CN103424824B - 光传输连接组件及其使用的光电转换模组 - Google Patents

Abstract

一种光电转换模组包括电路板、形成于电路板上的平面光波导、装设于平面光波导上方的第一透镜及第二透镜、与电路板电性连接的基板及装设于基板的激光元件及受光元件；平面光波导形成有斜面；基板位于第二透镜上方，第一透镜、第二透镜、斜面、激光元件及受光元件对准；平面光波导的光信号通过斜面反射至第一透镜，并通过第二透镜传输至受光元件转换为电信号传输至电路板；激光元件将电路板的电信号转换为光信号后通过第二透镜、第一透镜及斜面传输至平面光波导。本发明还提供一种光传输连接组件。该光电转换模组中，将平面光波导形成于电路板上，第一透镜及第二透镜通过第一安装件及第二安装件装设于基板与电路板之间，简化了组装，减少生产成本。

Description

光传输连接组件及其使用的光电转换模组

技术领域

本发明涉及一种光传输连接组件，特别涉及一种转换及传输光信号的光传输连接组件及其使用的光电转换模组。

背景技术

近年来，光通讯有高速化、大容量化的发展趋势。现有的光电转换模组封装时，使用银胶将激光元件及光侦测器元件固定于电路板上，使用UV胶将塑料外盖固定在电路板上并使得外盖覆盖激光元件及受光元件，光波导插入外盖中。由于光学元件设计较复杂，不易实现自动化组装，所以，目前光学元件的组装大部分以手工组装为主。然而，手工作业复杂使得制造成本提高，降低生产效率。

发明内容

鉴于上述内容，有必要提供一种组装方便的光传输连接组件及其使用的光电转换模组。

一种光传输连接组件，其包括两个光电转换模组及连接该两个光电转换模组的光波导，每个光电转换模组包括电路板、形成于该电路板上的平面光波导、第一安装件、至少两个第一透镜、基板、激光元件、受光元件、第二安装件及至少两个第二透镜，该平面光波导形成有与该至少两个第一透镜对准的至少两个斜面，用于反射光信号；该第一安装件及该第二安装件可拆卸地卡接于该电路板或该基板上，且该第一安装件及该第二安装件位于该电路板与该基板之间，该至少两个第一透镜通过该第一安装件装设于该平面光波导上方，该至少两个第二透镜通过该第二安装件装设于该第一透镜上方，且该至少两个第一透镜、该至少两个第二透镜及该至少两个斜面对准，用于传播光信号；该基板装设于该电路板并与该电路板电性连接，且该基板位于该第二透镜上方；该激光元件及受光元件装设于该基板上并与该至少第二透镜对准，用以实现光信号及电信号之间的转换；该光波导与该平面光波导光耦合；该光波导的光信号传输至该平面光波导，该至少两个斜面反射光信号至第一透镜，光信号通过第一透镜及第二透镜传输至该受光元件，该受光元件将光信号转换为电信号并将电信号传输至该电路板；该激光元件接收该电路板的电信号并将电信号转换为光信号，光信号通过第二透镜及第一透镜传输至该平面光波导的至少两个斜面，该至少两个斜面反射光信号至该平面光波导中传播，光信号通过该平面光波导传输至该光波导。

一种光电转换模组，包括电路板、形成于该电路板上的平面光波导、第一安装件、至少两个第一透镜、基板、激光元件、受光元件、第二安装件及至少两个第二透镜，该平面光波导形成有与该至少两个第一透镜对准的至少两个斜面，用于反射光信号；该第一安装件及该第二安装件可拆卸地卡接于该电路板或该基板上，且该第一安装件及该第二安装件位于该电路板与该基板之间，该至少两个第一透镜通过该第一安装件装设于该平面光波导上方，该至少两个第二透镜通过该第二安装件装设于该第一透镜上方，且该至少两个第一透镜、该至少两个第二透镜及该至少两个斜面对准，用于传播光信号；该基板装设于该电路板并与该电路板电性连接，且该基板位于该第二透镜上方；该激光元件及受光元件装设于该基板上并与该至少第二透镜对准，用以实现光信号及电信号之间的转换；该平面光波导的两个斜面反射光信号至第一透镜，光信号通过第一透镜及第二透镜传输至该受光元件，该受光元件将光信号转换为电信号并将电信号传输至该电路板；该激光元件接收该电路板的电信号并将电信号转换为光信号，光信号通过第二透镜及第一透镜传输至该平面光波导的至少两个斜面，该至少两个斜面反射光信号至该平面光波导中传播。

上述光传输连接组件中，将形成有斜面的平面光波导形成于电路板上，光波导与平面光波导光耦合，取代传统的插设光电或光波导的盖体封装于电路板上，且第一透镜及第二透镜通过第一安装件及第二安装件装设于基板与电路板之间，简化了光学零件组装的手工作业，减少生产成本。

附图说明

图1是本发明实施方式光电转换模组的剖视图。

图2是本发明实施方式光传输连接组件的剖视图。

主要元件符号说明

光传输连接组件	100
		光电转换模组	101
连接件	103
		光波导	105
电路板	10
		平面光波导	20
第一安装件	30
		第一透镜	40
焊板	50
		基板	60
第二安装件	80
		第二透镜	90
第一卡合面	11
		第二卡合面	13
第一卡合槽	111
		卡扣槽	131
开口	21
		斜面	211
本体	31，81
		卡合部	33，83
通孔	311，811，65
		金属焊垫	51，61
第二卡合槽	63
		锡球阵列	53
金球阵列	55
		激光元件驱动芯片	71
激光元件	73
		受光元件	75
受光元件驱动芯片	77
		定位部	1031

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请一并参阅图1及图2，本发明实施方式的光传输连接组件100包括两个光电转换模组101、两个连接件103及通过两个连接件103连接两个光电转换模组101的光波导105。光电转换模组101用于实现光信号与电信号之间的转换。光波导105用于传输光信号。在本实施方式中，光波导105为可折叠光波导。

光电转换模组101包括电路板10、平面光波导20、第一安装件30、至少两个第一透镜40、两个焊板50、基板60、激光元件73、受光元件75、第二安装件80及至少两个第二透镜90。平面光波导20形成于电路板10上。第一安装件30可拆卸地卡接于电路板10上，且位于平面光波导20的上方。至少两个第一透镜40通过第一安装件30安装于平面光波导20的上方，用以接收从平面光波导20传播的光信号或将光信号传播至平面光波导20。两个焊板50通过锡球阵列53焊接于电路板10上邻近第一安装件30的两端，且两个焊板50位于电路板10上方的高度略高于第一安装件30。焊板50与电路板10电性连接。基板60装设于焊板50上方，其两端分别与两个焊板50焊接于一起，且基板60位于第一安装件30的上方。本实施例中，基板60通过金球阵列55焊接于焊板50上，基板60与焊板50电性连接，从而基板60通过两个焊板50与电路板10电性连接，激光元件73及受光元件75装设于基板60远离电路板10的一侧，且激光元件73及受光元件75均通过焊板50与电路板10电性连接。激光元件73用以将电路板10发出的电信号转换为光信号，受光元件75用以接收光信号并将光信号转换为电信号传送至电路板10。第二安装件80可拆卸地卡接于基板60朝向电路板10的面上，且第二安装件80位于第一安装件30的上方。至少两个第二透镜90通过第二安装件80安装于基板60朝向电路板10的一侧，并位于至少两个第一透镜40的上方，用以接收激光元件73发出的光信号并传输至第一透镜40或接收第一透镜40传播的光信号并传输至受光元件75。至少两个第一透镜40与至少两个第二透镜90位于基板60与电路板10之间，至少两个第一透镜40及至少两个第二透镜90与激光元件73及受光元件75对准。连接件103卡合于电路板10上，光波导105末端与连接件103连接，并与平面光波导20光耦合。

电路板10包括有朝向第一安装件30的第一卡合面11及与第一卡合面11相邻的第二卡合面13。第二卡合面13朝向光波导105。第一卡合面上开设有第一卡合槽111，用于卡合第一安装件30。第二卡合面13上开设有卡扣槽131，用于卡合连接件103。在本实施方式中，第一卡合槽111的数量为两个。

平面光波导20形成于电路板10上，且开设有两个开口21，两个开口21靠近光波导105的一侧形成斜面211，斜面211与开口21的底面夹角为45度。在本实施方式中，利用光阻旋涂机将平面光波导20涂覆于电路板10上。使用半导体微影制程于平面光波导20上形成斜面211。

第一安装件30包括本体31及由本体31两端朝向电路板10一侧延伸的一对卡合部33。本体31开设有两个通孔311。卡合部33卡合于电路板10的第一卡合槽111中。可以理解，卡合部33的数量可为一个、三个、四个或更多，且卡合部33的数量为一个时，卡合部33形成于该本体31的中间部位。第一透镜40安装于第一安装件30的通孔311处，并对准通孔311及对准平面光波导20的斜面211。在本实施方式中，第一透镜40对应通孔311的数量为两个，可以理解，第一透镜40的数量可以三个、四个、五个或更多，对应地，通孔311的数量可为三个、四个、五个或更多。

两个焊板50通过锡球阵列53焊接于第一安装件30的两侧，且两个焊板50于电路板10平行。焊板50上形成有金属焊垫51，焊板50焊接于电路板10上时，锡球阵列焊接于金属焊垫51处，以确保焊板50与电路板10电性连接。

在本实施方式中，基板60为硅基板。基板60的两端上形成有金属焊垫61，基板60的金属焊垫61处通过金球阵列55焊接于焊板50的金属焊垫51处，使得基板60通过焊板50与电路板10电性连接。基板60位于第一安装件30的上方。可以理解，基板60亦可直接焊接于电路板10上以与电路板10电性连接。基板60朝向电路板10的一侧面开设有两个第二卡合槽63，用于卡合第二安装件80。基板60于两个第二卡合槽63之间开设有两个通孔65。

激光元件73及受光元件75装设于基板60远离电路板10的一侧。光电转换模组101进一步包括装设于基板60远离电路板10的一侧的激光元件驱动芯片71及受光元件驱动芯片77。在本实施方式中，激光元件驱动芯片71、激光元件73、受光元件驱动芯片77及受光元件75通过覆晶封装技术及共晶接合技术依次装设于基板60上，激光元件驱动芯片71与激光元件73电性连接，受光元件驱动芯片77与受光元件75电性连接。激光元件73与受光元件75分别位于两个通孔65的上方。激光元件驱动芯片71及受光元件驱动芯片77的一端分别封装于基板60的金属焊垫61处，以使得激光元件驱动芯片71及受光元件驱动芯片77分别与电路板10电性连接。激光元件驱动芯片71用于控制激光元件73接收电信号并将电信号转换为光信号。受光元件驱动芯片77用于控制受光元件75接收光信号并将光信号转换为电信号。可以理解，激光元件驱动芯片71、激光元件73、受光元件驱动芯片77及受光元件75亦可通过银胶固化粘贴于基板60上。

第二安装件80与第一安装件30结构相似，包括本体81及一对卡合部83。本体81开设有两个通孔811。卡合部83卡合于基板60的第二卡合槽63中，且使得第二安装件80的通孔811与第一安装件30的通孔311对准。可以理解，卡合部83的数量可为一个、三个、四个或更多，且卡合部83的数量为一时，卡合部83形成于该本体81的中间部位。第二透镜90安装于第二安装件80的通孔811处，并对准通孔811、通孔65及第一透镜40。在本实施方式中，第二透镜90对应通孔811的数量为两个，可以理解，第二透镜90的数量可以三个、四个、五个或更多，对应地，通孔811的数量可为三个、四个、五个或更多。

连接件103的一端凸伸形成有定位部1031，且定位部1031插接于电路板10的卡扣槽131中。光波导105的一端插设于连接件103远离定位部1031的一端，且光波导105与平面光波导20光耦合。

组装时，平面光波导20形成于电路板10上，第一安装件30的卡合部33插设于电路板10的第一卡合槽111中，第一透镜40装设于第一安装件30并对准通孔311。两个焊板50通过锡球阵列53焊接于电路板10上，且位于第一安装件30的两侧。激光元件驱动芯片71、激光元件73、受光元件驱动芯片77及受光元件75通过覆晶封装技术及共晶接合技术依次装设于基板60上。第二安装件80的卡合部83卡合于基板60的第二卡合槽63中。第二透镜90安装于第二安装件80并与通孔811及第一透镜40对准。基板60通过金球阵列55接合于两个焊板50上，并使得激光元件驱动芯片71及受光元件驱动芯片77与电路板10电性连接。连接件103的定位部1031卡合于电路板10的卡扣槽131中，光波导105的端部插设于连接件103远离定位部1031的一端，且光波导105与平面光波导20光耦合。

使用时，电路板10的电信号通过焊板50及基板60的金属焊垫61传输至激光元件驱动芯片71，激光元件驱动芯片71驱动激光元件73将电信号转换为光信号，并将光信号通过通孔65、第二透镜90、第一透镜40传送至平面光波导20的斜面211，斜面211将光信号反射为平行电路板10的光信号，且光信号于平面光波导20内传播至光波导105。由光波导105传输的光信号传输至平面光波导20中时，通过平面光波导20的斜面211反射至第一透镜40，并通过第二透镜90及通孔65传送至受光元件75，受光元件75接收光信号并于受光元件驱动芯片77的控制下将光信号转换为电信号，电信号通过受光元件驱动芯片77及焊板50传输至电路板10。

可以理解，该连接件103的定位部1031可直接形成于光波导105上，此时连接件103可省略，光波导105直接卡合于电路板10上，并与平面光波导20光耦合。第一安装件30可卡合于基板60上，第二安装件80可卡合于电路板10上，第一安装件30及第二安装件80亦可替换为其它装设第一透镜40及第二透镜90的结构，仅需保证第一透镜40及第二透镜90位于电路板10及基板60之间，且与激光元件73及受光元件75及平面光波导20的斜面211对准。激光元件73及受光元件75亦可装设于基板60靠近电路板10的一侧。

本发明提供的光电转换模组101中，将装设第一透镜40的第一安装件30卡合于电路板10上，装设第二透镜90的第二安装件80卡合于基板60上，形成有斜面211的平面光波导20涂覆于电路板10上，光波导105通过卡合于电路板10的连接件103与平面光波导20光耦合，从而简化了光学零件组装的手工作业，减少生产成本。使用覆晶技术加上共金接合制程将激光元件驱动芯片71、激光元件73、受光元件驱动芯片77及受光元件75封装于基板60上，可有效增进元件封装的精准度。使用焊板与金球阵列55将基板60焊接于电路板10上，使得激光元件驱动芯片71、激光元件73、受光元件驱动芯片77及受光元件75于基板60上散热良好。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要保护的范围。

Claims (9)

1.一种光传输连接组件，其包括两个光电转换模组、两个连接件及连接该两个光电转换模组的光波导，其特征在于：每个光电转换模组包括电路板、形成于该电路板上的平面光波导、第一安装件、至少两个第一透镜、基板、激光元件、受光元件、第二安装件及至少两个第二透镜，该平面光波导形成有与该至少两个第一透镜对准的至少两个斜面，用于反射光信号；该第一安装件及该第二安装件可拆卸地卡接于该电路板或该基板上，且该第一安装件及该第二安装件位于该电路板与该基板之间，该至少两个第一透镜通过该第一安装件装设于该平面光波导上方，该至少两个第二透镜通过该第二安装件装设于该第一透镜上方，且该至少两个第一透镜、该至少两个第二透镜及该至少两个斜面对准，用于传播光信号；该基板装设于该电路板并与该电路板电性连接，且该基板位于该第二透镜上方；该激光元件及受光元件装设于该基板上并与该至少第二透镜对准，用以实现光信号及电信号之间的转换；该电路板与形成该平面光波导相邻的面上形成有卡扣槽，该连接件形成有定位部，该定位部卡合于该卡扣槽中，该光波导的两端插设于该两个连接件中，该光波导与该平面光波导光耦合；该光波导的光信号传输至该平面光波导，该至少两个斜面反射光信号至第一透镜，光信号通过第一透镜及第二透镜传输至该受光元件，该受光元件将光信号转换为电信号并将电信号传输至该电路板；该激光元件接收该电路板的电信号并将电信号转换为光信号，光信号通过第二透镜及第一透镜传输至该平面光波导的至少两个斜面，该至少两个斜面反射光信号至该平面光波导中传播，光信号通过该平面光波导传输至该光波导。

2.如权利要求1所述的光传输连接组件，其特征在于：该光电转换模组还包括两个焊板，每个焊板上形成有金属焊垫，该基板两端分别形成有一个金属焊垫，该基板于其金属焊垫处通过金球阵列与该焊板的金属焊垫处接 合，该焊板于其金属焊垫处通过锡球阵列与该电路板接合，该基板通过该焊板与该电路板电性连接。

3.如权利要求2所述的光传输连接组件，其特征在于：该光电转换模组还包括装设于该基板的激光元件驱动芯片及受光元件驱动芯片，该激光元件驱动芯片与该激光元件电性连接，该激光元件驱动芯片控制该激光元件将电信号转换为光信号，该受光元件驱动芯片与该受光元件电性连接，该受光元件驱动芯片控制该受光元件将光信号转换为电信号，该激光元件驱动芯片及该受光元件驱动芯片分别与该基板的金属焊垫处接合，该激光元件驱动芯片及该受光元件驱动芯片分别与该电路板电性连接。

4.如权利要求1所述的光传输连接组件，其特征在于：该基板开设有两个通孔，该两个通孔分别与该激光元件及该受光元件对准。

5.如权利要求1所述的光传输连接组件，其特征在于：该电路板朝向该第一安装件的面上开设有第一卡合槽，该第一安装件包括本体及由本体朝向电路板一侧延伸的卡合部，该卡合部卡合于该第一卡合槽中。

6.如权利要求5所述的光传输连接组件，其特征在于：该第一安装件的本体上开设有至少两个通孔，该至少两个第一透镜与该至少两个通孔对准。

7.如权利要求1所述的光传输连接组件，其特征在于：该基板朝向该电路板的面上开设有第二卡合槽，第二安装件包括本体及由本体朝向电路板一侧延伸的卡合部，该第二安装件的卡合部卡合于该第二卡合槽中。

8.如权利要求7所述的光传输连接组件，其特征在于：该第二安装件的本体上开设有至少两个通孔，该至少两个第二透镜与该至少两个通孔对准。

9.一种光电转换模组，其特征在于：该光电转换模组包括电路板、形成于该电路板上的平面光波导、第一安装件、至少两个第一透镜、基板、激光元件、受光元件、第二安装件及至少两个第二透镜，该平面光波导形成有与该至少两个第一透镜对准的至少两个斜面，用于反射光信号；该第一安装 件及该第二安装件可拆卸地卡接于该电路板或该基板上，且该第一安装件及该第二安装件位于该电路板与该基板之间，该至少两个第一透镜通过该第一安装件装设于该平面光波导上方，该至少两个第二透镜通过该第二安装件装设于该第一透镜上方，且该至少两个第一透镜、该至少两个第二透镜及该至少两个斜面对准，用于传播光信号；该基板装设于该电路板并与该电路板电性连接，且该基板位于该第二透镜上方；该激光元件及受光元件装设于该基板上并与该至少第二透镜对准，用以实现光信号及电信号之间的转换；该电路板与形成该平面光波导相邻的面上形成有卡扣槽，该连接件形成有定位部，该定位部卡合于该卡扣槽中；该平面光波导的两个斜面反射光信号至第一透镜，光信号通过第一透镜及第二透镜传输至该受光元件，该受光元件将光信号转换为电信号并将电信号传输至该电路板；该激光元件接收该电路板的电信号并将电信号转换为光信号，光信号通过第二透镜及第一透镜传输至该平面光波导的至少两个斜面，该至少两个斜面反射光信号至该平面光波导中传播。