本實(shí)用新型涉及數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)，并且具體地涉及設(shè)置在光電通信系統(tǒng)中的不同模塊上的電路的互連。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代的多通道數(shù)字通信系統(tǒng)包括多個(gè)彼此通信的單獨(dú)微芯片，或者集成電路(IC)。因此，該系統(tǒng)包括典型地允許在IC之間基于光纖通信的發(fā)射器和接收器模塊。在發(fā)射器側(cè)，電信號(hào)必須被轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，而在接收器側(cè)，接收的光信號(hào)必須被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)以便于后續(xù)處理。

附圖1示意性地示出了現(xiàn)有技術(shù)的IC 11和對(duì)應(yīng)的光轉(zhuǎn)換器(OC)10的配置，其中該OC 10可以起到光-電接收器裝置或者作為光-電發(fā)射器裝置的作用。因此，示出的配置可能被用于通信系統(tǒng)的發(fā)射器模塊和/或接收器模塊。

附圖1的IC 11和OC 10的每一個(gè)分別具有一對(duì)電觸頭20a、20b和21a、21b，借此該IC 11和OC 10通過(guò)鍵合線30a、30b彼此電耦合。鍵合線30a將設(shè)置在OC 10上的觸頭20a與設(shè)置在IC 11上的觸頭21a耦合，而鍵合線30b將設(shè)置在IC 11上的觸頭21b與設(shè)置在OC 10上的觸頭20b耦合。典型地，鍵合線通常被認(rèn)為是一種節(jié)約成本并且靈活的互連技術(shù)。通常，需要兩根鍵合線來(lái)將設(shè)置在IC上的一對(duì)觸頭連接到設(shè)置在OC上的一對(duì)觸頭。在下文中，這樣的一組被連接的兩對(duì)觸頭被表示為通道。附圖1中示出的示例性的現(xiàn)有技術(shù)配置包括兩個(gè)通道12、13。

為了防止在鍵合線30a、30b之間的會(huì)導(dǎo)致電短路的接觸，通常會(huì)選擇一種鍵合線彼此在物理上不互相交叉的設(shè)計(jì)。因此，如在附圖1中能夠看到的，鍵合線典型地被彼此平行地排列。

現(xiàn)有技術(shù)的平行鍵合設(shè)計(jì)有很多缺點(diǎn)。首先，由于鍵合線必須保持一定的距離以防止電短路，平行鍵合技術(shù)不允許最佳尺寸，也就是最小尺寸。其次，當(dāng)使用平行鍵合技術(shù)時(shí)會(huì)增加串?dāng)_問(wèn)題。如在本領(lǐng)域中已知的，串 擾是在物理上靠近彼此設(shè)置的鍵合線之間發(fā)生的信號(hào)干擾。串?dāng)_通常是由一個(gè)電路或者電線與另一個(gè)電路或者電線之間不期望的電容、電感，或者電導(dǎo)耦合引起的。因此，來(lái)自一個(gè)通道，例如附圖1的通道12，的信號(hào)可能耦合到另外的獨(dú)立通道中，例如附圖1的通道13。此外，串?dāng)_還會(huì)發(fā)生在一個(gè)通道中，例如附圖1的通道12中。附圖1的現(xiàn)有技術(shù)的配置中示出的虛線示意性地表示引起串?dāng)_的對(duì)應(yīng)電感耦合40，由于采用平行鍵合設(shè)計(jì)而正在不期望地發(fā)生。

串?dāng)_在頻繁改變的相對(duì)高電壓被用于建立清晰并且限定的光信號(hào)的傳輸模塊中可能尤其是一個(gè)問(wèn)題。此外，串?dāng)_還限制接收側(cè)的光-電通信系統(tǒng)的性能，其中微弱的光信號(hào)將被檢測(cè)，被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并且被通過(guò)鍵合線傳輸?shù)絀C以便于后續(xù)放大和處理。不期望的串?dāng)_以及由此引起的相應(yīng)噪聲限制了接收器模塊的信號(hào)接收精確度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種具有最小化串?dāng)_的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。具體的，本實(shí)用新型的目的是提供一種用于克服上述缺點(diǎn)的改進(jìn)的引線鍵合技術(shù)。本實(shí)用新型的又一目的是提供一種數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其包括允許展示更好串?dāng)_性能的高速多通道數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信的機(jī)載收發(fā)器。

通過(guò)閱讀下面的說(shuō)明書(shū)，這些以及其他目的將變得明顯。

根據(jù)本實(shí)用新型，提供了一種包括光-電發(fā)射器模塊的光-電通信系統(tǒng)。所述光-電發(fā)射器模塊還包括兩個(gè)芯片，設(shè)置在每一個(gè)芯片上的至少一對(duì)觸頭，以及相應(yīng)的配置用于連接所述觸頭也就是互連兩個(gè)芯片的第一和第二鍵合線。優(yōu)選地，每一對(duì)觸頭中的一個(gè)觸頭是N-觸頭，而另一個(gè)是P-觸頭。利用鍵合線實(shí)現(xiàn)觸頭的連接使得第一鍵合線與第二鍵合線交叉，也就是第一和第二鍵合線彼此之間不平行，但是替代地彼此交叉。優(yōu)選地，第一鍵合線與第二鍵合線交叉僅僅一次。這種交叉型鍵合方案限制和降低了在通道之間的互感以及在每一個(gè)通道中的電感耦合。因此，公開(kāi)的交叉型鍵合互連概念允許最小化多通道系統(tǒng)的串?dāng)_。

設(shè)置在發(fā)射器模塊上的兩個(gè)芯片沒(méi)有將公開(kāi)的內(nèi)容限制在任意特定類型的芯片，而可以是適合于應(yīng)用在光-電通信系統(tǒng)中任何芯片或者基片，從而適合于包括觸頭。優(yōu)選地，一個(gè)芯片是可以用作信號(hào)處理芯片的集成電 路(IC)。本領(lǐng)域技術(shù)人員因此理解IC可適合于準(zhǔn)備要被傳輸?shù)搅硪粋€(gè)IC的電信號(hào)。此外，該IC還能夠適合于可能放大從另一個(gè)IC接收的信號(hào)，并且處理所述信號(hào)。在又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該IC是倒裝IC。設(shè)置在發(fā)射器模塊上的其他芯片優(yōu)選是光-電傳喚器(OC)，其優(yōu)選是光-電發(fā)射器芯片，適合于將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)并且傳輸所述光信號(hào)。

在優(yōu)選實(shí)施例中，第一和第二鍵合線彼此交叉使得第一鍵合線的中間部分與第二鍵合線的中間部分交叉。優(yōu)選地，該鍵合線具有相同的長(zhǎng)度。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，限定在第一和第二鍵合線之間的內(nèi)角在30到90度之間，優(yōu)選地在45到90度之間，更優(yōu)選地在60到90度之間，并且最優(yōu)選地在75到90度之間。由此，串?dāng)_被進(jìn)一步最小化。

在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，光-電通信系統(tǒng)進(jìn)一步包括光-電接收器模塊。這一接收器模塊還包括兩個(gè)芯片，設(shè)置在所述接收器模塊的每一個(gè)芯片上的至少一對(duì)觸頭，以及配置用于連接設(shè)置在接收器模塊的芯片上的那對(duì)觸頭的觸頭的對(duì)應(yīng)的第一和第二鍵合線。對(duì)于發(fā)射器模塊，第一鍵合線因此與第二鍵合線交叉從而互連接收器模塊的兩個(gè)芯片，因而降低了串?dāng)_。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解光-電發(fā)射器模塊和光-電接收器模塊還可以出現(xiàn)在收發(fā)器模塊中。因此，光-電通信系統(tǒng)能夠包括多個(gè)允許在它們之間基于光纖通信的收發(fā)器模塊，其中收發(fā)器具有如在所附權(quán)利要求中定義的改進(jìn)的互連設(shè)計(jì)。

優(yōu)選地，應(yīng)用于發(fā)射器模塊的交叉型鍵合設(shè)計(jì)還應(yīng)用于互連接收器模塊的芯片。因此，改善了整個(gè)光-電通信系統(tǒng)的串?dāng)_性能。

發(fā)射器模塊的芯片優(yōu)選地被設(shè)置在相同的印刷電路板上。類似的，接收器模塊的相應(yīng)芯片也優(yōu)選地設(shè)置在相同的印刷電路板上。更優(yōu)選地，發(fā)射器模塊和接收器模塊也設(shè)置在相同的印刷電路板上，但是也可以被設(shè)置在不同的印刷電路板上。

附圖說(shuō)明

下面通過(guò)參考附圖來(lái)示例性地描述本實(shí)用新型。

附圖1是示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的互連方案的示意圖。

附圖2是示出了根據(jù)本實(shí)用新型的互連方案的示意圖。

附圖3示意性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的互連方案的仿真設(shè)置。

附圖4示意性地示出了根據(jù)本實(shí)用新型的互連方案的仿真設(shè)置。

附圖5和附圖6示出了從仿真中提取的參數(shù)的坐標(biāo)圖。

具體實(shí)施方式

附圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型的互連配置。這一配置用于互聯(lián)兩個(gè)芯片，其中一個(gè)是集成電路(IC)11，而另一個(gè)是光轉(zhuǎn)換器(OC)10。芯片被設(shè)置在印刷電路板(PCB)50上，其在附圖中僅僅被示意性地描繪。示出的配置可以被用于互連光-電發(fā)射器模塊和/或光-電接收器模塊的相應(yīng)芯片，其中兩個(gè)模塊都可以包括在光-電通信系統(tǒng)中。

當(dāng)使用在光-電發(fā)射器模塊中時(shí)，OC 10優(yōu)選地包括與設(shè)置在OC上的每一對(duì)觸頭耦合(也就是連接到每一個(gè)通道)的至少一個(gè)激光二極管。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該激光二極管是垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)。

優(yōu)選地，當(dāng)用在光-電接收器模塊中時(shí)，接收器模塊的OC包括與設(shè)置在OC上的每一對(duì)觸頭耦合(也就是連接到每一個(gè)通道)的至少一個(gè)光傳感器。優(yōu)選地，該光傳感器是PIN二極管。

類似于附圖1中所示的配置，附圖2的IC 11和OC 10每一個(gè)都包括兩對(duì)觸頭。因此，附圖2示出了具有兩個(gè)通道12、13的配置?？梢岳斫獍l(fā)射器和/或接收器模塊能夠具有任意數(shù)量的通道。

如在附圖2中所示并且通常優(yōu)選地，IC 11和OC 10被排列成彼此平行并且芯片優(yōu)選地定位成使得在它們之間的距離，具體地在設(shè)置在IC和OC上的相應(yīng)各對(duì)觸頭(也就是在20a和21b之間的距離或者在20b和21a之間的距離)之間的距離，小于30mm，更有選地，小于20mm并且最優(yōu)選地小于10mm。

如從附圖2可以看到的，OC 10的觸頭20a、20b通過(guò)鍵合線31a、31b連接到IC 11的觸頭21a、21b。鍵合線31a因此連接設(shè)置在OC 10上的觸頭20a與設(shè)置在IC 11上的觸頭21a，而鍵合線31b連接設(shè)置在IC 11上的觸頭21b與設(shè)置在OC 10上的觸頭20b。因此，兩個(gè)鍵合線31a、31b彼此交叉一次。盡管在附圖2中不能清楚看出，但是鍵合線沒(méi)有彼此直接接觸，從而防止了任意不期望的短路。鍵合線31a、31b具有近似相同的長(zhǎng)度，并且鍵合線31a的中間部分與鍵合線31b的中間部分交叉而沒(méi)有接觸鍵合線31b的中間部分。因此，優(yōu)選地，鍵合線31a、31b彼此交叉使得角度α和 β相同，α和β是限定在第一和第二鍵合線之間的內(nèi)角，每一個(gè)分別面對(duì)設(shè)置在IC或者OC上的一對(duì)觸頭。附圖2中所示的鍵合線彼此交叉使得所述內(nèi)角α和β分別為近似60度。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解內(nèi)角都并非必須相同。優(yōu)選地，內(nèi)角接近于90度。

附圖2中示出的觸頭以沿著每一個(gè)芯片相同的距離被設(shè)置。優(yōu)選地，設(shè)置在OC 10上的通道12的觸頭20a、20b以及同樣設(shè)置在IC 11上的通道12的觸頭21a、21b彼此隔開(kāi)小于5mm?？梢岳斫?，其他通道也可以采用通道12的配置，例如附圖2的通道13。

根據(jù)本實(shí)用新型的互連方案允許在相鄰?fù)ǖ篱g的降低的互感以及在每一個(gè)通道內(nèi)的降低的電感耦合。附圖2中示出的虛線示意性地表示對(duì)應(yīng)的電感耦合41，與采用如附圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的平行鍵合設(shè)計(jì)而產(chǎn)生的串?dāng)_相比較引起更少的串?dāng)_。為了突出有益效果，下面將會(huì)概述一個(gè)電磁仿真研究。

附圖3示出了為電磁仿真研究建立的概念性的設(shè)置，具有分別將設(shè)置在芯片10’上的觸頭20a’、20b’與設(shè)置在芯片11’上的觸頭21a’、21b’連接的鍵合線30a’、30b’。鍵合線30a’、30b’沒(méi)有彼此交叉，而是排列成彼此平行。這一設(shè)置對(duì)應(yīng)于現(xiàn)有技術(shù)的引線鍵合技術(shù)，如也在附圖1中示出的。

附圖4示出了類似的用于電磁仿真研究的概念性的設(shè)置。與附圖3的設(shè)置相比，根據(jù)本實(shí)用新型，鍵合線31a’、31b’彼此交叉。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，由于交叉，設(shè)置在芯片10’或者芯片11’上的各對(duì)觸頭的極性與附圖3的設(shè)置相比必須是不同的。本領(lǐng)域技術(shù)人員因此理解例如接收器模塊以及發(fā)射器模塊的光部件(PIN或者VCSEL)的極性與相應(yīng)的倒裝IC的極性不匹配。

根據(jù)這些仿真設(shè)置，用于近端串?dāng)_(NEXT)和插入損耗的參數(shù)被提取，其在附圖5和6中被分別示出。附圖5示出了用于分別發(fā)生在附圖3和4的設(shè)置的管腳5和6之間的NEXT的S-參數(shù)P_5，6和X_5，6。相應(yīng)地，P_5，6是用于現(xiàn)有技術(shù)的平行互連設(shè)計(jì)的NEXT的特征，而X_5，6是用于根據(jù)本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)的NEXT的特征。此外，附圖5還示出了分別發(fā)生在附圖3和4的設(shè)置的管腳8和6之間的NEXT的S-參數(shù)P_8，6和X_8，6。如可以清楚看到的，根據(jù)本實(shí)用新型的附圖4的交叉型鍵合配置展示出了與附圖3的現(xiàn)有技術(shù)的平行鍵合配置相比較更好的串?dāng)_性能。在25GHz的頻率下，相應(yīng)的 值如下：

P_5，6＝-30.2dB，

X_5，6＝-34.3dB，

P_8，6＝-44.8dB，以及

X_8，6＝-57.3dB。

與P_5，6、P_8，6相比，X_5，6、X_8，6的值突出了在此公開(kāi)的要優(yōu)選地應(yīng)用于光-電發(fā)射器模塊和光-電接收器模塊兩者的鍵合技術(shù)的有益效果，更優(yōu)選地應(yīng)用于光-電通信系統(tǒng)的機(jī)載收發(fā)器中。

附圖6示出了提取的值P_18，6和X_18，6，其用于分別對(duì)應(yīng)于附圖3和附圖4的設(shè)置的管腳18和6的插入損耗的特征。在25GHz的頻率下，提取的值如下：

P_18，6＝-0.15dB，

X_18，6＝-0.13dB。

如可以看到的，與平行鍵合配置相比較，根據(jù)本實(shí)用新型的對(duì)應(yīng)配置不但展示了更好的串?dāng)_性能，而且還展示了類似的插入損耗。

盡管呈現(xiàn)出來(lái)的值和數(shù)據(jù)是從仿真研究中提取的，本領(lǐng)域技術(shù)人員理解呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)不必對(duì)應(yīng)于真實(shí)數(shù)據(jù)，而是允許將本實(shí)用新型的鍵合方案與現(xiàn)有技術(shù)的鍵合方案進(jìn)行比較。

本實(shí)用新型提供了更好的性能，具體地光-電發(fā)射器模塊的串?dāng)_被降低。由于應(yīng)用在所述模塊的電壓相當(dāng)高，所以串?dāng)_影響可能相當(dāng)嚴(yán)重。由于本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)，光-電通信系統(tǒng)的總體性能被改善。

通常優(yōu)選地，給光-電通信系統(tǒng)的發(fā)射器模塊和接收器模塊都提供本實(shí)用新型的鍵合方案。這些系統(tǒng)具有最小的串?dāng)_，從而允許以最小噪聲高速通信。

附圖標(biāo)記：

10 光轉(zhuǎn)換器，OC

11 集成電路，IC

12、13 通道

20a、20b、21a、21b、20a’、20b’、21a’、21b’ 觸頭

30a、30b、31a、31b、30a’、30b’、31a’、31b’ 鍵合線

40、41 電感耦合

50 PCB