CN110927898A - 一种cob工艺的sfp28 sr光模块结构 - Google Patents

一种cob工艺的sfp28 sr光模块结构 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种COB工艺的SFP28 SR光模块结构，属于光模块结构领域。本发明包括壳体、解锁机构、EMI屏蔽结构、电路板、设置在电路板一端的微光学组件，还包括与所述微光学组件插接的LC跳线，其中，所述壳体为尾端开放的腔体，所述壳体中部前端设有隔墙，所述隔墙上设有与微光学组件横截面配合的装配孔，所述壳体位于隔墙一侧后端设有用于安装电路板的安装腔，所述壳体设于隔墙另一侧的前端由壳体的四面围合成朝前端开口、并被中间隔板分割成对称的两部分的LC光接口，所述解锁机构设置在壳体前端，所述EMI屏蔽结构设置在与所述隔墙对应的壳体外围。本发明能有效降低高频信号泄漏，模块各项性能稳定。

Description

一种COB工艺的SFP28 SR光模块结构
技术领域
本发明涉及一种光模块结构，尤其涉及一种COB工艺的SFP28 SR光模块结构。
背景技术
5G通信数据中心领域，COB(Chip On Board，板上芯片)技术用于高速短距光模块已成趋势。25G SFP28 SR产品是一种中心波长为850nm的COB工艺技术光传输模块，该光模块必须满足IEEE802.3、SFF-8472、SFF-8431、SFF-8432等多重标准与规范。
通常情况下，光模块的结构需满足外部光接口连接标准，同时金手指端插入通信设备完成电信号连接。SFP28系列光模块的光接口需确保LC光跳线插拔顺畅，跳线多次插拔光功率稳定；金手指端与通信设备接口内插座需精准对接，避免高频信号串扰，为此，国际标准组织制定了光模块结构协议，光模块PCB金手指尺寸与位置及光模块外形尺寸均制定了严格的标准，行业内与SFP28系列类似的低速光模块均满足国际协议标准。
当前，25G SFP28 SR光模块COB技术方案的设计，均采用微光学组件转换PCBA上垂直光源的光路，确保光源输出和输入的光信号能与外部设备连接。
国内已有企业开始涉及SFP28 SR模块项目，现有专利CN304986477S、CN304986466S基本10G SFP+光模块外观一致，未涉及该光模块的具体结构设计。
25G SFP28 SR COB工艺光模块在组装微光学组件后，模块光接口位置比低速光模块高。按传统方法设计的模块结构，在插入通信设备时，模块中前端部分不能封闭，泄漏模块高频电信号，同时模块拉环设计采用旧结构方案时，插入LC跳线与拉环干涉，影响光信号的正常传输与信号的稳定。
传统光模块速率相对较低，对电磁屏蔽未作特殊处理，25G高频信号易从模块管壳结构缝隙泄漏，干扰其他设备。
传统光模块采用同轴器件进行光信号的输入与输出，光器件与PCBA的连接，基本都采用器件管脚或FPC与PCBA焊盘直接连接，未涉及COB微光学组件的连接方法。
发明内容
为解决现有技术中的问题，本发明提供一种COB工艺的SFP28 SR光模块结构，使25G SFP28 SR光模块结构满足协议要求，解决了使用微光学组件的COB工艺模块在结构设计上完全符合国际协议的瓶颈，同时实现25G高频信号的电磁屏蔽难题。
本发明包括壳体、解锁机构、EMI屏蔽结构、电路板、设置在电路板一端的微光学组件，通过LC光接口与所述微光学组件插接的LC跳线，其中，
所述壳体为尾端开放的腔体，所述壳体中部前端设有隔墙，所述隔墙上设有与微光学组件横截面配合的装配孔，所述壳体位于隔墙一侧后端设有用于安装电路板的安装腔，所述壳体设于隔墙另一侧的前端由壳体的四面围合成朝前端开口的LC光接口，
所述解锁机构设置在壳体前端，并能够相对壳体运动解锁，所述EMI屏蔽结构设置在与所述隔墙对应的壳体外围，
所述微光学组件确保微光学组件光电信号正常的情况下，在所述微光学组件与电路板安装部的侧面中部采用低应力胶预固定，然后用密封胶进行四周缝隙填充固定。
本发明作进一步改进，所述EMI屏蔽结构为EMI屏蔽弹片，所述壳体外围设有与EMI弹片整体形状匹配的下沉槽，所述下沉槽内设有限位凹坑，所述EMI屏蔽弹片设有与限位凹坑对应舌片，所述舌片与限位凹坑卡接定位，所述EMI屏蔽弹片为围裙状，一端设有若干个锯齿状弹片，用于与通信设备CAGE充分接触。
本发明作进一步改进，所述壳体包括底座与上盖，所述上盖隔墙的后端两侧设有下沉面，所述下沉面设有EMI胶，所述上盖与底座盖合时，所述底座与所述上盖两侧的EMI胶过盈配合，两侧装配缝隙被EMI胶密封屏蔽，所述隔墙由底座和上盖的凸出墙体围合组成屏蔽墙，所述屏蔽墙后端的底座和上盖围合成电磁屏蔽腔体，所述屏蔽墙外围的EMI屏蔽结构二次屏蔽上盖、底座装配缝隙。
本发明作进一步改进，所述底座尾端两侧的侧壁设有锲型槽，所述上盖尾部两侧设有与底座锲型槽配合的锲型台阶，所述上盖相对底座滑入所述锲型槽限位固定。
本发明作进一步改进，所述微光学组件与电路板加电在线耦合并密封固定。
本发明作进一步改进，所述解锁机构包括拉环、解锁凸轮、滑块及弹簧，所述拉环与解锁凸轮固定连接，所述解锁凸轮中部与滑块配合固定，所述底座前端顶面设有安装滑块的条形槽，所述上盖前端设有供滑块运动的缺口，所述弹簧一端固定在所述缺口端面上，另一端与滑块固定连接。
本发明作进一步改进，所述拉环为U型，包括设置在两侧的侧墙及连接两侧侧墙的连接部，所述两侧墙与连接部连接的端部为在拉环旋转时避免与壳体干涉的异形圆弧状，所述拉环的连接部中部设有正面凹坑，所述壳体顶面设有与正面凹坑配合的顶面凹坑，所述壳体前端两侧设有下沉台阶面，所述拉环的连接部通过顶面凹坑限位，所述拉环的两侧侧墙通过与其配合的下沉台阶面限位，所述拉环连接部在所述正面凹坑两侧设有避免LC跳线插入时干涉对称缺口。
本发明作进一步改进，所述解锁凸轮包括与限位滑块配合的U型槽和设置在所述U型槽两侧的转轴，所述转轴的端部设有异形凸台，所述拉环两侧墙的远离所述连接部的端部设有与异形凸台匹配安装的异形孔，所述底座条形槽的两侧设有与转轴配合的半圆弧凹槽，所述上盖底面缺口的两侧设有与所述半圆弧凹槽对应的用于装配与限位转轴的半圆形对称孔，所述解锁机构在解锁凸轮旋转时带动滑块运动，从而对模块解锁。
本发明作进一步改进，所述弹簧的数量为两根，分别设置在滑块两侧，对应的，所述滑块的两侧分别设有支撑弹簧一端的圆柱，所述上盖缺口的两侧端面分别设有固定弹簧另一端的圆柱孔。
本发明作进一步改进，所述滑块的一端顶面设有与解锁凸轮U型槽配合的、用于解锁凸轮导向与传动滑块滑移的凸起台阶，所述滑块的另一端设有用于模块解锁导入的导入角。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：有效降低高频信号泄漏；拉环正面开缺口，避免与LC跳线干涉，确保模块拉环解锁功能，并完全符合国际协议标准；结构设计简单，成本较低，模块各项性能稳定。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明分解结构示意图；
图3和图4为底座结构示意图；
图5和图6为上盖结构示意图；
图7为拉环结构示意图；
图8为解锁凸轮结构示意图；
图9为滑块结构示意图；
图10为EMI屏蔽弹片结构示意图；
图11为电磁屏蔽腔体结构示意图；
图12为微光学组件封装示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1和图2所示，本发明主要包括以下零部件：底座1、上盖2、拉环3、解锁凸轮4、滑块5、电路板6、EMI屏蔽弹片7、弹簧8、微光学组件9、螺钉10、LC跳线11，其中，所述底座1和上盖2组成壳体，由拉环3、解锁凸轮4、滑块5和弹簧8配合底座1和上盖2的结构组成模块的解锁机构，微光学组件9设置在电路板6的一端，并通过LC光接口与LC跳线11插接。本例的壳体为尾端开放的腔体，所述壳体中部前端设有隔墙，所述隔墙上设有与微光学组件9横截面配合的装配孔，所述壳体位于隔墙一侧后端设有用于安装电路板6的安装腔，所述壳体设于隔墙另一侧的前端由壳体的四面围合成朝前端开口、并被中间隔板分割成对称的两部分的LC光接口，所述解锁机构设置在壳体前端，并能够相对壳体运动解锁，所述EMI屏蔽弹片7设置在与所述隔墙对应的壳体外围。
本发明在原在遵循光模块结构国际标准协议的基础上引入新设计理念，充分利用一体化微光学组件转换光路，同时解决在模块结构符合国际标准的情况下，LC跳线与模块拉环干涉与光接口对接存在的问题，以及提供模块结构电磁屏蔽和光组件精准定位的方案。该方案结构设计简单，成本较低，模块各项性能稳定，便于实现。
以下对各个零部件的结构进行详细说明。
⑴底座
如图3和图4所示，所述底座1的主体为长条状结构，设有一面开放的腔体1A。尾端两侧壁设有锲型槽1B，用于上盖2滑入装配限位。腔体内两侧壁设有支撑柱1C，用于电路板6的支撑与限位；腔体另一端中前部位设有U型卡槽1D，用于微光学组件预固定；底座U型卡槽1D位的外表三面下沉0.25mm形成下沉面1E，下沉面有梯形小凹坑1F，形成止档，用于模块EMI屏蔽弹片7装配限位；底座1前端部分四面均有墙体，形成两对称的LC光接口1G，前端正表面有圆弧形凹坑1I，侧面两侧下沉0.65mm形成台阶，用于拉环3限位；背面有两对称圆柱螺孔1J、半圆弧凹槽1K及条形槽1L，分别用于上盖2装配固定，解锁凸轮4转轴及滑块5装配限位。
⑵上盖
如图5和图6所示，上盖2外形为台阶状，为一面开放的浅腔体2A。表面尾端两侧设有与底座1锲型槽1B配合的锲型台阶2B，表面中前部分两边面下沉0.25mm，形成第二下沉面2C,第二下沉面2C上同样设有梯形小凹坑2D，形成止档，用于模块EMI屏蔽弹片7装配限位，同时表面中间部位有凹槽2E，用于滑块5滑动导向与定位；前端台阶面设有与底座圆柱螺孔1J对应的螺钉沉孔2F，上盖2与底盖2卡接后，再通过螺钉10固定连接。
所述上盖2的端部还设有异形缺口2G，用于解锁凸轮4及滑块5运动与限位；异形缺口2G端面两侧设有对称两圆柱孔2H，用于装配滑块5复位的弹簧8，两圆柱孔2H中间开有条形通槽2I，用于滑块5限位与导向；腔体面两侧墙表面设有下沉0.2mm台阶面2J，用于电磁屏蔽(EMI)胶的点滴固化，中前部设有凸墙2K，用于与底座U形卡槽1D配合，形成屏蔽隔墙，所述屏蔽隔墙与上盖2、底座1的两个侧面形成电磁屏蔽腔体，预防高频信号泄漏，凸墙2K的端面设有与微光学组件9横截面形状匹配的凹槽2L，用于与微光学组件9配合，上面的前端部位底面设有半圆形对称孔2M，用于装配与限位解锁机构转轴。
⑶拉环
如图7所示，所述拉环3设置于底座2与上盖2装配体前端，钣金结构。拉环3弯曲成U型，包括设置在两侧的侧墙及及连接两侧侧墙的连接部，所述两侧墙与连接部连接的端部为异形圆弧3A，用于拉环3旋转时避免与壳体干涉，所述两侧墙远离连接部的端部开有异形孔3B，用于解锁凸轮4转轴固定与定位，拉环3的连接部设有正面凹坑3C，用于拉环3复位时定位，正面的连接部设有对称缺口3D，用于避免LC跳线11插入时干涉,拉环3、解锁凸轮4组装后与滑块5、弹簧8及底座1、上盖2围合的限位槽组成解锁机构。
本发明模块结构采用COB微光学组件，原类似产品拉环将不能满足国际协议要求，本发明采用钣金新结构，用异形孔与解锁凸轮结合，同时拉环正面开缺口，避免与LC跳线干涉，确保模块拉环解锁功能，并完全符合国际协议标准。
⑷解锁凸轮
如图8所示，本例的解锁凸轮4呈条形曲轴，两端设有异形凸4A，异形凸台4A到曲轴段为圆柱形，用于与底座1、上盖2半圆弧孔配合，解锁凸轮4可以在配合圆孔内旋转，解锁凸轮4中段设有U型槽4B，用于限位滑块5，并在解锁凸轮4旋转时带动滑块5运动，从而对模块解锁。
⑸滑块
如图9所示，本例的滑块5呈异形飞机状，所述滑块5的一端设有45度导入角5A，用于模块解锁导入，中段两侧设有对称台阶及小圆柱5B，用于弹簧8的支撑与导向，另一端正面有凸起台阶5C，凸起台阶5C端部有斜角，用于解锁凸轮4导向与传动滑块5滑移。
⑹电路板
如图2所示，本例的电路板6收容于所述壳体的电磁屏蔽腔体中，并固定于所述底座2上，所述电路板6一端利用微光学组件9与LC跳线11连接，一端与印刷电路板连接。
⑺EMI屏蔽弹片
如图10所示，本例的EMI屏蔽弹片7为钣金结构件，呈围裙状。一端设有若干个顺序排列的锯齿状弹片7A，用于模块与通信设备CAGE充分接触，确保模块与通信设备共地，屏蔽弹片四周中部设有与底壳1和上盖2上的梯形小凹坑卡接的舌片7B，用于EMI屏蔽弹片7定位，防止模块插拔式弹片滑动。
⑻弹簧
如图2所示，本例的弹簧8的一端藏于上盖2圆柱孔中，另一端套入滑块5的小圆柱上，用于拉环3解锁后，拉环3及滑块5复位。
⑼微光学组件
如图1和图2所示，本例的微光学组件9为长方体结构与圆柱结构混合体。圆柱端设有LC光接口，长方体部分设有转换光路结构，可以实现将电路板6上垂直激光信号转换成水平输出信号，实现光信号的输入与输出。
⑽螺钉
所属螺钉10为平头不锈钢防滑螺钉，用于固定底座1与上盖2。
⑾LC跳线
所属LC跳线11为常规件，符合IEC61754-20-2002标准。
如图11所示，本例由底座1、上盖2的结构装配形成电磁屏蔽腔体。上盖2两侧墙下沉0.2mm面2J进行EMI滴胶，本例的EMI胶A为D型或三角形，当装配上盖2时，EMI胶A压缩变形，确保底壳1、上盖2配合两侧缝隙被EMI胶密封屏蔽，电磁屏蔽腔体B中前部位由上盖2、底座1凸出墙体组成屏蔽墙，底座1、上盖2中前部由EMI屏蔽弹片7围合而成，确保弹片充分与通信设备CAGE接触，同时二次屏蔽上盖2、底座1装配缝隙。
原低速光模块未作电磁屏蔽处理，本发明采用上盖侧墙面下沉0.2mm，增加EMI银镍胶设计，确保底壳、上盖配合时，EMI胶弹性变形，填充配合缝隙，降低高频信号泄漏，解决了25G高频信号的电磁屏蔽难题，并大幅降低了模块整体结构成本。
如图12所示，本例的微光学组件9需精准定位，定位精度需与发射、接收光芯片匹配，确保光发射、接收信号长期稳定。本例的微光学组件9固定方法采用加电在线耦合，确保微光学组件9的光电信号正常的情况下，在微光学组件9长方体侧墙中位M用低应力紫外胶预固定，然后用密封胶进行微光学组件9长方体四周缝隙填充，密封胶需采用低应力、且其热膨胀系数需与微光学组件材料接近的材料。
本发明采用紫外胶预固定及二次密封胶的办法固定微光学组件，能够确保微光学组件功能及光信号传递的稳定。
以上所述之具体实施方式为本发明的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种COB工艺的SFP28 SR光模块结构，其特征在于：包括壳体、解锁机构、EMI屏蔽结构、电路板、设置在电路板一端的微光学组件，通过LC光接口与所述微光学组件插接的LC跳线，其中，
所述壳体为尾端开放的腔体，所述壳体中部前端设有隔墙，所述隔墙上设有与微光学组件横截面配合的装配孔，所述壳体位于隔墙一侧后端设有用于安装电路板的安装腔，所述壳体设于隔墙另一侧的前端由壳体的四面围合成朝前端开口的LC光接口，
所述解锁机构设置在壳体前端，并能够相对壳体运动解锁，所述EMI屏蔽结构设置在与所述隔墙对应的壳体外围，
所述微光学组件确保微光学组件光电信号正常的情况下，在所述微光学组件与电路板安装部的侧面中部采用低应力胶预固定，然后用密封胶进行四周缝隙填充固定。
2.根据权利要求1所述的COB工艺的SFP28 SR光模块结构，其特征在于：所述EMI屏蔽结构为EMI屏蔽弹片，所述壳体外围设有与EMI弹片整体形状匹配的下沉槽，所述下沉槽内设有限位凹坑，所述EMI屏蔽弹片设有与限位凹坑对应舌片，所述舌片与限位凹坑卡接定位，所述EMI屏蔽弹片为围裙状，一端设有若干个锯齿状弹片，用于与通信设备CAGE充分接触。
3.根据权利要求1或2所述的COB工艺的SFP28 SR光模块结构，其特征在于：所述壳体包括底座与上盖，所述上盖隔墙的后端两侧设有下沉面，所述下沉面设有EMI胶，所述上盖与底座盖合时，所述底座与所述上盖两侧的EMI胶过盈配合，两侧装配缝隙被EMI胶密封屏蔽，所述隔墙由底座和上盖的凸出墙体围合组成屏蔽墙，所述屏蔽墙后端的底座和上盖围合成电磁屏蔽腔体，所述屏蔽墙外围的EMI屏蔽结构二次屏蔽上盖、底座装配缝隙。
4.根据权利要求3所述的COB工艺的SFP28 SR光模块结构，其特征在于：所述底座尾端两侧的侧壁设有锲型槽，所述上盖尾部两侧设有与底座锲型槽配合的锲型台阶，所述上盖相对底座滑入所述锲型槽限位固定。
5.根据权利要求3所述的COB工艺的SFP28 SR光模块结构，其特征在于：所述微光学组件与电路板加电在线耦合并密封固定。
6.根据权利要求3所述的COB工艺的SFP28 SR光模块结构，其特征在于：所述解锁机构包括拉环、解锁凸轮、滑块及弹簧，所述拉环与解锁凸轮固定连接，所述解锁凸轮中部与滑块配合固定，所述底座前端顶面设有安装滑块的条形槽，所述上盖前端设有供滑块运动的缺口，所述弹簧一端固定在所述缺口端面，另一端与滑块固定连接。
7.根据权利要求6所述的COB工艺的SFP28 SR光模块结构，其特征在于：所述拉环为U型，包括设置在两侧的侧墙及连接两侧侧墙的连接部，所述两侧墙与连接部连接的端部为在拉环旋转时避免与壳体干涉的异形圆弧状，所述拉环的连接部中部设有正面凹坑，所述壳体顶面设有与正面凹坑配合的顶面凹坑，所述壳体前端两侧设有下沉台阶面，所述拉环的连接部通过顶面凹坑限位，所述拉环的两侧侧墙通过与其配合的下沉台阶面限位，所述拉环连接部在所述正面凹坑两侧设有避免LC跳线插入时干涉对称缺口。
8.根据权利要求7所述的COB工艺的SFP28 SR光模块结构，其特征在于：所述解锁凸轮包括与限位滑块配合的U型槽和设置在所述U型槽两侧的转轴，所述转轴的端部设有异形凸台，所述拉环两侧墙的远离所述连接部的端部设有与异形凸台匹配安装的异形孔，所述底座条形槽的两侧设有与转轴配合的半圆弧凹槽，所述上盖底面缺口的两侧设有与所述半圆弧凹槽对应的用于装配与限位转轴的半圆形对称孔，所述解锁机构在解锁凸轮旋转时带动滑块运动，从而对模块解锁。
9.根据权利要求8所述的COB工艺的SFP28 SR光模块结构，其特征在于：所述弹簧的数量为两根，分别设置在滑块两侧，对应的，所述滑块的两侧分别设有支撑弹簧一端的圆柱，所述上盖缺口的两侧端面分别设有固定弹簧另一端的圆柱孔。
10.根据权利要求9所述的COB工艺的SFP28 SR光模块结构，其特征在于：所述滑块的一端顶面设有与解锁凸轮U型槽配合的、用于解锁凸轮导向与传动滑块滑移的凸起台阶，所述滑块的另一端设有用于模块解锁导入的导入角。
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