CN107896418A - 一种光模块 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及光模块领域，尤其涉及一种光模块，用于减小差分信号线间的串扰。本发明实施例中，光模块包括印制电路板，印制电路板包括顶层、第一中间信号传输层、第二中间信号传输层和底层；信号传输层具有与其相邻层叠设置的接地层，信号传输层上设置有差分信号线对；第一中间信号传输层位于顶层和第二中间信号传输层之间，第二中间信号传输层位于第一中间信号传输层和底层之间；顶层和底层设置有金手指，顶层包括激光器驱动芯片；第一中间信号传输层和第二中间信号传输层的一端分别用盲孔与激光器驱动芯片连接，另一端用盲孔与顶层的金手指连接；第二中间信号传输层的另一端用盲孔与底层的金手指连接；底层用过孔与激光器驱动芯片连接。

Description

一种光模块
技术领域
本发明实施例涉及光模块领域，尤其涉及一种光模块。
背景技术
随着科学技术的发展，光模块已经成为电子产品不可或缺的组成部分。特别是光模块中的印制电路板，印制电路板是重要的电子部件，一般用于承载电子元器件以及实现电子元器件之间的电气连接。随着电子技术的发展，印制电路板的布线密度越来越大，且印制电路板的复杂度也越来越高。由此使得印制电路板走线密度显著增加，而高密度的走线常常会引起传输过程中差分信号间的串扰。
差分信号传输是一种信号传输的技术，区别于传统的一根信号线一根地线的做法，差分传输在这两根线上都传输信号，这两个信号的正负相等，相位相反。在这两根线上传输的信号就是差分信号。在印制电路板空间受限的条件下，当差分信号在传输时，彼此之间会产生串扰。串扰是两条信号线之间的耦合、信号线之间的互感和互容引起线上的噪声。串扰是四类信号完整性问题之一，降低信号间的串扰是保证信号完整性的有效手段。由于差分信号对串扰尤为敏感，串扰越大，数据传输的误码率越高，即会导致数据传输的丢失和传输的错误。
发明内容
本发明实施例提供了一种光模块，用于减小差分信号线对之间的串扰。
本发明实施例提供一种光模块，包括：印制电路板，所述印制电路板包括顶层、第一中间信号传输层、第二中间信号传输层和底层；所述顶层和所述底层均为信号传输层；所述信号传输层具有与其相邻层叠设置的接地层，所述信号传输层上设置有差分信号线对；其中，所述第一中间信号传输层位于所述顶层和所述第二中间信号传输层之间，所述第二中间信号传输层位于所述第一中间信号传输层和所述底层之间；所述顶层和所述底层均设置有金手指，所述顶层还包括激光器驱动芯片；所述第一中间信号传输层的一端用盲孔与所述激光器驱动芯片连接，另一端用盲孔与所述顶层的金手指连接；所述第二中间信号传输层的一端用盲孔与所述激光器驱动芯片连接，另一端用盲孔与所述底层的金手指连接；所述底层的一端用过孔与所述激光器驱动芯片连接。
由于本发明实施例中，信号传输层具有与其相邻层叠设置的接地层，利用接地层为信号传输层提供屏蔽；进而避免两个信号传输层直接相邻引起的串扰问题。
进一步，中间信号传输层与金手指、中间信号传输层与激光器驱动芯片均采用盲孔连接，利用盲孔可以减小差分信号线之间的串扰。而且，第一信号传输层与顶层的金手指连接，第二信号传输层与底层的金手指连接，既有助于避免第一信号传输层上的差分信号线对第二信号传输层上的差分信号线对的串扰；又使得第一信号传输层与金手指连接时，不需要在第二信号传输层上打孔，第二信号传输层与金手指连接时，不需要在第一信号传输层上打孔。如此，一方面有助于减小了差分信号线对之间的串扰，提高了数据传输的准确性，另一方面有助于提高印制电路板的机械强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍。
图1为本发明实施例提供的一种孔周围设置有至少4个接地孔的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种印制电路板的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种印制电路板的顶层的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种印制电路板的底层的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种第一中间信号传输层的剖面结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种第一中间信号传输层上的差分信号线与顶层上的金手指、耦合电容连接的走线结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种第二中间信号传输层上的差分信号线与底层上的金手指和顶层上的耦合电容连接结的走线结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
差分传输是一种信号传输的技术，在这两根信号线上都传输信号，这两个信号的振幅相等、相位相同，极性相反。差分信号可以识别出小信号、对外部电磁干扰具有高免疫，能够精确的处理双极信号差。
本发明实施例中，提供了一种光模块，包括印制电路板，所述印制电路板包括顶层、第一中间信号传输层、第二中间信号传输层和底层；所述顶层和所述底层均为信号传输层；所述信号传输层具有与其相邻层叠设置的接地层，所述信号传输层上设置有差分信号线对；其中，所述第一中间信号传输层位于所述顶层和所述第二中间信号传输层之间，所述第一中间信号传输层位于所述顶层和所述底层之间；所述顶层和所述底层均设置有金手指，所述顶层还包括激光器驱动芯片；所述第一中间信号传输层的一端用盲孔与所述激光器驱动芯片连接，另一端用盲孔与所述顶层的金手指连接；所述第二中间信号传输层的一端用盲孔与所述激光器驱动芯片连接，另一端用盲孔与所述底层的金手指连接；所述底层的一端用过孔与所述激光器驱动芯片连接。
由于本发明实施例中，信号传输层具有与其相邻层叠设置的接地层，利用接地层为信号传输层提供屏蔽；进而避免两个信号传输层直接相邻引起的串扰问题。
进一步，中间信号传输层与金手指、中间信号传输层与激光器驱动芯片均采用盲孔连接，利用盲孔可以减小差分信号线之间的串扰。而且，第一信号传输层与顶层的金手指连接，第二信号传输层与底层的金手指连接，既有助于避免第一信号传输层上的差分信号线对第二信号传输层上的差分信号线对的串扰；又使得第一信号传输层与金手指连接时，不需要在第二信号传输层上打孔，第二信号传输层与金手指连接时，不需要在第一信号传输层上打孔。如此，一方面有助于减小了差分信号线对之间的串扰，提高了数据传输的准确性，另一方面有助于提高印制电路板的机械强度。
可选地，将两片印制电路板相互连结，一般都会用到金手指的接头。金手指上包含了许多裸露的铜垫，这些铜垫也是印制电路板布线的一部份。通常连接时，将其中一片印制电路板上的金手指插进另一片印制电路板上合适的插槽上。印制电路板通过金手指可以实现与外界的连接。
可选地，所述顶层还设置有耦合电容，所述信号传输层通过所述耦合电容与所述激光器驱动芯片连接。在芯片周围设置耦合电容可以改善提高印制电路板的抗干扰能力。可选地，印制电路板上的差分信号线的走线、引脚连线和接线都有可能带来较大的寄生电感，导致信号波形中出现高频纹波和毛刺，而在芯片和差分信号线之间放置一个耦电容可以有效地滤除这些高频纹波和毛刺。
本发明实施例中，顶层设置的差分信号线对与顶层的金手指可以直接连接，顶层的差分信号线对通过耦合电容与顶层的激光器驱动芯片连接；底层设置的差分信号线对与底层的金手指直接连接。
可选地，在确定了印制电路板的层结构和信号传输层上的差分信号线对的排布后，本发明实施例中提供了一种将各层用孔的方式导通的实现方式：可以确定内电层各部分的标识，最后通过各层上的孔来进行连接。孔在通过内电层时，与其具有相同标识的孔会通过一些未被腐蚀的铜膜连接到中间层，而不属于该标识的孔的周围的铜膜会被完全腐蚀掉，即不会与该内层导通。
为了进一步减小对差分信号线对之间的串扰，本发明实施例中，所述信号传输层上的盲孔及过孔的周围均设置有至少4个接地孔，所述至少4个接地孔形成U型；所述接地孔与所述接地层连接。图1示出了应用本发明实施例的一种孔周围设置有至少4个接地孔的结构示意图；如图1所示，孔周围包括4个接地孔，4个接地孔形成U型；其中，所述孔包括过孔和盲孔。由于本发明实施例中，在孔的周围用地信号覆盖，进而使得孔与周围的其他信号线隔离起来，且可以避免了孔本身存在的寄生电容和寄生电感对信号的影响，进一步减小了差分信号线之间的串扰问题。
本发明实施例中，差分信号线对的工作原理是使接收到的信号等于两个互补并且彼此互为参考的信号之间的差值，通过差分信号线对可以极大的降低信号的电器噪声效应。可选地，差分信号线对的两根信号线的走线是等长、等款、紧密靠近、且在同一层信号传输层。可选地，N对差分信号线包括N对高速差分信号线。
为了进一步减小信号之间的串扰，本发明实施例中，所述信号传输层包括信号接收区和信号发射区；所述信号接收区和所述信号发射区位于所述信号传输层的左右两端；所述差分信号线对包括接收差分信号线对和发射差分信号线对；其中，所述接收差分信号线对设置于所述信号接收区，所述发射差分信号线设置于所述信号发送区。
可选地，当接收差分信号线传输的信号的幅度非常小，发射差分信号线发射的是高速调整信号。此时，发射的高速调整信号会影响接收的小幅度信号的灵敏度。通过将接收差分信号和发射差分信号分布在信号传输层的两个不同的区域的，可以避免接收差分信号和发射差分信号之间的串扰。
本发明实施例中，所述接收差分信号线可以平均分布于各层信号传输层，所述发射差分信号线也可平均分布于各层信号传输层。可选地，对于高频信号或者其他一些重要的信号，比如时钟信号，一方面要走线尽量宽，另一方面，希望与其他信号线之间隔离。在每层信号传输层上平均分布接收差分信号线和发射差分信号线可以在有限空间的印制电路板上，实现每对差分信号线的走线尽量宽，且该对差分信号线离其他差分信号线较远。
为了更清楚的说明光模块中的印制电路板，图2示出了应用本发明实施例的一种印制电路板，图2中以印制电路板包括8层和16对差分信号线为例说明；如图2所示，印制电路板的8层的排布方式为：顶层、接地层、信号传输层、接地层、接地层、信号传输层、接地层、底层；其中，所述顶层和所述底层均为信号传输层。每层信号传输层上分别设置有4对差分信号线；其中，所述4对差分信号中包括2对接收差分信号线和2对发射差分信号线，每对接收差分信号线用RX标识，发射差分信号线用TX标识；且每对所述接收差分信号线设置于每层信号传输层的接收区域，所述每对发射差分信号线设置于每层信号传输层的发射区域，图2中以接收区域和发射区域设置于左右两端为例，在顶层上设置差分信号线包括TX1，TX3，RX2，RX4；第一中间信号传输层上设置差分信号线包括TX5，TX7，RX6，RX8；第二中间信号传输层上设置差分信号线包括TX6，TX8，RX5，RX7；底层上设置差分信号线包括TX2，TX4，RX1，RX3；接地层用地信号GND覆盖。
本发明实施例中，第一中间信号传输层和第二中间信号传输层采用各自的单独的接地层，即第一中间信号传输层和第二中间信号传输层之间包括两个接地层(如图2所示)，两个接地层的同模可以为信号传输提供电磁屏蔽，同时可能有效地将信号辐射限制在两个接地层之间，不对外造成干扰，且可以有效降低共模干扰。
图3示出了应用本发明实施例的一种印制电路板的顶层的结构示意图，图3中以顶层上设置有差分信号线包括TX1，TX3，RX2，RX4为例说明。如图3所示，在所述顶层上设置有金手指、耦合电容、孔；其中，所述金手指包括与顶层上的差分信号线TX1，TX3，RX2，RX4连接的金手指1和与第一中间信号传输层上的差分信号线连接的金手指2；所述耦合电容的一端与差分信号线对的一端连接，耦合电容的另一端与激光器驱动芯片连接；所述顶层上的孔用于将顶层以下的差分信号线与所述耦合电容连接，图3中示出了底层上的差分信号线TX2，TX4，RX1，RX3用过孔与所述耦合电容连接方式，如图3所示，底层的差分信号线TX2，TX4，RX1，RX3用过孔与顶层导通，再在顶层过孔的位置用导线与耦合电容连接，实现了底层缠粉信号线对于顶层耦合电容的连接。
图4示出了应用本发明实施例的一种印制电路板的底层的结构示意图，图4以底层上设置差分信号线包括TX2，TX4，RX1，RX3为例说明。如图4所示，在所述底层上设置有金手指和孔；其中，所述金手指包括与底上的差分信号线TX2，TX4，RX1，RX3连接的金手指3和与第二中间信号传输层上的差分信号线连接的金手指4；底层上的差分信号线TX2，TX4，RX1，RX3用过孔与所述图3的顶层耦合电容连接(图3示出)，金手指4上的孔用于与第二中间信号传输层上的差分信号线连接，第二中间信号传输层上的差分信号线用盲孔与所述底层上的金手指4连接。
图5示出了应用本发明实施例的一种第一中间传输层的剖面结构示意图，如图5所示，在图5中示例性的示出了第一中间传输层上设置的差分信号线TX5，TX7，RX6，RX8，其中，接收差分信号线RX6和RX7设置于所述第二中间信号传输层的左端，发射差分信号线TX5和TX7设置于所述第二中间信号传输层的右端。本发明实施例中，第二中间传输层上的结构只需将第一中间信号传输层的左端的差分信号线设置为RX5、RX7；右端设置为TX6，TX8，其他均与第一中间信号传输层的结构相同。
图6示出了应用本发明实施例的一种第一中间信号传输层上的差分信号线与顶层上的金手指和耦合电容连接的走线结构示意图，如图6所示，所述第一中间信号传输层上的差分信号线一端用盲孔与所述顶层上的金手指连接，所述第以中间信号传输层上的差分信号线的另一端也用盲孔与所述顶层上的耦合电容连接。
图7示出了应用本发明实施例的一种第二中间信号传输层上的差分信号线与底层上的金手指和顶层上的耦合电容连接结的走线结构示意图，如图7所示，所述第二中间信号传输层上的差分信号线一端用盲孔与所述底层的金手指连接，所述第二中间信号传输层的差分信号线另一端用盲孔与所述顶层上的耦合电容连接。
本发明实施例中，在完成布线后，应在顶层和底层没有铺设差分信号线的地方敷以大面积的接地铜膜，也称为敷铜，用以有效减小地线阻抗，从而削弱地线中的高频信号，同时大面积的接地可以对电磁干扰起抑制作用。
从上述内容可以看出：由于本发明实施例中，信号传输层具有与其相邻层叠设置的接地层，利用接地层为信号传输层提供屏蔽；进而避免两个信号传输层直接相邻引起的串扰问题。
进一步，中间信号传输层与金手指、中间信号传输层与激光器驱动芯片均采用盲孔连接，利用盲孔可以减小差分信号线之间的串扰。而且，第一信号传输层与顶层的金手指连接，第二信号传输层与底层的金手指连接，既有助于避免第一信号传输层上的差分信号线对第二信号传输层上的差分信号线对的串扰；又使得第一信号传输层与金手指连接时，不需要在第二信号传输层上打孔，第二信号传输层与金手指连接时，不需要在第一信号传输层上打孔。如此，一方面有助于减小了差分信号线对之间的串扰，提高了数据传输的准确性，另一方面有助于提高印制电路板的机械强度。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种光模块，其特征在于，包括印制电路板，所述印制电路板包括顶层、第一中间信号传输层、第二中间信号传输层和底层；所述顶层和所述底层均为信号传输层；所述信号传输层具有与其相邻层叠设置的接地层，所述信号传输层上设置有差分信号线对；其中，所述第一中间信号传输层位于所述顶层和所述第二中间信号传输层之间，所述第二中间信号传输层位于所述第一中间信号传输层和所述底层之间；
所述顶层和所述底层均设置有金手指，所述顶层还包括激光器驱动芯片；
所述第一中间信号传输层的一端用盲孔与所述激光器驱动芯片连接，另一端用盲孔与所述顶层的金手指连接；
所述第二中间信号传输层的一端用盲孔与所述激光器驱动芯片连接，另一端用盲孔与所述底层的金手指连接；
所述底层用过孔与所述激光器驱动芯片连接。
2.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述信号传输层上的盲孔及过孔的周围均设置有至少4个接地孔，所述至少4个接地孔形成U型；所述接地孔与所述接地层连接。
3.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述信号传输层包括信号接收区和信号发射区；
所述信号接收区和所述信号发射区位于所述信号传输层的左右两端；
所述差分信号线对包括接收差分信号线对和发射差分信号线对；其中，所述接收差分信号线对设置于所述信号接收区，所述发射差分信号线设置于所述信号发送区。
4.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述顶层还设置有耦合电容，所述信号传输层通过所述耦合电容与所述激光器驱动芯片连接。
5.如权利要求1至4任一项所述的光模块，其特征在于，所述印制电路板包括8层和16对差分信号线；
所述8层的排布方式为：顶层、接地层、信号传输层、接地层、接地层、信号传输层、接地层、底层；其中，所述顶层和所述底层均为信号传输层；
所述信号传输层上设置有2对接收差分信号线和2对发射差分信号线；所述2对接收差分信号线设置于信号传输层的信号接收区，所述2对发射差分信号线设置于信号传输层的发射区。
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