本發(fā)明涉及光通信領域，尤其涉及一種光模塊。

背景技術：

目前，隨著光通訊技術的發(fā)展，單通道光纖速率由之前的1G或10G，提高到了現(xiàn)在的25G或28G，與之對應，為了適應高速發(fā)展的需求，光模塊中電路板中的電路也隨之設計為高速電路。

通常，光模塊的電路板包括多層，分別為金屬層和設置于相鄰的金屬層中的介質(zhì)層，頂層金屬層上通常布置有元器件，例如驅(qū)動芯片，以及與所述驅(qū)動芯片相連接的金手指。在光模塊的電路板的電路設計中，由于電路為高速電路，通常在布置有元器件的頂層金屬層的下方設置一層參考回流層，以適應信號的高速傳輸需求。在具體設置時，通常將頂層金屬層的相鄰下一層金屬層作為頂層金屬層的參考回流層。

光模塊的電路板的高速電路在正常工作時，驅(qū)動芯片與金手指的直流偏置電壓通常不同，導致光模塊無法正常工作，基于此，在頂層金屬層上布置元件器時，通常在驅(qū)動芯片和金手指的傳輸路徑上設置一個耦合電容，用于耦合兩端的傳輸信號，從而保證光模塊的正常工作。具體設置時，通常采用兩個焊盤將耦合電容焊接于連接驅(qū)動芯片和金手指的高速信號線的傳輸路徑上，但是高速信號線上連接耦合電容后，高速信號傳輸路徑上的阻抗會在耦合電容處發(fā)生變化，造成阻抗不匹配，影響高速信號的傳輸。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例的目的在于提供一種光模塊，以改善現(xiàn)有的光模塊的電路板中，高速信號線上連接耦合電容后，高速信號傳輸路徑上阻抗不匹配的問題。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明實施例公開了如下技術方案：

本發(fā)明實施例提供一種光模塊，包括電路板、第一焊盤、第二焊盤、耦合電容、光芯片及光芯片驅(qū)動芯片，電路板包括第一層板及第二層板，第二層板包括金屬層，金屬層提供信號回流路徑，第一焊盤、第二焊盤分別置于第一層板上，第一焊盤與光芯片相連，第二焊盤與光芯片驅(qū)動芯片相連，第一焊盤與第二焊盤通過耦合電容連接，光芯片與光芯片驅(qū)動芯片之間傳輸高速信號，金屬層在第一焊盤及第二焊盤下方的區(qū)域設置有絕緣區(qū)域。

本發(fā)明的實施例提供的技術方案可以包括以下有益效果：本發(fā)明提供了一種光模塊，光芯片與光芯片驅(qū)動芯片之間傳輸高速信號；第一焊盤與光芯片相連，第二焊盤與光芯片驅(qū)動芯片相連，第一焊盤與第二焊盤通過耦合電容連接，實現(xiàn)了光芯片與光芯片驅(qū)動芯片之間的電連接；金屬層提供了信號回流路徑，高速信號通過第一焊盤、耦合電容、第二焊盤在光芯片與光芯片驅(qū)動芯片之間傳輸，在金屬層中實現(xiàn)回流，金屬層在第一焊盤及所述第二焊盤下方的區(qū)域設置有絕緣區(qū)域，金屬層中絕緣區(qū)域的存在改變了焊盤與金屬層之間的電容比，改善了高速信號傳輸路徑中的阻抗匹配。

本發(fā)明實施例應當理解的是，以上的一般描述和后文的細節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本公開。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構成本說明書的一部分，示出了符合本發(fā)明的實施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領域普通技術人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1示出的是本發(fā)明實施例提供的一種光模塊示意圖；

圖2示出的是本發(fā)明實施例光模塊中電路板的結(jié)構示意圖；

圖3示出的是本發(fā)明實施例光模塊電路板的剖面圖；

圖4示出的是本發(fā)明實施例提供的電路板局部示意圖；

圖5示出的是本發(fā)明實施例的一種高速信號回流示意圖；

圖6示出的是本發(fā)明實施例的另一種高速信號回流示意圖。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明提供了一種光模塊，包括電路板，該電路板的參考回流層中，在與其上方耦合電容對應的區(qū)域，設置有絕緣區(qū)域，保證了高速信號的傳輸路徑上，阻抗的連續(xù)性，耦合電容處的阻抗不會發(fā)生突變；此外，該電路板的絕緣區(qū)域中設置有保證信號回流路徑與其上方信號路徑相對應的導線，極大地減小了焊盤處的電磁輻射。

下面結(jié)合附圖，詳細介紹本發(fā)明的具體實施例。

圖1示出的是本發(fā)明實施例提供的一種光模塊示意圖，如圖1所示，光模塊包括上殼體01、下殼體02及電路板03，上殼體01與下殼體02形成包裹電路板1的腔體。光模塊插入外部系統(tǒng)設備中，電路板與外部系統(tǒng)進行電連接，實現(xiàn)了外部系統(tǒng)設備與電路板之間的數(shù)據(jù)傳輸。

圖2示出的是本發(fā)明實施例光模塊中電路板的結(jié)構示意圖，如圖2所示，光模塊包括電路板、第一焊盤、第二焊盤、耦合電容7、光芯片（10、11）、光芯片驅(qū)動芯片9及金手指4，電路板包括第一層板及第二層板，第二層板包括金屬層，金屬層提供信號回流路徑，第一焊盤、第二焊盤分別置于第一層板上，第一焊盤與光芯片相連，第二焊盤與光芯片驅(qū)動芯片相連，第一焊盤與光芯片通過信號線5連接，第一焊盤與第二焊盤通過耦合電容連接，光芯片與光芯片驅(qū)動芯片之間傳輸高速信號，耦合電容在金屬層的投影區(qū)域設置有絕緣區(qū)域。

光芯片可以是光發(fā)射芯片，也可以是光接收芯片；常見的光發(fā)射芯片為激光芯片，常見的光接收芯片為光電二極管（PIN）、光電雪崩二極管（APD）。

高速信號通常以差分形式傳輸，所以高速信號線通常以一對信號線的相態(tài)出現(xiàn)，為了便于論述，本申請以其中一根信號線的角度進行描述，另一根信號線采用相同的方式設置。

圖3示出的是本發(fā)明實施例光模塊電路板的剖面圖，如圖3所示，在第一層板1的下方設置有第二層板0。第一層板上設置有光芯片、光芯片驅(qū)動芯片及耦合電容7，耦合電容的兩端分別與光芯片及光芯片驅(qū)動芯片相連，在光芯片與光芯片驅(qū)動芯片之間實現(xiàn)高速信號傳輸時，第二層板的金屬層為高速信號提供信號回流路徑。

在具體設計時，光模塊的電路板通常包括多層板，且通常設置為金屬層與介質(zhì)層相間的模式，即通常在頂層金屬層的下方布置一層介質(zhì)層，在該介質(zhì)層的下方再布置一層金屬層，依次布置，從而得到所需的電路板。本文中，將光模塊的電路板的頂層金屬層定義為第一層板，將第一層板下方與該第一層板相鄰的金屬層作為第一層板的參考回流層。

第一層板通常用于布置元器件，且在實際設置時，第一層板上的元器件可以設置為多種結(jié)構，例如：第一種結(jié)構，參考圖2，第一層板上布置一個用于實現(xiàn)濾波、驅(qū)動和整形等功能的光芯片驅(qū)動芯片9，一個用于從光網(wǎng)絡中接收光信號，并將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號的光接收芯片10（11），一個用于將其它設備（例如計算機主機）發(fā)送至光模塊的電信號轉(zhuǎn)換為光信號，并將轉(zhuǎn)換后獲得的光信號發(fā)送至光網(wǎng)絡的光發(fā)射芯片11（10），光接收芯片10（11）、光發(fā)射芯片11（10）分別通過高速信號線5與光芯片驅(qū)動芯片連接；第二種結(jié)構，頂板上布置一個光芯片驅(qū)動芯片9和一個金手指4，且光芯片驅(qū)動芯片9和金手指4通過高速信號線相連接，其中，光芯片驅(qū)動芯片9具有如下功能：從光網(wǎng)絡中接收光信號，將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號；將其它設備發(fā)送至光模塊的電信號轉(zhuǎn)換為光信號，將轉(zhuǎn)換后獲得的光信號發(fā)送至光網(wǎng)絡中；以及實現(xiàn)濾波、驅(qū)動和整形等功能。當然，也可以將第一層板上的元器件設置為其它相應結(jié)構，此處不再一一列舉。

具體實施時，第一層板上的元器件之間通常采用差分線進行高速信號傳輸，而差分線均為成對布置，因此，第一層板上的元器件之間采用差分線進行高速信號傳輸時，高速信號線5包括多根。第一層板上的元器件設置為上述第一種結(jié)構時，光接收芯片10（11）、光發(fā)射芯片11（10）各自通過一對差分線與光芯片驅(qū)動芯片9相連接，金手指4通過兩對差分線與光芯片驅(qū)動芯片9相連接，即光接收芯片10（11）和光發(fā)射芯片11（10）與光芯片驅(qū)動芯片9之間各自布置兩根高速信號線5，金手指4和光芯片驅(qū)動芯片9之間布置四根高速信號線5。第一層板上的元器件設置為上述第二種結(jié)構時，光芯片驅(qū)動芯片9和金手指4之間通過兩對差分線相連接，即光芯片驅(qū)動芯片9和金手指4之間布置四根高速信號線5。

光模塊在正常工作時，第一層板上的各個元器件工作的直流偏置電壓通常不同，為了避免燒毀元器件，通常不可以直接連通兩個元器件，亦即不可以直接采用高速信號線5連通兩個元器件，需要在高速信號線5上連接耦合電容7，通過耦合電容7耦合該耦合電容7兩端的信號，以實現(xiàn)兩個元器件之間的信號傳輸。當?shù)谝粚影迳嫌糜谶B接元器件的高速信號線5包括多根時，需要在每一根高速信號線5上連接一個耦合電容7，具體設置時，耦合電容7無法直接布置于第一層板上，需要通過焊盤6將其焊接于第一層板上，因此，需要在每一根高速信號線5的傳輸路徑上布置兩個焊盤6，為了避免將相應的兩個元器件直接連通，導致元器件燒毀，兩個焊盤6之間需要設置絕緣間隙，之后將耦合電容7焊接于這兩個焊盤6的頂部即可。

通常，高速信號由一個元器件傳輸至另一個元器件的過程中，該高速信號的傳輸路徑上存在一定的阻抗，阻抗的大小與該傳輸路徑中單位長度上的電容有關，在其它條件不變的情況下，該傳輸路徑中單位長度上的電容越大，阻抗就越小。而傳輸路徑中單位長度上的電容的大小與該電容的極板的正對面積有關，即與第一層板中用于傳輸該高速信號的導體和參考回流層中的導體的正對面積有關，在其它條件不變的情況下，第一層板中用于傳輸該高速信號的導體與參考回流層中的導體的正對面積越大，傳輸路徑中單位長度上的電容就越大。由此可知，在其它條件不變的情況下，第一層板中用于傳輸高速信號的導體與參考回流層中的導體的正對面積越大，高速信號的傳輸路徑上的阻抗就越小。

結(jié)合上述論述可知，采用焊盤在任意一根高速信號線5上連接耦合電容7后，由于焊盤6的寬度大于高速信號線5的寬度，導致焊盤6和耦合電容7與金屬層2（參考回流層）的正對面積比高速信號線5與金屬層2的正對面積大，在其它條件沒有發(fā)生變化的情況下，高速信號傳輸路徑上焊盤6和耦合電容7處的電容比高速信號線5處的電容大，導致焊盤6和耦合電容7處的阻抗也比高速信號線5處的阻抗大，亦即在高速信號的傳輸路徑上，阻抗在焊盤和耦合電容7的位置發(fā)生突變，高速信號在焊盤6處發(fā)生反射，造成阻抗不匹配。

如圖4所示，為了解決上述阻抗不匹配問題，本發(fā)明實施例提供的光模塊進行了如下設置：在金屬層2中，與每根高速信號線上設置的耦合電容相對應的區(qū)域，確定一個區(qū)域，挖掉該區(qū)域內(nèi)部包圍的金屬層，將該區(qū)域設置為一個絕緣區(qū)域8，這樣，耦合電容與金屬層2的正對面積即可減小，當該絕緣區(qū)域8的面積滿足下述條件時：焊盤和耦合電容的面積之和減去焊盤6和耦合電容7重合部位的面積，得到的差值再減去目標長度的高速信號線5的面積，最后生成的差值為絕緣區(qū)域8的面積的值，其中，目標長度為沿著高速信號的傳輸方向，從其中一個焊盤6的起始至另一個焊盤6的結(jié)尾處的長度，此種情況下，焊盤6和耦合電容7與金屬層2的正對面積可調(diào)整至與高速信號線5與金屬層2的正對面積相同的狀態(tài)，使得高速信號的傳輸路徑上焊盤6和耦合電容7處的電容與高速信號線5處的電容相等，從而使得高速信號的傳輸路徑上焊盤6和耦合電容7處的阻抗與高速信號線5處的阻抗也相同，阻抗不會在耦合電容處發(fā)生突變，也就不會出現(xiàn)阻抗不匹配的情況。在具體實施過程中，絕緣區(qū)域8可以設置為任意形狀，例如：正方形、矩形、多邊形等，為了使高速信號的傳輸路徑上耦合電容7處的阻抗與高速信號線5處的阻抗達到完全相同的狀態(tài)，通常將絕緣區(qū)域8的形狀設置為矩形。

由前述可知，第一層板上的元器件之間通常采用差分線進行高速信號的傳輸，即兩個元器件之間的高速信號線5通常成對布置，例如，第一層板上的元器件設置為上述中的第二種結(jié)構時，光芯片驅(qū)動芯片9和金手指4之間通過兩對差分線相連接，即光芯片驅(qū)動芯片9和金手指4之間布置兩對高速信號線5，每對中包括兩根高速信號線5。此種結(jié)構下，在光芯片驅(qū)動芯片9和金手指4之間設置耦合電容7時，針對每對高速信號線5設置兩個耦合電容7，每根高速信號線5上設置一個，具體設置時，每對高速信號線5上的耦合電容7可以設置于距離光芯片驅(qū)動芯片9（或金手指4）相同的位置，即這對高速信號線5中的一根高速信號線5上設置的耦合電容7距離光芯片驅(qū)動芯片9（或金手指4）的距離與另一根高速信號線5上設置的耦合電容7距離光芯片驅(qū)動芯片9（或金手指4）的距離相同；此外，還可以將每對高速信號線5上的耦合電容7設置于距離光芯片驅(qū)動芯片9（或金手指4）不同的位置，即這對高速信號線5中的一根高速信號線5上設置的耦合電容7距離光芯片驅(qū)動芯片9（或金手指4）的距離與另一根高速信號線5上設置的耦合電容7距離光芯片驅(qū)動芯片9（或金手指4）的距離不同。

與上述耦合電容7的設置相應，在金屬層2中設置絕緣區(qū)域8時，針對每對高速信號線5，在金屬層2中，與其中每根高速信號線5上布置的兩個焊盤6相對應的區(qū)域中均設置一個絕緣區(qū)域8。如果這對高速信號線5上的耦合電容7設置于距離光芯片驅(qū)動芯片9（或金手指4）不同的位置，則在金屬層2中，與其中每根高速信號線5上布置的兩個焊盤6相對應的區(qū)域各自設置一個絕緣區(qū)域8；如果這對高速信號線5上的耦合電容7設置于距離光芯片驅(qū)動芯片9（或金手指4）相同的位置，則可以在金屬層2中，與其中每根高速信號線5上布置的兩個焊盤6的位置相對應的區(qū)域各自設置一個絕緣區(qū)域8，也可以在與這對高速信號線5上布置的四個焊盤6相對應的區(qū)域設置兩個相互連通的絕緣區(qū)域8，即在金屬層2中，與這四個焊盤6相對應的區(qū)域中只設置一個絕緣區(qū)域8，并將該絕緣區(qū)域8的面積設置為能夠使這對高速信號線5對應的高速信號的傳輸路徑上的阻抗不會發(fā)生突變的狀態(tài)，具體設置可參考前述內(nèi)容，此處不再詳述。

參考圖5，由圖5可知，在金屬層2（參考回流層）中設置絕緣區(qū)域后，在該絕緣區(qū)域的位置，高速信號的回流路徑發(fā)生變化，未在金屬層中設置絕緣區(qū)域時，高速信號的回流路徑位于其上方信號路徑A→B在金屬層中的正投影位置，在金屬層中設置絕緣區(qū)域后，高速信號的回流路徑變?yōu)槁窂紺→D，在電容下方的參考平面被挖掉，電流的回流路徑發(fā)生變化，回流要從被挖空的矩形的外側(cè)的參考平面的金屬層繞過來。這樣流經(jīng)電容的電流路徑和回流路徑所圍面積增大了，從近場看，所發(fā)射出的交變磁場對周圍電路加大干擾；從遠場看，所發(fā)出的電磁輻射增大了。高速信號的回流路徑發(fā)生變化后，第一層板上高速信號的信號路徑（電流路徑）與金屬層中高速信號的回流路徑所形成的交變磁場的電磁輻射范圍增大，增大了對周圍其它電路的電磁干擾。

為了減小上述電磁干擾，如圖6所示，本發(fā)明實施例提供的用于光模塊的電路板的結(jié)構進行了如下設置：在每個絕緣區(qū)域8中，設置一根穿過該絕緣區(qū)域8的導線12，導線12連通該絕緣區(qū)域8外圍的金屬層2，其延伸方向與其上方高速信號的傳輸方向相同。

圖6中，導線12由絕緣區(qū)域8的C端穿過該絕緣區(qū)域8，至該絕緣區(qū)域8的D端，其延伸方向與其上方第一層板中高速信號的傳輸方向相同，由圖6可知，該導線12連通該絕緣區(qū)域8的C端緊鄰的金屬層2和絕緣區(qū)域8的D端緊鄰的金屬層2，使得信號的回流路徑變?yōu)檠刂搶Ь€12從C端流向D端,而非圖5所示的繞行絕緣區(qū)域的外圍，這種設計減小了經(jīng)電容的電流路徑和回流路徑所圍的面積，減小了對周圍其他電路的電磁干擾

具體設置時，為了最大程度的減小上述電磁干擾，通常將導線12設置于其上方相應高速信號線5的延長線在金屬層2中的正投影位置，即導線12與其上方相應高速信號線5的延長線在金屬層2中的正投影相重合。如果某一對高速信號線5的下方只設置一個絕緣區(qū)域8，則需要在這個絕緣區(qū)域8中設置兩根導線12，即在每根高速信號線5的延長線在金屬層2中的正投影位置設置一根導線12。

在每個絕緣區(qū)域8中設置導線12，可以采用如下方式實現(xiàn)：在金屬層2中設置絕緣區(qū)域8時，預留導線12所在位置的金屬層2，只挖掉導線12周圍的金屬層2即可。具體設置導線12時，在工藝允許范圍內(nèi)，將導線12的寬度設置為工藝可實現(xiàn)的最小值，例如：將導線12的寬度設置為4～8mil（密耳），優(yōu)選為4 mil。

本發(fā)明實施例提供的用于光模塊的電路板，通過在其參考回流層中，與其上方高速信號線相對應的區(qū)域設置絕緣區(qū)域，保證了高速信號的傳輸路徑上阻抗的連續(xù)性，焊盤處的阻抗不再發(fā)生突變；另外，該電路板中，在每個絕緣區(qū)域中設置了一根導線，連通了絕緣區(qū)域外圍的金屬層，保證了信號回流路徑與其上方信號路徑的對應，極大地減小了該電路板中焊盤處的電磁輻射，進而減小了對周圍其它電路的電磁干擾。

本說明書中的各個實施例采用遞進的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。需要說明的是，在本文中，諸如 “包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

以上僅是本發(fā)明的具體實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。