WO2003054608A1 - Electro-optical transmission module - Google Patents
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- WO2003054608A1 WO2003054608A1 PCT/DE2001/004964 DE0104964W WO03054608A1 WO 2003054608 A1 WO2003054608 A1 WO 2003054608A1 DE 0104964 W DE0104964 W DE 0104964W WO 03054608 A1 WO03054608 A1 WO 03054608A1
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- H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
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- G02B6/3897—Connectors fixed to housings, casing, frames or circuit boards
Definitions
- Designation of the invention electro-optical transmission module.
- the invention relates to an electro-optical transmission module with an electro-optical transmitting and / or receiving device for transmitting and / or receiving optical signals, and an electrically connected to the transmitting or receiving device
- Control device for the electrical control of the transmitter or receiver device and with a circuit board which is electrically connected to the control device and an electrical connection between the transmission module and a circuit board e.g. a computer board.
- the invention further relates to the arrangement of such a transmission module on a circuit board.
- a transmission module according to the preamble of claim 1 is sold by Infineon Technologies AG under the product name PAROLI, for example under the article name V23814-U1306-M130. It is used in digital, high-bandwidth data transmission over short distances ( ⁇ 1km) in data and telecommunications systems as well as in high-end computer systems.
- the present invention has for its object to provide an electro-optical transmission module and an arrangement of an electro-optical transmission module on a circuit board, which enable a simplified assembly of the transmission module on the circuit board.
- the solution according to the invention is characterized by a plug-in connection part which is electrically connected to the circuit board of the transmission module, the plug-in connection part being pluggably connectable to an associated further plug-in connection part arranged on a circuit board while producing electrical contacts between the circuit board and the circuit board.
- the connector used is preferably a BGA connector (ball grid array connector).
- One part of the plug connection (male or female) is factory-soldered onto the circuit board of the transmission module.
- the other part of the plug connection (female or male) can be soldered by the computer board manufacturer, for example in a reflow process onto the circuit board (computer board).
- An electrical connection between the transmission module and the circuit board is then made by simply plugging in the connector manufactured. A separate, manual soldering process is no longer necessary.
- the solution according to the invention is also characterized in that a reversible connection is provided by providing a plug-in connection between the transmission module and the circuit board, so that if a transmission module fails, it can be exchanged easily and without individual processing of the circuit board.
- the invention thus provides compatibility with standard assembly processes and easy interchangeability of the installed module.
- the signal-carrying channels are placed only on the outer contact pads of the circuit board of the transmission module.
- the contact pads of the printed circuit board are preferably arranged in the form of a matrix and the signal-carrying channels are accordingly only placed on the outer contact pads of the printed circuit board located at the edge of the matrix.
- the electrical connection between the control unit and the outer contact pads of the printed circuit board is preferably in a signal position and free of crossings. It can be provided that the electrical connections are led at least partially in an arc or spiral shape from the outside to the outer, signal-carrying contact pads of the printed circuit board. This enables the assignment of only the outer contact pads with signal-carrying channels when using only one signal position.
- the signal-carrying conductor tracks of the circuit board can directly connect the external contacts of the module, i.e. reach without vias.
- the arrangement according to the invention of an electro-optical transmission module is characterized by a two-part, electrically conductive plug connection, one plug connection part being connected to the transmission module and the other plug connection part being connected to the circuit board.
- An electrical connection between the transmission module and the circuit board is made by plugging in the respective connector parts.
- FIG. 1 - a perspective view of an electro-optical transmission module with BGA connector
- Fig. 2 - a perspective view of a
- FIG. 3 shows a perspective view of an electro-optical transmission module according to FIG. 1 on a circuit board according to FIG. 2;
- Fig. ⁇ b - a side view of the transmission module of
- the transmission module 1 has an electro-optical transmitting or receiving device in the form of a surface-active transducer component 2, which can be, for example, one or more vertically emitting lasers (VCSEL) and / or laser diodes.
- a surface-active transducer component 2 can be, for example, one or more vertically emitting lasers (VCSEL) and / or laser diodes.
- the converter component 2 is a signal processing IC 3 as electronic
- Control device for controlling the converter component 2 in electrical connection.
- the signal processing IC 3 is electrically connected to a circuit board 4, which provides an electrical connection between the transmission module 1 and the circuit board, for example of a computer board. Electrical signals can be transmitted from the signal processing IC 3 to a circuit board of a computer and vice versa via the printed circuit board 4 or its contact pads 41, so that it is possible to control the transmission module 1 electrically via the circuit board of the computer.
- the specific connection between the signal processing IC 3 and the circuit board 4 will be discussed below.
- the transmission module 1 has, in addition to the aforementioned components, a heat sink 7 which also serves as a housing and which cools the rear sides of the printed circuit board 4, the converter component 2 and the signal processing IC 3.
- the heat sink 7 has four mounting legs 71, 72, 73, 74, each of which has a screw thread 75, so that the module 1 is firmly attached to a screw connection
- Circuit board is mechanically fixable. It can be provided that the heat sink 7 is simultaneously designed as a shielding element against electromagnetic interference radiation.
- the transmission module also has a BGA connector 6 with a multiplicity of contact pins 61 which are arranged in the form of a matrix.
- the BGA connector is with the in Figure 5 printed circuit board 4 soldered and placed on the top.
- the individual contact pads of the printed circuit board 4, arranged in a matrix, are each in electrical contact with an associated contact pin 61 of the BGA connector 6.
- FIG. 2 shows a circuit board 100 on which a transmission module 1 according to FIG. 1 can be mounted.
- holes 101 are provided in the circuit board 100 for cooperation with the mounting legs 71-74 of the transmission module 1.
- the circuit board 100 is in particular a printed circuit board (PCB) of a computer.
- a connector receptacle 110 which cooperates with the BGA connector 6 of the transmission module 1 and has contact-making elements 111, is soldered onto the circuit board 100.
- the individual contact elements 111 are soldered to corresponding contact pads (not shown separately) of the circuit board 100.
- the BGA connector receptacle 110 represents the associated other part of the BGA connector 6. Both together form the two connector parts of a BGA connector.
- BGA plugs and BGA plug receptacles are commercially available and are sold, for example, by the company FCI, Tour Framatome, 1 Place de las Coupole, FR-92400 Courbevoir, as a meg-array plug under the article designations 84513-101 and 84512-102 ,
- the connector receptacle could also be mounted on the transmission module 1 and the connector on the printed circuit board 100. Since the connector part 110 before the assembly of the Transfer module 1 is arranged on the circuit board 100, this can be done in a simple manner as part of a standard assembly process, in particular in a reflow process.
- FIG. 3 shows in perspective and FIG. 4 a side view of the transmission module 1 placed on the circuit board 100, the BGA connector 6 of the transmission module being inserted into the connector receptacle 110 on the circuit board 100. It is now possible to control the signal processing IC 3 or the transmission module 1 electrically via the circuit board 100 via the plug connection 6, 110.
- solder balls 42, 112 can be seen, via which the contact pads 41 of the circuit board 4 are conductively connected to the contact pins 61 of the BGA connector 6 or contact pads of the circuit board 100 to the contact-receiving elements 111 of the BGA connector receptacle 110.
- the transmission module 1 special wiring is carried out for the high-frequency signals, which is shown in FIG. 5.
- the hot i.e. signal-carrying channels on the outer, arranged on the edge contact pads 41 of the matrix-shaped arranged contact pads of the circuit board 4.
- the signal paths are guided in a signal position from the control unit 3 to the outer contact pads 41 without the signal paths crossing and without through-plating being used for the signal-carrying signal paths.
- the electrical lines 8 designed as conductor tracks between the control unit 3 and the outer contact pads 41 are designed such that the electrical lines are partially brought to the contact pads 41 from the outside and in an arc or spiral shape. This is the case with electrical connections 81 to 92. In this way, a crossing of the conductor tracks is avoided. In some cases, the electrical lines 8 to the outer contact pads 41 also run between the columns of the contact pads.
- the converter component 2 has a total of twelve converters 21, for example VCSEL lasers. Each converter 21 is driven by a differential signal, so that there are two control signals per converter and accordingly 24 signal-carrying channels are present. As shown in FIG. 5, the electrical connection between the control unit 3 and the external contact pads 41 takes place in such a way that two associated signals which are inverse to one another are each placed on pins arranged next to one another. The associated lines 81, 82; 83, 84; etc. are performed closely adjacent on the circuit board 4. An alternating sequence of the respective “polarities” (signal and inverse signal of a channel) is provided on the outer contact pads 41.
- Contact pads of the printed circuit board 4 can also be occupied, for example with GROUND or STATUS connections, but preferably not with signal-carrying channels. Such connections can also be made in the lower layers of the circuit board.
- the embodiment of the invention is not limited to the exemplary embodiments shown above.
- the special assignment of the printed circuit board with signal-carrying channels according to FIG. 5 can also take place with other types of connection between a printed circuit board 4 and a circuit board 100, for example if these are coupled by means of a lead frame.
- the special circuit board layout is in no way limited to applications in which the circuit board and circuit board are connected to one another by means of a BGA or other connector.
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Abstract
Description
Beschreibungdescription
Bezeichnung der Erfindung: Elektrooptisches Ubertragungsmodul .Designation of the invention: electro-optical transmission module.
Die Erfindung betrifft ein elektrooptisches Ubertragungsmodul mit einer elektrooptischen Sende- und/oder Empfangseinrichtung zum Senden und/oder Empfangen von optischen Signalen, einer mit der Sende- oder Empfangseinrichtung elektrisch verbundenenThe invention relates to an electro-optical transmission module with an electro-optical transmitting and / or receiving device for transmitting and / or receiving optical signals, and an electrically connected to the transmitting or receiving device
Ansteuereinrichtung zur elektrischen Ansteuerung der Sendeoder Emp angseinrichtung und mit einer Leiterplatte, die elektrisch mit der Ansteuereinrichtung verbunden ist und eine elektrische Verbindung zwischen dem Ubertragungsmodul und einer Schaltungsplatine z.B. eines Computerboards bereitstellt. Die Erfindung betrifft des weiteren die Anordnung eines derartigen Ubertragungsmoduls auf einer Schaltungsplatine.Control device for the electrical control of the transmitter or receiver device and with a circuit board which is electrically connected to the control device and an electrical connection between the transmission module and a circuit board e.g. a computer board. The invention further relates to the arrangement of such a transmission module on a circuit board.
Ein Ubertragungsmodul gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 wird von der Infineon Technologies AG unter dem Produktnamen PAROLI vertrieben, beispielsweise unter der Artikel- Bezeichnung V23814-U1306-M130. Es findet Anwendung in der digitalen, hochbandbreitigen Datenübertragung über kurze Strecken (< 1km) in Systemen der Daten- und Telekommunikation sowie in High-End Computersystemen.A transmission module according to the preamble of claim 1 is sold by Infineon Technologies AG under the product name PAROLI, for example under the article name V23814-U1306-M130. It is used in digital, high-bandwidth data transmission over short distances (<1km) in data and telecommunications systems as well as in high-end computer systems.
Bei den bekannten elektrooptischen Ubertragungsmodulen erfolgt eine Kontaktierung zwischen den einzelnen Kontaktpads der Leiterplatte des Ubertragungsmoduls und den zugeordneten Kontaktpads auf der Schaltungsplatine eines Computerboards über sogenannte Leadframes . Da die Ubertragungsmodule nicht einen Reflow-Prozess durchlaufen können, müssen sie dabei an manuellen Arbeitsplatzen gelotet werden. Das manuelle Loten stellt eine empfindliche Störung der Produktions-Prozesse des Computerboard-Herstellers dar, da dies die einzige manuelle Lotung ist. Ein weiterer Nachteil der bekannten Losung besteht darin, dass der Ausfall eines einzigen Ubertragungsmoduls den Ausbau einer großflächigen Karte bzw. Schaltungsplatine erfordert, was zu erheblichen weiteren Kosten fuhrt.In the known electro-optical transmission modules, contact is made between the individual contact pads on the circuit board of the transmission module and the associated contact pads on the circuit board of a computer board via so-called lead frames. Since the transmission modules cannot go through a reflow process, they have to be soldered to manual workstations. Manual soldering represents a sensitive disruption to the computer board manufacturer's production processes, since this is the only manual soldering. Another disadvantage of the known solution is that the failure of a single transmission module requires the expansion of a large-area card or circuit board, which leads to considerable additional costs.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrooptisches Ubertragungsmodul und eine Anordnung eines elektrooptischen Übertragungsmoduls auf einer Schaltungsplatine zur Verfugung zu stellen, die eine vereinfachte Montage des Übertragungsmoduls auf der Schaltungsplatine ermöglichen.The present invention has for its object to provide an electro-optical transmission module and an arrangement of an electro-optical transmission module on a circuit board, which enable a simplified assembly of the transmission module on the circuit board.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein elektrooptisches Ubertragungsmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelost.This object is achieved according to the invention by an electro-optical transmission module with the features of claim 1 and an arrangement with the features of claim 12.
Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteranspruchen angegeben.Preferred and advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Danach zeichnet sich die erfindungsgemaße Losung durch ein Steckverbindungsteil aus, das elektrisch mit der Leiterplatte des Ubertragungsmoduls verbunden ist, wobei das Steckverbindungsteil mit einem zugeordneten weiteren, auf einer Schaltungsplatine angeordneten Steckverbindungsteil unter Herstellung elektrischer Kontakte zwischen der Leiterplatte und der Schaltungsplatine steckbar verbindbar ist. Bei dem verwendeten Stecker handelt es sich bevorzugt um einen BGA-Stecker (Ball-Grid-Array Stecker) .Thereafter, the solution according to the invention is characterized by a plug-in connection part which is electrically connected to the circuit board of the transmission module, the plug-in connection part being pluggably connectable to an associated further plug-in connection part arranged on a circuit board while producing electrical contacts between the circuit board and the circuit board. The connector used is preferably a BGA connector (ball grid array connector).
Der eine Teil der Steckerverbindung (mannlich oder weiblich) wird werksmaßig auf die Leiterplatte des Übertragungsmoduls gelotet. Der andere Teil der Steckerverbindung (weiblich oder mannlich) kann vom Comuterboard-Hersteller beispielsweise in einem Reflow-Prozess auf die Schaltungsplatine (Computerboard) gelotet werden. Eine elektrische Verbindung zwischen dem Ubertragungsmodul und der Schaltungsplatine wird dann durch einfaches Stecken der Steckverbindungstelle hergestellt. Ein gesonderter, manueller Lotprozess ist nicht mehr erforderlich.One part of the plug connection (male or female) is factory-soldered onto the circuit board of the transmission module. The other part of the plug connection (female or male) can be soldered by the computer board manufacturer, for example in a reflow process onto the circuit board (computer board). An electrical connection between the transmission module and the circuit board is then made by simply plugging in the connector manufactured. A separate, manual soldering process is no longer necessary.
Die erfindungsgemaße Losung zeichnet sich auch dadurch aus, dass durch Bereitstellung einer Steckverbindung zwischen dem Ubertragungsmodul und der Schaltungsplatine eine reversible Verbindung bereitgestellt wird, so dass bei Ausfall eines Ubertragungsmodules dieses unproblematisch und ohne eine individuelle Bearbeitung der Schaltungsplatine ausgetauscht werden kann.The solution according to the invention is also characterized in that a reversible connection is provided by providing a plug-in connection between the transmission module and the circuit board, so that if a transmission module fails, it can be exchanged easily and without individual processing of the circuit board.
Es werden durch die Erfindung somit eine Kompatibilität mit Standard-Bestuckungsprozessen und eine leichte Auswechselbarkeit des installierten Moduls bereitgestellt.The invention thus provides compatibility with standard assembly processes and easy interchangeability of the installed module.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die signalführenden Kanäle nur auf die äußeren Kontaktpads der Leiterplatte des Ubertragungsmoduls gelegt werden. Die Kontaktpads der Leiterplatte sind dabei bevorzugt matrixformig angeordnet und es werden die signalfuhrenden Kanäle dementsprechend nur auf die äußeren, am Rand der Matrix liegenden Kontaktpads der Leiterplatte gelegt. Die elektrische Verbindung zwischen der Ansteuereinheit und den äußeren Kontaktpads der Leiterplatte erfolgt hinsichtlich der signalfuhrenden Kanäle bevorzugt in einer Signallage und kreuzungsfrei. Dabei kann vorgesehen sein, dass die elektrischen Verbindungen zumindest teilweise bogen- oder spiralförmig von außen an die äußeren, signalfuhrenden Kontaktpads der Leiterplatte herangeführt werden. Dies ermöglicht die Belegung lediglich der äußeren Kontaktpads mit signalfuhrenden Kanälen bei Verwendung nur einer Signallage.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the signal-carrying channels are placed only on the outer contact pads of the circuit board of the transmission module. The contact pads of the printed circuit board are preferably arranged in the form of a matrix and the signal-carrying channels are accordingly only placed on the outer contact pads of the printed circuit board located at the edge of the matrix. With regard to the signal-carrying channels, the electrical connection between the control unit and the outer contact pads of the printed circuit board is preferably in a signal position and free of crossings. It can be provided that the electrical connections are led at least partially in an arc or spiral shape from the outside to the outer, signal-carrying contact pads of the printed circuit board. This enables the assignment of only the outer contact pads with signal-carrying channels when using only one signal position.
Diese Ausgestaltung der Erfindung ist aus hochfrequenztechnischer Sicht vorteilhaft. Zum einen werden alle „heißen", d.h. signalfuhrenden Kanäle in einer Signallage, d.h. Ebene der Leiterplatte gefuhrt, so dass auf Durchkontaktierungen, die zu unerwünschten Reflexionen fuhren, verzichtet werden kann. Die Belegung nur der äußeren Kontaktpads der Leiterplatte mit den signalfuhrenden Kanälen wird durch die Steckverbindung auf das auf der Schaltungsplatine angeordnete Steckverbindungsteil sowie die zugehörigen Kontaktpads der Schaltungsplatine abgebildet. Daher ist es dem Hersteller der Schaltungsplatine möglich, sogar mit relativ breiten Leiterbahnen auf der obersten Verdrahtungslage der Schaltungsplatine eine kurze Verbindung zwischen den „heißen" Signalpins und nachfolgendenThis embodiment of the invention is advantageous from a high-frequency point of view. On the one hand, all "hot", ie signal-carrying channels are routed in a signal position, ie on the level of the printed circuit board, so that on Vias that lead to undesired reflections can be dispensed with. The assignment of only the outer contact pads of the printed circuit board with the signal-carrying channels is mapped by the plug connection to the plug connector part arranged on the circuit board and the associated contact pads of the circuit board. It is therefore possible for the manufacturer of the circuit board, even with relatively wide conductor tracks on the top wiring layer of the circuit board, to establish a short connection between the “hot” signal pins and subsequent ones
Computerchips der Schaltungsplatine herzustellen, ohne auf tiefere Lagen abzutauchen. Die signalfuhrenden Leiterbahnen der Schaltungsplatine können die äußeren Kontakte des Moduls direkt, d.h. ohne Durchkontaktierungen erreichen.Manufacture computer chips of the circuit board without diving into lower layers. The signal-carrying conductor tracks of the circuit board can directly connect the external contacts of the module, i.e. reach without vias.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die einzelnen Sende- und Empfangseinrichtungen (z.B. VCSEL-Dioden) durch differentielle Signale angesteuert werden. Dementsprechend liegen pro Kanal zwei Ansteuersignale vor. Die entsprechenden signalfuhrenden Kanäle werden bevorzugt jeweils nebeneinander auf äußere Kontaktpads der Leiterplatte gelegt. Die Belegung ist dabei derart, dass die positiven und die negativen signalfuhrenden Kanäle jeweils alternieren.In a preferred development of the invention it is provided that the individual transmitting and receiving devices (e.g. VCSEL diodes) are controlled by differential signals. Accordingly, there are two control signals per channel. The corresponding signal-carrying channels are preferably placed next to one another on outer contact pads of the printed circuit board. The assignment is such that the positive and negative signal-carrying channels alternate.
Die erfindungsgemaße Anordnung eines elektrooptischen Ubertragungsmoduls ist gekennzeichnet durch eine zweiteilige, elektrisch leitende Steckverbindung, wobei das eine Steckverbindungsteil mit dem Ubertragungsmodul und das andere Steckverbindungsteil mit der Schaltungsplatine verbunden ist. Eine elektrische Verbindung zwischen dem Ubertragungsmodul und der Schaltungsplatine erfolgt durch Stecken der j eweiligen Steckverbindungsteile .The arrangement according to the invention of an electro-optical transmission module is characterized by a two-part, electrically conductive plug connection, one plug connection part being connected to the transmission module and the other plug connection part being connected to the circuit board. An electrical connection between the transmission module and the circuit board is made by plugging in the respective connector parts.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf dieThe invention is described below with reference to the
Figuren der Zeichnung anhand mehrerer Ausfuhrungsbeispiele naher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 - eine perspektivische Ansicht eines elektrooptischen Ubertragungsmoduls mit BGA- Stecker ;Figures of the drawing are explained in more detail using several exemplary embodiments. Show it: Fig. 1 - a perspective view of an electro-optical transmission module with BGA connector;
Fig. 2 - eines perspektivische Ansicht einerFig. 2 - a perspective view of a
Schaltungsplatine mit BGA-Steckeraufnähme;Circuit board with BGA connector;
Fig. 3 - eine perspektivische Ansicht eines elektrooptischen Ubertragungsmoduls gemäß Figur 1 auf einer einer Schaltungsplatine gemäß Figur 2;3 shows a perspective view of an electro-optical transmission module according to FIG. 1 on a circuit board according to FIG. 2;
Fig. 4 - eine Seitenansicht der Anordnung der Figur 3;Figure 4 is a side view of the arrangement of Figure 3;
Fig. 5 - eine Darstellung der technischen Hauptkomponenten des Ubertragungsmoduls sowie deren Verdrahtung;5 shows a representation of the main technical components of the transmission module and their wiring;
Fig. 6a - eine Draufsicht auf das Ubertragungsmodul der6a - a top view of the transmission module of FIG
Figur 1;Figure 1;
Fig. βb - eine Seitenansicht des Ubertragungsmoduls derFig. Βb - a side view of the transmission module of
Figur 1 undFigure 1 and
Fig. 6c - eine Vorderansicht des Ubertragungsmoduls der Figur 1.6c - a front view of the transmission module of FIG. 1.
In Figur 1 ist ein elektrooptisches Ubertragungsmodul 1 dargestellt, das auf einer Schaltungsplatine montierbar ist.In Figure 1, an electro-optical transmission module 1 is shown, which can be mounted on a circuit board.
Das Ubertragungsmodul 1 verfugt gemäß Figur 5 über eine elektrooptische Sende- oder Empfangseinrichtung in Form eines oberflächenaktiven Wandlerbauelementes 2, bei dem es sich beispielsweise um eine oder mehrere vertikalemittierende Laser (VCSEL) und/oder um Laserdioden handeln kann. Beispielsweise ist zur Parallelubertragung von optischenAccording to FIG. 5, the transmission module 1 has an electro-optical transmitting or receiving device in the form of a surface-active transducer component 2, which can be, for example, one or more vertically emitting lasers (VCSEL) and / or laser diodes. For example, for parallel transmission of optical
Signalen auf zwölf parallelen optischen Lichtwellenleitern, die über einen optischen Stecker an das Modul 1 angekoppelt werden, ein VCSEL-Array mit zwölf emittierenden Lasern oder ein Dioden-Array mit zwölf Photodioden vorgesehen.Signals on twelve parallel optical fibers, which are coupled to module 1 via an optical connector a VCSEL array with twelve emitting lasers or a diode array with twelve photodiodes are provided.
Mit dem Wandler-Bauelement 2 steht gemäß Figur 5 ein Signalverarbeitungs-IC 3 als elektronischeAccording to FIG. 5, the converter component 2 is a signal processing IC 3 as electronic
Ansteuereinrichtung zum Ansteuern des Wandlerbauelementes 2 in elektrischer Verbindung. Der Signalverarbeitungs-IC 3 ist elektrisch mit einer Leiterplatte 4 verbunden, die eine elektrische Verbindung zwischen dem Ubertragungsmodul 1 und der Schaltungsplatine etwa eines Computerboards bereitstellt. Über die Leiterplatte 4 bzw. deren Kontaktpads 41 lassen sich elektrische Signale vom Signalverarbeitungs-IC 3 zu einer Schaltungsplatine eines Computers und umgekehrt übertragen, so dass es möglich ist, das Ubertragungsmodul 1 elektrisch über die Schaltungsplatine des Computers anzusteuern. Auf die konkrete Verschaltung zwischen dem Signalverarbeitungs-IC 3 und der Leiterplatte 4 wird weiter unten eingegangen werden.Control device for controlling the converter component 2 in electrical connection. The signal processing IC 3 is electrically connected to a circuit board 4, which provides an electrical connection between the transmission module 1 and the circuit board, for example of a computer board. Electrical signals can be transmitted from the signal processing IC 3 to a circuit board of a computer and vice versa via the printed circuit board 4 or its contact pads 41, so that it is possible to control the transmission module 1 electrically via the circuit board of the computer. The specific connection between the signal processing IC 3 and the circuit board 4 will be discussed below.
Das Ubertragungsmodul 1 besitzt gemäß Figur 1 neben den vorgenannten Komponenten einen auch als Gehäuse dienenenden Kühlkörper 7, der die Ruckseiten der Leiterplatte 4, des Wandlerbauelements 2 und des Signalverarbeitungs-ICs 3 kühlt. Der Kühlkörper 7 weist vier Montagebeine 71, 72, 73, 74 auf, die jeweils ein Schraubgewinde 75 besitzen, so dass das Modul 1 über eine Schraubverbindung fest auf einerAccording to FIG. 1, the transmission module 1 has, in addition to the aforementioned components, a heat sink 7 which also serves as a housing and which cools the rear sides of the printed circuit board 4, the converter component 2 and the signal processing IC 3. The heat sink 7 has four mounting legs 71, 72, 73, 74, each of which has a screw thread 75, so that the module 1 is firmly attached to a screw connection
Schaltungsplatine mechanisch fixierbar ist. Es kann dabei vorgesehen sein, dass der Kühlkörper 7 gleichzeitig als Abschirmelement gegenüber elektromagnetischer Storstrahlung ausgebildet ist.Circuit board is mechanically fixable. It can be provided that the heat sink 7 is simultaneously designed as a shielding element against electromagnetic interference radiation.
Ein Ankopplungsbereich 5 des Ubertragungsmoduls 1 dient in an sich bekannter Weise der Aufnahme eines optischen Steckers, der eine oder mehrere Lichtwellenleiter enthalt.A coupling area 5 of the transmission module 1 serves in a manner known per se to receive an optical plug which contains one or more optical waveguides.
Das Ubertragungsmodul weist des weiteren einen BGA-Stecker 6 mit einer Vielzahl von Kontaktstiften 61 auf, die matrixformig angeordnet sind. Der BGA-Stecker ist mit der in Figur 5 dargestellten Leiterplatte 4 verlotet und auf deren Oberseite aufgesetzt. Die einzelnen, matrixformig angeordneten Kontaktpads der Leiterplatte 4 sind dabei jeweils in elekrischem Kontakt mit einem zugehörigen Kontakstift 61 des BGA-Steckers 6.The transmission module also has a BGA connector 6 with a multiplicity of contact pins 61 which are arranged in the form of a matrix. The BGA connector is with the in Figure 5 printed circuit board 4 soldered and placed on the top. The individual contact pads of the printed circuit board 4, arranged in a matrix, are each in electrical contact with an associated contact pin 61 of the BGA connector 6.
Fig. 2 zeigt eine Schaltungsplat e 100, auf der ein Ubertragungsmodul 1 gemäß Figur 1 montierbar ist. Hierzu sind in der Schaltungsplatme 100 Bohrungen 101 zur Kooperation mit den Montagebeinen 71-74 des Ubertragungsmoduls 1 vorgesehen. Bei der Schaltungsplat e 100 handelt es sich insbesondere um ein Printed Circuit Board (PCB) eines Computers .FIG. 2 shows a circuit board 100 on which a transmission module 1 according to FIG. 1 can be mounted. For this purpose, holes 101 are provided in the circuit board 100 for cooperation with the mounting legs 71-74 of the transmission module 1. The circuit board 100 is in particular a printed circuit board (PCB) of a computer.
Auf die Schaltungsplatme 100 ist eine mit dem BGA-Stecker 6 des Ubertragungsmoduls 1 kooperierende Steckeraufnahme 110 mit Kontaktaufnahmeelementen 111 aufgelotet. Die einzelnen Kontakteaufnahmeelemente 111 sind dabei mit entsprechenden Kontaktpads (nicht gesondert dargestellt) der Schaltungsplatme 100 verlotet. Die BGA-Steckeraufnähme 110 stellt das zugehörige andere Teil des BGA-Steckers 6 dar. Beide zusammen bilder die beiden Steckverbindungsteile einer BGA-Steckverbmdung. BGA-Stecker und BGA-Steckeraufnähme sind kommerziell erhältlich und werden beispielsweise von der Firma FCI, Tour Framatome, 1 Place de las Coupole, FR-92400 Courbevoir, als Meg-Array Plug unter der Artikel-Bezeichnung 84513-101 und 84512-102 vertrieben.A connector receptacle 110, which cooperates with the BGA connector 6 of the transmission module 1 and has contact-making elements 111, is soldered onto the circuit board 100. The individual contact elements 111 are soldered to corresponding contact pads (not shown separately) of the circuit board 100. The BGA connector receptacle 110 represents the associated other part of the BGA connector 6. Both together form the two connector parts of a BGA connector. BGA plugs and BGA plug receptacles are commercially available and are sold, for example, by the company FCI, Tour Framatome, 1 Place de las Coupole, FR-92400 Courbevoir, as a meg-array plug under the article designations 84513-101 and 84512-102 ,
Eine elektrische Verbindung zwischen dem Ubertragungsmodul 1 und der Schaltungsplatine 100 erfolgt durch einfachesAn electrical connection between the transmission module 1 and the circuit board 100 is made by simple
Inemanderstecken der einzelnen BGA-Steckverbmdungsteile 6, 110, wobei die Kontaktstifte 61 des BGA-Steckers 6 eweils in elektrischen Kontakt mit einem Kontaktaufnahmeelement 111 der BGA-Steckeraufnahme 111 treten. Selbstverständlich konnten ebenso die Steckeraufnahme auf dem Ubertragungsmodul 1 und der Stecker auf der Leiterplatte 100 montiert sein. Da das Steckerverbindungsteil 110 bereits vor der Montage des Ubertragungsmoduls 1 auf der Schaltungsplatine 100 angeordnet wird, kann dies im Rahmen eines Standard- Bestückungsprozesses, insbesondere in einem Reflow-Prozess in einfacher Weise erfolgen.Plug the individual BGA connector parts 6, 110 into one another, the contact pins 61 of the BGA connector 6 coming into electrical contact with a contact-receiving element 111 of the BGA connector receptacle 111. Of course, the connector receptacle could also be mounted on the transmission module 1 and the connector on the printed circuit board 100. Since the connector part 110 before the assembly of the Transfer module 1 is arranged on the circuit board 100, this can be done in a simple manner as part of a standard assembly process, in particular in a reflow process.
Figur 3 zeigt perspektivisch und Figur 4 in Seitenansicht das auf die Leiterplatte 100 aufgesetzte Ubertragungsmodul 1, wobei der BGA-Stecker 6 des Ubertragungsmoduls in die Steckeraufnahme 110 auf der Leiterplatte 100 eingesteckt ist. Es ist nun möglich, über die Steckverbindung 6, 110 den Signalverarbeitungs-IC 3 bzw. das Ubertragungsmodul 1 elektrisch über die Schaltungsplatine 100 anzusteuern.FIG. 3 shows in perspective and FIG. 4 a side view of the transmission module 1 placed on the circuit board 100, the BGA connector 6 of the transmission module being inserted into the connector receptacle 110 on the circuit board 100. It is now possible to control the signal processing IC 3 or the transmission module 1 electrically via the circuit board 100 via the plug connection 6, 110.
In der Seitenansicht der Figur 4 sind Lotkugeln 42, 112 zu erkennen, über die die Kontaktpads 41 der Leiterplatte 4 mit den Kontaktstiften 61 des BGA-Steckers 6 bzw. Kontaktpads der Schaltungsplatine 100 mit den Kontaktaufnahmeelementen 111 der BGA-Steckeraufnahme 110 leitend verbunden sind.In the side view of FIG. 4, solder balls 42, 112 can be seen, via which the contact pads 41 of the circuit board 4 are conductively connected to the contact pins 61 of the BGA connector 6 or contact pads of the circuit board 100 to the contact-receiving elements 111 of the BGA connector receptacle 110.
Die Figuren 6a, 6b und 6c zeigen jeweils dasFigures 6a, 6b and 6c each show that
Ubertragungsmodul der Figur 1 in Draufsicht, Seitenansicht und Vorderansicht. In der Draufsicht der Figur 2 sind die einzelnen Kontaktstifte 61 des BGA-Steckers 6 gut zu erkennen .Transmission module of Figure 1 in plan view, side view and front view. The individual contact pins 61 of the BGA connector 6 can be clearly seen in the plan view in FIG.
Bei dem Übertragungsmodul 1 wird eine spezielle Verdrahtung für die hochfrequenten Signale vorgenommen, die in Figur 5 dargestellt ist. Danach werden die heißen, d.h. signalfuhrenden Kanäle auf die äußeren, am Rande angeordneten Kontaktpads 41 der matrixformigen angeordneten Kontaktpads der Leiterplatte 4 gefuhrt. Die Signalpfade werden dabei in einer Signallage von der Steuereinheit 3 zu den äußeren Kontaktpads 41 gefuhrt, ohne dass sich die Signalpfade kreuzen und ohne dass Durchkontaktierungen für die signalfuhrenden Signalpfade verwendet wurden.In the transmission module 1, special wiring is carried out for the high-frequency signals, which is shown in FIG. 5. After that the hot, i.e. signal-carrying channels on the outer, arranged on the edge contact pads 41 of the matrix-shaped arranged contact pads of the circuit board 4. The signal paths are guided in a signal position from the control unit 3 to the outer contact pads 41 without the signal paths crossing and without through-plating being used for the signal-carrying signal paths.
Zur Belegung der äußeren Kontaktpads 41 mit den signalfuhrenden Kanälen sind die als Leiterbahnen ausgebildeten elektrischen Leitungen 8 zwischen der Ansteuereinheit 3 und den äußeren Kontaktpads 41 derart ausgeführt, dass die elektrischen Leitungen teilweise von außen und bogen- bzw. spiralförmig an die Kontaktpads 41 herangeführt werden. Das ist bei den elektrischen Verbindungen 81 bis 92 der Fall. Hierdurch wird eine Kreuzung der Leiterbahen vermieden. Teilweise laufen die elektrischen Leitungen 8 zu den äußeren Kontaktpads 41 auch zwischen den Spalten der Kontaktpads.To occupy the outer contact pads 41 with the Signal-carrying channels, the electrical lines 8 designed as conductor tracks between the control unit 3 and the outer contact pads 41 are designed such that the electrical lines are partially brought to the contact pads 41 from the outside and in an arc or spiral shape. This is the case with electrical connections 81 to 92. In this way, a crossing of the conductor tracks is avoided. In some cases, the electrical lines 8 to the outer contact pads 41 also run between the columns of the contact pads.
In dem dargestellten Ausfuhrungsbeispiel weist das Wandlerbauelement 2 insgesamt zwölf Wandler 21, beispielsweise VCSEL-Laser auf. Jeder Wandler 21 wird einem differentiellen Signal angesteuert, so dass pro Wandler zwei Ansteuersignale vorliegen und dementsprechend 24 signalfuhrende Kanäle vorhanden sind. Wie in Figur 5 dargestellt, erfolgt die elektrische Verbindung zwischen der Ansteuereinheit 3 und den außen liegenden Kontaktpads 41 derart, dass zwei zugehörige, zueinander inverse Signale jeweils auf nebeneinander angeordnete Pins gelegt werden. Die zugeoπgen Leitungen 81, 82; 83, 84; etc. werden eng benachbart auf der Leiterplatte 4 gefuhrt. Dabei ist eine alternierende Abfolge der jeweiligen „Polaritäten" (Signal und dazu inverses Signal eines Kanals) an den äußeren Kontaktpads 41 vorgesehen.In the exemplary embodiment shown, the converter component 2 has a total of twelve converters 21, for example VCSEL lasers. Each converter 21 is driven by a differential signal, so that there are two control signals per converter and accordingly 24 signal-carrying channels are present. As shown in FIG. 5, the electrical connection between the control unit 3 and the external contact pads 41 takes place in such a way that two associated signals which are inverse to one another are each placed on pins arranged next to one another. The associated lines 81, 82; 83, 84; etc. are performed closely adjacent on the circuit board 4. An alternating sequence of the respective “polarities” (signal and inverse signal of a channel) is provided on the outer contact pads 41.
Über die BGA-Steckverbindung 6, 110 wird diese Kontaktierung und Kontaktpadbelegung auf die Schaltungsplatine 100 des Computers übertragen. Dies ermöglicht es einem Hersteller, sogar mit relativ breiten Leiterbahnen auf der obersten Verdrahtungslage der Schaltungsplatine 100 eine kurze Verbindung zwischen den signalfuhrenden Signalpads auf der Schaltungsplatine und nachfolgenden Chipbausteinen, etwa einem Multiplex/Demultiplexbaustein herzustellen, ohne auf tiefere Lagen abtauchen oder die Signalpfade kreuzen zu müssen. Auch können zugehörige differentielle Signale für einen bestimmten Wandler weiter zusammen in räumlich benachbarten Kanälen gefuhrt werden. Es wird somit ein Signal Routing auf dem Computerboard unterstutzt.This contacting and contact pad assignment is transmitted to the circuit board 100 of the computer via the BGA plug connection 6, 110. This enables a manufacturer to establish a short connection between the signal-carrying signal pads on the circuit board and subsequent chip components, such as a multiplex / demultiplex component, even with relatively wide conductor tracks on the top wiring layer of the circuit board 100, without having to dive into lower layers or cross the signal paths , Associated differential signals for a certain transducer are further guided together in spatially adjacent channels. Signal routing on the computer board is thus supported.
Es wird darauf hingewiesen, daß die nicht außen liegendenIt should be noted that the outside is not
Kontaktpads der Leiterplatte 4 (und entsprechende Kontaktpads der Schaltungsplatine 100) durchaus ebenfalls belegt sein können, etwa mit GROUND oder STATUS Anschlüssen, bevorzugt jedoch nicht mit signalfuhrenden Kanälen. Solche Anschlüsse können auch in unteren Lagen der Leiterplatte gefuhrt werden.Contact pads of the printed circuit board 4 (and corresponding contact pads of the circuit board 100) can also be occupied, for example with GROUND or STATUS connections, but preferably not with signal-carrying channels. Such connections can also be made in the lower layers of the circuit board.
Die Erfindung beschrankt sich in ihrer Ausfuhrung nicht auf die vorstehend dargestellten Ausfuhrungsbeispiele . Beispielsweise kann die besondere Belegung der Leiterplatte mit signalfuhrenden Kanälen gemass Figur 5 auch bei anderen Verbindungsarten zwischen einer Leiterplatte 4 und einer Schaltungsplatme 100 erfolgen, etwa wenn diese mittels eines Leadframes gekoppelt sind. Keineswegs ist die spezielle Leiterplattenbelegung beschrankt auf Anwendungen, bei denen Leiterplatte und Schaltungsplatme mittels eines BGA- oder anderen Steckers miteinander verbunden sind. The embodiment of the invention is not limited to the exemplary embodiments shown above. For example, the special assignment of the printed circuit board with signal-carrying channels according to FIG. 5 can also take place with other types of connection between a printed circuit board 4 and a circuit board 100, for example if these are coupled by means of a lead frame. The special circuit board layout is in no way limited to applications in which the circuit board and circuit board are connected to one another by means of a BGA or other connector.
Claims
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