(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マザーボードとドーターボードとからなる光・電気配線板であって、
上記マザーボードは、
一方の面に接着剤が塗布された絶縁基板と、
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、
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、
この充填剤層の上に被せた被覆板と、
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、
上記光ファイバの一部に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と、その切断面の部分に上記充填剤が埋められていない凹部と、その凹部に対向する上記被覆板の部分に形成された穴とを設け、上記切断面に上記光ファイバを通じて伝搬される光、及び上記凹部と穴を通過した光を反射させ、上記絶縁基板の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、
上記ドータボードは、
一方の面に接着剤が塗布された絶縁基板と、
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、
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、
この充填剤層の上に被せた被覆板と、
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、
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、
上記板面結合部と側面結合部とを光学的に結合して上記マザーボードとドータボードとを接続することを特徴とする光・電気混在配線板。
【請求項２】
マザーボードとドーターボードとからなる光・電気配線板であって、
上記マザーボードは、
一方の面に接着剤が塗布された絶縁基板と、
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、
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、
この充填剤層の上に被せた被覆板と、
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、
上記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４５°の傾斜した反射面を設け、その反射面の部分に上記充填剤が埋められていない凹部と、その凹部に対向する上記被覆板の部分に形成された穴とを設け、上記反射面に上記光ファイバを通じて伝搬される光、及び上記凹部と穴を通過した光を反射させ、上記絶縁基板の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、
上記ドータボードは、
一方の面に接着剤が塗布された絶縁基板と、
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、
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、
この充填剤層の上に被せた被覆板と、
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、
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、
上記板面結合部と側面結合部とを光学的に結合して上記マザーボードとドータボードとを接続することを特徴とする光・電気混在配線板。
【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２４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２１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 〜２１Ａ4 の各層の間に配線導体２１Ｂ1 ，２１Ｂ2 ，２１Ｂ3 ，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２４Ａ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２５Ｂ，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１００〜２００μｍφ程度である。従って、例えば２００μｍφのプラスチック光ファイバを用い、１０００本程度の光ファイバを並設したとしても、約２００mm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ＯＰＦ３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２０Ｄ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２０Ｂを取り付けることにより光・電気混在ケーブル２０Ａ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２０Ｄ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２０Ｂ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ＯＰＦ１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ＯＰＦ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みＶ溝２６Ｂを形成する。このＶ溝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ＯＰＦ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
【図１】
0003705873.tif 000002
【図２】
0003705873.tif 000003
【図３】
0003705873.tif 000004
【図４】
0003705873.tif 000005
【図５】
0003705873.tif 000006
【図６】
0003705873.tif 000007
【図７】
0003705873.tif 000008
【図８】
0003705873.tif 000009
【図９】
0003705873.tif 000010
【図１０】
0003705873.tif 000011
【図１１】
0003705873.tif 000012
【図１２】
0003705873.tif 000013
【図１３】
0003705873.tif 000014