CN213633920U - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光模块，包括：TO管座、制冷器、金属凸台和金属镀层陶瓷基板。制冷器设置于TO管座与金属凸台之间。金属凸台包括相互垂直设置的底部平台和侧面平台，底部平台与制冷器的固定连接。侧面平台与金属镀层陶瓷基板固定连接。且金属镀层陶瓷基板的顶部侧面设置金属层，与侧面平台电连接，取代了原来TO管座通过打线的方式与金属凸台实现电连接，减少了TO管座与金属凸台之间的金线连接数量，有利于减少TO管座向金属凸台的热量传输，有效减少TO管座向制冷器传输的热量，有利于提高制冷器对光电器件的温控能力，提高了光模块整体运行的可靠性。

Description

一种光模块

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

光模块主要用于光电、电光转换，其发射端将电信号转换为光信号并通过光纤传输出去，其接收端将接收到的光信号转换为电信号。目前光模块的封装形式主要包括TO(Transistor-Outline，同轴)封装和COB(Chip on Board，板上芯片)封装。

光模块的核心器件是光发射器件和光接收器件两部分，分别用于实现光信号的发射与光信号的接收。光发射器件采用同轴TO封装，包括TO管座及罩设TO管座的TO管帽。制冷器设置于TO管座的表面。激光器、光电二极管等光电器件放置在制冷器的表面，TO管座与TO管帽将光电器件、制冷器封装在密封腔体内。

光电器件产生的热量传递至制冷器，利用制冷器进行散热，以提高光电器件在使用过程中的稳定性，保证光模块在整个工业级温度范围内的运行可靠性。因此，提高制冷器对光电器件的温度控制能力，有利于提高光模块整体运行的可靠性。

实用新型内容

本申请提供了一种光模块，以提高制冷器对光电器件的温度控制能力。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

本申请实施例公开了一种光模块，包括：TO管座；

制冷器，设置于所述TO管座上，与所述TO管座固定连接；

金属凸台，包括相互垂直设置的底部平台和侧面平台；所述底部平台与所述制冷器固定连接；

金属镀层陶瓷基板，与所述侧面平台固定连接；所述金属镀层陶瓷基板表面设有光电器件，所述金属镀层陶瓷基板的顶部侧面设置金属层，与所述侧面平台电连接，用于所述光电器件与TO管座的电连接。

可选的，所述金属镀层陶瓷基板上设置导电片，所述导电片与所述金属层电连接。

可选的，所述金属镀层陶瓷基板上设置导电片，所述导电片与所述金属层电连接。

可选的，所述金属凸台与所述制冷器通过银胶胶接。

可选的，所述光模块还包括：第一TO管座金属柱，与所述TO管座固定连接；

第一陶瓷转接体，所述陶瓷转接体与所述金属镀层陶瓷基板通过金线电性连接，且所述第一陶瓷转接体与所述第一TO管座金属柱电连接；

第二TO管座金属柱，与所述TO管座固定连接；

第二陶瓷转接体，所述陶瓷转接体与所述金属镀层陶瓷基板通过金线电性连接，且所述陶瓷转接体与所述TO管座金属柱电连接；

所述第一TO管座金属柱和所述第二TO管座金属柱分别设置于所述制冷器的两侧。

可选的，所述第一TO管座金属柱与所述TO管座垂直设置，所述第二管座金属柱与所述TO管座垂直设置。

可选的，所述第一陶瓷转接体包括：第一陶瓷基板和第一导电层；所述第一导电层设置于所述第一陶瓷基板的一侧，所述第一陶瓷基板的的另一侧与所述第一TO管座金属柱连接。

可选的，所述第一陶瓷基板的另一侧与所述第一TO管座金属柱通过银胶连接。

可选的，所述第二陶瓷转接体包括：第二陶瓷基板和第二导电层；所述第二导电层设置于所述第二陶瓷基板的一侧，所述第二陶瓷基板的的另一侧与所述第二TO管座金属柱连接。

可选的，所述第二陶瓷基板的的另一侧与所述第二TO管座金属柱通过银胶连接。与现有技术相比，本申请提供了一种光模块，包括：TO管座、制冷器、金属凸台和金属镀层陶瓷基板。制冷器设置于TO管座与金属凸台之间。金属凸台包括相互垂直设置的底部平台和侧面平台，底部平台与制冷器的固定连接。侧面平台与金属镀层陶瓷基板固定连接。且金属镀层陶瓷基板的顶部侧面设置金属层，与侧面平台电连接，取代了原来TO管座通过打线的方式与金属凸台实现电连接，减少了TO管座与金属凸台之间的金线连接数量，有利于减少TO管座向金属凸台的热量传输，有效减少TO管座向制冷器传输的热量，有利于提高制冷器对光电器件的温控能力，提高了光模块整体运行的可靠性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

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为光通信终端连接关系示意图；

图2为光网络终端结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种光模块的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种光模块的分解结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种光发射器件的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种光发射器件的局部意图一；

图7为本申请实施例提供的一种光发射器件的局部意图二；

图8为本申请实施例提供的一种光发射器件另一方向的局部意；

图9为图7局部示意图；

图10为本申请实施例提供的金属镀层陶瓷基板结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，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劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

光纤通信的核心环节之一是光、电信号的相互转换。光纤通信使用携带信息的光信号在光纤/光波导等信息传输设备中传输，利用光在光纤/光波导中的无源传输特性可以实现低成本、低损耗的信息传输；而计算机等信息处理设备使用的是电信号，为了在光纤/光波导等信息传输设备与计算机等信息处理设备之间建立信息连接，就需要实现电信号与光信号的相互转换。

光模块在光纤通信技术领域中实现上述光、电信号的相互转换功能，光信号与电信号的相互转换是光模块的核心功能。光模块通过其内部电路板上的金手指实现与外部上位机之间的电连接，主要的电连接包括供电、I2C信号、数据信息以及接地等；采用金手指实现的电连接方式已经成为光模块行业的主流连接方式，以此为基础，金手指上引脚的定义形成了多种行业协议/规范。

图1为光通信终端连接关系示意图。如图1所示，光通信终端的连接主要包括光网络终端100、光模块200、光纤101及网线103之间的相互连接。

光纤101的一端连接远端服务器，网线103的一端连接本地信息处理设备，本地信息处理设备与远端服务器的连接由光纤101与网线103的连接完成；而光纤101与网线103之间的连接由具有光模块200的光网络终端100完成。

光模块200的光口对外接入光纤101，与光纤101建立双向的光信号连接；光模块200的电口对外接入光网络终端100中，与光网络终端100建立双向的电信号连接；在光模块内部实现光信号与电信号的相互转换，从而实现在光纤与光网络终端之间建立信息连接。具体地，来自光纤的光信号由光模块转换为电信号后输入至光网络终端100中，来自光网络终端100的电信号由光模块转换为光信号输入至光纤中。

光网络终端具有光模块接口102，用于接入光模块200，与光模块200建立双向的电信号连接；光网络终端具有网线接口104，用于接入网线103，与网线103建立双向的电信号连接；光模块200与网线103之间通过光网络终端100建立连接。具体地，光网络终端将来自光模块的信号传递给网线，将来自网线的信号传递给光模块，光网络终端作为光模块的上位机监控光模块的工作。

至此，远端服务器通过光纤、光模块、光网络终端及网线，与本地信息处理设备之间建立双向的信号传递通道。

常见的信息处理设备包括路由器、交换机、电子计算机等；光网络终端是光模块的上位机，向光模块提供数据信号，并接收来自光模块的数据信号，常见的光模块上位机还有光线路终端等。

图2为光网络终端结构示意图。如图2所示，在光网络终端100中具有电路板105，在电路板105的表面设置笼子106；在笼子106内部设置有电连接器，用于接入金手指等光模块电口；在笼子106上设置有散热器107，散热器107具有增大散热面积的翅片等凸起部。

光模块200插入光网络终端100中，具体为光模块的电口插入笼子106内部的电连接器，光模块的光口与光纤101连接。

笼子106位于电路板上，将电路板上的电连接器包裹在笼子中，从而使笼子内部设置有电连接器；光模块插入笼子中，由笼子固定光模块，光模块产生的热量传导给笼子106，然后通过笼子上的散热器107进行扩散。

图3为本申请实施例提供的一种光模块结构示意图，图4为本申请实施例提供光模块分解结构示意图。如图3、图4所示，本申请实施例提供的光模块200包括上壳体201、下壳体202、解锁部件203、电路板300及光收发组件。

上壳体201盖合在下壳体202上，以形成具有两个开口的包裹腔体；包裹腔体的外轮廓一般呈现方形体。具体地，下壳体202包括主板以及位于主板两侧、与主板垂直设置的两个侧板；上壳体包括盖板，盖板盖合在上壳体的两个侧板上，以形成包裹腔体；上壳体还可以包括位于盖板两侧、与盖板垂直设置的两个侧壁，由两个侧壁与两个侧板结合，以实现上壳体201盖合在下壳体202上。

两个开口具体可以是在同一方向的两端开口(204、205)，也可以是在不同方向上的两处开口；其中一个开口为电口204，电路板的金手指从电口204伸出，插入光网络终端等上位机中；另一个开口为光口205，用于外部光纤接入以连接光模块内部的光收发组件；电路板300、光收发组件等光电器件位于包裹腔体中。

采用上壳体、下壳体结合的装配方式，便于将电路板300、光收发组件等器件安装到壳体中，由上壳体、下壳体形成模块最外层的封装保护壳体；上壳体及下壳体一般采用金属材料，利用实现电磁屏蔽以及散热，一般不会将光模块的壳体做成一体部件，这样在装配电路板等器件时，定位部件、散热以及电磁屏蔽部件无法安装，也不利于生产自动化。

解锁部件203用于实现光模块与上位机之间的固定连接，或解除光模块与上位机之间的固定连接。

解锁部件203具有与上位机笼子匹配的卡合部件；拉动解锁部件的末端可以在使解锁部件在外壁的表面相对移动；光模块插入上位机的笼子里，由解锁部件的卡合部件将光模块固定在上位机的笼子里；通过拉动解锁部件，解锁部件的卡合部件随之移动，进而改变卡合部件与上位机的连接关系，以解除光模块与上位机的卡合关系，从而可以将光模块从上位机的笼子里抽出。

电路板300上设置有电路走线、电子元件(如电容、电阻、三极管、MOS管)及芯片(如MCU、激光驱动芯片、限幅放大芯片、时钟数据恢复CDR、电源管理芯片、数据处理芯片DSP)等。

电路板300通过电路走线将光模块中的用电器件按照电路设计连接在一起，以实现供电、电信号传输及接地等电功能。

电路板一般为硬性电路板，硬性电路板由于其相对坚硬的材质，还可以实现承载作用，如硬性电路板可以平稳的承载芯片；当光收发组件位于电路板上时，硬性电路板也可以提供平稳的承载；硬性电路板还可以插入上位机笼子中的电连接器中，具体地，在硬性电路板一侧末端表面形成金属引脚/金手指，用于与电连接器连接；这些都是柔性电路板不便于实现的。

部分光模块中也会使用柔性电路板，作为硬性电路板的补充；柔性电路板一般与硬性电路板配合使用，如硬性电路板与光收发组件之间可以采用柔性电路板连接。

光收发组件包括光发射器件400及光接收器件两部分，分别用于实现光信号的发射与光信号的接收。光发射器件一般包括光发射器、透镜与光探测器，且透镜与光探测器分别位于光发射器的不同侧，光发射器的正反两侧分别发射光束，透镜用于会聚光发射器正面发射的光束，使得光发射器射出的光束为会聚光，以方便耦合至外部光纤；光探测器用于接收光发射器反面发射的光束，以检测光发射器的光功率。具体地，光发射器发出的光经透镜会聚后进入光纤中，同时光探测器检测光发射器的发光功率，以保证光发射器发射光功率的恒定性。

图5为本申请实施例提供的一种光发射器件的结构示意图；图6为本申请实施例提供的一种光发射器件的局部意图一。结合图5和图6所示，光发射器件采用同轴TO封装，光发射器为，光探测器为光电二极管，还包括TO管座402及罩设TO管座402的TO管帽401，激光器、光电二极管等光电器件放置在TO管座402的表面，TO管帽401上具有用于光通过的光窗，TO管座402与TO管帽401将激光器、光电二极管等光电器件封装在密封腔体内。

TO管座402带有多个管脚403，管脚403穿过TO管座402并突出于TO管座402的表面，且管脚403由玻璃包裹，以实现管脚403与TO管座402之间的绝缘。光电器件被密封于TO管座402与TO管帽401之间，其通过穿过TO管座402的管脚403与外部建立电气连接。

制冷器4021一般使用银胶粘贴于TO管座402上，用于对激光器等光电器件进行散热。即激光器、光电二极管等光电器件设置在制冷器4021上，激光器、光电二极管等光电器件产生的热量传递至制冷器4021进行散热。

为了方便光电器件的安装，光模块还包括金属凸台404，激光器、光电二极管等光电器件设置于金属凸台404上。金属凸台404包括相互垂直设置的底部平台4041和侧面平台4042，底部平台4041与制冷器4021固定连接，侧面平台4042与金属镀层陶瓷基板405固定连接。激光器、光电二极管等光电器件产生的热量通过金属凸台404向制冷器4021传输，制冷器4021用于调控温度。一般情况下，金属凸台404与制冷器4021通过银胶连接。

图7为本申请实施例提供得一种光发射器件的局部意图二，图8为本申请实施例提供的一种光发射器件另一方向的局部意；图9为图7局部示意图。结合图7、图8和图9所示，TO管座402上还设置有第一TO管座金属柱4022和第二TO管座金属柱4023。第一TO管座金属柱4022和第二TO管座金属柱4023分别设置于制冷器4021的两侧，用于与金属镀层陶瓷基板405电性连接。金属镀层陶瓷基板405上需要接地连接的线路与其相临近的管座金属柱连接，减少了金线的长度，有利于提高光电性能的稳定性，并减少热量的产生，提高制冷器对光电器件的温控能力，提高了光模块整体运行的可靠性。

第一TO管座金属柱4022的一侧设置第一陶瓷转接体4024，第一陶瓷转接体4024与第一TO管座金属柱4022电连接，为减少热量散失，第一陶瓷转接体4024的侧面设置金属镀层，与第一TO管座金属柱4022连接。第一陶瓷转接体4024与金属镀层陶瓷基板405通过金线电性连接，金属镀层陶瓷基板405与金属凸台404的侧面平台4042电性连接，实现整体的接地连接。

进一步，如图9所示，第一陶瓷转接体4024包括：第一陶瓷基板40241和第一导电层40242。第一导电层40242设置于第一陶瓷基板40241的一侧，第一陶瓷基板40241的另一侧与第一TO管座金属柱4022连接。通常情况下，第一陶瓷基板40241的另一侧与第一TO管座金属柱4022通过金线连接。第一陶瓷基板40241与第一TO管座金属柱4022通过银胶连接。

与之相对应的是，第二TO管座金属柱4023的一侧设置第二陶瓷转接体4025，第二陶瓷转接体4025与第二TO管座金属柱4023电连接，为减少热量散失，第二陶瓷转接体4025的侧面设置金属镀层，与第二TO管座金属柱4023。第二陶瓷转接体4025与金属镀层陶瓷基板405通过金线电性连接，金属镀层陶瓷基板405与金属凸台404的侧面平台4042电性连接，实现整体的接地连接。

进一步，第二陶瓷转接体包括：第二陶瓷基板和第二导电层。第二导电层设置于第二陶瓷基板的一侧，第二陶瓷基板的另一侧与第二TO管座金属柱连接。通常情况下，第二陶瓷基板的另一侧与第二TO管座金属柱通过金线连接。第二陶瓷基板与第二TO管座金属柱4023通过银胶连接。

进一步，第一TO管座金属柱4022与TO管座402垂直设置，第二TO管座金属柱4023与TO管座402垂直设置。

激光器、光电二极管等光电器件固定于金属镀层陶瓷基板405的一侧，一般情况下，光电器件通过银胶与金属镀层陶瓷基板405固定连接。为了实现光电器件的电性连接，金属镀层陶瓷基板405的顶部侧面设置金属层4052，与侧面平台4042连接。取代了原来TO管座通过打线的方式与金属凸台实现电连接，减少了TO管座与金属凸台之间的金线连接数量，有利于减少TO管座向金属凸台的热量传输，有效减少TO管座向制冷器传输的热量，有利于提高制冷器对光电器件的温控能力，提高了光模块整体运行的可靠性。

进一步，如图10示，金属镀层陶瓷基板405上设置导电片4051，导电片4051与金属层4052连接，实现导电片4051与金属层4052之间的电性连接。

制冷器4021的热面与TO管座402连接，用于将制冷器4021产生的热量向TO管座传输，制冷器4021的冷面与底部平台4041连接，光电器件产生的热量通过底部平台4041传输至制冷器4021，由制冷器4021进性散热。

本申请提供的一种光模块，包括：TO管座、制冷器、金属凸台和金属镀层陶瓷基板。制冷器设置于TO管座与金属凸台之间。金属凸台包括相互垂直设置的底部平台和侧面平台，底部平台与制冷器的固定连接。侧面平台与金属镀层陶瓷基板固定连接。且金属镀层陶瓷基板的顶部侧面设置金属层，与侧面平台电连接，取代了原来TO管座通过打线的方式与金属凸台实现电连接，减少了TO管座与金属凸台之间的金线连接数量，有利于减少TO管座向金属凸台的热量传输，有效减少TO管座向制冷器传输的热量，有利于提高制冷器对光电器件的温控能力，提高了光模块整体运行的可靠性。

由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。

需要说明的是，在本说明书中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员在考虑说明书及实践本申请的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。

以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (10)

1.一种光模块，其特征在于，包括：TO管座；

制冷器，设置于所述TO管座上，与所述TO管座固定连接；

金属凸台，包括相互垂直设置的底部平台和侧面平台；所述底部平台与所述制冷器固定连接；

金属镀层陶瓷基板，与所述侧面平台固定连接；所述金属镀层陶瓷基板表面设有光电器件，所述金属镀层陶瓷基板的顶部侧面设置金属层，与所述侧面平台电连接，用于所述光电器件与TO管座的电连接。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述金属镀层陶瓷基板上设置导电片，所述导电片与所述金属层电连接。

3.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述制冷器的热面与所述TO管座连接，用于将制冷器产生的热量向TO管座传输；所述制冷器的冷面与所述底部平台连接，光电器件产生的热量通过所述底部平台传输至所述制冷器。

4.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述金属凸台与所述制冷器通过银胶胶接。

5.根据权利要求1所述光模块，其特征在于，还包括：第一TO管座金属柱，与所述TO管座固定连接；

第一陶瓷转接体，所述陶瓷转接体与所述金属镀层陶瓷基板通过金线电性连接，且所述第一陶瓷转接体与所述第一TO管座金属柱电连接；

第二TO管座金属柱，与所述TO管座固定连接；

第二陶瓷转接体，所述陶瓷转接体与所述金属镀层陶瓷基板通过金线电性连接，且所述陶瓷转接体与所述TO管座金属柱电连接；

所述第一TO管座金属柱和所述第二TO管座金属柱分别设置于所述制冷器的两侧。

6.根据权利要求5所述光模块，其特征在于，所述第一TO管座金属柱与所述TO管座垂直设置，所述第二TO管座金属柱与所述TO管座垂直设置。

7.根据权利要求5所述光模块，其特征在于，所述第一陶瓷转接体包括：第一陶瓷基板和第一导电层；所述第一导电层设置于所述第一陶瓷基板的一侧，所述第一陶瓷基板的另一侧与所述第一TO管座金属柱连接。

8.根据权利要求7所述光模块，其特征在于，所述第一陶瓷基板的另一侧与所述第一TO管座金属柱通过银胶连接。

9.根据权利要求5所述光模块，其特征在于，所述第二陶瓷转接体包括：第二陶瓷基板和第二导电层；所述第二导电层设置于所述第二陶瓷基板的一侧，所述第二陶瓷基板的另一侧与所述第二TO管座金属柱连接。

10.根据权利要求9所述光模块，其特征在于，所述第二陶瓷基板的另一侧与所述第二TO管座金属柱通过银胶连接。

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