CN102213805A - 具有城堞式电气转弯的光电子收发器模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有城堞式电气转弯的光电子收发器模块。光电子通信模块包括模块体和具有边沿的电路板，该边沿具有在电路板的对向表面之间延伸的传导城堞。诸如光电子光源或光电子光接收器之类的至少一个光电子通信装置以如下方位安装在电路板的表面上；其光学信号通信轴与电路板的表面正交并且与模块体的光学信号通信端口对准。

Description

具有城堞式电气转弯的光电子收发器模块
技术领域
本发明涉及具有城堞式电气转弯(castellated electrical turn)的光电子收发器模块。
背景技术
在光学通信系统中，一般需要将光纤耦合到光电子发送器、接收器或收发器装置，并进而将该装置耦合到诸如交换系统或处理系统之类的电子系统。可以通过对该收发器装置进行模块化来帮助进行这些连接。光电子收发器模块包括光电子光源(例如激光器)和光电子光接收器(例如光电二极管)，并且还可以包括与激光器和光电二极管相关的各种电子电路。例如，可以包括驱动电路，用来响应于从电子系统接收的电子信号而驱动激光器。同样，可以包括接收器电路，用来处理光电二极管所产生的信号并且向电子系统提供输出信号。
如图1-2所示，现有技术中已知的一种光电子收发器模块10包括与挠性电路基板(通常称为挠性电路)14相连的模块体12。为了清楚起见，未示出模块体12和其他元件的细节。类似地，未示出通常包括的其他元件(例如外部模块体或壳体)以及机械附接或闩锁部件。安装在挠性电路14的上表面上的是光电子光源16、光电子光接收器18和集成电路装置20。加固件(stiffener)22附接到挠性电路14的下表面或者说背部。如这种光电子收发器模块在与挠性电路的平面相平行的方向上发出光所需要的，电信号、光信号或者这两者必须在方向上经历一次或多次转弯。在所示出的光电子收发器模块10中，光电子光源16所发出的光经过第一透镜24，被模块体12中的镜面26以90度角反射，经过第二透镜28，并且通过发送信号端口30、沿着发送信号轴32从光电子收发器模块10发出。类似地，通过接收信号端口(未示出)、沿着接收信号轴34接收的光经过第三透镜(未示出)，被镜面26以90度角反射，经过第四透镜(未示出)，并且入射到光电子光接收器18。集成电路装置20通过挠性电路14使光电子光源16和光电子光接收器18与外部电子系统(未示出)相接口，并且包括信号驱动和接收电路。这样，在光电子收发器模块10中，镜面26提供信号路径方向上的必要改变或“转弯”。与“电气转弯”相比，这样的布置在本领域中有时被称为提供“光学转弯”。
在上述这种类型的光电子收发器模块中将光路的透镜、反射镜和其他元件与光源和光接收器对准可能是困难且耗时的。这些困难以及这种收发器模块中的光学元件的数目和复杂度影响了制造的经济性。另外，可能需要相对较长的键合线或者类似的传导路径来将这种收发器模块中的电气和光电子元件互连，可能导致信号劣化。
发明内容
本发明的实施例涉及一种光电子通信模块，其包括模块体和具有边沿(edge)的电路板，该边沿具有在电路板的对向表面之间延伸的传导城堞(castellation)。在一些实施例中，电路板的边沿可以基本垂直地附接到诸如挠性电路或另一电路板之类的电路基板的表面的一部分，城堞为电路基板(例如挠性电路)与电路板之间的电信号提供传导路径。诸如光电子光源或光电子光接收器之类的至少一个光电子通信装置以如下方位安装在电路板的表面上：其光学信号通信轴与电路板的表面正交并且与模块体的光学信号通信端口对准。光学信号通信轴因而与电路基板的平面平行。光电子通信装置与传导城堞电耦合，传导城堞提供信号路径方向上的电气转弯。在一些实施例中，光电子通信装置经由诸如集成电路之类的一个或多个中间元件与传导城堞间接耦合，而在其他实施例中，光电学子通信装置与传导城堞直接耦合，即相连。
在研究了下面的附图和详细描述之后，其他系统、方法、特征或优点对于本领域技术人员而言将是或者将变得显而易见。希望所有这样的其他系统、方法、特征和优点包括在本说明书的范围内，在本申请文件的范围内，并且由所附权利要求来保护。
附图说明
参考下面的附图可以更好的理解本发明。附图中的组件不一定是按比例的，而是将重点放在清楚地说明本发明的原理上。
图1是现有技术中已知的光电子收发器模块的一部分的剖视图。
图2是图1所示的已知光电子收发器模块的挠性电路基板和其上所安装的元件的俯视图。
图3是根据本发明一个示例性实施例的光电子收发器模块的立体图。
图4是图3的光电子收发器模块的前视图。
图5是在图4的线5-5上获得的剖视图。
图6是图3-图4的光电子收发器模块的后部和所附接的模块体部分的立体图。
图7是在图6的线7-7上获得的剖视图。
图8是图3-图7的光电子收发器模块的前视图。
图9是在外部模块体或壳体中包围的光电子收发器模块的立体图。
图10是根据本发明另一示例性实施例的光电子收发器模块的后视图。
图11是图10的光电子收发器模块的前视图。
图12是图10-图11的光电子收发器模块的俯视图。
图13是根据本发明另一示例性实施例的光电子收发器模块的前视图。
图14是图13的光电子收发器模块的俯视图。
具体实施方式
如图3-图7所示，在本发明的一个示意性或示例性实施例中，光电子收发器模块36包括挠性电路基板或者说挠性电路38，以及基本垂直地附接到挠性电路38的电路板40。虽然在本示例性实施例中，电路板40附接到挠性电路38，但是在其他实施例中，该电路板可以附接到任何其他合适类型的电路基板，例如电路板。如下所述，还包括了模块体，但是为了清楚起见在图3-图5中并未示出。
在本示例性实施例中，电路板40沿着电路板40的边沿42附接到挠性电路38的上表面。一般为平面的加固件44附接到挠性电路38的下表面，以辅助电路板40的附接或者以其他方式向该结构赋予刚性。边沿42包括城堞46。(术语“城堞”或者“城堞式”边沿在本领域中用于指这样的结构：该结构具有在城墙上建起城垛(battlement)的形状)。如在本领域中熟知的，电路板城堞包括电路板的边沿中部分镀覆的通孔或过孔(通常，圆柱形过孔被沿着直径一切两半)。城堞可用于提供电路板与邻接电路板或连接器之间的电信号路径。如图5所最佳地示出的，城堞46(即，镀有金属的二等分过孔的内部)在电路板40的前表面48与电路板40的后表面50之间延伸。注意，所画的图不是按比例的。
光电子光源52(例如激光器)安装在电路板40的前表面48上的垫块(pad)53上。当响应于电输入信号而被激活时，光电子光源52沿着与前表面48基本垂直或正交的光学信号发送轴54发出光。光电子光接收器56(例如光电二极管)类似地安装在电路板40的前表面48上的垫块57上。光电子光接收器56响应于沿着光学信号接收轴58接收到的、入射到光电子光接收器56上的光而产生电信号。传导路径或电路迹线60将光电子光源52和光电子光接收器56的端子与城堞46的相应端子相连。虽然在本示例性实施例中，光电子光源52和光电子光接收器56各自具有两个端子并且因此通过两条相应电路迹线60连接到城堞46的相应端子，但是在其他实施例中，可以存在任何合适数目的电路迹线。在本示例性实施例中，光电子光源52和光电子光接收器56各自安装在迹线60末端处的相应垫块上，并且通过键合线62与另一条电路迹线60相连。然而，在其他实施例中，光电子光源和光电子光接收器可以按任何其他合适的方式连接到电路迹线或者其他传导路径。
挠性电路38类似地包括在其上表面的传导路径或电路迹线64，电路迹线64将城堞46与安装在挠性电路38的上表面的集成电路装置66电连接。在本示例性实施例中，挠性电路38的上表面上的每条迹线64经由一个城堞46与电路板40的前表面48上的一条相应迹线60电耦合。例如，城堞46可被焊接67(图5)到挠性电路38上的电路迹线64。这样，光电子光源52和光电子光接收器56经由城堞46电耦合到集成电路装置66。虽然为了清楚起见而并未示出，但是挠性电路38包括另外的传导路径或迹线，这些传导路径或迹线沿着挠性电路38的长度向后延伸并且可以将集成电路装置66电耦合到外部电子系统，例如交换系统或处理系统(例如计算机主板)。虽然为了清楚起见仅示出了挠性电路38的前部或者说近部，但是可以包括挠性电路38的远端或者说遥端(未示出)处的连接器来辅助与这样的外部电子系统的连接。这样，光电子光源52和光电子光接收器56可以经由集成电路装置66电耦合到这样的外部电子系统，集成电路装置66可以包括合适的信号驱动和信号接收电路或者本领域中公知类型的类似电路。如在本领域中熟知的，在模块式光电子收发器系统中，这样的电路提供了光电子装置与外部电子系统之间的电气接口或缓冲。虽然在本示例性实施例中，仅存在一个集成电路装置66，但是在其他实施例中，可以包括任何合适数目的这种装置以及相应合适数目的用于承载相关信号的迹线和城堞。应当了解，这里使用的术语“耦合”表示经由零个或更多个中间元件而连接。因此，在本实施例中，光电子光源52和光电子光接收器56经由迹线60耦合到城堞46。
在操作中，集成电路装置66响应于上面提及的外部电子系统，通过在一对迹线64上提供电信号来驱动光电子光源52。光电子光源52经由相应的一对城堞46接收这些电信号，并且作为响应沿着光学信号发送轴54发出光学信号。类似地，光电子光接收器56响应于沿着光学信号接收轴58接收到光学信号而产生电信号。这些电信号被经由相应的另一对城堞46传送到另一对迹线64并且进而传送到集成电路装置66。
如图6-图9所示，光电子收发器模块36包括模块体，模块体例如包括模块体部分68和模块体壳体70。模块体部分68附接到电路板40的前表面48。虽然模块体部分68被示出为具有有点像盒子的形状，但是它可以具有任何合适的形状，从而包括用来辅助将它附接到组装件的其他元件的另外特征。虽然模块体部分68为了图示的清楚起见而在图6中以实心形式出现，但是它可以包括内部空洞或空腔以及支持这里描述的光学信号路径的其他光学元件。注意，光电子光源52和光电子光接收器56在由光信号发送和接收轴54和58表示的、经过模块体部分68的光学信号路径上进行操作。模块体部分68可以包括分别与光学信号发送和接收轴54和58对准的透镜72和74(图8)。模块体部分68可以包括两个对准柱76和78。如图9所示，模块体壳体70可以是与通用串行总线(USB)插口中所包括的壳体类似的类型，并且对准柱76和78可以从模块体壳体70中的相应开口(未示出)中突出。虽然为了清楚起见并未示出，但是图9所示的整个组装件80可被包围在像USB一样的插口壳体内，并且安装到诸如计算机主板之类的印刷电路板上。注意，组装件80不仅包括光电子收发器模块36，还包括用于传送USB电信号的电接触指(electrical contact finger)82和电接触管脚84。电接触管脚84可被焊接到上面提及的计算机主板或者其他电路板。具有光电子收发器模块和电气USB连接的类似组装件在2009年11月30日提交的题为“UNIVERSAL SERIAL BUS(USB)CONNECTOR HAVING AN OPTICAL-TO-ELECTRICAL/ELECTRICAL-TO-OPTICAL CONVERSION MODULE(OE MODULE)AND A HIGH-SPEED ELECTRICAL CONNECTION INTEGRATED THEREIN”的共同未决美国专利申请No.12/628,163中有所描述。
如图10-12所示，在本发明的另一示例性实施例中，光电子收发器模块86包括挠性电路基板或者说挠性电路88以及垂直附接到挠性电路88的电路板90。与上面所述相似的模块体也包括在本实施例中，但是为了清楚起见未在图10-12中示出。电路板90沿着电路板90的边沿92附接到挠性电路88的上表面。与上面针对图3-9描述的实施例中一样，一般为平面的加固件94附接到挠性电路88的下表面。与上述实施例中一样，边沿92包括城堞96。城堞96可被焊接到挠性电路88上的电路迹线(为了清楚起见并未示出)。光电子光源98和光电子光接收器100分别安装在电路板90的前表面102上的垫块99和101上，并且以与上述实施例中的光电子光源52和光电子光接收器56相同的方式来起作用。键合线106和过孔104将光电子光源98和光电子光接收器100电耦合到安装在电路板90的后表面110上的集成电路装置108。电路板90的后表面110上的其他电路迹线包括在过孔104与集成电路装置108之间的该电路路径中。城堞96将集成电路装置108经由后表面110上的其他电路迹线113电耦合到挠性电路88上另外的电路迹线(为了清楚起见并未示出)，与上面针对图3-9所描述的实施例中一样，挠性电路88上这些另外的电路迹线进而可以耦合到外部电子系统。因此，在本实施例中，光电子光源98和光电子光接收器100经由集成电路装置108耦合到城堞96。
如图13-14所示，在本发明的另一示例性实施例中，光电子收发器模块112包括挠性电路基板或者说挠性电路114以及垂直附接到挠性电路114的电路板116。与上面所述相似的模块体也包括在本实施例中，但是为了清楚起见未在图13-14中示出。电路板116沿着电路板116的边沿118附接到挠性电路114的上表面。与上面针对图3-9描述的实施例中一样，一般为平面的加固件120附接到挠性电路114的下表面。与上述实施例中一样，边沿118也包括城堞122。城堞122可被焊接到挠性电路114上的电路迹线(为了清楚起见并未示出)。光电子光源124和光电子光接收器126分别安装在电路板116的前表面128上的垫块123和125上，并且以与上面针对图3-9描述的实施例中的光电子光源52和光电子光接收器56相同的方式来起作用。键合线132将光电子光源124和光电子光接收器126直接电耦合到安装在前表面128上的集成电路装置134。前表面128上的电路迹线136和其他键合线132将集成电路装置134电耦合到城堞122。城堞122将集成电路装置134电耦合到挠性电路114上的电路迹线(为了清楚起见并未示出)，与上面针对图3-9所描述的实施例中一样，挠性电路114上的这些电路迹线进而可以耦合到外部电子系统。因此，在本实施例中，光电子光源124和光电子光接收器126经由集成电路装置134耦合到城堞122。
以上面针对本发明的示例性实施例而描述的方式，电路板边沿上的城堞在光电子收发器模块中提供了90度的电气转弯，从而避免了复杂的或者难以对准的光学转弯。上述光电子收发器模块还可以提升制造经济。紧密的电气转弯可以在光电子装置与相关集成电路装置之间提供有利地短的传导路径。
上面描述了本发明的一个或多个说明性实施例。然而，将会了解，本发明由所附权利要求来限定，不限于所描述的具体实施例。例如，虽然描述了既具有光电子光源又具有光电子光接收器的双向实施例，但是本发明的其他实施例可以仅包括一个这样的光电子通信装置而不包括另一个。

Claims (15)

1.一种光电子通信模块，包括：
模块体，该模块体具有光学信号发送端口和光学信号接收端口；
与所述模块体的一部分相连的电路板，该电路板具有边沿，该边沿具有在所述电路板的第一表面与所述电路板的第二表面之间延伸的多个传导城堞；
安装在所述电路板的第一表面上的第一光电子通信装置，该第一光电子通信装置具有与所述电路板正交并且与所述模块体的光学信号通信端口对准的光学信号发送轴，该第一光电子通信装置与所述多个传导城堞中的至少第一传导城堞电耦合。
2.如权利要求1所述的光电子通信模块，其中，所述第一光电子通信装置包括安装在所述电路板的第一表面上的光电子光源，所述光电子光源具有与所述电路板正交并且与所述模块体的光学信号发送端口对准的光学信号发送轴，所述光电子光源与所述多个传导城堞中的至少第一传导城堞电耦合。
3.如权利要求1所述的光电子通信模块，其中，所述第一光电子通信装置包括安装在所述电路板的第一表面上的光电子光接收器，所述光电子光接收器具有与所述电路板的第一表面正交并且与所述模块体的光学信号接收端口对准的光学信号接收轴，所述光电子光接收器与所述多个传导城堞中的至少第二传导城堞电耦合。
4.如权利要求1所述的光电子通信模块，还包括第二光电子通信装置，其中：
所述第一光电子通信装置包括安装在所述电路板的第一表面上的光电子光源，所述光电子光源具有与所述电路板正交并且与所述模块体的光学信号发送端口对准的光学信号发送轴，所述光电子光源与所述多个传导城堞中的至少第一传导城堞电耦合；并且
所述第二光电子通信装置包括安装在所述电路板的第一表面上的光电子光接收器，所述光电子光接收器具有与所述电路板的第一表面正交并且与所述模块体的光学信号接收端口对准的光学信号接收轴，所述光电子光接收器与所述多个传导城堞中的至少第二传导城堞电耦合。
5.如权利要求1中所述的光电子通信模块，还包括具有多条传导路径的电路基板，所述传导路径承载电子信号，所述电路板的边沿附接到所述电路基板的表面，所述电路板与所述电路基板的一部分基本垂直，所述多个传导城堞与所述电路基板的多条传导路径中的相应传导路径电耦合。
6.如权利要求5所述的光电子通信模块，其中，所述电路基板包括挠性电路基板。
7.如权利要求5所述的光电子通信模块，还包括安装在所述电路基板的表面上并且与所述多个传导城堞电耦合的集成电路装置。
8.如权利要求1所述的光电子通信模块，还包括安装在所述电路板的第二表面上并且与所述多个传导城堞电耦合的集成电路装置。
9.如权利要求1所述的光电子通信模块，还包括安装在所述电路板的第一表面上并且与所述多个传导城堞电耦合的集成电路装置。
10.一种光电子通信模块的操作方法，所述光电子通信模块包括具有光学信号通信端口的模块体、与所述模块体的一部分相连的电路板、以及光电子通信装置，所述电路板具有边沿，该边沿具有在所述电路板的第一表面与所述电路板的第二表面之间延伸的多个传导城堞，所述光电子通信装置安装在所述电路板的第一表面上，并且具有与所述电路板正交并且与所述模块体的光学信号通信端口对准的光学信号通信轴，所述光电子通信装置与所述多个传导城堞中的至少第一传导城堞电耦合，所述方法包括：
所述光电子通信模块传送光学信号；以及
所述光电子通信模块经由所述多个传导城堞之一传送与所述光学信号相对应的电信号。
11.如权利要求10所述的方法，其中，所述光电子通信装置包括光电子光源，所述方法包括：
所述光电子光源经由所述多个传导城堞中的第一传导城堞接收电信号；以及
所述光电子光源响应于沿着与所述电路板的第一表面正交的光学信号发送轴、通过所述模块体的发送端口的电信号，发出光学信号。
12.如权利要求10所述的方法，其中，所述光电子通信装置包括光电子光接收器，所述方法包括：
所述光电子光接收器响应于接收到沿着与所述电路板的第一表面正交的光学信号接收轴、通过所述模块体的光学信号接收端口的光学信号，产生电信号；以及
所述光电子光接收器经由所述多个传导城堞中的第二传导城堞提供所述电信号。
13.如权利要求10所述的方法，其中，所述光电子通信模块还包括具有多条传导路径的电路基板，所述传导路径承载电子信号，并且：
所述光电子通信装置经由所述多个传导城堞之一传送与所述光学信号相对应的电信号的步骤包括：所述光电子通信装置经由所述多个传导城堞之一、利用所述电路基板的多条传导路径之一来传送所述电信号。
14.如权利要求10所述的方法，其中，所述光电子通信模块还包括安装在所述电路基板的表面上并且与所述多个传导城堞电耦合的集成电路装置，并且：
所述光电子通信装置经由所述多个传导城堞之一传送与所述光学信号相对应的电信号的步骤包括：所述多个传导城堞之一在所述光电子光源与所述集成电路装置之间传送所述电信号。
15.如权利要求10所述的方法去，其中，所述光电子通信模块还包括安装在所述电路板上并且与所述多个传导城堞电耦合的集成电路装置，并且：
所述光电子通信装置经由所述多个传导城堞之一传送与所述光学信号相对应的电信号的步骤包括：所述多个传导城堞之一在所述集成电路装置与所述电路基板的多条传导路径之一之间传送所述电信号。
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