CN213517669U - 一种光模块结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光模块结构，其使得光模块元器件及配套电路有足够的布板空间，同事保证了光芯片散热良好，并且封装结构简易可靠。第一壳、第二壳组合拼装后的腔体内布置PCB，PCB板上布置有光器件、电芯片，PCB的两端分别设置有光口、电口，光器件具体包括激光器、光学透镜、光隔离器、光纤阵列、热电制冷器、陶瓷基板、金属热沉，光口的输出端设置有若干光纤，光纤的输出端接入光纤阵列，光纤阵列、热电制冷器、光隔离器、陶瓷基板均通过粘胶结构固定于金属热沉的对应位置，激光器贴片贴装于热电制冷器的对应表面布置，激光器的对应输出端通过金线键合连接陶瓷基板的对应接头部分。

Description

一种光模块结构

技术领域

本实用新型涉及光模块结构的技术领域，具体为一种光模块结构。

背景技术

光模块速率越来越高，所需的光芯片不仅需要本身速率的提高，其数量也需要提高，当前比较高端的800G光模块就需要8通道的激光器来保证传输速率。而8通道的激光器，除了要保证良好的散热性能，更要保证其高速传输可靠性，其封装技术一直是行业中的难题。

现有的光模块采用Chip On Board的方式进行设计，将光芯片直接贴在PCB上或者间接贴在与PCB预先固定的钨铜热沉上，然后与PCB之间金线键合，达到高速传输的目的。但当前800G光模块由于配套电路较为复杂，电子元件种类和数量较多，光芯片若采用COB方案，势必造成配套电路和元件空间不足。

800G光模块由于传输量较大，电接口数量多，光模块PCB空间有限，焊锡所需的焊盘宽度尺寸不能低于0.2mm，故PCB若要满足焊锡需求，焊接良率极低，焊接质量也无法保证，故急需一种能够适用于800G的光模块结构。

发明内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种光模块结构，其使得光模块元器件及配套电路有足够的布板空间，同事保证了光芯片散热良好，并且封装结构简易可靠。

一种光模块结构，其特征在于：其包括第一壳、第二壳、光器件、PCB,所述第一壳、第二壳组合拼装后的腔体内布置PCB，所述PCB板上布置有所述光器件、电芯片，所述PCB的两端分别设置有光口、电口，所述光器件具体包括激光器、光学透镜、光隔离器、光纤阵列、热电制冷器、陶瓷基板、金属热沉，所述光口的输出端设置有若干光纤，所述光纤的输出端接入所述光纤阵列，所述光纤阵列、热电制冷器、光隔离器、陶瓷基板均通过粘胶结构固定于所述金属热沉的对应位置，所述激光器贴片贴装于所述热电制冷器的对应表面布置，所述激光器的对应输出端通过金线键合连接所述陶瓷基板的对应接头部分，所述陶瓷基板的外露于所述金属热沉的另一端的朝向所述PCB的端面排布有第一镀金铜盘阵列，所述PCB对应于第一镀金铜盘阵列的对应位置排布有第二镀金铜盘阵列，所述第一镀金铜盘阵列、第二镀金铜盘阵列的镀金位置重叠覆盖接触后、所述陶瓷基板固压于所述PCB的对应表面布置，所述激光器与所述光纤阵列之间设置有光学透镜、光隔离器，光学透镜将激光器发出的发散光穿过光隔离器聚焦于光纤阵列之中，实现光信号传输。

其进一步特征在于：

所述金属热沉的非安装光器件的外露表面贴合所述第一壳体的对应主散热面布置，所述金属热沉的另一表面贴合所述PCB板的对应表面布置，确保散热可靠充分；

所述激光器键合焊盘与陶瓷基板相应键合焊盘贴近对齐，以确保金线长度尽可能短，保证高速信号传输性能；

所述PCB上设置相应螺母，螺母通过SMT方式固定于PCB上，已完成封装的光器件的陶瓷基板对位布置于所述螺母的位置，螺栓压附住所述陶瓷基板、并将陶瓷基板固装于所述PCB上的螺母，所述陶瓷基板的两侧内凹形成导向槽，导向槽使得整个固接只占用PCB表面小部分空间，且无需将PCB挖穿而影响走线，大大节约了布板空间；

所述第一镀金铜盘阵列的镀金位置设置有焊球阵列，所述焊球阵列和第二镀金铜盘阵列的镀金位置通过回流焊方式焊接连接，实现电信号连接；

所述第一镀金铜盘阵列、第二镀金铜盘阵列之间设置有弹片连接器，所述弹片连接器用于确保和上下之间的镀金位置的充分接触，确保连接稳固可靠；

所述热电制冷器的朝向第一壳的主散热面布置，确保散热性能良好；

所述金属热沉为导热系数较高且热膨胀系数较低的金属材料、具体为钨铜材质；

所述陶瓷基板通过胶结构固定于所述金属热沉的第一表面，所述热电制冷器通过贴片和粘胶的结构固定于金属热沉的对应安装槽内，所述热电制冷器的贴合于金属热沉的表面涂有导热胶，从而确保热电制冷器的散热面与钨铜热沉之间导热良好。

采用本实用新型后，将激光器和陶瓷基板共同集成在金属热沉上，保证了贴片、打线工艺可靠性，并提高了PCB元件及电路布板空间；且陶瓷基板另一端与PCB之间采用镀金铜盘的镀金位置互相直接或间接接触连接、且将陶瓷基板和PCB进行固定连接，其占用PCB面积小，节省了焊接所需空间，连接器连接可靠性更高，信号传输质量更好；综上，其使得光模块元器件及配套电路有足够的布板空间，同事保证了光芯片散热良好，并且封装结构简易可靠。

附图说明

图1为本实用新型的光模块机构的爆炸图结构示意图；

图2为本实用新型的光器件的立体图结构示意图

图3为本实用新型的陶瓷基板与PCB具体连接方式的爆炸示意图；

图中序号所对应的名称如下：

第一壳1、第二壳2、光器件3、PCB4、电芯片5、光口6、电口7、激光器8、光学透镜9、光隔离器10、光纤阵列11、热电制冷器12、陶瓷基板13、金属热沉14、光纤15、金线16、第一镀金铜盘阵列17、第二镀金铜盘阵列18、主散热面19、螺母20、螺栓21、导向槽22、弹片连接器23。

具体实施方式

一种光模块结构，见图1-图3：其包括第一壳1、第二壳2、光器件3、PCB4,第一壳1、第二壳2组合拼装后的腔体内布置PCB4，PCB板4上布置有光器件3、电芯片5，PCB4的两端分别设置有光口6、电口7，光器件3具体包括激光器8、光学透镜9、光隔离器10、光纤阵列11、热电制冷器12、陶瓷基板13、金属热沉14，光口的6输出端设置有若干光纤15，光纤15的输出端接入光纤阵列11，光纤阵列11、热电制冷器12、光隔离器10、陶瓷基板13均通过粘胶结构固定于金属热沉14的对应位置，激光器8贴片贴装于热电制冷器12的对应表面布置，激光器8的对应输出端通过金线16键合连接陶瓷基板13的对应接头部分，陶瓷基板13的外露于金属热沉14的另一端的朝向PCB4的端面排布有第一镀金铜盘阵列17，PCB4对应于第一镀金铜盘阵列17的对应位置排布有第二镀金铜盘阵列18，第一镀金铜盘阵列17、第二镀金铜盘阵列18的镀金位置重叠覆盖接触后、陶瓷基板13固压于PCB4的对应表面布置，激光器8与光纤阵列11之间设置有光学透镜9、光隔离器10，光学透镜9将激光器8发出的发散光穿过光隔离器10聚焦于光纤阵列11之中，实现光信号传输。

金属热沉14的非安装光器件的外露表面贴合第一壳体1的对应主散热面19布置，金属热沉14的另一表面贴合PCB4的对应表面布置，确保散热可靠充分；

激光器8键合焊盘与陶瓷基板13相应键合焊盘贴近对齐，以确保金线16长度尽可能短，保证高速信号传输性能。

具体实施方式一、见图3：PCB4上设置相应螺母20，螺母20通过SMT方式固定于PCB4上，已完成封装的光器件3的陶瓷基板13对位布置于螺母20的位置，螺栓21压附住陶瓷基板13、并将陶瓷基板13固装于PCB4上的螺母20，陶瓷基板13的两侧内凹形成导向槽22，导向槽使得整个固接只占用PCB4表面小部分空间，且无需将PCB4挖穿而影响走线，大大节约了布板空间；

第一镀金铜盘阵列17、第二镀金铜盘阵列18之间设置有弹片连接器23，弹片连接器23用于确保和上下之间的镀金位置的充分接触，确保连接稳固可靠。

具体实施方式二：第一镀金铜盘阵列17的镀金位置进行植焊球阵列，焊球阵列与第二镀金铜盘阵列18之间通过回流焊的方式进行焊接，以实现电信号连接。

具体实施过程中，热电制冷器12的朝向第一壳2的主散热面布置，确保散热性能良好；金属热沉14为导热系数较高且热膨胀系数较低的金属材料、具体为钨铜材质；陶瓷基板13通过胶结构固定于金属热沉14的第一表面，热电制冷器12通过贴片和粘胶的结构固定于金属热沉14的对应安装槽内，热电制冷器12的贴合于金属热沉14的表面涂有导热胶，从而确保热电制冷器的散热面与钨铜热沉之间导热良好。

其工作原理如下：将激光器和陶瓷基板共同集成在金属热沉上，保证了贴片、打线工艺可靠性，并提高了PCB元件及电路布板空间；且陶瓷基板另一端与PCB之间采用镀金铜盘的镀金位置互相直接或间接接触连接、且将陶瓷基板和PCB进行固定连接，其占用PCB面积小，节省了焊接所需空间，连接器连接可靠性更高，信号传输质量更好；综上，其使得光模块元器件及配套电路有足够的布板空间，同事保证了光芯片散热良好，并且封装结构简易可靠。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种光模块结构，其特征在于：其包括第一壳、第二壳、光器件、PCB,所述第一壳、第二壳组合拼装后的腔体内布置PCB，所述PCB板上布置有所述光器件、电芯片，所述PCB的两端分别设置有光口、电口，所述光器件具体包括激光器、光学透镜、光隔离器、光纤阵列、热电制冷器、陶瓷基板、金属热沉，所述光口的输出端设置有若干光纤，所述光纤的输出端接入所述光纤阵列，所述光纤阵列、热电制冷器、光隔离器、陶瓷基板均通过粘胶结构固定于所述金属热沉的对应位置，所述激光器贴片贴装于所述热电制冷器的对应表面布置，所述激光器的对应输出端通过金线键合连接所述陶瓷基板的对应接头部分，所述陶瓷基板的外露于所述金属热沉的另一端的朝向所述PCB的端面排布有第一镀金铜盘阵列，所述PCB对应于第一镀金铜盘阵列的对应位置排布有第二镀金铜盘阵列，所述第一镀金铜盘阵列、第二镀金铜盘阵列的镀金位置重叠覆盖接触后、所述陶瓷基板固压于所述PCB的对应表面布置，所述激光器与所述光纤阵列之间设置有光学透镜、光隔离器，光学透镜将激光器发出的发散光穿过光隔离器聚焦于光纤阵列之中，实现光信号传输。

2.如权利要求1所述的一种光模块结构，其特征在于：所述金属热沉的非安装光器件的外露表面贴合所述第一壳体的对应主散热面布置，所述金属热沉的另一表面贴合所述PCB板的对应表面布置。

3.如权利要求2所述的一种光模块结构，其特征在于：所述激光器键合焊盘与陶瓷基板相应键合焊盘贴近对齐。

4.如权利要求1所述的一种光模块结构，其特征在于：所述PCB上设置相应螺母，螺母通过SMT方式固定于PCB上，已完成封装的光器件的陶瓷基板对位布置于所述螺母的位置，螺栓压附住所述陶瓷基板、并将陶瓷基板固装于所述PCB上的螺母，所述陶瓷基板的两侧内凹形成导向槽。

5.如权利要求1所述的一种光模块结构，其特征在于：所述第一镀金铜盘阵列的镀金位置设置有焊球阵列，所述焊球阵列和第二镀金铜盘阵列的镀金位置通过回流焊方式焊接连接。

6.如权利要求1所述的一种光模块结构，其特征在于：所述第一镀金铜盘阵列、第二镀金铜盘阵列之间设置有弹片连接器，所述弹片连接器用于确保和上下之间的镀金位置的充分接触。

7.如权利要求1所述的一种光模块结构，其特征在于：所述热电制冷器的朝向第一壳的主散热面布置。

8.如权利要求1所述的一种光模块结构，其特征在于：所述金属热沉为导热系数较高且热膨胀系数较低的金属材料、具体为钨铜材质。

9.如权利要求1所述的一种光模块结构，其特征在于：所述陶瓷基板通过胶结构固定于所述金属热沉的第一表面，所述热电制冷器通过贴片和粘胶的结构固定于金属热沉的对应安装槽内，所述热电制冷器的贴合于金属热沉的表面涂有导热胶。

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