TWI398683B - 光電傳送接收模組 - Google Patents

Description

光電傳送接收模組

本發明係關於通訊模組。尤其地，至少部分本發明實施例係關於包含單件一體式外殼之通訊模組。

例如電子或光電收發器或者答詢機模組等電子模組愈來愈多地用於電子和光電通訊中。某些電子模組可插入多種類型的主機網路設備中。其中，例如小尺寸架構多重來源協定、小尺寸插入式多重來源協定、XENPAK多重來源協定、X2多重來源協定以及SFP+(IPF)多重來源協定等多重來源協定(Multi-Source Agreement；MSA)用於規定電子模組的封裝尺寸。與多重來源協定符合則允許電子模組被插入至依照此多重來源協定而設計的主機設備中。通常，電子模組透過傳送電訊號至印刷電路板以及接收來自印刷電路板之電訊號而與主機裝置之印刷電路板通訊。然後，這些電訊號可被電子模組傳送至主機裝置外部作為光和/或電訊號。

與電子模組操作關聯的一個共同難題係產生電磁干擾(electromagnetic interference；EMI)。電子模組產生的電磁干擾係為一個關注的重要問題，這是因為如果不阻止這種電磁干擾，則會嚴重損壞鄰近之其他系統和裝置之正常作業。因此，在設計和使用電子模組時，電磁干擾效應之控制係為一個重要考慮。

然而，許多習知的電子模組係由可一同匹配的分離頂部外殼片和底部外殼片組成。然後，電子元件則被放置於頂部片和底部片所形成的外殼內。雖然這種類型的配置被證明有益，但是容易受到電磁干擾問題之影響。例如，頂部和底部外殼片之匹配所產生的接縫經常令電磁干擾從模組中洩漏。因此，用更好的電磁干擾防洩漏系統實現模組將更為有益。

此發明內容係以簡單的形式介紹選擇之概念，本發明之概念將在以下的實施方式中進一步被描述。本發明內容並非用於識別申請專利範圍主旨之關鍵特徵或基本特性，也並非用作輔助判定申請專利範圍主旨之範圍。

本說明書揭露之一個實施例係關於一種光電收發器模組。光電模組包含單件一體式模組外殼，此單件一體式模組外殼包含頂部、底部、第一側部、第二側部以及前部。頂部、底部、第一側部、第二側部以及前部定義腔體以封閉電光電路。此外，頂部和底部被配置，這樣頂部與底部不可分離。另外，前部定義至少一個光發射埠或者光接收埠。

本說明書揭露之另一實施例係關於一種光電收發器模組。光電模組包含單件一體式模組外殼，此單件一體式模組外殼包含頂部、底部、第一側部、第二側部以及前部。頂部、底部、第一側部、第二側部以及前部定義腔體。光電收發器模組還包含印刷電 路板載體，此印刷電路板載體被放置於單件一體式模組外殼之腔體中，其中印刷電路板載體用於接收印刷電路板，而印刷電路板上包含一或多個光電電路。

本發明其他的特徵和優點將在如下的說明書中部分地加以闡述，並且本發明其他的特徵和優點對於本領域的普通技術人員來說，可以透過本發明如下的說明得以部分地理解或者可以從本發明的實踐中得出。本發明的目的和其它優點可以透過本發明所記載的說明書和申請專利範圍中特別指明的結構並結合图式部份，得以實現和獲得。

本發明示範性實施例係關於多種機械系統，這些機械系統可被實施於電子或光電收發器或者答询机模組等電子模組中。一些電子模組可被插入各種主機裝置。本發明之一些示範性實施例可有助於保證被發射至主機裝置外部之電磁干擾處於可接受之低水準。

示範性光電收發器模組

現在結合圖式部份對本發明的較佳實施方式作詳細說明。可以理解的是，用以揭示本發明較佳實施方式之圖式僅僅是出於說明和示意目的，而不是為了限製本發明的範圍，並且也不需要按比例繪製。

首先請參考「第1圖」，圖中表示用於傳送和接收光訊號之光電收發器模組100之實施例，其中光電收發器模組100連接主機裝置(圖中未表示)。光電收發器模組100可適合多種資料速率的光訊號發送和接收，包含每秒十億位元、每秒二十億位元、每秒二十五億位元、每秒四十億位元、每秒八十億位元、每秒百億位元，以及甚至更高的資料速率，但並非限制於此。此外，光電收發器模組100可用於各種波長之光訊號發送和接收，包含850奈米、1310奈米、1470奈米、1490奈米、1510奈米、1530奈米、1550奈米、1570奈米、1590奈米或者1610奈米，但並非限制於此。此外，光電收發器模組100可用於支援多種傳輸標準，包含快速乙太網、千兆乙太网路、百億位元乙太網路以及1x、2x、4x及10x光纖通道，但並非限制於此。另外，雖然光電收發器模組100之一個實例係具有符合SFP＋(IPF)多重來源協定之外形尺寸，但是光電收發器模組100還可具有實質上符合其他多重來源協定之多種不同的外形尺寸，包含小尺寸架構多重來源協定、XENPAK多重來源協定、X2多重來源協定或者小尺寸插入式多重來源協定，但並非限制於此。

如「第1圖」所示，光電收發器模組100包含多個組件，包含光電收發器外殼110(以下也簡稱為外殼110)，外殼包含被整合為單件一體式(monolithic,one piece)外殼之頂部111、底部112、第一側部113、第二側部114以及前部109。換言之，外殼 110係為一體成型，並且不包含可配對為習知收發器外殼之分離頂部和底部。

進一步如圖所示，前部109定義光輸出埠115和光輸入埠116。當收發器之印刷電路板被實施於單件一體式外殼110中時，光輸出埠115用於罩設如光發射次模組(Transmit Optical Subassembly；TOSA)之電光電路。同樣，當收發器之印刷電路板被實施於單件一體式外殼110中時，光輸入埠116用於罩設如光接收次模組(Receive Optical Subassembly；ROSA)之電光電路。

「第1圖」還表示光電收發器模組100包含拴鎖系統130，拴鎖系統130有助於確保光電收發器模組100連接主機電腦裝置。此外，光電收發器模組100包含軸環夾(collar clip)120，當光電收發器模組100連接主機電腦裝置時，軸環夾120用於幫助降低電磁干擾。

現在請參考「第5圖」，圖中表示拴鎖系統500之實例，拴鎖系統500對應拴鎖系統130。如「第5圖」所示，拴鎖系統500之實例通常包含箍架(bail)502和拴鎖504，協同用於確保光電收發器模組100位於主機裝置(圖中未表示)例如機架(cage)之托架，以及將光電收發器模組100從中拆卸。

如「第5圖」所示，箍架502包含凹坑(dimple)506，凹坑506從箍架的頂部向下延伸。單件一體式外殼110包含凹痕 (indentation)105(請參考「第3A圖」)，凹痕105通常在尺寸和位置上與凹坑506對應。箍架502還包含孔洞510，孔洞510對應光電收發器模組100之單件一體式外殼110上的樞軸點(pivot points)106(請參考「第3A圖」)。箍架502可透過孔洞510接合至樞軸點106，從而使得箍架502能圍繞樞軸點106旋轉。當箍架502圍繞樞軸點106旋轉至垂直位置時，箍架502略微彎曲，這樣凹坑506可嚙合或者咬合至凹痕105內，以確保箍架502處於垂直位置。因此，當凹坑506處於凹痕105中時，凹坑506和凹痕105為使用者提供可觸知且能夠聽見的回饋。確保箍架502處於垂直位置可避免箍架502從垂直位置意外脫離。同時，使用者從光電收發器模組100有意地向外推拉箍架502，可使得箍架502從垂直位置脫離。

現在請參考「第6圖」，圖中表示軸環夾600之實例，軸環夾600對應軸環夾120。通常，軸環夾600之實例包含主體602，主體602用於部分地環繞並嚙合光電收發器模組100之單件一體式外殼110。軸環夾600還包含複數個指狀物604，指狀物604被定義在主體602之邊緣四周。軸環夾600更包含被定義在某些指狀物604之間的複數個空腔606。每一空腔606用於接收光電收發器模組100之單件一體式外殼110之對應支柱107(請參考「第3A圖」)。

當光電收發器模組100被插入主機板內時，指狀物604用於接觸主機裝置(圖中未表示)之機架，從而有助於降低來自主機裝置之機架之電磁干擾發射。通常，指狀物604的數目在軸環夾600的空間和製造限制內可被最大化，從而控制來自主機裝置之機架之電磁干擾發射。

軸環夾600還包含第一鎖定凸緣(locking flange)610和第二鎖定凸緣612，第一鎖定凸緣610位於主體602之第一端部上，第二鎖定凸緣612位於主體602之第二端部上。第一鎖定凸緣610和第二鎖定凸緣612用於嚙合單件一體式外殼110所定義之對應凹痕。

現在請再次參考「第1圖」，單件一體式外殼110可使用壓鑄(die casting)製程被形成。可被壓鑄形成單件一體式外殼110的材料實例係為鋅，但是單件一體式外殼110也可以由其他適當的材料例如鋁或鎂被壓鑄而形成。此外，單件一體式外殼110還可以使用本領域之各種已知製造技術而形成，例如包模鑄造(investment casting)、金屬射出成形(metal injection molding；MIM)以及塑化射出成形(plastic injection molding)，單件一體式外殼110包含例如金屬化塑膠以及金屬填充複合材料等材料。

現在請再次參考「第1圖」和「第2圖」，光電收發器模組100還包含印刷電路板150，其中印刷電路板150上裝設有多個光 收發器電子元件。如圖所示，印刷電路板150及其各種電子元件被置於單件一體式外殼110內部。

如「第2圖」所示，印刷電路板150包含光發射次模組160、光接收次模組170、電氣介面161及171，以及邊緣連接器155。兩個電氣介面161及171用於分別電氣連接光發射次模組160和光接收次模組170至印刷電路板150。

光電收發器模組100之光發射次模組160包含圓筒165，圓筒165內放置例如雷射(圖中未表示)之光發射器。光發射器用於轉換透過印刷電路板150從主機裝置(圖中未表示)接收的電訊號為對應的光訊號。光發射次模組160包含還包含凸緣166和凸盤167。凸盤167定義埠169。埠169係用於光連接圓筒165內放置的光發射器和輸出埠115內放置的光纖管(圖中未表示)。

類似地，光電收發器模組100之光接收次模組170包含圓筒175、凸緣176以及凸盤177。凸盤177定義埠179。埠179用於光連接圓筒175內放置的如發光二極體(圖中未表示)之光接收器至輸入埠116內放置的光纖管(圖中未表示)。光接收器係用於轉換從光纖管接收的光訊號為對應的電訊號，以透過印刷電路板150而傳輸至主機裝置(圖中未表示)。

進一步如「第2圖」所示，印刷電路板150包含光收發器電子元件180。這些電子元件包含控制器、雷射驅動器以及後置放 大器，但並非限制於此，每一電子元件有助於允許光電收發器模組100轉換光訊號為電訊號以及轉換電訊號為光訊號。

單件一體式外殼之介紹

現在請參考「第3A圖」、「第3B圖」、「第3C圖」、「第3D圖」、「第3E圖」、「第3F圖」以及「第3G圖」，圖中係為單件一體式外殼110之多個不同示意圖。首先請參考「第3A圖」，圖中表示單件一體式外殼110之等角視圖。如圖所示並且如上所述，單件一體式外殼110包含前部109和頂部111、底部112、第一側部113及第二側部114以及端部118。如上所述，單件一體式外殼110係為不包含分離的頂部和底部之一體外殼，而在習知光電收發器模組外殼中通常包含分離的頂部和底部。

「第3A圖」更表示單件一體式外殼110包含多個孔洞或開口108。當收發器印刷電路板150被插入外殼110時，這些孔洞允許熱膠(thermal paste)等被注入外殼110內以提供熱沉。因此，開口108透過熱膠被密封，並且不會提供電磁干擾之洩漏途徑。

「第3B圖」表示單件一體式外殼110之正視圖。如圖所示，光輸出埠115和光輸入埠116特別地透過前部109被定義於單件一體式外殼110中。具有優勢的是，當光收發器模組100被放置於主機裝置內時，光輸出埠115和光輸入埠116通常係為單件一體式外殼110之唯一開口，因此極大地降低了光收發器模組100之電磁干擾洩漏。

「第3C圖」表示單件一體式外殼110之後視圖。如圖所示，前部109、頂部111、底部112、第一側部113及第二側部114定義腔體117，其中印刷電路板150及其上裝設的電子元件被置於腔體117處。注意，「第3C圖」表示單件一體式外殼110在為一體時係通常係為無縫設計。如前所述，可分離的頂部和底部被配對產生沒有任何縫隙，從而允許單件一體式外殼110完全地自我包含光點收發器模組100產生的電磁干擾。換言之，單件一體式外殼110幾乎沒有可以洩漏電磁干擾之無關開口。此外，單件一體式外殼110整合電磁干擾遮罩、光纜鎖定特徵、主外罩以及拴鎖特徵至一體設計內。通常，這些要素係為習知收發器模組上的分離元件。另外，單件一體式外殼110消除了分離電磁干擾墊片(gasket)或其他配發材料之需求。

注意，「第3C圖」表示端部118係為一個開口。部分實施例中，端部118係透過本領域之已知各種方法被密封，例如被壓鑄的、經過機械加工的或塑膠的插頭或者端帽密封。其他實施例中，端部118係用於接收印刷電路板載體或類似裝置，以下將更加詳細地加以解釋。

「第3D圖」、「第3E圖」、「第3F圖」以及「第3G圖」表示單件一體式外殼110之頂部、底部、右側以及左側之示意圖。這些圖式更表示本實施例之單件一體式外殼110之一體性。

閱讀本說明書後將意識到，將外殼110實施為單件一體設計相對習知之光電收發器模組外殼會產生若干優點。例如，如前所述，當單件一體式外殼110中的縫隙和其他開口的數目大大減少或消除時，具有一體設計將極大地降低光電收發器模組100所洩漏的電磁干擾。此外，因為不需要結件(fastener)或者黏合劑，一體式設計與按扣式(snap fit)設計相容。一體式設計最小化實施外殼所必須的部件的數量。反過來，這樣則降低材料成本、模組重量以及生產時間和成本。至於額外的優點，一體式設計係為可重複使用之設計，當產品中使用較少的材料時可降低廢料成本。

單件一體式外殼之實施例

現在參考「第4A圖」、「第4B圖」以及「第4C圖」，圖中表示實施單件一體式外殼之光電收發器模組100之特別實施例。如圖所示，「第4A圖」包含前述之單件一體式外殼110。「第4A圖」還表示隨單件一體式外殼110使用之印刷電路板載體200。

如圖所示，印刷電路板載體200包含底部210、頂部220以及端部230。注意，端部230包含連接夾240，連接夾240有助於確保印刷電路板載體200連接單件一體式外殼110。一個實施例中，印刷電路板載體200可由塑膠製造，但是也可以使用其他合適的材料。印刷電路板載體用於封閉印刷電路板150以及其上實施的收發器電子元件、光發射次模組以及光接收次模組。

一個實施例中，印刷電路板150係置於底部210上。然後，頂部220被旋轉到印刷電路板150上面的位置，而端部230也旋轉到圖式的位置。

現在請參考「第4B圖」，圖中表示印刷電路板載體200透過端部118被置於單件一體式外殼110的腔體117內。因為印刷電路板載體200夾持印刷電路板150及其上的收發器電子元件，單件一體式外殼110不需要包含任何部件、組件或元件以確保或排列印刷電路板150，因此允許實現前述之優點。當然，還可看出在包含用於確保或排列印刷電路板150之其他部件、組件或元件之單件一體式外殼110之設計中，也可實現前述優點。

「第4C圖」表示光電收發器模組100，其中印刷電路板載體200被實施於單件一體式外殼110內部。如圖所示，連接夾240與外殼110之開口140匹配，以確保印刷電路板載體200位於單件一體式外殼110內部。此外，印刷電路板載體200之端部230成為單件一體式外殼110之端部118，以完成整個封裝尺寸。應該注意到雖然圖中未表示，但是單件一體式外殼110可以包含多個開口140。同樣，印刷電路板載體200可以包含多個連接夾240以與開口140匹配。這樣的實施例中，包含不止一個開口140和連接夾240將使得印刷電路板載體200更加有保障地置於單件一體式外殼110內部。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍之內。關於本發明所界定之保護範圍請參照所附之申請專利範圍。

100‧‧‧光電收發器模組

105‧‧‧凹痕

106‧‧‧樞軸點

107‧‧‧支柱

108‧‧‧開口

109‧‧‧前部

110‧‧‧外殼

111‧‧‧頂部

112‧‧‧底部

113‧‧‧第一側部

114‧‧‧第二側部

115‧‧‧光輸出埠

116‧‧‧光輸入埠

117‧‧‧腔體

118‧‧‧端部

120‧‧‧軸環夾

130‧‧‧拴鎖系統

140‧‧‧開口

150‧‧‧印刷電路板

155‧‧‧邊緣連接器

160‧‧‧光發射次模組

161‧‧‧電氣介面

165‧‧‧圓筒

166‧‧‧凸緣

167‧‧‧凸盤

169‧‧‧埠

170‧‧‧光接收次模組

171‧‧‧電氣介面

175‧‧‧圓筒

176‧‧‧凸緣

177‧‧‧凸盤

179‧‧‧埠

180‧‧‧電子元件

200‧‧‧印刷電路板載體

210‧‧‧底部

220‧‧‧頂部

230‧‧‧端部

240‧‧‧連接夾

500‧‧‧拴鎖系統

502‧‧‧箍架

504‧‧‧拴鎖

506‧‧‧凹坑

510‧‧‧孔洞

600‧‧‧軸環夾

602‧‧‧主體

604‧‧‧指狀物

606‧‧‧空腔

610‧‧‧第一鎖定凸緣

612‧‧‧第二鎖定凸緣

第1圖所示為光電收發器模組實例之示意圖；第2圖所示為第1圖所示之光電收發器模組實例之元件示意圖；第3A圖至第3G圖所示分別為本發明實施例之單件一體式光電收發器外殼之示意圖；第4A圖至第4C圖所示分別為本發明實施例之單件一體式光電收發器外殼和印刷電路板載體之示意圖；第5圖所示為拴鎖系統實例之示意圖；以及第6圖所示為電磁干擾軸環夾實例之示意圖。

100‧‧‧光電收發器模組

109‧‧‧前部

110‧‧‧外殼

111‧‧‧頂部

112‧‧‧底部

113‧‧‧第一側部

114‧‧‧第二側部

115‧‧‧光輸出埠

116‧‧‧光輸入埠

120‧‧‧軸環夾

130‧‧‧拴鎖系統

150‧‧‧印刷電路板

Claims (20)

1. 一種光電收發器模組，包含有：一單件一體式模組外殼，包含：一頂部；一底部；一第一側部；一第二側部；以及一前部；其中該頂部、該底部、該第一側部、該第二側部以及該前部定義一腔體，以封閉電光電路；其中該頂部和該底部被配置，這樣該頂部與該底部不可分離；以及其中該單件一體式模組外殼之該前部定義一光發射埠與一光接收埠，並且其中該光發射埠與該光接收埠被整合於該單件一體式模組外殼中。
2. 如請求項1所述之光電收發器模組，其中該單件一體式模組外殼用於接收包含該電光電路之一印刷電路板。
3. 如請求項1所述之光電收發器模組，其中該單件一體式模組外殼之該前部定義一光發射埠以及一光接收埠。
4. 如請求項1所述之光電收發器模組，其中該光電收發器模組更包含一拴鎖機構，用於確保該模組連接至一主機裝置並且接合該單件一體式模組外殼。
5. 如請求項1所述之光電收發器模組，其中該光電收發器模組更包含一電磁干擾軸環，當該模組連接一主機裝置並且用於接合該單件一體式模組外殼時，該電磁干擾軸環用於降低電磁干擾。
6. 如請求項1所述之光電收發器模組，其中該單件一體式模組外殼係使用一壓鑄製程而形成。
7. 如請求項1所述之光電收發器模組，其中該單件一體式模組外殼係包含鋅、鋁或鎂其中之一。
8. 如請求項1所述之光電收發器模組，其中該單件一體式模組外殼在該頂部、該底部、該第一側部以及該第二側部之接面處不包含一或多個縫隙，這樣該電光電路所產生的電磁干擾完全被容納在該單件一體式模組外殼內。
9. 如請求項1所述之光電收發器模組，其中該光電收發器模組係用於一或多種資料速率之光訊號發射和接收，資料速率包含每秒十億位元、每秒二十億位元、每秒二十五億位元、每秒四十億位元、每秒八十億位元、每秒百億位元，或者高於每秒百億位元之資料速率。
10. 如請求項1所述之光電收發器模組，其中該光電收發器模組係用於一或多種波長之光訊號發射和接收，波長包含850奈米、1310奈米、1470奈米、1490奈米、1510奈米、1530奈米、1550奈米、1570奈米、1590奈米或者1610奈米。
11. 如請求項1所述之光電收發器模組，其中該光電收發器模組係用於支援一或多種傳輸標準，傳輸標準包含快速乙太網、千兆乙太網路、百億位元乙太網路以及1x、2x、4x及10x光纖通道。
12. 如請求項1所述之光電收發器模組，其中該光電收發器模組係具有一外形尺寸，該外形尺寸完全符合SFP+(IPF)多重來源協定、小尺寸架構多重來源協定、XENPAK多重來源協定、X2多重來源協定或者小尺寸插入式(SFP)多重來源協定。
13. 如請求項1所述之光電收發器模組，其中該封閉電之光電路包含一光發射次模組或者一光接收次模組其一。
14. 如請求項1所述之光電收發器模組，其中該單件一體式模組外殼更包含一背部，至少部分地被密封以防止該電光電路洩漏電磁干擾。
15. 一種光電收發器模組，包含：一單件一體式模組外殼，包含：一頂部；一底部；一第一側部；一第二側部；一前部，其中該單件一體式模組外殼之該前部定義一光發射埠與一光接收埠，並且其中該光發射埠與該光 接收埠被整合於該單件一體式模組外殼中；其中該頂部、該底部、該第一側部、該第二側部以及該前部定義一腔體；以及一印刷電路板載體，被放置於該單件一體式模組外殼之該腔體中，其中該印刷電路板載體用於封閉一印刷電路板，該印刷電路板上包含一或多個光電電路。
16. 如請求項15所述之光電收發器模組，其中該印刷電路板載體包含一或多個連接夾，該連接夾用於匹配該單件一體式模組外殼之一或多個開口，從而確保該印刷電路板載體接合該單件一體式模組外殼。
17. 如請求項15所述之光電收發器模組，其中該印刷電路板載體之一端部用作該單件一體式模組外殼之一插頭。
18. 如請求項15所述之光電收發器模組，其中該印刷電路板載體之該端部包含一開口，該開口包含用於介面連接一主機裝置之一電氣介面。
19. 如請求項15所述之光電收發器模組，其中該單件一體式模組外殼不包含任何部件、組件或元件以排列該印刷電路板載體接收之該印刷電路板。
20. 如請求項15所述之光電收發器模組，其中該單件一體式模組外殼在該頂部、該底部、該第一側部以及該第二側部之該接面處不包含縫隙，這樣該電光電路產生的任何電氣干擾完全被容 納於單件一體式模組外殼內。