CN104049323B - 光模块 - Google Patents

Abstract

本申请揭示了一种光模块，包括印刷电路板以及设置于印刷电路板上的集成电路芯片和匹配电路，其中，光模块还包括设置于印刷电路板侧壁上的光电元件阵列，光电元件阵列通过匹配电路与集成电路芯片电性连接。本申请的技术方案通过将光模块中的光电元件阵列设置于印刷电路板的侧壁上，使得信号传递过程中，光信号不需要额外的转弯，减小了光路的复杂程度，节约了生产和制造成本。

Description

光模块

技术领域

本发明属于光纤设备制造技术领域，具体涉及一种光模块。

背景技术

光通信已经是目前最主要的通信方式之一，随着波分复用（WDM，WavelengthDivisionMultiplexing）、无源光网络（PON，PassiveOpticalNetwork）等多重光通信技术的发展，光通信设备已逐渐走进楼宇和家庭，光纤也逐渐由骨干铺设到楼宇（FTTB，FibertoTheBuilding）和家庭（FTTH，FibertoTheHome）。

作为光通信设备中重要的连接器件，光模块的研发改进也一直备受关注，现有的技术中，针对板上芯片封装技术的光模块中，一般采用带45°反射面的射塑成型透镜来实现面发射的激光反射转弯正入射到MT光纤端面，或者利用柔性电路板的弯折来实现面发射的激光正入射到MT光纤端面。这其中需要涉及到光路的转弯控制，透镜的成本考量等多种因素，不可避免的会对光模块的生产成本及工作的可靠性造成一定影响。

发明内容

本申请一实施例提供一种光模块，其可以降低光路的复杂度，减少制造成本，该光模块包括印刷电路板以及设置于所述印刷电路板上的集成电路芯片和匹配电路，其中，所述光模块还包括设置于所述印刷电路板侧壁上的光电元件阵列，所述光电元件阵列通过所述匹配电路与所述集成电路芯片电性连接。

在一实施例中，所述印刷电路板包括组装区域电路板和插接区域电路板，所述组装区域电路板的厚度大于所述插接区域电路板的厚度，所述光电元件阵列设置于所述组装区域电路板的一侧壁上，所述插接区域电路板具有用于插接的焊盘。

在一实施例中，所述印刷电路板包括基层以及与所述基层复合的走线层，其中，所述组装区域电路板的复合层数大于所述插接区域电路板的复合层数。

在一实施例中，所述印刷电路板还包括与所述基层和走线层复合的柔性电路层。

在一实施例中，所述光电元件阵列位于的侧壁上设置有镀金层，所述光电元件阵列通过所述镀金层贴装在所述侧壁上。

在一实施例中，所述光电元件阵列位于的侧壁上还设置有与所述走线层连通的开槽，所述镀金层至少部分设置于所述开槽内。

在一实施例中，所述走线层包括第一走线层以及厚度大于所述第一走线层的第二走线层，所述第二走线层至少被设置于所述组装区域电路板中，所述光电元件阵列通过所述第二走线层贴装在所述侧壁上。

在一实施例中，所述第二走线层位于所述组装区域电路板的表层或内部。

在一实施例中，所述插接区域电路板为镀金插板结构。

在一实施例中，所述光模块还包括光纤阵列，所述光纤阵列包括若干根具有耦合面的光纤，所述光电元件阵列的有效区域中心与光纤阵列的耦合面以一对一的方式进行对准，所述光电元件阵列的有效区域中心与光纤阵列的耦合面之间置有折射率匹配胶。

与现有技术相比，本申请的技术方案通过将光模块中的光电元件阵列设置于印刷电路板的侧壁上，使得信号传递过程中，光信号不需要额外的转弯，减小了光路的复杂程度，节约了生产和制造成本。

附图说明

图1是本申请第一实施方式中光模块的爆炸结构示意图；

图2是本申请第一实施方式中光模块部分结构的示意图；

图3是本申请实施例一中光模块部分结构的示意图；

图4是本申请实施例二中光模块部分结构的示意图；

图5是图3所示结构中虚线框内部分的放大示意图；

图6是本申请第二实施方式中光模块部分结构的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

应当理解的是尽管术语第一、第二等在本文中可以被用于描述各种元件或结构，但是这些被描述对象不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将这些描述对象彼此区分开。例如，第一走线层可以被称为第二走线层，并且类似地第二走线层也可以被称为第一走线层，这并不背离本发明的保护范围。

并且，在不同的实施方式中可能使用相同的标号或标记，但这并不代表结构或者功能上的联系，而仅仅是为了描述的方便。

参图1和图2，介绍本申请光模块100的一实施方式。在本实施方式中，该光模块100包括印刷电路板10、集成电路芯片20、光电元件阵列30以及匹配电路（图未示）。

集成电路芯片20和匹配电路设置于印刷电路板10上。这里，需要说明的是，印刷电路板10通常包括一具有较大安装面积的区域，以用于布置功能元件。印刷电路板10厚度方向上的侧壁部分由于限定相对较小的安装面积，故通常被理解为不适于功能元件的安装，故若非特殊说明，这里所说的“集成电路芯片20和匹配电路设置于印刷电路板10上”也应类似地被理解为集成电路芯片20设置于该具有较大安装面积的区域处，而非设置于印刷电路板的侧壁上。

光电元件阵列30设置于印刷电路板10侧壁121上并通过匹配电路与集成电路芯片20电性连接，匹配电路可以保证集成电路芯片20的正常运行及其与光电元件阵列30的连接关系。通过这样的结构设置，光电元件阵列30不需要借助带45°反射面的射塑成型透镜或是柔性电路板即可将光信号正入射到MT光纤端面，由于不需要光路的改变，结构相对简单，且不需要额外地设置元件，降低了生产和制造成本。

印刷电路板10包括组装区域电路板12和插接区域电路板11，组装区域电路板12的厚度大于插接区域电路板11的厚度，插接区域电路板11为镀金插板结构，其上的一端部设置有若干用于插接的焊盘111，上述的光电元件阵列30设置于组装区域电路板12的一侧壁121上，这里，光电元件阵列30位于的侧壁121与插接区域电路板11上设有焊盘111的端部位于印刷电路板10的两相对远端。

印刷电路板10整体大致形成“阶梯式”的结构，插接区域电路板11相对较薄，便于与标准接口进行对接，而组装区域电路板12具有相对较大的厚度，故组装区域电路板12的侧壁也限定了相对较大的安装面积，使得光电元件阵列30的安装变为可能；并且，组装区域电路板12相对较大的厚度可以使印刷电路板10的层数增加，从而增加布线空间，减小布线难度。

具体地，用于贴装光电元件阵列30的侧壁121上设置有镀金层（图未示），光电元件阵列30通过与镀金层的连接进而贴装在该侧壁121上，其中，镀金层可以是仅仅覆盖该侧壁121的部分表面以满足光电元件阵列30的贴装需求，光电元件阵列30与集成电路芯片20之间通过打线13连接。

为了实现上述印刷电路板10“阶梯式”的结构，以下介绍两个具体的实施例：

实施例一

参图3，印刷电路板10包括基层101以及与基层101复合的走线层102，其中，组装区域电路板12的复合层数大于插接区域电路板11的复合层数。通过增加复合层数进而增加组装区域电路板12的厚度，可以使得走线层102增多，进而增大布线空间。

实施例二

参图4，与实施例一类似，印刷电路板10包括基层101以及与基层101复合的走线层102，所不同的是，本实施例中，印刷电路板10还包括与基层101、走线层102复合的柔性电路层103，由于柔性电路层103通常相对较薄，在此处的使用相当于额外增加了“走线层”，满足印刷电路板10中较薄的插接区域电路板11的布线需求，且不会过多增加制作难度。

配合参照图5，为了便于在侧壁121上设置镀金层，本实施方式中，该侧壁121上设置有一定数量的开槽104，开槽104与走线层102连通，镀金层至少设置于开槽104内以使得各走线层102之间电性连接，同时便于光电元件阵列30的安装。具体的制造过程中，可以预先在印刷电路板10中设置一定数量的通孔、盲孔、埋孔等，并在这些通孔、盲孔、埋孔内镀设导电金属，再通过对印刷电路板10沿该些通孔、盲孔、埋孔的中轴进行切割，形成上述的内镀设有镀金层的开槽104。并且，这里需要特别说明的是，虽然在上述的描述中，开槽104被定义为连接走线层102，但是对应到实施例二的方案中，由于柔性电路层103中实质上也包括了类似的“走线层”用于电信号的传递，故在具体到实施例二时，“开槽104与走线层102连通”应当被理解为也与柔性电路层103中用于信号传递的部分连通。

本实施方式中，光电元件阵列30包括VCSEL激光器阵列和PD光电探测器阵列，相应地，集成电路芯片20包括激光器驱动芯片和探测器TIA芯片，VCSEL激光器阵列和PD光电探测器阵列以并排直线排列方式安装在侧表面121上。需要说明的是，在其它替换的实施方式中，光电元件阵列30也可以是仅仅包括VCSEL激光器阵列或PD光电探测器阵列中的一种，以单独实现光发送或光接收功能。激光器驱动芯片和探测器TIA芯片通过倒装焊接方式组装在印刷电路板上，这样可以省去导电金线，使得集成电路芯片20与印刷电路板10之间的电连接更加优化，有利于提升高速信号传输性能，同时提升宽带高速传输的并行光收发组件的可靠性。

光模块100还包括光纤阵列40以及位于光纤阵列40和光电元件阵列30之间的透镜60，光纤阵列40包括若干根具有耦合面的光纤，光电元件阵列30的有效区域中心与光纤阵列40的耦合面以一对一的方式进行对准，光电元件阵列30的有效区域中心与光纤阵列40的耦合面之间设置有折射率匹配胶（图未示）。具体地，上述的光纤阵列40被分成两组并置于光纤固定件50内，第一组光纤阵列41的耦合面以一对一的方式与VCSEL激光器阵列的有效中心区域进行对准，第二组光纤阵列42的耦合面以一对一的方式与PD光电探测器阵列的有效区域中心进行对准，折射率匹配胶在信号传输过程中，可以提升光学耦合效率，提高模块性能，同时降低了对光纤阵列30的耦合面的光学要求，降低制造成本，适合批量生产使用。

参图6，介绍本申请光模块100的第二实施方式。与上述实施方式不同的是，走线层102包括第一走线层102a和第二走线层102b，第二走线层102b的厚度大于第一走线层102a，第二走线层102b至少被设置于组装区域电路板12中，光电元件阵列30通过第二走线层102b贴装在组装区域电路板12的一侧壁上，并且，第二走线层102b可以按照实际需求设置于组装区域电路板12的表层或者内部，图中所示的将第二走线层102b设置于组装区域电路板12的内部并非是对第二走线层102b位置的限制，而仅仅是作一示范性的表示。

通过将第二走线层102b做厚，使得其暴露在组装区域电路板12侧壁上的部分具有足够的面积用于与光电元件阵列30进行连接，如此，可以省去第一实施方式中，在组装区域电路板12侧壁121上设置镀金层的步骤，并且，走线层的设置是印刷电路板制造过程中的一现有步骤，将第二走线层102b做厚不会增加过多的工艺难度，且进一步简化了本申请光模块100的制造难度。

与第一实施方式相比，本实施方式中并不涉及对光模块其它部分结构的改进，故在此不做赘述。

本申请通过上述实施例，具有以下有益效果：本申请的技术方案通过将光模块100中的光电元件阵列30设置于印刷电路板100的侧壁121上，使得信号传递过程中，光信号不需要额外的转弯，减小了光路的复杂程度，节约了生产和制造成本。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种光模块，包括印刷电路板以及设置于所述印刷电路板上的集成电路芯片和匹配电路，所述光模块还包括设置于所述印刷电路板侧壁上的光电元件阵列，所述光电元件阵列通过所述匹配电路与所述集成电路芯片电性连接，其特征在于，所述印刷电路板包括组装区域电路板和插接区域电路板，所述组装区域电路板的厚度大于所述插接区域电路板的厚度，所述光电元件阵列设置于所述组装区域电路板的一侧壁上，所述插接区域电路板具有用于插接的焊盘。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述印刷电路板包括基层以及与所述基层复合的走线层，其中，所述组装区域电路板的复合层数大于所述插接区域电路板的复合层数。

3.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述印刷电路板还包括与所述基层和走线层复合的柔性电路层。

4.根据权利要求2或3所述的光模块，其特征在于，所述光电元件阵列位于的侧壁上设置有镀金层，所述光电元件阵列通过所述镀金层贴装在所述侧壁上。

5.根据权利要求4所述的光模块，其特征在于，所述光电元件阵列位于的侧壁上还设置有与所述走线层连通的开槽，所述镀金层至少部分设置于所述开槽内。

6.根据权利要求2或3所述的光模块，其特征在于，所述走线层包括第一走线层以及厚度大于所述第一走线层的第二走线层，所述第二走线层至少被设置于所述组装区域电路板中，所述光电元件阵列通过所述第二走线层贴装在所述侧壁上。

7.根据权利要求6所述的光模块，其特征在于，所述第二走线层位于所述组装区域电路板的表层或内部。

8.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述插接区域电路板为镀金插板结构。

9.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光模块还包括光纤阵列，所述光纤阵列包括若干根具有耦合面的光纤，所述光电元件阵列的有效区域中心与光纤阵列的耦合面以一对一的方式进行对准，所述光电元件阵列的有效区域中心与光纤阵列的耦合面之间置有折射率匹配胶。