本申请要求2015年8月28日提交的美国临时申请号62/211,341的优先权的权益并且通过引用的方式并入本文。
本公开的技术涉及光学电路板组件，所述光学电路板组件具有包括玻璃基底和非玻璃基底以便光学连通的复合电路板。
背景技术：
具有光学波导的装置的益处包括极其宽的带宽和低的噪音操作。因为这些优点，具有光学波导的装置越来越多地用于各种应用，包括但不限于宽带语音、视频和数据传输。例如，采用光纤的光纤网络被开发并且用来通过私用网络和公用网络将语音、视频和数据传输传送给订阅者。
例如，可在数据分布中心或中心局中采用光纤以用于电信和存储系统应用。例如，这些应用包括但不限于诸如用于网页访问的服务器群和诸如用于备份存储目的的远程存储设备。然而，今天的网络仍使用安装在印刷电路板边缘处的收发器以便将光学信号转换成电信号并且反之亦然，诸如通信网络中的基于电的服务器刀片就是这样。随着带宽需求继续增加，将存在对通过将收发器定位在“板上”使得执行光学/电转换的收发器更靠近于处理器集成的电路来减少承载高速信号的电迹线的长度的需要。而且，将存在在电路板中提供光学迹线以便在电路板的边缘与收发器之间输送光学信号的需要。为了提供对设备(诸如服务器刀片)的有效管理和组织，它们被组织和安装在设备机架中。通过解释，设备机架包括导轨，所述导轨在垂直方向上延伸并且间隔开一定距离以支撑在垂直空间中设置在导轨之间的多个模块化外壳。模块化外壳被配置来支撑信息处理装置(诸如计算机服务器)、数据存储装置和/或呈服务器刀片形式(有时被称为卡)的其他电路。
常规的服务器刀片作为常规的印刷电路板(pcb)服务器刀片或卡形成。常规的服务器刀片或卡包括电迹线以便使安装在服务器刀片或卡上的电子部件互连。随着带宽需求的增加，存在对提供可传输高速光学信号的服务器刀片或卡的未解决的需要。
光纤接口还在更小的消费电子装置中被采用来提供光纤的增强的通信性能的益处。这类消费电子器件的实例包括但不限于个人计算机、笔记本计算机、平板计算机、数字摄像机、移动电话和其他移动装置。这些消费电子装置还采用在电子部件与设置在pcb中的电路之间路由电信号以便执行电子装置的操作的电路板(诸如印刷电路板(pcb))。随着对这些电子装置的带宽需求的增加，还存在对提供用于承载高速信号的解决方案的未解决的需要。
技术实现要素：
本发明公开了光学电路板组件，所述光学电路板组件包括复合电路板和与复合电路板光学连通的一个或多个透镜主体。复合电路板包括玻璃基底和至少第一非玻璃基底，其中第一非玻璃基底包括使玻璃基底的一部分暴露的至少一个切口。
在一个实施方案中，光学电路板组件包括复合电路板，所述复合电路板包括用于光学连通的至少一个光学迹线。光学迹线在复合电路板上包括一个或多个光学接口。光学电路板组件还包括一个或多个透镜主体。一个或多个透镜主体包括从配对面延伸到透镜主体的光学接口部分的至少一个光学通道。透镜主体的光学接口部分与复合电路板的相应的光学接口光学连通，并且一个或多个透镜主体包括阶梯式外形，所述阶梯式外形包括从光学接口部分向后延伸的平面安装表面。
在另一个实施方案中，光学电路板组件包括复合电路板，所述复合电路板包括用于光学连通的多个光学迹线。复合电路板包括端部部分，所述端部部分具有端部表面，并且多个光学迹线具有可在复合电路板的端部表面处进入的相应的端部部分和在复合电路板上布置在一个或多个光学接口处的相应的端部部分。光学电路板组件还包括至少一个透镜主体，所述至少一个透镜主体包括从配对面延伸到透镜主体的光学接口部分的至少一个光学通道。透镜主体的光学接口部分与复合电路板的光学接口中的一个光学连通。至少一个接收器主体附接到复合电路板，其中至少一个接收器主体与至少一个接收器主体对准，并且边框安装件附接到复合电路板。
在另一个实施方案中，光学电路板组件包括复合电路板，所述复合电路板包括用于光学连通的多个光学迹线。多个电路板光学迹线布置在复合电路板上的多个光学接口处。复合电路板具有带端部表面的端部部分，并且光学迹线具有可在复合电路板的端部表面处进入的端部部分。光学电路板组件还包括多个透镜主体，其中每个透镜主体包括从配对面到透镜主体的光学接口部分延伸的至少一个光学通道，其中透镜主体的光学接口部分与复合电路板的相应的光学接口光学连通。组件包括附接结构，所述附接结构包括多个开口并且固定到复合电路板，使得多个开口分别围绕多个透镜主体布置
另外的特征和优点将在接下来的详细描述中进行阐述，并且本领域的技术人员将借助于所述描述很容易理解或通过实践如书面描述及其权利要求书以及附图中描述的实施方案很容易认识其部分内容。
应理解，上述概述和以下详述仅是示例性的，并且意图提供用于理解权利要求的性质和特征的概观或框架。
包括附图以提供进一步理解并且所述附图并入本说明书并且构成本说明书的一部分。附图示出一个或多个实施方案并且所述描述用来解释各实施方案的原理和操作。如果不存在附图，那么相应地进行修改。
附图说明
图1是根据所公开的构思示出光学电路板组件的各种配置的后透视图。
图2a是包括玻璃基底和至少一个非玻璃基底的解释性复合电路板的分解图并且图2b是组装视图，所述玻璃基底和至少一个非玻璃基底可在本文所公开的光学电路板组件中使用。
图3是示出具有多个透镜主体的复合电路板的一部分的近视平面图(以及在右边的对应部分线条图)，所述多个透镜主体与复合电路板的光学迹线光学连通。
图4和图5是示出图3中描绘的透镜主体的细节的透视图。
图6和图7是适于所公开的构思的另一个透镜主体的透视图，所述另一个透镜主体包括与透镜主体形成一体以便允许与互补的光学连接器配对的接收器主体。
图8是示出光学电路板组件作为光学系统的一部分的解释性实例的透视图。
图9和图10是示出复合光学电路板作为光学电路板组件的一部分的部分分解图。
图11a-11c描绘图10的边框的各种视图。
图12是示出图8的与电缆组件的合适的光学连接器配对的光学电路板组件的组装的侧视图。
图13是根据所公开的构思的光学电路板组件的另一个示例性实例的透视图。
图14和图15是示出在附接到图13的光学电路板组件之前和之后的接收器主体的透视图。
图16是相应的光纤电缆组件的与图13的光学电路板组件的接收器主体配对的光学连接器的透视图，其中为清楚起见将光纤电缆和防护罩移除。
图17是光纤电缆组件的与图16的光学电路板组件的接收器主体配对的连接器的纵向横截面图。
图18是图13的安装到面板以及边框作为光学系统的一部分的光学电路板组件的透视图。
图19是图18的光学电路板组件以及图18的光学系统的其他部件的部分分解透视图，其中为清楚起见，将隔板移除。
图20是示出附接到复合电路板的透镜主体的光学电路板组件(以及在右边的对应部分线条图)的端部视图。
图21和图22是示出与图18的光学电路板组件的接收器配对的光纤电缆组件的光学系统的横向横截面图。
图23是示出与光学电路板组件的接收器配对的光纤电缆组件的图21和图22中描绘的光学系统的纵向横截面图。
图24和图25是图23的插入件(以及在中间的对应部分线条图)的透视图。
图26是铰接式接收器框架的透视图。
图27是示出具有铰接式接收器框架的又一个光学电路板组件的透视图。
图28是电缆组件与光学电路板之间的光学连接的示意图。
具体实施方式
图1是根据所公开的构思示出光学电路板组件1、1’和1”的各种配置的后透视图。电路板组件1、1’、1”具有设置在组件的前部端部部分4和后部端部部分5中的一个或多个处的相应的光学接口3以便与所公开的复合电路板形成光学连接性。出于给定应用，所公开的光学电路板组件的实施方案可如所希望的在复合电路板的一个或多个中间横跨部分和/或端部部分处具有光学连接。
光学电路板组件1包括光学接口3以及接收器7以便在复合电路板的相对的端部部分4、5上接收互补的配对光学连接器。光学电路板组件1’具有设置在前部端部部分4处的光学接口3以及接收器7，并且组件1’的后部端部部分5具有柔性系绳9，所述柔性系绳9从复合电路板与附接在系绳9的端部处的连接部(诸如插塞或接收器7)一起延伸以便使用合适的光学连接器形成光学连接。构思的变型包括复合光学电路板，所述复合光学电路板具有与“立体交叉”光学连接部附接的中间横跨部分和使复合电路板的一部分相交的跨接线。
构思的其他变型包括处于中间横跨部分或端部部分处的光学连接部，所述光学连接部使用能够转动或转向光学信号的透镜主体(诸如全内反射(tir)透镜主体)以便将光学信号耦合到复合电路板。光学电路板组件1”具有混合式光学接口3(诸如设置在前部端部部分4处用于连接到光学设备的面板或壁的接收器)，并且后部端部部分5具有带tir透镜主体的“立体交叉”光学连接部，所述“立体交叉”光学连接部具有柔性系绳9，所述柔性系绳9与附接到系绳9的相应端部的光学端口(诸如接收器或插塞7)一起延伸以便使用合适的光学连接器与另一个装置形成光学连接。“立体交叉”光学连接部还可包括通过将透镜主体的光学通道分支到一个或多个有区别的和/或不同的光学连接器中来附接到单一延伸部的多个连接器。
图2a(在上方)是包括玻璃基底12和至少第一非玻璃基底14的解释性复合电路板10(在下文为“电路板”)的分解图并且图2b(在下方)是组装视图。在所描绘的示例性实施方案中，第一非玻璃基底14(上部基底)被示出具有单侧的主平面面积a1，所述单侧的主平面面积a1由于在第一非玻璃基底14中使用一个或多个切口14a而小于玻璃基底12(中间基底)的单侧的主平面面积a2。如所描绘，第一非玻璃基底14包括设置在电路板10的相对端部上使电路板10的玻璃基底12的部分暴露的多个切口14a。至少一个切口14a可用于使透镜主体20与电路板10粗对准以便允许透镜主体20直接附接到玻璃基底12。作为另一部分，非玻璃基底14中的切口14a可用于为框架或安装件提供凸缘或附接点；然而，所公开的边缘框架部分和安装件部分可如所希望的附接在电路板的具有一个或多个基底的位置处。当然，所公开的电路板组件可如所希望的具有附接或层合在一起的多个基底，诸如附接到玻璃基底12的第二非玻璃基底14(图2a中的下部基底)。
电路板10具有用于光学连通的至少一个光学迹线ot，所述至少一个光学迹线ot在电路板10上包括一个或多个光学接口oi。光学接口oi被布置用于在一个或多个位置处与电路板10形成光学连接。光学接口oi可具有一个或多个光学迹线ot并且在电路板10上分组布置。例如，光学迹线ot可在电路板的一个或多个端部部分上以两个、四个、八个、十个或十二个光学迹线为一组布置。类似地，电路板的另一部分还可如所希望的诸如在中间横跨位置处包括一个或多个光学接口oi。如图所示，至少一个光学迹线ot可布置在玻璃基底12的一部分上。
例如，电路板包括具有端部表面13的端部11，并且光学迹线ot可具有可在电路板10的端部表面13处进入的端部部分(未标号)。光学迹线ot的端部部分可用于与电路板10光学通信。通过解释，光学电路板的另外的组件还可包括附接到光学迹线光学迹线ot的端部部分的一个或多个透镜主体或其他部件，使得相应的透镜主体的光学通道与电路板的光学接口oi光学连通。构思的另外的细节和实施方案在本文中论述。
存在用于在玻璃基底12上或中形成光学迹线(例如，光学波导)并且可与本文所公开的构思一起使用的各种方法。例如，玻璃基底12可具有使用物理或化学薄膜沉积写入的光学迹线ot并且可使用修改玻璃基底12的折射率(ri)(诸如离子交换或激光写入)以产生光学迹线ot的过程。形成光学迹线ot的其他方法也是可能的。这类方法的更加详细的实例在来自g.c.righini和a.chiappini的题为“glassopticalwaveguides:areviewoffabricationtechniques”opticalengineering53(7)，071819(2014年7月)的论文中给出，所述论文的内容通过引用的方式并入本文，
如图2a中所示，上部非玻璃基底14具有以阵列的方式布置在电路板10的相对端部处的多个切口14a。切口14a还可位于非玻璃基底14的中间横跨部分处以便在诸如图1中描绘的电路板中产生“立体交叉”位置。如图所描绘，电路板10可任选地具有多于一个非玻璃基底14，诸如玻璃基底12由非玻璃基底14构成的夹心构造。附接基底的一种方式是通过层合，但是用于电路板10的基底的任何合适布置或构造是可能的。例如，所公开的电路板还可使用多个玻璃基底12以便形成有区别的光学层和处于不同的光学层上的光学迹线/光学接口。另外，电路板还可在一个或多个基底中具有电路以便形成混合光学/电子电路板。例如，电路可通过使用附接到玻璃基底12的常规电路板来设置在非玻璃基底14上。非玻璃基底14上的电连接可在如本领域中已知的电路板10的表面或边缘、电衬垫或焊接件位置、销等处使电连接消除或滑动。另外，非玻璃基底14可如所希望的包括用于处理光电信号或其他电子和/或光学部件的一个或多个光子集成电路。
图3描绘具有一个或多个透镜主体20的解释性电路板10的一部分，所述一个或多个透镜主体20与电路板10的光学迹线ot光学连通，从而形成解释性光学电路板组件100。图4和图5是示出图3中描绘的透镜主体20的细节的透视图。图3的电路板10包括具有端部表面13的端部11，并且光学迹线ot可包括可在电路板10的端部表面13处进入的相应的端部部分(未标号)。光学迹线ot的相应端部部分与透镜主体20光学连通。如图28示意性地所示，互补光学连接器320可与透镜主体20光学连通以便与电路板10光学连通。
透镜主体20包括从配对面22延伸到透镜主体20的光学接口部分24的至少一个光学通道oc。透镜主体20的光学接口部分24设置在配对面22的后面并且与电路板10的光学接口oi协作以便在其之间进行光学通信。一个或多个透镜28可设置在配对面22处以用于耦合性能，但透镜主体上的其他位置可能用于透镜28。透镜主体20由合适的光学聚合物或类似物形成以便在其之间传播光学信号。用于将透镜主体20附接到电路板10的任何合适的方法和/或结构(诸如粘合剂、紧固件等等)是可能的。
主体20的一个或多个透镜28提供扩展的波束光学连接，所述扩展的波束光学连接向电路板10的光学接口提供基本上准直的光学波束。另外，主体20的透镜28并不需要使光纤或护套物理接触以用于光学连通。由于在光纤或护套之间不需要物理接触，因而所公开的构思与在光纤或护套之间需要物理接触以便进行光学连通的设计和构思相比，减少了电路板上的力。另外，扩展的波束光学连接提供更大的有效面积以用于光学连通并且较不易于产生污染物(诸如灰尘、污垢和碎屑)以及为横向和轴向对准提供更大的公差。
透镜主体20的光学接口部分24与电路板10的相应的光学接口oi光学连通。任何合适的对准技术(诸如主动和/或被动对准)可用于使透镜主体20的光学通道oc与电路板10的光学接口oi对准。例如，电路板10和/或透镜主体20可任选地包括用于在制造期间辅助对准的一个或多个对准基准25(诸如位于电路板10和/或透镜主体20上的标记和/或开口)。类似地，透镜主体20可包括与透镜主体20的光学接口部分24配准的一个或多个对准基准25。位于透镜主体20上的对准基准25允许使用机器视觉等来在对准期间用于精确置放。
如图所示，图4和图5的透镜主体20包括阶梯式外形21，所述阶梯式外形21包括从光学接口部分24向后延伸的安装表面23。类似地，用于将透镜主体20附接到电路板10的任何合适的方法和/或结构(诸如粘合剂等等)是可能的。因此，安装表面23提供基面以便使透镜主体20附接到电路板10；然而，位于透镜主体20上用于基面的其他结构和/或布置是可能的。
透镜主体20可在配对面22处任选地包括一个或多个对准特征部26以便与互补装置光学对准。如果多个对准特征部26被使用，那么它们可作为不同的对准特征部26被匹配(诸如孔或销两者)或失配。如由图4所描绘，这一光学主体20具有被配置为孔的第一对准特征部26和被配置为销的第二对准特征部26。透镜主体20在配对面22处包括一个或多个透镜28。尽管被描绘具有四个光学通道oc，并且每个光学通道oc具有光学透镜28，但是透镜主体20可具有任何合适的布置或构造。
例如，透镜主体20’可具有用于与电路板10对准和附接到电路板10的其他合适的构造。示例性地，图6和图7是适于所公开的构思的另一个解释性透镜主体20’的透视图。这一透镜主体20’包括用于辅助与互补光学连接器配对的与透镜主体20’形成一体的接收器主体30。接收器主体30与透镜主体20’形成一体减少了数目部份，但它可允许借助于接收器主体将力传递给电路板10。因此，透镜主体20’可具有从光学接口部分24’向后延伸以支撑负载和侧向力的其他类型的安装表面23’。通过解释，透镜主体20’具有安装表面23’，所述安装表面23’包括从光学接口部分24’向后延伸的狭槽27。狭槽27允许在电路板10的两侧上支撑透镜主体20’。
另外，透镜主体可具有用于固定透镜主体使得它与电路板光学连通的其他特征部。安装表面23或狭槽27的部分可包括用于接收粘合剂(诸如环氧树脂等)的一个或多个释放沟槽29。透镜主体还可具有用于插入粘合剂或使空气通风的一个或多个开口。透镜主体还可包括用于附接互补连接器等的闩锁窗口31。
图8-10描绘电路板10作为处于各种状态下的解释性光学电路板组件100的一部分。图8描绘光学电路板组件100作为光学系统500的一部分。光学系统500具有前部隔板510，在所述前部隔板510中透镜主体20是可进入的以便与互补光学连接器光学互连；以及处于后部处的背板以用于与另一个光学电路520光学附接。根据所公开的构思，光学系统的其他变型也是可能的。
图9和图10是示出光学电路板组件100的各部分在光学系统500的前部隔板510处的部分分解图。光学电路板组件100还包括一个或多个边框安装件110。至少一个边框安装件110允许边框与电路板组件100对准并且然后附接到边框安装件110。如图所描绘，边框安装件110附接到电路板10。边框安装件110可单个地安装到电路板10或可以是任选的支撑框架118的一部分以便保护电路板10并且向电路板10提供刚性。支撑框架118可如所希望的在电路板10的周边部分上方(诸如在一个或多个侧面上)延伸。支撑框架118可用作导引件以便将光学电路板滑动到光学系统500的导引件内的位置中。其他部件可用于保护电路板的边缘，诸如橡胶封边等。
如图10所描绘，接收器主体30在绕透镜主体20附接之前被示出。接收器主体30用于将透镜主体20的光学通道oc与互补连接器320的光学通道对准。当电路板被组装成光学系统500时，接收器主体30的一部分可延伸超过边框120。图11a-11c描绘示出边框120的细节的所述边框120的各种视图。如图所示，边框120具有诸如处于顶部和底部的一个或多个支柱121以及绕壁125布置在边框120的后侧以便使边框120与隔板510对准并且将边框120固定到隔板510的一个或多个闩锁123。
图12是示出与电缆组件300的合适的互补光学连接器320配对以便与其进行光学连通的光学电路板组件100的组装的侧视图。在这一实施方案中，边框120附接到边框安装件110，使得接收器主体30并不固定到隔板510或边框120。换句话讲，隔板510和边框130中的用于接收接收器主体30的相应的开口(未标号)大于接收器主体30的大小，使得接收器主体30并不由相应的开口限制。具体地，支柱121被接收在边框安装结构110的互补尺寸的孔中。一旦被组装，接收器主体30的一个端部就暴露在边框130下以便接收互补的光学连接器并且与电路板组件100形成光学连通。图28示意性地描绘在透镜主体20与互补的配对的光学连接器320之间的光学连接。
图13-17描绘根据本文所公开的构思的光学电路板组件200的另一个解释性实例的视图，所述光学电路板组件200类似于光学电路板组件100。图18-23描绘使用光学电路板组件200的光学电路板组件500。
图13描绘组装的光学电路板组件200并且图14和图15描绘在附接到光学电路板组件200之前和之后的接收器30。如图所描绘，光学电路板组件200包括具有一个或多个透镜主体20的电路板10，其中透镜主体20的相应的光学接口部分24与电路板10的相应的光学接口oi光学连通。一个或多个接收器30可绕相应的透镜主体对准并且附接到组件200。
在这一实施方案中，光学支撑框架118绕电路板10的整个周边延伸。支撑框架118可以是模块化的并且包括一个或多个工件。支撑框架118的前部部分118a包括具有一个或多个开口119a的附接结构119。附接结构119固定到电路板10，使得一个或多个开口119a分别绕相应的透镜主体20布置和/或对准，如图20最佳地所示。前部部分118a接收并固定接收器主体30并且前部部分118a使接收器主体30与相应的透镜主体20对准。前部部分118a可甚至形成在多于一个工件中，以抑制在透镜主体20的阵列上的公差累积。
接收器主体30可具有卡扣配合到第一部分118a的附接结构119的悬臂式闩锁臂32，但是其他合适的附接方法(诸如紧固件、粘合剂等)是可能的。接收器主体30具有穿过其的通路34并且接收器主体30的自由端部被配置用于接收互补光学连接器320以便形成光学连接。图16是描绘光纤电缆组件300的与接收器主体30配对的相应的光学连接器320的透视图。
图17是光纤电缆组件的与图16的接收器配对的光学连接器320的纵向横截面图，其中为清楚起见，将光纤电缆和防护罩从电缆组件移除。光学连接器320包括具有其与透镜主体20对准以便进行光学连通的光学通道的护套350以及用于与接收器主体30接合的连接器外壳380。可与所公开的构思一起使用的光学连接器类型的实例是可从hickory,nc的usconec获得的mxctm插塞连接器。尽管示出的光学连接器320使护套350向前偏置，但是其他合适的连接器可具有其他配置。
图18是示出安装到隔板510以及边框130的光学电路板组件200的透视图，并且图19是光学电路板组件200的部分分解透视图，其中为清楚起见将隔板移除。如图所描绘，光学插入件70可附接到接收器主体30并且用于使电路板的光学端口的公差变化相对于边框130和隔板510稳定并且容纳所述公差变化。
图20是示出透镜主体20的光学电路板组件200的端视图，所述透镜主体20可通过附接结构119的开口119a进入。如图所描绘，附接结构119在开口119a的每个侧面上具有凹陷部分(未标号)以便使接收器主体30的悬臂式闩锁壁32对准并且接收所述悬臂式闩锁壁32。凹陷部分和悬臂式闩锁壁32提供与透镜主体20的粗对准。接收器主体的接合面上的凸缘或框架可如所希望的用于提供与附接结构119的开口119a的精细对准和/或精细对准可由光学连接器上的结构(诸如连接器外壳)提供。
图21和图22是示出从不同角度的细节的与光学电路板组件200的接收器30配对的光学连接器320的横向横截面图。如图所描绘，可将插入件70插入边框130中并且附接到边框130以将光学电路板组件200固定到边框130。图23是沿纵向轴线截取的包括安装到面板的插入件的另一个光学电路板组件的横截面图。图24和图25是示出插入件70(以及在图中间的插入件的对应部分线条图)的细节的所述插入件70的透视图。
根据所公开的构思，零件和/或构造的其他变型是可能的。图26是铰接式接收器框架118a’的透视图。铰接式接收器框架118a’包括通过多个幅材部分123连结在一起的多个接收器30。幅材部分123是柔性的并且当将铰接式接收器框架118a’固定到电路板时，绕相应的透镜主体20重新定位每个单个接收器30允许具有一定角度。例如，定位卡具可用于绕每个透镜主体20精确地定位接收器30。因此，对在将铰接式接收器框架118a’与多个透镜主体20对准的情况下的公差累积存在较少的担忧。图27是示出包括铰接式接收器框架118a’的又一个光学电路板组件200’的透视图。
对本领域技术人员将显而易见的是，可在不背离本公开的精神或范围的情况下进行各种修改和变化。由于本领域的技术人员可结合本公开的精神和实质而想到对所公开的实施方案的修改组合、子组合和变化，因而本申请应被构成包括在所附权利要求及其等同物的范围内的任何内容。