用于耦接電子單元及光學(xué)單元的互連結(jié)構(gòu)、及光電模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種用于禪接輸出及/或接收電信號的電子單元及將該樣的電信號 轉(zhuǎn)換為光學(xué)信號及/或反之的光學(xué)單元的互連結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還設(shè)及一種包括此互連結(jié)構(gòu)的 光電模塊。
【背景技術(shù)】
[0002] 為支持高速數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用（例如W25Gbps的位率）的通信需求，光學(xué)鏈路被用作 僅基于電線的互連的替代。當(dāng)前，制造商制造產(chǎn)品，例如用于光學(xué)互連的模塊及所謂的光 纜。在此上下文中，光學(xué)模塊可為傳輸器（亦即，包括用于傳輸光學(xué)數(shù)據(jù)信號的光源）、接收 器（亦即，包括用于接收光學(xué)信號的光偵測器）或收發(fā)器，其為接收器及傳輸器組合。
[0003] 模塊通常帶有用于連接輸送光學(xué)數(shù)據(jù)信號的一個或多個光纖的連接器。在光纜 中，模塊及光纖通常為預(yù)連接的。舉例而言，對于在超級計算機(jī)中的互連或作為至外圍設(shè)備 的連接，將模塊或模塊的組件直接安裝于電路板（例如，計算機(jī)的主機(jī)板）上也是可能的。
[0004] 本發(fā)明的上下文中，光電模塊通常指系統(tǒng)，其包括用于傳輸或接收光學(xué)信號的連 接至驅(qū)動器及/或接收器電子器件的光電組件。光電組件經(jīng)配置W將電能轉(zhuǎn)換為光能或?qū)?光能轉(zhuǎn)換為電能的本上下文裝置（亦即，光源及光偵測器，例如，激光電二極管及光電二極 管）。激光電二極管通常為所謂的垂直腔表面發(fā)射激光器（VCS化)，且作為光電二極管，可 使用P-本征-n光電二極管。
[0005] 此模塊通常亦包括接口，其使該模塊連接至一個或多個光纖W及控制電子器件W 調(diào)整光電組件的操作參數(shù)。舉例而言，激光電二極管的操作通常需要可調(diào)整的偏壓電流、調(diào) 制電流，及可選地需要預(yù)加重。該樣的模塊常常支持一個W上信道（例如，2、4、8、12或16 個信道），但取決于應(yīng)用，任何數(shù)目個信道為可想到的。對于此用途，光源及光偵測器常常可 W陣列形式使用（例如1XN陣列或2XN陣列，其中N為正整數(shù)）。嚴(yán)格而言，2XN陣列被 稱為矩陣，但為簡化注釋，W下僅使用術(shù)語"陣列"。
[0006] 為將電數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換為適用于驅(qū)動光源W發(fā)射包括此數(shù)據(jù)信號的光學(xué)信號的信 號，需要驅(qū)動器電路。類似地，需要接收器電路W將所接收光學(xué)信號轉(zhuǎn)換為適用于在系統(tǒng)中 進(jìn)一步傳輸?shù)碾娦盘?。該樣的?qū)動器及接收器電路已為業(yè)界熟知且通常其作為集成電路提 供，如驅(qū)動器巧片（包括驅(qū)動器電路）、傳輸器巧片（包括驅(qū)動器電路）或收發(fā)器巧片（包 括驅(qū)動器及接收器電路）中的一者。
[0007] 接收器巧片通常也可稱為TIA巧片（跨阻抗放大器巧片）或LIA巧片（限阻抗放 大器巧片）。所述巧片包括用于接收/傳輸電數(shù)據(jù)信號至/自主機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接腳/墊及 用于連接至光學(xué)裝置的連接墊，亦即，用于連接至巧片的光學(xué)側(cè)（亦即，光源或光偵測器） 的連接接腳/墊。
[000引在所有數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，信號完整性是關(guān)鍵問題。由于在具有（例如）25抓PS的 數(shù)據(jù)傳輸率的最近開發(fā)的通信系統(tǒng)中的高數(shù)據(jù)率，信號完整性（例如，信號線間的串?dāng)_的 減少）已成為主要關(guān)注點。
[0009] 互連系統(tǒng)理想上將攜載信號而不失真。一種類型的失真稱為串?dāng)_。當(dāng)一個信號在 另一信號在線產(chǎn)生一不需要的信號時，發(fā)生串?dāng)_。串?dāng)_通常由信號線之間的電磁禪接所引 起的。因此，對高速、高密度互連系統(tǒng)，串?dāng)_為特定問題。在信號線靠近在一起時或在其攜載 的信號具有較高頻率時，電磁禪接增加。該樣的條件兩者存在于高速、高密度互連系統(tǒng)中。
[0010] 特別對高頻應(yīng)用而言，被提供用W將光學(xué)組件及電子組件連接至彼此的互連結(jié)構(gòu) 將對信號完整性具有重大影響。圖1示出在驅(qū)動器電路及VCS化陣列100之間的互連的示 例，該互連可用于所謂的E/0引擎（電光學(xué)引擎），其適用于將電信號轉(zhuǎn)換為光學(xué)信號。圖 1的示例示出帶有安裝在導(dǎo)電基板102中的12信道VCSEL陣列100的12信道拓?fù)?。該?列的二極管中的每一者具有陰極及陽極（在圖1中標(biāo)記為C及a端子），其憑借邊緣禪接傳 輸線或結(jié)合線104連接至驅(qū)動器電路。
[0011] 特別地，該些互聯(lián)線成對形成，且每一對包括信號線1〇4(WS表示）及接地線 106。如圖1中所示出，接地線106中的每一者連接至接地平面層108。該示意性配置的 技術(shù)實施方案的不例在由F*hilipsTechnologieGmbHU_L_MPhotonicsundIPtronics A/S在 2009 年 6 月 17 號發(fā)布的ReferenceDesignIPVD12G011-ULM850-10-TT-N0104U rev. 04 (可自因特網(wǎng)冊L下載http: //iptronics.com/files/14774/IPBVD12G011_ULM_ RefDesi即.04.pdf)中給出。
[0012] 如圖1中示出的模塊此外具有用于將PIN二極管陣列連接至也位于圖1的電路載 體上的附屬放大器（TIA)的其它互連110的陣列。
[0013] 當(dāng)將7號信道（W組件符號112標(biāo)記）視為受擾者且將其余信道114、116視為傳 輸器信號侵?jǐn)_者時，可發(fā)現(xiàn)串?dāng)_（其由此組態(tài)產(chǎn)生）在處于25Gbps位率及1〇-12的位錯誤 率炬ER)的眼圖中總計達(dá)4ps或0. 1UI抖動。由于VCS化放置在高度導(dǎo)電的基板上，因此 鄰近的驅(qū)動器VCS化信道之間的高禪接及串?dāng)_可歸結(jié)于W下事實：返回電流跡線的阻抗與 鄰近信道的信號跡線的阻抗類似。因此，大量侵?jǐn)_返回電流被迫通過受擾信道的VCSEL從 而產(chǎn)生高水平串?dāng)_。此效應(yīng)在圖2中示意性地圖解說明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 因此，本發(fā)明所基于的問題為提供互連結(jié)構(gòu)及附屬光電模塊，藉此信號完整性可 W特別簡單且具成本效益的方式改良。
[0015] 通過獨立權(quán)利要求的主題達(dá)成此目的。本發(fā)明的有利實施例為附屬權(quán)利要求的主 題。
[0016] 本發(fā)明基于W下想法：藉由W-方式修改驅(qū)動器-VCS化互連的返回路徑的阻 抗使得其顯著低于信號路徑的阻抗，顯著更少量的侵?jǐn)_者返回電流通過任何受擾信道的 VC沈L。
[0017] 具體而言，本發(fā)明提議一種用于禪接輸出及/或接收電信號的電子單元及將所述 電信號轉(zhuǎn)換為光學(xué)信號及/或反之的光學(xué)單元的互連結(jié)構(gòu)，該互連結(jié)構(gòu)包括電絕緣基板及 要禪接在該電子單元與該光學(xué)單元之間的至少一對傳輸導(dǎo)線，第一導(dǎo)線可作為信號線工 作，且第二導(dǎo)線可作為接地線工作。根據(jù)本發(fā)明，該第二導(dǎo)線形成為具有低于該第一導(dǎo)線的 阻抗。
[0018] 具體而言，該第二導(dǎo)線可具有大于該第一導(dǎo)線的寬度的寬度。相對于該信號線，該 減小了該接地線的該阻抗。優(yōu)選地，該接地線寬度為該信號線的該寬度的至少五倍。此外， 該互連結(jié)構(gòu)通常還具有埋在該電絕緣基板內(nèi)的接地平面層。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的一有利實施例，可作為接地線工作的所述第二導(dǎo)線憑借過孔連接至 此接地平面層。由于工藝限制，通常無法將該接地平面層制作成比對應(yīng)于基本頻率位率的 集膚深度更厚。因此，所述過孔可能是不理想的，且該接地線無法在自VCS化至驅(qū)動器陣列 接地的整個距離內(nèi)始終保持足夠?qū)挕?br>[0020] 因此，可利用寬接地線尺寸及至該接地平面層的連接的組合W達(dá)成最佳結(jié)果。另 一方面，通常為50歐姆量級的信號線的阻抗主要由其寬度及其至接地平面層的距離控制。
[0021] 通過根據(jù)本發(fā)明的配置，信號返回路徑的阻抗可被顯著減小，且更少量的侵?jǐn)_返 回電流通過受擾信道的VCSEL從而改良信號完整性。
[0022] 具體而言，該信號線可具有20微米的寬度，而該接地線具有約110微米的寬度。優(yōu) 選地，所述接地線憑借過孔結(jié)構(gòu)連接至下層接地平面層。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的該互連結(jié)構(gòu)可形成為在其上直接安裝驅(qū)動器電子電路或者也可形 成為在其上安裝相應(yīng)電連接器。該例如可為由TEConnectivity公司提供的例如所謂的 QSFP(四信道小型可插拔）連接器。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明，基于電互連結(jié)構(gòu)的光電模塊具有帶可連接至該互連結(jié)構(gòu)的接地平面 層的導(dǎo)電基板的光學(xué)單元（例如，VCS化陣列）。藉由選擇根據(jù)本發(fā)明的信號線及接地線的 阻抗率，此拓?fù)洚a(chǎn)生特別高效的串?dāng)_抑制。
【附圖說明】
[0025] 附圖并入說明書且形成本說明書的一部分