专利名称：印刷电路板组件及用于制造该印刷电路板组件的方法
技术领域：
本发明涉及印刷电路板组件和用于制造所述印刷电路板组件的方法。
背景技术：
因为在通信系统中的数据速率方面不断增长的需求，例如由于互联网，达到了在印刷电路板(PCB)之间使用电通信的极限。当经过电线以高频(例如25Gb/s或更高)在两个电气部件比如印刷电路板之间传输信息时，保证良好的信号完整性变得困难。为了回应这种带宽要求，高速系统现在使用光学波导光来传递光携带的信息。光使得能够改进两点之间的信息传递，因为光对干涉现象不太敏感。然而，电子基础设施(比如电信柜)依旧施用仍采用电携带的信息的印刷电路板。所以，必须在印刷电路板上施用这样的装置，即设计用于将光转换成电或将电转换成光并且用于将光引导进/出光学波导。为此，市场上已经有一些装置，比如光学收发器和有源光缆，其能够将光信号转换成电信号和将电信号转换成光信号。这些装置包括也称为光学引擎的有源部件，其功能是管控电/光信号转换。光学引擎包括具有电通路的基底，所述基底支撑被构造成用于将光信号转换成电信号和将电信号转换成光信号的光电部件。在使用中，所述光学引擎被安装至电子系统的印刷电路板。例如，印刷电路板可以是背板组件的母或子卡，或者有源光缆的印刷电路板。由专利文献W02010/010395已知一种由透明基底(例如玻璃、玻璃陶瓷、可形成光电波形(photoformable)的玻璃)制成的光学引擎。本发明的目的是提出改进的印刷电路板组件，其中光学引擎封装简单、有效且成本低。
发明内容
为此目的，根据本发明的印刷电路板包括:-光学引擎，具有用于以这样的方式承载至少一个光电部件的承载面，即从其射出或引导至其的光通过光学引擎传输；-印刷电路板，具有用于支撑光学引擎的支撑面。印刷电路板支撑面包括容置光电部件的至少一个部分的孔。承载面的至少一个周缘边沿通过倒装芯片结合而固定至支撑面的至少一个边沿，支撑面的所述边沿包围所述孔。利用此特征，光学子组件被固定至印刷电路板。有利地，光电部件 在子组件被固定至印刷电路板期间被保护免受热量损害。有利地，散热器覆盖光电部件并保护其免受污染。
本发明的其它特征和优点将从以下作为非限制性实施例提供的其实施方式之二的描述和附图中容易显现。其中:图1是根据本发明第一实施方式的印刷电路板组件的示意性侧视图；图2是根据本发明第二实施方式的印刷电路板组件的示意性侧视图；图3是示出用于制造根据本发明的印刷电路板组件的方法的步骤的图解；图4是根据本发明第三实施方式的印刷电路板组件的示意性侧视图；图5是根据本发明第四实施方式的印刷电路板组件的示意性侧视图；图6是根据本发明第五实施方式的印刷电路板组件的示意性侧视图；在不同的附图中，相同的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施例方式参见图1，根据本发明的印刷电路板组件2包括用于承载至少一个光电部件6的光学引擎4和构造成用于支撑光学引擎4的印刷电路板8，其也称为母板。光学引擎4包括两个堆叠的层10，12。这些层10，12由透明材料制成，例如塑料、模制的玻璃或熔融的石英。下层12的一个主面14设置有光电部件6和用于使光电部件相互连接的电迹16。这个主面14在下文中称为承载面14。 光电部件6通过倒装芯片结合而电联结并机械固定至电迹16。在本文中，光电部件6的附接至电迹16和下层12的面称为装配面18，相反的面称为背面20。光电部件6包括，除其它外，光发射光电装置，例如垂直腔面发射激光器(VCSEL)，和光接收光电装置，例如光电二极管或光检测器。光电部件6可电连接至被构造成用于驱动其的电子控制装置22。装置22也可以通过倒装芯片安装在引擎4的承载面14上。在图1的示意性图示中，仅一个光电部件6可见。实际上，光学引擎4承载着以行布置并可能地以行列布置的多个光电部件6。来自或去向光电部件6的光束在宽度方向上穿过光学引擎4。至少一个光束成形结构，通常为透镜，可以例如通过激光切割在光学引擎4内形成。例如，所述透镜配置成准直来自光电部件6和去往未示出的光学装置的光束，该光学装置例如配置成朝向光纤引导所述光束。印刷电路板8通常包括由环氧树脂预浸材料或玻璃纤维制成的基底26，在该基底的一侧或两侧上覆盖有薄铜箔27，该薄铜箔涂覆有焊接掩膜。在图1示出的实施方式中，电子部件(未示出)被安置在印刷电路板8的顶面30和底面32上。所述电子部件一般电联结至光电部件6和/或控制装置22。印刷电路板8包括被配置成容置光电部件6的孔34。光学引擎4通过倒装芯片结合而固定至印刷电路板8。尤其，光学引擎4的承载面14的一个部分通过倒装芯片结合而电气固定且机械固定至所述印刷电路板的支撑区域31的一个部分。根据本图示出的实施方式，承载面14的周缘边沿36通过倒装芯片结合而固定至包围印刷电路板的孔34的边沿38。孔34例如是矩形或方形。在改型中，电迹仅被安置在印刷电路板8的一个面上。根据另一改型，所述印刷电路板是多层电路板。在改型中，承载面14的边沿36的仅一侧通过倒装芯片结合而固定至所述孔的边沿38的一侧。根据图1示出的实施方式，散热器40被固定至光电部件6的背面20。附接材料41可以是例如带、热油脂、压敏粘合剂、胶或环氧树脂。散热器40可以是热沉或均热器。有利地，散热器40配置成在引擎4的边沿36倒装芯片结合至所述印刷电路板的边沿38期间冷却光电部件6和控制装置22。有利地，散热器40还在使用印刷电路板组件2期间冷却电子部件6和控制装置22。有利地，散热器40覆盖光电部件6并保护它们免受污染。根据图1所示实施方式，印刷电路板8包括用于容纳散热器40的腔42。所述腔42 接入(mouth in)孔 34。有利地，当考虑到孔34的面积和腔的面积为在平行于顶面30平面的平面中测量时，所述腔42的面积超过孔34的面积。本实施方式允许施用大的散热器40。这种情况下，散热器40的上周缘表面44可以进一步固定至形成在孔34和腔42之间的肩部46。在改型中，散热器40仅固定至肩部46而不固定至光电部件6的背面20。这种情况下，散热器40优选与光电部件6热接触以冷却所述光电部件。在改型中，孔34是通孔，并且散热器40容置在此通孔中。图1中，散热器40被 整个地安置在腔42内，使得所述印刷电路板的底面32是平的。在改型中，散热器40的仅一部分被安置在腔42内，其余部分形成相对于印刷电路板底面32的突出部。图2示意性示出本发明的第二实施方式。与第一实施方式相比，其主要区别在于印刷电路板8是多层电路板，即，该印刷电路板包括具有在两侧上涂覆有铜箔27的基底层26的第一印刷电路板48，和具有三层铜箔27及基底层26的第二印刷电路板50。锪平面或肩部52在孔34内形成，使得肩部52的顶面54与光学引擎4的承载面14相对。所述顶面54是铜箔27的顶面。光学引擎4的边沿36通过倒装芯片结合而固定至所述肩部52。有利地，肩部52和所述印刷电路板顶面之间的深度选择为与光学引擎4的厚度相同，使得所述印刷电路板组件是平的。参见图3，根据本发明的制造印刷电路板的方法包括以下步骤:-提供54具有承载面14的光学引擎4，所述承载面以这样的方式承载至少一个光电部件6，即，从光电部件6发出或引导光电部件6的光通过光学组件4传输；-提供56具有被构造成用于支撑光学引擎4的支撑区域31的印刷电路板；-在支撑面中形成58用于容置光电部件6的至少一个部分的孔；-通过倒装芯片结合将承载面14的至少一个周缘边沿36固定60至支撑区域31的至少一个边沿38，所述边沿38包围所述孔34 ；-将散热器40附接62至光电部件6的背面20;背面20是与光电部件6的装配面18相反的面。有利地，将承载面14的周缘边沿36固定至支撑区域31的边沿38的步骤与将散热器40附接至所述光电部件的背面20同时进行。
在改型中，所述方法包括在所述印刷电路板内形成肩部52的步骤，并且所述固定步骤是将承载面14的一个部分固定至肩部52的一个部分的步骤。图4示意性示出本发明的第三实施方式。与第二实施方式相比，其主要区别在于散热器40包括突起53。这个突起53具有被固定至电子控制装置22的平坦面。尤其，电子控制装置22具有被固定至光学引擎4的一个面和被固定至所述散热器的相反面。该突起的高度等于光电部件6和电子控制装置22之间的厚度差。在改型中，散热器40形成孔，该孔具有等于光电部件6的厚度和电子控制装置的厚度之间的差的深度；光电部件6被固定至这个孔的背面。图5示意性示出本发明的第四实施方式。本实施方式与第二实施方式相似。在这种情况下，光电部件6的厚度小于电子控制装置22的厚度，从而散热器40设置有位于光电部件6下方的突起53。该突起的平的端面被固定至光电部件6的背面20。该突起的高度等于光电部件6和电子控制装置22之间的厚度差。根据本实施方式，光学引擎4包括由透明材料制成的仅一个层10。光学引擎4包括反射装置64，其配置成将光束从光电部件6引导至平行于印刷电路板8的顶面30的平面，或将光束从平行于印刷电路板8的顶面30的平面引导至光电部件6。这个反射装置64相对于该印刷电路板的顶面30以45°角倾斜。这个反射装置64可以例如由激光切割制成。根据本实施方式，透镜24未在光学引擎4内构建。替代地，透镜66被固定或形成在光学引擎4的承载面14上。透镜66被构造成用于准直自激光器输出的光束。根据本实施方式，印刷电路板组件2还包括配置成在光束传输和接收期间冷却光学引擎4的第二散热器68。这个第二散热器68—方面被固定至与承载面14相反的光学引擎4的面70上，另一方面被固定至所述印刷`电路板的顶面30上。所述固定通过例如带、热油脂、压敏粘合剂、胶、环氧树脂、夹子或螺钉实现。第二散热器68可以是均热器或热沉。图5中，第二散热器68是阶梯状的。然而任何其它形状，像L形，都是适合的。图6示出的本发明第五实施方式类似于第四实施方式，除了第二散热器68设置有突出的反射装置72，其配置成适配光学引擎4的对应的腔74。反射装置72相对于顶面30成45°角倾斜，以将光束从光电部件6引导至平行于印刷电路板8的顶面30的平面，或将光束从平行于印刷电路板8的顶面30的平面引导至光电部件6。反射装置72例如是通过对所述第二散热器的突出部的一区域进行表面处理制得。腔74例如通过激光切割形成在光学引擎4内光电部件6的前方。反射装置72和腔74还形成定位元件，即，配置成相对于光学引擎4被动地定位第二散热器68的兀件。根据图6所不的实施方式,第二散热器68和光学引擎4包括辅助定位兀件76, 78。例如，销或凸起76可构建在第二散热器68中，并且对应孔78可形成在光学引擎4内。有利地，这些定位元件允许将第二散热器68迅速、简单并且准确地安装至光学引擎4。
权利要求
1.一种印刷电路板组件(2)，包括: -光学引擎(4)，其具有用于承载至少一个光电部件(6)的承载面(14);所述光电部件以从其发射或引导至其的光通过所述光学引擎(4)传输的方式固定至所述承载面(14); -印刷电路板(8)，其具有用于支撑所述光学引擎(4)的支撑区域(31)； 其中，所述印刷电路板支撑区域(31)包括容置所述光电部件(6)的至少一个部分的孔(34)，并且其中，所述承载面(14)的至少一个部分通过倒装芯片结合被固定至所述支撑区域(31)的至少一个部分。
2.根据权利要求1所述的印刷电路板组件(2)，其中，所述光电部件(6)的装配面(18)固定至所述光学引擎(4)，并且其中，第一散热器(40)附接至所述光电部件(6)的背面(20);所述背面(20)是与所述光电部件(6)的装配面(18)相反的面。
3.根据权利要求2所述的印刷电路板组件(2)，其中，所述第一散热器(40)的至少一个部分容置在所述印刷电路板(8)的孔(34)内。
4.根据上述权利要求1-3中任一项所述的印刷电路板组件(2)，其中，所述孔(34)是通孔。
5.根据上述权利要求2-4中任一项所述的印刷电路板组件(2)，其中，所述印刷电路板(8)包括接入所述孔(34)内的腔(42);所述腔(42)被构造成用于容纳所述第一散热器(40)。
6.根据权利要求5所述的印刷电路板组件(2)，其中，相对于平行于所述支撑区域(31)的平面测得的所述腔(42)的面积大于相对于平行于所述支撑区域(31)的平面测得的所述孔(34)的面积。
7.根据上述权利要求2-6中任一项所述的印刷电路板组件(2)，其中，所述第一散热器(40)是均热器。
8.根据上述权利要求2-6中任一项所述的印刷电路板组件(2)，其中，所述第一散热器(40)是热沉。
9.根据上述权利要求2-8中任一项所述的印刷电路板组件(2)，其中，肩部(46)在所述孔(34)内形成，并且其中，所述承载面(14)的至少一个部分固定至所述肩部(46)。
10.根据上述权利要求2-9中任一项所述的印刷电路板组件(2)，其中，所述散热器(40)固定至所述印刷电路板(8)。
11.根据上述权利要求2-10中任一项所述的印刷电路板组件(2)，其中，所述光学引擎(4)包括下述特征中的至少一个: -所述光学引擎具有透明的基底， -所述光学引擎包括光束成形结构(24)， -所述光学弓I擎承载着在其承载面(14 )上连接的电子控制装置(22 )和用于将所述电子控制装置(22)电连接至所述光电部件(6)的电迹(16)。
12.根据上述权利要求2-11中任一项所述的印刷电路板组件(2)，其中，所述承载面(14)的至少一个周缘边沿(36)通过倒装芯片结合而固定至所述支撑面(30)的至少一个边沿(38),所述支撑面(30)的边沿(38)包围所述孔(34)。
13.根据上述权利要求2-12中任一项所述的印刷电路板组件(2)，其中，所述第一散热器(40)包括具有平的端面的突起(53)，所述光电部件(6)的一个面固定至所述端面。
14.根据上述权利要求2-12中任一项所述的印刷电路板组件(2)，其中，所述光学引擎(4)的承载面(14)配置成承载电子部件(22)，并且其中，所述第一散热器包括具有平的端面的突起(53 )，所述电子部件(22 )的一个面固定至所述端面。
15.根据上述权利要求2-14中任一项所述的印刷电路板组件(2)，其中，还包括配置成冷却所述光学引擎(4)的第二散热器(68);所述第二散热器(68)被固定至所述光学引擎(4)和所述印刷电路板(8)。
16.根据权利要求15所述的印刷电路板组件(2)，其中，所述第二散热器(68)包括突出的反射装置(72)，其配置成将光束从所述光电部件(6)引导至平行于所述印刷电路板(8)的平面，或将光束从平行于所述印刷电路板(8)的平面引导至所述光电部件(6)，并且其中，腔(74)在所述光学引擎(4)内形成以容纳所述突出的反射装置(72)。
17.根据上述权利要求2-15中任一项所述的印刷电路板组件(2)，其中，所述光学引擎(4)包括反射装置(64)，其配置成将光束从所述光电部件(6)引导至平行于所述印刷电路板(8)的平面，或将光束从平行于所述印刷电路板(8)的平面引导至所述光电部件(6)。
18.根据上述权利要求15-17中任一项所述的印刷电路板组件(2)，其中，所述第二散热器(68)包括定位元件(76)，并且所述光学引擎(4)包括用于与所述定位元件(76)协作的互补定位元件(78)。
19.根据上述权利要求15-18中任一项所述的印刷电路板组件(2)，其中，所述第二散热器(68)是均热器 。
20.根据上述权利要求15-18中任一项所述的印刷电路板组件(2)，其中，所述第二散热器(68)是热沉。
21.一种用于制造印刷电路板组件(2)的方法，所述方法包括: -提供(54)具有承载着至少一个光电部件(6)的承载面(14)的光学引擎(4);所述光电部件以这样的方式固定至所述承载面(14)，S卩，从所述光电部件(6)发出/引导至所述光电部件(6)的光通过光学组件(4)传输； -提供(56)具有支撑所述光学引擎(4)的支撑区域(31)的印刷电路板(8)； -在所述支撑区域(31)内形成(58)用于容置所述光电部件(6)的至少一个部分的孔；以及 -通过倒装芯片结合将所述承载面(14)的至少一个部分固定(60)至所述支撑区域(31)的至少一个部分。
22.一种用于制造印刷电路板组件(2)的方法，所述方法包括: -提供(54)具有用于承载至少一个光电部件(6)的承载面(14)的光学引擎(4);所述光电部件以这样的方式固定所述承载面(14)，S卩，从所述光电部件(6)发出/引导至所述光电部件(6)的光通过光学组件(4)传输； -提供(56)具有支撑所述光学引擎(4)的支撑区域(31)的印刷电路板(8)； -在所述支撑区域(31)内形成(58)用于容置所述光电部件(6)的至少一个部分的孔；以及 -通过倒装芯片结合将所述承载面(14)的至少一个部分固定(60)至所述支撑区域(31)的至少一个部分。
-将散热器(40)附接(62)至所述光电部件(6)的背面(20);所述背面(20)布置成与所述光电部件(6 )的装配面(19 )相反；所述装配面(19 )是所述光电部件(6 )的固定至光学子组件(4)的面。
23.根据权利要求22所述的制造方法，其中，将所述承载面的一个部分固定(60)至所述支撑区域(31)的一个部分与将散热器(40)附接(62)至所述光电部件(6)的背面(19)同时进行。
24.根据权利要求22或23所述的制造方法，其中，所述制造方法包括在所述孔(34)内形成肩部(52)，并且其中，所述固定步骤(60)是将所述承载面(14)的至少一个周缘边沿(36)固定至所述肩部(46)的步骤。
25.根据权利要求22或23所述的制造方法，其中，所述固定步骤(60)是将所述承载面(14)的至少一个周缘边沿(36)固定至所述支撑区域(31)的至少一个边沿(38)的步骤，所述支撑区域(31)的边沿 (38 )包围所述孔(34)。
全文摘要
一种印刷电路板组件(2)，包括-光学子组件(4)，具有用于以这样的方式承载至少一个光电部件(6)的承载面(14)，即从其射出或引导至其的光通过光学子组件(4)传输；-印刷电路板(8)，具有用于支撑所述光学子组件(4)的支撑区域(31)；其中所述印刷电路板支撑区域(31)包括容置所述光电部件(6)的至少一个部分的孔(34)，并且其中所述承载面(14)的至少一个部分通过倒装芯片结合而固定至所述支撑区域(31)的至少一个部分。
文档编号H05K1/18GK103250471SQ201180058748
公开日2013年8月14日 申请日期2011年12月7日 优先权日2010年12月8日
发明者G·亚布雷, Y·斯特里科特 申请人:Fci公司