CN108072943A - 光学模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光收发器，该光收发器设置有光学模块、电路板和壳部，其中，壳部内封装有光学模块和电路板。光学模块设置有通过柔性印刷电路(FPC)板与电路板上的电路连接的引线端子。FPC板在与光学模块的端部对应的弯曲部分处弯曲为使得FPC板的顶面处于内侧。FPC板的弯曲部分的背面设置有接地图案被去除的裸露部分。

Description

光学模块
技术领域
本发明涉及光收发器，具体地说，本发明涉及将均安装在光收发器内的光学模块与电路板连接起来的柔性印刷电路(FPC)。
背景技术
日本专利申请公开No.JP-2004-088020A已披露了FPC板和采用FPC板的电子设备。该日本专利申请中披露的FPC板设置有：顶面，其包括四个信号线和接地线；以及背面，其设置有一对接地图案，该对接地图案之间形成有没有接地图案的空间。另一日本专利申请公开No.JP-2007-281145A已披露了这样的FPC板：其包括设置有线路的表面以及与前述表面相反的另一表面，并且设置有一对屏蔽图案，在该对屏蔽图案之间形成有没有屏蔽图案的空间。FPC板可以沿该空间弯曲。又一日本专利申请公开No.JP-2012-134551A已披露了形成在FPC板上的传输线路。传输线路包括外部连接有导通孔、互联部和连接器的端子。互联部包括信号线和接地部，其中，接地部包括排列为沿FPC板的横向方向的阵列的导通孔以及在导通孔之间的空间。
通过FPC板接收电信号而发送光信号并且具有同轴壳体的常规光学模通常在光学模块的芯柱与FPC板之间设置支撑部件以便当FPC板邻近引线端子地弯曲时防止从光学模块的芯柱延伸且与FPC板固定的引线端子的断裂。支撑部件附接于芯柱从而完全覆盖芯柱。由于半导体激光二极管(LD)通常显示出相对较低的输入阻抗，因此在利用设置在FPC板上的传输线路所输送的电信号直接调制LD的光学模块中，传输线路具有例如20至30Ω的阻抗。
最近，随着要在光通信系统中发送的信息量的大幅度增加，在通信系统中采用的光学模块也已需要处理如此大量的信息，即，光学模块中所需的运行速度变得更高，有时超过10GHz或25GHz。当具有同轴壳体并且在具有超过10GHz的发送速度的光通信系统内使用的光学模块具有支撑部件时，支撑部件可能干扰信号线的设计阻抗并且使信号波形劣化。另一方面，当这种光学模块省去支撑部件时，由弯曲的FPC板引起的应力可能导致引线端子在根部处断裂。因此，光学模块或FPC板要求即使在光学模块不具有支撑部件时，引线端子也基本不受应力影响。
附图说明
从下面参考附图对本发明的优选实施例的详细描述中能更佳地理解上述和其它目的、方面以及优点，其中：
图1示出了根据本发明的实施例的光收发器的剖视图；
图2是示出光学模块、光学模块的引线端子以及附接到引线脚的柔性印刷电路(FPC)板的透视图；
图3A示出了根据本发明的实施例的FPC板的顶面，并且图3B示出了根据本发明的实施例的FPC板的背面；并且
图4A和图4B对具有支撑部件的常规光学模块的信号质量(图4A)与不具有任何支撑部件的本实施例的光学模块的信号质量(图4B)进行比较。
具体实施方式
接下来，将参考附图对根据本发明的实施例进行描述。在附图的描述中，彼此相同或相似的附图标记或符号将指彼此相同或相似的元件，并且不重复进行解释。
图1示出了根据本发明的实施例的光收发器1的剖视图，其中，光收发器1中安装有光学模块3，并且图2是光学模块3的透视图，其中光学模块3的引线端子5与柔性印刷电路(FPC)板10附接。光收发器1满足例如实现具有25Gbps的速度的光通信的小封装可插拔-28多源协议(SPF 28MSA)的标准。如图1所示，光收发器1除了包括光学模块3和FPC板10之外，还包括壳体2和电路板4。
壳体2内封装有光学模块3、FPC板10和电路板4。在光学模块3与电路板4之间形成发卡式弯曲部(hairpin bent)的FPC板10将光学模块3与电路板4电连接起来。具体地说，FPC板10的一个端部固定于光学模块3的芯柱3b，并且在芯柱3b的端部处朝向电路板4弯曲为使得FPC板10的顶面10A处于内侧。然后，形成发卡式弯曲部并且向后弯曲，即，朝向发卡式弯曲部的外侧弯曲为使得FPC板10的背面10B处于内侧，并且最后，将背面10B固定于电路板4的顶面4a。电路板4设置有顶面4a，在顶面4a上安置有用于发送/接收信号的电路。电路板4安装在壳体2内，使得电路板4的顶面4a与光学模块3的沿光收发器1的纵向延伸的光轴Oz平行。
光学模块3是被称为同轴发送器光学子组件(TOSA)的类型，同轴发送器光学子组件通过FPC板10从安置在电路板4上的电路接收电信号，将如此接收到的电信号转换为光信号，并且将该光信号向外发送。光学模块3在同轴壳体3a内安装有半导体激光二极管(LD)，在同轴壳体3a的后端设置有由金属制成的芯柱3b。以下描述假定方向“后”、“背”等对应于存在电路板4的一侧，同时，另一方向“前”、“向前”等是相对于电路板4来说的存在光学模块3的一侧。然而，这些限定仅仅出于解释的原因，并且这些限定不会影响本发明的范围。壳体3a还设置有沿光学模块3的光轴OZ从芯柱3b延伸的引线端子5。
图3A是示出FPC板10的顶面10A的平面图，并且，图3B也是平面图但示出了FPC板10的背面10B。FPC板10具有沿从一端10a到另一端10b的方向延伸的板状形状。具体地说，参考图1，FPC板10的一侧10b连接至芯柱3b并且另一侧10a连接至电路板4，从而形成顶面10A处于内侧的发卡式弯曲部。
FPC板10的顶面10A的一侧10a设置有焊盘11a至11g，以及分别从焊盘11b、11d和11e延伸的信号线12a和两个偏压线12b和12c。信号线12a输送提供给安装在光学模块3中的LD的电信号，其中，电信号具有例如25Gbps的速度。同时，偏压线12b和12c输送直流电(DC)信号的偏压。信号线12a可以与其阻抗相匹配。因此，信号线12a的宽度比偏压信号线12b和12c的宽度窄。
FPC板10的顶面10A在与设置有焊盘11a至11g的一侧10a相反的另一侧10b处还可以包括连接盘14和接地图案15。具有环形形状的连接盘14中接纳有引线端子5。FPC板10的背面10B设置有焊盘11a至11g以及与焊盘11a、11c、11f和11g中的一些连接的接地图案17。背面10B中的这些焊盘11a至11g与设置在电路板4的顶面4a上的端子焊接在一起。
FPC板10在其两侧，在顶面10A上的接地图案15与焊盘11a至11g之间可以进一步设置一对切口18。切口18可以形成与芯柱3b的端部对应的虚拟线P，并且FPC板10将沿着虚拟线P弯曲。另外，FPC板10的背面10B可以在将切口18连接起来的虚拟线P上设置裸露图案19，其中，裸露图案19去除了接地图案17(裸露图案19中不存在接地图案17)以露出FPC板10的裸露表面。与FPC板10上的其它部分相比，存在将切口18连接起来的虚拟线P以及裸露图案19的部分是容易弯曲的区域A，这是由于存在切口18以及没有接地图案17的裸露图案19。裸露图案19具有沿虚拟线P的伸长的椭圆形状，并且设置有贯穿FPC板10且横向并排布置的一对导通孔19a。未填充金属的导通孔19a可进一步有助于FPC板10在此处弯曲。
顶面10A上的接地图案15设置在相对于区域A更靠近用于引线端子5的连接盘14的一侧。接地图案15具有较大的宽度，并且接地图案15上具有金属膜。因此，即使当FPC板10将要在偏离区域A的部分处弯曲时，接地图案15也可以防止FPC板10在更靠近连接盘14的部分处弯曲。即，FPC板10易于在相对于区域A与接地图案15相反(即，更可靠近焊盘11a至11g)的部分处弯曲。接地图案15还设置有完全贯穿FPC板10的导通孔15a。导通孔15a填充有金属，这使得接地图案15更加刚硬，并且防止了FPC板10在朝接地图案15偏离于虚拟线P的部分处弯曲。
常规地，光学模块的芯柱通常设置有支撑部件以便当FPC板弯曲时释放引线端子受到的应力。然而，支撑部件可能会影响引线端子的阻抗以及FPC板的传输线路的阻抗，这会使信号波形劣化。在没有任何支撑部件的情况下，由弯曲的FPC板引起的应力集中在引线端子的根部，这可能使引线端子断裂。
在本实施例的光学模块中，未伴设支撑部件的FPC板10在背面10B中设置有裸露部分19，在裸露部分19处接地图形17被去除以露出FPC板10的裸露表面，并且附加地，FPC板10的顶面10A在更靠近弯曲部分A的区域中设置有接地图案15，接地图案15具有填充有金属的多个导通孔15a。因此，在要弯曲的区域A中设置裸露部分19并且设置与区域A相邻的接地图案15，这使得FPC板10在区域A处主动弯曲。因此，可以释放引线端子5的根部的应力而不使信号波形劣化。
图4A和图4B对当芯柱具有支撑部件时从光学模块输出的信号波形(图4)与当芯柱不具有任何支撑部件时从光学模块输出的信号波形(图4B)进行比较。如图4A所示，常规的光学模块显示出不稳定的高低电平(level)和散乱的抖动。另一方面，本实施例的光学模块可以显示出稳定的电平和收小的抖动。
虽然已出于示例的目的描述了本发明的具体实施例，但对于本领域的技术人员而言显而易见的是可以进行许多变型和修改。因此，所附权利要求书意图涵盖落入本发明的真实精神和范围内的所有这些变型和修改。
本申请要求2016年11月18日提交的日本专利申请No.2016-225073的优先权，该申请以引用的方式并入本文。

Claims (8)

1.一种光收发器，包括：
光学模块，其设置有具有光轴的同轴壳体以及沿所述光轴从所述同轴壳体延伸的引线端子；
电路板，其安置有与所述光学模块通信的电路；以及
柔性印刷电路板，即FPC板，其将所述光学模块的所述引线端子与所述电路板上的所述电路电连接起来，所述FPC板设置有包括信号线的顶面和包括接地图案的背面，所述FPC板具有弯曲为使得所述FPC板的所述顶面处于内侧的弯曲部分，所述弯曲部分与所述光学模块的一端对应，
其中，所述FPC板在其背面的所述弯曲部分处还设置有所述接地图案被去除的裸露部分。
2.根据权利要求1所述的光收发器，
其中，所述FPC板包括与所述光学模块的所述引线端子连接的连接盘以及在所述弯曲部分与所述连接盘之间的所述顶面中的接地图案，并且
所述FPC板的所述顶面中的接地图案从所述连接盘中的一个延伸。
3.根据权利要求2所述的光收发器，
其中，所述FPC板的所述顶面中的接地图案通过多个导通孔与所述FPC板的所述背面中的接地图案连接。
4.根据权利要求3所述的光收发器，
其中，所述导通孔填充有金属。
5.根据权利要求1所述的光收发器，
其中，所述FPC板在所述裸露部分中还设置有导通孔，所述导通孔未填充金属。
6.根据权利要求1所述的光收发器，
其中，所述裸露部分具有沿所述弯曲部分延伸的伸长的椭圆形状。
7.根据权利要求1所述的光收发器，
其中，所述FPC板的所述弯曲部分的两侧还设置有一对切口。
8.根据权利要求1所述的光收发器，
其中，所述FPC板在所述光学模块与所述电路板之间设置有发卡式弯曲部，所述FPC板的所述顶面在所述发卡式弯曲部的内侧。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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