるテラス部同士を接続した様子を示す。第1〜第7の実施形態では、多層セラミック基板と、FPCの接続を説明してきたが、同様の構成を持つものであれば、これに限定されるものではない。例えば図18(a)のように、FPC1801とFPC1802との接続、又は図18(b)のようにテラス部1803と1804との接続にも利用することができる。
[Eighth Embodiment]
FIG. 18 is a view for explaining a flexible printed circuit board mounting package according to the eighth embodiment of the present invention. Here, (a) is a state when FPCs are connected according to each embodiment of the present invention, and (b) is a box-type TOSA module of a flexible printed circuit board mounting package according to each embodiment of the present invention. The state which connected the terrace parts which are a part of laminated ceramic part of this is shown. In the first to seventh embodiments, the connection between the multilayer ceramic substrate and the FPC has been described, but the present invention is not limited to this as long as it has the same configuration. For example, it can be used for connection between the
100、410 箱型TOSAモジュール
111、411、910、1210、1410、1610、1710、1803、1804 テラス部
112、211、412、732、733、911、1012、1013、1211、1311、1411、1611、1621 電極
113、413 積層セラミック部
114、414 筺体
121 薄板
122 レーザダイオード
123 光変調器
124 コンデンサー
125 抵抗
200、420 駆動用ICドライバ
210、430、1010、1620、1801、1802 FPC
311、801 ハンダボール
312、802、1101 ハンダ
400 フレキシブルプリント基板搭載パッケージ
513、734、915、1014、1215、1415 ポリイミドカバー
514、735、621、622、921〜926、1021、1022、1221〜1229、1327、1427、1612、1622 穴
731、1011 FPC基板層
611、912、1212 上部セラミック
612、913、1213 中部セラミック
613、914、1214 下部セラミック
820 ヒータ
100, 410 Box
311 801
Claims (14)
前記多層基板の層の一部および前記第1の電極、または、前記フレキシブルプリント基板及び前記第2の電極のうちの少なくとも一方に、連通した穴が開けられ、
前記多層基板の層の一部および前記第1の電極に開けられた前記穴は、前記多層基板を貫通せず、
前記多層基板上において、前記第1の電極の両側の、前記第1の電極の長手方向にポリイミドカバーが形成される
ことを特徴とするフレキシブルプリント基板搭載パッケージ。 A flexible printed circuit board mounting package in which an electronic module having a multilayer substrate having a first electrode formed on an upper surface and a flexible printed circuit board having a second electrode formed on a lower surface are connected by solder,
A part of the layer of the multilayer substrate and the first electrode, or at least one of the flexible printed circuit board and the second electrode is opened with a hole,
A part of the layer of the multilayer substrate and the hole opened in the first electrode do not penetrate the multilayer substrate ,
A flexible printed circuit board mounting package , wherein a polyimide cover is formed on the multilayer substrate in the longitudinal direction of the first electrode on both sides of the first electrode .
ことを特徴とする請求項1に記載のフレキシブルプリント基板搭載パッケージ。 A plurality of the holes formed in a part of the layer of the multilayer substrate and the first electrode, or the holes formed in the flexible printed circuit board and the second electrode are arranged in the longitudinal direction of the electrode.
The flexible printed circuit board mounting package according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のフレキシブルプリント基板搭載パッケージ。 The first electrode or the second electrode is arranged on the array in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the first electrode or the second electrode.
The flexible printed circuit board mounting package according to claim 1, wherein the flexible printed circuit board mounting package is provided.
前記多層基板の層の一部および前記第1の電極に開けられた前記穴は、前記第1の電極、前記上部層、及び前記中部層に連通して開けられ、
前記中部層に開けられた前記穴の開口面積が、前記上部層に開けられた前記穴の開口面積よりも広い
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のフレキシブルプリント基板搭載パッケージ。 The layers of the multilayer substrate, the top layer is composed of three layers of middle layer, and bottom layer,
The hole formed in a part of the layer of the multilayer substrate and the first electrode is opened in communication with the first electrode, the upper layer, and the middle layer,
The flexible printed circuit board according to any one of claims 1 to 3 , wherein an opening area of the hole formed in the middle layer is larger than an opening area of the hole formed in the upper layer. Onboard package.
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のフレキシブルプリント基板搭載パッケージ。 Solder fills a part of the layer of the multilayer substrate and the hole opened in the first electrode.
The flexible printed circuit board mounting package of any one of Claims 1 thru | or 4 characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする請求項5に記載のフレキシブルプリント基板搭載パッケージ。 The flexible printed circuit board mounting package according to claim 5 , wherein the upper surface of the flexible printed circuit board overflows with solder.
前記第3の電極には、前記溢れたハンダが固着される
ことを特徴とする請求項6に記載のフレキシブルプリント基板搭載パッケージ。 A third electrode is formed on the upper surface of the flexible printed circuit board;
The flexible printed circuit board mounting package according to claim 6 , wherein the overflowing solder is fixed to the third electrode.
ことを特徴とする請求項7に記載のフレキシブルプリント基板搭載パッケージ。 On the upper surface of the flexible printed board, a polyimide cover is provided in the longitudinal direction of the third electrode on both sides of the third electrode.
The flexible printed circuit board mounting package according to claim 7 .
ことを特徴とする請求項4に記載のフレキシブルプリント基板搭載パッケージ。 Wherein in the hole drilled in a part and the first electrode of the multilayer substrate layer, said plurality of said holes said drilled in the upper layer of the multi-layer board is not connected, respectively, the middle of the multilayer board A plurality of the holes drilled in the layer connect to each other
The flexible printed circuit board mounting package according to claim 4 , wherein:
前記空気穴は、隣接する穴と連通されている
ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載のフレキシブルプリント基板搭載パッケージ。 In the layer of the multilayer substrate , air holes not filled in the solder are opened,
The air hole is in communication with an adjacent hole.
The flexible printed circuit board mounting package according to any one of claims 1 to 9, characterized in that.
前記空気穴は、隣接する穴と連通され、
前記空気穴は、前記多層基板の前記上部層と前記中部層とに開けられ、
前記多層基板の前記上部層と前記中部層とに開けられた前記空気穴が連通し、
前記上部層の表面において、前記空気穴の周囲に前記第1の電極が形成されない
ことを特徴とする請求項4に記載のフレキシブルプリント基板搭載パッケージ。 In the layer of the multilayer substrate , air holes not filled in the solder are opened,
The air hole communicates with an adjacent hole;
The air hole is opened in said upper layer and said middle layer of the multilayer board,
Wherein the air holes the bored in the upper layer and the middle layer of the multilayer board are communicated,
The flexible printed circuit board mounting package according to claim 4 , wherein the first electrode is not formed around the air hole on the surface of the upper layer.
ことを特徴とする請求項11に記載のフレキシブルプリント基板搭載パッケージ。 A polyimide cover is formed between the air hole and the first electrode on the surface of the upper layer of the multilayer substrate.
The flexible printed circuit board mounting package according to claim 11 .
ことを特徴とする請求項10又は11に記載のフレキシブルプリント基板搭載パッケージの製造方法。 Apply negative pressure to the air holes when filling the holes in the layers of the multilayer substrate with solder.
The manufacturing method of the flexible printed circuit board mounting package of Claim 10 or 11 characterized by the above-mentioned.
前記多層基板の層の一部および前記第1の電極に開けられた穴は、前記フレキシブルプリント基板及び前記第2の電極に開けられた穴よりも大きい
ことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載のフレキシブルプリント基板搭載パッケージ。 A part of the layer of the multilayer substrate and the first electrode, or a hole communicating with both the flexible printed circuit board and the second electrode,
A hole formed in a part of the layer of the multilayer substrate and the first electrode is larger than a hole formed in the flexible printed circuit board and the second electrode.
The flexible printed circuit board mounting package according to any one of claims 1 to 12, characterized in that.
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