CN108267821A - 一种盒式光器件结构件及使用该光器件结构件的光器件、光模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光通信技术领域，具体涉及一种盒式光器件结构件、盒式光器件以及使用该盒式光器件结构件的光模块。该盒式光器件结构件，包括光连接端口、壳体和信号传输陶瓷件，光连接端口固定连接在壳体的一侧，信号传输陶瓷件固定连接在壳体的另一侧，信号传输陶瓷件的一端位于壳体内部、另一端位于壳体外部，信号传输陶瓷件内部设置有导线；信号传输陶瓷件位于壳体内部的一端设置有至少一层镀金焊盘面，以与壳体内部的芯片电连接；信号传输陶瓷件位于壳体外部的一端设置有至少一层镀金焊盘面，以与壳体外部的PCB板电连接，使用该盒式光器件的光模块中，光器件与PCB板之间的连接使用金线电连接。

Description

一种盒式光器件结构件及使用该光器件结构件的光器件、光 模块

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，具体涉及一种盒式光器件结构件、盒式光器件以及使用该盒式光器件结构的光模块。

背景技术

随着云计算和企业数据中心的快速发展，对100G、200G、400G等高速速率光器件、光模块的需求逐渐增加。在有限尺寸空间的光模块中集成更多、更高速率的光器件，并且易于大批量生产是当前高速率光模块大规划商业应用需优先解决的问题。现有的光模块中，光器件与PCB板间通过软板焊接连接，随着光器件速率、光器件集成度的提升，需要的连接焊盘数目不断增加，焊盘间的间距不断减小，采用软板焊接的焊接可靠性，光器件高速指标一致性大大降低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种盒式光器件结构件，使用该盒式光器件结构件的光器件的光模块中，光发射器件、光接收器件可为单独部件，可单独生产后再组装。光发射器件、光接收器件与PCB板的电连接能够通过金线连接，金线可由自动打线机完成，具有速度快，可靠性高，性能稳定的优点。

为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是：一种盒式光器件结构件，包括光连接端口、壳体和信号传输陶瓷件，所述光连接端口固定连接在所述壳体一侧，所述信号传输陶瓷件固定连接在所述壳体另一侧，所述信号传输陶瓷件一端位于所述壳体内部、另一端位于所述壳体外部，所述信号传输陶瓷件内部设置有导线；所述信号传输陶瓷件位于所述壳体内部的一端设置有至少一层镀金焊盘面，所述信号传输陶瓷件位于所述壳体外部的一端设置有至少一层镀金焊盘面。

本发明还提供一种盒式光发射器件，包括上述的盒式光器件结构件。

优选的，盒式光发射器件还包括设置在所述壳体内部的光发射组件，所述信号传输陶瓷件位于所述壳体内部的镀金焊盘面的高度与所述光发射组件中的芯片位置对应，所述信号传输陶瓷件位于所述壳体内部的镀金焊盘面的焊盘与所述光发射组件中的芯片采用至少一层金线焊接连接。

本发明还提供一种盒式光接收器件，包括上述的盒式光器件结构件。

优选地，盒式光接收器件还包括设置在所述壳体内部的光接收组件，所述信号传输陶瓷件位于所述壳体内部的镀金焊盘面的高度与所述光接收组件中的芯片位置对应，所述信号传输陶瓷件位于所述壳体内部的镀金焊盘面的焊盘与所述光接收组件中的芯片采用至少一层金线焊接连接。

本发明还提供一种光模块，包括上述的盒式光器件结构件。

本发明还提供一种一种光模块，包括上述的盒式光发射器件和/或上述的盒式光接收器件。

本发明还提供一种一种光模块，包括上述的盒式光发射器件、上述的盒式光接收器件、PCB板和光模块外壳，其特征在于，所述盒式光发射器件的一面与所述盒式光接收器件的一面采用贴合式设计，所述盒式光发射器件与所述盒式光接收器件采用面相对的方式固定在所述光模块外壳内部，所述盒式光发射器件通过信号传输陶瓷件与所述PCB板电连接，所述盒式光接收器件通过信号传输陶瓷件与所述PCB板电连接。

优选的，所述PCB板上设置有镀金焊盘，所述盒式光发射器件的信号传输陶瓷件的镀金焊盘与所述PCB板的镀金焊盘采用至少一层金线焊接连接，所述盒式光接收器件的信号传输陶瓷件的镀金焊盘与所述PCB板的镀金焊盘采用至少一层金线焊接连接。

优选地，所述盒式光发射器件和所述盒式光接收器件至少一面与所述光模块外壳导热贴合安装。

优选地，所述光连接端口是带尾纤式插芯套或者直接焊接式插芯套。

优选地，所述金线为圆形截面的金线或者带状金线。

本发明还提供一种一种光模块，包括上述的盒式光发射器件和上述的盒式光接收器件，所述盒式光发射器件和所述盒式光接收器件上下安装或者左右并排安装。

本申请与现有技术相比，其有益效果详细说明如下：本发明提供的盒式光器件结构件，包括光连接端口、壳体和信号传输陶瓷件，光连接端口固定连接在壳体的一侧，信号传输陶瓷件固定连接在壳体的另一侧，信号传输陶瓷件的一端位于壳体内部、另一端位于壳体外部，信号传输陶瓷件内部设置有导线；信号传输陶瓷件位于壳体内部的一端设置有至少一层镀金焊盘面，信号传输陶瓷件位于壳体外部的一端设置有至少一层镀金焊盘面。信号传输陶瓷件位于壳体内部的镀金焊盘面高度和焊盘位置根据壳体内部的芯片位置设置，以使信号传输陶瓷件位于壳体内部的焊盘与壳体内部的芯片电连接；信号传输陶瓷件位于壳体外部的金焊盘面高度和焊盘位置根据壳体外部的PCB板高度和PCB板布线需要设置，以使信号传输陶瓷件位于壳体外部的焊盘与壳体外部的PCB板上芯片电连接性能最优。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种盒式光器件结构件示意图；

图2为本发明实施例二提供的另一种盒式光器件结构件示意图；

图3为本发明实施例三提供的一种盒式光发射器件示意图；

图4为本发明实施例四提供的一种盒式光接收器件示意图；

图5为本发明实施例五提供的一种光模块示意图；

图6为本发明实施例六提供的另一种盒式光器件结构件示意图；

图7为本发明实施例七提供的一种盒式光发射器件示意图；

图8为本发明实施例八提供的一种盒式光接收器件示意图；

图9为本发明实施例九提供的一种光模块示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供一种盒式光器件结构件，包括光连接端口、壳体和信号传输陶瓷件，光连接端口固定连接在壳体的一侧，信号传输陶瓷件固定连接在壳体的另一侧，信号传输陶瓷件一端位于壳体内部、另一端位于壳体外部，信号传输陶瓷件内部设置有导线；信号传输陶瓷件位于壳体内部的一端设置有至少一层镀金焊盘面，信号传输陶瓷件位于壳体外部的一端设置有至少一层镀金焊盘面。

信号传输陶瓷件内部布局有导线，在壳体的内部，信号传输陶瓷件镀金焊盘面设置有镀金焊盘，在壳体的外部，信号传输陶瓷件镀金焊盘面也设置有镀金焊盘。信号传输陶瓷件在壳体内部、壳体外部的镀金焊盘面可为一层，也可为多层。镀金焊盘可以用金线焊接。壳体内的陶瓷传输件的镀金焊盘面与壳体外的陶瓷传输件的镀金焊盘面高度可根据需要设计，壳体外的信号传输陶瓷件的镀金焊盘面高度可能比壳体内的信号传输陶瓷件的镀金焊盘面高度低，也可以比壳体内的信号传输陶瓷件的镀金焊盘面高度高，或壳体内外的信号传输陶瓷件的镀金焊盘面高度为相同高度，以与外部PCB板对接。壳体与信号传输陶瓷件之间可以是焊料焊接，也可是胶粘接在一起。盖板用于将壳体顶面封闭。

信号传输陶瓷件与壳体间、壳体与盖板间可以使用焊接连接，并在壳体上焊接密封的光窗，可形成气密的光器件结构。信号传输陶瓷件与壳体间、壳体与盖板间也可使用胶粘接形成非气密性结构。

在上述的盒式光器件结构件中封装激光器、光学部件、感光芯片、隔离器、插芯套等成为光发射器件。在上述的盒式光器件结构件中封装感光芯片、跨阻放大器、光学部件、插芯套等成为光接收器件。

该光器件结构件中的光连接端口可使用带尾纤式插芯套，在光模块内部布局位置灵活，也可使用直接焊接式插芯套。

使用该盒式结构的光器件的光模块的内部，可以有一个该盒式结构的光器件或一对或多对该盒式结构的光器件。该盒式结构的光器件在光模块内部可以上下安装，也可左右并排安装。

一对或多对该盒式结构光器件的壳体、信号传输陶瓷件可匹配设计，以节省空间，匹配PCB板的位置。光模块的PCB板的一个表面或两个表面上设计有镀金焊盘。光发射器件与光接收器件可与PCB板一个表面或2个表面使用金线在焊盘间连接。

其中光发射器件的信号传输陶瓷件、光接收器件的信号传输陶瓷件与PCB板间的金线连接可为单层金线或多层金线。金线连接时可使用自动打线机实现。

以下结合附图对本发明实施技术方案进行描述，所描述的实施例仅仅为本发明的一部分实施方案，而不是全部实施方案。基于本发明中的实施方案，本领域技术人员得到的其他实施方案，都属于本发明所保护的范围。

如图1所示，本发明实施例一提供一种盒式光器件结构件，包括带尾纤的插芯套101，壳体11和第一信号传输陶瓷件121，带尾纤的插芯套101与壳体11的一侧固定连接，第一信号传输陶瓷件121设置在壳体11的另一侧，第一信号传输陶瓷件121的一端位于壳体11内部、另一端位于壳体11外部，第一信号传输陶瓷件121位于壳体11内部的一端呈台阶型，每层台阶的表面为镀金焊盘面，镀金焊盘面上设置有镀金焊盘，用于与壳体11内部的电子器件电连接；第一信号传输陶瓷件121位于壳体11外部的一端呈台阶型，每层台阶的表面为镀金焊盘面，镀金焊盘面上设置有镀金焊盘，用于与壳体11外部的电子器件电连接；第一信号传输陶瓷件121内部设置有导线，用于使壳体11内部的电子器件与壳体11外部的电子器件电连接。盒式光器件结构件还包括盖体13。该实施例中，第一信号传输陶瓷件121与壳体11另一侧的底部拼接连接，第一信号传输陶瓷件121位于壳体11内部一端的最低面低于壳体11的底面。

该实施例中，第一信号传输陶瓷件121、壳体11、盖板13形成封闭光器件腔体。该实施例中，壳体11外的镀金焊盘面高度比壳体11内的镀金焊盘面高度低，第一信号传输陶瓷件121底面低于壳体11底面。第一信号传输陶瓷件121在壳体11内部为2层镀金焊盘面，第一信号传输陶瓷件121在壳体11外部也为2层镀金焊盘面。带尾纤的插芯套101为该光器件结构件的光连接端口。

如图2所示，本发明实施例二提供另一种盒式光器件结构件，与实施例一的区别在于该光器件结构件的光连接端口为直接焊接式插芯套102。

如图3所示，本发明实施例三提供一种盒式光发射器件21，该光发射器件21由壳体11、第二信号传输陶瓷件122、盖板13形成封闭腔体。在该腔体内部，激光器141发射的前向光(单路或多路光)经准直透镜142(可为单透镜或为透镜组合)形成准直光，反向出光通过感光芯片143实现反馈。前向光通过波分复用解复用光部件144可以将多路光合成一束光，之后经过折光棱镜145到会聚透镜146上，会聚光斑通过隔离器147后进入到带尾纤的插芯套101中。

第二信号传输陶瓷件122位于光发射器件内部包括两层镀金焊盘面，每层镀金焊盘面均设置有镀金焊盘，一层阶梯上的镀金焊盘与感光芯片143通过金线连接，另一层阶梯上的镀金焊盘与激光器141通过金线连接，从而形成2层金线，该金线连接可通过打线机实现。

如图4所示，本发明实施例四提供一种盒式光接收器件22，该光接收器件的壳体11，第三信号传输陶瓷件123、盖板13形成光器件封闭腔体，通过带尾纤插芯套101实现光器件内外部光连接。壳体11内部由感光芯片151，光学部件：汇聚折光透镜152、波分复用解复用光部件153，折光棱镜154，准直透镜155以及跨阻放大器156等组成。该光接收器件22的第三信号传输陶瓷件123底面比壳体11底面高，该光接收器件22的底面尺寸可匹配图3中的光发射器件的接触面尺寸。

第三信号传输陶瓷件123位于光接收器件内部包括两层镀金焊盘面，每层镀金焊盘面均设置有镀金焊盘，一层镀金焊盘面上的镀金焊盘与跨阻放大器156通过金线连接，另一层镀金焊盘面上的镀金焊盘与感光芯片151通过金线连接，从而形成2层金线，该金线连接可通过打线机实现。

如图5所示，本发明实施例提供一种光模块，该光模块包括图3所示的盒式光发射器件21、图4所示的盒式光接收器件22和PCB板23。该实施例中，盒式光发射器件21与盒式光接收器件22采用底面相对的方式上安装固定，盒式光发射器件21的壳体底面和第二信号传输陶瓷件122底面，与盒式光接收器件22的壳体底面和第三信号传输陶瓷件123底面匹配设计贴合在一起，并匹配PCB板23的打线位置。通过光发射器件21的第二信号传输陶瓷件122和光接收器件22的第三信号传输陶瓷件123的设计，第二信号传输陶瓷件122、第三信号传输陶瓷件123可与PCB板23之间直接打金线24和金线25连接，分别形成了2层金线。在光模块的内部通过带尾纤插芯套可灵活与光模块的壳体安装。该实例中，光发射器件21、光接收器件22侧面和盖板面与光模块外壳导热贴合安装。

如图6所示，本发明实施例六提供另一种盒式光器件结构件，与实施一的盒式光器件结构件的区别在于，壳体11的底部设置有基板17，壳体11与带尾纤的插芯套101固定连接的连接处设置有光窗16。该盒式光器件结构件采用第四信号传输陶瓷件124，第四信号传输陶瓷件124与壳体11的侧面插接连接，第四信号传输陶瓷件124位于壳体11内部一端的最低面高于壳体11的底面。

基板17可以与壳体11为同种材料，也可为具有更高导热系数材料，以适应光器件散热的要求。壳体11与盖板13间也可增加焊接环便于焊接。第四信号传输陶瓷件124与壳体11间、壳体11与盖板13间可以焊接连接，并在壳体11上焊接密封的光窗16，可形成气密的光器件结构。该盒式光器件结构件的壳体11可以为陶瓷，可以与陶瓷信号传输陶瓷件为一个整体，陶瓷壳体通过增加的焊接环与盖板焊接。第四信号传输陶瓷件124与壳体11间、壳体11与盖板13间也可使用胶粘接形成非气密性结构。

该实施例中，第四信号传输陶瓷件124、壳体11、盖板13、基板17、光窗16形成封闭光器件腔体。第四信号传输陶瓷件124位于壳体11外部的镀金焊盘面高度比位于壳体11内部的镀金焊接面的高度低，第四信号传输陶瓷件124的底面低于壳体11底面。第四信号传输陶瓷件124在光器件内部为2层镀金焊盘面，器件外部也为2层镀金焊盘面。带尾纤的插芯套101为该光器件结构件的光连接端口，也可以采用直接焊接式插芯套为该光器件的光连接端口。

如图7所示，本发明实施例7提供一种盒式光发射器件26，该盒式光发射器件26由壳体11、第五信号传输陶瓷件125、盖板13、基板17形成封闭腔体。在该腔体内部，激光器141发射的前向光(单路或多路光)经准直透镜142(可为单透镜或为透镜组合)形成准直光，反向出光通过感光芯片143实现反馈。前向光通过波分复用解复用光部件144可以将多路光合成一束光，之后经过折光棱镜145到会聚透镜146上，会聚光斑通过隔离器147后进入到带尾纤的插芯套101中。

第五信号传输陶瓷件125采用陶瓷信号传输陶瓷件，第五信号传输陶瓷件125位于光发射器件内部包括两层镀金焊盘面，每层镀金焊盘面均设置有镀金焊盘，一层镀金焊盘面的镀金焊盘与感光芯片143通过金线连接，另一层镀金焊盘面上的镀金焊盘与激光器141通过金线连接，从而形成2层金线，该金线连接可通过打线机实现。

如图8所示，本发明实施例8提供一种盒式光接收器件27，该盒式光接收器件27的壳体11、第六信号传输陶瓷件126、盖板13、基板17、光窗16形成光器件封闭腔体，通过带尾纤插芯套101实现光器件内外部光连接。内部有感光芯片151，光学部件：汇聚折光透镜152、波分复用解复用光部件153，折光棱镜154，准直透镜155以及跨阻放大器156等组成。该光接收器件27的第六信号传输陶瓷件126下表面比壳体11下表面高，该光接收器件27的底面尺寸可匹配图7中的光发射器件的底面。

第六信号传输陶瓷件126位于光接收器件内部包括两层镀金焊盘面，每层镀金焊盘面均设置有镀金焊盘，第一层镀金焊盘面上的镀金焊盘与跨阻放大器156通过金线连接，另一层镀金焊盘面上的镀金焊盘与感光芯片151通过金线连接，从而形成2层金线，该金线连接可通过打线机实现。

如图9所示，本发明实施例9提供一种光模块，该光模块包括图7中的盒式光发射器件26、图8中的盒式光接收器件27和PCB板23。该实施例中，光发射器件26和光接收器件27采用底面相对的方式上下安装固定。盒式光发射器件26的壳体底面和第五信号传输陶瓷件125底面，与盒式光接收器件27的壳体底面和第六信号传输陶瓷件126底面匹配设计贴合在一起，并匹配PCB板23的打线位置。通过光发射器件26的第五信号传输陶瓷件125和光接收器件27的第六信号传输陶瓷件126的设计，第五信号传输陶瓷件125、第六信号传输陶瓷件126可与PCB板23之间直接打金线28和金线29连接，分别形成了2层金线。在光模块的内部通过带尾纤插芯套可灵活与光模块的壳体安装。金线可为圆形截面的金线，为了更高的带宽需求，也可使用带状金线。

盒式光器件结构件及其应用的整体设计提升了光器件、光模块的集成度，适应200G、400G及更高速率对封装结构的需求。具有大批量生产的可行性，可推动高速率100G、200G、400G等光模块的大规划商业化应用。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种盒式光器件结构件，其特征在于，包括光连接端口、壳体和信号传输陶瓷件，所述光连接端口固定连接在所述壳体一侧，所述信号传输陶瓷件固定连接在所述壳体另一侧，所述信号传输陶瓷件一端位于所述壳体内部、另一端位于所述壳体外部，所述信号传输陶瓷件内部设置有导线；所述信号传输陶瓷件位于所述壳体内部的一端设置有至少一层镀金焊盘面，所述信号传输陶瓷件位于所述壳体外部的一端设置有至少一层镀金焊盘面。

2.一种盒式光发射器件，包括权利要求1所述的盒式光器件结构件。

3.根据权利要求2所述的盒式光发射器件，其特征在于，还包括设置在所述壳体内部的光发射组件，所述信号传输陶瓷件位于所述壳体内部的镀金焊盘面的高度与所述光发射组件中的芯片位置对应，所述信号传输陶瓷件位于所述壳体内部的镀金焊盘面的焊盘与所述光发射组件中的芯片采用至少一层金线焊接连接。

4.一种盒式光接收器件，包括权利要求1所述的盒式光器件结构件。

5.根据权利要求4所述的盒式光接收器件，其特征在于，还包括设置在所述壳体内部的光接收组件，所述信号传输陶瓷件位于所述壳体内部的镀金焊盘面的高度与所述光接收组件中的芯片位置对应，所述信号传输陶瓷件位于所述壳体内部的镀金焊盘面的焊盘与所述光接收组件中的芯片采用至少一层金线焊接连接。

6.一种光模块，包括权利要求1所述的盒式光器件结构件。

7.一种光模块，包括权利要求2所述的盒式光发射器件和/或权利要求4所述的盒式光接收器件。

8.一种光模块，包括权利要求2所述的盒式光发射器件、权利要求4所述的盒式光接收器件、PCB板和光模块外壳，其特征在于，所述盒式光发射器件的一面与所述盒式光接收器件的一面采用贴合式设计，所述盒式光发射器件与所述盒式光接收器件采用面相对的方式固定在所述光模块外壳内部，所述盒式光发射器件通过信号传输陶瓷件与所述PCB板电连接，所述盒式光接收器件通过信号传输陶瓷件与所述PCB板电连接。

9.根据权利要求8所述的光模块，其特征在于，所述PCB板上设置有镀金焊盘，所述盒式光发射器件的信号传输陶瓷件的镀金焊盘与所述PCB板的镀金焊盘采用至少一层金线焊接连接，所述盒式光接收器件的信号传输陶瓷件的镀金焊盘与所述PCB板的镀金焊盘采用至少一层金线焊接连接。

10.根据权利要求8所述的光模块，其特征在于，所述盒式光发射器件和所述盒式光接收器件至少一面与所述光模块外壳导热贴合安装。

11.根据权利要求8所述的光模块，其特征在于，所述光连接端口是带尾纤式插芯套或者直接焊接式插芯套。

12.根据权利要求11所述的光模块，其特征在于，所述金线为圆形截面的金线或者带状金线。

13.一种光模块，包括权利要求2所述的盒式光发射器件和权利要求4所述的盒式光接收器件，所述盒式光发射器件和所述盒式光接收器件上下安装或者左右并排安装。