CN109116485A - 一种光接收次模块及光模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光接收次模块及光模块。该光接收次模块包括金属外壳，柔性板和光传输阵列均伸入到金属外壳内部。柔性板设有金属层，且其上表面和下表面分别设有光接收驱动芯片和金属垫块。金属层分别与光接收驱动芯片和金属垫块相接触。金属垫块的表面设有金属凸台，金属凸台上设有光接收芯片。光接收芯片与光接收驱动芯片打线连接。光传输阵列末端具有反射斜面，用于将光传输至光接收芯片中。金属外壳底面与金属垫块之间设有绝缘导热垫块，且该绝缘导热垫块用于隔离金属外壳和金属垫块。由此，金属外壳和金属垫块之间不会发生电传递，柔性板与金属外壳之间不会发生电传递，光接收次模块具有良好的电隔离效果，进而光模块具有良好的电隔离效果。

Description

一种光接收次模块及光模块

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光接收次模块及光模块。

背景技术

光模块是光纤通讯系统中实现光电转换的重要器件，其主要包括光发射次模块(Transmitter Optical Subassembly，TOSA)和光接收次模块(Receiver OpticalSubassembly，ROSA)。通常，光发射次模块通过激光器将电信号转换为光信号，且光信号通过光纤传送；光接收次模块接收光纤传送的光信号，且将光信号转换为电信号，由此实现光模块的光电转换功能。

已有技术中，光接收次模块为了实现高速信号的传输，通常将跨阻放大器(TIA，Trans-Impedance Amplifier)等光接收驱动芯片放入封装壳体中，但这种改变需要为光接收驱动芯片提供合适的电隔离方案。然而，光接收驱动芯片目前的电隔离方案存在电隔离效果较差的问题，这导致光接收次模块具有较差的电隔离效果。

发明内容

本发明提供一种光接收次模块及光模块，以解决现有光接收次模块电隔离效果较差的问题。

第一方面，本发明提供一种光接收次模块，包括金属外壳；

柔性板和光传输阵列均伸入到所述金属外壳内部；

所述柔性板设有金属层；所述柔性板的上表面设有光接收驱动芯片，所述柔性板的下表面设有金属垫块；所述金属层分别与所述光接收驱动芯片和所述金属垫块相接触；

所述金属垫块的表面设有金属凸台，所述金属凸台上设有光接收芯片，所述光接收驱动芯片和所述光接收芯片相连接；

所述光传输阵列末端具有反射斜面，以将光传输至所述光接收芯片；

所述金属外壳底面与所述金属垫块之间设有绝缘导热垫块。

第二方面，本发明提供一种光接收次模块，包括金属外壳；

柔性板和光传输阵列均伸入到所述金属外壳内部；

所述柔性板设有金属层；所述柔性板的上表面设有光接收驱动芯片，所述柔性板的下表面设有金属垫块；所述光接收驱动芯片与所述金属层相接触；所述金属垫块与所述金属外壳底面相接触；

所述柔性板与所述金属垫块之间还设有绝缘导热垫块，所述金属层与所述绝缘导热垫块相接触；

所述金属垫块的表面设有金属凸台，所述金属凸台上设有光接收芯片，所述光接收驱动芯片和所述光接收芯片相连接；

所述光传输阵列末端具有反射斜面，以将光传输至所述光接收芯片。

第三方面，本发明提供一种光模块，包括：上壳体和下壳体，所述上壳体和所述下壳体形成的空腔内设有单独封装的第一方面中的光接收次模块或第二方面中的光接收次模块。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明提供一种光接收次模块及光模块。该光接收次模块中，柔性板和光传输阵列均伸入到金属外壳的内部，使得柔性板上的光接收驱动芯片与金属外壳内部的光接收芯片近距离连接，有利于提高信号传输质量。柔性板设有金属层，且柔性板的上表面和下表面分别设有光接收驱动芯片和金属垫块。金属层分别与光接收驱动芯片和金属垫块相接触，便于光接收驱动芯片通过金属层实现接地及散热。金属垫块的表面设有金属凸台，且该金属凸台上设有光接收芯片。光传输阵列末端具有反射斜面，该反射斜面能够将光传输至光接收芯片中。金属外壳底面与金属垫块之间设有绝缘导热垫块，该绝缘导热垫块使得金属外壳与金属垫块之间电隔离，进而使得光接收次模块具有良好的电隔离效果。

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和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的光接收次模块的第一种结构示意图；

图2为本发明实施例提供的附图1的剖视图；

图3为本发明实施例提供的附图2中A处的放大结构示意图；

图4为本发明实施例提供的附图2中B处的放大结构示意图；

图5为本发明实施例提供的绝缘导热垫块隔离金属垫块和金属外壳的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的光接收次模块的第二种结构示意图；

图7为本发明实施例提供的图6的剖视图；

图8为本发明实施例提供的图7中A处的放大结构示意图；

图9为本发明实施例提供的光模块的一种结构示意图。

具体实施方式

已有技术中，光接收次模块为了实现高速信号的传输，通常将TIA等光接收驱动芯片放入封装壳体中，但这种改变需要为光接收驱动芯片提供合适的电隔离方案。然而，光接收驱动芯片目前的电隔离方案存在电隔离效果较差的问题，这导致光接收次模块具有较差的电隔离效果。

针对上述问题，本申请提供一种光接收次模块及光模块，以解决光接收次模块电隔离效果较差的问题。本申请提供的光接收次模块及光模块的核心思想为：该光接收次模块包括金属外壳，柔性板和光传输阵列均伸入到金属外壳的内部。柔性板设有金属层，且柔性板的上表面和下表面分别设有光接收驱动芯片和金属垫块。金属层分别与光接收驱动芯片和金属垫块相接触，以实现光接收驱动芯片的接地以及散热。金属垫块的表面设有金属凸台，且该金属凸台上设有光接收芯片。金属层上的光接收芯片与金属垫块上的光接收驱动芯片之间打线连接，由此实现光接收芯片与光接收驱动芯片之间的连接。光传输阵列末端具有反射斜面，该反射斜面能够将光传输至光接收芯片中。金属外壳底面与金属垫块之间设有绝缘导热垫块，该绝缘导热垫块能够使得金属外壳与金属垫块之间电隔离，进而使得光接收次模块具有良好的电隔离效果。

下面以具体实施例结合附图的方式对本申请实施例提供的光接收次模块及光模块进行具体描述。

附图1示出了本申请实施例提供的光接收次模块的第一种结构示意图，附图2示出了附图1的剖视图。由附图1、2可知，在本申请实施例提供的第一种光接收次模块中，光接收次模块02包括金属外壳3、伸入到金属外壳3内部的柔性板1和光传输阵列2以及位于金属外壳3内部的光接收驱动芯片4和光接收芯片5等。其中，柔性板1为设置光接收驱动芯片4等元器件的载体，通常由柔性材料制备而成。光传输阵列2为传输光信号的部件，其用于将传输的光信号耦合进光接收芯片5中。在本申请实施例中，光传输阵列2可以采用光纤阵列或阵列波导光栅等能够实现光传输的部件。金属外壳3为光接收次模块02进行封装的部件。光接收芯片5用于接收光传输阵列2传输的光信号，将光信号转化为电信号后传输至光接收驱动芯片4中。光接收驱动芯片4用于接收光接收芯片5传输的电信号，并将电信号放大后进行分析处理。在本申请实施例中，光接收驱动芯片4可以采用跨阻放大器、限幅放大器、光纤拉曼放大器或半导体光放大器等。

具体地，光传输阵列2末端具有反射斜面，光传输阵列2传输的光经反射斜面反射后，传输至光接收芯片5中。在本申请实施例中，反射斜面的倾斜角度为45±5°。金属外壳3相对的侧壁或相邻的侧壁开口设置，由此，柔性板1的端部和光传输阵列2的端部均能够伸入到金属外壳3的内部，进而便于通过金属外壳3将光接收次模块02单独封装在柔性板1上。为便于光接收次模块02中其他部件的设置，柔性板1和光传输阵列2均通过金属外壳3相对侧壁的中部伸入到金属外壳3的内部。光接收驱动芯片4与光接收芯片5通过打线连接，以实现光接收驱动芯片4与光接收芯片5之间的信号传输。由于打线越短，信号的传输速度及质量越高，因而光接收驱动芯片4与光接收芯片5之间的打线越短越好。为实现光接收驱动芯片4与光接收芯片5之间的短距离打线连接，柔性板1伸入到金属外壳3的内部，进而便于将光接收次模块02单独封装在柔性板1上。

在本申请实施例中，柔性板1设有金属层6，柔性板1的上表面和下表面分别设有光接收驱动芯片4和金属垫块7，且金属层6分别与光接收驱动芯片4和金属垫块7相接触，如附图3所示。

具体地，柔性板1的上表面和下表面上分别设有金属区，两个金属区之间通过过孔相连接，由此，通过金属区以及过孔的方式在柔性板1上形成金属层6。柔性板1和光接收驱动芯片4上均设置有焊盘(图中未示出)，且柔性板1的焊盘与光接收驱动芯片4上的焊盘通过打线连接，进而能够实现柔性板1和光接收驱动芯片4之间的信号传输。另外，光接收驱动芯片4的地引脚与金属层6相连接，进而实现光接收驱动芯片4接地。当光接收驱动芯片4工作时，光接收驱动芯片4会产生热量。由于金属层6分别与光接收驱动芯片4和金属垫块7相接触，因而，光接收驱动芯片4产生的热量通过金属层6传导至金属垫块7上，以实现光接收驱动芯片4的散热。

由于柔性板1为软体材质的板材制备，因而柔性板1较易变形，因此，柔性板1下表面设置的金属垫块7还能够防止柔性板1变形以及承托柔性板1。由于光接收驱动芯片4产生的热量通过金属层6传导至金属垫块7上，且金属层6位于柔性板1，因此，位于金属层6周围的柔性板1受热易变形。为延长柔性板1的使用寿命，需要加快热量的传导速度。为此，本申请实施例中的柔性板1和金属垫块7之间涂敷高导热银胶。

为便于光传输阵列2将光传输至光接收芯片5，光传输阵列2的末端与光接收芯片5之间的距离是固定的，且距离较短。又由于光传输阵列2通过金属外壳3的侧壁伸入金属外壳3的内部，因而光传输阵列2的位置是固定的。为实现光传输阵列2的末端与光接收芯片5之间的距离固定，光接收芯片5的位置也需要固定。由于柔性板1为软体材质且易变形，因此，柔性板1上不宜设置光接收芯片5。

由于柔性板1的下方设有金属垫块7，且金属垫块7为易塑性的金属材质制备，因此，为实现光接收芯片5的位置固定，本申请实施例通过将金属垫块7设置为异型的方式实现光接收芯片5位置的固定。具体地，金属垫块7的表面上设有金属凸台8，且该金属凸台8上设置光接收芯片5，由此实现光接收芯片5位置的固定。金属凸台8的设置还能够实现光接收芯片5位置的垫高，进而便于实现光传输阵列2的末端与光接收芯片5之间的短距离固定。金属凸台8的凸出高度根据实际情况设定。金属垫块7和金属凸台8在实际制备时，可以为一体成型结构，即将完整金属块塑型为金属垫块7和金属凸台8的结构。

进一步，金属凸台8与光接收芯片5之间设有绝缘层10，如附图4所示。该绝缘层10上设有地层(图中未示出)。光接收芯片5的地引脚与绝缘层10上的地层相连接，由此能够实现光接收芯片5接地。

由于金属层6分别与光接收驱动芯片4和金属垫块7相接触，且柔性板1和金属垫块7之间涂敷的高导热银胶具有导电性，因而柔性板1和金属垫块7之间能够实现电传递，这不满足光接收次模块02的电磁隔离要求。

光模块中，常用的垫块材料为金属或陶瓷，陶瓷具有绝缘及导热特性，但硬度较高，难以制作凸台或凹陷，一般制作成表面平整的垫块；金属具有导电性及导热性，可塑性强，可以制作成各种形状，但其导电性往往需要设置电隔离结构。本发明实施例中，在设计光接收次模块时，为了给电路板提供垫块，根据金属及陶瓷的不同特性，设计了具体的方案。

基于此，金属外壳3底面与金属垫块7之间设有绝缘导热垫块9，且该绝缘导热垫块9能够实现金属外壳3与金属垫块7之间的隔离，如附图1、2所示。本申请实施例中，绝缘导热垫块9选用陶瓷材料制备。由于金属外壳3底面与金属垫块7之间设有绝缘导热垫块9，且绝缘导热垫块9能够隔离金属外壳3和金属垫块7，因而金属外壳3和金属垫块7之间不会发生电传递，进而柔性板1与金属外壳7之间不会发生电传递，由此使得光接收次模块02具有良好的电隔离效果。

对于绝缘导热垫块9隔离金属垫块7和金属外壳3，本申请实施例提供一种绝缘导热垫块9隔离金属垫块7和金属外壳3的方式，但这仅为示例性方式，并不限定本申请中绝缘导热垫块9隔离金属垫块7和金属外壳3的其他方式。

附图5示出了本申请实施例提供的绝缘导热垫块9隔离金属垫块7和金属外壳3的结构示意图。如附图5所示，绝缘导热垫块9位于金属外壳3内部底面上，且金属垫块7位于绝缘导热垫块9上，由此，金属垫块7、绝缘导热垫块9以及金属外壳3呈现为上下堆叠的形式。由于金属垫块7、绝缘导热垫块9以及金属外壳3底面呈现为上下堆叠的形式，因而，金属垫块7和绝缘导热垫块9能够在金属外壳3的底面上分别投影形成阴影。若绝缘导热垫块9在金属外壳3的底面上投影形成阴影包含金属垫块7在金属外壳3的底面上投影所形成的阴影，则表明金属垫块7的尺寸小于绝缘导热垫块9的尺寸，且金属垫块7不能够与金属外壳3的侧壁相接触，由此也能够实现绝缘导热垫块9隔离金属垫块7和金属外壳3。

由于柔性板1和光传输阵列2通过金属外壳3侧壁上设置的开口进入金属外壳3内部，因而需要将柔性板1与金属外壳3的结合处和/或光传输阵列2与金属外壳3的结合处通过涂敷密封胶的方式进行粘合，进而实现金属外壳3的密封。当然，金属外壳3的密封还可以通过其它方式实现。

具体地，将光接收芯片5固定在金属凸台8上后，在金属外壳3内部底部依次放置绝缘导热垫块9和金属垫块7。将设置有金属层6和光接收驱动芯片4的柔性板1伸入到金属外壳3的内部，同时，将光传输阵列2伸入到金属外壳3的内部，并调整光传输阵列2的末端与光接收芯片5之间的距离。光传输阵列2的末端与光接收芯片5之间的距离调整好后，通过烘烤的方式去除各部件上携带的水汽。水汽去除后，在柔性板1与金属外壳3的结合处和/或光传输阵列2与金属外壳3的结合处涂敷密封胶。密封胶固化后实现对金属外壳3的密封。若金属外壳3上还有其他部分未密封，则通过填充密封胶的方式实现金属外壳3的整体密封。在本申请实施例中，金属外壳3的密封采用具有防水性能的无影胶实现。

进一步，为充分确保金属外壳3内部各部件无水汽的作业环境，还可以在金属外壳3的内部填充氮气，以进一步降低金属外壳3内部的水汽。

在本申请实施例提供的光模块中，金属外壳3的外表面还设置有固定柱12。该固定柱12用于将金属外壳3固定在电路板上，进而实现将光接收次模块02固定在电路板上。由于固定柱12用于将金属外壳3固定在电路板上，因此，固定柱12的位置设置以及固定柱12的大小需要根据实际情况设定。

附图6示出了本申请实施例提供的光接收次模块的第二种结构示意图，附图7示出了附图6的剖视图。由附图6、7可知，在本申请实施例提供的第二种光接收次模块中，光接收次模块02包括金属外壳3，且柔性板1的端部和光传输阵列2的端部均能够伸入到金属外壳3的内部，进而便于通过金属外壳3将光接收次模块02单独封装在柔性板1上。

对于伸入到金属外壳3内部的光传输阵列2，光传输阵列2末端具有反射斜面，该反射斜面用于将光反射传输至光接收芯片5中。光传输阵列2的具体设置同本申请实施例提供的第一种光接收次模块02中的光传输阵列2，此处不再赘述。

对于伸入到金属外壳3内部的柔性板1，柔性板1设有金属层6，柔性板1的上表面和下表面分别设有光接收驱动芯片4和金属垫块7，且金属层6与光接收驱动芯片4相接触，如附图8所示。柔性板1和光接收驱动芯片4上均设置有焊盘(图中未示出)，且柔性板1的焊盘与光接收驱动芯片4上的焊盘通过打线连接，进而能够实现柔性板1和光接收驱动芯片4之间的信号传输。另外，光接收驱动芯片4的地引脚与金属层6相连接，进而实现光接收驱动芯片4接地。

在本申请实施例提供的第二种光接收次模块中，金属垫块7的表面上设有金属凸台8。该金属凸台8上设置光接收芯片5，且柔性板1上的光接收驱动芯片4与金属凸台8上的光接收芯片5通过打线连接。光接收芯片5、金属垫块7以及金属凸台8之间的具体设置同本申请实施例提供的第一种光接收次模块02中的设置，此处不再赘述。

由于柔性板1设有金属层6，且柔性板1的下表面设有金属垫块7，因此，金属垫块7可以位于金属外壳3的底面上。当金属垫块7位于金属外壳3的底面上，且金属层6与金属垫块7相接触时，金属层6、金属垫块7以及金属外壳3之间能够实现电传递，这不满足光接收次模块02的电磁隔离要求。

基于此，在本申请实施例提供的第二种光接收次模块中，柔性板1与金属垫块7之间还设有绝缘导热垫块9，且金属层6与绝缘导热垫块9相接触，如附图7、8所示。由于绝缘导热垫块9隔离柔性板1和金属垫块7，且金属层6与绝缘导热垫块9相接触，因而金属层6和金属垫块7之间不会发生电传递，进而柔性板1与金属垫块7之间不会发生电传递，由此使得光接收次模块02具有良好的电隔离效果。

由于光接收驱动芯片4的体积较小，且位于光接收驱动芯片4下方的金属层6能够实现光接收驱动芯片4的散热和接地，所以金属层6的体积通常较小。当金属层6的体积较小时，则不利于光接收驱动芯片4的散热和接地，为此，绝缘导热垫块9上设有金属垫片11，且金属垫片11与金属层6相接触，如附图8所示。绝缘导热垫块9的面积较大，因而能够设置面积较大的金属垫片11。当金属垫片11的面积较大时，由于光接收驱动芯片4通过金属层6散热和接地，且金属垫片11与金属层6相接触，因而能够增大光接收驱动芯片4的接地面积，同时还能够加快金属层6上热量的传导。

请参考附图9，附图9示出了本申请实施例提供的光模块的结构示意图。由附图9可见，本申请实施例提供的光模块包括上壳体、下壳体、光发射次模块01和光接收次模块02。光发射次模块01和光接收次模块02位于上壳体和下壳体所形成的空腔内。光接收次模块02通过光传输阵列2实现光的传输。在本申请实施例中，光接收次模块02选用上述实施例中的光接收次模块。

在本申请实施例中，光发射次模块01和光接收次模块02分别单独封装在柔性板1上。为避免光发射次模块01和光接收次模块02因距离较近而产生电磁串扰和热串扰等，本申请实施例中的光发射次模块01和光接收次模块02分别单独封装在柔性板1的不同位置，如附图9中所示的前后位置。另外，本申请实施例提供的光模块还包括光纤连接器03。光纤连接器03为连接两个光传输阵列2的部件，进而实现光纤的可拆卸连接。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种光接收次模块，其特征在于，包括金属外壳；

柔性板和光传输阵列均伸入到所述金属外壳内部；

所述柔性板设有金属层；所述柔性板的上表面设有光接收驱动芯片，所述柔性板的下表面设有金属垫块；所述金属层分别与所述光接收驱动芯片和所述金属垫块相接触；

所述金属垫块的表面设有金属凸台，所述金属凸台上设有光接收芯片，所述光接收驱动芯片和所述光接收芯片相连接；

所述光传输阵列末端具有反射斜面，以将光传输至所述光接收芯片；

所述金属外壳底面与所述金属垫块之间设有绝缘导热垫块。

2.根据权利要求1所述的光接收次模块，其特征在于，所述光接收驱动芯片的地引脚与所述金属层相连接。

3.根据权利要求1所述的光接收次模块，其特征在于，所述柔性板的上表面和下表面分别设有金属区，两个所述金属区通过过孔相连接，形成所述金属层。

4.根据权利要求1所述的光接收次模块，其特征在于，所述金属凸台与所述光接收芯片之间设有绝缘层，所述光接收芯片的地引脚与所述绝缘层上的地层相连接。

5.根据权利要求1所述的光接收次模块，其特征在于，所述柔性板与所述金属外壳的结合处，和/或所述光传输阵列与所述金属外壳的结合处涂敷密封胶，以实现对所述金属外壳的密封。

6.根据权利要求1所述的光接收次模块，其特征在于，所述柔性板与所述金属垫块之间涂敷高导热银胶。

7.一种光接收次模块，其特征在于，包括金属外壳；

柔性板和光传输阵列均伸入到所述金属外壳内部；

所述柔性板设有金属层；所述柔性板的上表面设有光接收驱动芯片，所述柔性板的下表面设有金属垫块；所述光接收驱动芯片与所述金属层相接触；所述金属垫块与所述金属外壳底面相接触；

所述柔性板与所述金属垫块之间还设有绝缘导热垫块，所述金属层与所述绝缘导热垫块相接触；

所述金属垫块的表面设有金属凸台，所述金属凸台上设有光接收芯片，所述光接收驱动芯片和所述光接收芯片相连接；

所述光传输阵列末端具有反射斜面，以将光传输至所述光接收芯片。

8.根据权利要求7所述的光接收次模块，其特征在于，所述光接收驱动芯片的地引脚与所述金属层相连接。

9.根据权利要求1所述的光接收次模块，其特征在于，所述绝缘导热垫块上设有金属垫片，所述金属垫片与所述金属层相接触。

10.一种光模块，其特征在于，包括：上壳体和下壳体，所述上壳体和所述下壳体形成的空腔内设有单独封装的权利要求1-6中任一项所述的光接收次模块或权利要求7-9中任一项所述的光接收次模块。