CN109768834A - 一种多路高速光接收机混合集成的串扰抑制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多路高速光接收机混合集成的串扰抑制方法，该方法利用倒装焊封装技术和嵌入多层低温共烧陶瓷工艺，避免了传统封装技术中长距离并行金属键合引线带来的串扰及耦合效应。采用嵌入多层低温共烧陶瓷工艺的共面线结构，改善多路光接收机混合集成中信号线的走线布局，抑制信号线的串扰；采用嵌入多层低温共烧陶瓷工艺的总线结构，改善多路光接收机混合集成中电源线、地线的走线布局，抑制电源线、地线的串扰。通过上述两种方法，大幅减小通路间的耦合电容和耦合电感，抑制串扰，提高系统的信号质量。

Description

一种多路高速光接收机混合集成的串扰抑制方法

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种多路高速光接收机混合集成的串扰抑制方法。

背景技术

随着云存储、大数据、物联网等多样化通信需求的发展，光纤通信的带宽不断提高，高速光纤系统的研制已经迫在眉睫。影响高速链路的主要因素有阻抗匹配、损耗和串扰。其中，串扰主要会引起损耗、码间干扰、眼图的jitter变大，当高速信号串扰过大时，会导致数据传输的丢失和传输错误。对于多路高速光接收机，相邻接收通路的信号串扰将严重影响通信质量，需要着重优化设计。

混合集成光接收机是目前广泛采用的集成方式，通常在不同的衬底上分别制造信号处理芯片和光电探测器，然后通过金属引线进行键合。在多路光接收机的混合集成过程中，长距离的并行金属引线会导致相邻接收通路的信号线及电源线上产生大量耦合电容和电感，造成信号间的串扰及电源的噪声耦合，这种现象在高速电路中变得更为严重，需要通过改进的集成方法得以改善。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种多路高速光接收机混合集成的串扰抑制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种多路高速光接收机混合集成的串扰抑制方法，该方法包括：

采用倒封装技术和嵌入多层低温共烧陶瓷工艺制作的共面线结构，通过该共面线结构连接多路PD阵列的输出信号和多通道光接收机的输入端，每个通道的共面线结构均设置有信号线和地线，并通过地线对相邻的共面信号线进行屏蔽，改善信号线的走线布局，抑制信号线的串扰；

采用嵌入多层低温共烧陶瓷工艺的总线结构，总线结构分为多层，顶层和底层均为地线层，中间层为信号线层，信号线层采用共面线结构；总线结构分为多个通道，每个通道的两端均设置有地线通孔，地线通孔在垂直方向上穿过总线结构，连接共面线结构中的地线和地线层；每个通道的中间均设置有电源线通孔，总线结构的边缘分别设置有各个通道的电源，各个通道分别通过对应的电源线通孔与各个通道的电源连接；实现减小通路间耦合电容和耦合电感的效果。

进一步地，本发明的采用嵌入多层低温共烧陶瓷工艺的总线结构设置有不少于4个通道，每个通道分别连接PD阵列的一路输出信号和光接收机的一路输入端。

进一步地，本发明的总线结构中，每条通道的电源线单独嵌入并连接至一端接地的独立去耦电容器，嵌入电源线通过各自的电源通孔连接至通道的内部电源端，形成独立的电源和地，而各通路地线通过地线通孔直接与地线层相连。

进一步地，本发明的去耦电容器设置的数量与总线结构的通道数量一致，且去耦电容器分别设置上总线结构的信号线层上的边缘位置。

进一步地，本发明的电源线通孔和地线通孔均为矩形柱状。

本发明产生的有益效果是：本发明的多路高速光接收机混合集成的串扰抑制方法，利用倒装焊封装技术和嵌入多层低温共烧陶瓷工艺，避免了传统封装技术中长距离并行金属键合引线带来的串扰及耦合效应，采用嵌入多层低温共烧陶瓷工艺的共面线结构提高相邻信号线间的隔离度，采用嵌入多层低温共烧陶瓷工艺的总线结构形成独立的电源和地，大幅减小通路间的耦合电容和耦合电感，有效抑制串扰，提高系统的信号质量。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例利用倒装焊封装技术和嵌入多层低温共烧陶瓷工艺的共面线结构示意图；

图2是本发明实施例利用倒装焊封装技术和嵌入多层低温共烧陶瓷工艺的共面线结构示意图；

图3是本发明实施例利用倒装焊封装技术和嵌入多层低温共烧陶瓷工艺的总线结构示意图；

图4是本发明实施例的接收通道1和接收通道2之间信号串扰的仿真曲线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其它工艺的可应用性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“相连”“连接"应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于相关领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本实施例采用以下技术方案实现，一种多路高速光接收机混合集成的串扰抑制方法，利用倒装焊封装技术和嵌入多层低温共烧陶瓷工艺，避免了传统封装技术中长距离并行金属键合引线带来的串扰及耦合效应。采用嵌入多层低温共烧陶瓷工艺的共面线结构，改善多路光接收机混合集成中信号线的走线布局，抑制信号线的串扰；采用嵌入多层低温共烧陶瓷工艺的总线结构，改善多路光接收机混合集成中电源线、地线的走线布局，抑制电源线、地线的串扰。通过上述两种方法，大幅减小通路间的耦合电容和耦合电感，有效抑制串扰，提高系统的信号质量。

所涉及改善多路光接收机混合集成中信号线走线布局的具体方法为：利用倒装焊封装技术和嵌入多层低温共烧陶瓷工艺的共面线结构，将来自PD阵列的输出信号通过嵌入共面信号线连接到多路光接收机阵列的输入端，共面信号线的上下均有接地平面层保护，并且相邻的共面信号线之间设有接地线产生屏蔽效果，提高相邻信号线间的隔离度。

所涉及改善多路光接收机混合集成中电源线走线布局的具体方法为：利用倒装焊封装技术和嵌入多层低温共烧陶瓷工艺的总线结构，将每条接收通路的电源线单独嵌入并连接至一端接地的独立去耦电容器，嵌入电源线通过各自的电源通孔连接至接收通路的内部电源端，形成独立的电源和地，而各通路地线通过接地通孔直接与底部地平面相连。

具体实施时，本发明采用的技术方案是：一种多路高速光接收机混合集成的串扰抑制方法，利用倒装焊封装技术和嵌入多层低温共烧陶瓷工艺，避免了传统封装技术中长距离并行金属键合引线带来的串扰及耦合效应。采用嵌入多层低温共烧陶瓷工艺的共面线结构，改善多路光接收机混合集成中信号线的走线布局，抑制信号线的串扰；采用嵌入多层低温共烧陶瓷工艺的总线结构，改善多路光接收机混合集成中电源线、地线的走线布局，抑制电源线、地线的串扰。

如图1和图2所示，利用倒装焊封装技术和嵌入多层低温共烧陶瓷工艺的共面线结构，将来自PD阵列的输出信号通过嵌入共面信号线连接到多路光接收机阵列的输入端，共面信号线的上下均有接地平面层保护，并且相邻的共面信号线之间设有接地线产生屏蔽效果，提高相邻信号线间的隔离度。

如图3所示，利用倒装焊封装技术和嵌入多层低温共烧陶瓷工艺的总线结构，将每条接收通路的电源线单独嵌入并连接至一端接地的独立去耦电容器，嵌入电源线通过各自的电源通孔连接至接收通路的内部电源端，形成独立的电源和地，而各通路地线通过接地通孔直接与底部地平面相连。

如图4所示，本实施例的接收通道1和接收通道2之间信号串扰的仿真曲线，从直流至30GHz范围内，信号间的串扰程度均小于-40dB。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种多路高速光接收机混合集成的串扰抑制方法，其特征在于，该方法包括：

采用倒封装技术和嵌入多层低温共烧陶瓷工艺制作的共面线结构，通过该共面线结构连接多路PD阵列的输出信号和多通道光接收机的输入端，每个通道的共面线结构均设置有信号线和地线，并通过地线对相邻的共面信号线进行屏蔽，改善信号线的走线布局，抑制信号线的串扰；

采用嵌入多层低温共烧陶瓷工艺的总线结构，总线结构分为多层，顶层和底层均为地线层，中间层为信号线层，信号线层采用共面线结构；总线结构分为多个通道，每个通道的两端均设置有地线通孔，地线通孔在垂直方向上穿过总线结构，连接共面线结构中的地线和地线层；每个通道的中间均设置有电源线通孔，总线结构的边缘分别设置有各个通道的电源，各个通道分别通过对应的电源线通孔与各个通道的电源连接；实现减小通路间耦合电容和耦合电感的效果。

2.根据权利要求1所述的多路高速光接收机混合集成的串扰抑制方法，其特征在于，采用嵌入多层低温共烧陶瓷工艺的总线结构设置有不少于4个通道，每个通道分别连接PD阵列的一路输出信号和光接收机的一路输入端。

3.根据权利要求1所述的多路高速光接收机混合集成的串扰抑制方法，其特征在于，总线结构中，每条通道的电源线单独嵌入并连接至一端接地的独立去耦电容器，嵌入电源线通过各自的电源通孔连接至通道的内部电源端，形成独立的电源和地，而各通路地线通过地线通孔直接与地线层相连。

4.根据权利要求3所述的多路高速光接收机混合集成的串扰抑制方法，其特征在于，去耦电容器设置的数量与总线结构的通道数量一致，且去耦电容器分别设置上总线结构的信号线层上的边缘位置。

5.根据权利要求1所述的多路高速光接收机混合集成的串扰抑制方法，其特征在于，电源线通孔和地线通孔均为矩形柱状。