JP2008187428A - マイクロストリップ線路を有するフレキシブル基板、およびこれを用いた光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロストリップ線路を有するフレキシブル基板をリジッドな配線基板に簡単かつ確実に半田付けできるようにする。
【解決手段】可撓性の樹脂フィルム１１の互いに対向する第１の面１１ａ、第２の面１１ｂ上にそれぞれ第１導体１２と第２導体１３が形成されるとともに、第１の面１１ａには、第１導体１２と分離した位置に電極１４が設けられ、この電極１４と第２の面１１ｂに形成された第２導体１３とがバイアホール１５内の導体１６を介して接続されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、マイクロストリップ線路を有するフレキシブル基板、およびこれを用いた光モジュールに関する。

一般に、高周波信号を伝送する場合には、同軸ケーブルが広く使用されているが、このような同軸ケーブルは、嵩張って小型化が難しい。そこで、従来技術では、同軸ケーブルに代わるものとしてマイクロストリップ線路を形成したフレキシブル基板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

すなわち、上記の特許文献１記載のフレキシブル基板は、ポリイミドやポリエステル等の可撓性の樹脂フィルムの互いに対向する一方側の表面に信号伝送路なる信号導体を、他方側の表面に接地用となるグランド導体をそれぞれ形成して構成されている。このようなフレキシブル基板を用いれば、小型化が図れるとともに、伝送特性を劣化させずに高周波信号伝送が可能になる。

特開平９−１３９６１０号公報

ところで、特許文献１に記載されているようなフレキシブル基板をリジッドな配線基板に電気的に接続する場合、従来より導電性エポキシ樹脂などの導電性接着剤や半田を用いて接合するようにしている。

しかしながら、フレキシブル基板とリジッドな配線基板との接続に導電性接着剤を用いると、半田付けする場合に比べて接続抵抗が大きくなり、信号伝送特性が劣化し、また、接着剤による固定なので長期の接合信頼性が低いという問題がある。

また、フレキシブル基板とリジッドな配線基板とを半田付けする場合、フレキシブル基板と配線基板との間に半田を介在させた状態で、フレキシブル基板上からヒートツールにて加熱する方法が一般に採用される。このような方法で半田付けする場合、フレキシブル基板の樹脂フィルムは、熱伝導率の極めて低いポリイミド等の有機材料からなるため、従来構造のものでは、信号導体側の表面を加熱しても、グランド導体側の表面にまで十分な熱が伝導されず、フレキシブル基板と配線基板との間に介在された半田が溶融しにくいという問題が生じる。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、リジッドな配線基板に容易かつ確実に半田付けすることができるマイクロストリップ線路を有するフレキシブル基板を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明のマイクロストリップ線路を有するフレキシブル基板（以下、単にフレキシブル基板と称する）は、可撓性の樹脂フィルムの互いに対向する第１と第２の面上にそれぞれ第１導体と第２導体が形成され、上記第１の面には、上記第１導体と分離した位置に電極が設けられ、この電極と上記第２の面に形成された第２導体とがバイアホール内の導体を介して接続されていることを特徴としている。

本発明によれば、フレキシブル基板とリジッドな配線基板とを、フレキシブル基板上からヒートツールにて加熱して半田付けする場合、第１導体と共に形成されている電極が加熱されて、その熱が電極からバイアホール内の導体を経由して第２導体に効率良く伝導される。このため、第２導体を配線基板に容易かつ確実に半田付けすることができる。しかも、基本的には半田付けにより両者を接続するため、導電性接着剤を用いる場合よりも接続抵抗が小さく良好に特性を維持できるとともに、長期信頼性を確保することができる。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１におけるフレキシブル基板をリジッドな配線基板に接続した状態を示す斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

この実施の形態１のフレキシブル基板１は、ポリイミドやポリエステル等の有機材料からなる可撓性で絶縁性の樹脂フィルム１１を有し、この樹脂フィルム１１の互いに対向する第１、第２の面１１ａ，１１ｂの内、第１の面１１ａに第１導体としての左右一対の信号導体１２が、第２の面に第２導体としてのグランド導体１３がそれぞれ形成されている。そして、信号導体１２とグランド導体１３は、例えば銅などの金属を用いて写真製版とめっき、またはスパッタなどのドライプロセスによりパターン形成されたもので、両者でマイクロストリップ線路が構成されている。

さらに、この実施の形態１の特徴として、フレキシブル基板１の端部の第１の面１１ａには、一対の信号導体１２で挟まれた位置に電極１４が設けられている。この電極１４は、信号導体１２とは分離して形成されていて電気的に絶縁された状態となっている。また、樹脂フィルム１１、電極１４およびグランド導体１３を上下に貫通してバイアホール１５が形成されており、このバイアホール１５内に設けられた導体１６によって電極１４とグランド導体１３とが接続されている。なお、バイアホール１５は、フレキシブル基板１の製造過程において、例えば電極１４とグランド導体１３をエッチングして開口部を形成してからその開口部の形成箇所に位置する樹脂フィルム１１をレーザ加工により削除して形成することができる。

そして、このフレキシブル基板１の端部のグランド導体１３は、例えば光モジュールなどを構成するためのリジッドな配線基板２の端子電極２２に半田３により接合されている。

ここで、フレキシブル基板１を配線基板２に半田３で接合する際には、半田３をグランド導体１３と配線基板２の端子電極２２との間に配置した状態で、信号導体１２と電極１４に加熱ツール（図示せず）を接触させて加熱、加圧する。その際、電極１４とグランド導体１３とはバイアホール１５内の導体１６でつながっているので、熱は電極１４からバイアホール１５内の導体１６およびグランド導体１３を経由して半田３に効率良く伝導される。この場合、半田３の融点（例えばＳｎＡｇＣｕの場合は２１８℃）以上で、かつフレキシブル基板１の基材である樹脂フィルム１１の耐熱温度以下の状態で温度を伝えることができるため、半田３をバイアホール１５直下のみでなく、その周りも均一に溶融することができ、グランド導体１３を配線基板２の端子電極２１に容易かつ確実に半田付けすることが可能となる。

また、この実施の形態１では、グランド導体１３を貫通してバイアホール１５が形成されているので、熔融した半田３がバイアホール１５内を充填する。このため、半田３はバイアホール１５内で突起を形成することになり、半田３とフレキシブル基板１との接触面積が増える。その結果、半田付けによる機械的強度を向上させることができ、長期信頼性を確保することができる。

実施の形態２．
図３は本発明の実施の形態２におけるフレキシブル基板をリジッドな配線基板に接続した状態を示す斜視図、図４は図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。なお、図１および図２に示した実施の形態１と対応する構成部分には同一の符号を付す。

この実施の形態２のフレキシブル基板１の特徴は、バイアホール１５がグランド導体１３と樹脂フィルム１１を共に貫通しているが電極１４までは貫通しておらず、第１の面１１ａにおいて電極１４がバイアホール１５を覆って形成されていることである。なお、バイアホール１５は、フレキシブル基板１の製造過程において、例えばグランド導体１３の一部をエッチングして開口部を形成してからその開口部の形成箇所に位置する樹脂フィルム１１をレーザ加工により削除して形成することができる。

したがって、この実施の形態２では、電極１４はバイアホール１５による開口部を有しないため、半田付けの際、溶融した半田３がバイアホール１５を経由して第１の面１１ａまで這い上がってくるのを防止することができる。これにより、一対の信号導体１２がバイアホール１５を経由してはい上がってきた半田によって短絡するおそれがなくなり、信頼性をさらに向上させることができる。
その他の構成および作用効果は、実施の形態１の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。

実施の形態３．
図５は本発明の実施の形態３におけるフレキシブル基板をリジッドな配線基板に接続した状態を示す斜視図、図６は同フレキシブル基板の半田付け端部の第２の面を示す平面図である。なお、図３および図４に示した実施の形態２と対応する構成部分には同一の符号を付す。

この実施の形態３のフレキシブル基板１の特徴は、バイアホール１５の断面形状が楕円形に形成されていることである。また、実施の形態２の場合と同様、第１の面１１ａにおいて電極１４がバイアホール１５を覆って形成されている。このように、バイアホール１５の断面形状が楕円形に形成されることにより、実施の形態２の場合よりも配線基板２に対する接合強度を向上させることができる。
その他の構成および作用効果は、実施の形態２の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。

実施の形態４．
図７は本発明の実施の形態４におけるフレキシブル基板を用いた光モジュールの平面図、図８は図７のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。なお、図３および図４に示した実施の形態２と対応する構成部分には同一の符号を付す。

この実施の形態４の光モジュール４は、ケース５内に光電変換用の光素子６、配線基板としてのモジュール端子２、およびフレキシブル基板１が収納され、また、ケース５を内外に貫通して外部信号端子７が設けられている。そして、モジュール端子２の上に光素子６が搭載されるとともに、フレキシブル基板１のグランド導体１３がモジュール端子２の端子電極２２に半田３で接合されている。また、光素子６とフレキシブル基板１の各信号導体１２の一端がリードワイヤ８を介してそれぞれ電気的に接続され、各信号導体１２の他端側は外部信号端子７に接続されている。

この実施の形態４のように、光素子６と外部信号端子７とを電気的に接続する線路としてこのようなフレキシブル基板１を用いれば、微細配線が形成できるために光モジュール４を小型化できるという利点が得られる。しかも、このフレキシブル基板１の基材となる樹脂フィルム１１は熱伝導率が低いので、ケース５の外部から光素子６への熱流入を抑えることができる。このため、光素子６の特性劣化を有効に防止することができる。

なお、上記の実施の形態１〜３では、グランド導体１３が半田３でリジッドな配線基板２に接続された構成について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば樹脂フィルム１１の第１の面１１ａにグランド導体１３を、第２の面１１ｂに信号導体１２をそれぞれ形成し、信号導体１２を半田３で配線基板２に接続する構成であっても、本発明を適用することが可能である。

本発明の実施の形態１におけるフレキシブル基板をリジッドな配線基板に接続した状態を示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明の実施の形態２におけるフレキシブル基板をリジッドな配線基板に接続した状態を示す斜視図である。 図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 本発明の実施の形態３におけるフレキシブル基板をリジッドな配線基板に接続した状態を示す斜視図である。 同フレキシブル基板の半田付け端部における第２の面を示す平面図である。 本発明の実施の形態４におけるフレキシブル基板を用いた光モジュールの平面図である。 図７のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

符号の説明

１ フレキシブル基板、２ 配線基板、３ 半田、４ 光モジュール、６ 光素子、
１１ 樹脂フィルム、１１ａ 第１の面、１１ｂ 第２の面、
１２ 信号導体（第１導体）、１３ グランド導体（第２導体）、１４ 電極、
１５ バイアホール、１６ 導体。

Claims (4)

1. 可撓性の樹脂フィルムの互いに対向する第１と第２の面上にそれぞれ第１導体と第２導体が形成され、上記第１の面には、上記第１導体と分離した位置に電極が設けられ、この電極と上記第２の面に形成された第２導体とがバイアホール内の導体を介して接続されていることを特徴とするマイクロストリップ線路を有するフレキシブル基板。
2. 上記電極は、上記第１の面においてバイアホールを覆って形成されていることを特徴とするマイクロストリップ線路を有するフレキシブル基板。
3. 上記バイアホールは断面形状が楕円形に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマイクロストリップ線路を有するフレキシブル基板。
4. 上記請求項１〜３のいずれか１項に記載のマイクロストリップ線路を有するフレキシブル基板を備えてなる光モジュール。

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