JP2022025345A - Optical module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光モジュールに関する。 The present invention relates to an optical module.
光モジュールは、近年のブロードバンドネットワークの普及に伴って、高速化、小型化及び低コスト化されてきた。高速化に応えるためには、50Gbit/s級の高速電気信号を伝送する必要がある。 With the spread of broadband networks in recent years, optical modules have become faster, smaller, and lower in cost. In order to respond to the high speed, it is necessary to transmit a high-speed electric signal of 50 Gbit / s class.
シングルエンド方式による電気信号の伝送では、良好な高周波特性の実現が難しいが、それでもシングルエンド信号の入力が要求されることがある。特許文献1は、PCB(Printed Circuit Board)とFPC(Flexible Printed Circuits)の接続部の改良によるグランド強化が開示されているが、複雑なグランド設計が要求される。特許文献2は、低クロストーク特性を実現することが開示されているが、回路のみの開示である。 In the transmission of electric signals by the single-ended method, it is difficult to realize good high-frequency characteristics, but the input of single-ended signals may still be required. Patent Document 1 discloses ground strengthening by improving the connection portion between the PCB (Printed Circuit Board) and the FPC (Flexible Printed Circuits), but a complicated ground design is required. Patent Document 2 discloses that low crosstalk characteristics are realized, but discloses only a circuit.
本発明は、良好な高周波特性の実現を目的とする。 An object of the present invention is to realize good high frequency characteristics.
(1)本発明に係る光モジュールは、一対の差動信号を出力可能な集積回路チップと、前記集積回路チップが搭載されて前記一対の差動信号をそれぞれ伝送するための第1差動配線及び第2差動配線を備えるプリント基板と、前記第1差動配線に一端で接続された第1信号配線を備え、前記第2差動配線に一端で接続された第2信号配線を備え、グランドプレーン及び前記グランドプレーンに接続されたグランド配線を備えるフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板に搭載されて前記第2信号配線及び前記グランド配線の間に直列接続され、前記集積回路チップの差動信号出力部の差動インピーダンスの45%以上55%以下のインピーダンスを有する終端抵抗器と、シングルエンド方式で電気信号を光信号に変換する機能を備え、前記第1信号配線に接続されて前記一対の差動信号の一方が入力可能な光サブアセンブリと、を有し、前記フレキシブル基板は、前記光サブアセンブリとの重畳及び固定によって屈曲が制限された規制領域を含み、前記終端抵抗器は、前記フレキシブル基板の前記規制領域に搭載されていることを特徴とする。 (1) The optical module according to the present invention includes an integrated circuit chip capable of outputting a pair of differential signals and a first differential wiring on which the integrated circuit chip is mounted to transmit the pair of differential signals. And a printed board having a second differential wiring, a first signal wiring connected to the first differential wiring at one end, and a second signal wiring connected to the second differential wiring at one end. A flexible board having a ground plane and a ground wiring connected to the ground plane, and a differential signal output of the integrated circuit chip mounted on the flexible board and connected in series between the second signal wiring and the ground wiring. It has a terminal resistor having an impedance of 45% or more and 55% or less of the differential impedance of the unit and a function of converting an electric signal into an optical signal by a single-ended method, and is connected to the first signal wiring to form the pair of differences. The flexible substrate comprises an optical subassembly to which one of the dynamic signals can be input, the flexible substrate comprises a restricted region whose bending is restricted by superposition and fixation with the optical subassembly, and the termination resistor is said flexible. It is characterized in that it is mounted in the restricted area of the substrate.
本発明によれば、光サブアセンブリに入力される電気信号は、一対の差動信号の一方であり、フレキシブル基板では一対の差動信号が伝送される。したがって、ノイズに強く信号の減衰も少ないため、良好な高周波特性の実現が可能になる。 According to the present invention, the electrical signal input to the optical subassembly is one of a pair of differential signals, and the flexible substrate transmits the pair of differential signals. Therefore, since it is resistant to noise and has little signal attenuation, it is possible to realize good high frequency characteristics.
(2)(1)に記載された光モジュールであって、前記フレキシブル基板及び前記光サブアセンブリは、複数箇所で固定材によって固定され、前記規制領域は、前記複数箇所の間の領域を含むことを特徴としてもよい。 (2) In the optical module according to (1), the flexible substrate and the optical subassembly are fixed by a fixing material at a plurality of locations, and the regulation region includes a region between the plurality of locations. May be a feature.
(3)(2)に記載された光モジュールであって、前記固定材は、前記グランドプレーン及び前記光サブアセンブリの間に介在することを特徴としてもよい。 (3) The optical module according to (2), wherein the fixing material may be interposed between the ground plane and the optical subassembly.
(4)(3)に記載された光モジュールであって、前記固定材は、はんだであり、前記グランドプレーン及び前記光サブアセンブリを電気的に接続していることを特徴としてもよい。 (4) The optical module according to (3), wherein the fixing material is solder, and may be characterized in that the ground plane and the optical subassembly are electrically connected.
(5)(1)から(4)のいずれか1項に記載された光モジュールであって、前記フレキシブル基板は、絶縁フィルムを有し、前記第1信号配線、前記第2信号配線及び前記グランド配線は、前記絶縁フィルムの第1面にあり、前記グランドプレーンは、前記第1面とは反対の第2面にあり、前記グランド配線及び前記グランドプレーンは、前記絶縁フィルムを貫通して接続されていることを特徴としてもよい。 (5) The optical module according to any one of (1) to (4), wherein the flexible substrate has an insulating film, and the first signal wiring, the second signal wiring, and the ground. The wiring is on the first surface of the insulating film, the ground plane is on the second surface opposite to the first surface, and the ground wiring and the ground plane are connected through the insulating film. It may be characterized by the fact that it is.
(6)(1)から(5)のいずれか1項に記載された光モジュールであって、前記フレキシブル基板は、前記グランドプレーンに接続された一対のグランド端子と、前記一対のグランド端子の間であって前記第1信号配線及び前記第2信号配線のそれぞれの前記一端にある信号端子と、を含むことを特徴としてもよい。 (6) The optical module according to any one of (1) to (5), wherein the flexible substrate is located between a pair of ground terminals connected to the ground plane and the pair of ground terminals. It may be characterized by including a signal terminal at one end of each of the first signal wiring and the second signal wiring.
(7)(1)から(6)のいずれか1項に記載された光モジュールであって、前記第2信号配線は、前記第1信号配線から離れる方向に屈曲して終端し、前記終端抵抗器に接続されていることを特徴としてもよい。 (7) The optical module according to any one of (1) to (6), wherein the second signal wiring is bent and terminated in a direction away from the first signal wiring, and the termination resistor is used. It may be characterized by being connected to a vessel.
(8)(1)から(7)のいずれか1項に記載された光モジュールであって、前記第1信号配線及び前記第2信号配線は、相互に平行に延びる平行伝送部と、前記平行伝送部よりも相互に離れた屈曲伝送部と、を有し、前記屈曲伝送部は、前記平行伝送部よりも幅において大きいことを特徴としてもよい。 (8) The optical module according to any one of (1) to (7), wherein the first signal wiring and the second signal wiring are parallel to a parallel transmission unit extending in parallel with each other. It may have a bent transmission unit that is separated from each other by the transmission unit, and the bent transmission unit may be characterized in that it is larger in width than the parallel transmission unit.
以下に、図面を参照して、本発明の実施形態を具体的かつ詳細に説明する。全図において同一の符号を付した部材は同一又は同等の機能を有するものであり、その繰り返しの説明を省略する。なお、図形の大きさは倍率に必ずしも一致するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Members with the same reference numerals in all the drawings have the same or equivalent functions, and the repeated description thereof will be omitted. The size of the figure does not always match the magnification.
図1は、実施形態に係る光モジュールの斜視図である。光モジュール100は、光サブアセンブリ10を有する。光サブアセンブリ10は、TO-CAN(Transistor Outline-Can)型パッケージであり、発光素子を内蔵する送信光サブアセンブリ(TOSA: Transmitter Optical Sub-Assembly)又は発光素子及び受光素子の両方を内蔵する双方向光サブアセンブリ(BOSA;Bidirectional Optical Sub-Assembly)のいずれであってもよい。
FIG. 1 is a perspective view of an optical module according to an embodiment. The
光サブアセンブリ10は、変調方式にPAM4(4値パルス振幅変調)を採用し、50Gbit/sの変調速度で、100Gbit/sの通信速度を実現している。このような変調が可能な発光素子は、電界吸収型変調器(Electro-Absorption Modulator)が分布帰還型レ-ザー(Distributed Feedback Laser)に集積されたEA変調器集積型半導体レーザ(EML; Electro-absorption Modulator Integrated Laser Diode)に限られる。
The
EMLは、レーザ(光源)及び変調器のカソード電極が共通であるため、変調器の駆動に差動信号を入力すると、高周波信号がカソード電極からレーザに入り、波形品質を劣化させてしまう。したがって、変調器にはシングルエンド信号の入力が要求される。光サブアセンブリ10は、シングルエンド方式で電気信号を光信号に変換する機能を備える。
Since the EML has a common cathode electrode of the laser (light source) and the modulator, when a differential signal is input to drive the modulator, a high frequency signal enters the laser from the cathode electrode and deteriorates the waveform quality. Therefore, the modulator is required to input a single-ended signal. The
光サブアセンブリ10は、導電性ブロック12(例えばアイレット)を有する。導電性ブロック12は、グランド(基準電位)に接続される。光サブアセンブリ10は、導電性ブロック12を貫通する複数のリードピン14を有する。リードピン14は、電気信号が入力される信号リードピン14S、グランドに接続されるグランドリードピン14G、及び電源リードピン14Pを含む。光サブアセンブリ10は、フレキシブル基板16に搭載されている。
The
図2は、光サブアセンブリ10が搭載されたフレキシブル基板16を図1の右から見た平面図である。図3は、光サブアセンブリ10が搭載されたフレキシブル基板16を図1の左から見た平面図である。光モジュール100は、フレキシブル基板16を有する。
FIG. 2 is a plan view of the
フレキシブル基板16は、絶縁フィルム18を有する。フレキシブル基板16は、第1面20に、第1信号配線22及び第2信号配線24を備えている。第1信号配線22及び第2信号配線24は、相互に平行に延びる平行伝送部26を有する。第1信号配線22及び第2信号配線24は、平行伝送部26よりも相互に離れるように屈曲して延びる屈曲伝送部28を有する。
The
一対の屈曲伝送部28は、一対の平行伝送部26よりも相互に離れている。一方で、屈曲伝送部28の幅(例えば95μm)は、平行伝送部26の幅(例えば80μm)よりも大きい。こうすることで、間隔の違いで生じる差動インピーダンスの不整合を、幅の違いによって補償している。つまり、第1信号配線22及び第2信号配線24は、平行伝送部26でも屈曲伝送部28でも、差動インピーダンスが均一である。
The pair of
第1信号配線22及び第2信号配線24のそれぞれは、信号端子30を一端に含む。信号端子30は、スルーホール30Tで接続されて第1面20及び第2面32の両面にある。第1信号配線22は、信号リードピン14Sが貫通して接合される信号パッド34を他端に含む。第2信号配線24は、第1信号配線22から離れる方向に屈曲して終端する。
Each of the first signal wiring 22 and the
フレキシブル基板16には、第1面20に、グランド配線36を備えている。グランド配線36は、第2信号配線24から間隔をあけた位置に一端を有する。グランド配線36は、グランドリードピン14Gが貫通して接合されるグランドパッド38を他端に含む。グランド配線36は、第1信号配線22及び第2信号配線24よりも幅において大きい。
The
第2信号配線24とグランド配線36の間に、終端抵抗器40が直列接続されている。終端抵抗器40の接合には、はんだを使用する。終端抵抗器40はフレキシブル基板16に搭載されている。終端抵抗器40は、集積回路チップ60の差動信号出力部の差動インピーダンス(例えば100Ω)の45%以上55%以下のインピーダンス(例えば45~55Ω)を有する。
A terminating
フレキシブル基板16は、第1面20とは反対の第2面32に、グランドプレーン42を備えている。グランドプレーン42は、絶縁フィルム18を貫通して、グランド配線36に接続されている。接続にはスルーホール42Tが使用される。フレキシブル基板16は、グランドプレーン42に接続された一対のグランド端子44を備える。グランド端子44は、スルーホール44Tで接続されて第1面20及び第2面32の両面にある。第1面20及び第2面32のそれぞれで、一対のグランド端子44の間に、第1信号配線22及び第2信号配線24の信号端子30がある。
The
フレキシブル基板16は、第1信号配線22及び第2信号配線24が延びる方向に直交する幅方向の両側のそれぞれに電源配線46を備えている。一対の電源配線46の間に、第1信号配線22及び第2信号配線24並びにグランドプレーン42がある。電源配線46は、高電位配線46A及び低電位配線46Bを含む。高電位配線46A及び低電位配線46Bは、それぞれ、一端に端子48A,48Bを有し、他端にパッド50A,50Bを有する。パッド50A,50Bのそれぞれには、電源リードピン14Pが貫通して接合されている。
The
フレキシブル基板16及び光サブアセンブリ10は、複数箇所で固定材52によって固定されている。固定材52は、グランドプレーン42及び光サブアセンブリ10の間に介在する。固定材52は、はんだであり、グランドプレーン42及び光サブアセンブリ10を電気的に接続している。
The
フレキシブル基板16は、光サブアセンブリ10との重畳及び固定によって屈曲が制限された規制領域54を含む。規制領域54は、固定材52によって固定される複数箇所の間の領域を含む。規制領域54には、リードピン14も位置する。リードピン14は、はんだによってフレキシブル基板16に固定されている。終端抵抗器40は、フレキシブル基板16の規制領域54に搭載されている。したがって、フレキシブル基板16の屈曲による、終端抵抗器40の破損や接合不良を防止することができる。
The
図1に示すように、フレキシブル基板16は、プリント基板56に接続されている。光モジュール100は、プリント基板56を有する。プリント基板56には、集積回路チップ60が搭載されている。集積回路チップ60は、ディファレンシャル方式に対応して、一対の差動信号を出力可能になっている。
As shown in FIG. 1, the
図4は、フレキシブル基板16及びプリント基板56の接続部を示す斜視図である。プリント基板56は、一対の差動信号をそれぞれ伝送するための第1差動配線62及び第2差動配線64を備えている。プリント基板56は、第1差動配線62及び第2差動配線64を挟むように、一対のグランド電極55を備えている。プリント基板56は、一対のグランド電極55に接続された内層グランド58を有する。
FIG. 4 is a perspective view showing a connection portion between the
第1信号配線22の一端(信号端子30)は、第1差動配線62に接続されている。第2信号配線24の一端(信号端子30)は、第2差動配線64に接続されている。また、一対のグランド端子44は、一対のグランド電極55に接続されている。集積回路チップ60から出力された一対の差動信号は、フレキシブル基板16の第1信号配線22及び第2信号配線24を伝わる。集積回路チップ60から、第1差動配線62及び第2差動配線64を経て、第1信号配線22及び第2信号配線24までは、ディファレンシャル方式によって一対の差動信号が伝送される。
One end (signal terminal 30) of the
図5は、三次元電界解析ツールを用いたシミュレーションによって得られた周波数特性を示す図である。伝送特性において、差動信号がシングルエンド信号よりも優れていることが明らかである。 FIG. 5 is a diagram showing frequency characteristics obtained by simulation using a three-dimensional electric field analysis tool. It is clear that differential signals are superior to single-ended signals in terms of transmission characteristics.
光サブアセンブリ10は、第1信号配線22から一方の差動信号が入力可能になっている。一方で、第2信号配線24を伝わる他方の差動信号のエネルギーは、終端抵抗器40で消費される。そのため、光サブアセンブリ10のカソード電極(図示せず)に高周波信号が入らない。
The
本実施形態によれば、シングルエンド信号の入力が光サブアセンブリ10に要求されるが、フレキシブル基板16ではノイズに強くて減衰も少ない信号伝送が可能であるため、良好な高周波特性の実現が可能になる。
According to this embodiment, the input of a single-ended signal is required for the
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible. For example, the configurations described in the embodiments can be replaced with substantially the same configuration, configurations that exhibit the same effects, or configurations that can achieve the same purpose.
10 光サブアセンブリ、12 導電性ブロック、14 リードピン、14G グランドリードピン、14P 電源リードピン、14S 信号リードピン、16 フレキシブル基板、18 絶縁フィルム、20 第1面、22 第1信号配線、24 第2信号配線、26 平行伝送部、28 屈曲伝送部、30 信号端子、30T スルーホール、32 第2面、34 信号パッド、36 グランド配線、38 グランドパッド、40 終端抵抗器、42 グランドプレーン、42T スルーホール、44 グランド端子、44T スルーホール、46 電源配線、46A 高電位配線、46B 低電位配線、48A 端子、48B 端子、50A パッド、50B パッド、52 固定材、54 規制領域、55 グランド電極、56 プリント基板、58 内層グランド、60 集積回路チップ、62 第1差動配線、64 第2差動配線、100 光モジュール。
10 Optical subassembly, 12 Conductive block, 14 Lead pin, 14G ground lead pin, 14P power supply lead pin, 14S signal lead pin, 16 Flexible board, 18 Insulation film, 20 1st surface, 22 1st signal wiring, 24 2nd signal wiring, 26 Parallel transmission section, 28 bending transmission section, 30 signal terminal, 30T through hole, 32 second surface, 34 signal pad, 36 ground wiring, 38 ground pad, 40 termination resistor, 42 ground plane, 42T through hole, 44 ground Terminal, 44T through hole, 46 power supply wiring, 46A high potential wiring, 46B low potential wiring, 48A terminal, 48B terminal, 50A pad, 50B pad, 52 fixing material, 54 regulation area, 55 ground electrode, 56 printed circuit board, 58 inner layer Ground, 60 integrated circuit chips, 62 first differential wiring, 64 second differential wiring, 100 optical modules.
Claims (8)
前記集積回路チップが搭載されて前記一対の差動信号をそれぞれ伝送するための第1差動配線及び第2差動配線を備えるプリント基板と、
前記第1差動配線に一端で接続された第1信号配線を備え、前記第2差動配線に一端で接続された第2信号配線を備え、グランドプレーン及び前記グランドプレーンに接続されたグランド配線を備えるフレキシブル基板と、
前記フレキシブル基板に搭載されて前記第2信号配線及び前記グランド配線の間に直列接続され、前記集積回路チップの差動信号出力部の差動インピーダンスの45%以上55%以下のインピーダンスを有する終端抵抗器と、
シングルエンド方式で電気信号を光信号に変換する機能を備え、前記第1信号配線に接続されて前記一対の差動信号の一方が入力可能な光サブアセンブリと、
を有し、
前記フレキシブル基板は、前記光サブアセンブリとの重畳及び固定によって屈曲が制限された規制領域を含み、
前記終端抵抗器は、前記フレキシブル基板の前記規制領域に搭載されていることを特徴とする光モジュール。 An integrated circuit chip capable of outputting a pair of differential signals and
A printed circuit board on which the integrated circuit chip is mounted and provided with a first differential wiring and a second differential wiring for transmitting the pair of differential signals, respectively.
A ground wire having a first signal wiring connected to the first differential wiring at one end, a second signal wiring connected to the second differential wiring at one end, and a ground plane and a ground wiring connected to the ground plane. With a flexible board and
A terminating resistor mounted on the flexible substrate and connected in series between the second signal wiring and the ground wiring and having an impedance of 45% or more and 55% or less of the differential impedance of the differential signal output unit of the integrated circuit chip. With a vessel
An optical subassembly that has a function of converting an electric signal into an optical signal in a single-ended manner and is connected to the first signal wiring so that one of the pair of differential signals can be input.
Have,
The flexible substrate comprises a regulatory region whose bending is restricted by superposition and fixation with the optical subassembly.
The terminating resistor is an optical module mounted on the restricted area of the flexible substrate.
前記フレキシブル基板及び前記光サブアセンブリは、複数箇所で固定材によって固定され、
前記規制領域は、前記複数箇所の間の領域を含むことを特徴とする光モジュール。 The optical module according to claim 1.
The flexible substrate and the optical subassembly are fixed by a fixing material at a plurality of places.
The optical module is characterized in that the restricted region includes a region between the plurality of locations.
前記固定材は、前記グランドプレーン及び前記光サブアセンブリの間に介在することを特徴とする光モジュール。 The optical module according to claim 2.
An optical module characterized in that the fixing material is interposed between the ground plane and the optical subassembly.
前記固定材は、はんだであり、前記グランドプレーン及び前記光サブアセンブリを電気的に接続していることを特徴とする光モジュール。 The optical module according to claim 3.
The fixing material is solder, and is an optical module characterized by electrically connecting the ground plane and the optical subassembly.
前記フレキシブル基板は、絶縁フィルムを有し、
前記第1信号配線、前記第2信号配線及び前記グランド配線は、前記絶縁フィルムの第1面にあり、
前記グランドプレーンは、前記第1面とは反対の第2面にあり、
前記グランド配線及び前記グランドプレーンは、前記絶縁フィルムを貫通して接続されていることを特徴とする光モジュール。 The optical module according to any one of claims 1 to 4.
The flexible substrate has an insulating film and has an insulating film.
The first signal wiring, the second signal wiring, and the ground wiring are on the first surface of the insulating film.
The ground plane is on a second surface opposite to the first surface.
An optical module characterized in that the ground wiring and the ground plane are connected through the insulating film.
前記フレキシブル基板は、前記グランドプレーンに接続された一対のグランド端子と、前記一対のグランド端子の間であって前記第1信号配線及び前記第2信号配線のそれぞれの前記一端にある信号端子と、を含むことを特徴とする光モジュール。 The optical module according to any one of claims 1 to 5.
The flexible board includes a pair of ground terminals connected to the ground plane, a signal terminal between the pair of ground terminals and at one end of each of the first signal wiring and the second signal wiring. An optical module characterized by containing.
前記第2信号配線は、前記第1信号配線から離れる方向に屈曲して終端し、前記終端抵抗器に接続されていることを特徴とする光モジュール。 The optical module according to any one of claims 1 to 6.
An optical module characterized in that the second signal wiring is bent and terminated in a direction away from the first signal wiring and is connected to the termination resistor.
前記第1信号配線及び前記第2信号配線は、相互に平行に延びる平行伝送部と、前記平行伝送部よりも相互に離れた屈曲伝送部と、を有し、
前記屈曲伝送部は、前記平行伝送部よりも幅において大きいことを特徴とする光モジュール。 The optical module according to any one of claims 1 to 7.
The first signal wiring and the second signal wiring have a parallel transmission unit extending in parallel with each other and a bending transmission unit separated from the parallel transmission unit.
The bent transmission unit is an optical module characterized by being larger in width than the parallel transmission unit.
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