光传输装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种光传输装置，包括印制电路板，印制电路板包括依次叠设的顶层、第一绝缘层、地线层、第二绝缘层和信号层，顶层的表面上设置有通过差分信号传输线电连接的光模块与接收芯片，其特征在于，地线层包括第一地线块和第二地线块，第一地线块和第二地线块之间设置有绝缘块，第一绝缘层上设置有使顶层分别与第一地线块以及第二地线块电连接的第一过孔，信号层包括第一信号块和第二信号块，第一信号块和第二信号块之间设置有导电块，第二绝缘层上设置有使导电块与第一地线块电连接、以及使导电块与第二地线块电连接的第二过孔。本发明专利技术实施例提供的光传输装置可以减小光传输装置中高频信号的衰减，提高信号的传输质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光传输技术，尤其是一种光传输装置。技术背景在通信系统中，通常采用差分信号传输高速串行信号，如图1所示，为 现有技术传输的差分信号示意图，两根差分信号传输线中传输的差分信号的 幅度相同、相位相反，将定义的正线标记为"+"，将定义的负线标记为"-"，其中，横坐标表示时间(t)，纵坐标表示电压(V)。目前常用的光传输装置包括印制电路板(print circuit board,以下简称 PCB)与光^^莫块。印制电路板一般包括介质层、信号/平面层。其中，信号/ 平面层具有导电性质，通常由铜构成。介质层由绝缘物质构成，因此，也叫 绝缘层。在印制电路板的表层(也叫顶层)上可以放置传输线和一些器件， 例如光模块、接收芯片等。传输线为连接印制电路板上设置的器件之间的 互连线，在现有的通信系统中， 一般要求差分信号传输线的阻抗为100欧姆， 否则信号会发生反射。差分信号传输线的阻抗主要由W、 S、 H与戒指材料 决定，其中，W为差分信号传输线的线宽，S为两根差分信号传输线的边沿 距离，H为差分信号传输线到地线(Ground,以下简称GND)层之间的距 离。W变大时，阻抗变小；H变大时，阻抗变大；S变大时，阻抗变大，S 增大同时会降低差分信号的抗干扰性能。随着信号的传输速率越来越高，信号在印制电路板上的衰减也越来越厉 害。如图2所示，为采用现有技术光传输装置时信号频率与衰减关系的示意 图，其中，横坐标表示信号频率，纵坐标表示信号衰减。该光传输装置使用 万兆光模块接口的情况下，传输波特率达到了 10吉比特/秒(Gbit/S)，信号频率达到了 5GHz，在表层差分信号传输线的阻抗为100欧姆，线宽为5个千 分之一英寸(mil)，即5X10-3英寸，间距为6mil，线长为6000mil时，印 制电路板上的衰减已经达到5.5分贝(dB),随着频率的升高，衰减也逐渐 增大，严重影响了信号的传输质量，从而影响了接收端对接收到的信号正确 接收与识别。在信号频率为15GHz时，信号的衰减大于12dB。其中，高频 信号的衰减有两部分 一部分是传输线上的损耗，该损耗主要由于趋肤效应 所致，在趋肤效应的作用下，电流只分布在靠近参考平面的传输线的表面区 域，其中的参考平面一般为地线的平面，也即GND平面，如图3所示，为 现有技术趋肤效应作用下的电流分布示意图，该图3示出了印制电路板截面 上的电流分布。如图4所示，为现有技术趋肤效应作用下的电流流向示意图， 该图4示出了印制电^4l剖面上的电流分布。由图4可知，电流/人发送端发 出，经过传输线到达传输线另一端的接收器，然后再经过地线层回到发送端， 形成一个完整的回路。由图3与图4可知，由于高频信号的特性是沿着电感 最低的路径前行，电流主要分布在传输线中靠近地线层的表面，这样的话电 流环路的面积较小，相应的电感也较小。另一部分是印制电路板中的介质损 耗，该介质损耗是由于信号在传输线上传播时，部分能量进入绝缘层，使绝 缘层发热从而被消耗掉所致。根据现有技术，若要减少印制电路板中的介质损耗，需要采用特殊的介 质，例如高频板材，即能减少高频损耗的板材，而使用这种特殊介质又 必然会增加印制电路板的成本。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题是减小光传输装置中高频信号的衰 減，提高信号的传输质量。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供的一种光传输装置，包括印制 电路板，所述印制电路板包括依次叠设的顶层、第一绝缘层、地线层、第二绝缘层和信号层，所述顶层的表面上设置有通过差分信号传输线电连接的光 模块与接收芯片，其特征在于，所述地线层包括第一地线块和第二地线块， 第一地线块和第二地线块之间设置有绝缘块，第一绝缘层上设置有使顶层分 别与第 一地线块以及第二地线块电连接的第 一过孔，所述信号层包括第 一信 号块和第二信号块，第一信号块和第二信号块之间设置有导电块，所述第二绝缘层上设置有使所述导电块与第一地线块电连接、以及使导电块与第二地 线块电连接的第二过孔。本专利技术实施例提供的光传输装置中，地线层中部设置了绝缘块，这样， 高频信号可以沿接收芯片、差分信号传输线、第一过孔、第一地线块、第二 过孔、导电块、第二过孔、第二地线块、第一过孔与光模块形成的电流回路 传输，与现有的光传输装置相比，增加了差分信号传输线与参考平面之间的 距离，在其它条件不变时可以增大传输线宽，从而增加差分信号传输线中的 电流传输面积，减少差分信号传输线由于趋肤效应导致的损耗，提高高频信 号的传输质量。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。 附图说明图1为现有技术传输的差分信号示意图；图2为采用现有技术光传输装置时信号频率与衰减关系的示意图；图3为现有技术趋肤效应作用下的电流分布示意图；图4为现有技术趋肤效应作用下的电流流向示意图；图5为现有技术印制电路板的一个层叠结构示意图；图6为本专利技术光传输装置实施例的结构示意图；图7为本专利技术光传输装置A-A向的剖面图；图8为本专利技术光传输装置B-B向的剖面图；图9为本专利技术光传输装置中地线层的一个俯视图；图IO为本专利技术光传输装置中地线层的另一个俯视图； 图11为采用本专利技术实施例光传输装置时高频信号频率与衰减关系的示 意图。附图标记il明10—顶层 12 —地线层 12 3 —绝缘块 14一信号层 143 —导电块 22—接收芯片ll一第一绝缘层 121 —第一地线块 13 —第二绝缘层 141 —第一信号块 20—差分信号传输线lll一第一过孔 122 —第二地线块 131 —第二过孔 142 —第二信号块 21 —光模块具体实施方式通常情况下，使用万兆光模块的光传输装置中的印制电路板至少有4层 以上，如图5所示，为现有技术印制电路板的一个层叠结构示意图，其中的 前3层分别是顶(TOP)层、地线层与信号(L3)层，顶层与地线层之间设 置有第一绝缘层，地线层与信号层之间设置有第二绝缘层。其中，顶层是印 制电路板的表层，用于布置传输线和放置用于进行光电转换的光模块、用于 进行数据收发的接收芯片等器件，该顶层为导电制品，通常为铜制品。具体 可以是一整块铜皮，也可以仅仅是用于将位于顶层上的传输线、光模块、接 收芯片等器件焊接在印制电路板上的焊盘。地线层是印制电路板的第二层， 主要用于分布GND信号导体材料，目前使用的GND信号导体材料主要为平 面铜皮；信号层是印制电路板的第3层，主要用于布置传输线，也可以分布 部分的电源或者GND信号。顶层与信号层的传输线都要参考地线层。W为 差分信号传输线的线宽，S为两根差分信号传输线的边沿距离，Hl为顶层传 输线内传输的差分信号与地线层之间的距离，H2为地线层与信号层之间的距 离。W变大时，阻抗变小；Hl变大时，阻抗变大；S变大时，阻抗变大。在图5所示的印制电路板结构中，若需要将单根差分信号传输线阻抗控制在50欧姆，并且将差分信号传输线的阻抗控制IOO欧姆以内，则表层传输 线的线宽值应在4-6mil之间，在该线宽范围内，可达到印制电路板的可制造 性与节省面积的较佳平衡点，但在该线宽范围内，由于趋肤效应使得差分信 号传输线上的损耗较大。趋肤效应之所以会引起信号损耗，是因为差分信号 传输线横截面中电流传输的面积减小了，其中只有一小部分有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光传输装置，包括印制电路板，所述印制电路板包括依次叠设的顶层、第一绝缘层、地线层、第二绝缘层和信号层，所述顶层的表面上设置有通过差分信号传输线电连接的光模块与接收芯片，其特征在于，所述地线层包括第一地线块和第二地线块，第一地线块和第二地线块之间设置有绝缘块，第一绝缘层上设置有使顶层分别与第一地线块以及第二地线块电连接的第一过孔，所述信号层包括第一信号块和第二信号块，第一信号块和第二信号块之间设置有导电块，所述第二绝缘层上设置有使所述导电块与第一地线块电连接、以及使导电块与第二地线块电连接的第二过孔。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何冲，
申请(专利权)人：北京星网锐捷网络技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11[]