CN111796370B - 光电混合线路板、光电对接装置以及光电传输系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光电混合线路板、光电对接装置以及光电传输系统，其中光电混合线路板包括：基板，其中，基板内埋设有导电线路和光纤；电学连接器，设置在基板上且与基板内埋设的导电线路连接，并用于与光电对接装置连接以实现光电混合线路板中的导电线路与光电对接装置之间的电信号传输；光学连接头，连接基板内埋设的光纤且从基板引出，用于与光电对接装置连接以实现光电混合线路板中的光纤与光电对接装置之间的光信号传输。通过该光电混合线路板既能够传输电信号，也能够传输光信号。

Description

光电混合线路板、光电对接装置以及光电传输系统

技术领域

本申请涉及电路板技术领域，特别是涉及一种光电混合线路板、光电对接装置以及光电传输系统。

背景技术

电互联是指使用金属线条(一般为铜)实现电路板、芯片之间的信号连接。光互连是指使用导光介质(光纤、光波导等)实现电路板、芯片之间的信号连接。

传统的电互联在高频高速下面临着信号延迟、信号串扰、功耗激增等问题，而光互联以其独特的优势可以实现板间/板内功耗低、速率高、信号完整的数据传输。在传输中心设备中，需要使用业务板和背板，传统的业务板和背板都只传输电信号，随着光传输的不断应用，光电背板的需求也应运而生。目前使用的光电背板中的电背板和光背板是相互分离的，光背板为在柔性材料中布光纤，实现光纤交叉互联，最终使用时将光背板和电背板贴装在一起而进行组装。

本申请的发明人在长期的研究中发现，在现在的这种光电背板中，固定光背板和电背板的部分容易产生老化异常，进而影响整体性能。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种光电混合线路板、光电对接装置以及光电传输系统，实现既能够传输电信号，也能够传输光信号。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种光电混合线路板，包括：

基板，其中，所述基板内埋设有导电线路和光纤；

电学连接器，设置在所述基板上且与所述基板内埋设的所述导电线路连接，并用于与光电对接装置连接以实现所述光电混合线路板中的所述导电线路与所述光电对接装置之间的电信号传输；

光学连接头，连接所述基板内埋设的所述光纤且从所述基板引出，用于与所述光电对接装置连接以实现所述光电混合线路板中的所述光纤与所述光电对接装置之间的光信号传输。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种光电对接装置，包括：

电学连接器，用于与光电混合线路板上的电学连接器连接，以实现所述光电对接装置与埋设在所述光电混合线路板中且与所述光电混合线路板上的所述电学连接器连接的导电线路之间的电信号传输；

光电转换器，用于与从光电混合线路板中引出的光学连接头连接，以实现所述光电对接装置与埋设在所述光电混合线路板中且与所述光学连接头连接的光纤之间的光信号传输。

为解决上述技术问题，本申请采用的又一个技术方案是：提供一种光电传输系统，包括上述任一项的光电混合线路板以及与所述光电混合线路板连接的上述任一项的光电对接装置。

本申请的有益效果是：本申请中的光电混合线路板在基板内同时埋设导电线路和光纤，并设置与导电线路连接的电学连接器和与光纤连接的光学连接头，从而通过电学连接器实现与光电对接装置之间的电信号传输，通过光学连接头实现与光电对接装置之间的光信号传输，从而实现既能传输光信号，也能传输电信号。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1是本申请光电混合线路板一实施方式的结构示意图；

图2是本申请光电对接装置一实施方式的结构示意图；

图3是图1中光电混合线路板和图2中光电对接装置组合在一起时的示意图；

图4是一应用场景中光电混合线路板的结构示意图；

图5是一应用场景中光电对接装置的结构示意图；

图6是图4中光电混合线路板和图5中光电对接装置组合在一起时的示意图；

图7是本申请光电混合线路板另一实施方式的结构示意图；

图8是另一应用场景中光电混合线路板的结构示意图；

图9是本申请光电混合线路板又一实施方式的结构示意图；

图10是本申请光电混合线路板再一实施方式的结构示意图；

图11是本申请光电传输系统一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参阅图1至图3，图1是本申请光电混合线路板一实施方式的结构示意图，图2是本申请光电对接装置一实施方式的结构示意图，图3是图1中光电混合线路板与图2中光电对接装置组合在一起时的示意图。

该光电混合线路板100包括：基板10、电学连接器11以及光学连接头12。该光电对接装置200包括：电学连接器20以及光电转换器21。

本申请中的光电混合线路板100为光电背板，光电对接装置200为业务板，当多个光电对接装置200同时与一个光电混合线路板100连接时，多个光电对接装置200可通过该光电混合线路板100实现信息的交互。其中光电对接装置200只能处理电信号，因此其通过电学连接器20能够传递电信号，通过光电转换器21将电信号转换为光信号传递出去或者将接收的光信号转换为可以处理的电信号。需要说明的是，本申请中的光电混合线路板100可以同时和若干个光电对接装置200连接，图3中以4个光电对接装置200同时垂直一个光电混合线路板100并和其连接进行示意说明，在其他实施方式中，光电对接装置200的数量不做限制，且各个光电对接装置200之间的距离可根据实际产品进行设计，在此也不做限制。

在光电混合线路板100中，基板10内埋设有导电线路101以及光纤102，导电线路101传输电信号，光纤102传输光信号。在此需要说明的是，图1中导电线路101和光纤102的位置关系只是示意说明，在此并不限制。

电学连接器11设置在基板10上，其与导电线路101连接(由于角度关系，图中并没有示意出电学连接器11与导电线路101的连接关系)，其中，电学连接器11用于与光电对接装置200连接，以实现导电线路101与光电对接装置200之间的电信号传输。具体地，光电混合线路板100上的电学连接器11与光电对接装置200上的电学连接器20可以相互配合，例如一个为公连接头，另一个为母连接头，如图3所示，当光电对接装置200和光电混合线路板100连接时，光电混合线路板100的电学连接器11与光电对接装置200的电学连接器20连接(由于图3中已经为连接状态，光电对接装置200的电学连接器20未示出)，以实现两者之间的电信号传输。可选的，光电混合线路板100中的电学连接器11还可用于固定光电对接装置200，具体地，光电对接装置200通过其电学连接器20插设在光电混合线路板100的电学连接器11上。

光学连接头12连接基板10内埋设的光纤102且从基板10引出，用于与光电对接装置200连接以实现光纤102与光电对接装置200之间的光信号传输。具体地，光纤102通过光学连接头12与光电对接装置200上的光电转换器21连接，此时光电对接装置200中的电信号可以通过光电转换器21转变为光信号传递给光电混合线路板100中的光纤102，光纤102再将该光信号传递给另一个光电对接装置200的光电转换器21，由该光电转换器21将光信号转换为光电对接装置200可以处理的电信号。也就是说，通过该光电混合线路板100，两个光电对接装置200中的信息可以以传统的电信号的形式进行传输，也可以通过光纤102以光信号的形式进行传输，通过光信号进行传输时，速率更高，信号完整性更强。

继续参阅图1，为了从基板10中引出连接光纤102的光学连接头12，基板10上设置有开口13，该开口13通常邻近光电对接装置200与光电混合线路板100的连接处设置。例如，当光电对接装置200通过光电混合线路板100上的电学连接器11固定在光电混合线路板100上时，开口13邻近电学连接器11设置。

在一应用场景中，如图1所示，部分光纤102自开口13从光电混合线路板100中延伸出来后与光学连接头12连接，此时整个光电混合线路板100相对光学连接头12外露。当光电混合线路板100不便进入更小的空间内时，从光电混合线路板100延伸出的光纤102与光学连接头12可以适用于该更小的空间。同时由于部分光纤102从光电混合线路板100中延伸出来，因此要与之连接的光电转换器21可以设置在光电对接装置200上的任意位置，也就是说，可以灵活设置光电转换器21和电学连接器20的相对位置。此时在安装时，可先将光电对接装置200通过光电混合线路板100上的电学连接器11安装在光电混合线路板100上，然后再将光纤102通过光学连接头12与光电对接装置200上的光电转换器21连接。该方案由于光纤102能够通过光学连接头12直接与光电转换器21连接，减少了转换过程，能够降低损耗，但同时光电混合线路板100与光电对接装置200需要进行两次连接，安装较为繁琐。

因此为了便于安装，如图4至图6所示，在另一应用场景中，光学连接头12集成在电学连接器11中，也就是说，此时在安装时，只要将光电对接装置200直接和电学连接器11连接，便能同时实现光电对接装置200上的电学连接器20与光电混合线路板100上的电学连接器11连接、光电对接装置200上的光电转换器21与光电混合线路板100上的光学连接头12连接，如图5所示。

具体地，在该应用场景中，电学连接器11的内腔设置有定位光纤102的定位结构，以将从开口13引出的光纤102固定在定位结构内而实现光纤102与光学连接头12连接。同时为了保护光纤102，在该应用场景中，电学连接器11覆盖开口13，也就是说，相比图1的应用场景，在该应用场景中，光纤102不会再向外延伸。与该应用场景中的光电混合线路板100相对应，如图5所示，此时光电对接装置200的电学连接器20与光电转换器21均设置在光电对接装置200的端部，以便电学连接器20与光电转换器21可以同时和光电混合线路板100上的电学连接器11连接。

需要说明的是，一个光电混合线路板100可以同时设置多个电学连接器11、多个光学连接头12以及多个开口13，图1和图4中电学连接器11、光学连接头12以及开口13的数量分别为4只是示意说明，在此并不做限制。

通过上述内容可以看出，本申请中的光电混合线路板100通过在基板10内同时埋设导电线路101以及光纤102，并设置与导电线路101连接的电学连接器11以及和光纤102连接的光学连接头12，实现既能够传递光信号，也能够传递电信号，且相对现有技术，其没有直接固定部分，不会产生老化异常等问题。同时本申请光电混合线路板100两种不同的结构，一个适用于损耗较小的应用场景和空间更小的应用场景(图1)，另一个适用于安装方便的应用场景(图4)，用户可以根据实际需求进行选择。

参阅图7，图7是本申请光电混合线路板100另一实施方式的结构示意图，在该实施方式中，基板10包括介质材料层103和位于介质材料层的第一侧的第一基底层104，基板10设置有定位凹部105，定位凹部105的顶部开口朝向介质材料层103与第一侧相对的第二侧，定位凹部105内设置有填充材料层106，光纤102设置在定位凹部的填充材料层106。

其中，介质材料层103的材料可以是任何可以作为线路板基材的导电材料(如铜)，也可以是绝缘材料(聚酰亚胺、液晶高分子聚合物)，其可以是刚性材料，也可以是柔性材料，在此不做限制。同时介质材料层103可以是一层，也可以是多层叠加而成。

其中，定位凹部105的底部不贯穿第一基底层104，具体地，定位凹部105的底部可以位于第一基底层104，但是不贯穿第一基底层104。定位凹部105的横截面的形状不做限定，例如可以是圆形，可以是长方形。在一应用场景中，定位凹部105是定位槽105，横截面的形状是长方形。

其中，第一基底层104对介质材料层103起到支撑作用，例如其为金属材料层、陶瓷材料层等。在一应用场景中，第一基底层104为第一金属层104，其材料为铜，如铜箔，通过选用铜作为第一基底层104的材料，一方面原材料容易获取，成本低廉，另一方面铜是电的良导体，便于在第一基底层104上制作导电线路101，以传输电信号。

其中，填充材料层106的填充材料可以是膜状粘性材料，也可以是流体粘性材料，在设置过程中，先在定位凹部105内设置填充材料层106，对光纤102预固定，以免光纤102出现错位、脱出等情况，从而进一步对光纤102进行定位。

其中，光纤102包括多根，多根光纤102并排设置在定位凹部105的填充材料层106。在一应用场景中，如图7所示，多根光纤102在同一层并排设置在定位凹部105的填充材料层106，在另一应用场景中，如图8所示，多根光纤102以层叠的方式在两层以上(图8中示出两层)并排设置在定位凹部105的填充材料层106。

继续参阅图7，基板10还包括第二基底层107，第二基底层107为第二金属层107，第二金属层107为第二铜层107，第二铜层107位于介质材料层103的第二侧，第二铜层107上设置有对应于定位凹部105的通孔1071，通孔1071的形状和大小与定位凹部105的顶部开口的形状和大小一致。在本实施方式中，第二铜层107材质坚硬，便于定位，同时还可以在第二铜层107上制作导电线路101，以传输电信号。

参阅图9，图9是本申请光电混合线路板100又一实施方式的结构示意图，在该实施方式中，填充材料层106覆盖基板第一基底层104，其中填充材料层106与上述实施方式中的填充材料层106的材料相同。

具体地，在放置好光纤102后整层用填充材料固定而形成填充材料层106，相对图7和图8中的结构，在本实施方式中，可以无需挖槽固定光纤102。

参阅图10，图10是本申请光电混合线路板100再一实施方式的结构示意图，在该实施方式中，其包括多个层叠设置的基板10，基板10为上述任一项实施方式中的基板10，任意相邻的基板10之间设置有接合层108，接合层108的材料为粘结材料或接合层108为具有接合功能的多层结构。

在一应用场景中，多个基板10层叠设置时，每层基板10中光纤102所在的位置错开，便于后续安装光学连接头12。

参阅图11，图11是本申请光电传输系统一实施方式的结构示意图，在该实施方式中，光电传输系统300包括光电混合线路板100以及与光电混合线路板100连接的光电对接装置200，光电混合线路板100为上述任一项实施方式中的光电混合线路板100，光电对接装置200为上述任一项实施方式中的光电对接装置200，详见可参见上述实施方式，在此不再赘述。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种光电混合线路板，其特征在于，包括：

基板，其中，所述基板内埋设有导电线路和光纤；

电学连接器，设置在所述基板上且与所述基板内埋设的所述导电线路连接，用于与光电对接装置连接以实现所述光电混合线路板中的所述导电线路与所述光电对接装置之间的电信号传输；

光学连接头，连接所述基板内埋设的所述光纤且从所述基板引出，用于与所述光电对接装置连接以实现所述光电混合线路板中的所述光纤与所述光电对接装置之间的光信号传输；

其中，所述基板上开设有开口，以从所述基板中引出连接所述光纤的所述光学连接头，且所述光学连接头集成在所述电学连接器中，所述电学连接器的内腔设置有定位所述光纤的定位结构，以将从所述开口引出的所述光纤固定在所述定位结构内而实现所述光纤与所述光学连接头的连接。

2.根据权利要求1所述的光电混合线路板，其特征在于，所述电学连接器覆盖所述开口。

3.根据权利要求1所述的光电混合线路板，其特征在于，所述基板包括介质材料层和位于所述介质材料层的第一侧的第一基底层，所述基板设置有定位凹部，所述定位凹部的顶部开口朝向所述介质材料层与所述第一侧相对的第二侧，所述定位凹部内设置有填充材料层，所述光纤设置在所述定位凹部的所述填充材料层。

4.根据权利要求3所述的光电混合线路板，其特征在于，所述光纤包括多根，多根所述光纤并排设置在所述定位凹部的所述填充材料层。

5.根据权利要求4所述的光电混合线路板，其特征在于，多根所述光纤在同一层并排设置在所述定位凹部的所述填充材料层，或，多根所述光纤以层叠的方式在两层以上并排设置在所述定位凹部的所述填充材料层。

6.根据权利要求1所述的光电混合线路板，其特征在于，所述基板包括第一基底层和覆盖所述第一基底层的填充材料层，所述光纤设置在所述填充材料层。

7.一种光电传输系统，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的光电混合线路板以及与所述光电混合线路板连接的光电对接装置。

8.根据权利要求7所述的光电传输系统，其特征在于，所述光电对接装置包括：

电学连接器，用于与所述光电混合线路板上的电学连接器连接，以实现所述光电对接装置与埋设在所述光电混合线路板中且与所述光电混合线路板上的所述电学连接器连接的导电线路之间的电信号传输；

光电转换器，用于与从所述光电混合线路板中引出的光学连接头连接，以实现所述光电对接装置与埋设在所述光电混合线路板中且与所述光学连接头连接的光纤之间的光信号传输。

9.根据权利要求8所述的光电传输系统，其特征在于，所述光电对接装置的所述电学连接器与所述光电转换器设置在所述光电对接装置的端部。

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