CN104516064A - 具有加强的pcb连接器的osa笼子 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种收发器笼子和外壳的集成装置，其包括带有加强片的直接针式连接器，在针被固定之前，所述加强片被固定到PCBA，以传递OSA和PCBA之间的任何应力，从而降低施加到针上的应力的量。直接针式连接，是连接OSA和PCBA的最紧凑方法，因为其通常更好的性能并且能够使PCBA空间最大化以用于更多的功能。然而，现有技术中的直接针式连接将导致OSA-PCBA接合区域中的应力集中，这将影响模块的可靠性和产量。本发明克服了现有技术中的这一问题。

Description

具有加强的PCB连接器的OSA笼子

技术领域

本发明涉及一种收发器组件，特别地，涉及一种紧凑的和通用的单个框架设计，其包括在光学子组件（OSA）和印刷电路板组件（PCBA）之间的加强的直接针式连接器。

背景技术

参考图1，传统的SFP收发器模块1具有用于数据通路的电接口2（例如电路板端连接器），以及具有光接口3（例如LC双路光连接器）。具有双路LC端口的光连接器3从外壳（未示出）的一端延伸，电连接器2从该外壳的另一端延伸，使得收发器1能够被热插入主系统。

来自主计算机装置（未示出）的传输电信号Tx-和Tx+通过电连接器2进入收发器模块1，并穿过传输（Tx）数据通路被传输到发送光学子组件11。Tx数据通路包括印刷电路板（PCB）6中的电迹线（electrical traces），这些电迹线将电信号传输到激光驱动器7，并通常是以被电连接到根引线（stub-leads）9的柔性电缆引线8的形式，将电信号从激光驱动器7传输到发送光学子组件（Transmitter Optical Sub-Assembly，TOSA）引线。根引线（stub-leads）从TOSA11向外延伸，TOSA11包括延伸进入光连接器3的套圈（ferrule）12。TOSA11将电信号Tx-和Tx+转换成光信号，并通过光波导（例如光纤）将它们传输穿过光链路到达匹配的收发器。

来自光链路的接收器光信号被套圈13接收，该套圈13延伸自接收光学子组件（ReceiveOptical Sub-Assembly，ROSA）14，ROSA14将该光信号转换成差分接收器电信号Rx-和Rx+。接收器电信号Rx-和Rx+被传输穿过Rx数据通路，Rx数据通路包括从ROSA14的端部延伸的ROSA引线（通常是以根引线16的形式），和在ROSA14的端部和PCB6之间延伸的柔性电缆引线17。接收器电信号Rx-和Rx+穿过PCB6，通过后级放大器18到达电连接器2，以传输到主装置。

随着收发器模块的形状因子的持续变小以及数据速率的持续增加，需要采用更为紧凑的连接OSA和PCBA的方法，以便最好地使用收发器模块的内部空间。因此，直接针式连接更优于传统的柔性连接。但是，直接针式连接会导致OSA-PCBA接合区域的应力集中，这将影响模块的可靠性和产量。

直接针式连接是连接OSA和PCBA的最紧凑方法，因为其通常更好的性能并且能够使PCB空间最大化以用于更多的功能。由于直接针式连接占用空间小，所以可以减少OSA封装尺寸，这使得将来能够获得较低成本的封装。

然而，直接针式连接将导致OSA-PCBA接合区域中的应力集中，这将影响模块的可靠性和产量。本发明显著降低了应力，因此，提高了产品的性能和可靠性。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种收发器笼子（cage）和外壳的集成装置，其包括连接到PCB的直接针式连接器，以及包括用于将所述笼子固定到PCB的加强片（reinforcing tabs），以使得所述直接针式连接器上的应力最小化。

因此，本发明的一个方面涉及一种用于至少一个光学子组件的笼子，包括：

外壳，所述外壳包括盖，以及第一侧壁和第二侧壁，用于覆盖第一光学子组件（OSA）；

第一片和第二片，分别从第一侧壁和第二侧壁延伸，以容纳印刷电路板组件（PCBA）的边缘，所述PCBA被电连接到第一OSA；以及

所述外壳的弹性夹子，用于将第一OSA固定在所述外壳内。

本发明的另一方面涉及一种收发器，包括：

发送光学子组件（TOSA），其用于将电信号转换成光信号，并将光信号传输到光网络，该TOSA包括从其延伸的电引线；

接收光学子组件（ROSA），其用于将光信号转换成电信号，并将电信号传输到主装置，该ROSA包括从其延伸的电引线；

印刷电路板子组件（PCBA），包括被直接固定到来自TOSA和ROSA的电引线上的电迹引线；以及

笼子，包括：

外壳，其包括盖，以及第一侧壁和第二侧壁，用于保护TOSA和ROSA；以及

分别从第一侧壁和第二侧壁延伸的第一片和第二片，被固定到所述PCBA的边缘，所述第一侧壁和第二侧壁邻接来自所述TOSA和ROSA的电引线。

附图说明

下面，将参考表现本发明的优选实施例的附图更详细地描述本发明，其中：

图1是传统的收发器组件的平面图；

图2是本发明的收发器组件的一个实施例的等轴测视图；

图3是图2中的OSA笼子的等轴测视图；

图4是本发明的收发器组件的一个可替换实施例的底视图；

图5是从上面看图4中的OSA笼子的等轴测视图；以及

图6是从下面看图4中的OSA笼子的等轴测视图。

具体实施方式

参考图2，根据本发明的收发器模块21包括用于传输电数据信号到主计算机系统（未示出），并从主计算机系统传输电数据信号的电接口22（例如电路板端连接器），以及用于传输光信号到光网络，并从光网络传输光信号的光接口23（例如LC双路光连接器）。光接口23从OSA笼子25的一端延伸，并且电接口22从印刷电路板（PCB）26的外部自由端延伸，以使得收发器21能够被热插进入主计算机系统。

来自主计算机装置的传输电信号Tx-和Tx+通过电接口22进入收发器模块21，并穿过传输（Tx）数据通路，被传输到TOSA31。Tx数据通路包括PCB26中的电迹线，其将传输电信号传输到激光驱动器27，并从激光驱动器27传输到TOSA的针引线28，针引线28被直接连接到PCBA26中的电迹线。TOSA针引线28从TOSA31向外延伸，TOSA31也包括延伸进入光接口23的套圈32。TOSA31将电信号Tx-和Tx+转换成光信号，并通过光波导（例如光纤）将它们传输穿过光链路，到位于远端的收发器。

来自光链路的接收器光信号被延伸自从接收光学子组件（ROSA）34延伸的套圈33接收，ROSA34将光信号转换成差分接收器电信号Rx-和Rx+。接收器电信号Rx-和Rx+被传输穿过Rx数据通路，该Rx数据通路其包括ROSA针引线36，该ROSA针引线36从被直接固定到PCBA26中的电迹线引线的ROSA34的端部延伸的ROSA针引线36。接收器电信号Rx-和Rx+穿越PCB26，通过例如后级放大器38的各种后级处理和测试元件（例如后级放大器38），到达电连接器22，以传输到主装置。

OSA笼子25被设计成覆盖TOSA31和TOSA34，并将TOSA31和TOSA34相对于彼此固定在笼子内，但是，并不覆盖PCBA26，PCBA26包括电子控制系统，例如激光驱动器27和后级放大器38。OSA笼子25也能够通过焊接片41来连接PCBA26，焊接片41包括强度大于OSA针28和36的材料，例如，金属或聚合物。为了减少成本，OSA笼子25优选地由金属片形成。

特别参考图4-6，在所示的实施例中，OSA笼子25包括大致矩形的上盖42，并且第一矩形侧壁43和第二矩形侧壁44分别彼此平行并垂直于上盖42延伸。在所示实施例中，由于TOSA31和ROSA34之间的长度差异，即TOSA31比ROSA34长，使得第一侧壁43比第二侧壁44长。因此，上盖42可以包括附加矩形部分和短的分隔壁46，该附加矩形部分从主部分的一端延伸，该短的分隔壁46沿着TOSA31部分的一侧，平行于第一侧壁43和第二侧壁44，并垂直于上盖42，延伸超过ROSA34。此外，PCBA26也包括从主部分的一端延伸以弥补TOSA31和ROSA34之间的长度差异的附加矩形部分。

焊接片41从每个侧壁43和44的侧面向外延伸，即从OSA笼子25的后端延伸，优选地与笼子为一体，并分别包括由槽口48分开的上指状部46和下指状部47。每个槽口48具有与PCB26的厚度大致相同的宽度，或者稍宽于PCB26的厚度，从而使得在例如利用焊接或一些其它固定方法或材料将它们两个永久固定在一起之前，PCB26能够被固定并容纳在槽口48之内。因为第一侧壁43和第二侧壁44分别具有不同的长度，从第一侧壁43延伸的第一焊接片41延伸到PCBA26的主部分，而从第二侧壁44延伸的第二焊接片41延伸到PCBA26的附加矩形部。

在上盖42的中心，提供大开口49，用以对准和调整TOSA31和ROSA34。穿过开口49，如果需要，可以使用简单的工具来对准OSA笼子25内的OSA。开口49具有长度和宽度，开口49的长度和宽度通常分别为上盖的宽度和长度的1/3到1/4。上盖42也可以包括多个穿过其延伸的孔51，这些孔51例如以图2和图3所示的至少4×4阵列图案排列，以提供合适的散热。可替换地，开口49可以足够大，如图5和图6中的具有OSA笼子65的收发器61的可替换实施例所示，以提供足够的冷却而不需要额外的孔51。

理想地，OSA笼子25或65包括夹子，该夹子从上盖42或侧壁43和44延伸，以啮合TOSA31和ROSA34的两端,并将它们固定在OSA笼子25内。参考图2和3，夹子包括与上盖42一体化形成的、向下延伸以接触到每个TOSA31和ROSA34的电气端的一对弹性夹子55，以及与上盖42一体化形成的、向下延伸以接触到TOSA31和ROSA34两者的相对的光学端的单个弹性夹子55。设置多个附加的弹性夹子55同样在本发明的范围内。如图2和3所示，通过以大约90°±10°向下弯曲上盖42的延伸部，然后当其自身形成没有锋利边缘的邻接面时，折回该延伸部的端部来形成弹性夹子55。

参考图4和5，对于OSA笼子65，夹子包括板簧（leaf spring）66，板簧66横跨OSA笼子25的电气端的每个开口延伸，以啮合焊接片41和电引线28和36下面的TOSA31和ROSA34的端部。理想地，每一个板簧66的一端与OSA笼子25的相应侧壁43和44成一体，同时另一端固定到分隔壁46。典型地，形成的板簧66包括弓形部分，弓形部分的中点延伸进入OSA笼子25，以啮合TOSA31和ROSA34。

弯曲的夹子67，从第一侧壁43和第二侧壁44的每一个延伸，被设置在OSA笼子25的光学端，以啮合TOSA31和ROSA34的相对端。理想地，弯曲的夹子67与相应的第一侧壁43和第二侧壁44成一体，其外部自由端向回弯曲，以啮合相应的OSA31和OSA34。

采用匹配收发器模块设计的固定装置来将OSA31和OSA34，笼子25或65以及PCBA26组装到一起。OSA笼子组件的组装顺序如下：

首先，利用夹子，即弹性夹子55或板簧66，将笼子25/65与OSA31和OSA34组装，以将OSA31和OSA34固定在笼子25/65内。使用延伸穿过开口49的工具对准并调整OSA31和OSA34；

其次，通过将PCBA26的边缘滑动进入焊接片41的槽口48，来将OSA笼子组件和PCBA26在固定装置内对准，使得OSA引线28和36对准PCBA26上的相应的电迹引线；

再次，将焊接片41焊接到PCBA26上；

最后，将OSA31和OSA34的OSA引线28和36固定（例如焊接）到PCBA26。

通过在固定OSA引线28和36之前固定焊接片41，笼子25/65限制了OSA31、OSA34和PCBA26之间沿着X、Y和Z方向的相对运动。OSA31、OSA34和PCBA26之间相对运动产生的力将首先由笼子25/65承担，然后传递到OSA引线28和36。因此，OSA31、OSA34和PCBA26之间的连接由笼子25/65加强，即笼子25/65起到为OSA引线减少应力的作用。因此，将显著降低OSA-PCBA连接区域相关的潜在问题，例如，PCBA焊点折断，PCBA垫升高和OSA针折断等。

理想地，笼子25/65由一块单片金属形成，其中第一侧壁43和第二侧壁44从盖42向下弯曲并与其垂直。可将弹性指状物55周围的材料从盖42冲压出来（punched out），然后可将弹性指状物55折叠到位。开口49和孔52可从盖42简单地冲压出来。可将焊接片41和弹性指状物66和67周围的材料从第一侧壁43和第二侧壁44的每一端冲压出来，并且可将弹性指状物66弯曲到位。侧壁46可通过切去一部分盖42并将其平行于第一侧壁43和第二侧壁44向下折叠而形成，从而露出较短ROSA34的电接触的开口，并限定盖42的延伸部分，该延伸部分覆盖TOSA31的端部。

本发明理想地适于用在同时具有TOSA31和ROSA34的收发器模块中；然而，该笼子25/65可以用于具有一个或多个OSA的任何电光模块。

Claims (20)

1.一种用于至少一个光学子组件的笼子，包括：

外壳，其包括盖以及第一侧壁和第二侧壁，用于覆盖第一光学子组件OSA；

第一片和第二片，所述第一片和第二片分别从所述第一侧壁和所述第二侧壁延伸，用于容纳印刷电路板组件PCBA的边缘，所述印刷电路板组件PCBA被电连接到所述第一光学子组件OSA；以及

从所述外壳延伸的弹性夹子，用于将所述第一光学子组件OSA固定在所述外壳内。

2.根据权利要求1所述的笼子，其中所述第一片和第二片中的每一个包括第一指状物和第二指状物以及两者之间的槽口，用于接收所述印刷电路板组件PCBA的边缘。

3.根据权利要求1所述的笼子，其中所述第一片和所述第二片与所述外壳的所述第一侧壁和所述第二侧壁成一体。

4.根据权利要求1所述的笼子，其中所述弹性夹子包括从所述盖的相对端向下延伸的第一弹性夹子和第二弹性夹子，并且其中所述第一弹性夹子和所述第二弹性夹子的外部自由端分别与所述第一光学子组件OSA的相对端啮合。

5.根据权利要求4所述的笼子，其中所述弹性夹子与所述盖成一体。

6.根据权利要求1所述的笼子，其中所述弹性夹子包括从所述第一侧壁延伸的第一板簧，用于啮合所述第一光学子组件OSA。

7.根据权利要求6所述的笼子，其中所述第一板簧与所述第一侧壁成一体。

8.根据权利要求1所述的笼子，还包括从所述盖平行于所述第一侧壁和所述第二侧壁向下延伸，并在所述笼子的电气端形成第一开口和第二开口的分隔壁，所述第一光学子组件OSA和第二光学子组件OSA的电连接器分别穿过所述第一开口和所述第二开口延伸。

9.根据权利要求8所述的笼子，其中所述弹性夹子包括：

从所述第一侧壁到所述分隔壁延伸穿过所述第一开口的第一板簧；以及

从所述第二侧壁到所述分隔壁延伸穿过所述第二开口的第二板簧，用于啮合所述第二光学子组件OSA。

10.根据权利要求9所述的笼子，其中所述第一板簧与所述第一侧壁成一体；并且其中所述第二板簧与所述第二侧壁成一体。

11.根据权利要求8所述的笼子，其中所述第一侧壁比所述第二侧壁长，以适合所述第一光学子组件OSA的长度，其中所述第一光学子组件OSA的长度大于所述第二光学子组件OSA的长度；

其中所述分隔壁沿着所述第一光学子组件OSA的端部延伸，所述第一光学子组件OSA的端部延伸超过所述第二光学子组件OSA；以及

其中所述盖包括延伸覆盖所述第一光学子组件OSA的所述端部的矩形部分。

12.一种收发器，包括：

发送光学子组件TOSA，用于将电信号转换成光信号，并将所述光信号传输到光网络，所述发送光学子组件TOSA包括从其延伸的电引线；

接收光学子组件ROSA，用于将光信号转换成电信号，并将所述电信号传输到主装置，所述接收光学子组件ROSA包括从其延伸的电引线；

印刷电路板组件PCBA，包括电迹引线，激光驱动器以及后级放大器，其中，所述电迹引线直接固定到来自所述发送光学子组件TOSA和所述接收光学子组件ROSA的电引线上，所述激光驱动器通过所述电迹引线被连接到所述发送光学子组件TOSA，所述后级放大器通过所述电迹引线被连接到所述接收光学子组件ROSA；以及

笼子，包括：

外壳，所述外壳包括盖以及第一侧壁和第二侧壁，用于覆盖所述发送光学子组件TOSA和所述接收光学子组件ROSA；以及

第一片和第二片，所述第一片和第二片分别从所述第一侧壁和所述第二侧壁延伸，并被固定到所述印刷电路板组件PCBA的边缘，所述第一侧壁和所述第二侧壁分别邻接所述发送光学子组件TOSA和所述接收光学子组件ROSA的电引线。

13.根据权利要求12所述的收发器，其中所述第一片和第二片中的每一个包括第一指状物和第二指状物，以及两者之间的槽口，用于容纳所述印刷电路板组件PCBA的边缘。

14.根据权利要求12所述的收发器，其中所述第一片和第二片与所述外壳的第一侧壁和第二侧壁成一体。

15.根据权利要求12所述的收发器，其中所述笼子还包括弹性夹子，所述弹性夹子从所述外壳延伸，用于将所述发送光学子组件TOSA和所述接收光学子组件ROSA固定在所述外壳内。

16.根据权利要求15所述的收发器，其中所述弹性夹子包括从所述盖的一端向下延伸以分别啮合所述发送光学子组件TOSA和所述接收光学子组件ROSA的一端的第一弹性夹子和第二弹性夹子，以及从所述盖向下延伸以啮合所述发送光学子组件TOSA和所述接收光学子组件ROSA的相对端的第三弹性夹子。

17.根据权利要求15所述的收发器，其中所述弹性夹子包括分别从所述第一侧壁和所述第二侧壁延伸，以分别啮合所述发送光学子组件TOSA和所述接收光学子组件ROSA的第一板簧和第二板簧。

18.根据权利要求17所述的收发器，其中所述第一板簧和所述第二板簧中的每一个包括弓形部分，每个所述弓形部分的中点分别邻接所述发送光学子组件TOSA和所述接收光学子组件ROSA。

19.根据权利要求12所述的收发器，还包括从所述盖平行于所述第一侧壁和所述第二侧壁向下延伸，并在所述笼子的电气端形成第一开口和第二开口的分隔壁，所述接收光学子组件ROSA和所述发送光学子组件TOSA的电连接器分别穿过所述第一开口和第二开口延伸。

20.根据权利要求19所述的收发器，其中所述第一侧壁比所述第二侧壁长，以适合所述发送光学子组件TOSA的长度，其中所述发送光学子组件TOSA的长度大于所述接收光学子组件ROSA的长度；

其中所述分隔壁沿着所述发送光学子组件TOSA的端部延伸，所述TOSA的端部延伸超过所述接收光学子组件ROSA；

其中所述盖包括延伸覆盖所述发送光学子组件TOSA的端部的矩形部分；以及

其中所述印刷电路板组件PCBA包括附加部分，所述附加部分延伸接触所述接收光学子组件ROSA的电引线。