(57)【要約】【課題】動作させた際に受信感度等の低下が抑制される高周波モジュールを提供する。【解決手段】電子素子が実装された第１の基板と、少なくとも配線が形成された第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板の間に設けられた電波吸収部材と、を有し、前記電波吸収部材には、複数のスリットが設けられていることを特徴とする高周波モジュールを提供することにより上記課題を解決する。【選択図】  図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子素子が実装された第１の基板と、
少なくとも配線が形成された第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板の間に設けられた電波吸収部材と、
を有し、
前記電波吸収部材には、複数のスリットが設けられていることを特徴とする高周波モジュール。
【請求項２】
前記電子素子は、所定の周波数で動作するものであって、
前記スリットは、前記所定の周波数の波長をλとした場合に、０．１６λ以上、０．４１λ以下のピッチで設けられていることを特徴とする請求項１に記載の高周波モジュール。
【請求項３】
第１の基板と、
前記第１の基板に設けられた発光素子、受光素子、駆動回路及び変換回路と、
少なくとも配線が形成された第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板の間に設けられた電波吸収部材と、
を有し、
前記駆動回路は前記発光素子を駆動するものであり、前記変換回路は前記受光素子に接続された電流を電圧に変換するものであって、
前記電波吸収部材は、前記発光素子、前記受光素子、前記駆動回路及び前記変換回路のいずれかが実装されている領域に対応する領域に設けられていることを特徴とする高周波モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
スーパーコンピュータ、ハイエンドサーバの高速インターフェースにおける通信では銅等の電線ケーブルが用いられていたが、信号の高速伝送化に対応し、かつ、伝送距離を長くすることが可能な光通信が普及しつつある。
【０００３】
伝送距離が数十ｍと長い次世代インターフェースでは光通信が用いられており、光ケーブルとサーバ等とを接続して電気信号を光信号に変換する光モジュールが用いられている。光モジュールは、光ケーブルからの光信号を電気信号に変換してサーバに出力し、サーバからの電気信号を光信号に変換して光ケーブルへと出力する。
【０００４】
光モジュールは、電気信号を光信号に変換する発光素子、光信号を電気信号に変換する受光素子、発光素子を駆動する駆動ＩＣ（Integrated Circuit）、電流を電圧に変換するＴＩＡ（Trans Impedance Amplifier）が設けられている。発光素子、受光素子、駆動ＩＣ、ＴＩＡは基板に搭載されており、発光素子及び受光素子とレンズ付きフェルール等のフェルールとの間は光導波路により接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−６９８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
高周波の電気信号が用いられる光モジュールでは、光モジュールを動作させた際にノイズとなる電磁波が発生し、この電磁波が光モジュールの電気信号に影響を与え、光モジュールの受信感度等が低下してしまう場合がある。このようなことは、高周波の光信号を用いた光モジュール以外にも、高周波の電気信号を用いたものであっても同様に生じる。
【０００７】
よって、高周波の光信号や電気信号を用いた高周波モジュールにおいては、動作させた際にノイズの影響を減らし、受信感度の低下などを生じないものが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本実施の形態の一観点によれば、電子素子が実装された第１の基板と、少なくとも配線が形成された第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板の間に設けられた電波吸収部材と、を有し、前記電波吸収部材には、複数のスリットが設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
開示の高周波モジュールによれば、動作させた際のノイズの影響を低減し、受信感度等の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】光モジュールの分解斜視図
【図２】光モジュールの構造図
【図３】光モジュールの電源がオフの状態の周波数特性図
【図４】光モジュールの電源がオンの状態の周波数特性図
【図５】光モジュールの発光素子及び受光素子の配置の説明図
【図６】電波吸収シートによる電波吸収の説明図
【図７】電波吸収シートによる電波吸収の特性図（１）
【図８】電波吸収シートによる電波吸収の特性図（２）
【図９】本実施の形態による光モジュールの構造の説明図
【図１０】電波吸収部材の上面図
【図１１】電波吸収部材の説明図
【図１２】本実施の形態による光モジュールの製造方法の説明図
【図１３】本実施の形態による光モジュールの構造図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明を実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００１２】
本実施の形態では、高周波モジュールの一種である高周波の光信号を用いた光モジュールについて説明する。最初に、光モジュールについて、図１に基づき説明する。図１は、光モジュールの分解斜視図である。
【００１３】
図１の光モジュールは、回路基板１０、光導波路２０、光コネクタ３０、クリップ４０が下部筺体５１と上部筐体５２とにより形成される筐体内に入れられており、光ケーブル６０が接続されている。光ケーブル６０の一部は筐体に覆われている。
【００１４】
回路基板１０には、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）基板１２が接続されるＦＰＣコネクタ１１が設けられている。ＦＰＣ基板１２には、電気信号を光信号に変換し出射するＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER）等の発光素子１３、及び光信号を電気信号に変換するフォトダイオード等の受光素子１４、発光素子１３を駆動する駆動ＩＣ１５、受光素子１４から出力される電流を電圧に変換するＴＩＡ１６が設けられている。回路基板１０には、外部との接続のための端子１７が設けられている。発光素子１３及び受光素子１４は、光電変換素子とも称する。また、本願においては、駆動ＩＣ１５を駆動回路と、ＴＩＡ１６を変換回路と記載する場合がある。
【００１５】
光導波路２０はフレキシブルなシート状の光導波路であり、複数のコアの周囲にクラッドが形成されており、光導波路に入射した光はコア内を伝播する。
【００１６】
光コネクタ３０は、互いに接続された状態でクリップ４０により挟まれ固定されるレンズ付きフェルール３１とＭＴフェルール３２とを有する。
【００１７】
レンズ付きフェルール３１には光導波路２０が接続されている。クリップ４０にはねじ穴４０ａが設けられており、下部筺体５１のねじ穴５１ａとねじ穴４０ａとを位置合わせした状態で、ねじ５３によりねじどめされている。クリップ４０を下部筺体５１にねじどめすることにより、光コネクタ３０は下部筺体５１に固定される。
【００１８】
光ケーブル６０には、スリーブ６１ａ、６１ｂがカシメリング６２により固定されている。スリーブ６１ａ、６１ｂが固定されている光ケーブル６０の上下より、ケーブルブーツ７１、７２が被せられ、プルタブ／ラッチ部７３が取り付けられる。
【００１９】
光コネクタ３０がクリップ４０により固定され、回路基板１０が載置された下部筺体５１に上部筐体５２を被せ、上部筐体５２のねじ穴５２ａと下部筺体５１のねじ穴５１ｂとにねじ５４をねじどめすることで、下部筺体５１と上部筐体５２が固定される。
【００２０】
光モジュールは、図２に示されるように、基板８１のコネクタ８２に、回路基板１０の端子１７を挿入して接続する。また、コネクタ８２に接続されている光モジュールを覆うケージ８３が設けられている。尚、下部筺体５１、上部筐体５２、ケージ８３は金属材料により形成されている。
【００２１】
このような光モジュールでは、動作させた際に電磁波が発生する。具体的に、光モジュールの光ケーブル６０側にアンテナを設置して光モジュールから漏れる電磁波を測定したときの周波数特性を図３及び図４に示す。図３は、光モジュールの電源をオフにした状態の周波数特性を示し、図４は、光モジュールの電源をオンにした状態の周波数特性を示す。図３及び図４を比較すれば分かるように、光モジュールの電源をオンにすることにより、周波数が約２５．８ＧＨｚにおいてノイズが発生し、電磁波の強度は−７３．５ｂＢｍであった。尚、光モジュールで用いられている周波数は約１２．５ＧＨｚであり、２５．８ＧＨｚの周波数は、この周波数の２倍に近い値である。
【００２２】
このように光モジュールを動作させた際に電磁波が発生すると、この電磁波により、光モジュールの受信感度が低下する場合がある。具体的には、図５に示されるように、ＦＰＣ基板１２には、発光素子１３、受光素子１４、駆動ＩＣ１５、ＴＩＡ１６が設けられており、更に、この周囲には、複数のコンデンサ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄが設けられている。光エンジンの送信部は発光素子１３及び駆動ＩＣ１５を有し、受信部は受光素子１４及びＴＩＡ１６を有する。送信部では発光素子１３を駆動するため比較的大きな電流が流れるため、発光素子１３や駆動ＩＣ１５において電磁波が発生する。このように発生した電磁波は、ノイズとしてＦＰＣ基板１２に対向している回路基板１０の配線を流れる電気信号に影響を与え、受信感度等が低下する場合がある。
【００２３】
（シミュレーション）
次に、本実施の形態における構造を説明する前に、パッチアンテナと呼ばれる平面アンテナを２つ用いたシミュレーションについて説明する。
【００２４】
具体的には、図６に示されるように、一方のアンテナ１１１から発せられた電波を他方のアンテナ１１２で受信し、アンテナ１１１から発せられた電波のパワーとアンテナ１１２が受信した電波のパワーより、透過特性Ｓ２１をシミュレーションにより得たものである。
【００２５】
このシミュレーションでは、図６（ａ）に示されるように、アンテナ１１１とアンテナ１１２との間に電波吸収シート１２１を設置したモデル６Ａ、図６（ｂ）に示されるように、アンテナ１１１とアンテナ１１２との間に溝の設けられた電波吸収シート１２２を設置したモデル６Ｂにおいて透過特性Ｓ２１を算出した。尚、アンテナ１１１とアンテナ１１２との間の距離Ｌａは３０ｍｍである。また、図６（ａ）に示される電波吸収シート１２１は、厚さｔａが０．５ｍｍ、一辺の幅Ｗａが３０ｍｍの略正方形のものである。また、図６（ｂ）に示される溝の設けられた電波吸収シート１２２は、厚さｔａが０．５ｍｍ、一辺の幅Ｗａが３０ｍｍの略正方形のものの中央部分に、幅が０．１ｍｍのスリット１２２ａを１３本形成したものである。スリット１２２ａのピッチＰａは１ｍｍであり、スリット１２２ａを形成することにより、電波吸収シートに短冊領域１２２ｂが形成されている。尚、図６（ｂ）では、便宜上、スリット１２２ａ及び短冊領域１２２ｂの本数は少なく記載されている。
【００２６】
図７は、図６に示されるモデル６Ａ、６Ｂにおける透過特性Ｓ２１の特性図である。図７に示されるように、周波数が２４．５ＧＨｚにおいては、アンテナ１１１とアンテナ１１２との間に電波吸収シート１２１を設置したモデル６Ａにおける透過特性Ｓ２１は−５１．２ｄＢである。一方、アンテナ１１１とアンテナ１１２との間に溝の設けられた電波吸収シート１２２を設置したモデル６Ｂにおける透過特性Ｓ２１は、−５６．５ｄＢであった。この結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
表１に示されるように、周波数が２４．５ＧＨｚにおいては、モデル６Ｂのようなスリットの設けられた電波吸収シート１２２を用いることにより、スリットの設けられていない電波吸収シート１２１を用いたモデル６Ａと比較して、透過特性Ｓ２１の値を５．３ｄＢ低くすることができる。尚、透過特性Ｓ２１が低いと、ノイズとなる電磁波は減少する。アンテナ１１１とアンテナ１１２との間に電波吸収シート１２１を設置することにより、２４．５ＧＨｚの近傍では、透過特性Ｓ２１は約６ｄＢ低くすることができる。
【００２９】
次に、電波吸収シート１２２に設けられるスリットの間隔を変えたシミュレーションを行った。具体的には、スリット１２２ａのピッチＰａが２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍの場合についてシミュレーションを行った。尚、このシミュレーションでは、スリット１２２ａの幅は０．５ｍｍであり、スリットは各々５本形成されている。
【００３０】
図８は、スリット１２２ａのピッチＰａが２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍの場合における透過特性Ｓ２１の特性図である。尚、図８では、比較のためスリットが設けられていない例の透過特性も図示されている。図８に示されるように、２４．５ＧＨｚでは、スリット１２２ａのピッチＰａが２ｍｍの場合における透過特性Ｓ２１は−５６．２ｄＢであり、スリット１２２ａのピッチＰａが３ｍｍの場合における透過特性Ｓ２１は−６６．１ｄＢであり、スリット１２２ａのピッチＰａが４ｍｍの場合における透過特性Ｓ２１は−５９．１ｄＢであり、スリット１２２ａのピッチＰａが５ｍｍの場合における透過特性Ｓ２１は−５３．６ｄＢであった。この結果を表２に示す。
【００３１】
【表２】
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【００３２】
表２に示されるように、２４．５ＧＨｚでの透過特性Ｓ２１は、スリットの設けられていない電波吸収シート１２１の場合と比較して、スリット１２２ａのピッチＰａが２ｍｍの場合では５．０ｄＢ低くすることができ、スリット１２２ａのピッチＰａが３ｍｍの場合では１４．９ｄＢ低くすることができ、スリット１２２ａのピッチＰａが４ｍｍの場合では７．９ｄＢ低くすることができ、スリット１２２ａのピッチＰａが５ｍｍの場合では２．４ｄＢ低くすることができる。以上より、２４．５ＧＨｚでの透過特性Ｓ２１は、スリット１２２ａのピッチＰａが３ｍｍの場合が最も効果がある。
【００３３】
ところで、周波数が２４．５ＧＨｚの電磁波の波長λは約１２ｍｍであり、スリット１２２ａのピッチＰａの３ｍｍの値は、２４．５ＧＨｚの電磁波の約λ／４に相当する。即ち、スリット１２２ａのピッチＰａの値は、用いられる電磁波やノイズとなる電磁波の約λ／４にすると最もノイズの抑制に効果がある。図８及び表２に基づくならば、スリット１２２ａのピッチＰａは、２ｍｍ以上、５ｍｍ以下が好ましく、更には、２ｍｍ以上、４ｍｍ以下が好ましい。これを２４．５ＧＨｚの波長で表すと、スリット１２２ａのピッチＰａは、０．１６λ以上、０．４１λ以下が好ましく、更には、０．１６λ以上、０．３３λ以下が好ましい。
【００３４】
（光モジュール）
次に、本実施の形態における光モジュールについて説明する。本実施の形態による光モジュールは、図９に示すように、ＦＰＣ基板１２と回路基板１０との間に、複数のスリット１２０ａが形成された電波吸収部材１２０が設けられている構造のものである。図１０は、電波吸収部材１２０を上面側から見た図である。
【００３５】
電波吸収部材１２０は、フェライト等の電磁波を吸収する材料により形成されており、回路基板１０またはＦＰＣ基板１２に両面テープ等により張り付けられている。電波吸収部材１２０は電波吸収シートとも呼ばれるものであり、周波数が２５ＧＨｚに近づくに伴い電磁波の吸収量が増加するものが好ましく、例えば、Emerson & Cuming Microwave Products製のＢＳＲ−１等が用いられる。
【００３６】
発光素子１３及び受光素子１４は、１．０ｍｍ×０．４ｍｍの大きさであり、駆動ＩＣ１５及びＴＩＡ１６は、一辺が２．２ｍｍの大きさの正方形であり、コンデンサ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄは、１．０ｍｍ×０．５ｍｍ、または、０．６ｍｍ×０．３ｍｍの大きさである。
【００３７】
このように、ＦＰＣ基板１２と回路基板１０との間に複数のスリット１２０ａが設けられている電波吸収部材１２０を設けることにより、ＦＰＣ基板１２に搭載されている発光素子１３、受光素子１４、駆動ＩＣ１５、ＴＩＡ１６等において発生した電磁波の一部が電波吸収部材１２０に吸収される。このため、回路基板１０の不図示の配線にノイズとして侵入する成分を抑制することができ、受信感度等の低下を防ぐことができる。電波吸収部材１２０に設けられているスリット１２０ａの幅は、０．６５ｍｍであり、約３ｍｍピッチで複数設けられている。
【００３８】
本実施の形態においては、図１１に示されるように、電波吸収部材１２０の一方の面には両面テープ１２３が張り付けられており、両面テープ１２３の他方の面には剥離テープ１２４が張り付けられている。電波吸収部材１２０に形成されるスリット１２０ａは、電波吸収部材１２０を両面テープ１２３に張り付けた後、スリッターにより電波吸収部材１２０をカットすることにより形成する。この後、両面テープ１２３から剥離テープ１２４を剥がして、両面テープ１２３を回路基板１０またはＦＰＣ基板１２に張り付けることにより、電波吸収部材１２０を取り付けることができる。尚、電波吸収部材１２０の厚さｔ１は約０．２５ｍｍであり、両面テープ１２３の厚さｔ２は約０．１ｍｍである。
【００３９】
本実施の形態における高周波モジュールは、図１２（ａ）に示されるように、回路基板１０に、複数のスリット１２０ａが設けられている電波吸収部材１２０を張り付け、この上に、図１２（ｂ）に示されるように、発光素子１３、駆動ＩＣ１５等が搭載されているＦＰＣ基板１２を張り付ける。この際、ＦＰＣ基板１２に搭載されている発光素子１３、駆動ＩＣ１５等の直下の領域に電波吸収部材１２０を張り付ける。尚、図１２においては、両面テープ１２３は省略されている。
【００４０】
図１３は、本実施の形態による光モジュールをより詳細に図示したものである。図１３に示す光モジュールでは、ＦＰＣ基板１２と光導波路２０との間に、複数のレンズ２１ａが形成されたレンズシート２１が設けられている。また、回路基板１０には、リタイマーＩＣ１９が搭載されており、不図示の配線が形成されている。
【００４１】
上記では光モジュールについて説明したが、高周波の電気信号を用いた高周波モジュールについても適用可能である。例えば、このような高周波の電気信号としては、マイクロ波帯となる周波数が３００ＭＨｚ〜３ＴＨｚの範囲の電気信号が挙げられる。
【００４２】
具体的には、ある周波数で動作する半導体素子等の電子素子が搭載された第１の基板と、配線や他の電子素子が搭載された第２の基板との間に、スリット１２０ａが形成された電波吸収部材１２０を設けたものであってもよい。この場合も、電波吸収部材１２０に形成されるスリット１２０ａのピッチは、用いられる電磁波やノイズとなる電磁波の波長の０．１６λ以上、０．４１λ以下が好ましく、更には、０．１６λ以上、０．３３λ以下が好ましい。尚、この場合、第１の基板は光モジュールにおけるＦＰＣ基板１２に相当し、第２の基板は回路基板１０に相当し、第１の基板に搭載される電子素子は、発光素子１３、受光素子１４、駆動ＩＣ１５、ＴＩＡ１６等に相当するものと考えることができる。
【００４３】
以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。
【符号の説明】
【００４４】
１０        回路基板
１２        ＦＰＣ基板
１３        発光素子
１４        受光素子
１５        駆動ＩＣ
１６        ＴＩＡ
１２０      電波吸収部材
１２０ａ    スリット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2019125662.tif 000012
【図９】
2019125662.tif 000013
【図１０】
2019125662.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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