(57)【要約】【課題】湾曲変形が容易で、かつ、湾曲変形後の形状を保持させることができる回路基板、及び、この回路基板を用いた光素子の配置構造を提供する。【解決手段】信号線路１４、及び、信号線路１４の特性インピーダンスを制御するインピーダンス制御回路が形成された液晶ポリマー基材１２からなる回路基板である。また、プリント基板と、プリント基板に接続された回路基板１０と、回路基板１０に接続された光素子と、からなり、回路基板１０が湾曲変形されることにより、光素子の光軸がプリント基板に対して平行となっている光素子の配置構造である。【選択図】図１
2006080173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号線路、及び、上記信号線路の特性インピーダンスを制御するインピーダンス制御回路が形成された液晶ポリマー基材からなることを特徴とする回路基板。
【請求項２】
請求項１に記載の回路基板において、前記インピーダンス制御回路は、前記液晶ポリマー基材の前記信号伝送線路が形成された面の反対側の面に形成されたべたプレーン、及び、前記信号伝送線路が形成された面と同じ面の前記信号線路の片側または両側に形成されたインピーダンス制御線路の少なくともいずれかであることを特徴とする回路基板。
【請求項３】
請求項１または２に記載の回路基板において、前記信号線路、及び、前記インピーダンス制御回路は、銅箔からなることを特徴とする回路基板。
【請求項４】
請求項３に記載の回路基板において、前記信号線路はエッチングにより形成されていることを特徴とする回路基板。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の回路基板において、前記信号線路にソルダレジストが被覆されていることを特徴とする回路基板。
【請求項６】
請求項５に記載の回路基板において、前記ソルダレジストの上面に導電性フィルムが貼付されていることを特徴とする回路基板。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の回路基板を用いた光素子の配置構造であって、上記光素子の配置構造は、プリント基板と、上記プリント基板に接続された前記回路基板と、前記回路基板に接続された光素子と、からなり、前記回路基板が湾曲変形されることにより、上記光素子の光軸がプリント基板に対して平行となっていることを特徴とする光素子の配置構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回路基板及びこれを用いた光素子の配置構造に関する。詳しくは、湾曲変形が容易で、かつ、湾曲変形後の形状を保持させることができる回路基板と、この回路基板を用いた光素子の配置構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトダイオードやレーザーダイオードなどの光素子、及び、この光素子に対して電気信号を入出力するプリント基板を接続する際において、光素子の光軸をプリント基板に対して平行に配置させる場合は、例えば、特許文献１の従来の技術、図３、及び、図４に記載されている方法がある。
【０００３】
しかし、この方法では、光素子のリード線を基板に垂直に固定する方法であるため、光素子取付部分として機器内に大きなスペースが必要であり、また、リード線が長くなるために高周波特性が悪いという問題がある。また、リード線のフォーミング処理時にリード線をパッケージ取付部の根元から曲げると、パッケージの気密性が悪化するおそれがあり、そのために光素子の信頼性が低下するという問題もある。
【０００４】
そこで、上記の問題解決のために、特許文献２には、光素子をフレキシブル基板に取り付け、このフレキシブル基板を湾曲変形させて、プリント基板に接続した光素子の取り付け方法が提案されている。また、特にこのフレキシブル基板は、信号ライン配置層の下部にグランド層または電源層を配置し、信号ライン配置層と、グランド層あるいは電源層との間に誘電体が介装された積層構造としている。
【０００５】
この技術によれば、光素子の取り付け信頼性を高めることができるとともに、信号ラインのパターン幅と誘電体厚さを最適に選択することで、信号ラインの特性インピーダンスを制御することができる。この特性インピーダンスの値をプリント基板の特性インピーダンスや光素子のインピーダンスと一致させることで、特性インピーダンスの不連続部分がなくなるので、伝送される信号の品質劣化が防止される。
【特許文献１】特開平７−１５１０８号公報
【特許文献２】特開平１１−３４０６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に記載のフレキシブル基板は、ポリイミド等からなるフィルム状であり、湾曲変形させるのは容易である。しかし、湾曲変形後の形状が保持されないため、光素子は別の手段で固定されなければならない。そのため、この方法により光素子を固定させるには、部品点数が多くなり、構造が複雑になるという問題がある。
【０００７】
また、フレキシブル基板の特性インピーダンスは、設定値に対して±１０％以内が要求される。しかし、フレキシブル基板の絶縁層の厚みが約５０μｍと薄いため、線幅のバラツキに対して特性インピーダンスのバラツキも大きくなり、実際には、上記のフレキシブル基板の特性インピーダンスの制御は難しい。
【０００８】
そこで、光素子とプリント基板とを接続するに際し、上記のフレキシブル基板に代えて、リジッドのプリント基板からなる接続基板を用いることが考えられる。リジッドのプリント基板とは、ガラスエポキシ基材からなるプリント基板であり、リジッドのプリント基板からなる接続基板であれば、特性インピーダンスの設定は容易であり、バラツキも小さい。
【０００９】
しかし、一般的にリジッドのプリント基板は、ガラス繊維が基材に含まれているため、剛性が極めて高く、フレキシブル基板のように容易に湾曲変形させることはできない。リジッドのプリント基板をフレキシブル基板と同じように湾曲変形させようとすると、厚みを０．２ｍｍ程度以下としなければならない。しかし、この場合は、プリント基板が薄紙のような状態となるため、一般のプリント基板の製造工程での製作が極めて困難となるという問題がある。
【００１０】
そこで、本願発明者らは、上記の接続基板を得るにあたり、この接続基板の基材として、湾曲変形が容易であり、かつ、湾曲変形後の形状が保持され、さらには、それ自体が自立し、一般のプリント基板の製造工程でも容易に製作することのできる基材を鋭意検討した。
【００１１】
ゆえに、本発明が解決しようとする課題は、湾曲変形が容易で、かつ、湾曲変形後の形状を保持させることができる回路基板を提供することである。また、この回路基板を用いた光素子の配置構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題解決のための請求項１に記載の発明は、信号線路、及び、この信号線路の特性インピーダンスを制御するインピーダンス制御回路が形成された液晶ポリマー基材からなることを特徴とする回路基板である。
【００１３】
上記において、信号線路とはこの回路基板に流すべき電気信号の経路となる線路であり、インピーダンス制御回路とは、この信号線路に付随して設けられることにより、信号線路の特性インピーダンスを制御するための回路である。
【００１４】
また、液晶ポリマー基材とは、液晶ポリマーからなる基材をいう。液晶ポリマーは、剛直な分子で構成されているとともに、分子同士がある程度規則的に並んだ構成をしており、分子間力が強いという性質を示す。
【００１５】
ゆえに、この液晶ポリマー基材は、リジッドのプリント基板に用いられるガラスエポキシ基材に含まれるガラス繊維用いることなく、基材としての機械的剛性を有し、さらに、湾曲変形が容易であり、かつ、湾曲変形後の形状が保持されるという特質がある。また、低誘電率・低誘電正接という電気的特質も有し、この液晶ポリマー基材を基材とする回路基板は、高周波伝送における特性も優れるものである。
【００１６】
請求項１に記載の回路基板において、インピーダンス制御回路とは、上述の通り、信号線路の特性インピーダンスを制御するために設けられている回路である。このインピーダンス制御回路は、具体的には、請求項２に記載のように、液晶ポリマー基材の信号線路が形成された面の反対側の面に形成されたべたプレーン、及び、信号線路が形成された面の同じ面の前記信号線路の片側または両側に形成されたインピーダンス制御線路の少なくともいずれかとすることができる。すなわち、インピーダンス制御回路として、信号線路の設けられている面の反対側の面にべたプレーンを設けるか、または、信号線路の片側または両側にインピーダンス制御線路を設ける。あるいは、べたプレーン、及び、インピーダンス制御線路は同時に設けてもよい。
【００１７】
ここで、べたプレーンとは、液晶ポリマー基材の信号線路が形成された面の反対側の面の全面に渡って形成された導体層をいう。また、インピーダンス制御線路とは、信号線路の片側、または、両側に信号線路に沿って形成された線路をいう。
【００１８】
すなわち、請求項２に記載の回路基板においては、信号線路が形成された面とは反対側の面にべたプレーンを設けることにより、回路基板はマイクロストリップ構造となる。よって、信号線路、及び、べたプレーンの幅や厚みを適切に設定することにより、回路基板を所望の特性インピーダンスに設定することができる。また、インピーダンス制御線路を信号線路の片側、または、両側に設けることにより、これらが擬似的な同軸構造となる。よって、これらの幅や厚みを適切に設定することにより、所望の特性インピーダンスを設定することができる。
【００１９】
請求項１または２に記載の回路基板において、信号線路、及び、インピーダンス制御回路は、請求項３に記載のように、銅箔で形成するとよい。すなわち、回路基板を湾曲変形させ、その形状を保持させる際に、信号線路、及び、インピーダンス制御回路が銅箔で形成されることにより、回路基板は適度な剛性を有するとともに、請求項４に記載のように、信号線路をエッチングにより形成することができるので、回路基板を製作するにあたり、一般のプリント基板の製造工程をそのまま用いることができる。
【００２０】
請求項１から４のいずれかに記載の回路基板は、請求項５に記載のように、信号線路にソルダレジストを被覆してもよい。このソルダレジストは、プリント基板の製造において一般的に用いられているソルダレジストを用いればよく、ドライフィルムタイプ型、及び、液状型のいずれでもよい。
【００２１】
請求項５の回路基板においては、請求項６に記載のように、ソルダレジストの上面にさらに導電性フィルムを貼付してもよい。また、この回路基板は湾曲変形させて用いることを主目的としているため、導電性フィルは柔軟性が大きいものが望ましい。
【００２２】
上述した請求項１から６のいずれかに記載の回路基板の使用としては、請求項７に記載のように、この回路基板を用いた光素子の配置構造がある。この光素子の配置構造は、プリント基板と、プリント基板に接続された回路基板と、回路基板に接続された光素子と、からなり、回路基板が湾曲変形されることにより、光素子の光軸がプリント基板に対して平行となっているものである。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１に記載の回路基板は、信号線路、及び、この信号線路の特性インピーダンスを制御するインピーダンス制御回路が形成された液晶ポリマー基材からなる回路基板であって、この回路基板は、湾曲変形が容易で、かつ、湾曲変形後の形状が保持されるという機械的性質と、液晶ポリマー基材が低誘電率、低誘電正接であり、かつ、信号線路は、インピーダンス制御回路によって特性インピーダンスが制御されているので、信号伝送用線路に伝送される電気信号の高周波帯域における損失が小さく、信号品質の劣化が防止されるという特質を併せもつものである。
【００２４】
請求項２に記載の回路基板は、請求項１に記載の回路基板において、インピーダンス制御回路を、液晶ポリマー基材の信号線路が形成された面の反対側の面に形成されたべたプレーン、及び、信号線路が形成された面の同じ面の前記信号線路の片側または両側に形成されたインピーダンス制御線路の少なくともいずれかとしたものであるので、べたプレーン、及び、インピーダンス制御線路の幅や厚みを適切に設定することにより、所望の特性インピーダンスを容易に設定することができる。
【００２５】
請求項３に記載の回路基板は、請求項１または２に記載の回路基板において、信号線路、及び、インピーダンス制御回路を銅箔で形成したものであるので、回路基板は適度な剛性を有するとともに、請求項４に記載のように、信号線路をエッチングにより形成することができるので、回路基板を製作するにあたり、一般のプリント基板の製造工程をそのまま用いることができる。
【００２６】
請求項４に記載の回路基板によれば、請求項３に記載の回路基板において、信号線路はエッチングにより形成されることとしたので、請求項３と同様に、信号線路を一般のプリント基板の製造方法により、容易に形成することができる。
【００２７】
請求項５に記載の回路基板によれば、請求項１から４のいずれかに記載の回路基板において、ソルダレジストの種類、厚みを適切に設定することにより、信号線路の特性インピーダンスをさらに正確に設定することができる。
【００２８】
請求項６に記載の発明によれば、請求項５に記載の回路基板において、ソルダレジストの上面に貼付された導体シートにより、信号伝送用線路の特性インピーダンスをさらにより正確に制御することができる。
【００２９】
請求項７に記載の光素子の配置構造によれば、回路基板により、光素子とプリント基板との特性インピーダンスを整合させることができ、信号伝送における損失を極めて小さくできる。また、回路基板は湾曲変形が容易であるので、回路基板を湾曲変形させることにより、光素子の光軸をプリント基板に対して平行になるように容易に配置させることができる。さらに、回路基板は湾曲変形後の形状が保持されるので、光素子を固定するための部品点数を少なくすることができ、シンプルな構造が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に本発明を実施するための形態を、図面を参照して説明する。まず、図１は本発明にかかる回路基板１０の斜視図である。この回路基板１０は、液晶ポリマー基材１２と、液晶ポリマー基材１２の一方の面に形成された２つの互いに平行する信号線路１４と、液晶ポリマー基材１２の信号線路１４が形成された面の反対側の面に形成され、信号線路１４の特性インピーダンスを制御するためのインピーダンス制御回路としてのべたプレーン１６と、からなる。２つの信号線路１４は、差動回路を形成し、べたプレーン１６は、回路基板１０の裏面側に全面に渡って形成されている。
【００３１】
次に、この回路基板１０の製作方法を述べる。液晶ポリマー基材１２としては、全体の厚みが０．２０ｍｍで、３５μｍ厚みの電解銅箔が両面に形成されたＢＩＡＣ  ＲＦ  ＢＣ２００−Ｂ１２（ジャパンゴアテックス株式会社製、商品名）を用意した。この液晶ポリマー基材１２は比誘電率が３．０、誘電正接が０．００３であり、温度変化時の電気特性変化が小さい、寸法安定性が高い、吸水率が低いという特性がある。
【００３２】
この液晶ポリマー基材１２の電解銅箔に設定値１５μｍの銅めっきを施した後、片側の面にエッチングを施して信号線路１４を形成した。反対側の面は、全面に渡ってべたプレーン１６とした。
【００３３】
次いで、信号線路１４が形成された面に、フィルム厚みが５８μｍのコンフォマスク２５２３（ニチゴーモートン株式会社製、商品名）でソルダレジスト（図示せず）を被覆した。また、ソルダレジストの上面に導電性フィルム（図示せず）を貼付してもよい。
【００３４】
このようにして製作した回路基板１０において、信号線路１４のライン幅を０．４４ｍｍとした場合、信号線路１４のシングルエンドモードでの特性インピーダンスは５０Ωであった。また、信号線路１４のライン幅を０．４２ｍｍ、ライン間隙を１．０ｍｍとした場合、差動インピーダンスは１００Ωであった。すなわち、この回路基板１０は、信号線路１４のライン幅及びやライン間隙、べたプレーン１６の厚みを適切に設定することにより、特性インピーダンスを所望の値に設定できるのである。なお、特性インピーダンス測定用プローブを接続する電極部分の表面仕上げは、耐熱性プリフラックス処理とした。
【００３５】
ここで、回路基板１０の電気特性を、一般的なＦＲ−４や、ガラスクロスを含む低誘電率・低誘電正接材を用いたプリント基板の電気特性と比較する。
【００３６】
一般的なＦＲ−４材料として、日立化成工業株式会社製のＭＣＬ−Ｅ−６７（商品名）、ガラスクロスを含む低誘電率・低誘電正接材として日立化成工業株式会社製ＭＣＬ−ＬＸ−６７（商品名）を用い、材料以外の仕様や製法は上述の回路基板１０と同様としたそれぞれのサンプル基板を作成した。
【００３７】
これらは、すべて、シングルエンドモードの特性インピーダンスが５０Ωであり、ライン幅は一般的なＦＲ−４の場合０．３３ｍｍ、ガラスクロスを含む低誘電率・低誘電正接材の場合は０．３８ｍｍとした。このように作成したサンプルに対し、ネットワークアナライザを用いてＳパラメータを測定し、透過特性を評価した。その透過特性（Ｓ２１）の測定結果を図２に示す。図３より、回路基板１０の特性が最も優れていることが分かる。
【００３８】
液晶ポリマー基材１２には、剛性の高いガラス繊維が含まれないので、回路基板１０はしなやかな弾性をもち、容易に湾曲変形ができる。さらには、銅箔によって形成されている信号線路１４、及び、べたプレーン１６によって、湾曲変形した後も、その湾曲変形形状が保持される。
【００３９】
回路基板１０における上記の特性を生かした使用としては、例えば図３に示す用途がある。図３は、回路基板１０を用いた光素子の配置構造２０を模式的に示す図である。詳しくは、この光素子の配置構造２０は、プリント基板２２と、プリント基板２２に接続された回路基板１０と、回路基板１０に接続された光素子２４と、からなり、図３はこの構造を側面から見たものである。
【００４０】
光素子の配置構造２０は、図３に示すように、回路基板１０が湾曲変形されることにより、光素子２４の光軸２６がプリント基板２２に対して平行となっているものである。
【００４１】
本発明の回路基板１０は、本実施例に限るものではない。例えば、液晶ポリマー基材１２の両面または片面の銅はく厚みは３５μｍに限るものではなく、９μｍ、または、１２μｍ、もしくは、１８μｍなどでも良い。銅箔の種類は、上述の電解銅箔に限ることなく、圧延銅箔でも良い。上述の銅めっき厚みの設定値は、１５μｍ以外にも３０μｍなどでもよい。また、回路基板１０の表裏の電気接続が不要な場合、銅めっきは無くても良い。
【００４２】
また、上記の実施の形態では、ソルダレジストは、ドライフィルムで形成しているが、ソルダレジストとしては、上記のドライフィルム型に限らず、液状型のソルダレジストでもよい。表面処理は耐熱性プリフラックスの代わりに、半田レベラー、半田めっき、金めっきでもよい。
【００４３】
また、信号線路１４の特性インピーダンスを制御するためのインピーダンス制御回路として、上記のべたプレーン１６を設ける以外に、信号線路１４の片側または両側にインピーダンス制御線路を設けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】回路基板の斜視図。
【図２】回路基板の電気的特性の測定結果を示す図。
【図３】光素子の配置構造を側面から見た模式図。
【符号の説明】
【００４５】
１０  回路基板
１２  液晶ポリマー基材
１４  信号線路
１６  べたプレーン
２０  光素子の配置構造
２２  プリント基板
２４  光素子
２６  光軸
【図１】
2006080173.tif 000003
【図２】
2006080173.tif 000004
【図３】
2006080173.tif 000005