一种光模块的制作方法

1.本技术涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光模块。


背景技术：

2.光模块在光纤通信技术领域中实现光电转换的功能，光模块向外部光纤中输入的光信号强度直接影响光纤通信的质量。部分光模块的光发射部分采用微光学形态封装，即光芯片发出的光进入空气中，在光学路径上设置透镜、光纤适配器等期间，将光芯片发出的光经透镜后耦合至光纤适配器中，光纤适配器与光纤连接。
3.在微光学形态封装的光模块中，通常采用金属壳体对关键器件如激光芯片进行保护，而器件如激光芯片的高频信号线又往往位于电路板板表面，高频信号线部分区域上方会被金属壳体所覆盖，为避免金属壳体与高频信号线之间出现短路现象，需将金属壳体与高频信号线之间设置一定间隙，由于高频信号线材质为金属材质，且金属壳体与高频信号线之间具有一定间隙，因此金属壳体与高频信号线之间会产生寄生电容，从而高频信号线上被金属壳体所覆盖区域单位长度电容变大，导致该区域阻抗变小，引起高频信号线在该位置处阻抗不连续。


技术实现要素：

4.本技术提供了光模块，以减小金属壳体对高频信号线阻抗连续性的影响。
5.本技术提供的光模块，包括：
6.电路板，表面分别设有激光驱动芯片和高频信号线，所述高频信号线一端与所述激光驱动芯片电连接；
7.光发射组件，与所述电路板电连接，用于将电信号转换为光信号，包括：
8.壳体，第一侧壁设有第一开口，所述电路板通过所述第一开口伸入所述壳体中，内部设有激光芯片，所述高频信号线另一端穿过所述第一开口与所述激光芯片电连接；
9.所述激光芯片设于所述壳体内部，所述激光驱动芯片设于所述壳体外部，且所述第一开口的顶板的底端与所述电路板上表面之间具有第一空隙，所述第一空隙的上表面为所述第一开口顶板的底端，下表面为所述高频信号线；
10.所述高频信号线中被所述第一侧壁所覆盖区域的线宽小于所述高频信号中其余区域的线宽。
11.本技术实施例提供的光模块中包括壳体，壳体内部设有激光芯片，壳体侧壁设有第一开口，电路板通过第一开口伸入壳体内部，激光驱动芯片设于壳体外部，第一开口顶板的底端与电路板之间设有空隙；高频信号线从激光驱动芯片穿过第一开口与激光芯片电连接，导致高频信号线局部会被壳体侧壁所覆盖，原有设计中高频信号线被壳体侧壁所覆盖区域的阻抗偏小，本技术通过减小高频信号线被腔体侧壁所覆盖区域的线宽，从而减小该区域单位长度电容，增大该区域的阻抗，进而增加高频信号线自身的阻抗连续性，从而优化高频信号线的高频性能；因此本技术通过将高频信号线局部线宽作窄处理，进而增加高频
信号线自身的阻抗连续性，从而优化高频信号线的高频性能。
附图说明
12.为了更清楚地说明本公开中的技术方案，下面将对本公开一些实施例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公开的一些实施例的附图，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。此外，以下描述中的附图可以视作示意图，并非对本公开实施例所涉及的产品的实际尺寸、方法的实际流程、信号的实际时序等的限制。
13.图1为根据一些实施例的一种光通信系统的连接关系图；
14.图2为根据一些实施例的一种光网络终端的结构图；
15.图3为根据一些实施例的一种光模块的结构图；
16.图4为根据一些实施例的一种光模块的分解图；
17.图5为根据一些实施例的一种光模块的电路板上各结构的示意图；
18.图6为根据一些实施例的一种光模块的电路板上光发射组件的内部示意图；
19.图7为根据一些实施例的一种光模块的壳体与电路板的分解图；
20.图8为根据一些实施例的一种光模块的壳体的具体结构图；
21.图9为根据一些实施例的一种光模块的壳体的具体结构图；
22.图10为根据一些实施例的一种光模块的壳体的具体结构图；
23.图11为根据一些实施例的一种光模块的壳体与电路板的装配图；
24.图12为根据一些实施例的一种光模块的壳体与电路板的装配图；
25.图13为根据一些实施例的一种光模块的壳体与电路板的装配局部图；
26.图14为根据一些实施例的一种光模块的激光芯片与激光驱动芯片的电连接示意图；
27.图15为根据一些实施例的一种光模块的壳体与高频信号线的相对关系示意图；
28.图16为根据一些实施例的一种光模块的激光芯片与激光驱动芯片之间的高频信号线的结构示意图。
具体实施方式
29.光纤通信技术领域，光纤或光波导等信息传输设备传输的信号是光信号，而计算机等信息处理设备能够识别和处理的信号是电信号，因此需要使用光模块实现上述光信号与电信号的相互转换。
30.图1为根据一些实施例的一种光通信系统的连接关系图。如图1所示，远端服务器1000 通过光纤101、光模块200、光网络终端100及网线103，与本地信息处理设备2000之间建立了双向光通信系统。
31.光纤101的一端连接远端服务器1000，另一端通过光模块200与光网络终端100连接。网线103的一端连接本地信息处理设备2000，另一端连接光网络终端100。
32.本地信息处理设备2000与远端服务器1000的连接由光纤101与网线103完成；而光纤 101与网线103之间的连接由光模块200和光网络终端100完成。
33.光模块200中，光口被配置为与光纤101连接，从而使得光模块200与光纤101建立
双向的光信号连接；电口被配置为接入光网络终端100中，从而使得光模块200与光网络终端 100建立双向的电信号连接。光模块200实现光信号与电信号的相互转换，从而使得光纤101 与光网络终端100之间建立连接。
34.光网络终端100上设置光模块接口102和网线接口104。光模块接口102被配置为接入光模块200，从而使得光网络终端100与光模块200建立双向的电信号连接；网线接口104 被配置为接入网线103，从而使得光网络终端100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。光模块200的上位机除光网络终端100 之外还可以包括光线路终端(optical line terminal，olt)等。
35.图2为根据一些实施例的一种光网络终端的结构图，如图2所示，光网络终端100中还包括设置于壳体内的pcb电路板105，设置在pcb电路板105的表面的笼子106，以及设置在笼子106内部的电连接器。电连接器被配置为接入光模块200的电口；散热器107具有增大散热面积的翅片等凸起部。
36.光模块200插入光网络终端100的笼子106中，由笼子106固定光模块200，光模块200 产生的热量传导给笼子106，然后通过散热器107进行扩散。光模块200插入笼子106中后，光模块200的电口与笼子106内部的电连接器连接，从而光模块200与光网络终端100建立双向的电信号连接。
37.图3为根据一些实施例的一种光模块的结构图，图4为根据一些实施例的一种光模块的分解图。如图3和图4所示，光模块200包括壳体、设置于壳体中的电路板105；
38.壳体包括上壳体201和下壳体202，上壳体201盖合在下壳体202上，以形成具有两个开口204和205的上述壳体；壳体的外轮廓一般呈现方形体。
39.两个开口204和205的连线所在方向可以与光模块200的长度方向一致，也可以与光模块200的长度方向不一致。其中，开口204为电口，电路板105的金手指从开口204伸出，插入上位机中；开口205为光口，配置为接入外部的光纤101，以使光纤101连接光模块200 的内部。
40.采用上壳体201、下壳体202结合的装配方式，便于将电路板105等器件安装到壳体中，由上壳体201、下壳体202可以对这些器件形成封装保护。在一些实施例中，上壳体201及下壳体202一般采用金属材料制成，利于实现电磁屏蔽以及散热。
41.在一些实施例中，光模块200还包括位于其壳体外壁的解锁部件203。当光模块200插入上位机的笼子里，由解锁部件203的卡合部件将光模块200卡合在上位机的笼子里；拉动解锁部件203时，解锁部件203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200与上位机的卡合。
42.电路板105包括电路走线、电子元件及芯片，通过电路走线将电子元件和芯片按照电路设计连接在一起。
43.电路板105一般为硬性电路板，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；硬性电路板还可以插入上位机笼子中的电连接器中。
44.电路板105还包括形成在其端部表面的金手指，金手指由相互独立的多个引脚组成。电路板105插入笼子106中，由金手指与笼子106内的电连接器导通连接。金手指被配置为与上位机建立电连接，以实现供电、接地、i2c信号传递、数据信号传递等。当然，部分光模
块中也会将柔性电路板与电路板105配合使用。
45.如图5所示，光收发组件包括光发射组件300及光接收组件400；本技术中光发射组件 300及光接收组件400采用微光学封装形式，即光芯片发出的光进入空气中，在光学路径上设置透镜、光纤适配器等期间，将光芯片发出的光经透镜后耦合至光纤适配器中，光纤适配器与光纤连接。本技术对光发射组件300及光接收组件400的封装形式和封装结构不作具体限定，其余封装形式和封装结构同样可适应性应用本技术实施例提供的技术方案；光发射组件300将接收的电信号转换为光信号，光接收组件400将接收的光信号转换为电信号，进而实现光模块的光电转换功能。光发射组件300及光接收组件400在电路板105上的具体设置可参考图5；光发射组件300位于电路板105的边缘，光发射组件300与光接收组件400在电路板105表面错开设置，利于实现更佳的电磁屏蔽效果。电路板105设置有缺口，用于放置光发射组件300，该缺口可设置在电路板105中间，也可以设置在电路板105的边缘；光发射组件300通过嵌入的方式设置在缺口中，便于电路板伸入光发射组件300内部，同样便于将光发射组件与电路板固定在一起。光接收组件400设置在电路板105表面，在另一种常见的封装方式中，光接收组件与电路板物理分离，通过柔性电路板实现电连接。
46.如图6所示，本技术实施例提供的光发射组件300包括盖板(未示出)及壳体310，由盖板从上方盖合壳体310，电路板105靠近边缘处设有缺口1051，用于嵌设壳体310；壳体 310的一侧壁具有开口，用于电路板105插入，电路板105与光模块的下壳体固定；在壳体 310中设置有激光芯片320，伸入壳体310中的电路板105与激光芯片320电连接，激光芯片 320用于将电信号转换为光信号；壳体310的另一侧壁具有通孔，激光芯片320产生的光信号射入通孔中，然后射出至光模块外部。电路板105表面还设有激光驱动芯片1052，电路板 105表面通过设置驱动焊盘以设置激光驱动芯片1052。如图8所示，激光驱动芯片1052包括正向调制电流输出端、负向调制电流输出端和偏置电流输出端，相应地，激光驱动芯片1052 设有正向调制电流输出引脚、负向调制电流输出引脚和偏置电流输出引脚，以分别输出正向调制电流、负向调制电流和偏置电流至激光器，正向调制电流和负向调制电流为激光器提供高频信号；偏置电流驱动激光器发光，将高频信号调制至激光器产生的光束中，以产生信号光。
47.具体地，壳体310与电路板105之间的设置关系如图7所示，为了连接壳体310与电路板105，电路板105边缘处设有缺口1051，壳体310设置于缺口1051中，具体地为壳体310 的部分结构嵌设于缺口1051中，以将壳体310嵌设于缺口1051中，壳体310的另一侧壁具有通孔314，激光芯片320产生的光信号射入通孔314中，然后射出至光模块外部；激光芯片320产生的光信号通过通孔314射出，为了避免光信号受电路板105表面上的其他结构及信号线的影响，本技术将缺口1051的尺寸设置成：缺口1051的尺寸大于壳体310的尺寸，缺口1051中除去设置壳体310的区域仍有空白区域，以稳定激光芯片320产生的光信号。
48.为了使壳体310与电路板105之间连接更牢固可靠，壳体310的三个侧壁分别设有开口，以供电路板105伸入至壳体310中，通过三个侧壁的开口，壳体310部分嵌设于缺口1051中，部分设置在电路板105的上表面，则电路板105既可承载壳体310，又可使壳体310向下伸入电路板105中，具体地壳体310靠近激光驱动芯片1052的一侧向内挖空形成第一开口311，缺口1051靠近激光驱动芯片1052的一侧伸入第一开口311内；壳体310底端的两侧分别向上及向内挖空分别形成第二开口312和第三开口313，缺口1051相对两个较长的端部分别
伸入第二开口312和第三开口313内，因此电路板105通过第一开口311、第二开口312和第三开口313伸入壳体310内部，然后，第二开口312和第三开口313内中间形成的区域嵌设至缺口1051内；电路板105通过第一开口311部分伸入壳体310内部，部分在壳体310外部；第二开口312和第三开口313的设置可以增加壳体310嵌设于缺口1051的牢固性。
49.图8、图9和图10分别示出壳体310不同角度下的结构图，如图8所示，壳体310分别设有第一开口311、第二开口312及第三开口313，电路板105通过第一开口311、第二开口 312和第三开口313伸入壳体310内部；如图9所示，壳体310靠近激光驱动芯片1052的一端设有第一开口311，供缺口1051伸入，与第一开口311相垂直的一侧设有第二开口312，供缺口1051伸入；如图10所示，第一开口311包括顶板和底板，顶板长度长于底板长度，且顶板的底端向上凹陷形成3111这一结构，3111这一结构的具体作用在后续阐述；壳体310 还包括连接部315，连接部315为壳体310中距离激光驱动芯片最近的结构。
50.图11示出将壳体310设置于电路板105的缺口1051内的效果示意图，如图11所示，缺口1051的三个侧端分别伸入第一开口311、第二开口312和第三开口313内，然后，第二开口312和第三开口313内中间形成的区域嵌设至缺口1051内，进而实现电路板105伸入壳体 310内部，实现电路板105与壳体310的连接；通过第一开口311、第二开口312和第三开口 313，壳体310部分嵌设于缺口1051中，部分设置在电路板105的上表面，则电路板105既可承载壳体310，又可使壳体310向下伸入电路板105中，进而增加电路板105与壳体310 之间的连接可靠性。
51.本技术实施例中，电路板105的表面会设有若干信号线，尤其高频信号线，为了避免信号短路，壳体310与高频信号线之间设置间隙，二者相隔离，具体地，如图12和图13所示，第一开口311的顶板底端与电路板105的上表面之间存在第一空隙3111，具体地，第一开口 311的顶板底端向上凹陷形成第一空隙3111，在第一空隙3111作用下，壳体310与电路板 105上表面具有一定距离，具体地，壳体310侧壁中的连接部315与电路板105上表面之间具有第一空隙3111；继续如图12和图13所示，第一开口311的纵向距离大于电路板105的厚度，其中纵向的定义为：图12中电路板105所在方向为水平方向，与水平方向相垂直的方向为纵向；第一开口311的纵向距离大于电路板105的厚度且第一开口311顶板的底端至电路板105之间具有第一空隙3111，电路板105的下表面至第一开口311的底板上表面之间可设有第二空隙3112，第一空隙3111和第二空隙3112可以将壳体310与电路板上下表面各自的信号线相隔离，避免信号短路；可以理解的是，第一空隙3111和第二空隙3112的大小范围均在本技术的保护范围内，本技术对第一空隙3111的第二空隙3112的具体大小不作限定；由于壳体310距离高频信号线越近，则高频信号线被壳体310所覆盖区域的阻抗会越小，本技术实施例中将第一空隙3111的大小设为0.85mm以上时，壳体310对高频信号线的阻抗连续性基本无影响，当第一空隙3111的大小设为0.45以下时，壳体310对高频信号线的阻抗连续性的影响较明显；则连接部315的底端距离高频信号线1053的距离为：设为0.85mm以上时，壳体310对高频信号线的阻抗连续性基本无影响，设为0.45以下时，壳体310对高频信号线的阻抗连续性的影响较明显。
52.激光芯片320与激光驱动芯片1052之间设置的高频信号线1053，高频信号线1053用于将激光驱动芯片1052产生的驱动信号传输至激光芯片320处，以驱动激光芯片320发出光信号；本技术以激光芯片320与激光驱动芯片1052之间的高频信号线1053为例，高频信号
线也可包括其余光电器件之间的高频信号线；由于激光芯片320设于壳体310内部，激光驱动芯片1052设置于壳体310的外部，且高频信号线1053位于电路板105表面，高频信号线1053 一部分位于壳体310内部，一部分位于壳体310外部，高频信号线1053从激光驱动芯片1052 穿过壳体310的部分结构，连接至激光芯片处，因此二者之间的高频信号线势必会被壳体310 所覆盖，具体地，高频信号线1053一端电连接至激光驱动芯片1052，另一端穿过连接部315 电连接至激光芯片320；高频信号线1053中存在一段区域被腔体侧壁中的连接部315所覆盖；壳体310与高频信号线1053均为金属，且壳体310侧壁中的连接部315与电路板105上表面之间具有第一空隙3111，因此壳体310与高频信号线1053之间会产生寄生电容，增加高频信号线1053中被壳体310侧壁所覆盖区域的单位长度电容，阻抗与单位长度电容成反比例关系，因此，高频信号线1053被壳体310侧壁所覆盖区域阻抗会降低，使得高频信号线1053 被壳体310所覆盖区域与其余区域阻抗不连续。激光芯片320与激光驱动芯片1052之间的高频信号线1053的示意可参考图14。
53.在本技术的一些实施例中，第一空隙3111越大，高频信号线1053阻抗连续性受壳体310 的影响越小，但当第一空隙3111较大时并不能保证壳体的密闭性，当不能保证壳体的密闭性时壳体内部的激光芯片会受到壳体外部水汽等的影响，从而不能保证激光芯片的性能；因此为了保证壳体310的密闭性，第一空隙3111不适宜过大，但是当第一空隙3111较小时，壳体310距离高频信号线1053距离较近，高频信号线1053的阻抗连续性会受壳体310的影响，为此，如图15和图16所示，本技术实施例中为了增加高频信号线1053被壳体310侧壁所覆盖区域的阻抗，将高频信号线1053被壳体310的侧壁所覆盖区域的线宽作窄处理，即高频信号线1053中被壳体310所覆盖区域的线宽小于高频信号线1053中的其余区域的线宽，如图 15所示，高频信号线1053包括第一线段10531、第二线段10532及第三线段10533，其中第二线段10532的线宽小于第一线段10531的线宽，第一线段10531的线宽可等于第三线段 10533的线宽；其中第二线段10532即为高频信号线1053被壳体310的侧壁所覆盖区域，第二线段10532具体为壳体310靠近激光驱动芯片1052的侧端在高频信号线1053上的投影区域；具体地，第二线段10532为被壳体310中的连接部315所覆盖的区域，本技术实施例中通过将高频信号线被壳体的连接部315所覆盖区域的线宽作窄处理，进而该区域单位长度电容变小，从而增加该区域的阻抗，以补偿壳体对高频信号线阻抗连续性的影响；从而提高信号完整性，优化高频性能；为了凸显本技术中技术方案的优势，本技术实施例中将连接部315 的宽度与第二线段10532的长度设置为相同，即高频信号线1053中被连接部315所覆盖区域精确地设计为线宽作窄区域，将连接部315从上至下投影下来正好与第二线段10532的长度区域重合；本技术实施例中通过将高频信号线被壳体所覆盖区域的线宽作窄，降低该区域单位长度电容，以与壳体与高频信号线之间产生的寄生电容相抵消，进而增加该区域的阻抗，补偿壳体对高频信号线连续性的影响，提高产品高频性能。
54.如图16所示，第一线段10531、第二线段10532及第三线段10533的水平线的中心轴在同一条水平线上，即第二线段10532作窄区域相对于水平方向的中心轴对称，也可以设置不对称，对此不作具体限定；第二线段10532相对于水平方向的中心轴的两端分别作窄1mil，则第二线段10532相对于水平方向的中心轴的两端的线宽分别比其余处的线宽小1mil；本技术实施例中通过将高频信号线被腔体壳体所覆盖区域的线宽作窄处理，进而该区域单位长度电容变小，从而增加该区域的阻抗，以补偿壳体对高频信号线阻抗连续性的
影响；从而提高信号完整性，优化高频性能。本技术通过减小高频信号线被腔体侧壁所覆盖区域的线宽，从而减小该区域单位长度电容，增大该区域的阻抗，进而增加高频信号线自身的阻抗连续性，从而优化高频信号线的高频性能；因此本技术通过将高频信号线局部线宽作窄处理，进而增加高频信号线自身的阻抗连续性，从而优化高频信号线的高频性能。
55.本技术实施例提供的光模块中包括壳体，壳体内部设有激光芯片，壳体侧壁设有第一开口，电路板通过第一开口伸入壳体内部，激光驱动芯片设于壳体外部，第一开口顶板的底端与电路板之间设有空隙；高频信号线从激光驱动芯片穿过第一开口与激光芯片电连接，导致高频信号线局部会被壳体侧壁所覆盖，原有设计中高频信号线被壳体侧壁所覆盖区域的阻抗偏小，本技术通过减小高频信号线被腔体侧壁所覆盖区域的线宽，从而减小该区域单位长度电容，增大该区域的阻抗，进而增加高频信号线自身的阻抗连续性，从而优化高频信号线的高频性能。
56.以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开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公开揭露的技术范围内，想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。