光模块的制作方法

本发明涉及一种光模块，属于光通信元件制造技术领域。

背景技术：

在光模块领域中，随着光通信技术的发展，尤其是信号传输速率的大大提升，对电路板和半导体光学元件之间的互联提出了更为严格的挑战。具体来讲，目前业界会用到单波50g，甚至100g左右波特率的传输速度，这相对于目前常见100g模块的4x25gb/s形式的单波带宽速率大大提高。随着单波速率的提高，高速信号的信号完整性问题也就凸显了出来，因为阻抗过高、密封性能差、隔热性能差等原因导致的信号完整性问题变的非常严峻。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种光模块，其可改善信号完整性问题。

为实现上述目的，本发明一实施例提供一种光模块，所述光模块包括壳体、设置于所述壳体内的半导体光学元件、第一电路板以及电连接所述第一电路板与所述半导体光学元件的第二电路板，所述第一电路板包括第一基板、依次形成于所述第一基板上表面的第一传输金属层和第二传输金属层以及形成于所述第一传输金属层和所述第二传输金属层之间的介质层；所述第一传输金属层上开设有信号传输窗口；

所述第二电路板包括第二基板、形成于所述第二基板下表面的第三传输金属层和形成于所述第二基板上表面的第四传输金属层，所述第二电路板一端与所述半导体光学元件电性连接，所述第二电路板另一端的第三传输金属层设于所述信号传输窗口上并透过所述信号传输窗口与所述第一传输金属层电性连接，所述第二电路板另一端的所述第四传输金属层和所述第二传输金属层电性连接。

作为本发明一实施例的进一步改进，所述第一电路板具有围成所述信号传输窗口的边界，所述边界呈u形、一字形或者l形。

作为本发明一实施例的进一步改进，所述第二传输金属层和所述第二电路板间隔设置以在所述第二传输金属层和所述第二电路板之间形成间隙。

作为本发明一实施例的进一步改进，所述间隙内填充有胶水。

作为本发明一实施例的进一步改进，所述胶水的上端面高于所述第二传输金属层的上表面。

作为本发明一实施例的进一步改进，所述半导体光学元件为激光器；

所述光模块还包括半导体致冷器，所述激光器和所述第二电路板一端设置于所述半导体致冷器上。

作为本发明一实施例的进一步改进，所述半导体致冷器与所述第一电路板间隔设置。

作为本发明一实施例的进一步改进，所述第二电路板为陶瓷电路板。

作为本发明一实施例的进一步改进，所述第二电路板另一端的所述第四传输金属层和所述第二传输金属层通过金线实现电性连接。

作为本发明一实施例的进一步改进，所述第一电路板还包括覆盖层，所述覆盖层设置于所述第二传输金属层的至少部分上表面上

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：优化第一电路板的结构，通过在第一电路板上设置信号传输窗口，使第二电路板于信号传输窗口处搭接于第一电路板上，在满足高速信号性能的同时，保障所述光模块的密封性能，进而保证信号完整性。

附图说明

图1是本发明一实施例的光模块的剖面结构示意图；

图2是本发明一实施例的第一电路板的剖面结构示意图；

图3是本发明一实施例的光模块的具体结构分解图；

图4是本发明一实施例的光模块的主体部分的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

参图1至图4，本发明一实施例提供一种光模块，所述光模块包括壳体以及设于所述壳体内的主体部分100。所述壳体具体包括组装连接的上壳体91和下壳体92，上壳体91和下壳体92围成容纳腔；主体部分100包括设置于所述容纳腔的第一电路板10、第二电路板20、设置于第一电路板10上的电学元件和与第二电路板20相电性连接的半导体光学元件60，也即主体部分100设于所述壳体内并被所述壳体进行支撑和保护。

为清楚地表达本实施例中所描述的位置与方向，由上壳体91和下壳体92相对位置作参照，图示箭头u指向方向定义为“上”，反之，图示箭头l指向方向定义为“下”。其中，进一步以第一电路板10为参照，第一电路板10所在平面大致呈与上下方向相垂直设置。

第一电路板10为主电路板，其占据了容纳腔的大部分空间，并承载了大部分的电学元件。第二电路板20为副电路板，其体积较小，主要是为了实现半导体光学元件60与第一电路板10的电性连接。半导体光学元件60可以是激光器，也可以是光电探测器，此处为激光器。半导体光学元件60可以设置在第二电路板20上，也可以设置在其它载体上。

具体来讲，第一电路板10包括第一基板11、第一传输金属层121、第二传输金属层122以及介质层13。第一传输金属层121和第二传输金属层122依次形成于第一基板11上表面，介质层13形成于第一传输金属层121和第二传输金属层122之间，换句话说，在第一基板11上表面上由下往上依次形成有第一传输金属层121、介质层13和第二传输金属层122。

第一传输金属层121和第二传输金属层122均设置为铜材质，并使第一电路板10实现电气功能；第一传输金属层121通常被用作地层，第二传输金属层122通常被用作信号层。

第二电路板20包括第二基板21、第三传输金属层221和第四传输金属层222。第三传输金属层221形成于第二基板21下表面，第四传输金属层222形成于第二基板21上表面；第三传输金属层221和第四传输金属层222均设置为铜材质，并使第二电路板20实现电气功能；第三传输金属层221通常被用作地层，第四传输金属层222通常被用作信号层。

第二电路板20一端与半导体光学元件60电性连接，第二电路板20另一端与第一电路板10电性连接，从而使得第一电路板10和半导体光学元件60通过第二电路板20实现电性连接。

具体来讲，第一电路板10的第一传输金属层121上开设有信号传输窗口101，信号传输窗口101也即第一传输金属层121未被第二传输金属层122和介质层13所覆盖的部分上表面处所构成的窗口。其具体形成方式有多种，例如：其一，第二传输金属层122和介质层13采用开窗的方式被部分去除并暴露出第一传输金属层121的部分上表面，从而形成信号传输窗口101；另一，在第一电路板10压合成型过程中，第二传输金属层122和介质层13仅压合于第一传输金属层121的部分上表面上，而使第一传输金属层121的另一部分上表面被暴露以形成信号传输窗口101。

第二电路板20的所述另一端（指上述的与第一电路板10电性连接的一端）的第三传输金属层221设于信号传输窗口101上并透过信号传输窗口101与第一传输金属层121电性连接，也就是说，第三传输金属层221搭接于信号传输窗口101的第一传输金属层121上（通俗地讲），以实现第二电路板20的地层与第一电路板10的地层电性连接；第二电路板20的所述另一端的第四传输金属层222和第二传输金属层122电性连接，以实现第二电路板20的信号层与第一电路板10的信号层电性连接。

这样，本实施例的光模块通过在第一电路板10上设置信号传输窗口101，使第二电路板20于信号传输窗口101处搭接于第一电路板10上，在满足高速信号性能的同时，保障所述光模块的密封性能，进而保证信号完整性。

进一步地，第三传输金属层221与第一传输金属层121之间可通过焊接进行固定连接，从而保证连接结构的稳定性。其具体可采用金基焊接料或锡基焊接料进行焊接。另外，第三传输金属层221与第一传输金属层121相连接区域的面积可根据高速信号性能要求进行最小化设计，无需第三传输金属层221与第一传输金属层121进行大面积连接。

第四传输金属层222和第二传输金属层122通过邦定金线30实现电性连接。

介质层13的厚度大致上等同于第三传输金属层221与第二基板21的厚度之和。也即，介质层13下表面与第三传输金属层221下表面共平面，且介质层13上表面与第二基板21上表面共平面。这样，第四传输金属层222和第二传输金属层122大致位于同一平面上。在本实施例中，第四传输金属层222下表面和第二传输金属层122下表面共平面，第四传输金属层222上表面和第二传输金属层122上表面共平面。

进一步地，第一电路板10具有围成信号传输窗口101的边界102，在本实施例中，边界102由第二传输金属层122的侧边和介质层13的侧边共同构成。边界102具体可依照需求设置呈u形、一字形（也即直线形）、l形或其他形状，在图3和图4所示具体实例中，边界102设置呈一字形，这样使得第二传输金属层122和介质层13、第一传输金属层121呈现二级阶梯状结构。

进一步地，第二传输金属层122和第二电路板20间隔设置，以在第二传输金属层122和第二电路板20之间形成间隙（未标示）。优选地，在本实施例中，所述间隙进一步向下延伸且还形成于介质层13和第二电路板20之间。也就是说，边界102和第二电路板20之间具有所述间隙。这样，可增加所述光模块的隔热性能。

所述间隙内填充有胶水40，这样可增加分布电容，实现链路的阻抗连续，进一步保证信号完整性。在具体实施时，可根据阻抗需求匹配选用合理的型号、参数的胶水。

优选地，胶水40的上端面401高于第二传输金属层122的上表面。在本实施例中，胶水40的上端面401还同时高于第四传输金属层222的上表面。

进一步地，第一电路板10还包括覆盖层14，覆盖层14形成于第二传输金属层122的至少部分上表面上。在本实施例中，覆盖层14设置于第二传输金属层122的部分上表面上而暴露第二传输金属层122的另一部分上表面，这样使得覆盖层14、第二传输金属层122和介质层13、第一传输金属层121呈现三级阶梯状结构。

覆盖层14至少可用于保护被覆盖的第二传输金属层122。

进一步地，在本实施例中，第一电路板10设置为较为常用的普通电路板，其第一基板11的材质为液晶聚合物、聚亚酰胺或铁氟龙。第一电路板10的第一传输金属层121或第一基板11上方可以设置柔性电路板，从而替代介质层13和第二传输层122与所述第一基板11相压合形成相应的电路板结构，也即介质层13和第二传输层122由该柔性电路板替代。第二电路板20设置为陶瓷电路板，其第二基板21的材质为陶瓷。当然第一电路板10和第二电路板20的层数也可以是不止两层。

所述光模块还包括半导体致冷器50，所述激光器和第二电路板20一端（指上述的与半导体光学元件60电性连接的一端）设置于半导体致冷器50上。半导体致冷器50可用于对温度进行调控以使激光器工作在需要的条件下。

进一步地，半导体致冷器50与第一电路板10间隔设置，从而保持较好的散热/隔热，进一步保证信号完整性。

与现有技术相比，本实施例的所述光模块具有以下有益效果：优化第一电路板10的结构，通过在第一电路板10上设置信号传输窗口101，使第二电路板20于信号传输窗口101处搭接于第一电路板10上，在满足高速信号性能的同时，保障所述光模块的密封性能，进而保证信号完整性；通过在第二传输金属层122和第二电路板20之间形成所述间隙，增加所述光模块的隔热性能；通过所述间隙内填胶，增加分布电容，实现链路的阻抗连续。

应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。