CN113050234A - 一种多通道片上集成的光接收子组件 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种多通道片上集成的光接收子组件，包括：分波器组件、光电芯片、载板以及其他相关零件。光电芯片设置在分波器组件与载板之间；分波器组件与光电芯片设置在载板的一面，载板的另一面可贴合在待安装光接收子组件的PCB板上；打线设置在载板的边缘位置，以方便连接PCB板上的信号接收焊盘，有利于提高高频性能。装配过程中，可先将光电芯片和分波器组件安装在载板上，在光电芯片与分波器组件耦合固定后，再将载板组装到PCB板上，从而在组装前及时发现光接收子组件瑕疵，减小PCB板的装配过程对光接收子组件上的零件的不利影响，便于进行装配。
Description
技术领域
本申请涉及光通信技术领域，尤其涉及一种多通道片上集成的光接收子组件。
背景技术
光接收子组件(Receiver Optical Subassembly，ROSA)，是一种将光信号转化成电信号的光通信部件。光接收子组件包括光学元件和电学元件，一般是通过光学元件接收光信号，再通过光电转化芯片，将接收的光信号转化为电信号，并通过电学元件将转化的电信号进行处理、转化或转发，以完成对光通信中光信号的接收。随着光通信传输速率的不断提高，对光接收子组件的高速性能要求也越来越高。
目前光通信领域大多采用同轴封装的光接收子组件，同轴封装即保持接收子组件中的光电转换芯片与光传输线路保持同轴关系，以直接接收光传输线路中的光信号。同轴封装的光接收子组件在应用的线路距离较长时，由于线路长度且有转折部分，使得其接收光信号的能力与预设能力出现偏差，越来越难以适应25Gb/s以上速率的要求。
并且，光通信中有推广采用COBO(Consortium for On Board Optics，片上集成光学联盟)方案的趋势，而传统光接收子组件的COB(Chip On Board)芯片要直接放在PCB(Printed circuit boards，印制电路板)上，而PCB上往往预先焊接有贵重零件，使得COB芯片的装配困难。如果后焊贵重零件，则COB芯片上的UV胶(Ultraviolet Rays，紫外光固化胶)很难承受回流焊的高温，破坏COB芯片的固定效果；如果先焊贵重零件，则COB芯片一旦安装失败难以返工，贵重零件也要报废。即在PCB上，传统COB光接收子组件很难适用于贵重需要回流焊的元件的装配。
发明内容
本申请提供了一种多通道片上集成的光接收子组件，以解决传统光接收子组件不利于装配的问题。
本申请提供一种多通道片上集成的光接收子组件，包括：分波器组件、光电芯片、载板以及打线；
所述光电芯片设置在所述分波器组件与所述打线之间；所述分波器组件与所述光电芯片设置在所述载板的一面，所述载板的另一面贴合在待安装所述光接收子组件的PCB板；所述打线设置在所述载板的边缘位置，以便连接所述PCB板上的信号接收焊盘。
可选的，所述分波器组件包括：基板、光纤模组、分波器以及透镜阵列；所述光纤模组、分波器以及透镜阵列依次设置在所述基板与所述载板之间的区域内。
可选的，所述基板与所述载板平行；所述分波器的一侧连接所述基板，另一侧连接所述载板。
可选的，所述分波器组件还包括棱镜；所述棱镜设置在所述透镜阵列远离所述分波器的一侧。
可选的，光电芯片设置在所述棱镜与所述载板之间。
可选的，所述光接收子组件还包括放大器；所述放大器为设置在透镜阵列所述载板上的跨阻放大器。
可选的，所述放大器的一侧连接所述光电芯片，另一侧连接所述打线。
可选的，所述光接收子组件还包括滤波电容；所述滤波电容为设置在所述载板上的贴片电容。
可选的，所述滤波电容的一侧连接光电芯片，另一侧连接放大器。
由以上技术方案可知，本申请提供一种多通道片上集成的光接收子组件，包括：分波器组件、光电芯片、载板以及打线。光电芯片设置在分波器组件与打线之间；分波器组件与光电芯片设置在载板的一面，载板的另一面贴合在待安装光接收子组件的PCB板；打线设置在载板的边缘位置，以接触PCB板上的信号接收焊盘。装配过程中，可先将光电芯片和分波器组件安装在载板上，在光电芯片与分波器组件耦合固定后，再将载板组装到PCB板上，从而在组装前及时发现光接收子组件的瑕疵，减小装配过程对PCB板上其他零件工艺的影响，便于进行装配。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一种多通道片上集成的光接收子组件的结构示意图；
图2为本申请一种多通道片上集成的光接收子组件的正视分解结构示意图；
图3为本申请一种多通道片上集成的光接收子组件俯视结构示意图；
图4为本申请分波器组件的分解结构示意图；
图5为本申请分波器组件的整体结构示意图；
图6为本申请一种多通道片上集成的光接收子组件的局部结构示意图；
图7为本申请打线的结构示意图。
图示说明：
其中，1-分波器组件；11-基板；12-光纤模组；13-分波器；14-棱镜；15-透镜阵列；2-光电芯片；3-载板；4-放大器；5-滤波电容；6-内部打线；7-外部打线。
具体实施方式
本申请提供的技术方案中，所述多通道片上集成的光接收子组件可应用于光接收设备中。光接收设备是光纤通信的中间设备，用于连接光纤线路和通信设备。光接收设备中设有PCB板(Printed Circuit Board，印制电路板)，用于安装光接收子组件以及其他通信相关元件。
参见图1，为本申请一种多通道片上集成的光接收子组件的结构示意图。由图1可知，本申请提供的光接收子组件，可以连接光纤线路，接收光纤中的光信号，并将光信号转化为电信号，实现光传输过程。所述光接收子组件包括：分波器组件1、光电芯片2、载板3以及内部打线6。
其中，分波器组件1，即DEMUX组件(demultiplexer，分波器)，用于将来自若干单独分信道的独立信号复合起来，在一公共信道的同一方向上进行传输的组件。光电芯片2用于将光信号转化为电信号。内部打线6是由多个引脚排列组成的引脚集合，可以将光电芯片2转化的电信号传递出来，以传递至PCB板上的通信相关元件中。
实际应用中，如图2所示，所述光电芯片2设置在所述分波器组件1与所述内部打线6之间。即分波器组件1将光纤线路中的光信号传递至光电芯片2，光电芯片2可以将传递的光信号转化为电信号，并通过内部打线6传递至下位元件。
所述分波器组件1与所述光电芯片2设置在所述载板3的一面，所述载板3的另一面贴合在待安装所述光接收子组件的PCB板。即在申请提供的技术方案中，分波器组件1与光电芯片2不直接设置在PCB板上，而是通过载板3设置在PCB板上。在装配过程中，可以先将光电芯片2和分波器组件1安装在载板3上，并且在光电芯片2与分波器组件1耦合固定后，再将载板3组装到PCB板上。
可见，如果光电芯片2的装配效果不理想，可以直接在载板3上进行调整。并且由于载板3上的零件数量较少，光电芯片2的调整或者重复焊接过程不容易影响到其他零部件，因此，即便是光电芯片2装配失败需要返工，也不会牵连其他零件，从而大大提高了装配的便利性。
另外，由于光电芯片2和分波器组件1要先在载板3上耦合固定，因此对于不良的光电芯片可以在组装前就被剔除，因此避免重复在PCB板上进行焊接或插接操作，便于完成装配工艺。
为了将转化的电信号进行输出，所述内部打线6设置在所述载板3的边缘位置，以接触所述PCB板上的信号接收焊盘。实际应用中，可以将本申请所述的光接收子组件的边与PCB板的边对齐，并通过引脚与内部打线6直接进行连接，因此，连接距离极短，并且在光电芯片2与PCB板引脚之间除打线外没有其他器件，即没有软板，管座等连接器件，可见本申请提供的光接收子组件更适合高速传输的要求。
在本申请提供的技术方案中，所述光接收子组件与PCB板之间为可分离连接，因此，实际装配过程不用过回流焊，因此不会因回流焊高温破坏PCB板上的UV胶，可同时提高所述光接收子组件与PCB板的良品率。
在本申请的部分实施例中，如图4所示，所述分波器组件1包括：基板11、光纤模组12、分波器13以及透镜阵列15。实际应用中，光纤模组12作为光纤线路的接头，可以传递光信号至所述分波器组件1中；分波器13可将光纤线路中的独立信号复合起来，传递至透镜阵列15；透镜阵列15可以将复合后的光信号进行折射，以使光信号可以传递至光电芯片2上。
基板11不仅用于支撑保护其他元件的作用，在本实施例中，所述光纤模组12、分波器13以及透镜阵列15依次设置在所述基板11与所述载板3之间的区域内。并且，所述基板11与所述载板3平行；所述分波器13的一侧连接所述基板11，另一侧连接所述载板3。
即在实际应用中，光纤模组12、分波器13以及透镜阵列15可以安装在基板11的底面上，分波器组件1整体采用倒置安装方式，从而降低分波器组件1的整体高度；并且，倒置安装方式还能够缩短分波器组件1与光电芯片2之间的距离，即缩短光信号的传播距离，降低光信号出现散射等影响信号传输质量的缺陷。
实际应用中，如图5所示，所述分波器组件1还包括棱镜14；所述棱镜14设置在所述透镜阵列15远离所述分波器13的一侧。进一步地，光电芯片2设置在所述棱镜14与所述载板3之间。本实施例中，棱镜14的截面可以为等腰直角三角形，等腰直角三角形的两条直角边分别平行于透镜阵列15和光电芯片2，从而通过斜边对应的镜面对光信号进行反射，改变光信号的传输方向，例如将水平方向的光信号反射为垂直方向的光信号，以使光信号能够传递至光电芯片2的位置。
其中，如图7所示，外部打线7可以连接外部PCB板，由于载板3和跨阻放大器4的边缘平齐，两者的距离小于0.2毫米，使得外部打线7的距离很短，大大提高了高频性能。例如，图7中矩形结构的放大器4右侧的边缘与矩形载板3右侧的边缘平齐，或者距离小于0.2毫米，以缩短外部打线7的长度。
在本申请的部分实施例中，如图3、图6所示，所述光接收子组件还包括放大器4；所述放大器4为设置在透镜阵列15所述载板3上的跨阻放大器，所述跨阻放大器(Transimpedance amplifier,TIA)可以将输入电流转换为差分电压，从而便于电信号的传递。相应地，所述放大器4的一侧连接所述光电芯片2，另一侧连接所述内部打线6。即在实际应用中，光信号经光电芯片2转换为电信号后，通过放大器4对转换的电压信号进行放大处理，以便在内部打线6进行输出。
进一步地，如图3、图6所示，所述光接收子组件还包括滤波电容5；滤波电容5为设置在所述载板3上的贴片电容。滤波电容5可以降低交流脉动波纹系数，提升高效平滑直流输出。实际应用中，所述滤波电容5的一侧连接光电芯片2，另一侧连接放大器4，即经转换的电信号先经过滤波电容5进行滤波处理后，再通过放大器4进行放大处理，从而提高信号的传输质量。可见，本实施例中，通过贴片电容可以进一步减小所述光接收子组件的整体厚度，不仅便于安装，还能够缩短信道距离，提高信号传输质量。
在本申请的部分实施例中，基板11和/或载板3可以采用软板或软硬板相结合的材料制成，并与PCB板相连接，从而进一步便于进行装配。
由以上技术方案可知，本申请提供一种多通道片上集成的光接收子组件，包括：分波器组件1、光电芯片2、载板3以及内部打线6。光电芯片2设置在分波器组件1与内部打线6之间；分波器组件1与光电芯片2设置在载板3的一面，载板3的另一面贴合在待安装光接收子组件的PCB板；内部打线6设置在载板3的边缘位置，以便连接PCB板上的信号接收焊盘。
装配过程中，可先将光电芯片2和分波器组件1安装在载板3上，在光电芯片2与分波器组件1耦合固定后，再将载板3组装到PCB板上，从而在组装前及时发现芯片瑕疵，减小芯片装配过程对PCB板上其他零件的影响，便于进行装配。
本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。
Claims (9)
1.一种多通道片上集成的光接收子组件，其特征在于，包括：分波器组件(1)、光电芯片(2)、载板(3)以及放大器(4)；
所述分波器组件(1)与所述光电芯片(2)设置在所述载板(3)上；所述光电芯片(2)设置在所述分波器组件(1)与所述载板(3)之间；所述放大器(4)贴合在载板(3)上；所述放大器(4)的边缘与所述载板(3)的边缘距离小于0.2毫米，以便连接PCB板上的信号接收焊盘。
2.根据权利要求1所述的多通道片上集成的光接收子组件，其特征在于，所述分波器组件(1)包括：基板(11)、光纤模组(12)、分波器(13)以及透镜阵列(15)；所述光纤模组(12)、分波器(13)以及透镜阵列(15)依次设置在所述基板(11)与所述载板(3)之间的区域内。
3.根据权利要求2所述的多通道片上集成的光接收子组件，其特征在于，所述基板(11)与所述载板(3)平行；所述分波器(13)的一侧连接所述基板(11)，另一侧连接所述载板(3)。
4.根据权利要求2所述的多通道片上集成的光接收子组件，其特征在于，所述分波器组件(1)还包括棱镜(14)；所述棱镜(14)设置在所述透镜阵列(15)远离所述分波器(13)的一侧。
5.根据权利要求4所述的多通道片上集成的光接收子组件，其特征在于，光电芯片(2)设置在所述棱镜(14)与所述载板(3)之间。
6.根据权利要求1所述的多通道片上集成的光接收子组件，其特征在于，所述放大器(4)为设置所述载板(3)上的跨阻放大器。
7.根据权利要求6所述的多通道片上集成的光接收子组件，其特征在于，所述放大器(4)的一侧连接所述光电芯片(2)，另一侧连接打线(6)。
8.根据权利要求1所述的多通道片上集成的光接收子组件，其特征在于，所述光接收子组件还包括滤波电容(5)；所述滤波电容(5)为设置在所述载板(3)上的贴片电容。
9.根据权利要求8所述的多通道片上集成的光接收子组件，其特征在于，所述滤波电容(5)的一侧连接光电芯片(2)，另一侧连接放大器(4)。
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