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今回のコラムでは、PAM4インターフェイスを用いた400Ｇ光通信機器の設計・製造において、より伝送特性を改善する手法としてプリント基板のバックドリル加工について紹介します。
PAM4とはPulse Amplitude Modulation 4の略です。特徴としては電気側のインターフェイスを50Gbpsｘ8レーン、光側インターフェイスを100Gbpsとして通信する手法で、従来よりも高ビットレートでの通信を可能とする技術です。
PAM4通信機器における電気側のプリント基板設計で、特に注意しなければならないのは高速信号伝送におけるセオリーである、伝送損失を低減すること。また、レーン間の伝送タイミングの一致であり、以下のような手法により信号品位を保つ工夫が必要です。
①インピーダンスコントロールによる挿入損失・反射損失の低減
②GNDパターンでのシールドによるノイズの影響の低減
③伝送線路ルートの最適化、最短化
④等長配線
⑤余計なスタブ、アンテナの排除
①～④を遵守した上で、⑤のスタブ・アンテナの除去を目的としてバックドリル加工を行うことは有効です。
バックドリル加工とは、層間接続用のスルーホールにおいて、Z軸制御が可能な穴あけ機にて不要なスタブが発生する部分をドリルで削除する技術です。
例えば、6層基板において1層目で配線したパターンがスルーホールを介して3層目に配線された場合、そのスルーホールの3-6層間は接続に必要ない無駄なスタブとなり、高速伝送線路において伝送品位悪化の原因となります。
バックドリル加工を行う前と行った後の伝送線路解析（挿入損失Sdd21）の結果を以下に示します。
PAM4通信の規格14GHz時の損失-10dB以下はどちらもクリアしていますが、バックドリル加工ありの結果はより高周波領域での特性に改善が見られます。
以下のハンドブックダウンロードが可能です、是非ご確認下さい。
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