(57)【要約】【課題】信号線路における信号電極と、信号経路との接続領域において伝送特性が悪化する。【解決手段】フレキシブル基板であって、板状の誘電体と、前記誘電体の第１の面に設けられた信号線路と、前記誘電体の第１の面に設けられた複数の第１接地電極と、前記誘電体の前記第１の面に対向する第２の面に設けられた接地導体パターンと、を有するフレキシブル基板であって、前記信号線路は、前記接地導体パターンに沿って設けられた信号経路と、前記複数の第１接地電極の間に設けられた第１信号電極と、前記信号経路部から前記信号電極部に向かう方向にテーパ状に幅が広くなるテーパ部と、を有し、前記接地導体パターンは、前記テーパ部の形状に応じた開口を形成するスリット部と、前記スリット部から延伸するとともに、前記第１接地電極に対向して設けられた複数の第２接地電極部と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の誘電体と、
前記誘電体の第１の面に設けられた信号線路と、
前記誘電体の第１の面に設けられた複数の第１接地電極と、
前記誘電体の前記第１の面に対向する第２の面に設けられた接地導体パターンと、を有するフレキシブル基板であって、
前記信号線路は、前記接地導体パターンに沿って設けられた信号経路と、前記複数の第１接地電極の間に設けられた第１信号電極と、前記信号経路部から前記信号電極部に向かう方向にテーパ状に幅が広くなるテーパ部と、を有し、
前記接地導体パターンは、前記テーパ部の形状に応じた開口を形成するスリット部と、前記スリット部から延伸するとともに、前記第１接地電極に対向して設けられた複数の第２接地電極部と、を有することを特徴とするフレキシブル基板。
【請求項２】
請求項１に記載のフレキシブル基板であって、
前記スリット部の前記開口の幅は、前記テーパ部の幅の０．６倍から１．２倍の範囲であることを特徴とするフレキシブル基板。
【請求項３】
請求項１または２に記載のフレキシブル基板であって、
前記フレキシブル基板は、更に、前記第２の面に、前記複数の第１信号電極にそれぞれ対向する複数の第２信号電極を有することを特徴とするフレキシブル基板。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のフレキシブル基板であって、
前記各第１信号電極及び前記各第２信号電極は、前記誘電体に設けられた第１スルーホールを介して電気的に接続されることを特徴とするフレキシブル基板。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のフレキシブル基板であって、
前記各第１接地電極及び前記各第２接地電極は、前記誘電体に設けられた第１スルーホールを介して電気的に接続されることを特徴とするフレキシブル基板。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載のフレキシブル基板であって、
前記信号線路を複数有することを特徴とするフレキシブル基板。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載のフレキシブル基板を備えた光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレキシブル基板、及び、フレキシブル基板を備えた光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、１０Ｇｂｐｓの光送受信機であるＸ２、ＸＦＰ（１０  Ｇｉｇａｂｉｔ  Ｓｍａｌｌ  Ｆｏｒｍ  Ｆａｃｔｏｒ  Ｐｌｕｇｇａｂｌｅ）に代表されるように、光通信システムに使用される光送受信機の小型化が近年急速に進んでいる。それに伴い、光送受信機の内部に使用される電気ー光変換部および光ー電気変換部においても、ＸＭＤーＭＳＡ（１０  Ｇｉｇａｂｉｔ／ｓ  Ｍｉｎｉａｔｕｒｅ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｍｕｌｔｉ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ）とよばれるＴＯＳＡ（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  ＳｕｂＡｓｓｅｍｂｌｙ）やＲＯＳＡ（Ｒｅｃｅｉｖｅｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  ＳｕｂＡｓｓｅｍｂｌｙ）などの規格が一般的になっている。ここで、ＸＭＤーＭＳＡでは、ＴＯＳＡ、ＲＯＳＡと光送受信機のリジッド基板との接続にフレキシブル基板を用いることを前提としている。フレキシブル基板とリジッド基板との接続部では、伝送線路の断面構造が不連続であることに起因した信号の反射が生じ、伝送特性の悪化の一因となっている。
【０００３】
そこで、フレキシブル基板とリジッド基板の接続箇所における高周波信号の伝送特性の悪化の防止を目的として、図６に示したフレキシブル基板６００が知られている（特許文献１参照）。図６に示すように、当該フレキシブル基板６００は、板状の誘電体６０１、誘電体６０１の上面に形成された、信号線路６０３及び一対の信号電極６０２、誘電体６０１の下面に形成された接地導体パターン６０４を含む。
【０００４】
信号線路６０３は、信号経路６０５、信号電極６０６、当該信号経路６０５と信号電極６０６との間に形成される配線領域６０７を含む。ここで、信号電極６０６の幅は、信号経路６０５の幅よりも大きく、信号電極６０６と配線領域６０７の幅は略同一である。また、配線領域６０７の幅は、信号経路６０５の幅より大きい。
【０００５】
ここで、図６上面からみて、配線領域６０７の信号経路６０５側の半分の領域が、接地導体パターン６０４を覆うように、誘電体６０１の下面に接地導体パターン６０４を配置する。これにより、下面に接地導体パターン６０４が配置される領域においては、配線領域６０７の幅を大きくしたことで、下面に接地導体パターン６０４のある領域では配線領域６０７と下面の接地導体パターン６０４との間の容量成分が信号経路６０５よりも大きくなる。よって、当該領域においては、信号経路６０５よりも特性インピーダンスが低くなる。一方、下面に接地導体パターン６０４がない領域においては、配線領域６０７と接地導体パターン６０４の間の容量成分が信号経路６０５よりも小さくなるため、信号経路６０５よりも特性インピーダンスが高くなる。そして、特性インピーダンスの高い領域と低い領域の特性インピーダンスの平均が信号経路６０５の特性インピーダンスと一致するように配線領域６０７の幅を調整する。これにより、配線領域６０７全体で生じる反射の量が抑制され、結果としてフレキシブル基板６００とリジッド基板（図示なし）の接合箇所における高周波信号の伝送特性の悪化が防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２１２６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記フレキシブル基板６００において、配線領域６０７で生じる反射を完全になくすことはできない。また、特性インピーダンスの高い領域と低い領域が交互に配置されることにより、伝送線路の不連続点が生じ反射が生じる。また、配線領域６０７の長さが伝送信号の波長に対して無視できない大きさの場合には、反射の大きさはより顕著になるので、配線領域６０７の長さをより短くする必要がある。更に、配線領域６０７とは別のインピーダンスの不連続点が生じた場合では、配線領域６０７で生じる反射の量を低く抑えていても共振が起こり大きな波形劣化につながる場合がある。
【０００８】
上記課題に鑑みて、本発明は、信号配線の伝送特性を改善することのできるフレキシブル基板及びフレキシブル基板を備えた光モジュールを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明のフレキシブル基板は、板状の誘電体と、前記誘電体の第１の面に設けられた信号線路と、前記誘電体の第１の面に設けられた複数の第１接地電極と、前記誘電体の前記第１の面に対向する第２の面に設けられた接地導体パターンと、を有するフレキシブル基板であって、前記信号線路は、前記接地導体パターンに沿って設けられた信号経路と、前記複数の第１接地電極の間に設けられた第１信号電極と、前記信号経路部から前記信号電極部に向かう方向にテーパ状に幅が広くなるテーパ部と、を有し、前記接地導体パターンは、前記テーパ部の形状に応じた開口を形成するスリット部と、前記スリット部から延伸するとともに、前記第１接地電極に対向して設けられた複数の第２接地電極部と、を有することを特徴とする。
【００１０】
（２）上記（１）に記載のフレキシブル基板であって、前記スリット部の前記開口の幅は、前記テーパ部の幅の０．６倍から１．２倍の範囲であることを特徴とする。
【００１１】
（３）上記（１）または（２）に記載のフレキシブル基板であって、前記フレキシブル基板は、更に、前記第２の面に、前記複数の第１信号電極にそれぞれ対向する複数の第２信号電極を有することを特徴とする。
【００１２】
（４）上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のフレキシブル基板であって、前記各第１信号電極及び前記各第２信号電極は、前記誘電体に設けられた第１スルーホールを介して電気的に接続されることを特徴とする。
【００１３】
（５）上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のフレキシブル基板であって、前記各第１接地電極及び前記各第２接地電極は、前記誘電体に設けられた第１スルーホールを介して電気的に接続されることを特徴とする。
【００１４】
（６）上記（１）乃至（５）のいずれかに記載のフレキシブル基板であって、前記信号線路を複数有することを特徴とする。
【００１５】
（７）上記（１）乃至（６）のいずれかに記載のフレキシブル基板を備えることを特徴とする光モジュール。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態における光モジュールの概略を説明するための図である。
【図２】図１に示したフレキシブル基板の概略を説明するための図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す図である。
【図４】ＷｓとＷｇの関係を示す図である。
【図５】変形例におけるフレキシブル基板の概略を説明するための図である。
【図６】関連技術におけるフレキシブル基板を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、図面については、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１８】
図１は、本実施の形態における光モジュールの概略を説明するための図である。図１に示すように、フレキシブル基板を備えた光モジュール１００は、光モジュール１２０と、当該光モジュール１２０に接続されるフレキシブル基板１１０と、を含む。
【００１９】
光モジュール１２０は、例えば、電気信号を光信号に変換する光送信モジュールまたは受信した光信号を電気信号に変換する光受信モジュール、または、光送受信モジュールに相当する。より具体的には、例えば、光モジュール１２０としては、ＸＦＰ（１０−Ｇｉｇａｂｉｔ  Ｓｍａｌｌ  Ｆｏｒｍ  Ｆａｃｔｏｒ  Ｐｌｕｇｇａｂｌｅ）やＳＦＰ＋（Ｓｍａｌｌ  Ｆｏｒｍ  Ｆａｃｔｏｒ  Ｐｌｕｇｇａｂｌｅ  Ｐｌｕｓ）モジュールを用いる。なお、光モジュール１２０の構成の詳細については周知であるので、説明を省略する。また、フレキシブル基板１１０は、後述するフレキシブル基板１１０の接地電極や信号電極を介して、光モジュール１２０に接続される側と反対側の端部で、リジッド基板（図示なし）に接続される。
【００２０】
図２は、図１に示したフレキシブル基板の概略を説明するための図である。図２に示すように、フレキシブル基板１１０は、板状の誘電体２０１と、当該誘電体２０１の上面に配置される一対の第１接地電極２０２及び信号線路２０３と、誘電体２０１の下面に配置される接地導体パターン２０４を含む。
【００２１】
誘電体２０１は、板状であって、例えば、屈曲性を有する絶縁材料で形成される。より具体的には、例えば、誘電体２０１の材料としては、ポリイミドや液晶ポリマーなどの材料を用いればよい。
【００２２】
信号線路２０３は、信号経路２０５と、信号電極２０６と、テーパ部２０７とを含む。また、信号線路２０３は、例えば、図２に示すように、誘電体２０１の長手方向に沿って誘電体２０１の略中央に配置される。
【００２３】
信号経路２０５は、後述する接地導体パターン２０４の接地導体部とともに、いわゆるマイクロストリップ線路を構成する。そして、信号線路２０３は、所望の特性インピーダンスとなるように、誘電体２０１の厚さや比誘電率に応じて、その幅を調整する。具体的には、例えば、一般に他のデバイスの特性インピーダンスは５０Ωに設定されるため、他デバイスとの接続性を考慮し、特性インピーダンスを５０Ωに設定する。
【００２４】
信号電極２０６は、板状の誘電体２０１の端部に配置される。また、信号電極２０６の形状は、矩形形状である。リジッド基板（図示なし）との電気的な接続に関する信頼性を確保するため、信号電極２０６及び後述する第１接地電極２０２の幅は、信号経路２０５の幅と比べて広くする。例えば、ＸＭＤ−ＭＳＡでは、電極間のピッチが０．７９ｍｍに定められている。よって、この場合、電極間の隙間を考慮し、第１及び第２信号電極２０６、２１３、及び、第１及び第２接地電極２０２、２１１の幅は、概ね０．３〜０．６ｍｍとする。なお、第２信号電極２１３、第１及び第２接地電極２０２、２１１については後述する。また、リジッド基板と第１及び第２信号電極２０６、２１３、第１及び第２接地電極２０２、２１１は、例えば、はんだや導電性を有する接着剤を用いて、電気的、機械的に接続する。
【００２５】
テーパ部２０７は、第１信号電極２０６及び信号線路２０３の間に設けられる信号線路２０３の一部に相当する。テーパ部２０７は、信号線路２０３から第１信号電極２０６に向かって、その幅が順に広くなるいわゆるテーパ形状を有する。つまり、テーパ部２０７は、例えば、図２上面からみて、ニ等辺三角形に類似する形状を有する。また、テーパ部２０７の端部は、第１接地電極２０２に干渉しないように、信号経路２０５に向かって角度を有する。
【００２６】
誘電体２０１の下面には、接地導体パターン２０４が配置される。接地導体パターン２０４は、信号経路２０５に沿って配置された矩形形状の接地導体部２０８と、テーパ部２０７に沿って、接地導体パターン２０４が配置されない領域２１０（以下「スリット」と称する）が形成されたスリット部２０９を含む。また、接地導体パターン２０４は、一対の第１接地電極２０２に対向して設けられた一対の第２接地電極２１１を含む。
【００２７】
具体的には、図３に示すように、誘電体２０１の上面に配置されるテーパ部２０７の幅（Ｗｓ）に沿って、スリットが配置されるように接地導体パターン２０４が配置される。なお、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す図である。ここで、図３に示すように、テーパ部２０７の幅をＷｓとし、スリット部２０９に形成されるスリットの幅をＷｇとする。なお、ＷｓとＷｇの関係の詳細については後述する。
【００２８】
一対の第２接地電極２１１は、誘電体２０１の上面に配置された一対の第１接地電極２０２に対向するように、誘電体２０１の下面に配置される。また、第２接地電極２１１及び第１接地電極２０２は、誘電体２０１に形成された１または複数のスルーホール２１２を介して、電気的に接続される。
【００２９】
また、誘電体２０１の下面には、第１信号電極２０６に対向するように、第２信号電極２１３が配置される。第１信号電極２０６及び第２信号電極２１３は、誘電体２０１に形成された１または複数のスルーホール２１２を介して、電気的に接続される。なお、第２信号電極２１３の幅は、第１信号電極２０６の幅と略等しい。また、第２信号電極２１３と、接地導体パターン２０４は、接合剤がはみ出した場合でも電気的に短絡しないように所定の間隔をあけて設置する。具体的には、約０．２ｍｍ以上の間隔をあけて配置することが望ましい。いいかえれば、本実施の形態においては、上述のように、誘電体２０１を介してテーパ部２０７が対向する領域には、接地導体パターン２０４が存在しない領域（スリット）を設ける。
【００３０】
上記のように、当該スリットの形状は、テーパ部２０７の形状に応じた形状とする。具体的には、図３に示すように、図３に示したフレキシブル基板１１０の断面から見て、テーパ部２０７の幅が、スリットの幅に沿うような形状とする。そして、スリットの幅に対するテーパ部２０７の幅を、所望の特性インピーダンスとなるように調整する。これにより、信号線路２０３と第１信号電極２０６とが接続される領域（テーパ部２０７）における反射の発生を防止することのできる信号線路２０３を形成することができる。
【００３１】
ここで、所望の特性インピーダンスとするためのスリットの幅（Ｗｇ）及びテーパ部２０７の幅（Ｗｓ）は、誘電体２０１の比誘電率及び厚さに基づいて求める。図４に、一例として、誘電体２０１の比誘電率が３、誘電体２０１の厚さが２５μｍ、５０μｍ、１００μｍのそれぞれの場合において、特性インピーダンスを５０ΩとするためのＷｓとＷｇの関係を示す。図４に示すように、ＷｇをＷｓの０．６倍から１．２倍の範囲に設定することで、特性インピーダンスを５０Ωと設定できる。つまり、図４に示した破線に囲まれた領域におけるＷｓとＷｇの関係を保つように、テーパ部２０７やスリットの幅を設定することで、特性インピーダンス５０Ωのマイクロストリップ線路と接続した場合に、反射が生じない信号線路２０３を実現することができる。
【００３２】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、上記実施の形態で示した構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えてもよい。例えば、第１及び第２信号電極２０６、２１３、第１及び第２接地電極２０２、２１１が配置される領域を除き、テーパ部２０７、信号経路２０５、接地導体パターン２０４などの配線パターンを保護するため、カバーレイを被せるように構成してもよい。
【００３３】
［変形例］
次に、本発明の変形例について説明する。図５は、変形例におけるフレキシブル基板の概略を説明するための図である。図５に示すように、本変形例においては、２の信号線路２０３が配置され、それらに応じたスリット部２０９が形成される点が、主に、第１の実施形態と異なる。なお、下記において第１の実施形態と同様である点については説明を省略する。
【００３４】
図５に示すように、本変形例におけるフレキシブル基板１１０は、板状の誘電体２０１と、３の第１接地電極２０２と２の信号線路２０３と、誘電体２０１の下面に配置される接地導体パターン２０４と、を含む。当該３の第１接地電極２０２及び２の信号線路２０３は、当該誘電体２０１の上面に配置される。
【００３５】
ここで、２の信号線路２０３のうち、一方の信号線路２０３は、正相信号を伝送し、他方の信号線路２０３は、正相と極性が反転した逆相信号を伝送する。つまり、本変形例におけるフレキシブル基板１１０によれば、差動信号を伝送することができる。
【００３６】
図５に示すように、３の第１接地電極２０２は、誘電体２０１の端部に所定の間隔で配置される。また、３の第１接地電極２０２に対向するように、誘電体２０１の下面には、それぞれ、第２接地電極２１１が配置される。なお、第１接地電極２０２及び対応する第２接地電極２１１は、誘電体２０１に形成された１または複数のスルーホール２１２を介して電気的に接続される点は、上記実施の形態と同様である。
【００３７】
また、２の信号線路２０３は、第１接地電極２０２間にそれぞれ配置される。各信号線路２０３の構成については、上記実施の形態と同様である。また、上記実施の形態と同様に、接地導体パターン２０４には、各信号線路２０３のテーパ部２０７に沿った形状のスリット部２０９が設けられる。つまり、本変形例におけるスリット部２０７には、２のスリットが含まれる。
【００３８】
本変形例によれば、各信号線路２０３のテーパ部２０７及びスリットの幅を調整することで、接続領域（テーパ部２０７）の特性インピーダンスを信号経路２０３が形成された領域と略同一の値、例えば５０Ω、にすることができる。これにより、反射の生じない伝送線路を形成することができる。
【００３９】
なお、本発明は、上記実施の形態や変形例に限定されるものではなく、上記実施の形態で示した構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えてもよい。
【００４０】
具体的には、例えば、上記変形例において、第１信号電極２０６間に、第１及び第２接地電極２０２、２１１、接地導体パターン２０８のスリット部２０４のうち接地導体部２０８から当該第２接地電極２１１に至る部分（例えば、図５に示した第１接地電極２０２に関する部分）、を設けないように構成してもよい。この場合、２の信号経路２０５の差動インピーダンスが所望の値の２倍、例えば１００Ω、となるように、信号線路２０５の幅と間隔を設定するとともに、各テーパ部２０７の幅と、各テーパ部２０７の間隔と、各テーパ部２０７に対応して設けられたスリットの幅と、を調整する。これにより、テーパ部２０７の特性インピーダンスを、信号経路２０５の特性インピーダンスと略同一の値とすることができ、結果として反射の生じない信号線路２０３を実現することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１１０、６００  フレキシブル基板、１２０  光モジュール、２０１、６０１  誘電体、２０２  第１接地電極、２０３、６０５  信号線路、２０４、６０４  接地導体パターン、２０５  信号経路、２０６  第１信号電極、２０７  テーパ部、２０８  接地導体パターン、２０９  スリット部、２１１  第２接地電極、２１２  スルーホール、６０２、６０６  信号電極、６０７  配線領域。
【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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