(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の配線層に設けられた、半田接続用の第１のパターンと、
前記第１の配線層において、前記第１のパターンと離間するように設けられ、前記第１のパターンと第２の配線層を介して電気的に接続された、配線用の第２のパターンと
を有することを特徴とする回路基板。
【請求項２】
前記第１の配線層の上方に、前記第１のパターンが露出するように形成された絶縁層を更に有することを特徴とする請求項１に記載の回路基板。
【請求項３】
前記第１のパターン及び前記第２のパターンは、グランドパターンであり、
前記第１の配線層において、前記第２のパターンに並列するように設けられたシグナルパターンを更に有し、
前記第１のパターンと前記シグナルパターンとの間隔は、前記第２のパターンと前記シグナルパターンとの間隔より大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の回路基板。
【請求項４】
前記シグナルパターンの内の前記第１のパターンと並行する部分の幅は、前記シグナルパターンの内の前記第２のパターンと並行する部分の幅より大きいことを特徴とする請求項３に記載の回路基板。
【請求項５】
請求項１に記載の回路基板を有する光変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板、及び光変調器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光変調器を始めとするデバイスに用いられる回路基板では、電界による屈折率の変化を利用するため、光導波路の真上に電極のパターニングを行うことがある。このような回路基板の中には、グランド電極等の実装を容易にするため、基板表面に、他の回路基板の電極を直接半田付けする表面実装型（ＳＭＴ：Surface  Mount  Technology）のものもある。表面実装型の回路基板では、電気入力が多チャネルの場合、複数のグランドパターンが基板表面上に形成される。各グランドパターンは、他の回路基板に接続されると共に、クロストークを低減する役割を果たす。したがって、回路基板上には、接続用のグランド電極（以下、「接続部」と記す。）と、クロストーク低減用のグランド配線（以下、「非接続部」と記す。）とが実装されることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２４９７１１号公報
【特許文献２】特開２００７−１５８８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
回路基板の表面において、非接続部は、半田ブリッジによるショートを防止するため、ソルダーレジスト等の絶縁層で被覆される。非接続部を絶縁層で被覆する際、非接続部を完全に覆うために、接続部の一部を含めて覆うことがある。この場合、絶縁層の形成精度によっては、非接続部の接続部側の延在方向において、絶縁層の端部の位置が異なってしまうことがある。このことが、同一回路基板内の接続部間、あるいは、異なる回路基板間において、接続部の面積にばらつきが生じる要因となる。接続部の面積のばらつきは、半田等により、接続部を、他の回路基板の電極と接続する際、接続部分の信頼性（耐疲労性や接続強度）あるいは電気特性に負の影響を及ぼす恐れがある。したがって、回路基板における接続部の面積のばらつきは、小さい方が望ましい。
【０００５】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、接続部の面積のばらつきを抑制することのできる回路基板、及び光変調器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本願の開示する回路基板は、一つの態様において、半田接続用の第１のパターンと、配線用の第２のパターンとを有する。前記第１のパターンは、第１の配線層に設けられる。前記第２のパターンは、前記第１の配線層において、前記第１のパターンと離間するように設けられ、前記第１のパターンと第２の配線層を介して電気的に接続される。
【発明の効果】
【０００７】
本願の開示する回路基板の一つの態様によれば、接続部の面積のばらつきを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】図１Ａは、本実施例におけるプリント基板の平面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本実施例におけるプリント基板のＸ−Ｘ´断面図である。
【図２】図２は、変形例におけるプリント基板のＸ−Ｘ´断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、変形例におけるプリント基板の平面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、別の変形例におけるプリント基板の平面図である。
【図４】図４は、本実施例におけるフレキシブル基板の裏面図である。
【図５】図５は、本実施例におけるプリント基板の実装された光変調器を有する送信機の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本願の開示する回路基板、及び光変調器の実施例を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施例により本願の開示する回路基板、及び光変調器が限定されるものではない。
【００１０】
まず、本願の開示する一実施例に係るプリント基板の構成を説明する。図１Ａは、本実施例に係るプリント基板１０の構成を示す図である。図１Ａに示すように、プリント基板（ＰＣＢ：Printed  Circuit  Board）１０は、表面上に、接地のためのグランドパターン２１、２２、２３、２４、３１、３２、３３と、これらに並列する、信号伝送のためのシグナルパターン４１、４２とを有する。グランドパターン２１、２２、２３、２４、３１、３２、３３は、更に、接続用グランドパターン２１〜２４と、配線用グランドパターン３１〜３３とを有する。接続用グランドパターン２１〜２４は、後述するフレキシブル基板８０（ＦＰＣ：Flexible  Printed  Circuit）との半田接続用に島状に形成されたパターン（上述の接続部、グランド電極）である。配線用グランドパターン３１〜３３は、プリント基板１０上のクロストーク低減用に形成されたパターン（上述の非接続部、グランド配線路）である。
【００１１】
接続用グランドパターン２１と配線用グランドパターン３１とは、延在方向に対向し、かつ、離間するように形成されている。同様に、接続用グランドパターン２２、２３は、配線用グランドパターン３２と、接続用グランドパターン２４は、配線用グランドパターン３３と、それぞれ延在方向に対向し、かつ、離間するように形成されている。
【００１２】
図１Ｂは、本実施例におけるプリント基板１０のＸ−Ｘ´断面図である。図１Ｂに示すように、プリント基板１０の表面は、接続用グランドパターン２１と、配線用グランドパターン３１の接続用グランドパターン２１側端部とが、露出するように、ソルダーレジスト６０により被覆されている。接続用グランドパターン２１と、配線用グランドパターン３１とは、プリント基板１０の表面において空間的に分離されている。このため、ソルダーレジスト６０の端部の位置がばらついても、接続用グランドパターン２１自体の面積は、他の接続用グランドパターン２２〜２４の面積と等しく、接続部の面積は均一化される。また、接続用グランドパターン２１と配線用グランドパターン３１とは、物理的に分離されている。したがって、半田付けにより、プリント基板１０をフレキシブル基板８０に接続する際、半田が、線路側の配線用グランドパターン３１に流れ込むことを防止することができる。その結果、半田付けを手作業で行う場合にも、半田付けの作業が容易となり、基板表面の高密度実装が可能となる。
【００１３】
図２は、変形例におけるプリント基板のＸ−Ｘ´断面図である。ソルダーレジスト６１は、図２に示すように、配線用グランドパターン３１を完全に被覆するものとしてもよい。かかる態様では、配線用グランドパターン３１と接続用グランドパターン２１との間に、ソルダーレジスト６１の端部が位置する。かかる態様によれば、グランド配線の全体を絶縁層により保護して、半田ブリッジの発生を、より確実に防止することができる。その結果、ショート（短絡）の発生が防止され、プリント基板１０製造時の耐性、信頼性は向上する。併せて、グランド配線とグランド電極との間隙内において、ソルダーレジスト６１の端部の位置にばらつきが生じた場合でも、接続用グランドパターンの面積は、一定に保たれる。
【００１４】
なお、本実施例では、図１Ａに示すように、インピーダンス整合が困難となり信号特性が劣化するという電気特性上の理由から、グランドパターン２１、３１のみが分離され、シグナルパターン４１は、分離されていない。しかしながら、シグナルパターン４１は、グランドパターン２１、３１よりも幅が狭いことから、シグナルパターン４１の場合、フレキシブル基板８０との半田接続をする際、グランドパターン２１、３１と比較して、半田が接続部から配線部へ逆流する量が少ない。また、シグナルパターン４１は、グランドパターン２１、３１よりも幅が狭いことから、半田付けをする際の放熱も小さく、グランドパターン２１、３１と比較して、接続部を容易に加熱することができる。
【００１５】
上述のように、シグナルパターンは、半田付けの実装性が良好であり、グランドパターンのように、ソルダーレジストで配線部を被覆しなくとも、半田を、確実かつ容易に接続部に流し込むことができる。したがって、シグナルパターン４１は、必ずしも、ソルダーレジストで被覆する必要はなく、この場合、シグナルパターン４１の配線部の被覆に起因する、接続部面積のばらつきの問題が生じることも無い。その結果、シグナルパターン４１については、基板表面において分離しなくとも、実装上の問題は生じず、かつ、基板表面における接続部の面積のばらつきを抑制するという本実施例の効果を達成することが可能となる。
【００１６】
また、図１Ｂ及び図２に示すように、接続用グランドパターン２１及び配線用グランドパターン３１と中間層７０とは、スルーホール２１ａ、２１ｂを介して接続されているが、シグナルパターン４１、４２は、接続されない。シグナルパターンによる信号線の層間接続は、信号線の太さの不均一やＧＳＧ（グランド−シグナル−グランド）間の不連続を生じさせる。したがって、特に、本実施例に係るプリント基板１０の想定する高周波数帯域（数１０ＧＨｚ程度）での動作においては、インピーダンス整合が極めて困難となる。その結果、グランドパターンによるクロストーク低減の効果が損なわれることとなる。そこで、本実施例に係るプリント基板１０では、基板表面と中間層７０との接続をグランドパターンのみとし、シグナルパターンは、基板表面に限定して（スルーホール接続せずに）形成する。これにより、プリント基板１０は、インピーダンスを一定の値（例えば、５０Ω）に維持し、入力信号の反射を抑制することができる。
【００１７】
プリント基板１０の表面では、各グランドパターン２１、３１は、接続用グランドパターン２１とシグナルパターン４１との間隔Ｇ１が、配線用グランドパターン３１とシグナルパターン４１との間隔Ｇ２よりも大きい値となるように、形成される。プリント基板１０では、接続用グランドパターン２１と配線用グランドパターン３１とは離間している。したがって、各グランドパターン２１、３１が一体に形成されている場合と比較して、幅の調整は容易となり、その結果、それぞれのグランドパターン２１、３１とシグナルパターン４１との間隔Ｇ１、Ｇ２の調整も容易となる。調整の際、接続用グランドパターン２１については実装性を優先して間隔Ｇ１を広くとり、配線用グランドパターン３１についてはクロストークの低減を優先して間隔Ｇ２を狭くする。
【００１８】
図１Ａに示すように、間隔Ｇ１＞間隔Ｇ２とすることで、接続用グランドパターン２１の幅は相対的に狭くなる。これにより、半田付けの際に、半田が配線部側に流れる量が少なくなり、フレキシブル基板８０の下方に半田が入り易くなる。また、半田付けの際の放熱量も少なくなることから、グランド電極の加熱が容易となり、半田付けの効率性が向上する。その結果、半田のブリッジ等が起き難くなり、実装容易性が向上する。なお、間隔Ｇ１＞間隔Ｇ２とすると、接続用グランドパターン２１とシグナルパターン４１との間隔Ｇ１が大きくなる分、クロストークは起き易くなるが、接続部側のシグナルパターン４１は、非接続部（配線部）側のシグナルパターン４１と比較して短いことから、その影響は限定的である。
【００１９】
一方、間隔Ｇ１＞間隔Ｇ２とすることで、配線用グランドパターン３１とシグナルパターン４１との間隔は相対的に狭くなる。これにより、シグナルパターン４１からの電界の広がりが抑制される。クロストークは、電界の広がりに起因することから、間隔Ｇ２を狭くすることで、クロストークは十分に低減される。
【００２０】
なお、間隔Ｇ２が狭くなることに伴い、導波路の特性として、マイクロストリップ線路よりもコプレーナ線路としての傾向が顕著となることから、インピーダンスが低下し、入力信号の反射が生じることが懸念される。ここで、図３Ａは、変形例におけるプリント基板の平面図である。図３Ａに示すように、シグナルパターン４２の幅を、グランド電極側とグランド配線側とで、異なるようにしてもよい。すなわち、図１Ａでは、シグナルパターン４２の幅Ｗ１、Ｗ２は、均等となるように形成されているが、図３Ａでは、シグナルパターン４２は、配線用グランドパターン３３と並行する位置において、幅Ｗ１、Ｗ２よりも狭い幅Ｗ３に、形成されている。幅Ｗ１＞幅Ｗ３とすることで、上述の間隔Ｇ２が狭くなっても、シグナルパターン４２からの電界の広がりがインピーダンスに与える影響は緩和され、インピーダンスの低下分が補正される。これにより、間隔Ｇ２が狭くなることに伴うインピーダンスの低下は抑制され、インピーダンスは一定の値（例えば、５０Ω）に維持される。その結果、入力信号の反射は、抑制される。
【００２１】
また、上記変形例では、シグナルパターン４２の幅が、幅Ｗ１から幅Ｗ３に変化することから、この部分におけるパターンの形成精度、あるいは、プリント基板１０自体の製造性が低下することがある。図３Ｂは、別の変形例におけるプリント基板の平面図である。グランド電極側とグランド配線側とで、シグナルパターン４２の幅を相違させる際、図３Ｂに示すように、テーパ状部分Ｔを形成するようにしてもよい。すなわち、図３Ａでは、シグナルパターン４２の幅を幅Ｗ１から幅Ｗ３に狭める際、グランド電極とグランド配線との境界が略直角となるように、シグナルパターン４２が形成されている。これに対して、図３Ｂでは、グランド電極とグランド配線との境界付近におけるシグナルパターン４２は、グランド電極側からグランド配線側に向かうに連れて、徐々に幅が狭くなるように、テーパ状に形成されている。これにより、シグナルパターン４２の幅の変化が緩和される。したがって、入力信号の反射を抑制しつつ、パターン幅の急変に伴う精度の劣化、ひいては、基板の製造性の低下を極力防止することが可能となる。その結果、プリント基板１０の信頼性が向上する。
【００２２】
また、配線用グランドパターンは、必ずしも、配線用グランドパターン３１、３３のように、接続用グランドパターンと１対１に対峙するように形成される必要はなく、複数の配線用グランドパターンが一体化して形成されるものとしてもよい。すなわち、図１Ａ、図３Ａ、及び図３Ｂに示すように、プリント基板１０上で隣り合うシグナルパターン４１、４２の間に位置する配線用グランドパターン３２は、配線用グランドパターン３１、３３とは異なり、１つに共通化されている。クロストークの低減効果は、シグナルパターンに隣接するグランド領域の面積の拡大と共に向上する。したがって、配線用グランドパターンを共通化して、その両側に位置する双方のシグナルパターン４１、４２のクロストーク低減に用いることで、シグナルパターン４１、４２間のグランド領域の面積が増大し、クロストークを一層低減することが可能となる。
【００２３】
プリント基板１０の表面は、接続用グランドパターン２１〜２４及びグランドパターン８１〜８４と、シグナルパターン４１、４２及びシグナルパターン９１、９２とを介して、フレキシブル基板８０の裏面と接続される。図４は、本実施例におけるフレキシブル基板８０の裏面図である。図４に示すように、フレキシブル基板８０においてチャネルを構成する２本のシグナルパターン９１、９２間のピッチは、信号の伝送方向（図４の矢印Ｙの方向）に進む程、狭まる。すなわち、シグナルパターンは、プリント基板１０よりも、フレキシブル基板８０において、間隔が狭く形成される。これにより、フレキシブル基板８０とパッケージ間の接続における実装密度が高くなる。したがって、パッケージ側での高密度実装が実現される。その結果、パッケージのサイズを小さくすることが可能となる。
【００２４】
上述したプリント基板１０を用いた光変調器は、クロストークの低減と良好な実装性とを両立し得ることから、例えば、送信機への適用が有効である。図５は、本実施例におけるプリント基板１０の実装された光変調器１０２を有する送信機１００の構成を示す図である。図５に示すように、送信機１００は、データ生成回路１０１と光変調器１０２と光ファイバ１０３とを有する。これら各構成部分は、一方向又は双方向に、各種信号やデータの入出力が可能なように接続されている。データ生成回路１０１により生成されたデータは、光変調器１０２により、電気信号から光信号に変換された後、光ファイバ１０３を伝送媒体として、装置外部に送信される。
【００２５】
以上説明したように、プリント基板１０は、接続用グランドパターン２１と配線用グランドパターン３１とを有する。接続用グランドパターン２１は、絶縁層５０の上層（第１の配線層）に設けられた、半田接続用の島状パターンである。配線用グランドパターン３１は、絶縁層５０の上層において、接続用グランドパターン２１と離間するように設けられている。接続用グランドパターン２１と配線用グランドパターン３１とは、中間層７０（第２の配線層）を介して電気的に接続されている。配線用グランドパターン３１をソルダーレジスト６０、６１等で被覆する際、その端部の位置が、配線用グランドパターン３１毎に異なっても、接続用グランドパターン２１の露出面積に影響を与えない。このため、プリント基板１０内の接続用グランドパターン間、あるいは、異なるプリント基板間において、接続部の面積にばらつきが生じることがない。換言すれば、グランドパターンが空間的に分離していると、ソルダーレジストの端部の位置のばらつきの影響は排除され、接続部の面積は、固定化（安定化）される。したがって、半田等により、接続部を、他の回路基板の電極と接続する際、接続部の面積のばらつきが、接続部分の信頼性（耐疲労性や接続強度）あるいは電気特性に悪影響を及ぼす恐れがなくなる。
【００２６】
すなわち、従来は、接続部の面積にばらつきが生じており、そのばらつきは、ソルダーレジストの端部の位置の不均一性に起因するものであった。通常、グランドパターンの実装性と実装密度とはトレードオフの関係にあることから、グランドパターンを高密度に実装する程、実装性は低下し、上記の不均一性は、顕著となる。そこで、本実施例に係るプリント基板１０のように、グランドパターンを接続用と配線用とに分離することで、ソルダーレジストの不均一性が接続部の面積に与える影響を排除する。これにより、グランドパターンやソルダーレジストの実装性が向上し、その結果、高密度実装が可能となる。
【００２７】
また、プリント基板１０は、実装性の向上とクロストークの低減とを両立する。すなわち、プリント基板１０は、グランドパターンを表面上で分離した上で、接続用グランドパターン２１とシグナルパターン４１との間隔を大きくし、配線用グランドパターン３１とシグナルパターン４１との間隔を小さくする。このような構成により、プリント基板１０は、接続用グランドパターン２１において実装性を優先し、配線用グランドパターン３１においてクロストークの低減を優先することで、物理的な分離のみならず、機能的な分離を図る。前者では、接続用グランドパターン２１とシグナルパターン４１との間に半田ブリッジが発生し難いことから、実装性が向上し、高密度実装が可能となる。反面、クロストークは起き易くなるが、シグナルパターン４１は、非接続部（線路）側の距離と比較して、接続部側の距離が極めて短いことから、その影響は小さい。後者では、配線用グランドパターン３１とシグナルパターン４１との間が近距離であることから、クロストークが少なく、良好なインピーダンスが維持される。反面、ブリッジの発生が懸念されるが、配線用グランドパターン３１上には、ソルダーレジスト６０が被覆されていることから、ブリッジの発生は回避される。
【００２８】
特に、プリント基板１０は、上記第１の配線層の上方に、接続用グランドパターン２１が露出するように形成されたソルダーレジスト６０を更に有する。これにより、接続用グランドパターン２１の接続に使用された半田が、配線用グランドパターン３１側に流れ込み、ブリッジを形成することが防止される。したがって、接続用グランドパターン２１と配線用グランドパターン３１との間にショートが発生することを、未然に防止することができる。その結果、プリント基板１０製造時の耐性、信頼性が向上する。
【００２９】
なお、本実施例では、プリント基板とフレキシブル基板との間における半田接続を例に採り、接続部の面積を均一化する方法を説明した。しかしながら、これに限らず、例えば、プリント基板とプリント基板間、フレキシブル基板とフレキシブル基板間における半田接続においても、同様の効果を得ることができる。また、本実施例では、光変調器１０２への適用を例示したが、これに限らず、他の基板と接続される基板を有する装置への適用が可能である。
【００３０】
また、配線用グランドパターン３１において、ソルダーレジスト６０による被覆は必須ではない。すなわち、接続用グランドパターン２１と配線用グランドパターン３１との離間、あるいは、接続用グランドパターン２１の幅の縮小化等により、接続部から非接続部側への半田の流れ込みが確実に防止できる場合には、プリント基板１０は、ソルダーレジスト６０を有さない構成を採ることもできる。これにより、ソルダーレジスト６０を被覆する工程を省略することができ、製造工程が簡略化される。その結果、グランドパターンの接続を簡易迅速に行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００３１】
１０  プリント基板
２１、２２、２３、２４  接続用グランドパターン
２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ  スルーホール
３１、３２、３３  配線用グランドパターン
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ、３２ｆ、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ  スルーホール
４１、４２  シグナルパターン
５０  絶縁層
６０、６１  ソルダーレジスト
７０  中間層
８０  フレキシブル基板
８１、８２、８３、８４  グランドパターン
８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂ、８３ａ、８３ｂ、８４ａ、８４ｂ  スルーホール
９１、９２  シグナルパターン
１００  送信機
１０１  データ生成回路
１０２  光変調器
１０３  光ファイバ
Ｔ  シグナルパターンのテーパ状部分
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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