JP5117419B2 - Parallel transmission module - Google Patents
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Description
本発明は、多チャネルの信号を伝送する並列伝送モジュールに関する。 The present invention relates to a parallel transmission module that transmits multi-channel signals.
従来、多チャネルの信号を伝送する並列光伝送装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この並列光伝送装置は、電気配線を内蔵した光送信モジュール、電気配線を内蔵した光受信モジュール及びテープファイバを備えている。
また、基板上に、半導体受光素子、コンデンサ、およびプリアンプICが搭載された半導体受光モジュールが知られている(例えば、特許文献2参照)。このコンデンサはチップコンデンサであり、半導体受光素子およびプリアンプICに供給される電源のノイズをカットするように、電源とグランド(GND)との間に接続されている。
また、特許文献3には、大容量光通信用のデバイス等の信号伝送方式では、直流成分をカットするための直流遮断用のコンデンサが入力側に設けられることが記載されている。この特許文献3には、そのようなコンデンサとして用いる積層チップコンデンサに関する技術が開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a parallel optical transmission device that transmits multi-channel signals is known (see, for example, Patent Document 1). The parallel optical transmission device includes an optical transmission module with an internal electrical wiring, an optical reception module with an electrical wiring, and a tape fiber.
Further, a semiconductor light receiving module in which a semiconductor light receiving element, a capacitor, and a preamplifier IC are mounted on a substrate is known (for example, see Patent Document 2). This capacitor is a chip capacitor, and is connected between the power source and the ground (GND) so as to cut noise of the power source supplied to the semiconductor light receiving element and the preamplifier IC.
ところで、上記特許文献2や特許文献3に開示されているようなノイズ除去用のコンデンサは、基板上においてICの出来るだけ近くに配置するのが望ましい。しかし、多チャネルの信号を伝送する並列伝送モジュールでは、伝送速度を高めるために多チャネル化すると、チャネル数の増加に伴い基板表面に形成される信号線、例えば信号を伝送する差動配線(高周波信号線)やICを制御するための制御線などの数が増えるために、コンデンサをICの近くに配置するのが難しくなり、これによりコンデンサによってノイズを十分に低減できなくなるという問題があった。この問題は、チャネル数を増やしマルチチャネル化を図る場合に顕著になる。
By the way, it is desirable to dispose a noise removing capacitor as disclosed in
また、並列伝送モジュールにおいて、ノイズを抑制するためのコンデンサは基板に形成された電源ラインとグランドラインとの間に接続され、電流が電源ラインからICへ流れ、さらにICからグランドラインへ流れる。このような並列伝送モジュールでは、電源ラインとグランドラインとに流れる電流量が変化すると、誘導起電力が発生して電位が生じ、これにより各ラインに不要な電流が流れる。このような不要な電流が電磁誘導を引き起こしてノイズが発生する。このようなノイズは、ICの動作の高速化に伴い高周波化し、広い周波数帯域にわたってノイズを低減することが望まれている。また、そのようなノイズは、ICの動作電圧の低電圧化に伴い、ICに供給する電源電圧の変動を極力抑制することが望まれている。 In the parallel transmission module, a capacitor for suppressing noise is connected between a power line and a ground line formed on the substrate, and a current flows from the power line to the IC, and further flows from the IC to the ground line. In such a parallel transmission module, when the amount of current flowing through the power supply line and the ground line changes, an induced electromotive force is generated to generate a potential, thereby causing an unnecessary current to flow through each line. Such unnecessary current causes electromagnetic induction and noise is generated. Such noise is expected to increase in frequency as the operation speed of the IC increases, and to reduce the noise over a wide frequency band. In addition, such noise is desired to suppress the fluctuation of the power supply voltage supplied to the IC as much as possible as the operating voltage of the IC is lowered.
本発明は、このような従来の背景に鑑みて為されたもので、ノイズを抑制するためのコンデンサを電子素子の近くに配置でき、ノイズを効果的に抑制することができる並列伝送モジュールを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a conventional background, and provides a parallel transmission module in which a capacitor for suppressing noise can be disposed near an electronic element and noise can be effectively suppressed. The purpose is to do.
上記課題を解消するために、本発明の第1の態様は、多チャネルの信号を伝送する並列伝送モジュールであって、導体層と誘電体層とが交互に積層されたモジュール基板と、前記モジュール基板の最上層の導体層に実装された電子素子およびチップコンデンサと、を備え、前記モジュール基板の最上層の導体層には、前記電子素子と電気的に接続される複数の電源端子と、前記電子素子と電気的に接続されるグランド端子と、第1のグランドパターンとが形成され、前記最上層の導体層より下にある複数の導体層のいずれか一つの導体層には、前記複数の電源端子とビア導体を介して電気的に接続された電源ラインと、該電源ラインに近接した位置にあり前記第1のグランドパターンとビア導体を介して電気的に接続されたグランドラインと、前記第1のグランドパターンとビア導体を介して電気的に接続された第2のグランドパターンとが形成され、かつ、前記モジュール基板には、前記電源ラインとグランドラインがある導体層に達する深さの孔が穿設されており、前記チップコンデンサは、前記電源ラインとグランドラインとの間に接続されるように前記孔内に配置されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a first aspect of the present invention is a parallel transmission module for transmitting a multi-channel signal, wherein a module substrate in which conductor layers and dielectric layers are alternately stacked, and the module An electronic element and a chip capacitor mounted on the uppermost conductor layer of the board, and the uppermost conductor layer of the module board includes a plurality of power supply terminals electrically connected to the electronic element, and A ground terminal electrically connected to the electronic element and a first ground pattern are formed, and any one of the plurality of conductor layers below the uppermost conductor layer includes the plurality of conductor layers. A power line electrically connected to the power terminal via the via conductor, and a ground line electrically connected to the first ground pattern and the via conductor in a position close to the power line. The first ground pattern and a second ground pattern electrically connected via a via conductor are formed, and the module substrate has a depth reaching the conductor layer where the power line and the ground line are located. The chip capacitor is disposed in the hole so as to be connected between the power line and the ground line.
この構成によれば、モジュール基板として多層基板を用い、この基板に設けた孔内にコンデンサを配置し、このコンデンサを最上層の導体層とは別の導体層に形成した電源ラインとグランドラインとの間に接続している。このため、電源ライン、グランドラインなどを、複数の導体層に分けることができる。これにより、マルチチャネル化を図る場合でも、最上層の導体層において、コンデンサを配置するスペースが確保され、コンデンサを電子素子の近くに配置することができ、ノイズを抑制することがきる。 According to this configuration, a multilayer substrate is used as a module substrate, a capacitor is disposed in a hole provided in the substrate, and the power line and the ground line are formed on a conductor layer different from the uppermost conductor layer. Connected between. For this reason, a power supply line, a ground line, etc. can be divided into a plurality of conductor layers. As a result, even when multi-channeling is intended, a space for placing the capacitor is secured in the uppermost conductor layer, and the capacitor can be placed near the electronic element, thereby suppressing noise.
また、モジュール基板の最上層の導体層に、電子素子と電気的に接続される複数の電源端子と、グランド端子および第1のグランドパターンとを形成してある。これと共に、最上層の導体層より下にあるいずれか一つの導体層に、最上層の導体層にある複数の電極端子とビア導体を介して電気的に接続された電源ラインと、該電源ラインに近接した位置にあるグランドラインと、前記第1のグランドパターンとビア導体を介して電気的に接続された第2のグランドパターンとを形成してある。これにより、配線パターンや全ての端子をモジュール基板の表面に形成した場合と比べて、電源ラインの面積をより大きくして電源ラインをより太くすることができると共に、グランドライン全体の面積もより大きくしてグランドラインを強化することができる。このため、電源ライン上およびグランドライン上での電位変動を、配線パターンや全ての端子をモジュール基板の表面に形成した場合よりも小さくすることができ、これらの電位変動に起因するノイズを抑制することができる。 In addition, a plurality of power supply terminals electrically connected to the electronic elements, a ground terminal, and a first ground pattern are formed on the uppermost conductor layer of the module substrate. At the same time, a power line electrically connected to any one of the conductor layers below the uppermost conductor layer via a plurality of electrode terminals and via conductors in the uppermost conductor layer, and the power line And a second ground pattern electrically connected to the first ground pattern via a via conductor. As a result, compared to the case where the wiring pattern and all the terminals are formed on the surface of the module substrate, the area of the power supply line can be increased to make the power supply line thicker, and the area of the entire ground line is also increased. The ground line can be strengthened. For this reason, potential fluctuations on the power supply line and the ground line can be made smaller than when the wiring pattern and all terminals are formed on the surface of the module substrate, and noise caused by these potential fluctuations is suppressed. be able to.
また、上記特許文献2や特許文献3に開示されているようなチップコンデンサは厚さ(高さ方向の寸法)が300μm程度と大きく、上記特許文献2などに開示された従来技術ではチップコンデンサが基板表面に配置されているため、基板表面からのチップコンデンサの突出量が大きくなり、モジュールが大型化してしまうという問題があった。これに対して、本発明のこの態様によれば、モジュール基板に設けた孔内にコンデンサを配置しているので、そのコンデンサとして積層チップコンデンサなどのチップコンデンサを用いた場合でも、チップコンデンサの基板表面からの突出量が小さくなり、モジュールを小型化することができる。
Further, the chip capacitors as disclosed in
本発明の他の態様に係る並列光伝送装置の光モジュールは、前記最上層の導体層より下にある複数の導体層のいずれか一つの導体層は第2の導体層であることを特徴とする。 An optical module of a parallel optical transmission device according to another aspect of the present invention is characterized in that any one of the plurality of conductor layers below the uppermost conductor layer is a second conductor layer. To do.
本発明の他の態様に係る並列光伝送装置の光モジュールは、前記モジュール基板の第3の導体層には、前記第2の導体層にある前記グランドラインおよびグランドパターンとビア導体を介して電気的に接続されるグランドプレーンと、複数の電源端子とが形成されており、前記第3の導体層にあるグランドプレーンは、前記第2の導体層にあるグランドラインおよびグランドパターンとビア導体を介して電気的に接続されており、前記第3の導体層にある前記複数の電源端子は、前記第2の導体層にある前記電源ラインおよび前記最上層の導体層にある前記電源端子とビア導体を介して電気的に接続されていると共に、外部の電源とビア導体を介して接続可能であることを特徴とする。 In the optical module of the parallel optical transmission apparatus according to another aspect of the present invention, the third conductor layer of the module substrate is electrically connected to the ground line, the ground pattern, and the via conductor in the second conductor layer. Ground planes and a plurality of power supply terminals are formed, and the ground plane in the third conductor layer is connected to the ground lines and ground patterns in the second conductor layer and via conductors. The plurality of power supply terminals in the third conductor layer are connected to the power supply line in the second conductor layer and the power supply terminal and via conductor in the uppermost conductor layer. It is electrically connected via a via, and can be connected to an external power source via a via conductor.
本発明の他の態様に係る並列光伝送装置の光モジュールは、前記コンデンサは、積層チップコンデンサであることを特徴とする。 An optical module of a parallel optical transmission apparatus according to another aspect of the present invention is characterized in that the capacitor is a multilayer chip capacitor.
本発明によれば、ノイズを抑制するためのコンデンサを電子素子の近くに配置でき、ノイズを効果的に抑制することができ並列伝送モジュールを実現することができる。また、モジュールの小型化を図ることができる。 According to the present invention, a capacitor for suppressing noise can be disposed near an electronic element, noise can be effectively suppressed, and a parallel transmission module can be realized. Further, the module can be miniaturized.
次に、本発明を具体化した実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明の実施の形態に係る並列伝送モジュールとしての光モジュールおよびこの光モジュール用いた並列光伝送装置の概略構成を図1乃至図11に基づいて説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
A schematic configuration of an optical module as a parallel transmission module according to an embodiment of the present invention and a parallel optical transmission apparatus using the optical module will be described with reference to FIGS.
(一実施形態)
並列光伝送装置1は、図1に示すように、電気基板10と、電気プラガブルソケット20と、光モジュール30と、押さえ板40と、光コネクタ50と、光学部品60とを備えている。この並列光伝送装置1は、一例として、電気信号を光信号に変換し、その光信号を複数のチャネル、例えば12チャネル(12ch)で12本の光ファイバを介して並列伝送(10Gbps/1ch×12ch伝送)する送信用の並列光伝送装置である。
(One embodiment)
As shown in FIG. 1, the parallel
そのため、この並列光伝送装置1の光モジュール30は、図2および図3に示すように、複数(本例では12個)の面発光型半導体レーザ素子(VCSEL)からなるVCSELアレイ(光素子アレイ)31と、VCSELアレイ31の各VCSELを駆動するドライバIC(電子素子)32と、VCSELアレイ31およびドライバIC32が実装されたモジュール基板33と、を備えている。モジュール基板33上には、ノイズ除去用のコンデンサ35が実装されている。
Therefore, as shown in FIGS. 2 and 3, the
VCSELアレイ31は、図2および図3に示すように、モジュール基板33に形成された後述する孔91内に配置されている。ドライバIC32は、モジュール基板33上に、フリップチップボンディング(FCB:Flip Chip Bonding)により実装されている。モジュール基板33には、VCSELアレイ31とドライバIC32を電気的に接続する伝送線路で、2本の信号線を1組とする複数組(本例では12組、24本)の高周波信号線36が形成されている。これらの高周波信号線36とVCSELアレイ31の各VCSELとがワイヤ37で電気的に接続されている(図3参照)。このように、VCSELアレイ31とドライバIC32は、複数組(12ch)の高周波信号線36およびワイヤ37により電気的に接続されており、各組(ch)の高周波信号線36およびワイヤ37を介してドライバIC32からVCSELアレイ31の各VCSELへ駆動信号(差動信号)が供給されるようになっている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
電気基板10の表面および裏面には、複数の電気端子と、各電気端子と接続された配線パターン(図示省略)とが形成されている。配線パターンには、外部からドライバIC32へ差動信号を供給するための信号線で、2本の信号線を1組とする複数組(12組)の高周波信号線と、ドライバIC32を制御するための複数の制御信号線と、複数のモニタ信号線とが形成されている。また、複数の電気端子として、12組の高周波信号線にそれぞれ接続された端子で、2つの端子を1組とする12組(12ch)の信号入出力端子、複数の制御信号線に接続された複数の端子、および複数のモニタ信号線に接続された複数の端子が形成されている。
A plurality of electrical terminals and a wiring pattern (not shown) connected to each electrical terminal are formed on the front and back surfaces of the
光モジュール30は、電気基板10上に位置決めされてネジで固定される電気プラガブルソケット20のモジュール収容凹部21(図1参照)内に装着される。光モジュール30をモジュール収容凹部21内に装着し、モジュールカバー34の上から押さえた板40を電気プラガブルソケット20にねじで固定すると、光モジュール30の各電気端子と電気基板10の各電気端子とが、電気プラガブルソケット20の複数の接続端子部22を介して電気的に接続されるようになっている。複数の接続端子部22は、所定の押圧力を受けるとコイル状のバネ部(図示省略)が収縮して上部コンタクトピンと下部コンタクトピンとが電気的に接続されるように構成されたバネ状の端子である。
The
光コネクタ50は、図1に示すように、複数本(本例では12本)の光ファイバが一列に配置されたテープファイバ51と、複数本の光ファイバを保持したコネクタ部(フェルール)52と、VCSELアレイ31の各VCSELからそれぞれ垂直な方向に出射される光(光信号)を90度曲げた後複数本の光ファイバの各端面に光結合させる光学部品60とを有する。コネクタ部52は、多心用のフェルール型コネクタ(MTコネクタ)である。テープファイバ51は、別の光コネクタ53に接続され、光モジュール30との間で光信号を並列に伝送する。
As shown in FIG. 1, the
次に、本発明の一実施形態に係る光モジュール30を更に詳細に説明する。
光モジュール30は、図2乃至図4に示すように、導体層と誘電体層とが交互に積層された多層基板であるモジュール基板33と、モジュール基板33の最上層の導体層m1にそれぞれ実装されたドライバIC32およびVCSELアレイ31と、上記孔91内に配置された2つのコンデンサ35とを備えている。これらのコンデンサ35は、小型で大容量が得られ、実装が容易な積層チップンデンサである。
Next, the
As shown in FIGS. 2 to 4, the
図2および図5に示すように、モジュール基板33の最上層の導体層m1には、ドライバIC32と電気的に接続される複数の電源端子(VDD端子)71、72と、ドライバIC32と電気的に接続されるグランド端子(GVD端子)80と、グランドパターン(第1のグランドパターン)81とが形成されている。複数の電源端子71は、ドライバIC32をフリップチップボンディング(FCB)で実装する際に、ドライバIC32側の複数の電極とAuバンプ(図示省略)を介して電気的に接続するFCBパッドである。
As shown in FIGS. 2 and 5, a plurality of power supply terminals (VDD terminals) 71 and 72 electrically connected to the
最上層の導体層m1には、図5に示すように、図2に示す上記複数組(12ch)の高周波信号線36と、ドライバIC32に差動信号を供給するための複数組(12ch)の高周波信号線38の最上層の線路38aと、ドライバIC32に制御信号を供給するための複数の制御信号線39の最上層の線路39aとが形成されている。各高周波信号線38の最上層の線路38aは、ドライバIC32をFCB実装した際に、ドライバIC32側に設けられた複数の信号入出力端子とそれぞれ電気的に接続される。同様に、各制御信号線39の最上層の線路39aも、ドライバIC32側に設けられた複数の制御信号入力端子とそれぞれ電気的に接続される。また、最上層の導体層m1には、図5に示すように、2つのVT端子101,102が形成されている。
As shown in FIG. 5, the uppermost conductor layer m1 includes a plurality of sets (12ch) of high
なお、図5において、符号「41」、「42」は、ドライバIC32をフリップチップボンディングによりモジュール基板33の最上層の導体層m1上に実装する際に、ドライバIC32を位置決めするための実装位置だしマーカである。また、符号「43」,「44」はVCSEL32を位置決めするための基板認識マーカである。
第1のグランドパターン81は、図5に示すように、最上層の誘電体層d1の中央部と、該中央部から誘電体層d1の周辺部へ一方向に(図5で上方に)延び、さらに、複数の高周波信号線36の形成領域と、複数の最上層の線路38aの形成領域と、複数の最上層の線路39aの形成領域とを囲むように周辺部全体に形成されている。
In FIG. 5, reference numerals “41” and “42” denote mounting positions for positioning the
As shown in FIG. 5, the
また、最上層の誘電体層d1には、図5に示すように、2つのコンデンサ35およびVCSELアレイ31が配置される上記孔91と、孔92,93とが形成されている。孔92,93にもコンデンサを配置可能である。
孔91は、VCSELアレイ31を配置するための領域91aと、コンデンサ35を配置するための領域91b、91cとを有するように、VCSELアレイ31の複数のVCSELの並び方向(図5で上下方向)に長い異形になっている。
Further, as shown in FIG. 5, the uppermost dielectric layer d1 is formed with the
The
図6に示すように、最上層の導体層m1より下にある第2の導体層m2には、導体層m1にある複数の電源端子71、72とビア導体を介して電気的に接続される電源ライン73と、電源ライン73に近接した位置に形成されたグランドライン82と、導体層m1にあるグランドパターン81とビア導体(図示省略)を介して電気的に接続されるグランドパターン(第2のグランドパターン)83,84とが形成されている。また、第2の導体層m2には、図6に示すように、導体層m1にあるVT端子101,102とビア導体(図示省略)を介してそれぞれ電気的に接続される2つのVTパターン103,104が形成されている。
As shown in FIG. 6, the second conductor layer m2 below the uppermost conductor layer m1 is electrically connected to the plurality of
電源ライン73は、図6に示すように、ドライバIC32が実装される領域と、VCSELアレイ31および2つのコンデンサ35が実装される領域とを囲むように、これらの領域の外側にリング状に形成されている。グランドパターン83は、導体層m1におけるドライバIC32が実装される領域の下側に位置し、導体層m1にあるグランドパターン81とビア導体(図示省略)を介して電気的に接続される。
As shown in FIG. 6, the
電源ライン73、グランドライン82、グランドパターン83およびVTパターン103,104は、第2の誘電体層d2上におけるその左半分の領域に形成されている。そして、グランドパターン84は、誘電体層d2におけるその右半分の空いたスペースを利用して、その右半分の領域全体に形成されており、導体層m1にあるグランドパターン81とビア導体(図示省略)を介して電気的に接続される。
The
図7に示すように、モジュール基板33の第3の導体層m3には、グランドプレーン(GNDプレーン)85と、複数の電源端子74と、2つのVT端子105,106とが形成されている。グランドプレーン85は、導体層m2にあるグランドライン82およびグランドパターン83,84とビア導体(図示省略)を介して電気的に接続される。複数の電源端子74は、導体層m2にある電源ライン73および導体層m1にある電源端子(VDD端子)71、72とビア導体(図示省略)を介して電気的に接続される。複数の電源端子74には、光モジュール外部の電源から例えば3.3Vの電源電圧(Vcc)がビア導体(図示省略)を介して供給される。また、VT端子105,106は、導体層m2にあるVTパターン103,104と導体層m1にあるVT端子101,102とビア導体(図示省略)を介して電気的に接続される。
As shown in FIG. 7, a ground plane (GND plane) 85, a plurality of
複数の電源端子74は、第3の誘電体層d3の周辺部で、導体層m2にある電源ライン73と重なる領域に一列に形成されている。VT端子105,106は、複数の電源端子74の両側に形成されている。グランドプレーン85は、第3の誘電体層d3上におけるVT端子105,106および複数の電源端子74の領域を除いた領域全体に形成されている。
The plurality of
そして、図8および図9に示すように、モジュール基板33の第1の誘電体層d1と第1の導体層m1には、電源ライン73とグランドライン82がある導体層m2に達する深さの上記孔91が穿設されている。コンデンサ35,35は、図9に示すように、電源ライン73とグランドライン82との間に接続されるように孔91内に配置されている。
As shown in FIGS. 8 and 9, the first dielectric layer d1 and the first conductor layer m1 of the
上記構成を有する光モジュール30では、外部の電源から例えば3.3Vの電源電圧(Vcc)がドライバIC32に供給される。このとき、IC駆動電流が、電源からモジュール基板33内のビア導体、導体層m3にある複数の電源端子74、ビア導体、導体層m2にある電源ライン73、導体層m1にある複数の電源端子71、72、およびドライバIC32に流れる。この電流は、ドライバIC32からさらに、導体層m1にあるグランド端子80、ビア導体、導体層m2にあるグランドライン82およびグランドパターン83,84)、ビア導体、および導体層m3にあるグランドプレーン85を介して電源へ流れる。
In the
このような構成を有する一実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
・モジュール基板33として多層基板を用い、このモジュール基板33に設けた孔91内にノイズ除去用のコンデンサ35を配置し、このコンデンサ35を最上層の導体層m1とは別の導体層(第2の導体層m2)に形成した電源ライン73とグランドライン82との間に接続している。このため、電源ライン、グランドライン、グランドパターン、チャネル数に応じて増える高周波信号線や制御線などを、複数の導体層に分けることができる。これにより、マルチチャネル化を図る場合でも、最上層の導体層m1において、コンデンサ35を配置するスペースが確保され、コンデンサ35をドライバIC32の近くに配置することができ、ノイズを抑制することがきる。
According to an embodiment having such a configuration, the following operational effects are obtained.
A multilayer substrate is used as the
・モジュール基板33の最上層の導体層m1に、ドライバIC32と電気的に接続される複数の電源端子71,72と、グランド端子80およびグランドパターングランドパターン81とを形成してある。これと共に、第2の導体層m2に、最上層の導体層m1にある複数の電極端子71、72とビア導体を介して電気的に接続された電源ライン73と、該電源ラインに近接した位置にあるグランドライン82と、グランドパターン81とビア導体を介して電気的に接続されたグランドパターン83,84とを形成してある。これにより、配線パターンや全ての端子をモジュール基板33の表面に形成した場合と比べて、電源ラインの面積をより大きくして電源ラインをより太くすることができると共に、グランドライン全体の面積もより大きくしてグランドラインを強化することができる。このため、ドライバIC32に電源を供給すると、上述したように電源ラインからドライバIC32へ、さらにドライバIC32からグランドラインへ電流が流れるが、電源ライン上での電位変動およびグランドライン上での電位変動を、配線パターンや全ての端子をモジュール基板の表面に形成した場合よりも小さくすることができ、これらの電位変動に起因するノイズを抑制することができる。
A plurality of
図10のグラフは、上記一実施形態に係る光モジュール30における電源ライン上での電圧振幅の周波数依存性についてのシミュレーション結果を示している。図11のグラフは、光モジュール30におけるグランドライン上での電圧振幅の周波数依存性についてのシミュレーション結果を示している。
ここでのテスト条件は、以下の通りである。
・電源電圧Vcc:3.3(V)の一定電圧
・AC電流: 600+3×sin(ωt) (mA)
・周波数帯域:DC,0.01〜10GHz
The graph of FIG. 10 shows a simulation result on the frequency dependence of the voltage amplitude on the power supply line in the
The test conditions here are as follows.
・ Power supply voltage Vcc: constant voltage of 3.3 (V) ・ AC current: 600 + 3 × sin (ωt) (mA)
・ Frequency band: DC, 0.01-10GHz
図12のグラフは、比較例の光モジュールにおける電源ライン上での電圧振幅の周波数依存性についてのシミュレーション結果を示している。この比較例は、電源ライン、グランドラインなどの配線パターンや全ての端子をモジュール基板の表面に形成し、ノイズ除去用のコンデンサをモジュール基板の表面に配置し、電源ラインとグランドラインとの間に接続した光モジュールである。図13のグラフは、比較例の光モジュールにおけるグランドライン上での電圧振幅の周波数依存性についてのシミュレーション結果を示している。
ここでのテスト条件は、以下の通りである。
・電源電圧Vcc:3.3(V)の一定電圧
・AC電流: 600+3×sin(ωt) (mA)
・周波数帯域:DC,0.01〜10GHz
The graph of FIG. 12 shows the simulation result of the frequency dependence of the voltage amplitude on the power supply line in the optical module of the comparative example. In this comparative example, a wiring pattern such as a power supply line and a ground line and all terminals are formed on the surface of the module board, and a capacitor for noise removal is arranged on the surface of the module board, between the power supply line and the ground line. It is a connected optical module. The graph of FIG. 13 shows a simulation result on the frequency dependence of the voltage amplitude on the ground line in the optical module of the comparative example.
The test conditions here are as follows.
・ Power supply voltage Vcc: constant voltage of 3.3 (V) ・ AC current: 600 + 3 × sin (ωt) (mA)
・ Frequency band: DC, 0.01-10GHz
図12のグラフから、比較例では、電源ライン上で、3GHz〜10GHzの帯域で電圧変動が生じており、電圧振幅も大きい。また、図13のグラフから、グランドライン上で、1GHz〜6GHzの帯域で電圧変動が生じており、電圧振幅も大きい。
これに対して、上記一実施形態では、図10から、電源ライン上では、限られた狭い帯域でのみ電圧変動が生じており、電圧振幅も小さくなっていることが分かる。また、図11から、グランドパターン上では、1GHz〜10GHzの帯域全体で、ほとんど電圧変動が見られないことが分かる。
従って、図10および図11のグラフから、広い周波数帯域にわたってノイズを低減することができる。これにより、ドライバIC32に供給する電源電圧の変動を十分に抑制することができる。
From the graph of FIG. 12, in the comparative example, voltage fluctuation occurs in the band of 3 GHz to 10 GHz on the power supply line, and the voltage amplitude is large. Further, from the graph of FIG. 13, voltage fluctuation occurs in the band of 1 GHz to 6 GHz on the ground line, and the voltage amplitude is large.
On the other hand, in the above embodiment, it can be seen from FIG. 10 that the voltage fluctuation occurs only in a limited narrow band on the power supply line, and the voltage amplitude is also small. In addition, it can be seen from FIG. 11 that on the ground pattern, almost no voltage fluctuation is observed in the entire band of 1 GHz to 10 GHz.
Therefore, noise can be reduced over a wide frequency band from the graphs of FIGS. 10 and 11. Thereby, the fluctuation | variation of the power supply voltage supplied to driver IC32 can fully be suppressed.
・第3の導体層m3にあるグランドパターン84は、誘電体層d2におけるその右半分の空いたスペースを利用して、その右半分の領域全体に形成されており、導体層m1にあるグランドパターン81とビア導体(図示省略)を介して電気的に接続される。このため、グランドライン全体(グランドラインとグランドパターンを含む)の面積を更に大きくしてグランドラインを更に強化することができる。これにより、ドライバIC32に供給する電源電圧の変動を更に抑制することができ、ノイズを更に抑制することができる。
The
なお、この発明は以下のように変更して具体化することもできる。
・上記実施形態では、電気信号を光信号に変換する機能を有する送信用の光モジュールについて説明したが、光信号を電気信号に変換する機能を有する受信用の光モジュールにも本発明は適用可能である。この構成では、複数の光素子として複数のフォトダイオードを有するフォトダイオードアレイを用い、電子素子としてドライバIC33に代えて、各フォトダイオードの出力電流を電圧に変換して増幅するTIA(Transimpedance Amplifier)機能を備えた増幅用ICを用いる。
In addition, this invention can also be changed and embodied as follows.
In the above embodiment, a transmission optical module having a function of converting an electrical signal into an optical signal has been described. However, the present invention can also be applied to a reception optical module having a function of converting an optical signal into an electrical signal. It is. In this configuration, a TIA (Transimpedance Amplifier) function that uses a photodiode array having a plurality of photodiodes as a plurality of optical elements and converts the output current of each photodiode into a voltage and amplifies it instead of the
・上記各実施形態では、複数の伝送線路がそれぞれ、2つの信号線からなる差動伝送線路であり、ドライバICからVCSELアレイへ差動信号を伝送する場合について説明したが、本発明はこのような光モジュールに限定されない。すなわち、複数の伝送線路が各chでそれぞれ1本の信号線からなり、ドライバICからVCSELアレイへシングルエンド信号を伝送する光モジュールにも本発明は適用可能である。 In each of the above embodiments, the case where each of the plurality of transmission lines is a differential transmission line including two signal lines and transmits a differential signal from the driver IC to the VCSEL array has been described. It is not limited to a simple optical module. That is, the present invention is also applicable to an optical module in which a plurality of transmission lines are each composed of one signal line for each channel and a single-ended signal is transmitted from the driver IC to the VCSEL array.
・上記一実施形態では、第2の導体層m2に、電源ライン73と、グランドライン82と、グランドパターン83,84とを形成しているが、電源ライン73と、グランドライン82と、グランドパターン83,84とを、最上層の導体層m1より下にある複数の導体層のいずれか一つの導体層(第2の導体層m2を除く)に形成した光モジュールにも本発明波適用可能である。
In the above embodiment, the
30:光モジュール
35:コンデンサ
31:VCSELアレイ(光素子アレイ)
32:ドライバIC(電子素子)
33:モジュール基板、
d1〜d7:誘電体層
m1〜m8:導体層
m1:最上層の導体層
71、72:電源端子(VDD端子)
74:電源端子74
80:グランド端子(GVD端子)
81:グランドパターン(第1のグランドパターン)
83,84:グランドパターン
85:グランドプレーン(GNDプレーン)
91:孔
30: Optical module 35: Capacitor 31: VCSEL array (optical element array)
32: Driver IC (electronic element)
33: Module substrate,
d1 to d7: dielectric layers m1 to m8: conductor layer m1: uppermost conductor layers 71 and 72: power supply terminal (VDD terminal)
74:
80: Ground terminal (GVD terminal)
81: Ground pattern (first ground pattern)
83, 84: Ground pattern 85: Ground plane (GND plane)
91: Hole
Claims (4)
導体層と誘電体層とが交互に積層されたモジュール基板と、前記モジュール基板の最上層の導体層に実装された電子素子およびチップコンデンサと、を備え、
前記モジュール基板の最上層の導体層には、前記電子素子と電気的に接続される複数の電源端子と、前記電子素子と電気的に接続されるグランド端子と、第1のグランドパターンとが形成され、
前記最上層の導体層より下にある複数の導体層のいずれか一つの導体層には、前記複数の電源端子とビア導体を介して電気的に接続された電源ラインと、該電源ラインに近接した位置にあり前記第1のグランドパターンとビア導体を介して電気的に接続されたグランドラインと、前記第1のグランドパターンとビア導体を介して電気的に接続された第2のグランドパターンとが形成され、かつ、
前記モジュール基板には、前記電源ラインとグランドラインがある導体層に達する深さの孔が穿設されており、前記チップコンデンサは、前記電源ラインとグランドラインとの間に接続されるように前記孔内に配置されていることを特徴とする並列伝送モジュール。 A parallel transmission module for transmitting multi-channel signals,
A module substrate in which conductor layers and dielectric layers are alternately laminated, and an electronic element and a chip capacitor mounted on the uppermost conductor layer of the module substrate,
A plurality of power supply terminals electrically connected to the electronic element, a ground terminal electrically connected to the electronic element, and a first ground pattern are formed on the uppermost conductor layer of the module substrate. And
A power supply line electrically connected to the plurality of power supply terminals and via conductors in one of the plurality of conductive layers below the uppermost conductive layer, and close to the power supply line A ground line electrically connected to the first ground pattern via a via conductor, and a second ground pattern electrically connected to the first ground pattern via a via conductor. Formed, and
The module board has a hole having a depth reaching the conductor layer where the power line and the ground line are provided, and the chip capacitor is connected between the power line and the ground line. A parallel transmission module arranged in a hole.
前記第3の導体層にあるグランドプレーンは、前記第2の導体層にあるグランドラインおよびグランドパターンとビア導体を介して電気的に接続されており、
前記第3の導体層にある前記複数の電源端子は、前記第2の導体層にある前記電源ラインおよび前記最上層の導体層にある前記電源端子とビア導体を介して電気的に接続されていると共に、外部の電源とビア導体を介して接続可能であることを特徴とする請求項2に記載の並列伝送モジュール。 A ground plane electrically connected to the ground line and ground pattern in the second conductor layer via via conductors and a plurality of power supply terminals are formed on the third conductor layer of the module substrate. And
The ground plane in the third conductor layer is electrically connected to the ground line and ground pattern in the second conductor layer via via conductors,
The plurality of power supply terminals in the third conductor layer are electrically connected to the power supply line in the second conductor layer and the power supply terminal in the uppermost conductor layer via via conductors. The parallel transmission module according to claim 2, wherein the parallel transmission module can be connected to an external power source via a via conductor.
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