一种光模块及光模块的PCBA板结构的制作方法

一种光模块及光模块的pcba板结构
技术领域
1.本实用新型属于光通信技术领域，具体涉及一种光模块及光模块的pcba板结构。


背景技术：

2.随着5g通信的飞速发展以及数据中心的需求日益旺盛，市场对25g、100g、400g光模块的需求越来越大，对光模块的成本控制要求也越来越高，市场的竞争也越来越激烈。在满足性能和可靠性要求的基础上，更低成本的方案将会在激烈的竞争中占得先机。
3.阵列波导光栅(awg,arrayed waveguide grating)是正在迅速发展的波分复用系统首选技术。awg具有滤波特性和多功能性，可获得多个波长和信道数，实现多个波长的复用和解复用。awg器件是以光集成技术为基础的平面波导型器件，具有平面波导技术的潜在优点，适宜于批量生产，重复性好，尺寸小，插入损耗均匀性较好，是未来光通信发展的主流技术。
4.awg可应用于多路复用光模块的产品中，比如100g qsfp28 cwdm(coarse wavelength division multiplexer，稀疏波分复用器)光模块，接收端用awg将一路不同波长的光分成四路光耦合进4个pd(光电二极管)，如图1所示。
5.如图2所示，常规方式是阵列波导光栅5将光耦合到光电二极管6后，用胶水8将阵列波导光栅5直接固定在pcb板1上，固定awg胶水一般采用uv固化，或者uv 热固化方式。采用常规方式，awg胶水固化后，受应力作用，awg容易松动和脱落，从而导致产品失效。
6.且采用常规方式，由于awg点胶区域靠近pd，awg在下压过程中，胶水流动不容易控制，容易流到pd位置，导致pd失效。且采用常规方式，awg胶水流动不容易控制会导致awg前端波导位置胶水不饱满，awg前端有弹性，在组装过程中pcba受应力变形，会导致pd和awg有碰撞，损伤pd或者awg。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种光模块及光模块的pcba板结构，其增强了awg与pcb板之间的连接强度，同时也避免了光电二极管粘到胶水后失效的问题。
8.本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型公开了一种光模块的pcba板结构，包括pcb板，所述pcb板的表面设有耦合区域和awg固定区域，所述pcb板的awg固定区域固定有第一基板，所述第一基板上固定有阵列波导光栅，所述pcb板的耦合区域固定有第二基板，所述第二基板上固定有光电二极管，所述第一基板与第二基板之间留有间隙。
9.阵列波导光栅用于将一路不同波长的光分成多路光耦合进多个光电二极管。
10.进一步地，所述pcb板的耦合区域表面设有镀金层，所述第二基板的表面也设有镀金层，所述第二基板表面的镀金层与pcb板表面的镀金层电连接；所述第二基板的表面还固定有tia放大器。
11.进一步地，阵列波导光栅通过胶水粘贴在第一基板的表面；所述第一基板、第二基
板的表面粗糙度大于pcb板表面设有的镀金层的粗糙度。
12.进一步地，第一基板、第二基板与pcb板之间采用结构胶固定连接。
13.进一步地，所述第一基板、第二基板为陶瓷基板。
14.本实用新型还公开了一种光模块的pcba板结构，包括pcb板，所述pcb板的表面设有耦合区域和awg固定区域，所述pcb板的耦合区域与awg固定区域之间设有开孔或开窗，所述pcb板的awg固定区域固定有基板，所述基板上固定有阵列波导光栅，所述pcb板的耦合区域表面固定有光电二极管。
15.本实用新型还公开了一种光模块的pcba板结构，包括pcb板，所述pcb板的表面设有耦合区域和awg固定区域，所述pcb板的表面固定有基板，所述基板覆盖耦合区域和awg固定区域，所述基板的表面开设有隔离槽，awg固定区域的基板表面固定有阵列波导光栅，耦合区域的基板表面固定有光电二极管，所述光电二极管与阵列波导光栅下端的点胶区域分别位于隔离槽的两侧。
16.进一步地，所述pcb板的耦合区域表面设有镀金层，所述基板的耦合区域表面也设有镀金层，所述基板表面的镀金层与pcb板表面的镀金层电连接；耦合区域的基板表面还固定有tia放大器。
17.进一步地，基板与pcb板之间采用结构胶固定连接。
18.进一步地，所述基板为陶瓷基板。
19.进一步地，所述基板的表面粗糙度大于pcb板表面设有的镀金层的粗糙度。
20.本实用新型还公开了一种光模块，采用了如上所述的pcba板结构。
21.本实用新型至少具有如下有益效果：
22.采用本实用新型的上述方案，当固定awg时，胶水覆盖在基板之上，基板的粗糙度可以远大于pcb镀金层，相当于增大了胶水的接触面积，大大加强了胶水和pcba的连接强度；多余的胶水会因为awg下压的原因，胶水会四周溢出，而前端因为两个基板间留有缝隙，多余的胶水会流到缝隙内，从而达到胶水不溢出到pd表面的效果。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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实用新型的一些实施例，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它的附图。
24.图1为100g qsfp28 cwdm光模块中awg和pd的结构关系图；
25.图2为传统的光模块的pcba板结构的示意图；
26.图3为本实用新型的一种实施例提供的awg固定前的pcba板结构的示意图；
27.图4为本实用新型的一种实施例提供的awg固定后的pcba板结构的示意图；
28.图5为本实用新型的另一种实施例提供的awg固定前的pcba板结构的示意图；
29.图6为本实用新型的另一种实施例提供的awg固定后的pcba板结构的示意图。
具体实施方式
30.下面对本实用新型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
施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.实施例一
32.参见图3和图4，本实用新型实施例提供一种光模块的pcba板结构，包括pcb板1，pcb板1接收端分为耦合区域和awg固定区域，所述pcb板1的awg固定区域固定有第一基板2，所述第一基板2上固定有阵列波导光栅4，所述pcb板1的耦合区域固定有第二基板3，所述第二基板3上固定有光电二极管6，所述第一基板2与第二基板3之间留有间隙。阵列波导光栅4通过胶水8粘贴在第一基板2的表面；基板在粘贴过程中需要留一定的间隙，确保awg固定时溢出的胶水8流到间隙中，不会溢出到pd表面。
33.第一基板2、第二基板3的尺寸可以按照pd、tia、awg尺寸做适当的调整。
34.阵列波导光栅4用于将一路不同波长的光分成多路光耦合进多个光电二极管6。
35.进一步地，所述pcb板1的耦合区域表面设有镀金层，所述第二基板3的表面也设有镀金层，所述第二基板3表面的镀金层与pcb板1表面的镀金层电连接，如可以采用金丝键合的方式连接；所述第二基板3的表面还固定有tia放大器9。tia放大器9、光电二极管6可以采用导电胶粘贴在第二基板3表面的镀金层上。
36.所述第二基板3可以固定在pcb板1耦合区域表面的镀金层上，且第二基板3上还可以设置导电孔，导电孔中设置导体将第二基板3表面的镀金层与pcb板1表面的镀金层电连接。
37.传统方法中，由于pcb板1的膨胀系数高，所以在pcb板上1的awg固定区域表面设置有镀金层，用于匹配阵列波导光栅的膨胀系数，本专利在pcb板1的awg固定区域表面固定基板后，pcb板1的awg固定区域表面可以不设置镀金层，当然，也可以设置镀金层。
38.进一步地，所述第一基板2、第二基板3的表面粗糙度大于pcb板1表面设有的镀金层的粗糙度。
39.优选地，所述第一基板2、第二基板3为陶瓷基板，如aln基板。当然，本实施例的基板也不仅仅限于陶瓷基板。
40.进一步地，第一基板2、第二基板3与pcb板1之间采用结构胶固定连接。
41.实施例二
42.本实用新型还公开了一种光模块的pcba板结构，包括pcb板1，所述pcb板1的表面设有耦合区域和awg固定区域，所述pcb板1的耦合区域与awg固定区域之间设有开孔或开窗，所述pcb板1的awg固定区域固定有基板，所述基板上固定有阵列波导光栅4，所述pcb板1的耦合区域表面固定有光电二极管6。
43.进一步地，所述基板的表面粗糙度大于pcb板1表面设有的镀金层的粗糙度。优选地，所述基板为陶瓷基板。当然，本实施例的基板也不仅仅限于陶瓷基板。
44.进一步地，基板与pcb板1之间采用结构胶固定连接。
45.进一步地，阵列波导光栅4通过胶水粘贴在基板的表面。
46.实施例三
47.参见图5和图6，本实用新型还公开了一种光模块的pcba板结构，包括pcb板1，所述pcb板1的表面设有耦合区域和awg固定区域，所述pcb板1的表面固定有基板4，所述基板覆
盖耦合区域和awg固定区域，所述基板4的表面开设有隔离槽41，所述基板4表面固定有阵列波导光栅4，对应awg固定区域，所述基板4表面固定有光电二极管6，对应耦合区域，所述光电二极管6与阵列波导光栅4下端的点胶区域分别位于隔离槽41的两侧。
48.进一步地，所述pcb板1的耦合区域表面设有镀金层，所述基板的耦合区域表面也设有镀金层，所述基板表面的镀金层与pcb板1表面的镀金层电连接；耦合区域的基板表面还固定有tia放大器9。
49.进一步地，基板4与pcb板11之间采用结构胶固定连接。
50.进一步地，阵列波导光栅4通过胶水粘贴在基板4的表面。
51.所述基板4的表面粗糙度大于pcb板11表面设有的镀金层的粗糙度。优选地，所述基板4为陶瓷基板。当然，本实施例的基板4也不仅仅限于陶瓷基板。
52.实施例四
53.本实用新型还公开了一种光模块，采用了如实施例一、二、三任一所述的pcba板结构。
54.本实用新型的实施例一的pcb板1结构在安装awg时的操作过程如下：
55.1、在pcb耦合区域和awg固定区域点银胶，分别将第一基板2、第二基板3粘贴在pcb上的awg固定区域、pcb耦合区域；
56.2、将pd、tia按照pbc上的指定位置粘贴在第二基板3上，高温烘烤并并将pd、tia、pcb板按照产品金丝键合要求键合；
57.3、将pcb板1装在耦合台的工装上，将awg固定在耦合台的吸嘴上。给pcb板1加电并将awg的尾纤7连接光源；
58.4、调整awg的位置将awg出来的4路光耦合进光电二极管6；
59.5、将awg抬起并在第一基板2上点预固化胶水；
60.6、将awg下压微调awg的位置重新使awg出来的光耦合进光电二极管6，胶水固化；
61.7、将耦合好的产品放入烤箱中烘烤，使胶水进一步固化。
62.本实用新型通过增加基板大大加强了pcb板1和awg连接强度，减小了产品的可靠性风险。本实用新型通过在基板间留间隙的粘贴方式，胶水流动风险可控，消除了胶水流到pd上面的现象，降低产品的制作成本。本实用新型加强了pcb板1和awg的连接强度，减少了在受外应力影响下pd和awg碰撞的概率，增强产品的可靠性。
63.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。