CN102683784A - 差动传送电路、光收发模块以及信息处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供在差动传送线路具有弯曲区域的情况下也能抑制两个差动信号产生的延迟时间差并且能够进行高密度安装的差动传送线路以及使用该差动传送线路的光收发模块以及信息处理装置。本发明的差动传送线路具备一对传送线导体和包含与一对传送线导体相对区域并向外方扩展的接地导体层,一对传送线导体包含第一直线区域和第一交叉区域,第一直线区域中一对传送线导体以第一宽度相互平行地在第一方向延伸并形成在第一层上,第一交叉区域配置在第一直线区域的前方,第一交叉区域一对传送线导体中的一个形成在第一层上,另一个形成在第二层上,一对传送线导体立体交叉,第一交叉区域中一对传送线导体的宽度分别都小于所述第一宽度。
Description
技术领域
本发明涉及差动传送线路以及采用了差动传送线路的光收发模块以及信息处理装置,尤其涉及通过差动传送线路传送的传送信号的质量提升。
背景技术
传送线路用于高速度的数字信号传送。例如,数百Mbps以上的数字信号传送通常采用差动传送,而非单端传送,用于进行差动传送的传送线路是差动传送线路。差动传送线路由接地导体层和一对(两个)传送线导体形成,该一对传送线导体隔着电介质层设置在接地导体层的上方,以带状延伸,形成在同一层上。差动传送虽然具有能够减小信号电压的振幅、难以受到噪音影响等优点,但相反,存在一对传送线导体的长度不同导致所传送的差动信号恶化的问题。这是因为,一对传送线导体的长度不同导致差动传送线路中传送的两个差动信号产生延迟时间差。故此,一对传送线导体通常形成为相互平行地以直线状延伸,一对传送线导体的长度相等。但是,根据与印刷电路基板上配置的元件之间的位置关系等,有时需要使传送线路弯曲配置。
图26是表示现有技术所涉及的差动传送线路的一个例子的俯视图。图26所示的差动传送线路具有弯曲90度的弯曲区域和平行延伸的直线区域。图26中,一对传送线导体表示为P数据导体膜181、N数据导体膜281,弯曲区域中在外侧穿过的P数据导体膜181的长度长于在内侧穿过的N数据导体膜281的长度,差动传送线路中传送的两个差动信号产生了延迟时间差。
作为由于弯曲区域的存在导致的补偿一对传送线导体长度的现有技术,例如有以下两种。一种是通过设计P数据导体膜181和N数据导体膜281的形状使得两个导体膜的长度相等,从而形成为等长配线。亦即、使由于弯曲区域使长度短的N数据导体膜281在其它区域中部分曲折的形状,来减小一对传送线导体的长度差,从而补偿两个差动信号中产生的延迟时间差。
另一种技术是,在差动传送线路的弯曲区域中,在接地导体层上设置多个槽,专利文献1中记载了该技术。在差动传送线路的弯曲区域中,通过在位于一对传送线路导体下方的接地导体层设置多个槽,对应于长度短的传送线导体在接地导体层上流过的高频电流根据该槽形状迂回,因此补偿由于一对传送线导体的长度差而产生的两个差动信号中的延迟时间差。
专利文献1:日本专利第3954641号
由于设备的小型化、低成本化、高功能化等要求,近年来,需要对印刷电路基板进行更高密度的安装。
通过设计一对传送线导体的形状来形成为等长配线的方法由于能够使差动传送线路的剖面形状在大多区域中相同,因此容易抑制反射损失。但是,由于在传送线导体中设置部分曲折的形状,因此需要确保该曲折部分的区域,导致传送线导体的图形面积增大,难以在印刷电路基板上进行高密度的安装。
相对于此,专利文献1中记载的技术由于在弯曲区域中补偿了延迟时间差,因此不需要另外在传送线导体中设置用于进行补偿的区域,抑制了传送线导体图形面积的增大。但是,由于在接地导体层上设置有多个槽,因此在一对传送线导体与接地导体层之间产生的电磁波的一部分经过多个槽向接地导体层的相反侧扩散。这成为噪音产生的原因。为了抑制该噪音,有必要实施在接地导体层的相反侧进一步追加设置没有槽的接地导体层等对策,难以在印刷电路基板上进行高密度的安装。另外,由于根据有无槽导致差动传送线路的剖面形状不同,因此产生传送线路的反射损失增大、用于抑制反射损失的设计变得复杂、设计以及制品检验所需时间和成本增大的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述情况作出的发明,其目的在于提供在差动传送线路具有弯曲区域的情况下也能够抑制两个差动信号产生的延迟时间差并且可进行高密度安装的差动传送线路以及采用该差动传送线路的光收发模块以及信息处理装置。
(1)为了解决上述课题,本发明的差动传送线路具备接地导体层和一对传送线导体,所述一对传送线导体隔着电介质层都被设置在所述接地导体层的一侧,所述接地导体层包含与所述一对传送线导体相对的区域并向外方扩展,并且所述一对传送线导体与所述接地导体层形成一对传送线路,所述一对传送线导体包含第一直线区域和第一交叉区域,在所述第一直线区域中,所述一对传送线导体都以第一宽度相互平行地沿第一方向延伸,并且形成在第一层上,所述第一交叉区域配置在所述第一直线区域的前方,在所述第一交叉区域中,所述一对传送线导体中的一个传送线导体形成在所述第一层上,另一个传送线导体形成在与所述第一层不同的第二层上,所述一对传送线导体隔着所述电介质层立体交叉,所述第一交叉区域中的所述一对传送线导体的宽度分别都小于所述第一宽度。
(2)一种上述(1)中记载的差动传送线路,所述一对传送线导体中的形成在所述第二层上的传送线导体在所述第一直线区域与所述第一交叉区域之间具备第一导通孔,所述一对传送线导体中的形成在第二层上的传送线导体从所述第一直线区域向所述第一导通孔在所述第一层上延伸,从所述第一层向所述第二层贯通所述第一导通孔,穿过所述交叉区域在所述第二层上进一步延伸,所述一对传送线导体的至少某一个传送线导体在所述第一直线区域与所述第一交叉区域之间弯曲。
(3)一种上述(2)中记载的差动传送线路,所述一对传送线导体中的所述形成在所述第二层上的传送线导体在所述第一交叉区域的前方还具备第二导通孔,所述一对传送线导体中的形成在所述第二层上的传送线导体从所述第一交叉区域向所述第二导通孔在所述第二层上延伸,从所述第二层向所述第一层贯通所述第二导通孔,进一步向前方在所述第一层上延伸,所述一对传送线导体的至少某一个传送线导体在所述第一交叉区域的前方弯曲。
(4)一种上述(3)中记载的差动传送线路,所述一对传送线导体中只有一个传送线导体在所述第一直线区域与所述第一交叉区域之间从所述第一方向向与所述第一方向不同的第二方向弯曲,所述一对传送线导体中只有另一个传送线导体在所述第一交叉区域的前方从所述第一方向向所述第二方向弯曲,在所述第一直线区域中,在第一直线区域与第一交叉区域之间弯曲的传送线导体相对于从所述第一方向向所述第二方向的弯曲是外侧的传送线导体,在第一交叉区域前方弯曲的传送线导体是内侧的传送线导体。
(5)一种上述(4)中记载的差动传送线路,所述一对传送线导体中的在所述第二导通孔的前方还包含第二直线区域,所述第二直线区域中,所述一对传送线导体都以第二宽度相互平行地在所述第二方向延伸,并且形成在所述第一层上。
(6)一种上述(5)中记载的差动传送线路,所述第二宽度等于所述第一宽度。
(7)一种上述(3)中记载的差动传送线路,在把从所述接地导体层的上方观看平面地测定的传送线导体的配线长度进行比较的情况下,所述一对传送线导体中的形成在所述第一层上的传送线导体的配线长度长于所述一对传送线导体中的在所述第二层上形成的传送线导体的配线长度,用于对由于所述第一以及所述第二导通孔厚度的导致延迟时间的增加量进行补偿。
(8)一种上述(7)中记载的差动传送线路,所述一对传送线导体中的形成在所述第一层上的传送线导体具有迂回延伸部分,用于对由于所述第一以及所述第二导通孔厚度的导致的延迟时间增加量进行补偿。
(9)一种上述(3)中记载的差动传送线路,所述一对传送线导体中的所述形成在第一层上的传送线导体还具备第三以及第四导通孔,所述一对传送线导体中的所述形成在第一层上的传送线导体在所述第一层上向前方的所述第三导通孔延伸,从所述第一层向所述第二层贯通所述第三导通孔,并且在所述第二层上向前方的所述第四导通孔进一步延伸,从所述第二层向所述第一层贯通所述第四导通孔,并且向前方在所述第一层上进一步延伸。
(10)一种上述(5)中记载的差动传送线路,所述一对传送线导体在所述第二直线区域的前方还包含第二交叉区域,在所述第二交叉区域的前方还包含第三直线区域,在所述第二交叉区域中,所述一对传送线导体的一个传送线导体形成在所述第一层上,另一个传送线导体形成在所述第二层上,所述一对传送线导体隔着所述电介质层立体交叉,在所述第三直线区域中,所述一对传送线导体都以第三宽度相互平行地在与所述第二方向不同的第三方向延伸,并且形成在所述第一层上,所述第二交叉区域中的所述一对传送线导体中,所述的形成在第二层上的传送线导体在所述第二直线区域与所述第二交叉区域之间还具备第三导通孔,在所述第二交叉区域与所述第三直线区域之间还具备第四导通孔,所述第二交叉区域中的所述一对传送线导体中,所述形成在第二层上的传送线导体在所述第一层上向前方的所述第三导通孔延伸,从所述第一层向所述第二层贯通所述第三导通孔,并且在所述第二层上向前方的所述第四导通孔进一步延伸,从所述第二层向所述第一层贯通所述第四导通孔,并且向前方的所述第三直线区域在所述第一层上进一步延伸,所述第三方向相对于所述第二方向的方向变化的朝向与所述第二方向相对于所述第一方向的方向变化的朝向相同,所述一对传送线导体中只有所述在第一交叉区域前方弯曲的传送线导体在所述第二直线区域与所述第二交叉区域之间从所述第二方向向所述第三方向弯曲,所述一对传送线导体中只有所述在第一直线区域与第一交叉区域之间弯曲的传送线导体在所述第二交叉区域与所述第三直线区域之间从所述第二方向向所述第三方向弯曲,所述第二交叉区域中所述一对传送线导体的宽度分别都小于所述第三宽度。
(11)一种上述(10)中记载的差动传送线路,所述第一交叉区域中所述一对传送线导体的所述形成在第一层上的传送线导体是所述第二交叉区域中所述一对传送线导体的所述形成在第二层上的传送线导体。
(12)一种上述(10)中记载的差动传送线路,所述第二宽度以及所述第三宽度都等于所述第一宽度。
(13)一种上述(2)中记载的差动传送线路,所述一对传送线导体中的所述形成在第一层上的传送线导体在所述第一交叉区域的前方具备第二导通孔,所述一对传送线导体在所述第二导通孔的前方还包含第二直线区域,在所述第二直线区域中,所述一对传送线导体都以第二宽度相互平行地在与所述第一方向不同的第二方向延伸,并且形成在所述第二层上,所述一对传送线导体的所述形成在第一层上的传送线导体从所述第一直线区域穿过所述第一交叉区域向所述第二导通孔延伸,从所述第一层向所述第二层贯通所述第二导通孔,向所述第二直线区域在所述第二层上进一步延伸,所述一对传送线导体的所述形成在第二层上的传送线导体从所述第一导通孔向所述第二直线区域在所述第二层上进一步延伸,所述一对传送线导体中只有一个传送线导体在所述第一直线区域与所述第一交叉区域之间从所述第一方向向所述第二方向弯曲,所述一对传送线导体中只有另一个传送线导体在所述第一交叉区域与所述第二直线区域之间从所述第一方向向所述第二方向弯曲,在所述第一直线区域中,所述的在第一直线区域与第一交叉区域之间弯曲的传送线导体相对于从所述第一方向向所述第二方向的弯曲是外侧的传送线导体,所述的在第一交叉区域与第二直线区域之间弯曲的传送线导体是内侧的传送线导体。
(14)一种上述(13)中记载的差动传送线路,所述一对传送线导体在所述第二直线区域的前方还包含第二交叉区域,在所述第二交叉区域的前方还包含第三直线区域,在所述第二交叉区域中,所述一对传送线导体的一个传送线导体形成在所述第一层上,另一个传送线导体形成在所述第二层上,所述一对传送线导体隔着所述电介质层立体交叉,在所述第三直线区域中,所述一对传送线导体都以第三宽度相互平行地在与所述第二方向不同的第三方向延伸,并且形成在所述第一层上,所述第二交叉区域中的所述一对传送线导体中,所述的形成在第一层上的传送线导体在所述第二直线区域与所述第二交叉区域之间还具备第三导通孔,所述第二交叉区域中的所述一对传送线导体中,所述的形成在第二层上的传送线导体在所述第二交叉区域与所述第三直线区域之间具备第四导通孔,所述第二交叉区域中的所述一对传送线导体中,所述的形成在第一层上的传送线导体在所述第二层上向前方的所述第三导通孔延伸,从所述第二层向所述第一层贯通所述第三导通孔,向所述第三直线区域在所述第一层上进一步延伸,所述第二交叉区域中的所述一对传送线导体中,所述的形成在第二层上的传送线导体在所述第二层上向前方的所述第四导通孔延伸,从所述第二层向所述第一层贯通所述第四导通孔,向所述第三直线区域在所述第一层上进一步延伸,所述第三方向相对于所述第二方向的方向变化的朝向与所述第二方向相对于所述第一方向的方向变化的朝向相同,所述一对传送线导体中只有所述的在第一直线区域与第一交叉区域之间弯曲的传送线导体在所述第二交叉区域与所述第三直线区域之间从所述第二方向向所述第三方向弯曲,并且在前方在所述第三方向延伸,所述一对传送线导体中只有所述的在第一交叉区域与第二直线区域之间弯曲的传送线导体在所述第二直线区域与所述第二交叉区域之间从所述第二方向向所述第三方向弯曲,并且在前方在所述第三方向延伸,所述第二交叉区域中所述一对传送线导体的宽度分别都小于所述第三宽度。
(15)一种上述(1)中记载的差动传送线路,在所述第一交叉区域中,从所述接地导体层的上方看,所述一对传送线导体正交。
(16)一种上述(10)中记载的差动传送线路,在所述第二交叉区域中,从所述接地导体层的上方看,所述一对传送线导体正交。
(17)本发明的光收发模块具备上述(1)至(16)的某一项中记载的差动传送线路。
(18)本发明的信息处理装置具备:接地导体层;电介质层,其设置在所述接地导体层的上表面;第一传送线路,其具有沿着传送方向依次排列并相互电连接的第一导电膜、第二导电膜以及第三导电膜;以及第二传送线路,其具有沿着传送方向依次排列并相互电连接的第四导电膜、第五导电膜以及第六导电膜,所述第一导电膜、所述第二导电膜、所述第三导电膜、所述第四导电膜以及所述第六导电膜设置在所述电介质层的上表面,所述第五导电膜设置在所述电介质层的内部并且在所述接地导体层的上方,所述第一导体膜与所述第四导体膜都以第一宽度相互平行地在第一方向延伸,所述第三导体膜与所述第六导体膜都以第一宽度相互平行地在第二方向延伸,所述第二导电膜与所述第五导电膜配置成在交叉区域中立体交叉,并且在所述交叉区域中所述第二导体膜的宽度与所述第五导体膜的宽度都小于所述第一宽度,所述第一以及所述第二传送线路和所述接地导体层形成一对差动传送线路。
(19)本发明的信息处理装置是上述(18)中记载的信息处理装置,该信息处理装置还具备:印刷电路基板,其包含所述第一以及所述第二传送线路、所述接地导体层以及所述电介质层;第一集成电路,其搭载于所述印刷电路基板上,具有输出差动时钟信号对的差动时钟信号输出端子对;以及第二集成电路,其搭载于所述印刷电路基板上,具有接收所述差动时钟信号对之一的输入端子,所述第一以及所述第四导体膜与所述差动时钟信号输出端子对连接,所述第三或者所述第六导体膜的某个导体膜与所述输入端子连接。
(20)本发明的信息处理装置是上述(19)中记载的信息处理装置,该信息处理装置还具备:末端电阻;以及屏蔽盖,其覆盖包含所述末端电阻和所述第二集成电路的区域,所述第三或者所述第六导体膜的某个导体膜与所述输入端子连接,所述第三或者所述第六导体膜的另一个导体膜与所述末端电阻连接。
(21)本发明的信息处理装置是上述(18)中记载的信息处理装置,该信息处理装置还具备:印刷电路基板,其包含所述第一以及所述第二传送线路、所述接地导体层以及所述电介质层;第一集成电路,其搭载于所述印刷电路基板上,具有输出差动时钟信号对的差动时钟信号输出端子对;第二集成电路,其搭载于所述印刷电路基板上,具有接收所述差动时钟信号对的差动输入端子对;以及屏蔽盖,其覆盖包含所述第二集成电路的区域,所述第一以及所述第四导体膜与所述差动时钟信号输出端子对连接,所述第三以及所述第六导体膜与所述差动输入端子对连接。
(22)本发明的信息处理装置是上述(18)中记载的信息处理装置,该信息处理装置还具备:印刷电路基板,其包含所述第一以及所述第二传送线路、所述接地导体层以及所述电介质层;第一集成电路,其搭载于所述印刷电路基板上,具有输出差动串行数据信号对的差动串行数据信号输出端子对;以及光发送用元件模块,其搭载于所述印刷电路基板上,具有被输入所述差动串行数据信号对的输入端子对,基于所输入的所述差动串行数据信号对输出光调制信号,所述第一以及所述第四导体膜与所述差动串行数据信号输出端子对连接,所述第三或者所述第六导体膜的某个导体膜与所述输入端子对的某个输入端子连接。
(23)本发明的信息处理装置是上述(22)中记载的信息处理装置,所述光发送用元件模块在内部还具备:电场吸收型调制器集成激光元件;以及第一以及第二末端电阻,所述第三或者所述第六导体膜的某个导体膜与所述电场吸收型调制器集成激光元件的电场吸收型调制器部以及所述第一末端电阻连接,所述第三或者所述第六导体膜的另一个导体膜与所述电场吸收型调制器集成激光元件的激光二极管以及所述第二末端电阻连接。
根据本发明,提供在差动传送线路具有弯曲区域的情况下也能够抑制两个差动信号产生的延迟时间差并且可进行高密度安装的差动传送线路以及采用该差动传送线路的光收发模块以及信息处理装置。
附图说明
图1是本发明第一实施方式所涉及的光收发模块的框图。
图2是本发明第一实施方式所涉及的光收发模块的数据传送部的整体立体图。
图3是表示本发明第一实施方式所涉及的差动传送线路的弯曲区域附近的顶面图。
图4是印刷电路基板以图3中IV-IV线剖切的剖视图。
图5是表示本发明第一实施方式的差动传送线路解析结果的图。
图6是表示本发明第一实施方式所涉及的差动传送线路其他解析结果的图。
图7是说明理想传送线路模型的图。
图8是表示理想传送线路模型解析结果的图。
图9是表示本发明第二实施方式所涉及的差动传送线路的弯曲区域附近的顶面图。
图10是表示本发明第二实施方式所涉及的差动传送线路解析结果的图。
图11是表示本发明第三实施方式所涉及的差动传送线路的弯曲区域附近的顶面图。
图12是表示本发明第三实施方式所涉及的差动传送线路解析结果的图。
图13是表示本发明第四实施方式所涉及的光收发模块的数据传送部的整体立体图。
图14是表示本发明第四实施方式所涉及的差动传送线路的两个弯曲区域附近的顶面图。
图15是表示本发明第四实施方式所涉及的差动传送线路解析结果的图。
图16是表示本发明第五实施方式所涉及的差动传送线路的两个弯曲区域附近的顶面图。
图17是表示本发明第五实施方式所涉及的差动传送线路解析结果的图。
图18是表示本发明第六实施方式所涉及的差动传送线路的两个弯曲区域附近的顶面图。
图19是表示本发明第六实施方式所涉及的差动传送线路解析结果的图。
图20是表示本发明第七实施方式所涉及的差动传送线路的弯曲区域附近的顶面图。
图21是表示本发明第七实施方式所涉及的差动传送线路解析结果的图。
图22是表示本发明第七实施方式所涉及的信息处理装置的RZ调制部的电路图。
图23是表示本发明第七实施方式所涉及的信息处理装置的RZ调制部的立体图。
图24是表示本发明第八实施方式所涉及的信息处理装置的RZ调制部的电路图。
图25是表示本发明第九实施方式所涉及的信息处理装置的发送部的电路图。
图26是表示现有技术所涉及的差动传送线路的一个例子的俯视图。
图27是表示现有技术所涉及的差动传送线路的其他例子的俯视图。
图28是表示现有技术所涉及的差动传送线路的其他例子的俯视图。
图29是表示现有技术所涉及的传送线路的一个例子的俯视图。
图中,1-光收发模块,2-数据传送部,3-收发一体型CDR集成电路,3a-发送侧差动输出端子,3b-发送侧差动输入端子,3c-接收侧差动输出端子,3d-接收侧差动输入端子,4-驱动集成电路,5-光接收用元件模块,6-光发送用元件模块,7-控制部,8-差动传送线路,9-发送侧差动输入传送线路,10-接收侧差动输出传送线路,11-接收侧差动输入传送线路,13-传送装置本体,14-控制信号线,15-数字通信接口,16-印刷电路基板,17-FPC连接端子,18、19、20、21、22-接地导体层,23-电介质层,24-保护膜,25-SerDes集成电路,26-驱动集成电路,27-发送侧差动输出传送线路,31、32-DC切断电容,101、102、103-第一上层P数据导体膜,104-第二上层P数据导体膜,105-第一下层P数据导体膜,106-第三导通孔,107-第四导通孔,108、109-第一上层P数据导体膜,110-第二上层P数据导体膜,111-第一下层P数据导体膜,112-第三导通孔,113-第四导通孔,115-第一上层P数据导体膜,116-第二上层P数据导体膜,117-第一下层P数据导体膜,118-第一导通孔,119-第四导通孔,121-第一上层P数据导体膜,122-第二上层P数据导体膜,123-第一下层P数据导体膜,124-第三导通孔,125-第四导通孔,181、182-P数据导体膜,201-第一上层N数据导体膜,202-第二上层N数据导体膜,203-第一下层N数据导体膜,204-第一导通孔,205-第二导通孔,206、207-第二上层N数据导体膜,208-第三上层N数据导体膜,209-第二下层N数据导体膜,210-第三导通孔,211-第四导通孔,212-第二上层N数据导体膜,215-第一上层N数据导体膜,216-第二上层N数据导体膜,217-第一下层N数据导体膜,218-第二导通孔,219-第三导通孔,221-第一上层N数据导体膜,222-第二上层N数据导体膜,223-第一下层N数据导体膜,281、282、283-N数据导体膜,303-多路复用器集成电路,303a-时钟差动输出端子,304-高频功率放大器集成电路,305-屏蔽盖,306-脉冲雕刻光调制器模块,307-LN强度调制器,308、309-同轴连接器,310-同轴电缆,311-DC切断电容,312-末端电阻,314-高频功率放大器集成电路,314a-差动输入端子,320、321-DC切断电容,322-扼流圈,325、326-结合线,330-调制器偏压供给电路,331-激光电流供给电路,332-FPC,333-EA型调制器集成激光芯片,334-激光二极管,335-EA型调制器,336-去耦电容,337-第一末端电阻,338-第二末端电阻,BT-弯曲区域,CR-交叉区域,DT-迂回区域,SL1-第一直线区域,SL2-第二直线区域。
具体实施方式
以下,针对本发明的实施方式进行详细说明。但是,以下所示的附图仅仅用于说明各实施方式的实施例,附图的大小和本实施例记载的比例尺未必一致。
[第一实施方式]
针对本发明第一实施方式所涉及的差动传送线路以及光收发模块进行说明。
图1是本发明第一实施方式的光收发模块1的框图。该实施方式的光收发模块1具备光发送用元件模块6、光接收用元件模块5、数据传送部2以及控制部7。而且,光收发模块1与传送装置本体13连接。
数据传送部2具备收发一体型CDR(Clock Data Recovery)集成电路3以及驱动集成电路4。收发一体型CDR集成电路3是综合有发送功能和接收功能的集成电路(IC),为了使端子间绝缘,在收发一体型CDR集成电路3的四边分别配置有发送侧差动输出端子3a、发送侧差动输入端子3b、接收侧差动输出端子3c以及接收侧差动输入端子3d。
在收发一体型CDR集成电路3的发送侧差动输出端子3a与驱动集成电路4的差动输入端子之间配置有差动传送线路8,差动信号从收发一体型CDR集成电路3向驱动集成电路4在差动传送线路8上传送。同样,在驱动集成电路4与光发送用元件模块6之间配置有发送侧差动输出传送线路27。
在收发一体型CDR集成电路3的发送侧差动输入端子3b与传送装置本体13之间配置有发送侧差动输入传送线路9,在接收侧差动输出端子3c与传送装置本体13之间配置有接收侧差动输出传送线路10,在接收侧差动输入端子3d与光接收用元件模块5之间配置有接收侧差动输入传送线路11。
作为串行数据的电输出信号从传送装置本体13向收发一体型CDR集成电路3作为差动信号在发送侧差动输入传送线路9上传送。在收发一体型CDR集成电路3对电输出信号施加波行整形等(CDR功能)之后,电输出信号经由差动传送线路8向驱动集成电路4传送。驱动集成电路4对电输出信号进行放大,电输出信号经由发送侧差动输出传送线路27向光发送用元件模块6传送。然后,光发送用元件模块6将电输出信号变换为光输出信号,将光输出信号向光纤(未图示)发送。此处,光发送用元件模块6为如下发光元件模块:具备马赫曾德尔(MZ)调制器和激光振荡器,马赫曾德尔调制器对激光振荡器所振荡出的波长为1.5μm区域的激光进行调制,从而变换为光输出信号。
同样,光接收用元件模块5接受从光纤(未图示)输入的光输入信号并变换为电输入信号,电输入信号在接收侧差动输入传送线路11上作为差动信号向收发一体型CDR集成电路3传送。然后,在收发一体型CDR集成电路3对电输入信号施加波行整形等(CDR功能)之后,电输入信号在接收侧差动输出传送线路10上向传送装置本体13传送。
控制信号从传送装置本体13经由数字通信接口15输入到控制部7,控制部7基于输入的控制信号,经由控制信号线14进行用于光发送用元件模块6振荡出激光的偏流控制、调制成光输出信号的信号的振幅控制等。另外,在光发送用元件模块6具备温度调节元件(未图示)的情况下,还进行温度控制等。
图2是该实施方式所涉及的光收发模块1的数据传送部2的整体立体图。数据传送部2是传送光收发模块1的电信号(串行数据)的电路,在印刷电路基板16上配置有上述的集成电路、差动传送线路。
在数据传送部2的发送侧差动输出传送线路27的一端配置有FPC(Flexible Printed Circuits柔性印刷电路)连接端子17,电输出信号经由FPC连接端子17向光发送用元件模块6传送。另外,差动传送线路8的两根传送线上分别具备有DC切断电容31、32。DC切断电容31、32例如是电容值为0.1μF的1005尺寸的表面安装型电容器,但是在没有必要具备的情况下可以删除。如图2所示,其他的差动传送线路上也根据需要具备有DC切断电容。需要说明的是,图2中,接收侧差动输出传送线路10被简略地进行图示,与实际构造不同。
本发明的特征在于差动传送线路8的构造。光收发模块1具备收发一体型CDR集成电路3,光输入信号和光输出信号都相对于收发一体型CDR集成电路3进行输入输出。而且,如果将光接收用元件模块5和光发送用元件模块6在光纤侧并排配置,则有必要使传送这些信号的多个差动传送线路的某一个弯曲配置。差动传送线路8虽然具有弯曲区域,但是属于抑制了所传送的两个差动信号中通常会产生的延迟时间差的构造。
图3是表示该实施方式所涉及的差动传送线路8的弯曲区域附近的顶面图。图3是将图2中虚线所示区域III放大后的顶面图。差动传送线路8形成于印刷电路基板16上,图3中显示有差动传送线路8的弯曲区域BT和与其两端分别相接的第一直线区域SL1和第二直线区域SL2。
差动传送线路8是由接地导体层18和一对(两个)传送线导体形成一对(两个)传送线路。此处,一对传送线导体分别为第一传送线导体和第二传送线导体,由第一传送线导体与接地导体层18形成第一传送线路,由第二传送线导体与接地导体层18形成第二传送线路。一对传送线路中的各传送线路传送正侧传送信号(P数据)和负侧传送信号(N数据),正侧传送信号相对于负侧传送信号的电位差即为信号电平。此处,为了方便,第一传送线导体是传送正侧传送信号的P数据传送线导体,第二传送线导体是传送负侧传送信号的N数据传送线导体,当然,不限于此。
接地导体层18不同于专利文献1中记载的接地导体层,在弯曲区域BT中也不存在狭缝。亦即,接地导体层18包含与一对传送线导体相对的区域,向该区域的外方扩展而形成。图3中显示的是接地导体层18具有扩展到整个面的形状的情况。
第一传送线导体在图3中表示为第一上层P数据导体膜101,第二传送线导体在图3中表示为第一上层N数据导体膜201、第二上层N数据导体膜202、第一下层N数据导体膜203、第一导通孔204以及第二导通孔205。如图3所示,一对传送线导体根据其形状分类为第一直线区域SL1、弯曲区域BT以及第二直线区域SL2。第一直线区域SL1中,一对传送线导体均以第一宽度、即宽度W0相互平行地向下侧(第一方向)延伸。第二直线区域SL2中,一对传送线导体均以第二宽度、即宽度W0相互平行地向右侧(第二方向)延伸。弯曲区域BT是与第一直线区域SL1和第二直线区域分别相接的区域,包含一对传送线导体隔着电介质层23(未图示)立体交叉的交叉区域CR(第一交叉区域)。在交叉区域CR中,一对传送线导体从接地导体层18的上方看正交。
需要说明的是,电输出信号作为差动信号从收发一体型CDR集成电路3向驱动集成电路4在差动传送线路8上传送,为了方便,沿着电输出信号的行进方向,将行进方向侧称作前方,将行进方向的逆向称作后方。但是,即便将行进方向的逆向称作前方,而将行进方向称作后方,也能够说明本发明,这是毋庸赘言的。亦即,在第一直线区域SL1前方配置有交叉区域CR,在交叉区域CR前方配置有第二直线区域SL2。另外,第一导通孔204配置在第一直线区域SL1与交叉区域CR之间,第二导通孔205在交叉区域CR的前方,配置在交叉区域CR与第二直线区域SL2之间。
首先,针对第一传送线导体进行说明。第一传送线导体(第一上层P数据导体膜101)隔着电介质层23(未图示)形成在接地导体层18的上方。此处,形成第一上层P数据导体膜101的层为第一层。第一传送线导体(第一上层P数据导体膜101)在第一直线区域SL1中以第一宽度、即宽度W0向下侧(第一方向)直线延伸,并且向弯曲区域BT直线延伸。而且,在弯曲区域BT中交叉区域CR的后方、亦即第一直线区域SL1与交叉区域CR之间从下侧向右侧(从第一方向向第二方向)弯曲90度,并且以宽度W0向右侧(第二方向)延伸。此处,为了抑制第一上层P数据导体膜101与接地导体层18之间产生的电容在弯曲部位增加,在弯曲90度部分的角部设置有称作斜角(Mitre)的切口。并且,在弯曲区域BT中,第一传送线导体(第一上层P数据导体膜101)的宽度从宽度W0逐渐缩窄至宽度W1,以宽度W1向右侧穿过交叉区域CR并直线延伸。接着从宽度W1逐渐增宽至W0。然后,第一传送线导体(第一上层P数据导体膜101)向第二直线区域SL2延伸,在第二直线区域SL2中以第二宽度、即宽度W0向右侧(第二方向)直线延伸。
接着,针对第二传送线导体进行说明。第一上层N数据导体膜201和第二上层N数据导体膜202都形成在与第一上层P数据导体膜101相同的层、即第一层。与此相对,第一下层N数据导体膜203形成在这些上层导体膜的下方,并且是接地导体层18的上方。此处,形成第一下层N数据导体膜203的层为第二层时,第二层则位于第一层的下层,但是不限于此,第二层也可以在第一层的上层。第一上层N数据导体膜201的端部与第一下层N数据导体膜203的上侧端部在平面上重叠,通过第一导通孔204电连接。同样,第二上层N数据导体膜202的端部与第一下层N数据导体膜203的下侧端部在平面上重叠,通过第二导通孔205电连接。
第二传送线导体(第一上层N数据导体膜201)在第一直线区域SL1中在第一传送线导体(第一上层P数据导体膜101)的右侧与第一上层P数据导体膜101平行,以第一宽度、即宽度W0向下侧(第一方向)在第一层上直线延伸,并且,在第一层上向弯曲区域BT延伸,到达第一导通孔204。在第一直线区域SL1中,第一上层P数据导体膜101与第一上层N数据导体膜201之间的间隔为宽度S0。亦即,从第一上层P数据导体膜101的右侧边缘到第一上层N数据导体膜201的左侧边缘的距离为宽度S0。
在弯曲区域BT中,第二传送线导体从第一层向第二层贯通第一导通孔204,并且,第二传送线导体(第一下层N数据导体膜203)在第一导通孔204与第二导通孔205之间以宽度W2穿过交叉区域CR并向下侧在第二层上直线延伸。并且,第二传送线导体从第二层向第一层贯通第二导通孔205,第二传送线导体(第二上层N数据导体膜202)从第二导通孔205在第一层上向图中右下方向延伸,并且,从右下方向向右侧弯曲,向右侧延伸至第二直线区域SL2。此处,在弯曲区域BT中交叉区域CR的前方、亦即交叉区域CR与第二直线区域SL2之间从下侧向右侧(从第一方向向第二方向)弯曲90度。然后,第二传送线导体(第二上层N数据导体膜202)还在第二直线区域SL2中在第一传送线导体(第一上层P数据导体膜101)的下侧与第一上层P数据导体膜101平行,以第二宽度、即宽度W0向右侧(第二方向)在第一层上直线延伸。在第二直线区域SL2中,第一上层P数据导体膜101与第二上层N数据导体膜202之间的间隔为宽度S0。
该实施方式所涉及的差动传送线路8在弯曲区域BT中从下侧向右侧(从第一方向向第二方向)弯曲90度。此处,从下侧向右侧(从第一方向向第二方向)弯曲的方向变化的朝向是顺时针方向。一对传送线导体中,第一传送线导体(在第一直线区域与第一交叉区域之间弯曲的传送线导体)相对于弯曲方向变化的顺时针方向在第一直线区域SL1中是外侧的传送线导体(图中左侧),在第二直线区域SL2中是内侧的传送线导体(图中上侧)。相对于此,第二传送线导体(在交叉区域前方弯曲的传送线导体)在第一直线区域SL1中是内侧的传送线导体(图中右侧),在第二直线区域SL2中是外侧的传送线导体(图中下侧)。
第一传送线导体(在第一直线区域与第一交叉区域之间弯曲的传送线导体)在第一直线区域SL1中是外侧的传送线导体,只有第一传送线导体在第一直线区域SL1与交叉区域CR之间从下侧向右侧(从第一方向向第二方向)弯曲。此时,第二传送线导体(在交叉区域前方弯曲的传送线导体)从第一直线区域SL1穿过交叉区域CR向下侧(第一方向)直线延伸至第二导通孔205。第一传送线导体进一步向右侧(第二方向)穿过交叉区域CR并直线延伸,在交叉区域CR中与第二传送线导体(第一下层N数据导体膜203)立体交叉,进一步向右侧(第二方向)直线延伸,在第二直线区域SL2中成为内侧的传送线导体。相对于此,第二传送线导体(在交叉区域前方弯曲的传送线导体)在第一直线区域SL1中为内侧的传送线导体,在交叉区域CR中与第一传送线导体(第一上层P数据导体膜101)立体交叉。并且,只有第二传送线导体(在交叉区域前方弯曲的传送线导体)在交叉区域CR与第二直线区域SL2之间从下侧向右侧(从第一方向向第二方向)弯曲。此时,第一传送线导体(在第一直线区域与第一交叉区域之间弯曲的传送线导体)穿过交叉区域CR向右侧(第二方向)向第二直线区域SL2直线延伸。然后,第二传送线导体(在交叉区域前方弯曲的传送线导体)在第二直线区域SL2中成为外侧的传送线导体。
通常,为了抑制差动传送线路中的反射损失,希望使差动传送线路的剖面形状在尽量多的区域中相同,具有希望配线长度的差动传送线路中,希望一对传送线导体以相同宽度在同一层上直线延伸的直线区域形成得较长,而剖面形状与直线区域不同的弯曲区域形成得较短。因此,对于该实施方式所涉及的差动传送线路8而言,在弯曲区域BT中,只使第一传送线导体在交叉区域的后方从下侧向右侧(从第一方向向第二方向)弯曲,只使第二传送线导体在交叉区域CR的前方从下侧向右侧(从第一方向向第二方向)弯曲。但是,没有必要限定为该例子,可以根据差动传送线路设计上的方便等需要使一对传送线导体都在交叉区域CR的后方(或者在前方)弯曲。另外,从更高密度的安装的观点、交叉区域CR中差动信号的特性恶化的观点等出发,从接地导体层18的上方看,希望交叉区域CR中第一传送线导体与第二传送线导体在平面上相交的角度尽量大,例如为80度以上,进一步希望第一传送线导体与第二传送线导体以平面上正交的方式交叉。
需要说明的是,此处,第一直线区域SL1中外侧的传送线导体(在第一直线区域与第一交叉区域之间弯曲的传送线导体)、即第一传送线导体在交叉区域CR中为形成在第一层上的传送线导体(一对传送线导体中的一个传送线导体),但是不限于此,在交叉区域CR中,第二传送线导体也可以形成在第一层上。
第一传送线路与第二传送线路希望都以希望的特性阻抗延伸,因此,在直线区域中,希望一对传送线导体的宽度W0相等。此处,使宽度W0为0.39mm。而且,在直线区域中,第一传送线导体与第二传送线导体的间隔也希望以相等的宽度S0延伸。此处,使宽度S0为0.515mm。
第一传送线导体与第二传送线导体在交叉区域CR中立体交叉。交叉区域CR中第一传送线导体(第一上层P数据导体膜101)的宽度W1希望小于第一直线区域SL1中第一传送线导体(第一上层P数据导体膜101)的第一宽度、即宽度W0,此处,使宽度W1为0.11mm。同样,交叉区域CR中第二传送线导体(第一下层N数据导体膜203)的宽度W2希望小于第一直线区域SL1中第二传送线导体(第一上层N数据导体膜201)的第一宽度、即宽度W0,此处,使宽度W2为0.11mm。
如上所述,第一下层N数据导体膜203与第一上层N数据导体膜201以及第二上层N数据导体膜202分别经由第一导通孔204以及第二导通孔205电连接。此处,第一导通孔204以及第二导通孔205是利用了激光加工成的贯通孔的激光导通孔,第一导通孔204以及第二导通孔205的直径分别为0.1mm。需要说明的是,毋庸赘言,也可以为通过其它加工加工成的导通孔。
图4是印刷电路基板16以图3中IV-IV线剖切的剖视图,表示的是印刷电路基板16的纵向构造。一对传送线导体隔着电介质层23都设在接地导体层18的一侧(图4中的上侧)。图4中第一上层P数据导体膜101表示第一传送线导体,在交叉区域CR中与第一传送线导体立体交叉的第一下层N数据导体膜203表示第二传送线导体。印刷电路基板16是通过积层(build-up)方法等制成的多层基板,一对传送线导体设在印刷电路基板16的图中上侧的表面。此处,电介质层23设在接地导体层18的上表面。第一上层P数据导体膜101设在电介质层23的上表面,第一下层N数据导体膜203设在电介质层23的内部并且在接地导体层18的上方。
印刷电路基板16的接地导体层18的图中下侧可以配置搭载部件。进一步配置有多个接地导体层19、20、21、22,在相邻的接地导体层之间设有导体构成的配线。电介质层23采用玻璃布基材与环氧树脂构成的材料,此处该材料的相对介电常数为3.6。另外,此处,印刷电路基板16纵向尺寸为:从接地导体层18到第一层(第一上层P数据导体膜101、第一上层N数据导体膜201以及第二上层N数据导体膜202)为止的间隔为0.279mm,从接地导体层18到第二层(第一下层N数据导体膜203)为止的间隔为0.192mm。各导体膜通过使层叠的铜箔成型(patterning)而形成。第一层的厚度为0.053mm,第二层的厚度为0.033mm。
保护膜24配置在印刷电路基板16两侧表面。保护膜24是被称作阻焊(solder resist)的保护膜,但是在不需要具备的情况下可以删除。此处,保护膜24采用介电常数4.4的材料,保护膜24的厚度为0.082mm。
以上,说明了该实施方式所涉及的差动传送线路8的构成。本发明所涉及的差动传送线路包含一对传送线导体立体交叉的第一交叉区域,通过使第一交叉区域中一对传送线导体各自的宽度小于第一直线区域中一对传送线导体各自的宽度、即第一宽度,即使在差动传送线路包含弯曲区域的情况下,也能抑制两个差动信号中产生的延迟时间差。此处,在第一交叉区域中,第一传送线导体为第一层上形成的一个传送线导体,第二传送线导体为形成在第二层上的另一个传送线导体,但是,不限于此,第一传送线导体在第一交叉区域中也可以形成在第二层上。
第一直线区域与第一交叉区域之间配置有第一导通孔,第一交叉区域中形成在第二层上的传送线导体从第一层向第二层贯通第一导通孔,从而第一交叉区域中形成在第二层上的传送线导体能够使形成在第一层上的第一直线区域与在第二层上形成的第一交叉区域电连接。在弯曲区域中第一交叉区域的后方、亦即第一直线区域与第一交叉区域之间,一对传送线导体中至少第一直线区域中外侧的传送线导体弯曲,从而能够使得在第一交叉区域中一对传送线导体立体交叉。
并且,在弯曲区域中第一交叉区域的前方、亦即第一交叉区域与第二直线区域之间配置有第二导通孔,第一交叉区域中形成在第二层上的传送线导体从第二层向第一层贯通第二导通孔,从而第一交叉区域中形成在第二层上的传送线导体能够使形成在第二层上的第一交叉区域与在第一层上形成的第二直线交叉区域电连接。在弯曲区域中第一交叉区域的前方、亦即第一交叉区域与第二直线区域之间,一对传送线导体中至少第一直线区域中内侧的传送线导体弯曲,从而能够使得一对传送线导体在第一交叉区域的前方相互平行地以直线延伸。
并且,还可以使第一直线区域中外侧的传送线导体从第一直线区域在第一方向直线延伸,在第一直线区域与第一交叉区域之间从第一方向向第二方向弯曲,并且在第二方向直线延伸。同样,还可以使第一直线区域中内侧的传送线导体从第一直线区域穿过第一交叉区域在第一方向直线延伸,在第一交叉区域的前方,从第一方向向第二方向弯曲,并且在第二方向直线延伸。通过这样,差动传送线路中传送的传送信号的特性进一步提升。
一对传送线导体在第二导通孔的前方进一步包含第二直线区域,由此,在弯曲区域从第一方向向第二方向弯曲后,差动传送线路能够在第二方向延伸。需要说明的是,差动传送线路希望在第一直线区域与第二直线区域中具有相等的特性阻抗,希望第二直线区域中一对传送线导体各自的宽度、即第二宽度等于第一宽度。
通常,在差动传送线路中,两个差动信号中产生了延迟时间差的情况下,在差动信号的传送中产生从差动模式向无用的同相模式的变换。向同相模式的变换量较大的情况下,相比差动模式的带宽恶化、数据依存性抖动(jitter)的产生,会产生信号成分的恶化。该实施方式所涉及的差动传送线路8尽管具有弯曲区域BT,但是能够抑制从收发一体型CDR集成电路3向驱动集成电路4传送电输出信号时产生的、从差动模式向同相模式的变换,能够抑制反射损失。并且,接地导体层18中不需设置槽,形成为扩展到整个面的形状,属于抑制了差动传送线路中反射损失、由于差动传送线路引起的噪音的构造,并且实现了适合于高密度安装的差动传送线路。
该实施方式所涉及的光发送用元件模块6具备马赫曾德尔(MZ)调制器。马赫曾德尔调制器在所驱动的差动信号仅仅为差动模式的情况下能够得到良好的特性,但是如果存在同相模式,则产生输出光的相位变动,根据光纤传送路的分散特性,传送距离越长,则光输出信号的成分恶化越大。但是,通过使用本发明所涉及的差动传送线路,抑制了从差动模式向无用的同相模式的变换,光发送用元件模块6发送的光输出信号的特性提升。
需要说明的是,随着近年宽带网络的普及,光纤传送用的光收发模块越来越高速化、小型以及低成本化,关于高速化,当前广泛采用比特率为10Gbit/s的光收发模块。关于小型以及低成本化,从上一代的300pin MSA(Multi SourceAgreement)规格向XENPAK、X2、XFP、SFP+(各MSA规格),壳体体积正在缩小,部件数量正在削减。关于放大用集成电路、CDR集成电路等处理串行数据信号的部件,出现了通过将发送侧集成电路与接收侧集成电路整合为一个集成电路而实现了小型以及低成本化的部件。故此,该实施方式所涉及的光收发模块1具备收发一体型CDR集成电路3,如上所述,由于需要使与收发一体型CDR集成电路3连接的多个差动传送线路的某一个线路弯曲配置,通过采用本发明所涉及的差动传送线路,光收发模块1的特性得以提升。
以下,针对该实施方式所涉及的差动传送线路8的效果进行说明。此处,以图26中所示现有技术所涉及的具有弯曲区域的差动传送线路的例子作为现有例1。首先,针对作为该实施方式的比较例的、现有例1所涉及的差动传送线路进行说明。
现有例1所涉及的差动传送线路与该实施方式同样由接地导体层18与一对传送线导体形成一对传送线路,第一传送线导体为P数据导体膜181,第二传送线导体为N数据导体膜281。P数据导体膜181与N数据导体膜281的尺寸以及材质与该实施方式相同,第一以及第二传送线导体的宽度分别为宽度W0,第一以及第二传送线导体的间隔为宽度S0。在弯曲区域中,P数据导体膜181与N数据导体膜281中分别设有斜角,抑制了反射损失。图26所示现有例1所涉及的两个传送线导体的配置所需图形面积与该实施方式所涉及的两个传送线导体所需的图形面积实质上相同。但是,如上所示,第一传送线导体、即P数据导体膜181的配线长度比第二传送线导体、即N数据导体膜281的配线长度长出2×(S0+W0),由于该物理长度上的差,导致两个差动信号中产生了延迟时间差Δtd。设各传送线路中群速度为vg,则Δtd表示为Δtd=2×(S0+W0)÷vg,将该式作为(数式1)。
群速度vg由传送线路在直线区域中的剖面形状能够比较容易地算出,在现有例1所涉及的差动传送线路中,能够得到vg=1.7×108m/s。通过将S0=0.515mm以及W0=0.39mm代入(数式1),在现有例1所涉及的差动传送线路中传送的两个差动信号中产生了大小为11ps的延迟时间差Δtd。
由于延迟时间差Δtd产生的差动模式-同相模式变换量Scd21能够通过采用电路仿真工具的小信号解析算出。
图7是说明理想传送线路模型的图。在理想传送线路模型中,设定有相互平行地直线延伸的两条传送线,两个传送线路的特性阻抗均为50Ω,设定为无损失的传送线路。两条传送线的配线长度存在差异,由于配线长度的差产生的延迟时间差为Δtd。通过在图7所示两条传送线的两端设置差动端口并进行小信号解析,求出该两根传送线路所构成的差动传送线路模型的传送特性。
图8是表示理想传送线路模型解析结果的图。图8中显示的是延迟时间差Δtd与差动模式-同相模式变换量Scd21的关系。通常,随着延迟时间差Δtd的增加,或者随着频率的增加,Scd21增加。在现有例1所涉及的差动传送线路中,延迟时间差Δtd为11ps,由此导致Scd21在频率为10GHz时为-9.5dB,在频率为20GHz时为-4dB。
相对于此,针对该实施方式所涉及的差动传送线路8的效果进行说明。图5是表示本发明该实施方式所涉及的差动传送线路8的解析结果的图。图5中显示的是通过三维电磁场构造解析工具对该实施方式所涉及的差动传送线路8的差动模式-同相模式变换量Scd21解析得到的结果,表示的是Scd21的频率依存性。另外,为了进行比较,图5中还显示有关于现有例1所涉及的差动传送线路的解析结果,实线表示该实施方式的解析结果,虚线表示现有例1的解析结果。
如图5所示,该实施方式所涉及的差动传送线路8尽管具有弯曲区域BT,但是能够将Scd21抑制为在频率为10GHz以下的频域为-30dB以下,在频率为20GHz以下的区域为-21dB以下。另外,如下述表1所示,与现有例1比较,无用模式、即同相模式的产生在频率为10GHz时降低了大约20dB,在频率为20GHz时降低了大约17dB。
表1
频率 | 现有例1 | 实施方式1 |
10GHz | -10.1dB | -30.2dB |
20GHz | -4.9dB | -21.5dB |
图6是表示本发明该实施方式的差动传送线路8的其他解析结果的图。图6中,以差动传送线路8的交叉区域CR中第一传送线导体(第一上层P数据导体膜101)的宽度W1以及第二传送线导体(第一下层N数据导体膜203)的宽度W2为参数,显示的是差动反射系数Sdd11的解析结果。此处,设宽度W1与宽度W2的值相等,使宽度W1以及宽度W2在从0.39mm至0.01mm的范围内变化,解析求出各宽度W1(宽度W2)下的Sdd11。需要说明的是,0.39mm是与直线区域中第一以及第二传送线导体的宽度W0相等的值。
如图6所示,在宽度W1(宽度W2)小于直线区域中宽度W0的情况下,能够降低交叉区域CR中特性阻抗不连续的影响,因此,降低了Sdd11。如图6所示,在宽度W1以及宽度W2为0.09mm时,频率为10GHz以及20GHz时Sdd11的降低都最为显著。另外,该实施方式所涉及的差动传送线路8的宽度W1以及宽度W2分别为0.11mm,Sdd11的降低显著。能够实现良好的Sdd11,在频率为10GHz时为-33dB,在频率为20GHz时为-26dB。另外,宽度W1、宽度W2不限于这些值,设定为小于直线区域中宽度W0即可,以宽度W1以及宽度W2的值为调整参数来抑制反射损失,像这样能够容易地设计差动传送线路8。
需要说明的是,在图3所示差动传送线路8的弯曲区域BT中,第二上层N数据导体膜202从第二导通孔205向第二直线区域SL2侧向右下方向直线延伸。此处,考虑从接地导体层18的上方看时平面测定的传送线导体的配线长度。通过使第二上层N数据导体膜202为图3所示的形状,差动传送线路8的一对传送线导体的配线长度为第一(第一交叉区域中形成在第一层上的)传送线导体长于第二(第一交叉区域中形成在第二层上的)传送线导体。这是由于,第二传送线导体具有第一导通孔204以及第二导通孔205,由于第一导通孔204以及第二导通孔205的厚度,第二传送线导体的实效配线长度长于根据平面形状测定的配线长度,第二上层N数据导体膜202的形状考虑了这个因素。亦即,通过第二上层N数据导体膜202的形状,能够不增加图形面积地补偿电输出信号在第一导通孔204以及第二导通孔205中传送时产生的延迟时间的增加量(由于导通孔厚度引起的延迟时间增加量)。
[第二实施方式]
本发明第二实施方式所涉及的光收发模块1的基本构成与第一实施方式所涉及的光收发模块1的构成相同,但是该实施方式所涉及的差动传送线路8的一对传送线导体的形状与第一实施方式不同。
图9是表示该实施方式所涉及的差动传送线路8的弯曲区域附近的顶面图。同图3所示第一实施方式所涉及的差动传送线路8一样,显示有一对传送线导体。第一传送线导体在图9中显示为第一上层P数据导体膜102,第二传送线导体在图9中显示为第一上层N数据导体膜201、第二上层N数据导体膜206、第一下层N数据导体膜203、第一导通孔204以及第二导通孔205。
图9所示第二上层N数据导体膜206的形状与图3所示第二上层N数据导体膜202的形状不同。图9所示第二上层N数据导体膜206的弯曲90度部分的形状与图3所示第一上层P数据导体膜101的弯曲90度部分的形状相同,第二上层N数据导体膜206在弯曲90度的部分设有斜角。故此,如果第一传送线导体为图3所示第一上层P数据导体膜101,则第二传送线导体中传送的差动信号中产生由于第一导通孔204和第二导通孔205厚度引起的延迟时间的增加。但是,该实施方式所涉及的第一传送线导体的形状为图9所示第一上层P数据导体膜102的形状,包含迂回延伸的迂回区域DT。第一传送线导体的迂回区域DT向图的左侧伸出,由于第一传送线导体具有迂回延伸的部分,从接地导体层18的上方看,平面测定的传送线导体的配线长度为第一传送线导体长于第二传送线导体。通过第一传送线导体的迂回区域DT,能够补偿由于第一导通孔204和第二导通孔205厚度引起的延迟时间的增加量。
该实施方式所涉及的差动传送线路8由于迂回区域DT伴随有图形面积的增加,但是,图形面积的增加与如下情形时产生的图形面积的增加相比格外受到了抑制,此情形为:在一对传送线导体不具有交叉区域CR的情况下,像现有技术所涉及的差动传送线路补偿在弯曲区域中产生的延迟时间增加量那样,使其他区域中为局部曲折的形状。并且,第一实施方式所涉及的差动传送线路8通过对第二传送线导体(第二上层N数据导体膜202)的形状的设计,使得平面测定的传送线导体的配线长度为第二传送线导体短于第一传送线导体,但是通过第二传送线导体的形状能够补偿的延迟时间具有限度。相对于此,通过该实施方式所涉及的迂回区域DT的形状,使得平面测定的传送线导体的配线长度为第一传送线导体长于第二传送线导体,根据第一传送线导体的形状,能够补偿较长范围的延迟时间,设计的自由度更高。
图10是表示本发明该实施方式所涉及的差动传送线路8的解析结果的图。同图5一样,图10中表示的是该实施方式所涉及的差动传送线路8的差动模式-同相模式变换量Scd21的频率依存性。另外,为了进行比较,同图5一样,图10中还显示有关于现有例1所涉及的差动传送线路的解析结果,实线表示的是该实施方式的解析结果,虚线表示的现有例1的解析结果。
如图10所示,该实施方式所涉及的差动传送线路8尽管具有弯曲区域,但是能够将Scd21抑制为在频率为10GHz以下的频域为-31dB以下,在频率为20GHz以下的区域为-21dB以下。另外,如下述表2所示,与现有例1比较,无用模式、即同相模式的产生在频率为10GHz时降低了大约22dB,在频率为20GHz时降低了大约17dB。
表2
频率 | 现有例1 | 实施方式2 |
10GHz | -10.1dB | -31.6dB |
20GHz | -4.9dB | -21.6dB |
[第三实施方式]
本发明第三实施方式所涉及的光收发模块1的基本构成与第二实施方式所涉及的光收发模块1的构成相同,但是该实施方式所涉及的差动传送线路8的一对传送线导体的形状与第二实施方式不同。
图11是表示该实施方式所涉及的差动传送线路8的弯曲区域附近的顶面图。同图9所示第二实施方式所涉及的差动传送线路8一样,显示有一对传送线导体。图11所示第二传送线导体与图9所示第二传送线导体具有相同构成。相对于此,第一传送线导体在图11中显示为第一上层P数据导体膜103、第二上层P数据导体膜104、第一下层P数据导体膜105、第三导通孔106以及第四导通孔107。
图11所示第二上层N数据导体膜206与图9所示第二上层N数据导体膜206为相同形状,在弯曲90度的部分设有斜角。故此,如果第一传送线导体为图3所示第一上层P数据导体膜101,则第二传送线导体中传送的差动信号中产生由于第一导通孔204和第二导通孔205厚度导致的延迟时间的增加。但是,该实施方式所涉及的第一传送线导体(第一交叉区域中形成在第一层上的传送线导体)还具备第三导通孔106和第四导通孔107,第一传送线导体(第一上层P数据导体膜103)在第一层上向第三导通孔106向下侧延伸,第一传送线导体从第一层向第二层贯穿第三导通孔106,第一传送线导体(第一下层P数据导体膜105)从第三导通孔106向第四导通孔107向下侧延伸,第一传送线导体从第二层向第一层贯穿第四导通孔107,第一传送线导体(第二上层P数据导体膜104)进一步向前方在第一层上如图11所示进一步延伸。亦即、第二上层P数据导体膜104的形状与图3所示的第一上层P数据导体膜101的弯曲区域BT以及第二直线区域SL2的形状相比,除了第二上层P数据导体膜104的第四导通孔107侧的端部附近以外是一致的。
该实施方式所涉及的差动传送线路中,通过在一对传送线导体上分别配置两个导通孔,导致一对传送线导体分别产生由于两个导通孔厚度引起的延迟时间的增加,抑制了两个差动信号中产生的延迟时间差。此处,第三导通孔106与第四导通孔107之间的距离等于第一导通孔204与第二导通孔205之间的距离,但是没有必要限定于此。另外,此处是将第一下层P数据导体膜105设在了交叉区域CR的后方,但是不限于此,也可以设在交叉区域CR的前方。
通常,由于形成电介质层23的进程中的制作误差,导致电介质层23的层厚有可能变动。电介质层23的层厚变动时,由于导通孔的厚度也随之变动,因此由于导通孔厚度引起的延迟时间也发生变动。在通过传送线导体的形状来补偿延迟时间的情况下,难以应对由于制作误差导致的电介质层23的层厚变动,但是在该实施方式所涉及的差动传送线路8中,通过增加由于第一传送线导体所具有的两个导通孔导致的延迟时间来补偿由于第二传送线导体所具有的两个导通孔导致的延迟时间。故此,即便电介质层23的层厚发生变动,一对传送线导体各自具有的导通孔的层厚也随之一律发生变动,能够应对制作误差导致的电介质层23的层厚变动,从而抑制延迟时间差。需要说明的是,第一下层P数据导体膜105的宽度形成为第一传送线路成为希望的特性阻抗。此处,使第一下层P数据导体膜105的宽度为0.29mm,此时,在减轻差动反射损失方面是适宜的。
图12是表示本发明该实施方式所涉及的差动传送线路8的解析结果的图。同图5一样,图12中表示的是该实施方式所涉及的差动传送线路8的差动模式-同相模式变换量Scd21的频率依存性。另外,为了进行比较,同图5一样,图12中还显示有关于现有例1所涉及的差动传送线路的解析结果,实线表示的是该实施方式的解析结果,虚线表示的现有例1的解析结果。
如图12所示,该实施方式所涉及的差动传送线路8尽管具有弯曲区域,但是能够将Scd21抑制为在频率为10GHz以下的频域为-32dB以下,在频率为20GHz以下的区域为-22dB以下。另外,如下述表3所示,与现有例1比较,无用模式、即同相模式的产生在频率为10GHz时降低了大约23dB,在频率为20GHz时降低了大约17dB。
表3
频率 | 现有例1 | 实施方式3 |
10GHz | -10.1dB | -32.9dB |
20GHz | -4.9dB | -22.3dB |
[第四实施方式]
本发明第四实施方式所涉及的光收发模块1的基本构成与第一实施方式所涉及的光收发模块1的构成相同,但是该实施方式的光收发模块1具备SerDes(SERializer/DESerializer)集成电路25,并且,差动传送线路8的一对传送线导体的形状与第一实施方式不同。
图13是本发明该实施方式所涉及的光收发模块1的数据传送部2的整体立体图。与图3所示的收发一体型CDR集成电路3不同,SerDes集成电路25的发送侧差动输入端子和发送侧差动输出端子在相同边并排设置。故此,与SerDes集成电路25的发送侧差动输入端子连接的发送侧差动输入传送线路9和与发送侧差动输出端子连接的差动传送线路8相互平行地向SerDes集成电路25延伸。故此,在将光发送用元件模块6(未图示)设在与设有SerDes集成电路25的发送侧输出端子的边相反一侧的情况下,有必要通过翻转180度并延伸的传送线路连接SerDes集成电路25和光发送用元件模块6。故此,该实施方式所涉及的差动传送线路8是通过翻转180度并延伸来连接SerDes集成电路25的发送侧差动输出端子和驱动集成电路26的差动输入端子的传送线路。如图13所示,差动传送线路8包含三个直线区域和两个弯曲90度的弯曲区域。需要说明的是,设在差动传送线路8的DC切断电容31、32与图2所示DC切断电容31、32相同。
图14是表示本发明该实施方式所涉及的差动传送线路8的两个弯曲区域附近的顶面图。第一传送线导体在图14中表示为第一层上形成的第一上层P数据导体膜108,第二传送线导体在图14中表示为第一上层N数据导体膜201、第二上层N数据导体膜207、第三上层N数据导体膜208、第一下层N数据导体膜203、第二下层N数据导体膜209、第一导通孔204、第二导通孔205、第三导通孔210以及第四导通孔211。需要说明的是,如图13所示,差动传送线路8中设有两个DC切断电容31、32,但是为了便于说明,图14中没有标出DC切断电容31、32。
如图14所示,差动传送线路8沿着传送信号的行进方向依次分类为第一直线区域、第一弯曲区域、第二直线区域、第二弯曲区域以及第三直线区域。同图3一样,第一弯曲区域包含第一交叉区域,第二弯曲区域包含第二交叉区域,一对传送线导体在第一交叉区域以及第二交叉区域中分别立体交叉,从接地导体层18的上方看正交。
同第一交叉区域一样,第二交叉区域中一对传送线导体隔着电介质层23(未图示)立体交叉。第二交叉区域中,第一传送线导体(第二交叉区域中形成在第一层上的传送线导体)向右侧(在第二方向)在第一层上直线延伸,第二传送线导体(第二交叉区域中形成在第二层上的传送线导体)向上侧(在第三方向)在第二层上直线延伸,第一传送线导体与第二传送线导体立体交叉。另外,在第三直线区域中,一对传送线导体都以第三宽度、即宽度W0相互平行,向上侧(在第三方向)延伸。
图14左侧所示的差动传送线路8的第一弯曲区域的构造与图3所示弯曲区域BT的构造相同。并且,图14右侧所示的差动传送线路8的第二弯曲区域的构造为与图14左侧所示的第一弯曲区域相对于图的中心线(纵线)线对称(镜像翻转)的构造。亦即、第一宽度、第二宽度、第三宽度均相等,为了使各传送线路得到希望的特性阻抗,宽度W0=0.39mm。另外,各直线区域中一对传送线导体的间隔也都相等,宽度S0=0.515mm。
第二弯曲区域中的一对传送线导体如下。第二传送线导体(第二交叉区域中形成在第二层上的传送线导体)在第二直线区域与第二交叉区域之间具有第三导通孔210,在第二交叉区域与第三直线区域之间具有第四导通孔211。第二传送线导体(第二下层N数据导体膜207)从第二直线区域向第三导通孔210在第一层上延伸,第二传送线导体从第一层向第二层贯穿第三导通孔210,第二传送线导体(第二下层N数据导体膜209)在第三导通孔210与第四导通孔211之间穿过第二交叉区域向上侧在第二层上延伸。并且第二传送线导体从第二层向第一层贯穿第四导通孔211,第二传送线导体(第三上层N数据导体膜208)从第四导通孔211向上侧在第一层上延伸。
该实施方式所涉及的差动传送线路8在第一弯曲区域中从下侧向右侧(从第一方向向第二方向)弯曲90度,在第二弯曲区域中从右侧向上侧(从第二方向向第三方向)弯曲90度。而且,从右侧向上侧(从第二方向向第三方向)弯曲的方向变化的朝向与从下侧向右侧(从第一方向向第二方向)弯曲的方向变化的朝向相同,都为顺时针方向。一对传送线导体中的第一传送线导体(第二交叉区域中形成在第一层上的传送线导体)在第一直线区域中相对于顺时针方向为外侧的传送线导体(图中左侧),在第二直线区域中为内侧的传送线导体(图中上侧),在第三直线区域中为外侧的传送线导体(图中右侧)。相对于此,第二传送线导体(第二交叉区域中形成在第二层上的传送线导体)在第一直线区域中为内侧的传送线导体(图中右侧),在第二直线区域中为外侧的传送线导体(图中下侧),在第三直线区域中为内侧的传送线导体(图中左侧)。
第二传送线导体(第二交叉区域中形成在第二层上的传送线导体)在第二直线区域与第二交叉区域之间从右侧向上侧(从第二方向向第三方向)弯曲,并且在前方向上侧(第三方向)直线延伸。此时,第一传送线导体(第二交叉区域中形成在第一层上的传送线导体)从第二直线区域穿过第二交叉区域,向右侧(第二方向)直线延伸。于是,第一传送线导体(第一上层P数据导体膜108)在第二交叉区域中与第二传送线导体(第二下层N数据导体膜209)立体交叉。第一传送线导体(第二交叉区域中形成在第一层上的传送线导体)在第二交叉区域与第三直线区域之间从右侧向上侧(从第二方向向第三方向)弯曲,并且向上侧(第三方向)直线延伸。此时,第二传送线导体(第二交叉区域中形成在第二层上的传送线导体)穿过第二交叉区域向第三直线区域向上侧(第三方向)直线延伸。
如第一实施方式中所说明的那样,在第一交叉区域中,希望第一传送线导体的宽度W1与第二传送线导体的宽度W2都小于第一宽度、即宽度W0,同样,在第二交叉区域中,希望第一传送线导体的宽度W1与第二传送线导体的宽度W2都小于第一宽度、即宽度W0。此处,同第一实施方式一样,在两个交叉区域中分别使第一传送线导体的宽度W1和第二传送线导体的宽度W2都为0.11mm。另外,同第一实施方式一样,使各导通孔的直径为0.1mm。印刷电路基板16的剖面方向的构成以及尺寸与图4所示第一实施方式相同。
需要说明的是,此处,第一交叉区域和第二交叉区域中均为第一传送线导体形成在第一层上,第二传送线导体形成在第二层上,但是不限于此。例如,可以是第一交叉区域和第二交叉区域中均为第二传送线导体形成在第一层上。
该实施方式所涉及的差动传送线路8通过翻转180度连接SerDes集成电路25和驱动集成电路26,差动传送线路8尽管具有两个弯曲区域,但是能够抑制传送电输出信号时产生的从差动模式向同相模式的变换,能够抑制反射损失,本发明的效果进一步提升。另外,属于进一步抑制了差动传送线路中反射损失、由于差动传送线路引起的噪音的构造,并且实现了适合更高密度安装的差动传送线路,本发明的效果进一步提升。
以下,针对该实施方式所涉及的差动传送线路8的效果进行说明。图27是现有技术所涉及的差动传送线路的其他例子的俯视图。将图27所示现有技术所涉及的具有两个弯曲区域的差动传送线路作为与该实施方式进行比较的比较例,作为现有例2。
图27左侧所示现有例2所涉及的差动传送线路的弯曲区域的构造与图26所示差动传送线路的构造相同,图27右侧所示差动传送线路的弯曲区域的构造为与图27左侧所示弯曲区域相对于图的中心线(纵线)线对称(镜像翻转)的构造。此处,第一传送线导体为P数据导体膜182,第二传送线导体为N数据导体膜282。P数据导体膜181和N数据导体膜281的尺寸以及材质与图26所示差动传送线路相同,第一以及第二传送线导体的宽度分别为宽度W0,第一以及第二传送线导体的间隔为宽度S0。图27所示现有例2所涉及的两个传送线导体的配置所需的图形面积与该实施方式所涉及的两个传送线导体所需的图形面积实质相等。但是,如上所述,第一传送线导体、即P数据导体膜182的配线长度比第二传送线导体、即N数据导体膜282的配线长度长出4×(S0+W0),由于该物理长度的差异,导致两个差动信号中产生了延迟时间差Δtd。设各传送线路中群速度为vg,则Δtd表示为Δtd=4×(S0+W0)÷vg,将该式作为(数式2)。
在现有例2所涉及的差动传送线路中,能够得到vg=1.7×108m/s。通过将S0=0.515mm以及W0=0.39mm代入(数式2),在现有例2所涉及的差动传送线路中传送的两个差动信号中产生了大小为22ps的延迟时间差Δtd。
相对于此,针对该实施方式所涉及的差动传送线路8的效果进行说明。图15是表示本发明该实施方式所涉及的差动传送线路8的解析结果的图。同图5一样,图15中表示的是该实施方式所涉及的差动传送线路8的差动模式-同相模式变换量Scd21的频率依存性。另外,为了进行比较,图15中还显示有关于现有例2所涉及的差动传送线路的解析结果,实线表示的是该实施方式的解析结果,虚线表示的现有例2的解析结果。
如图15所示,该实施方式所涉及的差动传送线路8尽管具有两个弯曲区域,但是能够将Scd21抑制为在频率为10GHz以下的频域为-29dB以下,在频率为20GHz以下的区域为-25dB以下。另外,如下述表4所示,与现有例2比较,无用模式、即同相模式的产生在频率为10GHz时降低了大约24dB,在频率为20GHz时降低了大约24dB。
表4
频率 | 现有例2 | 实施方式4 |
10GHz | -4.8dB | -29.1Db |
20GHz | -1.7dB | -25.2dB |
同第一实施方式一样,该实施方式所涉及的差动传送线路8中,第二上层N数据导体膜207从第二导通孔205向第二直线区域侧向右下方向直线延伸,从第二直线区域向第三导通孔210向右上方向直线延伸。通过使第二上层N数据导体膜207为图14所示的形状,根据差动传送线路8的一对传送线导体各自的平面形状测定的配线长度为第一传送线导体长于第二传送线导体。这是由于,第二传送线导体具有四个导通孔,第二传送线导体的实效配线长度长于根据平面形状测定的配线长度。由此,通过第二上层N数据导体膜207的形状,能够不增加图形面积地补偿由于四个导通孔厚度引起的延迟时间增加量。
[第五实施方式]
本发明第五实施方式所涉及的光收发模块1的基本构成与第四实施方式所涉及的光收发模块1的构成相同,但是该实施方式所涉及的差动传送线路8的一对传送线导体的形状与第四实施方式不同。
图16是表示该实施方式所涉及的差动传送线路8的两个弯曲区域附近的顶面图。第一传送线导体在图16中显示为第一上层P数据导体膜109、第二上层P数据导体膜110、第一下层P数据导体膜111、第三导通孔112以及第四导通孔113。第二传送线导体在图16中显示为第一上层N数据导体膜201、第二上层N数据导体膜212、第一下层N数据导体膜203、第一导通孔204以及第四导通孔205。
如图16所示,差动传送线路8沿着传送信号的行进方向依次分类为第一直线区域、第一弯曲区域、第二直线区域、第二弯曲区域以及第三直线区域。同图14一样,第一弯曲区域包含第一交叉区域,第二弯曲区域包含第二交叉区域。
该实施方式所涉及的差动传送线路8与第四实施方式所涉及的差动传送线路8相比,主要是第二上层N数据导体膜212的弯曲部分的形状和第二交叉区域的构造不同。
该实施方式所涉及的差动传送线路8中,第一交叉区域中,同图14所示第四实施方式所涉及的差动传送线路8一样,第一传送线导体形成在第一层上,第二传送线导体形成在第二层上,但是在第二交叉区域中,不同于第四实施方式,第二传送线导体形成在第一层上,第一传送线导体形成在第二层上。
通过在第一弯曲区域中在第二传送线导体上设置第一导通孔204和第二导通孔205、在第二弯曲区域中在第一传送线导体上设置第三导通孔112和第四导通孔113,使得一对传送线导体分别具有两个导通孔。故此,同第三实施方式一样,通过增加由于第一传送线导体所具有的两个导通孔导致的延迟时间补偿由于第二传送线导体所具有的两个导通孔导致的延迟时间。故此,即便电介质层23的层厚发生变动,也能够抑制延迟时间差。
另外,由于抑制了由于导通孔厚度导致的延迟时间差,因此对于弯曲区域中一对传送线导体形状的设计而言自由度提升。另外,不对一对传送线导体的平面形状下特别的功夫,而是通过使一对传送线导体各自的弯曲部分形状相同,来抑制一对传送线路中产生的延迟时间差。
图16中,在第一弯曲区域中,第一传送线导体在第一交叉区域的后方弯曲部分的形状和第二传送线导体在第一交叉区域的前方弯曲部分的形状都与图3所示第一上层P数据导体膜101的弯曲90度部分的形状相同。同样,在第二弯曲区域中,第二传送线导体在第一交叉区域的后方弯曲部分的形状和第一传送线导体在第二交叉区域的前方弯曲部分的形状都与图3所示第一上层P数据导体膜101的弯曲90度部分相对于纵线线对称(镜像翻转)的形状相同。
需要说明的是,此处,第一交叉区域中第一传送线导体形成在第一层上,第二交叉区域中第二传送线导体形成在第一层上,但是不限于此,也可以是第一交叉区域中第二传送线导体形成在第一层上,第二交叉区域中第一传送线导体形成在第一层上。另外,此处,相互线对称的形状也为相同形状的话,则一对传送线导体中的各传送线导体分别在两个弯曲区域中的弯曲部分具有相同形状,但是不限于此。在两个弯曲区域中,即便第一传送线导体弯曲部分具有各不相同的形状,只要在第一弯曲区域中第二传送线导体弯曲的形状与第一传送线导体弯曲部分的一个形状相同,在第二弯曲区域中第二传线导体弯曲的形状与第一传送线导体弯曲部分的另一个形状相同,则成为抑制延迟时间差的构造。
图17是表示本发明该实施方式所涉及的差动传送线路8的解析结果的图。同图15一样,图17中表示的是该实施方式所涉及的差动传送线路8的差动模式-同相模式变换量Scd21的频率依存性。另外,为了进行比较,如同图15一样,图17中还显示有关于现有例2所涉及的差动传送线路的解析结果,实线表示的是该实施方式的解析结果,虚线表示的现有例2的解析结果。
如图17所示,该实施方式所涉及的差动传送线路8尽管具有弯曲区域,但是能够将Scd21抑制为在频率为10GHz以下的频域为-47dB以下,在频率为20GHz以下的区域为-38dB以下。另外,如下述表5所示,与现有例2比较,无用模式、即同相模式的产生在频率为10GHz时降低了大约42dB,在频率为20GHz时降低了大约37dB。
表5
频率 | 现有例2 | 实施方式5 |
10GHz | -4.8dB | -47.2dB |
20GHz | -1.7dB | -38.3dB |
[第六实施方式]
本发明第六实施方式所涉及的光收发模块1的基本构成与第四实施方式所涉及的光收发模块1的构成相同,但是该实施方式所涉及的差动传送线路8的一对传送线导体的形状与第四实施方式不同。
图18是表示该实施方式所涉及的差动传送线路8的两个弯曲区域附近的顶面图。第一传送线导体在图18中显示为第一上层P数据导体膜115、第二上层P数据导体膜116、第一下层P数据导体膜117、第一导通孔118以及第四导通孔119。第二传送线导体显示为第一上层N数据导体膜215、第二上层N数据导体膜216、第一下层N数据导体膜217、第二导通孔218以及第三导通孔219。
如图18所示,差动传送线路8沿着传送信号的行进方向依次分类为第一直线区域、第一弯曲区域、第二直线区域、第二弯曲区域以及第三直线区域。同图14一样,第一弯曲区域包含第一交叉区域,第二弯曲区域包含第二交叉区域,在第一交叉区域以及第二交叉区域中一对传送线导体分别立体交叉,从接地导体层18的上方看正交。
至此所说明的各实施方式所涉及的差动传送线路8中,也是在第一交叉区域的后方以及前方分别配置的第一直线区域以及第二直线区域中一对传送线导体都形成在相同层、即第一层上,但是不限于此。在该实施方式所涉及的差动传送线路8中,在第二直线区域中,一对传送线导体都形成在不同于第一层的层、即第二层上。
首先,针对该实施方式所涉及的差动传送线路8的图18左侧所示构造进行说明。第一传送线导体(第一交叉区域中形成在第二层上的传送线导体)在第一直线区域与第一交叉区域之间配置有第一导通孔118,第二传送线导体(第一交叉区域中形成在第一层上的传送线导体)在第一交叉区域前方的第一交叉区域与第二直线区域之间配置有第二导通孔218。
第一传送线导体(第一上层P数据导体膜115)从第一直线区域向第一导通孔118在第一层上延伸,第一传送线导体从第一层向第二层贯穿第一导通孔118,第一传送线导体(第一下层P数据导体膜117)穿过第一交叉区域在第二层上向第二直线区域延伸。相对于此,第二传送线导体(第一上层N数据导体膜215)从第一直线区域穿过第一交叉区域向第二导通孔218在第一层上延伸,第二传送线导体从第一层向第二层贯穿第二导通孔218,第二传送线导体(217)从第二导通孔218向第二直线区域在第二层上延伸。
第一传送线导体(在第一直线区域与第一交叉区域之间弯曲的传送线导体)相对于从下侧向右侧(从第一方向向第二方向)弯曲的方向变化,在第一直线区域中是外侧的传送线导体,第二传送线导体(在第一交叉区域前方弯曲的传送线导体)是内侧的传送线导体。第一传送线导体在第一直线区域与第一交叉区域之间从下侧向右侧(从第一方向向第二方向)弯曲,并且在前方穿过第一交叉区域向右侧(第二方向)直线延伸至第二直线区域。相对于此,第二传送线导体从第一直线区域穿过第一交叉区域在前方向下侧(第一方向)直线延伸,在第一交叉区域与第二直线区域之间,从下侧向右侧(从第一方向向第二方向)弯曲,并且在前方向右侧(第二方向)直线延伸至第二直线区域。
该实施方式所涉及的差动传送线路8中,第一弯曲区域中一对传送线导体分别具有一个导通孔,与第五实施方式所涉及的差动传送线路8同样地成为抑制由于导通孔厚度导致的延迟时间差的构造。故此,对于弯曲区域中一对传送线导体形状的设计而言自由度提升。另外,不对一对传送线导体的平面形状下特别的功夫,而是通过使一对传送线导体各自的弯曲部分形状相同,来抑制一对传送线路中产生的延迟时间差。图18中,在第一弯曲区域中,第一传送线导体在第一交叉区域的后方弯曲部分的形状和第二传送线导体在第一交叉区域的前方弯曲部分的形状都与图3所示第一上层P数据导体膜101的弯曲90度部分的形状相同。
需要说明的是,一对传送线导体在第一直线区域中都形成在第一层上,而在第二直线区域中都形成在第一层下方的第二层上。故此,一对传送线路为了在第二直线区域中获得与在第一直线区域中希望的阻抗特性相等的阻抗特性,可使第二直线区域中一对传送线导体各自的宽度、即第二宽度适度。第二层与接地导体层18的距离短于第一层与接地导体层18的距离,从减轻差动反射损失的观点,最适宜的第二宽度希望小于第一宽度、即宽度W0(0.39mm),为宽度W3(0.29mm)。
接着,针对该实施方式所涉及的差动传送线路8的图18右侧所示构造进行说明。第二传送线导体(第二交叉区域中形成在第一层上的传送线导体)在第二直线区域与第二交叉区域之间配置有第三导通孔219,第一传送线导体(第二交叉区域中形成在第二层上的传送线导体)在第二交叉区域前方的第二交叉区域与第三直线区域之间配置有第四导通孔119。
第二传送线导体(第一下层N数据导体膜217)从第二直线区域向第三导通孔219在第二层上延伸,第二传送线导体从第二层向第一层贯穿第三导通孔219,第二传送线导体(第二上层N数据导体膜216)穿过第二交叉区域在第一层上向第三直线区域延伸。相对于此,第一传送线导体(第一下层P数据导体膜117)从第二直线区域穿过第二交叉区域向第四导通孔119在第二层上延伸,第一传送线导体从第二层向第一层贯穿第四导通孔119,第一传送线导体(第二上层P数据导体膜116)从第四导通孔119向第三直线区域在第一层上延伸。
第二传送线导体(第二交叉区域中形成在第一层上的传送线导体)在第二直线区域与第二交叉区域之间从右侧向上侧(从第二方向向第三方向)弯曲,并且在前方穿过第二交叉区域向上侧(第三方向)直线延伸至第三直线区域。相对于此,第一传送线导体(第二交叉区域中形成在第二层上的传送线导体)从第二直线区域穿过第二交叉区域在前方向右侧(第二方向)直线延伸,在第二交叉区域与第三直线区域之间,从右侧向上侧(从第二方向向第三方向)弯曲,并且在前方向上侧(第三方向)直线延伸至第三直线区域。
该实施方式所涉及的差动传送线路8中,第二弯曲区域中也是一对传送线导体分别具有一个导通孔,与第一弯曲区域同样地成为抑制由于导通孔厚度导致的延迟时间差的构造。故此,对于弯曲区域中一对传送线导体形状的设计而言自由度提升。另外,不对一对传送线导体的平面形状下特别的功夫,而是通过使一对传送线导体各自的弯曲部分形状相同,来抑制一对传送线路中产生的延迟时间差。图18中,在第二弯曲区域中,第二传送线导体在第二交叉区域的后方弯曲部分的形状和第一传送线导体在第二交叉区域的前方弯曲部分的形状都与图3所示第一上层P数据导体膜101的弯曲90度部分相对于纵线线对称(镜像翻转)的形状相同。并且,同第五实施方式所涉及的差动传送线路8一样,在两个弯曲区域中,即便第一传送线导体弯曲部分具有各不相同的形状,只要在第一弯曲区域中第二传送线导体弯曲的形状与第一传送线导体弯曲部分的一个形状相同,在第二弯曲区域中第二传线导体弯曲的形状与第一传送线导体弯曲部分的另一个形状相同,则成为抑制延迟时间差的构造。
需要说明的是,此处,第一交叉区域和第二交叉区域中都是第一传送线导体为第一层上形成的传送线导体(一对传送线导体中的一个传送线导体),第二传送线导体为第二层上形成的传送线导体(一对传送线导体中的另一个传送线导体),但是不限于此,可以是在某个交叉区域中第二传送线导体形成在第一层上,也可以是在一个交叉区域中第一传送线导体形成在第一层上,在另一个交叉区域中第二传送线导体形成在第一层上。
图19是表示本发明该实施方式所涉及的差动传送线路8的解析结果的图。同图15一样,图19中表示的是该实施方式所涉及的差动传送线路8的差动模式-同相模式变换量Scd21的频率依存性。另外,为了进行比较,同图15一样,图19中还显示有关于现有例2所涉及的差动传送线路的解析结果,实线表示的是该实施方式的解析结果,虚线表示的现有例2的解析结果。
如图19所示,该实施方式所涉及的差动传送线路8尽管具有弯曲区域,但是能够将Scd21抑制为在频率为10GHz以下的频域为-30dB以下,在频率为20GHz以下的区域为-25dB以下。另外,如下述表6所示,与现有例2比较,无用模式、即同相模式的产生在频率为10GHz时降低了大约26dB,在频率为20GHz时降低了大约24dB。
表6
频率 | 现有例2 | 实施方式6 |
10GHz | -4.8dB | -30.4dB |
20GHz | -1.7dB | -25.9dB |
以上针对本发明所涉及的具备差动传送线路的光收发模块进行了说明。而且,第一至第三实施方式中针对设在收发一体型CDR集成电路3和驱动集成电路4之间的差动传送线路8进行了说明,第四至第六实施方式中针对SerDes集成电路25和驱动集成电路26的差动传送线路8进行了说明,当然,没有必要限定于此。即便是图3或者图13所示各差动传送线路,在需要设置弯曲区域的情况下,也能够适用本发明。另外,也没有必要限定为光收发模块中所具备的差动传送线路,即便是其他装置中所具备的差动传送线路,在需要设置弯曲区域的情况下,也能够适用本发明。
[第七实施方式]
使用图20至图23说明本发明第七实施方式所涉及的信息处理装置。图20是表示本发明该实施方式所涉及的差动传送线路的弯曲区域附近的顶面图。图21是表示该实施方式所涉及的差动传送线路解析结果的图。图22是表示该实施方式所涉及的信息处理装置的RZ调制部的电路图。图23是表示该实施方式所涉及的信息处理装置的RZ调制部的立体图。
该实施方式所涉及的信息处理装置是以比特率44.6Gbit/s动作的RZ-DQPSK(Return to Zero Differential Quadrature Phase Shift Keying归零差分正交相移键控)方式的光收发机,图20所示的差动传送线路作为频率22.3GHz的高速时钟信号的配线来使用。
首先,使用图20说明该实施方式所涉及的差动传送线路的构成。图20所示的差动传送线路与图3所示的差动传送线路8相比,一对传送线导体的形状不同。图20中,第一传送线导体(第一传送线路)显示为第一上层P数据导体膜121、第二上层P数据导体膜122、第一下层P数据导体膜123、第三导通孔124以及第四导通孔125。第二传送线导体(第二传送线路)显示为第一上层N数据导体膜221、第二上层N数据导体膜222、第一下层N数据导体膜223、第一导通孔204以及第二导通孔205。同图3一样,差动传送线路沿着传送信号的行进方向依次分类为第一直线区域、弯曲区域(弯曲90度部分)、第二直线区域,弯曲区域中包含交叉区域。
第一直线区域中,第一上层P数据导体膜121和第一上层N数据导体膜221都以第一宽度、即宽度W0相互平行地向下侧(第一方向)延伸,将第一上层P数据导体膜121以及第一上层N数据导体膜221的部分分别作为第一导电膜以及第四导电膜。交叉区域中,第一上层P数据导体膜121和第一下层N数据导体膜223立体交叉,交叉区域中第一上层P数据导体膜121的宽度W1和第一下层N数据导体膜223的宽度W2都小于第一宽度、即宽度W0。将第一上层P数据导体膜121以及第一下层N数据导体膜223的部分分别作为第二导电膜以及第五导电膜。第二直线区域中,第二上层P数据导体膜122和第二上层N数据导体膜222都以第二宽度、即宽度W0相互平行地向右侧(第二方向)延伸。需要说明的是,此处,第一宽度与第二宽度相等。将第二上层P数据导体膜122以及第二上层N数据导体膜222的部分分别作为第三导电膜以及第六导电膜。因此,第一传送线导体(第一传送线路)中,第一导电膜、第二导电膜以及第三导电膜沿着传送方向依次排列,并且相互电连接。同样,第二传送线导体(第二传送线路)中,第四导电膜、第五导电膜以及第六导电膜沿着传送方向依次排列,并且相互电连接。
需要说明的是,差动传送线路中,传送信号的行进方向可以是顺方向以及逆方向的某个方向,关于传送信号的行进方向是与上述方向相反方向的情况,以下进行说明。该情况下,第二上层P数据导体膜122以及第二上层N数据导体膜222在直线区域中的部分分别作为第一导电膜以及第四导电膜,第一上层P数据导体膜121以及第一上层N数据导体膜221在直线区域中的部分分别作为第三导电膜以及第六导电膜即可。该情况下,第一导电膜和第四导电膜相互平行地向左侧(第一方向)延伸,第三导电膜和第六导电膜相互平行地向上侧(第二方向)延伸。
图20所示差动传送线路与图3所示差动传送线路8的尺寸不同。使第一以及第二直线区域中一对传送线导体的宽度W0均为0.2mm,使第一传送线导体与第二传送线导体的间隔、即宽度S0为0.2mm。另外,使交叉区域中第一传送线导体(第一上层P数据导体膜121)的宽度W1为0.1mm,设定为小于宽度W0。同样,使交叉区域中第二传送线导体(第一下层N数据导体膜223)的宽度W2为0.1mm,设定为小于宽度W0。另外,第一下层P数据导体膜123的配线宽度为0.1mm。这些值在减轻差动反射损失方面是适宜的。
接着,使用图21说明图20的差动传送线路的解析结果。以下是作为一个例子使差动传送线路的线路长度为14mm情况下的特性,是通过三维电磁场构造解析工具解析得到的结果。图21中的曲线从图的上侧起依次表示差动通过特性(Sdd21)、差动反射系数(Sdd11)、差动模式-同相模式变换量(Scd21)的频率依存性。如图21所示,该实施方式所涉及的差动传送线路尽管具有弯曲区域,但是能够在频率25GHz以下的频域中将Scd21抑制为-21dB以下。另外,Sdd11为-22dB以下,Sdd21为-1.1dB以上,显示为良好的值。
如下述表7所示,将该实施方式所涉及的差动传送线路中频率22.3GHz时差动模式-同相模式变换量Scd21的值和在差动传送线路中输入频率22.3GHz、振幅2V的差动信号的情况下根据远场计算出的距离3m处无用电磁波的最大电场强度(Max E field at 3m)的值与现有例进行比较。与现有例1(图26)比较,无用模式、即同相模式的产生降低了大约23dB,无用电磁波的最大电场强度降低了大约13dB。
图28是表示现有技术所涉及的差动传送线路的其他例子的俯视图。将图28所示现有技术所涉及的差动传送线路作为与该实施方式进行比较的比较例,作为现有例3。现有例3所涉及的差动传送线路中采用的是如下手法:通过在图28所示N数据导体膜283中设置曲折部分,来补偿由于弯曲90度部分(弯曲区域)所产生的延迟时间差,使一对差动传送线路的配线等长。在现有例3所涉及的差动传送线路中,虽然能够良好地使Scd21为-30dB以下,但是无用电磁波的最大电场强度为99dB(μV/m),与现有例1基本相等。该实施方式所涉及的差动传送线路与现有例3相比,具有使无用电磁波的最大电场强度降低大约14dB的效果。另外,图29是表示现有技术所涉及的传送线路的一个例子的俯视图。将图29所示现有技术所涉及的传送线路作为与该实施方式进行比较的比较例,作为现有例4。现有例4所涉及的传送线路是设有弯曲90度部分(弯曲区域)的单端传送线路,输入信号振幅为1V。在现有例4所涉及的传送线路中,无用电磁波的最大电场强度为99dB(μV/m),与现有例1基本相等。该实施方式所涉及的差动传送线路与现有例4相比,具有使无用电磁波的最大电场强度降低大约14dB的效果。此处,现有例4所涉及的传送线路是如下构造的传送线路:从现有例1所涉及的差动传送线路中去除了N数据导体膜281,而仅存在P数据导体膜181。
表7
特性 | 现有例1 | 现有例3 | 现有例4 | 实施方式7 |
MaxEfield | 98dB(μV/m) | 99dB(μV/m) | 99dB(μV/m) | 85dB(μV/m) |
Scd21 | -4.1dB | -30.1dB | - | -27.7dB |
接着,使用图22说明该实施方式所涉及的RZ调制部的电路构成。在印刷电路基板16的同一面上配置多路复用器集成电路303、高频功率放大器集成电路304、屏蔽盖305、DC切断电容311、末端电阻312。多路复用器集成电路303具有时钟生成功能,具有时钟差动输出端子303a。将从时钟差动输出端子303a输出的信号作为动作频率22.3GHz的时钟信号。多路复用器集成电路303的时钟差动输出端子303a上连接图20所示具有90度弯曲部分(弯曲区域BT)的差动传送线路的一端的对(pair),高频功率放大器集成电路304的输入端子上连接该差动传送线路的另一端的对中的一个。差动传送线路的另一端的对中的另一个经由DC切断电容311与末端电阻312连接,作为末端,不产生高频反射。作为DC切断电容311,例如使用电容值0.1μF的表面安装型电容。作为末端电阻312,使用表面安装型电阻。适宜使其电阻值为50Ω,但是也可以使其为E系列的电阻值51Ω。从时钟差动输出端子303a输出的时钟信号通过高频功率放大器集成电路304放大,从高频功率放大器集成电路304的输出端子经由同轴连接器308、同轴电缆310、同轴连接器309输入到配置在脉冲雕刻光调制器模块306内部的LN强度调制器307。由此,脉冲雕刻光调制器模块306实现将DQPSK光信号调制为RZ-DQPSK光信号的动作。
脉冲雕刻光调制器模块306的封装是金属制,例如由不锈钢构成。金属封装覆盖LN强度调制器307,与接地电位连接。同轴连接器308、309以及同轴电缆310被外部导体覆盖,外部导体与接地电位连接。从高频功率放大器集成电路304的输出端子输出的时钟信号在频率22.3GHz的信号强度非常大,但是通过上述构成,能够得到优异的屏蔽效果,能够充分抑制向外部放射的无用电磁波。
屏蔽盖305由金属构成,例如通过加工金属板来形成。屏蔽盖305配置成覆盖包含高频功率放大器集成电路304、DC切断电容311、末端电阻312的区域的上部。另外,在屏蔽盖305的下部区域配置接地导体层18,经由多个导通孔等使接地导体层18与屏蔽盖305电连接。从时钟差动输出端子303a输出的时钟信号进入屏蔽盖305内部后,分配给高频功率放大器集成电路304以及DC切断电容311、末端电阻312,通过上述构成,由屏蔽盖305和接地导体层18能够得到充分的屏蔽效果,能够充分抑制从该区域向外部放射的无用电磁波。
并且,关于从时钟差动输出端子303a至屏蔽盖305的区域,通过配置图20所示具有90度弯曲部分(弯曲区域BT)的差动传送线路,如图7所示,能够降低从差动传送路向空间放射的无用电磁波。
图23是该实施方式所涉及的信息处理装置的RZ调制部的立体图。由于RZ-DQPSK方式的光收发机需要在装置内内置脉冲雕刻光调制器模块306、DQPSK光调制模块(未图示)、DQPSK光解调器模块等(未图示)形状较大的光学部件,因此电子部件的配置限制在狭小区域。另外,多路复用器集成电路303具有多个差动输入端子、I沟道、Q沟道的高速数字信号的差动输出端子,因此多路复用器集成电路303的配置本身的自由度也小,大多情况下难以将差动输出端子配置成直线。该实施方式中,通过采用具有90度弯曲部分(弯曲区域BT)的差动传送线路,能够将RZ调制部的电子部件配置如图23所示实现为简洁的配置,适宜于高密度安装。
该实施方式中,从时钟差动输出端子303a输出的时钟信号的时钟频率为22.3GHz,但是,该频率可以根据光收发机进行动作的比特率来变动,例如使动作比特率为43.0Gbit/s,使时钟频率为21.5GHz。另外,高频功率放大器集成电路304可以为驱动集成电路。另外,屏蔽盖305是通过金属板加工形成的,也可以取而代之地由与光收发机的金属壳体一体形成的构造体来构成屏蔽盖305。
搭载有差动传送线路的信息处理装置中,从差动传送线路放射的无用电磁波成为问题。在高速度的数字信号传送装置中,为了满足所允许的无用电磁波强度,有必要进行装置的框体设计。尤其在无用电磁波的频率超过10GHz的情况下,有必要根据从印刷电路基板放射的无用电磁波的强度,由金属构成框体构造部件,使其间隙形成得极小来覆盖印刷电路基板,或者在框体的内部配置电波吸收材料,从而将从装置泄漏到外部的无用电磁波的强度抑制为法规所定的限度值以下。例如在美国,有必要满足为FCC Part 15Subpart B规格所定的限度值53.9dB(μV/m)(Class B规格、距离为3m、频率范围为1GHz~40GHz的情况)以下。在来自印刷电路基板的无用的电磁波放射增大的情况下,在框体构造部件的制作中采用尺寸精度高的加工方法,框体构造部件的成本增加成为问题。或者使得比较高价的电波吸收材料的体积增加,随之而来的成本增加成为问题。
例如图28所示现有技术所涉及的差动传送线路那样,通过设计一对传送线路的形状来实现等长配线的方法中,由于设置一部分曲折的形状,该曲折部分产生无用电磁场的扩展,无用电磁波增大。相对于此,在专利文献1记载的技术中,设在接地导体层的多个槽产生无用电磁场的扩展,无用电磁波增大。但是,该实施方式所涉及的信息处理装置中,差动传送线路中没有采用曲折形状,也没有在接地导体层中设置多个层,抑制了一对差动传送线路中传送的差动信号的延迟时间差,并且,抑制了无用电磁波。由此能够实现如下信息处理装置:在信息处理装置的印刷电路基板上形成的差动传送线路中,能够抑制成本增大,同时,在差动传送线路包含弯曲区域的情况下,也能够抑制弯曲区域中的无用电磁波。
以上针对该实施方式所涉及的信息处理装置进行了说明。以上说明是假定信息处理装置为光收发机、例如依照300pin MSA规格的光收发模块等的记述,也可以是不将光收发机模块化,而是在装置内安装有发送电路和接收电路的光传送装置等。该情况下不再需要覆盖光传送装置的框体具有对于电磁泄漏的强大屏蔽功能,能够降低装置成本。
[第八实施方式]
使用图24说明本发明第八实施方式所涉及的信息处理装置。图24是本发明的该实施方式所涉及的信息处理装置的RZ调制部的电路图,与第七实施方式所涉及的RZ调制部的区别在于,取代输入端子单一的高频功率放大器集成电路304,配置有具有差动输入端子314a的高频功率放大器集成电路314。
多路复用器集成电路303的时钟差动输出端子303a上连接图20所示具有90度弯曲部分(弯曲区域BT)的差动传送线路的一端的对,高频功率放大器集成电路314的差动输入端子314a上连接该差动传送线路的另一端的对。
根据该实施方式,在所使用的高频功率放大器集成电路的电力增益相等的情况下,能够将从时钟差动输出端子303a输出的时钟信号在22.3GHz的功率下降至1/2,与第七实施方式相比,具有使从差动传送路向空间放射的无用电磁波降低3dB的效果。
[第九实施方式]
使用图25说明本发明第九实施方式所涉及的信息处理装置。图25是本发明的该实施方式所涉及的信息处理装置的发送部的电路图,以下说明其电路构成。
在印刷电路基板16上配置发送一体型CDR集成电路3、DC切断电容320、321、调制器偏压供给电路330、激光电流供给电路331以及FPC连接端子17。发送一体型CDR集成电路3具有激光驱动功能,具有发送侧差动输出端子3a。将从发送侧差动输出端子3a输出的信号作为比特率11.1Gbit/s的二值串行数据信号。发送一体型CDR集成电路3的发送侧差动输出端子3a上连接图20所示具有90度弯曲部分(弯曲区域BT)的差动传送线路的一端的对,FPC连接端子17上连接该差动传送线路的另一端的对。FPC连接端子17上连接FPC332。FPC332上差动传送线路以直线形成,印刷电路基板16上的差动传送线路延伸并与光发送用元件模块6的输入端子6a、6b分别连接。光发送用元件模块6在金属制的封装内包含有EA型调制器集成激光芯片333、去耦电容336、第一末端电阻337、第二末端电阻338、扼流圈322以及结合线325、326。EA型调制器集成激光芯片333由化合物半导体芯片构成,在其一个表面上集成有激光二极管334和EA型调制器335。具有通过EA型调制器335调制从激光二极管334输出的连续光、将输入给EA型调制器335的电信号变换为光信号的作用。
来自输入端子6a的配线经由结合线325、326与EA型调制器335以及第一末端电阻337连接。来自输入端子6b的配线经由第二末端电阻338、扼流圈322与激光二极管334连接。在第二末端电阻338与扼流圈322之间连接去耦电容336,分流到接地电位。
作为DC切断电容320、321,例如使用电容值0.1μF的表面安装型电容。另外,作为去耦电容336,例如使用电容值0.1μF的平行平板型电容。作为第一末端电阻337、第二末端电阻338,使用在陶瓷基板上形成的厚膜印刷电阻。适宜使其电阻值为50Ω。结合线325、326所形成的串联电感适宜为0.1~1.2nH的范围。也可以用磁珠取代扼流圈322。
在将理想的二值串行数据信号(相交点50%)输入到差动传送路的情况下,如果信号足够随机,则在频域中波谱充分扩散,在特定频率不会产生功率的峰。因此,通常难以成为无用电磁波的发生源。但是,由于EA型调制器的电-光变换特性具有非常强的非线形性,因此在驱动EA型调制器的情况下,有必要使激光驱动器的输出信号的相交点从50%移动。根据我们的研究,为了使得EA型调制器的光输出波形成分良好,有必要使激光驱动器的输出信号的相交点通常为60%~75%。因此,从发送侧差动输出端子3a输出的信号在对应于比特率的频率中产生功率的峰,成为无用电磁波的发生源。在比特率为11.1Gbit/s的情况下,在主波11.1GHz和其谐波(22.2GHz、33.3GHz、…)中产生功率的峰,根据驱动器的带宽,通常主波11.1GHz和二次谐波22.2GHz的峰占主导。
光发送用元件模块6的封装为金属制,覆盖EA型调制器集成激光芯片333、去耦电容336、第一末端电阻337、第二末端电阻338、扼流圈322、结合线325、326,与接地电位连接。通过上述构成,能够得到优异的屏蔽效果,能够充分抑制向外部放射的无用电磁波。
并且,通过由图20所示具有90度弯曲部分(弯曲区域BT)的差动传送线路和配置在FPC332上的差动传送线路来构成配置在从发送侧差动输出端子3a至输入端子6a、6b的区域中的差动传送电路,如表7所示,能够减小从差动传送路向空间放射的无用电磁波。
该实施方式中,使第一末端电阻337的一端与接地电极连接,也可以在第一末端电阻337与接地电极之间串联插入去耦电容。通过该构成,能够阻止从调制器偏压供给电路330供给的直流电流在第一末端电阻337中流过,能够减少消耗功率,并且减少在光发送用元件模块6内部的散热量。
另外,该实施方式中,使第二末端电阻338的一端经由扼流圈322和去耦电容336所构成的低通滤波器与激光二极管334连接,也可以使第二末端电阻338的一端与接地电极连接,并且从其他路径提供激光电流供给电路331和激光二极管334。通过该构成,能够避免从激光电流供给电路331供给的直流电流在第二末端电阻338中流过,能够减少消耗功率,并且减少在光发送用元件模块6内部的散热量。
以上针对本发明所涉及的具备差动传送线路的信息处理装置进行了说明。第七至第九实施方式所涉及的信息处理装置中,采用的是图20所示的差动传送线路,当然,没有必要限定于此。当然也可以是图3、图9、图11等所示差动传送线路以及适用本发明的其他差动传送线路。另外,本发明的思想当然没有必要限定于此。本发明能够适用于所有的具备高速差动传送线路的信息处理装置。例如,可以考虑适用于电脑内部使用的连接端口间的PCI EXPRESS、作为低电压驱动广泛利用的LVDS(Low Voltage Differential Signaling低压差分信号传输)。
Claims (23)
1.一种差动传送线路,其特征在于,
该差动传送线路具备接地导体层和一对传送线导体,所述一对传送线导体都隔着电介质层设置在所述接地导体层的一侧,
所述接地导体层包含与所述一对传送线导体相对的区域并向外方扩展,并且所述一对传送线导体与所述接地导体层形成一对传送线路,
所述一对传送线导体包含第一直线区域和第一交叉区域,
在所述第一直线区域中,所述一对传送线导体都以第一宽度相互平行地在第一方向延伸,并且形成在第一层上,
所述第一交叉区域配置在所述第一直线区域的前方,在所述第一交叉区域中,所述一对传送线导体中的一个传送线导体形成在所述第一层上,另一个传送线导体形成在与所述第一层不同的第二层上,所述一对传送线导体隔着所述电介质层立体交叉,
所述第一交叉区域中所述一对传送线导体的宽度分别都小于所述第一宽度。
2.根据权利要求1所述的差动传送线路,其特征在于,
所述一对传送线导体中,所述的形成在第二层上的传送线导体在所述第一直线区域与所述第一交叉区域之间具备第一导通孔,
所述一对传送线导体中,所述的形成在第二层上的传送线导体从所述第一直线区域向所述第一导通孔在所述第一层上延伸,从所述第一层向所述第二层贯通所述第一导通孔,穿过所述交叉区域在所述第二层上进一步延伸,
所述一对传送线导体的至少某一个传送线导体在所述第一直线区域与所述第一交叉区域之间弯曲。
3.根据权利要求2所述的差动传送线路,其特征在于,
所述一对传送线导体中的所述形成在第二层上的传送线导体在所述第一交叉区域的前方还具备第二导通孔,
所述一对传送线导体中的所述形成在第二层上的传送线导体从所述第一交叉区域向所述第二导通孔在所述第二层上延伸,从所述第二层向所述第一层贯通所述第二导通孔,进一步向前方在所述第一层上延伸,
所述一对传送线导体的至少某一个传送线导体在所述第一交叉区域的前方弯曲。
4.根据权利要求3所述的差动传送线路,其特征在于,
所述一对传送线导体中只有一个传送线导体在所述第一直线区域与所述第一交叉区域之间从所述第一方向向与所述第一方向不同的第二方向弯曲,
所述一对传送线导体中只有另一个传送线导体在所述第一交叉区域的前方从所述第一方向向所述第二方向弯曲,
在所述第一直线区域中,所述的在第一直线区域与第一交叉区域之间弯曲的传送线导体相对于从所述第一方向向所述第二方向的弯曲是外侧的传送线导体,所述的在第一交叉区域前方弯曲的传送线导体是内侧的传送线导体。
5.根据权利要求4所述的差动传送线路,其特征在于,
所述一对传送线导体在所述第二导通孔的前方还包含第二直线区域,所述第二直线区域中,所述一对传送线导体都以第二宽度相互平行地在所述第二方向延伸,并且形成在所述第一层上。
6.根据权利要求5所述的差动传送线路,其特征在于,
所述第二宽度等于所述第一宽度。
7.根据权利要求3所述的差动传送线路,其特征在于,
在对从所述接地导体层的上方观察到的平面上测定的传送线导体的配线长度进行比较的情况下,所述一对传送线导体中的所述形成在第一层上的传送线导体的配线长度长于所述形成在第二层上的传送线导体的配线长度,用于对由于所述第一以及所述第二导通孔厚度导致的延迟时间增加量进行补偿。
8.根据权利要求7所述的差动传送线路,其特征在于,
所述一对传送线导体中的所述形成在第一层上的传送线导体具有迂回延伸部分,用于对由于所述第一以及所述第二导通孔厚度导致的延迟时间增加量进行补偿。
9.根据权利要求3所述的差动传送线路,其特征在于,
所述一对传送线导体中的所述形成在第一层上的传送线导体还具备第三以及第四导通孔,
所述一对传送线导体中的所述形成在第一层上的传送线导体在所述第一层上向前方的所述第三导通孔延伸,从所述第一层向所述第二层贯通所述第三导通孔,并且在所述第二层上向前方的所述第四导通孔进一步延伸,从所述第二层向所述第一层贯通所述第四导通孔,并且向前方在所述第一层上进一步延伸。
10.根据权利要求5所述的差动传送线路,其特征在于,
所述一对传送线导体在所述第二直线区域的前方还包含第二交叉区域,在所述第二交叉区域的前方还包含第三直线区域,
在所述第二交叉区域中,所述一对传送线导体的一个传送线导体形成在所述第一层上,另一个传送线导体形成在所述第二层上,所述一对传送线导体隔着所述电介质层立体交叉,
在所述第三直线区域中,所述一对传送线导体都以第三宽度相互平行地在与所述第二方向不同的第三方向延伸,并且形成在所述第一层上,
所述第二交叉区域中的所述一对传送线导体中,所述的形成在第二层上的传送线导体在所述第二直线区域与所述第二交叉区域之间还具备第三导通孔,在所述第二交叉区域与所述第三直线区域之间还具备第四导通孔,
所述第二交叉区域中的所述一对传送线导体中,所述形成在第二层上的传送线导体在所述第一层上向前方的所述第三导通孔延伸,从所述第一层向所述第二层贯通所述第三导通孔,并且在所述第二层上向前方的所述第四导通孔进一步延伸,从所述第二层向所述第一层贯通所述第四导通孔,并且向前方的所述第三直线区域在所述第一层上进一步延伸,
所述第三方向相对于所述第二方向的方向变化的朝向与所述第二方向相对于所述第一方向的方向变化的朝向相同,
所述一对传送线导体中只有所述在第一交叉区域前方弯曲的传送线导体在所述第二直线区域与所述第二交叉区域之间从所述第二方向向所述第三方向弯曲,
所述一对传送线导体中只有所述在第一直线区域与第一交叉区域之间弯曲的传送线导体在所述第二交叉区域与所述第三直线区域之间从所述第二方向向所述第三方向弯曲,
所述第二交叉区域中所述一对传送线导体的宽度分别都小于所述第三宽度。
11.根据权利要求10所述的差动传送线路,其特征在于,
所述第一交叉区域中所述一对传送线导体的所述形成在第一层上的传送线导体是所述第二交叉区域中所述一对传送线导体的所述形成在第二层上的传送线导体。
12.根据权利要求10所述的差动传送线路,其特征在于,
所述第二宽度以及所述第三宽度都等于所述第一宽度。
13.根据权利要求2所述的差动传送线路,其特征在于,
所述一对传送线导体中的所述形成在第一层上的传送线导体在所述第一交叉区域的前方具备第二导通孔,
所述一对传送线导体在所述第二导通孔的前方还包含第二直线区域,在所述第二直线区域中,所述一对传送线导体都以第二宽度相互平行地在与所述第一方向不同的第二方向延伸,并且形成在所述第二层上,
所述一对传送线导体的所述形成在第一层上的传送线导体从所述第一直线区域穿过所述第一交叉区域向所述第二导通孔延伸,从所述第一层向所述第二层贯通所述第二导通孔,向所述第二直线区域在所述第二层上进一步延伸,
所述一对传送线导体的所述形成在第二层上的传送线导体从所述第一导通孔向所述第二直线区域在所述第二层上进一步延伸,
所述一对传送线导体中只有一个传送线导体在所述第一直线区域与所述第一交叉区域之间从所述第一方向向所述第二方向弯曲,
所述一对传送线导体中只有另一个传送线导体在所述第一交叉区域与所述第二直线区域之间从所述第一方向向所述第二方向弯曲,
在所述第一直线区域中,所述的在第一直线区域与第一交叉区域之间弯曲的传送线导体相对于从所述第一方向向所述第二方向的弯曲是外侧的传送线导体,所述的在第一交叉区域与第二直线区域之间弯曲的传送线导体是内侧的传送线导体。
14.根据权利要求13所述的差动传送线路,其特征在于,
所述一对传送线导体在所述第二直线区域的前方还包含第二交叉区域,在所述第二交叉区域的前方还包含第三直线区域,
在所述第二交叉区域中,所述一对传送线导体的一个传送线导体形成在所述第一层上,另一个传送线导体形成在所述第二层上,所述一对传送线导体隔着所述电介质层立体交叉,
在所述第三直线区域中,所述一对传送线导体都以第三宽度相互平行地在与所述第二方向不同的第三方向延伸,并且形成在所述第一层上,
所述第二交叉区域中的所述一对传送线导体中,所述的形成在第一层上的传送线导体在所述第二直线区域与所述第二交叉区域之间还具备第三导通孔,
所述第二交叉区域中的所述一对传送线导体中,所述的形成在第二层上的传送线导体在所述第二交叉区域与所述第三直线区域之间具备第四导通孔,
所述第二交叉区域中的所述一对传送线导体中,所述的形成在第一层上的传送线导体在所述第二层上向前方的所述第三导通孔延伸,从所述第二层向所述第一层贯通所述第三导通孔,向所述第三直线区域在所述第一层上进一步延伸,
所述第二交叉区域中的所述一对传送线导体中,所述的形成在第二层上的传送线导体在所述第二层上向前方的所述第四导通孔延伸,从所述第二层向所述第一层贯通所述第四导通孔,向所述第三直线区域在所述第一层上进一步延伸,
所述第三方向相对于所述第二方向的方向变化的朝向与所述第二方向相对于所述第一方向的方向变化的朝向相同,
所述一对传送线导体中只有所述的在第一直线区域与第一交叉区域之间弯曲的传送线导体在所述第二交叉区域与所述第三直线区域之间从所述第二方向向所述第三方向弯曲,并且在前方在所述第三方向延伸,
所述一对传送线导体中只有所述的在第一交叉区域与第二直线区域之间弯曲的传送线导体在所述第二直线区域与所述第二交叉区域之间从所述第二方向向所述第三方向弯曲,并且在前方在所述第三方向延伸,
所述第二交叉区域中所述一对传送线导体的宽度分别都小于所述第三宽度。
15.根据权利要求1所述的差动传送线路,其特征在于,
在所述第一交叉区域中,从所述接地导体层的上方看,所述一对传送线导体正交。
16.根据权利要求10所述的差动传送线路,其特征在于,
在所述第二交叉区域中,从所述接地导体层的上方看,所述一对传送线导体正交。
17.一种光收发模块,其特征在于,
该光收发模块具备权利要求1中所述的差动传送线路。
18.一种信息处理装置,其特征在于,
该信息处理装置具备:
接地导体层;
电介质层,其设置在所述接地导体层的上表面;
第一传送线路,其具有沿着传送方向依次排列并相互电连接的第一导电膜、第二导电膜以及第三导电膜;以及
第二传送线路,其具有沿着传送方向依次排列并相互电连接的第四导电膜、第五导电膜以及第六导电膜,
所述第一导电膜、所述第二导电膜、所述第三导电膜、所述第四导电膜以及所述第六导电膜设置在所述电介质层的上表面,
所述第五导电膜设置在所述电介质层的内部并且在所述接地导体层的上方,
所述第一导体膜与所述第四导体膜都以第一宽度相互平行地在第一方向延伸,
所述第三导体膜与所述第六导体膜都以第一宽度相互平行地在第二方向延伸,
所述第二导电膜与所述第五导电膜配置成在交叉区域中立体交叉,并且在所述交叉区域中所述第二导体膜的宽度与所述第五导体膜的宽度都小于所述第一宽度,
所述第一以及所述第二传送线路和所述接地导体层形成一对差动传送线路。
19.根据权利要求18所述的信息处理装置,其特征在于,
该信息处理装置还具备:
印刷电路基板,其包含所述第一以及所述第二传送线路、所述接地导体层以及所述电介质层;
第一集成电路,其搭载于所述印刷电路基板上,具有输出差动时钟信号对的差动时钟信号输出端子对;以及
第二集成电路,其搭载于所述印刷电路基板上,具有接收所述差动时钟信号对之一的输入端子,
所述第一以及所述第四导体膜与所述差动时钟信号输出端子对连接,
所述第三或者所述第六导体膜的某个导体膜与所述输入端子连接。
20.根据权利要求19所述的信息处理装置,其特征在于,
该信息处理装置还具备:
末端电阻;以及
屏蔽盖,其覆盖包含所述末端电阻和所述第二集成电路的区域,
所述第三或者所述第六导体膜的某个导体膜与所述输入端子连接,
所述第三或者所述第六导体膜的另一个导体膜与所述末端电阻连接。
21.根据权利要求18所述的信息处理装置,其特征在于,
该信息处理装置还具备:
印刷电路基板,其包含所述第一以及所述第二传送线路、所述接地导体层以及所述电介质层;
第一集成电路,其搭载于所述印刷电路基板上,具有输出差动时钟信号对的差动时钟信号输出端子对;
第二集成电路,其搭载于所述印刷电路基板上,具有接收所述差动时钟信号对的差动输入端子对;以及
屏蔽盖,其覆盖包含所述第二集成电路的区域,
所述第一以及所述第四导体膜与所述差动时钟信号输出端子对连接,
所述第三以及所述第六导体膜与所述差动输入端子对连接。
22.根据权利要求18所述的信息处理装置,其特征在于,
该信息处理装置还具备:
印刷电路基板,其包含所述第一以及所述第二传送线路、所述接地导体层以及所述电介质层;
第一集成电路,其搭载于所述印刷电路基板上,具有输出差动串行数据信号对的差动串行数据信号输出端子对;以及
光发送用元件模块,其搭载于所述印刷电路基板上,具有被输入所述差动串行数据信号对的输入端子对,基于所输入的所述差动串行数据信号对输出光调制信号,
所述第一以及所述第四导体膜与所述差动串行数据信号输出端子对连接,
所述第三或者所述第六导体膜的某个导体膜与所述输入端子对的某个输入端子连接。
23.根据权利要求22所述的信息处理装置,其特征在于,
所述光发送用元件模块在内部还具备:
电场吸收型调制器集成激光元件;以及
第一以及第二末端电阻,
所述第三或者所述第六导体膜的某个导体膜与所述电场吸收型调制器集成激光元件的电场吸收型调制器部以及所述第一末端电阻连接,
所述第三或者所述第六导体膜的另一个导体膜与所述电场吸收型调制器集成激光元件的激光二极管以及所述第二末端电阻连接。
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