JP5277874B2 - Opto-electric hybrid board and electronic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光電気混載基板および電子機器に関するものである。 The present invention relates to an opto-electric hybrid board and an electronic apparatus.
近年、情報化の波とともに、大容量の情報を高速でやりとりできる広帯域回線(ブロードバンド)の普及が進んでいる。また、これらの広帯域回線に情報を伝送する装置として、ルータ装置、WDM(Wavelength Division Multiplexing)装置等の伝送装置が用いられている。これらの伝送装置内には、LSIのような演算素子、メモリーのような記憶素子等が組み合わされた信号処理基板が多数設置されており、各回線の相互接続を担っている。 In recent years, with the wave of computerization, wideband lines (broadband) capable of exchanging large amounts of information at high speed have been spreading. In addition, as a device for transmitting information to these broadband lines, a transmission device such as a router device or a WDM (Wavelength Division Multiplexing) device is used. In these transmission apparatuses, a large number of signal processing boards in which arithmetic elements such as LSIs and storage elements such as memories are combined are installed, and each line is interconnected.
各信号処理基板には、演算素子や記憶素子等が電気配線で接続された回路が構築されているが、近年、処理する情報量の増大に伴って、各基板では、極めて高いスループットで情報を伝送することが要求されている。しかしながら、情報伝送の高速化に伴い、クロストークや高周波ノイズの発生、電気信号の劣化、特性インピーダンスの不整合等の問題が顕在化しつつある。このため、電気配線がボトルネックとなって、信号処理基板のスループットの向上が困難になっている。 Each signal processing board has a circuit in which arithmetic elements, storage elements, etc. are connected by electrical wiring. However, with the increase in the amount of information to be processed in recent years, each board has a very high throughput. It is required to transmit. However, with the speeding up of information transmission, problems such as generation of crosstalk and high-frequency noise, deterioration of electric signals, and mismatch of characteristic impedance are becoming apparent. For this reason, electrical wiring becomes a bottleneck, making it difficult to improve the throughput of the signal processing board.
一方、光周波搬送波を使用してデータを移送する光通信技術が開発され、近年、この光周波搬送波を、一地点から他地点に導くための手段として、光導波路が普及しつつある。この光導波路は、線状のコア部と、その周囲を覆うように設けられた筒状のクラッド部とを有している。コア部は、光周波搬送波の光に対して実質的に透明な材料によって構成され、クラッド部は、コア部より屈折率が低い材料によって構成されている。 On the other hand, an optical communication technique for transferring data using an optical frequency carrier wave has been developed. In recent years, an optical waveguide has been widely used as a means for guiding the optical frequency carrier wave from one point to another point. This optical waveguide has a linear core part and a cylindrical clad part provided so as to cover the periphery thereof. The core part is made of a material that is substantially transparent to light of an optical frequency carrier wave, and the cladding part is made of a material having a refractive index lower than that of the core part.
このような光導波路では、コア部の一端から導入された光が、クラッド部との境界で反射しながら他端に搬送される。光導波路の入射側には、半導体レーザ等の発光素子が配置され、出射側には、フォトダイオード等の受光素子が配置される。発光素子から入射された光は光導波路を伝搬し、受光素子により受光され、受光した光の明滅パターンに基づいて通信を行う。 In such an optical waveguide, light introduced from one end of the core portion is conveyed to the other end while being reflected at the boundary with the cladding portion. A light emitting element such as a semiconductor laser is disposed on the incident side of the optical waveguide, and a light receiving element such as a photodiode is disposed on the emission side. Light incident from the light emitting element propagates through the optical waveguide, is received by the light receiving element, and performs communication based on the blinking pattern of the received light.
最近になって、信号処理基板内の電気配線を光導波路で置き換える動きが進んでいる。電気配線を光導波路で置き換えることにより、前述したような電気配線の問題が解消され、信号処理基板のさらなる高スループット化が可能になると期待されている。 Recently, there has been a movement to replace electric wiring in a signal processing board with an optical waveguide. By replacing the electrical wiring with an optical waveguide, it is expected that the problem of the electrical wiring as described above will be solved and the signal processing board will be able to further increase the throughput.
ところが、演算素子や記憶素子はもちろん、光信号と電気信号の相互変換を担う発光素子や受光素子のような各素子の駆動には電力を供給するための電気配線が不可欠である。このため、信号処理基板には、電気配線と光導波路とが混載されることとなり、このような基板(光電気混載基板)の開発が進められている。 However, electric wiring for supplying electric power is indispensable for driving each element such as a light emitting element and a light receiving element which perform mutual conversion between an optical signal and an electric signal as well as an arithmetic element and a storage element. For this reason, electrical wiring and optical waveguides are mixedly mounted on the signal processing substrate, and development of such a substrate (photoelectric combined substrate) is being promoted.
例えば、特許文献1には、光送信用ICおよび光受信用ICを搭載するとともに、光送信用ICと光受信用ICとの間で光信号の伝送を行うための薄膜状の光導波路を形成した、光信号を伝送可能なプリント基板について記載されている。また、プリント基板には厚み方向に貫通するスルーホールが設けられており、このスルーホールを介して、プリント基板のそれぞれ異なる面に搭載された光送信用ICと光導波路との間、および、光受信用ICと光導波路との間がそれぞれ接続されている。 For example, in Patent Document 1, an optical transmission IC and an optical reception IC are mounted, and a thin-film optical waveguide for transmitting an optical signal between the optical transmission IC and the optical reception IC is formed. A printed circuit board capable of transmitting an optical signal is described. The printed board is provided with a through-hole penetrating in the thickness direction, and through this through-hole, between the optical transmission IC and the optical waveguide mounted on different surfaces of the printed board, and the light The receiving IC and the optical waveguide are connected to each other.
このようなプリント基板の製造では、まず、バンプを備えた各ICと、他に必要な集積回路、抵抗、容量等の受動部品をプリント基板上に搭載する。次いで、この状態でリフローにより一括してはんだ接続を行うことにより、特許文献1に記載のプリント基板が製造される。 In manufacturing such a printed circuit board, first, each IC provided with bumps and other passive components such as integrated circuits, resistors, capacitors, and the like are mounted on the printed circuit board. Next, the printed circuit board described in Patent Document 1 is manufactured by performing solder connection collectively by reflow in this state.
しかしながら、かかる方法では、各ICにそれぞれバンプを形成する必要があり、製造工程の複雑化を招く。また、バンプを形成する必要性から、搭載可能なICの形状や種類に制約が生じることも懸念されている。さらには、このバンプは、例えば各ICの電極パッドにはんだボールを融着することにより形成されるが、このとき電極パッドに対するはんだボールの位置がずれ易いため、各ICをプリント基板に固定したときに、相互の位置精度が低下し、光導波路と各ICとの間の光軸ずれに伴う光損失が増大するおそれがある。 However, in this method, it is necessary to form bumps on each IC, which leads to a complicated manufacturing process. In addition, there is a concern that the shape and type of ICs that can be mounted are limited due to the necessity of forming bumps. Furthermore, this bump is formed by, for example, fusing a solder ball to the electrode pad of each IC. At this time, the position of the solder ball with respect to the electrode pad tends to shift, so that each IC is fixed to the printed circuit board. In addition, the mutual positional accuracy is lowered, and there is a possibility that the optical loss due to the optical axis shift between the optical waveguide and each IC increases.
本発明の目的は、光損失の少なく、電気配線の絶縁性に優れた光電気混載基板、およびかかる光電気混載基板を備えた電子機器を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an opto-electric hybrid board with little optical loss and excellent electrical wiring insulation, and an electronic device including the opto-electric hybrid board.
このような目的は、下記(1)〜(12)の本発明により達成される。
(1) 一方の面側に光素子を搭載するための光素子搭載部を有し、該光素子搭載部に光素子を搭載したとき、前記光素子の電極部の位置に貫通孔を備えた可撓性を有する可撓性基板と、
前記貫通孔を充填するとともに、前記可撓性基板の前記一方の面から突出するように設けられ、前記光素子の電極部との電気的接続に供される突起電極と、
前記可撓性基板の他方の面側に設けられ、線状のコア部と、前記コア部の周囲を覆うように設けられた筒状のクラッド部と、前記コア部を伝搬する光線を屈曲させるミラーとを備える光導波路と、
前記可撓性基板と前記光導波路との間に設けられた導体パターンと、を有し、
前記光導波路は、前記コア部が、前記ミラーを介して、前記光素子の受光部または発光部と光学的に接続されるよう構成されており、
前記導体パターンは、前記突起電極を介して、前記光素子の電極部と電気的に接続されるよう構成されており、
前記導体パターンおよび前記突起電極は、それぞれ平面視において前記コア部と重なるよう構成されていることを特徴とする光電気混載基板。
Such an object is achieved by the present inventions (1) to (12) below.
(1) It has an optical element mounting portion for mounting an optical element on one surface side, and when the optical element is mounted on the optical element mounting portion, a through hole is provided at the position of the electrode portion of the optical element. A flexible substrate having flexibility;
A protruding electrode that fills the through-hole and is provided so as to protrude from the one surface of the flexible substrate and is used for electrical connection with an electrode portion of the optical element;
Provided on the other surface side of the flexible substrate, a linear core part, a cylindrical clad part provided so as to cover the periphery of the core part, and a light beam propagating through the core part is bent. An optical waveguide comprising a mirror;
A conductor pattern provided between the flexible substrate and the optical waveguide;
The optical waveguide is configured such that the core portion is optically connected to the light receiving portion or the light emitting portion of the optical element via the mirror,
The conductor pattern is configured to be electrically connected to the electrode portion of the optical element through the protruding electrode ,
The opto-electric hybrid board according to claim 1, wherein the conductor pattern and the protruding electrode are configured to overlap the core portion in plan view .
(2) 前記光導波路は、前記導体パターンを絶縁する絶縁層としての機能を有する上記(1)に記載の光電気混載基板。 (2) The opto-electric hybrid board according to (1) , wherein the optical waveguide has a function as an insulating layer that insulates the conductor pattern.
(3) 前記可撓性基板は、該可撓性基板を貫通する光スルーホールを備えており、該光スルーホールは、前記ミラーと前記光素子の受光部または発光部との間の光路上に位置している上記(1)または(2)に記載の光電気混載基板。 (3) The flexible substrate includes an optical through hole penetrating the flexible substrate, and the optical through hole is on an optical path between the mirror and the light receiving unit or the light emitting unit of the optical element. The opto-electric hybrid board according to (1) or (2) , which is located in
(4) 前記光スルーホールは、光透過性を有し、前記可撓性基板より屈折率の高い充填剤で充填されている上記(3)に記載の光電気混載基板。 (4) The opto-electric hybrid board according to the above (3) , wherein the optical through hole is light transmissive and is filled with a filler having a higher refractive index than the flexible substrate.
(5) 前記突起電極は、前記貫通孔内に設けられた導体ポストと前記導体ポストの端部に設けられた突起部とを有するものであり、
前記突起部は、その表面が、ニッケルの被覆層と金の被覆層で覆われている上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の光電気混載基板。
(5) The protruding electrode has a conductor post provided in the through hole and a protruding portion provided at an end of the conductor post,
The opto-electric hybrid board according to any one of (1) to (4) , wherein a surface of the protrusion is covered with a nickel coating layer and a gold coating layer.
(6) 前記突起電極の前記可撓性基板の一方の面からの突出高さは、5〜30μmである上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の光電気混載基板。 (6) The photoelectric hybrid substrate according to any one of (1) to (5) , wherein a protruding height of the protruding electrode from one surface of the flexible substrate is 5 to 30 μm.
(7) 前記可撓性基板の平均厚さは、7〜50μmである上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の光電気混載基板。 (7) The opto-electric hybrid board according to any one of (1) to (6) , wherein the flexible substrate has an average thickness of 7 to 50 μm.
(8) 前記可撓性基板は、ポリイミド系樹脂を主材料として構成されている上記(1)ないし(7)のいずれかに記載の光電気混載基板。 (8) The opto-electric hybrid board according to any one of the above (1) to (7) , wherein the flexible substrate is composed of a polyimide resin as a main material.
(9) 前記光素子搭載部に光素子を搭載したものであり、
前記搭載された光素子の電極部と前記突起電極とが電気的に接続されている上記(1)ないし(8)のいずれかに記載の光電気混載基板。
(9) An optical element is mounted on the optical element mounting portion,
The opto-electric hybrid board according to any one of (1) to (8) , wherein an electrode portion of the mounted optical element and the protruding electrode are electrically connected.
(10) 前記可撓性基板は、前記光導波路が設けられていない領域を有し、該領域には、剛性を有する剛性基板が積層されている上記(1)ないし(9)のいずれかに記載の光電気混載基板。 (10) The flexible substrate has a region in which the optical waveguide is not provided, and a rigid substrate having rigidity is laminated in the region, in any one of (1) to (9) The opto-electric hybrid board described.
(11) 前記導体パターンは、前記領域に延長されており、また、前記領域には電気素子が搭載されており、
前記延長した導体パターンを介して、前記突起電極と前記電気素子とが電気的に接続されている上記(1)ないし(10)のいずれかに記載の光電気混載基板。
(11) The conductor pattern extends to the region, and an electric element is mounted on the region.
The opto-electric hybrid board according to any one of (1) to (10) , wherein the protruding electrode and the electric element are electrically connected via the extended conductor pattern.
(12) 上記(1)ないし(11)のいずれかに記載の光電気混載基板を備えたことを特徴とする電子機器。 (12) An electronic apparatus comprising the opto-electric hybrid board according to any one of (1) to (11) .
本発明によれば、非常に薄い可撓性基板を介して光導波路と光素子とを配置することが可能になるため、これらの間の光路長を短くすることができ、これにより光通信における光損失を抑制することができる。 According to the present invention, the optical waveguide and the optical element can be arranged through a very thin flexible substrate, so that the optical path length between them can be shortened. Light loss can be suppressed.
また、導体パターンが可撓性基板と光導波路との間に配設されていることから、光導波路が導体パターンの絶縁膜として機能することができ、導体パターンの絶縁性が向上する。 Further, since the conductor pattern is disposed between the flexible substrate and the optical waveguide, the optical waveguide can function as an insulating film of the conductor pattern, and the insulation of the conductor pattern is improved.
さらに、可撓性基板側に形成された突起電極により、光素子を可撓性基板上に搭載するための光素子搭載部が構成されているため、可撓性基板に対する光素子の位置精度を高めることができる。これにより、光導波路と光素子との間の光軸合わせが容易になり、この間の光損失を抑制することができる。 Furthermore, since the optical element mounting portion for mounting the optical element on the flexible substrate is constituted by the protruding electrode formed on the flexible substrate side, the positional accuracy of the optical element with respect to the flexible substrate is improved. Can be increased. Thereby, the optical axis alignment between the optical waveguide and the optical element is facilitated, and optical loss during this period can be suppressed.
以下、本発明の光電気混載基板および電子機器について添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。 The opto-electric hybrid board and electronic apparatus of the present invention will be described below in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
<光電気混載基板>
図1は、本発明の光電気混載基板の実施形態を示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図1中の上側を「上」といい、下側を「下」という。
<Opto-electric hybrid board>
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the opto-electric hybrid board according to the present invention. In the following description, the upper side in FIG. 1 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
図1に示す光電気混載基板1は、剛性を有するリジッド部11と、可撓性を有するフレキシブル部12とに分かれており、これらに共通する部材として、フレキシブル(可撓性)基板10を有する。
An opto-electric hybrid board 1 shown in FIG. 1 is divided into a
また、リジッド部11は、上述したフレキシブル基板10と、その下面側に2枚のリジッド(剛性)基板111、112とを積層した積層体で構成されている。これにより、リジッド部11では、各リジッド基板111、112によりフレキシブル基板10を補強することとなり、十分な剛性が確保される。
The
一方、フレキシブル部12は、上述したフレキシブル基板10と、その下面側に可撓性を有する光導波路20とを積層した積層体で構成されている。これにより、フレキシブル部12では、十分な可撓性が確保される。なお、光導波路20には、その途中を斜め45°に横切るミラー23が形成されており、このミラー23は、光導波路20のコア部を通過する光路の方向を上方に向けて直角に変換する光路変換、または、光導波路20の上方(側方)から入射された光がコア部に向けて反射されるよう光路を直角に変換する光路変換を担う。
On the other hand, the
さらに、フレキシブル部12のフレキシブル基板10の上面には、光素子50が設けられており、上方に向けられた光路はこの光素子50の受光部または発光部に導かれるよう構成されている。すなわち、光導波路20と光素子50の受光部または発光部との間は、ミラー23を介して光学的に接続されている。なお、フレキシブル基板10のうち、光素子50とミラー23との間の光路が通過する部分には、フレキシブル基板10を貫通する光スルーホール13が形成されている。この光スルーホール13が形成されていることにより、フレキシブル基板10が光透過性を有する必要がなくなるため、フレキシブル基板10の構成材料の選択の幅を広げることができる。換言すれば、フレキシブル基板10が光透過性を有している場合には、光スルーホール13を省略することもできる。
Further, an
また、フレキシブル基板10、リジッド基板111およびリジッド基板112には、それぞれ複数個の貫通孔101が形成されており、各貫通孔101は、それぞれ導電性材料で構成された導体ポスト30で充填されている。
The
また、各基板10、111、112の基板間および基板の下面には、配線パターン(導体パターン)40が配設されている。この配線パターン40は、各導体ポスト30間を接続しており、これにより光電気混載基板1内で電気回路を構築している。
A wiring pattern (conductor pattern) 40 is disposed between the
さらに、各導体ポスト30は、その上端部がフレキシブル基板10の上面から突出するよう設けられている。この突出部分は、後に詳述するが、光電気混載基板1に搭載される光素子50や電気素子60との電気的接続を担う突起部31である。例えば、これらの突起部31のうち、前記ミラー23の上方には光素子50との接続用の突起部31が配置されており、これらの突起部31の上面が光素子搭載部となる。
Furthermore, each
このような光電気混載基板1は、各導体ポスト30および配線パターン40で構成された電気回路と光導波路20とを混載しており、電気回路において電気信号を、光導波路20において光信号を、それぞれ伝送するとともに、これらの信号を光電気混載基板1に搭載された光素子50や電気素子60によって処理することができる。
Such an opto-electric hybrid board 1 has an optical circuit composed of the conductor posts 30 and the
以下、光電気混載基板1の各部について順次詳述する。
フレキシブル基板10は、可撓性を有するとともに絶縁性を有する材料で構成された基板である。かかる材料としては、例えば、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂等の各種樹脂材料が挙げられるが、なかでもポリイミド系樹脂を主材料とするものが好ましく用いられる。ポリイミド系樹脂は、耐熱性が高く、優れた可撓性を有していることから、フレキシブル基板10の構成材料として特に好適である。
Hereinafter, each part of the opto-electric hybrid board 1 will be described in detail.
The
また、フレキシブル基板10としては、一方の面にあらかじめ導電膜が形成された基板(銅張りフィルム等)が好適に用いられる。この場合、導電膜をフォトリソグラフィ法およびエッチング法により、所望の形状にパターニングすることにより、後述する配線パターン40を容易に形成することができる。
Moreover, as the
また、フレキシブル基板10の平均厚さは、光電気混載基板1の可撓性および薄型化の観点から、7〜50μm程度であるのが好ましく、10〜40μm程度であるのがより好ましい。このような厚さのフレキシブル基板10であれば、十分な可撓性を有するとともに、自重や搭載する各種素子の重量によって意図せず変形してしまうことが防止される。また、光電気混載基板1の薄型化が図られるとともに、ミラー23と光素子50との間の距離を十分に短縮することができる。その結果、例えば光導波路20を伝搬してきた後、ミラー23により上方に反射された光が、広く発散する前に光素子50に到達することができるため、光通信における光損失を抑制することができ、光通信のS/N比を高めることができる。また、光素子50が発光素子である場合には、発光した光を発散させてしまう前にミラー23に到達させることができるので、同様に光通信のS/N比を高めることができる。
In addition, the average thickness of the
なお、フレキシブル基板10に形成された光スルーホール13は、必要に応じて、光透過性を有する充填剤で充填されていてもよい。この場合、充填剤は、その屈折率が、フレキシブル基板10の屈折率より高いものであるのが好ましい。このような充填剤を用いることにより、光スルーホール13からフレキシブル基板10側への光の漏出を抑制することができる。すなわち、光スルーホール13は光導波路と同様の構造を有するものとなるため、光スルーホール13を通過する光の損失を抑制することができる。
In addition, the optical through
また、この充填剤は、光スルーホール13の上方に位置する空間、すなわち、光素子50と光スルーホール13との間の空間にも充填されていてもよい。これにより、ミラー23と光素子50との間の光通信の確実性をより高めることができる。
The filler may also be filled in a space located above the optical through
このような充填剤の主材料としては、フレキシブル基板10の構成材料に応じて適宜選択されるものの、例えば、各種アクリル系樹脂、各種ポリカーボネート系樹脂、各種エポキシ系樹脂、各種シリコーン系樹脂、各種ノルボルネン系樹脂等が挙げられる。
The main material of such a filler is appropriately selected according to the constituent material of the
なお、光素子50としては、面発光レーザー(VCSEL)のような発光素子、フォトダイオード(PD、APD)のような受光素子等が挙げられる。
Examples of the
リジッド基板111およびリジッド基板112は、それぞれ剛性を有するとともに絶縁性を有する材料で構成された基板である。かかる材料としては、例えば、紙、ガラス布、樹脂フィルム等の基材とし、この基材に、フェノール系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、シアネート樹脂、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂等の樹脂材料を含浸させたものが挙げられる。
The
かかる各リジッド基板111、112の平均厚さは、特に限定されないが、光電気混載基板1の薄型化の観点から、好ましくは50μm〜3mm程度、より好ましくは100μm〜2.5mm程度とされる。
The average thickness of each of the
なお、各貫通孔101や光スルーホール13は、それぞれ各基板10、111、112にレーザー加工等を用いて簡単に形成可能である。
In addition, each through-
光導波路20は、線状のコア部21と、コア部21の周囲を覆うように設けられた筒状のクラッド部22とを有しており、コア部21の一端に入射された光をコア部21とクラッド部22との界面で全反射させ、他端に伝搬することができる。
The
光導波路20の横断面形状は、好ましくは正方形または矩形(長方形)のような四角形とされる。コア部21の幅および高さは、特に限定されないが、1〜200μm程度であるのが好ましく、5〜100μm程度であるのがより好ましく、10〜60μm程度であるのがさらに好ましい。
The cross-sectional shape of the
また、コア部21とクラッド部22とは、互いに光の屈折率が異なり、その屈折率の差は、0.5%以上であるのが好ましく、0.8%以上であるのがより好ましい。一方、上限値は、特に設定されなくてもよいが、好ましくは5.5%程度とされる。屈折率の差が前記下限値未満であると光を伝達する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えても、光の伝送効率のそれ以上の増大は期待できない。
The
なお、前記屈折率差とは、コア部21の屈折率をA、クラッド部22の屈折率をBとしたとき、次式で表される。
屈折率差(%)=|A/B−1|×100
The difference in refractive index is expressed by the following equation when the refractive index of the
Refractive index difference (%) = | A / B-1 | × 100
コア部21、クラッド部22の各構成材料は、それぞれ上記の屈折率差が生じる材料であれば特に限定されないが、具体的には、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリシラン、ポリシラザン、また、ベンゾシクロブテン系樹脂やノルボルネン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂のような各種樹脂材料の他、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス材料等を用いることができる。
Each constituent material of the
また、光導波路20に設けられたミラー23は、光導波路20にレーザー加工、研削加工等を施すことにより形成される。なお、ミラー23の表面(ミラー面)には、必要に応じて反射膜を成膜するようにしてもよい。この反射膜としては、Au、Ag、Al等の金属膜が好ましく用いられる。
The
このような光導波路20は、フレキシブル基板10の下面に上記材料を成膜することにより形成してもよく、あらかじめ光導波路20を形成した後、フレキシブル基板10の下面に貼り合わせるようにしてもよい。
Such an
なお、光導波路20の平均厚さは、15〜200μm程度であるのが好ましく、30〜100μm程度であるのがより好ましい。光導波路20の厚さが前記範囲内であれば、後に詳述するが、光導波路20の絶縁性が十分に高いものとなる。すなわち、光導波路20は、配線パターン40を確実に絶縁し得る絶縁層として十分に機能するものとなる。
In addition, it is preferable that the average thickness of the
また、コア部21の平均厚さは、5〜100μm程度であるのが好ましく、25〜80μm程度であるのがより好ましい。
Moreover, it is preferable that the average thickness of the
一方、クラッド部22の平均厚さは、3〜50μm程度であるのが好ましく、5〜30μm程度であるのがより好ましい。
On the other hand, the average thickness of the
各導体ポスト30は、例えば、Sn、Pb、Ag、Zn、Bi、Sb、Cuからなる群から選択される1種または2種以上を組み合わせた導電性材料により構成される。2種以上を組み合わせた例としては、Sn−Pb系(はんだ)、Sn−Ag系、Sn−Zn系、Sn−Bi系、Sn−Sb系、Sn−Ag−Bi系、Sn−Cu系等が挙げられる。
Each
かかる導体ポスト30の形成方法としては、例えば、導電ペーストを塗布する方法、めっき法等が挙げられる。
Examples of a method for forming the
そして、各導体ポスト30の上端部に設けられる突起部31は、各導体ポスト30の上端部表面に成膜された金属膜等により構成される。このような突起部31は、各導体ポスト30の上端部に設けられる。
The
突起部31を構成する導電性材料としては、前述したような金属材料の他、Ni、Al、Au、Pt等が挙げられる。また、突起部31を構成する導電性材料の好ましい組み合わせとしては、導体ポスト30側からNi層とAu層とを順次成膜してなる積層膜が挙げられる。このような積層膜は、Ni層により、導体ポスト30とAu層との間の密着性を高めることができ、また、化学的安定性の高いAu層により、導体ポスト30の酸化や劣化を防止することが可能である。
Examples of the conductive material that forms the
また、突起部31のフレキシブル基板10の上面からの突出高さは、5〜30μm程度であるのが好ましく、10〜25μm程度であるのがより好ましい。突起部31の突出高さを前記範囲内とすることにより、突起部31が光素子50の電極パッドに対して選択的かつ確実に接触させることができ、確実な電気的接続を可能にする。また、光素子50とミラー23との距離が必要以上に長くなるのを防止し、例えば光導波路20を伝搬してきた後、ミラー23により上方に反射された光が、広く発散する前に光素子50に到達することができるため、光通信における光損失を抑制することができ、光通信のS/N比を高めることができる。また、光素子50が発光素子である場合には、発光した光を発散させてしまう前にミラー23に到達させることができるので、同様に光通信のS/N比を高めることができる。
Moreover, it is preferable that the protrusion height from the upper surface of the
なお、突起部31は、その全体(フレキシブル基板10の上面から突出している部分の全体)が上述した金属材料で構成されていてもよいが、内側部分が導体ポスト30と一体的に構成され、その表面のみに上述した金属材料の被膜が成膜された構成であってもよい。
In addition, although the
さらに、本実施形態では、導体ポスト30と突起部31とからなる突起電極について説明しているが、この突起電極は、2つの部分が一体化されたものであってもよい。
Further, in the present embodiment, the protruding electrode composed of the
また、前述したように、各導体ポスト30同士の間は、フレキシブル基板10、リジッド基板111およびリジッド基板112の各基板間や下面、フレキシブル基板10と光導波路20との間に配設された配線パターン40により接続されているが、この配線パターン40の構成材料にも、突起部31を構成する導電性材料と同様の材料を用いることができる。
Further, as described above, between the respective conductor posts 30, the wiring disposed between the
なお、図1に示すように、フレキシブル部12では、配線パターン40がフレキシブル基板10と光導波路20との間に配設されているが、前述したように、光導波路20は各種樹脂材料やガラス材料で構成されているため、絶縁性が高い。このため、光導波路20は、配線パターン40の絶縁性を確保する絶縁膜としての機能をも担うものとなる。換言すれば、配線パターン40を覆う絶縁膜を設ける必要がないため、光電気混載基板1の構造および製造工程の簡略化を図ることができる。
As shown in FIG. 1, in the
また、リジッド部11のフレキシブル基板10の上面には、電気素子60が設けられており、配線パターン40と電気素子60の電極パッドとの間が、導体ポスト30と突起部31とを介して電気的に接続されている。
In addition, an
電気素子60は、LSI、RAM、抵抗、コンデンサ等のいかなる電気素子であってもよいが、図1に示す電気素子60は、ドライバIC61と、トランスインピーダンスアンプ(TIA)とリミッティングアンプ(LA)とのコンビネーションIC62とで構成されている。
The
このうち、ドライバIC61は、光素子50が発光素子である場合、発光素子の動作を制御している。また、コンビネーションIC62は、光素子50が受光素子である場合、受光素子による検出信号を増幅するよう動作する。すなわち、光電気混載基板1では、これらの光素子50や電気素子60が協調して動作することにより、光信号と電気信号の相互変換が確実に行われ、高速かつ低ノイズでの信号処理を容易に行うことができる。
Among these, the
このような各電気素子60は、光電気混載基板1側に設けられた突起電極(導体ポスト30および突起部31)を介して接続されているため、光電気混載基板1に対する位置精度を高めることができる。これにより、光導波路20と光素子50との間の光軸合わせが容易になり、この間の光損失を抑制することができる。
Since each such
また、従来は、光電気混載基板に搭載する光素子や電気素子にそれぞれバンプを形成する必要があるため、搭載可能な素子の形状や種類に制約が生じていたが、本発明によれば、前述したように光電気混載基板1側にバンプに代わる突起電極が設けられているため、各素子にバンプを形成する必要がなくなる。このため、形状等によらず、幅広い種類から選択された素子を光電気混載基板1に搭載することができる。 In addition, conventionally, since it is necessary to form bumps on each of the optical element and the electric element to be mounted on the opto-electric hybrid board, restrictions have occurred on the shape and type of the element that can be mounted. As described above, the bump electrode is provided instead of the bump on the opto-electric hybrid board 1 side, so that it is not necessary to form the bump on each element. Therefore, elements selected from a wide variety can be mounted on the opto-electric hybrid board 1 regardless of the shape and the like.
ここで、図2には、本発明の光電気混載基板の実施形態の他の構成例を示す縦断面図を示す。 Here, FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing another configuration example of the embodiment of the opto-electric hybrid board according to the present invention.
図2に示す光電気混載基板1は、リジッド部11におけるフレキシブル基板10と2枚のリジッド基板111、112との位置関係が異なること以外は、図1に示す光電気混載基板1と同様である。
The opto-electric hybrid board 1 shown in FIG. 2 is the same as the opto-electric hybrid board 1 shown in FIG. 1 except that the positional relationship between the
具体的には、図2に示す光電気混載基板1は、リジッド部11において、2枚のリジッド基板111、112の間に、フレキシブル基板10が挟まれるようにして積層されている。
Specifically, the opto-electric hybrid board 1 shown in FIG. 2 is laminated in the
このような図2に示す光電気混載基板1も、前述した図1に示す光電気混載基板1と同様の作用・効果を奏する。 Such an opto-electric hybrid board 1 shown in FIG. 2 also has the same operations and effects as the opto-electric hybrid board 1 shown in FIG.
<電子機器>
本発明の光電気混載基板を備える電子機器(本発明の電子機器)は、光信号と電気信号の双方の信号処理を行ういかなる電子機器にも適用可能であるが、例えば、ルータ装置、WDM装置、携帯電話、ゲーム機、パソコン、テレビ、ホーム・サーバー等の電子機器類への適用が好適である。これらの電子機器では、いずれも、例えばLSI等の演算装置とRAM等の記憶装置との間で、大容量のデータを高速に伝送する必要がある。したがって、このような電子機器が本発明の光電気混載基板を備えることにより、電気配線に特有なノイズ、信号劣化等の不具合が解消されるため、その性能の飛躍的な向上が期待できる。
<Electronic equipment>
An electronic device (an electronic device of the present invention) including the opto-electric hybrid board of the present invention can be applied to any electronic device that performs signal processing of both an optical signal and an electric signal. For example, a router device, a WDM device, etc. Application to electronic devices such as mobile phones, game machines, personal computers, televisions, home servers, etc. is preferable. In any of these electronic devices, it is necessary to transmit a large amount of data at high speed between an arithmetic device such as an LSI and a storage device such as a RAM. Therefore, by providing such an electronic device with the opto-electric hybrid board according to the present invention, problems such as noise and signal deterioration peculiar to the electric wiring are eliminated, and a dramatic improvement in the performance can be expected.
さらに、光導波路部分では、電気配線に比べて発熱量が大幅に削減される。このため、基板内の集積度が高められるとともに、冷却に要する電力を削減することができ、電子機器全体の消費電力を削減することができる。 In addition, the amount of heat generated in the optical waveguide portion is greatly reduced compared to electrical wiring. For this reason, the degree of integration in the substrate can be increased, the power required for cooling can be reduced, and the power consumption of the entire electronic device can be reduced.
以上、本発明の光電気混載基板および電子機器の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば光電気混載基板を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。 The embodiments of the opto-electric hybrid board and the electronic device according to the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to this, and for example, each part constituting the opto-electric hybrid board exhibits the same function. It can be replaced with any configuration obtained. Moreover, arbitrary components may be added.
1 光電気混載基板
10 フレキシブル基板
11 リジッド部
12 フレキシブル部
13 光スルーホール
101 貫通孔
111、112 リジッド基板
20 光導波路
21 コア部
22 クラッド部
23 ミラー
30 導体ポスト
31 突起部
40 配線パターン(導体パターン)
50 光素子
60 電気素子
61 ドライバIC
62 コンビネーションIC
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Opto-
50
62 Combination IC
Claims (12)
前記貫通孔を充填するとともに、前記可撓性基板の前記一方の面から突出するように設けられ、前記光素子の電極部との電気的接続に供される突起電極と、
前記可撓性基板の他方の面側に設けられ、線状のコア部と、前記コア部の周囲を覆うように設けられた筒状のクラッド部と、前記コア部を伝搬する光線を屈曲させるミラーとを備える光導波路と、
前記可撓性基板と前記光導波路との間に設けられた導体パターンと、を有し、
前記光導波路は、前記コア部が、前記ミラーを介して、前記光素子の受光部または発光部と光学的に接続されるよう構成されており、
前記導体パターンは、前記突起電極を介して、前記光素子の電極部と電気的に接続されるよう構成されており、
前記導体パターンおよび前記突起電極は、それぞれ平面視において前記コア部と重なるよう構成されていることを特徴とする光電気混載基板。 An optical element mounting portion for mounting an optical element on one surface side, and when the optical element is mounted on the optical element mounting portion, a flexible structure having a through hole at the position of the electrode portion of the optical element A flexible substrate having
A protruding electrode that fills the through-hole and is provided so as to protrude from the one surface of the flexible substrate and is used for electrical connection with an electrode portion of the optical element;
Provided on the other surface side of the flexible substrate, a linear core part, a cylindrical clad part provided so as to cover the periphery of the core part, and a light beam propagating through the core part is bent. An optical waveguide comprising a mirror;
A conductor pattern provided between the flexible substrate and the optical waveguide;
The optical waveguide is configured such that the core portion is optically connected to the light receiving portion or the light emitting portion of the optical element via the mirror,
The conductor pattern is configured to be electrically connected to the electrode portion of the optical element through the protruding electrode ,
The opto-electric hybrid board according to claim 1, wherein the conductor pattern and the protruding electrode are configured to overlap the core portion in plan view .
前記突起部は、その表面が、ニッケルの被覆層と金の被覆層で覆われている請求項1ないし4のいずれかに記載の光電気混載基板。 The protruding electrode has a conductor post provided in the through hole and a protrusion provided at an end of the conductor post,
The protrusion has a surface, the opto-electric hybrid board according to any one of claims 1 to 4 are covered with a coating layer and the gold coating layer of nickel.
前記搭載された光素子の電極部と前記突起電極とが電気的に接続されている請求項1ないし8のいずれかに記載の光電気混載基板。 An optical element is mounted on the optical element mounting portion,
Opto-electric hybrid board according to any one of claims 1 to 8 and the electrode portion of the mounted light element and the protruding electrodes are electrically connected.
前記延長した導体パターンを介して、前記突起電極と前記電気素子とが電気的に接続されている請求項1ないし10のいずれかに記載の光電気混載基板。 The conductor pattern is extended to the region, and an electric element is mounted on the region.
Via said extended conductor pattern, the opto-electric hybrid board according to any one of claims 1 to 10 and the projection electrodes and the electrical device is electrically connected.
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