专利名称：具有多折叠柔性电路的高密度光纤模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有印刷电路板的光纤模块，尤其是具有软印刷电路板的光纤模块。
背景技术：
在该技术中，在光纤模块中软印刷电路板(FPCB)的使用是已知的。FPCB基本上由单层柔性绝缘材料组成，比如聚酰亚胺，在该绝缘层的至少一侧上基本上用铜来制造电迹线。柔性层同时作为电迹线的绝缘体和支撑载体。FPCB可包括超过一个的绝缘层，该绝缘层具有出现在任意层之间以及任意层外表面上的电迹线。为了从嵌入层发射信号以及向嵌入层发射信号，FPCB可包含导电贯通孔，其在现有技术中也称为通孔。FPCB超过刚性印刷电路板的优点是能够弯曲FPCB以适合各种小型的电子产品。图1说明了利用具有单个弯曲的FPCB的传统光纤模块。FPCB100上的电迹线用来携带往复于光电子芯片102和电子芯片104的电子信号到光纤模块底部上的电互连层108。光电子芯片102包括激光器或检波器，或者激光器和检波器；而电子芯片104包括激光驱动电路或接收电路，或者激光驱动电路和接收电路。电互连层108耦合光纤模块到大型的主机印刷电路板(未示出)。或者，到主机印刷电路板的电互连层108可以出现在该模块的后部114。主机板将基本上容纳任何数量的光纤模块。刚性块材料106能安装到靠近光电子芯片102和电子芯片104的FPCB100，以及另一刚性块材料110能安装到靠近电互连层108的FPCB以提供结构支撑。更多的电子接通电路或者光电接通电路110同样能够设置在刚性材料110上。
这里有三种功能组群的光纤模块发射器、接收器和收发器。在发射器中，携带信息的电子信号经互连层108进入，其使用激光驱动电路放大，并且使用激光芯片以光信号的形式发射。在接收器中，携带信息的光信号通过光电二极管接收，并通过电子电路放大，以经过互连层108输送到主机板。光纤收发器在相同的模块(外壳)中实现发射和接收功能。因为发射芯片和接收芯片之间的电串扰，在收发器上预定的要求比在发射模块和接收模块上预定的要求更严格。即，如果他们机械接近，那么在小尺寸的环境中，比如光纤模块，驱动激光器要求的大信号振幅和FPCB上电传输线容易与接收器的传感输出耦合。在光纤模块中电磁串扰是一困难的设计问题。该模块中信道间串扰和发射器与接收器间串扰能严重的降低光纤元件的性能。
在传统的FPCB中穿过弯曲的迹线密度受迹线的宽度、柔性电路板的厚度和层的数量限制。迹线和FPCB的机械特性与电特性对互连层到主机板的高速电特性有强烈影响。在高速设备中，已经研究过多种方法企图最大化迹线密度。在极高速系统中，必须控制(和固定)传输线阻抗以防止降低信号波形的信号反射，同时在两个迹线上基本上携带信息具有两个相反极性的信号，这两个迹线也称为差分信号迹线。基本上，高速信号迹线阻抗通过使用邻近带有信号迹线的层的至少一个导电层控制。在差分信号迹线上额外的限制是上述两个迹线上的信号传播延迟必须相等以防止引入跳动。而且，在大多数的应用中，携带差分信号的迹线不能相互电耦合，在这种情况下额外的接地迹线不得不引入到两个信号迹线之间。所有这些要求结果是设计中带有紧密控制传输线的阻抗和增加接地迹线和接地层的传播常数。为了减小这种系统的尺寸，设计人员有几个观点减少迹线宽度提高迹线的电阻和电抗来改变线的阻抗特性，该特性反过来能通过减少柔性电路的绝缘层厚度或者提高柔性电路材料的介点常数或者应用以上两者的结合来校正。减少迹线宽度增加了迹线损耗，其反过来降低了信号的整体性。因为每个新的高速信号层需要一接地面，所以提高高速信号层会成倍的增加FPCB的厚度。这样反过来提高了柔性印刷电路板的硬度并减少了弯曲率。因此具有更多层的FPCB更难弯曲和更难适合许多目前的光纤模块形状因数。增加更多的层也提高了使用通孔的需要。维持经过通孔的传输线阻抗和传播常数是非常困难和不容易校正的。而且，提高迹线密度会提高迹线间电串扰的可能性。因此，FPCB运行的条件和机械硬度集体地限制了能横越弯曲的迹线数量。
因此，需要利用柔性印刷电路板提高光纤模块的设计。改善FPCB应该不利用多迹线层在光电子芯片和电子芯片之间提供互连层和同时应该提供全部迹线组，该迹线组超出传统信号层柔性印刷电路板光纤模块设计仍能达到光纤模块的高速所要求的迹线传播必须的性能。本发明满足这一需要。
发明内容
用于光纤模块的柔性印刷电路板包括具有多弯曲的板，以形成带有多个侧面和一个底面的结构。FPCB中的迹线从光电子芯片，通过该FPCB的侧面横越到底部的模块互连层。多弯曲结构允许该FPCB支持比传统的单弯曲FPCB迹线更多的迹线，并且在光纤模块的前部其允许扇形编组超出从光电子芯片和电子芯片的信号迹线，从而减少两迹线之间的串扰。这种较高的数量的迹线提供带有单绝缘层FPCB和不需要交叉的路线，结果是改善的信号完整性超过传统的多层FPCB的信号完整性。
图1说明了具有单弯曲的传统柔性印刷电路板(FPCB)。
图2是利用根据本发明最佳实施例的FPCB的光纤模块的实施例放大图。
图3A和3B更详细地说明了本发明最佳实施例的FPCB204。
图3C说明了一没有弯曲的FPCB。
图4更详细地说明了FPCB、嵌片和外部罩壳。
图5说明了外部罩壳中的槽。
具体实施例方式
本发明提供用于光纤模块的一改善的柔性印刷电路板。介绍的以下描述能使所属领域的一般技术人员制造和使用本发明，并提供在专利申请和其要求的范围中。相对与最佳实施例的各种变化和其中的一般原理可以应用到其他实施例显然对所属领域的技术人员来说容易的。因此，本发明不是打算局限在所示的实施例，而是限定到与其中描述的原理和特征相关的最宽范围一致。
根据本发明，光纤模块包括一柔性印刷电路板(FPCB)，该电路板包括多个弯曲，以形成带有多个侧面和一底面的结构。FPCB中的迹线横越光电子芯片，通过FPCB的侧面，并到达底部的互连层。多弯曲结构允许FPCB支撑比传统地弯曲FPCB的迹线数量更高的迹线。通过仅有的一绝缘层、该绝缘层至少一侧面上的迹线的FPCB和不需要的交叉迹线提供这种高数量，以导致减少串扰和改善信号的整体性。多层的使用还将增加此数量。
减少串扰对于收发器模块是尤其重要的。根据本发明的FPCB允许发射迹线横越该FPCB的一侧面和接收迹横越线该FPCB的另一侧面。发射迹线和接收迹线之间的机械间隔比带有传统信号弯曲的FPCB的机械间隔更大，反过来减少了发射器与接收器之间的串扰。
为了更加详细地描述本发明的特征，请结合下面的描述并参考图2-5。
图2是利用根据本发明最佳实施例的FPCB的光纤模块的实施例放大图。光纤模块200包括一外部罩壳202、FPCB204和与该FPCB204相耦合的一嵌片208。光电子芯片和电子芯片210通过FPCB204中的开口与嵌片耦合。开口304在图3A中描述的更清楚。嵌片208接着与外部罩壳202耦合，这些还在下面描述。模块200还包括与FPCB204的互连层耦合的连接器206和电连接到与FPCB204的互连层耦合的光电子芯片和电子芯片210。模块200还包括与FPCB204耦合的垫片212、带有多个透镜与垫片212耦合的一光学平板214，和在光学平板214一面的一电磁辐射护罩216。模块200还包括与垫片耦合的转接器218。一喷嘴220与外部罩壳202耦合。
垫片212、光学平板214和护罩216还在题目是“用于光纤模块的光学平板”、序号一、领域一的美国专利申请中描述并转让给本申请的受让人。因此申请人合并这个共同审理中的专利申请以供参考。
图3A和3B更详细地说明了本发明最佳实施例的FPCB204。FPCB204包括具有用于光电子芯片和电子芯片210的一开口和用于耦合垫片214的多个孔洞314(图2)的一正面302。FPCB204首先在位置A弯曲，接着在位置B弯曲，以形成FPCB204的多个侧面306和一底面310。底面310包括两部分308。两部分308上有互连层312，其与连接器216耦合。FPCB204能够在终端316随意地向后弯曲，来支撑一可编程集成电路(未示出)，否则其不能固定到FPCB204的底面310。在优选的实施例中，柔性印刷电路板具有单层路线，该层从正面302到底面310横越侧面306。
图3C说明了一没有弯曲的FPCB。邻近位置A和B的弯曲用虚线表示。在位置A的弯曲定义出正面302。在位置B的弯曲定义出侧面306。两部分308一起形成FPCB204的底面310。
因为FPCB204弯曲形成侧面306并接着接着弯曲形成底面310，所以迹线能跨越从开口304中光电子芯片和电子芯片210到侧面306，并接着不需要相互交叉跨越到底面310上的互连层312。因为FPCB204的底面310由两部分308形成，所以单层FPCB204能够提供两倍于单层传统单弯曲FPCB迹线的迹线。不需要用多层迹线的带状线或通孔和不需要用交叉迹线，由FPCB204的迹线携带的信号改善了超过传统的单弯曲FPCB的迹线携带的信号。总之，FPCB204更易弯。
FPCB204使得用于收发器模块的信号质量显著提高。因为FPCB204弯曲形成两个侧面306，所以发射迹线能够横越FPCB204的一个侧面，并且接收路线能够横越FPCB204的另一侧面。这样增加了发射迹线和接收迹线之间的机械间隔，反过来降低了发射器与接收器的串扰。
图4更详细地说明了FPCB204、嵌片208和外部罩壳202。FPCB204的正面302与嵌片208耦合。带有FPCB204的嵌片208与外部罩壳202平面402耦合。在优选的实施例中，运用环氧树脂实现耦合。其他耦合方法是可能的。匹配嵌片208形状的开口404有助于引导嵌片208，并引导FPCB204到其外部罩壳202内的适当位置，并这样引导FPCB204到外部罩壳202内适当位置。如图5所示，当用这种方式耦合时，FPCB204的侧面306存在于外部罩壳202的墙中的槽406内。槽406提供结构性支撑给FPCB204的侧面306。具有这种机构的支撑，在不损坏FPCB204的情况下能够处理光纤模块200或外部罩壳202。外部罩壳202也用做散热片的功能，其热量从光电子芯片和电子芯片210传送到嵌片208，并接着传送到外部罩壳202。
除电绝缘层(未示出)外的热导体任意放置到外部罩壳202的表面402上并贴近嵌片208。这种介质层可以用来提高光电子芯片和电子芯片210的高频特性和接地特性，同时维持散热片的性能。
虽然FPCB的最佳实施例用图2所示的光纤模块描述，任何所属领域的普通技术人员会知道不违背本发明的精神和范围内FPCB可以和其他光纤模块使用。
本发明已经公开了一种用于光纤模块可改善的柔性印刷电路板。该FPCB包括带有一多弯曲的板，形成带有多个侧面和一底面的结构。FPCB中迹线从光电子芯片横越FPCB的多个侧面到底部的互连层。多弯曲结构允许FPCB支撑比信号传统弯曲FPCB的迹线数量更高的数量。这个更高的数量的迹线由单层迹线和不需要相互交叉迹线提供，其结果是提高信号完整性超过传统的多层FPCB的信号完整性。
虽然本发明已经根据所示的实施例做了描述，所属领域的任何普通技术人员会容易认识到实施例的变化和本发明的精神和范围内的变化。因此，所属领域的普通技术人员可以在不背离附加请求的精神和范围下进行许多变型。
权利要求
1.一种柔性印刷电路板，其包括多个导电迹线；上述电路板中的第一组弯曲，该第一组弯曲确定一前面；和上述电路板中的第二组弯曲，该第二组弯曲确定多个侧面和一底面，其中多个迹线从上述前面横越上述侧面到上述底面。
2.权利要求1中的电路板，其中上述前面成形用于耦合光与光电子芯片。
3.权利要求1中的电路板，其中上述底面包括多个互连层。
4.权利要求1中的电路板，其中多个导电迹线存在于单层电路板上。
5.权利要求1中的电路板，其中多个发射迹线横越第一侧面，多个接收迹线横越第二侧面。
6.一种光纤模块，其包括一柔性电路板，其包括多个导电迹线；上述电路板中的第一组弯曲，该第一组弯曲确定一前面；和上述电路板中的第二组弯曲，该第二组弯曲确定多个侧面和一底面，其中多个迹线从上述前面横越上述侧面到上述底面。
7.权利要求6中的模块，还包括电耦合到上述柔性印刷电路板前面的多个光电子芯片。
8.权利要求6中的模块，其中上述柔性印刷电路板的底面包括多个互连层。
9.权利要求6中的模块，其中上述柔性印刷电路板由一绝缘层组成，其中多个导电迹线设置在该绝缘层的至少一个侧面上。
10.权利要求6中的模块，其中多个发射迹线横越上述柔性印刷电路板的第一侧面，多个接收迹线横越上述柔性印刷电路板的第二侧面。
11.权利要求7中的模块，还包括一嵌片，其耦合到上述柔性印刷电路板的前面；以及一外部罩壳，其耦合到该嵌片耦合。
12.权利要求11中的模块，其中上述外部罩壳用做散热片，其中来自上述光电子芯片的热通过上述嵌片传递到上述外部罩壳。
13.权利要求11中的模块，其中上述外部罩壳包括多个槽，其中上述柔性印刷电路板的侧面设置在该槽内。
14.权利要求11中的模块，其中上述外部罩壳包括用于引导上述嵌片和上述柔性电路板到一期望位置的导件。
15.权利要求11中的模块，其中上述外部罩壳包括一面，其中上述嵌片耦合到该外部罩壳的面。
16.权利要求11中的模块，还包括一介质层设定在一光电子芯片和上述外部罩壳之间。
17.权利要求16中的模块，其中上述介质层导热以及电绝缘。
18.一种光收发器模块，其包括一柔性印刷电路板，其包括多个发射迹线，多个接收迹线，上述电路板中的第一组弯曲，该第一组弯曲确定一前面；和上述电路板中的第二组弯曲，该第二组弯曲确定第一侧面，第二侧面和一底面，其中多个发射迹线从该底面横越该第一侧面到该前面，其中多个接收迹线从该前面横越该第二侧面到该底面。
19.一种用于提供一柔性印刷电路板的方法，其包括以下步骤(a)在柔性印刷电路板中设置多个传导迹线；(b)弯曲该电路板来确定一前面；(c)接着弯曲该电路板确定多个侧面和一底面，其中上述多个迹线从该前面横越该侧面到该底面。
20.权利要求19中的方法，其中配置上述前面用于与光电子芯片耦合。
21.权利要求19中的方法，其中上述底面包括多个互连层。
22.权利要求19中的方法，其中上述柔性印刷电路板由一绝缘层组成，其中在该绝缘层的至少一侧面上设置上述传导迹线。
23.权利要求19中的方法，其中上述设置步骤(a)包括(a1)设定多个发射迹线和多个接收迹线。
24.权利要求23中的方法，其中弯曲步骤(c)包括，(c1)接着弯曲上述电路板来确定第一侧面，第二侧面和一底面，其中上述多个发射迹线从该底面横越该第一侧面到该前面，其中上述多个接收迹线从该前面横越该第二侧面到该底面。
25.权利要求19中的方法，其中还包括(d)将上述多个侧面插入一外部罩壳内的多个槽中。
全文摘要
一种用于光纤模块的柔性印刷电路板(FPCB)，其包括具有多个弯曲的一电路板，以形成具有多个侧面和一底面的结构。该FPCB中的迹线从光电子芯片横越该FPCB的侧面，到该底面的模块互连层。该多折结构允许该FPCB支撑高于传统的信号折FPCB迹线的迹线，并允许来自光纤模块前面的光电子芯片的信号迹线和电子芯片的信号迹线在外扇形编组，因此减少迹线之间的串扰。这种较高数目的迹线设有一单层绝缘层的FPCB且不需要相互交叉的迹线，以致于改善的信号完整性超过了传统的多层FPCB的信号完整性。
文档编号H01L29/16GK1777826SQ03810700
公开日2006年5月24日 申请日期2003年7月16日 优先权日2002年10月2日
发明者拉克诗曼·拉斯南, 刘伟明, 皮埃尔·莫茨, 云天祐, 黄孝徽 申请人:昂科公司