TW201531759A - 光電轉換模組 - Google Patents

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Abstract

一種光電轉換模組，其包括一封閉的殼體及複數光電轉換器。殼體僅在下方和前方設有開口，殼體具有複數收容腔，相鄰收容腔至少由一個分隔肋隔開，每個收容腔定義了一個前端開口。複數光電轉換器分別收容於殼體對應的收容腔內，各光電轉換器包括光學引擎、光傳輸界面及電傳輸界面。光傳輸界面遮蔽了殼體的前端開口，當光電轉換模組安裝到基板上時，殼體容納並封閉光電轉換器。殼體可以防止異物進入，同時減少外界的電磁干擾，而分隔肋則可減少各光電轉換器之間的串擾。

Description

光電轉換模組
本發明係申請人於為2011年3月24日，申請號為TW100110179之分割案。
本發明涉及一種光電轉換模組。
大多數計算機和通訊網路都使用銅導線作為網絡數據傳輸的載體。銅線及節點之間都是以電信號的形式傳輸數據的，或許不同於其它的變化或信號放大，通過銅導線傳輸數據需要在節點處解碼。銅導線的缺點是頻寬較小，而且銅相對於光纖，傳輸信號的能力較弱。故，很多電腦和通訊網路包括因特網，都在用光纖代替銅作為傳輸介質。
光纖係用光波代替電信號來傳輸信號。譬如說，一種邏輯信號“1”可以描述成一段區間內的光脈衝，而另一種邏輯信號“0”則可以描述為這段區間內沒有光脈衝。另外，同一光纖可以同時傳輸多種顏色的光線，每種光線描述一個獨立的信號束。由於光線在光纖內佔用的空間相對於電信號在銅線的空間來說要小得多，所以光纖傳輸的頻寬要遠大於銅線。
儘管光纖的傳輸效率很高，但傳輸程序數據時還是會遇到實際的問題。信號在傳輸到計算機之前、期間以及之後，是存放於不同的介質中。由於現在還沒有技術來存放數據包，不久的將來，網路通訊公司可能會在集成芯片與網絡節點之間使用光纖傳輸。要建立這樣的網絡，就需要光電轉換器，以實現光信號與電信號之間的相互轉換。
理論上來說，這樣的光電轉換器需要使不同裝置間可以穩定可靠地連接，同時要求其體積較小。穩定的連接可以保證不會因中斷連接而導致轉換失敗的問題。光電轉換器體積小，則可以使高密集度的光纖安 裝於印刷電路板上，從而提高更大的頻寬。
這種光電轉換器的設計雖然可以保障電學裝置和光學裝置連接穩定，但是各裝置的組裝將會很複雜。
如前所述，迫切需要提供一種簡單而緊湊的光電轉換模組，以實現光信號與電信號之間的轉換。
本發明之目的在於提供一種封閉的整合式光電轉換模組。
為實現前述目的，本發明之技術方案為提供一種光電轉換模組，其固定於基板上；所述光電轉換模組包括光電轉換器，所述光電轉換器包括光傳輸介面、光學引擎模組及電插座，所述光學引擎模組具有子電傳輸介面；所述電插座包括絕緣座及固定於絕緣座的呈矩陣排列的端子，每一端子包括相對設置的接觸端及用來連接於基板的固定端；所述子電傳輸介面可拆卸地安裝在電插座，在子電傳輸介面安裝在電插座時，所述子電傳輸介面接觸電插座端子的接觸端。
與先前技術相比，本發明之光電轉換模組具有如下功效：子電傳輸介面可拆卸地安裝在電插座，方便更換零組件。
100‧‧‧光電轉換模組
200‧‧‧基板
1‧‧‧殼體
11‧‧‧收容腔
111‧‧‧前腔
112‧‧‧後腔
113‧‧‧開槽
12‧‧‧上壁
121‧‧‧凸板
122‧‧‧凹部
13‧‧‧後壁
14a‧‧‧側壁
14b‧‧‧分隔肋
15‧‧‧間隔壁
16‧‧‧切槽
17‧‧‧圓孔
18‧‧‧導引柱
19‧‧‧保持部
2a‧‧‧光電轉換器
2‧‧‧光學引擎模組
21‧‧‧光纖模組
210‧‧‧光傳輸界面
211‧‧‧光波導管
212‧‧‧光纖
213‧‧‧導引柱
214‧‧‧末端
22‧‧‧光學引擎
226‧‧‧凹槽
24‧‧‧電路板
241‧‧‧導電片
242‧‧‧低熱膨脹材料
243‧‧‧切口
244a、244b‧‧‧圓孔
27‧‧‧螺栓
3‧‧‧電插座
301‧‧‧上表面
31‧‧‧絕緣座
32‧‧‧端子
321‧‧‧接觸端
322‧‧‧連接端
33‧‧‧鎖持臂
331‧‧‧圓柱
332‧‧‧內表面
333‧‧‧外表面
334‧‧‧缺口
34‧‧‧扇形柱
341‧‧‧頂部
342‧‧‧凸部
35‧‧‧收容空間
36‧‧‧定位柱
第一圖係本發明光電轉換模組安裝於電路板之立體圖。
第二圖係本發明光電轉換模組之分解圖。
第三圖係本發明光電轉換模組的光學引擎之立體分解圖。
第四圖係第一圖自底面光學引擎之立體圖，其底面朝上。
第五圖係本發明電插座之立體圖。
第六圖係本發明兩光電轉換器之立體分解圖。
下面結合圖示來詳細說明本光電轉換模組的具體實施方式。
請參照第一圖及第二圖，本發明揭示了安裝於基板(包括但不限於電路板)200的光電轉換模組，其包括殼體1及複數光電轉換器2a(本實施例包括4個光電轉換器)。每個光電轉換器2a包括一光學引擎模組2及適用於 BGA(Ball Grid Array)的電插座3。光學引擎模組2可拆卸地安裝於電插座3，兩者一併收容於殼體1中間隔開的收容腔11內。因此，殼體1與基板200配合以將光電轉換器2a封閉在其中，只將一用於光傳輸之光傳輸界面210暴露於殼體之前端，從而防止灰塵沾染靈敏的光學引擎模組2及電插座3。電插座3則形成跟基板200電性連接的電傳輸介面。
如第二圖所示，本實施方式中，殼體1係由金屬材料壓鑄製成的，其具有4個相同的收容腔11。殼體1包括一水平的上壁12、一後壁13及兩側壁14a，請留意第二圖中的殼體1為底面向上設置。殼體1還包括兩平行且相似於側壁14a的三個一體成型的分隔肋14b，從而形成4個平行排列的收容腔11，每一個收容腔11向前貫穿，各收容腔11的側壁14a與相對分隔肋14b或相鄰分隔肋14b分別向內相對凸設有一對間隔壁15，各對間隔壁15之間形成一狹長的開槽113，各收容腔11被對應間隔壁15分為前腔111與後腔112。每個收容腔11的前腔111與後腔112通過前述開槽113相連通，僅向前向下呈開口狀。光學引擎模組2前端的光纖模組21收容於前腔111，後端光學引擎22及電插座3則收容於後腔112。因此，各光電轉換器2a收容並保持於對應收容腔11內，以形成一個整體。光纖模組21遮蔽了殼體1之前端開口，基板200則遮蓋殼體1之底面開口，這樣光電轉換器2a就封閉在殼體1內。在下文中，將要闡述光學引擎模組2、電插座3及金屬殼體1的組合。
如第三圖所示，光學引擎模組2包括光纖模組21、光學引擎22及電路板24。光纖模組21內設置了複數光波導管211，並通過具有彈性的光纖212與光學引擎22相連。光纖模組21還包括具有一對突伸出光波導管211前端面之導引柱213。光學引擎22中設置了發射-接收裝置及實現光-電相互轉換之集成電路模塊(未圖示)。光纖末端214(參看第四圖)收容並固定於“V”字形之凹槽226內，將光纖212固定於光學引擎22。光學引擎22連接電路板24，以通過設置於電路板24底面之導電片241輸出信號。在較佳實施方式中，光學引擎22通過低熱膨脹材料242與電路板24永久性連接。低熱膨脹材料242可使光學引擎22與電路板24形成穩定的電性連接。所述電路板24進一步包括插座保持部及殼體保持部，插座保持部由四個縱向設置於電路板側面的半圓形切口243構成，三個圓孔244a、244b則構成了金屬殼體保持部，其中一個圓孔244a位於電路板24之遠離光纖模組21的一端，而另外一對圓孔 244b設置於電路板24之靠近光纖模組21的一端。前述具有彈性之光纖212亦位於電路板24。光學引擎22、光纖模組21及電路板24形成一體，第二圖最為清楚。光學引擎22係控制中心，而光纖212則作為與其它印刷電路板上的光電轉換裝置交換數據的被動傳輸媒介，並具有光傳輸界面210，電路板24則作為與電插座電性連接的子電傳輸介面。
請參照第五圖，電插座3具有方形絕緣座31及固定於絕緣座31的複數BGA端子32。該BGA端子32的接觸端321暴露於電插座的上表面301上，連接端322(標示在第二圖)則突出於絕緣座的下表面。四個鎖持臂33自絕緣座31的四角垂直延伸出來。每個鎖持臂33均具有一四分之三圓柱331及一90度缺口334。該缺口334位於絕緣座的對角線上。鎖持臂33還具有一直角內表面332及圓柱的外表面333。四個直角內表面332圍設形成方形收容空間35，外表面333則向外突出於絕緣座31。一四分之一扇形柱34位於缺口334內且與四分之三圓柱一體成型，該扇形柱34的半徑小於四分之三圓柱331。扇形柱34具有一錐形頂部341及突伸於收容空間35內的凸部342。結合第六圖所示，將電路板24向下按壓，切口243穿過凸部342，由此，凸部342抵壓於電路板24的上表面，以防止電路板24向上脫離電插座3。這樣電路板24就實現了固定於收容空間35內。一旦電路板24被夾住，電插座3的端子接觸端321與設置在電路板24下表面的導電片241接觸，可提供足夠的保持力以形成穩定的子電傳輸介面，同時固定端連接基板200並作為電傳輸介面。使用者施加於鎖持臂33向外的力，可以方便地把光學引擎模組2移出收容空間35。
請參看第二圖及第六圖，金屬殼體1的後腔112相對側壁具有四個半圓形切槽16來收容圓柱331，同時後壁13及間隔壁15還設有3個圓孔17。三個螺栓27穿過電路板24的圓孔244a、244b，並插入金屬殼體1的圓孔17以將光學引擎22固定於後腔112內。一對可變形的導引柱18設置於前腔111的前側，且兩個導引柱18之間的距離略小於光纖模組21的寬度，這樣光纖模組21就可以牢固地夾持於兩個導引柱18之間。螺栓27可以在光學引擎模組2組裝到電插座3之前裝入，也可以在該工序後裝入。絕緣座31自其底面對角向下延伸出一對定位柱36，而分隔肋14b則自其底面向下延伸出兩個保持部19。該定位柱36配合於保持部19並安裝到基板200相對應的圓孔內。組裝時，定位柱36有助於引導光電轉換器2a與基板200對齊。保持部19設有螺紋孔，通 過螺釘(未圖示)向下擰緊以安裝到印刷電路板上。電插座3的端子連接端322與基板200上對應的導電片對齊。金屬殼體1係一堅固的遮蔽體，可將所有元件包覆於其中，防止灰塵或水分進入而影響靈敏的光電元件之性能。所述將光電轉換模組100安裝到基板200的過程簡單、容易、可靠，並且減少了焊接及熔接等工序。此外，金屬殼體可以直接使更多的光電元件固定於內部寬鬆的收容腔內。
參看第一圖最佳，金屬殼體1還可以用作散熱器，吸收集成電路生成的熱量並散到空氣中。上壁12的上表面向下凹設形成矩陣式且互相間隔的凸板121及凸板121之間的凹部122。金屬殼體1還設有連接到印刷電路板的接地底架，以防止外界對光電轉換器模組的電磁干擾和射頻干擾。而分隔肋14b則可以用作遮蔽殼體，減少各光電轉換器2a之間的電磁干擾和射頻干擾。
綜上所述，本創作確已符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，本發明之範圍並不以上述實施方式為限，舉凡熟習本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
100‧‧‧光電轉換模組
200‧‧‧基板
1‧‧‧殼體
121‧‧‧凸板
122‧‧‧凹部
2a‧‧‧光電轉換器
210‧‧‧光傳輸界面

Claims (10)

  1. 一種光電轉換模組，包括光電轉換器，所述光電轉換器包括光傳輸介面、光學引擎模組及電插座，所述光學引擎模組具有子電傳輸介面；所述電插座包括絕緣座及固定於絕緣座的呈矩陣排列的端子，每一端子包括相對設置的接觸端及固定端；所述子電傳輸介面可拆卸地安裝至電插座，在子電傳輸介面安裝在電插座時，所述子電傳輸介面接觸電插座端子的接觸端。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光電轉換模組，其中所述光學引擎模組包括光纖模組、光學引擎及上述子電傳輸介面，所述子電傳輸介面為電路板，所述電路板設置有呈矩陣的複數導電片，所述複數導電片形成上述子電傳輸介面。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之光電轉換模組，其中所述電插座設有四個鎖持臂，鎖持臂自絕緣座的四角分別垂直延伸出來；所述電路板設有與所述鎖持臂相扣持的插座保持部。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之光電轉換模組，其中所述插座保持部為設置在電路板兩個側面的兩對半圓形切口。
  5. 如申請專利範圍第3或4項所述之光電轉換模組，其中每個所述鎖持臂具有一個呈四分之三狀的圓柱及一個呈四分之一狀的缺口並定義出一個直角內表面，所述四個鎖持臂的直角內表面圍設形成方形收容空間，以收容前述電路板。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之光電轉換模組，其中所述鎖持臂設有一個呈四分之一形狀的扇形柱，所述扇形柱位於缺口內。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之光電轉換模組，其中所述扇形柱與圓柱一體成型。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之光電轉換模組，其中所述扇形柱的半徑小於所述圓柱的半徑。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之光電轉換模組，其中所述扇形柱具有一個錐形頂部及突伸於收容空間內的凸部，所述凸部可以抵壓在電路板上。
  10. 如申請專利範圍第2項所述之光電轉換模組，其中所述光電轉換模組 還包括殼體，複數上述光電轉換器安裝在殼體內，所述電路板還設有殼體保持部。
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