(57)【要約】【課題】  屈曲時における伝送損失を抑制した上で、製品コストを低減させることができる光ファイバ内蔵回路基板とその製造方法及びそれを用いた携帯型無線通信機器を提供する。【解決手段】  電気絶縁基材(2a-2c)と、電気絶縁基材(2a,2c)表面及び各々の電気絶縁基材(2a-2c)間に形成された導体配線回路(3)と、電気絶縁基材(2b)に内蔵された光ファイバ(5,6)とを備え、光ファイバ(5,6)は、第１光ファイバ(5)と、第１光ファイバ(5)のコア(5a)より細いコア(6a)を有する第２光ファイバ(6)とを含み、第１光ファイバ(5)と第２光ファイバ(6)とは、連結されている光ファイバ内蔵回路基板(1)とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１層以上の電気絶縁基材と、前記電気絶縁基材表面及び各々の前記電気絶縁基材間に形成された導体配線回路と、前記電気絶縁基材に内蔵された光ファイバとを備えた光ファイバ内蔵回路基板であって、
前記光ファイバは、第１光ファイバと、前記第１光ファイバのコアより細いコアを有する第２光ファイバとを含み、
前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとは、連結されていることを特徴とする光ファイバ内蔵回路基板。
【請求項２】
前記第１光ファイバは、コアが単芯構造であり、
前記第２光ファイバは、コアが多芯構造である請求項１に記載の光ファイバ内蔵回路基板。
【請求項３】
未硬化状態の熱硬化性樹脂を含有する電気絶縁基材に、貫通溝又は有底溝からなる光ファイバ収容部を形成し、
前記光ファイバ収容部に、第１光ファイバと前記第１光ファイバのコアより細いコアを有する第２光ファイバとを双方の端面が接するように嵌め込み、
前記電気絶縁基材の上下面に金属箔を積層し、熱プレスにより加熱、加圧処理して、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとを連結させるとともに、前記熱硬化性樹脂を前記光ファイバ収容部の内壁と前記第１及び第２光ファイバとの間に流入させて硬化させ、
前記金属箔をパターニングして導体配線回路を形成する光ファイバ内蔵回路基板の製造方法。
【請求項４】
前記第１光ファイバは、コアが単芯構造であり、
前記第２光ファイバは、コアが多芯構造である請求項３に記載の光ファイバ内蔵回路基板の製造方法。
【請求項５】
第１回路基板を内蔵する本体部と、第２回路基板を内蔵する蓋部と、前記本体部と前記蓋部とを折りたたみ可能に連結するヒンジ部とを備えた携帯型無線通信機器であって、
前記第１回路基板と前記第２回路基板との間で信号を伝送するためのコネクタ部として、前記ヒンジ部内に、請求項１又は請求項２に記載の光ファイバ内蔵回路基板を更に備えていることを特徴とする携帯型無線通信機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバを内蔵した回路基板とその製造方法及びそれを用いた携帯型無線通信機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等の携帯型無線通信機器の普及が進み、この携帯型無線通信機器で送受信されるデータ容量は増大している。そのため、携帯型無線通信機器には、大容量のデータを高速で送受信できるように、高周波で動作する大規模集積回路（ＬＳＩ）が使用されている。そして、前記ＬＳＩを複数備えた回路基板は、ＬＳＩ間に信号を伝送させるため、高い周波数の信号に対し正確なスイッチングを可能とする等の特性が要求される。このような背景の中、従来の回路基板における銅配線等の導体配線では、信号伝送できるデータ容量に限界が生じ、システム性能の向上が阻害されつつある。従って、ＬＳＩ間を光ファイバ等の光伝送路で信号を伝送する方式が検討されており、従来の導体配線に加え、広帯域性、低電磁波障害性（低ＥＭＩ性）、高密度性等の特徴を有する光伝送路を備えた回路基板が必要不可欠の技術であると考えられている。このような回路基板の例として、電気絶縁基材の内部に光ファイバを内蔵した回路基板（光ファイバ内蔵回路基板）が、例えば特許文献１等に提案されている。
【０００３】
他方、携帯電話等の携帯型無線通信機器では、近年、キーボタン等を有する本体部と、表示部等を有する蓋部と、本体部と蓋部とを折りたたみ可能に連結するヒンジ部とを備えた通信機器（以下、「折りたたみ式携帯通信機器」という）が広く使用されている。この折りたたみ式携帯通信機器では、折りたたんだ状態において、ヒンジ部が略１８０度の角度で屈曲されている。
【０００４】
しかしながら、光ファイバは屈曲時に信号の伝送損失（以下、単に「伝送損失」という）が大きくなる、つまり屈曲性に劣るという問題点を有している。図５は代表的な単芯構造の光ファイバを用いた光（信号）の伝送方式を示す模式図である。図５に示すように、光ファイバ１００は光１０１を伝送するコア層１０２と、コア層１０２の外周に形成されたクラッド層１０３とからなる。そして、コア層１０２及びクラッド層１０３は、伝送される光１０１がコア層１０２とクラッド層１０３との間１０４で全反射するように、それらの屈折率に差を設けて形成されている。しかし、この光ファイバ１００を屈曲させると、屈曲部において光１０１の進入角度θが大きくなり、光１０１が全反射せずに一部が漏れるため、伝送損失が大きくなる。
【０００５】
図６には代表的な単芯構造の光ファイバとして、コア層及びクラッド層にそれぞれポリメチルメタクリレート樹脂（コア径：９８０μｍ）及びフッ素樹脂（クラッド径：１ｍｍ）を用いたプラスチック光ファイバにおける屈曲時の伝送特性を示す。図６において、横軸はプラスチック光ファイバの屈曲半径、縦軸は屈曲させていない場合と比較した伝送損失の大きさを示している。図６に示すように、従来のプラスチック光ファイバでは、屈曲半径が１５ｍｍ以下となった場合に、伝送損失が非常に大きくなることがわかる。前述した折りたたみ式携帯通信機器において、ヒンジ部の内部に設けられた回路基板には、１０ｍｍ以下の屈曲半径を許容する屈曲性が要求される場合もあるため、従来の光ファイバ内蔵回路基板を折りたたみ式携帯通信機器のヒンジ部の内部に設けた場合は、折りたたまれた状態における使用時に、伝送損失が大きくなるおそれがある。
【０００６】
屈曲時の伝送損失を抑える一つの方法として、コア径の細い光ファイバを使用することが考えられる。例えば、コア層として、コア径が４８０μｍのポリメチルメタクリレート樹脂、クラッド層として、クラッド径が５００μｍのフッ素樹脂を使用した場合は、屈曲半径が１０ｍｍの場合でも、伝送損失を０．９ｄＢ程度に抑えることができる。
【特許文献１】特開２０００−３４０９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、コア径の細い光ファイバは高価であるため、製品コストが高くなる。そこで、本発明は、前記問題を解決するために、屈曲時における伝送損失を抑制した上で、製品コストを低減させることができる光ファイバ内蔵回路基板とその製造方法及びそれを用いた携帯型無線通信機器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光ファイバ内蔵回路基板は、１層以上の電気絶縁基材と、前記電気絶縁基材表面及び各々の前記電気絶縁基材間に形成された導体配線回路と、前記電気絶縁基材に内蔵された光ファイバとを備えた光ファイバ内蔵回路基板であって、前記光ファイバは、第１光ファイバと、前記第１光ファイバのコアより細いコアを有する第２光ファイバとを含み、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとは、連結されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の光ファイバ内蔵回路基板の製造方法は、未硬化状態の熱硬化性樹脂を含有する電気絶縁基材に、貫通溝又は有底溝からなる光ファイバ収容部を形成し、前記光ファイバ収容部に、第１光ファイバと前記第１光ファイバのコアより細いコアを有する第２光ファイバとを双方の端面が接するように嵌め込み、前記電気絶縁基材の上下面に金属箔を積層し、熱プレスにより加熱、加圧処理して、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとを連結させるとともに、前記熱硬化性樹脂を前記光ファイバ収容部の内壁と前記第１及び第２光ファイバとの間に流入させて硬化させ、前記金属箔をパターニングして導体配線回路を形成する。
【００１０】
本発明の携帯型無線通信機器は、第１回路基板を内蔵する本体部と、第２回路基板を内蔵する蓋部と、前記本体部と前記蓋部とを折りたたみ可能に連結するヒンジ部とを備えた携帯型無線通信機器であって、前記第１回路基板と前記第２回路基板との間で信号を伝送するためのコネクタ部として、前記ヒンジ部内に、本発明の光ファイバ内蔵回路基板を更に備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の光ファイバ内蔵回路基板は、第１光ファイバと、第１光ファイバのコアより細いコアを有する第２光ファイバとが連結されて電気絶縁基材に内蔵されているため、例えば、使用される機器の屈曲箇所に、より細いコアを有する第２光ファイバを配置させ、屈曲させない箇所に、より太いコアを有する第１光ファイバを配置させることにより、屈曲時における伝送損失を抑制した上で、製品コストを低減させることができる。
【００１２】
本発明の光ファイバ内蔵回路基板の製造方法によれば、第１及び第２光ファイバを電気絶縁基材に内蔵させる際、同時に、第１光ファイバと第２光ファイバとを連結させることができるため、本発明の光ファイバ内蔵回路基板を容易に製造することができる。
【００１３】
本発明の携帯型無線通信機器によれば、本体部の第１回路基板と蓋部の第２回路基板との間で信号を伝送するためのコネクタ部として、ヒンジ部内に、本発明の光ファイバ内蔵回路基板を備えているため、折りたたまれた状態においても、伝送損失が小さい携帯型無線通信機器を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の光ファイバ内蔵回路基板は、１層以上の電気絶縁基材と、電気絶縁基材表面及び各々の電気絶縁基材間に形成された導体配線回路と、電気絶縁基材に内蔵された光ファイバとを備えている。電気絶縁基材は特に限定されないが、アラミド不織布又はガラス織布２０重量％以上〜７０重量％以下と、熱硬化性樹脂３０重量％以上〜８０重量％以下とを少なくとも含んでいるものが好適に使用できる。この場合、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、アラミドエポキシ樹脂、フェノール樹脂及びシアネート樹脂から選ばれた少なくとも一つを含んでいることが好ましい。また、電気絶縁基材の厚みは、３００〜１０００μｍが好ましい。導体配線回路は公知の方法で形成することができ、例えば、電気絶縁基材上に熱プレス等により接着させた金属箔を、公知のフォトリソグラフィー法によりパターニングすることにより形成することができる。
【００１５】
電気絶縁基材に内蔵される光ファイバは、第１光ファイバと、第１光ファイバのコアより細いコアを有する第２光ファイバとを含む。第１及び第２光ファイバの材質は特に限定されず、公知のガラスファイバやプラスチックファイバ等が使用できる。また、背景技術で説明した単芯構造の光ファイバ（図５参照）だけでなく、多芯構造の光ファイバやグレーデッドインデックス型の光ファイバ等も使用することができる。なお、単芯構造の光ファイバを用いた場合は、第１光ファイバとして、コア径が４８０μｍ〜９８０μｍ、クラッド径が５０μｍ〜１０００μｍのものを使用し、第２光ファイバとして、コア径が２４０μｍ〜４８０μｍ、クラッド径が２５０μｍ〜５００μｍのものを使用するのが好ましい。
【００１６】
そして、本発明の光ファイバ内蔵回路基板は、第１光ファイバと第２光ファイバとが連結されている。これにより、例えば、使用される機器の屈曲箇所に、より細いコアを有する第２光ファイバを配置させ、屈曲させない箇所に、より太いコアを有する第１光ファイバを配置させることで、屈曲時における伝送損失を抑制した上で、製品コストを低減させることができる。
【００１７】
また、本発明の光ファイバ内蔵回路基板は、第１光ファイバが単芯構造のコアを有し、第２光ファイバが多芯構造のコアを有していることが好ましい。これにより、コア径が細い第２光ファイバを用いても、送受信可能なデータ容量の低下を抑えることができる。
【００１８】
本発明の光ファイバ内蔵回路基板の製造方法は、まず、未硬化状態の熱硬化性樹脂を含有する電気絶縁基材に、ドリル等の機械加工やレーザー等の熱加工等の手段を用いて、貫通溝又は有底溝からなる光ファイバ収容部を形成する。次に、この光ファイバ収容部に、第１光ファイバと第１光ファイバのコアより細いコアを有する第２光ファイバとを双方の端面が接するように嵌め込む。続いて、電気絶縁基材の上下面に金属箔を積層し、熱プレスにより加熱、加圧処理して、第１光ファイバと第２光ファイバとを連結させるとともに、熱硬化性樹脂を光ファイバ収容部の内壁と第１及び第２光ファイバとの間に流入させて硬化させる。そして、金属箔をパターニングして導体配線回路を形成する。このように、本発明の光ファイバ内蔵回路基板の製造方法は、第１及び第２光ファイバを電気絶縁基材に内蔵させる際、同時に、第１光ファイバと第２光ファイバとを連結させることができるため、本発明の光ファイバ内蔵回路基板を容易に製造することができる。
【００１９】
また、前記製造方法において、第１光ファイバが、単芯構造のコアを有し、第２光ファイバが、多芯構造のコアを有していることが好ましい。一般的な光ファイバ間の連結（融着）方法としては、二つの光ファイバを各々Ｖ字型に加工された溝に固定し、光軸をカメラ認識で合わせて光ファイバ同士を融着させる方法が採用されている。この際、それぞれの光ファイバ間の光軸を合わせることは非常に困難である。しかし、前記構成では、単芯構造のコアを有する第１光ファイバと、多芯構造のコアを有する第２光ファイバとを連結させるため、多少の光軸ズレは許容される。これにより、第１光ファイバと第２光ファイバとをより容易に連結でき、更に、Ｖ字型の溝を加工する必要もないのでコストの低減も可能となる。
【００２０】
本発明の携帯型無線通信機器は、第１回路基板を内蔵する本体部と、第２回路基板を内蔵する蓋部と、本体部と蓋部とを折りたたみ可能に連結するヒンジ部とを備え、更に、第１回路基板と第２回路基板との間で信号を伝送するためのコネクタ部として、ヒンジ部内に、本発明の光ファイバ内蔵回路基板を備えている。これにより、折りたたまれた状態においても、伝送損失が小さい携帯型無線通信機器を提供することが可能となる。以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２１】
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態について適宜図面を参照して説明する。参照する図１は、第１実施形態に係る光ファイバ内蔵回路基板の説明図である。このうち、Ａは、光ファイバ内蔵回路基板の表面（上面）の配線パターンと内蔵された光ファイバとの位置関係を示す上面図であり、Ｂは、ＡのＩ−Ｉ線断面図であり、Ｃは、ＡのII−II線断面図である。
【００２２】
図１Ｂ，Ｃに示すように、第１実施形態に係る光ファイバ内蔵回路基板１は、電気絶縁基材２ａ，２ｂ，２ｃと、電気絶縁基材２ａ，２ｃの表面及び電気絶縁基材２ａ，２ｂ，２ｃのそれぞれの基材間に形成された導体配線回路３と、上下の導体配線回路３を電気的に接続する導電ビアホール４と、電気絶縁基材２ｂに内蔵された第１光ファイバ５と、同じく電気絶縁基材２ｂに内蔵された第２光ファイバ６とを備えている。
【００２３】
第１光ファイバ５は、コア５ａとクラッド５ｂとからなる単芯構造を有している。また、第２光ファイバ６は、第１光ファイバ５のコア５ａより細いコア６ａとクラッド６ｂとからなる単芯構造を有している。そして、図１Ａに示すように、第１光ファイバ５と第２光ファイバ６とは、それぞれの端面５ｃ，６ｃで連結されている。これにより、例えば、光ファイバ内蔵回路基板１が使用される機器の屈曲箇所に、より細いコア６ａを有する第２光ファイバ６を配置させ、屈曲させない箇所に、より太いコア５ａを有する第１光ファイバ５を配置させることにより、屈曲時における伝送損失を抑制した上で、製品コストを低減させることができる。なお、第１及び第２光ファイバ５，６には、それぞれのファイバ径Ｄ1，Ｄ2が同じ大きさとなるものを使用することが好ましい。また、第２光ファイバ６のコア６ａの径は、端面６ｃに近づくにつれて大きくなるように構成されていることが好ましい。これにより、連結部分での光の漏れが抑えられる。
【００２４】
次に、第１実施形態に係る光ファイバ内蔵回路基板１の製造方法について適宜図面を参照して説明する。参照する図２は、光ファイバ内蔵回路基板１の製造方法の一部を示す断面図である。なお、図１と同一の構成要素には、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００２５】
まず、未硬化状態の熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂等）を含有する電気絶縁基材２ｂを用意する（図２Ａ）。続いて、電気絶縁基材２ｂに、ドリル等の機械加工やレーザー等の熱加工等により、有底溝からなる光ファイバ収容部１１を形成する（図２Ｂ）。ここで、光ファイバ収容部１１の長さ、幅及び高さは、使用する光ファイバが収容できる大きさに形成すればよい。次に、光ファイバ収容部１１に第１光ファイバ５及び第２光ファイバ６（図１Ｃ参照）を嵌め込む（図２Ｃ）。この際、光ファイバ収容部１１に、第１光ファイバ５の端面５ｃと第２光ファイバ６の端面６ｃとが接するように嵌め込む（図１Ａ参照）。そして、電気絶縁基材２ｂの上下部に銅箔等の金属箔１３を積層する（図２Ｄ）。続いて、熱プレスにより加熱、加圧処理することにより、第１光ファイバ５と第２光ファイバ６とを連結（融着）させるとともに、前記熱硬化性樹脂を光ファイバ収容部１１の内壁１１ａと第１及び第２光ファイバ５，６との間（隙間１１ｂ）に流入させるとともに硬化させる（図２Ｅ）。熱プレスの条件は、隙間１１ｂが埋まるような条件とするのが好ましい。例えば、前記熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を含有する電気絶縁基材を用いた場合は、温度：１５０〜２５０℃、圧力：０．１〜１０ＭＰａ、時間：１０分〜２時間とすればよい。なお、使用する電気絶縁基材の特性上、隙間１１ｂが埋まるような条件に設定できない場合は、隙間１１ｂにあらかじめ樹脂組成物の接着剤を充填しておけばよい。
【００２６】
続いて、金属箔１３をフォトリソグラフィー法等の手段により所望の形状にパターニングして、導体配線回路３を形成する（図２Ｆ）。更に、多層化する場合は、第１及び第２光ファイバ５，６が内蔵された電気絶縁基材２ｂの上下に、熱プレス等の手段により回路基板を積層させればよい。なお、導電ビアホール４（図１Ｂ，Ｃ参照）は公知の方法で形成でき、例えば、レーザー等により形成されたビアホールに導電性ペーストを充填したあと、圧縮することにより形成できる。また、本実施形態では、３層の電気絶縁基材２ａ〜２ｃを備えた光ファイバ内蔵回路基板について説明したが、本発明はこれに限定されず、４層以上の電気絶縁基材を備えた光ファイバ内蔵回路基板であってもよく、電気絶縁基材を１層のみ備えた光ファイバ内蔵回路基板であってもよい。
【００２７】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について適宜図面を参照して説明する。参照する図３は、本発明の第２実施形態に係る光ファイバ内蔵回路基板の断面図である。なお、図１と同一の構成要素には、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００２８】
図３に示すように、第２実施形態に係る光ファイバ内蔵回路基板２０は、第２光ファイバとして、複数本のコア２１ａと、クラッド２１ｂとを備えた多芯構造の第２光ファイバ２１が使用されている。その他の構成は光ファイバ内蔵回路基板１と同様である。光ファイバ内蔵回路基板２０についても、より細いコア２１ａを有する第２光ファイバ２１を備えているため、前述した第１実施形態に係る光ファイバ内蔵回路基板１と同様の効果が発揮される。更に、第２光ファイバ２１が多芯構造を有しているため、送受信可能なデータ容量の低下を抑えることができる。なお、第２実施形態に係る光ファイバ内蔵回路基板２０の製造方法は、前述した第１実施形態に係る光ファイバ内蔵回路基板１と同様であるが、単芯構造の第１光ファイバ５と、多芯構造の第２光ファイバ２１とを連結させるため、多少の光軸ズレは許容される。これにより、第１光ファイバ５と第２光ファイバ２１とをより容易に連結できる。
【００２９】
以上、本発明の一実施形態に係る光ファイバ内蔵回路基板及びその製造方法について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されない。例えば、前記実施形態では、有底溝からなる光ファイバ収容部を形成したが、貫通溝からなる光ファイバ収容部を形成してもよい。また、前記実施形態では、第１及び第２光ファイバのみを連結させたが、３本以上の光ファイバを連結させてもよい。
【００３０】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について適宜図面を参照して説明する。参照する図４は、本発明の第３実施形態に係る携帯型無線通信機器の概略斜視図である。
【００３１】
図４に示すように、第３実施形態に係る携帯型無線通信機器５０は、キーボタン５１等を有する本体部５２と、表示部５３等を有する蓋部５４と、本体部５２と蓋部５４とを折りたたみ可能に連結するヒンジ部５５とを備えている。また、本体部５２及び蓋部５４の内部には、それぞれ第１回路基板５６及び第２回路基板５７が設けられている。更に、ヒンジ部５５内に、第１回路基板５６と第２回路基板５７との間で信号を伝送するためのコネクタ部として、前述した第１及び第２実施形態のうちいずれか一方に係る光ファイバ内蔵回路基板５８を備えている。これにより、携帯型無線通信機器５０は、屈曲時における伝送損失が小さい本発明の光ファイバ内蔵回路基板５８をコネクタ部として備えているため、折りたたまれた状態においても、伝送損失を抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の光ファイバ内蔵回路基板は、屈曲させて利用する用途の回路基板として有用である。特に折りたたみ式携帯通信機器を初めとする携帯型無線通信機器等に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光ファイバ内蔵回路基板の説明図で、Ａは、光ファイバ内蔵回路基板の表面（上面）の配線パターンと内蔵された光ファイバとの位置関係を示す上面図であり、Ｂは、ＡのＩ−Ｉ線断面図であり、Ｃは、ＡのII−II線断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る光ファイバ内蔵回路基板の製造方法の一部を示す断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る光ファイバ内蔵回路基板の断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る携帯型無線通信機器の概略斜視図である。
【図５】従来の光ファイバを用いた光（信号）の伝送方式を示す模式図である。
【図６】従来の光ファイバにおける屈曲時の信号の伝送特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３４】
１，２０，５８  光ファイバ内蔵回路基板
２ａ，２ｂ，２ｃ  電気絶縁基材
３      導体配線回路
５      第１光ファイバ
５ａ，６ａ，２１ａ  コア
５ｃ，６ｃ  端面
６，２１  第２光ファイバ
１１    光ファイバ収容部
１１ａ  内壁
１３    金属箔
５０    携帯型無線通信機器
５２    本体部
５４    蓋部
５５    ヒンジ部
５６    第１回路基板
５７    第２回路基板
【図１】
2005332883.tif 000003
【図２】
2005332883.tif 000004
【図３】
2005332883.tif 000005
【図４】
2005332883.tif 000006
【図５】
2005332883.tif 000007
【図６】
2005332883.tif 000008