JP6128859B2

JP6128859B2 - 光モジュール

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Publication number: JP6128859B2
Application number: JP2013010381A
Authority: JP
Inventors: 加賀谷　修; 修加賀谷; 大遠藤
Original assignee: 日本オクラロ株式会社
Priority date: 2013-01-23
Filing date: 2013-01-23
Publication date: 2017-05-17
Anticipated expiration: 2033-01-23
Also published as: JP2014143543A

Description

本発明は、光モジュールに関する。

光ファイバ伝送用の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とともに高速化、小型化、低コスト化が図られている。そのため、ビットレートは１０Ｇｂｉｔ／ｓ以上の高速伝送レートが広く用いられ、光モジュールは旧世代の３００−ｐｉｎ−ＭＳＡ（Multi Source-Agreement）規格からＸＥＮＰＡＫ、Ｘ２、ＸＦＰ、ＳＦＰ＋（各ＭＳＡ規格）へとケース体積の縮小化及び部品数の削減化が進んでいる。この中でＸＦＰは出力波形品位に関する規定が厳しく、業界内で設けたＸＭＤ−ＭＳＡ（Multi Source-Agreement-of 10-Gbit/s-Miniature-Device）という標準仕様に基づくＴＯＳＡ（Transmitter-Optical-Sub-Assembly）及びＲＯＳＡ（Receiver-Optical-Sub-Assembly）の採用により波形品位を確保することが多い。

図２０Ａは、ＸＭＤ−ＭＳＡに基づくＴＯＳＡ、ＲＯＳＡとプリント基板との接続領域を上方から見た概略図であり、図２０Ｂは、図２０ＡにおけるＸＸＢ−ＸＸＢ線断面図である。図２０Ａに示すように、プリント基板１０上に、フレキシブル基板２０（図示せず）と、接続する接続パターン領域６０を備える。接続パターン領域６０では、図２０Ｂに示すように、プリント基板１０に備えられる第１接地導体層２０１は、フレキシブル基板２０に備えられる第２接地導体層２１５と平面的に重なる位置まで延伸している。このように、プリント基板１０上にフレキシブル基板２０との接続領域として広い領域を確保しなければならないため、その他の回路部品を実装する回路領域は狭小となる。狭小な領域にその他の回路部品を高密度に実装する必要からプリント基板１０にはＩＶＨ（Interstitial Via Hole）多層基板といった高密度化に適する構造の基板が適用されている。ＩＶＨ多層基板は工程数の多いプロセスで作製するため比較的高価格のものであったことから、光モジュールの小型化、低コスト化の要求に伴い、広い回路領域を確保でき、コストの低いプリント基板（例えば、多層貫通基板等）の適用が望まれている。

特開２００７−１２３７４４号公報特開２０１０−２００２３４号公報

プリント基板上に回路領域を広く確保するために、プリント基板とフレキシブル基板とを接続する接続パターンは、従来のＸＭＤ−ＭＳＡに基づく接続パターンから必要領域が極力小さな接続パターンへの変更が必要とされている。そこで、発明者らは、接続パターン領域の小型化を実現するために、以下に説明する参考例に係る光モジュールを作製し検討を行った。

図２１は、参考例に係る接続パターン領域６０近傍を上方から見た概略図である。図２１に示す光モジュールのＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線断面図は後述する図３Ｂと同様であるため、断面図については図３Ｂを用いて説明する。図２１に示すように、参考例における光モジュールにおける接続パターン領域は、第１接地導体層２０１の上面に第１誘電層２００を介して設けられる第１ストリップ対１０２を備えるプリント基板１０と、第２接地導体層２１５の上面に第２誘電層２１０を介して設けられる第２ストリップ対１０３を備えるフレキシブル基板２０とを含んでおり、第１ストリップ対１０２は接続端子２１１を介して第２ストリップ対１０３と接続されている。また、第２接地導体層２１５の端面の一部と接続されて延伸する２本の導体がそれぞれ、接続端子２１１の両隣に位置する接続端子直下の第１接地導体層２０１と接続されることで、第１接地導体層２０１と第２接地導体層２１５とが電気的に接続されている。そして、第１ストリップ対１０２それぞれは所定の幅を保持して延伸し、第２ストリップ対１０３それぞれは所定の幅Ｗｔを保持して、第１ストリップ対１０２との接続部から光送信モジュール（図示せず）まで延伸する。参考例においては、接続端子２１１の端の位置と、第１接地導体層２０１の端の位置と、が一致する。これはプリント基板１０の製造プロセスにて許容できる範囲で、接続端子２１１及び第１接地導体層２０１を第１誘電層２００の端まで近づけている結果である。これにより、第２ストリップ対１０３に、当該第２ストリップ対１０３の直下において第１接地導体層２０１及び第２接地導体層２１５のいずれとも平面的に重ならない接地層非重畳部１２２が生じる。したがって、第２ストリップ対１０３を伝送する伝送信号に対するリターン電流は接地層非重畳部１２２において迂回経路を通ることとなる。

図２２は、参考例に係る接続パターン領域６０における差動反射特性を示す図である。この特性には接地層非重畳部１２２の特性が含まれる。図２２に示すように、第１ストリップ対１０２の左端面から見込んだ差動反射特性（ＳＤＤ１１）及び第２ストリップ対１０３の右端面から見込んだ差動反射特性（ＳＤＤ２２）が周波数１５ＧＨｚで−１３ｄＢまで上昇し、反射特性が劣化している。この点について、発明者は、接地層非重畳部１２２においてリターン電流が迂回経路を通ることで、接地層非重畳部１２２に、インピーダンス不整合が生じる程のインダクタンス成分が生じることを見出した。具体的には、接続パターン領域６０の各部の寸法を、例えば、第２ストリップ対１０３及び第２接地導体層２１５の厚さを２８μｍ、第２誘電層２１０の厚さ、すなわち第２ストリップ対１０３と第２接地導体層２１５との間隔を５０μｍ、接地層非重畳部１２２の長さＧを第２ストリップ対１０３に沿った水平距離にして０．２５ｍｍとし、第２ストリップ対１０３における差動伝送線路の特性インピーダンスを５０Ωとして、発明者が電磁界解析を実施した結果、接地層非重畳部１２２にて０．１８ｎＨのインダクタンス成分が生じることを確認した。この０．１８ｎＨのインダクタンス成分は、数ＧＨｚ以上の高周波帯域では、特性インピーダンス５０Ωに対して無視できない大きさであり、接地層非重畳部１２２において不要な信号の反射が生じ差動反射特性が劣化することを見出した。

従来、光モジュールにおけるプリント基板とフレキシブル基板との接続部にて、信号電極と接地電極との間に寄生容量が生じることで反射特性の劣化が生じることが多々ある。特許文献１にはＦＰＣの接地電極パターンの形状を工夫することにより寄生容量を調整して出力波形品位を確保することについて開示している。また、特許文献２にはプリント基板の接地電極パターンの形状を工夫することにより寄生容量を調整して出力波形品位を確保することについて開示している。しかしながら、上述の特許文献１及び特許文献２に記載の手法では接地層非重畳部１２２のインダクタンス成分に対しては対処することができない。

本発明は上記実情を鑑みて為されたものであり、光モジュールにおいて、プリント基板とフレキシブル基板との接続部を小型化するとともに、小型化した接続部に起因するインピーダンス不整合を補償することを目的とする。

（１）上記課題を解決するために、本発明にかかる光モジュールは、プリント基板と、フレキシブル基板と、光送信モジュールと、を備える光モジュールであって、前記プリント基板は、第１誘電層と、前記第１誘電層の一方側に配置される駆動ＩＣと、前記第１誘電層の前記一方側に配置されるとともに、前記駆動ＩＣが出力する差動伝送信号を伝送する、第１ストリップ対と、前記第１誘電層の他方側に配置される第１接地導体層と、を備え、前記フレキシブル基板は、第２誘電層と、前記第２誘電層の一方側に配置される、第２ストリップ対と、前記第２誘電層の他方側に配置される、第２接地導体層と、を備え、前記光送信モジュールは、前記第２ストリップ対が伝送する前記差動伝送信号を光信号に変換して出力し、前記第２ストリップ対は、前記第１ストリップ対と電気的に接続するとともに、前記第１接地導体層と平面的に重なる、接続部と、前記第１接地導体層及び前記第２接地導体層のいずれとも平面的に重ならない、接地層非重畳部と、前記第２接地導体層と平面的に重なるとともに、前記接地層非重畳部で発生するインピーダンス不整合を補償するよう、前記第２接地導体層とでインピーダンス整合回路を形成する、整合部と、前記第２接地導体層と平面的に重なるとともに、前記整合部よりさらに延伸する、伝送部と、を含むことを特徴とする。

（２）上記（１）に記載の光モジュールであって、前記インピーダンス不整合は、インダクティブなリアクタンス成分を補償することとしてもよい。

（３）上記（２）に記載の光モジュールであって、前記伝送部において、前記第２ストリップ対それぞれは、第１幅を有し、前記接続部において、前記第２ストリップ対それぞれは、第２幅を有し、前記整合部は、前記第２ストリップ対それぞれの幅が前記第２幅より広い幅広部と、前記第２ストリップ対それぞれの幅が前記第１幅より狭い幅狭部と、を伝送方向に沿って順に含んでいてもよい。

（４）上記（３）に記載の光モジュールであって、前記幅広部及び前記幅狭部はそれぞれ、矩形状を有していてもよい。

（５）上記（２）に記載の光モジュールであって、前記伝送部において、前記第２ストリップ対それぞれは、第１幅を有し、前記整合部は、前記第２ストリップ対それぞれの幅が内縁から外側へ前記第１幅よりもさらに広がり、オープンスタブを形成するオープンスタブ部と、前記第２ストリップ対それぞれの幅が前記第１幅より狭い幅狭部と、を伝送方向に沿って順に含んでいてもよい。

（６）上記（１）〜（５）のいずれか１つに記載の光モジュールであって、前記第２ストリップ対は整合部において、伝送方向に沿って所定の長さを有していてもよい。

（７）上記（１）〜（６）のいずれか１つに記載の光モジュールであって、前記第２ストリップ対の特性インピーダンスが４０Ω以上６０Ω以下であってもよい。

本発明により、プリント基板とフレキシブル基板との接続部を小型化するとともに、小型化した接続部に起因するインピーダンス不整合を補償する光モジュールが提供される。

本発明に係る光モジュールのプリント基板とＴＯＳＡ、ＲＯＳＡとの接続配置を示す斜視図である。本発明に係る光送信モジュールを駆動するための光送信ブロックの回路図である。本発明の第１実施形態に係る接続パターン領域を上方から見た概略図である。図３ＡのＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線断面図である。本発明の第１実施形態に係る整合部の詳細を示す図である。本発明の第１実施形態に係る接続パターン領域における差動反射特性を示す図である。本発明の第１実施形態に係る光モジュールの回路モデルを示す図である。図５におけるＡ、Ｂ、及びＣ点における各インピーダンスの動きを示すスミスチャートである。本発明の第１実施形態に係る直列インダクタンスＬｓに対して必要な、差動伝送線路ＭＳＬ１の電気長Ｅａｎｇ１を示す図である。本発明の第１実施形態に係る差動伝送線路ＭＳＬ２の特性インピーダンスＺ２に対して必要な、差動伝送線路ＭＳＬ１と差動伝送線路ＭＳＬ２との電気長の和を示す図である。ターゲット周波数ｆ０を４２ＧＨｚとして場合の直列インダクタンスＬｓに対して必要な、差動伝送線路ＭＳＬ１の電気長Ｅａｎｇ１を示す図である。本発明の第２実施形態に係る第２実施形態における接続パターン領域近傍を上方から見た概略図である。本発明の第２実施形態に係る整合部の詳細を示す図である。本発明の第２実施形態に係る接続パターン領域における差動反射特性を示す図である。本発明の第３実施形態における接続パターン領域近傍を上方から見た概略図である。本発明の第３実施形態に係る整合部の詳細を示す図である。本発明の第３実施形態に係る接続パターン領域における差動反射特性を示す図である。本発明の第４実施形態に係る接続パターン領域近傍を上方から見た概略図である。本発明の第４実施形態に係る整合部の詳細を示す図である。本発明の第４実施形態に係る接続パターン領域における差動反射特性を示す図である。ＸＭＤ−ＭＳＡに基づくＴＯＳＡ、ＲＯＳＡとプリント基板との接続領域を上方から見た概略図である。図２０ＡにおけるＸＸＢ−ＸＸＢ線断面図である。本発明の参考例に係る接続パターン領域近傍を上方から見た概略図である。本発明の参考例に係る接続パターン領域における差動反射特性を示す図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について図面に基づき詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、第１実施形態に係る光モジュール１のプリント基板とＴＯＳＡ、ＲＯＳＡとの接続配置を示す斜視図である。図１に示すように、第１実施形態に係る光モジュール１は、プリント基板１０、フレキシブル基板２０、光送信モジュール３０、フレキシブル基板４０、光受信モジュール５０、接続パターン領域６０、さらにこれらを上下から挟み込み適切な位置に固定するケース（図示せず）等、を含んで構成される光信号の送受信機能を一体化した光モジュールである。光モジュール１は、ビットレートが１０Ｇｂｉｔ／ｓであり、詳しくは、９．９５Ｇｂｉｔ／ｓ、１０．７Ｇｂｉｔ／ｓ、１０．３Ｇｂｉｔ／ｓ、１１．７Ｇｂｉｔ／ｓのマルチレートに対応するものである。また、光モジュール１は、ＸＦＰ−ＭＳＡ規格に準拠した光モジュールであるが、光モジュール１は他の規格の光モジュール、例えばＳＦＰ＋規格の光モジュールであってもよい。

光送信モジュール３０は、ＴＯＳＡ等であり、プリント基板１０上の駆動ＩＣ（図示せず）から伝送される電気信号を光信号に変換して出力する。本実施形態では光送信モジュール３０はＴＯＳＡとするが、これに限定されるものではない。フレキシブル基板２０は、プリント基板１０と、光送信モジュール３０とを電気的に接続するＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）である。フレキシブル基板２０は可撓性を有し、光送信モジュール３０の光インターフェースの位置と、プリント基板１０のコネクタ接続部の電気インターフェース位置との間の実装公差を吸収する働きを持つ。そして、プリント基板１０と、光信号を電気信号に変換して出力するＲＯＳＡ等の光受信モジュール５０とを接続するフレキシブル基板４０も同様の性質を有する。

図２は、光送信モジュール３０を駆動するための光送信ブロックの回路図である。図２に示すように、第１実施形態に係る光送信回路は、駆動ＩＣ９２、ストリップ対１０１、第１ストリップ対１０２、第２ストリップ対１０３、ストリップ対１０４、及び光送信用素子９１を含んで構成されている。駆動ＩＣ９２及びストリップ対１０１及び第１ストリップ対１０２は図１におけるプリント基板１０に形成され、第２ストリップ対１０３は図１におけるフレキシブル基板２０に形成され、ストリップ対１０４及び光送信用素子９１は図１における光送信モジュール３０に形成される。

光送信用素子９１はレーザダイオード等であり、入力される電気信号を光信号に変換して出力するものである。本実施形態では光送信用素子９１として出力波長１．３μｍのＤＦＢ−ＬＤ（Distributed Feedback Laser Diode）素子を用いることとするが、これに限定されるものではない。このＤＦＢ−ＬＤ素子は伝送距離が２ｋｍないし１０ｋｍの１０Ｇｂｉｔ／ｓ光モジュールの送信用半導体レーザ素子である。その特徴として直列抵抗が６〜１０Ωと低く，また高温動作時に良好な光波形を得るために，１００ｍＡ近い大きな電流で駆動する必要がある。そのため、後述する駆動ＩＣ９２は２５Ω×２の差動出力を有するＤＦＢ−ＬＤの駆動に特化したＩＣを用いる。

駆動ＩＣ９２は、シリアルデータ信号を増幅する駆動回路であり、本実施形態では、ＤＦＢ−ＬＤ素子を駆動するための２５Ω×２の差動出力を有し、光送信用素子９１の両端（アノード端子とカソード端子）に平衡信号を与えて光送信用素子９１を駆動する。なお、駆動ＩＣ９２は、ドライバ出力機能を有するＣＤＲ（クロックデータリカバリ）ＩＣであっても良い。

ストリップ対１０１、第１ストリップ対１０２、第２ストリップ対１０３及びストリップ対１０４はそれぞれ、基本的には所定の幅を保持して並行に延伸する２本の導体とするが、導体の一部の形状が異なることとしてもよい。これら２本の導体と、その一方側に誘電層を介して設けられる接地導体層と、によりマイクロストリップ線路を用いた差動伝送線路が形成される。ストリップ対１０１を備える差動伝送線路、第１ストリップ対１０２を備える差動伝送線路、第２ストリップ対１０３を備える差動伝送線路及びストリップ対１０４を備える差動伝送線路それぞれの特性インピーダンスは差動モードにおいて５０Ω、もしくは４０Ω〜６０Ωの間とする。なお、各差動伝送線路を２本の伝送線路として、各伝送線路の特性インピーダンスを２５Ω、もしくは２０〜３０Ωの間としてもよい。

光送信用素子９１の駆動信号は駆動ＩＣ９２の差動出力端子より出力され、プリント基板１０上のストリップ対１０１、ＤＣカット容量１１６、ＤＣカット容量１１７、及び第１ストリップ対１０２、フレキシブル基板２０上の第２ストリップ対１０３、光送信モジュール３０内のストリップ対１０４を介して光送信用素子９１の両端(アノード端子とカソード端子)に平衡信号として供給される。光送信用素子９１の直流バイアス電流(Idiode)は、バイアス電圧源(または電流源)１１５より、チョークコイル１１８、チョークコイル１１９、第１ストリップ対１０２、第２ストリップ対１０３、ストリップ対１０４を介して供給される。

本発明の主な特徴は、プリント基板１０と光送信モジュール３０とを接続するフレキシブル基板２０が、インピーダンス不整合を補償する整合部１２３を備えることにある。

図３Ａは、第１実施形態における接続パターン領域６０近傍を上方から見た概略図であり、図３Ｂは、図３Ａの接続パターン領域６０のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線断面図である。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、プリント基板１０は、第１誘電層２００、第１誘電層２００の上面（一方側）に配置される第１ストリップ対１０２、及び第１誘電層２００の下面（他方側）に配置される第１接地導体層２０１、を含んで構成されている。第１ストリップ対１０２それぞれは所定の幅を保持して並行に延伸する。第１誘電層２００は、ＦＲ４またはＦＲ５などのガラスエポキシプリント回路基板材料によって形成されている。第１ストリップ対１０２及び第１接地導体層２０１を形成する材料として銅箔が用いられている。フレキシブル基板２０は、第２誘電層２１０、第２誘電層２１０の上面（一方側）に配置される第２ストリップ対１０３、第２誘電層２１０の下面（他方側）に配置される第２接地導体層２１５、を含んで構成されている。第２誘電層２１０を形成する材料としてポリイミドおよび接着剤等が用いられ、第２ストリップ対１０３及び第２接地導体層２１５を形成する材料として銅箔が用いられている。そして、フレキシブル基板２０の端面には６個の接続端子が配置され、このうち内側の２つが第１ストリップ対１０２と第２ストリップ対１０３とが接続される接続端子２１１である。接続端子２１１は、導体であり、第２誘電層２１０の一方側に形成され、第２誘電層２１０を貫通するバイアホール２１６を介して第２ストリップ対１０３と電気的に接続されている。なお、第２接地導体層２１５の端面の一部と接続されて延伸する２本の導体がそれぞれ、接続端子２１１の両隣に位置する接続端子直下の第１接地導体層２０１と接続されることで、第１接地導体層２０１と第２接地導体層２１５とが電気的に接続されている。

第２ストリップ対１０３は、接続部１２１、接地層非重畳部１２２、整合部１２３、及び伝送部１２４を含んで構成され、第２ストリップ対１０３それぞれは所定の幅を保持して並行に延伸する。接続部１２１は、その直下に、バイアホール２１６が貫通する第２誘電層２１０と、その下面に接続端子２１１とが形成される領域である。そして、接続端子２１１がハンダ２１７を介して第１ストリップ対１０２と接続されることで、接続部１２１と第１ストリップ対１０２が電気的に接続される。ここで、ハンダ２１７を介する接続は第１ストリップ対１０２と第２ストリップ対１０３との機械的な固定も兼ねている。そして、接続部１２１は、第２ストリップ対１０３を上から見て、第２ストリップ対１０３の直下に第１接地導体層２０１が存在する、つまり、第１接地導体層２０１と平面的に重なる領域である。

接地層非重畳部１２２は、第２ストリップ対１０３を上から見て、第２ストリップ対１０３の直下に接地導体が存在しない、つまり、第１接地導体層２０１及び第２接地導体層２１５いずれとも平面的に重ならない領域である。本実施形態における接続パターン領域６０は、プリント基板１０の製造プロセスにて許容できる範囲で面積を縮小していることで、接続端子２１１の端の位置と第１接地導体層２０１の端の位置が一致する。これにより、第１接地導体層２０１と第２接地導体層２１５との間に接地導体の不連続が生じ、第２ストリップ対１０３に接地層非重畳部１２２が生じる。そして、第１ストリップ対１０２及び第２ストリップ対１０３により伝送される伝送信号に対するリターン電流は、接地層非重畳部１２２直下における接地導体の不連続により迂回経路をたどるため、この接地層非重畳部１２２に生じるインダクティブなリアクタンス成分（以下、インダクタンス成分とする）により、インピーダンス不整合が生じる。ここで、迂回経路とは、第１接地導体層２０１と第２接地導体層２１５とが接続される導体を通る経路とする。

整合部１２３は、幅広部２１２及び幅狭部２１３を伝送方向に沿って順に含んで構成されている。整合部１２３において、幅広部２１２及び幅狭部２１３と、その下面に配置される第２誘電層２１０を介して接続される第２接地導体層２１５とにより、接地層非重畳部１２２に生じるインダクタンス成分によるインピーダンス不整合を補償するための整合回路が形成される。幅広部２１２及び幅狭部２１３の形状はそれぞれ矩形状とし、幅広部２１２における第２ストリップ対１０３それぞれの幅Ｗ１は、接続部１２１におけるそれぞれの幅Ｗｃより大きく、幅狭部２１３における第２ストリップ対１０３それぞれの幅Ｗ２は、伝送部１２４におけるそれぞれの幅Ｗｔより小さい。そして、伝送部１２４は、第２ストリップ対１０３それぞれの幅Ｗｔを一定に保持して、整合部１２３から光送信モジュール３０まで延伸する領域である。そして、整合部１２３及び伝送部１２４は、第２ストリップ対１０３を上から見て、第２ストリップ対１０３の直下に第２接地導体層２１５が存在する、つまり、第２接地導体層２１５と平面的に重なる領域である。

プリント基板１０及びフレキシブル基板２０を構成する各部の寸法は、プリント基板１０の層構成、第１誘電層２００及び第２誘電層２１０の比誘電率等に応じて設計されるものとする。また、第１ストリップ対１０２及び第２ストリップ対１０３の各部における寸法は、所望の特性インピーダンスが得られるように定められる。

以上、第１実施形態における接続パターン領域６０の構成を説明した。次に、整合部１２３の具体的な構造と動作について説明する。

まず、上述した構成において、例えば、第２ストリップ対１０３及び第２接地導体層２１５の厚さを２８μｍ、第２誘電層２１０の厚さを５０μｍ、接地層非重畳部１２２の長さＧを第２ストリップ対１０３に沿った水平距離にして０．２５ｍｍとして電磁界解析を実施したところ、接地層非重畳部１２２にて０．１８ｎＨのインダクタンス成分が生じることを確認した。このインダクタンス成分によるインピーダンス不整合を補償するための整合回路となるよう整合部１２３の各寸法を設定する。

図４は第１実施形態に係る整合部１２３の詳細を示す図である。図４における、接地層非重畳部１２２のインダクタンス成分を補償するための整合部１２３の各寸法の一例を以下に示す。接続部１２１における第２ストリップ対１０３それぞれの幅Ｗｃは０．３５ｍｍ、伝送部１２４における第２ストリップ対１０３それぞれの幅Ｗｓは０．２５５ｍｍとする。この場合の伝送部１２４における差動伝送線路の特性インピーダンスＺ０は、計算によれば２６．１Ωである。第２ストリップ対１０３の中心間距離Ｓ０は０．７９ｍｍである。ここで、中心間距離とは、第２ストリップ対１０３を構成する２本の伝送導体の中心間距離であり、接続部１２１、接地層非重畳部１２２、整合部１２３、及び伝送部１２４の各部において中心間距離Ｓ０は等しく０．７９ｍｍとする。幅広部２１２における第２ストリップ対１０３それぞれの幅Ｗ１は０．７１ｍｍであり、接続部１２１におけるそれぞれの幅Ｗｃより大きく、かつ、伝送部１２４におけるそれぞれの幅Ｗｔより大きい。また幅広部２１２における第２ストリップ対１０３それぞれの長さＬ１は０．６０ｍｍである。幅狭部２１３における第２ストリップ対１０３それぞれの幅Ｗ２は０．１０ｍｍであり、伝送部１２４におけるそれぞれの幅Ｗｔより小さい。また、幅狭部２１３における第２ストリップ対１０３それぞれの長さＬ２は０．３０ｍｍである。幅広部２１２及び幅狭部２１３における第２ストリップ対１０３の長さの和（Ｌ１＋Ｌ２）は０．９０ｍｍである。上記の寸法で算出すると、幅広部２１２における差動伝送線路の特性インピーダンスＺ１が１１．９Ωであり、周波数１５ＧＨｚにおける電気長Ｅａｎｇ１が１８．６度である。また、幅狭部２１３における差動伝送線路の特性インピーダンスＺ２が４４．８Ωであり、周波数１５ＧＨｚにおける電気長Ｅａｎｇ２が９．３度である。幅広部２１２及び幅狭部２１３における差動伝送線路の周波数１５ＧＨｚにおける電気長の和（Ｅａｎｇ１＋Ｅａｎｇ２）は２７．９度である。

図５は接続パターン領域６０における差動反射特性を示す図である。この特性には接地層非重畳部１２２の特性が含まれる。図５に示すように、第１ストリップ対１０２の左端面から見込んだ差動反射特性（ＳＤＤ１１）及び第２ストリップ対１０３の右端面から見込んだ差動反射特性（ＳＤＤ２２）が周波数１５ＧＨｚにおいて−４０ｄＢ以下に低減している。また、ＤＣ〜１５ＧＨｚの範囲においては差動反射特性ＳＤＤ１１及び差動反射特性ＳＤＤ２２は−２７ｄＢ以下に抑圧されている。このように、図３に示すような整合部１２３の構造を用いることでプリント基板１０とフレキシブル基板２０との接続部における信号の不要な反射を改善することができ，良好な差動反射特性が得られる。

次に整合部１２３の動作について説明する。図６は第１実施形態に係る光モジュール１の回路モデルを示す図である。この図では説明を単純にするため、差動回路のうちの片側だけを記述している。図６に示すように、Ｒｓは駆動ＩＣ９２のドライバ出力抵抗、ＭＳＬ０はプリント基板１０に備える差動伝送線路、Ｌｓは接地層非重畳部１２２にて生じるインダクタンス成分に相当する直列インダクタンス、ＭＳＬ１は幅広部２１２に相当する差動伝送線路、ＭＳＬ２は幅広部２１２に相当する差動伝送線路、ＭＳＬ３はフレキシブル基板２０に備える差動伝送線路である。ドライバ出力抵抗Ｒｓは２５Ωとする。差動伝送線路ＭＳＬ０及び差動伝送線路ＭＳＬ３の特性インピーダンスＺ０は２５Ωとする。ここで、差動伝送線路ＭＳＬ１及び差動伝送線路ＭＳＬ２を利用して直列インダクタンスＬｓによるインピーダンス不整合を補償することを考える。補償が必要な周波数範囲は、ＤＣからそのデジタル信号のランダムＮＲＺパターン信号の第２のスペクトラムピークの周波数までをカバーできれば十分である。この伝送線路を通過する高速デジタル信号のビットレートが１０Ｇｂｉｔ／ｓの場合に第２のスペクトラムピークは第１のスペクトラムピーク周波数（５ＧＨｚ）の３倍の周波数である周波数１５ＧＨｚに生じる。第１実施形態においては、まず整合部１２３のターゲット周波数ｆ０を１５ＧＨｚとし、次にＤＣから１５ＧＨｚまでの周波数範囲での差動反射特性の低減を考慮する。

図７は、図６におけるＡ、Ｂ、及びＣ点における各インピーダンスの動きを示すスミスチャートである。ここで、各インピーダンスは、Ａ、Ｂ、及びＣ点からプリント基板１０の駆動ＩＣ９２のドライバ出力抵抗Ｒｓ（２５Ω）側を見込んだ時のインピーダンスである。図７に示すように、スミスチャートは２５Ωで規格化し，周波数は１５ＧＨｚである。まずＡ点では直列インダクタンスＬｓにより、原点から誘導性リアクタンスＸＬ＝ｊ・ω・Ｌｓの位置に移動する。ここで、ｊは虚数単位、ωは角周波数（２π・ｆ０）である。第１実施形態では、例えば、直列インダクダンスＬｓを０．１８ｎＨとすると，誘導リアクタンスＸＬは（ｊ・１７）Ωとなる。この値は特性インピーダンスＺ０（２５Ω）に対して無視できない大きさである。次に差動伝送線路ＭＳＬ１により、インピーダンスを下半円（容量性）の実数部を２５Ωのライン上近くに移動する。インピーダンスのＡ点からＢ点への移動には、差動伝送線路ＭＳＬ１の特性インピーダンスＺ１がＺ０（２５Ω）より小さい必要がある。

図８は、直列インダクタンスＬｓに対して必要な、差動伝送線路ＭＳＬ１の電気長Ｅａｎｇ１を示す図である。図８は、特性インピーダンスＺ１を５Ωから２０Ωまで変化させた場合に、インピーダンスをＡ点から実数部２５Ωラインまで移動するのに必要な差動伝送線路ＭＳＬ１の電気長Ｅａｎｇ１を示している。図８に示すように、Ｚ１がＺ０（２５Ω）に比べて小さいほど、より小さな電気長Ｅａｎｇ１で解が得られる。また、回路シミュレーションを実施すると、図７の各曲線のピーク（Ｅａｎｇ１が最大になる位置）より右側（斜線部で示す領域）では１５ＧＨｚより低い周波数において、インピーダンスが図７の上半円（誘導性）に残ってしまうため、十分なインピーダンス整合を得ることができなかった。したがって、第１実施形態において、図７の斜線領域に含まれる値は使用しないこととしてよい。図７に示すように、Ｚ１がＺ０（２５Ω）に比べて小さいほど、より大きな直列インダクタンスＬｓに対して解が得られる。例えば、Ｚ１を５Ωとした場合には直列インダクタンスＬｓが最大０．３ｎＨまで解が得られる。

次に、差動伝送線路ＭＳＬ２により、インピーダンスをＢ点からＣ点（原点近く）へ移動する。インピーダンスのＢ点からＣ点への移動には差動伝送線路ＭＳＬ２の特性インピーダンスＺ２をできるだけ高くした方が好適であり、少なくともＺ０（２５Ω）よりは大きくする必要がある。

図９は、差動伝送線路ＭＳＬ２の特性インピーダンスＺ２に対して必要な、差動伝送線路ＭＳＬ１と差動伝送線路ＭＳＬ２との電気長の和を示す図である。図９は、特性インピーダンスＺ１を５Ωから２０Ωまで変化させた場合に、インピーダンスを実数部２５Ωライン上のＢ点から原点近くのＣ点まで移動するのに必要な、差動伝送線路ＭＳＬ１と差動伝送線路ＭＳＬ２との電気長の和（Ｅａｎｇ１＋Ｅａｎｇ２）と、差動伝送線路ＭＳＬ２の特性インピーダンスＺ２との関係を示している。図９に示すように、Ｚ２がＺ０（２５Ω）に比べて大きいほど、より小さな電気長（Ｅａｎｇ１＋Ｅａｎｇ２）で解が得られる。また、回路シミュレーションを実施すると、解が得られた特性インピーダンスＺ２の最小値は３５Ωであった。この値はＺ０（２５Ω）より大きい。また、解が得られた場合の電気長（Ｅａｎｇ１＋Ｅａｎｇ２）の最大値は周波数１５ＧＨｚにおいて１０９度であった。したがって、整合部１２３の電気長（Ｅａｎｇ１＋Ｅａｎｇ２）は１０９度以下が好適である。この電気長１０９度はフレキシブル基板２０に備える差動伝送線路における波長λｇの単位で表すと、０．３λｇである。したがって、整合部１２３の電気長（Ｅａｎｇ１＋Ｅａｎｇ２）は０．３λｇ以下が好適である。また、第１実施形態におけるフレキシブル基板２０の構造では、周波数１５ＧＨｚにおける電気長１０９度は物理長３．４ｍｍに相当する。したがって、整合部１２３の伝送方向に沿った物理長の和（Ｌ１＋Ｌ２）は３．４ｍｍ以下が好適である。

以上の説明は、高速デジタル信号のビットレートが１０Ｇｂｉｔ／ｓとし、整合部１２３のターゲット周波数ｆ０を１５ＧＨｚとしているが、より高速のデジタル信号に対しても同様の議論が成り立つ。例えば、高速デジタル信号のビットレートを２８Ｇｂｉｔ／ｓとした場合に、整合部１２３のターゲット周波数ｆ０を４２ＧＨｚとすればよい。ビットレートが１０Ｇｂｉｔ／ｓの場合と異なるのは、直列インダクタンスＬｓによる誘導性リアクタンスＸＬ＝ｊ・ω・Ｌｓの値である。

図１０は、ターゲット周波数ｆ０を４２ＧＨｚとした場合の直列インダクタンスＬｓに対して必要な、差動伝送線路ＭＳＬ１の電気長Ｅａｎｇ１を示す図である。図１０は、ターゲット周波数ｆ０を４２ＧＨｚとして特性インピーダンスＺ１を５Ωから２０Ωまで変化させた場合に、インピーダンスをＡ点から実数部２５Ωラインまで移動するのに必要な差動伝送線路ＭＳＬ１の電気長Ｅａｎｇ１を示している。図１０に示すように、Ｚ１がＺ０（２５Ω）に比べて小さいほど、より大きな直列インダクタンスＬｓに対して解が得られる。例えば、Ｚ１を５Ωとした場合に、直列インダクタンスＬｓが最大０．１ｎＨまで解が得られる。また、物理長の和（Ｌ１＋Ｌ２）は目的のデータレートにより変化させる。具体的にはデータレートに反比例させた長さに変化すればよい。例えば、２８Ｇｂｉｔ／ｓの場合は１０Ｇｂｉｔ／ｓの時の１／２．８倍にすればよい。

［第２実施形態］
第２実施形態に係る光モジュール１は、第１実施形態における第２ストリップ対１０３の構造が異なるものであるが、それ以外の構成は第１実施形態と同じである。図１１は、第２実施形態における接続パターン領域６０近傍を上方から見た概略図である。図１１に示したもののうち、図３Ａと共通するものについては同符号を付し、その重複する説明は省略するものとする。

まず、第２実施形態と異なる構成について説明する。第２実施形態における整合部１２３は、オープンスタブ部３１２及び幅狭部３１３を伝送方向に沿って順に含んで構成されている。整合部１２３において、オープンスタブ部３１２及び幅狭部３１３と、その下面に配置される第２誘電層２１０を介して接続される第２接地導体層２１５とにより、接地層非重畳部１２２に生じるインダクタンス成分によるインピーダンス不整合を補償するための整合回路が形成される。オープンスタブ部３１２それぞれは、接地層非重畳部１２２から幅狭部３１３までの間を伝送信号が伝送する部分と、その伝送信号が伝送する部分から接続部１２１における第２ストリップ対１０３の外縁より外側に向けて延伸する矩形状のオープンスタブ（以下、矩形状オープンスタブとする）とを含んで形成される。そして、矩形状オープンスタブは、オープンスタブ長（矩形状オープンスタブの延伸方向に沿った長さ）Ｗ１及び周波数に応じてキャパシティブまたはインダクティブに作用する。幅狭部３１３は矩形状であり、幅狭部３１３における第２ストリップ対１０３それぞれの幅Ｗ２は、伝送部１２４におけるそれぞれの幅Ｗｔより小さい。そして、伝送部１２４は、第２ストリップ対１０３それぞれの幅Ｗｔを一定に保持して、整合部１２３から光送信モジュール３０まで延伸する。そして、整合部１２３及び伝送部１２４は、第２ストリップ対１０３を上から見て、第２ストリップ対１０３の直下に第２接地導体層２１５が存在する、つまり、第２接地導体層２１５と平面的に重なる領域である。また、伝送部１２４における第２ストリップ対１０３を含む差動伝送線路を並行結合線路とするべく、整合部１２３、及び伝送部１２４における第２ストリップ対１０３の間隔Ｓ１を０．０９６ｍｍとする。ここで、間隔とは、第２ストリップ対１０３を構成する２本の伝送導体の内縁の距離であり、間隔Ｓ１は接続部１２１における第２ストリップ対１０３の間隔より小さくなる。

次に第２実施形態における整合部１２３の具体的な構造と動作について説明する。

上述した構成において、第１実施形態と同様に、例えば、第２ストリップ対１０３及び第２接地導体層２１５の厚さを２８μｍ、第２誘電層２１０の厚さを５０μｍ、接地層非重畳部１２２の長さＧを第２ストリップ対１０３に沿った水平距離にして０．２５ｍｍとして電磁界解析を実施したところ、接地層非重畳部１２２にて０．１８ｎＨのインダクタンス成分が生じることを確認した。このインダクタンス成分によるインピーダンス不整合を補償するための整合回路となるよう整合部１２３の各寸法を設定する。

図１２は、第２実施形態に係る整合部１２３の詳細を示す図である。図１２における、第２実施形態における接地層非重畳部１２２のインダクタンス成分を補償するための整合部１２３の各寸法の一例を以下に示す。接続部１２１における第２ストリップ対１０３それぞれの幅Ｗｃは０．３５ｍｍ、伝送部１２４における第２ストリップ対１０３それぞれの幅Ｗｔは０．２５５ｍｍである。伝送部１２４における並行結合線路の差動特性インピーダンスＺｄｉｆｆ（第２実施形態においては第２ストリップ対１０３の伝送導体間の結合を強くしているので，特性インピーダンスとしては差動（平衡）インピーダンスで記述する）は、計算によれば４６．８Ωである。オープンスタブ部３１２におけるそれぞれのオープンスタブ長Ｗ１は１．２０ｍｍであり、接続部１２１におけるそれぞれの幅Ｗｃより大きく、かつ、伝送部１２４におけるそれぞれの幅Ｗｔより大きい。オープンスタブ部３１２における第２ストリップ対１０２それぞれの伝送方向に沿った長さＬ１は０．３０ｍｍである。幅狭部３１３における第２ストリップ対１０３それぞれの幅Ｗ２は０．１０ｍｍであり、伝送部１２４におけるそれぞれの幅Ｗｔより小さい。また、幅狭部３１３における第２ストリップ対１０３それぞれの伝送方向に沿った長さＬ２は０．４０ｍｍである。オープンスタブ部３１２及び幅狭部３１３における第２ストリップ対１０３の長さの和（Ｌ１＋Ｌ２）は０．７０ｍｍであり、この値は３．４ｍｍ以下の値である。上記の寸法で算出すると、オープンスタブ部３１２における並行結合線路は差動特性インピーダンスＺ１ｄｉｆｆが１４．２Ω（Ｚ０より小さい）であり、周波数１５ＧＨｚにおける電気長Ｅａｎｇ１が９．３度である。また、幅狭部３１３における並行結合線路は差動特性インピーダンスＺ２ｄｉｆｆが７６．５Ω（Ｚ０より大きい）、周波数１５ＧＨｚにおける電気長Ｅａｎｇ２が１２．４度である。オープンスタブ部３１２及び幅狭部３１３における並行結合線路の周波数１５ＧＨｚにおける電気長の和（Ｅａｎｇ１＋Ｅａｎｇ２）は２１．７度であり、この値は１０９度以下の値である。

図１３は第２実施形態に係る接続パターン領域６０における差動反射特性を示す図である。この特性には接地層非重畳部１２２の特性が含まれる。図１３に示すように、第１ストリップ対１０２の左端面から見込んだ差動反射特性（ＳＤＤ１１）及び第２ストリップ対１０３の右端面から見込んだ差動反射特性（ＳＤＤ２２）が周波数１５ＧＨｚにおいて−３７ｄＢ以下に低減している。また、ＤＣ〜１５ＧＨｚの範囲においては差動反射特性ＳＤＤ１１及び差動反射特性ＳＤＤ２２は−３０ｄＢ以下に抑圧されている。このように、図１２に示すような整合部１２３の構造を用いることでプリント基板１０とフレキシブル基板２０との接続部における信号の不要な反射を改善することができ、良好な差動反射特性が得られる。このように、第２実施形態によれば、良好な差動反射特性を得られるとともに、伝送部１２４における第２ストリップ対１０３を含む差動伝送線路を並行結合線路とすることができ、フレキシブル基板２０の小型化を可能とする。なお、第２実施形態におけるオープンスタブ部３１２は、第１実施形態における幅広部２１２として作用してもよい。その場合は、図１２に示すような整合部１２３の構造とすることで、第１実施形態に比べて第２ストリップ対１０３それぞれの間隔を狭めることができ、簡単な構造にて整合回路を形成することが可能となる。

［第３実施形態］
第３実施形態に係る光モジュール１は、第２実施形態における第２ストリップ対１０３の構造が異なるものであるが、それ以外の構成は第２実施形態と同じである。図１４は、第３実施形態における接続パターン領域６０近傍を上方から見た概略図である。図１４に示したもののうち、図１１と共通するものについては同符号を付し、その重複する説明は省略するものとする。

まず、第２実施形態と異なる構成について説明する。第３実施形態における整合部１２３は、オープンスタブ部３１２及び幅狭部３１３を伝送方向に沿って順に含んで構成されている。整合部１２３において、オープンスタブ部３１２及び幅狭部３１３と、その下面に配置される第２誘電層２１０を介して接続される第２接地導体層２１５とにより、接地層非重畳部１２２に生じるインダクタンス成分によるインピーダンス不整合を補償するための整合回路が形成される。オープンスタブ部３１２それぞれは、接地層非重畳部１２２から幅狭部３１３までの間を伝送信号が伝送する部分と、その伝送信号が伝送する部分から接続部１２１における第２ストリップ対１０３の外縁より外側に向けて延伸する矩形状オープンスタブとを含んで形成される。矩形状オープンスタブは第２ストリップ対１０３の伝送方向に対して所定の角度（例えば、４５度とする）で、かつ、接続部１２１における第２ストリップ対１０３の外縁より外側に向けて延伸する。そして、矩形状オープンスタブは、オープンスタブ長Ｗｓ及び周波数に応じてキャパシティブまたはインダクティブに作用する。幅狭部３１３は矩形状であり、幅狭部３１３における第２ストリップ対１０３それぞれの幅Ｗ２は、伝送部１２４におけるそれぞれの幅Ｗｔより小さい。そして、伝送部１２４は、第２ストリップ対１０３それぞれの幅Ｗｔを一定に保持して、整合部１２３から光送信モジュール３０まで延伸する。そして、整合部１２３及び伝送部１２４は、第２ストリップ対１０３を上から見て、第２ストリップ対１０３の直下に第２接地導体層２１５が存在する、つまり、第２接地導体層２１５と平面的に重なる領域である。

以上、第３実施形態における接続パターン領域６０の構成を説明した。次に、整合部１２３の具体的な構造と動作について説明する。

まず、上述した構成において、第２実施形態と同様に、例えば、第２ストリップ対１０３及び第２接地導体層２１５の厚さを２８μｍ、第２誘電層２１０の厚さを５０μｍ、接地層非重畳部１２２の長さＧを第２ストリップ対１０３に沿った水平距離にして０．２５ｍｍとして電磁界解析を実施したところ、接地層非重畳部１２２にて０．１８ｎＨのインダクタンス成分が生じることを確認した。このインダクタンス成分を補償するための整合回路となるよう整合部１２３の各寸法を設定する。

図１５は、第３実施形態に係る整合部１２３の詳細を示す図である。図１５における、接地層非重畳部１２２のインダクタンス成分を補償するための整合部１２３の各寸法の一例を以下に示す。接続部１２１における第２ストリップ対１０３それぞれの幅Ｗｃは０．３５ｍｍ、伝送部１２４における第２ストリップ対１０３それぞれの幅Ｗｓは０．２５５ｍｍとする。この場合の伝送部１２４における差動伝送線路の特性インピーダンスＺ０は、計算によれば２６．１Ωである。伝送部１２４における第２ストリップ対１０３の中心間距離Ｓ０は０．５４ｍｍである。ここで、中心間距離とは、第２ストリップ対１０３を構成する２本の伝送導体の中心間距離である。オープンスタブ部３１２におけるそれぞれのオープンスタブ長Ｗｓは１．０ｍｍであり、オープンスタブ部３１２における第２ストリップ対１０３それぞれの伝送方向に沿った長さＬ１は０．３０ｍｍである。幅狭部３１３における第２ストリップ対それぞれの幅Ｗ２は０．１０ｍｍであり、伝送部１２４におけるそれぞれの幅Ｗｔより小さい。また、幅狭部３１３における第２ストリップ対１０３それぞれの伝送方向に沿った長さＬ２は０．３０ｍｍである。オープンスタブ部３１２及び幅狭部３１３における第２ストリップ対１０３それぞれの伝送方向に沿った長さの和（Ｌ１＋Ｌ２）は０．６０ｍｍであり、この値は３．４ｍｍ以下の値である。上記の寸法で算出すると、オープンスタブ部３１２におけるオープンスタブ線路の特性インピーダンスＺｓが２３．３Ωである。また、幅狭部３１３における差動伝送線路の特性インピーダンスＺ２は４４．８Ω（Ｚ０より大きい）である。

図１６は第３実施形態に係る接続パターン領域６０における差動反射特性を示す図である。この特性には接地層非重畳部１２２の特性が含まれる。図１６に示すように、第１ストリップ対１０２の左端面から見込んだ差動反射特性（ＳＤＤ１１）及び第２ストリップ対１０３の右端面から見込んだ差動反射特性（ＳＤＤ２２）が周波数１５ＧＨｚにおいて−３２ｄＢ以下に低減している。また、ＤＣ〜１５ＧＨｚの範囲においては差動反射特性ＳＤＤ１１及び差動反射特性ＳＤＤ２２は−２６ｄＢ以下に抑圧されている。このように、図１５に示すような整合部１２３の構造を用いることでプリント基板１０とフレキシブル基板２０との接続部における信号の不要な反射を改善することができ、良好な差動反射特性が得られる。また、第３実施形態によれば、フレキシブル基板２０を屈曲した時に、オープンスタブ部３１２により応力を分散することができ、幅が一番細い幅狭部３１３に応力が集中することを防ぎ、第２ストリップ対１０３の破断の危険性を低減するというさらなる効果がある。

［第４実施形態］
第４実施形態に係る光モジュール１は、第３実施形態における第２ストリップ対１０３及びオープンスタブ部３１２と構造が異なるものであるが、それ以外の構成は第３実施形態と同じである。図１７は、第４実施形態における接続パターン領域６０近傍を上方から見た概略図である。図１７に示したもののうち、図１４と共通するものについては同符号を付し、その重複する説明は省略するものとする。

まず、第３実施形態と異なる構成について説明する。第４実施形態における整合部１２３は、オープンスタブ部３１２及び幅狭部３１３を伝送方向に沿って順に含んで構成されている。整合部１２３において、オープンスタブ部３１２及び幅狭部３１３と、その下面に配置される第２誘電層２１０を介して接続される第２接地導体層２１５とにより、接地層非重畳部１２２に生じるインダクタンス成分によるインピーダンス不整合を補償するための整合回路が形成される。オープンスタブ部３１２それぞれは、接地層非重畳部１２２から幅狭部３１３までの間を伝送信号が伝送する部分と、その伝送信号が伝送する部分から接続部１２１における第２ストリップ対１０３の外縁より外側に向けて延伸する放射形状のオープンスタブ（以下、放射状オープンスタブとする）とを含んで形成される。放射状オープンスタブは、所定の半径Ｗｒと所定の角度（例えば、４５度とする）を有して放射状に広がる。そして、放射状オープンスタブは、放射状オープンスタブの半径Ｗｒ及び周波数に応じてキャパシティブまたはインダクティブに作用する。幅狭部３１３は矩形状であり、幅狭部３１３における第２ストリップ対１０３それぞれの幅Ｗ２は、伝送部１２４におけるそれぞれの幅Ｗｔより小さい。そして、伝送部１２４は、第２ストリップ対１０３それぞれの幅Ｗｔを一定に保持して、整合部１２３から光送信モジュール３０まで延伸する。そして、整合部１２３及び伝送部１２４は、第２ストリップ対１０３を上から見て、第２ストリップ対１０３の直下に第２接地導体層２１５が存在する、つまり、第２接地導体層２１５と平面的に重なる領域である。

以上、第４実施形態における接続パターン領域６０の構成を説明した。次に、整合部１２３の具体的な構造と動作について説明する。

まず、上述した構成において、第３実施形態と同様に、例えば、第２ストリップ対１０３及び第２接地導体層２１５の厚さを２８μｍ、第２誘電層２１０の厚さを５０μｍ、接地層非重畳部１２２の長さＧを第２ストリップ対１０３に沿った水平距離にして０．２５ｍｍとして電磁界解析を実施したところ、接地層非重畳部１２２にて０．１８ｎＨのインダクタンス成分が生じることを確認した。このインダクタンス成分を補償するための整合回路となるよう整合部１２３の各寸法を設定する。

図１８は、第４実施形態に係る整合部１２３の詳細を示す図である。図１８における、第４実施形態における接地層非重畳部１２２のインダクタンス成分を補償するための整合部１２３の各寸法の一例を以下に示す。接続部１２１における第２ストリップ対１０３それぞれの幅Ｗｃは０．３５ｍｍ、伝送部１２４における第２ストリップ対１０３それぞれの幅Ｗｓは０．２５５ｍｍとする。この場合の伝送部１２４における差動伝送線路の特性インピーダンスＺ０は、計算によれば２６．１Ωである。伝送部１２４における第２ストリップ対１０３の中心間距離Ｓ０は０．５４ｍｍである。ここで、中心間距離とは、第２ストリップ対１０３を構成する２本の伝送導体の中心間距離である。オープンスタブ部３１２における放射状オープンスタブそれぞれの半径Ｗｒは０．７５ｍｍであり、オープンスタブ部３１２における第２ストリップ対１０３それぞれの伝送方向に沿った長さ（接地層非重畳部１２２と幅狭部３１３との間隔）Ｌ１は０．３０ｍｍである。幅狭部３１３における第２ストリップ対１０３それぞれの幅Ｗ２は０．１０ｍｍであり、伝送部１２４におけるそれぞれの幅Ｗｔより小さい。また、オープンスタブ部３１２及び幅狭部３１３における第２ストリップ対１０３それぞれの伝送方向に沿った長さの和Ｌｍは０．４０ｍｍであり、この値は３．４ｍｍ以下の値である。上記の寸法で算出すると、幅狭部３１３における差動伝送線路の特性インピーダンスＺ２は４４．８Ω（Ｚ０より大きい）である。

図１９は第４実施形態に係る接続パターン領域６０における差動反射特性を示す図である。この特性には接地層非重畳部１２２の特性が含まれる。図１９に示すように、第１ストリップ対１０２の左端面から見込んだ差動反射特性（ＳＤＤ１１）及び第２ストリップ対１０３の右端面から見込んだ差動反射特性（ＳＤＤ２２）が周波数１５ＧＨｚにおいて−３０ｄＢ以下に低減している。また、ＤＣ〜１５ＧＨｚの範囲においては差動反射特性ＳＤＤ１１及び差動反射特性ＳＤＤ２２は−２５ｄＢ以下に抑圧されている。このように、図１８に示すような整合部１２３の構造を用いることでプリント基板１０とフレキシブル基板２０との接続部における信号の不要な反射を改善することができ、良好な差動反射特性が得られる。また、第４実施形態によれば、フレキシブル基板２０を屈曲した時に、オープンスタブ部３１２により応力を分散することができ、幅が一番細い幅狭部３１３に応力が集中することを防ぎ、第２ストリップ対１０３の破断の危険性を低減する効果がある。さらに、第４実施形態によれば、整合部１２３における伝送方向の長さＬｍを小さくすることができ、整合部１２３の小型化を実現できる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、光モジュール１を光信号の送受信機能を一体化したものとしたが、光送信モジュール３０のみを含む光モジュールに適用してもよい。

１光モジュール、１０プリント基板、２０,４０フレキシブル基板、３０光送信モジュール、５０光受信モジュール、６０接続パターン領域、９１光送信用素子、９２駆動ＩＣ、１０１,１０４ストリップ対、１０２第１ストリップ対、１０３第２ストリップ対、１１５バイアス電圧源、１１６,１１７ＤＣカット容量、１１８,１１９チョークコイル、１２１接続部、１２２接地層非重畳部、１２３整合部、１２４伝送部、２００第１誘電層、２０１第１接地導体層、２１０第２誘電層、２１１接続端子、２１２幅広部、２１３,３１３幅狭部、２１５第２接地導体層、２１６バイアホール、２１７ハンダ、３１２オープンスタブ部、Ｌｓ直列インダクタンス、ＭＳＬ０,ＭＳＬ１,ＭＳＬ２,ＭＳＬ３差動伝送線路、Ｒｓドライバ出力抵抗、ＳＤＤ１１,ＳＤＤ２２差動反射特性。

Claims

プリント基板と、フレキシブル基板と、光送信モジュールと、を備える光モジュールであって、
前記プリント基板は、
第１誘電層と、
前記第１誘電層の一方側に配置される駆動ＩＣと、
前記第１誘電層の前記一方側に配置されるとともに、前記駆動ＩＣが出力する差動伝送信号を伝送する、第１ストリップ対と、
前記第１誘電層の他方側に配置される第１接地導体層と、
を備え、
前記フレキシブル基板は、
第２誘電層と、
前記第２誘電層の一方側に配置される、第２ストリップ対と、
前記第２誘電層の他方側に配置される、第２接地導体層と、
を備え、
前記光送信モジュールは、前記第２ストリップ対が伝送する前記差動伝送信号を光信号に変換して出力し、
前記第２ストリップ対は、
前記第１ストリップ対と電気的に接続するとともに、前記第１接地導体層と平面的に重なる、接続部と、
前記第１接地導体層及び前記第２接地導体層のいずれとも平面的に重ならない、接地層非重畳部と、
前記第２接地導体層と平面的に重なるとともに、前記接地層非重畳部で発生するインピーダンス不整合を補償するよう、前記第２接地導体層とでインピーダンス整合回路を形成する、整合部と、
前記第２接地導体層と平面的に重なるとともに、前記整合部よりさらに延伸する、伝送部と、
を伝送方向に沿って順に含み、
前記伝送部において、前記第２ストリップ対それぞれは、第１幅を有し、
前記接続部において、前記第２ストリップ対それぞれは、第２幅を有し、
前記整合部は、
前記第２ストリップ対それぞれの幅が前記第２幅より広い幅広部と、前記第２ストリップ対それぞれの幅が前記第１幅より狭い幅狭部と、を伝送方向に沿って順に含む、
ことを特徴とする、光モジュール。
前記幅広部及び前記幅狭部はそれぞれ、矩形状を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
プリント基板と、フレキシブル基板と、光送信モジュールと、を備える光モジュールであって、
前記プリント基板は、
第１誘電層と、
前記第１誘電層の一方側に配置される駆動ＩＣと、
前記第１誘電層の前記一方側に配置されるとともに、前記駆動ＩＣが出力する差動伝送信号を伝送する、第１ストリップ対と、
前記第１誘電層の他方側に配置される第１接地導体層と、
を備え、
前記フレキシブル基板は、
第２誘電層と、
前記第２誘電層の一方側に配置される、第２ストリップ対と、
前記第２誘電層の他方側に配置される、第２接地導体層と、
を備え、
前記光送信モジュールは、前記第２ストリップ対が伝送する前記差動伝送信号を光信号に変換して出力し、
前記第２ストリップ対は、
前記第１ストリップ対と電気的に接続するとともに、前記第１接地導体層と平面的に重なる、接続部と、
前記第１接地導体層及び前記第２接地導体層のいずれとも平面的に重ならない、接地層非重畳部と、
前記第２接地導体層と平面的に重なるとともに、前記接地層非重畳部で発生するインピーダンス不整合を補償するよう、前記第２接地導体層とでインピーダンス整合回路を形成する、整合部と、
前記第２接地導体層と平面的に重なるとともに、前記整合部よりさらに延伸する、伝送部と、
を伝送方向に沿って順に含み、
前記伝送部において、前記第２ストリップ対それぞれは、第１幅を有し、
前記整合部は、
前記第２ストリップ対それぞれの幅が内縁から外側へ前記第１幅よりもさらに広がり、オープンスタブを形成するオープンスタブ部と、前記第２ストリップ対それぞれの幅が前記第１幅より狭い幅狭部と、を伝送方向に沿って順に含む、
ことを特徴とする光モジュール。
前記整合部は、前記接地層非重畳部で発生する、インダクティブなリアクタンス成分を補償する、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光モジュール。
前記第２ストリップ対は整合部において、伝送方向に沿って所定の長さを有している、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光モジュール。
前記第２ストリップ対の特性インピーダンスが４０Ω以上６０Ω以下である、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光モジュール。