CN114911014A - 光通讯模组及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及光通讯技术领域，本申请实施例提供了一种光通讯模组及电子设备。上述光通讯模组及电子设备中，该光通讯模组至少包括第一电路板、第二电路板、多个光电转换模块以及第一胶体。通过在第一电路板上垂直设置第二电路板，并在第二电路板上设置多个光电转换模块，利用第一胶体形成与多个光电转换模块对应的多条通道，使得光纤可以借助于第一胶体内的通道直接与光电转换模块耦合，不仅可以提高光的耦合效率，还可以降低因使用镜片而产生的光损失以及减少模组组装的复杂性。

Description

光通讯模组及电子设备

技术领域

本申请涉及光通讯技术领域，特别是涉及一种光通讯模组及电子设备。

背景技术

相关技术中，在光纤与光通讯模组对接时，由于空间的限制，通常会在光通讯模组中设置镜片以实现光线方向的改变。在此过程中，光的耦合效率有待提高。

发明内容

基于此，有必要提供一种光通讯模组及电子设备，以提高光的耦合效率。

根据本申请的一个方面，本申请实施例提供了一种光通讯模组，包括：

第一电路板；

第二电路板，所述第二电路板设于所述第一电路板的第一表面，并与所述第一电路板电连接；

多个光电转换模块，多个所述光电转换模块设于所述第二电路板的第二表面，并与所述第二电路板电连接；以及

第一胶体，设于所述第二表面并容纳多个所述光电转换模块；所述第一胶体内形成有多条通道；每一所述光电转换模块对应于一所述通道，并位于对应的所述通道的第一端；

其中，所述光电转换模块用于实现光信号和电信号之间的转换，所述光信号对应的光的传输方向与所述通道的延伸方向平行；所述传输方向垂直于所述第二表面，所述第二表面与所述第一表面彼此垂直。

在其中一个实施例中，所述光电转换模块包括发光元件和/或受光元件。

在其中一个实施例中，当所述光电转换模块包括所述发光元件时，所述发光元件为垂直腔表面发射激光器；

当所述光电转换模块包括所述受光元件时，所述受光元件为光电探测器。

在其中一个实施例中，所述光电转换模块借助于打线方式固定于所述第二电路板的所述第二表面。

在其中一个实施例中，所述第二电路板借助于表贴的方式安装于所述第一电路板的所述第一表面。

在其中一个实施例中，所述通道在所述第二表面上的正投影的外轮廓为圆形、方形、多边形中的一种。

在其中一个实施例中，所述通道具有沿所述通道的延伸方向与所述第一端相对设置的第二端；

沿所述通道的延伸方向，所述通道靠近其第一端的部分的横截面面积增大。

在其中一个实施例中，所述第一胶体借助于注塑成型的方式设于所述第二电路板的所述第二表面。

在其中一个实施例中，所述第一胶体为环氧树脂胶。

在其中一个实施例中，所述光通讯模组还包括第二胶体；

所述第二胶体分别与所述第一胶体、所述第二电路板相连接；或者

所述第二胶体分别与所述第一胶体、所述第一电路板相连接；或者

所述第二胶体分别与所述第一胶体、所述第一电路板、所述第二电路板相连接。

在其中一个实施例中，所述第二胶体为环氧树脂胶。

在其中一个实施例中，所述第一电路板为印制电路板；和/或

所述第二电路板为印制电路板。

根据本申请的另一个方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括上述所述的光通讯模组。

上述光通讯模组及电子设备中，该光通讯模组至少包括第一电路板、第二电路板、多个光电转换模块以及第一胶体。通过在第一电路板上垂直设置第二电路板，并在第二电路板上设置多个光电转换模块，利用第一胶体形成与多个光电转换模块对应的多条通道，使得光纤可以借助于第一胶体内的通道直接与光电转换模块耦合，不仅可以提高光的耦合效率，还可以降低因使用镜片而产生的光损失以及减少模组组装的复杂性。

本申请实施例的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请实施例的实践了解到。

附图说明

图1为相关技术一实施例中光通讯装置的结构示意图；

图2为相关技术一实施例中光发射模块的结构示意图；

图3为相关技术一实施例中发光件发射激光的结构示意图；

图4为本申请一实施例中一个视角下光通讯模组的结构示意图；

图5为本申请一实施例中光通讯模组的剖视结构示意图；

图6为本申请一实施例中第二电路板和第一胶体的结构示意图；

图7为本申请一实施例中另一个视角下光通讯模组的结构示意图。

元件符号简单说明：

1：光发射模块 11：第一电路载板

12：发光件 p：激光

13：第一驱动芯片 14：第一聚焦透镜

15：第一棱镜 2：光接收模块

21：第一电路载板 22：受光件

23：第二驱动芯片 24：第二聚焦透镜

25：第二棱镜 3：光纤

10：光通讯模组 100：第一电路板

101：第一表面 102：第二表面

200：第二电路板 201：第二表面

300：光电转换模块 400：第一胶体

401：通道 4011：第一端

4012：第二端 500：第二胶体

600：驱动芯片 700：电容

800：I/O焊盘 a：封胶层

F1：传输方向 F2：延伸方向

x、y、z：方向

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请实施例的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请实施例。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。本申请实施例能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此，本申请实施例不受下面公开的具体实施例的限制。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种专业名词，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。但除非特别说明，这些专业名词不受这些术语限制。这些术语仅用于将一个专业名词与另一个专业名词区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，第一胶体与第二胶体为不同的胶体。在本申请实施例的描述中，“多个”、“若干”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征水平高度。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征水平高度。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本申请所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本申请中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

随着通讯科技的快速发展及5G通讯时代的来临，人工智能及物联网等新的应用，带动了以存储、高速路由器和超级计算为核心的大型数据中心的发展，光通讯基础建设的建置和高分辨率视频的普及，使得光纤通讯需求大增。AOC(Active Optical Cable，有源光缆)产品就是这些设备之间的主要互连方式之一。光纤通讯具有良好的保密性、容量高、速率高等特性。光纤的应用包括但不限于骨干传输网络、以太网络、数据网络和有线电视传输。例如，各大城市之间、各大洋底的海底光缆、小区的光纤到户、办公大楼及楼层间之办公网络、云计算服务系统、各种存储设备、数据库等。

有源光缆的一端(即A端)数据输入电信号，通过电-光转换装置将电信号转换成特定波长的光信号，光信号经过调制、耦合后输入到光缆中。光信号经光缆到达有源光缆的另一端(即B端)后，光电探测装置将光信号进行检测后经放大处理，由B端输出相应的电信号。B端和A端对称传输，反向传输原理相同。

图1示出了相关技术一实施例中光通讯装置的结构示意图；图2示出了相关技术一实施例中光发射模块1的结构示意图；图3示出了相关技术一实施例中发光件12发射激光p的结构示意图；为了便于说明，仅示出了与相关技术实施例相关的部分。

需要说明的是，方向x、方向y、方向z两两垂直。以第一电路载板11为例，方向x为第一电路载板11的长度方向，方向y为第一电路载板11的宽度方向，方向z为第一电路载板11的厚度方向。后文沿用此定义，且不再赘述。

如图1至图3所示，相关技术的一些实施例中，光通讯装置包括光发射模块1、光接收模块2，以及连接于光发射模块1和光接收模块2之间的光纤3。光发射模块1包括第一电路载板11、发光件12和第一驱动芯片13。发光件12、第一驱动芯片13均设于第一电路载板11上，并分别与第一电路载板11电性连接。发光件12用于朝垂直于第一电路载板11的方向(即图中示意出的方向z)发射激光p。

为了满足节省空间的需求，需要改变激光的方向，如图2所示，光发射模块1还包括第一聚焦透镜14和第一棱镜15。在发光件12的发光路径上分别设置第一聚焦透镜14和第一棱镜15。也即是，第一聚焦透镜14和第一棱镜15位于图示所示出的发光件12的上方。第一聚焦透镜14用于对发光件12发出的激光p聚焦，经过聚焦后的激光p再通过第一棱镜15改变方向。如图3所示，示意出将激光p的方向从方向z转换为方向x的情形。发光件12发射的激光p经过聚焦、转向后通过与光发射模块1耦合的光纤3传输至光接收模块2。

光接收模块2包括第二电路载板21、受光件22、第二驱动芯片23、第二聚焦透镜24和第二棱镜25。具体连接结构以及光路的转向可参考前述对于光发射模块1的描述，在此不再赘述。

本申请发明人注意到，在上述过程中，一方面，由于使用到聚焦透镜和棱镜对激光进行聚光以及转换角度，会导致光的耦合效率降低、激光的能量损失以及模组组装复杂。另一方面，由于聚焦透镜和棱镜的材料无法耐高温，也会影响模组结构的可靠性。

基于此，本申请实施例通过改进模组的结构，避免产生前述所注意到的一些问题。下面结合一些实施例的相关描述，对本申请实施例提供的光通讯模组进行相关说明。

需要说明的是，本申请实施例提供的光通讯模组既可以是光发射模组，也可以是光接收模组，还可以既能进行光发射也能进行光接收的模组。可以根据实际使用情况进行选择，本申请实施例对此不作具体限制。

图4示出了本申请一实施例中一个视角下光通讯模组10的结构示意图；图5示出了本申请一实施例中光通讯模组10的剖视结构示意图；图6示出了本申请一实施例中第二电路板200和第一胶体400的结构示意图；为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。

在一些实施例中，请参照图4至图6，本申请实施例提供了一种光通讯模组10，该光通讯模组10包括第一电路板100、第二电路板200、多个光电转换模块300和第一胶体400。第二电路板200设于第一电路板100的第一表面101，并与第一电路板100电连接。多个光电转换模块300设于第二电路板200的第二表面201102，并与第二电路板200电连接。第一胶体400设于第二表面201102并容纳多个光电转换模块300。第一胶体400内形成有多条通道401。每一光电转换模块300对应于一通道401，并位于对应的通道401的第一端4011。其中，光电转换模块300用于实现光信号和电信号之间的转换，光信号对应的光的传输方向F1与通道401的延伸方向F2平行。传输方向F1垂直于第二表面201102，第二表面201102与第一表面101彼此垂直。

需要说明的是，以图4为例，示意出传输方向F1、延伸方向F2均与方向x相同的情形。传输方向F1可以根据光电转换模块300的功能所确定。当光电转换模块300被配置为接收光时，则光的传输方向F1与方向x相反。当光电转换模块300被配置为发射光时，则光的传输方向F1与方向x相同。

由此，通过在第一电路板100上垂直设置第二电路板200，并在第二电路板200上设置多个光电转换模块300，利用第一胶体400形成与多个光电转换模块300对应的多条通道401，使得光纤可以借助于第一胶体400内的通道401与光电转换模块300直接耦合，不仅可以提高光的耦合效率，还可以降低因使用镜片而产生的光损失以及减少模组组装的复杂性。

在一些实施例中，光电转换模块300包括发光元件和/或受光元件。当光电转换模块300包括发光元件时，该光通讯模组10为光发射模块，可以实现光发射的功能。当光电转换模块300包括受光元件时，该光通讯模组10为光接收模块，可以实现光接收的功能。当光电转换模块300包括发光元件和受光元件时，该光通讯模组10既可以实现光发射的功能，又可以实现光接收的功能。可以根据使用情况进行选择，以实现所需要的功能，本申请实施例对此不作具体限制。

需要说明的是，光电转换模块300中还可以包括其他一些信号转换元件，来实现光信号与电信号之间的转换。关于光信号与电信号之间的转换的内容不是本案的重点，且为现有技术，在此不再赘述。

可选地，发光元件可以采用vcsel(vertical cavitysurface emittinglaser，垂直腔表面发射激光器)。受光元件可以采用光电探测器(PD)。发光元件和受光元件可以采用覆晶方式设于第二电路板200的第二表面201102。当然，还可以采用其他可以发光以及受光的元件，本申请实施例对此不作具体限制。

请继续参照图5和图6，在一些实施例中，光电转换模块300借助于Wire Bonding(打线，也称压焊、绑定、键合、丝焊)方式固定于第二电路板200的第二表面201102。也就是说，可以使用金属丝(金线、铝线等)，利用热压或超声能源，完成光电转换模块300中固态电路内部互连接线的连接。如此，可以实现光电转换模块300更好的机械性能和电学性能，提高光电转换模块300的可靠性。

具体至一些实施例中，可以将多个光电转换模块300沿方向y彼此间隔排列。相对应地，多条通道401也沿方向y彼此间隔排列。如此，可以实现沿方向y排列的光纤插入对应的通道401内，实现耦合。

请继续参照4至图6，在一些实施例中，通道401在第二表面201102上的正投影的外轮廓为圆形、方形、多边形中的一种。也就是说，通道401的形状不受限制，可以根据实际情况进行设置。以图4至图6为例，示意出通道401为圆柱形的情形。在另一些实施例中，通道401具有沿通道401的延伸方向F2与通道401的第一端4011相对设置的第二端4012。沿通道401的延伸方向F2，通道401靠近通道401的第二端4012的部分的横截面面积增大。如此，可以实现例如喇叭口的结构，便于引导光纤插入对应的通道401中，实现光纤与光电转换模块300之间的直接耦合。

请继续参照图4和图5，在一些实施例中，第二电路板200借助于SMT(SurfaceMounted Technology，表面贴装技术)安装于第一电路板100的第一表面101。如此，便于制造模组以及简化模组的制程。

请继续参照4至图6，在一些实施例中，第一胶体400借助于注塑成型的方式设于第二电路板200的第二表面201102。如此，相较于镜片对光进行转向的方式而言，此种方式不仅便于制造，还能避免光的损失。具体至一些实施例中，第一胶体400为环氧树脂胶。如此，可以满足SMT的制程需求，且可以耐270度以上的高温。如此，可以更进一步便于制造模组以及简化模组的制程。

为了进一步提高模组整体的可靠性，请继续参照4，在一些实施例中，光通讯模组10还包括第二胶体500。第二胶体500分别与第一胶体400、第二电路板200相连接。或者，第二胶体500分别与第一胶体400、第一电路板100相连接。或者，第二胶体500分别与第一胶体400、第一电路板100、第二电路板200相连接。如此，可以利用第二胶体500实现对模组整体的补强，提高模组的可靠性。可选地，第二胶体500为环氧树脂胶，且第二胶体500也可以采用注塑成型的方式设于对应的位置进行补强。如此，可以进一步满足SMT的制程需求，且可以耐270度以上的高温，更进一步便于制造模组以及简化模组的制程。

在一些实施例中，第一电路板100和第二电路板200可以采用PCB(Printedcircuit board，印制电路板)。如此，可以大大减少布线和装配的差错，提高了自动化水平和生产劳动率。

图7示出了本申请一实施例中另一个视角下光通讯模组10的结构示意图；为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。

请参照图4和图7，在一些实施例中，光通讯模组10还包括设于第一电路板100的第一表面101上的驱动芯片600和多个电容700等其他元器件。该驱动芯片600和多个电容700均可以通过表贴的方式设置于第一电路板100的第一表面101。在驱动芯片600上还可以设置封胶层a，以实现对于驱动芯片600的保护。在第一电路板100的第二表面201102(即背离第一电路板100的第一表面101的一侧表面)上还可以设置I/O(input/output，输入/输出)焊盘800，以便于实现光通讯模组10与其他设备的电性连接。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括上述实施例中的光通讯模组10。

应当理解的是，上述实施例提供的电子设备，可以应用于手机终端、仿生电子、电子皮肤、可穿戴设备、车载设备、物联网设备及人工智能设备等领域。例如，上述电子设备可以为手机终端、平板、掌上电脑、ipod、智能手表、膝上型计算机、电视机、监视器等。上述实施例提供的电子设备可以为上述示意出的设备，本申请实施例对此不作具体限定。

综上所述，本申请实施例通过将光电转换模块300设于第二电路板200的第二表面201102上，再利用注塑制程制造得到第一胶体400，形成微光学组件。然后，再将此微光学组件旋转90度通过SMT工艺安装到第一电路板100的第一表面101上，使光电转换模块300发出或接收的光与第一电路板100平行。光纤可通过微光学组件中孔槽设计(即通道401)，对准到光电转换模块300并固定。在此过程中，不需要使用镜片组件对光的角度转换，可以减少光转换时的损失以及提高光的耦合效率。同时，第一胶体400以及第二胶体500可耐高温，第一电路板100上的各部件均可以通过SMT制程进行组装，由此，可减少模块组装制程之复杂性。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种光通讯模组，其特征在于，包括：

第一电路板；

第二电路板，所述第二电路板设于所述第一电路板的第一表面，并与所述第一电路板电连接；

多个光电转换模块，多个所述光电转换模块设于所述第二电路板的第二表面，并与所述第二电路板电连接；以及

第一胶体，设于所述第二表面并容纳多个所述光电转换模块；所述第一胶体内形成有多条通道；每一所述光电转换模块对应于一所述通道，并位于对应的所述通道的第一端；

其中，所述光电转换模块用于实现光信号和电信号之间的转换，所述光信号对应的光的传输方向与所述通道的延伸方向平行；所述传输方向垂直于所述第二表面，所述第二表面与所述第一表面彼此垂直。

2.根据权利要求1所述的光通讯模组，其特征在于，所述光电转换模块包括发光元件和/或受光元件。

3.根据权利要求2所述的光通讯模组，其特征在于，当所述光电转换模块包括所述发光元件时，所述发光元件为垂直腔表面发射激光器；

当所述光电转换模块包括所述受光元件时，所述受光元件为光电探测器。

4.根据权利要求1所述的光通讯模组，其特征在于，所述光电转换模块借助于打线方式固定于所述第二电路板的所述第二表面。

5.根据权利要求1-4任一项所述的光通讯模组，其特征在于，所述第二电路板借助于表贴的方式安装于所述第一电路板的所述第一表面。

6.根据权利要求1-4任一项所述的光通讯模组，其特征在于，所述通道在所述第二表面上的正投影的外轮廓为圆形、方形、多边形中的一种。

7.根据权利要求1-4任一项所述的光通讯模组，其特征在于，所述通道具有沿所述通道的延伸方向与所述第一端相对设置的第二端；

沿所述通道的延伸方向，所述通道靠近其第一端的部分的横截面面积增大。

8.根据权利要求1-4任一项所述的光通讯模组，其特征在于，所述第一胶体借助于注塑成型的方式设于所述第二电路板的所述第二表面。

9.根据权利要求1-4任一项所述的光通讯模组，其特征在于，所述第一胶体为环氧树脂胶。

10.根据权利要求1-4任一项所述的光通讯模组，其特征在于，所述光通讯模组还包括第二胶体；

所述第二胶体分别与所述第一胶体、所述第二电路板相连接；或者

所述第二胶体分别与所述第一胶体、所述第一电路板相连接；或者

所述第二胶体分别与所述第一胶体、所述第一电路板、所述第二电路板相连接。

11.根据权利要求10所述的光通讯模组，其特征在于，所述第二胶体为环氧树脂胶。

12.根据权利要求1-4任一项所述的光通讯模组，其特征在于，所述第一电路板为印制电路板；和/或

所述第二电路板为印制电路板。

13.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-12任一项所述的光通讯模组。

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