CN103620463B - 用于光学模块的转接板、使用该转接板的光学模块以及该转接板的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于光学模块的转接板。所述转接板包括：第一基板，具有光学器件安装部，该光学器件安装部上安装有光学器件；以及第二基板，包括连接穿孔，所述连接穿孔电性连接到所述光学器件安装部的端子图案上。所述第一基板和第二基板彼此耦合，同时形成预定倾角。

Description

用于光学模块的转接板、使用该转接板的光学模块以及该转接板的制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于光学模块的转接板、使用该转接板的光学模块以及该转接板的制造方法。

背景技术

在光学通信中，发射器的光电转换器件将电信号转换成光信号，并且转换出的光信号通过光纤或光波导被传送到接收器。然后，已经接收的光信号在接收器的光电转换器件中被转换成电信号。

为了将光电转换器件应用于商用系统，光电转换器件需要有效的电连接和光连接。

图1是剖视图，示出了根据现有技术的光电转换器件的结构。

根据现有技术的光电转换器件包括：夹持器10，以暴露光波导1的一端并且同时包围光波导1；光学器件20，以接收从光波导1的暴露端输出的光信号，或输出光信号到光波导1的暴露端；转接板30，在上面安装有光学器件20并且具有电性连接到光学器件20的端子；以及间隙维持部50，固定在夹持器10和转接板30上，同时插设在夹持器10与转接板30之间，并且在该间隙维持件中设有穿孔，光学器件20位于该穿孔内。

该结构安装在印刷电路板60上，并且驱动电路芯片安装在印刷电路板60上。转接板30的端子电性连接到驱动电路芯片。

电气焊盘41a、4lb、43a和43b以及端子51、52和53用于将元件彼此连接。

然而，根据现有技术的光电转换模块，除了将上面安装有光学器件20的转接板30以及上面安装有驱动电路芯片的基板安装在印刷电路板60中的过程之外，还额外需要将转接板30和基板电性连接的引线接合过程。因此，可能会增加光损失。

发明内容

技术问题

本发明的实施例是提供一种光学模块，其中光波导可以独立于IC基板来制造，并且通过使用具有弯折部分（具有L型结构）的转接板来实现为平板结构，而非镜像形状。

技术方案

根据本实施例，提供了一种用于光学模块的转接板，所述转接板包括：第一基板，具有光学器件安装部，该光学器件安装部上安装有光学器件；以及第二基板，包括连接穿孔，所述连接穿孔电性连接到所述光学器件安装部的端子图案上。所述第一基板和第二基板彼此耦合，同时两者之间形成预定倾角。

有益效果

根据本发明的实施例，光波导独立于IC基板来制造，并且通过使用具有弯折部分（具有L型结构）的转接板来实现为平板结构，而非镜像形状，从而能够使光损失最小化。

具体地讲，根据本发明的实施例，由于可以通过对接耦合方案来确保光学器件和光波导的对齐，所以与根据现有技术的镜像结构相比，可以显著地减少光损失。

此外，根据本发明的实施例，与转接板的表面贴装技术相比，可以自动地完成IC基板与光学器件之间的电性连接，使得可以提高产品的可靠性。

另外，为了在IC基板上安装光学器件，不需要用于光学器件运动的额外工作台或专用夹具，从而可以简化制造工艺。

附图说明

图1是示出了根据现有技术的光电转换模块的结构的剖视图；

图2是图示了根据本发明的转接板的制造过程的视图；

图3是示意性地示出了根据本发明的光学模块的剖视图；

图4是图示了当光学模块的结构实际实现时根据本发明的光学模块的工作状态的视图；

图5是图示了根据本发明的实施例的光学模块的形成过程的视图；

图6是示出了根据本发明的实施例的光学模块的形成过程的剖视图；

图7和图8是图示了根据本发明的另一个实施例的光学模块的视图；

图9是示出了根据本发明的又一个实施例的光学模块的视图；并且

图10是示出了根据本发明的再一个实施例的光学模块的剖视图。

具体实施方式

以下，将参照附图详细描述根据本发明的结构和操作。在基于附图的以下描述中，不论附图编号为何，相同的元件以相同的附图标记表示，并且为了避免冗余，将省略具有相同的附图标记的相同元件的重复描述。虽然在描述多个元件时使用“第一”和“第二”，但是本发明不限于此。术语“第一”和“第二”用于将一个元件与另一个元件相区分。

1.用于光学模块的转接板的制造过程的实施例

图2是图示了根据本发明的用于光学模块的转接板的制造过程的视图。

如图2（a）所示，在具有绝缘性能的第一基板110上形成金属层120之后，通过以下过程将金属层120图案化以形成金属端子图案，光学器件安装在该金属端子图案中。

第一基板110可以包括多种材料，例如聚酰亚胺和环氧基材料，并且金属层120可以包括铜（Cu）。

此后，如图2（b）所示，第二基板130层压在第一基板110和金属层120上。接着，在第二基板130的中心部分中形成通孔之后，金属材料填充通孔以形成穿孔140。

在这种情况下，优选地，可以通过将层压第二基板130、形成通孔并且填充金属材料的过程重复至少两次来调节连接穿孔140的高度。

此后，如图2（c）所示，所得结构是在连接穿孔140处切割而得的，使得第一和第二基板110和130被分成两个部分，从而形成根据本发明的转接板。

在这种情况下，转接板具有L型结构，其中第一基板110垂直于第二基板130的端子。

此外，光学器件150可以安装在通过对金属层120图案化而形成的端子图案上。

在以下描述中，上面安装有光学器件150的部分指的是“光学器件安装部”，并且光学器件安装部与第二基板130的一个表面接触。

此外，光学器件150可以是包括VCSEL（垂直孔面发射激光器）的光发射器件和包括光电二极管的光接收器件中的一种。

具体地讲，第二基板130具有多个连接穿孔140，这些连接穿孔是通过对第二基板130在其高度方向上进行打孔而形成的。连接穿孔140的一部分掩埋在第二基板130中，并且连接穿孔140中的与所述掩埋部分相反的部分暴露到第二基板130的外面。

连接穿孔140的暴露部分用于以后与多层印刷电路板电连接。

此外，连接穿孔140具有电连接结构，该电连接结构具有用于实现端子图案的金属层120。

在这种情况下，虽然图2示出了第一基板110以垂直于第二基板130的方式与第二基板130耦合，使得端子图案的一部分掩埋在第二基板130中，并且光波导支承部形成在第二基板130的一部分上，但是本发明不限于此。

换句话讲，虽然第一基板110不垂直于第二基板130，但是根据第二基板130的层压方案和布置，第一基板110以预定的倾角与第二基板130耦合。因此，第一基板110和第二基板130可以形成具有预定倾角的弯折部分。

此后，当根据本发明的转接板安装在印刷电路板上时，光学器件安装部旋转90°，如图2（d）所示，使得旋转90°角后的转接板可以安装在印刷电路板上。

2.光学模块的结构

以下将参照图3来描述根据本发明的采用转接板的光学模块的结构。

根据本发明的光学模块具有在典型多层印刷电路板400中形成有腔体C的基本结构，并且包括在腔体C中设置为彼此相对的第一和第二转接板。

此外，在图示结构中，两个转接板以彼此相对的方式互相间隔开。在这种情况下，如参照图2所示，各转接板包括：第一基板110，其中安装有光学器件150；以及第二基板130，通过端子图案电性连接到连接穿孔140，该端子图案是通过对金属层120进行图案化而形成的。

具体地讲，第二基板130可以在其一个表面上设有光波导支承部，并且可以与第一基板110耦合同时与第一基板110形成倾角。以下将描述第一和第二基板110和130彼此耦合为L型结构的一个实例，其中该L型结构具有90°倾角。

同时，光接收器件160安装在相对的转接板上。

在这种情况下，在各转接板中设置的第二基板130的光波导支承部131上可以设置光波导210和220，同时所述光波导相对于第二基板130的表面形成平面结构。

在光波导支承部131上涂布粘合剂230，并且光波导210和220可以通过粘合剂230而固定在光波导支承部131上。

虽然图3的结构包括两个转接板之间形成的空的空间C1，但是当执行腔体工艺使得空间C1填满了预定材料时，空间C1可以充当支撑光波导210和220的支撑体。

在这种情况下，优选的是，通过使用特定材料填充空间C1所形成的这部分高度等于光波导支承部131的表面的高度。

此外，第一和第二转接板中设有连接穿孔140，该连接穿孔具有暴露到外部的表面。在这种情况下，根据本发明的光学模块还包括驱动模块300，该驱动模块电性连接到连接穿孔140以驱动光学器件150。

驱动模块300可以包括：驱动器IC310；模制部320；以及基板330，以在上面安装驱动器IC310和模制部320。

在光学模块中，各种电力供应和数据信号通过印刷电路板400被供应到驱动器IC310，并且通过驱动器IC310来控制的电信号被传送到转接板的光学器件150以发射光。

光通过包括夹层210和芯部220的光波导被传递到光接收器件160，并且通过光接收器件160接收的光信号被传递到跨阻放大模块，使得光信号被放大成电信号。

跨阻放大模块可以包括：设置在印刷电路板400上的跨阻放大器（TIA）410和模制部420；以及基板430，用于在其上安装TIA410。

在这种情况下，多层印刷电路板400上与安装有第一和第二转接板的腔体相对应的的区域a可以具有柔性性能，并且多层印刷电路板400上与安装有驱动模块和跨阻放大模块的区域b可以具有刚性性能。

此外，多层印刷电路板400通过使用FPC可以与Tx和Rx IC基板330和430形成为一体。

图4是示意图，示出了图3的剖视图所示的各部件的一个实例。

图4（a）示出了实际上实现为图3所示的Tx模块或Rx模块的驱动模块。

换句话讲，如图4（a）所示，模制部320被设置为用于对驱动器IC310进行模制，并且基板330被设置为安装模制部320和驱动器IC310。此外，转接板安装部340被设置为在以下过程中在上面安装转接板。

在这种情况下，在里面实现转接板安装部340的基板350可以是印刷电路板400的一部分。

换句话讲，图3的多层印刷电路板通过使用FPC可以与Tx IC基板或RxIC基板形成为一体。

图4（b）示出了根据图3的公开内容的转接板，并且该转接板具有通过对金属层120进行图案化而形成的端子图案。

该转接板包括第一基板110以及以垂直于第一基板110的方式与第一基板110耦合的第二基板130，并且连接穿孔140被设置在第二基板130的背面F上。

图4（c）示出了将光学器件150安装在图4（b）的端子图案上之后的结果。

图4（d）示出了图4（c）的结构旋转90°并且被布置成与多层印刷电路板耦合的方向上。

图5和图6图示了根据本发明的实施例的光学模块的形成过程。

以下将描述光学模块的典型形成过程。

图5（a）示出了图4（a）所示的Tx/Rx模块的结构以及图4（c）中包括图4（b）所示的转接板的单元区域。

换句话讲，根据本发明，在将Tx模块和Rx模块分别与这些转接板耦合之后，Tx模块和Rx模块在FPC上对齐，并且光波导安装在所得的结构中，如图6所示。

在这种情况下，FPC可以被制造成多层PI层压结构的形式，并且可以在图5（a）所示的Tx/Rx模块的制造过程中或在图5（a）所示的Tx/Rx模块的制造过程之后额外地设置。

图7和图8是图示了根据本发明的另一个实施例的光学模块的视图。

换句话讲，如图7和图8所示，光学模块可以实现为不同于图3所示的光学模块的结构。

参照图7，在刚性类型的多层印刷电路板400上可以预先实现多个第二腔体C2。

接着，在将转接板掩埋在第二腔体C2中之后，可以制造图8所示的光学模块。

换句话讲，如图8所示，在图4所示的腔体区域（第一腔体区域C）的下方预先实现第二腔体区域C2，并且根据本发明的一对转接板安装在第二腔体区域C2中，同时彼此相对。在这种情况下，光波导220被水平地设置在第一腔体区域C中，并且具有根据本发明的掩埋结构的第二基板130的表面被暴露为平齐于第一腔体区域的底表面，使得可以实现光波导。

此外，根据本发明的转接板的第一基板110的一部分可以垂直地掩埋在第二腔体区域中，并且第一基板110的另一部分可以暴露给第一腔体区域。在这种情况下，光学器件150被设置在第一基板110的暴露表面上。

此外，光波导的两侧设置有驱动模块和跨阻放大模块（TIA）的结构与图4所示的结构相同。换句话讲，由于Tx/Rx模块被设置在印刷电路板的上部，所以仅仅转接板被掩埋，并且光波导以不含气隙的方式安装在转接板上。

此外，可以额外地设置第三腔体，使得根据本发明的驱动模块和跨阻放大模块TIA可以掩埋在第三腔体中。换句话讲，腔体的数量可以增至2或4。

图9示出了根据本发明的又一个实施例的光学模块。

换句话讲，参照图9，如果将第三腔体区域增加到图6的结构中，就可以实现Tx/Rx模块掩埋在第三腔体区域中的光学模块。

自然地，当Tx/Rx模块的电路图案在不额外采用Tx/Rx模块的情况下在基板上实现时，就可以采用不含第三腔体区域的结构。

图10是剖视图，示出了根据本发明的再一个实施例的光学模块。

参照图10，在图3、图6、图8和图9所示的根据本发明的实施例的光学模块中在多层印刷电路板基板400上进一步设置保护基板500。

多层电路基板400上安装的第一转接板、第二转接板和光波导被掩埋在保护基板500中。

换句话讲，第一转接板、第二转接板和光波导被掩埋在保护基板500中，使得第一和第二转接板和光波导可以受到保护免受外部条件影响。

具体地讲，保护基板500可以通过多道工艺形成在多层印刷电路板400上。

首先，第一保护基板可以形成在光波导上。第一保护基板可以包括表现出高透光率的材料，以防止光信号受到影响。此外，第二保护基板可以形成在第一保护基板上。第二保护基板可以包括绝缘材料，以保护第一保护基板，同时与外部环境绝缘。

如上所述，如图10所示，保护基板500被额外地形成，使得可以设置埋设的光学模块。

虽然描述了本发明的示例性实施例，但是可以理解的是，本发明应当不限于这些示例性实施例，而且本领域的技术人员在由以上所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内可以进行各种变化和修改。

Claims (19)

1.一种用于光学模块的转接板，所述转接板包括：

第一基板；

在所述第一基板上的端子图案；以及

第二基板，包括连接穿孔，所述连接穿孔电性连接到所述端子图案，

其中，所述第一基板和所述第二基板彼此耦合，同时两者之间形成预定倾角，并且所述光学器件安装部与所述第二基板的一个表面接触，

其中，所述端子图案具有被掩埋在所述第二基板中的第一部分以及对应于安装有光学器件的光学器件安装部的第二部分。

2.如权利要求1所述的转接板，其中，所述第二基板与所述第一基板耦合，使得在所述第二基板上形成有光波导支承部以在上面安装光波导。

3.如权利要求2所述的转接板，其中，所述连接穿孔的第一表面被掩埋在所述第二基板中，所述连接穿孔的第二表面暴露给所述第二基板的外部。

4.如权利要求2所述的转接板，其中所述第一基板与所述第二基板以相互垂直的方式彼此耦合。

5.一种光学模块，包括：

上面具有腔体的多层印刷电路板；以及

第一转接板和第二转接板，在所述腔体中以预定距离彼此间隔开，同时彼此相对，

其中，所述第一转接板和所述第二转接板中的每一个包括：

第一基板，

在所述第一基板上的端子图案；以及

第二基板，所述第二基板包括连接穿孔，所述连接穿孔电性连接到所述端子图案并且电性连接到光学器件，并且

其中，所述第一基板和所述第二基板彼此耦合，同时相互间形成预定倾角，并且所述光学器件安装部与所述第二基板的一个表面接触，

其中，所述端子图案具有被掩埋在所述第二基板中的第一部分以及对应于安装有所述光学器件的光学器件安装部的第二部分。

6.如权利要求5所述的光学模块，其中，在所述第一转接板和所述第二转接板中的每一个中形成的光波导支承部中布置光波导，所述光波导根据所述光学器件发送光信号。

7.如权利要求6所述的光学模块，

其中，所述多层印刷电路板包括驱动模块，所述驱动模块驱动所述光学器件并且电性连接到所述连接穿孔，并且

其中所述连接穿孔被掩埋在所述第一转接板和所述第二转接板中的每一个的第二基板中使得所述连接穿孔的一部分表面暴露。

8.如权利要求7所述的光学模块，其中，所述腔体包括：

第一腔体区域，其中布置有光波导；以及

第二腔体区域，形成在所述第一腔体区域的下方并且在所述第二腔体区域中所述第一转接板和所述第二转接板中的每一个的第二基板以及所述连接穿孔被掩埋。

9.如权利要求8所述的光学模块，其中，所述第二基板被掩埋在所述第二腔体区域中，并使得所述第二基板的表面与所述第一腔体区域的底表面平齐。

10.如权利要求8所述的光学模块，其中，所述多层印刷电路板进一步包括跨阻放大模块(TIA)，所述跨阻放大模块电性连接到所述第一转接板和所述第二转接板中的每一个的连接穿孔上以将光信号放大成电信号。

11.如权利要求10所述的光学模块，其中，所述腔体进一步包括第三腔体区域，在所述第三腔体区域中掩埋了所述驱动模块或所述跨阻放大模块。

12.如权利要求10所述的光学模块，其中，所述多层印刷电路板被分成第一区域和第二区域，所述第一转接板和所述第二转接板安装在所述第一区域中，而所述驱动模块和所述跨阻放大模块安装在所述第二区域中，并且其中所述多层印刷电路板的所述第一区域具有柔性性能，而所述多层印刷电路板的所述第二区域具有刚性性能。

13.如权利要求8所述的光学模块，其中，所述光波导在所述第一转接板和所述第二转接板中的每一个的光波导支承部的表面上对齐成平面形状。

14.如权利要求7所述的光学模块，其中，所述第一转接板与所述第二转接板之间插设的腔体填满了特定材料，使得所述腔体的高度等于所述第一转接板和所述第二转接板中的每一个的光波导支承部的表面的高度。

15.如权利要求6所述的光学模块，进一步包括保护基板，所述保护基板形成在所述多层印刷电路板上并且在所述保护基板中所述第一转接板和所述第二转接板以及在所述多层印刷电路板上形成的光波导被掩埋。

16.一种用于光学模块的转接板的制造方法，所述方法包括：

在第一基板上形成用于安装光学器件的端子图案；

在具有所述端子图案的所述第一基板上层压第二基板；

在所述第二基板中形成通孔，并且通过将导电材料填充在所述通孔中来形成连接穿孔；以及

在所述连接穿孔处将所述第一基板和所述第二基板划分成多个部分，

其中，所述层压所述第二基板包括将所述第二基板层压在所述第一基板上，使得所述第二基板相对于所述第一基板具有预定的角度，并且，

其中，所述端子图案具有被掩埋在所述第二基板中的第一部分以及对应于安装有光学器件的光学器件安装部的第二部分。

17.如权利要求16所述的方法，其中，所述层压所述第二基板、所述形成所述通孔以及所述形成所述连接穿孔至少重复执行2次。

18.如权利要求16所述的方法，进一步包括在被分成多个部分的所述第一基板的所述端子图案的所述第二部分上安装所述光学器件。

19.如权利要求5所述的光学模块，其中所述光学器件为包含VCSEL(垂直孔面发射激光器)的光发射器件或包含光电二极管的光接收器件。