CXP光模块及其制造方法与流程

本发明涉及光模块技术领域，特别是涉及一种CXP光模块及其制造方法。

背景技术：

现有的CXP光模块实现发射12路和接收12路共12路光电信号的转换和传输。由于空间有限，传统的电子设计方法无法实现CXP光模块的设计。

本申请人在长期研发当中发现一种现有技术的光模块是采用flip-chip(倒焊芯片工艺)的封装方式来实现产品的设计和制造，需要将光电器件组成的光引擎单独封装，然后通过软板等接口与印刷电路板连接，实现光模块的基本功能。由于采用flip-chip的封装方式，导致光模块的制造成本较高，工艺操作复杂。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种CXP光模块及其制造方法，能够降低制造成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种CXP光模块，其至少包括处理器、限幅放大器、探测器阵列、半导体激光器、垂直共振腔面射型雷射阵列、第一PCB板和第二PCB板，处理器、限幅放大器以及探测器阵列设置在第一PCB板上，半导体激光器和垂直共振腔面射型雷射阵列设置在第二PCB板上，其中处理器分别与限幅放大器和半导体激光器连接，探测器阵列与限幅放大器连接，半导体激光器与垂直共振腔面射型雷射阵列连接，垂直共振腔面射型雷射阵列与探测器阵列连接。

其中，限幅放大器和探测器阵列通过裸片封装在第一PCB板的第一表面上，处理器通过焊接固定在第一PCB板的第二表面上，其中第一表面与第二表面相对设置。

其中，限幅放大器和探测器阵列通过压焊与第一PCB板的焊盘连接。

其中，半导体激光器和垂直共振腔面射型雷射阵列通过裸片封装在第二PCB板上，并且通过压焊与第二PCB板的焊盘连接。

其中，第一PCB板和第二PCB板分别进行光电耦合、调试和测试，测试后的第一PCB板和测试后的第二PCB板通过电接口连接。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种CXP光模块的制造方法，CXP光模块至少包括处理器、限幅放大器、探测器阵列、半导体激光器以及垂直共振腔面射型雷射阵列，制造方法包括：

将处理器、限幅放大器以及探测器阵列设置在第一PCB板上；

将半导体激光器和垂直共振腔面射型雷射阵列设置在第二PCB板上；

其中，处理器分别与限幅放大器和半导体激光器连接，探测器阵列与限幅放大器连接，半导体激光器与垂直共振腔面射型雷射阵列连接，垂直共振腔面射型雷射阵列与探测器阵列连接。

其中，将处理器、限幅放大器以及探测器阵列设置在第一PCB板上，包括：

将限幅放大器和探测器阵列通过裸片封装在第一PCB板的第一表面上；

将处理器通过焊接固定在第一PCB板的第二表面上，其中第一表面与第二表面相对设置。

其中，将限幅放大器和探测器阵列通过裸片封装在第一PCB板的第一表面上，包括：

将限幅放大器和探测器阵列通过压焊与第一PCB板的焊盘连接。

其中，将半导体激光器和垂直共振腔面射型雷射阵列设置在第二PCB板上，包括：

将半导体激光器和垂直共振腔面射型雷射阵列通过裸片封装在第二PCB板上，并且通过压焊与第二PCB板的焊盘连接。

其中，制造方法进一步包括：

对第一PCB板和第二PCB板分别进行光电耦合、调试和测试；

将测试后的第一PCB板和测试后的第二PCB板通过电接口连接。

区别于现有技术的情况，本发明的CXP光模块通过处理器、限幅放大器以及探测器阵列设置在第一PCB板上，半导体激光器和垂直共振腔面射型雷射阵列设置在第二PCB板上，处理器分别与限幅放大器和半导体激光器连接，探测器阵列与限幅放大器连接，半导体激光器与垂直共振腔面射型雷射阵列连接，垂直共振腔面射型雷射阵列与探测器阵列连接，避免采用flip-chip的封装方式制造CXP光模块，降低制造成本，并且易于操作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，进一步可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1是本发明一实施例的CXP光模块的结构示意图；

图2是图1中第一PCB板的结构示意图；

图3是图1中第二PCB板的结构示意图；

图4是本发明另一实施例的CXP光模块的结构示意图；

图5是本发明一实施例的CXP光模块的制造方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图1所示，图1是本发明一实施例的CXP光模块的结构示意图。本实施所揭示的CXP光模块至少包括处理器(MCU，Microcontroller Unit)11、限幅放大器(LA，Limiting Amplifier)12、探测器阵列(PD Array)13、半导体激光器(LD)14、垂直共振腔面射型雷射阵列(VCSEL Array)15、第一PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)板16和第二PCB板17。其中，处理器11、限幅放大器12以及探测器阵列13设置在第一PCB板16上，半导体激光器14和垂直共振腔面射型雷射阵列15设置在第二PCB板17上。在其他实施例中，本领域的技术人员还可以利用前置放大器(TLA)替换限幅放大器12。

具体地，处理器11分别与限幅放大器12和半导体激光器14连接，探测器阵列13与限幅放大器12连接，半导体激光器14与垂直共振腔面射型雷射阵列15连接，垂直共振腔面射型雷射阵列15与探测器阵列13连接。处理器11用于控制限幅放大器12和半导体激光器14，其中在半导体激光器14接收到电信号时，电信号经过半导体激光器14和垂直共振腔面射型雷射阵列15转换为光信号，实现电信号到光信号的转换；在探测器阵列13接收到光信号时，探测器阵列13将光信号转换为电信号，电信号经过限幅放大器12转换为可传输的高速差分信号，实现光信号到电信号的转换。

本实施例的CXP光模块10采用COB(Chip on board)封装方式进行封装，COB封装方式为将裸芯片用导电或非导电胶粘附在互连基板上,然后进行引线键合实现其电气连接。

如图2所示，限幅放大器12和探测器阵列13通过裸片封装在第一PCB板16的第一表面161上，即限幅放大器12和探测器阵列13均采用裸片封装的封装方式固定在第一PCB板16的第一表面161上；裸片是指晶圆经过切割测试后没有经过封装的芯片，用于封装的压焊点，裸片可以通过绑定将芯片内部电路用金线与封装管脚连接，绑定后用黑色胶体将芯片封装，以节省成本。处理器11通过焊接固定在第一PCB板16的第二表面162上，即封装后的处理器11焊接在第一PCB板16的第二表面162上，其中第一表面161与第二表面162相对设置。

限幅放大器12和探测器阵列13均通过压焊与第一PCB板16的焊盘(图未视)连接，以使处理器11与限幅放大器12连接，限幅放大器12与探测器阵列13连接。

如图3所示，半导体激光器14和垂直共振腔面射型雷射阵列15均通过裸片封装在第二PCB板17上，即半导体激光器14和垂直共振腔面射型雷射阵列15均采用裸片封装的封装方式固定在第二PCB板17上。半导体激光器14和垂直共振腔面射型雷射阵列15通过压焊与第二PCB板17的焊盘(图未视)连接，以使半导体激光器14和垂直共振腔面射型雷射阵列15连接。

处理器11可通过I2C接口分别与限幅放大器12和半导体激光器14连接，并且通过限幅放大器12控制探测器阵列13实现电光调制，通过半导体激光器14控制垂直共振腔面射型雷射阵列15实现光电解调。

第一PCB板16和第二PCB板17分别进行光电耦合、调试和测试，即在处理器11、限幅放大器12以及探测器阵列13设置在第一PCB板16上后，对第一PCB板16进行光电耦合、调试和测试；在半导体激光器14和垂直共振腔面射型雷射阵列15设置在第二PCB板17上后，对第二PCB板17进行光电耦合、调试和测试。测试后的第一PCB板16和测试后的第二PCB板17通过电接口连接，以组装成CXP光模块10，进而降低了耦合和封装的难度，易于操作。

相对于现有技术中采用软板等接口与印刷电路板连接，本实施例通过电接口连接，避免软板连接，不需要光引擎的单独封装，进而降低制造成本。

本发明进一步提供另一实施例的CXP光模块。如图4所示，本实施例所揭示的CXP光模块20与上述实施例所揭示的CXP光模块10的不同之处在于：CXP光模块20进一步包括第一接口28和第二接口29。

第一接口28分别与处理器21、限幅放大器22以及半导体激光器24连接，即第一PCB板26和第二PCB板27通过第一接口28连接。第一接口28可为Interface接口，CXP光模块20通过第一接口28与电信号的传输线缆连接，限幅放大器22通过第一接口28传输高速差分信号，半导体激光器24通过第一接口28接收电信号。此外，第一接口28进一步发送控制信号给处理器21，以使处理器21根据控制信号控制限幅放大器22和半导体激光器24。

第二接口29分别与探测器阵列23和垂直共振腔面射型雷射阵列25连接。第二接口29可为MPO(Multi-fiber Push On，光纤连接器)，CXP光模块20通过第二接口29与光纤连接，探测器阵列23通过第二接口29从光纤接收光信号，垂直共振腔面射型雷射阵列25通过第二接口29发送光信号给光纤。

相对于上述实施例的CXP光模块10，本实施例所揭示的CXP光模块20的第一PCB板26和第二PCB板27通过Interface接口连接，节省成本。

本发明进一步提供CXP光模块的制造方法，本实施例所揭示的CXP光模块的制造方法在CXP光模块10的基础上进行描述。如图5所示，该制造方法包括以下步骤：

S51：将处理器11、限幅放大器12以及探测器阵列13设置在第一PCB板16上；

S52：将半导体激光器14和垂直共振腔面射型雷射阵列15设置在第二PCB板17上；

S53：对第一PCB板16和第二PCB板17分别进行光电耦合、调试和测试；

S54：将测试后的第一PCB板16和测试后的第二PCB板17通过电接口连接。

在步骤S51之前，该制造方法进一步包括：提供第一PCB板16和第二PCB板17。

在步骤S51中，将限幅放大器12和探测器阵列13通过裸片封装在第一PCB板16的第一表面161上，即将限幅放大器12和探测器阵列13均采用裸片封装的封装方式固定在第一PCB板16的第一表面161上，如图2所示。其中，裸片是指晶圆经过切割测试后没有经过封装的芯片，用于封装的压焊点，裸片可以通过绑定将芯片内部电路用金线与封装管脚连接，绑定后用黑色胶体将芯片封装，以节省成本。

将处理器11通过焊接固定在第一PCB板16的第二表面162上，即将封装后的处理器11焊接在第一PCB板16的第二表面162上，其中第一表面161与第二表面162相对设置。

将限幅放大器12和探测器阵列13均通过压焊与第一PCB板16的焊盘连接，以使处理器11与限幅放大器12连接，限幅放大器12与探测器阵列13连接。

在步骤S52中，将半导体激光器14和垂直共振腔面射型雷射阵列15均通过裸片封装在第二PCB板17上，即将半导体激光器14和垂直共振腔面射型雷射阵列15均采用裸片封装的封装方式固定在第二PCB板17上，如图3所示。

将半导体激光器14和垂直共振腔面射型雷射阵列15通过压焊与第二PCB板17的焊盘连接，以使半导体激光器14和垂直共振腔面射型雷射阵列15连接。

其中，处理器11分别与限幅放大器12和半导体激光器14连接，探测器阵列13与限幅放大器12连接，半导体激光器14与垂直共振腔面射型雷射阵列15连接，垂直共振腔面射型雷射阵列15与探测器阵列13连接。处理器11用于控制限幅放大器12和半导体激光器14，其中在半导体激光器14接收到电信号时，电信号经过半导体激光器14和垂直共振腔面射型雷射阵列15转换为光信号，实现电信号到光信号的转换；在探测器阵列13接收到光信号时，并将光信号转换为电信号，电信号经过限幅放大器12转换为可传输的高速差分信号，实现光信号到电信号的转换。

综上所述，本发明的CXP光模块通过处理器、限幅放大器以及探测器阵列设置在第一PCB板上，半导体激光器和垂直共振腔面射型雷射阵列设置在第二PCB板上，第一PCB板和第二PCB板通过电接口连接，避免软板连接，不需要光引擎的单独封装，进而降低制造成本，并且易于操作。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。