CN108540229A - 收发器电路板组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种收发器电路板组件，其包括电路板、设置在电路板上的至少有两种不同功能的集成电路、光电二极管及激光器，所述集成电路包括第一侧、与所述第一侧相对的第二侧、连接第一侧和第二侧的第三侧及与第三侧相对的第四侧，所述光电二极管和激光器均位于第一侧旁边的第一空间上，所述集成电路集成有转阻放大器、激光驱动器及时钟数据恢复。

Description

收发器电路板组件
【技术领域】
本发明涉及一种收发器电路板组件，尤其涉及一种改善收发器电路板组件空间占用率的结构。
【背景技术】
美国专利第9229167号在2016年1月5日公开了一种复用/解复用系统，其包括设有若干光学检测器的电路板、若干面向所述光学检测器平行的方向的转阻放大器(TIA,transimpedance amplifier)阵列及若干金属线或路径。这种设置允许TIA阵列经由相对较短的金属线或路径来输出。
美国专利申请第20160080090号在2016年3月17日公开了一种用于硅光子学的多芯片模组，其包括集成芯片系统设备。所述集成芯片系统设备可设置在单个硅基片或三个单独的硅基片上。该集成芯片系统设备具有包括时钟数据恢复(CDR,clock and datarecovery)模块的输入/输出模块、驱动器模组以及包括TIA模块的接收器模组。
图1展示了现有技术中适用于收发器的电路板100，其包括激光驱动器(LD,laserdriver)集成电路10、TLA集成电路20、CDR集成电路30、PIN光电二极管40、VCSEL激光器50及显示器引脚60。大多数光收发器都有多源协议(MSA,multi-source agreement)，所述多源协议规定了发送(Tx)和接收(Rx)路径所需的光学节距，这在很大程度上决定了PIN光电二极管和VCSEL激光器的摆放位置。以SFP+收发器为例，该节距为6.25mm。因此，PIN光电二极管40与VCSEL激光器50的间距为6.25mm。TIA集成电路20和LD集成电路10需要分别靠近PIN光电二极管40和VCSEL激光器50放置，以减小焊线长度从而改善信号的完整性。需要若干焊线和路径，以便在不同的集成电路之间进行适当的通信。所述LD集成电路10的长度为3.5mm，宽度为1.8mm。所述TIA集成电路20的长度为2.7mm，宽度为1.8mm。所述CDR集成电路30的长度为3.2mm，宽度为3.2mm。通过这样的布局，整个集成电路的面积为1.8*2.7+1.8*3.5+3.2*3.2＝21.4mm2。传统上，光收发器中最昂贵的组件之一是用于LD集成电路、TIA集成电路和CDR集成电路的总的硅含量。由于每个所述集成电路的成本与占用的表面积有关，从成本的角度，要尽量减少这些芯片的大小。这样做的方法是将所述三个功能(LD、TIA和CDR)集成到同一物理集成电路中。然而，这样做确实存在挑战。一个完全集成的单一集成电路解决方案需要找到一种方法来跨越这个差距，这将限制集成电路的尺寸。因此，在保持类似信号的完整性并满足多源协议的前提下，尽可能地减小光学元件和集成电路的尺寸是很困难的。
【发明内容】
本发明的主要目的是提供一种具有改进的电路板的收发器，该电路板减小了集成电路的尺寸并增加了可用的电路板的面积。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种收发器电路板组件，其包括电路板、设置在电路板上的至少有两种不同功能的集成电路、光电二极管及激光器，所述集成电路包括第一侧、与所述第一侧相对的第二侧、连接第一侧和第二侧的第三侧及与第三侧相对的第四侧，所述光电二极管和激光器均位于第一侧旁边的第一空间上，所述集成电路集成有转阻放大器、激光驱动器及时钟数据恢复。
与现有技术相比，本发明收发器电路板整体占用面积减少11％以上，相当于整个集成电路的成本降低；减少焊线，降低成本，提高UPH和产量；减小整体光学物件尺寸，有助于减少元件布局和整体布局的复杂性。
本发明的另一个主要目的是提供一种具有改进的电路板的收发器，该电路板减小了集成电路的尺寸并增加了可用的电路板的面积。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种收发器电路板组件，其包括电路板、设置在电路板上的至少有两种不同功能的集成电路、光电二极管及激光器，所述集成电路在所述光电二极管和激光器之间，所述集成电路集成有转阻放大器、激光驱动器及时钟数据恢复。
与现有技术相比，本发明收发器电路板整体占用面积减少35％以上，相当于整个集成电路的成本降低；减少焊线，降低成本，提高UPH和产量；减小整体光学物件尺寸，有助于减少元件布局和整体布局的复杂性。
【附图说明】
图1是现有技术中收发器电路板的立体图。
图2是符合本发明第一实施例的收发器电路板的立体图。
图3是符合本发明第二实施例的收发器电路板的立体图。
【具体实施方式】
如图2所示，为符合本发明第一实施例的收发器电路板200，其包括单个集成电路1、PIN光电二极管2、VCSEL激光器3及显示器引脚4。所述单个集成电路1设有至少两个不同且独立的集成电路的功能。在本实施例中，转阻放大器(TIA)，激光驱动器(LD)以及时钟数据恢复(CDR)的功能被集成到单个集成电路1中。因此，不再有任何内部集成电路通信。此外，单个集成电路1的整体面积可以大大减少。所述单个集成电路1包括第一侧11、与所述第一侧11相对的第二侧12、连接第一侧11和第二侧12的第三侧13及与第三侧13相对的第四侧14。所述第一侧11与第二侧12平行，所述第三侧13与第四侧14平行。所述第一侧11与第二侧12的长度比第三侧13与第四侧14的长度长。
所述PIN光电二极管2、VCSEL激光器3均位于第一侧11旁边的第一空间110上。所述PIN光电二极管2、VCSEL激光器3分别设置在第一空间110的两端以形成距离L。所述PIN光电二极管2、VCSEL激光器3设置在接近与第一侧11平行的一条直线上。大多数光收发器都有多源协议(MSA)，所述多源协议规定了发送(Tx)和接收(Rx)路径所需的光学节距，这在很大程度上决定了PIN光电二极管2和VCSEL激光器3的摆放位置。以SFP+收发器为例，该节距为6.25mm。因此，PIN光电二极管40与VCSEL激光器50的间距L为6.25mm。所述VCSEL激光器3设有在第一侧11旁边的第一头31，与第一头31相对的第二头32、第三头33及连接第一头31和第二头32的第四头34。所述第二头32远离第一侧11。所述第一头31与第二头32的长度比第三侧13与第四头34的长度长。所述显示器引脚4设置在VCSEL激光器3第二头32旁边的第二空间320。
光学节距限制了尺寸的减小，由于单个集成电路1的长度m仍然需要相对较大的7.3mm。现在保守的最大猜测是宽度N为2.6mm，任何宽度的减少都会相应地减少整体的面积，并节省更多的成本和空间。通过这样的布局，单个集成电路的面积是2.6×7.3＝19.0mm2，与整个集成电路面积相比减少11％。
如图3所示，为符合本发明第二实施例的收发器电路板300，其包括单个集成电路1'、PIN光电二极管2、VCSEL激光器3及显示器引脚4。将PIN光电二极管2和VCSEL激光器3旋转90°并将单个集成电路1'设置在PIN光电二极管2和VCSEL激光器3的中间。转阻放大器(TIA)，激光驱动器(LD)以及时钟数据恢复(CDR)的功能被集成到单个集成电路1'中。因此，不再有任何内部集成电路通信。此外，集成电路1'的整体面积可以大大减少。
所述单个集成电路1'包括第一侧11'、与所述第一侧11'相对的第二侧12'、连接第一侧11'和第二侧12'的第三侧13'及与第三侧13'相对的第四侧14'。所述第一侧11'与第二侧12'平行，所述第三侧13'与第四侧14'平行。所述第一侧11'与第二侧12'的长度比第三侧13'与第四侧14'的长度长。所述PIN光电二极管2、VCSEL激光器3均位于单个集成电路1'的两端以形成距离L。所述PIN光电二极管2设置在第三侧13'旁边的第一位置130'上，VCSEL激光器3设置在第四侧14'旁边的第二位置140'上。PIN光电二极管40与VCSEL激光器50的间距L也为6.25mm。所述VCSEL激光器3的第一头31在第四侧14'的旁边，所述VCSEL激光器3的第二头32远离第四侧14'。所述显示器引脚4设置在第四头34旁边的第三位置340和第四侧14'旁边的第二位置140'。所述显示器引脚4和VCSEL激光器3位于第四侧14'旁边的一条直线上。
在本发明第二实施例中，所述焊线的长度保持不变，但其长度有助于跨越一部分的光学节距，这使得单个集成电路1'的长度更小。由于单个集成电路1'相对于光学器件向上推动，这种解决方案还清除了单个集成电路1'下面的更多空间，以减小光学器件的尺寸，并且为在收发器电路板300上的元件提供更多空间。在本实施例中，单个集成电路1'的长度M'为5.4mm，单个集成电路1'的宽度N'为2.6mm。单个集成电路1'的面积为2.6*5.4＝14.0mm2，与现有技术相比，单个集成电路1'的面积减少了35％。综上所述，本发明第二实施例提供的改进布局方案具有以下优点：首先，整体占用面积减少35％以上，相当于整个集成电路的成本降低；其次，减少焊线，降低成本，提高UPH和产量；第三，减小整体光学物件尺寸，有助于减少元件布局和整体布局的复杂性。

Claims (10)

1.一种收发器电路板组件，其包括电路板、设置在电路板上的至少有两种不同功能的集成电路、光电二极管及激光器，所述集成电路包括第一侧、与所述第一侧相对的第二侧、连接第一侧和第二侧的第三侧及与第三侧相对的第四侧，其特征在于：所述光电二极管和激光器均位于第一侧旁边的第一空间上，所述集成电路集成有转阻放大器、激光驱动器及时钟数据恢复。
2.根据权利要求1的收发器电路板组件，其特征在于，所述光电二极管和激光器位于第一空间的两端，所述两端距离为6.25mm。
3.根据权利要求1的收发器电路板组件，其特征在于，所述激光器设有在第一侧旁边的第一头，与第一头相对的第二头、第三头及连接第一头和第二头的第四头。所述第二头远离第一侧。
4.根据权利要求3的收发器电路板组件，其特征在于，所述收发器电路板组件还包括显示器引脚，所述显示器引脚设置在激光器第二头旁边的第二空间上。
5.根据权利要求1的收发器电路板组件，其特征在于，所述集成电路的长度为7.3mm，所述集成电路的宽度为2.6mm，所述集成电路占据电路板的面积为2.6*7.3＝19.0mm2。
6.一种收发器电路板组件，其包括电路板、设置在电路板上的至少有两种不同功能的集成电路、光电二极管及激光器，其特征在于：所述集成电路在所述光电二极管和激光器之间，所述集成电路集成有转阻放大器、激光驱动器及时钟数据恢复。
7.根据权利要求6的收发器电路板组件，其特征在于，所述集成电路包括第一侧、与所述第一侧相对的第二侧、连接第一侧和第二侧的第三侧及与第三侧相对的第四侧，所述光电二极管设置在第三侧旁边的第一位置上，所述激光器设置在第四侧旁边的第二位置上。
8.根据权利要求6的收发器电路板组件，其特征在于，所述光电二极管和激光器之间的距离为6.25mm。
9.根据权利要求6的收发器电路板组件，其特征在于，所述第一侧与第二侧的长度比第三侧与第四侧的长度长。
10.根据权利要求6的收发器电路板组件，其特征在于，所述集成电路的长度为5.4mm，所述集成电路的宽度为2.6mm，所述集成电路占据电路板的面积为2.6*5.4＝14.0mm2。
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