一种光模块的制作方法

1.本技术涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种光模块。


背景技术：

2.随着云计算、移动互联网、视频等新型业务和应用模式发展，光通信技术的发展进步变的愈加重要。而在光通信技术中，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，并且随着光通信技术发展的需求光模块的传输速率不断提高。
3.通常为提高光模块传输速率，可采用增加光模块中的传输通道，如将传统包括一组光发射次模块(发射一种波长的光)和一组光接收次模块(接收一种波长的光)的光模块改进为包括两组光发射次模块(每一组发射一种波长的光)和两组光接收次模块(每一组接收一种波长的光)。如此，将使光模块中光发射次模块和光接收次模块在光模块中的占有体积不断增大，留给电路板的空间越来越小，进而不利于光模块进一步发展。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种光模块，以便于增大光模块中电路板的面积，满足光模块内越来越小空间内对电路板的需要。
5.本技术提供的一种光模块，包括：
6.壳体，一端设置电口；
7.第一电路板，一端从所述电口伸出，侧边设置第一凹槽；
8.第二电路板，设置在所述第一电路板的上方且位于所述壳体内，侧边设置第二凹槽；
9.柔性电路板，设置在所述第一凹槽和所述第二凹槽内，且一端电连接所述第一电路板、另一端连接所述第二电路板；
10.光发射次模块，设置在所述壳体内，电连接所述第一电路板和所述第二电路板；
11.光接收次模块，设置在所述壳体内，电连接所述第一电路板。
12.本技术提供的光模块包括壳体、第一电路板、第二电路板、柔性电路板、光发射次模块和光接收次模块；第一电路板的一端从壳体的电口伸出，用作光模块的主电路板，第二电路板设置在壳体内，第一电路板的侧边设置第一凹槽，第二电路板的侧边设置第二凹槽，柔性电路板位于第一凹槽和第二凹槽内、一端电连接第一电路板且另一端电连接第二电路板，使第二电路板位于第一电路板的上方。本技术提供的光模块，通过设置电连接且上下设置的第一电路板和第二电路板，充分利用光模块腔内高度空间以增加光模块中电路板用于电连接电器件的面积，满足多通道光模块越来越小空间内对电路板的电连接电器件面积的需求。
附图说明
13.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中
所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。
14.图1为光通信终端连接关系示意图；
15.图2为光网络单元结构示意图；
16.图3为本技术实施例提供的一种光模块结构示意图；
17.图4为本技术实施例提供的一种光模块分解结构示意图；
18.图5本技术实施例提供的一种光模块中光发射次模块、光接收次模块与电路板的装配示意图一；
19.图6为本技术实施例提供的一种光模块中光发射次模块、光接收次模块与电路板的装配示意图二；
20.图7为本技术实施例提供的一种下壳体的结构示意图；
21.图8为本技术实施例提供的一种第一电路和第二电路板装配至下壳体上的结构示意图；
22.图9为本技术实施例提供一种光模块的剖视图一；
23.图10为本技术实施例提供一种光模块的剖视图二；
24.图11为本技术实施例提供一种光模块的剖视图三；
25.图12为本技术实施例提供的一种上壳体的结构示意图；
26.图13为本技术实施例提供的一种第一电路和第二电路板装配至上壳体上的结构示意图一；
27.图14为本技术实施例提供的一种第一电路和第二电路板装配至上壳体上的结构示意图二；
28.图15为本技术实施例提供一种光模块的剖视图四；
29.图16为本技术实施例提供一种光模块的剖视图五；
30.图17为本技术实施例提供一种光模块的剖视图六；
31.图18为本技术实施例提供一种光模块的剖视图七；
32.图19为本技术实施例提供一种光模块的剖视图八；
33.图20为本技术实施例提供一种光模块的剖视图九。
具体实施方式
34.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
35.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。
36.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；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。
37.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；
38.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。
39.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。
40.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。
41.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。
42.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。
43.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。
44.光模块200插入光网络终端中，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。
45.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。
46.图3为本技术实施例提供的一种光模块结构示意图，图4为本技术实施例提供光模块分解结构示意图。如图3、图4所示，本技术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、光发射次模块400、光接收次模块500。
47.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；上壳体包括第三壳体，第三壳体盖合在上壳体的两个侧板上，以形成包裹腔体；上壳
体还可以包括位于第三壳体两侧、与第三壳体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。
48.两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发射次模块400、光接收次模块500；电路板300、光发射次模块400、光接收次模块500等光电器件位于包裹腔体中。
49.采用上壳体、下壳体结合的装配方式，便于将电路板300、光发射次模块400、光接收次模块500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，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。
50.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。
51.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。
52.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。
53.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。
54.电路板300上的芯片可以是多功能合一芯片，比如将激光驱动芯片与mcu芯片融合为一个芯片，也可以将激光驱动芯片、限幅放大器芯片及mcu融合为一个芯片，芯片是电路的集成，但各个电路的功能并没有因为集合而消失，只是电路呈现形态发生改变，芯片中仍然具有该电路形态。所以，当电路板300上设置有mcu、激光驱动芯片及限幅放大器芯片三个独立芯片，这与电路板上设置一个三功能合一的单个芯片，方案是等同的。
55.电路板300一般为硬性电路板，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。
56.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。
57.在本技术实施例中，光发射次模块400和光接收次模块500设置在电路板300的一端，分别与电路板300电连接。但随着光发射次模块400和光接收次模块500中通道数量的不断增多，光发射次模块400和光接收次模块500在光模块中的体积占比不断增大，进而在光
模块内部留给电路板300的空间不断减少。尤其，当光发射次模块400和光接收次模块500设置在电路板300的一端，光模块长度方向上留给电路板300的空间进一步缩小。在光模块长度方向上留给电路板300的空间不断缩小情况下，为满足光模块对电路板300的使用需求，本技术提供的光模块中，电路板300包括第一电路板和第二电路板，第一电路板与第二电路板在光模块壳体内叠放，如第二电路板设置在第二电路的上方并且第一电路板与第二电路板，以充分利用光模块壳体内高度方向的空间，增加光模块中电路板用于电连接电器件的面积；其中，第一电路板为光模块的主电路板，第一电路板的一端设置金手指、其上设置光模块中的主要器件。可选的，第一电路板和第二电路板通过柔性电路板或连接器等电连接。
58.图5为本技术实施例提供的一种光模块中光发射次模块、光接收次模块与电路板的装配示意图一，图6为本技术实施例提供的一种光模块中光发射次模块、光接收次模块与电路板的装配示意图二。如图5和图6所示，本技术实施例提供的光模块中,电路板300包括第一电路板301和第二电路板302，第一电路板301和第二电路板302通过柔性电路板303电连接，柔性电路板303方便实现第一电路板301和第二电路板302的电连接以及方便第一电路板301和第二电路板302的装配。如图6中所示方向，第二电路板302设置在第一电路板301的上方，第二电路板302的长度小于第一电路板301的长度，进而使第一电路板301可伸出电口205、第二电路板302位于壳体形成的内腔内。如此通过在第一电路板301的上方设置第二电路板302，能够在设置第一电路板301的长度范围内增加电路板300的有效长度，进而保证光模块中电学器件设置需要的电路板面积。
59.可选的，第一电路板301的侧边设置第一凹槽3011，第二电路板302的侧边设置第二凹槽3021，进而当第一电路板301和第二电路板302装配至光模块壳体中时，通过第一凹槽3011和第二凹槽3021使第一电路板301和第二电路板302与光模块壳体的侧壁形成相对较宽的间隙；第一凹槽3011用于电连接柔性电路板303的一端，第二凹槽3021用于电连接柔性电路板303的另一端，如此通过第一凹槽3011和第二凹槽3021便于柔性电路板303的设置安装。如图5所示，第一凹槽3011和第二凹槽3021对应设置，即当第一电路板301和第二电路板302位置相对固定时，第一凹槽3011和第二凹槽3021重叠，便于柔性电路板303的设置安装。
60.如图5和6所示，光发射次模块400和光接收次模块500叠放设置在第一电路板301和第二电路板302的一端、与第一电路板301和第二电路板302物理分离；当然本技术实施例中，光发射次模块400或光接收次模块500可设置在第一电路板301的表面。
61.光发射次模块400和光接收次模块500分别通过柔性线路板电连接第一电路板301和第二电路板302；如，光发射次模块400通过第一柔性电路板401电连接第一电路板301，光发射次模块400通过第二柔性电路板402电连接第二电路板302，光接收次模块500通过第三柔性电路板501电连接第一电路板301。可选的，第二电路板302通过连接器电连接第二柔性电路板402，如此方便实现第二电路板302与第二柔性电路板402的连接、便于组装。
62.进一步，如图6所示，在本技术实施例中，光发射次模块400包括光发射腔体403，光发射腔体403用于封装设置用于产生发射信号光的电学器件和光学器件；可选的，光发射次模块400通过设置在光发射腔体403内的电学器件和光学器件实现多波长信号光合成一路信号光的发射。如图6所示，光发射腔体403的一端设置电连接器404，如陶瓷连接器；电连接器404的一端伸入光发射腔体402内、与光发射腔体403内的电学器件电连接，电连接器404
的另一端位于光发射腔体403的外部、通过第一柔性电路板401和第二柔性电路板402连接第一电路板301和第二电路板302。
63.如图6所示，在本技术实施例中，光接收次模块500包括光接收腔体502，光接收腔体502用于封装设置用于接收信号光的电学器件和光学器件；可选的，光接收次模块500通过设置在光接收腔体502内的电学器件和光学器件实现多波长信号光的分束接收。第三柔性电路板501穿设在光接收腔体502上，使第三柔性电路板501的一端位于光接收腔体502内、一端位于光接收腔体502外，位于光接收腔体502内的一端与光接收腔体502内的电学器件电连接，位于光接收腔体502外的一端与第一电路板301电连接。
64.在本技术实施例中，为了充分利用光模块腔内空间，第二电路板302位于第一电路板301上方，而因为使用柔性电路板303连接第一电路板301和第二电路板302，在将第一电路板301设置装配至光模块腔体内时，柔性电路板303并不能支撑第二电路板302，因此需在光模块的壳体上设置支撑结构以固定第一电路板301和第二电路板302，使第一电路板301和第二电路板302之间具有足够的空间。可选的，第一电路板301和第二电路板302分别通过上壳体201和下壳体202的挤压作用实现在光模块内的固定，如上壳体201和下壳体202的侧边分别设置固定台，然后通过相应的固定台挤压固定第一电路板301和第二电路板302。
65.图7为本技术实施例提供的一种下壳体的结构示意图。如图7所示，下壳体202的内侧壁上设置第一固定台2021和第二固定台2022，第一固定台2021的顶面和第二固定台2022的支撑顶面位于不同的高度，进而使第一电路板301和第二电路板302位于下壳体202内不同的高度；第一固定台2021的支撑顶面用于接触第一电路板301的一表面，第二固定台2022的支撑顶面用于接触第二电路板302的一表面；相应的，上壳体201的侧边设置若干固定台，第一固定台2021向上壳体201方向支撑第一电路板301、第二固定台2022向上壳体201方向支撑第二电路板302，上壳体201上的固定台向下体体202方向支撑第一电路板301和第二电路板302，进而上壳体201侧边的固定台与第一固定台2021和第二固定台2022相配合实现第一电路板301和第二电路板302在光模块中的固定。在本技术实施例中，第一固定台2021和第二固定台2022可为下壳体202的内侧壁上突出且具有支撑顶面的结构。
66.在本技术实施例中，第一固定台2021和第二固定台2022的数量通常均为多个，分别分布于下壳体202侧壁的不同位置，且第一固定台2021和第二固定台2022各个的形状可不相同。在装配光模块的过程中，可先将组装好的第一电路板301和第二电路板302装配至下壳体202中，第一固定台2021和第二固定台2022分别支撑第一电路板301和第二电路板302。
67.进一步，如图7所示，为保证第一电路板301和第二电路板302安装的精度，下壳体202的侧壁上还设置第一限位柱2023和第二限位柱2024；第一限位柱2023用于第一电路板301的限位，第一限位柱2023不仅可以实现第一电路板301的安装定位，还可以实现第一电路板301在光模块长度方向的固定；第二限位柱2024用于第二电路板302的限位，第二限位柱2024不仅可以实现第二电路板302的安装定位，还可以实现第二电路板302在光模块长度方向的固定。
68.图8为本技术实施例提供的一种第一电路和第二电路板装配至下壳体上的结构示意图。如图8所示，第一电路板301的侧边设置第一限位口3012，第一限位口3012卡设连接第一限位柱2023，第二电路板302的侧边设置第二限位口3022，第二限位口3022卡设连接第二
限位柱2024。在本技术实施例中，第一限位柱2023和第二限位柱2024的数量可为多个，对应的第一电路板301和第二电路板302的侧边相应的设置多个第一限位口3012和第二限位口3022。
69.图9为本技术实施例提供一种光模块的剖视图一，图10为本技术实施例提供一种光模块的剖视图二，图11为本技术实施例提供一种光模块的剖视图三，图9
‑
11示出了，本技术实施例中下壳体202与第一电路板301和第二电路板302的装配结构。如图9
‑
11所示方向，第一固定台2021的顶面支撑第一电路板301的下表面，第二固定台2022的顶面支撑第二电路板302的下表面，第一限位口3012卡设连接第一限位柱2023，第二限位口3022卡设连接第二限位柱2024。
70.图12为本技术实施例提供的一种上壳体的结构示意图。如图12所示，上壳体201的侧边设置第三固定台2011和第四固定台2012，第三固定台2011的顶面和第四固定台2012的顶面位于不同的高度。可选的，第三固定台2011和第四固定台2012分别在上壳体201的两侧边分别设置多个，第三固定台2011和第四固定台2012分别设置于上壳体201的两侧。第三固定台2011和第四固定台2012可为上壳体201侧边突出且具有支撑顶面的结构。
71.图13为本技术实施例提供的一种第一电路和第二电路板装配至上壳体上的结构示意图一。如图13所示，第三固定台2011的顶面用于接触第一电路板301的另一表面(图12中方向的上表面)，第四固定台2012的顶面用于接触第二电路板302的另一表面。如此当上壳体201与下壳体202装配固定时，第一固定台2021和第三固定台2011分别挤压第一电路板301，实现第一电路板301与光模块壳体的固定；第二固定台2022和第四固定台2012分别挤压第二电路板302，实现第二电路板302与光模块壳体的固定。
72.图14为本技术实施例提供的一种第一电路和第二电路板装配至上壳体上的结构示意图二。如图12
‑
14所示，上壳体201的两侧均设置有第三固定台2011和第四固定台2012，进而可均匀的挤压固定第一电路板301和第二电路板302。第三固定台2011和第四固定台2012各个的形状可不相同。
73.图15为本技术实施例提供一种光模块的剖视图四，图16为本技术实施例提供的一种光模块的剖视图五，图15和16示出了本技术实施例中上壳体201和下壳体202的装配结构。如图15和16所示，上壳体201的两侧边均设置第三固定台2011和第四固定台2012，下壳体202的侧壁内存均设置第一固定台2021和第二固定台2022。当将上壳体201和下壳体202装配且不装配第一电路板301和第二电路板302时；第一固定台2021的支撑顶面所在平面与第三固定台2011的支撑顶面所在平面具有高度差，该高度差用于安装第一电路板301；第二固定台2022的支撑顶面所在平面与第四固定台2012的支撑顶面所在平面具有高度差，该高度差用于安装第二电路板302。
74.图17为本技术实施例提供一种光模块的剖视图六，图18为本技术实施例提供的一种光模块的剖视图七，图19为本技术实施例提供一种光模块的剖视图八，图20为本技术实施例提供的一种光模块的剖视图九，图17
‑
20示出了本技术实施例中上壳体201、下壳体202与第一电路板301、第二电路板302的装配结构。如图17
‑
20所示方向，第三固定台2011的顶面向下壳体202方向挤压第一电路板301，第四固定台2012的顶面向下壳体202方向挤压第二电路板302，配合下壳体202上的第一固定台2021和第二固定台2022，将第一电路板301和第二电路板302固定。在本技术实施例中，第二电路板302较第一电路板301更靠近上壳体
201的顶面，因此为方便第三固定台2011挤压第一电路板301，第二电路板302上设置缺口3024，第三固定台2011穿过缺口3024与第一电路板301接触。
75.如图20所示，第一电路板301上设置dsp芯片304，dsp芯片304电连接第一电路板301。dsp芯片304为光模块中主要的信号处理芯片，在光模块工作过程中将产生大量的热，为便于进行dsp芯片304的散热，上壳体201的顶部内壁上设置导热台2013，第二电路板302上设置通孔3023，导热台2013穿过通孔3023导热连接dsp芯片304，如通过导热胶、导热垫连接dsp芯片304。由于上壳体201为光模块的主要散热壳体，通过导热台2013直接将dsp芯片304产生的热量传输至上壳体201，加快dsp芯片304的散热，减少dsp芯片304产生的热量对光模块中其他器件的影响。
76.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。