(57)【要約】【課題】基板の面積や高さを低減することが可能な光電気複合配線を提供することを課題とする。【解決手段】電気配線５を備えた基板１、基板１に実装された発光素子２及び受光素子３、並びに、発光素子２と受光素子３との間を接続する光配線４を具備してなる光電気複合配線において、発光素子２及び受光素子３は、基板１の側面１ｂに実装する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気配線を備えた基板、前記基板に実装された発光素子及び受光素子、並びに、前記発光素子と受光素子との間を接続する光配線を具備してなる光電気複合配線において、前記発光素子及び受光素子は、前記基板の側面に実装されていることを特徴とする光電気複合配線。
【請求項２】
前記発光素子及び受光素子と、これら素子に接続された前記光配線の素子側の端部は、一つの基板側面につき一つの樹脂モールドで固定されていることを特徴とする請求項１に記載の光電気複合配線。
【請求項３】
一つの基板側面につき、前記発光素子と該発光素子に接続された前記光配線の発光素子側の端部は一つの樹脂モールドで固定されており、前記受光素子と該受光素子に接続された前記光配線の受光素子側の端部は別の樹脂モールドで固定されていることを特徴とする請求項１に記載の光電気複合配線。
【請求項４】
前記基板の厚さと前記樹脂モールドの高さが同一であることを特徴とする請求項２または３に記載の光電気複合配線。
【請求項５】
基板側面に、前記光配線と、前記発光素子及び／又は受光素子とを位置合わせするための溝が形成されていることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の光電気複合配線。
【請求項６】
前記基板側面は、当該基板側面に実装された発光素子と受光素子との間に遮光部材を有することを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載の光電気複合配線。
【請求項７】
前記基板側面は、当該基板側面に実装された発光素子と受光素子との間に電磁シールド部材を有することを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載の光電気複合配線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気配線を備えた基板、前記基板に実装された発光素子及び受光素子、並びに、前記発光素子と受光素子との間を接続する光配線を具備してなる光電気複合配線に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在広く用いられている携帯電話、デジタルスチルカメラ、テレビなどの電子機器内部には、制御系の信号、画像などの様々な情報を伝送するために非常に多くの電気配線が用いられている。この電気配線の一例として、薄型、フレキシブル性といった特長を持つフレキシブルプリント基板が、小さい実装面積に多くの電気配線を設置することができるという利点を活かして、幅広く用いられている。
【０００３】
ところが、前記の電気配線を用いた情報伝送において、ノイズ、信号遅延など様々な問題があり、伝送速度を速くすることは困難になってきている。また、伝送速度が速い電気配線を実現しても、複雑な電気回路やノイズ対策用のシールドが必要になってくるなど、実装面積や製造コストが増加するという問題が危惧される。
【０００４】
そこで、これらの問題を解決するために、電気配線と比較してノイズや信号遅延の影響が少なく、高速応答性に優れた光配線と、通常用いられている電気配線とを組み合わせた光電気複合配線が検討されている。中でも、フレキシブル性を有する光電気複合配線は、狭い領域や携帯電話のヒンジ部などの可動部に実装が可能である点から注目されている。
【０００５】
このような光配線と電気配線とを組み合わせた光電気複合配線として、例えば光導波路を形成した高分子フィルム上に電気配線を形成した電気配線・光配線混載フレキシブルプリント基板が提案されている（特許文献１）。
また、本発明者は、発光素子（ＬＥＤ、ＬＤやＶＣＳＥＬなど）と受光素子（ＰＩＮ−ＰＤ、ＡＰＤなど）を実装したフレキシブルプリント基板上に、前記発光素子と前記受光素子との間をプラスチックファイバで実装する光電気複合フレキシブルプリント基板を提案している（特願２００５−２９８８８１）。
【特許文献１】特開平６−２８１８３１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１に記載されている手法は、光導波路を形成した高分子フィルムを作製し、前記高分子フィルムに電気配線を形成して配線基板とした後、この配線基板に対して発光素子や受光素子を実装するので、その製造工程は非常に煩雑であり、低コスト化は困難である。また、一つの基板上に光導波路、電気配線の形成、発光素子や受光素子の実装という工程を順番に行うので、個別の部品を組み上げて実装する場合と比較して製品の歩留まりが悪くなり、製造コストが増加するという問題もある。
【０００７】
また、図１に示す構造の光電気複合配線は、フレキシブルプリント基板やリジッド基板等の基板１上に実装した発光素子２や受光素子３に対してプラスチック光ファイバテープを接続する構成である。光配線４として複数本の光ファイバ４ａを被覆４ｂで一体化した多心の光ファイバテープを用いることで、基板１における実装面積を低減することが可能であるが、発光素子２や受光素子３は一つ一つ個別に実装する必要があるため、プラスチック光ファイバテープを用いても実装面積を大幅に減少させることが困難である。また、この手法では、光電気複合配線の伝送速度を速くするために発光素子２や受光素子３の個数が増加していくと、発光素子２や受光素子３を一つ一つ実装する必要があるので、生産性が悪化していくという問題もある。さらに、基板１上に発光素子２や受光素子３をそれぞれ実装する必要があるので、この手法を用いた場合には図１に示すように基板１の表面１ａからの高さが高くなってしまう。また、基板１上にプラスチック光ファイバテープは接着剤（熱硬化、紫外線硬化等は不問）や部材等で固定する必要があるので、接着剤の塗布面積もしくは固定部材の実装面積の分、基板１を大きくする必要がある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、基板の面積や高さを低減することが可能な光電気複合配線を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明は、電気配線を備えた基板、前記基板に実装された発光素子及び受光素子、並びに、前記発光素子と受光素子との間を接続する光配線を具備してなる光電気複合配線において、前記発光素子及び受光素子は、前記基板の側面に実装されていることを特徴とする光電気複合配線を提供する。
【００１０】
前記発光素子及び受光素子と、これら素子に接続された前記光配線の素子側の端部は、一つの基板側面につき一つの樹脂モールドで固定されていることが好ましい。
あるいは、一つの基板側面につき、前記発光素子と該発光素子に接続された前記光配線の発光素子側の端部は一つの樹脂モールドで固定されており、前記受光素子と該受光素子に接続された前記光配線の受光素子側の端部は別の樹脂モールドで固定されていることが好ましい。
樹脂モールドを設ける場合、前記基板の厚さと前記樹脂モールドの高さが同一であることが好ましい。
【００１１】
さらに本発明においては、基板側面に、前記光配線と、前記発光素子及び／又は受光素子とを位置合わせするための溝が形成されていることが好ましい。
前記基板側面は、当該基板側面に実装された発光素子と受光素子との間に遮光部材を有することが好ましい。
前記基板側面は、当該基板側面に実装された発光素子と受光素子との間に電磁シールド部材を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の光電気複合配線によれば、電気配線を備えた基板、前記基板に実装された発光素子及び受光素子、並びに、前記発光素子と受光素子との間を接続する光配線を具備してなる光電気複合配線において、前記発光素子及び受光素子を基板の側面に実装することにより、基板上の実装面積や実装高さが低い光電気複合配線を実現することができる。
また、基板の側面において、発光素子や受光素子を光配線の端部とともに樹脂モールドで固定することにより、基板上の実装面積や実装高さが低い光電気複合配線を実現することができる。
また、基板の厚さと樹脂モールドの高さを同一にすることにより、光配線を用いていることを感じさせない光電気複合配線を実現することができる。
さらに、発光素子や受光素子と光配線との間に空気層をなくすことで、フレネル反射や、光配線端面の凸凹による損失の影響を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、最良の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図２は、本発明の光電気複合配線の一例を示す斜視図であり、図３は、図２に示す光電気複合配線の製造方法の一例を示す説明図である。本形態例の光電気複合配線は、電気配線５を備えた基板１と、基板１に実装された発光素子２及び受光素子３と、発光素子２と受光素子３との間を接続する光配線４を具備してなり、発光素子２及び受光素子３が基板１の側面１ｂに実装されているものである。
【００１４】
図２に示す光電気複合配線の場合、基板１を一対備えており、一方の基板１の側面１ｂに発光素子２及び受光素子３が実装されているとともに、他方の基板１の側面１ｂにも発光素子２及び受光素子３が実装されている。そして、光配線４は、一方の基板１と他方の基板１との間に配置されており、一方の基板１に実装された発光素子２と他方の基板１に実装された受光素子３との間を接続するとともに、一方の基板１に実装された受光素子３と他方の基板１に実装された発光素子２との間を接続している。
【００１５】
基板１は、電気配線５を備える配線基板である。フレキシブル基板かリジッド基板かは限定されないが、基板側面１ｂに発光素子２や受光素子３を実装する基板厚さｔを確保するため、リジッド基板が好ましい。電気配線５は、例えばアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）などの金属配線とすることができる。電気配線５は、基板１に配置した電気回路（図示略）と接続される。電気回路を形成する手法としては、特に限定されるものではないが、金属蒸着膜をリソグラフィーでパターン化、導電性ペーストの印刷、金属箔のエッチング等が挙げられる。
【００１６】
発光素子２は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザ（ＬＤ）、および面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）などが例示される。発光素子２を用いることにより、基板１上に配置した電子回路からのデジタル電気信号を光信号に変換することができる。
受光素子３は、発光素子２から光配線４を介して送られる光信号を電気信号に変換する機能を有する。受光素子３としては、ＰＩＮ−ＰＤ、ＡＰＤが例示される。
基板１上には、これら素子を駆動するための集積回路（駆動用ＩＣ）７が配置される。
【００１７】
光配線４は、光を導波させるものであれば、プラスチック光ファイバ、ガラス光ファイバ（例えば石英系光ファイバ）、高分子光導波路など、特に限定されるものではない。図２に示す形態例では、一方の基板１に実装された発光素子２と他方の基板１に実装された受光素子３との間の接続、及び、一方の基板１に実装された受光素子３と他方の基板１に実装された発光素子２との間の接続が、一つの光ファイバテープ（該光ファイバテープに用いられる光ファイバは、プラスチック光ファイバ、ガラス光ファイバを問わない。）で実現されている。複数本の光ファイバ４ａを樹脂４ｂで一括被覆した光ファイバテープを用いることにより、複数の光配線を一括して取り扱うことができ、素子に対する光配線の実装や、光電気複合配線の使用の際に取り扱いが容易になる。
【００１８】
基板１の側面１ｂに発光素子２や受光素子３を実装する方法としては、電気配線５と電気的に接続された電極（図示略）を基板側面１ｂに設けておき、図３（ａ）に示すように、該電極に発光素子２や受光素子３をハンダや金属ワイヤなどで接続する方法が挙げられる。
【００１９】
また、発光素子２や受光素子３に光配線４を接続する方法としては、基板１の側面に発光素子２や受光素子３を実装した後で、図３（ｂ）に示すように、光配線４の光軸を発光素子２や受光素子３の光軸に合わせ、素子と光配線の位置合わせをしたのち、この状態で、図３（ｃ）に示すように、発光素子２や受光素子３と、光配線４の端部４ｃとを、まとめて一つの樹脂モールド６で固定する方法が挙げられる。
このような製造工程を行うことで、図２に示すように、発光素子２や受光素子３、光配線４が基板１の表面１ａには実装されていない光電気複合配線を実現することができる。
【００２０】
樹脂モールド６は、例えばエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の樹脂を用いて形成することができる。このとき、樹脂モールド６は、少なくとも発光素子２や受光素子３及び光配線４の端部４ｃを覆うように形成されていれば、素子や素子と光配線との接続箇所を保護する機能を果たすことができるが、本発明のより好ましい態様として、図２に示すように、基板１の厚さｔと樹脂モールド６の高さｈを同一にすることで、光配線を用いていることを感じさせない光電気複合配線を実現することができる。
【００２１】
図４は、本発明の光電気複合配線の別の例を示す斜視図である。図４に示す光電気複合配線の場合、基板１を一対備えており、これら一対の基板１の間は電気配線５で接続されており、一方の基板１の側面１ｂに発光素子２及び受光素子３が実装されているとともに、他方の基板１の側面１ｂにも発光素子２及び受光素子３が実装されていることは、図２に示す光電気複合配線と同様である。
【００２２】
図４に示す光電気複合配線の場合、一方の基板１に実装された発光素子２と他方の基板１に実装された受光素子３との間を接続する第１の光配線４を有するとともに、一方の基板１に実装された受光素子３と他方の基板１に実装された発光素子２との間を接続する第２の光配線４を有する。そして、それぞれの基板１の側面１ｂにおいて、発光素子２と該発光素子２に接続された光配線４の端部４ｃは一つの樹脂モールド６で固定されており、受光素子３と該受光素子３に接続された光配線４の端部４ｃは別の樹脂モールド６で固定されている。
【００２３】
図４に示す形態例では、一方の基板１に実装された発光素子２と他方の基板１に実装された受光素子３との間が第１の光ファイバテープからなる光配線４で接続されており、一方の基板１に実装された受光素子３と他方の基板１に実装された発光素子２との間が、第２の光ファイバテープからなる光配線４で接続されている。このように、方向の異なる光配線が別々の光ファイバテープで実現されている構成とすることもできる。
【００２４】
さらに本発明の光電気複合配線においては、次のような構成を採用することも可能である。
【００２５】
図３（ｂ）に示すように、基板側面１ｂに実装された発光素子２及び受光素子３に対して光配線４を位置合わせするときに、図５に示すように基板側面１ｂに溝８を形成しておくことが好ましい。この場合、この溝８の底部に発光素子２や受光素子３を実装し、溝８の側面で光配線４を位置合わせするようにすることができる。
図５（ａ）は基板側面１ｂに形成した一つの溝８内に発光素子２と受光素子３の両方を実装した場合を示しており、図５（ｂ）は基板側面１ｂに形成した第１の溝８内に発光素子２を実装するとともに、第２の溝８内に受光素子３を実装する場合を示している。これらの構成を採用することにより、発光素子２や受光素子３に対する光配線４の位置合わせが容易になる。
【００２６】
光電気複合配線の一つの問題点として、図６に示すように、発光素子２から発生した光が近くの受光素子３に入り込んでしまうという点が考えられる。そこで、図７に示すように、基板側面１ｂは、当該基板側面１ｂに実装された発光素子２と受光素子３との間に遮光部材９を有することが好ましい。発光素子２と受光素子３との間に遮光部材９を挿入することで、発光素子２からの迷光が受光素子３に到達することを防ぐことができる。遮光部材９としては例えば遮光板が挙げられるが、遮光の機能を有する部材であれば必ずしも板状でなくても良い。また、図８に示すように、基板側面１ｂにおいて基板１自体に凹凸を持たせ、発光素子２と受光素子３との間の突起１０により、迷光を遮光するように構成しても良い。
【００２７】
受発光素子一体型パッケージを用いた場合のもう一つの問題点として、同じ基板１の側面１ｂに発光素子２と受光素子３が実装されているので、発光素子２や受光素子３からそれぞれ発生する電磁ノイズの問題が考えられる。そこで、図９に示すように、基板側面１ｂにおいて、発光素子２と受光素子３との間に電磁シールド部材１１を設けることにより、電磁ノイズの影響を低減、防止することができる。電磁シールド部材１１としては例えば電磁シールド板が挙げられるが、電磁シールドの機能を有する部材であれば必ずしも板状でなくても良い。
【００２８】
以上示したような光配線４を位置合わせするための溝８、遮光部材９、電磁シールド部材１１等は、一つの基板１の側面１ｂにおいて１種設けるのでも良く、あるいは２種以上を設けることもできる。例えば、遮光と電磁シールドの機能を有する材料を用いれば、遮光部材と電磁シールド部材を一つの部材で兼ねることができる。また例えば、図８の遮光用の突起１０に電磁シールドの機能を有する材料を設けて遮光と電磁シールドの機能を実現することもできる。
【００２９】
また、以上説明した形態例の光電気複合配線においては、基板１の数を２つとしたが、特にこれに限定されるものではない。例えば、３つ以上の基板を有する製品の場合であっても、それぞれの基板間に設けられる電気配線及び光配線について、上述した構成を採用することも可能である。
【実施例】
【００３０】
（実施例１）
基板側面に発光素子及び受光素子を動作させるための電極を形成して、その上にハンダで発光素子（ＬＥＤ）と受光素子（ＰＤ）を実装した。発光素子及び受光素子と光配線の光の結合効率が最大になるように位置合わせした後、発光素子及び受光素子を、それぞれ金属ワイヤーで基板上の電極と導通させた。ここで光配線としては、樹脂モールドで熱硬化させることを考慮して、耐熱性の高いフッ素化ポリイミドの光導波路を用いた。そして、基板側面の発光素子及び受光素子と、光配線のこれら素子側の端部とを一緒に覆うように、樹脂モールドを用いて硬化させた。ここで、樹脂モールドは主剤ＮＴ８００６Ａ及び硬化剤ＮＴ８００６Ｂ（ともに商品名）を用いて１５０℃、２４時間という条件で硬化させた。このような工程を行うことで、発光素子と受光素子及び光配線が基板側面に実装されており、基板の表面には実装されていない光電気複合配線を実現することができた。
【００３１】
（実施例２）
基板側面において、発光素子（ＬＥＤ）と受光素子（ＰＤ）との間に遮光部材を挿入するほかは実施例１と同様に光電気複合配線を製造した。そして、遮光部材を挿入した光電気複合配線（図７）と遮光部材を挿入していない光電気複合配線（図６）の受発光素子一体化パッケージを用いて、受光素子で受光する迷光の強度を測定した。迷光の受光感度は発光素子を光らせた状態で受光素子が受光する光量を受光素子からの出力電流強度として求めた。その結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
2008145931.tif 000003
【００３３】
表１に示すように、遮光部材を設けることにより、受光素子における迷光受光感度を大幅に低減することができた。
【００３４】
（実施例３）
基板側面において、発光素子（ＬＥＤ）と受光素子（ＰＤ）との間に電磁シールド部材を挿入するほかは実施例１と同様に光電気複合配線を製造した。そして、電磁シールド部材を挿入した光電気複合配線（図９）と電磁シールドを挿入していない光電気複合配線の受発光素子一体化パッケージを用いて、電磁シールドの効果を評価した。電磁シールドの評価は、受発光素子一体化パッケージにおいて、発光素子を光らせた場合の受光素子の最低受光感度（Ｐ１）と、発光素子を光らせていない場合の受光素子の最低受光感度（Ｐ２）から計算して求めた。具体的には、１０×ｌｏｇ（Ｐ１／Ｐ２）で受光素子の光電流感度差を計算した。光電流感度差は一般に負の値になり、発光素子からの電磁ノイズの影響が少ないほど値が０に近くなる。その結果を表２に示す。
【００３５】
【表２】
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【００３６】
表２に示すように、電磁シールド部材を設けることにより、発光素子からの電磁ノイズの影響を大幅に低減することができた。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の光電気複合配線は、例えば携帯電話、デジタルスチルカメラ、テレビなどの電子機器内部の情報伝送に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】従来の光電気複合配線の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の光電気複合配線の一例を示す斜視図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、図２に示す光電気複合配線の製造方法の一例を示す説明図である。
【図４】本発明の光電気複合配線の別の例を示す斜視図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、基板側面に光配線を位置合わせするための溝を設けた例を示す部分平面図である。
【図６】発光素子からの迷光が受光素子に入り込む問題を示す説明図である。
【図７】基板側面において、発光素子と受光素子との間に遮光部材を設けた例を示す部分平面図である。
【図８】基板側面において、発光素子と受光素子との間に遮光用の突起を形成した例を示す部分平面図である。
【図９】基板側面において、発光素子と受光素子との間に電磁シールド部材を設けた例を示す部分平面図である。
【符号の説明】
【００３９】
ｈ…樹脂モールドの高さ、ｔ…基板の厚さ、１…基板、１ａ…基板の表面、１ｂ…基板の側面、２…発光素子、３…受光素子、４…光配線、５…電気配線、６…樹脂モールド、７…駆動用ＩＣ、８…位置合わせ用の溝、９…遮光部材、１０…遮光用の突起、１１…電磁シールド部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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