一种光模块的制作方法

1.本技术涉及通信技术领域，尤其涉及一种光模块。


背景技术：

2.光通信的核心环节之一是光、电信号的相互转换。光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。
3.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。
4.光模块的电路板上集成了大量的光电元器件，通过电路板内部的线路实现各个电器件之间的连接。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种光模块，以提高光模块功能稳定性。
6.为了解决上述技术问题，本技术实施例公开了如下技术方案：
7.本技术实施例公开了一种光模块，包括：
8.上壳体，
9.下壳体，与所述上壳体盖合形成包裹腔体；
10.电路板，设置于所述包裹腔体内；
11.所述电路板的上表面设有：第一元器件；
12.第一保护器件，设置于所述第一元器件的一侧；
13.第二保护器件，设置于所述第一保护器件的对侧；
14.所述第一保护器件的上表面与所述电路板的上表面的距离，大于所述第一元器件与所述电路板的上表面的距离；
15.所述第二保护器件的上表面与所述电路板的上表面的距离，大于所述第一元器件与所述电路板的上表面的距离。
16.有益效果：
17.本技术公开了一种光模块，包括：下壳体与上壳体盖合形成的包裹腔体，设置于所述包裹腔体内的电路板，包括：第一元器件；第一保护器件，设置于所述第一元器件的一侧。第二保护器件，设置于所述第一保护器件的对侧；所述第一保护器件的上表面与所述电路板的上表面的距离，大于所述第一元器件与所述电路板的上表面的距离；所述第二保护器件的上表面与所述电路板的上表面的距离，大于所述第一元器件与所述电路板的上表面的距离。第一元器件设置于第一保护器件与第二保护器件之间，且第一保护器件与第二器件从侧面、和上方对第一元器件进行防护，可有效避免侧面物体对第一元器件的碰触，对第一
元器件进行保护。
附图说明
18.为了更清楚地说明本公开中的技术方案，下面将对本公开一些实施例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公开的一些实施例的附图，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。此外，以下描述中的附图可以视作示意图，并非对本公开实施例所涉及的产品的实际尺寸、方法的实际流程、信号的实际时序等的限制。
19.图1为根据一些实施例的一种光通信系统的连接关系图；
20.图2为根据一些实施例的一种光网络终端的结构图；
21.图3为根据一些实施例的一种光模块的结构图；
22.图4为根据一些实施例的一种光模块的分解图；
23.图5为根据一些实施例的一种电路板的结构图；
24.图6为根据一些实施例的一种电路板上表面的结构图一；
25.图7为根据一些实施例的一种电路板的局部剖面示意图一；
26.图8为根据一些实施例的一种电路板上表面的结构图二；
27.图9为根据一些实施例的一种电路板的结构图三；
28.图10为根据一些实施例的一种电路板的结构图四；
29.图11为根据一些实施例的一种电路板的剖面示意图二。
具体实施方式
30.下面将结合附图，对本公开一些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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开所提供的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
31.光通信系统中，使用光信号携带待传输的信息，并使携带有信息的光信号通过光纤或光波导等信息传输设备传输至计算机等信息处理设备，以完成信息的传输。由于光通过光纤或光波导传输时具有无源传输特性，因此可以实现低成本、低损耗的信息传输。此外，光纤或光波导等信息传输设备传输的信号是光信号，而计算机等信息处理设备能够识别和处理的信号是电信号，因此为了在光纤或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，需要实现电信号与光信号的相互转换。
32.光模块在光通信技术领域中实现上述光信号与电信号的相互转换功能。光模块包括光口和电口，光模块通过光口实现与光纤或光波导等信息传输设备的光通信，通过电口实现与光网络终端(例如，光猫)之间的电连接，电连接主要用于供电、i2c信号传输、数据信息传输以及接地等；光网络终端通过网线或无线保真技术(wi-fi)将电信号传输给计算机等信息处理设备。
33.图1为光通信系统的连接关系图。如图1所示，光通信系统包括远端服务器1000、本地信息处理设备2000、光网络终端100、光模块200、光纤101及网线103。
34.光纤101的一端连接远端服务器1000，另一端通过光模块200与光网络终端100连接。光纤本身可支持远距离信号传输，例如数千米(6千米至8千米)的信号传输，在此基础上
如果使用中继器，则理论上可以实现无限距离传输。因此在通常的光通信系统中，远端服务器1000与光网络终端100之间的距离通常可达到数千米、数十千米或数百千米。
35.网线103的一端连接本地信息处理设备2000，另一端连接光网络终端100。本地信息处理设备2000可以为以下设备中的任一种或几种：路由器、交换机、计算机、手机、平板电脑、电视机等。
36.远端服务器1000与光网络终端100之间的物理距离大于本地信息处理设备2000与光网络终端100之间的物理距离。本地信息处理设备2000与远端服务器1000之间的连接由光纤101与网线103完成；而光纤101与网线103之间的连接由光模块200和光网络终端100完成。
37.光模块200包括光口和电口，光口被配置为接入光纤101，从而使得光模块200与光纤101建立双向的光信号连接；电口被配置为接入光网络终端100中，从而使得光模块200与光网络终端100建立双向的电信号连接。光模块200实现光信号与电信号的相互转换，从而使得光纤101与光网络终端100之间建立信息连接。示例地，来自光纤101的光信号由光模块200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200转换为光信号输入至光纤101中。由于光模块200是实现光信号与电信号相互转换的工具，不具有处理数据的功能，在上述光电转换过程中，信息并未发生变化。
38.光网络终端100包括大致呈长方体的壳体(housing)，以及设置在壳体上的光模块接口102和网线接口104。光模块接口102被配置为接入光模块200，从而使得光网络终端100与光模块200建立双向的电信号连接；网线接口104被配置为接入网线103，从而使得光网络终端100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。示例地，光网络终端100将来自光模块200的电信号传递给网线103，将来自网线103的电信号传递给光模块200，因此光网络终端100作为光模块200的上位机，可以监控光模块200的工作。光模块200的上位机除光网络终端100之外还可以包括光线路终端(optical line terminal，olt)等。
39.远端服务器1000通过光纤101、光模块200、光网络终端100及网线103，与本地信息处理设备2000之间建立了双向的信号传递通道。
40.图2为光网络终端的结构图，为了清楚地显示光模块200与光网络终端100的连接关系，图2仅示出了光网络终端100的与光模块200相关的结构。如图2所示，光网络终端100还包括设置于壳体内的电路板105，设置在电路板105表面的笼子106，设置在笼子106上的散热器107，以及设置在笼子106内部的电连接器。电连接器被配置为接入光模块200的电口；散热器107具有增大散热面积的翅片等凸起部。
41.光模块200插入光网络终端100的笼子106中，由笼子106固定光模块200，光模块200产生的热量传导给笼子106，然后通过散热器107进行扩散。光模块200插入笼子106中后，光模块200的电口与笼子106内部的电连接器连接，从而光模块200与光网络终端100建议双向的电信号连接。此外，光模块200的光口与光纤101连接，从而光模块200与光纤101建立双向的光信号连接。
42.图3为根据一些实施例的一种光模块的结构图。如图3所示，光模块200包括壳体(shell)，设置于壳体内的电路板300及光收发组件400。
43.壳体包括上壳体201和下壳体202，上壳体201盖合在下壳体202上，以形成具有两
个开口的上述壳体；壳体的外轮廓一般呈现方形体。
44.在本公开的一些实施例中，下壳体202包括底板2021以及位于底板2021两侧、与底板2021垂直设置的两个下侧板2022；上壳体201包括盖板2011，盖板2011盖合在下壳体202的两个下侧板2022上，以形成上述壳体。
45.在一些实施例中，下壳体202包括底板2021以及位于底板2021两侧、与底板2021垂直设置的两个下侧板2022；上壳体201包括盖板2011以及位于盖板2011两侧、与盖板2011垂直设置的两个上侧板，由两个上侧板与两个下侧板2022结合，以实现上壳体201盖合在下壳体202上。
46.两个开口204和205的连线所在的方向可以与光模块200的长度方向一致，也可以与光模块200的长度方向不一致。例如，开口204位于光模块200的端部(图3的右端)，开口205也位于光模块200的端部(图3的左端)。或者，开口204位于光模块200的端部，而开口205则位于光模块200的侧部。开口204为电口，电路板300的金手指从电口204伸出，插入上位机(例如，光网络终端100)中；开口205为光口，被配置为接入外部光纤101，以使外部光纤101连接光模块200内部的光收发组件400。
47.采用上壳体201、下壳体202结合的装配方式，便于将电路板300、光收发组件400等器件安装到壳体中，由上壳体201、下壳体202对这些器件形成封装保护。此外，在装配电路板300和光收发组件400等器件时，便于这些器件的定位部件、散热部件以及电磁屏蔽部件的部署，有利于自动化地实施生产。
48.在一些实施例中，上壳体201及下壳体202一般采用金属材料制成，利于实现电磁屏蔽以及散热。
49.在一些实施例中，光模块200还包括位于其壳体外部的解锁部件，解锁部件被配置为实现光模块200与上位机之间的固定连接，或解除光模块200与上位机之间的固定连接。
50.示例地，解锁部件位于下壳体202的两个下侧板2022的外壁上，具有与上位机笼子(例如，光网络终端100的笼子106)匹配的卡合部件。当光模块200插入上位机的笼子里，由解锁部件的卡合部件将光模块200固定在上位机的笼子里；拉动解锁部件时，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200与上位机的卡合关系，从而可以将光模块200从上位机的笼子里抽出。
51.电路板300包括电路走线、电子元件及芯片，通过电路走线将电子元件和芯片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功能。电子元件例如包括电容、电阻、三极管、金属氧化物半导体场效应管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，mosfet)。芯片例如包括微控制单元(microcontroller unit，mcu)、激光驱动芯片、限幅放大器(limiting amplifier)、时钟数据恢复(clock and data recovery，cdr)芯片、电源管理芯片、数字信号处理(digital signal processing，dsp)芯片。
52.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地承载上述电子元件和芯片；当光收发组件位于电路板上时，硬性电路板也可以提供平稳地承载；硬性电路板还可以插入上位机笼子中的电连接器中。
53.电路板300还包括形成在其端部表面的金手指，金手指由相互独立的多个引脚组成。电路板300插入笼子106中，由金手指与笼子106内的电连接器导通连接。金手指可以仅
设置在电路板300一侧的表面(例如图4所示的上表面)，也可以设置在电路板300上下两侧的表面，以适应引脚数量需求大的场合。金手指被配置为与上位机建立电连接，以实现供电、接地、i2c信号传递、数据信号传递等。
54.当然，部分光模块中也会使用柔性电路板。柔性电路板一般与硬性电路板配合使用，以作为硬性电路板的补充。例如，硬性电路板与光收发组件之间可以采用柔性电路板连接。
55.光收发组件400包括光发射器件及光接收器件，光发射器件被配置为实现光信号的发射，光接收器件被配置为实现光信号的接收。示例地，光发射器件及光接收器件结合在一起，形成一体地光收发组件。
56.本技术实施例中提供的电路板300设置于上壳体和下壳体所形成的包裹腔体内。
57.图5为根据一些实施例的一种电路板的结构图。电路板300包括上表面301、中间层302和下表面303；
58.上表面301，一端设有第一金手指，第一金手指上设有第一信号引脚，第一信号引脚的一端设有第一信号引脚连接端，第一信号引脚和所述第一信号引脚连接端均设置有过孔。
59.中间层302，设有电源金属层，电源金属层设置有过孔，通过相应所述过孔与上表面电连接；
60.下表面303，一端设有第二金手指，第二金手指上设有第二信号引脚，第二信号引脚的一端设有第二信号引脚连接端，第二信号引脚和所述第二信号引脚连接端均设置有过孔，通过相应所述过孔与所述中间层电电连接。
61.其中，中间层至少包括2层，其中一个中间层为接地层，其中一个中间层为信号层，信号层包括高速信号层、低速信号层和电源信号层。如图中所示，中间层包括四层，分别为接地层3021、第一信号层3022、第二信号层3023、第三信号层3024。
62.为实现不同的功能，电路板的上表面301和下表面303设置设有多个焊盘，用于电子元器件的安装固定。如图中所示，电路板上设有电阻、电容、三极管、金属氧化物半导体场效应管和芯片。其中，根据需求设置不同的封装尺寸的电子元器件，不同的封装类型对应的电子元器件的外形尺寸不同。如0201封装、0402封装、0603封装、0805封装、1206封装、1210封装等。
63.图6为根据一些实施例的一种电路板上表面的结构图一。参见图6所示，电路板上表面设有第一元器件311，且第一元器件311的一定范围内无有属性器件。在第一元器件311的周围设置保护器件，用于保护第一元器件311。保护器件的尺寸大于第一元器件311的尺寸，且保护器件的高度高于第一元器件311的高度。
64.第一元器件311可以是最小封装形式的电阻、或最小封装形式的电容、或最小封装形式的电感。即0201封装的电阻、或0201封装的电容。第一元器件311也可能是其他封装形式的电子元器件。
65.根据协议，0201封装的电阻的外形尺寸为0.6*0.3*0.23；0201封装的电容的外形尺寸为0.6*0.3*0.15。
66.第一元器件311的一定范围内无其他器件是指以第一元器件311的边缘为圆心，半径为10mm范围内无器件。因第一元器件311的四周没有电子器件，组装、拆卸过程中容易发
生碰撞，造成第一元器件311的损坏。为了避免第一元器件311的损伤，在第一元器件311的周围设置保护器件，用于保护第一元器件311。
67.图7为根据一些实施例的一种电路板的局部剖面示意图一。保护器件与第一元器件311的位置关系可以如图7中所示，在电路板的上表面设置第一保护器件312和第二保护器件313，其中，第一保护器件312设置于第一元器件311的一侧，第二保护器件313设置于第一保护器件312的对侧。为避免第一元器件311的损伤，第一保护器件312的高度高于第一元器件311的高度，即第一保护器件312的上表面与电路板的上表面的距离，大于第一元器件311的上表面与电路板的上表面的距离。
68.第一保护器件312的长边方向与第一元器件311的长边方向可相同设置，如图6中所示；第一保护器件312的长边方向与第一元器件311的长边方向可不相同设置，如图8中所示。图8为根据一些实施例的一种电路板上表面的结构图二。
69.第一保护器件312的长边的长度大于第一元器件311的长边的长度，第二保护器件313的长边的长度大于第一元器件311的长边的长度，且第一保护器件312在第一元器件311的投影，覆盖第一元器件311的长边，第二保护器件313在第一元器件311的投影，覆盖第一元器件311的长边。因此，第一元器件311设置于第一保护器件312与第二保护器件313之间，且第一保护器件312与第二保护器件313从侧面对第一元器件311进行防护，可有效避免侧面物体对第一元器件311的碰触，对第一元器件311进行保护。
70.第一保护器件312的第一侧面3121与第一元器件311的第一侧面3111相邻，第一保护器件的第一侧面3121的边长大于第一元器件311的第一侧面3111的边长。第二保护器件313的第一侧面3131与第一元器件311的第二侧面3112相邻，第二保护器件313的第一侧面的边长大于第一元器件311的第二侧面的边长。
71.第一元器件311的第一侧面位于第一元器件311的第二侧面对侧。
72.第一元器件311设置于第一保护器件312与第二保护器件313的连线范围内。
73.第一保护器件312的高度大于第一元器件311的高度，第二保护器件313的高度大于第一元器件311的高度。因此，第一元器件311设置于第一保护器件312与第二保护器件313之间，且第一保护器件312与第二保护器件313从上表面对第一元器件311进行防护，可有效避免上方物体对第一元器件311的碰触，对第一元器件311进行保护。第一保护器件312与第二保护器件313可为无属性器件，即第一保护器件312、第二保护器件313接地连接。在受到上方物体的压力时，上方物体首先与高于第一元器件311的第一保护器件312、或第二保护器件313接触，而避免了上方物体对第一元器件311的碰触，对第一元器件311进行了保护。
74.第一保护器件312与第一元器件311的间隔距离的小于2mm，第二保护器件313与第一元器件311的间隔距离的小于2mm。第一保护器件312与第二保护器件的间距小于6mm，可避免安装过程中手指、夹具等由第一保护器件312与第二保护器件313之间的缝隙进入，对第一元器件311进行防护。
75.在本技术的一些实施例中，第一保护器件312的上表面和封装元器件的上表面的高度差大于或等于0.2mm。第二保护器件313的上表面和封装元器件的上表面的高度差大于或等于0.2mm。
76.同时，第一保护器件312的上表面的面积大于第一元器件311的上表面的面积，在
受到相同了力的情况下，第一保护器件312的上表面受到的压强比第一元器件311的上表面受到的压强小，能减少电路板的破损时，有利于保护电路板。第二保护器件313的上表面的面积大于第一元器件311的上表面的面积，在受到相同了压力的情况下，第二保护器件313的上表面受到的压强比第一元器件311的上表面受到的压强小，能减少电路板的破损时，有利于保护电路板。
77.在本技术的一些实施例中，第一元器件311为0201封装的电阻或第一元器件311为0201封装的电容时，第一保护器件312可以为0402封装的电阻，也可以是0402封装的电容，或第一保护器件312可以为0603封装的电阻，也可以是0603封装的电容。第一保护器件312与第二保护器件313可以是相同的，也可以是不同的。通常，为了节约成本，方便安装，第一保护器件312与第二保护器件313的封装形式为0402封装。
78.为了实现第一保护器件312与第二保护器件313在电路板上表面的安装固定，电路板上表面的局部示意图，电路板上表面设有第一子焊盘、第二子焊盘，第一保护器件312的第一焊盘与第一子焊盘连接，第一保护器件312的第二焊盘与第二子焊盘连接。第一子焊盘、第二子焊盘可分离设置，也可设置为一个整体。
79.第一子焊盘设有第一过孔，第一过孔的另一端与接地层连接，第二子焊盘设有第二过孔，第二过孔的另一端与接地层连接，为第一保护器件312内产生的信号提供回流地。
80.在本技术的一些实施例中，第一保护器件312的硬度大于第一元器件311的硬度，第二保护器件313的硬度大于第一元器件311的硬度。因此，第一保护器件312和第二保护器件313还可以是金属块，如铜块、合金等。
81.在电路板空间允许的情况下，还可设置第三保护器件和第四保护器件，分别位于第一元器件311的两侧，位于第一保护器件312的临侧。第三保护器件和第四保护器件的高度大于第一元器件311的高度。
82.综上所述，为实现对电路板上孤立的电子元器件的保护，在电子元器件的长边的两侧设置保护器件。其中，第一保护器件312设置于第一元器件311的长边的一侧，第二保护器件313设置于第一保护器件312的对侧。第一保护器件312的第一侧面与第一元器件311的第一侧面相邻，第一保护器件312的第一侧面的边长大于第一元器件311的第一侧面的边长。第二保护器件313的第一侧面与第一元器件311的第二侧面相邻，第二保护器件313的第一侧面的边长大于第一元器件311的第二侧面的边长。第一保护器件312与第二保护器件313从侧面对第一元器件311进行防护，可有效避免侧面物体对第一元器件311的碰触，对第一元器件311进行保护。第一保护器件312的高度大于第一元器件311的高度，第二保护器件313的高度大于第一元器件311的高度。因此，第一元器件311设置于第一保护器件312与第二保护器件313之间，且第一保护器件312与第二保护器件313从上表面对第一元器件311进行防护，可有效避免上方物体对第一元器件311的碰触，对第一元器件311进行保护。
83.图9为根据一些实施例的一种电路板的结构图三。图10为根据一些实施例的一种电路板的结构图四。图11为根据一些实施例的一种电路板的剖面示意图二。图9为根据一些实施例的一种电路板的结构图三参见图9、图10和图11所示，电路板上表面设有第二元器件，其中第二器件为易碎器件，在第二元器件的周围设置保护器件，用于保护第二元器件。保护器件的尺寸大于第二元器件的尺寸，且保护器件的高度高于第二元器的高度。
84.在光模块中易碎器件是玻璃芯片或陶瓷芯片，电路板上表面设有第三保护器件、
第四保护器件、第五保护器件和第六保护器件。第三保护器件、第四保护器件、第五保护器件和第六保护器件分散设置于易碎器件的四周，第三保护器件、第四保护器件、第五保护器件和第六保护器件的高度大于易碎器件的高度。
85.其中，第三保护器件和第四保护器件设置于玻璃芯片的同一侧，第五保护器件和第六保护器件设置于第三保护器件和第四保护器件的对侧。第三保护器件和第四保护器件分别设置于玻璃芯片一侧的两端，第五保护器件和第六保护器件设置于易碎器件的一侧的两端。
86.第三保护器件与第二元器件之间的距离为第一距离，第四保护器件与第二元器件之间的距离为第二距离，第一距离与第二距离可相同设置，也可不同设置。第五保护器件与第二元器件之间的距离为第三距离，第六保护器件与第二元器件之间的距离为第四距离，第三距离与第四距离可相同设置，也可不同设置。易碎器件设置于第三保护器件、第四保护器件、第五保护器件和第六保护器件最外围四角的连线范围内。第三保护器件的高度高于第二元器件的高度，即第三保护器件的上表面与电路板的上表面的距离，大于第二元器件的上表面与电路板的上表面的距离。同理，第四保护器件、第五保护器件和第六保护器件的高度大于易碎器件的高度。在受到上方物体的压力时，上方物体首先与高于第二元器件的第三保护器件、或第四保护器件、或第五保护器件，或第六保护器件接触，而避免了上方物体对第二元器件的碰触，对第二元器件进行了保护。
87.第三保护器件与第四保护器件从第一侧面对第二元器件进行防护，可有效避免侧面物体对第二元器件的碰触，对第二元器件进行保护。第五保护器件与第六保护器件从第二侧面对第二元器件进行防护，可有效避免侧面物体对第二元器件的碰触，对第二元器件进行保护。
88.在本技术的一些实施例中，第三保护器件、第四保护器件、第五保护器件和第六保护器件的上表面，与第二元器件的上表面的高度差大于或等于0.2mm。
89.由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。
90.需要说明的是，在本说明书中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
91.本领域技术人员在考虑说明书及实践本技术的公开后，将容易想到本技术的其他实施方案。本技术旨在涵盖本技术的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本技术的一般性原理并包括本技术未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本技术的真正范围和精神由权利要求的内容指出。
92.以上所述的本技术实施方式并不构成对本技术保护范围的限定。