专利名称：高速信道选择器开关的制作方法
技术领域：
本发明的实施例涉及高速通信领域。更具体地，本发明的实施例涉及用于高速通信系统的测试设备。
背景技术：
大规模并行高速光电系统可能具有数十或甚至数百的信道，每个信道在高达10 Gb/sec的速率下工作。典型的系统包括接收器模块或者发送器模块。图1示出了制造在集成电路(IC)110中的示例性现有技术的光电模块100的俯视图。模块100具有垂直腔表面发射激光器(VCSEL)120的阵列和围绕IC 110的周边布置的大量高速焊盘(pad)130。为了清晰起见，不是所有的高速焊盘130都被示出了。诸如电源焊盘和接地焊盘(没有示出)的其他焊盘也常常围绕IC 110的周围布置。通常，每个信道通常有5个焊盘，其中两个焊盘是用于电信号发送的高速焊盘130，两个焊盘用于电源，一个焊盘用于接地。当光电模块110被用作接收器时，VCSEL被光检测器替换。对于接收器和发送器两者来说，附加的光学子组件和光学多路复用器或者多路解复用器位于VCSEL或者光探测器的顶部，其中所述光学子组件包括耦合光学装置或者聚焦光学装置。
图2图示了用于测试大规模并行光电模块的示例性现有技术的评估板200。在图2中，模块100被置于评估板200之上，并且单独的高速焊盘(例如，图1中的高速焊盘130)经由数据线210耦合到多个连接器220。连接器220经由数据缆线230耦合到诸如信号测试器的评估工具或者耦合到终端阻抗250。
对高速光电系统的评估存在明显的问题。对于大规模并行系统，使用分立的连接器、缆线和终端的手工评估系统需要长的测试时间。这样的系统通常在包括令人生厌地断开和连接数据缆线230的过程中每次评估一个或者少数几个信道。因为可购买得到的评估工具(例如评估工具240)每一次常常只允许少数的输入，进行测试的器件的仅仅少数信道在给定的时间被连接到评估工具。通过手工地将连接器220中其余的每一个连接到合适的终端阻抗250来终止其余的信道。这导致包括了反复手工连接和断开缆线的非常冗长和耗时的评估过程。此外，将这些分立部件中的全部都容纳在评估板上造成测试平台非常大，该测试平台会占据过多的桌面空间。另一个缺点是购买构建传统的测试平台所必需的全部高速部件是非常昂贵的。
不仅评估过程是冗长的，而且容易发生错误。因为连接/断开都是手工操作，所以很可能将一个或者多个信道进行不正确的终止，导致测量出现错误。此外，不断地对引线进行连接和断开导致连接器220的磨损。这样的连接器磨损可以导致连接器220最终不能正确地向模块100发送信号，并因此成为额外的错误源。
发明内容
根据本发明，公开了一种高速信道选择器开关，其将接受测试的器件的多个数据线中的一个选择性耦合到信号线。接受测试的器件的其余的数据线被同时耦合到被布置在开关中的相应的终端阻抗上。这通过减小手工将数据线单个地连接到评估工具以及对其余的数据线进行终止的必要性，而便于评估例如大规模并行光电系统的高速通信器件。
被包含在本说明书中并形成本说明书的一部分的附示了本发明的实施例，并和描述一起用于解释本发明的原理。除非特别指明，在本说明书中应用的附图应该被理解为没有按比例绘制。
图1是示例性现有技术的大规模并行光电模块的俯视图。
图2是用于测试大规模并行光电模块的示例性现有技术的评估板的俯视图。
图3图示了根据本发明的一个实施例的高速信道选择器开关。
图4A和4B分别是根据本发明的一个实施例的高速信道选择器开关的固定单元中的电通路的俯视图和侧视截面图。
图5A和5B分别是根据本发明的一个实施例的高速信道选择器开关的可旋转单元中的电通路的仰视图和侧视截面图。
图6是根据本发明的一个实施例的由高速信道选择器的固定单元和可旋转单元所导通的电通路的侧视截面图。
图7是根据本发明的一个实施例的用于测试大规模并行光电模块的评估板的俯视图。
具体实施例方式
根据本发明的实施例提供了用于将信号线与评估板的多个数据线中选定的一个选择性耦合的开关。该开关使得用户可以选择数据线中的一个用于测试，而同时终止其余的数据线。这在测试/评估例如大规模并行光电系统的高速通信器件时便于快速连接和断开引线。此外，减少了在传统的评估板的操作中出现的磨损量。并且，根据本发明的实施例减小了在手工操作时有可能发生的对引线进行错误连接或者终止的可能性。
参考附图3，示出了本发明的高速信道选择器开关300的透视图。下面的讨论将从根据本发明的物理结构的描述开始。在此讨论之后将是对根据本发明的实施例的操作的描述。对于本发明的物理结构，图3图示了根据本发明的实施例的高速信道选择器开关300。在一个实施例中，开关300包括固定单元400，该固定单元400与多个高速数据线310耦合。在一个实施例中，高速数据线将信号传输至正在被测试的大规模并行光电模块的高速焊盘。如上面所讨论的，大规模并行高速光电系统可以具有数十甚至数百的信道，每一个信道工作在约10 Gb/sec或者更大的范围内。然而，根据本发明的实施例可以传输宽范围的信号，例如从直流信号到10Gb/sec以上的信号。固定单元400还与信号线320耦合，该信号线320向或者从例如信号测试器(没有示出)的评估器件传输电信号。高速信道选择器开关300还包括可旋转单元500，该可旋转单元500被置于固定单元400的上方。可旋转单元500被用来将高速数据线310中的一个选择性耦合到信号线320。换句话说，使到达或者来自信号测试器或者其他源的电信号经由可旋转单元500选择性地在信号线320和高速数据线310中的一个之间通过。可旋转单元500还包括多个触点，所述多个触点将其余的高速数据线耦合到相应的终端阻抗。在一个实施例中，终端阻抗被放置在可旋转单元500自身之中。因此，多个高速数据线中的一个经由固定单元400和可旋转单元500被选择性地耦合到信号线，而其余的高速数据线被耦合到相应的终端阻抗。为了选择特定的高速数据线用于测试，旋转可旋转单元500，直至所期望的高速数据线310被选择性地与信号线320耦合为止。
在图3的实施例中，高速信道选择器开关300还包括便于转动可旋转单元500的旋钮600。在根据本发明的实施例中，旋钮600在其顶表面上具有指示标志或者某些其他的标记，以帮助用户确定高速数据线310中的哪一个被选择性地与信号线320耦合。
图4A和4B分别是根据本发明的实施例的高速信道选择器开关(例如，图3的高速信道选择器开关300)的固定单元400中的电通路的俯视图和侧视截面图。在根据本发明的实施例中，固定单元400与评估板耦合。然而，还可以将固定单元400嵌入在评估板之中。
在图4A中所示的根据本发明的实施例中，固定单元400包含以环形图案置于衬底420上的24个外侧高速焊盘，其被代表性地示为410a、410b和410c。虽然图4A的实施例示出了以环形图案布置的外侧高速焊盘，但是根据本发明的实施例非常适合于具有以不同方式布置的高速焊盘。类似地，虽然在图4A中示出的衬底420被配置为环形结构，但是根据本发明的实施例也非常适合于具有其他形状的衬底结构。24个外侧高速焊盘中的每一个经由相应的信号输入/输出线被电耦合到相应的高速数据线，其中所述高速数据线被代表性地示为310a、310b和310c，所述信号输入/输出线被代表性地示为411a、411b和411c。例如，现在参考图4B，触点412a将外侧高速焊盘410a耦合到信号输入/输出线411a。在根据本发明的实施例中，衬底420是由诸如铝的微波衬底材料所制成的盘形电路板。虽然被具体讨论的根据本发明的实施例描述了铝，但是诸如玻璃陶瓷、各种PTFE组合物和非PTFE叠层等的其他材料也可以被用于衬底420。
在图4A中，固定单元400还包括附加的高速焊盘(例如信号焊盘415)，其中所述附加的高速焊盘被紧邻衬底420的中心布置。信号焊盘415经由信号输入/输出线416被电耦合到信号线(例如，图3的信号线320)。
图4B是穿过信号输入/输出线416、信号焊盘415、外侧高速焊盘410a和信号输入/输出线411a所取的固定单元400的侧视截面图。在图4B中，信号焊盘415经由触点414与信号线320电耦合，并且与信号输入/输出线416电耦合。此外，高速焊盘410a通过过孔412a以及信号输入/输出线411a与高速数据线310a耦合。将顶部接地区域421与底部接地区域423电耦合的触点没有在图4B中示出。此外，尽管顶部接地区域421在图4B的侧视图中看起来是多个部分，但是在根据本发明的一个实施例中，顶部接地区域421是一个连续区域。在根据本发明的其他实施例中，导电球被连接到信号焊盘415、外侧高速焊盘410中的每一个和顶部接地区域421，以便在固定单元400和可旋转单元500之间提供导电通路。
图5A和5B分别是根据本发明的高速信道选择器开关的可旋转单元500的仰视图和侧视截面图。在图5A中，可旋转单元500的底表面包含以环形图案布置在可旋转单元500外缘附近的24个外侧高速焊盘，所述外侧高速焊盘被代表性地示为510a、510b和510c。同样，虽然图5A示出了以环形图案布置的外侧高速焊盘510，但是根据本发明的实施例非常适合于具有以不同的方式布置的高速焊盘。可旋转单元500还包含中心高速焊盘520，所述中心高速焊盘被紧邻可旋转单元500的中心布置。现在参考图4A以及图5A，参照可旋转单元500的外侧高速焊盘510，以匹配的图案配置固定单元400的外侧高速焊盘410。这样，当固定单元400和可旋转单元500相配合(即，可旋转单元500的底表面和固定单元400的顶表面相接触)并适当地对齐时，外侧高速焊盘410中的每一个与对应的外侧高速焊盘510对齐并电耦合到对应的外侧高速焊盘510。因此，电信号可以在外侧高速焊盘410a、410b和410c等中的每一个和对应的外侧高速焊盘510a、510b和510c等之间传输。作为结果，明显地节省了进行测试所需的时间。而且，使用高速信道选择器开关可以实现更紧凑和耐用的评估平台。由于更少的测量错误和更小的评估装置的机械磨损，所以提高了测量的精度。
此外，将中心高速焊盘520与图4A的信号焊盘415对齐。在图5A中，外侧高速焊盘510a、510b和510c中的一个(例如外侧高速焊盘510a)经由信号线511和触点512a与中心高速焊盘520电耦合。中心高速焊盘520经由触点521与信号线511耦合。在根据本发明的实施例中，选择组成信号线511的宽度、厚度和材料，以控制信号线511的阻抗特性。在本发明的其他实施例中，终端阻抗可以是安装在可旋转单元上的低寄生表面安装部件或者倒装芯片部件。终端阻抗还可以位于固定单元上，或者位于开关的外部，在这种情况下，从可旋转单元的焊盘到终端阻抗的焊盘应该建立布线。此外，可旋转单元500中其余的外侧高速焊盘(即，没有被电耦合到中心高速焊盘520的那些焊盘)经由相应的终止线(terminating line)531与相应的终端阻抗电耦合，终止线被代表性地示为531b、531c等，终端阻抗被代表性地示为530。在根据本发明的实施例中，终端阻抗530被嵌入到可旋转单元500之中，并具有低的寄生效应。
操作下面将详细地阐述根据本发明的实施例的操作。如图3、图4和图5中所示的，用户可以利用可旋转单元500并结合固定单元400，选择性地将高速数据线310与信号线320耦合。例如，用户可以转动可旋转单元500，直至在外侧高速焊盘410a和信号焊盘415之间经由外侧高速焊盘510a、信号线511和中心高速焊盘520形成电通路。此外，其余的高速数据线310与终端阻抗530耦合。用户可以通过相对于固定单元400逆时针转动可旋转单元500(例如，使用图3的旋钮600)直至高速焊盘510a与外侧高速焊盘410b对齐并与其电接触，来选择外侧高速焊盘410b。这样，信号线511现在耦合外侧高速焊盘410b和信号焊盘415，并且外侧高速焊盘410a现在与终端阻抗530耦合。因此，用户可以迅速地切换信道，同时终止其余的高速信道。
图6是根据本发明的一个实施例的由高速信道选择器开关(例如，图3的高速信道选择器开关300)的固定单元400和可旋转单元500所导通的电通路的侧视截面图。可以理解，图6示出了固定单元400和可旋转单元500(分别见图4B和图5B)的侧视截面图。在下面的讨论中，假设正在从评估器件(没有示出)向光电模块(没有示出)的光学信道发送电信号。在另一个实施例中，正在从光电模块向评估器件发送信号。
在图6中，来自评估器件(例如，信号发生器)的电信号从信号线320经由触点414被传输到信号焊盘415，并随后被传输到中心高速焊盘520。电信号从中心高速焊盘520经由触点521被传递到信号线511和高速焊盘510。电信号从此处通过高速焊盘410a、触点412a以及信号输入/输出线411a被传输到数据线310。
在根据本发明的另一个实施例中，多个信号可以被同时经由多个数据线(例如，图3的若干数据线310)从光电模块传输到固定单元400。但是，这些信号中的仅仅一个经由可旋转单元500被电耦合到信号线320。其余的电信号经由其余的高速焊盘510和其余的终止传输线531(例如，高速焊盘510b和终止传输线531b)与相应的终端阻抗(例如，图5A的终端阻抗530)耦合。用户通过转动如上所述的旋钮600，可以选择多个信号中的哪一个被耦合到信号线320。
图7是根据本发明的实施例的用于测试大规模并行光电模块的评估板700的俯视图。在图7的实施例中，被代表性地示为300a、300b、300c和300d的多个高速信道选择器开关与多个高速数据线710耦合。在图4A和4B中示出的电通路位于高速信道选择器开关300a-300d的固定单元中。在一个实施例中，高速信道选择器开关300a-300d与评估板700的衬底750耦合。但是，根据本发明的实施例，图4A和4B中示出的电通路被制造在评估板700的衬底之中。
光电模块100与高速数据线710电耦合。在一个实施例中，光电模块100是大规模并行高速光电系统。在图7中，光电模块100是接收器，并且具有96个高速焊盘(例如，图1的高速焊盘130)，所述高速焊盘作为自接收器集成电路的电信号输出，其中所述接收器集成电路放大和/或处理来自光检测器阵列的模拟信号。或者，光电模块100是发送器，在这样的情况下，高速焊盘作为驱动VCSEL阵列的发送器集成电路的电信号输入。光电模块100的高速焊盘中的每一个通过单独的高速数据线710耦合到高速信道选择器开关300a-300d中的一个。光电器件100的高速焊盘和高速数据线710之间的电耦合以任何方便的形式来形成。在本发明的实施例中，在光电模块100的高速焊盘和高速数据线710之间形成单独的导线接合。
仍然参考图7，每一个高速信道选择器开关300a-300d具有信号焊盘(例如，图4A和4B的信号焊盘415)。信号焊盘经由相应的信号线(例如，图3的信号线320)电耦合到连接器720a-720d。信号焊盘经由如上所述的信号输入/输出数据线、高速焊盘和信号线还电耦合到高速数据线710中的一个。缆线730a、730b、730c或者730d将高速信道选择器开关300a-300d中的一个与相应的评估器件740电耦合。
根据本发明的实施例增加了在大规模并行系统的评估中的集成水平。当测试大规模并行高速光电模块时，本发明便于迅速地在信道之间进行切换。此外，其余的信道同时与终端阻抗耦合。因此，明显地节省了进行测量的时间。因为根据本发明的实施例消除了手工连接和/或终止评估板700中的单独缆线的需要，所以产生的连接器(例如，图7的连接器720a-720d)的物理劣化减小。因此，将发生更少的测量错误和更小的评估装置机械磨损，并且提高了测量精度。使用高速信道选择器开关还可以实现更紧凑更耐用的评估平台。
虽然已经在具体的实施例中描述了本发明，但是应该理解，本发明不应该被认为由这些实施例限制，而是应该根据权利要求来解释。
权利要求
1.一种高速信道选择器开关(300)，包括第一单元(400)，所述第一单元(400)包括多个触点(410)，所述多个触点(410)可操作来电耦合到接受测试的器件的多个高速数据线(310)，所述第一单元(400)还包括可操作来电耦合到信号线(320)的信号触点(415)；和第二单元(500)，所述第二单元(500)可操作来将所述多个触点(410)中的一个选择性电耦合到所述信号触点(415)，并且还将所述多个触点(410)中的其余触点电耦合到多个相应的终端阻抗(530)，以使所述多个高速数据线(310)中的一个被耦合到所述信号线(320)且所述多个高速数据线(310)中的其余数据线被耦合到所述多个相应的终端阻抗(530)。
2.如权利要求1所述的高速信道选择器开关，其中所述第二单元(500)相对于所述第一单元(400)旋转。
3.如权利要求1所述的高速信道选择器开关(300)，其中所述多个触点(410)以环形进行配置。
4.如权利要求3所述的高速信道选择器开关(300)，其中所述信号触点(415)位于所述环形的中心。
5.如权利要求1所述的高速信道选择器开关(300)，其中可以选择多个输入信道中的一个。
6.如权利要求1所述的高速信道选择器开关(300)，其中可以选择多个输出信道中的一个。
7.如权利要求1所述的高速信道选择器开关(300)，其中所述第一单元(400)可操作来固定到评估板(700)上。
8.如权利要求1所述的高速信道选择器开关(300)，其中所述多个相应的终端阻抗被布置在所述第二单元之中。
9.一种评估板(700)，包括可操作来耦合到接受测试的器件的高速信道上的多个高速数据线(710)；高速连接器(720)；和至少一个高速信道选择器开关(300)，包括第一单元(400)，所述第一单元(400)包括多个触点(410)，所述多个触点电耦合到所述多个高速数据线(320)上，所述第一单元(400)还包括电耦合到所述高速连接器(720)的信号触点(415)；和第二单元(500)，所述第二单元(500)包括多个终端阻抗(530)，并且可操作来将所述多个触点(410)中的触点选择性电耦合到所述多个终端阻抗(530)的相应终端阻抗(530)上，并且还可操作来将所述多个触点(410)中的一个选择性电耦合到所述信号触点(720)，以便选择高速信道。
10.如权利要求9所述的评估板(700)，其中所述第二单元还包括贯通线。
11.如权利要求9所述的评估板，还包括多个所述的高速信道选择器开关，其中所述评估板可操作用于同时测试多个信道。
12.如权利要求9所述的评估板，其中所述多个触点以环形图案进行配置。
13.如权利要求12所述的评估板，其中所述信号触点位于所述环形图案的中心。
14.如权利要求9所述的评估板，其中来自所述高速连接器的信号可发送到所述接受测试的器件的所述多个高速信道中的一个。
15.如权利要求9所述的评估板，其中所述接受测试的器件的所述多个高速信道中的一个信道可连通到所述高速连接器。
16.如权利要求9所述的评估板，其中所述多个相应的终端阻抗被布置在所述第二单元之中。
17.一种高速信道选择器开关，包括第一单元，第一单元包括被耦合到输入/输出线的第一多个高速信道焊盘，所述第一单元还包括被耦合到贯通线的一个额外的高速信道焊盘；和第二单元，第二单元包括第二多个高速信道焊盘，其中所述第二多个高速信道焊盘中的第一和第二焊盘被电耦合在一起，并且所述第二多个高速信道焊盘中的其余焊盘被电耦合到终端阻抗；其中，所述第二多个高速信道焊盘中的所述第一和所述第二焊盘可操作来将所述额外的高速信道焊盘选择性电耦合到所述第一多个高速信道焊盘中的选定的一个上，以选择高速信道；以及其中所述第二多个高速信道焊盘中的至少一个可操作来将所述第一多个高速信道焊盘中的至少一个选择性电耦合到所述若干终端阻抗中的一个终端阻抗上。
18.如权利要求17所述的高速信道选择器开关，其中所述第一多个高速信道焊盘以环形图案进行配置。
19.如权利要求18所述的高速信道选择器开关，其中所述额外的高速信道焊盘位于所述环形图案的中心。
20.如权利要求17所述的高速信道选择器开关，其中所述终端阻抗被布置在所述第二单元之中。
21.如权利要求17所述的高速信道选择器开关，其中所述第一单元和所述第二单元包含微波衬底材料。
全文摘要
根据本发明的实施例描述了高速信道选择器开关(300)。高速信道选择器开关(300)包括第一单元(400)，其具有多个触点(410)，所述多个触点(410)可操作来电耦合到接受测试的器件的多个高速数据线(310)。第一单元(400)还包括可操作来电耦合到信号线(320)的一个额外触点(415)。高速信道选择器开关(300)还包括第二单元(500)，其可操作来将第一单元(400)的多个触点(410)中的一个选择性电耦合到第一单元(400)的额外触点(415)。第二单元(500)还将第一单元(400)中的其余触点(410)电耦合到相应的终端阻抗(530)。这样，多个高速数据线(310)中的一个经由第二单元(500)耦合到信号线(320)且其余高速数据线(310)耦合到相应的终端阻抗(530)。
文档编号H01H19/02GK1578534SQ20041006247
公开日2005年2月9日 申请日期2004年7月8日 优先权日2003年7月24日
发明者穆罕默德·艾尔沙德·阿里 申请人:安捷伦科技有限公司