光模块的制作方法

1.本技术涉及光通信领域，特别涉及一种光模块。


背景技术：

2.现代通信系统中，网络流量需求的增长非常迅速。因此，光纤宽带逐渐成为目前主流，使得光模块变得相当重要。在光模块传送信号的过程中，电芯片负责将来自系统装置的电信号传送给发射光芯片,使得发射光芯片负责将电信号转成光信号后，通过光纤进行信号的传送。在光模块接收信号的过程中，接收光芯片负责将通过光纤接收到的光信号转成电信号，并传输给电芯片，使得电芯片负责将接收到的电信号传送给系统装置。
3.随着数据传输密度的增加，目前具有单一通道的光模块已不敷使用，因此，相关业者提出以增加接收光芯片、发射光芯片及光纤数量的方式获取更高速的光模块(即具有多通道的光模块)。基于空间设计与发射光芯片的散热考量，光模块通常采用将接收光芯片与光调制器集成在一起的硅光芯片搭配外部配置的发射光芯片的架构来实现光信号的处理。然而，在此架构下，为了减少硅光芯片与电芯片之间电信号传输的损失，需将硅光芯片与电芯片放置在同一平面，使得发射光芯片与导光组件需和硅光芯片同一平面放置，进而存在以下两个问题：(1)发射光芯片、导光组件与硅光芯片的热能仅能从光模块的下壳体进行散热，但因下壳体并非最佳的散热路径而存在散热效果不佳的问题；以及(2)为了让配置在用于协助散热的金属基座上的发射光芯片、导光组件与硅光芯片露出于电路板，以使发射光芯片、导光组件、硅光芯片与电芯片位于同一平面，电路板需要去除许多面积而存在结构强度减少的问题。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种光模块，可解决现有技术中光模块因发射光芯片、导光组件、硅光芯片与电芯片需放置同一平面而存在散热效果不佳、电路板的结构强度减少的问题。
5.为了解决上述技术问题，本技术是这样实现的：
6.本技术提供了一种光模块，包括：下壳体、上壳体、电路板、第一金属基座、第二金属基座、硅光芯片与光发射模块，光发射模块包括激光芯片与光路组件。其中，上壳体盖合于下壳体上；第一金属基座设置于上壳体面向下壳体的一侧面；第二金属基座设置于下壳体面向上壳体的一侧面；电路板设置于第二金属基座上，电路板设置有镂空区域，使得部分第二金属基座从镂空区域露出；硅光芯片设置于露出于镂空区域的第二金属基座上且电性连接电路板，用于输出第一光信号或接收第二光信号；激光芯片设置于第一金属基座上，用于发射第三光信号；光路组件设置于第一金属基座与/或露出于镂空区域的第二金属基座上，用于将激光芯片发射的第三光信号导引至硅光芯片。
7.在本技术实施例中，通过激光芯片发射第三光信号至硅光芯片的光路的设计，使得激光芯片可设置于第一金属基座、光路组件可设置于第一金属基座与/或露出于镂空区
域的第二金属基座上及硅光芯片可设置于露出于镂空区域的第二金属基座上，因此，激光芯片与部分光路组件的热能可通过第一金属基座从属于最佳散热路径的上壳体进行散热，另一部分光路组件与硅光芯片可通过第二金属基座从下壳体进行散热，解决现有技术所存在散热效果不佳的问题。另外，通过仅部分光路组件与硅光芯片设置于露出于镂空区域的第二金属基座上，使得电路板可以减少镂空区域的面积而维持结构强度。
附图说明
8.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
9.图1为依据本技术的光模块的第一实施例组合图；
10.图2为图1的光模块的一实施例爆炸图；
11.图3为图2的光模块的部分立体图；
12.图4为图1的光模块沿aa线段的剖面示意图；
13.图5为图1的光模块的一实施例电路结构框图；
14.图6为本技术的光发射模块将第三光信号提供至硅光芯片的第一实施例光信号传输结构示意图；
15.图7为本技术的光发射模块将第三光信号提供至硅光芯片的第二实施例光信号传输结构示意图；
16.图8为本技术的光发射模块将第三光信号提供至硅光芯片的第三实施例光信号传输结构示意图；
17.图9为本技术的光发射模块将第三光信号提供至硅光芯片的第四实施例光信号传输结构示意图；
18.图10为本技术的光发射模块将第三光信号提供至硅光芯片的第五实施例光信号传输结构示意图；
19.图11为本技术的光发射模块将第三光信号提供至硅光芯片的第六实施例光信号传输结构示意图；
20.图12为依据本技术的光模块的第二实施例组合图；
21.图13为图12的光模块的一实施例爆炸图；以及
22.图14为图12的光模块沿bb线段的剖面示意图。
具体实施方式
23.以下将配合相关附图来说明本发明的实施例。在这些附图中，相同的标号表示相同或类似的组件或方法流程。
24.必须了解的是，使用在本说明书中的“包含”、“包括”等词，是用于表示存在特定的技术特征、数值、方法步骤、作业处理及/或组件，但并不排除可加上更多的技术特征、数值、方法步骤、作业处理、组件，或以上的任意组合。
25.必须了解的是，当组件描述为“连接”或“耦接”至另一组件时，可以是直接连结、或耦接至其他组件，可能出现中间组件。相反地，当组件描述为“直接连接”或“直接耦接”至另一组件时，其中不存在任何中间组件。
26.请参阅图1至图5，图1为依据本技术的光模块的第一实施例组合图，图2为图1的光模块的一实施例爆炸图，图3为图2的光模块的部分立体图，图4为图1的光模块沿aa线段的剖面示意图，图5为图1的光模块的一实施例电路结构框图。如图1至图5所示，光模块1包括：下壳体11、上壳体12、电路板13、第一金属基座14、第二金属基座15、硅光芯片16、光发射模块17、电芯片18、散热金属块19、接收端光纤21、发射端光纤22、连接器23、光纤头24与激光驱动芯片25，光发射模块17包括激光芯片171与光路组件172。
27.在本实施例中，下壳体11与上壳体12可采用金属材料，利于实现电磁屏蔽以及散热；光发射模块17的数量可为两个，接收端光纤21与发射端光纤22的数量可分别为四个，一个激光驱动芯片25可同时驱动两个光发射模块17各自包括的激光芯片171，但本实施例并非用以限定本技术，光发射模块17、接收端光纤21与发射端光纤22的数量可依据实际需求进行调整，激光驱动芯片25也可以一对一方式驱动光发射模块17所包括的激光芯片171。
28.在本实施例中，上壳体12盖合于下壳体11上；第一金属基座14设置于上壳体12面向下壳体11的一侧面s1；第二金属基座15设置于下壳体11面向上壳体12的一侧面s2；电路板13设置于第二金属基座15上，电路板13设置有镂空区域131，使得部分第二金属基座15从镂空区域131露出；另外，电路板13伸出光模块1的内部的一端为电接口132(例如：金手指)，电性连接光网络单元、光线路终端等上位机(未绘制)，用于传输电信号；两个光发射模块17分散设置于第一金属基座14与露出于镂空区域131的第二金属基座15上，且两个光发射模块17各自包括的激光芯片171分别电性连接设置在电路板13上的激光驱动芯片25，激光驱动芯片25提供驱动电流给两个光发射模块17各自包括的激光芯片171，以使两个光发射模块17各自包括的激光芯片171分别发射第三光信号，并通过光路组件172导引至硅光芯片16，其中，两个光发射模块17所分别提供的第三光信号可为同一波长的光信号或不同波长的光信号，硅光芯片16的类型可依据两个光发射模块17所分别提供的第三光信号是否为同一波长的光信号进行选择(例如：当两个光发射模块17所分别提供的第三光信号为不同波长的光信号时，可选择具有分波器与/或和合波器的硅光芯片，以利后续光信号的处理与传输，实际硅光芯片16的类型可依据实际需求进行选择)。
29.在本实施例中，硅光芯片16设置于露出于镂空区域131的第二金属基座15上且电性连接电路板13，用于基于来自电芯片18的电信号调制来自光发射模块17所输出的第三光信号后，依序通过四个发射端光纤22、光纤头24与连接器23将所述第三光信号调制后的光信号(即第一光信号)输出至路由器、交换机、电子计算机等信息处理设备(未绘制)，及依序通过连接器23、光纤头24与四个接收端光纤21接收来自所述信息处理设备的第二光信号后，将其转换成电信号并传输至电芯片18；电芯片18设置于电路板13，用于将来自硅光芯片16的电信号传输至所述上位机，及将来自所述上位机的电信号传输至硅光芯片16；另外，为了减少硅光芯片16与电芯片18之间电信号传输的损失，设置于第二金属基座15上的硅光芯片16与设置于电路板13上的电芯片18位于同一平面；散热金属块19设置于电芯片18上且与上壳体12接触，以将电芯片18产生的热能导引至上壳体12进行散热。
30.需注意的是，为了减少硅光芯片16与电路板13之间的打线长度，可通过第二金属基座15调整硅光芯片16的安装高度，使硅光芯片16可与电路板13尽量位于同一高度。另外，由于图1至图4的光发射模块17的数量为两个，以及图1至图4的第一金属基座14为具有两端开口的u型壳体(一端开口用以让激光驱动芯片25提供驱动电流给光发射模块17的激光芯
片171，另一端开口用以让激光芯片171所发射的第三光信号传输至硅光芯片16)而遮盖住部分光发射模块17，因此，难以通过图1至图4的图面针对两个光发射模块17所各别包括的激光芯片171与光路组件172的设置位置以及第三光信号的光路进行说明。在以下图5至图8的说明中，将以单一个光发射模块17所各别包括的激光芯片171与光路组件172的设置位置以及第三光信号的光路为例进行说明，所属技术领域中的技术人员可依此衍生应用至光模块1包括多个光发射模块17的实施例中。
31.请参阅图6，其为本技术的光发射模块将第三光信号提供至硅光芯片的第一实施例光信号传输结构示意图。如图6所示，激光芯片171设置于第一金属基座14上，用于发射第三光信号(如图面的粗箭头所示)；光路组件172分散设置于第一金属基座14与露出于镂空区域131的第二金属基座15上，用于将激光芯片171发射的第三光信号导引至硅光芯片16。光路组件172沿所述第三光信号的光路可依序包括：第一透镜1721、光隔离器1722、反射镜组件1723与第二透镜1724；激光芯片171、第一透镜1721与光隔离器1722设置于第一金属基座14面向电路板13的第一侧面s3，反射镜组件1723与第二透镜1724设置于露出于镂空区域131的第二金属基座15上；第一透镜1721用于将激光芯片171发射的所述第三光信号汇聚入射至光隔离器1722；光隔离器1722用于阻止通过其的所述第三光信号的返回；反射镜组件1723用于将通过光隔离器1722的所述第三光信号进行二次反射后入射于第二透镜1724；第二透镜1724用于将所述第三光信号汇聚入射至硅光芯片16。其中，每一次的反射是将所述第三光信号的光路转折90度。
32.具体地，在图6的实施例中，反射镜组件1723包括第一反射单元1723a与第二反射单元1723b，第一反射单元1723a的反射面r1与第二反射单元1723b的反射面r2相互平行。因此，激光芯片171沿第一方向d1发射的所述第三光信号通过第一透镜1721与光隔离器1722并入射至第一反射单元1723a时，第一反射单元1723a的反射面r1将入射的所述第三光信号沿垂直第一方向d1的第二方向d2反射至第二反射单元1723b，第二反射单元1723b的反射面r2将入射的所述第三光信号沿第一方向d1反射至第二透镜1724，第二透镜1724将所述第三光信号汇聚入射至硅光芯片16。其中，第一反射单元1723a与第二反射单元1723b可为直角等腰反射棱镜，第一方向d1可为图6的图面的朝向右边的水平方向，第二方向d2可为图6的图面的朝向下方的垂直方向。
33.需注意的是，当光发射模块17的数量为多个时，多个光发射模块17各自包括的反射镜组件1723可集成为一个反射结构17230(如图3所示)，利于减少设置多个光发射模块17所需的空间。另外，当光发射模块17的数量为多个时，多个光发射模块17所分别提供给硅光芯片16的第三光信号可为同一波长的光信号或不同波长的光信号。
34.请参阅图7，其为本技术的光发射模块将第三光信号提供至硅光芯片的第二实施例光信号传输结构示意图。图7的实施例与图6的实施例之间的差异点在于：第一反射单元1723a的反射面r1与第二反射单元1723b的反射面r2改为相互垂直。因此，激光芯片171沿与第一方向d1相反的第三方向d3发射的所述第三光信号通过第一透镜1721与光隔离器1722并入射至第一反射单元1723a时，第一反射单元1723a的反射面r1将入射的所述第三光信号沿垂直第三方向d3的第二方向d2反射至第二反射单元1723b，第二反射单元1723b的反射面r2将入射的所述第三光信号沿第一方向d1反射至第二透镜1724，第二透镜1724将所述第三光信号汇聚入射至硅光芯片16。其中，第三方向d3可为图7的图面的朝向左边的水平方向，
第二方向d2可为图7的图面的朝向下方的垂直方向，第一方向d1可为图7的图面的朝向右边的水平方向。
35.需注意的是，基于图7的光路设计需调整第一金属基座14与第二金属基座15之间的相对位置；若第一金属基座14与第二金属基座15在图7的水平方向的投影重叠时，第一金属基座14的外型可调整为金属板，而非图1至图4所述的具有两端开口的u型壳体，实际第一金属基座14的外型可依据实际需求进行调整。另外，图7的光路设计可使第一金属基座14与第二金属基座15在图7的水平方向的投影重叠，节省配置空间，利于应用在小型化的光模块1。
36.请参阅图8，其为本技术的光发射模块将第三光信号提供至硅光芯片的第三实施例光信号传输结构示意图。如图8所示，激光芯片171设置于第一金属基座14上，用于发射第三光信号(如图面的粗箭头所示)；光路组件172分散设置于第一金属基座14与露出于镂空区域131的第二金属基座15上，用于将激光芯片171发射的第三光信号导引至硅光芯片16。光路组件172沿所述第三光信号的光路可依序包括：透镜1725、反射镜1726与光隔离器1727；激光芯片171与透镜1725设置于第一金属基座14垂直于上壳体12的第二侧面s4，反射镜1726与光隔离器1727设置于露出于镂空区域131的第二金属基座15上；透镜1725用于将激光芯片171发射的所述第三光信号沿第四方向d4汇聚至反射镜1726；反射镜1726用于将入射的所述第三光信号沿垂直第四方向d4的第五方向d5反射至光隔离器1727；光隔离器1727用于阻止通过其的所述第三光信号的返回，因此，通过光隔离器1727的所述第三光信号入射至硅光芯片16。其中，反射镜1726的反射是将所述第三光信号的光路转折90度，反射镜1726可为但不限于直角等腰反射棱镜，第四方向d4可为图8的图面的朝向下方的垂直方向，第五方向d5可为图8的图面的朝向右边的水平方向。
37.需注意的是，基于图8的光路设计以及激光芯片171与透镜1725设置于第一金属基座14垂直于上壳体12的第二侧面s4(图8的第一金属基座14在的图面的垂直方向的厚度比在图6与图7的图面的垂直方向的厚度厚)，因此，图8的第一金属基座14的外型可调整为金属块，而非图1至图4所述的具有两端开口的u型壳体，实际第一金属基座14的外型可依据实际需求进行调整。另外，图8的光路比图6与图7的光路短，因此，图8的光路组件172的元件数量比图6与图7的光路组件172的元件数量少，可减少光路组件172的成本，且可节省配置空间，利于应用在小型化的光模块1。
38.从图6至图8可知，本技术通过在不同平面上建置光路，让激光芯片171所产生的热能可通过第一金属基座14从属于最佳散热路径的上壳体12进行散热。也就是说，本技术为了解决现有技术所存在散热效果不佳的问题，因此，提出使用反射镜组件1723或反射镜1726让光路转折(即在不同平面上建置光路)，以使光发射模块17与硅光芯片16的热能可以通过上壳体12与下壳体11进行散热。需注意的是，本技术为了散热需求所设计的转折光路与现有技术基于分波需求对光路设置的反射路径不同。
39.本技术也可通过光路组件172将激光芯片171发射的所述第三光信号直线导引至硅光芯片16，其中，光路组件172包括：至少一透镜与光隔离器；至少一透镜与光隔离器设置于第一金属基座14面向电路板13的第一侧面s3与/或露出于镂空区域131的第二金属基座15上；至少一透镜用于汇聚入射的所述第三光信号；光隔离器用于阻止通过其的所述第三光信号的返回。
40.具体地，请参阅图9，其为本技术的光发射模块将第三光信号提供至硅光芯片的第四实施例光信号传输结构示意图。如图9所示，激光芯片171设置于第一金属基座14上，用于发射第三光信号(如图面的粗箭头所示)；光路组件172分散设置于第一金属基座14与露出于镂空区域131的第二金属基座15上，用于将激光芯片171发射的第三光信号导引至硅光芯片16。其中，光路组件172沿所述第三光信号的光路可依序包括：第一透镜1728、光隔离器1729与第二透镜1730；第一透镜1728与光隔离器1729设置于第一金属基座14面向电路板13的第一侧面s3，第二透镜1730设置于露出于镂空区域131的第二金属基座15上；第一透镜1728用于将激光芯片171发射的所述第三光信号汇聚至光隔离器1729；光隔离器1729用于阻止通过其的所述第三光信号的返回；第二透镜1730用于将通过光隔离器1729的所述第三光信号汇聚至硅光芯片16。
41.请参阅图10，其为本技术的光发射模块将第三光信号提供至硅光芯片的第五实施例光信号传输结构示意图。图10的实施例与图9的实施例之间的差异点在于：图10的光路组件172没有包括第二透镜1730。由于图10的光路比图9的光路短，因此，图10的光路组件172可不包括第二透镜1730，以减少光路组件172的成本，且可节省配置空间，利于应用在小型化的光模块1。
42.请参阅图11，其为本技术的光发射模块将第三光信号提供至硅光芯片的第六实施例光信号传输结构示意图。图11的实施例与图10的实施例之间的差异点在于：第一透镜1728与光隔离器1729改设置于露出于镂空区域131的第二金属基座15上。
43.需注意的是，在图9至图11中，由于激光芯片171发射第三光信号至硅光芯片16的光路在同一直线，且光发射模块17与硅光芯片16的热能可通过上壳体12与下壳体11进行散热，因此，图9至图11的第一金属基座14的外型可调整为金属块，而非图1至图4所述的具有两端开口的u型壳体，实际第一金属基座14的外型可依据实际需求进行调整。另外，图9至图11的光路为一直线，因此，光路组件172可不包括反射元件，减少光路组件172的成本，同时减少光损耗。
44.请参阅图12至图14，图12为依据本技术的光模块的第二实施例组合图，图13为图12的光模块的一实施例爆炸图，图14为图12的光模块沿bb线段的剖面示意图。图12至图14的光模块2与图1至图5的光模块1之间的差异点在于：光模块2还可包括导热管26，设置于上壳体12与第一金属基座14之间且接触上壳体12与第一金属基座14，让光模块2除了垂直散热(即热能沿图14的图面的垂直方向散发至环境中)外还增加横向散热能力(即热能沿图14的图面的水平方向散发至环境中)。
45.在一实施例中，光模块2还可包括散热鳍片27，设置于上壳体12远离下壳体11的一侧面且接触导热管26，使得导热管26横向传导的热能可进一步地从散热鳍片27散发至环境中。
46.综上所述，在本技术实施例中，通过激光芯片发射第三光信号至硅光芯片的光路的设计，使得激光芯片可设置于第一金属基座、光路组件可设置于第一金属基座与/或露出于镂空区域的第二金属基座上及硅光芯片可设置于露出于镂空区域的第二金属基座上，因此，激光芯片与部分光路组件的热能可通过第一金属基座从属于最佳散热路径的上壳体进行散热，另一部分光路组件与硅光芯片可通过第二金属基座从下壳体进行散热，解决现有技术所存在散热效果不佳的问题。另外，通过仅部分光路组件与硅光芯片设置于露出于镂
空区域的第二金属基座上，使得电路板可以减少镂空区域的面积而维持结构强度。此外，光发射模块将第三光信号提供至硅光芯片的光路可以在同一直线，也可在不同平面建置，让光模块里的光机布局可以更有弹性。再者，光模块可通过导热管的设置，增加横向散热能力，同时也可进一步搭配设置于上壳体的散热鳍片，提升散热效率。
47.虽然在本技术的图式中包含了以上描述的组件，但不排除在不违反发明的精神下，使用更多其他的附加组件，已达成更佳的技术效果。
48.虽然本发明使用以上实施例进行说明，但需要注意的是，这些描述并非用于限缩本发明。相反地，此发明涵盖了所属技术领域中的技术人员显而易见的修改与相似设置。所以，权利要求范围须以最宽广的方式解释来包含所有显而易见的修改与相似设置。