CN108387979A - 光学次模块 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种光学次模块。光学次模块包括底座、多条管脚、电转接板和芯片。管脚安装在底座上。电转接板安装在底座的顶面，电转接板上设置有导电转接线路，导电转接线路与对应的管脚电连接，以将管脚的电连接点转接至所述电转接板上。芯片安装在电转接板的表面，且芯片通过电转接板上的导电转接线路与对应的管脚电连接。本发明的光学次模块能够留出足够的空间用于安装电子器件，确保该光学次模块可采用TO封装技术进行封装。

Description

光学次模块

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。

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。

本发明提供一种光学次模块，包括底座、穿过所述底座的管脚、芯片及电转接板；所述芯片位于所述电转接板上表面，所述管脚位于所述电转接板下表面，所述电转接板实现所述管脚与所述芯片之间的电连接。该光学次模块能够预留出足够的空间用于安装芯片等电子器件，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，使得光学次模块在满足增设管脚的前提下，可保证芯片等电子器件在光学次模块上的安装空间。

本发明还提供一种光模块，该光模块包括上述的光学次模块。

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为在第一实施例中电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电转接板叠放在电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电转接板叠放在电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。

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同轴封装底座、管帽及芯片。管帽与底座结合以形成封装空间，芯片置于该封装空间内。管帽中设置有透镜，透镜用于对光路进行整形或改变，以实现芯片通过透镜接收或发射光信号。

同轴封装底座包括底座、多条管脚和电转接板；芯片可以是激光芯片，也可以是光接收芯片，也可以是驱动芯片，也可以是光模块中其他电路芯片。

多条管脚间隔安装在底座上，且各管脚从底座的一侧贯穿至另一侧，即从底座的底面贯穿至顶面。其中部分管脚安装在底座的中间区域。现有技术中，底座的中间区域放置芯片，而本发明实施例中，底座的中间区域也设置了管脚，占用了芯片的放置空间。

电转接板设置有导电转接线路，导电线路与对应的管脚电连接，并将管脚的电连接点转接到电转接板上，使得安装在底座中间区域的管脚的电连接点通过导电转接线转接至电转接板的其他区域，进而使得电转接板上能够预留出足够的空间安装芯片。例如，将安装在底座中间部分的管脚通过电转接板的导电转接线路转接到电转接板的边缘区域，如此，可在电转接板的中间区域预留出了足够的空间，用于安装电子器件。

本发明实施例提供一种光学次模块，包括底座、穿过底座的管脚、芯片及电转接板；芯片位于所述电转接板上表面，管脚位于电转接板下表面，电转接板所述管脚与所述芯片之间的电连接。

具体地，电转接板在底座表面有投影，底座表面因电转接板的投影关系，分为电转接板的投影区域以及电转接板的非投影区域。在电转接板的投影区域，底座上设置了管脚，装配完成后，电转接板从上方覆盖管脚，即管脚位于电转接板下表面。此外，在电转接板的非投影区域，底座上也设置了管脚，装配完成后，电转接板从上方无法覆盖这部分管脚，即管脚不位于电转接板下表面。

电转接板主要为位于其表面的管脚提供电转接功能，即电转接板之上的芯片及电转接板之下的管脚建立电连接。

具体地，电转接板上芯片占据的位置，无法布设电连接区域，所以电转接板在芯片的周围设置有焊盘，即电转接板上具有焊盘以及芯片，焊盘在芯片的周围。

焊盘与芯片电连接，可以采用打线的方式用金线连接；

管脚与焊盘电连接，可使用的连接方式有多种：

在一具体实施例中，电转接板为一个，管脚位于电转接板下表面，装配完成后，电转接板覆盖管脚，在电转接板的下表面形成电路，电路的一端与管脚连接，另一端向转接板边缘延伸，以避让电转接板上表面的芯片，然后通过过孔或边缘镀有的金属层，以延伸至电转接板的上表面，实现与焊盘连接，从而实现管脚与焊盘的电连接；

在另一具体实施例中，电转接板为两个，分别为第一电转接板和第二电转接板。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、第一电转接板13和第二电转接板14。多条管脚12安装在底座11上，且各管脚12的从底座11的一侧贯穿至另一侧。管脚12的一端部略突出于底座11的另一侧。第一连接板13安装在底座11位于另一侧的顶面，多个管脚12与第一连接板13的下表面接触。第二电转接板14安装在第一电转接板13的顶面。

第一电转接板13和第二电转接板14可以由相同材料制成，例如，第一电转接板13和第二电转接板14均为由陶瓷材料制成的陶瓷板。

在其它实施例中，第一电转接板13和第二电转接板14也可以由不同的绝缘材料制成。电转接板上形成电路，所以本身材质需要绝缘，在形成电路的位置放置金属等导电材料。

结合图3所示，图3为在第一实施例中电转接板放置在底座上的结构示意图。第一电转接板13上形成多个间隔分布的导电穿孔131，导电穿孔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。导电穿孔131从第一电转接板13的上表面贯穿到下表面，使得导电穿孔131能够与安装在底座11的管脚12电连接。为方便线路的连接，在导电穿孔131两端口的周边区域也镀有少量的金属层。导电穿孔131的尺寸可以略小于管脚12的尺寸，使得管脚12能够接触导电穿孔131端口周边的金属层。在本实施例中，导电穿孔131设置在第一电转接板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。

第一电转接板13的上表面形成多条导电线路132。导电线路132从导电穿孔131处一直延伸至第一电转接板13的预定区域，且导电线路132与导电穿孔131电连接。在本实施例中，该预定区域为边缘区域。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与第二电转接板14对应的导电凹槽143的连接，可将导电线路132靠近边缘区域的末端1322加宽、加厚或加大。

第一电转接板13的外周侧壁上间隔设置有多个导电凹槽133。导电凹槽133大致呈半圆形，其从第一电转接板13的下表面延伸至第一电转接板13的上表面。导电凹槽133与布设在第一电转接板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。为方便线路的连接，在导电凹槽133的上、下两端口的周边区域也镀有少量的金属层。

上述导电凹槽133内壁的导电层、导电穿孔131内壁的导电层和导电线路132构成用于将管脚转接至第一电转接板13预定区域的导电转接线路。

结合图4所示，图4为在第一实施例中第二电转接板叠放在电转接板上的结构示意图。第二电转接板14通过粘结或焊接的方式安装在第一电转接板13的顶部，第二电转接板14的表面（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，用于安装芯片等电子器件。转接区域142的外周侧壁上间隔设置有多个导电凹槽143，该导电凹槽143的数量根据管脚12的数量而定，且导电凹槽143与第一电转接板13上的导电凹槽133或导电线路132的末端1322相对齐。该导电凹槽143内壁的导电层构成第二电转接板14的导电转接线路。

第一电转接板13的导电凹槽133、导电线路132与第二电转接板14的导电凹槽143形成电连接。具体的，请参阅图5，图5为图4的剖面示意图，在第一电转接板131的导电穿孔131的上端口和下端口的周边分别镀有金属层135和金属层136，下端口周边的金属层135与位于底座11中间区域的管脚12电连接，上端口周边的金属层136与导电线路132电连接，导电线路132与导电凹槽143电连接，导电线路132的末端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远离第一电转接板13的端口的周边也同样镀有金属层，通过该金属层可实现与芯片等电子器件的电连接。

第一电转接板131的导电凹槽133的上端口的周边镀有金属层（未图示），其下端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，上端口周边的金属层与第二电转接板14的导电凹槽143接触，如此，实现靠近底座11边缘的管脚12与第二电转接板14的导电凹槽143的电连接。

因此，本发明的电转接板11将安装在底座11上的管脚12的电连接点通过导电穿孔131、导电线路132和导电凹槽133转接至电转接板11的预定区域，使管脚12与芯片的连接点聚集在第一电转接板13的预定区域，该些连接点同时又被转接至第二电转接板14的预定区域，使得第二电转接板14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高速信号传输的高速管脚。通过电转接板方案实现的电转接，不利于高速信号的传输，所以高速管脚不能使用电转接板，所以高速管脚设置在电转接板在底座表面的非投影区域，电转接板不会覆盖高速管脚。高速管脚要求与芯片尽可能近距离连接，所以在电转接板上开设缺口，以便高速管脚嵌入或穿过电转接板，实现与电转接板上芯片的近距离连接。

光学次模块还包括用于传输高频信号的高速管脚121和高速管脚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，高速管脚121和高速管脚122不转接，如图2所示，高速管脚121和高速管脚122不转接且直接透过第一电转接板13和第二电转接板14。对应的，第一电转接板13和第二电转接板14在各自的外周边分别设置有供传输高频信号的管脚透过的槽口134和槽口144。第一电转接板13的槽口134和第二电转接板14的槽口144相对齐，以方便不转接的高速管脚直接伸出。

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，第二电转接板14的表面还安装有驱动芯片，该驱动芯片通过第二电转接板上的导电转接线路与对应的管脚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、第一电转接板23和第二电转接板24。多条管脚22安装在底座21上，且从底座21的一侧贯穿至另一侧。第一电转接板23安装在底座21位于该另一侧的顶面，第二电转接板24安装在第一电转接板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电转接板和第二电转接板，以下将重点说明。

第一电转接板23和第二电转接板24可以由相同材料制成，例如，第一电转接板23和第二电转接板24均为由陶瓷材料制成的陶瓷板。

在其它实施例中，第一电转接板23和第二电转接板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电转接板叠放在电转接板上的结构示意图，图9为图8的剖面示意图。第一电转接板23上设置有多个导电穿孔231，该些导电穿孔231与安装在底座21中间区域的管脚电连接。第一电转接板23的外周侧壁上设置有多个导电凹槽233。该些导电凹槽233与安装在底座21中间区域之外的管脚22电连接。该些导电凹槽233和该些导电穿孔231的两端口周边均镀有金属层251。第一电转接板23的上表面布设有多条导电线路232，部分导电线路232与导电穿孔231电连接，部分导电线路232与导电凹槽233电连接。

上述导电穿孔231的内壁上的导电层、导电凹槽233内部上的导电层以及上述导电线路23构成第一电转接板23的导电转接线路。

第二电转接板24覆盖在第一电转接板23的顶部，第二电转接板24的顶面被分成两个区域，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设置多个导电穿孔243，且该些导电穿孔243围绕第二电转接板24的中心轴间隔设置且排列成圆形。导电穿孔243通过导线可与安装在安装区域241的电子器件电连接。

上述导电穿孔243的导电层构成第二电转接板24的导电转接线路。

第一电转接板23上表面的部分导电线路232连接导电凹槽233和第二电转接板24的导电穿孔243，另一部分导电线路232连接导电穿孔231和第二电转接板24的导电穿孔243，藉此，第一电转接板23上的所有导电凹槽233、导电穿孔231能够与第二电转接板24上的导电穿孔243电连接，以将所有的管脚22的电连接点转接至第二电转接板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速管脚，也可在第一电转接板23和第二电转接板24上设置通孔，该通孔的内壁上不设置导电的金属层，如此，该类高速管脚可穿过通孔直接伸出第一电转接板23和第二电转接板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电转接板33、第二电转接板34的形状不同于第一实施例中的第一电转接板13、第二电转接板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、第一电转接板33和第二电转接板34。多条管脚32安装在底座31上，且从底座31的一侧贯穿至另一侧。第一电转接板33安装在底座31位于另一侧的顶面，第二电转接板34安装在第一电转接板33上。第二电转接板34具有供芯片等电子器件安装的水平安装面341。

第一电转接板33和第二电转接板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。本实施例中的第一电转接板33和第二电转接板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垂直安装在第二电转接板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。

此外，在上述实施例中，同轴封装底座均包括电转接板和第二电转接板，在另一实施方式中，同轴封装底座也可仅包括一个电转接板，而不需要第二电转接板。在此种方式中，电转接板的导电线路可设置在电转接板的下表面（即靠近底座的一侧），位于电转接板下表面的导电线路上涂覆有一层绝缘层，使导电线路仅露出与对应管脚电连接的端头，进而避免下表面的导电线路与其他不需要电连接的管脚接触。电转接板上设置有从下表面贯穿至上表面的导电穿孔和/或导电凹槽，导电线路的一端连接对应的管脚，另一端连接导电穿孔或导电凹槽。其中，导电穿孔和/或导电凹槽设置在电转接板的预定区域（例如，该预定区域可位于电转接板的边缘区域）。导电穿孔的内壁的导电层和/或导电凹槽的内壁的导电层与导电线路构成用于将管脚的电连接点转接至第一电转接板13预定区域的导电转接线路。电转接板的上表面用于安装芯片等电子器件，电子器件通过导线与导电穿孔或导电凹槽电连接，藉此，本发明的光学次模块通过导电转接线路将管脚与芯片的电子器件的连接点转移至电转接板的预定区域，预定区域之外的空间则可用于安装电子器件，为电子器件的安装提供足够的空间。

在另一实施方式中，同轴封装底座也仅包括一个电转接板。在此种方式中，该电转接板上设置有从底面贯穿至顶面的导电穿孔，该导电穿孔与对应的管脚电连接，该电转接板的上表面设置有导电线路，该导电线路从该导电穿孔处延伸至该电转接板的预定区域。该导电线路和该导电穿孔的内壁上的导电层构成导电转接线路。位于电转接板上表面中间区域的导电线路上涂覆有一层绝缘层，使得芯片能够安装在电转接板的中间区域。

在上述实施例中，同轴封装底座包括一个电转接板，但并不限于此，也可以包括两个或两个以上的电转接板，两个或两个以上的电转接板层叠放置，上一层电转接板通过导电穿孔或导电凹槽与下一层电转接板的导电穿孔、导电凹槽或导电线路建立电连接。安装在底座上管脚通过导电穿孔、导电凹槽或导电线路转接到对应层的电转接板上，各电转接板将管脚与芯片的电子器件的连接点转接到最顶层的电转接板或第二电转接板的预定区域。

在一具体实施方式中，如图11所示，图11为在一实施例中光学次模块的结构示意图。本实施例的光学次模块100包括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与第二电转接板14的导电凹槽143电连接。管脚12通过第一电转接板13的导电线路或导电凹槽133转接至第一电转接板13的预定区域，第一电转接板13的导电线路或导电凹槽133再通过第二电转接板14的导电凹槽143将管脚12转接至第二电转接板14上。如此，电子器件40通过导线41连接第二电转接板14的导电凹槽143，即可实现与对应管脚12的电连接。并且，由于第一电转接板13的转接作用，第二电转接板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速管脚121、122则直接透过第一电转接板13和第二电转接板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 (5)

1.一种光学次模块，其特征在于，包括底座、穿过所述底座的管脚、芯片及电转接板；

所述芯片位于所述电转接板上表面，所述管脚位于所述电转接板下表面，所述电转接板实现所述管脚与所述芯片之间的电连接。

2.如权利要求1所述的光学次模块，其特征在于，包括

在所述底座表面的所述电转接板投影区域设置所述管脚；

所述电转接板在所述芯片的周围设置有焊盘；

所述焊盘与所述芯片电连接；

所述管脚与所述焊盘电连接。

3.如权利要求2所述的光学次模块，其特征在于，包括

所述底座表面的电转接板投影区域外设置高速管脚；所述电转接板设置有缺口，所述高速管脚穿过所述缺口与所述芯片电连接。

4.如权利要求1至3任一所述的光学次模块，其特征在于，还包括，具有透镜的管帽，所述管帽与所述底座结合以封装所述光学次模块，所述芯片通过所述透镜接收或发射光信号。

5.一种光模块，其特征在于，包括权1至权4任一所述光学次模块。