CN115728876A - 光模块 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种光模块，包括壳体，以及位于所述壳体内的电路板、数字信号处理芯片、基板和光电芯片；所述电路板在厚度方向上具有相对设置的第一表面和第二表面；所述数字信号处理芯片与所述电路板的信号线在所述第一表面处电连接；所述基板具有相对设置的第三表面和第四表面；所述光电芯片与所述基板的信号线电连接；所述电路板的信号线具有形成在所述第一表面的第一电性连接点，所述基板的信号线具有形成在所述第三表面的第二电性连接点，所述第一电性连接点和所述第二电性连接点相电连接。如此，所述基板的信号线通过第二电性连接点以倒装的形式连接至所述电路板的信号线，相较于金线绑定的传统连接方式，可以大大提高数字信号处理芯片与光电芯片之间的带宽。

Description

光模块

技术领域

本发明属于光通信元件制造技术领域，具体涉及一种光模块。

背景技术

光通信技术具有大带宽、低损耗等优势，用于实现光/电转换的光模块是光通信的核心器件。在常用的光模块技术中，如图1所示，电路板42上负载有数字信号处理(英文全称为Digital Signal Processing，简称为DSP)芯片43，电路板42的信号层通过金线40电连接至载有光电芯片45的基板44，以此实现DSP芯片43和光电芯片45之间的信号传输。这其中，电路板42与基板44之间的传统的金线绑定工艺，限制了带宽的提升，使得难以满足DSP芯片43和光电芯片45之间越来越高的带宽要求。

发明内容

为解决常用技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种光模块。

为实现上述发明目的，一实施方式提供一种光模块，包括壳体，以及位于所述壳体内的电路板、数字信号处理芯片、基板和光电芯片；

所述电路板在厚度方向上具有相对设置的第一表面和第二表面；所述数字信号处理芯片与所述电路板的信号线在所述第一表面处电连接；

所述基板具有相对设置的第三表面和第四表面；所述光电芯片与所述基板的信号线电连接；

所述电路板和所述基板在厚度方向上层叠设置，且所述第一表面和所述第三表面相面对并贴靠，所述电路板的信号线具有形成在所述第一表面的第一电性连接点，所述基板的信号线具有形成在所述第三表面的第二电性连接点，所述第一电性连接点和所述第二电性连接点相电连接。

优选地，所述基板的信号线具有形成在所述第三表面的第一末端，所述光电芯片通过金线电连接所述第一末端。

优选地，所述基板设置为陶瓷基板，所述光电芯片安装在所述陶瓷基板的第三表面。

优选地，所述第四表面与所述壳体之间通过第二导热体导热相连，所述第二导热体具有沿所述电路板的厚度方向朝向所述电路板凸伸的凸部，所述凸部与所述电路板固定相接。

优选地，所述基板包括：

隔热基板，所述第二电性连接点位于所述隔热基板的表面；以及，

陶瓷基板，所述光电芯片安装在所述陶瓷基板的表面，且所述陶瓷基板与所述电路板之间经由所述隔热基板热隔离。

优选地，所述光模块还包括致冷器，所述陶瓷基板的背对所述光电芯片的一侧贴装于所述致冷器上。

优选地，所述隔热基板包括：

与所述电路板在厚度方向上相重叠的焊接板部；以及，

凸伸出所述电路板的延伸板部，所述延伸板部经由所述陶瓷基板支撑固定于所述致冷器上；

所述光模块还包括隔热支撑板，所述焊接板部经由所述隔热支撑板支撑固定于所述致冷器上；所述隔热支撑板和所述焊接板部分体设置，或者和所述焊接板部一体设置而构成所述隔热基板于厚度方向的凸起结构。

优选地，所述陶瓷基板设置为氮化铝基板，所述隔热支撑板和所述隔热基板分别设置为导热系数低于氮化铝基板的玻璃基板。

优选地，所述陶瓷基板、所述隔热基板和所述电路板在厚度方向依次层叠；

所述陶瓷基板的顶表面和所述隔热基板的顶表面共同构成所述第三表面所述光电芯片安装在所述陶瓷基板的顶表面上，所述第一末端形成在所述隔热基板的顶表面上。

优选地，所述光电芯片的顶面与所述隔热基板的顶表面相齐平。

优选地，所述隔热基板的顶表面具有参考地线和信号线，所述隔热基板底表面具有参考地线。

优选地，所述数字信号处理芯片的底面贴装于所述第一表面，且其顶面与所述壳体之间通过第一导热体导热相连。

为实现上述发明目的，一实施方式提供一种光模块，包括壳体，以及位于所述壳体内的电路板、数字信号处理芯片、基板和光电芯片；

所述光电芯片安装在所述基板上并与所述基板的信号线电连接；所述数字信号处理芯片安装在所述电路板上；

其特征在于，所述数字信号处理芯片和所述基板的信号线均在所述电路板的同一侧，所述数字信号处理芯片电连接至所述电路板的信号线，且所述基板的信号线与所述电路板的信号线之间通过电性连接点结构互连。

优选地，所述基板包括陶瓷基板，所述光电芯片安装在所述陶瓷基板的表面且与所述电路板位于所述陶瓷基板的同一侧；

所述光模块还包括致冷器，所述陶瓷基板的背对所述光电芯片的一侧贴装于所述致冷器上。

与常用技术相比，本发明的技术效果在于：所述基板的信号线通过第二电性连接点以倒装的形式连接至所述电路板的信号线，所述基板的信号线和数字信号处理芯片均与所述电路板的信号线在电路板厚度方向上的同一侧(也即第一表面所在侧)实现电连接，这样，相较于常用技术中金线绑定的传统连接方式，可以大大提高数字信号处理芯片与光电芯片之间的带宽。

附图说明

图1是常用技术的光模块的结构示意图；

图2a是本发明实施例1的光模块的结构示意图，图中示意视角为与电路板的厚度方向相垂直的侧视角度；

图2b是图2a实施例1的一种简单变化实施例的光模块的结构示意图；

图3是图2a中光模块在与电路板的厚度方向相平行的俯视视角下的部分结构透视图，其中用虚线绘示了构件在透视中的主要轮廓；

图4是本发明实施例2的光模块的结构示意图，图中示意视角为与电路板的厚度方向相垂直的侧视角度；

图5是图4中光模块在与电路板的厚度方向相平行的俯视视角下的部分结构透视图，其中用虚线绘示了构件在透视中的主要轮廓；

图6是图4中基板的结构概要示意图；

图7是本发明实施例3的光模块的结构示意图，图中示意视角为与电路板的厚度方向相垂直的侧视角度。

附图标号：

100、200、300，光模块；11、21、31，壳体；111、211、311、411，第一壳体；112、212、312、412，第二壳体；12、22、32、42，电路板；1201、2201，电路板的信号线；121、221、321，第一表面；122、222、322，第二表面；12a、22a、32a，电连接器端；12b、22b、32b，光电安装端；13、23、33、43，数字信号处理芯片；14、24、34、44，基板；141、241，第四表面；142、242，第三表面；1401、2401，基板的信号线；24a、34a，隔热基板；24b、34b，陶瓷基板；15、25、35、45，光电芯片；16、26、36，金线；40、金线；27、37、47，半导体致冷器；181、281、381；第一导热体；182、282、382，第二导热体；191、291、391，光学元件；192、292、392、192a、192b、292a、292b，光学接口。

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。

实施例1

参图2a和图3，本实施例提供了一种光模块100，其包括壳体11、电路板12、数字信号处理芯片13、基板14和光电芯片15。

壳体11大致上呈中空盒状结构，电路板12、数字信号处理芯片13、基板14和光电芯片15设于壳体11内。具体地，壳体11包括第一壳体111和第二壳体112，其中：第一壳体111具有四个侧壁和与各个侧壁相连接的端壁；第二壳体112与所述端壁大致相对设置，并通过螺丝、卡扣等方式组装连接四个所述侧壁。第一壳体111和第二壳体112组装连接并合围出壳体11内的容置腔，电路板12、数字信号处理芯片13、基板14和光电芯片15容纳于所述容置腔内。

电路板12具体可设置为硬质的印刷电路板(英文全称为Printed circuitboards，简称PCB)，在其它实施例中，电路板12也可以为其它形式的基板，如硅基板、柔性电路板或混合基板等，基板14可以称为第一基板，电路板12可以称为第二基板；电路板12在厚度方向上具有相对设置的第一表面121和第二表面122，也即，第一表面121和第二表面122相对设置且二者之间的间距定义电路板12的厚度。可以理解的，电路板12在与厚度方向的相垂直的方向上的跨度大于电路板12的厚度。

电路板12具有参考地线和用于信号传输的信号线1201，该信号线1201在第一表面121处与数字信号处理芯片13电连接，以使得电路板12的信号线1201和数字信号处理芯片13之间能够进行信号传输。

类似的，基板14具有参考地线和用于信号传输的信号线1401，该信号线1401与光电芯片15电连接，以使得信号线1401和光电芯片15之间能够进行信号传输。

在本实施例中，电路板12的信号线和基板14的信号线1401之间通过电性连接点(如图中P点示意)电连接。具体地，电路板12和基板14在厚度方向上层叠设置；基板14在厚度方向上具有相对设置的第三表面142和第四表面141，第三表面142和第一表面121相面对并贴靠，而第四表面141和第二表面122相背对；信号线1401具有形成在第三表面142的第二电性连接点；相对应的，电路板12的信号线具有形成在第一表面121的第一电性连接点；所述第一电性连接点和所述第二电性连接点相连接，以此实现电路板12的信号线1201和基板14的信号线1401之间的电连接。

其上，所述第一电性连接点和所述第二电性连接点均设置为焊盘结构，二者通过焊接方式相连接。在其它实施例中，第一电性连接点和第二电性连接点可以为裸露的铜皮结构，二者通过导电胶粘接方式相连接。可以理解的，在组装完成的光模块100中，如图2a所示意的，所述第一电性连接点和所述第二电性连接点以合为一体的焊点(或焊球)形式存在，如此，也即对于组装完成的一个光模块而言，直观上在电路板12的信号线1201和基板14的信号线1401之间的相接处为焊点(或焊球)，即可认为所述第一电性连接点和所述第二电性连接点的存在。

在本实施例的光模块100中，基板14的信号线1401通过第二电性连接点以倒装焊(或倒装粘贴)的形式连接至电路板12的信号线1201，信号线1401和数字信号处理芯片13均与电路板12的信号线1201在电路板12厚度方向上的同一侧(也即第一表面121所在侧)实现电连接，这样，相较于现有技术中金线绑定的传统连接方式，可以大大提高数字信号处理芯片13与光电芯片15之间的带宽。

在该实施例中，电路板12的信号线1201形成在第一表面121，其第一末端电连接数字信号处理芯片13，且其第二末端构造为所述第一电性连接点。

再者，在本实施例中，电路板12在长度方向上具有相对设置的电连接器端12a和光电安装端12b，此处的长度方向垂直于电路板12的厚度方向，其中：光电安装端12b位于壳体11内，而电连接器端12a沿电路板12的长度方向延伸出壳体11的外部，并用于与光模块100的外接器件进行电连接，附图示例中电连接器端12a具体采用了金手指结构。光电安装端12b也可以位于电路板12靠近中间的位置，此时电路板12可以具有缺口或容置口以容置光电器件。

所述第一电性连接点设置在光电安装端12b；而数字信号处理芯片13相对于基板14靠近电连接器端12a设置，也即，数字信号处理芯片13与电连接器端12a的距离小于基板14与电连接器端12a的距离。当然，这仅为本发明的一种示例，所述第一电性连接点和数字信号处理芯片13在电路板12长度方向上的位置关系并不限于此。

在该实施例中，数字信号处理芯片13的底面为信号连接面，其贴装固定在第一表面121上，并与电路板12的信号线1201通过焊接方式实现电连接。而数字信号处理芯片13的顶面与壳体11之间通过第一导热体181导热相连，而具体在本实施例中，第二壳体112、第一导热体181和数字信号处理芯片13在电路板12的厚度方向上依次层叠，如此，使得数字信号处理芯片13工作所产生的热量经过第一导热体181传递至第二壳体112处进行散热。

其中，第一导热体181的材质设置为铜材，其又可以称为热沉。第一导热体181的一侧面(图2a中的上侧面)通过导热胶或导热垫等柔性导热介质导热连接至第二壳体112，又或者省略该柔性导热介质而直接贴合第二壳体112；同样的，第一导热体181的另一侧面(图2a中的下侧面)通过导热胶或导热垫等柔性导热介质导热连接至数字信号处理芯片13的顶面，又或者省略该柔性导热介质而直接贴合数字信号处理芯片13的顶面。

在该实施例中，基板14的信号线1401形成在基板14的第三表面142上。具体地，如前所述，信号线1401的第二末端形成在基板14的第三表面142上，其构造为所述第二电性连接点；除此之外，信号线1401的第一末端也形成在基板14的第三表面142上，其电连接光电芯片15。如此，光电芯片15和电路板12均在第三表面142处实现与基板14的信号线1401的电连接，利于提高带宽。

在该实施例中，光电芯片15安装在基板14的第三表面142上。具体地，光电芯片15的底面通过焊接或其它方式贴装固定在第三表面142上，并与基板14的参考地线实现电连接；光电芯片15的顶面为信号连接面，其通过金线16电连接至信号线1401的第一末端。如此，电路板12和光电芯片15位于基板14的同一侧(也即第三表面142所在侧)，利于结构布局的紧凑，并且可以缩短信号线1401与光电芯片15之间金线16的跨度。需要说明的是，图中各元件的大小比例与实际产品可能不符，此处图示仅仅是为了说明方便进行的描绘。

进一步地，基板14的一部分与光电安装端12b相重叠，为便于表述和理解，将该部分定义为基板14的重叠区；其余部分则沿电路板12的长度方向、背离电连接器端12a凸伸出光电安装端12b，为便于表述和理解，将该部分定义为基板14的凸伸区。信号线1401的第二末端(也即所述第二电性连接点)形成在基板14的重叠区上；信号线1401的第一末端形成在基板14的凸伸区上，相应的，光电芯片15安装于基板14的凸伸区上；信号线1401自其第二末端(也即所述第二电性连接点)沿电路板12的长度方向延伸，直至信号线1401的第一末端。

在该实施例中，基板14设置为具有高导热系数的陶瓷基板，例如，其可以采用氮化铝或氧化铝等陶瓷材料构造绝缘基片，并在该绝缘基片上以铜箔构造参考地线和信号线。光电芯片15安装在所述陶瓷基板(也即基板14)上，如此，基板14既用于将光电芯片15电连接至电路板12的信号线1201，又用于固定支撑光电芯片15，而陶瓷材料具有高导热系数，可以利于光电芯片15快速散热。

进一步地，基板14的第四表面141与壳体11之间通过第二导热体182导热相连。具体在本实施例中，第二壳体112、第二导热体182、基板14和光电芯片15依次层叠，如此，使得光电芯片15工作所产生的热量经过所述陶瓷基板、第二导热体182传递至第二壳体112处进行散热。

其中，第二导热体182的材质设置为铜材，其又可以称为热沉。第二导热体182的一侧面(图2a中的上侧面)通过导热胶或导热垫等柔性导热介质导热连接至第二壳体112，又或者省略该柔性导热介质而直接贴合第二壳体112。第二导热体182的另一侧面(图2a中的下侧面)通过导热胶或导热垫等柔性导热介质导热连接至基板14，又或者省略该柔性导热介质而直接贴合基板14的第四表面141。

而作为附图实施例的一种变化实施例，第二导热体182和基板14的第四表面141之间还可以增设半导体致冷器(英文全称为Thermo Electric Cooler，简称为TEC)，以进一步辅助光电芯片15的工作温度恒定；又或者，在另一种变化实施例中，也可以采用半导体致冷器替代附图实施例中的第二导热体182。对于这两种采用半导体致冷器的变化实施例而言，本发明中基板14的信号线1401通过第二电性连接点以倒装的形式连接至电路板12的信号线1201，如此还可以进一步相对于常用技术在兼顾热串扰问题的同时提高带宽，例如，常用技术如图1所示，为保证半导体致冷器47工作稳定性或者由于工艺水平的原因，电路板42和半导体致冷器47间会隔开一定间隙S，如此导致基板44和电路板42之间的金线40需要跨越间隙S，而影响到带宽，本发明则消除了间隙S的影响，可以在兼顾半导体致冷器的工作稳定性的同时提高带宽。

另外，作为附图2a实施例的一种变化实施例，如图2b所示，第二导热体182具有沿电路板12的厚度方向朝向电路板12凸伸的凸部1820，该凸部1820与基板14在电路板12的同一侧并排设置，如此，第二导热体182整体上大致呈L形。该凸部1820与电路板12的第一表面121固定在一起，具体例如通过粘贴等方式固定在一起，如此，既可以加强连接固定效果，又可以提升电路板12经由第二导热体182的散热速率。

进一步地，光模块100还具有位于壳体11内的光学元件191，以及安装于壳体11侧壁处的光学接口192。光电芯片15、光学元件191和光学接口192位置对应，构造出自光电芯片15经光学元件191至光学接口192的发射光路、或者构造出自光学接口192经光学元件191至光电芯片15的接收光路。

详细来讲，光电芯片15具体可以设置为激光器，其发射的光线透过光学元件191之后，经光学接口192a实现出光；此时，光模块100还可以具有另一光学接口192b用于接收外部光线。或者，光电芯片15具体可以设置为光电探测器，外部光线通过光学接口192a进行接收，而后透过光学元件191之后传输至光电探测器处；此时，光模块100还可以具有另一光学接口192b用于发射光线。当然，这仅为光电芯片15的两种具体示例，其具体实施不限于激光器、光电探测器。

综上，与常用技术相比，本实施例的光模块100主要具有以下有益效果：基板14的信号线1401通过第二电性连接点以倒装的形式连接至电路板12的信号线1201，信号线1401和数字信号处理芯片13均在电路板12厚度方向上的同一侧(也即第一表面121所在侧)与电路板12的信号线1201实现电连接，这样，相较于常用技术中金线绑定的传统连接方式，可以大大提高数字信号处理芯片13与光电芯片15之间的带宽。

实施例2

参图4至图6，本实施例提供了一种光模块200，其包括壳体21、电路板22、数字信号处理芯片23、基板24和光电芯片25。

壳体21大致上呈中空盒状结构，电路板22、数字信号处理芯片23、基板24和光电芯片25设于壳体21内。具体地，壳体21包括第一壳体211和第二壳体212，其中：第一壳体211具有四个侧壁和与各个侧壁相连接的端壁；第二壳体212与所述端壁大致相对设置，并通过螺丝、卡扣等方式组装连接对四个所述侧壁。第一壳体211和第二壳体212组装连接并合围出壳体21内的容置腔，电路板22、数字信号处理芯片23、基板24和光电芯片25容纳于所述容置腔内。

电路板22具体可设置为硬质的印刷电路板(英文全称为Printed circuitboards，简称PCB)；电路板22在厚度方向上具有相对设置的第一表面221和第二表面222，也即，第一表面221和第二表面222相对设置且二者之间的间距定义电路板22的厚度。可以理解的，电路板22在与厚度方向的相垂直的方向上的跨度大于电路板22的厚度。

电路板22具有参考地线和用于信号传输的信号线2201，该信号线2201在第一表面221处与数字信号处理芯片23电连接，以使得电路板22的信号线2201和数字信号处理芯片23之间能够进行信号传输。

类似的，基板24具有参考地线和用于信号传输的信号线2401，该信号线2401与光电芯片25电连接，以使得信号线2401和光电芯片25之间能够进行信号传输。

在本实施例中，电路板22的信号线2201和基板24的信号线2401之间通过电性连接点(如图中P点示意)电连接。具体地，基板24在厚度方向上具有相对设置的第三表面242和第四表面241，信号线2401具有形成在第三表面242的第二电性连接点P2；相对应的，电路板22的信号线2201具有形成在第一表面221的第一电性连接点；所述第一电性连接点和第二电性连接点P2相连接，以此实现电路板22的信号线2201和基板24的信号线2401之间的电连接。

其上，所述第一电性连接点和所述第二电性连接点均设置为焊盘结构，二者通过焊接方式相连接。在其它实施例中，第一电性连接点和第二电性连接点可以为裸露的铜皮结构，二者通过导电胶粘接方式相连接。可以理解的，在组装完成的光模块200中，如图4所示意的，所述第一电性连接点和第二电性连接点P2以合为一体的焊点(或焊球)形式存在，如此，也即对于组装完成的一个光模块而言，直观上在电路板22的信号线2201和基板24的信号线2401之间的相接处为焊点(或焊球)，即可认为所述第一电性连接点和第二电性连接点P2的存在。

在本实施例的光模块200中，基板24的信号线2401通过第二电性连接点P2以倒装焊(或倒装粘贴)的形式连接至电路板22的信号线2201，信号线2401和数字信号处理芯片23均在电路板22厚度方向上的同一侧(也即第一表面221所在侧)与电路板22的信号线2201实现电连接，这样，相较于常用技术中金线绑定的传统连接方式，可以大大提高数字信号处理芯片23与光电芯片25之间的带宽。

在该实施例中，电路板22的信号线2201形成在第一表面221，其第一末端电连接数字信号处理芯片23，且其第二末端构造为所述第一电性连接点。

再者，在本实施例中，电路板22在长度方向上具有相对设置的电连接器端24a和光电安装端24b，此处的长度方向垂直于电路板22的厚度方向，其中：光电安装端24b位于壳体21内，而电连接器端24a沿电路板22的长度方向延伸出壳体21的外部，并用于与光模块200的外接器件进行电连接，附图示例中电连接器端24a具体采用了金手指结构。

所述第一电性连接点设置在光电安装端24b；而数字信号处理芯片23相对于基板24靠近电连接器端24a设置，也即，数字信号处理芯片23与电连接器端24a的距离小于基板24与电连接器端24a的距离。当然，这仅为本发明的一种示例，所述第一电性连接点和数字信号处理芯片23在电路板22长度方向上的位置关系并不限于此。

在该实施例中，数字信号处理芯片23的底面为信号连接面，其贴装固定在第一表面221上，并与电路板22的信号线2201通过焊接方式实现电连接。而数字信号处理芯片23的顶面与壳体21之间通过第一导热体281导热相连，而具体在本实施例中，第二壳体212、第一导热体281和数字信号处理芯片23在电路板22的厚度方向上依次层叠，如此，使得数字信号处理芯片23工作所产生的热量经过第一导热体281传递至第二壳体212处进行散热。

其中，第一导热体281的材质设置为铜材，其又可以称为热沉。第一导热体281的一侧面(图4中的上侧面)通过导热胶或导热垫等柔性导热介质导热连接至第二壳体212，又或者省略该柔性导热介质而直接贴合第二壳体212；同样的，第一导热体281的另一侧面(图4中的下侧面)通过导热胶或导热垫等柔性导热介质导热连接至数字信号处理芯片23的顶面，又或者省略该柔性导热介质而直接贴合数字信号处理芯片23的顶面。

在该实施例中，信号线2401具有形成在基板24的第三表面242上的第一末端，该第一末端通过金线26电连接光电芯片25。如此，结合前文所述，第二电性连接点P2和信号线2401的第一末端均形成在基板24的第三表面242上，使光电芯片25和电路板22均在第三表面242处实现与基板24的信号线2401的电连接，利于提高带宽。在附图示例中，在第三表面242上，信号线2401自其第二电性连接点P2沿电路板22的长度方向延伸，直至信号线2401的第一末端。

在本实施例中，基板24包括具有高导热系数的陶瓷基板24b和具有低导热系数的隔热基板24a。

隔热基板24a具体可以是采用玻璃材料构造绝缘基片，并在该绝缘基片上以铜箔构造信号线2401。隔热基板24a的顶表面构成第三表面242的一部分242a(为便于表述，后续命名为第二部分表面242a)；第二电性连接点P2和信号线2401的第一末端均位于隔热基板24a上，即位于第二部分表面242a上。如此，隔热基板24a作为光电芯片25的高频信号互连用的基板，光电芯片25和电路板22均在第二部分表面242a处实现与基板24的信号线2401的电连接，以实现结构布局最优化。

在该实施例中，陶瓷基板24b具体可以是采用氮化铝或氧化铝等陶瓷材料构造绝缘基片，光电芯片25安装在陶瓷基板24b上。如此，采用陶瓷基板24b固定支撑光电芯片25，而陶瓷材料具有高导热系数，可以利于光电芯片25快速散热。

并且，陶瓷基板24b的任意位置与电路板22之间经由隔热基板24a实现热隔离，换个角度讲，隔热基板24a位于陶瓷基板24b和电路板22之间，陶瓷基板24a与电路板22无直接接触。这样，在作为光电芯片25的高频信号互连用的基板的同时，基于隔热基板24a的玻璃材料相较于陶瓷材料具有更低的导热系数，使得隔热基板24a可以阻隔电路板22工作所产生的热量传递至陶瓷基板24b，从而避免因电路板22的热串扰而影响光电芯片25的温度调控。

在该实施例中，陶瓷基板24b的背对光电芯片25的一侧(图中示例的上侧)贴装于半导体致冷器27表面，也即，半导体致冷器27、陶瓷基板24b和光电芯片25依次层叠，如此，建立从光电芯片25经陶瓷基板24b至半导体致冷器27的传热路径，利用半导体致冷器27稳定光电芯片25的工作温度，提升光电芯片25的寿命以及信号质量；同时，结合前文所述，陶瓷基板24b的任意位置与电路板22之间经由隔热基板24a实现热隔离，还可以避免电路板22工作所产生的热量传递至半导体致冷器27而造成半导体致冷器27的热负载过大，而使得半导体致冷器27仅用于光电芯片25的温度调控，保证半导体致冷器27具有较低的功耗，进一步提升光电芯片25的工作温度稳定性、寿命以及信号质量。

在该实施例中，陶瓷基板24b和隔热基板24a层叠分布，陶瓷基板24b设置在隔热基板24a在厚度方向上背对电路板22的一侧，也即，陶瓷基板24b、隔热基板24a和电路板22在厚度方向依次层叠；并且，第三表面242除了包括形成在隔热基板24a上的第二部分表面242a之外，还进一步包括形成在陶瓷基板24b顶表面上的一部分242b(为便于表述，后续命名为第一部分表面242b)，也就说是，陶瓷基板24b的顶表面和隔热基板24a的顶表面共同构造出基板24的第三表面242；其中，光电芯片25安装在该第一部分表面242b上。这样，一方面，光电芯片25和隔热基板24a并排设置在陶瓷基板24b的同一侧，可以通过极短的金线26实现光电芯片25和信号线2401之间的连接，进一步提高带宽；再一方面，光电芯片25和电路板22都位于基板24背对半导体致冷器27的同一侧(也即第三表面242所在侧)，进一步相对于常用技术在兼顾热串扰问题的同时提高带宽，例如，常用技术如图1所示，为保证半导体致冷器47工作稳定性，需要将电路板42和半导体致冷器47间隔开一定间隙S，如此导致基板44和电路板42之间的金线40需要跨越间隙S，而影响到带宽，本发明的结构布局则消除了间隙S，可以在兼顾半导体致冷器的工作稳定性的同时提高带宽。

在该实施例中，光电芯片25的顶面和第二部分表面242a齐平，以进一步提高带宽。同时，本实施例中还可以使隔热基板24a采用更优的GSG+背面地层的结构，也即，隔热基板24a的顶表面(即第二部分表面242a)设置有包含参考地线和信号线2401的导电层，同时隔热基板24a的底表面(即图4中上侧面，背对电路板22)设置有参考地线，这样的结构可以进一步提升带宽。

再者，关于光电芯片25和基板24之间的安装和连接，基板24的参考地线至少部分位于该第一部分表面242b上，光电芯片25的底面通过焊接或其它方式贴装固定在第三表面242的第一部分表面242b上，并与基板24的参考地线实现电连接；光电芯片25的顶面为信号连接面，其通过金线26电连接至信号线2401的第一末端。如此，利于结构布局的紧凑。

进一步地，半导体致冷器27和壳体21之间通过第二导热体282导热连接。具体在本实施例中，第二壳体212、第二导热体282、半导体致冷器27陶瓷基板24b和光电芯片25依次层叠，如此，使得半导体致冷器27可与第二壳体212之间通过第二导热体282进行热传导，利于半导体致冷器27的降低功耗并维持光电芯片25工作温度恒定。

其中，第二导热体282的材质设置为铜材，其又可以称为热沉。第二导热体282的一侧面(图4中的上侧面)通过导热胶或导热垫等柔性导热介质导热连接至第二壳体212，又或者省略该柔性导热介质而直接贴合第二壳体212。第二导热体282的另一侧面(图4中的下侧面)通过导热胶或导热垫等柔性导热介质导热连接至半导体致冷器27，又或者省略该柔性导热介质而直接贴合半导体致冷器27。

进一步地，光模块200还具有位于壳体21内的光学元件291，以及安装于壳体21侧壁处的光学接口292。光电芯片25、光学元件291和光学接口292位置对应，构造出自光电芯片25经光学元件291至光学接口292的发射光路、或者构造出自光学接口292经光学元件291至光电芯片25的接收光路。

详细来讲，光电芯片25具体可以设置为激光器，其发射的光线透过光学元件291之后，经光学接口292a实现出光；此时，光模块200还可以具有另一光学接口292b用于接收外部光线。或者，光电芯片25具体可以设置为光电探测器，外部光线通过光学接口292a进行接收，而后透过光学元件291之后传输至光电探测器处；此时，光模块200还可以具有另一光学接口292b用于发射光线。当然，这仅为光电芯片25的两种具体示例，其具体实施不限于激光器、光电探测器。

综上，与常用技术相比，本实施例的光模块200主要具有以下有益效果：第一，基板24的信号线2401通过第二电性连接点P2以倒装焊的形式连接至电路板22的信号线2201，信号线2401和数字信号处理芯片23均与电路板22的信号线2201在电路板22厚度方向上的同一侧(也即第一表面221所在侧)实现电连接，这样，相较于常用技术中金线绑定的传统连接方式，可以大大提高数字信号处理芯片23与光电芯片25之间的带宽；第二，进一步通过半导体致冷器27、陶瓷基板24b以及隔热基板24a等的设置，可以利于光电芯片25的工作温度维持稳定，减小电路板22与半导体致冷器27的热串扰，降低半导体致冷器27的功耗。

实施例3

参图7，本实施例提供了一种光模块300，该实施例与前述实施例2附图示例的区别仅在于：调整了实施例2中陶瓷基板24b和隔热基板24a的位置关系，在此基础上进一步增设隔热支撑板30。下面仅就该区别点及其效果予以介绍，与实施例2相同的其余内容不再赘述。

在前述实施例2的附图示例中，第四表面241完全由陶瓷基板24b的表面(图中示例的上侧表面)构成，也即，隔热基板24a的背对电路板22的一侧表面全部贴合在陶瓷基板24b表面(或者说，由陶瓷基板24b所覆盖)。而与之不同的，本实施例3中，基板34的第四表面由陶瓷基板34b和隔热基板34a共同构造出，也即，隔热基板34a的背对电路板32的一侧表面(图中示例的上侧表面)仅有一部分贴合在陶瓷基板34b表面(或者说，由陶瓷基板34b所覆盖)，剩余部分未被陶瓷基板34b所覆盖而构成基板34的所述第四表面的一部分。

详细地，在本实施例中，隔热基板34a包括与电路板32在厚度方向上相重叠的焊接板部和凸伸出电路板32的延伸板部。

其中，所述延伸板部经由陶瓷基板34b支撑固定于半导体致冷器37上；并且，所述延伸板部设有基板34的信号线的第一末端，该第一末端与固定在陶瓷基板34b上的光电芯片35通过金线36电连接。

所述焊接板部则经由隔热支撑板30支撑固定于半导体致冷器37上，其中，隔热支撑板30具体可以设置为相对陶瓷基板34b而言导热系数低的玻璃材质或其它材质；并且，所述焊接板部设有基板34的信号线的第二电性连接点，该第二电性连接点与电路板32的信号线的第一电性连接点通过焊接连接。如此，本实施例在前述实施例2所具有技术效果的基础上，进一步通过增设隔热支撑板30，增大电路板32和半导体致冷器37之间的热阻抗，从而进一步高效降低电路板32对半导体致冷器37的热影响，保证半导体致冷器37具有较低功耗、以及高效维持光电芯片35的工作温度恒定，进而实现带宽的提升。

其中，所述焊接板部和隔热支撑板30可以分体设置；或者也可以一体设置，例如所述焊接板部包括玻璃材料所构造绝缘基片，该绝缘基片与玻璃制成的隔热支撑板30一体成型，如此，隔热支撑板30相当于构成隔热基板34a在厚度方向背离电路板32凸伸的凸起结构。

在该实施例中，陶瓷基板34b与电路板32完全错位分布，也即二者在电路板32的厚度方向上无重叠，这样，可以保证电路板32和半导体致冷器37之间更大的热阻抗。

在该实施例中，隔热支撑板30的厚度与陶瓷基板34b的厚度基本一致。

如前所述，与常用技术相比，本实施例的光模块300，在具有前述实施例2所述的技术效果的基础上，进一步通过增设隔热支撑板30，增大电路板32和半导体致冷器37之间的热阻抗，从而进一步高效降低电路板32对半导体致冷器37的热影响，保证半导体致冷器37具有较低功耗、以及高效维持光电芯片35的工作温度恒定，进而实现带宽的提升。

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，各实施方式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。

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 (14)

1.一种光模块，包括壳体，以及位于所述壳体内的电路板、数字信号处理芯片、基板和光电芯片；

所述电路板在厚度方向上具有相对设置的第一表面和第二表面；所述数字信号处理芯片与所述电路板的信号线在所述第一表面处电连接；

所述基板具有相对设置的第三表面和第四表面；所述光电芯片与所述基板的信号线电连接；

其特征在于，所述电路板和所述基板在厚度方向上层叠设置，且所述第一表面和所述第三表面相面对并贴靠，所述电路板的信号线具有形成在所述第一表面的第一电性连接点，所述基板的信号线具有形成在所述第三表面的第二电性连接点，所述第一电性连接点和所述第二电性连接点相电连接。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述基板的信号线具有形成在所述第三表面的第一末端，所述光电芯片通过金线电连接所述第一末端。

3.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述基板设置为陶瓷基板，所述光电芯片安装在所述陶瓷基板的第三表面。

4.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述第四表面与所述壳体之间通过第二导热体导热相连，所述第二导热体具有沿所述电路板的厚度方向朝向所述电路板凸伸的凸部，所述凸部与所述电路板固定相接。

5.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述基板包括：

隔热基板，所述第二电性连接点位于所述隔热基板的表面；以及，

陶瓷基板，所述光电芯片安装在所述陶瓷基板的表面，且所述陶瓷基板与所述电路板之间经由所述隔热基板热隔离。

6.根据权利要求5所述的光模块，其特征在于，还包括致冷器，所述陶瓷基板的背对所述光电芯片的一侧贴装于所述致冷器上。

7.根据权利要求6所述的光模块，其特征在于，所述隔热基板包括：

与所述电路板在厚度方向上相重叠的焊接板部；以及，

凸伸出所述电路板的延伸板部，所述延伸板部经由所述陶瓷基板支撑固定于所述致冷器上；

所述光模块还包括隔热支撑板，所述焊接板部经由所述隔热支撑板支撑固定于所述致冷器上；所述隔热支撑板和所述焊接板部分体设置，或者和所述焊接板部一体设置而构成所述隔热基板于厚度方向的凸起结构。

8.根据权利要求7所述的光模块，其特征在于，所述陶瓷基板设置为氮化铝基板，所述隔热支撑板和所述隔热基板分别设置为导热系数低于氮化铝基板的玻璃基板。

9.根据权利要求5所述的光模块，其特征在于，所述陶瓷基板、所述隔热基板和所述电路板在厚度方向依次层叠；

所述陶瓷基板的顶表面和所述隔热基板的顶表面共同构成所述第三表面所述光电芯片安装在所述陶瓷基板的顶表面上，所述第一末端形成在所述隔热基板的顶表面上。

10.根据权利要求9所述的光模块，其特征在于，所述光电芯片的顶面与所述隔热基板的顶表面相齐平。

11.根据权利要求9所述的光模块，其特征在于，所述隔热基板的顶表面具有参考地线和信号线，所述隔热基板底表面具有参考地线。

12.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述数字信号处理芯片的底面贴装于所述第一表面，且其顶面与所述壳体之间通过第一导热体导热相连。

13.一种光模块，包括壳体，以及位于所述壳体内的电路板、数字信号处理芯片、基板和光电芯片；

所述光电芯片安装在所述基板上并与所述基板的信号线电连接；所述数字信号处理芯片安装在所述电路板上；

其特征在于，所述数字信号处理芯片和所述基板的信号线均在所述电路板的同一侧，所述数字信号处理芯片电连接至所述电路板的信号线，且所述基板的信号线与所述电路板的信号线之间通过电性连接点结构互连。

14.根据权利要求13所述的光模块，其特征在于，所述基板包括陶瓷基板，所述光电芯片安装在所述陶瓷基板的表面且与所述电路板位于所述陶瓷基板的同一侧；

所述光模块还包括致冷器，所述陶瓷基板的背对所述光电芯片的一侧贴装于所述致冷器上。

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