CN110798961A - 一种电路板及具有其的光模块 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及电路板技术领域，公开了一种电路板及具有其的光模块，该电路板包括上表面、下表面和连接所述上表面和下表面的第一端面，所述电路板的第一端面具有一开口槽，所述开口槽贯通所述上表面和下表面，开口槽内设有散热块；所述散热块具有第一表面，所述第一表面背向所述电路板的下表面，延伸至所述电路板的第一端面；所述开口槽内具有止挡结构，所述止挡结构阻止所述散热块向所述电路板的第一端面运动。本申请的结构适用于诸如硅光芯片等技术中芯片贴在板边的设计，具有良好的散热性能，缩小了芯片之间的打线距离，利于提升整个链路的带宽。

Description

一种电路板及具有其的光模块
技术领域
本申请涉及电路板技术领域，尤其涉及一种电路板及具有其的光模块。
背景技术
PCB边缘到COC(Chip on ceramic)打线技术(即COP技术)是光模块的常用技术，对PCB的设计也存在诸多需求。比如，COP的技术方案，要求信号从PCB的边缘键合到硅光芯片(PIC)上。而且随着传输速率的上升，芯片的功耗越来越高，以及更高的带宽需求。
如图1所示，板内埋铜技术通常可以提供最好的散热，满足一般的PCB散热性能要求，但是在电路板10’边缘一般需要1mm左右的板框11’的包围，为铜块20’提供支撑力。这样在芯片30’贴在板边的这类设计，要求芯片30’靠近电路板10’边缘贴装，缩短芯片30’与硅光芯片40’之间的打线距离，则会贴在1mm的板框11’基材区，除去电路板10’和铜块20’的高度差影响之外，一些小尺寸的芯片30’与铜块20’接触的面积就很小，导致散热效率也大打折扣。
发明内容
本申请的目的在于提供一种电路板及具有其的光模块，适用于诸如硅光芯片等技术中芯片贴在板边的设计，具有良好的散热性能，缩小了芯片之间的打线距离，利于提升整个链路的带宽。
为了实现上述目的之一，本申请提供了一种电路板，包括上表面、下表面和连接所述上表面和下表面的第一端面，其特征在于：
所述电路板的第一端面具有一开口槽，所述开口槽贯通所述上表面和下表面，开口槽内设有散热块；
所述散热块具有第一表面，所述第一表面背向所述电路板的下表面，延伸至所述电路板的第一端面；
所述开口槽内具有止挡结构，所述止挡结构阻止所述散热块向所述电路板的第一端面运动。
作为实施方式的进一步改进，所述开口槽的至少一内壁上设有凸出部，所述散热块上具有与所述凸出部相匹配的凹槽，所述凸出部形成所述止挡结构。
作为实施方式的进一步改进，所述开口槽的凸出部和散热块的凹槽位于所述散热块的第一表面之下。
作为实施方式的进一步改进，所述凸出部连接所述开口槽的两侧壁。
作为实施方式的进一步改进，所述凸出部贯穿所述散热块的第一表面。
作为实施方式的进一步改进，所述开口槽的至少一内壁上设有缺口，所述散热块上具有与所述缺口相匹配的凸起，所述缺口靠近所述电路板第一端面一侧的缺口内壁形成所述止挡结构。
作为实施方式的进一步改进，所述缺口设于所述电路板的上表面之下；或者，所述缺口贯穿所述电路板的上表面。
作为实施方式的进一步改进，其特征在于：所述散热块的第一表面与所述电路板的上表面平齐。
作为实施方式的进一步改进，所述电路板的上表面上设有导体层，所述导体层覆盖所述散热块；所述导体层上设有绝缘介质层和次导体层；所述散热块上的导体层上形成有贴装区域，所述贴装区域延伸至所述第一端面。
作为实施方式的进一步改进，所述电路板的上表面比所述散热块的第一表面高。
本申请还提供了一种光模块，包括第一芯片、第二芯片和上述任一实施方式所述的电路板；所述第一芯片设于所述散热块上，靠近所述电路板的第一端面；所述第二芯片设于所述电路板的侧边，靠近所述电路板的第一端面和所述第一芯片。
作为实施方式的进一步改进，所述电路板的上表面与所述散热块的第一表面平齐，所述电路板的上表面上设有导体层，所述导体层覆盖所述散热块，所述导体层上设有绝缘介质层和次导体层，所述散热块上的导体层上形成有贴装区域，所述贴装区域延伸至所述第一端面，所述第一芯片设于所述贴装区域上；最上面的所述次导体层为信号层，所述信号层与所述第一芯片的上表面平齐。
作为实施方式的进一步改进，所述电路板的上表面与所述第一芯片的上表面平齐。
本申请的有益效果：(1)设计了异型散热块与电路板配合结构，将电路板内的散热块延伸到电路板边缘，并将芯片贴装到电路板边缘，从而既能最小化芯片到板外PIC芯片的打线距离，又能有效提高电路板的散热性能；(2)改进电路板的层叠结构，降低芯片到PCB焊盘的高度差，缩小芯片到PCB焊盘的打线距离，利于提升整个链路的带宽；(3)而且可以在电路板与散热块上电镀厚铜层，以平滑过渡电路板与散热块之间的高度差，提供平坦且散热能力强的芯片贴装表面。
附图说明
图1为现有技术中电路板结构及光模块示意图；
图2为本申请实施例1光模块部分示意图；
图3为图2中电路板结构剖视图；
图4为图2结构爆炸图；
图5为本申请实施例2光模块部分示意图；
图6为图5结构爆炸图；
图7为本申请实施例3电路板部分结构示意图；
图8为本申请实施例4电路板部分结构示意图；
图9为本申请实施例5电路板部分结构示意图；
图10为本申请实施例6电路板部分结构示意图；
图11为本申请实施例7电路板部分结构示意图；
图12为本申请实施例8电路板部分结构示意图；
图13为本申请实施例8光模块部分结构示意图。
附图标记：
10’、电路板；11’、板框；20’、铜块；30’、芯片；40’、硅光芯片。
10、电路板；11、开口槽；111、凸出部；112、缺口；12、信号层；121、焊盘；13、原导体层；14、导体层；15、绝缘介质层；20、散热块；21、凹槽；22、凸起；30、驱动芯片；40、硅光芯片；50、金线。
a、上表面；b、下表面；c、第一端面；d、第一表面；e、第二表面；f、散热块底面。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本申请进行详细描述。但这些实施方式并不限制本申请，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本申请的保护范围内。
在本申请的各个图示中，为了便于图示，结构或部分的某些尺寸会相对于其它结构或部分夸大，因此，仅用于图示本申请的主题的基本结构。
另外，本文使用的例如“上表面”、“上方”、“下表面”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。当元件或层被称为在另一部件或层“上”、与另一部件或层“连接”时，其可以直接在该另一部件或层上、连接到该另一部件或层，或者可以存在中间元件或层。
实施例1
如图2-4所示，为本申请的实施例1示意图，本申请的电路板10包括上表面a、下表面b和连接该上表面a和下表面b的第一端面c，在电路板10的第一端面c具有一开口槽11，该开口槽11贯通上述上表面a和下表面b，开口槽11内设有散热块20。该散热块20具有第一表面d，该第一表面d背向上述电路板10的下表面b，并延伸至电路板10的第一端面c。上述开口槽11内还具有止挡结构，该止挡结构阻止上述散热块20向电路板10的第一端面c运动。
在上述开口槽11的至少一内壁上设有凸出部111，上述散热块20上具有与该凸出部111相匹配的凹槽21，该凸出部111形成上述止挡结构。如图2-4所示，在该实施例中，开口槽11的凸出部111和散热块20的凹槽21位于散热块20的第一表面d之下，且凸出部111连接上述开口槽11的两侧壁，机械强度好，对散热块具有较强的支撑作用。该结构的散热块具有最大的第一表面d，且占用的电路板的空间较小，即散热效果良好，占用电路板的布线空间小。
本申请设计了异型散热块20与电路板10配合结构，如图3和4所示，该实施例中的开口槽11的凸出部111和散热块20的凹槽21位于散热块20的第一表面d之下，凸出部111嵌入散热块20的凹槽21内，凹槽21的内壁抵靠在上述电路板10的开口槽11的凸出部111上，凸出部111为散热块20提供支撑力，从而将散热块20限制在电路板10内，避免散热块20向电路板的第一端面c松动。
本申请的光模块包括驱动芯片30(即第一芯片)、硅光芯片40(即第二芯片)和上述电路板。其中，驱动芯片30设于上述散热块20上，靠近上述电路板10的第一端面c；硅光芯片40则设于电路板10的侧边，靠近上述电路板10的第一端面c和驱动芯片30。该实施例中，散热块20的第一表面d与电路板10的上表面a平齐，在电路板10的上表面a上还设有信号层12，信号层12上有焊盘121，驱动芯片30通过金线50等导电引线分别与硅光芯片40和信号层12的焊盘121电连接。采用本申请的电路板，电路板内的散热块延伸到电路板边缘，使得光模块的驱动芯片30在贴装到电路板边缘以尽量靠近硅光芯片40的同时，还可以完全贴装于散热块20上，其产生的热将直接经散热块20由散热块第三表面f散走。散热块20第三表面f一般与电路板10的下表面b平齐。散热块20第一表面d为边缘贴装的芯片提供了平坦且具有强散热作用的芯片贴装表面，该电路板结构为光模块提供了良好的散热性能，还能最大程度地缩短驱动芯片与硅光芯片之间的金线长度，利于提升整个链路的带宽。
实施例2
如图5和6所示，为本申请的实施例2，与实施例1不同的是，该实施例中的电路板10上表面a与信号层12之间还设有导体层14与绝缘介质层15。该实施例中，电路板10的上表面上设有导体层14，导体层14覆盖上述散热块20，在导体层14上设有绝缘介质层15和次导体层，散热块20上的导体层14上形成有贴装区域，该贴装区域延伸至电路板10的第一端面c，驱动芯片30设于上述贴装区域上。导体层14上面可以只设有一层绝缘介质层15和信号层12，也可以有多层绝缘介质层15与多层次导体层间隔叠置，最上面的次导体层为信号层12，该信号层12与驱动芯片30的上表面高度接近，信号层12与驱动芯片30的上表面平齐时，驱动芯片到信号层的焊盘的打线距离最短，利于提升整个链路的带宽。
例如可直接在电路板10上表面a和散热块20的第一表面d上做表面镀铜，形成连续完整的电镀铜层作为导体层14，并对该电镀铜层蚀刻图形作为参考铜层；然后在参考铜层上再覆盖一层绝缘介质层15，在绝缘介质层15上覆盖高速信号铜层，对该高速信号铜层蚀刻出图形作为信号层12。绝缘介质层15和信号层12覆盖至部分散热块20上的导体层14，在散热块20第一表面d上对应的电路板边缘位置预留出芯片贴装区域，或者通过激光烧蚀将高速信号铜层与绝缘介质层在上述散热块对应的位置蚀刻出芯片贴装区域。
在实施例1中，由于信号层12上焊盘121尺寸和间距的制约，作为信号层12的高速信号铜层不能太厚，这便使得该高速信号铜层不能在电路板10上表面a与散热块20之间很好地平滑过渡，导致可能在散热块20与电路板10上表面a之间出现电镀接缝。采用实施例2的结构，由于作为导体层14的参考铜层不需要蚀刻焊盘，对其厚度没有限制，从而可以在电路板10上表面a与散热块20上通过厚表面电镀铜层平滑过渡，避免了电镀接缝的问题。而且相比实施例1，该实施例2中驱动芯片的贴装表面内嵌到参考铜层(即导体层14)的位置，贴装上驱动芯片之后，驱动芯片上的焊盘高度刚好与信号层的焊盘高度接近，进一步缩短了驱动芯片到电路板焊盘的打线距离，利于提升整个链路的带宽，提高了高速信号的传输性能。
如图5和6所示，该实施例2是在电路板10上表面a原导体层13，如原参考铜层，上面进行电镀厚铜层作为参考铜层。该原导体层13是由于电路板制作工艺所致，在电路板制作的时候，便同时在电路板表面镀有一层薄铜层，同时在原参考铜层上再做电镀厚铜层作为参考铜层，工艺上也更为简单。当然，也可以去掉该原导体层13(即原参考铜层)，直接在电路板10的上表面a与散热块20上电镀或者通过其它工艺制作厚铜层作为导体层14。
实施例3
如图7所示，为本申请实施例3的电路板与散热块配合部分示意图，其它部分的结构与实施例1或2相同，图中未示出，此处不再赘述。与实施例1或2不同的是，该实施例中，开口槽11的凸出部111和散热块20的凹槽21位于散热块20的第一表面d之下，但凸出部111仅与开口槽11的一侧壁连接，形成上述止挡结构。凸出部111嵌入散热块20的凹槽21内，凹槽21的内壁抵靠在上述电路板10的开口槽11的凸出部111上，上述凸出部111为散热块20提供支撑力，从而将散热块20限制在电路板10内，避免散热块20向电路板的第一端面c松动。该结构的散热块一样具有最大的第一表面d，散热效果良好。
上述实施例仅在开口槽的一内壁上设置凸出部，当然，还可在电路板的开口槽的各内壁上均设置上述凸出部，从各方向为散热块提供更可靠的支撑。
实施例4
如图8所示，为本申请实施例4的电路板与散热块配合部分示意图，其它部分结构与实施例1或2相同，图中未示出，此处不再赘述。与实施例1或2不同的是，该实施例中，开口槽11内壁上的凸出部111贯穿散热块20的第一表面d，散热块20同样具有贯穿其第一表面d的缺口21，上述凸出部111形成止挡结构。凸出部111嵌入散热块20的凹槽21内，凹槽21的内壁抵靠在上述电路板10的开口槽11的凸出部111上，凸出部111为散热块20提供支撑力，从而将散热块20限制在电路板10内，避免散热块20向电路板的第一端面c松动。为便于加工生产，上述凸出部111连接至电路板10的上表面a和下表面b，上述散热块20的缺口21贯穿散热块20的第一表面d和第三表面f，该第三表面f为与散热块20第一表面d相对的散热块底面。
虽然上述各实施例中，仅在开口槽11的一内壁上设置凸出部111，当然，还可在电路板10的开口槽11的各内壁上均设置上述凸出部111，从各方向为散热块20提供更可靠的支撑。
实施例5
如图9所示的实施例5的电路板部分示意图，与上述各实施例不同的，该实施例中在电路板10的开口槽11的两个侧壁上均设有凸出部111，即图示电路板10开口槽11侧壁上延伸出的三角形部分，同样在散热块20的两侧面上设有相匹配的凹槽21(图示虚线部分)。开口槽11两侧壁上的凸出部111分别嵌入散热块20两侧面的凹槽21内，两侧面的凹槽21的内壁抵靠在上述电路板10的开口槽11的凸出部111上，为散热块提供更可靠的支撑，从而将散热块20限制在电路板10内，避免散热块20向电路板的第一端面c松动。
上述各实施例中的散热块凹槽和电路板开口槽内壁上的凸出部的数量和形状均不限于上述各实施例所示的数量和形状，还可以采用其它规则或不规则的形状，在开口槽的单个侧壁上也可同时设置多个凸出部，或者分别在开口槽的两侧壁上均设置凸出部，在散热块上设有与其相匹配的凹槽。
实施例6
如图10所示，为本申请实施例6的电路板与散热块配合部分示意图，其它部分结构与实施例1或2相同，图中未示出，此处不再赘述。与实施例1或2不同的是，该实施例中，在电路板10的开口槽11的至少一内壁上设有缺口112，在散热块20上具有与上述缺口112相匹配的凸起22，该凸起22嵌入上述开口槽11内壁上的缺口112内，缺口112靠近电路板10第一端面c一侧的缺口内壁形成止挡结构，为散热块20提供支撑力，从而将散热块20限制在电路板10内，避免散热块20向电路板10的第一端面c松动。
该实施例中，上述开口槽11内壁上的缺口112贯穿上述电路板10的上表面a，为便于加工生产，该缺口112一般也贯穿电路板10的下表面b，当然也可以不贯穿电路板10的下表面b。同样，在散热块20上与该缺口112相匹配的凸起22一般也连通散热块20的第一表面d和第三表面f，该第三表面f为与散热块20第一表面d相对的散热块底面。
实施例7
如图11所示，为本申请实施例7的电路板与散热块配合部分示意图，与上述实施例6不同的是，该实施例中，电路板10的开口槽11内壁上的缺口112设于电路板10的上表面a之下，即该缺口112未贯穿电路板10的上表面a，一般贯穿电路板10的下表面b，也可以不贯穿电路板10的下表面b。同样，在散热块20上与上述缺口112相匹配的凸起22也未连通散热块20的第一表面d，仅设于散热块20侧面靠近散热块20第三表面f的位置。上述散热块20的凸起22嵌入上述开口槽11内壁上的缺口112内，缺口112靠近电路板10第一端面c一侧的缺口内壁形成止挡结构，为散热块20提供支撑力，从而将散热块20限制在电路板10内，避免散热块20向电路板10的第一端面c松动。
上述实施例6和7中的电路板10开口槽11两侧壁上均分别设有一缺口112，在散热块20的两侧面上同样都分别设有一凸起22，与上述两缺口112相匹配。实际，电路板10的开口槽11内壁上的缺口112不限于两个，也可以只有1个缺口，还可以有多个缺口，在散热块20上同样设有与开口槽11内壁上的各缺口112相匹配的凸起22。散热块的凸起和电路板的开口槽内壁上的缺口的形状也不限于上述实施例中的形状，还可以采用其他规则或不规则的形状。
实施例8
如图12和13所示，为本申请实施例8示意图，与上述各个实施例不同的是，本实施例中，电路板10的上表面a比散热块20的第一表面d高，即电路板的高度H高于散热块的高度h。
该实施例的光模块同样包括驱动芯片30(即第一芯片)、硅光芯片40(即第二芯片)和上述电路板。其中，驱动芯片30设于上述散热块20上，靠近上述电路板10的第一端面c；硅光芯片40则设于电路板10的侧边，靠近上述电路板10的第一端面a和驱动芯片30。该实施例中，电路板10的上表面a比散热块20的第一表面d高，在电路板10的上表面a上还设有信号层12，信号层12上有焊盘121，驱动芯片30通过金线50等导电引线分别与硅光芯片40和信号层12的焊盘121电连接。同样，电路板10内的散热块20延伸到电路板10边缘，使得光模块的驱动芯片30和硅光芯片40可以贴装于散热块20上，其产生的热将直接经散热块20由电路板10下表面b的散热块20第三表面f散走，散热块20第三表面f一般与电路板10的下表面b平齐。本实施例中，电路板10的上表面a比散热块20的第一表面d高，在散热块20第一表面d上贴装上驱动芯片30之后，驱动芯片30上的焊盘高度刚好与信号层12的焊盘高度接近，进一步缩短了驱动芯片到电路板焊盘的打线距离，利于提升整个链路的带宽，提高了高速信号的传输性能。
上述实施例8中的止档结构不仅限于图示的电路板10开口槽11内壁上设置的凸出部111与散热块20上的凹槽21相匹配的形式，上述实施例1-7中的各种止档结构形式及其变形也适用于该实施例8，此处不再赘述。
上述各实施例中的电路板可以为单层或多层电路板，散热块可以为铜块、导热性良好的陶瓷或其它导热材料等。散热块和散热块的凹槽或凸起的形状也不局限于上述各实施例中提到的形状，其可以是上述形状的组合或其它形状，如“T”字形、梯形等规则或不规则的形状。
本申请的光模块包括第一芯片、第二芯片和上述任一实施例的电路板。其中，第一芯片设于散热块上，靠近电路板的第一端面，第二芯片设于电路板的侧边，靠近电路板的第一端面和第一芯片，具有良好的散热性能和高速信号传输性能。其中，第一芯片和第二芯片可以是上述各实施例中的驱动芯片和硅光芯片，也可以是其它光电芯片。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本申请的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本申请的保护范围，凡未脱离本申请技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种电路板，包括上表面、下表面和连接所述上表面和下表面的第一端面，其特征在于：所述电路板的第一端面具有一开口槽，所述开口槽贯通所述上表面和下表面，开口槽内设有散热块；
所述散热块具有第一表面，所述第一表面背向所述电路板的下表面，延伸至所述电路板的第一端面；
所述开口槽内具有止挡结构，所述止挡结构阻止所述散热块向所述电路板的第一端面运动。
2.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于：所述开口槽的至少一内壁上设有凸出部，所述散热块上具有与所述凸出部相匹配的凹槽，所述凸出部形成所述止挡结构。
3.根据权利要求2所述的电路板，其特征在于：所述开口槽的凸出部和散热块的凹槽位于所述散热块的第一表面之下。
4.根据权利要求3所述的电路板，其特征在于：所述凸出部连接所述开口槽的两侧壁。
5.根据权利要求2所述的电路板，其特征在于：所述凸出部贯穿所述散热块的第一表面。
6.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于：所述开口槽的至少一内壁上设有缺口，所述散热块上具有与所述缺口相匹配的凸起，所述缺口靠近所述电路板第一端面一侧的缺口内壁形成所述止挡结构。
7.根据权利要求6所述的电路板，其特征在于：所述缺口设于所述电路板的上表面之下；或者，所述缺口贯穿所述电路板的上表面。
8.根据权利要求1-7任一项所述的电路板，其特征在于：所述散热块的第一表面与所述电路板的上表面平齐。
9.根据权利要求8所述的电路板，其特征在于：所述电路板的上表面上设有导体层，所述导体层覆盖所述散热块；所述导体层上设有绝缘介质层和次导体层；所述散热块上的导体层上形成有贴装区域，所述贴装区域延伸至所述第一端面。
10.根据权利要求1-7任一项所述的电路板，其特征在于：所述电路板的上表面比所述散热块的第一表面高。
11.一种光模块，其特征在于：包括第一芯片、第二芯片和权利要求1-10任一项所述的电路板；所述第一芯片设于所述散热块上，靠近所述电路板的第一端面；所述第二芯片设于所述电路板的侧边，靠近所述电路板的第一端面和所述第一芯片。
12.根据权利要求11所述的光模块，其特征在于：所述电路板的上表面与所述散热块的第一表面平齐，所述电路板的上表面上设有导体层，所述导体层覆盖所述散热块，所述导体层上设有绝缘介质层和次导体层，所述散热块上的导体层上形成有贴装区域，所述贴装区域延伸至所述第一端面，所述第一芯片设于所述贴装区域上；最上面的所述次导体层为信号层，所述信号层与所述第一芯片的上表面平齐。
13.根据权利要求11所述的光模块，其特征在于：所述电路板的上表面与所述第一芯片的上表面平齐。
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