JP2015038915A - フレキシブル基板および光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】外部回路への接続が容易なフレキシブル基板およびこのフレキシブル基板を備えた光モジュールを提供する。
【解決手段】フレキシブル基板１の端部１ａには外部回路接続部３０を形成し、端部１ｂには第１のパッケージ接続部４０を形成し、フレキシブル基板１には一部を残してスリットにより囲まれたフレキシブル基板１の一部の領域２０を形成し、この領域２０には第２のパッケージ接続部第２のパッケージ接続部５０を設ける。これにより、１つのフレキシブル基板１によってパッケージ１００と外部回路２００とを接続することが可能となるので、結果として、外部回路２００への接続が容易になる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、フレキシブル基板およびこのフレキシブル基板を備えた光モジュールに関するものである。

近年、トラフィックの急激な増加に対応するために通信の大容量化が進められており、複数チャンネルに分割した信号を波長の異なる複数の搬送波に乗せて伝送する波長分割多重伝送方式や、複数チャンネルをそのまま複数本の光ファイバ（多心テープファイバ）で伝送するパラレル伝送方式といった通信方式が用いられるようになっている。これらの通信方式を実現するには、１つの筺体で多チャンネルの電気信号を入出力することができる多チャンネルの光モジュールが不可欠であり、この研究開発が盛んに行われている。

多チャンネルの光モジュールは、光電変換素子等を収容した筐体からなるパッケージと、このパッケージに接続された電気配線および光ファイバ接続部とを備え、電気配線を介して外部回路から入力された電気信号を光信号に変換して光ファイバから出力したり、光ファイバから入力された電気信号を光信号に変換して電気配線を介して外部回路に出力したりするものである。このような多チャンネルの光モジュールでは、複数の電気信号を入出力するために外部回路と接続するための電気端子数を並列数に応じた数量だけ必要になるが、これ以外にも電源供給用の端子や筐体内部のＩＣの制御やこの制御状態をモニタするための端子などもあるので、多くの電気端子が必要である。このため、パッケージの１つの面に電気端子を配置しようとすると、多数の電気端子が配列されるためにパッケージの寸法が大きくなってしまうので、パッケージの複数の面に電気端子を分けて配置する構成が広く採用されている。特に小型のモジュールでは、電気配線としてピンによる接続より高密度化が可能なフレキシブル基板を複数用意し、パッケージの光ファイバ接続部と反対側の端部にセラミックスからなる板状のテラスを設け、このテラスの上面と下面に形成された電気端子にそれぞれフレキシブル基板を接続することにより、多数の電気端子の配置を実現している（例えば、非特許文献１参照。）。

沖和重、中島史博、川村正信、鈴木三千男、原弘、藤村康、"40GBASE-LR4 QSFP+用 WDM 集積小型光受信モジュールの開発 "、2012年、電子情報通信学会総合大会, B-10-115, 2012

しかしながら、多チャンネルの光モジュールに複数の接続部を設けて、この接続部と外部回路とをフレキシブル基板で接続した場合には、外部回路との接続に手間がかかっていた。

すなわち、通常、２つのフレキシブル基板を一つの外部回路に接続する際には、それぞれのフレキシブル基板上の外部回路接続端子は互いに平行な状態になっている。例えば、外部回路に両面に電気端子が形成された１つの基板を設け、この基板の各面に１つずつフレキシブル基板を接続することが考えられる。ところが、この方法では、その基板を上下ひっくり返しながら順次はんだ等で固定しなければならないので、工程が複雑であるとともに工程数が多くなり、結果として、手間がかかっていた。
また、外部回路の基板の１つの面に前後差をつけて２つのフレキシブル基板を接続することも考えられる。ところが、この方法では、基板における接続端子の配置やそれぞれのフレキシブル基板が干渉しないように曲げ方を調整する必要があるため、これらの調整にやはり手間がかかっていた。

そこで、本発明は、外部回路への接続が容易なフレキシブル基板およびこのフレキシブル基板を備えた光モジュールを提供することを目的とする。

上述したような課題を解決するために、本発明に係るフレキシブル基板は、可撓性を有するプリント基板と、このプリント基板の一端に形成され、第１の電子端子を複数有する外部回路接続部と、プリント基板の他端に形成され、第１の電子端子に接続された複数の第２の電子端子を有する第１のパッケージ接続部と、プリント基板に形成され、一部を残してプリント基板の一部の領域を囲むスリットと、このスリットで囲まれた領域の可動端に形成され、第１の電子端子に接続された複数の第３の電子端子を有する第２のパッケージ接続部とを備えたことを特徴とするものである。

上記フレキシブル基板において、領域は、平面視略コの字状に形成され、複数の第１の電子端子、複数の第２の電子端子および複数の第３の電子端子は、それぞれ第１の方向に沿って配列されるようにしてもよい。

また、本発明に係る光モジュールは、光電変換素子を有するパッケージと、このパッケージに設置された光ファイバ接続部と、パッケージと外部回路とを接続するプリント基板とを備えた光モジュールであって、プリント基板は、上記フレキシブル基板から構成されることを特徴とするものである。

本発明によれば、プリント基板の一端に外部回路接続部を形成し、プリント基板の他端に第１のパッケージ接続部を形成し、プリント基板に一部を残してプリント基板の一部の領域を囲むスリットを形成し、この領域に第２のパッケージ接続部を形成することにより、１つのフレキシブル基板によりパッケージと外部回路とを接続することが可能となるので、結果として、外部回路への接続が容易になる。

図１は、本発明の実施の形態に係るフレキシブル基板の上面の構成を模式的に示す平面図である。 図２は、本発明の実施の形態に係るフレキシブル基板の下面の構成を模式的に示す平面図である。 図３は、本発明の実施の形態に係るフレキシブル基板をパッケージに接続した状態を説明するための図である。 図４は、本発明の実施の形態に係るフレキシブル基板を回路基板に接続した状態を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本実施の形態に係るフレキシブル基板は、光電変換素子等を有する多チャンネルの光モジュールのパッケージと外部回路を構成する回路基板との接続に用いる場合を例について説明する。

＜フレキシブル基板の構成＞
図１，図２に示すように、本実施の形態に係るフレキシブル基板１は、可撓性を有する材料からなるフレキシブルプリント基板からなり、全体として略台形に形成されている。具体的には、平面視略矩形の第１の領域１１、下底が第１の領域１１の一辺に接続された平面視略台形の第２の領域１２、および、第１の領域よりも小さな平面視略矩形に形成され、１つの長辺が第２の領域１２の上底に接続された第３の領域１３から構成される。

第１の領域１１の中央部には、一部を残してフレキシブル基板１の一部をスリットで囲んだ領域２０が形成されている。具体的には、領域２０は、第３の領域１３の一方の短辺と略同一直線上に位置する直線状の第１のスリット２１と、第３の領域１３の他方の短辺と略同一直線上に位置し、第１のスリット２１と対向配置された直線状の第２のスリット２２と、一端が第１のスリット２１の第３の領域１３側の一端、他端が第２のスリット２２の第３の領域１３側の一端に接続されて、第３の領域１３の長辺と平行に対向配置された直線状の第３のスリット２３とから構成される、平面視略コの字状のスリットで囲まれている。ここで、スリットとは、プリント基板１を貫通する平面視線状の孔からなる。第３のスリット２３は、第３の領域１２の第２の領域１２に接続された一辺と同等の長さに形成されている。
また、第１のスリット２１および第２のスリット２２の他端には、平面視略円形の円スリット２４，２５が形成されている。
このような領域２０は、例えば、型押しなどによって形成される。

第１の領域１１の第２の領域１２に接続された辺と反対側の辺を含む端部１ａには、外部回路接続部３０が形成されている。この外部回路接続部３０は、端部１ａに含まれるその辺の延在方向に沿って所定間隔毎に１６個の電子端子３１ａ〜３１ｐが形成されている。これらの電子端子３１ａ〜３１ｐは、はんだ等により回路基板と接続される公知の電子端子から構成される。

第３の領域１３の第２の領域１２に接続された一辺と反対側の辺を含む端部１ｂには、第１のパッケージ接続部４０が形成されている。この第１のパッケージ接続部４０は、端部１ｂに含まれるその辺の延在方向に沿って所定間隔毎に８個の電子端子４１ａ〜４１ｄ，４１ｍ〜４１ｐが形成されている。これらの電子端子４１ａ〜４１ｄ，４１ｍ〜４１ｐは、図１に示すように、フレキシブル基板１の上面に印刷された配線４２ａ〜４２ｄ，４２ｍ〜４２ｐにより、１対１に対応する外部回路接続部３０の電子端子３１ａ〜３１ｄ，３１ｍ〜３１ｐと接続されている。本実施の形態において、配線４２ａ〜４２ｄ，４２ｍ〜４２ｐは、電源供給または低速データ通信用に用いられるＤＣ配線から構成される。
ここで、電子端子４１ａ〜４１ｄ，４１ｍ〜４１ｐは、はんだ等により回路基板と接続される公知の電子端子から構成される。

さらに、領域２０には、可動端となる第３のスリット２３の近傍に、第２のパッケージ接続部５０が形成されている。この第２のパッケージ接続部５０は、第３のスリット２３の近傍において、第３のスリット２３の延在方向に沿って所定間隔毎に８個の電子端子５１ｅ〜５１ｌが形成されている。これらの電子端子５１ｅ〜５１ｌは、図１に示すように、フレキシブル基板１の上面に印刷された直線状の配線５２ｅ〜５２ｌにより、１対１に対応する外部回路接続部３０の電子端子３１ｅ〜３１ｌと接続されている。本実施の形態において、配線５２ｅ〜５２ｌは、高周波のデータ信号を出力するための４ｃｈ差動マイクロストリップ線路（高周波配線）から構成される。

また、図２に示すように、フレキシブル基板１の下面には、フレキシブル基板１の外縁部、領域２０、外部回路接続部３０、第１のパッケージ接続部４０、および、第２のパッケージ接続部５０から所定間隔離間した領域に、導体配線６０が印刷されている。本実施の形態において、導体配線６０は、グラウンド用として機能する。なお、本実施の形態において、導体配線６０は電子端子３１ａ，３１ｐ，４１ａ，４１ｐに接続されているが、導体配線６０に接続される電子端子は接続するパッケージや回路基板に応じて適宜自由に設定することができる。

＜フレキシブル基板の接続方法＞
次に、本実施の形態に係るフレキシブル基板１の接続方法について説明する。

≪パッケージへの取付方法≫
まず、図３を参照して、パッケージ１００へのフレキシブル基板１の接続方法について説明する。
ここで、パッケージ１００は、多チャンネルの光モジュールの構成要素であって、光電変換素子等を収容した筐体から構成される。このパッケージ１００の１つの面には光ファイバ接続部１１０が配置され、この面と反対側の面には、フレキシブル基板１と接続するためのセラミックスからなる板状のテラス１２０が形成されている。このテラス１２０の上面１２１には、フレキシブル基板１の第１のパッケージ接続部４０の電子端子４１ａ〜４１ｄ，４１ｍ〜４１ｐに１対１に対応する電子端子（図示せず）が形成されている。同様に、テラス１２０の下面１２２には、フレキシブル基板１の第２のパッケージ接続部５０の電子端子５１ｅ〜５１ｌに１対１に対応する電子端子（図示せず）が形成されている。

はじめに、図１，図２に示したフレキシブル基板１を用意する。このフレキシブル基板１において、第１〜第３のスリット２１〜２３に囲まれた領域２０は、円スリット２４，２５を結ぶ線分を支点にして移動可能な状態となっており、その線分に平行な第３のスリット２３近傍の部分は可動端として機能する。これにより、その可動端に形成された第２のパッケージ接続部５０は、所定の位置に移動することが可能となる。

フレキシブル基板１を用意すると、第１のパッケージ接続部４０の電子端子４１ａ〜４１ｄ，４１ｍ〜４１ｐをテラス１２０の上面１２１に設けられた電子端子にはんだ付けする。同様に、第２のパッケージ接続部５０の５１ｅ〜５１ｌの電子端子をテラス１２０の下面１２２に設けられた電子端子にはんだ付けする。
この結果、フレキシブル基板１は、第１のパッケージ接続部４０がテラス１２０の上面１２１に固定され、第２のパッケージ接続部５０がテラス１２０の下面１２２に固定されることにより、パッケージ１００に接続された状態となる。

従来のように２枚のフレキシブル基板をパッケージのテラスに固定した場合、各フレキシブル基板は１箇所で固定されているので、接続端子同士を引き離す方向に力をかけるとはがれやすかった。しかしながら、本実施の形態では、テラス１２０を挟み込むように一枚のフレキシブル基板１を接続しているので、フレキシブル基板１を上に引っ張ったときには下面１２２に固定された第２のパッケージ接続部５０でその引っ張りに抗し、下に引っ張ったときには上面１２１に固定された第１のパッケージ接続部４０でその引っ張りに抗することができる。したがって、従来よりもパッケージ１００からのフレキシブル基板１の引きはがし強度を向上させることができる。

≪外部回路への取付方法≫
次に、図４を参照して、パッケージ１００に接続されたフレキシブル基板１の外部回路２００への接続方法について説明する。
ここで、外部回路２００は、公知のプリント基板等からなり、フレキシブル基板１を介して多チャンネルの光モジュールと電気信号の送受信を行う装置の一部をなしている。このような外部回路２００の上面には、電子端子３１ａ〜３１ｐに１対１に対応する複数の電子端子が一列に配列され、接続部２１０を形成している。

まず、外部回路２００上面の接続部２１０の各電子端子上にはんだを載置する。続いて、接続部２１０上に、パッケージ１００に接続されたフレキシブル基板１の外部回路接続部３０を載置する。このとき、対応する接続端子同士は、はんだを介して重なり合うようにされている。

接続部２１０上に外部回路接続部３０を載置して、加熱されたホットバー３００を外部回路接続部３０に所定時間当接させる。これにより、接続部２１０と外部回路接続部３０との間にあるはんだが溶融し、対応する接続端子同士がはんだ付けされることとなる。結果として、図４に示すように、フレキシブル基板１の外部回路接続部３０は、外部回路２００の接続部２１０に接続される。

従来のように、２枚のフレキシブル基板をパッケージのテラスの上下面という２箇所に接続した場合では、２枚のフレキシブル基板と回路基板を上下ひっくり返しながら順次はんだ等で固定する必要があった。しかしながら、本実施の形態では、外部回路２００とフレキシブル基板１との接続箇所が１箇所なので、ホットバーを用いたはんだ接続などで一度に接続することができ、結果として、組立工程数を減らすことができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、フレキシブル基板１の端部１ａに外部回路接続部３０を形成し、端部１ｂに第１のパッケージ接続部４０を形成し、フレキシブル基板１に一部を残してスリットにより囲まれたフレキシブル基板１の一部の領域２０を形成し、この領域２０に第２のパッケージ接続部第２のパッケージ接続部５０を設けることにより、１つのフレキシブル基板１によってパッケージ１００と外部回路２００とを接続することが可能となるので、結果として、外部回路２００への接続が容易になる。

すなわち、本実施の形態では、外部回路２００側の接続部が外部回路接続部３０の１つだけなので、外部回路３０を外部回路２００に容易に接続することができる。また、従来のように、外部回路側の電子端子を基板の両面に設けたり、基板の１つの面に前後にずらして設けたりしなくてよいので、手間が軽減される。また、外部回路の基板上の電子端子の配置やフレキシブル基板の曲げ方の調整などの実装上の制約も少なくなるので、その接続がより容易になる。また、従来は２枚必要であったフレキシブル基板が一枚で済むので、部品点数が減り、結果として、低コスト化や小型化も実現できる。

なお、本実施の形態では、フレキシブル基板１を多チャンネルの光モジュールに用いる場合を例に説明したが、フレキシブル基板１の用途は多チャンネルの光モジュールに限定されず、各種装置に適用できることは言うまでもない。

また、本実施の形態において、フレキシブル基板１は第１の領域１１〜第３の領域１３から構成される平面形状を有する場合を例に説明したが、フレキシブル基板１の平面形状はこれに限定されず、例えば、矩形など適宜自由に設定できることは言うまでもない。

また、本実施の形態において、領域２０は、平面視略コの字状に形成される場合を例に説明したが、その形状は平面視略コの字状に限定されず、接続先の装置の端子の位置や形状に応じて適宜自由に設定することができる。また、平面視略コの字状に形成した場合においても、第２のパッケージ接続部５０を設ける箇所は第３のスリット２３近傍に限定されず、例えば、第１のスリット２１や第２のスリット２２の近傍に形成するようにしてもよい。さらに、領域２０を設ける数量も１つに限定されず、複数設けるようにしてもよい。これらより、パッケージ１００側の接続端子を設ける位置の自由度が高くできる。

また、本実施の形態では、電子端子３１ａ〜３１ｐと、電子端子４１ａ〜４１ｄ，４１ｍ〜４１ｐおよび電子端子５１ｅ〜５１ｌとが１対１に接続される場合を例に説明したが、例えば１対多など、１対１に接続されないようにしてもよい。

また、本実施の形態では、フレキシブル基板１をパッケージ１００に接続するとき、第１のパッケージ接続部３０の次に第２のパッケージ接続部４０を接続する場合を例に説明したが、その順番は逆でもよいことは言うまでもない。

また、本実施の形態においては、高周波配線とＤＣ配線がフレキシブル基板１の同じ面に配置される場合を例に説明したが、それらは異なる面に配置するようにしてもよい。同様に、グラウンド配線として機能する導体配線６０についても、どちらの面に配置してもよく、高周波配線やＤＣ配線と混在するようにしてもよい。

また、本実施の形態において、電子端子３１ａ〜３１ｐおよび電子端子４１ａ〜４１ｄ，４１ｍ〜４１ｐははんだ付けによりパッケージ１００に接続される場合を例に説明したが、それらの電子端子の接続方法ははんだ付けに限定されず、例えば、ピンなど各種接続方法を用いて接続することができる。

本発明は、１つの面に形成された接続端子と、複数の面に形成された接続端子との接続が必要な各種装置に適用することができる。

１…フレキシブル基板、１ａ，１ｂ…端部、１１…第１の領域、１２…第２の領域、１３…第３の領域、２０…領域、２１…第１のスリット、２２…第２のスリット、２３…第３のスリット、２４，２５…円スリット、３０…外部回路接続部、３１ａ〜３１ｐ…電子端子、４０…第１のパッケージ接続部、４１ａ〜４１ｄ，４１ｍ〜４１ｐ…電子端子、４２ａ〜４２ｄ，４２ｍ〜４２ｐ…配線、５０…第２のパッケージ接続部、５１ｅ〜５１ｌ…電子端子、５２ｅ〜５２ｌ…配線、６０…導体配線、１００…パッケージ、１１０…光ファイバ接続部、１２０…テラス、２００…回路基板、２１０…接続部、３００…ホットバー。

上記フレキシブル基板において、領域は、平面視略コの字状に形成され、複数の第１の電子端子、複数の第２の電子端子および複数の第３の電子端子は、それぞれ同じ方向に沿って配列されるようにしてもよい。

Claims (3)

1. 可撓性を有するプリント基板と、
   このプリント基板の一端に形成され、第１の電子端子を複数有する外部回路接続部と、
   前記プリント基板の他端に形成され、前記第１の電子端子に接続された複数の第２の電子端子を有する第１のパッケージ接続部と、
   前記プリント基板に形成され、一部を残して前記プリント基板の一部の領域を囲むスリットと、
   このスリットで囲まれた前記領域の可動端に形成され、前記第１の電子端子に接続された複数の第３の電子端子を有する第２のパッケージ接続部と
   を備えたことを特徴とするフレキシブル基板。
2. 請求項１記載のフレキシブル基板において、
   前記領域は、平面視略コの字状に形成され、
   複数の前記第１の電子端子、複数の前記第２の電子端子および複数の前記第３の電子端子は、それぞれ第１の方向に沿って配列される
   ことを特徴とするフレキシブル基板。
3. 光電変換素子を有するパッケージと、このパッケージに配置された光ファイバ接続部と、前記パッケージと外部回路とを接続するプリント基板とを備えた光モジュールであって、
   前記プリント基板は、請求項１または２記載のフレキシブル基板から構成される
   ことを特徴とする光モジュール。