CN108333693A - 光学次模块及光模块 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种光学次模块及光模块。光模块包括至少一光学次模块，光学次模块包括底座、多条管脚、第一转接板、第二转接板和光电芯片。管脚安装在底座上。第一转接板安装在底座，第一转接板的上表面设置有导电线路，导电线路通过第一转接板上的焊盘与对应的管脚电连接，以将管脚的电连接点转接至第一转接板的边缘区域。第二转接板安装在第一转接板的上表面，第二转接板的边缘区域设置有焊盘，第一转接板的导电线路与第二转接板的焊盘电连接。光电芯片安装在第二转接板的上表面，且通过第二转接板上的焊盘与对应的管脚电连接。本发明的光学次模块及光模块能够留出足够的空间用于安装电子器件。

Description

光学次模块及光模块

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，特别涉及一种光学次模块及光模块。

背景技术

光通信产品例如光学次模块等采用的封装技术主要有两种，一种是COB (Chip-on-Borad)封装技术，即板上芯片封装；另一种是TO(Transistor-Outline) 封装技术，即同轴TO封装。由于同轴TO封装具有封装简单、通用性好、生产效率快等多种优势，在光通信产品中得到广泛应用。

目前，同轴封装的底座通常包括底座和设置在底座上的管脚，底座的顶面用于安装光电芯片等光学通信器件。随着光通信产品的传输速率的不断提高，为了满足光通信产品高传输速率的要求，需在底座的顶面安装更多的器件，例如，制冷器，因此，必须在底座上设置更多的管脚来连接其他器件。传统的底座包括的管脚数量一般在7～8个，管脚设置在底座的外围，中间区域用于安装通信芯片等器件，然而，对于多管脚的光学通信产品，例如，超过10个管脚的光通信产品，底座无法留出足够的区域安装通信芯片。

发明内容

为了解决上述的问题，本发明提供了一种光学次模块，该光学次模块具有足够的空间用于安装光电芯片的电子器件，确保其可采用同轴TO封装技术进行封装。

本发明另提供一种光模块，该光模块包括上述的光学次模块。

本发明提供一种光学次模块，包括：

底座；

管脚，从底座的底面贯穿至顶面；

第一转接板，位于底座的顶面，管脚与第一转接板的下表面电连接，第一转接板的上表面设置有导电线路；

第二转接板，安装在第一转接板的上表面，

光电芯片，安装在第二转接板的上表面，第二转接板在光电芯片周围设置焊盘，光电芯片与焊盘电连接；

导电线路一端与第一转接板的下表面电连接，另一端与焊盘电连接。

本发明另提供一种光模块，该光模块包括至少一上述的光学次模块。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明的光学次模块包括底座、管脚、第一转接板、第二转接板和光电芯片；

管脚与第一转接板的下表面电连接，与现有技术相比，使得第一转接板没有放置光电芯片的空间；

第一转接板的上表面的导电线路与第一转接板的下表面电连接，实现了管脚与导线线路的电连接；

导电线路与第二转接板的上表面的焊盘电连接，焊盘与光电芯片电连接，实现了导电线路与光电芯片的电连接，从而实现了管脚与光电芯片的电连接；

焊盘位于光电芯片的周围，使得第二转接板提供了放置光纤芯片的空间。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并于说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为在第一实施例中本发明同轴封装底座的立体结构图。

图2为在第一实施例中本发明同轴封装底座的爆炸图。

图3为在第一实施例中第一转接板放置在底座上的结构示意图。

图4为在第一实施例中第二转接板叠放在第一转接板上的结构示意图。

图5为图4的剖面示意图。

图6为管脚安装在底座上的结构示意图。

图7为在第二实施例中本发明的同轴封装底座的立体结构示意图。

图8为在第二实施例中第二转接板叠放在第一转接板上的结构示意图。

图9为图8的剖面示意图。

图10为在第三实施例中本发明同轴封装底座的立体结构示意图。

图11为在一实施例中光学次模块的结构示意图。

图12为在一实施例中光学次模块内部结构的示意图。

具体实施方式

为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

如前所述，传统的光学次模块的同轴封装的底座包含的管脚数量一般为7～8 个，当管脚超过一定数量时，例如10个，底座上的大部分空间就会被管脚占用，无法留出足够的空间供光通信电子器件的安装。特别是对于传输速率较高的光通信产品，其涉及的电子器件多，所需的管脚数量也较多，因此，传统底座已无法适应于目前高传输速率的光通信产品，使同轴封装技术在高传输速率的光通信产品上的应用受到了限制。针对此种问题，本发明提出一种新的光学次模块，该光学次模块能够预留出足够的空间用于安装光电芯片等电子器件，即便在该光学次模块上布设的管脚较多，例如超过10个，该光学次模块仍可采用同轴TO封装技术进行封装。

该光学次模块可以是光发射次模块(transmitting optical sub-assembly,简称TOSA)，也可以是光接收次模块(receiving optical sub-assembly,简称ROSA)，也可以是光发射接收一体的光发射接收次模块(Bi-Directional optical sub-assembly,简称BOSA)。

本发明的光学次模块包括管帽、封装在管帽内部的同轴封装底座和光电芯片。同轴封装底座包括底座、多条管脚、第一转接板、第二转接板。多条管脚间隔安装在底座上，且各管脚从底座的底面贯穿至顶面，即从底座的底面贯穿至顶面。第一转接板的上表面设置有导电线路，导电线路通过第一转接板上的焊盘与对应的管脚电连接，该对应的管脚为安装在底座中间区域的管脚，将管脚的电连接点转接至第一转接板的边缘区域，第二转接板安装在第一转接板的上表面，第二转接板的边缘区域设置有焊盘，第一转接板的导电线路与第二转接板的焊盘电连接，光电芯片安装在第二转接板的上表面，光电芯片与第二转接板上的焊盘电连接，藉此实现对应的管脚电连接。因此，本发明的第一转接板将位于底座中间区域的管脚的电连接点通过导电线路转接至第一转接板的边缘区域，并再由第一转接板的边缘区域转接至第二转接板的边缘区域，使得第二转接板的中间区域能够预留出足够的空间安装光电芯片。中间区域应当理解为放置光电芯片的区域。藉此，光学次模块能够留出足够的空间用于安装光电芯片或其他电子器件，即便在该光学次模块上布设的是具有10个以上管脚的高传输率的光通信产品，该光学次模块仍可采用同轴TO封装技术进行封装。

本发明提供一种光学次模块，包括：

底座；

管脚，从底座的底面贯穿至顶面；

第一转接板，位于底座的顶面，管脚与第一转接板的下表面电连接，第一转接板的上表面设置有导电线路；

第二转接板，安装在第一转接板的上表面，

光电芯片，安装在第二转接板的上表面，第二转接板在光电芯片周围设置焊盘，光电芯片与焊盘电连接；

导电线路一端与第一转接板的下表面电连接，另一端与焊盘电连接。本发明的光学次模块包括底座、管脚、第一转接板、第二转接板和光电芯片；

管脚与第一转接板的下表面电连接，与现有技术相比，使得第一转接板没有放置光电芯片的空间；

第一转接板的上表面的导电线路与第一转接板的下表面电连接，实现了管脚与导线线路的电连接；

导电线路与第二转接板的上表面的焊盘电连接，焊盘与光电芯片电连接，实现了导电线路与光电芯片的电连接，从而实现了管脚与光电芯片的电连接；

焊盘位于光电芯片的周围，使得第二转接板提供了放置光纤芯片的空间。

在一具体实施例中，如图1和图2所示，图1为在第一实施例中本发明同轴封装底座的立体结构图，图2为在第一实施例中本发明同轴封装底座的爆炸图。本实施例的同轴封装底座10包括底座11、多条管脚12、第一转接板13和第二转接板14。多条管脚12安装在底座11上，且各管脚12的从底座11的一侧贯穿至顶面。管脚12的一端部可以略突出于底座11的顶面，以使第一转接板与底座顶面分开设置；也可以与底座11的顶面平齐，以使第一转接板可以与底座顶面直接接触。第一连接板13安装在底座11的顶面，多个管脚12与第一连接板13的下表面接触。第二转接板14安装在第一转接板13的顶面。

第一转接板13和第二转接板14可以由相同材料制成，例如，第一转接板 13和第二转接板14均为由陶瓷材料制成的陶瓷板。

在其它实施例中，第一转接板13和第二转接板14也可以由不同的材料制成。

结合图3所示，图3为在第一实施例中第一转接板放置在底座上的结构示意图。第一转接板13上包括在中间区域的圆形焊接区和在边缘区域的导线。

圆形焊接区由第一过孔131和涂布在第一过孔131孔口周边的金属层形成。第一过孔131的内壁上镀有导电层，该导电层可以是金属层，该金属层可以是金材料层、银材料层等。第一过孔131从第一转接板13的上表面贯穿到下表面，使得第一过孔131能够与安装在底座11的管脚12电连接。第一过孔131的尺寸可以略小于管脚12的尺寸，使得管脚12能够接触第一过孔131孔口周边的金属层。在本实施例中，第一过孔131设置在第一转接板13的中间部分，以将安装在底座11中间部分的管脚的电连接点转接至边缘区域。

第一转接板13的上表面形成多条导电线路132。导电线路132从第一过孔 131处一直延伸至第一转接板13的边缘区域，且导电线路132与第一过孔131 电连接。藉此，将中间部分的管脚12的电连接点转接至边缘区域，使各管脚12 与光电芯片等电子器件的连接点聚集在边缘区域。

为加强导电线路132与第二转接板14对应的焊盘的连接，可将导电线路132 靠近边缘区域的另一端1322加宽、加厚或加大。

多个导线间隔分布在第一转接板13的外周侧壁上，该导线可以由导电凹槽 133和涂布在导电凹槽133槽口周边的金属层形成，也可以在侧壁上直接镀金属形成。导电凹槽133大致呈半圆形，其从第一转接板13的下表面延伸至第一转接板13的上表面。导电凹槽133与布设在第一转接板13外周的管脚12电连接。

该导电凹槽133的凹槽内壁镀有一层导电层，该导电层可以是金属层，该金属层可以是金材料层、银材料层或其他金属材料层。

结合图4所示，图4为在第一实施例中第二转接板叠放在第一转接板上的结构示意图。第二转接板14通过粘结或焊接的方式安装在第一转接板13的上表面，第二转接板14的上表面(即远离第一连接板13的一面)被分为两个区域，其中一个区域为安装区域141，另一个区域为转接区域142。安装区域141 上镀有金属层，用于安装光电芯片等电子器件。

第一转接板的外周侧壁上间隔设置有多个导线，该导线可以由导电凹槽和涂布在导电凹槽3槽口周边的金属层形成，也可以在侧壁上直接镀金属层形成；

第二转接板的外周侧壁上间隔设置有多个导线，该导线可以由导电凹槽143 和涂布在导电凹槽143槽口周边的金属层形成，也可以在侧壁上直接镀金属层形成。

另一种方式中，第二转接板具有第二过孔，导电线路的另一端与第二过孔的一端电连接，第二过孔的另一端与焊盘电连接，以实现导电线路另一端与焊盘电连接。

导电凹槽143与第一转接板13上的导电凹槽133同轴设置，即第一转接板 13边缘区域的导线与第二转接板14边缘区域的导线同轴设置，且电连接。此外，第二转接板14的导电凹槽14还与导电线路132的另一端1322电连接。

第一转接板13的第一过孔、导电线路132与第二转接板14的导线形成电连接。具体的，请参阅图5，图5为图4的剖面示意图，在第一转接板131中间区域的圆形焊接区的第一过孔131的上孔口和下孔口的周边分别镀有金属层135 和金属层136，下孔口周边的金属层135与位于底座11中间区域的管脚12电连接，上孔口周边的金属层136与导电线路132电连接，导电线路132与第二转接板14的边缘区域的导线的导电凹槽143电连接，导电线路132的另一端1322 相对于其它部分被加高、加宽和加厚，以使导电线路132能接触到导电凹槽143的内壁。导电凹槽143远离第一转接板13的槽口的周边也同样镀有金属层，通过该金属层可实现与光电芯片等电子器件的电连接。

此外，还可以通过使用第二过孔代替第二转接板的导线，将第一转接板的第一过孔、导电线路132与第二转接板第二过孔形成电连接，以实现采用第二转接板导线形成的电连接。

第一转接板13的导电凹槽133的上槽口的周边镀有金属层(未图示)，其下槽口的周边也镀有金属层137，金属层137与靠近底座11边缘的管脚12接触，上槽口周边的金属层与第二转接板14的导电凹槽143接触，如此，实现靠近底座11边缘的管脚12与第二转接板14的导电凹槽143的电连接。

因此，本发明的第一转接板13将安装在底座11上的管脚12的电连接点通过焊盘、导电线路132和导电凹槽133转接至第一转接板13的边缘区域，使管脚12与光电芯片的连接点聚集在第一转接板13的边缘区域，该些连接点同时又被转接至第二转接板14的边缘区域，使得第二转接板14的中间区域上能够留出足够的空间用于安装光通信电子器件，即使光学次模块所含管脚较多的情况下，仍能够采用同轴TO封装技术进行封装。

光学次模块还包括用于传输高频信号的高频管脚121和高频管脚122。为了满足高频信号传输的需求，避免传输高频信号的线路或管脚弯曲而影响信号的传输质量，高频管脚121和高频管脚122不转接，如图2所示，高频管脚121 和高频管脚122不转接且直接透过第一转接板13和第二转接板14。对应的，第一转接板13和第二转接板14在各自的外周边分别设置有供传输高频信号的管脚延伸透过的槽口134和槽口144，第一转接板13的槽口134和第二转接板14 的槽口144相对齐，以方便不转接的高频管脚直接伸出，使得高频管脚121、122 直接从第一连接板13的下表面延伸至第二连接板14的上表面。

如图6所示，图6为管脚安装在底座上的结构示意图。底座11上设置有多个供管脚12穿过的贯穿孔111，贯穿孔111的尺寸与管脚12的直径尺寸匹配，即贯穿孔111的尺寸略大于管脚12的尺寸。为防止封焊易漏气的问题，在管脚 12与贯穿孔111的内壁之间填充有密封材料层112。密封材料层112可以为玻璃材料层。其中，该密封材料层112是在管脚12放入至贯穿孔111后再填充的。

进一步，第二转接板14的表面还安装有一种具体的光电芯片--驱动芯片，驱动芯片需要多个管脚与之对接，该驱动芯片通过第二转接板14上的导电线路与对应的管脚12电连接。

在第二实施例中，如图7所示，图7为在第二实施例中本发明的同轴封装底座的立体结构示意图。本实施例的同轴封装底座20包括底座21、多条管脚 22、第一转接板23和第二转接板24。多条管脚22安装在底座21上，且从底座 21的一侧贯穿至顶面。第一转接板23安装在底座21位于该另一侧的顶面，第二转接板24安装在第一转接板23上。

本实施例中底座21和管脚22与第一实施例的底座11和管脚12结构、功能相似，在此不再赘述。本实施例与第一实施例的区别主要在于第一转接板和第二转接板，以下将重点说明。

第一转接板23和第二转接板24可以由相同材料制成，例如，第一转接板 23和第二转接板24均为由陶瓷材料制成的陶瓷板。

在其它实施例中，第一转接板23和第二转接板24也可以由不同的材料制成。

结合图8和图9所示，图8为在第二实施例中第二转接板叠放在转接板上的结构示意图，图9为图8的剖面示意图。第一转接板23的中间区域设置有多个圆形焊接区，该圆形焊接区由过孔231和涂布在过孔231的孔口周边的金属层形成。该圆形焊接区与安装在底座21中间区域的管脚电连接。第一转接板23 的边缘区域还设置有多个导线，该导线由导电凹槽233和涂布在导电凹槽233 的槽口周边的金属层形成。该些导线与安装在底座21中间区域之外的管脚22 电连接。

第一转接板23的上表面布设有多条导电线路232，部分导电线路232与过孔231电连接，部分导电线路232与导电凹槽233电连接，以将底座21上的所有管脚22的电连接点都转接至第一转接板23的上表面。

第二转接板24覆盖在第一转接板23的上表面，第二转接板24的上表面被分成两个区域，其中一个区域为安装区域241，另一个区域为转接区域242。安装区域241上镀有金属层252，用于安装光电芯片等电子器件，该金属层252可作为电子器件的接地端。转接区域242的边缘区域设置多个圆形焊接区，该圆形焊接区由过孔243和涂布在过孔243的孔口周边的金属层形成。过孔243围绕第二转接板24的中心轴间隔设置且排列成圆形。过孔243通过导线可与安装在安装区域241的电子器件电连接。

第一转接板23的圆形焊接区和导线均通过导电线路232电连接第二转接板 24的圆形焊接区，藉此，将所有的管脚22的电连接点转接至第二转接板24的转接区域242中，进而在安装区域241中预留足够的空间安装电子器件。

此外，在本实施例中，为适应于传输高频信号的高频管脚，也可在第一转接板23和第二转接板24上设置通孔，该通孔的内壁上不设置导电的金属层，如此，该类高频管脚可穿过通孔直接伸出第一转接板23和第二转接板24，而不经过转接。

在第三实施例中，如图10所示，图10为在第三实施例中本发明同轴封装底座的立体结构示意图。本实施例的同轴封装底座30与第一实施例中的同轴封装底座10大致相同，区别在于：本实施例的同轴封装底座30设置有垂直安装板35，以及本实施例中的第一转接板33、第二转接板34的形状不同于第一实施例中的第一转接板13、第二转接板14的形状。

本实施例的同轴封装底座30包括底座31、多条管脚32、第一转接板33和第二转接板34。多条管脚32安装在底座31上，且从底座31的一侧贯穿至顶面。第一转接板33安装在底座31位于另一侧的顶面，第二转接板34安装在第一转接板33上。第二转接板34具有供光电芯片等电子器件安装的水平安装面341。

第一转接板33和第二转接板34形状相同且呈多边形，两者的形状根据垂直安装板35的安装位置而定。本实施例中的第一转接板33和第二转接板34除形状与第一实施例不同外，其它结构和功能均与第一实施例相同，因此，在此不再赘述。

垂直安装板35垂直安装在第二转接板34上，其具有供电子器件垂直安装的垂直安装面351。垂直安装板35可直接安装在接地的管脚上，并与接地的管脚电连接。

因此，本实施例的同轴封装底座30不仅具有水平安装面341，还具有垂直安装面351，藉此，本实施例的同轴封装底座30可适用于即需水平安装也需垂直安装的电子器件，扩宽了本发明的同轴封装底座的应用范围。

在一具体实施方式中，如图11和图12所示，图11为在一实施例中光学次模块的结构示意图，图12为在一实施例中光学次模块内部结构的示意图。本实施例的光学次模块100包括管帽50、封装在管帽50内的上述第一实施例所述的同轴封装底座10和安装在同轴封装底座10的电子器件40，电子器件40可以包括光电芯片、制冷器、光发射器、光接收器、二极管、电阻、电容、电感等(部分电子元器件未图示)。电子器件40的各个器件可通过导线41与第二转接板14 的导电凹槽143电连接。管脚12通过第一转接板13的导电线路或导电凹槽133 转接至第一转接板13的预定区域，第一转接板13的导电线路或导电凹槽133 再通过第二转接板14的导电凹槽143将管脚12转接至第二转接板14上。如此，电子器件40通过导线41连接第二转接板14的导电凹槽143，即可实现与对应管脚12的电连接。并且，由于第一转接板13的转接作用，第二转接板14上可预留出足够的空间安装电子器件40。

此外，对于用于传输高频信号的高频管脚121、122则直接透过第一转接板 13和第二转接板14，并通过导线41直接与电子器件40电连接。

本实施例主要以第一实施例的同轴封装底座10为例，说明本发明的光学次模块100，但并不限于此，本发明的光学次模块100的同轴封装底座同样也可以采用本发明揭露其他实施方式中的同轴封装底座。

以上仅为本发明的较佳可行实施例，并非限制本发明的保护范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种光学次模块，其特征在于，包括：

底座；

管脚，从所述底座的底面贯穿至顶面；

第一转接板，位于所述底座的顶面，所述管脚与所述第一转接板的下表面电连接，所述第一转接板的上表面设置有导电线路；

第二转接板，安装在所述第一转接板的上表面，

光电芯片，安装在所述第二转接板的上表面，所述第二转接板在所述光电芯片周围设置焊盘，所述光电芯片与所述焊盘电连接；

所述导电线路一端与所述第一转接板的下表面电连接，另一端与所述焊盘电连接。

2.如权利要求1所述的光学次模块，其特征在于，

所述第一转接板具有第一过孔，所述管脚与所述第一过孔的一端电连接；

所述导电线路的一端与所述第一过孔的另一端电连接，以实现所述导电线路一端与所述第一转接板的下表面电连接。

3.如权利要求1所述的光学次模块，其特征在于，

所述第二转接板具有第二过孔，所述导电线路的另一端与所述第二过孔的一端电连接，所述第二过孔的另一端与所述焊盘电连接，以实现所述导电线路另一端与所述焊盘电连接。

4.如权利要求1所述的光学次模块，其特征在于，

所述第二转接板的外周侧壁上设置有导线，所述导电线路的另一端与所述导线的一端电连接，所述导线的另一端与所述焊盘电连接，以实现所述导电线路另一端与所述焊盘电连接。

5.如权利要求1至4任一所述的光学次模块，其特征在于，所述光学次模块还包括用于传输高频信号的高频管脚，所述第一转接板的边缘区域和所述第二转接板的边缘区域均设置有供所述高频管脚延伸透过的槽口或通孔，使得所述高频管脚从所述第一连接板的下表面延伸至所述第二连接板的上表面。

6.一种光模块，其特征在于，包括权利要求1至5任一项所述的光学次模块。