柔性电路板及光模块的制作方法

1.本发明涉及一种柔性线路板，尤其涉及一种柔性电路板及光模块，属于光通信技术领域。


背景技术：

2.fpc又称柔性线路板，即flexible printed circuit的简称，采用柔性的绝缘基材制成的印刷线路板，具有弯曲程度高、走线密度高、厚度薄、质量小等特点，根据应用场景不同可适当设计，在光纤通信传输方面也得到了广泛的应用。目前fpc在光通信领域重要的一项应用：将一系列的光学元件、电学元件、高频元件封装在陶瓷管壳内成为光组件，光组件通过陶瓷管壳的金属焊盘将高频信号和直流供电焊盘引出，再通过焊盘匹配设计的fpc与pcb(硬性电路板)进行热锡焊完成互连。信号经过pcb与fpc的传输与光组件实现信号的交互。fpc在设计中信号传输线与金属焊盘都是很重要的一部分，均需与光组件内部芯片和pcb信号线实现阻抗匹配。
3.简单介绍阻抗匹配的概念：阻抗匹配是在能量传输时，要求负载阻抗要和传输线的特征阻抗相等，此时的传输不会产生反射，表面所有的能量都被负载吸收了。反之则在传输中有能量损失。在高速pcb设计中，阻抗匹配的与否关系到信号的质量优劣。
4.目前fpc在内部传输线部分通过调整介质层和金属布线等参数较易实现阻抗匹配，但金属焊盘处因考虑到焊接工艺的牢靠性和焊料的充分接触，通常都要拓宽加长(焊盘宽度会增加到信号线宽度的2-3倍)这样焊盘处的阻抗势必会减小，再通过一定厚度的焊料与陶瓷管壳或者pcb焊接会导致特征阻抗更加降低，即引起阻抗失配，严重的阻抗失配会大大增加信号的反射，降低信号传输的质量，常规此类型的金属焊盘在实际工艺完成后实测阻抗很有可能要下降10-20％，严重影响传输性能。因此需要一种优化的结构设计来解决这一问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本技术实施例期望提供一种柔性电路板及光模块，焊盘牢固稳定、且焊盘连接处的阻抗匹配、信号传输质量好。
6.为达到上述目的，本技术实施例提供一种柔性电路板，所述柔性电路板包括信号传输线，以及至少一个焊盘，所述信号传输线至少与一个所述焊盘电连接，所述焊盘包括导电连接片、至少两个第一凸块、至少两个第二凸块，各所述第一凸块设置于所述导电连接片的宽度方向的第一侧，各所述第二凸块设置于所述导电连接片的宽度方向的第二侧，所述第一凸块和所述第二凸块成对设置。
7.一些实施方案中，各所述第一凸块与各所述第二凸块的外轮廓为弧形。
8.一些实施方案中，在成对的所述第一凸块与所述第二凸块中，所述第一凸块的外轮廓、所述第二凸块的外轮廓处于同一个圆的轮廓上，且所述圆的圆心位于所述导电连接片的宽度方向的均分线上。
9.一些实施方案中，与所述信号传输线连接的焊盘为信号焊盘，所述柔性电路板还包括绝缘介质层，所述绝缘介质层沿厚度方向的相对两侧具有成对设置的所述信号焊盘，每对所述信号焊盘通过金属化过孔电连接。
10.一些实施方案中，所述金属化过孔的数量与所述信号焊盘的第一凸块数量相等，且所述金属化过孔设置在所述信号焊盘的第一凸块与第二凸块的外轮廓围成的圆的圆心处。
11.一些实施方案中，在相连的所述焊盘与信号传输线中，所述焊盘的导电连接片的宽度与所述信号传输线的宽度相同。
12.一些实施方案中，所述信号传输线上覆盖有绝缘覆盖膜。
13.一些实施方案中，每个所述焊盘的第一凸块的数量为两个，两个所述第一凸块沿所述第一侧的长度方向间隔设置。
14.一些实施方案中，所述柔性电路板还包括接地层，所述接地层设于所述绝缘介质层的第一面或第二面，至少一个所述焊盘与所述接地层电连接。
15.一些实施方案中，所述柔性电路板还包括接地层，所述接地层设于所述绝缘介质层，
16.一些实施方案中，与所述信号传输线连接的所述焊盘为信号焊盘，与所述接地层连接的所述焊盘为接地焊盘，所述信号传输线、信号焊盘设有多组，相邻的两组所述信号传输线、信号焊盘组成差分信号线组，在相邻的两所述差分信号线组的信号焊盘之间预留有预设空位，所述接地焊盘设于预设空位，其中，所述接地焊盘与所述信号焊盘在所述柔性电路板的平面投影中错位设置。
17.一些实施方案中，所述信号焊盘的相邻两个所述第一凸块的间距与所述接地焊盘的相邻两个所述第一凸块的间距不同；和/或，在所述柔性电路板所在平面投影中，各所述信号焊盘的成对设置的所述第一凸块和所述第二凸块的圆心沿参考直线布置，所述接地焊盘的第一凸块的圆心与任意一条所述参考直线错开位置。
18.本技术实施例还提供一种光模块，所述光模块包括柔性电路板。
19.本技术实施例的柔性电路板及光模块，该柔性电路板包括信号传输线，以及至少一个焊盘，信号传输线至少与一个焊盘电连接，该焊盘包括导电连接片、至少两个第一凸块、至少两个第二凸块，各第一凸块设置于导电连接片的宽度方向的第一侧，各第二凸块设置于导电连接片的宽度方向的第二侧，第一侧与第二侧在导电连接片的宽度方向相对。该柔性电路板的焊盘结构与现有的矩形焊盘结构相比，在二者最大宽度相同的情况下，可以大幅度减少焊盘的金属面积，从而避免了现有的焊盘结构中面积过大而导致的阻抗下降。通过成对设置的第一凸块和第二凸块，使第一凸块、第二凸块以及中间的导电连接片共同抵抗作用于焊盘的力，以满足焊盘焊接的工艺的牢靠性要求。
附图说明
20.图1为本技术一实施例的柔性电路板的结构示意图；
21.图2为图1所示柔性电路板的背面的结构示意图；
22.图3为本技术一实施例的焊盘的结构示意图；
23.图4为本技术一实施例的焊盘的阻抗优化结果。
24.附图标记说明
25.信号传输线10；焊盘20；导电连接片21；第一凸块22；第二凸块23；信号焊盘24；接地焊盘25；金属化过孔26；绝缘介质层30；绝缘覆盖膜40；接地层50。
具体实施方式
26.下面结合附图和实施例对本技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本技术，但不能用来限制本技术的范围。
27.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实施例和简化描述，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实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.请参考图1，本发明实施例提供了一种柔性电路板，所述柔性电路板包括信号传输线10，以及至少一个焊盘20。所述信号传输线10至少与一个所述焊盘20电连接。
29.请参考图1和图3，所述焊盘20包括导电连接片21、至少两个第一凸块22、至少两个第二凸块23，各所述第一凸块22设置于所述导电连接片21的宽度方向的第一侧，各所述第二凸块23设置于所述导电连接片21的宽度方向的第二侧，所述第一凸块22和所述第二凸块23成对设置。
30.其中，所述信号传输线10用于传输信号，其材料用金属材质，优选为铜材质。所述信号传输线10的两端分别连接一焊盘20。所述焊盘20用于与外部器件或电路连接，其采用导电材料一体成型制得。
31.由于现有的矩形金属焊盘20处因考虑到焊接工艺的牢靠性和焊料的充分接触，其焊盘20结构的宽度会增加到信号线宽度的2-3倍，导致阻抗减小，另外一定厚度的焊料与陶瓷管壳或者pcb焊接会导致特征阻抗更加降低，引起阻抗失配、影响传输性能。本实施例的柔性电路板的焊盘20结构与现有的矩形焊盘20结构相比，在二者最大宽度相同的情况下，可以大幅度减少焊盘20的金属面积，从而避免了现有的焊盘20结构中面积过大而导致的阻抗下降。同时，第一凸块22和第二凸块23成对设置，二者连同中间的导电连接片21共同抵抗使焊盘20脱离的力，以满足焊盘20焊接的工艺的牢靠性要求。
32.请参考图3，各所述第一凸块22与各所述第二凸块23的外轮廓为弧形。弧形的外轮廓使阻抗匹配线呈渐变性变化，避免了信号传输线10与焊盘20之间的阻抗突变。
33.在成对的所述第一凸块22与所述第二凸块23中，所述第一凸块22的外轮廓、所述第二凸块23的外轮廓处于同一个圆的轮廓上，且所述圆的圆心位于所述导电连接片21的宽度方向的均分线上。即第一凸块22、第二凸块23以及中间的导电连接片21围成一个圆，且该圆对称分布在导电连接片21的宽度方向均分线的两侧。该布置利用圆在承受各方向受力时的稳定性，降低满足牢靠性所需的面积，即进一步降低了焊盘20的面积，同时还能够满足阻抗匹配线呈渐变性变化。
34.请参考图1和图2，与所述信号传输线10连接的焊盘20为信号焊盘24。所述柔性电路板还包括绝缘介质层30，所述绝缘介质层30沿厚度方向的相对两侧具有成对设置的所述
信号焊盘24，图1中仅能看到正面的信号焊盘24。每对所述信号焊盘24通过金属化过孔26电连接。
35.其中，所述绝缘介质层30为绝缘材料所制。所述金属化过孔26贯穿所述绝缘介质层30和所述信号焊盘24，焊锡料可从此金属化过孔26中溢出导通上下俩层的信号焊盘24。
36.其中，信号传输线10上覆盖有绝缘覆盖膜40。绝缘覆盖膜40为绝缘材料所制，绝缘覆盖膜40既能对信号传输线10起到保护作用，又能起到微调特征阻抗的作用。
37.在实际应用场景下，所述金属化过孔26的数量与所述信号焊盘24的第一凸块22数量相等，且所述金属化过孔26设置在所述信号焊盘24的第一凸块22与第二凸块23的外轮廓围成的圆的圆心处。
38.在实际应用场景下，请参考图1和图3，在相连的所述焊盘20与信号传输线10中，所述焊盘20的导电连接片21的宽度与所述信号传输线10的宽度相同，以更好的使得焊盘20与信号传输线10的阻抗相匹配。
39.在实际应用场景下，请参考图1、图2和图3，每个所述焊盘20的第一凸块22的数量为两个，两个所述第一凸块22沿所述第一侧的长度方向间隔设置。由于第一凸块22与第二凸块23成对设置，因此第二凸块23的数量也为两个，且两个所述第二凸块23沿所述第二侧的长度方向间隔设置。此设置使得两个第一凸块22、两个第二凸块23以及中间的导电连接片21围成两个圆，以在保证焊接工艺的牢固性的同时，充分利用空间。并且两个第一凸块22的设计结构也是满足常规加工方式可实现的最小数量结构。
40.请参考图2，所述柔性电路板还包括接地层50，所述接地层50设于所述绝缘介质层30，至少一个所述焊盘20与所述接地层50电连接。
41.其中，绝缘介质层30具有第一面和与第一面相对的第二面，所述信号传输线10设于绝缘介质层30的第一面。所述接地层50设置在绝缘介质层30的第二面。
42.其中，与所述信号传输线10连接的所述焊盘20为信号焊盘24，与所述接地层50连接的所述焊盘20为接地焊盘25。接地焊盘25起到隔离的作用。在实际应用场景下，所述绝缘介质层30沿厚度方向的相对两侧具有成对设置的所述接地焊盘25，每对所述接地焊盘25也通过金属化过孔26电连接。此所述金属化过孔26的数量与接地焊盘25的第一凸块22数量相等。
43.所述信号传输线10、信号焊盘24设有多组，相邻的两组所述信号传输线10、信号焊盘24组成差分信号线组。在相邻的两所述差分信号线组的信号焊盘24之间预留有预设空位，所述接地焊盘25设于预设空位，其中，所述接地焊盘25与所述信号焊盘24在所述柔性电路板的平面投影中错位设置。
44.具体的，所述信号焊盘24的相邻两个所述第一凸块22的间距与所述接地焊盘25的相邻两个所述第一凸块22的间距不同；和/或，在所述柔性电路板所在平面投影中，各所述信号焊盘24的成对设置的所述第一凸块22和所述第二凸块23的圆心沿参考直线布置，所述接地焊盘25的第一凸块22的圆心与任意一条所述参考直线错开位置。上述错位设置的目的在于避免焊接时接地焊盘25、信号焊盘24的焊料溢出位置过于靠近，而引发粘连短路现象。
45.请参考图4，从上述实施例的仿真与实测结果来看，如柔性电路板内部信号传输线差分特征阻抗中心值为100ohm,优化后的焊盘与管壳焊接处(包括焊盘与焊料整体)的特征阻抗下降到约97ohm,下降幅度仅为3％，相比之前有较大幅度的改善。
46.特征阻抗匹配良好也很好的降低了信号的回波损耗：结果显示此管壳与柔性电路板整体模型的s11参数在25ghz内回波损耗可控制小于-15dbm(回波损耗和传输损耗与板材的损耗系数和其他参数都相关，并不仅依赖于特征阻抗的匹配程度)。
47.本发明还公开一种光模块，所述光模块包括柔性电路板、高速芯片等器件，在实际制作中可以将高速芯片设置在所述柔性电路板上，由于该柔性电路板具有阻抗匹配的特点，可以保证高速信号的高质量传输。
48.在本技术的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术实施例的至少一个实施例或示例中。在本技术中，对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本技术中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合。
49.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。