CN106483609A - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光模块，包括本发明实施例中的光模块，包括：驱动芯片、发射光芯片和电路板，所述发射光芯片的引线点与发光孔位于同一侧，所述发射光芯片的引线点、所述驱动芯片的引线点分别与所述电路板接触，所述发射光芯片的引线点与所述驱动芯片的引线点位于同一水平面上，所述发射光芯片的引线点与所述驱动芯片的引线点通过所述电路板上的走线连接，所述电路板上设有通孔，所述发射光芯片的发光孔发出的光束穿过所述通孔。通过将发射光芯片和驱动芯片的引线点设置在同一水平面上，可以减少发射光芯片与驱动芯片之间的引线的长度，从而减小通道间的引线串扰。

Description

一种光模块

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体的涉及一种光模块。

背景技术

在高速并行光模块领域，随着传输速率的不断提高，对驱动芯片、收发光芯片的封装要求越来越高，芯片之间距离要求越来越近，处理不当就会导致存在明显的串扰问题。

为了减少串扰问题，业界提出了多种减少串扰的方法，如图1所示，驱动芯片11和收发光芯片12设置在PCB(Printed Circuit Board，印制线路板)13上，驱动芯片11的引线点位于驱动芯片11的下表面，收发光芯片12的引线点位于收发光芯片12的上表面。其中，驱动芯片11采用倒扣焊工艺连接到PCB13上，且驱动芯片11和收发光芯片12之间的引线14在驱动芯片一侧采用倒扣焊工艺连接，在收发光芯片12一侧采用引线工艺连接。通过该方案制作的光模块，芯片之间的引线长度过长，容易引起串扰问题。

发明内容

本发明实施例提供一种光模块，用以解决现有技术中存在驱动芯片和收发光芯片之间引线长度过长，导致通道间存在明显串扰的问题。

本发明实施例提供一种光模块，包括：

驱动芯片、发射光芯片和电路板；

所述发射光芯片的引线点与发光孔位于同一侧；

所述发射光芯片的引线点、所述驱动芯片的引线点分别与所述电路板接触，所述发射光芯片的引线点与所述驱动芯片的引线点位于同一水平面上，所述发射光芯片的引线点与所述驱动芯片的引线点通过所述电路板上的走线连接；

所述电路板上设有通孔，所述发射光芯片的发光孔发出的光束穿过所述通孔。

相应地，本发明实施例还提供了一种光模块，包括：

驱动芯片、接收光芯片和电路板；

所述接收光芯片的引线点与收光孔位于同一侧；

所述接收光芯片的引线点、所述驱动芯片的引线点分别与所述电路板接触，所述接收光芯片的引线点与所述驱动芯片的引线点位于同一水平面上，所述接收光芯片的引线点与所述驱动芯片的引线点通过所述电路板上的走线连接；

所述电路板上设有通孔，所述接收光芯片的收光孔接收穿过所述通孔的光束。

本发明实施例中的光模块，包括：驱动芯片、发射光芯片和电路板，所述发射光芯片的引线点与发光孔位于同一侧，所述发射光芯片的引线点、所述驱动芯片的引线点分别与所述电路板接触，所述发射光芯片的引线点与所述驱动芯片的引线点位于同一水平面上，所述发射光芯片的引线点与所述驱动芯片的引线点通过所述电路板上的走线连接，所述电路板上设有通孔，所述发射光芯片的发光孔发出的光束穿过所述通孔。通过将发射光芯片和驱动芯片的引线点设置在同一水平面上，可以减少发射光芯片与驱动芯片之间的引线的长度，从而减小通道间的引线串扰。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中一种驱动芯片和收发光芯片的连接结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种光模块的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种光模块的剖视图；

图4为本发明实施例提供的一种光模块的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种光模块的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种光模块的俯视图；

图7为本发明实施例提供的一种光模块的仰视图；

图8为本发明实施例提供的另一种光模块的俯视图；

图9为本发明实施例提供的另一种光模块的仰视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚，完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中，涉及的技术术语如下：

1、PCB，是在覆铜板上贴上干膜，经曝光显影、蚀刻形成导电线路图形在电子产品起到电流导通与信号传送的作用,是电子原器件的载体。

2、倒扣焊工艺(英文：Flip-Chip Technology)，通过芯片上的凸点直接将器件朝下互连到基板、载体或者电路板上。

3、VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，垂直腔面发射激光器)具有体积小、圆形输出光斑、单纵模输出、阈值电流小、价格低廉、易集成为大面积阵列等优点，广泛应用与光通信、光互连、光存储等领域。

图2示出了一种光模块的外部结构，从图2中可以看出，该光模块包括：金手指21、电路板22、光模块透镜组件23和光纤带24。如果光模块透镜组件23的下方的激光器为VCSEL，则VCSEL发出的光通过光纤带24进行传输。

具体的，图3示出了该光模块的剖视结构，如图3所示，该光模块具体包括：驱动芯片31、激光器32、电路板33、光纤带34、保护外壳35、激光器收光区或发光区36、平行光透镜37、光折射明面38和外壳内腔体39。在该光模块中，激光器32的为发射光芯片VCSEL时，驱动芯片31驱动激光器32进行发射光信号，光信号穿过平行光透镜37，经过光折射明面38的折射之后再进入到平行光透镜37，然后入射到光纤带34中，在光纤带34中进行传输。

其中，激光器32和驱动芯片31是通过导电胶粘贴在电路板33上的，激光器32和驱动芯片31之间通过金线打线进行连接。由于激光器32和驱动芯片31的高度不一致，导致金线打线长度过长，从而引起通道间的串扰。

为了解决上述问题，在本发明实施例中，光需要穿过电路板，相应地图3中的结构需要发生变化，本发明实施例对上述光模块进行了改进，如图4所示，本发明实施例提供了一种光模块，该光模块包括：

驱动芯片41、发射光芯片42和电路板43；

发射光芯片42的引线点与发光孔位于同一侧；

发射光芯片42的引线点、驱动芯片41的引线点分别与电路板43接触，发射光芯片42的引线点与驱动芯片41的引线点位于同一水平面上，发射光芯片42的引线点与驱动芯片41的引线点通过电路板上的走线44连接，固定于电路板43上；

电路板43上设有通孔，发射光芯片42的发光孔发出的光束穿过所述通孔。

在本发明实施例中，驱动芯片41驱动发射光芯片42进行发射光束，该光束会穿过电路板43上的通孔。在电路板43上通孔位置处的远离发射光芯片42发光孔的一端还设置有透镜45，该透镜45与发射光芯片42的发光孔耦合，发射光芯片42发射的光束投射到透镜45上，穿过该透镜45，入射到光纤带中，通过光纤带进行传输。该透镜45是固定在电路板43上的透镜支架上的，该透镜45为透镜组合，通过透镜组合将发光孔发射的光束进行传输至光纤带中。该透镜45的固定方式具体可见图2和图3中光模块透镜组件中的透镜固定方式，透镜支架可以是光模块的保护外壳，透镜45可以固定在该保护外壳上。

为了能够减小驱动芯片41和发射光芯片42之间的引线长度，本发明实施例将驱动芯片41和发射光芯片42倒装在电路板43上，芯片倒装在电路板43上是通过倒扣焊工艺实现的，倒扣焊工艺是将芯片的有源区面对这电路板43，通过芯片上呈阵列排列的焊点实现芯片与电路板43的连接。这种方式可以减小芯片之间的互联长度，减小信号延迟，提高了芯片的电气性能。而现有技术是将芯片的有源区面朝上，背对电路板43通过导电胶进行固定，芯片之间是通过金线打线的工艺进行互联。

由于，发射光芯片42的发光孔与发射光芯片42的有源区位于同一侧，即发射光芯片42的引线点与发光孔位于同一侧，为了能够实现发射光芯片42倒装在电路板43上，本发明实施例在电路板43上发光孔所对应的位置处，设置了通孔，即发光孔发出的光束可以穿过通孔发出。具体地，该通孔的中垂线与发光孔的中垂线可以重合，且该发光孔发出的光束可以完全穿过该通孔，不受通孔周边的电路板43遮挡。如果发射光芯片42为单个激光器，则通孔的直径大于该发光孔的直径。如果发射光芯片42为激光器阵列即VCSEL阵列，则通孔的宽度大于该发光孔的直径，具体尺寸可以根据实际应用进行调整，本发明不做具体限制。

发射光芯片42的引线点、驱动芯片41的引线点分别焊接在电路板43上，发射光芯片42的引线点与驱动芯片41的引线点位于同一水平面上，发射光芯片42与驱动芯片41可以通过电路板43上的走线44，将发射光芯片42的引线点与驱动芯片41的引线点进行连接。发射光芯片42与驱动芯片41之间的走线44可以为直线，且可以是发射光芯片42的引线点到驱动芯片41的引线点之间的所有走线44中最短的一条直线，因为这种连接方式比现有技术中的连接方式距离短，而走线44是直线这种方式进一步缩短了距离，具体如图4所示。而现有技术是将驱动芯片41的引线点和发射光芯片42的引线点背对电路板43，通过导电胶粘贴在电路板43上，然后通过金线打线的工艺将驱动芯片41的引线点和发射光芯片42的引线点连接，这种工艺在制作过程中，通过导电胶进行固定，实现固定需要较大的空间，使得驱动芯片41与发射光芯片42之间的距离比较远，相应地，驱动芯片41的引线点与发射光芯片42的引线点的距离也比较远，因此驱动芯片41与发射光芯片42之间的引线的长度过长，从而导致通道间出现串扰，尤其在高速并行光模块中，现象更加明显。本发明实施例通过电路板43上的走线44连接驱动芯片41的引线点和发射光芯片42的引线点，可以使得驱动芯片41和发射光芯片42互联的引线长度最短，从而降低通道间的串扰问题。

本发明实施例中，电路板43可以是PCB板，本发明实施例仅是示例作用，对此不做限制。

举例来说，在高速并行光模块中，驱动芯片41设置在PCB上，发射光芯片42可以是VCSEL，在现有技术中，驱动芯片41和收发光芯片42都是使用金线打线技术连接两个芯片的引线点的，这种方式能够引起通道间的信号串扰。

VCSEL可以包括多个垂直腔发射激光器，如1×1阵列，1×4阵列、1×8阵列，1×12阵列。该VCSEL采用金属有机化学汽相沉积工艺实现的，单个垂直腔发射激光器的发光孔的直径可以为20μm，半发散角度可以为18°。本发明实施例中的垂直腔发射激光器的参数仅是示例作用，具体应用时，根据实际情况选择参数。

该VCSEL在工作时，从发光孔发射出的光为高质量的圆形光束，通过有源对准技术经过透镜45进入到光纤中，在光纤中进行传输。

一个驱动芯片41可以连接一个VCSEL，驱动芯片41与VCSEL之间通过PCB走线进行连接。通过PCB走线，避免了在并行高速传输时会产生串扰。

上述实施例表明，光模块包括：驱动芯片41、发射光芯片42和电路板43，所述发射光芯片42的引线点与发光孔位于同一侧，所述发射光芯片42的引线点、所述驱动芯片41的引线点分别与所述电路板43接触，所述发射光芯片42的引线点与所述驱动芯片41的引线点位于同一水平面上，所述发射光芯片42的引线点与所述驱动芯片41的引线点通过所述电路板43上的走线44连接，固定于所述电路板43上，所述电路板43上设有通孔，所述发射光芯片42的发光孔发出的光束穿过所述通孔。通过将发射光芯片42和驱动芯片41的引线点设置在同一水平面上，可以减少发射光芯片42与驱动芯片41之间的引线的长度，从而减小通道间的引线串扰。

相应地，本发明实施例还提供了一种光模块，如图5所示，该光模块具体包括：

驱动芯片51、接收光芯片52和电路板53；

所述接收光芯片52的引线点与收光孔位于同一侧；

所述接收光芯片52的引线点、所述驱动芯片51的引线点分别与所述电路板53接触，所述接收光芯片52的引线点与所述驱动芯片51的引线点位于同一水平面上，所述接收光芯片52的引线点与所述驱动芯片51的引线点通过所述电路板53上的走线54连接，固定于所述电路板53上；

所述电路板53上设有通孔，所述接收光芯片52的收光孔接收穿过所述通孔的光束。

在本发明实施例中，驱动芯片51驱动接收光芯片52进行接收光束，该光束穿过电路板53上的通孔入射到接收光芯片52上的收光孔上，被接收光芯片52接收。在电路板53上通孔位置处的远离接收光芯片52收光孔的一端还设置有透镜55，该透镜55与接收光芯片52的收光孔耦合，光纤带传输的光束，穿过该透镜55，入射到接收光芯片52的收光孔上。该透镜55是固定在电路板53上的透镜支架上的，该透镜55为透镜组合，可以通过透镜55改变光的传输方向。该透镜55的固定方式具体可见图2和图3中光模块透镜组件中的透镜固定方式，透镜支架可以是光模块的保护外壳，透镜55可以固定在该保护外壳上。

为了能够减小驱动芯片51和接收光芯片52之间的引线长度，本发明实施例将驱动芯片51和接收光芯片52倒装在电路板53上，芯片倒装在电路板53上是通过倒扣焊工艺实现的，倒扣焊工艺是将芯片的有源区面对这电路板53，通过芯片上呈阵列排列的焊点实现芯片与电路板53的连接。这种方式可以减小芯片之间的互联长度，减小信号延迟，提高了芯片的电气性能。而现有技术是将芯片的有源区面朝上，背对电路板53通过导电胶进行固定，芯片之间是通过金线打线的工艺进行互联。

由于，接收光芯片52的收光孔与接收光芯片52的有源区位于同一侧，即接收光芯片52的引线点与收光孔位于同一侧，为了能够实现接收光芯片52倒装在电路板53上，本发明实施例在电路板53上收光孔所对应的位置处，设置了通孔，即收光孔通过该通孔接收光束。具体地，该通孔的中垂线与收光孔的中垂线可以重合，且光纤带传输的光束可以完全穿过该通孔，被收光孔接收，不受通孔周边的电路板53遮挡。如果接收光芯片52为单个激光器，则通孔的直径大于该收光孔的直径。如果接收光芯片52为激光器阵列即PD(Photo-Diode，光电探测器)阵列，则通孔的宽度大于该收光孔的直径，具体尺寸可以根据实际应用进行调整，本发明不做具体限制。

接收光芯片52的引线点、驱动芯片51的引线点分别焊接在电路板53上，接收光芯片52的引线点与驱动芯片51的引线点位于同一水平面上，接收光芯片52与驱动芯片51可以通过电路板53上的走线54，将接收光芯片52的引线点与驱动芯片51的引线点进行连接。接收光芯片52与驱动芯片51之间的走线54可以为直线，且可以是接收光芯片52的引线点到驱动芯片51的引线点之间的所有走线54中最短的一条直线，因为这种连接方式比现有技术中的连接方式距离短，而走线54是直线这种方式进一步缩短了距离，具体如图5所示。而现有技术是将驱动芯片51的引线点和接收光芯片52的引线点背对电路板53，通过导电胶粘贴在电路板53上，然后通过金线打线的工艺将驱动芯片51的引线点和接收光芯片52的引线点连接，这种工艺在制作过程中，通过导电胶进行固定，实现固定需要较大的空间，使得驱动芯片51与接收光芯片52之间的距离比较远，相应地，驱动芯片51的引线点与接收光芯片52的引线点的距离也比较远，因此驱动芯片51与接收光芯片52之间的引线的长度过长，从而导致通道间出现串扰，尤其在高速并行光模块中，现象更加明显。本发明实施例通过电路板53上的走线54连接驱动芯片51的引线点和接收光芯片52的引线点，可以使得驱动芯片51和接收光芯片52互联的引线长度最短，从而降低通道间的串扰问题。

本发明实施例中，驱动芯片51可以是TIA(Transimpedance Amplifer，跨阻放大器)，TIA芯片是一种高宽带的优点，一般用于高速电路中，即在光电传输中普遍使用。TIA芯片可以驱动PD芯片，PD芯片为一种光电转换的接收光芯片，可以将光信号转换为电信号。

本发明实施例还提供了一种光模块，该光模块具体包括：

驱动芯片、收发光芯片和电路板；

收发光的引线点与收发光孔位于同一侧；

收发光芯片的引线点、驱动芯片的引线点分别与电路板接触，收发光芯片的引线点与驱动芯片的引线点位于同一水平面上，收发光芯片的引线点与驱动芯片的引线点通过电路板上的走线连接，固定于电路板上；电路板上设有通孔。

本发明实施例中的收发光芯片为既可以接收光束又可以发射光束的芯片，该收发光芯片与驱动芯片的具体连接关系，可以见上述实施例。

相应地，为了更好的解释本发明，图6和图7分别示出了一种光模块的俯视结构和仰视结构，如图6和图7所示，在电路板63上，设有驱动芯片61和1×8阵列的收发光芯片62，驱动芯片61和收发光芯片62之间通过电路板走线64连接。电路板上的通孔65的设置的收发光芯片62的下方，与收发光芯片62的收发光孔66相对应。通过图7可以看到，在通孔65中可以看到8个收发光孔66，通孔65的宽度大于收发光孔66的直径。本发明实施例中，该收发光芯片62可以替换为发射光芯片或者接收光芯片。

图8和图9分别示出了另一种光模块的俯视结构和仰视结构，如图8和图9所示，在电路板83上，设有驱动芯片81和一个的收发光芯片82，驱动芯片81和收发光芯片82之间通过电路板走线84连接。电路板上的通孔85的设置的收发光芯片82的下方，与收发光芯片82的收发光孔86相对应。通过图9可以看到，在通孔85中可以看到1个收发光孔86，该通孔85的宽度大于该收发光86的直径。本发明实施例中，该收发光芯片82可以替换为发射光芯片或者接收光芯片。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种光模块，其特征在于，包括：

驱动芯片、发射光芯片和电路板；

所述发射光芯片的引线点与发光孔位于同一侧；

所述发射光芯片的引线点、所述驱动芯片的引线点分别与所述电路板接触，所述发射光芯片的引线点与所述驱动芯片的引线点位于同一水平面上，所述发射光芯片的引线点与所述驱动芯片的引线点通过所述电路板上的走线连接；

所述电路板上设有通孔，所述发射光芯片的发光孔发出的光束穿过所述通孔。

2.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，还包括：透镜；

所述透镜位于所述通孔远离所述发光孔的一端。

3.如权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述透镜粘贴于所述电路板的固定支架上。

4.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述通孔的宽度大于所述发光孔的直径。

5.一种光模块，其特征在于，包括：

驱动芯片、接收光芯片和电路板；

所述接收光芯片的引线点与收光孔位于同一侧；

所述接收光芯片的引线点、所述驱动芯片的引线点分别与所述电路板接触，所述接收光芯片的引线点与所述驱动芯片的引线点位于同一水平面上，所述接收光芯片的引线点与所述驱动芯片的引线点通过所述电路板上的走线连接；

所述电路板上设有通孔，所述接收光芯片的收光孔接收穿过所述通孔的光束。

6.如权利要求5所述的光模块，其特征在于，还包括：透镜；

所述透镜位于所述通孔远离所述收光孔的一端。

7.如权利要求6所述的光模块，其特征在于，所述透镜粘贴于所述电路板的固定支架上。

8.如权利要求5所述的光模块，其特征在于，所述通孔的宽度大于所述收光孔的直径。