CN113376775A - 一种800g硅光模块 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种800G硅光模块，其结构布局合理，其在采用标准设计的PCB电路板的情况下，仍可以确保PCB电路板强度，同时生产成本低，所述PCB电路板的中间开槽构成发射端布置区，所述发射端组件置于所述发射端布置区中，金属热沉从所述PCB电路板的下表面朝上与所述发射端组件贴近，所述PCB电路板的下表面避开所述金属热沉设置有控制芯片和接收端组件，所述接收端组件分别包括顺序设置的光纤阵列、硅光芯片、电芯片、陶瓷基板，所述硅光芯片、电芯片、陶瓷基板之间通过金线键合，所述电芯片通过金属垫块安装到所述PCB电路板使得所述电芯片与所述硅光芯片和所述陶瓷基板等高设置。
Description
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，具体涉及一种800G硅光模块。
背景技术
随着我国光通信行业的持续高速发展，通信技术的更新与升级，光模块作为构建现代高速信息网络的基础，在光通信行业中起着至关重要的作用，其不断发展是必然趋势。
当前光模块的发展主要表现在高速率和高密度上，在光芯片速率不断提高的基础上，其数量也在不断提高，以此来保证光模块的传输速率。当前800G光模块配套电路复杂，电子元器件种类及数量繁多，采用硅光技术的光模块，相比传统的光子技术，更能满足光模块行业对于更低成本、更高集成度、更高速率、更低功耗和可靠性的迫切需求。
基于当前光模块行业背景下的硅光技术，硅光芯片厚度普遍较厚，电芯片与硅光芯片间存在一定的高度差，导致金线键合长度较长，高速性能无法得到有效保证。若通过在PCB电路板上挖槽的方式来消除电芯片和硅光芯片间的高度差，势必会造成PCB电路板强度不足的问题，如公开号为CN112711108A的中国发明专利公开了一种800G光模块，其通过对PCB电路板进行加厚，改善PCB电路板强度，然而这样使用的非标准化的PCB电路板也提高了光模块的生产成本，同时由于PCB电路板的开槽的设计问题，其中PCB电路板的强度仍然不尽如人意。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种800G硅光模块，其结构布局合理，其在采用标准设计的PCB电路板的情况下，仍可以确保PCB电路板强度，同时生产成本低。
其技术方案是这样的：一种800G硅光模块，包括能够拼接成一体的上壳体、下壳体以及设置在所述上壳体和下壳体之间的PCB电路板，所述PCB电路板上设置有控制芯片、发射端组件、接收端组件，其特征在于：所述PCB电路板的中间开槽构成发射端布置区，所述发射端组件置于所述发射端布置区中，金属热沉从所述PCB电路板的下表面朝上与所述发射端组件贴近，所述PCB电路板的下表面避开所述金属热沉设置有控制芯片和接收端组件，所述接收端组件分别包括顺序设置的光纤阵列、硅光芯片、电芯片、陶瓷基板，所述硅光芯片、电芯片、陶瓷基板之间通过金线键合，所述电芯片通过金属垫块安装到所述PCB电路板使得所述电芯片与所述硅光芯片和所述陶瓷基板等高设置。
进一步的，所述发射端组件分别包括激光器、光学透镜、光隔离器阵列、光纤阵列、热电制冷器，所述激光器、光学透镜分别设置在陶瓷垫块上，所述陶瓷垫块与所述热电制冷器的冷面相贴，所述热电制冷器的热面与所述金属热沉相贴，所述光隔离器阵列、光纤阵列分别与所述金属热沉相贴近。
进一步的，所述金属热沉包括用于布置所述发射端组件的支撑部、用于将所述金属热沉与所述PCB电路板粘合在一起的胶粘部，还包括连接所述支撑部和所述胶粘部的过渡部。
进一步的，所述金属热沉的支撑部靠近所述发射端组件的一侧对应所述激光器和所述光学透镜设置有台阶区，对应所述热电制冷器设置有凹槽区。
进一步的，所述金属热沉的支撑部、过渡部沿PCB电路板的长度方向设置，所述金属热沉的胶粘部沿PCB电路板的宽度方向设置。
进一步的，所述支撑部大于所述发射端布置区设置。
进一步的，所述接收端组件至少包括两个接收端分支，每个所述接收端分支包括所述光纤阵列、硅光芯片、电芯片、陶瓷基板，所述接收端分支分别设在所述支撑部和所述过渡部的两侧。
进一步的，在所述PCB电路板的上表面避开所述发射端布置区形成元器件布置区。
进一步的，所述激光器通过贴片的方式固定于陶瓷垫块上，所述光学透镜以粘胶的方式固定于陶瓷垫块上，所述光隔离器阵列和所述光纤阵列通过粘胶的方式固定于金属热沉上，热电制冷器通过贴片或粘胶的方式固定于金属热沉上，热电制冷器的热面与金属热沉之间设有导热胶。
进一步的，所述光纤阵列和所述金属垫块通过粘胶的方式固定于PCB电路板上，所述电芯片以粘胶的方式固定在所述金属垫块上，所述陶瓷基板通过BGA封装的方式固定在PCB电路板上。
本发明的一种800G硅光模块结构，在PCB电路板居中开槽布置发射端组件，避免对PCB电路板的结构造成巨大影响，无需使用加厚的PCB电路板，采用标准设计的电路板既可以满足设计需要，将金属热沉设置在发射端的下端还可以起到支撑发射端组件的作用，同时也可以起到加固PCB电路板的作用；接收端分为两部分布置在PCB电路板上表面两侧，在接收端采用硅光芯片，通过金属垫块来消除硅光芯片与电芯片间的高度差，通过陶瓷基板实现电路转接，缩短金线键合长度，在保证较好的高速性能的同时，还保证光模块元器件及配套电路具有足够的布板空间。
附图说明
图1为实施例中的一种800G硅光模块的部件分解示意图；
图2为实施例中的一种800G硅光模块的隐藏壳体后的示意图；
图3为实施例中的一种800G硅光模块的分离金属热沉后的示意图；
图4为实施例中的一种800G硅光模块的金属热沉的示意图；
图5为实施例中的一种800G硅光模块的PCB电路板的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明的一种800G硅光模块，包括能够拼接成一体的上壳体1、下壳体2以及设置在上壳体1和下壳体2之间的PCB电路板3，PCB电路板3上设置有控制芯片4、发射端组件5、接收端组件6，PCB电路板3的中间开槽构成发射端布置区31，发射端组件5置于发射端布置区31中，金属热沉7从PCB电路板3的下表面朝上与发射端组件5贴近，PCB电路板3的下表面避开金属热沉设置有控制芯片4和接收端组件6，接收端组件6分别包括顺序设置的光纤阵列61、硅光芯片62、电芯片63、陶瓷基板64，硅光芯片62、电芯片63、陶瓷基板64之间通过金线键合，电芯片63通过金属垫块65安装到PCB电路板3使得电芯片63与硅光芯片52和陶瓷基板64等高设置。
本实施例中，可以在PCB电路板的上表面避开发射端布置区7形成元器件布置区8，发射端组件5布置在PCB电路板靠近上壳体的一侧，接收端组件6布置在PCB电路板靠近下壳体的一侧，发射端组件5居中布置在PCB电路板上，接收端组件6布置在PCB电路板正面左右两侧靠近作为控制芯片4的DSP芯片的位置，合理利用了布板空间，在PCB电路板上留有较大的布板空间形成元器件布置区8设置元器件，有效解决了布板空间不足的问题。
本实施例中的PCB电路板的上表面、下表面是按照图1中给出的视角来定的，实际情况中，也可以将图1中的上表面定义成下表面、下表面定义成上表面，这并不是对上、下表面的限制。
本实施例提供的800G硅光模块，不仅能够保证光模块元器件及配套电路有足够的布板空间，同时还保证了较好的高速性能，并且结构简单可靠，可利用现有的成熟工艺，具有较好的量产可行性，此外，将发射端组件与接收端组件分别布置在PCB电路板两侧，有效解决了发射端与接收端的信号串扰、结构干涉问题，具有较好的高速性能，降低了工艺难度。
在本实施例中，发射端组件5分别包括激光器51、光学透镜52、光隔离器阵列53、光纤阵列54、热电制冷器55，激光器51、光学透镜52分别设置在陶瓷垫块56上，陶瓷垫块56与热电制冷器55的冷面相贴，热电制冷器55的热面与金属热沉7相贴，光隔离器阵列53、光纤阵列54分别与金属热沉7相贴近。
具体的，金属热沉7包括用于布置发射端组件的支撑部71、用于将金属热沉与PCB电路板粘合在一起的胶粘部72，还包括连接支撑部71和胶粘部72的过渡部73，胶粘部72用于粘胶固定，支撑部71主要作为发射端组件的基底，起到散热、支撑固定作用，两侧避开硅光芯片，过渡部73主要起到连接支撑部71和胶粘部72两部分，使得结构更稳定，散热更快。
在本实施例中，接收端组件包括两个接收端分支，每个接收端分支包括光纤阵列、硅光芯片、电芯片、陶瓷基板，接收端分支分别设在支撑部和过渡部的两侧。
此外，金属热沉7的支撑部71靠近发射端组件的一侧对应激光器51和光学透镜52设置有台阶区74，对应热电制冷器设置有凹槽区75，通过台阶区74和凹槽区75的设置可以使得金属热沉靠近壳体的一侧更加平整，方便安装。
在本发明的一个实施例中，金属热沉7的支撑部71、过渡部72沿PCB电路板3的长度方向设置，金属热沉的胶粘部73沿PCB电路板的宽度方向设置，将支撑部71设置的大于发射端布置区31，可以很好的起到支撑固定发射端组件的作用。
在本发明的一个实施例中，激光器51通过贴片的方式固定于陶瓷垫块56上，光学透镜52以粘胶的方式固定于陶瓷垫块56上，光隔离器阵列53和光纤阵列54通过粘胶的方式固定于金属热沉7上，热电制冷器55通过贴片或粘胶的方式固定于金属热沉7上，热电制冷器底部涂有导热胶，以确保热电制冷器的热面与金属热沉间具有良好的导热性，光隔离器阵列和光纤阵列都是放置在金属热沉上的，把光隔离器阵列、光纤阵列、以及热电制冷器都放置在金属热沉上，是为了保证热电制冷器上的激光器和光学透镜跟隔离器、光纤阵列在同一材质基底上，避免TE(跟踪误差)问题造成的环境变化导致材料、胶水等形变造成光功率变化。
在接收端组件上，光纤阵列61和金属垫块65通过粘胶的方式固定于PCB电路板上，电芯片以粘胶的方式固定在金属垫块上，陶瓷基板通过BGA封装的方式固定在PCB电路板上。
此外，发射端组件的光纤阵列连接到PCB电路板的光口32，发射端组件的光纤阵列连接到PCB电路板的光口32，PCB电路板的一端为电口33。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种800G硅光模块，包括能够拼接成一体的上壳体、下壳体以及设置在所述上壳体和下壳体之间的PCB电路板，所述PCB电路板上设置有控制芯片、发射端组件、接收端组件，其特征在于：所述PCB电路板的中间开槽构成发射端布置区，所述发射端组件置于所述发射端布置区中，金属热沉从所述PCB电路板的下表面朝上与所述发射端组件贴近，所述PCB电路板的下表面避开所述金属热沉设置有控制芯片和接收端组件，所述接收端组件分别包括顺序设置的光纤阵列、硅光芯片、电芯片、陶瓷基板，所述硅光芯片、电芯片、陶瓷基板之间通过金线键合，所述电芯片通过金属垫块安装到所述PCB电路板使得所述电芯片与所述硅光芯片和所述陶瓷基板等高设置。
2.根据权利要求1所述的一种800G硅光模块，其特征在于：所述发射端组件分别包括激光器、光学透镜、光隔离器阵列、光纤阵列、热电制冷器，所述激光器、光学透镜分别设置在陶瓷垫块上，所述陶瓷垫块与所述热电制冷器的冷面相贴，所述热电制冷器的热面与所述金属热沉相贴，所述光隔离器阵列、光纤阵列分别与所述金属热沉相贴近。
3.根据权利要求1所述的一种800G硅光模块，其特征在于：所述金属热沉包括用于布置所述发射端组件的支撑部、用于将所述金属热沉与所述PCB电路板粘合在一起的胶粘部，还包括连接所述支撑部和所述胶粘部的过渡部。
4.根据权利要求3所述的一种800G硅光模块，其特征在于：所述金属热沉的支撑部靠近所述发射端组件的一侧对应所述激光器和所述光学透镜设置有台阶区，对应所述热电制冷器设置有凹槽区。
5.根据权利要求4所述的一种800G硅光模块，其特征在于：所述金属热沉的支撑部、过渡部沿PCB电路板的长度方向设置，所述金属热沉的胶粘部沿PCB电路板的宽度方向设置。
6.根据权利要求3所述的一种800G硅光模块，其特征在于：所述支撑部大于所述发射端布置区设置。
7.根据权利要求3所述的一种800G硅光模块，其特征在于：所述接收端组件至少包括两个接收端分支，每个所述接收端分支包括所述光纤阵列、硅光芯片、电芯片、陶瓷基板，所述接收端分支分别设在所述支撑部和所述过渡部的两侧。
8.根据权利要求1所述的一种800G硅光模块，其特征在于：在所述PCB电路板的上表面避开所述发射端布置区形成元器件布置区。
9.根据权利要求2所述的一种800G硅光模块，其特征在于：所述激光器通过贴片的方式固定于陶瓷垫块上，所述光学透镜以粘胶的方式固定于陶瓷垫块上，所述光隔离器阵列和所述光纤阵列通过粘胶的方式固定于金属热沉上，热电制冷器通过贴片或粘胶的方式固定于金属热沉上，热电制冷器的热面与金属热沉之间设有导热胶。
10.根据权利要求1所述的一种800G硅光模块，其特征在于：所述光纤阵列和所述金属垫块通过粘胶的方式固定于PCB电路板上，所述电芯片以粘胶的方式固定在所述金属垫块上，所述陶瓷基板通过BGA封装的方式固定在PCB电路板上。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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