一种光发射组件及光模块的制作方法

1.本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种光发射组件及光模块。


背景技术：

2.随着光通信产品在4g、5g及云服务推广及深入应用，对并行光电转换模块的需求与日剧增，市场需求也朝着不断小型化、高速率、高密度、低功耗方向发展。
3.通常情况下，芯片周围的电引脚需要通过金丝键合连接到其四周的pcb焊盘，这就要求，几个芯片排布时，需要中间间隔一定的空间，如图1中芯片1与芯片2之间具有间距d1，芯片2与芯片3之间具有间距d2，以便布局焊盘及键合引线。因此芯片无法并排密集排布，影响布局密度。同时，激光器300设置在芯片1、芯片2、芯片3的一侧，探测器400设置在激光器300的一侧，因激光器300尺寸限定，芯片过于分散，也导致靠近激光器侧的焊盘在与激光器300连接时，键合线过于倾斜。如芯片1与激光器300之间的键合引线100，芯片3与激光器300之间的键合引线200，都过于倾斜，影响线路连接的工艺性、可靠性及信号质量。如何实现3个4路芯片的紧凑贴装及引线导出，成为迫切解决的技术问题。
4.在各式各样光模块产品中，对芯片光功率的闭环监控成为产品的重要一环，同时，也为客户及时了解产品性能提供了一种途径。
5.光芯片做为并行光电转换模块的重要部件，其性能直接决定着产品是否正常工作，而光功率做为判断芯片是否正常工作最有效的方法，被多数厂家用来监控光电转换模块的性能。目前市场上对于并行光电模块的光功率的监控基本采用开模的塑料件实现，但是受光芯片和电芯片的影响，导致多通道产品在实现光功率的监控上难度较高，且在实际生产中较难实现。


技术实现要素：

6.本实用新型提出了一种光发射组件，提高了结构紧凑性。
7.为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
8.本实用新型提供了一种光发射组件，包括：
9.pcb板；
10.基板，其布设在所述pcb板上；
11.芯片组件，其包括三个芯片；所述三个芯片布设在所述基板的两侧；
12.激光器，其布设在所述基板上，其包括三个激光器阵列；
13.探测器，其布设在所述基板上，其包括三个探测器阵列；
14.其中，所述三个激光器阵列交错布设；所述三个探测器阵列交错布设；所述三个激光器阵列与三个探测器阵列交叉布设；
15.所述三个激光器阵列与三个芯片一一相对连接；
16.所述pcb板上靠近所述三个探测器阵列的位置分别设置有焊盘，所述三个探测器阵列与所述焊盘对应连接。
17.本技术一些实施例中，所述三个激光器阵列为第一激光器阵列、第二激光器阵列、第三激光器阵列；所述三个探测器阵列为第一探测器阵列、第二探测器阵列、第三探测器阵列；所述三个芯片为第一芯片、第二芯片、第三芯片；
18.所述第一激光器阵列与第一探测器阵列相对布设，第二激光器阵列与第二探测器阵列相对布设，第三激光器阵列与第三探测器阵列相对布设；
19.所述第一激光器阵列、第二探测器阵列、第三激光器阵列布设成一排；所述第一探测器阵列、第二激光器阵列、第三探测器阵列布设成一排；
20.所述第一芯片与第一激光器阵列连接；所述第二芯片与第二激光器阵列连接；所述第三芯片与第三激光器阵列连接。
21.本技术一些实施例中，所述光发射组件还包括透镜阵列；
22.所述透镜阵列包括两个第一光路结构和一个第二光路结构，或者，一个第一光路结构和两个第二光路结构；
23.所述第一光路结构和第二光路结构交叉布设；
24.所述第一光路结构包括第一透镜、第一反射面、第二反射面、第二透镜、第一光纤耦合透镜；所述第一透镜将接收到的光信号发射至第一反射面，经所述第一反射面反射至第二反射面和第一光纤耦合透镜；所述第二反射面将接收到的光信号反射至第二透镜，经所述第二透镜汇聚射出；所述第一光纤耦合透镜将接收到的光信号耦合至光纤；
25.所述第二光路结构包括第三透镜、第三反射面、第四反射面、第五反射面、第四透镜、第二光纤耦合透镜；所述第三透镜将接收到的光信号发射至第三反射面、第四反射面，所述第三反射面将接收到的光信号反射至第二光纤耦合透镜；所述第二光纤耦合透镜将接收到的光信号耦合至光纤；所述第四反射面将接收到的光信号反射至第五反射面；所述第五反射面将接收到的光信号反射至第四透镜，经所述第四透镜汇聚射出。
26.本技术一些实施例中，所述透镜阵列包括两个第一光路结构和一个第二光路结构；
27.其中一个第一光路结构的第一透镜位于第一激光器阵列的发射光口的上方，其中一个第一光路结构的第二透镜位于第一探测器阵列的接收光口的上方；
28.另一个第一光路结构的第一透镜位于第三激光器阵列的发射光口的上方，另一个第一光路结构的第二透镜位于第三探测器阵列的接收光口的上方；
29.所述第二光路结构的第三透镜位于第二激光器阵列的发射光口的上方，所述第二光路结构的第四透镜位于第二探测器阵列的接收光口的上方。
30.本技术一些实施例中，所述透镜阵列包括一个第一光路结构和两个第二光路结构；
31.其中一个第二光路结构的第三透镜位于第一激光器阵列的发射光口的上方，其中一个第二光路结构的第四透镜位于第一探测器阵列的接收光口的上方；
32.另一个第二光路结构的第三透镜位于第三激光器阵列的发射光口的上方，另一个第二光路结构的第四透镜位于第三探测器阵列的接收光口的上方；
33.所述第一光路结构的第一透镜位于第二激光器阵列的发射光口的上方，所述第一光路结构的第二透镜位于第二探测器阵列的接收光口的上方。
34.本技术一些实施例中，所述激光器阵列通过键合引线与对应的芯片连接；所述探
测器阵列通过键合引线与对应的焊盘连接。
35.本技术一些实施例中，所述基板由陶瓷或金属制成。
36.本技术一些实施例中，所述激光器和探测器贴装在所述基板上，所述基板贴装在所述pcb板上，所述芯片组件贴装在所述pcb板上。
37.本技术一些实施例中，所述芯片均为四通道电芯片，所述激光器阵列均为四通道激光器阵列，所述探测器阵列均为四通道探测器阵列。
38.一种光模块，其特征在于：包括若干个所述的光发射组件。
39.本实用新型的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：本实用新型的光发射组件及光模块，通过设计三个芯片布设在基板的两侧，三个激光器阵列交错布设，三个探测器阵列交错布设，三个激光器阵列与三个探测器阵列交叉布设，三个激光器阵列与三个芯片一一相对连接，三个探测器阵列与焊盘对应连接，芯片之间无需再设计焊盘，提高了结构紧凑性，缩小了空间布局。
附图说明
40.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例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他的附图。
41.图1为现有技术中芯片的排布图；
42.图2为本实用新型所提出的光发射组件的一种实施例的芯片布局图；
43.图3为本实用新型所提出的具有透镜阵列的光发射组件的一种实施例的顶视图；
44.图4为本实用新型所提出的具有透镜阵列的光发射组件的一种实施例的侧视图；
45.图5是图3的c-c向剖视图；
46.图6是图5中e的放大图；
47.图7是图3的d-d向剖视图；
48.图8是图7中f的放大图。
49.附图标记：
50.100、键合引线；200、键合引线；300、激光器；400、探测器；
51.1-1、第一芯片；1-2、第二芯片；1-3、第三芯片；
52.2-1、第一激光器阵列；2-2、第二激光器阵列；2-3、第三激光器阵列；
53.3-1、第一探测器阵列；3-2、第二探测器阵列；3-3、第三探测器阵列；
54.4、基板；5、pcb板；6、引线；7、焊盘；
55.8、透镜阵列；
56.8-1、第一透镜；8-2、第一反射面；8-3、第二反射面；
57.8-4、第一光纤耦合透镜；8-5、第二透镜；
58.8-6、第三透镜；8-7、第三反射面；8-8、第二光纤耦合透镜；
59.8-9、第四反射面；8-10、第五反射面；8-11、第四透镜。
具体实施方式
60.下面将结合本实用新型实施例中的附图，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他实施例，都属于本技术保护的范围。
61.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、
ꢀ“
顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
62.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
63.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
64.针对现有技术中芯片排布过于分散的问题，本实用新型提出了一种光发射组件及光模块，芯片之间无需设计焊盘，减小了芯片之间的间距，提高了结构紧凑性。下面，结合附图对本实用新型的光发射组件及光模块进行详细说明。
65.实施例一、
66.本实施例的光发射组件，包括pcb板5、基板4、芯片组件、激光器、探测器等，参见图2至图8所示。
67.pcb板5上具有多个焊盘。
68.基板4，其布设在pcb板5上。基板4用于承载激光器及探测器。
69.芯片组件，其包括三个芯片：第一芯片1-1、第二芯片1-2、第三芯片1-3。三个芯片布设在基板4的两侧。芯片为驱动芯片，用于驱动激光器运行。
70.激光器，其布设在基板4上，其包括三个激光器阵列：第一激光器阵列2-1、第二激光器阵列2-2、第三激光器阵列2-3。
71.探测器，其布设在基板4上，其包括三个探测器阵列：第一探测器阵列3-1、第二探测器阵列3-2、第三探测器阵列3-3。
72.其中，三个激光器阵列交错布设；三个探测器阵列交错布设；三个激光器阵列与三个探测器阵列交叉布设。
73.三个激光器阵列与三个芯片一一相对连接。在pcb板5上靠近三个探测器阵列的位置分别设置有焊盘7，三个探测器阵列与焊盘7对应连接。
74.本实施例的光发射组件，通过设计三个芯片布设在基板的两侧，三个激光器阵列交错布设，三个探测器阵列交错布设，三个激光器阵列与三个探测器阵列交叉布设，三个激光器阵列与三个芯片一一相对连接，三个探测器阵列与焊盘对应连接，芯片之间无需再设
10、第四透镜8-11、第二光纤耦合透镜8-8，参见图8所示；光信号射入第三透镜8-6，第三透镜8-6将接收到的光信号发射至第三反射面8-7、第四反射面8-9，第三反射面8-7将接收到的光信号反射至第二光纤耦合透镜8-8；第二光纤耦合透镜8-8将接收到的光信号耦合至光纤。第四反射面8-9将接收到的光信号反射至第五反射面8-10；第五反射面8-10将接收到的光信号反射至第四透镜8-11，经第四透镜8-11汇聚射出。本技术一些实施例中，第三反射面8-7与第四反射面8-9垂直布设，第四反射面8-9与第五反射面8-10垂直布设，第三反射面8-7与第五反射面8-10平行布设。
88.通过在透镜阵列上设计上述两种光路结构，适用于基板4上的激光器阵列和探测器阵列的排布，可以将激光器阵列发出的光信号传输至光纤和对应的探测器阵列，实现信号的传输以及激光器阵列的光功率监控。
89.本技术一些实施例中，透镜阵列包括两个第一光路结构和一个第二光路结构；其中一个第一光路结构、第二光路结构、另一个第一光路结构依次排布。即，第一激光器阵列2-1、第三激光器阵列2-3采用第一光路结构进行信号传输及光功率监控，第二激光器阵列2-2采用第二光路结构进行信号传输及光功率监控。
90.其中一个第一光路结构的第一透镜位于第一激光器阵列2-1的发射光口的上方，其中一个第一光路结构的第二透镜位于第一探测器阵列3-1的接收光口的上方，参见图5、图6所示。
91.另一个第一光路结构的第一透镜位于第三激光器阵列2-3的发射光口的上方，另一个第一光路结构的第二透镜位于第三探测器阵列3-3的接收光口的上方。
92.第二光路结构的第三透镜位于第二激光器阵列2-2的发射光口的上方，第二光路结构的第四透镜位于第二探测器阵列3-2的接收光口的上方，参见图7、图8所示。
93.第一激光器阵列2-1的发射光口发出的光信号射入上方的第一光路结构的第一透镜8-1，经第一透镜8-1的整形，将发散光整形为平行光，发射至第一反射面8-2，平行光光束在第一反射面8-2经过反射，其中一部分光线反射至第二反射面8-3，经第二反射面8-3继续反射，到达第二透镜8-5，经过第二透镜8-5的整形，汇聚到第一探测器阵列3-1的接收光口，第一探测器阵列3-1进行光电转换，对第一激光器阵列2-1的发光光功率进行监控。另外一部分光线直接传输到第一光纤耦合透镜8-4，经过第一光纤耦合透镜8-4的整形，将平行光整形为汇聚光，进入光纤，进行信号的传输。
94.同理，第三激光器阵列2-3的发射光口发出的光信号射入上方的第一光路结构的第一透镜，经第一透镜的整形，将发散光整形为平行光，发射至第一反射面，平行光光束在第一反射面经过反射，其中一部分光线反射至第二反射面，经第二反射面继续反射，到达第二透镜，经过第二透镜的整形，汇聚到第三探测器阵列3-3的接收光口，第三探测器阵列3-3进行光电转换，对第三激光器阵列2-3的发光光功率进行监控。另外一部分光线直接传输到第一光纤耦合透镜，经过第一光纤耦合透镜的整形，将平行光整形为汇聚光，进入光纤，进行信号的传输。
95.第二激光器阵列2-2的发射光口发出的光信号射入上方的第二光路结构的第三透镜8-6，经过第三透镜8-6的整形，将发散光整形为平行光，其中光功率监控部分平行光光线到达第四反射面8-9，进行第四反射面8-9的全反射，到达第五反射面8-10，再经过第五反射面8-10的全反射，到达第四透镜8-11，经过第四透镜8-11的整形，进入第二探测器阵列3-2
的接收光口，第二探测器阵列3-2进行光电转换，从而实现对第二激光器阵列2-2的光功率的监控。另外信号传输的部分平行光在第三反射面8-7经过全反射，到达第二光纤耦合透镜8-8，经过第二光纤耦合透镜8-8的整形，汇聚进入光纤，实现对信号的传输。
96.通过设计两个第一光路结构和一个第二光路结构，用于将对应激光器阵列发出的光信号传输至光纤和对应的探测器阵列，实现信号的传输以及激光器阵列的光功率监控，而且，空间布局合理。
97.本技术又一些实施例中，透镜阵列包括一个第一光路结构和两个第二光路结构；其中一个第二光路结构、第一光路结构、另一个第二光路结构依次排布。即，第一激光器阵列2-1、第三激光器阵列2-3采用第二光路结构进行信号传输及光功率监控，第二激光器阵列2-2采用第一光路结构进行信号传输及光功率监控。
98.其中一个第二光路结构的第三透镜位于第一激光器阵列2-1的发射光口的上方，其中一个第二光路结构的第四透镜位于第一探测器阵列3-1的接收光口的上方。第一激光器阵列2-1的发射光口发出的光信号射入上方的第二光路结构的第三透镜，第三透镜将接收到的光信号发射至第三反射面、第四反射面，第三反射面将接收到的光信号反射至第二光纤耦合透镜；第二光纤耦合透镜将接收到的光信号耦合至光纤。第四反射面将接收到的光信号反射至第五反射面；第五反射面将接收到的光信号反射至第四透镜，经第四透镜汇聚射至第一探测器阵列3-1；实现对第一激光器阵列2-1的信号的传输以及光功率的监控。
99.另一个第二光路结构的第三透镜位于第三激光器阵列2-3的发射光口的上方，另一个第二光路结构的第四透镜位于第三探测器阵列3-3的接收光口的上方。第三激光器阵列2-3的发射光口发出的光信号射入上方的第二光路结构的第三透镜，第三透镜将接收到的光信号发射至第三反射面、第四反射面，第三反射面将接收到的光信号反射至第二光纤耦合透镜；第二光纤耦合透镜将接收到的光信号耦合至光纤。第四反射面将接收到的光信号反射至第五反射面；第五反射面将接收到的光信号反射至第四透镜，经第四透镜汇聚射至第三探测器阵列3-3；实现对第三激光器阵列2-3的信号的传输以及光功率的监控。
100.第一光路结构的第一透镜位于第二激光器阵列2-2的发射光口的上方，第一光路结构的第二透镜位于第二探测器阵列3-2的接收光口的上方。第二激光器阵列2-2的发射光口发出的光信号射入上方的第一光路结构的第一透镜，第一透镜将接收到的光信号发射至第一反射面，经第一反射面反射至第二反射面和第一光纤耦合透镜；第二反射面将接收到的光信号反射至第二透镜，经第二透镜汇聚射至第二探测器阵列3-2；第一光纤耦合透镜将接收到的光信号耦合至光纤。实现对第二探测器阵列3-2的光功率的监控以及信号的传输。
101.通过设计一个第一光路结构和两个第二光路结构，用于将对应激光器阵列发出的光信号传输至光纤和对应的探测器阵列，实现信号的传输以及激光器阵列的光功率监控，而且，空间布局合理。
102.由于激光器阵列的位置不同，透镜阵列8同时对光路进行设计，兼容两种光路结构，实现对所有激光器阵列通道的光功率监控，这对产品的高度集成化设计提供了思路，并实现了高度集成化产品的功能提升。
103.本技术一些实施例中，每个激光器阵列通过键合引线与对应的芯片连接，实现激光器阵列与对应芯片的电连接；以提高激光器阵列与对应芯片的连接稳定性，保证信号稳定传输。
104.每个探测器阵列通过键合引线6与对应的焊盘7连接，实现探测器阵列与对应焊盘的电连接；以提高探测器阵列与对应焊盘的连接稳定性，保证信号稳定传输。
105.本技术一些实施例中，基板4由陶瓷制成。陶瓷导热性好，并且绝缘，防止激光器和探测器表面短路，保证激光器和探测器的正常运行。
106.本技术又一些实施例中，基板4由金属制成，导热性能好。
107.本技术一些实施例中，激光器和探测器贴装在基板4上，基板4贴装在pcb板5上，芯片组件贴装在pcb板5上，既保证连接稳定性，又连接方便，成本较低。
108.本技术一些实施例中，第一芯片1-1、第二芯片1-2、第三芯片1-3均为四通道电芯片，每个激光器阵列均为四通道激光器阵列，每个探测器阵列均为四通道探测器阵列，因此，芯片组件为12通道芯片组件，激光器为12通道激光器，探测器为12通道探测器，因此，本实施例的光发射模块可以实现12通道的信号传输，提高了四通道电芯片的使用范围。
109.本实施例的光发射组件，通过使用4路芯片，实现12通道芯片封装单元；通过该单元的应用，可以替换原基于12通道芯片封装的光模块的内部核心，且不改变原产品封装尺寸，实现12通道及12通道以上系列光模块产品。以解决未来4路芯片为基础的多通道系列光模块产品的市场需求问题。
110.本实施例的光发射组件，通过对透镜阵列的光路设计，实现对所有激光器阵列的光功率监控。通过对透镜阵列的光路设计，实现透镜阵列兼容两种光路设计方案，从而实现在4路芯片基础上，对所有通道的光功率监控。在采用4路芯片实现12通道封装单元的基础上，设计专用的透镜阵列，实现对12路芯片光功率的监控。
111.本实施例的光发射组件，将3个驱动芯片分两侧排布；中间4通道的光芯片也需要根据驱动芯片的位置重新调整分布；根据光芯片的分布，设计透镜阵列实现对激光器光功率的监控。
112.本实施例的光发射组件，提出了一种实现光功率监测的芯片特殊布局及相应的透镜阵列，可以将市场上常规的四通道芯片，通过拼接，实现12通道光模块的性能，保持产品外观、封装及功能不变的状态下，同时透镜阵列根据光芯片的布局，设计相应的光学设计，来满足产品实现光功率的监控。
113.实施例二、
114.基于实施例一的光发射组件的设计，本实施例二提出了一种光模块，包括若干个光发射组件。
115.如果光模块包括1个光发射模块，可以实现12通道信号传输；
116.如果光模块包括2个光发射模块，可以实现24通道信号传输；
117.如果光模块包括3个光发射模块，可以实现36通道信号传输。
118.通过在光模块中设计若干个光发射组件，实现12通道及12通道以上系列光模块产品。而且，提高了结构紧凑性，进而减小了整个光模块的体积。
119.在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。以上仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。