JP2011192939A

JP2011192939A - 光モジュール

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Publication number: JP2011192939A
Application number: JP2010060121A
Authority: JP
Inventors: Daichi Kawamura; 大地川村; Takuma Saka; 卓磨坂
Original assignee: Opnext Japan Inc
Current assignee: Opnext Japan Inc
Priority date: 2010-03-17
Filing date: 2010-03-17
Publication date: 2011-09-29
Anticipated expiration: 2030-03-17
Also published as: JP5525875B2

Abstract

【課題】高周波広帯域の信号伝送を実現する光モジュールを提供する。
【解決手段】光素子０１１５を内蔵した光モジュール筺体と、光モジュール筺体内に一方が内蔵され、他方が露出しているセラミック基板０１０２と、セラミック基板に接続されたプリント基板０１０４とを備えた光モジュールであって、セラミック基板のプリント基板側端部と該セラミック基板側のプリント基板端部の両方に、裏面グランド付きコプレーナ線路０１０７であって、コプレーナ線路を構成する表面グランド用導体パターンが信号用導体パターンの外側に少なくとも２本形成されており、互いに接続されていることを特徴とする光モジュール。
【選択図】図２

Description

本発明は、光伝送に用いられる光モジュールに関する。

近年、１０Ｇｂｐｓ程度の伝送速度を有する光モジュールは光素子等を格納するパッケージと、パッケージとプリント基板を電気的に接続するフレキシブル基板から構成されている。パッケージは、セラミック基板を一部に使用し、セラミック基板の表面または内部に信号、電源、グランド用の導体がパターニングされ、フレキシブル基板のベースフィルム上に形成された各導体パターンと接続されている。セラミック基板を構成する代表的な材質としてアルミナやアルミナイトライド等、フレキシブル基板を構成する材質としてはポリイミドや液晶ポリマー等が知られている。

このような光モジュールの一例が特許文献１に開示されている。

特許文献１では、セラミック基板の表層または、内層の主平面に、高周波信号、電源、グランド等の伝送路がパターニングされている。セラミック基板は積層されており、ある主平面上のパターンと、他の主平面上のパターンは、ビアによって、導通接続されている。パッケージ外部では、このパターン上に、リードピンが取り付けられており、金属リードピンとフレキシブル基板に形成された各導体パターンとが半田などによって接続され、プリント基板へと信号が出力される。

特開２００６−１３２０２

しかしながら、前述の特許文献１に開示されている光モジュールでは、以下の問題があった。

信号用導体パターンに高周波がながれると、セラミック基板に形成されたグランド用導体パターンおよびフレキシブル基板に形成されたグランド用導体パターンには、帰還電流が流れ、グランド用導体パターン中で電位が揺らぐ。セラミック基板のグランド用導体パターンとフレキシブル基板のグランド用導体パターンとの接続部は数百ミクロン径のビアおよび金属リードピンにより接続されているため、接続部ではインダクタンスが大きくなり、電流は反射しやすくなる。その結果、接続部と接続部との間で反射を繰り返し、ある特定の周波数で、グランド用導体パターンで共振が生じる。共振により、伝送エネルギーが外部に放射され信号劣化が生じる。

上記で示したグランド用導体パターンの共振は、グランド用導体パターン外縁の長さが、１／２×Ｎ×λ（Ｎ：整数、λ：波長）となったときに引き起こされるが、パターンの形状、シグナルパッド、ビアの位置関係にも依存する。従来の光モジュールでは、これら共振周波数は、大体１０ＧＨｚ以上であった。そのため、１０Ｇｂｐｓ程度の信号伝送では、これらの共振は、特に大きな問題とならなかった。しかしながら、近年、２０Ｇｂｐｓ、さらには４０Ｇｂｐｓ程度の伝送速度に対応した光モジュール、及び光トランシーバが必要となってきており、１０ＧＨｚ以上の高周波域で生じる共振を防ぐ必要性が出てきた。
本発明の目的は、安定的に高速動作させることができる光モジュールを提供することにある。

上記目的は、特許請求の範囲に記載された発明で達成しうる。

本発明によれば、安定的に高速動作させることができる光モジュールを提供することができる。

実施例１の光モジュールの斜視図である。実施例１の光モジュールの構成を示す上面図である。実施例１の光モジュールの構成を示す断面図である。実施例１の光モジュールの構成を示す断面図である。図２の光モジュールのA−A´切断線に沿った断面構造を示す断面図である。実施例１の光モジュール中のフレキシブル基板を構成する各層の導体パターンを示す図である。実施例２の光モジュールの構成を示す断面図である。実施例２の光モジュールの構成を示す断面図である。図７の光モジュールのB−B´切断面に沿った断面構造を示す断面図である。実施例３の光モジュールの構成を示す断面図である。実施例３の光モジュールの構成を示す断面図である。実施例４の光モジュールの構成を示す断面図である。実施例４の光モジュールのC−C´切断面に沿った断面構造を示す断面図である。実施例４の光モジュールのC−C´切断面に沿った断面構造を示す断面図である。実施例４の光モジュールのC−C´切断面に沿った断面構造を示す断面図である。実施例４の光モジュールのC−C´切断面に沿った断面構造を示す断面図である。実施例４の光モジュールのC−C´切断面に沿った断面構造を示す断面図である。実施例５の光モジュールの構成を示す断面図である。実施例６の光モジュールの構成を示す上面図である。実施例６の光モジュールの構成を示す断面図である。実施例７の光モジュールの構成を示す断面図である。本発明の効果を検証した計算結果を含むグラフである。本発明の効果を検証した計算結果を含むグラフである。本発明の効果を検証した計算結果を含むグラフである。本発明の効果を検証した計算結果を含むグラフである。

以下、図面を参照して実施例を詳細に説明するが、本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。

本願において開示される光モジュールは、パッケージの一部がセラミック基板によって構成されており、セラミック基板の内部または表層には信号用導体パターンやグランド用導体パターンが形成されている。セラミック基板の信号用導体パターンに隣接する位置にはコプレーナグランド用導体パターンが形成されている。また、信号用導体パターンより幅広のベタグランド用導体パターンが、信号用導体パターンが形成されている層とは別の任意の層に形成されている。ベタグランド用導体パターンの面積は、信号用導体パターンの数十倍以上の広さである。

さらに、上記光モジュールでは、セラミック基板の導体パターンと、直接または、他の導体を介して、導通がとられている導体パターンをもつフレキシブル基板が取り付けられている。光モジュールとは、このフレキシブル基板を含めて指している。フレキシブル基板の内部または表層には信号用導体パターンやグランド用導体パターンが形成されている。信号用導体パターンの隣接する位置には、コプレーナグランド用導体パターンが形成されている。また、信号用導体パターンに対して他層の任意の層には、ベタグランド用導体パターンが形成されている。セラミック基板のコプレーナグランド用導体パターンと、ベタグランド用導体パターンは、ビアにより導通接続されている。フレキシブル基板のコプレーナグランド用導体パターンと、ベタグランド用導体パターンはスルーホールやビアにより導通接続されている。さらに、本モジュールは、セラミック基板、フレキシブル基板の信号用導体パターンと隣接しない位置に、共振対策用のグランド用導体パターンが形成されている。セラミック基板、フレキシブル基板に形成された共振対策グランド用導体パターンは、それぞれのベタグランドパターンとビアやスルーホール等により導通接続されている。セラミック基板とフレキシブル基板の、グランド用導体パターン同士はリードピンで接続されるほか、や半田などによって直接接続されている。

セラミック基板、フレキシブル基板に高周波信号が流れると、それぞれのベタグランド用導体パターンには帰還電流が流れる。これらの帰還電流は、セラミック基板とフレキシブル基板の接続部では、グランドはビアやリードピン等を使って接続されるため、インダクタンスが高くなる。その結果、ベタグランド用導体パターンを流れる帰還電流は、接続部において反射を繰り返す。ベタグランドのうち接続部から接続部までの長さが、伝送信号の半波長の整数倍に近づいたときに共振が生じる。無論、これは、セラミック基板、フレキシブル基板の形状や、電源用導体パターンの形や位置によって共振周波数は多少変化する。共振対策グランドパターンを設けることで、接続部間の長さを小さくすることができるため、共振周波数を高周波側へ移動させることができる。

以上の共振対策グランドパターンを用いた構造を利用した光モジュールを適用することで、安定的に高速動作する光トランシーバを提供することが可能となる。

なお、以下の実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは、その繰り返しの説明は省略する。

図１は実施例１の光モジュールの構成を示す斜視図である。本実施例に示す光モジュールは、パッケージ０１０１とフレキシブル基板０１０５とプリント基板０１０４から構成されている。パッケージ０１０１の一部はセラミック基板０１０２から構成されており、セラミック基板０１０２はパッケージ０１０１の内外の導通が可能となるように、筺体を貫通して固定されている。セラミック基板０１０２の材質は、アルミナ、アルミナイトライド、LTCC（ＬｏｗＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏ−ｆｉｒｅｄＣｅｒａｍｉｃｓ：「低温同時焼成セラミックス」を意味する」）等が一般的に使用される。プリント基板０１０４上には、IC０１０３が実装されている。無論、プリント基板０１０４上には、IC０１０３以外にもチップコンデンサ、抵抗、LSIなどの電気・電子素子が複数搭載されている。また、プリント基板０１０４は光トランシーバを構成するボードである。

図２は本実施例の図１で示した光モジュールの上面図を示している。図２のうち、パッケージ０１０１については、その内部を示す。パッケージ内部に形成された台座０１１７上には、セラミック基板０１１４、光素子０１１５、IC０１１３、レンズ０１１６が搭載されている。セラミック基板０１０２上には、信号用導体パターン０１１９、コプレーナグランド用導体パターン０１１２、電源用導体パターン０１１１が形成されている。信号用導体パターン０１１９に隣接しない位置に形成されたパターン０１１０は共振対策グランド用導体パターンである。フレキシブル基板０１０５上にも同様に、信号用導体パターン０１２０、コプレーナグランド用導体パターン０１０７、電源用導体パターン０１０８、共振対策グランド用導体パターン０１０９が形成されており、セラミック基板０１０２上の各導体パターンと、リードピン０１０６などにより導通接続されている。なお、本実施例では、セラミック基板０１０２の各導体パターンと、フレキシブル基板０１０５の各導体パターンとの接続にはリードピン０１０６を用いているが、導体パターン同士を直接半田等により接続しても良い。さらに、フレキシブル基板０１０５上の各導体パターンは、プリント基板０１０４上の各導体パターンと半田により導通接続されている。

図３及び図４は、図１に示す光モジュールの断面図である。セラミック基板０１０２の任意の層には、ベタグランド用導体パターン０１２４が形成されている。フレキシブル基板０１０５の任意の層にも、ベタグランド用導体パターン０１２６が形成されている。セラミック基板０１０２とフレキシブル基板０１０５との接続は、図３のようにセラミック基板０１０２とフレキシブル基板０１０５とが水平に接続する他にも、図４に示すようにセラミック基板０１０２とフレキシブル基板０１０５とが垂直に配置され、接続されても構わない。その場合、フレキシブル基板０１０５には、スルーホール０１２５を設け、そのスルーホール０１２５にリードピン０１０６を挿して、半田等のろう材により固定する。

図５は、図２の線A−A´で切った断面図である。セラミック基板０１０２のコプレーナグランド用導体パターン０１１２は、ベタグランド用導体パターン０１２４とビア０１２９により導通接続されている。共振対策グランド用導体パターン０１１０についてもベタグランド用導体パターン０１２４と、ビア０１２３により導通接続されている。

図６はフレキシブル基板０１０５の各層に形成されたパターンを示している。フレキシブル基板は０１０５の構成は、ベースフィルム０１３０の表面に信号用導体パターン０１１９等が形成され、裏面にはベタグランド用導体パターン０１２６が形成され、各導体パターン上にはカバー層０１３３が形成されている。フレキシブル基板０１０５のコプレーナグランド用導体パターン０１１２とベタグランド用導体パターン０１２６は、スルーホール０１３２により導通接続されており、共振対策グランド用導体パターン０１０９についても、ベタグランド用導体パターン０１２６とスルーホール０１３１により導通接続されている。

図２、図３に戻って、セラミック基板０１０２上の信号用導体パターン０１１９と、フレキシブル基板０１０５上の信号用導体パターン０１２０に高周波信号が流れると、セラミック基板０１０２のベタグランド用導体パターン０１２４と、フレキシブル基板０１０５のベタグランド用導体パターン０１２６には帰還電流が流れる。セラミック基板０１０２のベタグランド用導体パターン０１２４と、フレキシブル基板０１０５のベタグランド用導体パターン０１２６は、ビア０１２３、リードピン０１０６、スルーホール０１２５等により導通接続されているが、ビア０１２３、リードピン０１０６、スルーホール０１２５等はインダクタンスが大きく、そのため、接続部では反射が生じやすい。セラミック基板０１０２のベタグランド用導体パターン０１２４、フレキシブル基板０１０５のベタグランド用導体パターン０１２６を流れる電流が接続部間で反射を繰り返すことで共振が生じ、伝送エネルギーが外部に放射され信号劣化を引き起こす。ベタグランド用導体パターンのうち、接続部から接続部までの長さが、伝送信号の半波長の整数倍に近づいたときに共振が生じる。無論、これは、セラミック基板０１０２、フレキシブル基板０１０５の形状や、電源パターン０１０８、０１１２の位置と形状によって変わる。

そこで、共振周波数を高周波側に移動させることを目的として、セラミック基板０１０２に共振対策グランド用導体パターン０１１０と、フレキシブル基板０１０５に共振対策グランド用導体パターン０１０９を設けた。たとえば、図６に示したフレキシブル基板のベタグランド用導体パターン０１２６のうち、（L2+L3）もしくは、（L4+L5）が伝送信号の半波長の整数倍周辺で共振が生じる。共振対策用ベタグランド用導体パターン０１０９を設けることで、L1とL6の長さぶんだけ共振周波数を高周波側に移動させることができる。共振対策グランド用導体パターン０１０９は、信号用導体パターン０１２０に隣接しない位置に形成されるが、望ましくは、図５に示すようにフレキシブル基板０１０５の端部に形成するのが良い。端部に形成することにより、L1とL6が長くなり、より共振周波数を高帯域側へ移動させることができる。セラミック基板０１０２の共振対策グランド用導体パターン０１１０もまた、セラミック基板０１０２の端部に形成されることが望ましい。

本実施例では、１パッケージ内に１つの光素子０１１５が実装されているが、光素子を１パッケージ内に複数個実装した多チャンネル集積光モジュールでも良い。１パッケージ内に実装する素子数が多くなるほど、セラミック基板およびフレキシブル基板は大きくなり、それぞれのベタグランド用導体パターンで生じる共振は、より低周波側で生じる。しかしながら、本実施例のように、共振対策グランド用導体パターンを設ければ、素子数が多くなる多チャンネル集積光モジュールで生じる低域側の共振を抑制することができる。

図２２、図２３にシミュレーション結果を示す。図２２は従来の光モジュールの伝送ロスを示し、図２３は共振対策グランド用導体パターンを形成したときの光モジュールの伝送ロスを示している。伝送ロスは、セラミック基板、フレキシブル基板、プリント基板の信号用導体パターンを伝送したときのものである。セラミック基板の信号用導体パターンの長さは２．５mm、フレキシブル基板の信号用導体パターンの長さは６．０mm、プリント基板の信号用導体パターンの長さは２．５mmである。セラミック基板の比誘電率は８．５、フレキシブル基板の比誘電率は３．２、プリント基板の比誘電率は３．６である。誘電損失は無視できるほど小さいとした。セラミック基板の信号用導体パターンに入力ポート、プリント基板に出力ポート設け、周波数０〜３５GHzにおける、光モジュールの伝送ロスを計算した。図２２において、１７GHz付近でみられる急峻な伝送ロスおよび、図２３において２５GHz付近でみられる急峻な伝送ロスはフレキシブル基板のベタグランドで生じる共振に起因する伝送ロスである。また、図２２において、２４GHｚ付近でみられる急峻な伝送ロスおよび、図２３において３２GHｚ付近でみられる急峻な伝送ロスはセラミック基板のベタグランドで生じる共振に起因する伝送ロスである。図２２、図２３を比較すると、共振対策グランド用導体パターンを形成することによって、共振周波数が高周波側へ移動していることがわかり、特に２０GHｚ以下に目立った伝送ロスはみられない。すなわち、２０GHｚをクロック周波数にもつ４０Gbps伝送においても、本実施例は適用できる。

なお、図１、図２、図３、図４、図５及び図６の符号は次の構成を示している。０１０１はパッケージ、０１０２はセラミック基板、０１０３はIC、０１０４はプリント基板、０１０５はフレキシブル基板、０１０６はリードピン、０１０７はコプレーナグランド用導体パターン、０１０８は電源用導体パターン、０１０９は共振対策グランド用導体パターン、０１１０は共振対策グランド用導体パターン、０１１１は電源用導体パターン、０１１２はコプレーナグランド用導体パターン、０１１３はIC、０１１４はセラミック基板、０１１５は光素子、０１１６はレンズ、０１１７は台座、０１１８はワイヤ、０１１９は信号用導体パターン、０１２０は信号用導体パターン、０１２１は導体パターン、０１２２はガラス窓、０１２３はビア、０１２４はベタグランドパターン、０１２５はスルーホール、０１２６はベタグランドパターン、０１２７はビア、０１２８はベタグランドパターン、０１２９はビア、０１３０はベースフィルム、０１３１はスルーホール、０１３２はスルーホール、０１３３はカバー層である。

図７は実施例２の光モジュールの断面図である。セラミック基板０２０６上に形成された導体パターン０２０７は、信号用導体パターン、コプレーナグランド用導体パターン、電源用導体パターンである。セラミック基板０２０６に形成されたパターン０２１１は、ベタグランド用導体パターンである。フレキシブル基板０２０２上に形成されたパターン０２０３は、信号用導体パターン、コプレーナグランド用導体パターン、電源用導体パターンである。フレキシブル基板０２０２に形成されたパターン０２１２はベタグランド用導体パターンである。セラミック基板０２０６とフレキシブル基板０２０２に形成された各導体パターンは、リードピン０２０５、０２１０等により導通接続されている。図７では、セラミック基板０２０６とフレキシブル基板０２０２は水平方向に接続されているが、図８に示すように、垂直方向に接続しても構わない。その場合、フレキシブル基板０２０２に形成したスルーホール０２０４にリードピン０２０５、０２１０を挿し、半田により固着する。図９は図７の線B−B´で切った断面図である。コプレーナグランド用導体パターン０２１６とベタグランド用導体パターン０２１１は、ビア０２０９により導通接続されている。ベタグランド用導体パターン０２１１上には、共振対策用としてのリードピン０２１０が融着されている。リードピン０２１０の位置は図に示すようにベタグランド用導体パターン０２１１の端部に設置することが望ましい。

セラミック基板０２０６と、フレキシブル基板０２０２に高周波信号がながれると、セラミック基板０２０６のベタグランド用導体パターン０２１１と、フレキシブル基板０２０２のベタグランド用導体パターン０２１２では共振が生じる。そこで、セラミック基板０２０６のベタグランド用導体パターン０２１１と、フレキシブル基板０２０２のベタグランド用導体パターン０２１２をリードピン０２１０で導通接続することで、共振周波数を高周波側へ移動させることができる。共振周波数をより高周波側に移動させるためには、図９に示すように、リードピン０２１０はベタグランド用導体パターン０２１１の端部に取り付けることが望ましい。また、本実施例では、セラミック基板０２０６のベタグランド用導体パターン０２１１と、フレキシブル基板０２０２のベタグランド用導体パターン０２１２間は、リードピン０２１０により直接導通させていることから、ビアを用いないぶんだけインダクタンスが低減されために、共振をより効果的に抑制することができる。

なお、図７、図８及び図９の符号は次の構成を示している。０２０１はプリント基板、０２０２はフレキシブル基板、０２０３は導体パターン、０２０４はスルーホール、０２０５はリードピン、０２０６はセラミック基板、０２０７は導体パターン、０２０８はパッケージ、０２０９はビア、０２１０はリードピン、０２１１はベタグランド用導体パターン、０２１２はベタグランド用導体パターン、０２１３はビア、０２１４はベタグランド用導体パターン、０２１５は電源用導体パターン、０２１６はコプレーナグランド用導体パターン、０２１７は信号用導体パターンである。

図１０、図１１は、実施例３の光モジュールの構成を示す断面図である。図１０、図１１ともに、光モジュールを構成するセラミック基板の断面図である。

セラミック基板０３０１は、信号用導体パターン０３０２、電源用導体パターン０３０４、ベタグランド用導体パターン０３０６を有する。本実施例では、信号用導体パターン０３０２に隣接するグランド用導体パターン０３０５は、信号用導体パターン０３０２からみて他層に形成されているベタグランド用導体パターン０３０６と同一平面上に形成されている。ここで、信号用導体パターン０３０２に隣接する導体パターンとは、信号用導体パターン０３０２の側方向でもっとも近接した導体パターンのことを指し、本実施例のグランド用導体パターン０３０５のように、信号用導体パターンの他層に形成されていても良い。また、共振対策用リードピン０３０３は、信号用導体パターン０３０２に隣接しない位置に形成され、望ましくは、セラミック基板の端部に形成するのが良い。信号用導体パターン０３０２に高周波信号が流れると、ベタグランド用導体パターン０３０６で共振が生じるが、共振対策用のリードピン０３０３を配置することにより、共振周波数を高周波側に移動させることができる。

なお、図１０及び図１１の符号は次の構成を示している。０３０１はセラミック基板、０３０２は信号用導体パターン、０３０３は共振対策用のリードピン、０３０４は電源用導体パターン、０３０５はグランド用導体パターン、０３０６はベタグランド用導体パターンである。

図１２は実施例４の光モジュールの構成を示す断面図である。本モジュールではフレキシブル基板０４０２上に電波吸収体０４１０を配置している。セラミック基板０４０６とフレキシブル基板０４０２に高周波信号が流れると、セラミック基板０４０６のベタグランド用導体パターン０４０９と、フレキシブル基板０４０２のベタグランド用導体パターン０４１１では共振が生じる。セラミック基板０４０６のベタグランド用導体パターン０４０９と、フレキシブル基板０４０２のベタグランド用導体パターン０４１１は、共振対策グランド用導体パターンにより、共通グランドとなっている。そのため、フレキシブル基板０４０２に配置した電波吸収体により、フレキシブル基板０４０２のベタグランド用導体パターン０４１１で生じる共振が抑制されるだけでなく、セラミック基板０４０６のベタグランド用導体パターン０４０９で生じる共振も抑制される。

電波吸収体の材質は、フェライト及びカーボンから構成された固体であり、例えば有機材料にフェライト、カーボンを分散させたものも使われる。電波吸収体の他に、薄膜抵抗体を用いても良い。薄膜抵抗としては、Ni、Cr、Pなどの合金から形成され、シート抵抗が数１０〜２００Ω程度の抵抗体を用いるのが一般的である。

本実施例では、セラミック基板０４０６とフレキシブル基板０４０２は水平に接続しているが、垂直に接続しても構わない。

図１３は、図１２の線C−C´で切った断面図である。図１３のうち０４１６は信号用導体パターン、０４１５はコプレーナグランド用導体パターン、０４１４は電源用導体パターン、０４１１はベタグランド用導体パターンである。各パターンの上部には接着層０４１７、カバー層０４１３が形成されている。電波吸収体０４１０は、共振が生じやすいベタグランド用導体パターン０４１１の外縁周囲に配置するとよく、ベタグランド用導体パターン０４１１の外縁を覆うように配置するのが望ましい。たとえば、図１３、図１４では、電波吸収体０４１０は、ベタグランド用導体パターン０４１１の外縁からL1だけ余分に出すことで、ベタグランド用導体パターン０４１１を覆うように配置している。また、図１５のように電源用導体パターン側のカバー層０４１３上へ配置しても良い。この場合も、電波吸収体０４１０は、ベタグランド用導体パターン０４１１からL1だけ余分に出すことで、ベタグランド用導体パターン０４１１を覆う配置にすると効果的に共振を抑制できる。図１６では、カバー層０４１３、接着剤０４１７の間に、電波吸収体０４１０を配置している。このように共振が生じるベタグランド用導体パターン０４１１に対し、より近接して電波吸収体０４１０を配置することで、共振を効果的に抑制することができる。また、図１７のように、電源用導体パターン０４１４側の、カバー層接着剤０４１３と接着剤０４１７の間に電波吸収体０４１０を配置しても良い。この場合も、電波吸収体０４１０は、ベタグランド用導体パターン０４１１からL1だけ余分に出して、ベタグランド用導体パターン０４１１を覆う配置にすると効果的に共振を抑制できる。電波吸収体は、カバー層、導体パターン上に直接、配置している方が理想的であるが、電波吸収体がカバー層や導体パターンに触れるように、トランシーバ内の部材に取り付けられていても良い。

図２４、図２５にシミュレーション結果を示す。図２４、図２５ともに共振対策グランド用導体パターンが形成されている。図２４は電波吸収体を使用しなかったときの光モジュールの伝送ロス、図２５は電波吸収体を使用したときの光モジュールの伝送ロスを示している。セラミック基板の信号用導体パターンの長さは２．５mm、フレキシブル基板の信号用導体パターンの長さは６．０mm、プリント基板の信号用導体パターンの長さは２．５mmである。セラミック基板の比誘電率は８．５、フレキシブル基板の比誘電率は３．２、プリント基板の比誘電率は３．６である。誘電損失は無視できるほど小さいとした。セラミック基板の信号用導体パターンに入力ポート、プリント基板の信号用導体パターンに出力ポート設け、周波数０〜３５GHzにおける、光モジュールの伝送ロスを計算した。図２４において、３２GHzでみられる急峻な伝送ロスは、セラミック基板のベタグランド用導体パターンで生じる共振に起因する伝送ロスである。図２５において、３２GHzでみられる伝送ロスは同様にセラミック基板のベタグランド用導体パターンで生じる共振に起因する伝送ロスであるが、図２４と比べると−１３dBから−３dBに抑制されていることがわかる。セラミック基板のベタグランド用導体パターンと、フレキシブル基板のベタグランド用導体パターンが、共振対策グランド用導体パターンにより、共通グランドとなっているために、フレキシブル基板に配置した電波吸収体により、フレキシブル基板の共振だけでなく、セラミック基板のベタグランド用導体パターンで生じる共振も抑制されるといった２重の効果を示している。

なお、図１２、図１３、図１４、図１５、図１６及び図１７の符号は次の構成を示す。０４０１はプリント基板、０４０２はフレキシブル基板、０４０３は導体パターン、０４０４はリードピン、０４０５は導体パターン、０４０６はセラミック基板、０４０７はパッケージ、０４０８はビア、０４０９はベタグランド用導体パターン、０４１０は電波吸収体、０４１１はベタグランド用導体パターン、０４１２はベタグランド用導体パターン、０４１３はカバー層、０４１４は電源用導体パターン、０４１５はコプレーナグランド用導体パターン、０４１６は信号用導体パターン、０４１７は接着剤である。

図１８は実施例５の光モジュールの構成を示す断面図である。本モジュールではフレキシブル基板０５０２上に電波吸収体０５１２を配置している。セラミック基板０５０５とフレキシブル基板０５０２に高周波信号が流れると、セラミック基板０５０５のベタグランド用導体パターン０５０９と、フレキシブル基板０５０２のベタグランド用導体パターン０５１１では共振が生じる。セラミック基板０５０５のベタグランド用導体パターン０５０９と、フレキシブル基板０５０２のベタグランド用導体パターン０５１１は、共振対策グランド用導体パターンにより、共通グランドとなっている。そのため、フレキシブル基板０５０２に配置した電波吸収体０５１２により、フレキシブル基板０５０２のベタグランド用導体パターン０５１１で生じる共振が抑制されるだけでなく、セラミック基板０５０５のベタグランド用導体パターン０５１１で生じる共振も抑制される。

本実施例では、セラミック基板０５０５とフレキシブル基板０５０２は水平に接続しているが、垂直に接続しても構わない。

なお、図１８の符号は次の構成を示す。０５０１はプリント基板、０５０２はフレキシブル基板、０５０３は導体パターン、０５０４はリードピン、０５０５はセラミック基板、０５０６は導体パターン、０５０７はパッケージ、０５０８はビア、０５０９はベタグランド用導体パターン、０５１０はリードピン、０５１１はベタグランド用導体パターン、０５１２は電波吸収体、０５１３はベタグランド用導体パターンである。

図１９は実施例６の光モジュールの上面図である。パッケージ０６１０については、その内部を示す。セラミック基板０６０６には、信号用導体パターン０６１１、コプレーナグランド用導体パターン０６０９、電源用導体パターン０６０８、共振対策グランド用導体パターン０６０７が形成されている。プリント基板０６０１にも同様に信号用導体パターン０６１３、コプレーナグランド用導体パターン０６０３、電源用導体パターン０６０４、共振対策グランド用導体パターン０６０５が形成されている。セラミック基板０６０６とプリント基板０６０１の各導体パターンは、それぞれリードピン０６１２等により導通接続されている。なお、本実施例では、セラミック基板０６０６とプリント基板０６０１の接続にはリードピンをもちいているが、パターン同士を半田により直接接続しても良い。

図２０は図１９に示す光モジュールの断面図である。セラミック基板０６０６の任意の層にはベタグランド用導体パターン０６１７が形成されている。共振対策グランド用導体パターン０６０７は、ベタグランド用導体パターン０６１７とビア０６１６により導通接続されている。プリント基板０６０１の任意の層にはベタグランド用導体パターン０６１９が形成されている。プリント基板０６０１の共振対策グランド用導体パターン０６０５は、ベタグランド用導体パターン０６１９とビア０６１８により導通接続されている。

セラミック基板０６０６に高周波信号が流れるとセラミック基板０６０６のベタグランド用導体パターン０６１７で共振が生じるが、セラミック基板０６０６に共振対策グランド用導体パターン０６０７を設けることにより、共振周波数を高周波側へ移動させることができる。

なお、図１９及び図２０の符号は次の構成を示す。０６０１はプリント基板、０６０２はIC,０６０３はコプレーナグランド用導体パターン、０６０４は電源用導体パターン、０６０５は共振対策用導体パターン、０６０６はセラミック基板、０６０７は共振対策用導体パターン、０６０８は電源用導体パターン、０６０９はコプレーナグランド用導体パターン、０６１０はパッケージ、０６１１は信号用導体パターン、０６１２はリードピン、０６１３は信号用導体パターン、０６１４は導体パターン、０６１５は導体パターン、０６１６はビア、０６１７はベタグランド用導体パターン、０６１８はビア、０６１９はベタグランド用導体パターンである。

図２１は実施例７の光モジュールの構成を示す断面図である。本実施例では、セラミック基板０７０４のベタグランド用導体パターン０７０７と、パッケージ０７０６は直接接しておらず、セラミック基板０７０４とパッケージ０７０６のグランドは分離されている。このような形態では、通常セラミック基板０７０４のベタグランド用導体パターン０７０７の電位の揺らぎが大きくなるために、共振が顕著になる。しかしながら、本実施例では、共振対策グランド用導体パターンを有することで、共振の影響を抑制することができる。

なお、図２２の符号は次の構成を示す。０７０１はプリント基板、０７０２はフレキシブル基板、０７０３はリードピン、０７０４はセラミック基板、０７０５は導体パターン０７０６はパッケージ、０７０７はベタグランド用導体パターン、０７０８はビア、０７０９はベタグランド用導体パターン、０７１０はビア、０７１１はベタグランド用導体パターンである。

０１０１…パッケージ、０１０２…セラミック基板、０１０３…IC、０１０４…プリント基板、０１０５…フレキシブル基板、０１０６…リードピン、０１０７…コプレーナグランド用導体パターン、０１０８…電源用導体パターン、０１０９…共振対策グランド用導体パターン、０１１０…共振対策グランド用導体パターン、０１１１…電源用導体パターン、０１１２…コプレーナグランド用導体パターン、０１１３…IC、０１１４…セラミック基板、０１１５…光素子、０１１６…レンズ、０１１７…台座、０１１８…ワイヤ、０１１９…信号用導体パターン、０１２０…信号用導体パターン、０１２１…導体パターン、０１２２…ガラス窓、０１２３…ビア、０１２４…ベタグランドパターン、０１２５…スルーホール、０１２６…ベタグランドパターン、０１２７…ビア、０１２８…ベタグランドパターン、０１２９…ビア、０１３０…ベースフィルム、０１３１…スルーホール、０１３２…スルーホール、０１３３…カバー層、０２０１…プリント基板、０２０２…フレキシブル基板、０２０３…導体パターン、０２０４…スルーホール、０２０５…リードピン、０２０６…セラミック基板、０２０７…導体パターン、０２０８…パッケージ、０２０９…ビア、０２１０…リードピン、０２１１…ベタグランド用導体パターン、０２１２…ベタグランド用導体パターン、０２１３…ビア、０２１４…ベタグランド用導体パターン、０２１５…電源用導体パターン、０２１６…コプレーナグランド用導体パターン、０２１７…信号用導体パターン、０３０１…セラミック基板、０３０２…信号用導体パターン、０３０３…共振対策用のリードピン、０３０４…電源用導体パターン、０３０５…グランド用導体パターン、０３０６…ベタグランド用導体パターン、０４０１…プリント基板、０４０２…フレキシブル基板、０４０３…導体パターン、０４０４…リードピン、０４０５…導体パターン、０４０６…セラミック基板、０４０７…パッケージ、０４０８…ビア、０４０９…ベタグランド用導体パターン、０４１０…電波吸収体、０４１１…ベタグランド用導体パターン、０４１２…ベタグランド用導体パターン、０４１３…カバー層、０４１４…電源用導体パターン、０４１５…コプレーナグランド用導体パターン、０４１６…信号用導体パターン、０４１７…接着剤、０５０１…プリント基板、０５０２…フレキシブル基板、０５０３…導体パターン、０５０４…リードピン、０５０５…セラミック基板、０５０６…導体パターン、０５０７…パッケージ、０５０８…ビア、０５０９…ベタグランド用導体パターン、０５１０…リードピン、０５１１…ベタグランド用導体パターン、０５１２…電波吸収体、０５１３…ベタグランド用導体パターン、０６０１…プリント基板、０６０２…IC、０６０３…コプレーナグランド用導体パターン、０６０４…電源用導体パターン、０６０５…共振対策用導体パターン、０６０６…セラミック基板、０６０７…共振対策用導体パターン、０６０８…電源用導体パターン、０６０９…コプレーナグランド用導体パターン、０６１０…パッケージ、０６１１…信号用導体パターン、０６１２…リードピン、０６１３…信号用導体パターン、０６１４…導体パターン、０６１５…導体パターン、０６１６…ビア、０６１７…ベタグランド用導体パターン、０６１８…ビア、０６１９…ベタグランド用導体パターン、０７０１…プリント基板、０７０２…フレキシブル基板、０７０３…リードピン、０７０４…セラミック基板、０７０５…導体パターン、０７０６…パッケージ、０７０７…ベタグランド用導体パターン、０７０８…ビア、０７０９…ベタグランド用導体パターン、０７１０…ビア、０７１１…ベタグランド用導体パターン

Claims

送受用光素子を内蔵した金属パッケージと、
前記金属パッケージ内外の導通接続を行う第１基板と、
前記第１基板と導通接続された第２基板とを備え、
前記第１基板の前記金属パッケージから露出する端部には、第１層に形成され、且つ第１信号用導体パターンが第１グランド用導体パターン及び第１電源用導体パターンのうち少なくとも一方で挟み込まれた第１線路と、第２の層に形成され、且つ前記第１グランド用導体パターンに接続された第２グランド用導体パターンとを有し、
前記第２基板の前記第１基板と接続される一方の端部には、第１層に形成され、且つ第２信号用導体パターンを第３グランド用導体パターン及び第２電源用導体パターンのうち少なくとも一方で挟み込まれた第２線路と、第２の層に形成され、且つ前記第３グランド用導体パターンに接続された第４グランド用導体パターンとを有し、
前記第１基板の第１信号用導体パターンと前記第２基板の第２信号用導体パターンとが導通接続されており、
前記第１基板の第１グランド用導体パターンと前記第２基板の第３グランド用導体パターンとがある場合には、前記第１基板の第１グランド用導体パターンと前記第２基板の第３グランド用導体パターンとが導通接続されており、
前記第１基板の第１電源用導体パターンと前記第２基板の第２電源用導体パターンとがある場合には、前記第１基板の第１電源用導体パターンと前記第２基板の第２電源用導体パターンとが導通接続されており、
前記第１基板は、前記第１信号用導体パターンにたいして、隣接しない側方向に、第５グランド用導体パターンを備え、
前記第５グランド用導体パターンは前記第２グランド用導体パターン導通接続されており、
前記第２基板は、前記第２信号用導体パターンにたいして、隣接しない側方向に、第６グランド用導体パターンを備え、
前記第６グランド用導体パターンは、前記第４グランド用導体パターンと導通接続されており、
前記第５グランド用導体パターンと前記第６グランド用導体パターンは導通接続されていることを特徴とする光モジュール。
送受用光素子を内蔵した金属パッケージと、
前記金属パッケージ内外の導通接続を行う第１基板と、
前記第１基板と導通接続された第２基板とを備え、
前記第１基板の前記金属パッケージから露出する端部には、第１層に形成された第１信号用導体パターンが第１グランド用導体パターン及び第１電源用導体パターンのうち少なくとも一方で挟み込まれた第１線路と、第２の層に形成され、且つ前記第１グランド用導体パターンに接続された第２グランド用導体パターンとを有し、
前記第２基板の前記第１基板と接続される一方の端部には、第１層に形成され、且つ第２信号用導体パターンを第３グランド用導体パターン及び第２電源用導体パターンのうち少なくとも一方で挟み込まれた第２線路と、第２の層に形成され、且つ前記第３グランド用導体パターンに接続された第４グランド用導体パターンとを有し、
前記第１基板の第１信号用導体パターンと前記第２基板の第２信号用導体パターンとが導通接続されており、
前記第１基板の第１グランド用導体パターンと前記第２基板の第３グランド用導体パターンとがある場合には、前記第１基板の第１グランド用導体パターンと前記第２基板の第３グランド用導体パターンとが導通接続されており、
前記第１基板の第１電源用導体パターンと前記第２基板の第２電源用導体パターンとがある場合には、前記第１基板の第１電源用導体パターンと前記第２基板の第２電源用導体パターンとが導通接続されており、
前記第２グランド用導体パターンと前記第４グランド用導体パターンとがリードピンにより直接導通接続されることを特徴とする光モジュール。
前記第２基板の他方に、第３の基板を備え、
前記第３の基板は、第１の層に形成され、且つ第３信号用導体パターンが第７グランド用導体パターン及び第３電源用導体パターンのうち少なくとも一方で挟み込まれた第３線路と、第２の層に形成され、且つ前記第７グランド用導体パターンに接続された第８グランド用導体パターンとを有し、
前記第２信号用導体パターンと前記第３信号用導体パターンとが導通接続されており、
前記第２基板の第３グランド用導体パターンと前記第３基板の第７グランド用導体パターンとがある場合には、前記第２基板の第３グランド用導体パターンと前記第３基板の第７グランド用導体パターンとが導通接続されており、
前記第２基板の第２電源用導体パターンと前記第３基板の第３電源用導体パターンとがある場合には、前記第２基板の第２電源用導体パターンと前記第３基板の第３電源用導体パターンとが導通接続されており、
前記第２基板の前記第６グランド用導体パターンは、前記第３基板と直接リードピンで接続されていないことを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
前記第２基板の他方に、第３の基板を備え、
前記第３の基板は、第３信号用導体パターンが第７グランド用導体パターン及び第３電源用導体パターンのうち少なくとも一方で挟み込まれた第３線路と、その他の任意の層に前記第７グランド用導体パターンに接続された第８グランド用導体パターンを有し、
前記第２信号用導体パターンと前記第３信号用導体パターンとが導通接続されており、
前記第２基板の第３グランド用導体パターンと前記第３基板の第７グランド用導体パターンとがある場合には、前記第２基板の第３グランド用導体パターンと前記第３基板の第７グランド用導体パターンとが導通接続されており、
前記第２基板の第２電源用導体パターンと前記第３基板の第３電源用導体パターンとがある場合には、前記第２基板の第２電源用導体パターンと前記第３基板の第３電源用導体パターンとが導通接続されており、
前記第２基板の前記第６グランド用導体パターンは、前記第３基板と直接リードピンで接続されていないことを特徴とする請求項２の光モジュール。
前記第２基板は孔の内壁に金属が付されたスルーホール又は孔が設けられ、
前記第１基板の各導体パターンに融着されたリードピンが前記第２基板のスルーホール又は孔に挿入され、半田により固着されることにより、前記第１基板の各導体パターンと、前記第２基板の各導体パターンと導通接続されていることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
前記第２基板は孔の内壁に金属が付されたスルーホール又は孔が設けられ、
前記第１基板の各導体パターンに融着されたリードピンが前記第２基板のスルーホール又は孔に挿入され、半田により固着されることにより、前記第１基板の各導体パターンと、前記第２基板の各導体パターンと導通接続されていることを特徴とする請求項２記載の光モジュール。
前記第２の基板上に、電波吸収体を有することを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
前記第２の基板上に、電波吸収体を有することを特徴とする請求項２記載の光モジュール。
前記電波吸収体は、フェライト及びカーボンから構成された第１の固体、前記フェライト及びカーボンを有機材料に混ぜた第２の固体であることを特徴とする請求項７記載の光モジュール。
前記電波吸収体は、フェライト及びカーボンから構成された第１の固体、前記フェライト及びカーボンを有機材料に混ぜた第２の固体であることを特徴とする請求項８記載の光モジュール。
前記第２の基板は、フレキシブル基板によって構成されることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
前記第２の基板は、フレキシブル基板によって構成されることを特徴とする請求項２記載の光モジュール。
前記第１信号用導体パターン及び前記第２信号用導電パターンは、単相および差動の伝送線路であることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
前記第１信号用導体パターン及び前記第２信号用導電パターンは、単相および差動の伝送線路であることを特徴とする請求項２記載の光モジュール。
前記第１線路は、マイクロストリップ線路、またはストリップ線路であることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
前記第１線路は、マイクロストリップ線路、またはストリップ線路であることを特徴とする請求項２記載の光モジュール。
前記第２線路は、マイクロストリップ線路、またはストリップ線路であることを特徴とする請求項１５記載の光モジュール。
前記第２線路は、マイクロストリップ線路、またはストリップ線路であることを特徴とする請求項１６記載の光モジュール。