CN213659029U - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光模块，包括第一电路板，其一端表面设置有金手指，其另一端上表面设置有第一高速信号焊盘，其另一端下表面设置有第二高速信号焊盘；第二电路板，设置在第一电路板上方，与第一电路板电连接，其表面设置有非高速信号焊盘；光发射器件，设置在第一电路板上方，分别与第一柔性电路板及第二柔性电路板电连接；光接收器件，设置在光发射器件下方，与第三柔性电路板电连接；第一柔性电路板，一端与光发射器件电连接，另一端与非高速信号焊盘电连接；第二柔性电路板，一端与光发射器件电连接，另一端与第一高速信号焊盘电连接；第三柔性电路板，一端与光接收器件电连接，另一端与第二高速信号焊盘电连接。

Description

一种光模块

技术领域

本申请涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

在云计算、移动互联网、视频等新型业务和应用模式，均会用到光通信技术，而在光通信中，光模块是实现光电信号相互转换的工具，是光通信设备中的关键器件之一。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。

发明内容

本申请提供了一种光模块，以解决光模块的小型化发展的问题。

本申请公开了一种光模块，包括第一电路板，其一端表面设置有金手指，其另一端上表面设置有第一高速信号焊盘，其另一端下表面设置有第二高速信号焊盘；第二电路板，设置在第一电路板上方，与第一电路板电连接，其表面设置有非高速信号焊盘；光发射器件，设置在第一电路板上方，分别与第一柔性电路板及第二柔性电路板电连接；光接收器件，设置在光发射器件下方，与第三柔性电路板电连接；第一柔性电路板，一端与光发射器件电连接，另一端与非高速信号焊盘电连接；第二柔性电路板，一端与光发射器件电连接，另一端与第一高速信号焊盘电连接；第三柔性电路板，一端与光接收器件电连接，另一端与第二高速信号焊盘电连接。

第二电路板设置在第一电路板上方，通过第一电路板及第二电路板之间层叠设置，利用光模块的高度空间拓展了电路板布局的面积，光接收器件设置在光发射器件下方，光发射器件及光接收器件之间的层叠设置，利用光模块的高度空间拓展了器件的布局体积；采用第二柔性电路板从第一电路板至光发射器件建立高速信号电连接，采用第三柔性电路板从第一电路板至光接收器件建立高速信号电连接，可以直接通过第一柔性电路板上的金手指对外建立高速信号通路，减少了高速信号的中转，利于高速信号低损耗的传输，采用第一柔性电路板从第二电路板至光发射器件建立非高速信号电连接，为光发射器件提供了足够的连接引脚数量。

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；

图5为本申请实施例提供的光模块部分结构示意图；

图6为本申请实施例提供的光模块部分结构分解示意图；

图7为本申请实施例提供的光发射器件及光接收器件结构示意图；

图8为本申请实施例提供的光模块部分结构侧视图；

图9为本申请实施例提供的光模块局部结构放大图；

图10为本申请实施例提供的光模块下壳体局部结构示意图；

图11为本申请实施例提供的光模块上壳体局部结构示意图；

图12为本申请实施例提供的光模块壳体截面示意图；

图13为本申请实施例提供的电路板局部结构剖面图。

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，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性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。

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、数据信号以及接地等；光模块通过光接口实现与外部光纤的光连接，外部光纤的连接方式有多种，衍生出多种光纤连接器类型；在电接口处使用金手指实现电连接，已经成为光模块行业在的主流连接方式，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；采用光接口与光纤连接器实现的光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，光纤连接器也形成了多种行业标准，如LC接口、SC接口、MPO接口等，光模块的光接口也针对光纤连接器做了适配性的结构设计，在光接口处设置的光纤适配器因此具有多种类型。

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的光接口对外接入光纤101，与光纤101建立双向的光信号连接；光模块200的电接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双向相互转换，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101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101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（一般为以太网协议的电信号，与光模块使用的电信号属于不同的协议/类型）；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。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，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。

常见的本地信息处理设备包括路由器、家用交换机、电子计算机等；常见的光网络终端包括光网络单元ONU、光线路终端OLT、数据中心服务器、数据中心交换机等。

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，用于接入光模块的电接口（如金手指等）；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插入光网络终端中，光模块的电接口插入笼子106内部的电连接器，光模块的光接口与光纤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、光发射器件500及光接收器件400；

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，以实现上壳体盖合在下壳体上。

两个开口具体可以是位于光模块同一端的两处开口（204、205），也可以是在光模块不同端的的两处开口；其中一个开口为电接口204，电路板的金手指从电接口204伸出，插入光网络终端等上位机中；另一个开口为光接口205，光模块内部的光纤适配器位于此处以用于与外部光纤连接器（外部光纤）连接；电路板300、光发射器件500及光接收器件400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、光发射器件500及光接收器件400等器件安装到壳体中，由上壳体、下壳体形成光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，利于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，一体化的壳体不利于壳体内部器件的装配。

解锁部件203位于包裹腔体/下壳体202的外壁，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；当光收发器件位于电路板上时，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，在硬性电路板的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器件之间可以采用柔性电路板连接。

图5为本申请实施例提供的光模块部分结构示意图，图6为本申请实施例提供的光模块部分结构分解示意图。如图5、图6所示，本申请实施例提供的光模块中，电路板包括第一电路板301及第二电路板302，第一电路板301及第二电路板302之间建立电连接，由第一电路板301为第二电路板302供电。

第一电路板301，其端部设置有金手指303，由金手指插入光模块外部的上位机中，从上位机中获取光模块工作所需的供电以及信号；其另一端部与柔性电路板连接；

第二电路板302，与第一电路板301层叠设置，位于第一电路板301的上方；这种层叠设置利用了光模块壳体内部的高度空间，通过增设第二电路板以增加布线面积，有利于在光模块中设置更多的电器件，也为电器件的分布提供了设计空间。第二电路板与第一电路板电连接，由第一电路板向第二电路板供电及提供信号，具体的电连接方式可以是在第一电路板与第二电路板之间设置插针式电连接器，也可以设置插拔式电连接器。第二电路板的端部与柔性电路板连接。

本申请实施例提供的光模块中，光接收器件400与光发射器件500采用层叠的方式上下设置，光接收器件400与光发射器件500分别连接柔性电路板，分别与第一电路板表面及第二电路板表面连接。柔性电路板包括第一柔性电路板601、第二柔性电路板602及第三柔性电路板603。

光接收器件400，其在内部的腔体中设置有光接收芯片及接收光学元件，通过接收光学元件将接收光传输至光接收芯片，由光接收芯片将光信号转换为电信号，该电信号为高速信号，该高速信号通过第三柔性电路板传输至第一电路板，由第一电路板对外传输至上位机中。

光发射器件500，其在内部的腔体中设置有光发射芯片及发射光学元件，通过光发射芯片发出的光经发射光学元件传输至光模块的外部光纤中；来自上位机的高速信号接入第一电路板，第一电路板通过第二柔性电路板将高速信号传输至光发射器件中，由光发射芯片将高速信号转变为光信号。

高速信号主要指第一电路板与第二柔性电路板之间，以及第一电路板与第三柔性电路板之间传输的高速率信号；在第一电路板上，高速信号可以被多个电器件处理，高速信号的具体表现形态可以发生变化。

第一柔性电路板601，其一端连接光发射器件500，另一端连接第二电路板302的上表面；

第二柔性电路板602，其一端连接光发射器件500，另一端连接第一电路板301的上表面；

第三柔性电路板603，其一端连接光接收器件400，另一端连接第一电路板301的下表面。

图7为本申请实施例提供的光发射器件及光接收器件结构示意图。如图7所示，光发射器件500的末端设置有引脚连接器501，引脚连接器501的上表面与第一柔性电路板601连接，引脚连接器501的下表面与第二柔性电路板602连接。光发射器件500的末端设置有缺口，引脚连接器插入该缺口中，用于实现光发射器件内部与外部之间的电连接。光发射器件内部需要的电引脚较多，所以同时使用引脚连接器上表面及下表面，将第一柔性电路板601与引脚连接器501的上表面连接，将第二柔性电路板602与引脚连接器501的下表面连接。光接收器件400的末端设置有开口401，第三柔性电路板603通过开口401伸入光接收器件400内，用于实现光接收器件内部与外部之间的电连接。

图8为本申请实施例提供的光模块部分结构侧视图，图9为本申请实施例提供的光模块局部结构放大图。如图8、图9所示，由于第二电路板302与第一电路板301呈上下层叠设置，光发射器件500与光接收器件400呈上下层叠设置，在电路板与器件之间实现电连接功能的第一柔性电路板601、第二柔性电路板602及第三柔性电路板603也呈现上下层叠设置。第一柔性电路板601位于最上层，第二柔性电路板602位于中间层，第三柔性电路板603位于最下层。

第一电路板301与光模块外部的上位机直接电连接，是光模块与上位机进行高速信号交互的直接部件；高速信号要求提供低损耗的传输方式，使用与第一电路板连接的第二电路板传输高速信号，是不佳的传输方式；

高速信号最终要传输至光发射器件500内部的光发射驱动芯片或光发射芯片中，由光接收器件接收转换得到的高速信号最终要传输至光模块外部的上位机中，结合上述高速信号传输方式的要求，由第一电路板301实现分别与光发射器件及光接收器件的高速信号电连接，而不采用第二电路板302实现分别与光发射器件及光接收器件的高速信号电连接。

在第一电路板301的表面设置传输高速信号的走线，可以在第一电路板301的上表面及下表面分别设置高速信号走线，避免高速信号走线在第一电路板301中使用过孔中转。

第一高速信号焊盘通过第一电路板的上表面，与电路板上表面的金手指建立电连接；第二高速信号焊盘通过第一电路板的下表面，与电路板下表面的金手指建立电连接。

光发射器件500内设置的电器件数量较多，其对外连接的信号线数量多于光接收器件400，所以使用两层柔性电路板与电路板连接，而光接收器件400可以使用一层柔性电路板与电路板连接。

考虑到上述走线设计要求以及光模块整体空间利用，将第一电路板及第二电路板层叠设置，如图8所示，第一电路板301位于第二电路板302的下方；将光接收器件及光发射器件层叠设置，如图8所示，光接收器件400位于光发射器件500的下方；

使用第一电路板301的上表面及第二电路板302的上表面分别与光发射器件500连接，使用第一电路板301的下表面与光接收器件400连接。

第一电路板301的上表面端部设置有第一高速信号焊盘；第二柔性电路板602的一端与第一高速信号焊盘连接，另一端与光发射器件500的引脚连接器501下表面连接；

第一电路板301的下表面端部设置有第二高速信号焊盘；第三柔性电路板603的一端与第二高速信号焊盘连接，另一端接入光接收器件400的内部。

由于光发射器件500的气密性要求高于光接收器件400，所以柔性电路板可以直接伸入光接收器件400中，但不能直接伸入光发射器件500中。

第二电路板302的上表面设置有非高速信号焊盘；第一柔性电路板601的一端与非高速信号焊盘连接，另一端与光发射器件500的引脚连接器501上表面连接；可选的，第二电路板302的下表面设置有非高速信号焊盘，第一柔性电路板的一端还可以与第二电路板302的下表面连接。

第二电路板设置在第一电路板上方，通过第一电路板及第二电路板之间层叠设置，利用光模块的高度空间拓展了电路板布局的面积，光接收器件设置在光发射器件下方，光发射器件及光接收器件之间的层叠设置，利用光模块的高度空间拓展了器件的布局体积；采用第二柔性电路板从第一电路板至光发射器件建立高速信号电连接，采用第三柔性电路板从第一电路板至光接收器件建立高速信号电连接，可以直接通过第一柔性电路板上的金手指对外建立高速信号通路，减少了高速信号的中转，利于高速信号低损耗的传输，采用第一柔性电路板从第二电路板至光发射器件建立非高速信号电连接，为光发射器件提供了足够的连接引脚数量。

图10为本申请实施例提供的光模块下壳体局部结构示意图。如图10所示，光模块下壳体202的边缘侧板上形成凹槽2021。下壳体的边缘侧板相对下壳体的主板弯折，边缘侧板朝向上壳体，与上壳体衔接以形成整个光模块的侧壁，光模块的解锁部件设置在边缘侧板的外侧。边缘侧板朝向上壳体的表面凹陷以形成凹槽2021。边缘侧板的走势可以呈直线，也可以呈弯曲线。

图11为本申请实施例提供的光模块上壳体局部结构示意图。如图11所示，上壳体201的底面设置有散热块2012，上壳体201的边缘侧壁上设置有凸起2011，在上壳体的边缘侧壁与下壳体的边缘侧板结合时，上壳体的凸起2011插入下壳体的凹槽2021中。

图12为本申请实施例提供的光模块壳体截面示意图。如图12所示，上壳体201与下壳体202在结合状态下制作截面，上壳体201的边缘侧壁与下壳体202的边缘侧板对接，上壳体边缘侧壁上的凸起2011插入下壳体202边缘侧板的凹槽2021中。

光模块的上壳体及下壳体结合以形成包裹腔体，包裹腔体具有电磁屏蔽的作用。包裹腔体的构成中包括上壳体201的边缘侧壁与下壳体202的边缘侧板的对接，这种平面与平面的对接往往存在缝隙，导致电磁波可以从此缝隙中通过，达不到电磁屏蔽的要求；通过凸起与凹槽的配合，可以封堵上述缝隙。

如图11所示，凸起为多个相互间隔的凸起，凸起之间虽然有间距，但是该间距可以实现阻挡电磁波的效果。

图13为本申请实施例提供的电路板局部结构剖面图。如图13所示，在第一电路板301与第二电路板302之间设置有芯片3011，芯片3011设置在第一电路板301的表面。为了对芯片3011进行散热，将第二电路板302开设通孔3021，图11中上壳体底面的散热块2012可以通过通孔3021与芯片3011直接导热接触，以实现芯片3011通过导热块、上壳体散热。

导热接触可以是直接接触，也可以是将导热软垫设置在芯片与导热块之间，实现间接接触；软垫可以起到软缓冲的作用，以保护芯片3011。

需要说明的是，在本说明书中，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这里技术方案的公开后，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。

以上的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (8)

1.一种光模块，其特征在于，包括

第一电路板，其一端表面设置有金手指，其另一端上表面设置有第一高速信号焊盘，其另一端下表面设置有第二高速信号焊盘；

第二电路板，设置在所述第一电路板上方，与所述第一电路板电连接，其表面设置有非高速信号焊盘；

光发射器件，设置在所述第一电路板上方，分别与第一柔性电路板及第二柔性电路板电连接；

光接收器件，设置在所述光发射器件下方，与第三柔性电路板电连接；

所述第一柔性电路板，一端与所述光发射器件电连接，另一端与所述非高速信号焊盘电连接；

所述第二柔性电路板，一端与所述光发射器件电连接，另一端与所述第一高速信号焊盘电连接；

第三柔性电路板，一端与所述光接收器件电连接，另一端与所述第二高速信号焊盘电连接。

2.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，包括所述光发射器件与所述光接收器件层叠设置，所述光发射器件的末端设置有引脚连接器，所述第一柔性电路板与所述引脚连接器的上表面电连接，所述第二柔性电路板与所述引脚连接器的下表面电连接。

3.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述第一高速信号焊盘通过所述第一电路板的上表面，与所述电路板上表面的金手指建立电连接；所述第二高速信号焊盘通过所述第一电路板的下表面，与所述电路板下表面的金手指建立电连接。

4.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，还包括上壳体，所述上壳体朝向第二电路板的底面设置有导热块；所述第二电路板表面设置有通孔，所述第一电路板朝向所述第二电路板的表面设置有芯片，所述芯片的表面通过所述通孔与所述导热块导热接触。

5.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，包括上壳体及下壳体，所述上壳体的边缘侧壁上设置有凸起，所述下壳体的边缘侧板上形成凹槽，所述凸起插入所述凹槽中。

6.如权利要求5所述的光模块，其特征在于，所述凸起为多个相互间隔的凸起。

7.如权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述光接收器件的末端设置有开口，所述第三柔性电路板通过开口伸入光接收器件内，用于实现光接收器件内部与外部之间的电连接。

8.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述第一电路板与第二电路板之间采用插针式电连接器或插拔式电连接器连接。

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