フレキシブル光電配線モジュール
【課題】信号伝送方向と垂直方向の幅を狭くすることができ、小径のヒンジに対しても配設可能とする。
【解決手段】フレキシブル光電配線モジュールにおいて、光配線路１２と電気配線１１を有し、これらが位置合わせされて一体形成された可撓性のフレキシブル光電配線板１０と、光電配線板１０に搭載され、光配線路１２に光結合された光半導体素子１３と、長辺が光電配線板１０の配線長方向に沿うように光電配線板１０に搭載され、長辺に沿って形成された電気接続端子が電気配線１１に電気的に接続され、電気接続端子及び電気配線１１を介して電気信号を入力又は／及び出力し、光半導体素子１３を駆動する略長方形の駆動ＩＣ１４とを具備し、電気配線１１が駆動ＩＣ１４の電気接続端子から光電配線板１０の配線長方向の側面に引き出される。
【解決手段】フレキシブル光電配線モジュールにおいて、光配線路１２と電気配線１１を有し、これらが位置合わせされて一体形成された可撓性のフレキシブル光電配線板１０と、光電配線板１０に搭載され、光配線路１２に光結合された光半導体素子１３と、長辺が光電配線板１０の配線長方向に沿うように光電配線板１０に搭載され、長辺に沿って形成された電気接続端子が電気配線１１に電気的に接続され、電気接続端子及び電気配線１１を介して電気信号を入力又は／及び出力し、光半導体素子１３を駆動する略長方形の駆動ＩＣ１４とを具備し、電気配線１１が駆動ＩＣ１４の電気接続端子から光電配線板１０の配線長方向の側面に引き出される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、フレキシブル光電配線モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータや携帯電話等のモバイル通信機器において、信号処理プロセッサとディスプレイの間の信号伝送に対する高速化と低ノイズ化の要求が強くなっている。このため、電気配線と高速且つ低ノイズの信号伝送が可能な光配線を複合した光電気配線が注目されている。
【０００３】
特に、一般的なモバイル通信機器は、信号処理プロセッサが収納された本体側筐体とディスプレイが収容されたディスプレイ筐体が可動部品であるヒンジで接続されているため、光電気配線媒体には可撓性を備えることが求められる。可撓性を備えた光電気配線媒体としては、例えば電気配線を有するフレキシブル電気配線板に光配線路を有するフレキシブル光配線板を搭載したフレキシブル光電配線板や、フレキシブル光電配線板に光半導体素子を搭載したフレキシブル光電配線モジュールがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０８０４５１号公報
【特許文献２】特開２００８−１５９７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発明が解決しようとする課題は、信号伝送方向と垂直方向の幅を狭くすることができ、小径のヒンジに対しても設置可能とするフレキシブル光電配線モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態のフレキシブル光電配線モジュールは、光配線路と第１の電気配線と第２の電気配線とを有し、前記光配線路と前記第１及び第２の電気配線とが位置合わせされて一体形成された可撓性のフレキシブル光電配線板と、前記フレキシブル光電配線板に搭載され、前記第２の電気配線に電気的に接続され、前記光配線路に光結合された光半導体素子と、長辺が前記フレキシブル光電配線板の配線長方向に沿うように前記フレキシブル光電配線板に搭載され、前記長辺に沿って形成された電気接続端子を有し、前記第１及び第２の電気配線に電気的に接続され、前記電気接続端子及び前記第１の電気配線を介して電気信号を入力又は／及び出力し、前記第２の電気配線を介して前記光半導体素子を駆動する略長方形の駆動ＩＣと、を具備している。そして、前記第１の電気配線が、前記駆動ＩＣの前記電気接続端子から前記フレキシブル光電配線板の配線長方向の側面に引き出される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係わるフレキシブル光電配線モジュールの概略構成を示す平面図。
【図２】図１のフレキシブル光電配線モジュールの要部構成を示す断面図。
【図３】第２の実施形態に係わるフレキシブル光電配線モジュールの概略構成を示す平面図。
【図４】図３のフレキシブル光電配線モジュールの要部構成を示す断面図。
【図５】第３の実施形態に係わるフレキシブル光電配線モジュールに用いたフレキシブル光電配線板の構成を示す平面図。
【図６】第３の実施形態に係わるフレキシブル光電配線モジュールの概略構成を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら本実施形態の説明を行っていく。ここでは、幾つか具体的材料や構成を例に用いて説明を行っていくが、同様な機能を持つ材料や構成であれば同様に実施可能である。従って、以下の実施形態に限定されるものではない。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１及び図２は、第１の実施形態に係わるフレキシブル光電配線モジュールの概略構成を説明するためのもので、図１は全体構成を示す上面図、図２は光半導体素子及び駆動ＩＣの搭載部の構成を示す断面図である。
【００１０】
本実施形態のフレキシブル光電配線モジュールは、電気配線１１（第１の電気配線１１ａ〜１１ｄ、第２の電気配線１１ｅ，１１ｆ）と光配線路（光導波路コア）１２を有するフレキシブル光電配線板１０に、光半導体素子１３（発光素子１３ａ，受光素子１３ｂ）、駆動ＩＣ１４（１４ａ，１４ｂ）を搭載してある。
【００１１】
駆動ＩＣ１４ａには電気配線１１ａ，１１ｂが接続され、これらはフレキシブル光電配線板１０の側面に引き出されている。駆動ＩＣ１４ｂには電気配線１１ｃ，１１ｄが接続され、これらはフレキシブル光電配線板１０の側面に引き出されている。また、発光素子１３ａには電気配線１１ｅが接続され、この電気配線１１ｅは駆動ＩＣ１４ａと接続される。受光素子１３ｂには電気配線１１ｆが接続され、この電気配線１１ｆは駆動ＩＣ１４ｂと接続される。
【００１２】
図１のフレキシブル光電配線モジュールでは、電気配線１１ａ，１１ｂから入力されるパラレル電気信号（例えば映像信号であるＲＧＢ２４ｂｉｔ信号、水平同期信号、垂直同期信号、クロック信号）を駆動ＩＣ１４ａが多重化（シリアル化）し、発光素子１３ａを駆動する。また、受光素子１３ｂが生成する受光電流を駆動ＩＣ１４ｂが増幅すると共に逆多重化（パラレル化）し、電気配線１１ｃ，１１ｄに電気信号を出力する。このようにして、電気配線１１ａ，１１ｂから入力される電気信号よりも高速の信号伝送（例えば１０Ｇｂｐｓ）が可能である。また、不図示の電気配線によって、フレキシブル光電配線モジュールの一端から他端への電力供給や、例えばＩ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）やＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）といった低速の信号伝送（例えば１０ｋｂｐｓ）が可能である。
【００１３】
パラレル電気信号をシリアル電気信号に変換するシリアライズ機能を有する駆動ＩＣ１４ａでは、入力信号数が例えば３０近くある。このため、信号入出力パッドを例えば１２５μｍピッチで一列に並べると約３．８ｍｍ、二列に並べると約１．９ｍｍになる。
【００１４】
このような長さの駆動ＩＣを搭載したフレキシブル光電配線モジュールを、小径のヒンジ（例えば配線スペースの内径１ｍｍ）に通すため、本実施形態では、駆動ＩＣの信号入出力パッドをフレキシブル光電配線モジュールの配線長方向に配列し、電気配線１１ａ〜１１ｄをフレキシブル光電配線板１０の長手方向の側面に引き出している。これにより、電気配線１１ａ〜１１ｄをフレキシブル光電配線板１０の短辺方向の側面に引き出す場合に比し、フレキシブル光電配線モジュールの幅（フレキシブル光電配線板１０の信号伝送方向と垂直方向）を大幅に低減することができる。例えば、駆動ＩＣ１４は幅０．５ｍｍ、長さ２ｍｍであり、フレキシブル光電配線板１０は、幅１ｍｍ、長さ１２０ｍｍである。
【００１５】
図１では、信号入出力パッドが２列あり、駆動ＩＣ１４の紙面上下方向に電気配線１１ａ〜１１ｄを引き出しているが、信号入出力パッドを１列とし、駆動ＩＣ１４の紙面上下方向のどちらか一方に電気配線を引き出しても良い。なお、光半導体素子１３は、例えば幅０．３ｍｍ、長さ０．３ｍｍであり、駆動ＩＣ１４よりも小型であるため、小径のヒンジへの設置の妨げにはならない。
【００１６】
フレキシブル光電配線板１０は、可撓性を有し、ベースフィルム２０（例えばポリイミド、厚さ２５μｍ）、電気配線１１（例えば圧延Ｃｕ、厚さ１２μｍ）、光導波路コア１２（例えば厚さ３０μｍ）、光導波路クラッド２１（２１ａ，２１ｂ）（例えば合計厚さ５０μｍ）、カバーレイ２２（例えばポリイミド、厚さ２５μｍ）を積層して貼り合わせたラミネート構造を有する。
【００１７】
電気配線１１として用いるＣｕ箔は、接着層を介してベースフィルム２０と一体化したものや、Ｃｕ箔を表面粗化してベースフィルム２０に直接熱圧着したものを用いれば良い。電気配線１１はベースフィルム２０上に積層したＣｕ箔のパターニングで形成し、その一部に例えばＮｉ／Ａｕ（例えば厚さ５μｍ／０．３μｍ）をメッキして電気接続端子として用いても良い。電気配線１１の一部は光半導体素子１３や駆動ＩＣ１４に接続し、後述の電気入出力による光信号の伝送が可能である。なお、電気配線１１のパターニング形状は必要に応じて適宜変更可能である。また、電気接続端子や放熱用のランド等を除き、電気配線１１の表面はカバーレイやフォトレジストを積層して絶縁することが望ましい。
【００１８】
光導波路コア１２及び光導波路クラッド２１は、光伝送波長に対して透明な材料（例えばアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂）であり、これらが光配線層を構成する。光配線層を形成するには、ベースフィルム２０の裏面側に第１の光導波路クラッド２１ａ（例えば厚さ１０μｍ）、光導波路コア１２を順に積層して貼り合わせ、上記した電気配線１１のパターニング形状に合わせて光導波路コア１２をパターニングする。続いて、第２の光導波路クラッド２１ｂ（例えば厚さ４０μｍ）をパターニングされた光導波路コア１２上に積層して貼り合わせる。光導波路コア１２は、光導波路クラッド２１よりも屈折率が高いため、光配線路である光導波路コア１２に入射した光は、光導波路コア１２に閉じ込められて伝播する。
【００１９】
上述のように光配線層を形成することで、光導波路コア１２と電気配線１１の位置合わせを非常に高精度に行うことができる。これにより、フレキシブル光電配線板１０では、例えば個別に形成した光のフレキシブル配線板と電気のフレキシブル配線板を位置合わせして貼り合わせた複合型のフレキシブル光電配線板に比し、光半導体素子１３と光導波路コア１２との位置合わせ精度を高くすることができる。さらに、温度変化による光半導体素子１３と光導波路コア１２との相対位置変動を小さくすることができ、生産性や信頼性の高い光電気フレキシブル配線モジュールが実現できる。
【００２０】
なお、上記した光導波路コア１２は、感光して屈折率が変化する樹脂を光導波路フィルムとして用い、この光導波路フィルムへのパターン露光によって形成することも可能である。また、上記した光配線層の形成方法では、まず電気配線１１を形成し、電気配線１１のパターニング形状に位置合わせして光導波路コア１２をパターニング形成する例を示したが、逆に、まず光配線層を形成し、光導波路コア１２のパターニング形状に位置合わせして電気配線１１をパターニング形成することもできる。なお、光導波路コア１２の本数及びパターニング形状は必要に応じて適宜変更可能である。
【００２１】
光導波路コア１２の両端には４５度ミラーを設けており、光導波路コア１２を伝播する光をフレキシブル光電配線板１０の表面に対してほぼ垂直方向に取り出すこと、及びフレキシブル光電配線板１０の表面に対してほぼ垂直方向から入射した光を光導波路コア１２に結合することができる。４５度ミラーは、例えばレーザアブレーション、ダイシング、プレス加工等で形成可能であり、反射率向上のためミラー面に金属（例えばＡｕ等）を蒸着しても良い。なお、４５度ミラーの角度（光の進行方向に対する角度）は正確に４５度でなくとも良いが、実効的には３０度から６０度の範囲に収めることが望ましい。
【００２２】
光半導体素子１３は、例えばＧａＡｓ基板に作製した発光素子又は受光素子を用い、発光又は受光波長を例えば８５０ｎｍとする。発光素子１３ａとして例えば面発光レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER：ＶＣＳＥＬ）、受光素子１３ｂとして例えばＰＩＮフォトダイオード（Photo Diode：ＰＤ）を用いることができる。なお、光半導体素子１３は化合物半導体（例えば、ＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ，ＳｉＧｅ等）やＳｉ、Ｇｅ等の基板に形成しても良いし、発光又は受光波長は必要に応じて適宜変更可能である。また、光半導体素子１３として、１つのチップ内に複数の光素子が形成されたアレイチップを用いても良いし、１つのチップ内に発光素子と受光素子の両方が形成された光半導体素子を用いても良い。さらに、１つの素子で発光と受光の両方が可能な光半導体素子を用いても良い。
【００２３】
光半導体素子１３は、その発光部又は受光部が光導波路コア１２に形成した４５度ミラーと対向するように位置合わせして、例えば超音波フリップチップ実装によりフレキシブル光電配線板１０に搭載する。これにより、光導波路コア１２の一端側に搭載された発光素子１３ａと他端側に搭載された受光素子１３ｂは、光導波路コア１２を通して光結合しており、フレキシブル光電配線モジュールの一端側と他端側の間で光信号伝送を行うことができる。また、光半導体素子１３は、光半導体素子１３に形成されたＡｕバンプ１７を介して電気配線１１に電気接続しており、これにより電気入出力で光信号の伝送が可能である。電気接続方法として、例えば、半田バンプによるバンプ接続や、ワイヤボンディング接続を用いても良い。
【００２４】
図１では、フレキシブル光電配線板１０の一端側に発光素子１３ａを１つ、他端側に受光素子１３ｂを１つ搭載しているが、更に別の光半導体素子を搭載しても良い。図１では光信号の伝送方向を光電気フレキシブル配線板１０の一端側から他端側への単方向としているが、一端側に受光素子、他端側に発光素子を搭載して、図１とは逆方向の光信号伝送を行っても良いし、一端側に発光素子と受光素子、他端側に受光素子と発光素子を搭載して双方向の光信号伝送を行っても良い。
【００２５】
駆動ＩＣ１４は、例えば超音波フリップチップ実装によりフレキシブル光電配線板１０に搭載し、駆動ＩＣ１４に形成されたＡｕバンプ１７を介して電気配線１１に電気接続している。駆動ＩＣ１４ａは、電気配線１１ａ，１１ｂから入力される電気信号に応じて発光素子１３ａにバイアス電流及びドライブ電流を供給する。駆動ＩＣ１４ｂは、受光素子１３ｂに逆バイアス電圧を印加すると共に、受光素子１３ｂが生成する受光電流を増幅し、電気配線１１ｃ，１１ｄに電気信号を出力する。なお、駆動ＩＣ１４は、駆動ＩＣ１４ａ，１４ｂの両方の機能を有する駆動ＩＣ（トランシーバ）であっても良い。
【００２６】
光半導体素子１３及び駆動ＩＣ１４の底面及び側面にはアンダーフィル樹脂１８を塗布してある。アンダーフィル樹脂１８は、例えばエポキシ系樹脂であって、例えば加熱又は紫外線照射等によって固化してある。アンダーフィル樹脂１８により、電気配線１１と光半導体素子１３及び駆動ＩＣ１４との電気接続を高信頼で保持できる。また、光半導体素子１３と光導波路コア１２との間にできる空隙を埋めて光結合効率を向上すると共に、光半導体素子１３と光導波路コア１２との間にできる空隙での光の反射を抑制することが可能であり、高効率且つ高信頼の光結合が可能となる。
【００２７】
なお、光半導体素子１３と光導波路コア１２との間にできた空隙の充填に用いるアンダーフィル樹脂と、電気配線１１と光半導体素子１３及び駆動ＩＣ１４との電気接続の保持に用いるアンダーフィル樹脂は異なる樹脂を用いても良い。何れの場合にも、光半導体素子１３と光導波路コア１２との間にできた空隙の充填に用いるアンダーフィル樹脂は、光伝送波長に対して透明であることが望ましい。
【００２８】
第２の光導波路クラッド２１ｂ上には、例えばエポキシ系樹脂からなる接着層を介してカバーレイ２２を積層してある。これにより光配線層の保護が可能である。なお、回路領域を含むフレキシブル光電配線モジュールの両端部の裏面に、例えば厚さ１００μｍのポリイミドからなる補強板をさらに積層しても良い。これにより、チップ搭載部の可撓性を低減し、光半導体素子１３、駆動ＩＣ１４の実装を容易にすることや、フレキシブル光電配線板の屈曲により光半導体素子１３、駆動ＩＣ１４にダメージが入ることを防ぐことができる。
【００２９】
このように本実施形態によれば、駆動ＩＣ１４の信号入出力パッドをフレキシブル光電配線モジュールの配線長方向に配列し、電気配線１１ａ〜１１ｄをフレキシブル光電配線板１０の長手方向の側面に引き出すことにより、フレキシブル光電配線板１０の幅を大幅に低減している。これにより小径のヒンジに対しても設置可能なフレキシブル光電配線モジュールを実現することが可能となる。
【００３０】
（第２の実施形態）
図３及び図４は、第２の実施形態に係わるフレキシブル光電配線モジュールの概略構成を説明するためのもので、図３は全体構成を示す上面図、図４は光半導体素子搭載部の構成を示す断面図である。
【００３１】
本実施形態のフレキシブル光電配線モジュールは、図１で説明したフレキシブル光電配線板を、接着シート４０を介してフレキシブル電気配線板３０に搭載し、フレキシブル光電配線板１０の電気配線１１とフレキシブル電気配線板３０の電気配線３１をそれぞれワイヤボンディング４１で電気接続することにより構成されている。
【００３２】
ここで、３１ａ〜３１ｄはフレキシブル光電配線板１０の電気配線１１ａ〜１１ｄ（第１の電気配線）にそれぞれ接続される電気配線（第３の電気配線）であり、３１ｅ，３１ｆはフレキシブル光電配線板１０光配線路１２と平行に配設された電気配線である。
【００３３】
図３のフレキシブル光電配線モジュールでは、フレキシブル光電配線モジュールの一端から他端への電力供給や、低速の信号伝送をフレキシブル電気配線板３０の電気配線３１（３１ｅ，３１ｆ）で行うことにより、フレキシブル光電配線板１０のみで全ての電気配線及び光信号伝送を行う場合に比べて、フレキシブル光電配線板１０の面積を大幅に低減することが可能である。これにより、フレキシブル光電配線モジュールの低コスト化が可能である。
【００３４】
また、図３のフレキシブル光電配線モジュールを、フレキシブル光電配線板１０の長辺方向に沿って折り曲げたり丸めたりすることで、小径のヒンジにも配線可能である。フレキシブル電気配線板３０の長辺方向に沿ってスリットやハーフカット加工を行うことで、折り曲げやすくしても良い。
【００３５】
図３では、紙面上下方向に電気配線３１を引き出しているが、紙面上下方向のどちらか一方に電気配線３１を引き出しても良い。また、電気配線３１の引き回しにより、フレキシブル電気配線板３０の端部方向に電気配線３１を引き出しても良い。図３では、フレキシブル光電配線板１０をフレキシブル電気配線板３０のほぼ中央付近に搭載してあるが、紙面上下方向のどちらか一方に偏っていても良い。
【００３６】
フレキシブル電気配線板３０は可撓性を有するものであり、図４に示すように、電気配線３１（例えば圧延Ｃｕ箔、厚さ１２μｍ）、ベースフィルム３２（例えばポリイミド、厚さ２５μｍ）、補強板３３（例えばポリイミド、厚さ１００μｍ）などから構成される。フレキシブル電気配線板３０はこれらを積層して貼り合わせたラミネート構造を有し、例えば幅１０ｍｍ、長さ１５０ｍｍとする。
【００３７】
電気配線３１として用いるＣｕ箔は、接着層を介してベースフィルム３２と一体化したものや、Ｃｕ箔を表面粗化してベースフィルム３２に直接熱圧着したものを用いれば良い。電気配線３１は、ベースフィルム３２上に積層したＣｕ箔のパターニングで形成し、その一部に例えばＮｉ／Ａｕ（例えば厚さ５μｍ／０．３μｍ）をメッキして電気接続端子として用いても良い。なお、電気配線３１のパターニング形状は必要に応じて適宜変更可能である。また、電気接続端子や放熱用のランド等を除き、電気配線３１の表面はカバーレイやフォトレジストを積層して絶縁することが望ましい。
【００３８】
フレキシブル光電配線板１０の電気配線１１と、フレキシブル電気配線板３０の電気配線３１は、ワイヤボンディング４１によって電気接続されている。電気接続の方法として、例えば、インクジェット配線、スタッドバンプ、異方性導電フィルム（Anisotropic Conductive Film：ＡＣＦ）、異方性導電ペースト（Anisotropic Conductive Paste：ＡＣＰ）を用いても良い。電気接続箇所にはモールド樹脂（例えばエポキシ系樹脂）を塗布することが望ましい。
【００３９】
フレキシブル光電配線板１０は、先述したように電気入出力の光信号伝送が可能であるため、フレキシブル光電配線板１０の電気配線１１とフレキシブル配線板３０の電気配線３１とを電気接続するだけでフレキシブル光電配線モジュールを作製することができる。これにより、温度変化による熱膨張や屈曲・撓みによる変形時の光軸ずれの恐れが無いため、フレキシブル光電配線板１０とフレキシブル電気配線板３０を光接続する場合（例えば、フレキシブル光電配線板１０の光配線路とフレキシブル電気配線板３０に搭載された光半導体素子とを光結合させる場合）に比し、接続信頼性を大幅に高めることができる。
【００４０】
なお、本実施形態のフレキシブル光電配線モジュールでは、フレキシブル光電配線板１０の裏面をフレキシブル電気配線板３０の表面に搭載したが、フレキシブル光電配線板１０の表面をフレキシブル電気配線板３０の表面に搭載するか、フレキシブル光電配線板１０の表面をフレキシブル電気配線板３０の裏面に搭載するか、フレキシブル光電配線板１０の裏面をフレキシブル電気配線板３０の裏面に搭載しても良い。
【００４１】
接着シート４０は、フレキシブル光電配線板１０とフレキシブル電気配線板３０を接着固定する。接着シート４０としては、例えばエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂等からなる粘着剤をシート状に成形したものや、ポリイミド等の樹脂フィルム若しくはＡｌやＣｕ等の金属箔からなる基材の両面に上記の粘着剤からなる粘着層を形成したもの等を用いることができ、厚みは例えば５０μｍとする。なお、図４では、フレキシブル光電配線板１０の両端に位置する光半導体素子１３や駆動ＩＣ１４の搭載部分近傍に接着シート４０を用いているが、フレキシブル光電配線板の一端から他端まで至る１枚の接着シートを用いても良い。また、接着シート４０の代わりに、例えばモールド樹脂でフレキシブル光電配線板１０をフレキシブル電気配線板３０に固定しても良い。
【００４２】
このように本実施形態によれば、駆動ＩＣ１４の信号入出力パッドをフレキシブル光電配線モジュールの配線長方向に配列し、電気配線１１ａ〜１１ｄをフレキシブル光電配線板１０の長手方向の側面に引き出す。これにより、第１の実施形態と同様に、フレキシブル光電配線板１０の信号伝送方向と垂直方向の幅を低減して、小径のヒンジに配線可能となる。また、フレキシブル光電配線板１０をフレキシブル電気配線板３０に搭載し、高速信号はフレキシブル光電配線板１０の光伝送路１２で伝送し、低速信号はフレキシブル電気配線板３０の電気配線３１で伝送する。これにより、フレキシブル光電配線板１０のみで全ての電気配線及び光信号伝送を行う場合に比べて、フレキシブル光電配線板１０の面積を大幅に低減し、フレキシブル光電配線モジュールの低コスト化が可能である。更に、フレキシブル光電配線板１０とフレキシブル電気配線板３０は電気接続してあるため、高い接続信頼性を実現することができる。
【００４３】
（第３の実施形態）
図５及び図６は、第３の実施形態に係わるフレキシブル光電配線モジュールの概略構成を説明するためのものであり、図５は配線フィンを積層する前の構成を示す図、図６は配線フィンを積層した後の構成を示す図である。なお、フレキシブル光電配線板１０とフレキシブル電気配線板３０の外形のみを示し、他の部分は省略している。
【００４４】
本実施形態は、フレキシブル光電配線モジュールにおける配線領域の屈曲性若しくは捻回性を向上した例である。
【００４５】
本実施形態では、フレキシブル電気配線板３０の一対の端部領域に挟まれた配線領域に、配線方向に平行する貫通スリット５０（例えば幅０．１ｍｍ）を設け、フレキシブル電気配線板３０の配線領域を複数の配線フィン（例えば幅１ｍｍ）に分割し、分割された１つの配線フィン上にフレキシブル光電配線板１０を搭載している。フレキシブル光電配線板１０の構成は先の第１の実施形態と同様のものでよい。
【００４６】
図５に示したフレキシブル光電配線モジュールは、図６に示すように、一方の端部領域、配線領域、他方の端部領域をクランク形になるように配置し、各々の配線フィンが隣接する配線フィンと表面と裏面を対向するように複数の配線フィンを重ね、束線帯５１を用いて複数の配線フィンを束ねることで、配線領域が１束の細いフレキシブル配線板として扱うことができる。このため、屈曲動作に加えて回転動作や捻り動作等にも対応することが可能である。
【００４７】
図５のフレキシブル光電配線モジュールを、フレキシブル光電配線板１０の長辺方向に沿って折り曲げたり丸めたりすることで、図６に示すように伝送方向と垂直な方向の幅が狭くなり、小径のヒンジに対しても設置可能となる。なお、フレキシブル光電配線板１０の長辺方向に沿ってスリットやハーフカット加工を行うことで、折り曲げやすくしても良い。
【００４８】
なお、全ての配線フィンの幅、間隔は、ほぼ同等にすることが望ましい。これにより、フレキシブル光電配線モジュールを上述のように束線した際に、一部の配線フィンに張力が集中するようなことがなくなる。また、複数の配線フィンの全てが同等に引っ張られるため、複数の配線フィンを束ねた領域において複数の配線フィンの整列性が良く、一部の配線フィンがばらけるようなこともない。なお、配線フィンの重ね方は、他の方法（例えば、各々の配線フィンが隣接する配線フィンと表面と表面若しくは裏面と裏面を対向するように複数の配線フィンを重ねる）を用いても良い。
【００４９】
束線帯５１は、例えば弗素樹脂系のシールテープを用いることができる。束線帯５１には粘着剤のないテープを用い、束線帯５１の内側で各配線フィンが動けるようにしておくことが配線フィンのたるみや応力を取り除くためには望ましい。なお、束線帯５１の数は必要に応じて適宜変更可能であるし、個別の束線帯ではなく、例えば束ねた配線フィンの一端から他端まで連続した束線帯を用いても良い。また、束ねた複数の配線フィンがばらける恐れが無いか、ばらけても構わない場合は、束線帯５１を用いなくても良い。貫通スリット５０を形成する部分には電気配線を設けないことが望ましい。
【００５０】
フレキシブル光電配線板１０は、その全面をフレキシブル電気配線板３０に貼り付けても良いし、その端部近傍領域のみをフレキシブル電気配線板３０に貼り付けても良い。また、フレキシブル光電配線板１０を配置する箇所のフレキシブル電気配線板３０の配線フィンを除去してもよい。この場合、配線領域においてフレキシブル光電配線板１０とフレキシブル電気配線板３０の重なりが無くなり、フレキシブル光電配線モジュールの配線領域を屈曲や摺動する際の最小曲げ半径を小さくすることができる。さらに、フレキシブル光電配線板１０とフレキシブル電気配線板３０の擦れを無くして繰り返し屈曲・摺動に対する耐久性を向上させることができる。
【００５１】
このように本実施形態によれば、第２の実施形態の構成に加え、電気配線板３０に貫通スリット５０を設けて複数の配線フィンを形成し、これらの配線フィンを重ね合わせるようにしているため、多数の電気配線を有する場合であっても、伝送方向の中央部の幅を狭くすることができる。従って、小径のヒンジに設置する際に更に有効となる。
【００５２】
（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。
【００５３】
駆動ＩＣは、必ずしも複数の電気信号を多重化するものに限らず、入出力端子の多いものに適用可能である。駆動ＩＣの構造としては、長方形等の一方向に長い形状であり、長手方向の側面に電気接続端子を有するものであればよい。
【００５４】
光半導体素子である発光素子は、発光ダイオードや半導体レーザ等、種々の発光素子が使用可能である。光半導体素子である受光素子は、ＰＩＮフォトダイオード、ＭＳＭフォトダイオード、アバランシェ・フォトダイオード、フォトコンダクター等、種々の受光素子が使用可能である。フレキシブル電気配線板には、ＦＰＣやＦＦＣなどがあり、何れでも本発明が適用可能である。フレキシブル電気配線板及びフレキシブル光電配線板のベースフィルムには、ポリイミドの他、液晶ポリマーや他の樹脂を用いることができる。フレキシブル電気配線板の電気配線は単層でも多層でも構わない。フレキシブル光電配線板の電気配線及び光配線層は、単層でも多層でも構わない。フレキシブル光電配線モジュールは、光半導体素子、駆動ＩＣ以外に、例えばチップコンデンサ等の電子部品を搭載してあっても良い。
【００５５】
第３の実施形態では、フレキシブル電気配線板にフレキシブル光電配線板を搭載したフレキシブル光電配線モジュールにおいて、フレキシブル電気配線板にスリットを形成して配線フィンを形成する例を示したが、フレキシブル光電配線板のみで形成されるフレキシブル光電配線モジュールにおいて、フレキシブル光電配線板にスリットを形成して配線フィンを形成しても良い。
【００５６】
本発明の幾つかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５７】
１０…フレキシブル光電配線板、１１（１１ａ〜１１ｄ）…電気配線、１２…光配線路（光導波路コア）、１３（１３ａ，１３ｂ）…光半導体素子、１４（１４ａ，１４ｂ）…駆動ＩＣ、１７…バンプ、１８…アンダーフィル樹脂、２０，３２…ベースフィルム、２１（２１ａ，２１ｂ）…光導波路クラッド、３０…フレキシブル電気配線板、３１（３１ａ〜３１ｆ）…電気配線、３３…補強板３３、４０…接着シート、４１…ワイヤボンディング、５１…束線帯５１。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、フレキシブル光電配線モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータや携帯電話等のモバイル通信機器において、信号処理プロセッサとディスプレイの間の信号伝送に対する高速化と低ノイズ化の要求が強くなっている。このため、電気配線と高速且つ低ノイズの信号伝送が可能な光配線を複合した光電気配線が注目されている。
【０００３】
特に、一般的なモバイル通信機器は、信号処理プロセッサが収納された本体側筐体とディスプレイが収容されたディスプレイ筐体が可動部品であるヒンジで接続されているため、光電気配線媒体には可撓性を備えることが求められる。可撓性を備えた光電気配線媒体としては、例えば電気配線を有するフレキシブル電気配線板に光配線路を有するフレキシブル光配線板を搭載したフレキシブル光電配線板や、フレキシブル光電配線板に光半導体素子を搭載したフレキシブル光電配線モジュールがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０８０４５１号公報
【特許文献２】特開２００８−１５９７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発明が解決しようとする課題は、信号伝送方向と垂直方向の幅を狭くすることができ、小径のヒンジに対しても設置可能とするフレキシブル光電配線モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態のフレキシブル光電配線モジュールは、光配線路と第１の電気配線と第２の電気配線とを有し、前記光配線路と前記第１及び第２の電気配線とが位置合わせされて一体形成された可撓性のフレキシブル光電配線板と、前記フレキシブル光電配線板に搭載され、前記第２の電気配線に電気的に接続され、前記光配線路に光結合された光半導体素子と、長辺が前記フレキシブル光電配線板の配線長方向に沿うように前記フレキシブル光電配線板に搭載され、前記長辺に沿って形成された電気接続端子を有し、前記第１及び第２の電気配線に電気的に接続され、前記電気接続端子及び前記第１の電気配線を介して電気信号を入力又は／及び出力し、前記第２の電気配線を介して前記光半導体素子を駆動する略長方形の駆動ＩＣと、を具備している。そして、前記第１の電気配線が、前記駆動ＩＣの前記電気接続端子から前記フレキシブル光電配線板の配線長方向の側面に引き出される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係わるフレキシブル光電配線モジュールの概略構成を示す平面図。
【図２】図１のフレキシブル光電配線モジュールの要部構成を示す断面図。
【図３】第２の実施形態に係わるフレキシブル光電配線モジュールの概略構成を示す平面図。
【図４】図３のフレキシブル光電配線モジュールの要部構成を示す断面図。
【図５】第３の実施形態に係わるフレキシブル光電配線モジュールに用いたフレキシブル光電配線板の構成を示す平面図。
【図６】第３の実施形態に係わるフレキシブル光電配線モジュールの概略構成を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら本実施形態の説明を行っていく。ここでは、幾つか具体的材料や構成を例に用いて説明を行っていくが、同様な機能を持つ材料や構成であれば同様に実施可能である。従って、以下の実施形態に限定されるものではない。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１及び図２は、第１の実施形態に係わるフレキシブル光電配線モジュールの概略構成を説明するためのもので、図１は全体構成を示す上面図、図２は光半導体素子及び駆動ＩＣの搭載部の構成を示す断面図である。
【００１０】
本実施形態のフレキシブル光電配線モジュールは、電気配線１１（第１の電気配線１１ａ〜１１ｄ、第２の電気配線１１ｅ，１１ｆ）と光配線路（光導波路コア）１２を有するフレキシブル光電配線板１０に、光半導体素子１３（発光素子１３ａ，受光素子１３ｂ）、駆動ＩＣ１４（１４ａ，１４ｂ）を搭載してある。
【００１１】
駆動ＩＣ１４ａには電気配線１１ａ，１１ｂが接続され、これらはフレキシブル光電配線板１０の側面に引き出されている。駆動ＩＣ１４ｂには電気配線１１ｃ，１１ｄが接続され、これらはフレキシブル光電配線板１０の側面に引き出されている。また、発光素子１３ａには電気配線１１ｅが接続され、この電気配線１１ｅは駆動ＩＣ１４ａと接続される。受光素子１３ｂには電気配線１１ｆが接続され、この電気配線１１ｆは駆動ＩＣ１４ｂと接続される。
【００１２】
図１のフレキシブル光電配線モジュールでは、電気配線１１ａ，１１ｂから入力されるパラレル電気信号（例えば映像信号であるＲＧＢ２４ｂｉｔ信号、水平同期信号、垂直同期信号、クロック信号）を駆動ＩＣ１４ａが多重化（シリアル化）し、発光素子１３ａを駆動する。また、受光素子１３ｂが生成する受光電流を駆動ＩＣ１４ｂが増幅すると共に逆多重化（パラレル化）し、電気配線１１ｃ，１１ｄに電気信号を出力する。このようにして、電気配線１１ａ，１１ｂから入力される電気信号よりも高速の信号伝送（例えば１０Ｇｂｐｓ）が可能である。また、不図示の電気配線によって、フレキシブル光電配線モジュールの一端から他端への電力供給や、例えばＩ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）やＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）といった低速の信号伝送（例えば１０ｋｂｐｓ）が可能である。
【００１３】
パラレル電気信号をシリアル電気信号に変換するシリアライズ機能を有する駆動ＩＣ１４ａでは、入力信号数が例えば３０近くある。このため、信号入出力パッドを例えば１２５μｍピッチで一列に並べると約３．８ｍｍ、二列に並べると約１．９ｍｍになる。
【００１４】
このような長さの駆動ＩＣを搭載したフレキシブル光電配線モジュールを、小径のヒンジ（例えば配線スペースの内径１ｍｍ）に通すため、本実施形態では、駆動ＩＣの信号入出力パッドをフレキシブル光電配線モジュールの配線長方向に配列し、電気配線１１ａ〜１１ｄをフレキシブル光電配線板１０の長手方向の側面に引き出している。これにより、電気配線１１ａ〜１１ｄをフレキシブル光電配線板１０の短辺方向の側面に引き出す場合に比し、フレキシブル光電配線モジュールの幅（フレキシブル光電配線板１０の信号伝送方向と垂直方向）を大幅に低減することができる。例えば、駆動ＩＣ１４は幅０．５ｍｍ、長さ２ｍｍであり、フレキシブル光電配線板１０は、幅１ｍｍ、長さ１２０ｍｍである。
【００１５】
図１では、信号入出力パッドが２列あり、駆動ＩＣ１４の紙面上下方向に電気配線１１ａ〜１１ｄを引き出しているが、信号入出力パッドを１列とし、駆動ＩＣ１４の紙面上下方向のどちらか一方に電気配線を引き出しても良い。なお、光半導体素子１３は、例えば幅０．３ｍｍ、長さ０．３ｍｍであり、駆動ＩＣ１４よりも小型であるため、小径のヒンジへの設置の妨げにはならない。
【００１６】
フレキシブル光電配線板１０は、可撓性を有し、ベースフィルム２０（例えばポリイミド、厚さ２５μｍ）、電気配線１１（例えば圧延Ｃｕ、厚さ１２μｍ）、光導波路コア１２（例えば厚さ３０μｍ）、光導波路クラッド２１（２１ａ，２１ｂ）（例えば合計厚さ５０μｍ）、カバーレイ２２（例えばポリイミド、厚さ２５μｍ）を積層して貼り合わせたラミネート構造を有する。
【００１７】
電気配線１１として用いるＣｕ箔は、接着層を介してベースフィルム２０と一体化したものや、Ｃｕ箔を表面粗化してベースフィルム２０に直接熱圧着したものを用いれば良い。電気配線１１はベースフィルム２０上に積層したＣｕ箔のパターニングで形成し、その一部に例えばＮｉ／Ａｕ（例えば厚さ５μｍ／０．３μｍ）をメッキして電気接続端子として用いても良い。電気配線１１の一部は光半導体素子１３や駆動ＩＣ１４に接続し、後述の電気入出力による光信号の伝送が可能である。なお、電気配線１１のパターニング形状は必要に応じて適宜変更可能である。また、電気接続端子や放熱用のランド等を除き、電気配線１１の表面はカバーレイやフォトレジストを積層して絶縁することが望ましい。
【００１８】
光導波路コア１２及び光導波路クラッド２１は、光伝送波長に対して透明な材料（例えばアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂）であり、これらが光配線層を構成する。光配線層を形成するには、ベースフィルム２０の裏面側に第１の光導波路クラッド２１ａ（例えば厚さ１０μｍ）、光導波路コア１２を順に積層して貼り合わせ、上記した電気配線１１のパターニング形状に合わせて光導波路コア１２をパターニングする。続いて、第２の光導波路クラッド２１ｂ（例えば厚さ４０μｍ）をパターニングされた光導波路コア１２上に積層して貼り合わせる。光導波路コア１２は、光導波路クラッド２１よりも屈折率が高いため、光配線路である光導波路コア１２に入射した光は、光導波路コア１２に閉じ込められて伝播する。
【００１９】
上述のように光配線層を形成することで、光導波路コア１２と電気配線１１の位置合わせを非常に高精度に行うことができる。これにより、フレキシブル光電配線板１０では、例えば個別に形成した光のフレキシブル配線板と電気のフレキシブル配線板を位置合わせして貼り合わせた複合型のフレキシブル光電配線板に比し、光半導体素子１３と光導波路コア１２との位置合わせ精度を高くすることができる。さらに、温度変化による光半導体素子１３と光導波路コア１２との相対位置変動を小さくすることができ、生産性や信頼性の高い光電気フレキシブル配線モジュールが実現できる。
【００２０】
なお、上記した光導波路コア１２は、感光して屈折率が変化する樹脂を光導波路フィルムとして用い、この光導波路フィルムへのパターン露光によって形成することも可能である。また、上記した光配線層の形成方法では、まず電気配線１１を形成し、電気配線１１のパターニング形状に位置合わせして光導波路コア１２をパターニング形成する例を示したが、逆に、まず光配線層を形成し、光導波路コア１２のパターニング形状に位置合わせして電気配線１１をパターニング形成することもできる。なお、光導波路コア１２の本数及びパターニング形状は必要に応じて適宜変更可能である。
【００２１】
光導波路コア１２の両端には４５度ミラーを設けており、光導波路コア１２を伝播する光をフレキシブル光電配線板１０の表面に対してほぼ垂直方向に取り出すこと、及びフレキシブル光電配線板１０の表面に対してほぼ垂直方向から入射した光を光導波路コア１２に結合することができる。４５度ミラーは、例えばレーザアブレーション、ダイシング、プレス加工等で形成可能であり、反射率向上のためミラー面に金属（例えばＡｕ等）を蒸着しても良い。なお、４５度ミラーの角度（光の進行方向に対する角度）は正確に４５度でなくとも良いが、実効的には３０度から６０度の範囲に収めることが望ましい。
【００２２】
光半導体素子１３は、例えばＧａＡｓ基板に作製した発光素子又は受光素子を用い、発光又は受光波長を例えば８５０ｎｍとする。発光素子１３ａとして例えば面発光レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER：ＶＣＳＥＬ）、受光素子１３ｂとして例えばＰＩＮフォトダイオード（Photo Diode：ＰＤ）を用いることができる。なお、光半導体素子１３は化合物半導体（例えば、ＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ，ＳｉＧｅ等）やＳｉ、Ｇｅ等の基板に形成しても良いし、発光又は受光波長は必要に応じて適宜変更可能である。また、光半導体素子１３として、１つのチップ内に複数の光素子が形成されたアレイチップを用いても良いし、１つのチップ内に発光素子と受光素子の両方が形成された光半導体素子を用いても良い。さらに、１つの素子で発光と受光の両方が可能な光半導体素子を用いても良い。
【００２３】
光半導体素子１３は、その発光部又は受光部が光導波路コア１２に形成した４５度ミラーと対向するように位置合わせして、例えば超音波フリップチップ実装によりフレキシブル光電配線板１０に搭載する。これにより、光導波路コア１２の一端側に搭載された発光素子１３ａと他端側に搭載された受光素子１３ｂは、光導波路コア１２を通して光結合しており、フレキシブル光電配線モジュールの一端側と他端側の間で光信号伝送を行うことができる。また、光半導体素子１３は、光半導体素子１３に形成されたＡｕバンプ１７を介して電気配線１１に電気接続しており、これにより電気入出力で光信号の伝送が可能である。電気接続方法として、例えば、半田バンプによるバンプ接続や、ワイヤボンディング接続を用いても良い。
【００２４】
図１では、フレキシブル光電配線板１０の一端側に発光素子１３ａを１つ、他端側に受光素子１３ｂを１つ搭載しているが、更に別の光半導体素子を搭載しても良い。図１では光信号の伝送方向を光電気フレキシブル配線板１０の一端側から他端側への単方向としているが、一端側に受光素子、他端側に発光素子を搭載して、図１とは逆方向の光信号伝送を行っても良いし、一端側に発光素子と受光素子、他端側に受光素子と発光素子を搭載して双方向の光信号伝送を行っても良い。
【００２５】
駆動ＩＣ１４は、例えば超音波フリップチップ実装によりフレキシブル光電配線板１０に搭載し、駆動ＩＣ１４に形成されたＡｕバンプ１７を介して電気配線１１に電気接続している。駆動ＩＣ１４ａは、電気配線１１ａ，１１ｂから入力される電気信号に応じて発光素子１３ａにバイアス電流及びドライブ電流を供給する。駆動ＩＣ１４ｂは、受光素子１３ｂに逆バイアス電圧を印加すると共に、受光素子１３ｂが生成する受光電流を増幅し、電気配線１１ｃ，１１ｄに電気信号を出力する。なお、駆動ＩＣ１４は、駆動ＩＣ１４ａ，１４ｂの両方の機能を有する駆動ＩＣ（トランシーバ）であっても良い。
【００２６】
光半導体素子１３及び駆動ＩＣ１４の底面及び側面にはアンダーフィル樹脂１８を塗布してある。アンダーフィル樹脂１８は、例えばエポキシ系樹脂であって、例えば加熱又は紫外線照射等によって固化してある。アンダーフィル樹脂１８により、電気配線１１と光半導体素子１３及び駆動ＩＣ１４との電気接続を高信頼で保持できる。また、光半導体素子１３と光導波路コア１２との間にできる空隙を埋めて光結合効率を向上すると共に、光半導体素子１３と光導波路コア１２との間にできる空隙での光の反射を抑制することが可能であり、高効率且つ高信頼の光結合が可能となる。
【００２７】
なお、光半導体素子１３と光導波路コア１２との間にできた空隙の充填に用いるアンダーフィル樹脂と、電気配線１１と光半導体素子１３及び駆動ＩＣ１４との電気接続の保持に用いるアンダーフィル樹脂は異なる樹脂を用いても良い。何れの場合にも、光半導体素子１３と光導波路コア１２との間にできた空隙の充填に用いるアンダーフィル樹脂は、光伝送波長に対して透明であることが望ましい。
【００２８】
第２の光導波路クラッド２１ｂ上には、例えばエポキシ系樹脂からなる接着層を介してカバーレイ２２を積層してある。これにより光配線層の保護が可能である。なお、回路領域を含むフレキシブル光電配線モジュールの両端部の裏面に、例えば厚さ１００μｍのポリイミドからなる補強板をさらに積層しても良い。これにより、チップ搭載部の可撓性を低減し、光半導体素子１３、駆動ＩＣ１４の実装を容易にすることや、フレキシブル光電配線板の屈曲により光半導体素子１３、駆動ＩＣ１４にダメージが入ることを防ぐことができる。
【００２９】
このように本実施形態によれば、駆動ＩＣ１４の信号入出力パッドをフレキシブル光電配線モジュールの配線長方向に配列し、電気配線１１ａ〜１１ｄをフレキシブル光電配線板１０の長手方向の側面に引き出すことにより、フレキシブル光電配線板１０の幅を大幅に低減している。これにより小径のヒンジに対しても設置可能なフレキシブル光電配線モジュールを実現することが可能となる。
【００３０】
（第２の実施形態）
図３及び図４は、第２の実施形態に係わるフレキシブル光電配線モジュールの概略構成を説明するためのもので、図３は全体構成を示す上面図、図４は光半導体素子搭載部の構成を示す断面図である。
【００３１】
本実施形態のフレキシブル光電配線モジュールは、図１で説明したフレキシブル光電配線板を、接着シート４０を介してフレキシブル電気配線板３０に搭載し、フレキシブル光電配線板１０の電気配線１１とフレキシブル電気配線板３０の電気配線３１をそれぞれワイヤボンディング４１で電気接続することにより構成されている。
【００３２】
ここで、３１ａ〜３１ｄはフレキシブル光電配線板１０の電気配線１１ａ〜１１ｄ（第１の電気配線）にそれぞれ接続される電気配線（第３の電気配線）であり、３１ｅ，３１ｆはフレキシブル光電配線板１０光配線路１２と平行に配設された電気配線である。
【００３３】
図３のフレキシブル光電配線モジュールでは、フレキシブル光電配線モジュールの一端から他端への電力供給や、低速の信号伝送をフレキシブル電気配線板３０の電気配線３１（３１ｅ，３１ｆ）で行うことにより、フレキシブル光電配線板１０のみで全ての電気配線及び光信号伝送を行う場合に比べて、フレキシブル光電配線板１０の面積を大幅に低減することが可能である。これにより、フレキシブル光電配線モジュールの低コスト化が可能である。
【００３４】
また、図３のフレキシブル光電配線モジュールを、フレキシブル光電配線板１０の長辺方向に沿って折り曲げたり丸めたりすることで、小径のヒンジにも配線可能である。フレキシブル電気配線板３０の長辺方向に沿ってスリットやハーフカット加工を行うことで、折り曲げやすくしても良い。
【００３５】
図３では、紙面上下方向に電気配線３１を引き出しているが、紙面上下方向のどちらか一方に電気配線３１を引き出しても良い。また、電気配線３１の引き回しにより、フレキシブル電気配線板３０の端部方向に電気配線３１を引き出しても良い。図３では、フレキシブル光電配線板１０をフレキシブル電気配線板３０のほぼ中央付近に搭載してあるが、紙面上下方向のどちらか一方に偏っていても良い。
【００３６】
フレキシブル電気配線板３０は可撓性を有するものであり、図４に示すように、電気配線３１（例えば圧延Ｃｕ箔、厚さ１２μｍ）、ベースフィルム３２（例えばポリイミド、厚さ２５μｍ）、補強板３３（例えばポリイミド、厚さ１００μｍ）などから構成される。フレキシブル電気配線板３０はこれらを積層して貼り合わせたラミネート構造を有し、例えば幅１０ｍｍ、長さ１５０ｍｍとする。
【００３７】
電気配線３１として用いるＣｕ箔は、接着層を介してベースフィルム３２と一体化したものや、Ｃｕ箔を表面粗化してベースフィルム３２に直接熱圧着したものを用いれば良い。電気配線３１は、ベースフィルム３２上に積層したＣｕ箔のパターニングで形成し、その一部に例えばＮｉ／Ａｕ（例えば厚さ５μｍ／０．３μｍ）をメッキして電気接続端子として用いても良い。なお、電気配線３１のパターニング形状は必要に応じて適宜変更可能である。また、電気接続端子や放熱用のランド等を除き、電気配線３１の表面はカバーレイやフォトレジストを積層して絶縁することが望ましい。
【００３８】
フレキシブル光電配線板１０の電気配線１１と、フレキシブル電気配線板３０の電気配線３１は、ワイヤボンディング４１によって電気接続されている。電気接続の方法として、例えば、インクジェット配線、スタッドバンプ、異方性導電フィルム（Anisotropic Conductive Film：ＡＣＦ）、異方性導電ペースト（Anisotropic Conductive Paste：ＡＣＰ）を用いても良い。電気接続箇所にはモールド樹脂（例えばエポキシ系樹脂）を塗布することが望ましい。
【００３９】
フレキシブル光電配線板１０は、先述したように電気入出力の光信号伝送が可能であるため、フレキシブル光電配線板１０の電気配線１１とフレキシブル配線板３０の電気配線３１とを電気接続するだけでフレキシブル光電配線モジュールを作製することができる。これにより、温度変化による熱膨張や屈曲・撓みによる変形時の光軸ずれの恐れが無いため、フレキシブル光電配線板１０とフレキシブル電気配線板３０を光接続する場合（例えば、フレキシブル光電配線板１０の光配線路とフレキシブル電気配線板３０に搭載された光半導体素子とを光結合させる場合）に比し、接続信頼性を大幅に高めることができる。
【００４０】
なお、本実施形態のフレキシブル光電配線モジュールでは、フレキシブル光電配線板１０の裏面をフレキシブル電気配線板３０の表面に搭載したが、フレキシブル光電配線板１０の表面をフレキシブル電気配線板３０の表面に搭載するか、フレキシブル光電配線板１０の表面をフレキシブル電気配線板３０の裏面に搭載するか、フレキシブル光電配線板１０の裏面をフレキシブル電気配線板３０の裏面に搭載しても良い。
【００４１】
接着シート４０は、フレキシブル光電配線板１０とフレキシブル電気配線板３０を接着固定する。接着シート４０としては、例えばエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂等からなる粘着剤をシート状に成形したものや、ポリイミド等の樹脂フィルム若しくはＡｌやＣｕ等の金属箔からなる基材の両面に上記の粘着剤からなる粘着層を形成したもの等を用いることができ、厚みは例えば５０μｍとする。なお、図４では、フレキシブル光電配線板１０の両端に位置する光半導体素子１３や駆動ＩＣ１４の搭載部分近傍に接着シート４０を用いているが、フレキシブル光電配線板の一端から他端まで至る１枚の接着シートを用いても良い。また、接着シート４０の代わりに、例えばモールド樹脂でフレキシブル光電配線板１０をフレキシブル電気配線板３０に固定しても良い。
【００４２】
このように本実施形態によれば、駆動ＩＣ１４の信号入出力パッドをフレキシブル光電配線モジュールの配線長方向に配列し、電気配線１１ａ〜１１ｄをフレキシブル光電配線板１０の長手方向の側面に引き出す。これにより、第１の実施形態と同様に、フレキシブル光電配線板１０の信号伝送方向と垂直方向の幅を低減して、小径のヒンジに配線可能となる。また、フレキシブル光電配線板１０をフレキシブル電気配線板３０に搭載し、高速信号はフレキシブル光電配線板１０の光伝送路１２で伝送し、低速信号はフレキシブル電気配線板３０の電気配線３１で伝送する。これにより、フレキシブル光電配線板１０のみで全ての電気配線及び光信号伝送を行う場合に比べて、フレキシブル光電配線板１０の面積を大幅に低減し、フレキシブル光電配線モジュールの低コスト化が可能である。更に、フレキシブル光電配線板１０とフレキシブル電気配線板３０は電気接続してあるため、高い接続信頼性を実現することができる。
【００４３】
（第３の実施形態）
図５及び図６は、第３の実施形態に係わるフレキシブル光電配線モジュールの概略構成を説明するためのものであり、図５は配線フィンを積層する前の構成を示す図、図６は配線フィンを積層した後の構成を示す図である。なお、フレキシブル光電配線板１０とフレキシブル電気配線板３０の外形のみを示し、他の部分は省略している。
【００４４】
本実施形態は、フレキシブル光電配線モジュールにおける配線領域の屈曲性若しくは捻回性を向上した例である。
【００４５】
本実施形態では、フレキシブル電気配線板３０の一対の端部領域に挟まれた配線領域に、配線方向に平行する貫通スリット５０（例えば幅０．１ｍｍ）を設け、フレキシブル電気配線板３０の配線領域を複数の配線フィン（例えば幅１ｍｍ）に分割し、分割された１つの配線フィン上にフレキシブル光電配線板１０を搭載している。フレキシブル光電配線板１０の構成は先の第１の実施形態と同様のものでよい。
【００４６】
図５に示したフレキシブル光電配線モジュールは、図６に示すように、一方の端部領域、配線領域、他方の端部領域をクランク形になるように配置し、各々の配線フィンが隣接する配線フィンと表面と裏面を対向するように複数の配線フィンを重ね、束線帯５１を用いて複数の配線フィンを束ねることで、配線領域が１束の細いフレキシブル配線板として扱うことができる。このため、屈曲動作に加えて回転動作や捻り動作等にも対応することが可能である。
【００４７】
図５のフレキシブル光電配線モジュールを、フレキシブル光電配線板１０の長辺方向に沿って折り曲げたり丸めたりすることで、図６に示すように伝送方向と垂直な方向の幅が狭くなり、小径のヒンジに対しても設置可能となる。なお、フレキシブル光電配線板１０の長辺方向に沿ってスリットやハーフカット加工を行うことで、折り曲げやすくしても良い。
【００４８】
なお、全ての配線フィンの幅、間隔は、ほぼ同等にすることが望ましい。これにより、フレキシブル光電配線モジュールを上述のように束線した際に、一部の配線フィンに張力が集中するようなことがなくなる。また、複数の配線フィンの全てが同等に引っ張られるため、複数の配線フィンを束ねた領域において複数の配線フィンの整列性が良く、一部の配線フィンがばらけるようなこともない。なお、配線フィンの重ね方は、他の方法（例えば、各々の配線フィンが隣接する配線フィンと表面と表面若しくは裏面と裏面を対向するように複数の配線フィンを重ねる）を用いても良い。
【００４９】
束線帯５１は、例えば弗素樹脂系のシールテープを用いることができる。束線帯５１には粘着剤のないテープを用い、束線帯５１の内側で各配線フィンが動けるようにしておくことが配線フィンのたるみや応力を取り除くためには望ましい。なお、束線帯５１の数は必要に応じて適宜変更可能であるし、個別の束線帯ではなく、例えば束ねた配線フィンの一端から他端まで連続した束線帯を用いても良い。また、束ねた複数の配線フィンがばらける恐れが無いか、ばらけても構わない場合は、束線帯５１を用いなくても良い。貫通スリット５０を形成する部分には電気配線を設けないことが望ましい。
【００５０】
フレキシブル光電配線板１０は、その全面をフレキシブル電気配線板３０に貼り付けても良いし、その端部近傍領域のみをフレキシブル電気配線板３０に貼り付けても良い。また、フレキシブル光電配線板１０を配置する箇所のフレキシブル電気配線板３０の配線フィンを除去してもよい。この場合、配線領域においてフレキシブル光電配線板１０とフレキシブル電気配線板３０の重なりが無くなり、フレキシブル光電配線モジュールの配線領域を屈曲や摺動する際の最小曲げ半径を小さくすることができる。さらに、フレキシブル光電配線板１０とフレキシブル電気配線板３０の擦れを無くして繰り返し屈曲・摺動に対する耐久性を向上させることができる。
【００５１】
このように本実施形態によれば、第２の実施形態の構成に加え、電気配線板３０に貫通スリット５０を設けて複数の配線フィンを形成し、これらの配線フィンを重ね合わせるようにしているため、多数の電気配線を有する場合であっても、伝送方向の中央部の幅を狭くすることができる。従って、小径のヒンジに設置する際に更に有効となる。
【００５２】
（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。
【００５３】
駆動ＩＣは、必ずしも複数の電気信号を多重化するものに限らず、入出力端子の多いものに適用可能である。駆動ＩＣの構造としては、長方形等の一方向に長い形状であり、長手方向の側面に電気接続端子を有するものであればよい。
【００５４】
光半導体素子である発光素子は、発光ダイオードや半導体レーザ等、種々の発光素子が使用可能である。光半導体素子である受光素子は、ＰＩＮフォトダイオード、ＭＳＭフォトダイオード、アバランシェ・フォトダイオード、フォトコンダクター等、種々の受光素子が使用可能である。フレキシブル電気配線板には、ＦＰＣやＦＦＣなどがあり、何れでも本発明が適用可能である。フレキシブル電気配線板及びフレキシブル光電配線板のベースフィルムには、ポリイミドの他、液晶ポリマーや他の樹脂を用いることができる。フレキシブル電気配線板の電気配線は単層でも多層でも構わない。フレキシブル光電配線板の電気配線及び光配線層は、単層でも多層でも構わない。フレキシブル光電配線モジュールは、光半導体素子、駆動ＩＣ以外に、例えばチップコンデンサ等の電子部品を搭載してあっても良い。
【００５５】
第３の実施形態では、フレキシブル電気配線板にフレキシブル光電配線板を搭載したフレキシブル光電配線モジュールにおいて、フレキシブル電気配線板にスリットを形成して配線フィンを形成する例を示したが、フレキシブル光電配線板のみで形成されるフレキシブル光電配線モジュールにおいて、フレキシブル光電配線板にスリットを形成して配線フィンを形成しても良い。
【００５６】
本発明の幾つかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５７】
１０…フレキシブル光電配線板、１１（１１ａ〜１１ｄ）…電気配線、１２…光配線路（光導波路コア）、１３（１３ａ，１３ｂ）…光半導体素子、１４（１４ａ，１４ｂ）…駆動ＩＣ、１７…バンプ、１８…アンダーフィル樹脂、２０，３２…ベースフィルム、２１（２１ａ，２１ｂ）…光導波路クラッド、３０…フレキシブル電気配線板、３１（３１ａ〜３１ｆ）…電気配線、３３…補強板３３、４０…接着シート、４１…ワイヤボンディング、５１…束線帯５１。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光配線路と第１の電気配線と第２の電気配線とを有し、前記光配線路と前記第１及び第２の電気配線とが位置合わせされて一体形成された可撓性のフレキシブル光電配線板と、
前記フレキシブル光電配線板に搭載され、前記第２の電気配線に電気的に接続され、前記光配線路に光結合された光半導体素子と、
長辺が前記フレキシブル光電配線板の配線長方向に沿うように前記フレキシブル光電配線板に搭載され、前記長辺に沿って形成された電気接続端子を有し、前記第１及び第２の電気配線に電気的に接続され、前記電気接続端子及び前記第１の電気配線を介して電気信号を入力又は／及び出力し、前記第２の電気配線を介して前記光半導体素子を駆動する略長方形の駆動ＩＣと、を具備し、
前記第１の電気配線が、前記駆動ＩＣの前記電気接続端子から前記フレキシブル光電配線板の配線長方向の側面に引き出されることを特徴とする、フレキシブル光電配線モジュール。
【請求項２】
前記光配線路を通して伝送される光信号の信号速度が、前記第１の電気配線を介して入力又は／及び出力される電気信号の信号速度よりも速いことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル光電配線モジュール。
【請求項３】
前記駆動ＩＣは、パラレル電気信号をシリアル電気信号に変換するシリアライズ機能及びシリアル電気信号をパラレル電気信号に変換するデシリアライズ機能の少なくとも一方の機能を有するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のフレキシブル光電配線モジュール。
【請求項４】
前記フレキシブル光電配線板が搭載され、前記第１の電気配線と電気的に接続される第３の電気配線を有する可撓性のフレキシブル電気配線板をさらに具備することを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載のフレキシブル光電配線モジュール。
【請求項５】
前記フレキシブル光電配線板又は前記フレキシブル電気配線板の一対の端部領域に挟まれた配線領域に貫通スリットを設けることにより、前記フレキシブル光電配線板又は前記フレキシブル電気配線板の前記配線領域を分割して複数の配線フィンが形成され、該配線フィンが束ねられていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のフレキシブル光電配線モジュール。
【請求項１】
光配線路と第１の電気配線と第２の電気配線とを有し、前記光配線路と前記第１及び第２の電気配線とが位置合わせされて一体形成された可撓性のフレキシブル光電配線板と、
前記フレキシブル光電配線板に搭載され、前記第２の電気配線に電気的に接続され、前記光配線路に光結合された光半導体素子と、
長辺が前記フレキシブル光電配線板の配線長方向に沿うように前記フレキシブル光電配線板に搭載され、前記長辺に沿って形成された電気接続端子を有し、前記第１及び第２の電気配線に電気的に接続され、前記電気接続端子及び前記第１の電気配線を介して電気信号を入力又は／及び出力し、前記第２の電気配線を介して前記光半導体素子を駆動する略長方形の駆動ＩＣと、を具備し、
前記第１の電気配線が、前記駆動ＩＣの前記電気接続端子から前記フレキシブル光電配線板の配線長方向の側面に引き出されることを特徴とする、フレキシブル光電配線モジュール。
【請求項２】
前記光配線路を通して伝送される光信号の信号速度が、前記第１の電気配線を介して入力又は／及び出力される電気信号の信号速度よりも速いことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル光電配線モジュール。
【請求項３】
前記駆動ＩＣは、パラレル電気信号をシリアル電気信号に変換するシリアライズ機能及びシリアル電気信号をパラレル電気信号に変換するデシリアライズ機能の少なくとも一方の機能を有するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のフレキシブル光電配線モジュール。
【請求項４】
前記フレキシブル光電配線板が搭載され、前記第１の電気配線と電気的に接続される第３の電気配線を有する可撓性のフレキシブル電気配線板をさらに具備することを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載のフレキシブル光電配線モジュール。
【請求項５】
前記フレキシブル光電配線板又は前記フレキシブル電気配線板の一対の端部領域に挟まれた配線領域に貫通スリットを設けることにより、前記フレキシブル光電配線板又は前記フレキシブル電気配線板の前記配線領域を分割して複数の配線フィンが形成され、該配線フィンが束ねられていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のフレキシブル光電配線モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−９７３０５（Ｐ２０１３−９７３０５Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４２３２７（Ｐ２０１１−２４２３２７）
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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