CN100435419C - 用于光学收发器模块的两部分模制引线框连接器 - Google Patents
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Abstract
本发明描述了用于将光学子组件连接到光学收发器模块中的印刷电路板的引线框连接器。该引线框连接器(102)包括压制和弯曲的导电引线结构(110)，该结构被封入多个夹物注模的塑料外壳(112，114)中。该塑料外壳为引线框中的导体提供了电绝缘以及为加工好的元件提供了机械支撑。该引线框连接器连接到与光学子组件相关的导线，并且表面安装到印刷电路板上，以形成光学子组件与印刷电路板之间的连接。本发明还描述了引线框连接器的制作方法和用引线框连接器来制造收发器的方法以及包含该引线框连接器的设备和光电模块。
Description
技术领域
本发明大体上涉及光学收发器模块。更具体地说，本发明涉及两部分的模制引线框连接器，其用于将光学子组件连接到光学收发器模块中的印刷电路板。
背景技术
光学收发器用于发送和接收来自光网络的光信号并且使电气网络元件与光网络连接并在光网络上通信。许多光学收发器是模块化的并且根据工业标准来设计，这些工业标准限定收发器的机械方面、形状因数、光学和电气要求以及收发器的其它特性和要求。例如，小型化多源协议(SFF MSA)、小型可插拔多元协议(SFP MSA)和3.1版万兆小型可插拔多元协议(XFP MSA)限定这些标准。这些文件全文在此引入以供参考。
传统收发器的基本光学元件包括光学发送子组件(TOSA)和光学接收子组件(ROSA)。TOSA经过收发器模块的电路接收来自主机装置的电信号并产生相应光信号，然后将该光信号传输给光网络中的远程结点。相反地，ROSA接收进入的光信号并输出相应电信号，该电信号接着能被主机装置使用或处理。另外，大部分收发器包括刚性印刷电路板(PCB)，其中该印刷电路板包括用于TOSA和ROSA的控制电路。
收发器模块中的光学子组件和PCB之间的连接具有多种电气和机械方面的要求。在传统的光学收发器模块中使用的其中一种最普通的电连接元件是柔性印刷电路板，或“柔性电路”，其将模块的刚性印刷电路板连接到与TOSA或ROSA相关的导线。柔性电路具有几个优点，即包括良好的电气性能和射频响应。有利地，柔性电路也能吸收模块中的公差并能够承受模块制造和操作中引起的应力。
虽然柔性电路近几年已广泛地用于光学收发器模块中，但是，柔性电路在制造收发器模块所需的成本和人工中占了的很大的一个部分。由于收发器模块的价格的下降，与柔性电路相关的成本在收发器模块的整体成本中的比例增加。由于柔性电路的特性，制造柔性电路的成本一般高于实现同样功能的PCB的成本。
近几年已引入了连接光学子组件到印刷电路板的其它方法。例如，从TOSA和ROSA突出的导线能弯曲成使导线直接焊接或以别的方式连接到印刷电路板的结构。该技术经常比使用柔性电路更为便宜，但由于不能精细地控制阻抗而会导致不利的射频(RF)响应。此外，由于有可能损坏分别封入激光或光电探测器的TOSA和ROSA中的玻璃封装或者管座装置的其它易脆部分，所以弯曲TOSA和ROSA的导线是不够可靠的。
由于可能损坏TOSA和ROSA并且电气性能差，对于许多收发器模块而言，弯曲TOSA和ROSA的导线而使它们可以直接连接到印刷电路是不适合的。该方法特别不适合导体的RF响应是很重要的相对较高速的收发器模块。
发明内容
本发明的实施例涉及引线框连接器，其用于将光学子组件导电地且机械地连接到光学收发器模块中的印刷电路板。引线框连接器使光学子组件能够可靠和便宜地连接到光学收发器模块中的印刷电路板，同时还保持住模块所期望的射频(RF)响应。使用这种引线框连接器消除了对在传统光学收发器模块中使用的柔性印刷电路板的需要。
根据本发明的一个方面，提供一种用于将光电装置连接到印刷电路板的引线框连接器，所述引线框连接器包括：电绝缘外壳，该外壳具有与第二部分分开的第一部分；以及多个导体，这些导体彼此由所述电绝缘外壳而电气地隔离，所述多个导体中的每一个都形成有由所述第一部分限制在固定的位置中的电接点，并且所述多个导体中的每一个都具有穿过所述第二部分延伸的接点端部，每个接点端部相对于所述电绝缘外壳位于固定位置中，并且每一个所述电接点限定了配置成容纳光电子组件的相应引线的一部分。
根据本发明的另一方面，提供一种制造光学收发器模块的方法，所述方法包括：
第一步，设置引线框连接器而使之附连到所述光学收发器模块的光学子组件上，所述引线框连接器包括设置在电绝缘外壳内的多个电气地隔离的导体，所述电绝缘外壳具有与第二部分隔离的第一部分，所述多个导体中的每一个都形成有电接点和接点端部，所述电接点相对于第一部分被限制在固定位置中，所述接点端部从第二部分延伸出并能够相对于第二部分移动；
第二步，在所述接点端部附近弯曲每个导体的一部分，使得该接点端部配置并设置成附连到所述光学收发器模块的印刷电路板；
第三步，将所述多个电接点连接到光学子组件的相应导线而获得组合的结构，该组合结构包括所述引线框连接器和所述光学子组件；以及
第四步，将多个接点端部连接到位于光学收发器模块的印刷电路板上的相应导电结构，从而将所述光学子组件电气连接到所述印刷电路板。
根据本发明的另一方面，提供一种制造引线框连接器的方法，所述方法包括：
用于在导电带中压制出选定的导体结构的步骤；
用于将所述导体中的每一个都相对于彼此地紧固在固定位置中的步骤；
用于绕所述导体模制外壳的步骤，所述外壳具有与第二部分分开的第一部分，从而使得所述导体中的每一个都形成有电接点和接点端部，所述电接点相对于第一部分被限制在固定的位置中，所述接点端部从第二部分延伸；以及
用于在所述第一部分和所述第二部分之间的一点处弯曲每个导体的步骤。
根据本发明的另一方面，提供一种设备，包括：印刷电路板；第一光电装置；和引线框连接器。所述引线框连接器电气地耦联到所述第一光电装置并包括：电绝缘外壳，该外壳具有与第二部分分开的第一部分；以及多个导体，这些导体彼此由所述电绝缘外壳而电气地隔离，所述多个导体中的每一个都形成有由所述第一部分限制在固定的位置中的电接点，并且所述多个导体中的每一个都具有穿过所述第二部分延伸的接点端部，每一个所述接点端部电气地耦联到所述印刷电路板的相应焊盘，并且每个所述导体相对于所述印刷电路板和所述第一光电装置位于固定位置中。
根据本发明的另一方面，提供一种光电模块，包括：
一种设备，包括：印刷电路板；第一光电装置；和引线框连接器。所述引线框连接器电气地耦联到所述第一光电装置并包括：电绝缘外壳，该外壳具有与第二部分分开的第一部分；以及多个导体，这些导体彼此由所述电绝缘外壳而电气地隔离，所述多个导体中的每一个都形成有由所述第一部分限制在固定的位置中的电接点，并且所述多个导体中的每一个都具有穿过所述第二部分延伸的接点端部，每一个所述接点端部电气地耦联到所述印刷电路板的相应焊盘，并且每个所述导体相对于所述印刷电路板和所述第一光电装置位于固定位置中；
第二光电装置；和
第二引线框连接器，其电气地耦联到所述第二光电装置并包括：第二电绝缘外壳，该外壳具有与第二部分分开的第一部分；以及多个第二导体，这些导体彼此由所述第二电绝缘外壳而电气地隔离，所述多个第二导体中的每一个都形成有由所述第二电绝缘外壳的第一部分限制在固定的位置中的电接点，并且所述多个第二导体中的每一个都具有穿过所述第二电绝缘外壳的第二部分延伸的接点端部，每一个所述多个第二导体的接点端部电气地耦联到所述印刷电路板的相应焊盘。
根据一个实施例，引线框连接器包括压制和弯曲的导电引线结构，该结构可以被封入外壳内。外壳为引线框中的导体提供电绝缘以及为加工过的元件提供机械支撑。在一个实施例中，该外壳可以是夹物注模的塑料外壳。引线框连接器连接到与光学子组件相关的导线。引线框连接器还可表面安装到印刷电路板上，以形成光学子组件和印刷电路板之间的连接。引线框连接器可以适于与光学发送子组件和光学接收子组件一起使用，并且可以具有任何需要数量的导线。
本发明的可选实施例包括压制和弯曲的导电引线结构，该结构可以封入两个外壳内。该导电引线结构和两个外壳在模制加工过程中可以是共面的。这使得形成制造引线框连接器所必需的工具比以前的设计要容易很多。在一个实施例中，外壳可以是夹物注模的塑料外壳。该外壳为引线框中的导体提供电绝缘以及为加工过的元件提供机械支撑。引线框连接器的导电引线结构连接到与光学子组件相关的导线。在此实施例中，这两个外壳使得导电引线可以在模制加工后弯曲。这便于表面安装到印刷电路板上，从而形成光学子组件与印刷电路板之间的连接。引线框连接器可以适于与光学发送子组件和光学接收子组件一起使用，并可以具有任何需要数量的导线。
本发明的引线框连接器的实施例的一个优点是它们可以设计成产生期望的电气性能和RF响应。由于可以通过控制导体的形状和宽度以及导体之间的间隙开控制阻抗，所以可以实现这些结果。此外，在设计模块的电气电路时可以考虑外壳中所使用的材料的电气特性。本发明的引线框连接器的示例性实施例也比当前可获得的引线框连接器更容易制造。此外，本发明的引线框连接器的元件比相应柔性电路的元件更为便宜。
从以下的说明和所附权利要求，本发明的这些和其它目的和特征将会变得更为明显，或通过以下所述的对本发明的实践来了解。
附图说明
为了获得本发明的上述和其它优点和特征，参照在所附图中其中所示出的特定实施例给出上面简要描述的本发明的更具体的说明。需要理解的是：这些附图仅仅示出本发明的典型实施例且不应认为限制其范围，通过使用所附图将更具体和更详细地描述和解释本发明，其中：
图1A示出了根据本发明的一个示例性实施例构造的ROSA和相应引线框连接器的立体图；
图1B示出了根据本发明的可选实施例构造的TOSA和相应引线连接器的立体图；
图2A示出了图1A的ROSA引线框连接器的俯视图；
图2B示出了图1A的引线框中的导电引线的立体图；
图2C-2F示出了图1A的ROSA引线框连接器的多个视图；
图3A示出了图1B的TOSA引线框连接器的俯视图；
图3B示出了图1B的引线框中的导电引线的立体图；
图3C-3F示出了图1B的TOSA引线框连接器的多个视图；
图4A示出了可以根据本发明的可选示例性实施例构造的ROSA和相应引线框连接器的立体图；
图4B示出了图4A的ROSA和引线框连接器装配好的立体图；
图4C示出了图4A和4B的引线框中的导电引线模制前未弯曲时的立体图；
图4D示出了图4B的装配好的引线框连接器的侧视图；
图5A示出了可根据本发明的可选示例性实施例构造的TOSA和相应引线框连接器的立体图；
图5B示出了图5A的ROSA和引线框连接器装配好后可用于安装的立体图；
图5C示出了图5A和5B的引线框中的导电引线模制前未弯曲时的立体图；
图5D示出了图5B的装配好的引线框连接器的侧视图；
图6A和6B是其上附装有图1和2的引线框连接器的印刷电路板的相对两侧的立体图；以及
图7A和图7B是其上附装有图3和4的引线框连接器的印刷电路板的相对两侧的立体图。
具体实施方式
本发明涉及引线框连接器，其用于将光学子组件以电气或机械的方式连接到光学收发器模块中的印刷电路板。根据一个实施例，引线框连接器可以包括与外壳或壳体设置在一起的预制成的引线框。该连接器可以通过在引线框周围模制一个外壳来制作。在可选实施例中，引线框连接器包括围绕引线框或者组件的两体式外壳。引线框或组件可以在外壳或壳体位于单个平面中时与外壳或壳体安装或设置在一起，因此使得形成所需工具和制作引线框连接器变得更容易。本发明的引线框连接器连接到与光学子组件相关的导线。引线框连接器也可以表面安装到印刷电路板上，以形成光学子组件与印刷电路板之间的连接。
与使用柔性电路或其它传统技术相比，本发明的引线框连接器提供了几个优点。与柔性电路相比，引线框连接器元件非常便宜。此外，利用引线框连接器制造收发器模块的过程通过增加控制中的自动度而需要更少的劳动。与简单弯曲光学子组件的导线、从而允许直接连接PCB相比，引线框连接器具有好得多的电气特性和RF响应。此外，在将光学子组件连接到PCB的过程中，也不存在很大的损坏光学子组件的易脆部分的风险。
1.引线框连接器结构
图1A示出了一个ROSA 10和相应的引线框连接器12，其可以根据本发明的实施例来构造。ROSA典型地具有五个导线14，而图1A的引线框连接器12具有五个相应的电接点16。这些接点电耦合到五个相应的导体或者导线18。图1B示出了一个TOSA 20和相应引线框连接器22，其可以根据本发明的实施例来构造。TOSA典型地具有四个导线24，而图1B的引线框连接器22具有四个相应的电接点26。如同图1A的引线框连接器12一样，接点26电耦合到五个相应导体或导线28。虽然图1A和1B的引线框连接器分别示出有四个和五个电接点和导线，但是在此所公开的本发明的原理可以用于形成具有基本上任何数量的电接点和/或导线的引线框连接器。
图2A和2C-2F示出图1A的ROSA引线框连接器12的多个视图。图2B示出了不带有可围绕引线框30设置的外壳32的引线框30。外壳32为部分的引线框30的导体或导线18提供了电绝缘，以及为加工过的元件提供了机械支撑。图2B示出了在五个导线相互电绝缘前的情形下的引线框30-在图1A和1B中示出导线相互电绝缘前的情形，在下面的过程中将更详细地描述。图3A-3F示出图1B的TOSA引线框连接器22的相应视图。
在图2A-2F和3A-3F中，电绝缘的外壳32具有限定一平面的表面36。在所示出的实施例中，多个电接点16排列成基本上平行于由外壳32所限定的平面的结构。也如所示出的那样，导体或导线18从接点16延伸并可以立体地弯曲，使得在所示出的实施例中，多个导线18中的至少一部分沿着不平行于由外壳32所限定的平面的方向延伸出外壳32。当然，根据在任何具体的光学收发器模块中的光学子组件和印刷电路板的位置，该导体或导线18可以在任何需要的方位上弯曲。
图1A和图1B的引线框连接器12和22产生期望的电气性能和RF响应。由于可精确地控制导体或导线18的宽度和形状以及导体或导线18之间的间隙，从而能够控制阻抗，所以可以实现这些结果。引线框连接器12和22中的导体或导线18的形状、位置和尺寸可以基于在任何具体的应用中所经受的电气和RF条件来选择。在开始制造引线框连接器12和22前，可进行多种设计的计算机模拟以确保那些设计产生可接受的RF响应。用于模制引线框连接器12和22的材料可以被选择为具有合适的介电常数，其通过模拟过程确定，或者可选地，介电常数可以用作模拟过程中的输入。例如，形成外壳12和22的材料可以是聚合物，其包括但不限制于热塑性塑料和热固性材料、合成材料或其它能够如电介质或绝缘体地工作的材料。引线框连接器12和22的电气特性对于相对较高频率的收发器模块尤其重要，例如这些模块工作在1、2、4或者高达10吉比特每秒(Gbit/s)或更高。本发明的引线框连接器的示例性的实施例可以与任何这些模块一起使用而具有可接受的RF响应。
图4A和图4B示出了ROSA 100和相应的引线框连接器102，其可以根据本发明的可选示例性实施例来构造。图4A示出了装配之前的ROSA 100和引线框连接器102。图4B示出这两个零件组装成一个示例性的操作构造。该示例性实施例的一个优点在于，作为装配过程的一部分，引线框连接器102可以在将导体或导线设置到外壳内后、而不是在将导体或导线设置到外壳内的过程期间或作为该过程的一部分而调整成其操作构造。
如同图1A的ROSA 10一样，ROSA 100具有五个导线104，它们从一端106延伸出。引线框连接器102在导体或导线110的各自的第一端109处具有五个相应的电接点108。电接点108可以与ROSA 100的导线104对准。引线框连接器102可以包括第一外壳112和第二外壳114，它们中的每一个都可以支撑导体110的一部分。如图所示，五个导体110的第一端109包含在第一外壳112内。导体110的第二端120延伸穿过第二外壳114。在可选的实施例中，电接点108可以通过第一外壳112保持在固定位置中，而不是整体地包含在其中。
在引线框102的一个示例性使用中，五个从第二外壳114延伸的导体110的端120用作接点端部，这些接点端部被确定尺寸并构造成连接到例如PCB。这种引线框连接器102的一个优点是外壳112和外壳114在制造过程中是共面的。在制造过程中，这两个外壳112、114和导体110可以大体上沿平行的平面对齐——可选地是共面的，而第二外壳114在组装过程中相对于第一外壳112确定方向。然后，作为装配过程的一部分，五个导体110可以在第一外壳112与第二外壳114之间、和/或在临近第二外壳114处调整或弯曲成期望的结构。这将在下面详细讨论。
图5A和5B示出了TOSA 130和相应的引线框连接器132，其可以根据本发明的可选实施例来构造。图5A示出了装配前的TOSA 130和引线框连接器132。图5B示出这两个零件装配成一个示例性的操作结构。该示例性的实施例的一个优点是，作为装配过程的一部分，引线框连接器132可以在将导体或导线设置到外壳内后形成其操作结构，其过程与上述的ROSA 100的过程类似。
如同图1B的TOSA 20一样，TOSA 130具有四个导线134，它们从一端136延伸。引线框连接器132具有四个位于导体140的第一端139处的相应电接点138。电接点138可以与TOSA 130的导线134对齐。引线框连接器132可以包括第一外壳142和第二外壳144，它们中每一个都可以支撑导体140的一部分。如图所示，四个导体140的第一端139包含在第一外壳142内。在可选实施例中，电接点138可以被第一外壳142保持在固定位置中而不是整体地包含在其中。导体140的第二端150延伸穿过第二外壳144。
在引线框132的示例性的使用中，四个导体140的端部150被确定尺寸并构造成连接到例如PCB。如同引线框连接器102一样，两个外壳142、144和导体140在制造过程中大体上沿平行的平面对齐。在某些实施例中，它们可以是共面的。然后，这四个导体140和外壳144可以进行调整，直到第二端150处于期望的位置中。如图所示，作为装配过程的一部分，导体140在第一外壳142与第二外壳144之间的位置处弯曲。这将在下面更详细地讨论。
图4A和5A的引线框连接器102和132产生期望的电气特性和RF响应。由于能够控制阻抗所以可以实现这些结果。引线框连接器102的导体110和引线框连接器132的导体140的宽度和形状、以及导体110和140之间的间隙可以精确地控制。可以基于在任何具体的应用中所经受的电气和RF条件，通过调节引线框连接器102和132中的导体110和140的形状、位置和尺寸，从而控制阻抗。在开始制造引线框连接器102和132前，进行多种设计的计算机模拟以确保所述设计产生可接受的RF响应。
在示例性的实施例中，引线框连接器102的第一和第二外壳112和114以及引线框连接器132的第一和第二外壳142和144可以用注模加工、传递模塑加工或该领域技术人员公知的其它模制加工来制作。外壳112、114、142和144大体上可以由聚合物、合成材料或其它能起如电介质或绝缘体功能的材料制成。多种类型的塑料——例如但不限制于液晶聚合物(LCP)和聚醚酰亚胺(PEI)——可以用于该应用。LCP的一个例子是由Ticona Engineering Polymers制造的
PEI的一个例子是由General Electric(GE)Plastics的制造PEI树脂。一般，可以使用具有足够机械强度以承受弯曲加工的任何聚合物。在某些实施例中，有利地，使用具有最小Underwriter’s laboratories(UL)94V0可燃性等级的材料。在另外的一些实施例中，有利地，可以利用符合欧盟的Reduction ofHazardous Substances(ROHS)Directive 2002/95/EC的材料，在此全文引入以供参考。其中，为了保护环境，ROHS Directive取消了卤素阻燃物的使用和几种重金属——例如铅和镉的使用。上述LCP材料具有所有这些期望的特性。
用于模制引线框连接器102和132的塑料材料可以被选择为具有合适的介电常数，该常数通过下面所述讨论的模拟过程所确定。可选地，介电常数可以作为模拟过程的输入。引线框连接器102和132的电气性能对于相对较高频率的收发器模块——例如该等工作在1、2、4或高达10Gbit/s或更高的模块——而言是特别重要的。本发明的引线框连接器可以与这些模块中的任一个一起使用而具有可接受的RF响应。以下讨论引线框连接器的设计的某些具体设计方面，这对于获得所期望的电气性能、并且符合其它性能标准而言是有用的。
为了成功地设计将光学子组件连接到印刷电路板的引线框连接器，可以考虑多种因素。这些因素有时可分解为最影响物理设计的因素和最影响电气设计的因素。物理设计因素可以包括引线框连接器的布设，连接器如何连接到OSA和印刷电路板，以及终端产品如何良好地承受正常操作，等等。电气设计因素可以包括选择用于导线的材料，基于加工过的组件将工作的期望频率范围来确定导线的准确尺寸，确定PCB上的电路的尺寸和间隔，等等。
用于形成平衡以上所讨论的所有因素的设计的一个方法是用不同的软件模拟物理和电气因素。例如，在一个实施例中，来自SolidWorks公司的SolidWorks 3D Product Design软件可以用于模拟引线框连接器、OSA和PCB中所使用的物理部件。同时，利用公知的技术可以模拟简单的电气电路，计算更复杂的3D形状的性能需要专业的3D EM电磁场解算器。在一个实施例中，高频仿真软件——例如来自Ansoft公司的HFSSTM——可以用于模拟引线框连接器、OSA和PCB的更为复杂的电气特性。应理解的是，也可以使用单套软件，其允许模拟物体结构上的改变以及电气结构上的改变而不需要不同的软件包。
在该方法的一个实施例中，物体特性用SolidWorks来模拟，且该模型导入HFSS程序。然后，影响电气特性的特定设计要素用HFSS来模拟。由具体测试结果所表示的任何改变可以用合适的软件来执行。例如，如果引线框设计需要进行物理改变而更容易形成所需要的连接，那么可以在SolidWorks中实现这些改变并且导回到HFSS。同样，影响电气特性的具体元件的改变可以直接在HFSS中做出，并且运行新的模拟以确定所述改变的影响。
在这里所公开的实施例中，可以使用示例性而非限制性的上述过程来确定导线的宽度、间隔和横截面宽度，确定与引线框相连的PCB上焊盘的宽度、间隔和厚度，以及确定PCB上的一些元件和/或其它结构的间距和/或位置。在某些实施例中，用于TOSA 130的引线框132可以设计成使用25欧姆的单端阻抗，或者50欧姆的差动阻抗。可选地，ROSA 100的引线框102可设计成采用50欧姆的单端阻抗或100欧姆的差动阻抗。差动阻抗提供两个相位差为180度的信号。由于信号沿着相近的路径传输，所以，相移有助于减轻或甚至消除信号之间的潜在串扰和干涉。
在另外的实施例中，且也使用上述操作，可以确定的是在引线框连接器102和132中的导线可以具有约0.2毫米的金属厚度，约0.5毫米的宽度和约0.3毫米的隔离距离。根据用于导线和外壳的材料，并且进一步根据引线框/光学子组件的组合形式所设计用于的具体频率，不同的尺寸也是可能的，且落入在此所讨论的实施例的范围内。上述尺寸严格地作为导线尺寸的一个可能设置的例子来提供。
保持与上面所提到的ROHS标准一致，可以选择和测试一些特别的材料以确保引线框连接器、以及模块整体具有可接受的电气和RF特性。在一个实施例中，导线可以由铜-铁合金(C194弹簧硬级)制成，其通常用在半导体封装引线框中。其中，由于该材料具有优秀的机械特性和可镀性，于是可以选择该材料。例如该材料可以是足够柔软的以允许在模块内出现热膨胀和收缩而不影响引线框的电气特性。此外，该柔软性允许引线框与光学子组件和PCB之间的机械连接，而不会在元件中引起不希望的应力。通过使PCB上的焊盘略微大于实际待被连接的导线，可以调整PCB上的导线的实际设置，以允许OSA、引线框和PCB的机械对齐而不会损失电气特性。本领域技术人员将认识到，多种其它金属和/或金属合金也可以用在本发明的引线框中。
在一个实施例中，在进行塑模加工前，压制引线框可以镀上连续的镍、钯和金的镀层。该电镀系统具有优秀的可焊性并可以被选择，因为其是无铅的(ROHS要求)并且不出现与纯锡电镀系统相关的锡晶须问题。也可以使用其它电镀材料。
2.引线框连接器制作过程
本发明的引线框连接器的示例性实施例的其中一个优点是，与用于光学收发器模块中的传统柔性电路相比，本发明的引线框连接器可以以低得多的成本来制造。除引线框连接器自身之外，本发明的实施例也拓展到制造引线框连接器的方法。
根据一个实施例，制造引线框连接器12和22的一个示例性方法用卷轴式夹物注模工艺(reel-to reel insert injection molding)来进行。卷轴式夹物注模工艺在现有技术中是公知的，但是以前没有用于制造可用于将光学子组件连接到光学收发器模块的印刷电路板的连接器。
此制造引线框连接器12和22的示例性过程可以包括在一条导电材料中压制适当的导体结构和构造的步骤。例如，示出在图2B和3B中的普通导体构造18可以由压制铜带而形成。可以容易地选择该导体的构造以与导体设计相符合，如上所述，导体设计是已经被确定了以具有可接受的电气特性。
压制的带可以从一个卷轴卷绕到另一个卷轴上，同时经历夹物注模处理。在此示例性的处理过程中，压制过的带的导体如需地立体弯曲或调整，例如在图2B和3B中所示的那样，从而实现必需的立体导体构造。夹物注模处理接着可以形成围绕引线框的外壳，其为导体提供机械支撑和电隔离。虽然卷轴式工艺是成本最低的工艺，但其要求很复杂的工具并且一般仅用于很大批量的场合中。不同的条可以包含一个或多个引线框、然后将之载入模制机械中，从而获得较小的批量。类似地，压制是另一大批量工艺，但是引线框导体也可以用光化学技术小批量地蚀刻。可以通过在工具成本、部件成本和批量之间进行最适宜的权衡而不显著地改变部件的设计，从而具体地选择制造工艺。
在外壳32形成后，引线框组件可以经过一个分割模具，该分割模具将具有注模外壳的带切成独立的引线框组件。在前述夹物注模处理期间，引线框中的各个导体可通过引线框的一部分保持在一起。通常，在压制和注模处理期间，引线框制造工艺使用引线框结构的一部分来机械地稳定各个导体。传统引线框制造过程一般使用外部稳定，意味着各个导体一般被稳定住并且连接到一个外部支撑结构，该外部支撑结构在分割阶段中被折除。与通过这种方式来稳定和分割相关的一个问题是：在此步骤之后，导电的柱脚经常与导线保持导电地接触。尺寸较大的柱脚可以用作天线并使得引线框结构的RF响应降低。
根据本发明的一个示例性实施例，通过使用图2B、2D、3B和3D中所示出的附图标记为40的内部稳定件来避免较大的柱脚。对于TOSA和ROSA连接器12和22而言，该稳定件40通常是类似的，并且在此参考图2B和2D的ROSA连接器12来讨论其细节。特别地，图2B中的五个导体中的每一个的中心都与一个“星放射状”的导电稳定件或结构40彼此地连接，从而在模制加工中提供机械稳定性。该稳定件40与通常用于引线框模制加工工艺中的外部稳定结构是不同的。在模制加工完成后，可以例如通过冲出图2D中所示的中心孔或隔离孔42而移除导电稳定件40。此冲孔操作移除了大量的稳定住导体的导电材料，并且使导体相互间电隔离。该操作也仅仅留下了可以忽略的柱脚，甚至在高频例如1、2、4或10Gbit/s或更高频率时，柱脚也没有明显地降低RF响应。
制造引线框连接器102和132的方法的可选的示例性实施例可以参照图4C、4D、5C和5D来讨论。如同前面的方法一样，用于制作ROSA100的引线框连接器102的步骤基本上与制作TOSA 130的引线框连接器132的步骤相同。以下讨论将涉及到引线框连接器102的制作。但是，应理解的是就引线框连接器132而言可以采取类似的步骤。
用于形成引线框连接器102的方法可以包括在一条导体材料中压制合适的导体结构和构造的步骤。例如，图4C中所示的用于导体110的一般导体构造可以通过压制一个铜带来形成。如上所述，可以容易地选择该导体构造而与所确定的导体设计相符，该确定的导体设计具有可接受的电气性能。接着，该导体被分成各独立的导体110。
在该示例性方法中，各个导体110可以通过位于第二端120处的外部稳定装置(未示出)而保持。在某些示例性的实施例中，在注模处理前，可使用另外的对齐销来稳定导体110。由于模制加工形成两个独立的外壳112和114，在一个示例性的实施例中，另外的对齐销可以放置在图4A的一点118处、位于外壳之间。接着，点118在随后的步骤中成为弯曲点。
一旦导体110被稳定住，外壳112和114都可通过具有合适介电常数的塑料来注模。接着，导体110的端120可以弯曲到任意期望的角度以形成可与PCB 150(图7A)上的焊盘152接合的接点端部。如图4中所示，在一个示例性实施例中，第二端120具有两个在相反的方向上的90度的弯曲，从而在第二端120处形成接点端部。根据具体应用，其它角度也是可能的。在可选实施例中，导体110的第二端120可以在模制加工之前弯曲。
上面参照图3和4所讨论的本发明方法的示例性的实施例还具有许多优点，优于上面参照图1和2所述的前述系统。但是，此示例性的实施例也具有许多额外的优点。由于第一和第二外壳在制造过程中可以是共面的，所以，生产注模部件所必需的工具更易于制造。此外，可以取消冲孔的步骤，从而进一步地节约制造成本。最后，引线框连接器102和132可以保持在它们的端处，因此在制造过程中更容易夹紧连接器。既不需要外部薄片、凸出、或柱脚，也不需要作为装配过程的一部分而移除这些薄片、凸出或柱脚。此外，在将引线框附装到OSA时，平坦的构造使得可以不受阻碍地接触焊接位置。
3.用引线框连接器来制造收发器的过程
图6A和6B示出了印刷电路板50的相对的两侧，其上附装有引线框连接器12和22。在此所公开的本发明的示例性实施例也拓展到用引线框连接器12和22来制造或装配光学收发器模块的方法。根据一个实施例，制造收发器模块的方法包括将引线框12和22连接到相应光学子组件10和20的步骤。由于对于ROSA和TOSA而言，处理过程基本上是相同的，下面仅仅详细说明ROSA 10的过程。
ROSA引线框连接器12可以与从ROSA后端突出的导线14对齐。导线14可以穿过位于ROSA引线框连接器12中的相应孔44，并且导线14可以焊接到引线框组件12的导体上。导线14穿过位于相应电接点16中的孔44可以导致引线框连接器12与光学子组件10大体上自动地对齐。如图1A所示，可以方便地从引线框连接器12的相对侧46接触到ROSA10的导线14，从而使该焊接过程变得简单。一旦焊接完成，组合的ROSA10和引线框连接器12成为一个表面安装装置，接着，该表面安装装置可以安装到PCB 50上。
将组合的ROSA 10和引线框连接器12表面安装到PCB 50的过程可以多种方式中的任意一种来进行。如图6B中所示的，引线框连接器12可以具有一组导线18，这些导线被弯曲成可与PCB50上的相应焊盘52组接触。由于引线框连接器12的导线18设置成与焊盘52接触，物理连接可以通过手工焊接、通过形成在PCB 50上的焊剂的回流、通过热棒加工、或者通过任意其它合适的技术来实现。另一选择可以使用固定设备，其使引线框连接器12设置成与PCB 50接触和将引线框连接器焊接在PCB上的过程变得简单。
应该注意的是，根据本发明的某些实施例，将结合的ROSA 10和引线框连接器12连接到PCB 50的过程不需要环氧树脂加固并避免了对齐操作的问题，该问题在使用例如柔性电路将光学子组件连接到PCB的传统方法中会遇到。
图7A和7B示出了印刷电路板150的相反的两侧，印刷电路板150上附连有引线框连接器102和132。根据本发明的这个可选示例性实施例，制造收发器模块的方法可以包括将引线框102和132连接到相应的光学子组件100和130上的步骤。由于该过程基本上与如上参照图6A和6B所说明的实施例的ROSA和TOSA相同，在此将不重复对将引线框连接器102和132附连到ROSA 100和TOSA 130的具体步骤的讨论。
将组合的ROSA 100和引线框连接器102表面安装到PCB 150上的过程可以以多种方式中的任意一种来进行。在一个示例性实施例中，第二外壳114可以在点118处弯曲到任意期望的角度以允许第二端120的接点端部可以容易地连接到PCB 150上。在图7A和7B所示的示例性实施例中，第二外壳114弯曲约90度。如图7B中所示，引线框连接器102具有多个导体110，所述导体如此地弯曲，使得接点端部可以接触PCB 150上的各相应的焊盘152组。由于引线框连接器102的接点端部设置成与焊盘152接触，物理连接可以通过手工焊接、通过形成在PCB 150上的焊剂的回流、通过热棒加工、或者通过任何其它合适的技术来实现。另一选择使用固定装置，其使引线框连接器设置成与PCB 150接触、和将引线框连接器焊接到PCB上的过程变得简单。
在可选实施例中，引线框连接器102、132可以平直、平坦地连接到OSA。接着，引线框连接器102和132可以弯曲成合适角度，然后导线的接点端部可以连接到PCB 150上的焊盘152。在一些实施例中，焊盘152可以在PCB 150上略微地增大以允许引线框在PCB与对齐时可以稍微地偏移。这个机械对齐允许OSA/引线框/PCB组合可以固定在壳体(未示出)中，使得套圈可以正确地对齐，该套圈容置有将与收发器模块相连接的光纤。
应该注意的是，根据本发明的某些实施例，将结合的ROSA 100和引线框连接器102连接到PCB 150的过程不需要环氧树脂加固且避免了对齐操作问题，该问题在使用例如柔性电路将光学子组件连接到PCB的传统方法中会遇到。
本发明可以以具体的形式实施而不会偏离其思想或必要特征。所述实施例应看作描述性的而非限制性。
Claims (27)
1、一种用于将光电装置连接到印刷电路板的引线框连接器，所述引线框连接器包括：
电绝缘外壳，该外壳具有与第二部分分开的第一部分；以及
多个导体，这些导体彼此由所述电绝缘外壳而电气地隔离，所述多个导体中的每一个都形成有由所述第一部分限制在固定的位置中的电接点，并且所述多个导体中的每一个都具有穿过所述第二部分延伸的接点端部，每个接点端部相对于所述电绝缘外壳位于固定位置中，并且每一个所述电接点限定了配置成容纳光电子组件的相应引线的一部分。
2、如权利要求1所述的引线框连接器，其中所述导体在多个电接点和多个接点端部之间的位置处弯曲。
3、如权利要求1所述的引线框连接器，其中所述电绝缘外壳的第一部分和第二部分夹物注模在多个导体的一部分上。
4、如权利要求1所述的引线框连接器，其中所述第一部分包封住所述多个导体。
5、一种制造光学收发器模块的方法，所述方法包括：
第一步，设置引线框连接器而使之附连到所述光学收发器模块的光学子组件上，所述引线框连接器包括设置在电绝缘外壳内的多个电气地隔离的导体，所述电绝缘外壳具有与第二部分隔离的第一部分，所述多个导体中的每一个都形成有电接点和接点端部，所述电接点相对于第一部分被限制在固定位置中，所述接点端部从第二部分延伸出并能够相对于第二部分移动；
第二步，在所述接点端部附近弯曲每个导体的一部分，使得该接点端部配置并设置成附连到所述光学收发器模块的印刷电路板；
第三步，将所述多个电接点连接到光学子组件的相应导线而获得组合的结构，该组合结构包括所述引线框连接器和所述光学子组件；以及
第四步，将多个接点端部连接到位于光学收发器模块的印刷电路板上的相应导电结构，从而将所述光学子组件电气连接到所述印刷电路板。
6、如权利要求5所述的方法，其中连接多个电接点包括：
将所述光学子组件的每条导线都穿过位于相应电接点中的孔；以及
将所述导线焊接到相应的电接点上。
7、如权利要求6所述的方法，其中将所述导线焊接到相应的电接点是通过在所述引线框连接器一侧将焊料施加到所述电接点而实现的，该侧与邻近所述光学子组件的那一侧是相反的。
8、如权利要求5所述的方法，其中将所述引线框连接器的多个接点端部连接到位于所述印刷电路板上的相应导电结构包括：
将所述引线框连接器的接点端部设置成与相应的导电结构接触；以及
将所述接点端部焊接到导电结构上。
9、如权利要求5所述的方法，其中将所述引线框连接器的多个接点端部连接到位于所述印刷电路板上的相应导电结构包括：
将所述引线框连接器的接点端部设置成与相应的导电结构接触；以及
通过手工焊接操作、热棒操作、红外回流操作、热空气回流操作和激光焊接操作的其中一种将所述接点端部连接到导电结构上。
10、如权利要求5所述的方法，其中将多个电接点连接到相应导线包括：当相应导线穿过所述电接点中的孔时，所述引线框连接器相对于光学子组件自动地对齐。
11、如权利要求5所述的方法，其中连接所述多个接点端部包括：使所述导体在第一部分与第二部分之间的位置处弯曲。
12、如权利要求11所述的方法，其中连接所述多个接点端部还包括：使所述导体在临近所述接点端部的位置弯曲，从而使所述接点端部与导电结构对齐。
13、如权利要求5所述的方法，其中不用铅焊料地将所述引线框连接到印刷电路板。
14、一种制造引线框连接器的方法，所述方法包括：
用于在导电带中压制出选定的导体结构的步骤；
用于将所述导体中的每一个都相对于彼此地紧固在固定位置中的步骤；
用于绕所述导体模制外壳的步骤，所述外壳具有与第二部分分开的第一部分，从而使得所述导体中的每一个都形成有电接点和接点端部，所述电接点相对于第一部分被限制在固定的位置中，所述接点端部从第二部分延伸；以及
用于在所述第一部分和所述第二部分之间的一点处弯曲每个导体的步骤。
15、如权利要求14所述的方法，其中所述弯曲步骤包括用于使所述导体中的至少一个在所述接点端部附近处弯曲的步骤。
16、如权利要求15所述的方法，其中所述弯曲包括用于使所述导体中的至少一个在所述接点端部附近设置多个弯曲的步骤。
17、如权利要求14所述的方法，其中所述固定步骤还包括用于在所述导体第二端附近处保持住所述导体的步骤。
18、如权利要求14所述的方法，其中所述第一部分和所述第二部分是共面的。
19、一种设备，包括：
印刷电路板；
第一光电装置；和
引线框连接器，其电气地耦联到所述第一光电装置并包括：
电绝缘外壳，该外壳具有与第二部分分开的第一部分；以及
多个导体，这些导体彼此由所述电绝缘外壳而电气地隔离，所述多个导体中的每一个都形成有由所述第一部分限制在固定的位置中的电接点，并且所述多个导体中的每一个都具有穿过所述第二部分延伸的接点端部，每一个所述接点端部电气地耦联到所述印刷电路板的相应焊盘，并且每个所述导体相对于所述印刷电路板和所述第一光电装置位于固定位置中。
20、如权利要求19所述的设备，其中所述第一光电装置包括光学发送子组件(TOSA)或光学接收子组件(ROSA)。
21、如权利要求19所述的设备，其中每一个所述导体在所述电绝缘外壳的第一部分和第二部分之间的位置处弯曲。
22、如权利要求19所述的设备，其中每一个所述导体容纳所述第一光电装置的相应导体的一部分。
23、如权利要求19所述的设备，其中所述设备与高达10Gb/s或者更高的数据传输速率兼容。
24、如权利要求19所述的装置，其中所述引线框连接器配置有单端阻抗或者差动阻抗，所述差动阻抗约为所述单端阻抗的两倍。
25、一种光电模块，包括：
权利要求19所述的设备；
第二光电装置；和
第二引线框连接器，其电气地耦联到所述第二光电装置并包括：
第二电绝缘外壳，该外壳具有与第二部分分开的第一部分；以及
多个第二导体，这些导体彼此由所述第二电绝缘外壳而电气地隔离，所述多个第二导体中的每一个都形成有由所述第二电绝缘外壳的第一部分限制在固定的位置中的电接点，并且所述多个第二导体中的每一个都具有穿过所述第二电绝缘外壳的第二部分延伸的接点端部，每一个所述多个第二导体的接点端部电气地耦联到所述印刷电路板的相应焊盘。
26、如权利要求25所述的光电模块，其中所述第一光电装置包括光学接收子组件(ROSA)，所述第二光电装置包括光学发送子组件(TOSA)。
27、如权利要求26所述的光电模块，其中所述光电模块与高达10Gb/s或者更高的数据传输速率兼容。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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