JP5330846B2 - 並列伝送モジュール - Google Patents

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。

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、高速に信号を伝送する差動伝送線路と、それを制御する制御回路とを備えた差動伝送回路が知られている（例えば、特許文献２参照）。この差動伝送回路では、作動ドライバＩＣと作動レシーバＩＣとが多層基板であるプリント配線基板上に配置され、両ＩＣが３本の信号線からなる差動伝送線路で接続されている。この差動伝送線路の大部分にわたって、３本の信号線における隣接する２つの信号線間の距離を所定の値に等しくするために、２本の信号線の両端部を除く中央の区間と、残りの１本の信号線の両端部を除く中央の区間とを、プリント配線基板の異なる層に設けている。

特開平１１−４１１７７号公報 特開２００８−２９４７９５号公報

ところで、モジュール基板の一方の面に実装されたＩＣと、その他方の面に形成された複数の信号入出力端子とＩＣの複数の信号入出力端子との間で電気信号を伝送する複数の伝送線路と、を備えた並列伝送モジュールを作製する場合、次のような問題が発生する。伝送速度を高めるために多チャネル化して、ＩＣの複数の信号入出力端子における各端子間のピッチが狭くなると、隣接するチャネルの差動伝送路間でのクロストークが増大する。そのため、電気信号を光信号に変換する機能或いは光信号を電気信号に変換する機能を有する光モジュールにおいて、可能な限り、クロストークを低減するのが望ましい。
本発明は、このような従来の問題点に着目して為されたもので、隣接するチャネルの伝送線路間でのクロストークの低減を図った並列伝送モジュールを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、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多層基板であるモジュール基板と、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と、前記モジュール基板に形成され、前記電子素子の複数の信号入出力端子と前記モジュール基板の最下層の導体層に形成された複数の信号入出力端子との間で電気信号を伝送する複数の伝送線路と、を備え、前記複数の伝送線路は、隣接する２つのチャネルの伝送線路が複数の前記導体層のうちの同一の導体層において近接する長さが短くなるように、前記モジュール基板に形成されていることを特徴とする。この構成によれば、隣接する２つのチャネルの最上層の線路間での電磁干渉が抑制されるので、隣接するチャネルの伝送線路間でのクロストークを低減することができる。

本発明の他の態様は、前記複数の伝送線路は、前記最上層の導体層にそれぞれ設けられ、前記電子素子の信号入出力端子と電気的に接続される一端部から短い距離で延びる最上層の線路をそれぞれ有し、かつ前記複数の伝送線路のうちの前記隣接する２つのチャネルの伝送線路の一方は、前記最上層の線路とビア導体を介して電気的に接続された線路で、前記複数の導体層のうち、前記最上層の導体層より下にある第１の導体層に形成された中央区間の線路を有し、前記隣接する２つのチャネルの伝送線路の他方は、前記最上層の線路とビア導体を介して電気的に接続された線路で、前記複数の導体層のうち前記第１の導体層とは異なる第２の導体層に形成された中央区間の線路を有することを特徴とする。ここで、「ビア導体」は、モジュール基板のビアホール（スルーホール）に形成された導体部をいう。

この構成によれば、隣接するチャネルの伝送線路間でのクロストークを低減することができる。その理由の一つは、複数の伝送線路の各々（各チャネルの伝送線路）では、電子素子の入出力端子とワイヤなどで接続される（ＦＢ実装の場合）最上層の線路が短く、隣接する２つのチャネルの最上層の線路が近接する長さが短いため、隣接する２つのチャネルにおいて最上層の線路間での電磁干渉が抑制されるからである。もう一つの理由は、隣接する２つのチャネルの伝送線路の中央区間の線路の距離を離すことが可能になると共に、２つのチャネルの伝送線路の中央区間の線路の間に誘電体層が挟まれることにより、隣接する２つのチャネルの中央区間の線路間での電磁干渉が抑制されるからである。これは、隣接する２つのチャネルの伝送線路の一方が、最上層の線路とビア導体を介して電気的に接続された線路で、第１導体層に形成された中央区間の線路を有し、その他方が、最上層の線路とビア導体を介して電気的に接続された線路で、第２導体層に形成された中央区間の線路を有している構成により得られる。従って、隣接する２つのチャネルの伝送線路全体において、クロストークを低減することができる。

さらに、隣接する２つのチャネルの伝送線路の一方について、その中央区間の線路を形成する第１の導電層を複数の導電層の何れかの層にするかを適宜選択できると共に、その他方の伝送線路についても、その中央区間の線路を形成する第２の導電層を複数の導電層の何れかの層にするかを適宜選択できる。このため、最上層の線路と接続されたビア導体以降における各伝送線路の設計自由度が大きくなる。

本発明の他の態様は、前記複数の伝送線路は、前記最上層の導体層にそれぞれ設けられ、前記電子素子の信号入出力端子と電気的に接続される一端部から延びる第１の線路と、該最上層の線路とビア導体を介して電気的に接続される線路で、前記複数の導体層のうち、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の導体層に形成された第２の線路とをそれぞれ有し、前記複数の伝送線路のうちの隣接する２つのチャネルの伝送線路において、その一方の伝送線路の前記第１の線路を長さの短い線路とし、かつ、前記隣接する２つのチャネルの伝送線路の他方の伝送線路の前記第１の線路を長さの長い線路としたことを特徴とする。

この構成によれば、隣接する２つのチャネルの伝送線路では、最上層の導体層において近接する長さが短く、近接状態を早く解消しているので、隣接する２つのチャネルの伝送線路間での電磁干渉が抑制される。これにより、隣接するチャネルの伝送線路間でのクロストークを低減することができる。

本発明の他の態様は、前記複数の伝送線路はそれぞれ、２つの信号線からなる差動伝送線路であることを特徴とする。この構成によれば、２つの信号線を１組（１チャネル）とする複数組の差動伝送線路を有する並列伝送モジュールにおいて、多チャネル化して伝送速度を高めることで、電子素子の複数の信号入出力端子における各端子間のピッチが狭くなった場合でも、隣接するチャネルの差動伝送路間でのクロストークを低減することができる。

本発明の他の態様は、前記最上層の導体層上には、前記電子素子と電気的に接続された複数の光素子からなる光素子アレイが実装されており、電気信号を光信号に変換する機能或いは光信号を電気信号に変換する機能を有する光モジュールとして構成されたことを特徴とする。この構成によれば、電気信号を光信号に変換する機能或いは光信号を電気信号に変換する機能を有する光モジュールにおいて、隣接するチャネルの伝送線路間でのクロストークを低減することができる。

本発明によれば、隣接するチャネルの伝送線路間でのクロストークの低減を図った並列伝送モジュールを実現することができる。

並列伝送モジュールが使用される並列光伝送装置の概略構成を示す分解斜視図。 （Ａ）はモジュール基板を示す斜視図、（Ｂ）はモジュール基板にモジュールカバーが装着された状態を示す斜視図。 本発明の第１実施形態に係る並列伝送モジュールとしての光モジュールの一部を示す図で、ドライバＩＣが実装されたモジュール基板を透視的に示す斜視図。 多層基板であるモジュール基板を示す断面図。 図３の一部を示す平面図で、隣接する２つのチャネルの伝送線路の一部を示す説明図。 （Ａ）はｃｈ５の伝送線路を構成する２本の信号線の一方の経路を示す断面図、（Ｂ）はｃｈ６の伝送線路を構成する２本の信号線の一方の経路を示す断面図。 クロストーク周波数応答を示すグラフ。 第２実施形態に光モジュールにおける複数チャネルの伝送線路のうちの一部の配置のみを透視的に示す説明図。

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を説明する前に、これを用いた並列光伝送装置の概略構成を図１および図２に基づいて説明する。

（並列光伝送装置）
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。

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（Ａ），（Ｂ）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が一方の面に実装されたモジュール基板３３と、モジュールカバー３４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。

ＶＣＳＥＬアレイ３１は、図２（Ａ）に示すように、モジュール基板３３の凹部３３ａ内に配置されている。ドライバＩＣ３２は、モジュール基板３３の一方の面（表面）上に、フリップチップボンディング（ＦＣＢ:Flip Chip Bonding）により或いはワイヤボンディング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（図示省略）が形成されている。これらの高周波信号線とＶＣＳＥＬアレイ３１の各ＶＣＳＥＬとがワイヤ（図示省略）で電気的に接続されている。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（伝送線路）により電気的に接続されており、各組の高周波信号線を介してドライバＩＣ３２からＶＣＳＥＬアレイ３１の各ＶＣＳＥＬへ電気信号（差動信号）が供給されるようになっている。

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。

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。

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。

次に、本発明の実施の形態に係る並列伝送モジュールを説明する。なお、以下の各実施形態で説明する並列伝送モジュールは、電気信号を光信号に変換する機能を有し、上述した並列伝送（10Gbps/1ch×12ch伝送）を行う送信用の並列光伝送装置１に用いる光モジュール３０である。

（第１実施形態）
第１実施形態に係る並列伝送モジュールとしての光モジュール３０を図３乃至図７に基づいて説明する。図３は、ドライバＩＣ３２とＶＣＳＥＬアレイ３１が実装された光モジュール３０のモジュール基板３３の一部を透視的に示している。図５は図３の一部を示す平面図で、隣接する２つのチャネルの伝送線路の一部を示す説明図である。図６（Ａ）はｃｈ５の伝送線路を構成する２本の信号線の一方の経路を示す断面図、図６（Ｂ）はｃｈ６の伝送線路を構成する２本の信号線の一方の経路を示す断面図である。

なお、図１および図２で説明した光モジュール３０では、ドライバＩＣ３２は、モジュール基板３３にフリップチップボンディングにより実装されているが、以下の説明ではドライバＩＣがモジュール基板３３の表面に形成された各種の配線上にワイヤボンディングにより実装される場合について説明する。光モジュール３０は、図１、図２を用いて既に説明した上記構成を有し、図３に示すように、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（図４参照）に実装されたドライバＩＣ３２と、複数の伝送線路(electrical transmission line) ＴＬ１〜ＴＬ１２と、を備えている。図３では、簡略化のために、１２チャネル（ｃｈ）の伝送線路ＴＬ１〜ＴＬ１２のうち、ｃｈ１、ｃｈ５およびｃｈ６の３つのチャネルの伝送線路ＴＬ１、ＴＬ５およびＴＬ６のみを示してある。

また、最上層の導体層ｍ１にはＶＣＳＥＬアレイ３１が実装されている。ドライバＩＣ３２は、ＶＣＳＥＬアレイ３１における１２個のＶＣＳＥＬと１２ｃｈの差動伝送線路（高周波信号線）で接続されている。各チャネルの差動伝送線路は２本のワイヤ２からなり、１２個のＶＣＳＥＬとワイヤでそれぞれ接続されている。各チャネルの２本のワイヤ２、２を介してドライバＩＣ３２からＶＣＳＥＬアレイ３１の各ＶＣＳＥＬへ差動信号が供給されるようになっている。

モジュール基板３３は、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（セラミック積層基板）であり、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等のセラミックからなる７つの誘電体層ｄ１〜ｄ７と、各誘電体層の両面に形成された８つの導体層（パターン面）ｍ１〜ｍ８とを有する。

１２チャネルの伝送線路ＴＬ１〜ＴＬ１２は、モジュール基板３３に形成され、ドライバＩＣ３２の複数の信号入出力端子とモジュール基板３３の最下層の導体層ｍ８に形成された複数の信号入出力端子ｐ１（Ａ，Ｂ）〜ｐ１２（Ａ，Ｂ）との間で電気信号をそれぞれ伝送する。なお、図３では、１２チャネルの信号入出力端子ｐ１（Ａ，Ｂ）〜ｐ１２（Ａ，Ｂ）のうち、ｃｈ１、ｃｈ５およびｃｈ６の３つのチャネルの信号入出力端子ｐ１（Ａ，Ｂ）、ｐ５（Ａ，Ｂ）およびｐ６（Ａ，Ｂ）のみを示してある。

各伝送線路ＴＬ１〜ＴＬ１２は、２つの信号線からなる差動伝送線路である。すなわち、伝送線路ＴＬ１は、２つの信号線７１，７２からなり、伝送線路ＴＬ５は２つの信号線７３，７４からなり、伝送線路ＴＬ６は２つの信号線７５，７６からなる。他の伝送線路も２つの信号線からそれぞれ構成されている。

各伝送線路ＴＬ１〜ＴＬ１２の２つの信号線の一端部は、２本のワイヤ３を介してドライバＩＣ３２の対応する２つの信号入出力端子とそれぞれ電気的に接続されている。例えば、伝送線路ＴＬ１の信号線７１，７２の一端部、伝送線路ＴＬ５の信号線７３，７４の一端部、および伝送線路ＴＬ６の信号線７５，７６の一端部は、２本のワイヤ３をそれぞれ介してドライバＩＣ３２の対応する２つの信号入出力端子と電気的に接続されている。

本実施形態に係る光モジュール３０では、複数の伝送線路ＴＬ１〜ＴＬ１２は、隣接する２つのチャネルの伝送線路が複数の導体層ｍ１〜ｍ８のうちの同一の導体層において近接する長さが短くなるように、モジュール基板３３に形成されている。この基本原理を一つの態様で具体化した本実施形態に係る光モジュール３０は、次の構成を有する点に特徴がある。

（１）複数の伝送線路ＴＬ１〜ＴＬ１２は、最上層の導体層ｍ１にそれぞれ設けられ、ドライバＩＣ３２に設けられた複数の信号入出力端子（各チャネルで２つずつ設けられている端子）と電気的に接続される一端部から短い距離で延びる最上層の線路をそれぞれ有する。

例えば、ｃｈ１の伝送線路ＴＬ１は、図３および図５に示すように、導体層ｍ１にそれぞれ設けられ、ドライバＩＣ３２の複数の信号入出力端子のうち、ｃｈ１に対応する２つの信号入出力端子と電気的に接続される一端部から短い距離で延びる最上層の線路７１ａ、７２ａを有する。ｃｈ５の伝送線路ＴＬ５も同様に、図３、図５および図６（Ａ）に示すように、導体層ｍ１にそれぞれ設けられ、ドライバＩＣ３２の複数の信号入出力端子のうち、ｃｈ５に対応する２つの信号入出力端子と電気的に接続される一端部から短い距離で延びる最上層の線路７３ａ、７４ａを有しする。また、ｃｈ６の伝送線路ＴＬ６も同様に、図３、図５および図６（Ｂ）に示すように、導体層ｍ１にそれぞれ設けられ、ドライバＩＣ３２の複数の信号入出力端子のうち、ｃｈ６に対応する２つの信号入出力端子と電気的に接続される一端部から短い距離で延びる最上層の線路７５ａ、７６ａを有する。その他のｃｈの伝送線路も同様の最上層の線路をそれぞれ有する。

（２）複数の伝送線路のうちの隣接する２つのチャネルの伝送線路の一方は、最上層の線路とビア導体を介して電気的に接続された線路で、複数の導体層のうち、最上層の導体層ｍ１より下にある第１導体層に形成された中央区間の線路を有する。また、隣接する２つのチャネルの伝送線路の他方は、最上層の線路とビア導体を介して電気的に接続された線路で、複数の導体層のうち第１導体層とは異なる第２導体層に形成された中央区間の線路を有する。

例えば、隣接する２つのチャネルｃｈ５，ｃｈ６の伝送線路ＴＬ５，ＴＬ６について説明すると、両伝送線路の一方である伝送線路ＴＬ５の信号線７３，７４は、図３、図５および図６（Ａ）に示すように、最上層の線路７３ａ、７４ａとビア導体ｖ３，ｖ４を介して電気的に接続された線路で、第３の導体層（第１導体層）ｍ３に形成された中央区間の線路７３ｂ、７４ｂをそれぞれ有する。一方、隣接する２つのチャネルの伝送線路の他方である伝送線路ＴＬ６の信号線７５，７６は、図３、図５および図６（Ｂ）に示すように、最上層の線路７５ａ、７６ａとビア導体ｖ５，ｖ６を介して電気的に接続された線路で、第２の導体層（上記第１導体層とは異なる第２導体層）ｍ２に形成された中央区間の線路７５ｂ、７６ｂをそれぞれ有する。

なお、信号線７３，７４は、図３に示すように、中央区間の線路７３ｂ、７４ｂからさらに延びており、ビア導体などを介して信号入出力端子ｐ５（Ａ，Ｂ）にそれぞれ接続されている。同様に、信号線７５，７６も、中央区間の線路７５ｂ、７６ｂからさらに延びており、ビア導体などを介して信号入出力端子ｐ６（Ａ，Ｂ）にそれぞれ接続されている。また、ｃｈ１の伝送線路ＴＬ１の信号線７１，７２も、図３に示すように、最上層の線路７１ａ、７２ａとビア導体ｖ１，ｖ２を介して電気的に接続された線路で、第２の導体層ｍ２に形成された中央区間の線路７１ｂ、７２ｂをそれぞれ有する。そして、信号線７１，７２は、中央区間の線路７１ｂ、７２ｂからさらに延びており、ビア導体などを介して信号入出力端子ｐ１（Ａ，Ｂ）にそれぞれ接続されている。

上記構成を有する並列光伝送装置１では、光モジュール３０が実装される電気基板（ＰＣＢ）１０（図１参照）側からそれぞれ入力された高周波の信号は、電気プラガブルソケット２０の複数の接続端子部２２、モジュール基板３３における１２チャネルの信号入出力端子ｐ１（Ａ，Ｂ）〜ｐ１２（Ａ，Ｂ）および１２チャネルの伝送線路ＴＬ１〜ＴＬ１２を介してドライバＩＣ３２に入力される。ドライバＩＣ３２からＶＣＳＥＬアレイ３１の各ＶＣＳＥＬには、各ＶＣＳＥＬを変調するための差動信号が入力される。これにより、各ＶＣＳＥＬは電気信号を光信号に変換し、各ＶＣＳＥＬから出力される光（光信号）が、テープファイバ５１における１２本の光ファイバで並列に伝送され、さらに、光コネクタ５３を介して他の光モジュールへ伝送される。

このような構成を有する第１実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
・上記基本原理により、隣接する２つのチャネルの最上層の線路間での電磁干渉が抑制されるので、隣接するチャネルの伝送線路間でのクロストークを低減することができる。例えば、図３に示すように、隣接するｃｈ５とｃｈ６については、伝送線路ＴＬ５の信号線７３，７４と伝送線路ＴＬ６の信号線７５，７６との間でのクロストークが低減される。

・各チャネルの伝送線路ＴＬ１〜ＴＬ１２では、ドライバＩＣ３２の信号入出力端子とワイヤ３で接続される最上層の線路が短く、隣接する２つのチャネルの最上層の線路が近接する長さが短い。例えば、図３に示すように、隣接する２つのチャネル（ｃｈ５、ｃｈ６）の線路７３ａ、７４ａ、７５ａ、７６ａが近接する長さが短い。このため、隣接する２つのチャネルの最上層の線路間での電磁干渉が抑制されるので、隣接するチャネルの伝送線路間でのクロストークを低減することができる（図７参照）。

・隣接する２つのチャネルの伝送線路の一方が、最上層の線路とビア導体を介して電気的に接続された線路で、第１導体層に形成された中央区間の線路を有し、その他方が、最上層の線路とビア導体を介して電気的に接続された線路で、第２導体層に形成された中央区間の線路を有している。この構成により、隣接する２つのチャネルの伝送線路の中央区間の線路の距離を離すことが可能になる。例えば、隣接する２つのチャネル（ｃｈ５、ｃｈ６）については、中央区間の線路７３ａ、７４ａと中央区間の線路７５ａ、７６ａとの距離を離すことが可能になる。これと共に、２つのチャネルの伝送線路の中央区間の線路の間に誘電体層が挟まれる。例えば隣接する２つのチャネル（ｃｈ５、ｃｈ６）については、第２の導体層ｍ２に形成された中央区間の線路７３ａ、７４ａと第３の導体層ｍ３に形成された中央区間の線路７５ａ、７６ａとの間に誘電体層ｄ２が挟まれる（図６（Ａ），（Ｂ）参照）。
従って、隣接する２つのチャネルの中央区間の線路間での電磁干渉が抑制される。このため、隣接するチャネルの伝送線路間でのクロストークを低減することができる（図７参照）。

・図７は、隣接する２つのチャネルの伝送線路間でのクロストーク周波数応答を示すグラフである。図７は、例えばｃｈ５の伝送線路からｃｈ６の伝送線路へのクロストーク（Ｘtalk）（ｄＢ）についての計算結果を示している。この結果は、各ｃｈの伝送線路の配線（２つの信号線）をそれぞれ５０Ωのポートで接続して、ｃｈごとに差動インピーダンス１００Ωで信号を送り、それぞれのｃｈの片端に到達するエネルギーの割合を表している。なお、図７でＸtalkは散乱パラメータ（Ｓパラメータ）で表していて、ｃｈ５に入力した電力とｃｈ６に出てくる電力の比の平方根を示している。図７のグラフから、１０ＧＨｚまでの帯域でクロストークを−２５ｄＢ以下に低減できており、１０Ｇｂｐｓでの並列伝送に十分対応できることが分かる。

・隣接する２つのチャネルの伝送線路の一方について、その中央区間の線路を形成する第１の導電層を複数の導電層の何れかの層にするかを適宜選択できると共に、その他方の伝送線路についても、その中央区間の線路を形成する第２の導電層を複数の導電層の何れかの層にするかを適宜選択できる。このため、最上層の線路と接続されたビア導体以降における各伝送線路の設計自由度が大きくなる。例えば、チャネルｃｈ５の伝送線路ＴＬ５において、最上層の線路７３ａ，７４ａと接続されたビア導体ｖ３、ｖ４以降における各伝送線路の設計自由度が大きくなる。

・２つの信号線を１組（１チャネル）とする複数チャネルの差動伝送線路を有する光モジュール３０において、多チャネル化して伝送速度を高めることで、ドライバＩＣ３２の複数の信号入出力端子における各端子間のピッチが狭くなった場合でも、複数の伝送線路（差動伝送路）間ＴＬ１〜ＴＬ１２のうち、隣接するチャネルの差動伝送路間でのクロストークを低減することができる。
・電気信号を光信号に変換する機能を有する光モジュール３０において、隣接するチャネルの伝送線路間でのクロストークを低減することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る並列伝送モジュールとしての光モジュール３０Ａを図８に基づいて説明する。この光モジュール３０Ａは、複数チャネルの伝送線路ＴＬ１〜ＴＬ１２の配置のみが図３に示す上記光モジュール３０とは異なる。図８は、光モジュール３０Ａにおける複数チャネルの伝送線路ＴＬ１〜ＴＬ１２のうちの一部の配置のみを透視的に示している。なお、図８では、伝送線路ＴＬ１〜ＴＬ１２のうちの３つのチャネルの伝送線路ＴＬ４、ＴＬ５およびＴＬ６のみを示している。

この光モジュール３０Ａでは、上記基本原理を上記第１実施形態とは異なる態様で具体化しており、光モジュール３０Ａは、次の構成を有する点に特徴がある。
（１）複数の伝送線路は、最上層の導体層にそれぞれ設けられ、ドライバＩＣ３２に設けられた複数の信号入出力端子と電気的に接続される一端部から延びる最上層の線路（第１の線路）と、最上層の線路とビア導体を介して電気的に接続される線路で、複数の導体層のうち、最上層の導体層より下にある複数の導体層のいずれかの導体層に形成された第２の線路とをそれぞれ有する。

例えば、ｃｈ４の伝送線路ＴＬ４の信号線７７Ａ，７８Ａは、図８に示すように、最上層の導体層ｍ１（図４参照）にそれぞれ設けられ、ドライバＩＣ３２の複数の信号入出力端子のうち、ｃｈ４に対応する２つの信号入出力端子と電気的に接続される一端部から延びる最上層の線路（第１の線路）７７ａ、７８ａを有する。また、信号線７７Ａ，７８Ａは、第１の線路７７ａ、７８ａとビア導体ｖ７、ｖ８を介して電気的に接続される線路で、複数の導体層のいずれかの導体層（例えば、図４に示す第３の導体層ｍ３）に形成された第２の線路７７ｂ、７８ｂをそれぞれ有する。なお、信号線７７Ａ，７８Ａは、上記第１実施形態と同様に、第２の線路７７ｂ、７８ｂからさらに延びており、ビア導体などを介して図示を省略したｃｈ４の信号入出力端子にそれぞれ接続されている。

同様に、ｃｈ５の伝送線路ＴＬ５の信号線７３Ａ，７４Ａは、最上層の導体層ｍ１にそれぞれ設けられた最上層の線路（第１の線路）８１、８２と、第１の線路８１、８２とビア導体ｖ３、ｖ４を介して電気的に接続される線路で、複数の導体層のいずれかの導体層（例えば、図４に示す第２の導体層ｍ２）に形成された第２の線路７３ｂ、７４ｂとをそれぞれ有する。なお、信号線７３Ａ，７４Ａも、第２の線路７３ｂ、７４ｂからさらに延びており、ビア導体などを介して図３に示すｃｈ５の信号入出力端子ｐ５（Ａ，Ｂ）にそれぞれ接続されている。

同様に、ｃｈ６の伝送線路ＴＬ６の信号線７５Ａ，７６Ａは、最上層の線路（第１の線路）７５ａ、７６ａと、第１の線路７５ａ、７６ａとビア導体ｖ５、ｖ６を介して電気的に接続される線路で、複数の導体層のいずれかの導体層（例えば、第３の導体層ｍ３）に形成された第２の線路７５ｂ、７６ｂとをそれぞれ有する。なお、信号線７５Ａ，７６Ａも、第２の線路７５ｂ、７６ｂからさらに延びており、ビア導体などを介して図３に示すｃｈ６の信号入出力端子ｐ５（Ａ，Ｂ）にそれぞれ接続されている。

（２）複数の伝送線路のうちの隣接する２つのチャネルの伝送線路において、その一方の伝送線路の第１の線路を長さの短い線路とし、かつ、隣接する２つのチャネルの伝送線路の他方の伝送線路の第１の線路を長さの長い線路としている。
例えば、隣接する２つのチャネルｃｈ４、ｃｈ５の伝送線路ＴＬ４、ＴＬ５において、その一方の伝送線路ＴＬ４の第１の線路７７ａ、７８ａを長さの短い線路とし、その他方の伝送線路ＴＬ５の第１の線路８１，８２を第１の線路７７ａ、７８ａよりもＬだけ長さの長い線路としている。
同様に、隣接する２つのチャネルｃｈ５、ｃｈ６の伝送線路ＴＬ５、ＴＬ６においても、その一方の伝送線路ＴＬ６の第１の線路７５ａ、７６ａを長さの短い線路とし、その他方の伝送線路ＴＬ５の第１の線路８１，８２を第１の線路７５ａ、７６ａよりもＬだけ長さの長い線路としている。

このような構成を有する第２実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
・上記構成（２）により、隣接する２つのｃｈの伝送線路では、最上層の導体層ｍ１において近接する長さが短く、近接状態を早く解消しているので、隣接する２つのチャネルの伝送線路間での電磁干渉が抑制される。これにより、隣接するチャネルの伝送線路間でのクロストークを低減することができる。

第２実施形態に係る光モジュール３０Ａで、クロストークが低減されるという次のような計算結果が得られた。
全チャネルの伝送線路で上記第１の線路を短くした場合（Ｌ＝０）において、例えばｃｈ５の伝送線路ＴＬ５にドライバＣ３２側から信号を入力して、信号入出力端子ｐ５（Ａ，Ｂ）から出力される信号の波形を測定した。その波形のピークからピークまでの値と、このときｃｈ５の信号入出力端子ｐ５（Ａ，Ｂ）から出力される信号の波形のピークからピークまでの値との比をとって常用対数をとり２０倍した値（電圧比）が、３８．５ｄＢであった。一方、本実施形態で上記Ｌ＝５００μｍとして、上記と同じように電圧比を計算した結果、その値が５１．１ｄＢとなった。このように、本実施形態によれば、クロストークを、電圧比で約１２ｄＢ低減できた。

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。
・上記各実施形態では、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。

・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。

１：並列光伝送装置
３０，３０Ａ：光モジュール
３１：ＶＣＳＥＬアレイ（光素子アレイ）
３２：ドライバＩＣ（電子素子）
ＴＬ１〜ＴＬ１２：伝送線路
ｄ１〜ｄ７：誘電体層
ｍ１〜ｍ８：導体層
ｐ１（Ａ，Ｂ）〜ｐ１２（Ａ，Ｂ）：信号入出力端子
７１，７２，７３，７４，７５，７６：信号線
７１Ａ，７２Ａ，７３Ａ，７４Ａ，７５Ａ，７６Ａ，７７Ａ，７８Ａ：信号線
７１ａ、７２ａ，７３ａ、７４ａ，７５ａ、７６ａ，７７ａ、７８ａ，８１、８２：最上層の線路
７１ｂ、７２ｂ，７３ｂ、７４ｂ，７５ｂ、７６ｂ：中央区間の線路
ｖ１〜ｖ８：ビア導体

Claims (4)

1. 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多層基板であるモジュール基板と、
   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と、
   前記モジュール基板に形成され、前記電子素子の複数の信号入出力端子と前記モジュール基板の最下層の導体層に形成された複数の信号入出力端子との間で電気信号を伝送する複数の伝送線路と、を備え、
   前記複数の伝送線路は、隣接する２つのチャネルの伝送線路が複数の前記導体層のうちの同一の導体層において近接する長さが短くなるように、前記モジュール基板に形成され、
   前記複数の伝送線路は、前記最上層の導体層にそれぞれ設けられ、前記電子素子の信号入出力端子と電気的に接続される一端部から延びる第１の線路と、該第１の線路とビア導体を介して電気的に接続される線路で、前記複数の導体層のうち、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の導体層に形成された第２の線路とをそれぞれ有し、
   前記複数の伝送線路のうち、隣接する２つの伝送線路の前記第１の線路の長さを、他方の伝送線路の前記第１の線路を長さより短くし、
   前記最上層における隣接する２つの前記ビア導体が、互い違いになるよう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。
2. 前記複数の伝送線路のうちの前記隣接する２つのチャネルの伝送線路の一方の前記第２の線路は、前記複数の導体層のうち、前記最上層の導体層より下にある第１の導体層に形成された中央区間の線路を有し、前記隣接する２つのチャネルの伝送線路の他方の前記第２の線路は、前記複数の導体層のうち前記第１の導体層とは異なる第２の導体層に形成された中央区間の線路を有することを特徴とする請求項１に記載の並列伝送モジュール。
3. 前記複数の伝送線路はそれぞれ、２つの信号線からなる差動伝送線路であり、隣接する２つの前記ビア導体は、同じチャネルの２つの前記差動伝送線路の前記第１の線路と接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の並列伝送モジュール。
4. 前記最上層の導体層上には、前記電子素子と電気的に接続された複数の光素子からなる光素子アレイが実装されており、電気信号を光信号に変換する機能或いは光信号を電気信号に変換する機能を有する光モジュールとして構成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の並列伝送モジュール。

Images