一种光模块的制作方法

本发明属于通信技术领域，具体地说，是涉及一种光模块。

背景技术：

随着光通信技术的推广及深入应用，光模块的需求与日俱增。

光模块的散热问题直接影响到产品的适用范围及寿命。目前市场上主流的psm4光模块主要是标准的qsfp28封装形式，受限于其封装方案，其工作温区仅为商业温区（0～+70℃），散热效果差，且封装体积相对较大（约17600mm），无法应用于一些小型化、耐高温等特殊场合。

技术实现要素：

本发明提供了一种光模块，解决了封装体积大、散热效果差的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种光模块，包括：

壳体，其包括上壳和下壳，所述上壳和下壳围成容纳空间；

pcb板，其位于所述容纳空间内，且所述pcb板包括刚板、第一柔板、第二柔板，所述刚板分别与第一柔板、第二柔板连接；所述第二柔板向上翻折与刚板层叠布设；在所述第二柔板的背面固定有金属加强板；

金属支撑板，其位于所述容纳空间内，且所述金属支撑板具有第一容纳槽和第二容纳槽；所述第二容纳槽位于金属加强板和刚板之间，用于安装金属加强板；所述金属支撑板的四周边缘形成有向上凸起的支撑台，所述支撑台与上壳抵接；

光发射组件，其安装在所述第一容纳槽内；且与所述第一柔板连接；

光接收组件，其固定在所述金属加强板上；且与所述第二柔板连接；

光纤带组件，其包括第一光器件、第二光器件、光纤带、光纤连接器，所述第一光器件与光发射组件通信，所述第二光器件与光接收组件通信，所述光纤带的一端连接第一光器件和第二光器件，所述光纤带的另一端连接光纤连接器。

进一步的，所述刚板的一侧边与第一柔板连接，所述刚板上与该侧边邻近的侧边连接第二柔板。

又进一步的，所述光发射组件包括若干个tosa组件，相适配的，所述金属支撑板具有若干个第一容纳槽，所述光纤带组件包括若干个第一光器件；所述若干个tosa组件对应放置在若干个第一容纳槽内，与若干个第一光器件对应通信。

更进一步的，所述第一容纳槽为开口朝上的半圆形槽。

再进一步的，所述若干个第一容纳槽平行且等间隔布设。

进一步的，所述第一柔板与刚板垂直布设，且在所述第一柔板上对应于每个tosa组件的位置形成有焊接孔，所述tosa组件与对应的焊接孔焊接在一起。

又进一步的，所述tosa组件与上壳抵接。

更进一步的，所述光接收组件包括接收芯片和驱动芯片，所述驱动芯片驱动接收芯片运行；所述第二柔板上形成有避让区，所述接收芯片和驱动芯片分别粘贴固定在金属加强板上与所述避让区对应的位置。

再进一步的，所述光模块还包括密封盖和固定件，所述密封盖具有卡爪，所述固定件具有卡槽；所述固定件焊接在金属加强板上与所述避让区对应的位置，所述密封盖罩设在所述接收芯片和驱动芯片上，且所述卡爪与卡槽卡接。

进一步的，所述金属支撑板靠近光纤带的一侧形成有支撑槽，所述光纤带的一端放置在所述支撑槽内，所述支撑槽的槽壁上具有卡孔，一卡接件与卡孔卡接，将所述光纤带的一端固定在支撑槽内。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的光模块，通过第二柔板与刚板层叠布设，扩展了pcb板的有效布板面积，使得壳体内结构紧凑，提高空间利用率，实现产品小型化封装，解决了封装体积大的问题；由于光发射组件安装在第一容纳槽内，与金属支撑板直接接触，光发射组件产生的热量可以直接传导至金属支撑板；光接收组件固定在金属加强板上，光接收组件产生的热量可以直接传导至金属加强板，通过金属加强板及时传导至金属支撑板，金属支撑板通过支撑台最终将热量及时传导至上壳，通过上壳将热量散发出去；金属支撑板既是整个光模块内部的结构支撑，又是光模块内部良好的导热通道，整个光模块散热效果好，散热效率高，扩大了光模块的适用范围。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明所提出的光模块的正面结构示意图；

图2是本发明所提出的光模块的背面结构示意图；

图3是图1的爆炸图；

图4是图1的剖面图；

图5是图3中pcb板的结构示意图；

图6是图3中光发射组件和光接收组件安装在pcb板上的示意图；

图7是图3中光纤带组件与光发射组件、光接收组件的连接示意图；

图8是图3中光接收组件与pcb板的安装示意图；

图9是图3中金属支撑板与pcb板的安装示意图；

图10是图3中光接收组件与光纤带组件的安装示意图；

图11是图3中光发射组件与光纤带组件的安装示意图；

图12是图3中上壳与下壳的安装示意图；

图13是图3中电连接器与下壳的安装示意图。

附图标记：

100、刚板；110、第一柔板；111、焊接孔；120、第二柔板；121、避让区；130、金属加强板；

200、驱动芯片；210、接收芯片；220、密封盖；230、固定件；

300、金属支撑板；310、第一容纳槽；320、第二容纳槽；330、支撑槽；340、支撑台；

400、光纤带；410、第二光器件；420、第一光器件；430、卡接件；440、光纤连接器；

500、tosa组件；510、tosa组件；520、tosa组件；530、tosa组件；

600、下壳；610、上壳；

700、螺钉；710、螺钉；720、螺钉；730、螺钉；

800、定位针；810、定位针；820、电连接器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖”、“横”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例的光模块，主要包括壳体、pcb板、金属支撑板300、光发射组件、光接收组件、光纤带组件、电连接器820等，参见图1至图13所示。壳体包括上壳610和下壳600，上壳610和下壳600围成容纳空间。

pcb板位于容纳空间内，且pcb板包括刚板100、第一柔板110、第二柔板120，刚板100分别与第一柔板110、第二柔板120连接；第二柔板120向上翻折与刚板100层叠布设；pcb板设计成该结构形式，既能扩展pcb板的有效布板面积，又能减小空间占用，结构紧凑，实现产品小型化封装。在第二柔板120的背面固定有金属加强板130，金属加强板130既用于支撑第二柔板120，提高第二柔板120的强度，也用于固定光接收组件，利于光接收组件的散热。在本实施例中，金属加强板130为铜合金材料，强度大，导热性能好。金属加强板130粘贴固定在第二柔板120背面。

金属支撑板300位于容纳空间内，且金属支撑板300具有第一容纳槽310和第二容纳槽320；第二容纳槽320位于金属加强板130和刚板100之间，用于安装金属加强板130，即第二柔板120、金属加强板130、金属支撑板300、刚板100层叠布设；金属加强板130粘贴固定在第二容纳槽320内；金属支撑板300的四周边缘形成有向上凸起的支撑台340，支撑台340与上壳610抵接，支撑台340起到支撑和传热的作用。

光发射组件安装在第一容纳槽310内，且与第一柔板110连接，与第一柔板进行信号传输。

光接收组件固定在金属加强板130上，且与第二柔板120连接，与第二柔板进行信号传输。

光纤带组件包括第一光器件420、第二光器件410、光纤带400、光纤连接器440，第一光器件420与光发射组件通信，第二光器件410与光接收组件通信，光纤带400的一端连接第一光器件420和第二光器件410，光纤带400的另一端连接光纤连接器440。

电连接器820作为光模块对外的电接口，装配在下壳600上的装配孔内，电连接器820与刚板100进行通信。为了确保电连接器820的触脚和刚板100之间连接良好，在电连接器820上形成有两个定位孔，相适配的，在刚板100上固定有两个定位针800和810，两个定位针与两个定位孔适配；电连接器820安装在装配孔内，定位针穿过对应的定位孔，保证电连接器820与刚板100连接良好。

光模块的信号接收过程：光纤连接器440接收外部的光信号，并传输至光纤带400，光纤带400将光信号传输至第二光器件410，第二光器件410与光接收组件耦合，将光信号传输至光接收组件，光接收组件将光信号转换为电信号，并发送至第二柔板120，第二柔板120将接收到的电信号发送至刚板100，刚板100将接收到的电信号发送至电连接器820。

光模块的信号发射过程：电连接器820接收外部的电信号，并将接收到的电信号发送至刚板100，刚板100将接收到的电信号发送至第一柔板110，第一柔板将接收到的电信号发送至光发射组件，光发射组件将电信号转换为光信号，并发送至第一光器件420，第一光器件420将接收到的光信号发送至光纤带400，光纤带400将光信号传输至光纤连接器440，光纤连接器440将光信号向外发送。

本实施例的光模块，通过第二柔板120与刚板100层叠布设，扩展了pcb板的有效布板面积，使得壳体内结构紧凑，提高空间利用率，实现产品小型化封装；由于光发射组件安装在第一容纳槽310内，与金属支撑板300直接接触，光发射组件产生的热量可以直接传导至金属支撑板300；光接收组件固定在金属加强板130上，光接收组件产生的热量可以直接传导至金属加强板130，通过金属加强板130及时传导至金属支撑板300，金属支撑板300通过支撑台340最终将热量及时传导至上壳610，参见图4所示，通过上壳610将热量散发出去；金属支撑板300既是整个光模块内部的结构支撑，又是光模块内部良好的导热通道，整个光模块散热效果好，散热效率高，扩大了光模块的适用范围。

本实施例的光模块，在较小的容纳空间内，通过充分利用空间，采用第二柔板120与刚板100叠加的形式以及设置金属支撑板，将光发射组件和光接收组件的热量直接传递到金属支撑板及壳体上，有效解决散热问题。

在本实施例中，刚板100的一侧边与第一柔板110连接，刚板100上与该侧边（与第一柔板110连接的侧边）邻近的侧边连接第二柔板120。即第一柔板110和第二柔板120位于刚板上邻近的两侧边，更加合理的利用容纳空间，提高空间利用率，进一步减小空间占用。

光发射组件包括若干个tosa组件，相适配的，金属支撑板300具有若干个第一容纳槽310，光纤带组件包括若干个第一光器件420；若干个tosa组件对应放置在若干个第一容纳槽310内，若干个tosa组件与若干个第一光器件420对应通信。将光发射组件设计成若干个tosa组件，可以根据壳体的容纳空间灵活布局，进一步提高空间利用率，减小容纳空间的体积。tosa组件能满足工业温区范围（-40℃~+85℃），可以应用在耐高温的场合。第一光器件420为lc插芯，lc插芯插接在tosa组件内，且粘接在一起，实现lc插芯与tosa组件之间光信号的传输。

第一容纳槽310为开口朝上的半圆形槽，既便于tosa组件装配在第一容纳槽310内，又能保证tosa组件与第一容纳槽310具有足够的接触面积，利于散热。

若干个第一容纳槽310平行且等间隔布设，使得壳体内的布局更加合理，进一步提高了空间利用率。

在本实施例中，光发射组件包括四个tosa组件：tosa组件500、tosa组件510、tosa组件520、tosa组件530；金属支撑板300具有四个第一容纳槽310，光纤带组件包括四个第一光器件420。四个tosa组件对应放置在四个第一容纳槽310内，四个tosa组件与四个第一光器件420对应通信。

第一柔板110与刚板100垂直布设，且在第一柔板110上对应于每个tosa组件的位置形成有焊接孔111，tosa组件与对应的焊接孔111焊接在一起，既实现tosa组件与第一柔板110之间电信号的传输，又使得第一柔板110与刚板100保持垂直状态，提高布局合理性和空间利用率。

在本实施例中，每个tosa组件与上壳610抵接，tosa组件的一部分热量可以直接传导至上壳610，另一部分热量经金属支撑板300传导至上壳610，进一步提高散热效率和效果。

光接收组件包括接收芯片210和驱动芯片200，驱动芯片200驱动接收芯片210运行，接收芯片210和驱动芯片200分别与第二柔板120连接通信；由于第二柔板120遮盖住金属加强板130，为了便于接收芯片210与驱动芯片200的安装，第二柔板120上形成有避让区121，以裸露出部分金属加强板130，接收芯片210和驱动芯片200分别粘贴固定在金属加强板130上与避让区121对应的位置，即金属加强板130上裸露出的位置。接收芯片210和驱动芯片200为裸片，热量可以直接传导至金属加强板130，散热效果好。接收芯片210与第二光器件410耦合，实现光信号的传输，第二光器410为fa光器件。

pcb板上的各发热器件，也可通过导热胶垫等导热界面材料将热量传导至金属支撑板300。

光模块还包括密封盖220和固定件230，密封盖220具有卡爪，固定件230具有卡槽；固定件230焊接在金属加强板130上与避让区111对应的位置，即金属加强板130上裸露出的位置，密封盖220罩设在接收芯片210和驱动芯片200上，用于保护接收芯片210和驱动芯片200，且卡爪与卡槽卡接，实现密封盖220和固定件230的固定。

金属支撑板300靠近光纤带400的一侧形成有支撑槽330，光纤带400的一端放置在支撑槽330内，支撑槽330的槽壁上具有卡孔，一卡接件430与卡孔卡接，将光纤带400的一端固定在支撑槽330内，支撑槽330和卡接件430起到支撑固定光纤带400一端的作用，避免光纤带400一端受力晃动。

刚板100与第一柔板110和第二柔板120一体成型或焊接在一起。

本实施例的光模块提出了一种小型化耐高温的非标准封装方案，其特点是封装体积小（约5686mm³，不足标准封装体积的三分之一），工作温度可达工业温区（-40℃~+85℃），在较小封装体积的条件下，将psm4光模块的工作温度范围提高到工业温区范围。电连接器选用lga弹片式电连接器，整个光模块采用螺钉固定在其他设备上，这种封装形式比标准封装的插拔形式更稳定可靠，抗振动性能优异。

本实施例的光模块，通过光发射组件和光接收组件的设计选择以及合理布局，实现小封装体积；通过合理选材及散热通道设计，尽可能降低封装热阻，提高散热效果，有效地解决了小封装体积下psm4协议光模块的散热问题，使其工作温区由标准封装的商业级温区提高到该封装形式下的工业级温区。

本实施例的光模块，可以突破该类型传统光模块的应用环境限制，使其应用于高温、高湿、高振动等各种恶劣环境；小型化的封装也极大提高其应用时的布局密度，使通信设备在缩小体积的同时提高通信带宽成为可能，对光通信水平的提升具有极大意义。

具体组装步骤为：

（1）接收芯片210和驱动芯片200粘贴在金属加强板130上，然后完成金丝键合，实现与第二柔板120的电气连接，参见图8所示。

（2）将金属支撑板300与金属加强板130通过导热粘接剂粘接在一起，金属加强板130固定在第二容纳槽320，参见图9所示。

（3）第二光器件410（fa光器件）与接收芯片210完成耦合后，在金属加强板130上焊接固定件230，盖上密封盖220进行裸片的防护，如图10所示。

（4）将tosa组件与第一柔板110焊接在一起，然后将四个lc插芯与四个tosa组件粘接在一起并盘纤，完成发射端光路的连接，参见图11所示。

（5）将上面完成的组件装入下壳600中，然后盖上上壳610，最后用四个螺钉700、710、720、730固定上下壳，如图12所示。在上壳610的四个角上形成有四个螺钉孔，在下壳600的对应位置也形成有四个螺钉孔，四个螺钉穿过对应的螺钉孔，将上壳600和下壳610固定在一起。

（6）将电连接器820固定在下壳600的装配孔内，参见图13所示。

应该指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。