WO2020105181A1 - フレキシブル基板 - Google Patents

フレキシブル基板

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    • H05K1/0225—Single or multiple openings in a shielding, ground or power plane

Definitions

  • the present invention relates to a flexible substrate.
  • a sharp bending structure bending is performed in a shorter range compared to the conventional gentle bending structure. Therefore, for example, when a microstrip line is used as the high-frequency signal line of the flexible substrate, the thickness of the dielectric changes due to sharp bending, and the characteristic impedance also changes. Therefore, discontinuity occurs in the characteristic impedance of the steeply bent portion and the characteristic impedance of the flat portion. As a result, there is a problem that the high-frequency signal cannot be efficiently propagated due to the reflection or loss of the high-frequency signal at the sharply bent portion. Especially, when a high frequency signal of 10 GHz or more is propagated, the passage loss becomes large.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to obtain a flexible substrate that can eliminate the discontinuity between the characteristic impedance of the flat portion and the characteristic impedance of the bent portion.
  • a flexible substrate according to the present invention is a flexible substrate that is bent at a bending portion, and includes a dielectric plate having first and second main surfaces opposite to each other and a first main surface of the dielectric plate.
  • a local defect portion is provided facing the high-frequency signal line only in the bent portion.
  • the ground conductor is provided with a local defect portion facing the high-frequency signal line only at the bent portion.
  • the defective portion compensates for the local change in the characteristic impedance of the bent portion with respect to the characteristic impedance of the flat portion of the flexible substrate. Therefore, the discontinuity between the characteristic impedance of the flat portion and the characteristic impedance of the bent portion of the flexible substrate can be eliminated.
  • the reflection of the signal can be reduced and the passage loss can be reduced, so that the high frequency signal of the transceiver module for optical communication can be propagated stably and efficiently.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a flexible substrate according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line I-II of FIG. 1.
  • 3 is a perspective view showing a state in which the flexible board according to Embodiment 1 is bent.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a state in which the flexible board according to Embodiment 1 is bent.
  • FIG. It is sectional drawing which expanded the bending part of FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a flat portion and a bent portion of the flexible board according to the first embodiment. It is sectional drawing which expanded the bending part of the flexible substrate which concerns on a comparative example. It is sectional drawing which expanded the bending part of the flexible substrate which concerns on a comparative example.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a flexible substrate according to a second embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line I-II of the flexible substrate of FIG. 9 in a bent state.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line III-IV of the flexible substrate of FIG. 9 in a flat state.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a flexible substrate according to a third embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line I-II in a state where the flexible substrate of FIG. 12 is bent.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line III-IV of the flexible substrate of FIG. 12 in a flat state.
  • FIG. 11 is a perspective view showing a modified example of the flexible board according to the third embodiment.
  • FIG. 17 is a sectional view taken along the line I-II in FIG. 16. It is sectional drawing which expanded the bending part in the state which bent the flexible substrate which concerns on Embodiment 4. It is a perspective view which shows the flexible substrate which concerns on Embodiment 5.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a flexible substrate according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line I-II of FIG.
  • the flexible substrate 1 is used to electrically connect, for example, a transceiver module package for optical communication and a host system. Although the flexible substrate 1 is bent at the bending portion 2 along I-II, FIGS. 1 and 2 show a state where it is not bent.
  • the dielectric plate 3 has first and second main surfaces opposite to each other.
  • the high frequency signal line 4 is provided on the first main surface of the dielectric plate 3.
  • the ground conductor 5 is provided on the second main surface of the dielectric plate 3.
  • the high frequency signal line 4 and the ground conductor 5 form a microstrip line.
  • the ground conductor 5 is provided with a local defective portion 6 facing the high-frequency signal line 4 only at the bent portion 2.
  • the defective portion 6 has a structure in which the ground conductor 5 is broken like a window. When there are a plurality of bent portions 2, one defective portion 6 is provided for each bent portion 2.
  • FIG. 3 and 4 are perspective views showing a state in which the flexible board according to the first embodiment is folded.
  • FIG. 5 is an enlarged sectional view of the bent portion of FIG.
  • FIG. 3 shows a case where the ground conductor 5 side is convexly bent
  • FIG. 4 shows a case where the high frequency signal line 4 side is convexly bent.
  • the thickness of the dielectric plate 3 becomes thin. If the thickness of the dielectric plate 3 in the flat portion 7 of the flexible substrate 1 is d0 and the thickness of the dielectric plate 3 that is the thinnest in the bent portion 2 of the flexible substrate 1 bent at 90 ° is d1, d0> d1.
  • FIG. 6 is an enlarged sectional view of a flat portion and a bent portion of the flexible board according to the first embodiment.
  • the capacitance of the MIM (metal-insulator-metal) structure is proportional to the area of the conductor and inversely proportional to the thickness of the dielectric.
  • the capacitance is different between the flat portion 7 and the bent portion 2 having no defective portion 6.
  • the characteristic impedance of the high-frequency signal line 4 in the flat part 7 is Z0.
  • the characteristic impedance of the high-frequency signal line 4 in the bent portion 2 of the bent flexible substrate 1 is Z1 when there is no defective portion 6 and Z2 when there is a defective portion 6.
  • the characteristic impedance Z
  • the inductance of the high-frequency signal line 4 L
  • the capacitance between the high-frequency signal line 4 and the ground conductor 5 is C
  • Z ⁇ (L / C)
  • the discontinuity between the characteristic impedance of the flat portion 7 and the characteristic impedance of the bent portion 2 of the flexible substrate 1 can be eliminated by providing the defective portion 6.
  • the dimension of the defective portion 6 needs to be selected as an optimum value according to the amount of change in the thickness of the dielectric plate 3 due to bending, the relative permittivity of the dielectric plate 3, the bending angle, the frequency of the propagating high frequency signal, and the like. There is.
  • FIG. 7 and 8 are enlarged cross-sectional views of the bent portion of the flexible board according to the comparative example.
  • FIG. 7 shows a case where the ground conductor 5 side is convexly bent
  • FIG. 8 shows a case where the high frequency signal line 4 side is convexly bent.
  • the comparative example does not have the defect portion 6.
  • d1 / d0 cos ⁇ .
  • ⁇ 45 °
  • the characteristic impedances Z1a and Z2b of the bent portion 2 in FIGS. 7 and 8 are Z1a ⁇ Z2b ⁇ 35.5 ⁇ .
  • the characteristic impedance Z0 of the flat portion 7 is normally designed to be 50 ⁇ , whereas it is 50 ⁇ or less in the bent portion 2 of the comparative example. Therefore, in the comparative example, discontinuity of the characteristic impedance occurs, RF reflection occurs, and the passage loss increases.
  • the ground conductor 5 is provided with the local defect portion 6 facing the high-frequency signal line 4 only at the bent portion 2.
  • the defective portion 6 compensates for the local change in the characteristic impedance of the bent portion 2 with respect to the characteristic impedance of the flat portion 7 of the flexible substrate 1. Therefore, the discontinuity between the characteristic impedance of the flat portion 7 and the characteristic impedance of the bent portion 2 of the flexible substrate 1 can be eliminated.
  • the reflection of the signal can be reduced and the passage loss can be reduced, so that the high frequency signal of the transceiver module for optical communication can be propagated stably and efficiently.
  • one high-frequency signal line 4 is provided on the flexible substrate 1, but the high-frequency signal line 4 may be plural or may be mixed with the DC line.
  • the flexible substrate 1 is not limited to a single layer structure and may have a multilayer structure. There may be a plurality of bent portions 2, and the bent portions 2 whose bending directions are opposite may be mixed.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a flexible substrate according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a sectional view taken along the line I-II of the flexible substrate of FIG. 9 in a bent state.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line III-IV of the flexible substrate of FIG.
  • the width of the high-frequency signal line 4 is locally narrowed only in the bent portion 2 along I-II.
  • the thickness d1 of the dielectric plate 3 of the bent portion 2 when the flexible substrate 1 is bent is smaller than the thickness d0 of the dielectric plate 3 of the flat portion 7 (d1 ⁇ d0). Therefore, the capacitance C1 between the high-frequency signal line 4 and the ground conductor 5 in the bent portion 2 becomes larger than the capacitance C0 in the flat portion 7 (C1> C0).
  • Characteristic impedance is determined by the ratio of capacitance and inductance L.
  • the inductance L corresponds to the line width of the high frequency signal line 4. Therefore, in the present embodiment, the width w1 of the high-frequency signal line 4 in the bent portion 2 is locally narrower than the width w0 in the flat portion 7 (w1 ⁇ w0).
  • the inductance L1 of the bent portion 2 becomes larger than the inductance L0 of the flat portion 7 (L1> L0).
  • the discontinuity between the characteristic impedance Z0 of the flat portion 7 of the flexible substrate 1 and the characteristic impedance Z1 of the bent portion 2 can be eliminated (Z1 ⁇ Z0).
  • the width w1 of the high-frequency signal line 4 in the bent portion 2 is optimal according to the amount of change in the thickness of the dielectric plate 3 due to bending, the relative permittivity of the dielectric plate 3, the bending angle, the frequency of the propagating high-frequency signal, and the like. You need to select a different value.
  • FIG. 12 is a perspective view showing a flexible substrate according to the third embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line I-II in a state where the flexible substrate of FIG. 12 is bent.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line III-IV of the flexible substrate of FIG.
  • the ground conductor 5 is provided with a local defect portion 6 facing the high-frequency signal line 4 only at the bent portion 2.
  • the ground conductor 8 is locally provided on the side of the high-frequency signal line 4 only in the bent portion 2.
  • the ground conductor 5 and the ground conductor 8 are electrically connected to each other via a via 9 penetrating the dielectric plate 3.
  • the high frequency signal line 4 and the ground conductor 5 form a microstrip line.
  • the high frequency signal line 4 and the ground conductor 8 form a coplanar line.
  • the thickness of the dielectric plate 3 is thin in the bent portion 2, but since the defective portion 6 is provided, the characteristic impedance of the bent portion 2 can ignore the influence of the thickness of the dielectric plate 3.
  • the characteristic impedance Z3 of the bent portion 2 forming the coplanar line is determined by the width w3 of the high frequency signal line 4 of the planar line, the distance s3 between the high frequency signal line 4 and the ground conductor 8 and the dielectric constant of the dielectric plate 3. Note that the surface layer portion is dominant in the influence of the dielectric constant of the dielectric plate 3.
  • the distance s3 between the high-frequency signal line 4 and the ground conductor 8 is made sufficiently smaller than the distance between the high-frequency signal line 4 and the ground conductor 5. This compensates for the local change in the characteristic impedance of the bent portion 2 with respect to the characteristic impedance of the flat portion 7 of the flexible substrate 1. Therefore, the discontinuity between the characteristic impedance of the flat portion 7 and the characteristic impedance of the bent portion 2 of the flexible substrate 1 can be eliminated.
  • the bent shape can be easily maintained by providing the ground conductor 8. Therefore, the high frequency characteristics can be stabilized against the stress on the flexible substrate 1 due to the external force or the temperature change at the time of installation.
  • the size of the missing portion 6, the width w3 of the high-frequency signal line 4 of the coplanar line, the distance s3 between the high-frequency signal line 4 and the ground conductor 8, and the like are the amount of change in the thickness of the dielectric plate 3 due to bending, It is necessary to select the optimum value according to the relative permittivity, the bending angle, the frequency of the propagating high frequency signal, and the like.
  • FIG. 15 is a perspective view showing a modification of the flexible board according to the third embodiment.
  • the ground conductor 8 forming the coplanar line is provided only on one side of the high-frequency signal line 4.
  • a plurality of high-frequency signal lines 4 may be provided in a limited space in actual wiring. In such a case, by providing the ground conductor 8 only on one side of the high-frequency signal line 4, it is possible to save space and reduce restrictions on the arrangement of other wiring.
  • Other configurations and effects are similar to those of the third embodiment.
  • FIG. 16 is a perspective view showing a flexible board according to the fourth embodiment.
  • FIG. 17 is a sectional view taken along line I-II of FIG.
  • FIG. 18 is an enlarged cross-sectional view of the bent portion of the flexible board according to the fourth embodiment in a bent state.
  • a local recess 10 is provided on the second main surface of the dielectric plate 3 so as to face the high-frequency signal line 4 only at the bent portion 2.
  • the ground conductor 5 is embedded in the recess 10.
  • the length l1 of the high-frequency signal line 4 on the outer side of the bent portion 2 greatly extends with respect to the length l2 of the ground conductor 5 on the inner side of the bent portion 2.
  • the steepness of the bent portion 2 is small and the bent region of the bent portion 2 is relatively wide, the influence of the extension of the high-frequency signal line 4 on the characteristic impedance is greater than the influence of the thin thickness of the dielectric plate 3. .. Therefore, the increased inductance in the bent portion 2 may increase the characteristic impedance.
  • the bent portion 2 is provided with the concave portion 10 and is embedded with the ground conductor 5.
  • the distance between the high-frequency signal line 4 and the ground conductor 5 is shortened at the bent portion 2, and the capacitance is increased.
  • This structure compensates for the local change in the characteristic impedance of the bent portion 2 with respect to the characteristic impedance of the flat portion 7 of the flexible substrate 1. Therefore, the discontinuity between the characteristic impedance of the flat portion 7 and the characteristic impedance of the bent portion 2 of the flexible substrate 1 can be eliminated.
  • the depth, size, etc. of the recess 10 are determined by the extension (11-12) of the high-frequency signal line 4 by bending, the amount of change in the thickness of the dielectric plate 3 due to bending, the relative permittivity of the dielectric plate 3, and the bending angle. It is necessary to select the optimum value according to the frequency of the propagating high frequency signal.
  • FIG. 19 is a perspective view showing a flexible substrate according to the fifth embodiment.
  • a dielectric 11 having a dielectric constant different from that of the dielectric plate 3 is locally embedded in the dielectric plate 3 only in the bent portion 2 in a region facing the high-frequency signal line 4.
  • the second main surface of the dielectric plate 3 provided with the ground conductor 5 is dug in to embed the dielectric 11, but the first main surface provided with the high-frequency signal line 4 is dug into the dielectric 11. May be embedded.
  • a material having a relative dielectric constant smaller than that of the dielectric plate 3 is selected as the material of the dielectric 11.
  • a material having a relative dielectric constant larger than that of the dielectric plate 3 is selected as the material of the dielectric 11.
  • the relative permittivity of the dielectric body 11, the embedded depth of the dielectric body 11, the size of the dielectric body 11, and the like are the amount of change in the thickness of the dielectric plate 3 due to bending, the relative permittivity of the dielectric plate 3, the bending angle, and the propagation. It is necessary to select an optimum value according to the frequency of the high frequency signal to be used.

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Abstract

フレキシブル基板（１）は折り曲げ部（２）で折り曲げられる。誘電体板（３）は互いに反対側の第１及び第２の主面を持つ。高周波信号線路（４）が誘電体板（３）の第１の主面に設けられている。グランド導体（５）が誘電体板（３）の第２の主面に設けられている。高周波信号線路（４）とグランド導体（５）がマイクロストリップ線路を構成する。グランド導体（５）には、折り曲げ部（２）のみにおいて高周波信号線路（４）に対向して局所的な欠損部（６）が設けられている。

Description

フレキシブル基板
　本発明は、フレキシブル基板に関する。
　光通信用の送受信モジュールを含むシステムにおいて、大容量、高速化と共に省スペースを実現するために小型化の要求が高まっている。そのため、送信・受信モジュールパッケージそのものの小型化の要求だけではなく、送受信モジュールをシステム内に搭載するためのスペースも狭くなる傾向にある。送受信モジュールの高周波信号入出力に用いられるフレキシブル基板について短尺化、急峻な折り曲げ構造の必要性も高まっている。
　なお、フレキシブル基板の特性インピーダンスの高精度な制御、不要放射の低減、折り曲げの容易性等を実現するために様々な構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、従来のフレキシブル基板は、平坦な状態と折り曲げた状態で特性インピーダンスが変化しないことを前提にしており、折り曲げた状態で最適な特性インピーダンスになっていない。
日本特開２００７－１２３７４０号公報
　急峻な折り曲げ構造では、従来の緩やかな曲げ構造と比較して短い範囲で折り曲げが行われる。そのため、例えばフレキシブル基板の高周波信号線路としてマイクロストリップ線路を用いる場合、急峻な折り曲げにより誘電体の厚みが変化し、特性インピーダンスも変化してしまう。従って、急峻な折り曲げ部の特性インピーダンスと平坦部の特性インピーダンスに不連続が発生する。この結果、急峻な折り曲げ部での高周波信号の反射又は損失の発生により効率的な高周波信号の伝搬を実現できないという問題があった。特に１０ＧＨｚ以上の高周波信号を伝搬する場合に通過損失が大きくなる。高速・大容量の情報伝搬の要求から、高周波信号の高周波化が一層進むことは必至である。従って、フレキシブル基板に含まれる高周波信号線路の曲げによる性能低下等の影響は顕著になる。高性能の維持又は潜在するモジュール性能を最大限に引き出すと言った観点から、その影響は無視できなくなる。
　本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は平坦部の特性インピーダンスと折り曲げ部の特性インピーダンスの不連続を解消することができるフレキシブル基板を得るものである。
　本発明に係るフレキシブル基板は、折り曲げ部で折り曲げられるフレキシブル基板であって、互いに反対側の第１及び第２の主面を持つ誘電体板と、前記誘電体板の前記第１の主面に設けられた高周波信号線路と、前記誘電体板の前記第２の主面に設けられたグランド導体とを備え、前記高周波信号線路と前記グランド導体がマイクロストリップ線路を構成し、前記グランド導体には、前記折り曲げ部のみにおいて前記高周波信号線路に対向して局所的な欠損部が設けられていることを特徴とする。
　本発明では、グランド導体には、折り曲げ部のみにおいて高周波信号線路に対向して局所的な欠損部が設けられている。これにより、折り曲げ部で高周波信号線路とグランド導体が近づくことによる容量の増加を防ぐことができる。即ち、欠損部によりフレキシブル基板の平坦部の特性インピーダンスに対する折り曲げ部の局所的な特性インピーダンスの変化が補償される。従って、フレキシブル基板の平坦部の特性インピーダンスと折り曲げ部の特性インピーダンスの不連続を解消することができる。この結果、信号の反射を低減すると共に通過損失を低減することができるため、光通信用の送受信モジュールの高周波信号を安定かつ効率的に伝播することができる。
実施の形態１に係るフレキシブル基板を示す斜視図である。 図１のＩ－ＩＩに沿った断面図である。 実施の形態１に係るフレキシブル基板を折り曲げた状態を示す斜視図である。 実施の形態１に係るフレキシブル基板を折り曲げた状態を示す斜視図である。 図３の折り曲げ部を拡大した断面図である。 実施の形態１に係るフレキシブル基板の平坦部と折り曲げ部を拡大した断面図である。 比較例に係るフレキシブル基板の折り曲げ部を拡大した断面図である。 比較例に係るフレキシブル基板の折り曲げ部を拡大した断面図である。 実施の形態２に係るフレキシブル基板を示す斜視図である。 図９のフレキシブル基板が折り曲げられた状態のＩ－ＩＩに沿った断面図である。 図９のフレキシブル基板が平坦な状態のＩＩＩ－ＩＶに沿った断面図である。 実施の形態３に係るフレキシブル基板を示す斜視図である。 図１２のフレキシブル基板が折り曲げられた状態のＩ－ＩＩに沿った断面図である。 図１２のフレキシブル基板が平坦な状態のＩＩＩ－ＩＶに沿った断面図である。 実施の形態３に係るフレキシブル基板の変形例を示す斜視図である。 実施の形態４に係るフレキシブル基板を示す斜視図である。 図１６のＩ－ＩＩに沿った断面図である。 実施の形態４に係るフレキシブル基板を折り曲げた状態の折り曲げ部を拡大した断面図である。 実施の形態５に係るフレキシブル基板を示す斜視図である。
　実施の形態に係るフレキシブル基板について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係るフレキシブル基板を示す斜視図である。図２は図１のＩ－ＩＩに沿った断面図である。フレキシブル基板１は例えば光通信用送受信モジュールパッケージと上位システムとを電気的に接続するために用いられる。フレキシブル基板１は、Ｉ－ＩＩに沿った折り曲げ部２で折り曲げられるが、図１，２では折り曲げていない状態を示している。
　誘電体板３は互いに反対側の第１及び第２の主面を持つ。高周波信号線路４が誘電体板３の第１の主面に設けられている。グランド導体５が誘電体板３の第２の主面に設けられている。高周波信号線路４とグランド導体５がマイクロストリップ線路を構成する。グランド導体５には、折り曲げ部２のみにおいて高周波信号線路４に対向して局所的な欠損部６が設けられている。欠損部６はグランド導体５を窓状に欠損させた構造である。複数の折り曲げ部２がある場合は、各折り曲げ部２につき１つの欠損部６が設けられる。
　図３及び図４は、実施の形態１に係るフレキシブル基板を折り曲げた状態を示す斜視図である。図５は図３の折り曲げ部を拡大した断面図である。図３はグランド導体５側を凸に折り曲げた場合を示し、図４は高周波信号線路４側を凸に折り曲げた場合を示している。何れの場合でもフレキシブル基板１を折り曲げると誘電体板３の厚みが薄くなる。フレキシブル基板１の平坦部７における誘電体板３の厚みをｄ０、９０°に折り曲げたフレキシブル基板１の折り曲げ部２で最も薄くなる誘電体板３の厚みをｄ１とすると、ｄ０＞ｄ１となる。
　図６は、実施の形態１に係るフレキシブル基板の平坦部と折り曲げ部を拡大した断面図である。ＭＩＭ（メタル－インシュレータ－メタル）構造の容量は導体の面積に比例し、誘電体の厚みに反比例する。平坦部７及び欠損部６が無い折り曲げ部２の導体の面積をＳ０とすると、平坦部７における高周波信号線路４とグランド導体５との間の容量Ｃ０はＣ０＝εＳ０／ｄ０である。欠損部６が無い折り曲げ部２における容量Ｃ１はＣ１＝εＳ０／ｄ１である。ｄ０＞ｄ１であるため、Ｃ０＜Ｃ１となる。従って、平坦部７と欠損部６が無い折り曲げ部２の間で容量が相違する。一方、欠損部６が有る折り曲げ部２の導体の面積をＳ１とすると、その折り曲げ部２における容量Ｃ２はＣ２＝εＳ１／ｄ１である。Ｓ１＜Ｓ０であるため、Ｃ０≒Ｃ２となる。従って、平坦部７と欠損部６が有る折り曲げ部２の間で容量が同程度になる。
　平坦部７における高周波信号線路４の特性インピーダンスをＺ０とする。折り曲げたフレキシブル基板１の折り曲げ部２における高周波信号線路４の特性インピーダンスを、欠損部６が無い場合はＺ１、欠損部６がある場合はＺ２とする。ここで、特性インピーダンスをＺ、高周波信号線路４のインダクタンスをＬ、高周波信号線路４とグランド導体５との間の容量をＣとした場合、Ｚ＝√（Ｌ／Ｃ）の関係式が成り立つ。上記の容量の関係性をこの関係式に当てはめると、Ｚ０＞Ｚ１、Ｚ０≒Ｚ２となる。従って、欠損部６を設けることで、フレキシブル基板１の平坦部７の特性インピーダンスと折り曲げ部２の特性インピーダンスの不連続を解消できることが分かる。なお、欠損部６の寸法は、折り曲げによる誘電体板３の厚みの変化量、誘電体板３の比誘電率、折り曲げ角度、伝搬する高周波信号の周波数等に応じて最適な値を選択する必要がある。
　図７及び図８は、比較例に係るフレキシブル基板の折り曲げ部を拡大した断面図である。図７はグランド導体５側を凸に折り曲げた場合を示し、図８は高周波信号線路４側を凸に折り曲げた場合を示している。比較例には欠損部６が設けられていない。ｄ１／ｄ０＝ｃｏｓθである。折り曲げ角度が９０°でθ＝４５°の場合、ｄ１／ｄ０≒０．７１となる。図７及び図８の折り曲げ部２の特性インピーダンスＺ１ａ，Ｚ２ｂはＺ１ａ≒Ｚ２ｂ≒３５．５Ωとなる。平坦部７の特性インピーダンスＺ０は通常５０Ωで設計されるのに対し、比較例の折り曲げ部２では５０Ω以下となる。従って、比較例では特性インピーダンスの不連続が発生するため、ＲＦの反射が発生し、通過損失が大きくなる。
　これに対して、本実施の形態では、グランド導体５には、折り曲げ部２のみにおいて高周波信号線路４に対向して局所的な欠損部６が設けられている。これにより、折り曲げ部２で高周波信号線路４とグランド導体５が近づくことによる容量の増加を防ぐことができる。即ち、欠損部６によりフレキシブル基板１の平坦部７の特性インピーダンスに対する折り曲げ部２の局所的な特性インピーダンスの変化が補償される。従って、フレキシブル基板１の平坦部７の特性インピーダンスと折り曲げ部２の特性インピーダンスの不連続を解消することができる。この結果、信号の反射を低減すると共に通過損失を低減することができるため、光通信用の送受信モジュールの高周波信号を安定かつ効率的に伝播することができる。
　なお、本実施の形態ではフレキシブル基板１に１本の高周波信号線路４が設けられているが、高周波信号線路４が複数本でもよいし、ＤＣ線路と混在していてもよい。フレキシブル基板１は単層構造に限らず多層構造でもよい。折り曲げ部２が複数でもよく、曲げ方向が反対向きの折り曲げ部２が混在していてもよい。
実施の形態２．
　図９は、実施の形態２に係るフレキシブル基板を示す斜視図である。図１０は図９のフレキシブル基板が折り曲げられた状態のＩ－ＩＩに沿った断面図である。図１１は図９のフレキシブル基板が平坦な状態のＩＩＩ－ＩＶに沿った断面図である。Ｉ－ＩＩに沿った折り曲げ部２のみにおいて高周波信号線路４の幅が局所的に狭くなっている。
　フレキシブル基板１を折り曲げた状態での折り曲げ部２の誘電体板３の厚みｄ１は平坦部７の誘電体板３の厚みｄ０よりも薄くなる（ｄ１＜ｄ０）。従って、折り曲げ部２における高周波信号線路４とグランド導体５の間の容量Ｃ１は平坦部７における容量Ｃ０よりも大きくなる（Ｃ１＞Ｃ０）。
　特性インピーダンスは容量とインダクタンスＬの比で決まる。インダクタンスＬは高周波信号線路４の線路幅と対応する。そこで、本実施の形態では、折り曲げ部２における高周波信号線路４の幅ｗ１を平坦部７における幅ｗ０よりも局所的に狭くしている（ｗ１＜ｗ０）。折り曲げ部２のインダクタンスＬ１が平坦部７のインダクタンスＬ０よりも大きくなる（Ｌ１＞Ｌ０）。このように折り曲げ部２のインダクタンスＬ１を局所的に増加させることで、フレキシブル基板１の平坦部７の特性インピーダンスに対する折り曲げ部２の局所的な特性インピーダンスの変化を補償している。これにより、フレキシブル基板１の平坦部７の特性インピーダンスＺ０と折り曲げ部２の特性インピーダンスＺ１の不連続を解消することができる（Ｚ１≒Ｚ０）。なお、折り曲げ部２における高周波信号線路４の幅ｗ１は、折り曲げによる誘電体板３の厚みの変化量、誘電体板３の比誘電率、折り曲げ角度、伝搬する高周波信号の周波数等に応じて最適な値を選択する必要がある。
実施の形態３．
　図１２は、実施の形態３に係るフレキシブル基板を示す斜視図である。図１３は図１２のフレキシブル基板が折り曲げられた状態のＩ－ＩＩに沿った断面図である。図１４は図１２のフレキシブル基板が平坦な状態のＩＩＩ－ＩＶに沿った断面図である。
　実施の形態１と同様に、グランド導体５には、折り曲げ部２のみにおいて高周波信号線路４に対向して局所的な欠損部６が設けられている。折り曲げ部２のみにおいて高周波信号線路４のサイドにグランド導体８が局所的に設けられている。グランド導体５とグランド導体８は、誘電体板３を貫通するビア９を介して互いに電気的に接続されている。
　平坦部７において高周波信号線路４とグランド導体５がマイクロストリップ線路を構成している。折り曲げ部２において高周波信号線路４とグランド導体８がコプレーナ線路を構成している。
　折り曲げ部２では誘電体板３の厚みが薄くなるが、欠損部６が設けられているため、折り曲げ部２の特性インピーダンスは誘電体板３の厚みの影響を無視することができる。コプレーナ線路を構成する折り曲げ部２の特性インピーダンスＺ３は、プレーナ線路の高周波信号線路４の幅ｗ３、高周波信号線路４とグランド導体８の間隔ｓ３、誘電体板３の誘電率によって決まる。なお、誘電体板３の誘電率による影響は表層部が支配的である。
　そこで、高周波信号線路４とグランド導体８との間の距離ｓ３を高周波信号線路４とグランド導体５との距離よりも十分に小さくしている。これにより、フレキシブル基板１の平坦部７の特性インピーダンスに対する折り曲げ部２の局所的な特性インピーダンスの変化が補償される。従って、フレキシブル基板１の平坦部７の特性インピーダンスと折り曲げ部２の特性インピーダンスの不連続を解消することができる。
　また、グランド導体８を設けることによって折り曲げ形状を容易に維持することができる。従って、設置時の外力又は温度変化等によるフレキシブル基板１への応力に対し、高周波特性を安定化できる。
　なお、欠損部６の寸法、コプレーナ線路の高周波信号線路４の幅ｗ３、高周波信号線路４とグランド導体８の間隔ｓ３等は、折り曲げによる誘電体板３の厚みの変化量、誘電体板３の比誘電率、折り曲げ角度、伝搬する高周波信号の周波数等に応じて最適な値を選択する必要がある。
　図１５は、実施の形態３に係るフレキシブル基板の変形例を示す斜視図である。コプレーナ線路を構成するグランド導体８が高周波信号線路４の片側のみに設けられている。実際の配線において限られたスペースに複数本の高周波信号線路４を設ける場合がある。そのような場合、グランド導体８を高周波信号線路４の片側のみに設けることで、省スペース化が図れ、他の配線の配置に対する制約を軽減することができる。その他の構成及び効果は実施の形態３と同様である。
実施の形態４．
　図１６は、実施の形態４に係るフレキシブル基板を示す斜視図である。図１７は図１６のＩ－ＩＩに沿った断面図である。図１８は、実施の形態４に係るフレキシブル基板を折り曲げた状態の折り曲げ部を拡大した断面図である。誘電体板３の第２の主面には、折り曲げ部２のみにおいて高周波信号線路４に対向して局所的な凹部１０が設けられている。凹部１０にグランド導体５が埋め込まれている。
　フレキシブル基板１が折り曲げられると、折り曲げ部２の外側にある高周波信号線路４の長さｌ１は折り曲げ部２の内側にあるグランド導体５の長さｌ２に対して大きく延びる。折り曲げ部２の急峻さが小さく、折り曲げ部２の折り曲げ領域が比較的広い場合、誘電体板３の厚みが薄くなる影響と比較して高周波信号線路４の延びが特性インピーダンスに与える影響が大きくなる。このため、折り曲げ部２でインダクタンスが大きくなることによって逆に特性インピーダンスが高くなる場合がある。
　これに対し、本実施の形態では折り曲げ部２に凹部１０を設けてグランド導体５で埋め込んでいる。これにより、折り曲げ部２で高周波信号線路４とグランド導体５との間の距離が短くなり容量が増加する。この構造によりフレキシブル基板１の平坦部７の特性インピーダンスに対する折り曲げ部２の局所的な特性インピーダンスの変化が補償される。従って、フレキシブル基板１の平坦部７の特性インピーダンスと折り曲げ部２の特性インピーダンスの不連続を解消することができる。
　なお、凹部１０の深さ、大きさ等は、高周波信号線路４の曲げによる延び（ｌ１－ｌ２）、折り曲げによる誘電体板３の厚みの変化量、誘電体板３の比誘電率、折り曲げ角度、伝搬する高周波信号の周波数等に応じて最適な値を選択する必要がある。
実施の形態５．
　図１９は、実施の形態５に係るフレキシブル基板を示す斜視図である。誘電体板３の誘電率とは異なる誘電率を持つ誘電体１１が高周波信号線路４に対向する領域において折り曲げ部２のみに局所的に誘電体板３に埋め込まれている。グランド導体５が設けられた誘電体板３の第２の主面を掘り込んで誘電体１１を埋め込んでいるが、高周波信号線路４が設けられた第１の主面を掘り込んで誘電体１１を埋め込んでもよい。
　折り曲げによって折り曲げ部２の特性インピーダンスが低くなる場合には、誘電体１１の材料として比誘電率が誘電体板３の比誘電率よりも小さい材料を選択する。折り曲げによって折り曲げ部２の特性インピーダンスが高くなる場合には、誘電体１１の材料として比誘電率が誘電体板３の比誘電率よりも大きい材料を選択する。この構造によりフレキシブル基板１の平坦部７の特性インピーダンスに対する折り曲げ部２の局所的な特性インピーダンスの変化が補償される。従って、フレキシブル基板１の平坦部７の特性インピーダンスと折り曲げ部２の特性インピーダンスの不連続を解消することができる。
　誘電体１１の比誘電率、誘電体１１の埋め込み深さ、誘電体１１の大きさ等は、折り曲げによる誘電体板３の厚みの変化量、誘電体板３の比誘電率、折り曲げ角度、伝搬する高周波信号の周波数等に応じて最適な値を選択する必要がある。
１　フレキシブル基板、２　折り曲げ部、３　誘電体板、４　高周波信号線路、５　グランド導体、６　欠損部、８　グランド導体、１０　凹部、１１　誘電体

Claims (7)

  1. 　折り曲げ部で折り曲げられるフレキシブル基板であって、
    　互いに反対側の第１及び第２の主面を持つ誘電体板と、
    　前記誘電体板の前記第１の主面に設けられた高周波信号線路と、
    　前記誘電体板の前記第２の主面に設けられたグランド導体とを備え、
    　前記高周波信号線路と前記グランド導体がマイクロストリップ線路を構成し、
    　前記グランド導体には、前記折り曲げ部のみにおいて前記高周波信号線路に対向して局所的な欠損部が設けられていることを特徴とするフレキシブル基板。
  2. 　折り曲げ部で折り曲げられるフレキシブル基板であって、
    　互いに反対側の第１及び第２の主面を持つ誘電体板と、
    　前記誘電体板の前記第１の主面に設けられた高周波信号線路と、
    　前記誘電体板の前記第２の主面に設けられたグランド導体とを備え、
    　前記高周波信号線路と前記グランド導体がマイクロストリップ線路を構成し、
    　前記折り曲げ部のみにおいて前記高周波信号線路の幅が局所的に狭くなっていることを特徴とするフレキシブル基板。
  3. 　折り曲げ部で折り曲げられるフレキシブル基板であって、
    　互いに反対側の第１及び第２の主面を持つ誘電体板と、
    　前記誘電体板の前記第１の主面に設けられた高周波信号線路と、
    　前記誘電体板の前記第２の主面に設けられた第１のグランド導体と、
    　前記折り曲げ部のみにおいて前記高周波信号線路のサイドに局所的に設けられた第２のグランド導体とを備え、
    　前記高周波信号線路と前記第１のグランド導体がマイクロストリップ線路を構成し、
    　前記高周波信号線路と前記第２のグランド導体がコプレーナ線路を構成し、
    　前記第１のグランド導体には、前記折り曲げ部のみにおいて前記高周波信号線路に対向して局所的な欠損部が設けられ、
    　前記高周波信号線路と前記第２のグランド導体との間の距離が前記高周波信号線路と前記第１のグランド導体との距離よりも小さいことを特徴とするフレキシブル基板。
  4. 　前記第２のグランド導体が前記高周波信号線路の片側のみに設けられていることを特徴とする請求項３に記載のフレキシブル基板。
  5. 　折り曲げ部で折り曲げられるフレキシブル基板であって、
    　互いに反対側の第１及び第２の主面を持つ誘電体板と、
    　前記誘電体板の前記第１の主面に設けられた高周波信号線路と、
    　前記誘電体板の前記第２の主面に設けられたグランド導体とを備え、
    　前記高周波信号線路と前記グランド導体がマイクロストリップ線路を構成し、
    　前記誘電体板の前記第２の主面には、前記折り曲げ部のみにおいて前記高周波信号線路に対向して局所的な凹部が設けられ、
    　前記凹部に前記グランド導体が埋め込まれていることを特徴とするフレキシブル基板。
  6. 　折り曲げ部で折り曲げられるフレキシブル基板であって、
    　互いに反対側の第１及び第２の主面を持つ誘電体板と、
    　前記誘電体板の前記第１の主面に設けられた高周波信号線路と、
    　前記誘電体板の前記第２の主面に設けられたグランド導体と、
    　前記折り曲げ部のみにおいて前記高周波信号線路に対向して局所的に前記誘電体板に埋め込まれ、前記誘電体板の誘電率とは異なる誘電率を持つ誘電体とを備え、
    　前記高周波信号線路と前記グランド導体がマイクロストリップ線路を構成することを特徴とするフレキシブル基板。
  7. 　前記フレキシブル基板の平坦部の特性インピーダンスに対する前記折り曲げ部の局所的な特性インピーダンスの変化が補償されていることを特徴とする請求項１～６の何れか１項に記載のフレキシブル基板。
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