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TWI475271B - 光電轉換模組 - Google Patents

光電轉換模組 Download PDF

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TWI475271B
TWI475271B TW100110179A TW100110179A TWI475271B TW I475271 B TWI475271 B TW I475271B TW 100110179 A TW100110179 A TW 100110179A TW 100110179 A TW100110179 A TW 100110179A TW I475271 B TWI475271 B TW I475271B
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Eric Lin
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Pei Tsao
Yin-Tse Kao
Raheja Ashish
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Hon Hai Prec Ind Co Ltd
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Description

光電轉換模組
本發明涉及一種光電轉換模組。
大多數計算機和通訊網路都使用銅導線作為網絡數據傳輸的載體。銅線及節點之間都是以電信號的形式傳輸數據的，或許不同於其它的變化或信號放大，通過銅導線傳輸數據需要在節點處解碼。銅導線的缺點是頻寬較小，而且銅相對於光纖，傳輸信號的能力較弱。故，很多電腦和通訊網路包括因特網，都在用光纖代替銅作為傳輸介質。
光纖係用光波代替電信號來傳輸信號。譬如說，一種邏輯信號“1”可以描述成一段區間內的光脈衝，而另一種邏輯信號“0”則可以描述為這段區間內沒有光脈衝。另外，同一光纖可以同時傳輸多種顏色的光線，每種光線描述一個獨立的信號束。由於光線在光纖內佔用的空間相對於電線號在銅線的空間來說要小得多，所以光纖傳輸的頻寬要遠大於銅線。
儘管光纖的傳輸效率很高，但傳輸程序數據時還是會遇到實際的問題。信號在傳輸到計算機之前、期間以及之後，是存放於不同的介質中。由於現在還沒有技術來存放數據包，不久的將來，網路通訊公司在可能會在集成芯片與網絡節點之間使用光纖傳輸。要建立這樣的網絡，就需要光電轉換器，以實現光信號與電信號 之間的相互轉換。
理論上來說，這樣的光電轉換器需要使不同裝置間可以穩定可靠地連接，同時要求其體積較小。穩定的連接可以保證不會因中斷連接而導致轉換失敗的問題。光電轉換器體積小，則可以使高密集度的光纖安裝於印刷電路板上，從而提高更大的頻寬。
這種光電轉換器的設計雖然可以保障電學裝置和光學裝置連接穩定，但是各裝置的組裝將會很複雜。
如前所述，迫切需要提供一種簡單而緊湊的光電轉換模組，以實現光信號與電信號之間的轉換。
本發明之目的在於提供一種封閉的整合式光電轉換模組。
為實現前述目的，本發明之技術方案為提供一種光電轉換模組，其包括一封閉的殼體及複數光電轉換器。殼體只在下方和前方設有開口，殼體具有複數收容腔，收容腔至少由一個分隔肋隔開，每個收容腔定義了一個前端開口。複數光電轉換器分別收容於殼體對應的收容腔內，各光電轉換器包括光學引擎、光傳輸界面及電傳輸界面。光傳輸界面遮蔽了殼體的前端開口，當光電轉換模組安裝到印刷電路板上時，殼體容納並封閉光電轉換器。
與先前技術相比，本發明之光電轉換模組具有如下功效：殼體可以防止異物進入，同時減少外界的電磁干擾，而分隔肋則可減少各光電轉換器之間的串擾。
100‧‧‧光電轉換模組
200‧‧‧基板
1‧‧‧殼體
11‧‧‧收容腔
111‧‧‧前腔
112‧‧‧後腔
113‧‧‧開槽
12‧‧‧上壁
121‧‧‧凸板
122‧‧‧凹部
13‧‧‧後壁
14a‧‧‧側壁
14b‧‧‧分隔肋
15‧‧‧間隔壁
16‧‧‧切槽
17‧‧‧圓孔
18‧‧‧導引柱
19‧‧‧保持部
2a‧‧‧光電轉換器
2‧‧‧光學引擎模塊
21‧‧‧光纖模塊
210‧‧‧光傳輸界面
211‧‧‧光波導管
212‧‧‧光纖
213‧‧‧導引柱
214‧‧‧末端
22‧‧‧光學引擎
226‧‧‧凹槽
24‧‧‧電路板
241‧‧‧導電片
242‧‧‧低熱膨脹材料
243‧‧‧切口
244‧‧‧圓孔
27‧‧‧螺栓
3‧‧‧電插座
301‧‧‧上表面
31‧‧‧絕緣座
32‧‧‧端子
321‧‧‧接觸端
322‧‧‧連接端
33‧‧‧鎖持臂
331‧‧‧圓柱
332‧‧‧內表面
333‧‧‧外表面
334‧‧‧缺口
34‧‧‧扇形柱
341‧‧‧頂部
342‧‧‧凸部
35‧‧‧收容空間
36‧‧‧定位柱
第一圖係本發明光電轉換模組安裝於電路板之立體圖； 第二圖係本發明光電轉換模組之分解圖；第三圖係本發明光學引擎之立體分解圖；第四圖係第一圖自底面光學引擎之立體圖，其底面朝上；第五圖係本發明電插座之立體圖；及第六圖係本發明兩光電轉換器之立體分解圖。
下面結合圖示來詳細說明本光電轉換模組的具體實施方式。
請參照第一圖及第二圖，本發明揭示了安裝於基板(包括但不限於電路板)200的光電轉換模組，其包括殼體1及複數光電轉換器2a(本實施例包括4個光電轉換器)。每個光電轉換器2a包括一光學引擎模塊2及適用於BGA(觸點陣列封裝)的電插座3。光學引擎模塊2可拆卸地安裝於電插座3，兩者一併收容於殼體1中間隔開的收容腔11內。因此，殼體1與基板200配合以將光電轉換器2a封閉在其中，只將一用於光傳輸之光傳輸界面210暴露於殼體之前端，從而防止灰塵沾染靈敏的光學引擎模塊2及電插座3。
如第二圖所示，本實施方式中，殼體1係由金屬材料壓鑄製成的，其具有4個相同的收容腔11。殼體包括一水平的上壁12、一後壁13及兩側壁14a。殼體1還包括兩平行且相似於側壁14a的三個一體成型的分隔肋14b，從而形成4個平行排列的收容腔11，每一個收容腔向前貫穿，各收容腔11的側壁14a與分隔肋14b或相鄰分隔肋14b分別向內相對凸設有間隔壁15，各對間隔壁15之間形成一狹長的開槽113，各收容腔11被對應間隔壁15分為前腔111與後腔112。每個收容腔11的前腔111與後腔112通過開槽113相連通， 僅向前向下呈開口狀。光學引擎模塊2前端的光纖模塊21收容於前腔111，後端光學引擎22及電插座3則收容於後腔112。因此，各光電轉換器2a收容並保持於對應收容腔11內，以形成一個整體。光纖模塊21遮蔽了殼體1之前端開口，基板200則遮蓋殼體1之底面開口，這樣光電轉換器2a就封閉在殼體1內。在下文中，將要闡述光學引擎模塊2、電插座3及光電轉換器2a的組合。
如第三圖所示，光學引擎模塊2包括光纖模塊21、光學引擎22及電路板24。光纖模塊21內設置了複數光波導管211，並通過具有彈性的光纖212與光學引擎22相連。光纖模塊21還包括還具有一對突伸出光波導管211前端面之導引柱213。光學引擎22中設置了發射-接收裝置及實現光-電相互轉換之集成電路模塊(未圖示)。光纖末端214(參看第四圖)收容並固定於“V”字形之凹槽226內，將光纖212固定於光學引擎22。光學引擎22連接電路板24，以通過設置於電路板24底面之導電片241輸出信號。在較佳實施方式中，光學引擎22通過低熱膨脹材料242與電路板24永久性連接。低熱膨脹材料242可使光學引擎22與電路板24形成穩定的電性連接。所述電路板24進一步包括插座保持部及殼體保持部，插座保持部由四個縱向設置於電路板側面的半圓形切口243構成，三個圓孔244a、244b則構成了金屬殼體定位部，其中一個圓孔244a位於電路板24之遠離光纖模塊21的一端，而另外一對圓孔244b設置於電路板之靠近光纖模塊21的一端。前述具有彈性之光纖212亦位於電路板24。光學引擎22、光纖模塊21及電路板24形成一體，第二圖最為清楚。光學引擎22係控制中心，而光纖212則作為與其它印刷電路板上的光電轉換裝置交換數據的被動傳輸媒介，並具有光傳輸界面210，電路板24作為電傳輸界面。
請參照第五圖，電插座3具有方形絕緣座31及固定於絕緣座31的複數BGA端子32。該BGA端子32的接觸端321暴露於電插座的上表面301上，連接端322(標示在第二圖)則突出於絕緣座的下表面。四個鎖持臂33自絕緣座31的四角垂直延伸出來。每個鎖持臂33均具有一四分之三圓柱331及一90度缺口334。該缺口334位於絕緣座的對角線上。鎖持臂33還具有一直角內表面332及圓柱的外表面333。四個直角內表面332圍設形成方形收容空間35，外表面333則向外突出於絕緣座31。一四分之一扇形柱34位於缺口334內且與四分之三圓柱一體成型，該扇形柱34的半徑小於四分之三圓柱331。扇形柱34具有一錐形頂部341及突伸於收容空間35內的凸部342。結合第六圖，將電路板24向下按壓，切口243穿過凸部342，由此，凸部342抵壓於電路板24的上表面，以防止電路板24向上脫離電插座3。這樣電路板24就實現了固定於收容空間35內。一旦電路板24被夾住，電插座3的端子接觸端321與設置在電路板24下表面的導電片241接觸，可提供足夠的保持力以提供穩定的電傳輸通道。使用者施加於鎖持臂33向外的力，可以方便地把光學引擎模塊2移出收容空間35。
請參看第二圖及第六圖，金屬殼體1的後腔112相對側壁具有四個半圓形切槽16來收容圓柱331，同時後壁13及間隔壁15還設有3個圓孔17。三個螺栓27穿過電路板24的圓孔244a、244b，並插入金屬殼體1的圓孔17以將光學引擎22固定於後腔112內。一對可變形的導引柱18設置於前腔111的前側，且兩個導引柱18之間的距離略小於光纖模塊21的寬度，這樣光纖模塊21就可以牢固地夾持於兩個導引柱18之間。螺栓27可以在光學引擎模塊2組裝到電插座3之前裝入，也可以在該工序後裝入。絕緣座31自其底面對角向下 延伸出一對定位柱36，而分隔肋14b則自其底面向下延伸出兩個保持部19。該定位柱36配合於保持部19並安裝到基板200相對應的圓孔內。組裝時，定位柱36有助於引導光電轉換器2a與基板200對齊。保持部19設有螺紋孔，通過螺釘(未圖示)向下擰緊以安裝到印刷電路板上。電插座3的端子連接端322與基板200上對應的導電片對齊。金屬殼體1係一堅固的遮蔽體，可將所有元件包覆於其中，防止灰塵或水分進入而影響靈敏的光電元件之性能。所述將光電轉換模組100安裝到基板200的過程簡單、容易、可靠，並且減少了焊接及熔接等工序。此外，金屬殼體可以直接更多的光電元件固定於內部寬鬆的收容腔內。
參看第一圖最佳，金屬殼體1還可以用作散熱器，吸收集成電路生成的熱量並散到空氣中。上壁12的上表面向下凹設形成矩陣式且互相間隔的凸板121及凸板121之間凹部122。金屬殼體1還設有連接到印刷電路板的接地底架，以防止外界對光電轉換器模組的電磁干擾和射頻干擾。而分隔肋14b則可以用作遮蔽殼體，減少各光電轉換器2a之間的電磁干擾和射頻干擾。
縱上所述，本發明確已符合發明之要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅係本發明之較佳實施方式，本發明之範圍並不以前述實施方式為限，舉凡熟習本案技藝之人士援依本發明之精神創作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請範圍內。
100‧‧‧光電轉換模組
200‧‧‧基板
1‧‧‧殼體
121‧‧‧凸板
122‧‧‧凹部
2a‧‧‧光電轉換器
210‧‧‧光傳輸界面

Claims (8)

  1. 一種光電轉換模組，係固定於基板上，該光電轉換模組包括：殼體，其具有複數收容腔，該收容腔由上壁、後壁及一對側壁圍設成，且被至少一個分隔肋隔開，各前述收容腔的前方和下方為開口狀；及複數光電轉換器，其包括光學引擎模塊與電插座，該光學引擎模塊包括一光學引擎、一光傳輸界面及一電路板，該電路板設有複數導電片，該電路板向下按壓以鎖持於前述電插座，前述電插座包括複數端子，該等端子具有連接到前述基板的連接端及與之相對的接觸端，前述電路板可拆卸地組裝於前述電插座內，前述端子的接觸端與上述導電片接觸以實現電連接；其中該等光電轉換器收容於上述收容腔內，以使前述光傳輸界面暴露於前述殼體的前端。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光電轉換模組，其中前述殼體之上壁向下凹設形成複數用於散熱的凹部。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之光電轉換模組，其中前述殼體係金屬材質製成的。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之光電轉換模組，其中所述光傳輸界面為光纖，前述收容腔具有收容前述光纖的前腔及收容前述電路板的後腔。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之光電轉換模組，其中前述前腔設置了一對可牢固夾住前述光學引擎模塊之可變形導引柱。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之光電轉換模組，其中前述光學引擎組裝於前述電路板的上表面，而前述導電片則位於前述電路板的下表面。
  7. 一種光電轉換模組，係固定於基板上，該光電轉換模組包括： 一封閉的殼體，只在下方和前方設有開口，該殼體具有複數收容腔，該收容腔至少由一個一體成型的分隔肋隔開，每個前述收容腔定義了一個前端開口；複數光電轉換器，其分別收容於前述殼體對應的收容腔內，各前述光電轉換器包括光學引擎模塊及電插座，該光學引擎模塊包括光學引擎、光傳輸界面及電路板，該電路板向下按壓以鎖持於前述電插座；前述光傳輸界面遮蔽了前述收容腔對應的前端開口，當光電轉換模組安裝到前述基板上時，前述殼體容納並封閉前述光電轉換器。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之光電轉換模組，其中前述收容腔設置了一對可牢固夾住前述光學引擎模塊之可變形導引柱。
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