光电连接器模块的制作方法

本公开涉及光电连接器模块，允许光信号线以不同于0°和90°的角度连接到印刷电路板(PCB)。

背景技术：

在许多电子应用中，必须将光信号线连接到印刷电路板(PCB)。为此，必须提供布置在PCB上的光学模块。这些光学模块一般还包括适当的光学连接器，相应的接口，用于将光信号从光缆传递到光子器件或者相反。光学模块例如是用于数据和通信应用的接收器、发射器、收发器和发射机应答器，被配置用于发射源自电信号的光信号和/或接收被改变成电信号的光信号。

在现有技术中已知的光学模块，比如BOA(板装光学组件)安装在PCB上并且垂直于PCB的平面接收或发射光。然而，本环境中的主要问题是由于光缆引导导致的高空间消费，因为在这种情况下连接角度(垂直于PCB的平面)是90°。在这里连接角度被定义为由被接收/发射的光与PCB的平面围成的角度。

平行于PCB的平面接收或发射光的系统(连接角度：0°，分别，180°)从US 6,867,377B2中已知了，其中柔性印刷电路板被用于与光学发射器模块连接。光学发射器被附接在柔性印刷电路板上、柔性印刷电路板的第一区域中。在第二区域中，柔性电路板被焊接到PCB。为了在平行于PCB的平面中发射光信号，光面琢石-形式的元件被放置在柔性电路板的第二区域中，并且第一区域被向上弯曲并且被附接到光面琢石形式的元件。然而，这些系统对于在单一PCB上设计光电连接器阵列来说是不合适的，因为第一行连接器将阻挡第二行连接器使其不能连接。

从WO 2012/097979 A1已知了以相对于PCT的平面定义的角度接收或发射光的光学模块，从而多个连接器可以阵列形式布置在一个PCB上。为此，具有第一和第二光耦合端口的光学耦合器被用于弯曲所发射和/或接收的光信号的光束路径。此光学耦合器被连接到放置在PCB上的已知光学模块。连接第一和第二光耦合端口的、位于光学耦合器内部的光引导构件使光转向从而其以预期的角度经过光学耦合器。然而，由于所述光信号的转向，会发生巨大的弯曲损失以及耦合损失，因为至少必须两个光学连接器。

因此，一个目的是提供光电连接器模块，其提供一种改进的连接方式，将已知的连接器(比如MT插针)以相对于PCB的平面不同于0°和90°的连接角度(即0°和90°之间，例如30°)连接至光学模块，以允许大数量的光电连接器系统被并行使用或以连接器阵列的方式使用，同时保持低高度的紧凑设计。优选地，光电连接器模块可以简单且成本经济的方式制造，并且应该最优选减少弯曲和光信号的耦合损失。再另外，光电连接器模块应提供改进的冷却机构。在阅读了下面的解释之后变得显然的这些和其它方面通过根据权利要求1的光电连接器模块解决了。

技术实现要素：

根据一个实施例，建议了一种光电连接器模块，其包括至少具有第一和第二区域的柔性电路板。柔性电路板例如可以由柔性塑料基板制成，比如聚酰亚胺，PEEK，PET或透明的导电聚酯膜，允许板顺从预期形状。

柔性电路板可以是提供一个或多个导电层的单层或多层柔性电路板。为了提供高灵活性和小弯曲半径，柔性印刷电路板优选比1mm薄，更优选比0.5mm薄并且更优选比0.2mm薄。柔性电路板的弯曲半径应小于3mm，优选小于1.5mm并且更优选小于0.5mm。

柔性电路板的第一和第二区域限定柔性电路板的该表面上的两个分离的区域。它们可以在柔性电路板的同一侧上或相反两侧上，但可能不在平行的平面中。第一和第二区域通过弯曲区域分开。

光电连接器模块还包括标准印刷电路板(PCB)，即不是柔性电路板，而是刚性的，用于机械支撑和电连接光电连接器模块的各电子部件。一般来说可选地，PCB的厚度大于2mm，更优选更大于3mm。PCB通过适当的电和/或机械连接技术，比如焊接、结合和/或(导电)胶粘附接到柔性电路板的第一区域。

光电连接器模块还包括发射源自电信号的光信号和/或接收被转换成电信号的光信号的光学模块。

光学模块通过适当的电和/或机械连接技术，比如焊接、结合和/或(导电)胶粘附接到柔性电路板的第二区域。所述第二区域可以与附接着PCB的柔性电路板第一区域在同一侧或相反侧，但在任何情况下不在平行的平面中。

光通过光学模块在垂直或平行于所述柔性电路板的第二区域的方向上接收和/或发射，使得不希望的弯曲损失被大幅降低。

为了使柔性电路板顺从预期的形状，光电连接器模块还包括至少具有第一和第二表面的刚性支撑结构。刚性支撑结构被设计用于承受在光电连接器插接过程中发生的连接力，而不会有任何实质变形。因此，刚性支撑结构优选由陶瓷，适当的热塑性材料比如PEEK、聚酰胺或聚酰亚胺或更优选由金属材料比如铝、铜或合金或它们的组合制成。

刚性支撑结构具有至少两个平面表面，它们围封出不同于0°和或90°的角度。换句话说，刚性支撑结构的第一和第二表面既不在同一平面内，也不相互平行(角度不同于0°)，它们也不相互垂直(角度不同于90°)。

刚性支撑结构的第一表面平行于印刷电路板(PCB)的平面布置。第一表面可被直接或间接附接到PCB。此外还可以将刚性支撑结构的第一表面与PCB相邻地布置在安装结构、比如光电连接器模块的壳体上，或部分布置在PCB上。

刚性支撑结构的第一表面的附接可以通过单纯的机械连接技术，比如胶粘、螺钉连接、卡接或任何其它适当的连接技术，或通过电机械连接技术、比如焊接进行。连接技术的组合也是可能的。

刚性支撑结构的第二表面被连接到柔性电路板、与柔性电路板的第二区域相反。换句话说，光学模块和刚性支撑结构的第二表面被定位成彼此相反并且被连接和附接到柔性电路板的相反两侧。

刚性支撑结构的第二表面到柔性电路板的连接可以通过单纯的机械连接技术，比如胶粘、螺钉连接、卡接或任何其它适当的连接技术，或通过电机械连接技术、比如焊接进行。连接技术的组合也是可能的。

一方面PCB和光学模块到柔性电路板的附接，另一方面柔性电路板到刚性支撑结构的连接，使光电连接器模块符合不同于0°和90°的角度。

因此，光信号可以相对于PCB的平面不同于0°和或90°的角度接收和/或发射，而不会出现不希望出现的光信号的转向问题。有利地，附加弯曲和耦合损失可被避免。此外，因为可变的连接角度，光缆和连接器阵列在单一PCB上的空间消费可被减小。

附图说明

下面参考附图，图中

图1是根据第一实施例的光电连接器模块的示意图；

图2是根据第二实施例的光电连接器模块的示意图；

图3是根据第三实施例的光电连接器模块的示意图；

图4是根据第四实施例的光电连接器模块的示意图；和

图5是根据第五实施例的光电连接器模块的示意图。

具体实施方式

图1示出了光电连接器模块的示意图，包括柔性电路板10，PCB 20，光学模块30和刚性支撑结构40。PCB 20被附接到柔性电路板10的第一区域11而光学模块30被附接到柔性电路板10的第二区域12。

刚性支撑结构40的第一表面41平行于PCB 20的平面。刚性支撑结构40的第二表面42被连接到柔性电路板、与柔性电路板10的第二区域12相反。如能够看到的，刚性支撑结构40的第一和第二表面围封成不同于0°和90°、即约50°的角度α。一般来说优选地，角度α在5°和85°之间，更优选在5°和70°之间，再更优选在8°和60°之间，甚至更优选10°和40°之间。技术人员将理解此角度的选择取决于光学模块的定向(这将参考图4更详细解释)。目的是被光学模块接收或发射的光的方向相对于PCB的平面具有5°和85°之间的角度，更优选5°和70°之间的角度，再更优选8°和60°之间的角度，甚至更优选10°和40°之间的角度。此构造允许低高度的非常紧凑的设计。

光学模块30可包括将从柔性电路板10接收的电信号转变成光信号33以及反之的发射和/或接收部分31。然后，光信号33通过光学端口32和连接器60引导到光学波导61。光学端口32可包括用于光引导的透镜或其它适当的光引导件，但优选不使光束弯曲。

在有利的实施例中，PCB 20具有能够将PCB 20连接到外部环境的电触头21。外部环境可以是另一个PCB，板中的插塞或控制柜或任何其它电路。经由电触头21，PCB 20可通过插接、焊接、结合和/或导电胶粘或任何其它适当技术进行电连接。电触头21可被平行于PCB的平面，或垂直于PCB的平面(例如参考图3)定向。

在又一实施例中，PCB 20可被配备有附加电部件，比如至少一个微控制器22和/或至少一个传感器23。此外，还可以为柔性电路板10提供电部件，比如至少微控制器和/或传感器(未示出)。传感器23可以是温度传感器(例如NTC)等。

在又一实施例中，支撑结构40是金属热沉。热沉可被设置有冷却翅片45用于最优化冷却性能。热在光学模块30中产生并且因此，热沉40被热耦合到光学模块30。在首选实施例中，柔性电路板在第二区域12的区域中提供孔以实现热沉40和光学模块30的直接接触。

在另一实施例中，热耦合通过柔性电路板10实现。热耦合可以通过使用传热膏、导热胶等得到增强。

在首选实施例中，光电连接器模块包括包含至少一个光学波导61的对应配对连接器60。配对连接器60优选是机械转换插针(MT插针)。

图2示出光电连接器模块的又一实施例的示意图，也包括柔性电路板10，PCB 20，光学模块30和刚性支撑结构40。图2(和图3，4和5)的实施例采用具有不同几何配置的实质上相同的零件，所以在下面相同的参考数字用于表示相似或实质上相同的元件。

图2的PCB 20被附接到柔性电路板10的第一区域11而光学模块30被附接到柔性电路板10的第二区域12。刚性支撑结构40的第一表面41直接附接到PCB 20并且平行于PCB的平面。刚性支撑结构40的第二表面42被连接到柔性电路板、与柔性电路板10的第二区域12相反，并且以相对于第一表面41(并且因此相对于PCB 20的平面)约60°的角度布置。在图2的实施例中，柔性电路板具有被附接到刚性支撑结构40的第三表面43的第三区域13，允许改进的热耦合。此外，通过将柔性电路板附接到刚性支撑结构的一个以上的表面，机械强度可以被增大。为了进一步增强柔性电路板10到PCB 20的附接的机械强度，柔性电路板10可另外在不同于第一区域的一区域处附接到PCB 20。

图3示出了光电连接器模块的又一实施例的示意图，包括柔性电路板10，PCB 20，光学模块30和刚性支撑结构40。为了增强刚性支撑结构40的热传递能力，刚性支撑结构40可被热耦合到光电连接器模块的壳体50。通过胶粘、焊接、螺钉连接、卡扣连接或任何其它适当的技术将刚性支撑结构40机械附接到壳体50而实现热耦合。热耦合可以通过使用传热膏、导热胶等增强。

图4示出了光电连接器模块的又一实施例的示意图，包括柔性电路板10，PCB 20，光学模块30’和刚性支撑结构40。模块30’和模块30之间的区别具体在于配对连接器60被耦合到该模块的定向以及因此被模块发射或接收的光的方向相对于PCB的平面的定向。图4的结构具有约25°的相对小角度α并且光的方向相对于PCB的平面的角度相同。通常优选地，不管光学模块是在垂直于(类似于图1中)还是平行于(类似于图4中)支撑结构的第二表面的方向上接收和/或发射光，支撑结构的第一和第二表面都应围封角度α，使得被光学模块发射和/或接收的光的方向相对于PCB的平面在5°和85°之间，更优选5°和70°之间，再更优选8°和60°之间，甚至更优选10°和40°之间。为了增强刚性支撑结构40的热传递能力，刚性支撑结构40是壳体50的一部分。因此，在刚性支撑结构中传导的热可被直接散逸到环境中。

图5示出了光电连接器模块的又一实施例的示意图，包括柔性电路板10，PCB 20，光学模块30和刚性支撑结构40。柔性电路板10和刚性支撑结构40整体被壳体50遮盖。该壳体还具有使来自/至光学模块30的光信号能够离开/进入光电连接器模块的孔51。孔51至少部分地接收连接器系统的连接器60。PCB 20至少部分地被壳体遮盖。在图示实施例中，壳体的下壁通过PCB 20形成。

在首选实施例中，光电连接器模块还包括附加热沉70。热沉70可具有表面结构，比如冷却翅片71用于改进冷却性能。热沉70通过胶粘、焊接、螺钉连接、卡扣连接或任何其它适当的附接机构附接到壳体50的外表面。热耦合可以通过使用传热膏、导热胶等增强。

在又一实施例中，热沉70可与壳体50一体地形成或可以是壳体50的至少一部分。

在这里介绍的实施例已经通过示例呈现，本发明不意于被限制于所公开的实施例。此外，上面描述的每个实施例的结构和特征可应用于在这里描述的其它实施例，除非以其它方式特别指出。相应地，本领域内的技术人员应认识到，本发明意于包含包括在本发明的实质和范围内的所有修改和可替代布置，该实质和范围例如通过附属权利要求阐明。