CN107861201A - 一种光学次模块及光模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学次模块及光模块，涉及光通信领域，本发明实施例提供了一种光学次模块，包括壳体、第一电路板、第二电路板、第一光电器件及第二光电器件；壳体的侧壁具有开口，第一光电器件及第二光电器件分别位于壳体中；第一电路板的边缘穿过开口进入壳体，第一电路板的边缘具有第一焊接区域及缺口；第二电路板的边缘穿过开口进入壳体，第二电路板的边缘具有第二焊接区域；第一焊接区域在第二电路板的投影不与第二焊接区域重合；第二光电器件采用打线方式经过缺口与第二焊接区域连接;第一光电器件采用打线方式与第一焊接区域连接。不同光电器件通过不同的电路板连接，缺口可以避免第一电路板遮挡第二焊接区域。

Description

一种光学次模块及光模块

技术领域

本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种光学次模块及光模块。

背景技术

光模块主要由壳体、主电路板及光学次模块组成。壳体用于将电路板及光学次模块封装在一起，主电路板上设置有驱动芯片及MCU等电芯片，光学次模块里封装有激光芯片和/或光探测器等光电芯，主电路板与光学次模块之间电连接，主电路板与外部上位机连接实现供电及电信号传输，光学次模块与外部光纤等传光介质连接实现光传输。

图1为本发明实施例对比技术提供的一种光学次模块结构示意图。如图1所示，光学次模块包括具有开口的壳体100，电路板101通过开口进入壳体，以与壳体内的激光芯片及光探测芯片等光电芯片电连接，电路板101的末端具有与电路板连接的焊接区域103。电路板虽然可以实现与光电芯片的短距离电连接，但难以实现发射信号与接收信号间良好的电隔离，不利于高速信号的传输。

发明内容

本发明实施例提供一种光学次模块，在电路板与光电芯片短距离电连接的基础上，实现了良好的电隔离。

为了实现上述发明目的，本发明实施例采用如下技术方案：

本发明实施例提供了一种光学次模块，包括壳体、第一电路板、第二电路板、第一光电器件及第二光电器件；

壳体的侧壁具有开口，第一光电器件及第二光电器件分别位于壳体中；

第一电路板的边缘穿过开口进入壳体，第一电路板的边缘具有第一焊接区域及缺口；

第二电路板的边缘穿过开口进入壳体，第二电路板的边缘具有第二焊接区域；

第一焊接区域在第二电路板的投影不与第二焊接区域重合；

第二光电器件采用打线方式经过缺口与第二焊接区域连接;

第一光电器件采用打线方式与第一焊接区域连接。

本发明实施例提供了一种光模块，包括上述光学次模块。

壳体的侧壁形成开口，使得第一电路板的边缘及第二电路板的边缘可以穿过开口进入壳体，而第一电路板的边缘与第二电路板的边缘是电路延伸的末端，用于与光电器件实现电连接；

第一光电器件采用打线方式与第一焊接区域连接，第二光电器件采用打线方式与第二焊接区域连接，不同光电器件通过不同的电路板连接，实现了物理上的电信号隔离；

第一焊接区域在第二电路板的投影不与第二焊接区域重合，使得第一焊接区域与第二焊接区域呈上下布局且左右错位的位置排布；

第一电路板的边缘具有第一焊接区域及缺口，缺口可以避免第一电路板遮挡第二焊接区域，使得第二光电器件可以采用打线方式经过缺口与第二焊接区域连接，这在符合打线工艺要求的基础上，实现了电路板与光电芯片短距离连接。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，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申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例对比技术提供的一种光学次模块；

图2为本发明实施例提供的光学次模块结构示意图；

图3为本发明实施例提供的光学次模块内部结构示意图；

图4为本发明实施例提供的光学次模块内部分解结构示意图；

图5为本发明实施例另一内部结构示意图。

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作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。

光学次模块是光模块中主要的光电单元。有的光学次模块仅具有激光芯片，实现光发射的功能；有的光学次模块仅具有光探测芯片，实现光接收功能；还有的光学次模块同时具有激光芯片及光探测芯片，实现光发射及光接收的功能。其中，同时具有激光芯片及光探测芯片的光学次模块，其光学设计及电学设计比较复杂，具有较多的技术问题。

图1为本发明实施例对比技术提供的一种光学次模块。如图1所示，光学次模块的壳体100中包括激光芯片及光探测芯片两种光电芯片，采用穿过壳体的电路板101分别与激光芯片及光探测芯片电连接，以实现供电及电信号传输。电路板103的末端具有与光模块主电路板连接的焊接区域。在壳体的开口处设置封堵件102，以实现对壳体开口的密封。

上述电路板虽然与光电芯片的距离较近，可以实现短距离的打线连接，但是由于同时布设了发射信号线及接收信号线，发射信号及接收信号相互干扰，尤其是高速信号间的干扰特别严重，无法实现工业上理想的信号传输。

针对上述问题，本案发明人想到，可以采用两层电路板解决信号感染问题，即一层电路板传输发射信号，另一层电路板传输接收信号，通过两层电路板实现物理隔离，即可避免同一层电路板上两种信号的干扰问题。

然而，信号干扰问题得到改善，但是出现了两层电路板与光电器件的连线问题。

未改进前，对比技术中的电路板只有一层，很容易与光电芯片实现近距离的打线连接；改进后，电路板为两层，为了打线方便，参考其他对比技术，可以将两层电路板的打线端错开形成台阶结构，这样可以实现打线工艺，但是只有一层电路板保持了改进前的近距离打线连接，另一层电路板的打线距离相对变远，较远的打线距离不利于高速信号的传输。

对此，本案发明人提出一种光学次模块，解决了上述技术问题。

本发明实施例提供了一种光学次模块，包括壳体、第一电路板、第二电路板、第一光电器件及第二光电器件；

壳体的侧壁具有开口，第一光电器件及第二光电器件分别位于壳体中；

第一电路板的边缘穿过开口进入壳体，第一电路板的边缘具有第一焊接区域及缺口；

第二电路板的边缘穿过开口进入壳体，第二电路板的边缘具有第二焊接区域；

第一焊接区域在第二电路板的投影不与第二焊接区域重合；

第二光电器件采用打线方式经过缺口与第二焊接区域连接;

第一光电器件采用打线方式与第一焊接区域连接。

本发明实施例提供了一种光模块，包括上述光学次模块。

本发明实施例提供的光学次模块，由壳体封装第一光电器件及第二光电器件，所以第一光电器件及第二光电器件置于壳体中。

为了便于壳体封装成密闭的腔体，为了让电路板连接壳体内外，壳体的侧壁形成开口，使得第一电路板的边缘及第二电路板的边缘可以穿过开口进入壳体，而第一电路板的边缘与第二电路板的边缘是电路延伸的末端，用于与光电器件实现电连接，具体地，第一电路板的边缘具有第一焊接区域，第二电路板的边缘具有第二焊接区域，焊接区域设置有焊盘或芯片，便于与光电器件实现打线的电连接；

第一光电器件采用打线方式与第一焊接区域连接，第二光电器件采用打线方式与第二焊接区域连接，不同光电器件通过不同的电路板连接，实现了物理上的电信号隔离；

进一步的，第一焊接区域在第二电路板的投影不与第二焊接区域重合，使得第一焊接区域与第二焊接区域呈上下布局且左右错位的位置排布；

第一电路板的边缘具有第一焊接区域及缺口，缺口可以避免第一电路板遮挡第二焊接区域，使得第二光电器件可以采用打线方式经过缺口与第二焊接区域连接，这在符合打线工艺要求的基础上，实现了第一焊接区域与第一光电器件之间的距离，可以等于第二焊接区域与第二光电器件之间的距离。

第一电路板可以是柔性电路板，也可以是硬质电路板或印制电路板（PCB）；第二电路板可以是柔性电路板，也可以是硬质电路板或印制电路板（PCB）。

具体地，为了进一步加强第一电路板与第二电路板的电隔离，在第一电路板与第二电路板之间垫设电隔离材料，同时还可以起到固定支撑电路板的作用。

图2为本发明实施例提供的光学次模块结构示意图。如图2所示，本发明实施例提供的光学次模块包括壳体200及光纤适配器203，壳体200的一侧具有开口204，第一电路板201及第二电路板202分别通过开口204伸入壳体200内。第一电路板201及第二电路板202分别实现了壳体内光电芯片与主电路板之间的电连接，光纤适配器203实现了壳体内光电芯片与光模块外部的光连接。

图3为本发明实施例提供的光学次模块内部结构示意图。如图3所示，壳体内具有衬底305，衬底305用于放置第一光电器件及第二光电器件，同时对衬底的结构设计可以适当调整第一电路板、第一光电器件及第二光电器件的高度，以便于电路连接及光路对准。第一电路板201的表面具有第一焊接区域301，第二电路板202的表面具有第二焊接区域302。第一焊接区域301是第一电路板201通过开口伸入壳体的部分，第二焊接区域302是第二电路板202通过开口伸入壳体的部分。具体地，如图3所示，第一焊接区域301具有芯片，第二焊接区域302具有焊盘。

第一电路板201与第二电路板202空间上重合放置，第一焊接区域301在第二电路板202的表面具有投影，即第一焊接区域301位于第二电路板202的正上方；第二焊接区域302的上方是净空区域，即第二焊接区域302的上方不被第一电路板201遮盖；

具体地，第一电路板201的边缘具有第一焊接区域301及缺口，第一焊接区域301在第二电路板202的表面具有投影，且该投影不位于第二焊接区域302，这使得第一焊接区域与第二焊接区域在三维空间的至少两个维度上错开；第一电路板的缺口区域下方为第二电路板的第二焊接区域302，缺口是为了避让第二焊接区域302上的打线。

打线这种电连接方式，需要在被连接的两端上方形成弧状的空间连线，对于第二焊接区域302而言，第二焊接区域302通过打线方式与第二光电器件304电连接，在第二焊接区域302及第二光电器件304的上方需要净空区域，而第一电路板201位于第二电路板202的上方，为了形成上述净空区域，第二电路板202在第二焊接区域302的上方位置形成缺口，以避让对第二焊接区域302的打线。

第一焊接区域301与第一光电器件303电连接，第一焊接区域301可以相对第二电路板凸出。即第一电路板伸入壳体的边缘与第二电路板伸入壳体的边缘并不平齐，第一电路板相对第二电路板更加深入壳体，第一焊接区域与第一光电器件之间的距离，可以等于第二焊接区域与第二光电器件之间的距离。

图4为本发明实施例提供的光学次模块内部分解结构示意图。图4未示出第一电路板，如图4所示，在衬底305的表面设置有热沉403，第一电路板（未示出）铺设在热沉403表面。第二电路板延伸到衬底的边缘，第一电路板超过衬底的边缘延伸到衬底的表面，实现了第一电路板伸入壳体的边缘与第二电路板伸入壳体的边缘并不平齐，实现了第一电路板相对第二电路板更加深入壳体。

在第一电路板与第二电路板之间垫设有隔离层401，在隔离层上设置有跟随缺口402，跟随缺口402与第一电路板上的缺口具有同样的作用，都是为第二电路板上的第二焊接区域提供打线避让空间。

具体地，当第一电路板及第二电路板都是柔性电路板时，隔离层为第一电路板及第二电路板的依附物，第一电路板及第二电路板分别贴附在隔离层的上下两表面。

隔离层不仅起到依附作用，同时可以在电路板之间形成电磁隔离。

本发明实施例中，第一光电器件及第二光电器件可以是相同的光电器件，比如都是激光芯片，比如都是光探测芯片；也可以是不同的光电器件，比如一个是激光芯片，另一个是光探测芯片。

针对是不同光电器件的情形，本案进一步提出了改进方案。本发明实施例还包括位于壳体内的硬质电路板及光复用组件。硬质电路板是光探测芯片的依附载体，而光复用组件实现了多束光的合并与分离。

图5为本发明实施例另一内部结构示意图，如图5所示，壳体（未示出）内部还包括光复用组件300，光复用组件300实现了光的合束与分束。

如图4、图5所示，在衬底上还设置有硬质电路板404，硬质电路板的表面垂直于光复用组件300的光传播方向，在硬质电路板的表面设置第一光电器件，即在硬质电路板的表面设置光探测芯片303。

光探测芯片的光敏面是其外形上的主要结构，将光探测芯片设置在硬质电路板的表面，而且硬质电路板的表面垂直于光复用组件的出光方向，使得光探测芯片的光敏面朝向光复用组件，这样设计，来自光复用组件的光可以直接射到光敏面上，无需如对比技术一般，在光复用组件及光敏面之间设置实现大角度转折光路的光学器件，即可实现光复用组件与光敏面之间的光连接。

在对比技术中，光探测芯片同样设置在硬质电路板表面，但电路板的位置关系与本发明实施例不同，使得光探测芯片的光敏面与光复用组件的出光方向呈垂直关系，来自光复用组件的光需要经过其他光学器件实现大角度的光路转折，才可以射入光敏面上，这不仅增加了光学器件的数量，也需要提供额外的结构设计固定光学器件，本发明实施例仅改变硬质电路板的设置，即可避免上述弊端。

在上述本发明实施例提供的电路板设置中，光探测芯片与第一电路板边缘的第一焊接区域电连接，第一焊接区域与硬质电路板的表面呈垂直关系设置。为了便于电连接，硬质电路板的侧面具有延伸自其表面的电路，该电路在电路板的边沿呈大角度弯折的L型，在电路板相互垂直的两个表面之间形成电路连接。硬质电路板的侧面与第一焊接区域可以设置在同一平面，便于打线连接。

具体地，壳体中的衬底305，作为承载电路板、第一光电器件及第二光电器件的载体。衬底上可以根据需要设置台阶接口或垫接热沉等结构件，以改变电路板或第二光电器件或第一光电器件的位置，以便于与光复用组件的光传播方向匹配。

具体地，第一电路板延伸至衬底的上方，第二电路板延伸至衬底的边缘。第一电路板用于连接光探测芯片，第二电路板用于连接激光芯片。

在光复用组件与激光芯片之间、光复用组件与光探测芯片之间一般设置有光路整形透镜，而激光芯片与光复用组件之间的透镜设置相对复杂，而光探测芯片与光复用组件之间的透镜设置相对简单，所以光复用组件与光探测芯片之间的距离，可以小于光复用组件与激光芯片之间的距离。

根据上述关系，本发明实施例中，第一电路板延伸至衬底的上方，而第二电路板延伸至衬底的边缘，第一电路板相对第二电路板向光复用组件方向突出。缩短光探测芯片与光复用组件之间的距离，可以减小光在射入光敏面之前的的衰减。

上述本发明实施例的设计，同样便于在光学次模块中设置多路光发射和/或多路光接收。

本发明实施例提供一种光模块，包括上述光学次模块。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种光学次模块，其特征在于，包括

壳体、第一电路板、第二电路板、第一光电器件及第二光电器件；

所述壳体的侧壁具有开口，所述第一光电器件及所述第二光电器件分别位于所述壳体中；

所述第一电路板的边缘穿过所述开口进入所述壳体，所述第一电路板的边缘具有第一焊接区域及缺口；

所述第二电路板的边缘穿过所述开口进入所述壳体，所述第二电路板的边缘具有第二焊接区域；

所述第一焊接区域在所述第二电路板的投影不与所述第二焊接区域重合；

所述第一光电器件采用打线方式与所述第一焊接区域连接；

所述第二光电器件采用打线方式经过所述缺口与所述第二焊接区域连接。

2.如权利要求1所述的光学次模块，其特征在于，还包括分别位于壳体内的硬质电路板及光复用组件；

所述硬质电路板的表面垂直与所述光复用组件的光传播方向，所述硬质电路板的表面设置有所述第一光电器件，所述第一光电器件的光敏面朝向所述光复用组件。

3.如权利要求2所述的光学次模块，其特征在于，所述硬质电路板的侧面具有延伸自所述硬质电路板表面的电路。

4.如权利要求3所述的光学次模块，其特征在于，还包括位于所述壳体内的衬底，所述衬底的表面设置有所述硬质电路板及所述第一光电器件。

5.如权利要求4所述的光学次模块，其特征在于，所述第一电路板延伸至所述衬底的上方，所述第二电路板延伸至所述衬底的边缘。

6.如权利要求5所述的光学次模块，其特征在于，所述第一电路板与所述第二电路板之间垫设电隔离材料。

7.一种光模块，其特征在于，包括权1至权6任一所述的光学次模块。