一種易於封裝的並行傳輸光器件的製作方法
2023-07-29 14:00:01
專利名稱：一種易於封裝的並行傳輸光器件的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種易於封裝的並行傳輸光器件，可應用於數據通信應用中的QSFP+、有源光纜(AOC)、CXP和其它並行傳輸光模塊。
背景技術：
目前，在高速通信的並行傳輸光器件100中，如圖1和圖2所示，主要採用多通道的陣列透鏡101與多路發射晶片102、多路接收晶片103分別進行光路的耦合對準，然後再與多芯陣列光纖104進行光路的耦合對準來實現光路耦合的目的，最終固定於PCB基板105上，並用密封蓋板108進行密封。並行傳輸光器件100可以是4發4收的收發合一的光器件，也可以是多路並行發射的發射器件，或是多路並行接收的接收器件。多通道的陣列透鏡101可以是4通道、8通道、12通道、24通道或其他通道數的陣列透鏡；多路發射晶片102和多路接收晶片103可以是4路、8路、12路、24路或其他路數的陣列晶片；多芯陣列光纖104也可以是4芯、8芯、12芯、24芯或其他芯數的陣列光纖。但是，上述結構在實現過程中存在較大的工藝難度，具體為:為了使多通道的陣列透鏡101與多路路發射晶片102、多路接收晶片103完美對準，就必然要求多路發射晶片102和多路接收晶片103本身的貼裝位置滿足高精度的要求，否則多通道的透鏡陣列101難以實現同時與多路路發射晶片102和多路接收晶片103的對準，如圖2所示，具體要求多路發射晶片102和多路接收晶片103的相對位置貼裝精度達到IOMffl以內，包括各晶片之間的間距，各晶片在X方向和Y方向上的錯位距離，都必須控制在IOMm的偏差範圍以內。目前為了滿足多路發射晶片102和多路接收晶片103貼裝位置的精確性，通常需要投入高精度的貼片機和專用高倍對位模板，在高倍放大後進行圖形對準，然後再採用合適的膠粘劑將其固定。當多路發射晶片102和多路接收晶片103精確貼裝後，多路路發射晶片102和多路接收晶片103的間距非常小，只有1mm，導致後續發射驅動IC 106和接收放大IC 107的相對貼裝位置也變得非常緊湊，電路布局十分受限，增加了 PCB基板105的布線難度和發射驅動IC 106、接收放大IC 107封裝的難度，在一定程度上影響整體電氣連接性能。
實用新型內容針對現有技術中存在的不足，本實用新型提供一種易於封裝的並行傳輸光器件，本實用新型中通過採用該並行傳輸光器件，可以降低多路發射晶片和多路接收晶片的貼裝精度要求，可以更好地滿足與多通道陣列透鏡和多芯陣列光纖的耦合要求，可以更合理的在PCB基板上布局發射驅動IC和接收放大1C。本實用新型提出一種易於封裝的並行傳輸光器件，包括多路發射晶片、多路接收晶片、PCB基板、發射驅動1C、接收放大1C、多個陣列透鏡和多個多芯陣列光纖；所述的多路發射晶片與發射驅動IC電連接，該多路發射晶片的發光孔徑與一陣列透鏡對準設置；多路接收晶片與接收放大IC電連接，該多路接收晶片的接收光敏面與另一陣列透鏡對準設置；所述的多芯陣列光纖的一端固定於PCB底板的光口處，另一端連接多個陣列光纖連接頭，該多個陣列光纖連接頭分別與所述的多個陣列透鏡對準設置；所述的多路發射晶片、多路接收晶片、發射驅動1C、接收放大1C、多個陣列透鏡和多個多芯陣列光纖均貼裝於PCB基板上。進一步地，所述的多路發射晶片與發射驅動IC電連接的方式為金絲鍵合電連接或倒裝焊接電連接；所述的多路接收晶片與接收放大IC電連接的方式為金絲鍵合電連接或倒裝焊接電連接。進一步地，所述的多路發射晶片、多路接收晶片、發射驅動1C、接收放大IC通過密封蓋板密封，且該密封蓋板通過膠粘劑固定於PCB基板上。進一步地，所述的多路發射晶片和多路接收晶片的個數相等且均為I個以上。進一步地，所述的多路發射晶片和多路接收晶片的個數均為2 4個。進一步地，所述的多路發射晶片和多路接收晶片的個數之和等於陣列透鏡的個數，且該陣列透鏡的個數與陣列光纖連接頭的個數相等。本實用新型具有以下優點:(I)本實用新型提出一種易於封裝的並行傳輸光器件，將多組(優選2-4組)拆分的陣列透鏡應用於此並行傳輸光器件的結構中，可以降低多路發射晶片和多路接收晶片的貼裝精度要求，使貼片工藝不再成為瓶頸工藝，且提高貼片的工效。(2)本實用新型提出一種易於封裝的並行傳輸光器件，將多組(優選2-4組)拆分的陣列透鏡應用於此QSFP+光模塊的結構中，可以降低陣列透鏡與多路發射晶片和多路接收晶片的耦合要求，提高陣列透鏡耦合的效率。(3)本實用新型提出一種易於封裝的並行傳輸光器件，將多芯陣列光纖裝上多組(優選2-4組)拆分的陣列纖連接頭，靈活應用於此並行傳輸光器件的結構中，可分別實現與多路發射晶片的透鏡陣列和多路接收晶片的透鏡陣列進行插拔對接，有效的減小對接損耗，提高各通道的一致性。(4)本實用新型提出一種易於封裝的並行傳輸光器件，將多芯陣列光纖裝上多組(優選2-4組)拆分的陣列纖連接頭，靈活應用於此並行傳輸光器件的結構中，由於多路發射晶片和多路接收晶片的相對空間位置可適當增大，可實現電路的合理布局，不再拘泥於原來較緊湊的布局，提高整個模塊的電氣連接性能。(5)本實用新型提出一種易於封裝的並行傳輸光器件，將多芯陣列光纖的另一端(MP0端)固定於此並行傳輸光器件的光口中，此為軟連接，可穩定實現與標準MPO跳線的插拔功能。(6)本實用新型提出一種易於封裝的並行傳輸光器件，由於在製作過程中操作精度要求已有所降低，可使此光器件的加工更為簡便易行，並有效的提高生產成品率。(7)本實用新型提出一種易於封裝的並行傳輸光器件，陣列透鏡均為模具加工，低通道數的陣列透鏡加工更易實現，較多通道數的透鏡陣列更有成本優勢。(8)本實用新型提出一種易於封裝的並行傳輸光器件，芯數較少的陣列光纖的加工更易實現，較芯數較多的陣列光纖更有成本優勢。
圖1是現有技術中並行傳輸光器件的光路結構；[0021]圖2是現有技術中陣列晶片與陣列透鏡精密貼裝的示意圖；圖3是本實用新型並行傳輸光器件的光路結構；圖4是本實用新型中陣列晶片與陣列透鏡貼裝的示意圖圖5是本實用新型並行傳輸光器件的應用於QSFP+光器件的示意圖；圖6是本實用新型並行傳輸光器件的應用於AOC光器件的示意圖；圖7是本實用新型並行傳輸光器件的應用於CXP光器件的示意圖。圖中:100-並行傳輸光器件；101-陣列透鏡；102-多路發射晶片；103-多路接收晶片；104_多芯陣列光纖；105-PCB基板；106_發射驅動IC ；107-接收放大IC ；108-密封蓋板；201_拆分的陣列透鏡；202_拆分的陣列光纖連接頭；203_可拆分的多芯陣列光纖；200-QSFP+光器件；300-A0C光器件；400_GCXP光器件。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明，以使本領域的技術人員可以更好的理解本實用新型並能予以實施，但所舉實施例不作為對本實用新型的限定。本實施例提出的易於封裝的並行傳輸光器件100，如圖3和圖4所示，包括多路發射晶片102、多路接收晶片103、PCB基板105、發射驅動IC 106、接收放大IC 107、拆分的陣列透鏡201和可拆分的多芯陣列光纖203。將多路發射晶片102和多路接收晶片103均貼裝於PCB基板105上，該多路發射晶片102和多路接收晶片103可以分別設計一組或多組，但多路發射晶片102和多路接收晶片103的組數是相等的。多路發射晶片102和多路接收晶片103在PCB基板105的相對位置無要求，無需微米級的高精度貼片機進行貼裝，手動貼裝即可，只需要以滿足PCB基板105的空間尺寸要求和滿足發射驅動IC 106、接收放大IC 107的合理布局為原則。多路發射晶片102、多路接收晶片103分別與所述的發射驅動IC 106 (發射驅動晶片)、接收放大IC 107 (接收跨阻放大晶片TIA)通過金絲鍵合或倒裝焊接實現電連接，採用多組拆分的陣列透鏡201分別與多路發射晶片102、多路接收晶片103的孔徑對準並設置於PCB基板105上。拆分的陣列透鏡201與多路發射晶片102對準時具體為拆分的陣列透鏡201的中心點分別與多路發射晶片102的發光孔徑的圓心在X方向和Y方向對準(其中X方向、Y方向為PCB基板105的平面方向，Z方向為垂直於PCB基板105的方向)，但在z方向兩者不接觸，兩者在z方向的垂直距離需遵照光學設計的要求對準即可，然後用膠粘劑將拆分的陣列透鏡201固定於PCB基板105上。拆分的陣列透鏡201與多路接收晶片103對準具體為:拆分的陣列透鏡201的中心點分別與多路接收晶片103的接收光敏面孔徑的圓心在X方向和Y方向對準，但在Z方向兩者不接觸，兩者的在Z方向的垂直距離需遵照光學設計要求即可，然後用膠粘劑將這一組拆分的陣列透鏡201固定於PCB基板105上。這樣，拆分的陣列透鏡201就安裝完畢了。然後需將多芯陣列光纖203與多組拆分的陣列光纖連接頭202裝配於一體，多芯陣列光纖203的一端為標準MPO接頭，另一端連接多個拆分的陣列光纖連接頭202，並將拆分的陣列光纖連接頭202進行研磨拋光，以達到普通MPO跳線的端面要求。接下來將多組拆分的陣列光纖連接頭202與裝配好的多組拆分的陣列透鏡201進行對準，由於拆分的陣列透鏡201中設計有定位用的導針，且拆分的陣列光纖連接頭202中設計有定位用的導向孔，因此，只需要將拆分的陣列透鏡201中的導針插入拆分的陣列光纖連接頭202中的導向孔中，即可滿足拆分的陣列透鏡201中的每一個透鏡頂點分別與拆分的陣列光纖連接頭202中的每一根光纖孔徑的圓心一一對準，並用膠粘劑將拆分的陣列光纖連接頭202固定於PCB基板105上。最後將帶拆分的多芯陣列光纖203的另一端(MPO端)，固定於PCB底板105的光口處。舉例來說，比如在4 X IOG的QSFP+光模塊和4 X IOG的有源光纜的應用中，本實用新型中的並行傳輸光器件100中多路發射晶片102為4路，多路接收晶片103也為4路。那麼拆分的陣列透鏡201則採用2組4通道的陣列透鏡，其中一組4通道的拆分的陣列透鏡201與4路的多路發射晶片102對準，另一組4通道的拆分的陣列透鏡201與4路的多路接收晶片103對準。可拆分的多芯陣列光纖203為8芯或12芯的可拆分的陣列光纖，若採用12芯可拆分的陣列光纖，則中間4芯閒置不用，只用I，2，3，4和9，10，11，12這8芯的光纖。將該可拆分的多芯陣列光纖203裝上2組4芯的陣列光纖連接頭202，然後，分別與兩組陣列透鏡201對準後，用膠粘劑膠將其分別固定於PCB基板105上。最後將此帶拆分的8芯陣列光纖203中的另一端MPO端，固定於光模塊的光口處。如此，將多通道的陣列光器件和光學元件拆分成多組(本處為2組)低通道數的組分，大大簡易了多路陣列晶片與多通道陣列透鏡、以及多芯陣列光纖的光路耦合對準和固定的難度，不再受限於採用高精度的貼片機和對位模板的方法了。而且也大大提升了整個器件的整體電路布局，不再受限於非常緊湊的布局空間了。因此，不但可以簡易便捷的實現多路發射器件、多路接收器件和多路收發合一器件的耦合對準和固定，並且在結構上具有更好的穩定性。如圖5、圖6、圖7所示，採用本實用新型的並行傳輸光器件100，可以實現例如4*10G QSFP+光器件200、4*10G AOC光器件300，12*10G CXP光器件400等並行傳輸光器件的封裝。所有的部件都安裝完畢後，多路發射晶片102、多路接收晶片103、發射驅動IC106、接收放大IC107通過密封蓋板108密封起來，該密封蓋板108通過膠粘劑固定於PCB基板105上。本實用新型的易於封裝的並行傳輸光器件100也可適用於3組、4組或者更多組的拆分。優選為組數範圍2 4組。以上所述實施例僅是為充分說明本實用新型而所舉的較佳的實施例，本實用新型的保護範圍不限於此。本技術領域的技術人員在本實用新型基礎上所作的等同替代或變換，均在本實用新型的保護範圍之內。本實用新型的保護範圍以權利要求書為準。
權利要求1.一種易於封裝的並行傳輸光器件，其特徵在於，包括多路發射晶片、多路接收晶片、PCB基板、發射驅動1C、接收放大1C、多個陣列透鏡和多個多芯陣列光纖； 所述的多路發射晶片與發射驅動IC電連接，該多路發射晶片的發光孔徑與一陣列透鏡對準設置；多路接收晶片與接收放大IC電連接，該多路接收晶片的接收光敏面與另一陣列透鏡對準設置；所述的多芯陣列光纖的一端固定於PCB底板的光口處，另一端連接多個陣列光纖連接頭，該多個陣列光纖連接頭分別與所述的多個陣列透鏡對準設置； 所述的多路發射晶片、多路接收晶片、發射驅動1C、接收放大1C、多個陣列透鏡和多個多芯陣列光纖均貼裝於PCB基板上。
2.根據權利要求1所述的易於封裝的並行傳輸光器件，其特徵在於，所述的多路發射晶片與發射驅動IC電連接的方式為金絲鍵合電連接或倒裝焊接電連接；所述的多路接收晶片與接收放大IC電連接的方式為金絲鍵合電連接或倒裝焊接電連接。
3.根據權利要求1所述的易於封裝的並行傳輸光器件，其特徵在於，所述的多路發射晶片、多路接收晶片、發射驅動1C、接收放大IC通過密封蓋板密封，且該密封蓋板通過膠粘劑固定於PCB基板上。
4.根據權利要求1所述的易於封裝的並行傳輸光器件，其特徵在於，所述的多路發射晶片和多路接收晶片的個數相等且均為I個以上。
5.根據權利要求4所述的易於封裝的並行傳輸光器件，其特徵在於，所述的多路發射晶片和多路接收晶片的個數均為2 4個。
6.根據權利要求4或5所述的易於封裝的並行傳輸光器件，其特徵在於，所述的多路發射晶片和多路接收晶片的個數之和等於陣列透鏡的個數，且該陣列透鏡的個數與陣列光纖連接頭的個數相等。
專利摘要本實用新型提出一種易於封裝的並行傳輸光器件，包括多路發射晶片、多路接收晶片、PCB基板、發射驅動IC、接收放大IC、多個陣列透鏡和多個多芯陣列光纖。多路發射晶片與發射驅動IC電連接，多路發射晶片的發光孔徑與一陣列透鏡對準設置；多路接收晶片與接收放大IC電連接，多路接收晶片的接收光敏面與另一陣列透鏡對準設置；多芯陣列光纖連接多個陣列光纖連接頭，該多個陣列光纖連接頭分別與多個陣列透鏡對準設置。本實用新型採用多個陣列透鏡，降低多路發射晶片和多路接收晶片的貼裝精度要求，使貼片工藝不再成為瓶頸工藝，提高貼片的工效，同時可以降低陣列透鏡與多路發射晶片、多路接收晶片的耦合要求，提高陣列透鏡耦合的效率。
文檔編號H04B10/40GK202995094SQ20122060281
公開日2013年6月12日 申請日期2012年11月15日 優先權日2012年11月15日
發明者曹芳, 張德玲, 楊昌霖, 何明陽, 王雨飛 申請人:武漢電信器件有限公司