JPH10126018A - 光・電気混在配線板及びその製造方法 - Google Patents

光・電気混在配線板及びその製造方法

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JPH10126018A JP8274700A JP27470096A JPH10126018A JP H10126018 A JPH10126018 A JP H10126018A JP 8274700 A JP8274700 A JP 8274700A JP 27470096 A JP27470096 A JP 27470096A JP H10126018 A JPH10126018 A JP H10126018A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気回路と光回路が混在した配線板の間を簡
単に接続、切離しが行えるように構成した光・電気混在
配線板を提供する。 【解決手段】 電気回路が実装された電気配線板の一部
の層に、光ファイバを埋め込んだ光ファイバ埋込層を設
ける。光ファイバ埋込層に埋め込んだ光ファイバの一端
に配線板の板面と直交する向きに光を入射・出射する板
面結合部２６を、配線板の側縁に光ファイバの端部を露
出させて配線板の板面と平行する方向に光を入射・出射
する側面結合部２７を設け、板面結合部と側面結合部と
の組合せにより、マザーボードとドータボードのように
直交して装着される配線板の相互の光回路の接続も、そ
の接合部分で行うように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は光信号と電気信号
の双方を取り扱う装置に利用して好適な光・電気混在配
線板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】装置の応答速度の高速化、或いは回路相
互の干渉の除去等を目的に、装置の一部を光回路で構成
する例が見られるようになった。図１３に従来の光・電
気混在装置の構造の一例を示す。図中１１はマザーボー
ド，１２はこのマザーボード１１の板面上に鉛直な姿勢
に装着したドータボードを示す。ドータボード１２はマ
ザーボード１１の板面に装着された電気コネクタ１３に
より、マザーボード１１を介してドータボード相互が電
気的に接続される。
【０００３】これに対しドータボード１２の相互の光信
号の接続は光通信モジュール１５と光ファイバ１６によ
って別途接続される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の光・電気混在装
置ではドータボード間の電気接続は電気コネクタ１３と
マザーボード１１により一括して行われるが、光信号は
一信号系路ずつ光通信モジュール１５と光ファイバ１６
で接続しなければならない。光通信モジュール１５と光
ファイバ１６は光コネクタ１７で接続し、切離しができ
る構造とされる。しかしながら、例えばＩＣ試験装置の
ように大規模な装置であれば光信号の系路数は数千に達
することになるから、その接続切離しの手間は膨大なも
のとなる。複数本の光ファイバを同時に接続切離しを行
うことができる光コネクタも存在するが、光信号の系路
数が数千に達する場合は、このような接続構造では対応
が不可能である。また誤接続の発生も考えられ、組立に
手間が掛かる欠点がある。
【０００５】この発明の目的は、光信号系路も電気回路
同様にマザーボードを介して一括して接続及び切り離し
を行うことを可能とした光・電気混在配線板を提供しよ
うとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明では電気配線板
の一部の層に光ファイバ埋設層を設ける。この光ファイ
バ埋設層に布線した光ファイバの端面を基板の側縁に露
出させ、絶縁基板の側縁において絶縁基板の板面と平行
方向に光結合できる側面結合部と、光ファイバ埋設層に
埋め込んだ光ファイバの端面を絶縁基板の板面と直交す
る向きに光学的に結合させる板面結合部とを設け、側面
結合部と、板面結合部との組合せによってマザーボード
とドーダボードの関係のように、直交した配置のボード
間を光学的及び電気的に直接結合できる構造としたもの
である。
【０００７】この発明による光・電気混在配線板によれ
ば、ボード間を板面が直交した関係において光信号を結
合する構造の他に、ボード間を光ファイバテープ及びフ
ラットケーブルのような電気ケーブルによって光学的及
び電気的に接続することが可能となる。従って、従来の
ように光ファイバを１本ずつ接続するような作業を必要
としないから装置が大規模でも簡単に組立を行うことが
できる利点が得られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１にこの発明による光・電気混
在配線板の実施例を示す。図中２１は電気配線板を示
す。この発明では電気配線板２１の一方の面に光ファイ
バ埋込層２５を付加し、この光ファイバ埋込層２５によ
って配線板の板面及び端面において、光信号の授受を行
う板面結合部２６と側面結合部２７を形成する構造を特
徴とするものである。
【０００９】図１に示す例では絶縁基板２２と被覆板２
４との間に光ファイバ埋込層２５を設けた場合を示す。
光ファイバ埋込層２５の形成方法としては、図２に示す
ように絶縁基板２２の一方の面に接着剤層２３を塗布し
て形成し、この接着剤層２３に光ファイバＯＰＦを被着
させながら所望の形状に布線する。この布線作業はＸ−
Ｙ駆動アーム（特に図示しない）によって操作される布
線装置２８によって自動的に行うことができる。布線さ
れる光ファイバの数は多く、従って図１に示すように光
ファイバＯＰＦ同士が交叉する部分が発生することも考
慮される。ただし、光ファイバ自体は周面が遮光体で被
覆されていなくても、光が外部に洩れることはない。従
って、多くの数の光ファイバが近接して配置され、また
交叉していても信号が相互に洩れるおそれは全くない。
【００１０】布線が完了すると、布線された光ファイバ
ＯＰＦの凹凸が埋まる程度の厚みで充填剤層２５Ａを塗
布する。従って、布線された光ファイバＯＰＦと充填剤
層２５Ａによって光ファイバ埋込層２５が構成される。
光ファイバＯＰＦは一端側に傾斜面Ｓ１を形成する。こ
の傾斜面Ｓ１は布線時に形成しておくことができ、傾斜
して切断した部分を傾斜面Ｓ１を下向きに向けて接着剤
層２３に被着させる。充填剤層２５Ａを形成する場合に
は、この傾斜面Ｓ１を配置した部分にマスクを施し、こ
のマスクによって傾斜面Ｓ１が形成された部分が充填剤
層２５Ａで埋まらないようにする。
【００１１】充填剤層２５Ａが固化した状態で充填剤層
２５Ａの上に被覆板２４を被せる。被覆板２４は絶縁基
板２２と同一材質の絶縁板でよく、その表面には電気配
線パターンが形成され、その電気配線パターンに図３及
び図４に示すように電気部品２１Ｅ等が実装され、且つ
下部電気配線板２２との電気的接続を行うためのスルー
ホールを設ける。
【００１２】電気部品２１Ｅと電気配線板２１との間の
配線は図５に示すようにスルーホール２１Ｃによって接
続される。つまり、電気配線板２１は図５に示すように
絶縁板２１Ａ1 ，２１Ａ2 ，２１Ａ3 ，２１Ａ4 から成
る多層構造とされ、これらの各絶縁板２１Ａ1 〜２１Ａ
4 の各層の間に配線導体２１Ｂ1 ，２１Ｂ2 ，２１
Ｂ 3 ，２１Ｂ4 を形成し、これらの各配線導体２１Ｂ1
〜２１Ｂ4 の各部を必要に応じてスルーホール２１Ｃに
よって電気的に接続する。従って表面に実装される電気
部品２１Ｅと、各配線導体２１Ｂ1 〜２１Ｂ4 の間はス
ルーホール２１Ｃによって接続されることは、従来採ら
れている電気配線技術によって実現できることは容易に
理解できよう。
【００１３】説明は再び図１に戻る。被覆板２４は充填
剤層２５Ａに形成した凹部２５Ｂと対向する孔２４Ａを
形成しておき、位置合わせして被覆板２４を被着する
か、または被着後にフォトリソグラフィーによって孔２
４Ａを形成してもよい。光ファイバＯＰＦに形成した傾
斜面Ｓ１の傾斜角度を４５°に選定することにより光フ
ァイバＯＰＦから配線板２０の板面に対して垂直方向に
光を出射し、また入射させることができる。なお、傾斜
面Ｓ１に選択メッキ法等の方法によって金属メッキを施
すことにより、反射効率を上げるように構成することが
考えられる。光ファイバＯＰＦの傾斜面Ｓ１と穴２５
Ｂ，２４Ａによって板面結合部２６が構成される。
【００１４】光ファイバＯＰＦの他方の端面Ｓ２は配線
板２０の端面２７Ａに露出させる。この露出面Ｓ２によ
って側面結合部２７を構成する。光ファイバＯＰＦは例
えばプラスチック系の光ファイバを用いることにより、
その直径は１００〜２００μφ程度である。従って、例
えば２００μφのプラスチック光ファイバを用い、１０
００本程度の光ファイバを並設したとしても、約２００
mm程度の幅の範囲に設置することができる。
【００１５】図１に示した光・電気混在配線板２０の応
用例を図６及び図７に示す。図６に示す例では水平な姿
勢に配置したマザーボードとして作用する光・電気混在
配線板２０−１とドータボードとして作用する光・電気
混在配線板２０−２の間の光信号の結合部分の構造と、
側面結合部２７の実用例を示す。板面結合部２６にはド
ータボードとして作用する光・電気混在配線板２０−２
に形成した側面結合部２７を対向して配置する。３０は
光・電気混在配線板２０−１の板面に取り付けた位置決
めハウジングを示し、このハウジング３０に光・電気混
在配線板２０−２を差し込むことにより、光・電気混在
配線板２０−１側の光ファイバＯＰＦ１と他方の光・電
気混在配線板２０−２の光ファイバＯＰＦ２との光軸が
位置合わせされるように構成する。
【００１６】光・電気混在配線板２０−１の側面には光
コネクタ３１のハウジング３１Ａが取り付けられ、この
ハウジング３１Ａに光コネクタ３１のプラグ３１Ｂを装
着することにより光ファイバＯＰＦ１と光ファイバＯＰ
Ｆ３とが連結される。従って、この構造により光・電気
混在配線板２０−２に実装した光回路と、外部の光回路
とが光ファイバＯＰＦ３，ＯＰＦ１，ＯＰＦ２によって
接続される。
【００１７】図７の例ではマザーボードとして作用する
光・電気混在配線板２０−１に複数の光・電気混在配線
板２０−２を装着し、これら複数の光・電気混在配線板
２０−２に実装した光回路の相互を板面結合部２６と側
面結合部２７を利用して結合する構造とした場合を示
す。従ってこの場合には光ファイバＯＰＦ１の両端に板
面結合部２６を形成し、この板面結合部２６に光・電気
混在配線板２０−２に設けた側面結合部２７を結合させ
る。この構造を採ることにより、マザーボード上に多数
のドータボードを配置する場合でも、各ドータボード上
の光回路をマザーボードに設けた光ファイバ埋設層２５
に埋設した光ファイバＯＰＦ１によって光学的に結合さ
せることができる。
【００１８】マザーボードとして作用する光・電気混在
配線板２０−１の板面には図３及び図４で説明したよう
に、その両面に電子部品２１Ｅが実装される外に、同図
に示すように、板面結合部２６に結合させた光ファイバ
２０Ｆを設けることができる。また、側面には光・電気
混在コネクタ２０Ａを取り付けることにより光・電気混
在ケーブル２０Ｂを接続することができる。更に通常の
電気ケーブル２０Ｃを電気コネクタ２０Ｅを通じて光・
電気混在配線板２０−１に接続し、また、光ケーブル２
０Ｄを光コネクタ２０Ｆを通じて接続することができ
る。図８は光・電気混在コネクタ２０Ａの電気接続部分
または電気コネクタ２０Ｅの構造を示す。配線板２０−
１の側縁に電気回路から導出した導電ランド２０Ｈを形
成し、この導電ランド２０Ｈに電気コネクタ２０Ｅを構
成する絶縁ハウジング２０Ｅ−１に支持した端子Ｔ１を
接続する。端子Ｔ１はハウジング２０Ｅ−１の凹溝内の
内側に導出される。この端子Ｔ１にプラグ２０Ｅ−２に
設けた端子Ｔ２を接触させることにより、電気的な接続
を行うことができる。図８に示した電気コネクタ２０Ｅ
の構造は図６に示した側面結合部２７に接続する光コネ
クタと混在させることができる。
【００１９】図９は板面結合部２６の変形実施例を示
す。この例では光ファイバＯＰＦ２の軸芯位置に円筒状
の集光レンズ２６Ａを設けた場合を示す。このように集
光レンズ２６Ａを設けることにより、光ファイバＯＰＦ
１とＯＰＦ２の結合をよくすることができ、伝送効率を
高めることができる利点が得られる。図１０は板面結合
部２６の他の製造方法を示す。この例では光ファイバＯ
ＰＦを接着剤層２３に布線し、充填剤層２５Ａを塗布し
て固化させ、その上に被覆板２４を被せて接着した状態
で切削工具で切込２６Ｂを形成する。この切込２６Ｂは
光ファイバＯＰＦの端部が垂直面となり、この垂直面と
対向して切り離される光ファイバの切断面が４５°とな
るように選定する。必要に応じて４５°の傾斜面Ｓ１に
選択メッキ法等によって金属メッキを施すことにより反
射効率のよい反射面を得ることができる。
【００２０】従って、この４５°に傾いた傾斜面Ｓ１を
使って光ファイバＯＰＦと垂直方向の光とを結合させ、
光ファイバＯＰＦに光を入力させ、また出射させること
ができる。図１１及び図１２は板面結合部２６の他の構
造の製造方法を示す。この例では被覆板２４を被着した
後に孔２４Ａ（実際は溝）を形成する。孔２４Ａを形成
する際に光ファイバＯＰＦを垂直に切断し、その切断面
を研磨する。その後、図１２に示すように孔２４Ａ及び
２５Ｂ内に４５度の全反射面２６Ｄを持った樹脂ブロッ
ク２６Ｃを装着し、反射面２６Ｄによって光ファイバＯ
ＰＦの間を結合させる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
電気配線基板と一体に光ファイバを埋設した光ファイバ
埋設層２５を設け、この光ファイバ埋設層２５に埋設し
た光ファイバＯＰＦを配線板の板面と直交する向きに結
合させる板面結合部２６と、配線板の側面で外部と結合
する側面結合部２７とを設ける構造としたから、板面結
合部２６と側面結合部２７とを組合せることにより、例
えばマザーボード１１の上に垂直に立った姿勢で装着す
るドータボードの間で、マザーボードとドータボードと
の接合部分において直接光信号路を結合させることがで
きる。
【００２２】従って、例えばマザーボードとドータボー
ドとの間、或いはドータボードの相互の間で授受する光
信号の伝送路を、複数のドータボードをマザーボード上
のコネクタ部分に装着するだけで接続することができ
る。よって多チャンネルの光信号路を形成する場合で
も、組立及び保守を容易に行うことができる利点が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による光・電気混在配線板の一実施例
を説明するための接続図。
【図２】この発明による光・電気混在配線板に使用する
光ファイバ埋設層を形成する製法の一例を説明するため
の斜視図。
【図３】この発明の光・電気混在配線板の実用例を示す
平面図。
【図４】図３の側面図。
【図５】この発明による光・電気混在配線板の電気配線
板の接続構造を説明するための断面図。
【図６】この発明の光・電気混在配線板の実用例を説明
するための断面図。
【図７】この発明による光・電気混在配線板の実用例の
他の例を説明するための断面図。
【図８】この発明による光・電気混在配線板に用いる電
気コネクタの構造の一例を説明するための断面図。
【図９】この発明による光・電気混在配線板に設ける板
面結合部の他の例を説明するための断面図。
【図１０】この発明による光・電気混在配線板に設ける
板面結合部の他の製造方法を説明するための断面図。
【図１１】この発明の光・電気混在配線板の他の製造方
法を説明するための断面図。
【図１２】図１１で説明した製造方法によって作られた
板面結合部の構造を示す断面図。
【図１３】従来の技術を説明するための斜視図。
【符号の説明】
２０ 光・電気混在配線板 ２１ 電気配線板 ２２ 絶縁基板 ２３ 接着剤層 ２４ 被覆板 ２５ 光ファイバ埋込層 ２５Ａ 充填剤層 ２６ 板面結合部 ２７ 側面結合部

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ａ．一方の面に接着剤が塗布された絶縁
    基板と、 Ｂ．この絶縁基板に塗布した接着剤に被着されて上記絶
    縁基板の板面上に所定の形状に布線された光ファイバ
    と、 Ｃ．この光ファイバが形成する上記絶縁基板上の凹凸を
    埋める厚みに塗布した充填剤層と、 Ｄ．この充填剤層の上に被せた被覆板と、 Ｅ．上記絶縁基板の他方の面側に積層した電気配線板
    と、によって構成したことを特徴とする光・電気混在配
    線板。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の光・電気混在配線板にお
    いて、上記絶縁基板と被覆板との間に埋め込まれた光フ
    ァイバの一部にほぼ４５°の角度で上記被覆板に向かっ
    て上向きに傾斜した切断面または下向きに傾斜した切断
    面を設け、この切断面に上記光ファイバを通じて伝搬さ
    れる光を反射させ、上記基板から鉛直方向に光を出射ま
    たは入射させる板面結合部を設けた構造としたことを特
    徴とする光・電気混在配線板。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の光・電気混在配線板にお
    いて、上記被覆板と基板との間に埋め込んだ光ファイバ
    の端面を垂直断面形状に形成し、この垂直断面と対向し
    て約４５°の傾斜した反射面を設け、この反射面によっ
    て上記光ファイバを伝搬して来る光信号を上記基板から
    鉛直方向に光を出射または入射させる板面結合部を設け
    た構造としたことを特徴とする光・電気混在配線板。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の光・電気混在配線板にお
    いて、上記被覆板と基板との間に埋め込んだ光ファイバ
    の端面を上記被覆板と基板の側縁に露出させ、この露出
    した光ファイバの端部から光を出射または入射させる側
    面結合部を設けた構造としたことを特徴とする光・電気
    混在配線板。
  5. 【請求項５】 絶縁基板の一方の面に接着剤を塗布して
    接着剤層を形成し、この接着剤層に光ファイバを被着さ
    せながら、光ファイバを所望の形状に布線すると共に、
    この布線された光ファイバが埋まる深さに充填剤を塗布
    し、この充填剤の上面に被覆板を被着したことを特徴と
    する光・電気混在配線板の製造方法。
  6. 【請求項６】 請求項５記載の光・電気混在配線板の製
    造方法において、被覆板を被せた後、切削加工によって
    光ファイバを含む深さにわたってＶ溝を形成し、このＶ
    溝の形成によって光ファイバの端面を直角面と、４５°
    に傾いた斜面とを形成し、この傾斜面により上記光ファ
    イバを伝搬する光を上記被覆板の板面と直交する方向に
    出射させ、また入射させる板面結合部を構成したことを
    特徴とする光・電気混在配線板の製造装置。
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