一种光模块的制作方法

本实用新型涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术：

在云计算，移动互联网，视频等新型业务和应用模式，均会用到光通信技术，光模块是光通信设备中的关键器件。光模块的速率也是越来越高，功耗也越来越高，光模块的散热设计变得非常重要。

传统光模块中，电路板上表面的透镜组件罩设于ic芯片(integratedcircuit集成电路)的上方，电路板的下表面与下壳体通过导热胶连接。传统光模块散热时，热量依次通过电路板、导热胶传输至下壳体。

由于上位机上设置有笼子，笼子上面设置有散热器。又由于散热器与上壳体之间的距离小于散热器与下壳体之间的距离，当光模块插入笼子时，散热器发出的气流率先进入上壳体。因此，当光模块通过下壳体散热时，散热效率低。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种光模块，提高了散热效率。

一种光模块，包括：

上壳体；

下壳体，与上壳体配合形成包裹腔体；

电路板，设置于包裹腔体中，且电路板与下壳体的距离小于电路板与上壳体的距离；

导热件，一端与上壳体连接，另一端与电路板的上表面连接，用于导热；

ic芯片，设置于电路板的下表面上，用于产生光信号，运行时产生热量；

透镜组件，设置于电路板的下表面上，罩设于ic芯片，用于改变光信号的传播方向。

有益效果：本实用新型提供了一种光模块，包括上壳体、下壳体，上壳体与下壳体形成包裹腔体。包裹腔体内设置有电路板，且电路板与下壳体的距离小于电路板与上壳体的距离。电路板的上表面连接导热件的一端，导热件的另一端连接上壳体。电路板的下表面上设置有ic芯片和罩设于ic芯片的透镜组件。ic芯片，用于产生光信号，运行时产生热量。透镜组件用于改变光信号的传播方向。由于ic芯片设置于电路板的下表面，且导热件连接电路板的上表面和上壳体，则ic芯片运行时产生的热量依次通过电路板、导热件传输至上壳体。由于上壳体与散热器之间的距离小于上壳体与散热器之间的距离，当热量传输至上壳体时，散热器发出的气流可以将热量快速散去，有效提高了散热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为光通信终端连接关系示意图；

图2为光网络终端结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种光模块结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供光模块分解结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的包裹腔体内的侧面示意图；

图6为本实用新型实施例提供的有两个透镜组件的光模块的部分结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的有四个透镜组件的光模块的第一种部分结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的有四个透镜组件的光模块的第二种部分结构示意图；

图9为本实用新型实施例提供的有四个透镜组件的光模块的第三种部分结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

光纤通信的核心环节之一是光、电信号的相互转换。光纤通信使用携带信息的光信号在光纤/光波导等信息传输设备中传输，利用光在光纤/光波导中的无源传输特性可以实现低成本、低损耗的信息传输；而计算机等信息处理设备使用的是电信号，为了在光纤/光波导等信息传输设备与计算机等信息处理设备之间建立信息连接，就需要实现电信号与光信号的相互转换。

光模块在光纤通信技术领域中实现上述光、电信号的相互转换功能，光信号与电信号的相互转换是光模块的核心功能。光模块通过其内部电路板上的金手指实现与外部上位机之间的电连接，主要的电连接包括供电、i2c信号、数据信号以及接地等；采用金手指实现的电连接方式已经成为光模块行业的主流连接方式，以此为基础，金手指上引脚的定义形成了多种行业协议/规范。

图1为光通信终端连接关系示意图。如图1所示，光通信终端的连接主要包括光网络终端100、光模块200、光纤101及网线103之间的相互连接；

光纤101的一端连接远端服务器，网线103的一端连接本地信息处理设备，本地信息处理设备与远端服务器的连接由光纤101与网线103的连接完成；而光纤101与网线103之间的连接由具有光模块200的光网络终端100完成。

光模块200的光口对外接入光纤101，与光纤101建立双向的光信号连接；光模块200的电口对外接入光网络终端100中，与光网络终端100建立双向的电信号连接；在光模块内部实现光信号与电信号的相互转换，从而实现在光纤与光网络终端之间建立信息连接；具体地，来自光纤的光信号由光模块转换为电信号后输入至光网络终端100中，来自光网络终端100的电信号由光模块转换为光信号输入至光纤中。

光网络终端具有光模块接口102，用于接入光模块200，与光模块200建立双向的电信号连接；光网络终端具有网线接口104，用于接入网线103，与网线103建立双向的电信号连接；光模块200与网线103之间通过光网络终端100建立连接，具体地，光网络终端将来自光模块的信号传递给网线，将来自网线的信号传递给光模块，光网络终端作为光模块的上位机监控光模块的工作。

至此，远端服务器通过光纤、光模块、光网络终端及网线，与本地信息处理设备之间建立双向的信号传递通道。

常见的信息处理设备包括路由器、交换机、电子计算机等；光网络终端是光模块的上位机，向光模块提供数据信号，并接收来自光模块的数据信号，常见的光模块上位机还有光线路终端等。

图2为光网络终端结构示意图。如图2所示，在光网络终端100中具有电路板105，在电路板105的表面设置笼子106；在笼子106内部设置有电连接器，用于接入金手指等光模块电口；在笼子106上设置有散热器107，散热器107具有增大散热面积的翅片等凸起部。

光模块200插入光网络终端中，具体为光模块的电口插入笼子106内部的电连接器，光模块的光口与光纤101连接。

笼子106位于电路板上，将电路板上的电连接器包裹在笼子中，从而使笼子内部设置有电连接器；光模块插入笼子中，由笼子固定光模块，光模块产生的热量传导给笼子106，然后通过笼子上的散热器107进行扩散。

图3为本实用新型实施例提供的一种光模块结构示意图，图4为本实用新型实施例提供光模块分解结构示意图。如图3、图4所示，本实用新型实施例提供的光模块200包括上壳体201、下壳体202、解锁部件203、电路板300、透镜组件400、光纤阵列500及光纤插座600。

上壳体201盖合在下壳体202上，以形成具有两个开口的包裹腔体；包裹腔体的外轮廓一般呈现方形体，具体地，下壳体包括主板以及位于主板两侧、与主板垂直设置的两个侧板；上壳体包括盖板，盖板盖合在上壳体的两个侧板上，以形成包裹腔体；上壳体还可以包括位于盖板两侧、与盖板垂直设置的两个侧壁，由两个侧壁与两个侧板结合，以实现上壳体盖合在下壳体上。

两个开口具体可以是在同一方向的两端开口(204、205)，也可以是在不同方向上的两处开口；其中一个开口为电口204，电路板的金手指从电口204伸出，插入光网络终端等上位机中；另一个开口为光口205，用于外部光纤接入以连接光模块内部的透镜组件400；电路板300、透镜组件400等光电器件位于包裹腔体中。

采用上壳体、下壳体结合的装配方式，便于将电路板300、透镜组件400等器件安装到壳体中，由上壳体、下壳体形成光模块最外层的封装保护壳体；上壳体及下壳体一般采用金属材料，利于实现电磁屏蔽以及散热；一般不会将光模块的壳体做成一体部件，这样在装配电路板等器件时，定位部件、散热以及电磁屏蔽部件无法安装，也不利于生产自动化。

解锁部件203位于包裹腔体/下壳体202的外壁，用于实现光模块与上位机之间的固定连接，或解除光模块与上位机之间的固定连接。

解锁部件203具有与上位机笼子匹配的卡合部件；拉动解锁部件的末端可以在使解锁部件在外壁的表面相对移动；光模块插入上位机的笼子里，由解锁部件的卡合部件将光模块固定在上位机的笼子里；通过拉动解锁部件，解锁部件的卡合部件随之移动，进而改变卡合部件与上位机的连接关系，以解除光模块与上位机的卡合关系，从而可以将光模块从上位机的笼子里抽出。

电路板300上设置有光发射芯片、驱动芯片、光接收芯片、跨阻放大芯片、限幅放大芯片及微处理器芯片，其中光发射芯片与光接收芯片直接贴装在光模块的电路板上，此种形态业内称为cob(chiponboard)封装。

电路板300通过电路走线将光模块中的用电器件按照电路设计连接在一起，以实现供电、电信号传输及接地等电功能。

电路板300一般为硬性电路板，硬性电路板由于其相对坚硬的材质，还可以实现承载作用，如硬性电路板可以平稳的承载芯片；当透镜组件及相应的光芯片位于电路板上时，硬性电路板也可以提供平稳的承载；硬性电路板还可以插入上位机笼子中的电连接器中，具体地，在硬性电路板的一侧末端表面形成金属引脚/金手指，用于与电连接器连接；这些都是柔性电路板不便于实现的。

部分光模块中也会使用柔性电路板，作为硬性电路板的补充；柔性电路板一般与硬性电路板配合使用。

透镜组件400设置于电路板300的下表面上，罩设于光芯片(光芯片主要包括光发射芯片、驱动芯片、光接收芯片、跨阻放大芯片、限幅放大芯片等与光电转换功能相关的芯片)，透镜组件400与电路板300形成包裹光发射芯片、光接收芯片等光芯片的腔体。光发射芯片发出的光经透镜组件400反射后进入光纤中，来自光纤的光经透镜组件反射后进入光接收芯片中，透镜组件在光发射芯片、光功率监控芯片及光纤阵列之间建立了相互的光连接。透镜组件不仅起到密封光芯片的作用，同时也建立了光芯片与光纤之间的光连接。

光纤阵列500，一端与透镜组件400之间建立光连接，另一端与光纤插座600建立光连接。光纤阵列由多根光纤组成，其将来自透镜组件的光传输至光纤插座，实现对外发出光信号，其将来自光纤插座的光传输至透镜组件，实现从光模块外部接收光信号。光纤阵列与透镜组件之间具有良好的光耦合设计，来自透镜组件的多路汇聚光入射到光纤阵列的多路光纤中，利用透镜组件的光学结构实现与光发射芯片的光连接；将来自光纤阵列的多路光入射到透镜组件中，利用透镜组件的光学结构实现与光接收芯片的光连接。

光纤插座600是光模块与光模块外部的光纤实现连接的连接件。光纤插座一般具有标准形状及尺寸，便于外部光纤插头插入，其内部具有多个光纤对接口，包括传出光信号的接口及传入光信号的接口。常见的光纤插头为mt插头(如mpo(multi-fiberpushon)光纤跳线连接器)。通过光纤插头插入光模块的光纤插座，使得光模块内部的光信号可以传入外部光纤中，使得光模块外部的光信号可以传入光模块内部。

图5为本实用新型实施例提供的包裹腔体内的侧面示意图。如图5所示，本实用新型的光模块中上壳体201和下壳体202配合形成的包裹腔体内设置有电路板300、ic芯片401、透镜组件400和导热件700。具体的，

电路板300上设置有金手指301，金手指301由光模块的电口伸出。金手指301所在的电路板300与上壳体201的距离是l1，电路板300与下壳体202的距离是l2，并且，l2小于l1。此外，l1和l2均为标准尺寸，不能更改。

需要说明的是，在本实用新型中上壳体201和下壳体202均是特定所指，并不是指的在空间位置关系的上和下。具体的，上壳体201特指的是与电路板300之间的距离是l1的壳体，下壳体202特指的是与电路板300之间的距离是l2的壳体，并且l2小于l1。当在实际工作场景中，由于安装环境的需要，光模块位置发生改变，使得上壳体201朝下，下壳体202朝上时，显然该种位置变更不能改变本实用新型中上壳体201和下壳体202的特定含义。

电路板300包括上表面和下表面，电路板300的上表面上设置有导热件700，电路板300的下表面设置有ic芯片401和罩设于ic芯片401的透镜组件400。

ic芯片401(integratedcircuit集成电路)是将大量的微电子元器件(晶体管、电阻、电容等)形成的集成电路放在一块塑基上，做成一块芯片。而今几乎所有看到的芯片，都可以叫做ic芯片401。本申请中，ic芯片401具体为光芯片。

ic芯片401用于产生光信号。具体的，由于光芯片为光发射芯片，光发射芯片产生发射光信号，即ic芯片401产生发射光信号。

透镜组件400，用于改变ic芯片401产生的光信号的传播方向。具体的，透镜组件400改变光发射芯片发出的发射光信号的传播方向。

ic芯401运行时产生热量。由于电路板300中间嵌有热传导件，热传导件置于导热件700与ic芯片401之间，热传导件用于传导热，则ic芯片401运行时产生的热量经过电路板300中间嵌有的热传导件传导至导热件700。

导热件700，由导热胶组成的固态导热件。导热胶是以有机硅胶为主体，添加填充料、导热材料等高分子材料，混炼而成的硅胶，具有较好的导热、电绝缘性能。

导热件700，一端与电路板300的上表面连接，另一端与上壳体201连接，用于导热。具体的，导热件700上的热量导热至上壳体201。

由于上壳体201的外表面设置有多个散热翅片，当光模块插入上位机时，上位机笼子里的散热器散发的气流首先进入上壳体201，可将进入上壳体201的热量快速散去，有效提高了散热效率。

为了进一步提高散热效率，如图4-5所示，本实用新型中，透镜组件400和导热件700的数量相等，且一一对应。

由于透镜组件400内可能设置有一个4路的驱动芯片和一个4路的跨阻放大芯片，也可能设置有一个4路的驱动芯片或者一个4路的跨阻放大芯片，则电路板300的下表面可设置有2个或者4个透镜组件400。

当透镜组件400内设置有一个4路的驱动芯片和一个4路的跨阻放大芯片时，则电路板300的下表面设置的透镜组件400的数量为2，且导热件700的数量为2个，且透镜组件400和导热件700一一对应。

当透镜组件400内设置有一个4路的驱动芯片或者一个4路的跨阻放大芯片时，则电路板300的下表面设置的透镜组件400的数量为4，且导热件700的数量为4个，且透镜组件400和导热件700一一对应。

由于光纤阵列500的一端连接透镜组件400，另一端连接光纤插座600，则透镜组件400的数量与光纤阵列500的数量相等，且透镜组件400与光纤阵列500相对应。当透镜组件400的数量为2时，光纤阵列500的数量为2。当透镜组件400的数量为4时，光纤阵列的数量为4。

但是，当电路板300的下表面上设置的任意相邻的两个透镜组件400之间的垂直距离等于0时，与这两个透镜组件400连接的两个光纤阵列500会出现重叠。由于电路板300与下壳体202之间的距离较小，位于电路板300与下壳体202之间的两个光纤阵列500中相对较长的那根存在被压断的风险。因此对于电路板300的下表面上透镜组件400的布局以及光纤阵列500的位置摆放都有要求。

以下描述任意相邻的两个透镜组件400的布局和任意相邻的两个光纤阵列500之间的位置摆放要求。

图6为本实用新型实施例提供的有两个透镜组件的光模块的部分结构示意图。如图6所示，本实用新型实施例提供的光模块中，透镜组件400和光纤阵列500的数量均为2，光纤阵列有8根光纤，两个透镜组件400相互平行，与两个透镜组件400连接的两个光纤阵列500相互平行，且两个光纤阵列500的长度不同。两个透镜组件400相互平行说明两个透镜组件400之间的垂直距离不小于0。两个光纤阵列500相互平行说明两个光纤阵列500之间的垂直距离不小于0。

图7为本实用新型实施例提供的有四个透镜组件的光模块的第一种部分结构示意图。图8为本实用新型实施例提供的有四个透镜组件的光模块的第二种部分结构示意图，图9为本实用新型实施例提供的有四个透镜组件的光模块的第三种部分结构示意图。如图7-9所示，本实用新型实施例提供的光模块中，透镜组件400和光纤阵列500的数量均为4，且光纤阵列有4根光纤。将四个透镜组件按照从上到下的顺序，依次定义为第一透镜组件、第二透镜组件、第三透镜组件和第四透镜组件。如图7所示，第一透镜组件和第四透镜组件位于同一垂直位置处，第二透镜组件和第三透镜组件位于同一垂直位置处。如图8所示，第一透镜组件和第三透镜组件位于同一垂直位置处，第二透镜组件和第四透镜组件位于同一垂直位置处。如图9所示，第一透镜组件和第四透镜组件位于同一垂直位置处，第二透镜组件和第三透镜组件位于同一垂直位置处。

如图7-9所示，任意相邻的两个透镜组件不一定位于同一垂直位置，但任意相邻的两个透镜组件400相互平行，与任意相邻的两个透镜组件400连接的任意相邻的两个光纤阵列500相互平行。任意相邻的两个透镜组件400相互平行说明任意相邻的两个透镜组件400之间的垂直距离不小于0。任意相邻的两个光纤阵列500相互平行说明任意相邻的两个光纤阵列500之间的垂直距离不小于0。

如图6-9所示，本实用新型实施例中，任意相邻的两个透镜组件400之间的垂直距离不小于0，且任意相邻的两个光纤阵列500之间的垂直距离不小于0。当任意相邻的两个透镜组件400之间的垂直距离和水平距离均不小于0，且任意相邻的两个光纤阵列500相互平行时，任意相邻的两个光纤阵列500之间的垂直距离不等于0，任意相邻的两个光纤阵列500不会出现重叠，避免了光纤阵列500被压断的风险。

本实用新型提供了一种光模块，包括上壳体、下壳体，上壳体与下壳体形成包裹腔体。包裹腔体内设置有电路板，且电路板与下壳体的距离小于电路板与上壳体的距离。电路板的上表面连接导热件的一端，导热件的另一端连接上壳体。电路板的下表面上设置有ic芯片和罩设于ic芯片的透镜组件。ic芯片，用于产生光信号，运行时产生热量。透镜组件用于改变光信号的传播方向。由于ic芯片设置于电路板的下表面，且导热件连接电路板的上表面和上壳体，则ic芯片运行时产生的热量依次通过电路板、导热件传输至上壳体。由于上壳体与散热器之间的距离小于上壳体与散热器之间的距离，当热量传输至上壳体时，散热器发出的气流可以将热量快速散去，有效提高了散热效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。