JP2020021876A - プリント回路基板、光モジュール、及び光伝送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁ノイズを選択的に阻害することが実現されるとともに、コスト増大を抑制しつつ差動伝送線路の高密度配置が可能となる、プリント回路基板の提供。【解決手段】１対のストリップ導体（第１層）と、ストリップ導体と重畳する第１共振導体板と、開口部を有する接地導体層（ともに第２層）と、第１共振導体板に含まれるよう重畳する第２共振導体板（第３層）と、第１共振導体板を含むよう重畳する第３共振導体板（第４層）と、第１及び第２共振導体板を接続する第１バイアホールと、第２及び第３共振導体板を接続する第２バイアホールと、第３共振導体板と接地導体層とを接続する第３バイアホールと、を備え、隣接する第３バイアホールの中心を順に接続してなる多角形は、第１共振導体板を含むよう重畳し、隣接する第３バイアホールの中心間距離はそれぞれ、ビットレートに対応する周波数において０．５波長以下である、プリント回路基板。【選択図】図２

Description

本発明は、プリント回路基板、光モジュール、及び光伝送装置に関し、特に、マイクロストリップ線路形式の差動伝送線路に伝搬する不要電磁波が抑制される、プリント回路基板に関する。

プリント回路基板において、シリアルデータ信号を伝送する差動伝送線路が形成されることがある。かかる差動伝送線路に高周波の不要な電磁ノイズが発生しうる。

プリント回路基板を備える従来の光モジュール（光送受信機）では、その外殻にあたる金属ケースの間隙を少なくすることで電磁波の空間伝搬を可能な限り遮蔽し、さらにケース内部に電波吸収材料を配置することで電磁波の空間伝搬を減衰させて、光送受信機からの不要電磁波の漏れを抑制している。また、このような高周波のノイズに対して、差動伝送線路を差動信号成分が伝導伝搬することに悪い影響を及ぼさない（差動信号品位を劣化させない）まま、コモンモード信号成分の伝導伝搬を選択的に阻害する手法が提案されている。特許文献１及び２に、矩形の導体膜をその中央に配置したバイアホールにより接地導体層に接続する共振体を構成し、その共振体を差動伝送線路の下部に配置することにより結合する構成が開示されている。特許文献３に、接地導体層に渦巻状の開口部（スロット）を複数設け、差動伝送線路の両側に配置して両者を線上の開口部で接続することによる共振体を構成し、その共振体を差動伝送線路に結合させる構成が開示されている。

国際公開第２０１１／００４４５３号 特開２０１２−２２７８８７号公報 米国特許出願公開第２０１１／０２９８５６３号明細書

不要な電磁ノイズのうち、差動伝送線路のコモンモード成分となる周波数を含む周波数領域において、不要な電磁ノイズの伝導伝搬を選択的に阻害するのが望ましく、そのためには、差動伝送線路に共振体構造を結合させることが考えられる。

また、近年では、プリント回路基板に複数の部品の高密度配置が望まれている。そのため、共振体構造（共振回路）の領域（面積）の縮小が、コスト増大を抑えつつ望まれている。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、不要な電磁ノイズのうち、差動伝送線路へのコモンモード信号成分の伝送伝搬を選択的に阻害することが実現されるとともに、コスト増大を抑制しつつ差動伝送線路の高密度配置が可能となる、プリント回路基板、光モジュール、及び光伝送装置の提供を目的とする。

（１）上記課題を解決するために、本発明に係るプリント回路基板は、第１層に配置され、ともに第１の方向に沿って並んで延伸する、１対のストリップ導体と、前記第１層の下方に位置する第２層に配置され、前記１対のストリップ導体のうち前記第１の方向に沿って第１の長さとなる第１部分と平面視して重畳するとともに、前記第１の方向と交差する第２の方向に沿って前記１対のストリップ導体の前記第１部分の外縁それぞれからさらに外方へ広がる、第１共振導体板と、前記第２層に配置され、前記第１共振導体板と接触しないよう前記第１共振導体板を囲う開口部を有する、接地導体層と、前記第２層の下方に位置する第３層に配置され、平面視して前記第１共振導体板に含まれるよう重畳するとともに、前記１対のストリップ導体の中心線に沿って前記第１の方向に延伸する、第２共振導体板と、前記第３層の下方に位置する第４層に配置され、平面視して前記第１共振導体板を含むよう重畳する、第３共振導体板と、前記第１共振導体板と前記第２共振導体板とを接続する、複数の第１バイアホールと、前記第２共振導体板と前記第３共振導体板とを接続する、第２バイアホールと、前記第３共振導体板と前記接地導体層とを接続する、複数の第３バイアホールと、を備え、前記複数の第３バイアホールのうち隣接する２つの第３バイアホールの中心を順に接続してなる多角形は、平面視して前記第１共振導体板を含むよう重畳し、前記複数の第３バイアホールのうち隣接する２つの第３バイアホールの中心間距離はそれぞれ、伝送されるデジタル変調信号のビットレートに対応する周波数において０．５波長以下である、ことを特徴とする。

（２）上記（１）に記載のプリント回路基板であって、前記第１共振導体板は、前記１対のストリップ導体の中心線に対して実質的に線対称となる形状を有していてもよい。

（３）上記（１）又は（２）に記載のプリント回路基板であって、前記第２共振導体板は、前記１対のストリップ導体の中心線に対して実質的に線対称となる形状を有していてもよい。

（４）上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のプリント回路基板であって、前記第１層に配置され、前記第２の方向に沿って順に並ぶ、複数対の前記ストリップ導体と、前記第２層に配置され、前記第２の方向に沿って順に並ぶ、複数の前記第１共振導体板と、前記第３層に配置され、前記第２の方向に沿って順に並ぶとともに、平面視して対応する前記第１共振導体板に含まれるよう重畳する、複数の前記第２共振導体板と、前記複数の前記第１共振導体板と対応する前記複数の前記第２共振導体板とをそれぞれ接続する、複数の前記第１バイアホールと、前記複数の前記第２共振導体板と前記第３共振導体板とをそれぞれ接続する複数の前記第２バイアホールと、をさらに含み、前記接地導体層は、前記複数の前記第１共振導体板と接触しないよう前記複数の第１共振導体板をそれぞれ囲う複数の前記開口部を有し、前記第３共振導体板は、平面視して前記複数の前記第１共振導体板を含むよう重畳し、前記複数の第３バイアホールの一部の第３バイアホールのうち、隣接する２つの第３バイアホールの中心を順に接続してなる多角形は、平面視して対応する前記第１共振導体板を含むよう重畳し、前記複数の第３バイアホールのうち、隣接する２つの第３バイアホールの中心間距離はそれぞれ、伝送される前記デジタル変調信号のビットレートに対応する周波数において０．５波長以下であってもよい。

（５）上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のプリント回路基板であって、前記第１の方向と前記第２の方向のなす角は、８５°以上９０°以下であってもよい。

（６）上記（１）乃至（５）のいずれかに記載のプリント回路基板であって、前記第１の方向と前記第２の方向とは、実質的に直交していてもよい。

（７）上記（１）乃至（６）のいずれかに記載のプリント回路基板を、備える光モジュールであって、前記プリント回路基板は、前記デジタル変調信号を駆動する、ＩＣを、さらに備えていてもよい。

（８）上記（７）に記載の光モジュールであって、前記プリント回路基板を覆って電磁的シールドを構成するとともに、前記プリント回路基板の一部を外部に露出するための開口部とを有する、金属筺体を、さらに備えていてもよい。

（９）本発明に係る光伝送装置は、上記（７）又は（８）に記載の光モジュールが搭載されてもよい。

（１０）本発明に係る光伝送装置は、上記（１）乃至（６）のいずれかに記載のプリント回路基板を、備える光伝送装置であって、前記プリント回路基板は、前記デジタル変調信号を駆動する、ＩＣを、さらに備えていてもよい。

本発明により、不要な電磁ノイズのうち、差動伝送線路へのコモンモード信号成分の伝送伝搬を選択的に阻害することが実現されるとともに、コスト増大を抑制しつつ差動伝送線路の高密度配置が可能となる、プリント回路基板、光モジュール、及び光伝送装置の提供を目的とする。

本発明の第１の実施形態に係る光伝送装置及び光モジュールの構成を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態に係るプリント回路基板の一部の平面を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態の係るプリント回路基板の一部の断面を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態の係るプリント回路基板の一部の断面を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態に係るプリント回路基板の多層構造のうち、第２層の導体層の構成を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態に係るプリント回路基板の多層構造のうち、第３層の導体層の構成を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態に係るプリント回路基板の多層構造のうち、第４層の導体層の構成を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態に係る差動伝送線路の特性を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るプリント回路基板の他の例の一部の平面を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態に係る差動伝送線路の他の例の特性を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る光モジュールの外部形状を示す概略斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る光モジュールの構造を示す概略斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係るプリント回路基板の一部の平面を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態に係る差動伝送線路の特性を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る差動伝送線路の特性を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係るプリント回路基板の一部の平面を示す模式図である。 本発明の第４の実施形態に係るプリント回路基板の一部の平面を示す模式図である。 本発明の第４の実施形態に係る差動伝送線路の特性を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係るプリント回路基板の一部の平面を示す模式図である。 本発明の第５の実施形態に係る差動伝送線路の特性を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係るプリント回路基板の一部の平面を示す模式図である。 本発明の第５の実施形態に係るプリント回路基板の一部の断面を示す模式図である。

以下に、図面に基づき、本発明の実施形態を具体的かつ詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、以下に示す図は、あくまで、実施形態の実施例を説明するものであって、図の大きさと本実施例記載の縮尺は必ずしも一致するものではない。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光伝送装置１及び光モジュール２の構成を示す模式図である。光伝送装置１は、プリント回路基板１１を備えている。また、光モジュール２は、プリント回路基板２１を備えている。当該実施形態に係るプリント回路基板は、これらプリント回路基板１１，２１のいずれか又は両方である。

光伝送装置１は、ＩＣ１２をさらに備える。光伝送装置１は、例えば、大容量のルータやスイッチである。光伝送装置１は、例えば交換機の機能を有しており、基地局などに配置される。光伝送装置１は、光モジュール２より受信用のデータ（受信用の電気信号）を取得し、ＩＣ１２などを用いて、どこへ何のデータを送信するかを判断し、送信用のデータ（送信用の電気信号）を生成し、プリント回路基板１１を介して、該当する光モジュール２へそのデータを伝達する。

光モジュール２は、送信機能及び受信機能を有するトランシーバであり、光ファイバ３Ａを介して受信する光信号を電気信号に変換するＲＯＳＡ２３Ａと、電気信号を光信号に変換して光ファイバ３Ｂへ送信するＴＯＳＡ２３Ｂと、を含んでいる。プリント回路基板２１と、ＲＯＳＡ２３Ａ及びＴＯＳＡ２３Ｂとは、それぞれフレキシブル基板２２Ａ，２２Ｂ（フレキシブルプリント基板 ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit）を介して接続されている。ＲＯＳＡ２３Ａより電気信号がフレキシブル基板２２Ａを介してプリント回路基板２１へ伝送され、プリント回路基板２１より電気信号がフレキシブル基板２２Ｂを介してＴＯＳＡ２３Ｂへ伝送される。光モジュール２と光伝送装置１とは電気コネクタ５を介して接続される。ＲＯＳＡ２３ＡやＴＯＳＡ２３Ｂは、プリント回路基板２１に電気的に接続され、光信号又は電気信号のうち一方から他方へ変換する光素子である。

当該実施形態に係る伝送システムは、２個以上の光伝送装置１と２個以上の光モジュール２と、１個以上の光ファイバ３（例えば、３Ａ，３Ｂ）を含む。各光伝送装置１に、１個以上の光モジュール２が搭載される。２個の光伝送装置１にそれぞれ搭載される光モジュール２の間を、光ファイバ３が接続している。一方の光伝送装置１が生成した送信用のデータが、搭載される光モジュール２によって光信号に変換され、かかる光信号を光ファイバ３へ送信される。光ファイバ３上を伝送する光信号は、他方の光伝送装置１に搭載される光モジュール２によって受信され、光モジュール２が光信号を電気信号へ変換し、受信用のデータとして当該他方の光伝送装置１へ伝送する。

ここで、各光モジュール２が送受信する電気信号のビットレートは１００Ｇｂｉｔ／ｓ級のものであり、光モジュール２は、送信用に４チャンネル、受信用に４チャンネルの多チャンネル方式である。各々のチャネルを伝送する電気信号のビットレートは２５Ｇｂｉｔ／ｓ乃至２８Ｇｂｉｔ／ｓのいずれかであり、ここでは、各々のチャンネルを伝送する電気信号のビットレートは２５．７８Ｇｂｉｔ／ｓである。差動伝送線路はビットレート２５．７８Ｇｂｉｔ／ｓの電気的なシリアルデータ信号を伝搬させるためのものである。

図２は、当該実施形態に係るプリント回路基板３１の一部の平面を示す模式図である。図３Ａ及び図３Ｂは、当該実施形態の係るプリント回路基板３１の一部の断面を示す模式図である。図２、図３Ａ、及び図３Ｂは、プリント回路基板３１の構造を理解するために、平面及び断面をそれぞれ模式的に示しており、実際の平面図及び断面図とは異なっている。プリント回路基板３１は、それぞれ誘電体層を介して複数の導体層が形成される多層構造のプリント配線基板であり、図２、図３Ａ、及び図３Ｂに、多層構造のうち、プリント回路基板３１のうち、差動伝送線路の一領域と共振体構造が形成される部分（４層の導体層）が図示されている。差動伝送線路３２はデジタル変調信号の信号線路として供用される。図３Ａは図２に示すＩＩＡ−ＩＩＡ線による断面を、図３Ｂは図２に示すＩＩＢ−ＩＩＢ線による断面を、それぞれ示している。

当該実施形態に係るプリント回路基板３１は、高速デジタル信号用の差動伝送線路を複数備えており、プリント回路基板３１は複数のチャネルを有している。図２、図３Ａ、及び図３Ｂは、複数の差動伝送線路のうち、１つの差動伝送線路３２（１チャンネル）が示されている。ここで、差動伝送線路３２に伝送される電気信号のビットレートは２５．７８Ｇｂｉｔ／ｓである。なお、ここで、プリント回路基板３１は、光モジュール２のプリント回路基板２１であるが、前述の通り、光伝送装置１のプリント回路基板１１であってもよい。

図２、図３Ａ、及び図３Ｂに示す通り、プリント回路基板３１は、誘電体層１００と、１対のストリップ導体１０１，１０２と、接地導体層１０３と、第１共振体導体板１０４と、第２共振導体板１０５と、第３共振導体板１０６と、複数（ここでは、１対）の第１バイアホール１１０と、第２バイアホール１１１と、複数（ここでは、６つ）の第３バイアホール１１２と、複数のランド１１３と、を備える。なお、図２に示す最上表面には、保護用誘電体膜１０７が全面に亘って配置されているが、プリント回路基板３１の多層構造の理解を容易にするために、保護用誘電体膜１０７は省略されている。保護用誘電体膜１０７は、ソルダレジストと呼ばれるハンダ付着防止用の誘電体膜であり、厚さは４０μｍ程度としている。同様に、誘電体層１００は図２には表示されていない。また、図３Ａ及び図３Ｂの断面には、誘電体層１００が配置されているが、プリント回路基板３１の多層構造の理解を容易にするために、保護用誘電体膜１０７及び誘電体層１００が配置される断面部分にはハッチングを付しておらず、断面より奥（紙面を貫く先方）に配置される部材が表示されている。

前述の通り、図２、図３Ａ、及び図３Ｂには、プリント回路基板３１の多層構造のうち、４層の導体層が示されている。４層の導体層を、プリント回路基板３１の上表面から下方へ順に、第１金属層ＭＬ１（第１層）、第２金属層ＭＬ２（第２層）、第３金属層ＭＬ３（第３層）、第４金属層ＭＬ４（第４層）とする。なお、便宜上ここでは「下方」としているが、積層方向に沿って４層の導体層が順に配置されていればよい。１対のストリップ導体１０１，１０２は、第１金属層ＭＬ１に配置され、厚さ３７μｍの銅箔である。接地導体層１０３及び第１共振導体板１０４はともに、第２金属層ＭＬ２に配置され、厚さ３２μｍの銅箔である。第２共振導体板１０５及びランド１１３はともに、第３金属層ＭＬ３に配置され、厚さ３２μｍの銅箔である。第３共振導体板１０６は、第４金属層ＭＬ４に配置され、厚さ３２μｍの銅箔である。第１金属層ＭＬ１と第２金属層ＭＬ２との層間距離（第１金属層ＭＬ１の下面と第２金属層ＭＬ２の上面との距離）、第２金属層ＭＬ２と第３金属層ＭＬ３との層間距離、及び第３金属層ＭＬ３と第４金属層ＭＬ４との層間距離はすべて７５μｍに設定されている。なお、各導体層の平面形状は、パターニングにより加工形成される。

誘電体層１００には、ガラス布基材とエポキシ樹脂からなる材料（ガラスエポキシ樹脂）が用いられる。例えば、誘電体層１００の比誘電率３．５とする。プリント回路基板３１の多層構造において、隣り合う導体層の間には誘電体層１００がそれぞれ配置される。また、各導体層の平面形状において、離間して配置される２つの部材の間には誘電体層１００がそれぞれ配置される。

１対のストリップ導体１０１，１０２は、第１層（第１金属層ＭＬ１）に配置され、ともに第１の方向（図２に示す上下方向）に沿って並んで延伸している。１対のストリップ導体１０１，１０２それぞれの幅Ｗは０．０９ｍｍであり、間隙Ｇは０．２３ｍｍである。ここで、間隙Ｇは、ストリップ導体１０１の内縁からストリップ導体１０２の内縁までの距離である。１対のストリップ導体１０１，１０２は、互いに間隙Ｇで離間しつつ、ともに幅Ｗで、互いに平行に第１の方向に直線形状に延伸しているのが望ましい。しかしながら、１対のストリップ導体１０１，１０２の形状は、プリント回路基板３１に実装される他の部品との関係により、屈曲する場合などが考えられる。その場合であっても、第１共振導体板１０４と対向する領域及びその近傍の領域において、平行な直線形状であればよい。

図４Ａは、当該実施形態に係るプリント回路基板３１の多層構造のうち、第２層の導体層の構成を示す模式図である。第１共振導体板１０４は、第２層（第２金属層ＭＬ２）に配置され、１対のストリップ導体１０１，１０２のうち第１の方向に沿って第１の長さＬ１となる第１部分と平面視して重畳するとともに、第２の方向（図２及び図４Ａに示す左右方向）に沿って当該第１部分の外縁それぞれからさらに外方へ広がっている。ここで、１対のストリップ導体１０１，１０２の第１部分とは、図２に示す通り、平面視して第１共振導体板１０４と重畳する部分であり、第１の方向に沿う長さは第１の長さＬ１である。また、ここで、第１共振導体板１０４は矩形状を有しており、第１の方向を長手方向として第１の長さＬ１は１．６ｍｍである。第２の方向を短手方向として第１の幅Ｗ１は０．７ｍｍである。第１共振導体板１０４は、１対のストリップ導体１０１，１０２の中心線に対して、実質的に線対称となっている形状を有しているのが望ましく、理想的には線対称となる形状を有していることがさらに望ましい。なお、ここで、第１共振導体板１０４は矩形状を有するとしたがこれに限定されることはない。第２の方向は第１の方向と交差する方向であるが、第１の方向と第２の方向のなす角は、８５°以上９０°以下が望ましく、第１の方向と第２の方向とは実質的に直交している（なす角が９０°である）のがさらに望ましい。当該実施形態において、第１の方向（図２の上下方向）と第２の方向（図２の左右方向）とは、直交している。第１共振導体板１０４の矩形状の中心をＯとする。中心Ｏは、第１の方向に沿う両端から第１の長さＬ１の半分の距離にあり、第２の方向に沿う両端から第１の幅Ｗ１の半分の距離にある。なお、第１共振導体板１０４と第２共振導体板１０５とは１対の第１バイアホール１１０により接続されているが、その位置関係を明らかにするために、図４Ａには、１対の第１バイアホール１１０が破線で示されている。また、６つのランド１１３の上方には、それぞれ第３バイアホール１１２が配置されているが、その位置関係を明らかにするために、図４Ａには、（ランド１１３の上方に配置される）６つの第３バイアホール１１２が破線で示されている。

接地導体層１０３は、第２層（第２金属層ＭＬ２）に配置され、第１共振導体板１０４と接触しないよう第１共振導体板１０４を囲う開口部１０８を有している。開口部１０８とは、接地導体層１０３が形成されない領域をいう。ここでは、開口部１０８は矩形状を有しており、第１の方向に沿う第２の長さＬ２は１．８ｍｍであり、第２の方向に沿う第２の幅Ｗ２は０．９ｍｍである（図２参照）。接地導体層１０３は、第１共振導体板１０４とは０．１ｍｍの間隙によって離間している。開口部１０８を除いて、接地導体層１０３が１対のストリップ導体１０１，１０２と対向する領域に加えて１対のストリップ導体１０１，１０２の両側の外方へ広がって形成されている。よって、１対のストリップ導体１０１，１０２と、接地導体層１０３と、誘電体層１００とを含んで、マイクロストリップ線路形式の差動伝送線路３２が構成されている。ここでは、差動モードにおける特性インピーダンスを１００Ωとすることができている。

図４Ｂは、当該実施形態に係るプリント回路基板３１の多層構造のうち、第３層の導体層の構成を示す模式図である。第２共振導体板１０５は、第３層（第３金属層ＭＬ３）に配置され、平面視して第１導体板１０４に含まれるよう重畳するとともに、１対のストリップ導体１０１，１０２の中心線に沿って第１の方向（図４Ｂの上下方向）に延伸する。第２共振導体板１０５は、１対のストリップ導体１０１，１０２の中心線に沿って第１の方向に延伸する形状を有しており、平面視して第２共振導体板１０５は第１導体板１０４に含まれている。平面視して第１導体板１０４は第２共振導体板１０５の縁からさらに外方に広がっている。ここでは、第１の方向に沿う長さ０．８ｍｍ、第２の方向に沿う幅０．３ｍｍの矩形状の両端（第１の方向に沿う両端）に、半径０．１５ｍｍの半円がそれぞれ付加される形状となっている。第２共振導体板１０５は、１対のストリップ導体１０１，１０２の中心線に対して、実質的に線対称となっている形状を有しているのが望ましく、理想的には線対称となる形状を有していることがさらに望ましい。また、第１の方向に沿う配置についても、第２共振導体板１０５の第１の方向に沿う両端の中点は、平面視して中心Ｏに近くにあるのが望ましく、実質的に中心Ｏと一致しているのがさらに望ましい。第２共振導体板１０５の上方には、１対の第１バイアホール１１０が配置されるが、位置関係を明確化するために、図４Ｂには、１対の第１バイアホール１１０を２点鎖線で示されている。第２共振導体板１０５と第３共振導体板１０６とは１対の第２バイアホール１１１により接続されいるが、その位置関係を明らかにするために、図４Ｂには、第２バイアホール１１１が破線で示されている。また、６つのランド１１３の上方及び下方には、それぞれ第３バイアホール１１２が配置されているが、その位置関係を明らかにするために、図４Ｂには、（ランド１１３の上方に配置される）６つの第３バイアホール１１２が２点鎖線で示されている。

図４Ｃは、当該実施形態に係るプリント回路基板３１の多層構造のうち、第４層の導体層の構成を示す模式図である。第３共振導体板１０６は、第４層（第３金属層ＭＬ４）に配置され、平面視して第１共振導体板１０４を含むよう重畳する。第３共振導体板１０６は矩形状を有しており、第１の方向に沿う長さが２．２ｍｍ、第２の方向に沿う幅が１．５ｍｍとなっている。第３共振導体板１０６の配置については、第３共振導体板１０６の矩形状の中心は中心Ｏに近くにあるのが望ましく、実質的に中心Ｏと一致しているのがさらに望ましい。位置関係を明確化するために、図４Ｃには、第２バイアホール及び（ランド１１３の下方に配置される）６つの第３バイアホール１１２が２点鎖線で示されている。

１対の第１バイアホール１１０は、第１共振導体板１０４と第２共振導体板１０５とを接続する。第２バイアホール１１１は、第２共振導体板１０５と第３共振導体板１０６とを接続する。複数の第３バイアホール１１２は、第３共振導体板１０６と接地導体層１０３とを接続する。プリント回路基板３１の多層構造において、バイアホール（ビア）により、隣り合う導体層を電気的に接続する。当該実施形態にかかるすべてのバイアホールは、レーザビア（ＬＶＨ）によって実現している。レーザビアでは、隣り合う導体層の間に配置される誘電体層１００の所定の位置にレーザにより微細な穴を穿ち、その穴の内側に銅メッキを施すことにより、隣り合う導体層を電気的に接続する。当該実施形態において、バイアホールはすべて、直径０．１ｍｍの円柱形状を有することとなる。当該実施形態に係るバイアホールは穴の側面に銅メッキを施しており、中空となっているが、これに限定されることはなく、穴を銅で埋めることもある。すなわち、バイアホールの円柱形状は、中空であっても中実であってもよい。また、バイアホールに配置される導体は銅に限定されることはなく、他の金属であっても、金属以外の導体であってもよい。

１対の第１バイアホール１１０は、平面視して第２共振導体板１０５の両端にある半円の中心にそれぞれ配置される。よって、１対の第１バイアホール１１０の中心間距離は０．８ｍｍとなる。１対の第１バイアホール１１０はそれぞれ、第１の方向に延伸する第２共振導体板１０５の両端近くが望ましい。また、中心Ｏを貫く第２の方向に対して、実質的に線対称となっているのがさらに望ましい。第２バイアホール１１１は、平面視して第２共振導体板１０５の中心（中心Ｏ）に１個配置される。第２バイアホール１１１は、平面視して中心Ｏの近くが望ましく、一致しているのがさらに望ましい。

複数（ここでは６つ）の第３バイアホール１１２のうち隣接する２つの第３バイアホール１１２の中心を順に接続してなる多角形は、平面視して第１共振導体板１０４を含むよう重畳する。当該実施形態において、６つの第３バイアホール１１２が平面視して第１共振導体板１０４を囲うように配置されている。６つの第３バイアホール１１２のうち隣接する２つの第３バイアホール１１２の中心を順に接続してなる多角形は、実質的に長方形であり、平面視して第１共振導体板１０４を含むよう重畳する。かかる長方形の第１の方向に沿う長さは１．９ｍｍであり、第２の方向に沿う幅は１．２ｍｍである。隣り合う２つの第３バイアホール１１２の中心間距離は第１の方向に沿う場合は０．９５ｍｍであり、第２の方向に沿う場合は１．２ｍｍである。複数の第３バイアホール１１２は、第３共振導体板１０６（第４層）と接地導体層１０３（第２層）とを接続しており、２段のレーザビアから構成される。第３層には、図４Ｂに示す通り、複数（ここでは６つ）のランド１１３が配置されており、各第３バイアホール１１２は２段構造を有しており、対応するランド１１３の上部（上方）と下部（下方）にそれぞれに配置される。各ランド１１３の直径は０．３ｍｍである。ランド１１３は、第３層に配置される円形状の導体板であり、２段のレーザビアから構成される第３バイアホール１１２の接続を中継する役割を有する。

複数の第３バイアホール１１２のうち隣接する２つの第３バイアホール１１２の中心間距離はそれぞれ、伝送されるデジタル変調信号のビットレートに対応する周波数において０．５波長以下である。当該実施形態では、複数の第３バイアホールは、比誘電率εｒが３．５の誘電体層１００に埋め込まれている。誘電体層１００中の真空中に対する波長短縮率（１／√εｒ）は０．５３５である。伝送されるデジタル変調信号のビットレートに対応する周波数２５．７８ＧＨｚにおける誘電体層１００内における一波長λｇは６．２２ｍｍと算出される。よって、６つの第３バイアホール１１２のうち隣り合う２つの第３バイアホール１１２の中心間距離の最大値は１．２ｍｍである。１．２ｍｍという長さは波長λｇを単位にすれば０．１９λｇであり、０．５λｇより十分に小さい。第１乃至第３共振導体板と第１乃至第３バイアホールによって、共振体を構成している。当該共振体構造により、生じる電磁ノイズの外部への漏洩を十分に抑えることができ、共振特性を良好にすることができる。

図５は、当該実施形態に係る差動伝送線路３２の特性を示す図である。かかる特性は三次元電磁界解析ツールを用いて算出している。１対のストリップ導体１０１，１０２の第１の方向に沿う長さは、第１部分（共振体構造と交差する部分）を含んで、１４ｍｍとしている。図５に示す通り、差動伝送線路３２に対して共振体構造（共振回路）を交差させているにもかかわらず、差動モード反射特性（Ｓｄｄ１１，Ｓｄｄ２２）の劣化はほとんどなく、周波数範囲０〜２６ＧＨｚにおいて−３０ｄＢ以下の値と非常に良好な値を保っている。これは第１共振導体板１０４を接地導体層１０３と同じ層（第２層）に配置し、第１共振導体板１０４の形状、及び第２共振導体板１０５の形状を１対のストリップ導体１０１，１０２の中心線に対して実質的に線対称としたことによる効果である。また、差動モード通過特性（Ｓｄｄ２１）も良好な特性を示している。一方、コモンモード通過特性（Ｓｃｃ２１）においては、周波数２５．８ＧＨｚを中心とした減衰領域が生じており、周波数２５．７８ＧＨｚのコモンモード信号成分の伝導伝搬を３０ｄＢ以上阻害することができる。この減衰特性は誘電体層１００内部に配置した第１乃至第３共振導体板と第１乃至第３バイアホールとからなる共振体構造が構成されることにより得られる特性である。

図６は、当該実施形態に係るプリント回路基板３１の他の例の一部の平面を示す模式図である。プリント回路基板３１を製造する工程において生じ得る製造ばらつきを考慮して、製造ばらつきによるコモンモード信号成分の減衰特性に及ぼす影響について考察する。プリント回路基板３１の製造工程では、プリント回路基板３１の多層構造を製造する工程において、複数の導体層（銅箔）それぞれのパターニング工程と、バイアホールそれぞれを形成するレーザビアの穿孔工程とは、それぞれ異なる製造装置を用いて施される。それゆえ、導体層（銅箔）のパターンの位置と、バイアホールの位置と、の間にはある程度のずれが発生するので、そのずれを許容する必要がある。レーザビアの穿孔工程における加工精度に鑑みて、許容されるずれの最大値は、プリント回路基板３１の製造工程の諸条件にもよるが、製造歩留まりを高くして、製造コストを安価にするためには、例えば設計中心値からの位置ずれとして、ｘ方向に最大±０．１０ｍｍ、ｙ方向に最大±０．１０ｍｍであることが望まれる。かかるずれの最大値により、ランド１１３の直径を０．３ｍｍとしており、レーザービア（第１乃至第３バイアホール）の直径０．１ｍｍと許容されるずれとの関係に基づいている。レーザビアの位置と導体層（銅箔）のパターンとが相対的に位置ずれをしても、レーザビアがランド１１３からはみ出ることがないようにしている。

図６に示すプリント回路基板３１は、許容される位置ずれの範囲において、コモンモード信号成分の減衰特性に及ぼす影響が最大となる場合のバイアホールのずれ位置を示している。図６において、第２の方向（左右方向）の右向きを＋ｘ方向として、第２層と第３層とを接続するレーザビアである第１バイアホール１１０の中心位置と、第２層と第３層とを接続するレーザビアである第３バイアホール１１２の上部の中心位置とが、図２に示す中心位置よりも、−ｘ方向に０．１０ｍｍ（ｘ＝−０．１０ｍｍ）ずれている。さらに、第３層と第４層とを接続するレーザビアである第２レーザビア１１１の中心位置と、第３層と第４層とを接続するレーザビアである第３バイアホール１１２の下部の中心位置とが、図２に示す中心位置よりも、＋ｘ方向に０．１０ｍｍ（ｘ＝＋０．１０ｍｍ）ずれている。第２層と第３層とを接続するレーザビアと、第３層と第４層とを接続するレーザビアとの相対的ずれ量Δｘは０．２０ｍｍである。同様に、相対的ずれ量Δｘが０．２００ｍｍとなる例として、第２層と第３層とを接続するレーザビアのずれを＋ｘ方向に０．１０ｍｍ（ｘ＝＋０．１０ｍｍ）とし、第３層と第４層とを接続するレーザビアのずれを−ｘ方向に０．１０ｍｍ（ｘ＝−０．１０ｍｍ）とする場合も、図６に示すレーザビアの位置を左右反転した配置となり、得られる特性も同一である。

図７は、当該実施形態に係る差動伝送線路３２の他の例の特性を示す図である。図７は、当該他の例（相対的ずれ量Δｘ＝０．２０ｍｍ）にかかるコモンモード通過特性（Ｓｃｃ２１）を、図２に示す相対的ずれ量Δｘ＝０にかかるコモンモード通過特性（Ｓｃｃ２１）とともに、示している。当該他の例（相対的ずれ量Δｘ＝０．２０ｍｍ）において、減衰領域の中心周波数が２４．８ＧＨｚとなり、図２に示す相対的ずれ量Δｘ＝０と比べて１．０ＧＨｚ程度低い周波数にずれているが、周波数２５．７８ＧＨｚのコモンモード信号成分の伝導伝搬を２０ｄＢ以上阻害できている。発明者らの検討によれば、図２に示す相対的ずれ量Δｘ＝０におけるバイアホールの位置を、第１の方向及び第２の方向による平面のいずれの方向にでも移動するに従い、減衰領域の中心周波数は低い方に変化している。この現象はバイアホールにおけるインダクタンス成分が位置のずれ量に従い実質的に増大して、それにより共振体の共振周波数が低下するものと考えられる。

当該実施形態に係るプリント回路基板３１は、デジタル電気信号の差動信号成分の伝導伝搬の劣化を抑制しつつ、電磁ノイズのうち、差動伝送線路へのコモンモード信号成分の伝導伝搬のみを選択的に阻害することを実現できている。プリント回路基板３１の製造工程に新たな工程を追加することなく、当該実施形態に係るプリント回路基板３１を製造できるので、コストの増大は抑制される。また、プリント回路基板３１を製造する上で発生し得るバイアホールの導体層パターンに対する位置ずれについても、コモンモード成分に対し２０ｄＢ以上と十分な減衰量が得ることができている。

光ファイバ伝送用の光モジュール（光トランシーバモジュール、光送受信機）は、近年のブロードバンドネットワークの普及と共に高速化、小型・低コスト化が図られ、高速化に関しては現在ではビットレートが１００Ｇｂｉｔ／ｓのものが広く用いられるようになってきている。小型・低コスト化に関してはＣＦＰ ＭＳＡ（Multi Source Agreement）規格からＣＦＰ２、ＣＦＰ４、ＱＳＦＰ２８（各ＭＳＡ規格）へとケース体積の縮小化・部品数の削減化が進んでいる。

また、光モジュールが搭載される光伝送装置（ネットワーク装置）には、その装置が発生する不要電磁波の強度を法規に定められた限度値以下に抑えることが求められている。例えば、米国では「FCC Part 15 Subpart B」規格に定められた限度値５３．９ｄＢ（μＶ／ｍ）（Class B規格で、距離３ｍ、周波数範囲１ＧＨｚ〜４０ＧＨｚの場合）以下を満足する必要がある。光モジュールでは、内蔵するＩＣのスイッチングノイズ等に起因して、ＧＨｚ以上の高い周波数において不要電磁波を発生する場合が多いため、これら不要電磁波の装置外部への放射を低減する設計技術が光伝送装置および光モジュールの双方において重要である。

光モジュールにおいては、不要電磁波の主要な励振源は電気的なシリアルデータ信号（変調信号）を増幅し出力する（ＣＤＲ、Ｄｒｉｖｅｒ、ＴＩＡ等の）ＩＣである。クロック信号とは異なり、理想的なシリアルデータ信号は繰り返しの信号パターンを含まないため、周波数スペクトル上では大きなピーク強度を持たない。しかしながら、実際のＩＣ内部の差動増幅回路においては、トランジスタの非線形性に起因してスイッチングノイズが発生し、出力信号のコモンモード成分の周波数スペクトルを観測した場合にビットレートに対応する周波数に大きなピークが生じる。このコモンモード信号成分はプリント回路基板上の差動伝送線路やコネクタ部を伝導伝搬する間に一部が放射損失として空間に伝搬する。これに伴い１００Ｇｂｉｔ／ｓの光モジュールにおいては、ビットレートが２５．７８Ｇｂｉｔ／ｓの電気的なシリアルデータ信号を用いるため、そのビットレートに対応する周波数２５．７８ＧＨｚの不要電磁波を発生してしまう。

近年では、光伝送装置（ネットワーク装置）の大容量化が進み、それに伴い消費電力（発熱量）の大きなＬＳＩ（ＦＰＧＡ）が搭載されている。光伝送装置においては、送風冷却を強化するために多数の送風穴を配置し、装置のシールド効果が低くなる傾向にある。光伝送装置にはまた、１００Ｇｂｉｔ／ｓ級の光モジュールが多数台搭載されている。主要なＭＳＡ規格、例えばＱＳＦＰ２８に準じた光モジュールではプリント回路基板の一端上に外部接続用が配置されており、金属ケースの外部において、光伝送装置に搭載されたコネクタと接続するという構成をとっている。この構成による弊害として、金属ケースの外部に引き出した差動伝送線路やコネクタ部で放射される不要電磁波が主原因となり、光伝送装置の不要電磁波が十分に抑圧できないという課題があった。

ＱＳＦＰ２８に準じる光モジュールにおいては、基板幅が１６ｍｍ程度の小型のプリント回路基板上に、送信回路用に差動伝送線路を４チャネル、受信回路用に差動伝送線路を４チャネル、それぞれを配置する必要がある。従来技術において差動伝送線路に結合させる共振体のサイズ（長さ、幅）が所望の共振周波数を得るには比較的大きな面積が必要であり、発明者らの検討によればＱＳＦＰ２８に準じた光送受信機のプリント回路基板上に配置するのは困難であった。しかしながら、当該実施形態に係るプリント回路基板３１は、かかる課題を解決するのに適した構造を有している。

当該実施形態において、１対の第１バイアホール１１０を第２共振導体板１０５の第１の方向に沿う両端位置にそれぞれ配置し、第１共振導体板１０４と第２共振導体板１０５とを接続しているが、これに限定されることはない。例えば、第１バイアホールは、第２共振導体板１０５の両端位置に配置される１対の第１バイアホール１１０に加えて、平面視して中心Ｏとなる位置に第１バイアホール１１０を設けてもよい。かかる場合、バイアホールの位置ずれに伴う減衰領域の中心周波数の変化量を０．８６ＧＨｚ程度と小さくすることができ、製造ばらつきに対しさらに特性変動の少ないコモンモードフィルター構造を実現することができる。

反対に、第１バイアホールの個数を２個から１個に減らした場合には、特性劣化を生じるとの知見を得ている。例えば、第２共振導体板１０５の中心位置（中心Ｏ）に１個の第１バイアホールを設ける場合、発明者らの検討によれば、バイアホールの位置ずれに伴う減衰領域の中心周波数の変化量は１．４ＧＨｚまで増大しており、周波数２５．７８ＧＨｚのコモンモード信号成分の減衰量は１５ｄＢ程度まで低下している。第１バイアホールは２個以上配置するのが望ましい。

当該実施形態において、１対の第１バイアホール１１０の中心間距離を０．８ｍｍとしているが、この中心間距離に限定されることがないのは言うまでもない。例えば、１対の第１バイアホール１１０の中心間距離を１．１３ｍｍまで広げ、それに伴って、第２共振導体板１０５の形状を、長さ１．１３ｍｍ、幅０．３ｍｍの矩形の両端に、半径０．１５ｍｍの半円を付加する形状とする場合、発明者らの検討によれば、第１共振導体板１０４の形状を第１の長さＬ１を１．４３ｍｍ、接地導体層１０３の開口部１０８の形状を第２の長さＬ２を１．６３ｍｍに縮小することにより、共振体の共振周波数を所望の値に調整することができ、コモンモード通過特性（Ｓｃｃ２１）を図５とほぼ同等の特性にすることができている。

また、当該実施形態において、第２共振導体板１０５の幅を０．３ｍｍとしたが、第２共振導体板の幅はこれに限定されることがないのは言うまでもない。接地導体層１０３との間の不要な容量結合を避ける点で、第１共振導体板１０４の第１の幅Ｗ１以下（０．７ｍｍ以下）にすることが望ましい。第２共振導体板１０５の幅を変更することに伴って、第２共振導体板１０５の第１の方向に沿う長さ及び接地導体層１０３の開口部１０８の第２の長さＬ２を調整することにより、共振体の共振周波数を所望の値に調整することができる。

当該実施形態において、誘電体層１００をガラス布基材とエポキシ樹脂からなる材料（ガラスエポキシ樹脂）としたが、これに限定されることはなく、液晶ポリマ（ＬＣＰ：Liquid Crystal Polymer）やフッ素系樹脂（ＰＴＦＥ：polytetrafluoroethylene）であってもよい。

図８は、当該実施形態に係る光モジュール２の外部形状を示す概略斜視図である。図９は、当該実施形態に係る光モジュール２の構造を示す概略斜視図である。図９は、光モジュール２が光伝送装置１に搭載される状態を示している。当該実施形態に係るプリント回路基板３１は、ここではプリント回路基板２１である。

当該実施形態に係る光モジュール２は、ＱＳＦＰ２８（ＭＳＡ規格）に準拠する光モジュールである。図８に示す通り、光モジュール２は、上部ケース２００と、下部ケース２０１と、ラッチ２０２と、カードエッジコネクタ２１０と、を含んでいる。上部ケース２００及び下部ケース２０１の材料に、亜鉛やアルミニウムなどの金属を用いており、上部ケース２００と下部ケース２０１とを含んで、金属筺体が構成される。上部ケース２００及び下部ケース２０１は、カードエッジコネクタ２１０を通すための開口部以外の部分において、間隙がないように互いに密着させて、プリント回路基板２１を覆って、電磁的シールドを構成している。すなわち、金属筺体（上部ケース２００及び下部ケース２０１）は金属筐体内部におけるプリント回路基板２１からの輻射に対して電磁的シールドとして機能する。金属筺体は開口部を有しているが、電磁的シールドとしては十分機能する。一方、金属筐体には、光モジュールから光伝送装置への出力信号に含まれる不要ノイズ成分が伝導伝搬することを妨げる機能は無く、開口部を介して金属筐体外部に引き出された差動伝送線路およびコネクタ部位まで伝導伝搬された不要ノイズ成分に起因した、不要電磁波が輻射し得る。カードエッジコネクタ２１０はプリント回路基板２１の端部であり、コネクタ接続用の複数の接点端子が１列に並んで配置されている。カードエッジコネクタ２１０は、上部ケース２００及び下部ケース２０１の後方（図８の右側）の開口部（スロット開口部）より外部に露出しており、活線挿抜の機能を担っている。なお、開口部はプリント回路基板２１の一部を外部へ露出するために設けられる。

図９は、光モジュール２が光伝送装置１に搭載される状態を示しており、さらに、光モジュール２の内部の構造を示すために、上部ケース２００及び下部ケース２０１の一部が表示されていない。図９に、光伝送装置１内部のプリント回路基板１１の一部及びフロントパネル２０４と、が示されている。さらに、プリント回路基板１１は、ＱＳＦＰ２８（ＭＳＡ規格）に準拠するコネクタ２０８をさらに含んでおり、コネクタ２０８はプリント回路基板１１上に搭載されている。光モジュール２の上部ケース２００及び下部ケース２０１の内部には、ＲＯＳＡ２３Ａ（光受信サブアセンブリ）、ＴＯＳＡ２３Ｂ（光送信サブアセンブリ：図示せず）、及びフレキシブル基板２２Ａ、２２Ｂ（２２Ｂは図示せず）が搭載されている。プリント回路基板２１は、複数のＩＣを含んでいる。例えば、プリント回路基板２１上には、受信側のＣＤＲ−ＩＣ２０７（Clock Data Recovery IC）が搭載されており、ＣＤＲ−ＩＣ２０７は、４チャンネルの差動デジタル変調信号をビットレート２５．７８Ｇｂｉｔ／ｓで出力する。この出力信号は、プリント回路基板２１上に配置される４チャネルの差動伝送線路３２（図示せず）、カードエッジコネクタ２１０、及びコネクタ２０８を介して、光伝送装置１内部のプリント回路基板１１に伝導伝搬する。プリント回路基板２１に配置される４対の差動伝送線路３２それぞれに、図２に示す共振体構造が配置される。

ＣＤＲ−ＩＣ２０７の出力スペクトルを測定すると、ビットレートに対応する周波数２５．７８ＧＨｚに、本来は不要なクロックノイズ成分がピーク単一のピークとして観測される。しかしながら、４チャネルの差動伝送線路３２のそれぞれに、図２に示す共振体構造が配置されることにより、周波数２５．７８ＧＨｚのコモンモード信号成分の伝導伝搬を、光モジュール２の上部ケース２００及び下部ケース２０１の内部において阻害することができている。それゆえ、カードエッジコネクタ２１０、コネクタ２０８、及び光伝送装置１のプリント回路基板１１において、コモンモード信号成分に起因する不要電磁波の輻射を低減することができている。このメカニズムと同様に、光伝送装置１のプリント回路基板１１上に配置される差動伝送線路に、図２に示す共振体構造が配置されることにより、光伝送装置１内部への不要電磁波の輻射、及び光伝送装置１の冷却送風用の通気孔などを介して光伝送装置１の外部への不要電磁波の輻射を低減することができる。

なお、図８及び図９に示すプリント回路基板２１では、受信用のＣＤＲ−ＩＣ２０７はプリント回路基板２１上に配置されているが、これに限定されることはなく、ＲＯＳＡ２３Ａの内部に実装されていてもよい。この場合、ＣＤＲ−ＩＣ２０７をプリント回路基板２１上に配置することが不要となるために、４チャネルの差動伝送線路それぞれに対して、図２に示す共振体導体１０４をプリント回路基板２１上に配置するための面積をより広く配分することができ、プリント回路基板２１の回路設計の自由度が向上する。

［第２の実施形態］
図１０は、本発明の第２の実施形態に係るプリント回路基板３１の一部の平面を示す模式図である。図１１及び図１２は、当該実施形態に係る差動伝送線路３２の特性を示す図である。図１１に、当該実施形態に係る差動伝送線路３２の差動モード通過特性（Ｓｄｄ２１）と、差動モード反射特性（Ｓｄｄ１１、Ｓｄｄ２２）と、コモンモード通過特性（Ｓｃｃ２１）との周波数依存性が示されている。図１２に、当該実施形態に係る差動伝送線路３２の差動モードでのフォワードクロストーク特性（Ｓｄｄ４１）と、バックワードクロストーク特性（Ｓｄｄ３１）との周波数依存性が示されている。

当該実施形態に係るプリント回路基板３１は、２チャネルの差動伝送線路３２を備え、各差動伝送線路３２は共振体構造を有している。第１の実施形態にかかる差動伝送線路３２を２つ順に並べる構造に対して、第３共振導体板１０６及び一部の第３バイアホール１１２が共通に用いられている点で異なっているが、それ以外については当該実施形態に係るプリント回路基板３１は第１の実施形態と共通の構造を有している。

当該実施形態に係るプリント回路基板３１は、第１層に配置されるとともに、第２の方向に沿って順に並ぶ、複数対（ここでは、２対）のストリップ導体１０１，１０２と、第２層に配置され、第２の方向に沿って順に並ぶ、複数（ここでは、２つ）の第１共振導体板１０４と、複数の第１共振導体板１０４と接触しないよう複数の第１共振導体板１０４をそれぞれ囲う複数（ここでは、２つ）の開口部１０８を有する、接地導体層１０３と、第３層に配置され、第２の方向に沿って順に並ぶとともに、平面視して対応する第１共振導体板１０４に含まれるよう重畳する、複数（ここでは、２つ）の第２共振導体板１０５と、第４層に配置され、平面視して複数の第１共振導体板１０４を含むよう重畳する、第３共振導体板１０６と、複数の第１共振導体板１０４と対応する複数の第２共振導体板１０５とをそれぞれ接続する、複数（ここでは、２対）の第１バイアホール１１０と、複数の第２共振導体板１０５と第３共振導体板１０６とをそれぞれ接続する複数（ここでは、２つ）の第２バイアホール１１１と、第３共振導体板１０６と接地導体層１０３とを接続する、複数（ここでは９つ）の第３バイアホール１１２と、を備えている。

複数の第３バイアホール１１２の一部（ここでは、６つ）のうち、隣接する２つの第３バイアホール１１２の中心を順に接続してなる多角形は、平面視して対応する第１共振導体板１０４を含むよう重畳する。複数の第３バイアホール１１２のうち隣接する２つの第３バイアホール１１２の中心間距離はそれぞれ、伝送されるデジタル変調信号のビットレートに対応する周波数において０．５波長以下である。

図１０に示す通り、隣接する２チャネルの差動伝送線路３２は２対のストリップ導体１０１，１０２を含んでいる。隣り合う２対のストリップ導体１０１，１０２の中心間距離（Lane Pitch）は１．２ｍｍである。その他の寸法は第１の実施形態に準じている。

当該実施形態において、各差動伝送線路３２に備えられる１対のストリップ導体１０１，１０２、第１共振導体板１０４、第２共振導体板１０５、１対の第１バイアホール１１０、第２バイアホール１１１の構成は、第１の実施形態と同様である。接地導体層１０３は、２つの第１共振導体板１０４と接触しないよう２つの第１共振導体板１０４をそれぞれ囲う２つの開口部１０８を有している。第３共振導体板１０６は、平面視して２つの第１共振導体板１０４を含むよう重畳している。当該実施形態に係るプリント回路基板３１に、９つの第３バイアホール１１２が配置されている。９つの第３バイアホール１１２のうち、（左側の列と中央の列とに並ぶ）６つの第３バイアホール１１２が図１０に示す左側の第１共振導体板１０４を囲うよう配置され、（中央の列と右側の列とに並ぶ）６つの第３バイアホール１１２が図１０に示す右側の第１共振導体板１０４を囲うよう配置されている。３列に並ぶ９つの第３バイアホール１１２のうち、中央に並ぶ３つの第３バイアホール１１２は、左側の第１共振導体板１０４を囲うとともに、右側の第１共振導体板１０４をも囲っており、共通している。

（左の列と中央の列との）６つの第３バイアホール１１２のうち、隣接する２つの第３バイアホール１１２の中心を順に接続してなる多角形は長方形であり、平面視して左側の第１共振導体板１０４を含むように重畳し、当該６つの第３バイアホール１１２のうち、隣接する２つの第３バイアホール１１２の中心間距離はそれぞれ、伝送されるデジタル変調信号のビットレートに対応する周波数において０．５波長以下である。同様に、（中央の列と右の列との）６つの第３バイアホール１１２のうち、隣接する２つの第３バイアホール１１２の中心を順に接続してなる多角形は長方形であり、平面視して右側の第１共振導体板１０４を含むように重畳し、当該６つの第３バイアホール１１２のうち、隣接する２つの第３バイアホール１１２の中心間距離はそれぞれ、伝送されるデジタル変調信号のビットレートに対応する周波数において０．５波長以下である。

図１１に示す通り、コモンモード通過特性（Ｓｃｃ２１）において周波数２５．３ＧＨｚを中心とした減衰領域が生じており、周波数２５．７８ＧＨｚのコモンモード信号成分の伝導伝搬を２５ｄＢ以上阻害できている。また、図１２に示す通り、２チャネルの差動伝送線路３２及び２チャンネルの差動伝送線路３２それぞれの共振体構造が近接して配置されているにもかかわらず、フォワードクロストーク特性（Ｓｄｄ４１）の劣化は発生せず、周波数範囲０〜２５．７８ＧＨｚにおいて−４０ｄＢ以下の値と非常に良好な値を保つことができている。

当該実施形態に係るプリント回路基板３１では、第２の方向に並ぶ複数の差動伝送線路３２が近接配置されるとともに、共振体構造を隣接して配置することができている。当該実施形態に係るプリント回路基板３１では、差動伝送線路３２間のクロストーク特性の劣化を抑制しつつ、差動伝送線路へのコモンモード信号成分の伝導伝搬のみを選択的に阻害することができている。

［第３の実施形態］
図１３は、本発明の第３の実施形態に係るプリント回路基板３１の一部の平面を示す模式図である。第２の実施形態に係るプリント回路基板３１は隣接する２つの差動伝送線路３２にそれぞれ共振体構造が隣接して配置されているのに対して、当該実施形態に係るプリント回路基板３１は第２の方向に順に並ぶ４チャネルの差動伝送線路３２にそれぞれ共振体構造が隣接して配置されている点で、第２の実施形態に係るプリント回路基板３１と異なっているが、それ以外については共通の構造を有している。

当該実施形態に係るプリント回路基板３１は、第２の方向に順に並ぶ４チャネルの差動伝送線路３２を含んでおり、各差動伝送線路３２は共振体構造を有している。４対のストリップ導体１０１，１０２のうち、隣り合う２対のストリップ導体１０１，１０２の中心間距離（Lane Pitch）はそれぞれ１．２ｍｍである。その他の寸法は第１及び第２の実施形態に準じている。４チャネルの差動伝送線路３２に配置される４つの共振体構造の配置に必要な幅は５．１ｍｍである。第３共振導体板１０６は、平面視して４つの第１共振導体板１０４を含むよう重畳する。

当該実施形態に係るプリント回路基板３１に、１５個の第３バイアホール１１２が配置されている。１５個の第３バイアホール１１２の一部である６つの第３バイアホール１１２がそれぞれ図１３に示す対応する第１共振導体板１０４を囲うよう配置されている。図１３に示す左から２列目に配置される３つの第３バイアホール１１２は、左から１列目に配置される３つの第３バイアホール１１２とともに、左から１つ目の第１共振導体板１０４を囲っており、また、左から３列目に配置される３つの第３バイアホール１１２とともに、左から２つ目の第１共振導体板１０４を囲っている。すなわち、左から２列目に配置される３つの第３バイアホール１１２は、左から１つ目の第１共振導体板１０４を囲うのと、左から２つ目の第１共振導体板１０４を囲うのとに、共通している。左から３列目に配置される３つの第３バイアホール１１２も、左から４列目に配置される３つの第３バイアホール１１２も、同様である。

当該実施形態に係る光モジュール２は、ＱＳＦＰ２８に準拠しており、基板幅が１６ｍｍ程度の小型のプリント回路基板３２上に、送信用に差動伝送線路を４つ、受信用に差動伝送線路を４つ、それぞれを配置する必要がある。当該実施形態に係るプリント回路基板では、４つの差動伝送線路３２に配置される４つの共振体構造の配置に必要な幅は５．１ｍｍと、基板幅である１６ｍｍの半分以下と十分に小さく、当該実施形態に係る光モジュール２は、ＱＳＦＰ２８に適用するのに最適である。

以上述べたように、第２及び第３の実施形態に係るプリント回路基板３１は、複数（ここでは、４チャネル）の差動伝送線路に対して、隣接する２チャネルの差動伝送線路を近接配置するとともに、第２の方向に沿う幅を縮小して、複数の差動伝送線路それぞれに複数の共振体構造を配置することができている。さらに、差動伝送線路間のクロストーク特性の劣化を抑制しつつ、差動伝送線路へのコモンモード信号成分の伝導伝搬のみを選択的に阻害することができている。特に、ＱＳＦＰ２８に準拠した光モジュール２に搭載する上で、複数の差動伝送線路の実装面積を少なくできる点で好適である。

［第４の実施形態］
図１４は、本発明の第４の実施形態に係るプリント回路基板３１の一部の平面を示す模式図である。図１５は、当該実施形態に係る差動伝送線路３２の特性を示す図である。図１５に、当該実施形態に係る差動伝送線路３２の差動モード通過特性（Ｓｄｄ２１）と、差動モード反射特性（Ｓｄｄ１１、Ｓｄｄ２２）と、コモンモード通過特性（Ｓｃｃ２１）との周波数依存性が示されている。

当該実施形態に係るプリント回路基板３１は、第２の実施形態に係るプリント回路基板３１と同様に、２つの差動伝送線路３２を備え、各差動伝送線路３２は共振体構造を有している。しかしながら、各差動伝送線路３２が有する共振体構造は互いに独立して配置されている点で第２の実施形態と異なっている。第１の実施形態に係る差動伝送線路３２を２つ順に並べているが、共振体構造の第１の方向に沿う位置が異なっている。それ以外については、当該実施形態に係るプリント回路基板３１は、第１及び第２の実施形態と共通の構造を有している。

図１４に示す通り、隣接する２チャネルの差動伝送線路３２は２対のストリップ導体１０１，１０２を含んでいる。隣り合う２対のストリップ導体１０１，１０２の中心間距離（Lane Pitch）は第２の実施形態と同様に１．２ｍｍである。２チャネルの差動伝送線路３２に配置される２つの第１共振導体板１０４の第１の方向に沿う位置が２．８５ｍｍずれている。すなわち、左側の１対のストリップ導体１０１，１０２と平面視して重畳する第１共振導体板１０４は、右側の１対のストリップ導体１０１，１０２と平面視して重畳する第１共振導体板１０４より、図１４の上側に２．８５ｍｍずれている。その他の寸法は第１の実施形態に準じている。

図１５に示す通り、コモンモード通過特性（Ｓｃｃ２１）において、共振体間の相互作用により減衰領域に複数の谷が生じてしまうが、周波数２５．７８ＧＨｚのコモンモード信号成分の伝導伝搬を３０ｄＢ以上阻害できている。

当該実施形態に係るプリント回路基板３１では、２つの共振体構造の寸法が、第２の実施形態と比べて、第１の方向に対しては大きくなっている。しかしながら、２つの差動伝送線路３２それぞれに対して、共振体構造を配置する自由度が向上しており、差動伝送線路３２へのコモンモード信号成分の伝導伝搬のみを選択的に阻害することができている。

なお、当該実施形態では、隣接する２チャネルの差動伝送線路３２にそれぞれ配置される２つの共振体構造を第１の方向にそって２．８５ｍｍずらして配置しているが、その距離に限定されることはない。また、差動伝送線路のチャネル数も２に限定されるものではなく、他のチャネル数であってもよい。

［第５の実施形態］
図１６は、本発明の第５の実施形態に係るプリント回路基板３１の一部の平面を示す模式図である。図１７は、当該実施形態に係る差動伝送線路３２の特性を示す図である。図１７に、当該実施形態に係る差動伝送線路３２の差動モード通過特性（Ｓｄｄ２１）と、差動モード反射特性（Ｓｄｄ１１、Ｓｄｄ２２）と、コモンモード通過特性（Ｓｃｃ２１）との周波数依存性が示されている。

当該実施形態に係る差動伝送線路３２が有する共振体構造の形状が第１の実施形態と異なっているが、それ以外については共通する構造を有している。第１共振導体板１０４の第１の方向に沿う第１の長さＬ１を１．３ｍｍとし、第２の方向に沿う第１の幅Ｗ１は第１の実施形態と同様に０．７ｍｍである。これに伴って、接地導体層１０３の開口部１０８の第２の長さＬ２は１．５ｍｍとなっている。第１の幅Ｗ２は第１の実施形態と同様に０．９ｍｍである。第２共振導体板１０５の形状は、０．４ｍｍ間隔で並ぶ３つの直径０．３ｍｍの円形状（ランド形状）に、互いに接続するよう幅０．１ｍｍの矩形を重畳させる形状である。これは共振体構造の共振周波数を所望の値に保つために、第２共振導体板１０５の矩形状部分の幅を０．１ｍｍと狭くした影響を調整するために、第１共振導体板１０４の形状を変えている。他の寸法は第１の実施形態に準じている。なお、第１乃至第４の実施形態では、第２共振導体版１０５の形状は、両端以外については第１の方向に延伸する矩形状であるが、これに限定されることはなく、当該実施形態のように、第１の方向に延伸する形状であればよい。

図１７に示す通り、コモンモード通過特性（Ｓｃｃ２１）においては、周波数２５．９ＧＨｚを中心とした減衰領域が生じており、周波数２５．７８ＧＨｚのコモンモード信号成分の伝導伝搬を２８ｄＢ以上阻害できている。また、差動伝送線路３２に対し共振回路を交差させているにもかかわらず、差動モード反射特性（Ｓｄｄ１１、Ｓｄｄ２２）の劣化はほとんどなく、周波数範囲０〜３２ＧＨｚというより広い範囲において−３０ｄＢ以下の値と非常に良好な値を保っている。当該実施形態に係るプリント回路基板３１は、第１の実施形態よりもより良好な特性を示しており、第１共振導体板１０４の第１の長さＬ１を短くしていることがこれに寄与しているものと考えられる。

［第６の実施形態］

図１８は、本発明の第６の実施形態に係るプリント回路基板３１の一部の平面を示す模式図である。図１９は、当該実施形態の係るプリント回路基板３１の一部の断面を示す模式図である。図１９は図１８に示すＸＩＸ−ＸＩＸ線による断面を示している。

当該実施形態に係るプリント回路基板３１では、第３層と第４層とを接続するバイアホールを、レーザビアではなくドリルで形成されるバイアホールとしている点で第１の実施形態と異なっている。これに伴って、接地導体層１０３、第１共振導体板１０４、第２共振導体板１０５、第３共振導体板１０５、第２バイアホール１１１、第３バイアホール１１２、及びランド１１３の形状や配置が、第１の実施形態と異なっているが、それ以外については、第１の実施形態と共通の構造を有する。ここで、第１共振導体１０４は、第１の長さＬ１が１．７ｍｍ、第１の幅Ｗ１が０．７ｍｍの矩形状を有している。接地導体１０３の開口部１０８は、第２の長さＬ２が１．９ｍｍ、第２の幅Ｗ２が０．９ｍｍの矩形状を有する。第２共振導体板１０５は、平面視して中心Ｏと中心を重ねて直径０．４５ｍｍの円形状と、第１の方向に沿ってそれぞれ０．４ｍｍ離れた位置に、直径０．３ｍｍの円形状と、それらを互いに接続する幅０．３ｍｍの矩形状と、を重畳する形状を有する。

図１８及び図１９に示す通り、当該実施形態に係るプリント回路基板３１に、８つの第３バイアホール１１２が配置されている。第２層（第２金属層ＭＬ２）と第３層（第３金属層ＭＬ３）とを接続する、１対の第１バイアホール１１０、及び８つの第３バイアホール１１２の上部とは、第１の実施形態と同様にレーザビアにより形成される。これに対して、第２バイアホール１１１、及び８つの第３バイアホール１１２の下部とは、第１の実施形態と異なり、ドリルにより形成される。ドリルによってバイアホールを安定的に形成するために、バイアホールの上層と下層にそれぞれランド１１３を配置する。第３層（第３金属層ＭＬ３）と、第５層（第５金属層ＭＬ５）とに、ランド１１３が配置される。なお、第５層は第４層よりもさらに下方に配置される。第２バイアホール１１１は、ランドの機能（直径０．４５ｍｍの円形状）を有する第２共振導体板１０５と、第５層に配置される直径０．４５ｍｍのランド１１３の間に形成される。誘電体層１００にドリルによって積層方向に沿って延伸する円柱形状の穴を穿ち、その穴の側面に銅メッキを施すことによりバイアホールが形成される。ここで、ドリルによって形成されるバイアホールの直径は０．２ｍｍである。

当該実施形態において、８つの第３バイアホール１１２が平面視して第１共振導体板１０４を囲うように配置されている。８つの第３バイアホール１１２のうち隣接する２つの第３バイアホール１１２の中心を順に接続してなる多角形は、実質的に長方形であり、平面視して第１共振導体板１０４を含むよう重畳する。かかる長方形の第１の方向に沿う長さは２．４ｍｍであり、第２の方向に沿う幅は１．３５ｍｍである。隣り合う２つの第３バイアホール１１２の中心間距離は第１の方向に沿う場合は０．８０ｍｍであり、第２の方向に沿う場合は１．３５ｍｍである。その他の寸法については、コモンモード通過特性（Ｓｃｃ２１）における減衰領域が所望の周波数となるように、適用する各層の厚さなどに応じて選択すればよい。寸法の算出には、三次元電磁界解析ツールを用いるのが好適である。

当該実施形態によれば、レーザビアの形成に必要な比較的高価なビルドアップ工程を、少なくとも１層分少なくすることができ、低コストでプリント回路基板を製造することができる。

以上、本発明の実施形態に係るプリント回路基板、光モジュール、及び光伝送装置について説明した。本発明は上記実施形態に限定されることはなく、共振体構造を有するマイクロストリップ線路形式の差動伝送線路を有するプリント回路基板に広く適用することが出来る。本発明に係るプリント回路基板は、光伝送装置や光モジュールに備えられるプリント回路基板としたが、他の装置に備えられるプリント回路基板であってもよい。また、本発明の実施形態に係るプリント回路基板は、各チャネルを通じて伝送されるデジタル電気信号のビットレートが２５．７８Ｇｂｉｔ／ｓとなる場合について説明したが、かかるビットレートに限定されることはなく、さらに高いビットレートに対しても適用することができる。

１ 光伝送装置、２ 光モジュール、３，３Ａ，３Ｂ 光ファイバ、１１，２１，３１、 プリント回路基板、１２ ＩＣ、２２Ａ，２２Ｂ フレキシブル基板、２３Ａ ＲＯＳＡ、２３Ｂ ＴＯＳＡ、３２ 差動伝送線路、１００ 誘電体層、１０１，１０２ ストリップ導体、１０３ 接地導体層、１０４ 第１共振導体板、１０５ 第２共振導体板、１０６ 第３共振導体板、１０７ 保護用誘電体膜、１０８ 開口部、１１０ 第１バイアホール、１１１ 第２バイアホール、１１２ 第３バイアホール、１１３ ランド、２００ 上部ケース、２０１ 下部ケース、２０２ ラッチ、２０４ フロントパネル、２０７ ＣＤＲ−ＩＣ、２０８ コネクタ、２１０ カードエッジコネクタ。

Claims (10)

1. 第１層に配置され、ともに第１の方向に沿って並んで延伸する、１対のストリップ導体と、
   前記第１層の下方に位置する第２層に配置され、前記１対のストリップ導体のうち前記第１の方向に沿って第１の長さとなる第１部分と平面視して重畳するとともに、前記第１の方向と交差する第２の方向に沿って前記１対のストリップ導体の前記第１部分の外縁それぞれからさらに外方へ広がる、第１共振導体板と、
   前記第２層に配置され、前記第１共振導体板と接触しないよう前記第１共振導体板を囲う開口部を有する、接地導体層と、
   前記第２層の下方に位置する第３層に配置され、平面視して前記第１共振導体板に含まれるよう重畳するとともに、前記１対のストリップ導体の中心線に沿って前記第１の方向に延伸する、第２共振導体板と、
   前記第３層の下方に位置する第４層に配置され、平面視して前記第１共振導体板を含むよう重畳する、第３共振導体板と、
   前記第１共振導体板と前記第２共振導体板とを接続する、複数の第１バイアホールと、
   前記第２共振導体板と前記第３共振導体板とを接続する、第２バイアホールと、
   前記第３共振導体板と前記接地導体層とを接続する、複数の第３バイアホールと、
   を備え、
   前記複数の第３バイアホールのうち隣接する２つの第３バイアホールの中心を順に接続してなる多角形は、平面視して前記第１共振導体板を含むよう重畳し、
   前記複数の第３バイアホールのうち隣接する２つの第３バイアホールの中心間距離はそれぞれ、伝送されるデジタル変調信号のビットレートに対応する周波数において０．５波長以下である、
   ことを特徴とする、プリント回路基板。
2. 請求項１に記載のプリント回路基板であって、
   前記第１共振導体板は、前記１対のストリップ導体の中心線に対して実質的に線対称となる形状を有する、
   ことを特徴とする、プリント回路基板。
3. 請求項１又は２に記載のプリント回路基板であって、
   前記第２共振導体板は、前記１対のストリップ導体の中心線に対して実質的に線対称となる形状を有する、
   ことを特徴とする、プリント回路基板。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載のプリント回路基板であって、
   前記第１層に配置され、前記第２の方向に沿って順に並ぶ、複数対の前記ストリップ導体と、
   前記第２層に配置され、前記第２の方向に沿って順に並ぶ、複数の前記第１共振導体板と、
   前記第３層に配置され、前記第２の方向に沿って順に並ぶとともに、平面視して対応する前記第１共振導体板に含まれるよう重畳する、複数の前記第２共振導体板と、
   前記複数の前記第１共振導体板と対応する前記複数の前記第２共振導体板とをそれぞれ接続する、複数の前記第１バイアホールと、
   前記複数の前記第２共振導体板と前記第３共振導体板とをそれぞれ接続する複数の前記第２バイアホールと、
   をさらに含み、
   前記接地導体層は、前記複数の前記第１共振導体板と接触しないよう前記複数の第１共振導体板をそれぞれ囲う複数の前記開口部を有し、
   前記第３共振導体板は、平面視して前記複数の前記第１共振導体板を含むよう重畳し、
   前記複数の第３バイアホールの一部の第３バイアホールのうち、隣接する２つの第３バイアホールの中心を順に接続してなる多角形は、平面視して対応する前記第１共振導体板を含むよう重畳し、
   前記複数の第３バイアホールのうち、隣接する２つの第３バイアホールの中心間距離はそれぞれ、伝送される前記デジタル変調信号のビットレートに対応する周波数において０．５波長以下である、
   ことを特徴とする、プリント回路基板。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載のプリント回路基板であって、
   前記第１の方向と前記第２の方向のなす角は、８５°以上９０°以下である、
   ことを特徴とする、プリント回路基板。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載のプリント回路基板であって、
   前記第１の方向と前記第２の方向とは、実質的に直交する、
   ことを特徴とする、プリント回路基板。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載のプリント回路基板を、備える光モジュールであって、
   前記プリント回路基板は、前記デジタル変調信号を駆動する、ＩＣを、さらに備える、
   ことを特徴とする、光モジュール。
8. 請求項７に記載の光モジュールであって、
   前記プリント回路基板を覆って電磁的シールドを構成するとともに、前記プリント回路基板の一部を外部に露出するための開口部とを有する、金属筺体を、
   さらに備える、光モジュール。
9. 請求項７又は８に記載の光モジュールが搭載される、光伝送装置。
10. 請求項１乃至６のいずれかに記載のプリント回路基板を、備える光伝送装置であって、
    前記プリント回路基板は、前記デジタル変調信号を駆動する、ＩＣを、さらに備える、
    ことを特徴とする、光伝送装置。
    
    

Images