低成本COB光收发器件的制作方法

低成本cob光收发器件
技术领域
1.本实用新型涉及光通讯技术领域，尤其涉及一种低成本cob光收发器件。


背景技术：

2.市面上的100g光模块大多数是采用4路25gb/s并行或者波分复用进行传输，比如100g sr4、100g psm4、100g lr4、100g cwdm4光模块等，为了降低成本以及获得更好的传输效率，业界提出了100g single-lambda规范，这个规范是指使用pam4(4阶脉冲幅度调制编码)光信令和编码实现单波长100g传输。这样可以减少使用激光器和探测器的数量，也降低了光学的复杂性，因此单波100g光模块相比4路25gb/s传输的光模块成本更低。
3.目前，100g单波光模块包括100g-dr和100g-fr，工作波长都为1310nm，双工lc接口类型，采用psm4调制技术，并且带有fec功能。其中，100g-dr光模块使用单模os2光纤最远可传至500米，而100g-fr光模块使用单模os2光纤最远可传至2公里。现有技术中，单波100g dr1和fr1以box或to方案为主，存在以下缺点：to或box封装工艺十分复杂，量产良率偏低；定制化管壳或者管座物料成本高昂，交期过长；各个芯片与pcb板通过软板焊锡连接，软板焊接处无法保证阻抗的一致性，高频性能较差。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种低成本cob光收发器件。
5.为实现上述目的，本实用新型提供一种低成本cob光收发器件，包括pcb板、光发射模块、以及光接收模块，其中，所述光发射模块包括与所述pcb板固定的管壳、设置在所述管壳中的光发射单元及第一光传输单元，所述光发射单元通过金线与所述pcb板电连接，所述光发射单元产生光信号，经所述第一光传输单元发射出去；所述光接收模块包括设置在所述pcb板上的光接收单元和第二光传输单元，所述光接收单元通过金线与所述pcb板电连接，所述第二光传输单元接收光信号并传输接收到的光信号至所述光接收单元，所述光接收单元将接收到的光信号转换为电信号输出。
6.在一实施例中，所述管壳开设有连通其容纳空间的安装对接口，所述光发射单元、第一光传输单元设置在所述容纳空间，所述pcb板局部伸入所述安装对接口，所述pcb板伸入所述安装对接口的局部设有金手指，所述光发射单元通过金线与所述金手指电连接以电连接所述pcb板。
7.在一实施例中，所述安装对接口与所述pcb板通过胶水粘接固定。
8.在一实施例中，所述光发射单元包括垫片及设置在所述垫片上的激光器芯片和背光监控芯片，所述激光器芯片产生光信号，所述背光监控芯片设置在所述激光器芯片远离所述第一光传输单元的一侧，所述激光器芯片、背光监控芯片通过金线与所述pcb板电连接。
9.在一实施例中，所述光发射单元还包括制冷器及热敏电阻，所述制冷器设置在所述管壳的内壁，所述垫片设置在所述制冷器上，所述热敏电阻设置在所述垫片上。
10.在一实施例中，所述第一光传输单元包括依次设置的汇聚透镜、隔离器芯及第一光纤阵列，所述光发射单元产生的光信号依次经所述汇聚透镜、隔离器芯、第一光纤阵列发射出去。
11.在一实施例中，所述隔离器芯与所述第一光纤阵列通过耦合胶水粘接固定在一起。
12.在一实施例中，所述第一光纤阵列靠近所述隔离器芯的端面为4
°
倾角的斜面。
13.在一实施例中，所述光接收单元包括pd芯片和与所述pd芯片电连接的tia芯片，所述pd芯片、tia芯片贴设在所述pcb板上，并通过金线与所述pcb板电连接。
14.在一实施例中，所述第二光传输单元包括第二光纤阵列，所述第二光纤阵列靠近所述光接收单元的端面为42.5
°
倾角的斜面。
15.与现有技术相比，本实用新型采用cob封装，工艺简单，降低整体物料和工艺成本，同时，加速项目研发周期，提升产品可靠度；且光发射模块的光发射单元和光接收模块的光接收单元均为通过金线直接与pcb板电连接，有效的降低了寄生参数，提升链路高频信号的传输，满足100g dr1和fr1的设计需求；与此同时，光发射模块的管壳可使用粉末冶金非标管壳，成本低廉。
附图说明
16.图1是本实用新型一实施例光收发器件的立体图。
17.图2是图1所示光收发器件的另一角度。
18.图3是图2所示光收发器件沿a-a剖开的剖视图。
19.图4是图1所示光收发器件的又一角度。
具体实施方式
20.为了详细说明本实用新型的技术内容、构造特征，以下结合实施方式并配合附图作进一步说明；附图中类似的元件标号代表类似的元件。
21.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“倾斜”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，仅是为便于描述本实用新型和简化描述，因而不能理解为对本实用新型保护内容的限制。
22.下面先参阅图1所示，本实用新型所提供的低成本cob光收发器件100包括pcb板1、光发射模块2、以及光接收模块3。其中，光发射模块2包括与pcb板1固定的管壳21、设置在管壳21中的光发射单元及第一光传输单元，光发射单元通过金线与pcb板1电连接，以通过pcb板1给光发射单元提供工作电源以及提供驱动电信号，光发射单元受pcb板1输出的电信号驱动产生光信号，经第一光传输单元发射出去。光接收模块3包括设置在pcb板1上的光接收单元和第二光传输单元，光接收单元通过金线与pcb板1电连接，以通过pcb板1给光接收单元提供工作电源以及使pcb板1能够接收光接收单元输出的电信号，第二光传输单元接收光信号并传输接收到的光信号至光接收单元，光接收单元再将光信号转换为电信号输出至pcb板1。
23.以下，结合附图图1至图4对本实用新型的光收发器件100进行详细说明。
24.请参阅图2和图3，管壳21开设有连通其容纳空间211的安装对接口212，光发射单
元、第一光传输单元设置在容纳空间211，pcb板1的局部伸入安装对接口212，pcb板1伸入安装对接口212的局部设有金手指11，光发射单元通过金线与金手指电连接，以电连接pcb板1。通过开设安装对接口212，并使pcb板1的局部伸入安装对接口212，通过金线将光发射单元与金手指11电连接，实现光发射单元与pcb板1之间的电连接，电信号传输路径短，且降低了光发射单元与pcb板1电连接的工艺难度。
25.进一步地，安装对接口212与pcb板1通过胶水粘接固定。通过安装对接口212与pcb板1的配合，并利用胶水粘接安装对接口212与pcb板1，可以实现管壳21与pcb板1的稳定固定。
26.再请参阅图2和图3，光发射单元包括垫片29及设置在垫片29上的激光器(laser-diode，简称ld)芯片22和背光监控(monitor photo-diode，简称mpd)芯片23，激光器芯片22、背光监控芯片23通过金线与pcb板1电连接，激光器芯片22受pcb板1输出的电信号驱动产生光信号，背光监控芯片23设置在激光器芯片22远离第一光传输单元的一侧，背光监控芯片23检测激光器芯片22的背面出光，并反馈至pcb板1。
27.在图2和图3所示实施例中，光发射单元还包括制冷器241及热敏电阻242，制冷器241设置在管壳21的内壁，垫片29设置在制冷器241上，热敏电阻242设置在垫片29上，通过热敏电阻242与制冷器241的配合实现控温，提高光发射单元性能的稳定性。例如，当热敏电阻242监测到温度超出预设温度范围时，触发制冷器241开始工作，激光器芯片22等产生的热量经由垫片29传递到制冷器241的上表面，也就是制冷面，制冷器241吸收传递的热量，实现制冷，防止因激光器芯片22温度过高而造成发射的光信号波长发生漂移，提高性能的稳定性。
28.在一些实施例中，热敏电阻242为负温度系数热敏电阻(negative temperature coefficient，简称ntc热敏电阻)，制冷器241为热电制冷器(thermo electric cooler，简称tec)，散热性能优异，但不应以此为限。
29.在图2和图3所示实施例中，光发射单元还包括电容25，电容25为利用银胶等通过贴片工艺贴设在垫片29上，以滤除杂波。
30.再请参阅图2和图3，第一光传输单元包括依次设置的汇聚透镜26、隔离器芯27及第一光纤阵列28(fiber array，简称fa)，光发射单元产生的光信号依次经汇聚透镜26、隔离器芯27、第一光纤阵列28发射出去。
31.由于光程较短，汇聚透镜26采用低成本的硅透镜，以进一步降低整个光收发器件100的成本。
32.汇聚透镜26与第一光纤阵列28之间为隔离器芯27，而非完整的隔离器，可以进一步降低整个光收发器件100的成本。隔离器芯27与第一光纤阵列28通过耦合胶水固定在一起，成本低廉。且由于隔离器芯27靠近第一光纤阵列28，可选用通光孔径较小的隔离器芯，隔离器芯27成本低。
33.汇聚透镜26为利用银胶等通过贴片工艺贴设在垫片29上，同样的，第一光纤阵列28贴设在管壳21中，不容易出现汇聚透镜26或者第一光纤阵列28及隔离器芯27偏移，可靠性优异。
34.在附图所示实施例中，垫片29包括第一垫片291和第二垫片292，制冷器241、第二垫片292、第一垫片291自下向上依次层叠设置，其中，第一垫片291和汇聚透镜26设置在第
二垫片292的上表面，汇聚透镜26设置在第二垫片292靠近隔离器芯27的一侧，热敏电阻242、电容25、激光器芯片22及背光监控芯片23设置在第一垫片291的上表面，激光器芯片22正对汇聚透镜26设置，以使汇聚透镜26能够接收到激光器芯片22发射的光信号。激光器芯片22受pcb板1输出的电信号驱动产生光信号，发射至汇聚透镜26，再经汇聚透镜26发射至隔离器芯27，经隔离器芯27进行去除杂波干扰后发射至第一光纤阵列28，最后由第一光纤阵列28发射出去。
35.在一些实施例中，第一光纤阵列28靠近隔离器芯27的端面为4
°
倾角的斜面，成本低廉。当然，在一些实施例中，第一光纤阵列28靠近隔离器芯27的端面也可以是6
°
倾角、8
°
倾角的斜面等，故不应以此为限。
36.接下来请参阅图1，光接收单元包括pd(photo-diode，光电二极管)芯片31和与pd芯片31电连接的tia(trans-impedance amplifier，跨阻放大器)芯片32，pd芯片31、tia芯片为利用银胶等通过贴片工艺贴设在pcb板1上，并通过金线与pcb板1电连接。pd芯片31接收第二光传输单元传送的光信号，将光信号转化为电信号后传送至tia芯片32，tia芯片32再将电信号进行放大后输出至pcb板1。
37.第二光传输单元包括第二光纤阵列33，成本低廉，第二光纤阵列33靠近光接收单元(pd芯片31)的端面为42.5
°
倾角的斜面。当然，在一些实施例中，第二光纤阵列33靠近光接收单元的端面也可以例如是43.5
°
倾角的斜面等，故不应以此为限。
38.在图1所示实施例中，光接收单元还包括电容34，电容34为利用银胶等通过贴片工艺贴设在pcb板1上，以滤除杂波。
39.综上，本实用新型采用cob封装，工艺简单，降低整体物料和工艺成本，同时，加速项目研发周期，提升产品可靠度；且光发射模块2的光发射单元和光接收模块3的光接收单元均为通过金线直接与pcb板1电连接，有效的降低了寄生参数，提升链路高频信号的传输，满足100g dr1和fr1的设计需求；与此同时，光发射模块2的管壳21可使用粉末冶金非标管壳，成本低廉。
40.以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实例而已，不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，均属于本实用新型所涵盖的范围。