一種光模塊的製作方法

2023-04-23 18:46:21

本申請涉及光纖通訊領域，尤其涉及一種光模塊。

背景技術：

光收發一體模塊，簡稱光模塊主體或者光纖模塊，是光纖通信系統中實現光電轉換或電光轉換的重要器件。在光纖通信系統中的信號發送端，光模塊主體將接收到的電信號轉換成光信號，光信號通過光纖媒介傳輸後，再由對應的信號接收端的光模塊主體還原成電信號，實現信息在光纖媒介中的高速傳輸。光模塊主體在光電轉換或電光轉換過程中會產生電磁信號，該電磁信號會對光纖通信系統中其他設備(如中繼器)構成不同程度的電磁幹擾，影響其他設備對信號進行傳輸或處理的速率和準確率。同時，光纖通信系統中其他設備產生的電磁信號也將不可避免的影響光模塊主體的光電/電光轉換性能。因此，光模塊主體通常需要配備電磁屏蔽裝置，以提高光模塊主體自身的電磁兼容性能，即光模塊主體在電磁環境中能正常工作且不對該環境中的其他設備產生不能承受的電磁幹擾。

圖1是一種光模塊的結構示意圖。如圖1所示，該光模塊包括上殼體1、下殼體2和電路板3。為了便於電路板3的組裝和檢修，上殼體1和下殼體2通常以螺紋連接、卡接等可拆卸的連接方式進行裝配，構成一個相對密閉的腔體空間。電路板3放置於上殼體1和下殼體2組成的腔體內部，通過機殼屏蔽的方式，能夠在一定程度上降低電路板3與光纖通信系統中其他設備之間的電磁幹擾。但是，以可拆卸方式連接的上殼體1和下殼體2通常為點-點連接或點-面連接，在上殼體1和下殼體2的連接處不可避免的產生縫隙，電路板3產生的電磁波通過縫隙洩漏至外部，降低光模塊的電磁兼容性能。

申請內容

本申請提供了一種光模塊，以解決光模塊的電磁兼容性能差的問題。

本申請提供一種光模塊，所述光模塊包括上殼體、下殼體、電路板以及多個彈性豎筋，所述上殼體、所述下殼體和所述彈性豎筋均為導電體；所述上殼體和所述下殼體均包括一個底面和垂直於所述底面的兩個側面，所述兩個側面分布於所述底面的寬度方向上，且相互平行；所述上殼體兩個側面外壁之間的距離小於所述下殼體兩個側面外壁之間的距離；所述上殼體的兩個側面插入所述下殼體的兩個側面之間，所述電路板設置於所述上殼體和所述下殼體形成的腔體內部；所述多個彈性豎筋沿所述光模塊的長度方向分布於所述上殼體的側面外壁上，和/或所述下殼體的側面內壁上。

本申請還提供了另一種光模塊，所述光模塊包括上殼體、下殼體、電路板、金屬筋體和彈性導電體，所述上殼體和所述下殼體均為導電體；所述上殼體和所述下殼體均包括一個底面和垂直於所述底面的兩個側面，所述兩個側面分布於所述底面的寬度方向上，且相互平行；所述上殼體兩個側面外壁之間的距離小於所述下殼體兩個側面外壁之間的距離；所述上殼體的兩個側面插入所述下殼體的兩個側面之間，所述電路板設置於所述上殼體和所述下殼體形成的腔體內部；所述金屬筋體包括設置於所述上殼體側面外壁上的第一金屬豎筋和設置於所述下殼體側面內壁上的第二金屬豎筋；所述第一金屬豎筋和所述第二金屬豎筋沿所述光模塊的長度方向交錯分布；所述第一金屬豎筋和所述第二金屬豎筋向對應殼體突出的尺寸均小於所述上殼體側面和所述下殼體側面之間的距離；所述彈性導電體過盈填充於所述第一金屬豎筋與所述下殼體側壁之間，以及所述第二金屬豎筋與所述上殼體側壁之間。

本申請提供的光模塊具有以下優點：

本光模塊利用彈性豎筋，或者金屬筋體和彈性導電體的組合，將上殼體和下殼體側壁之間形成縫隙分隔為獨立的子縫隙。子縫隙足夠小，電路板產生的電磁波很難穿過該子縫隙傳播至殼體外部，從而被由上殼體、下殼體構成電磁屏蔽結構所屏蔽。應用本光模塊時，不會產生明顯的電磁洩漏，光模塊的電磁兼容性能得以顯著提高。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對於本領域普通技術人員而言，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為常見的一種光模塊的結構示意圖；

圖2為本申請實施例一提供的一種光模塊的整體結構示意圖；

圖3為本申請實施例一提供的一種光模塊的拆分示意圖；

圖4為本申請實施例一提供的一種光模塊外殼的截面示意圖；

圖5為無法形成子縫隙的彈性豎筋的分布狀態圖；

圖6為本申請實施例一提供的一種彈性豎筋在殼體裝配前後的狀態變化示意圖；

圖7為本申請實施例一提供的一種縫隙填充狀態的示意圖；

圖8為本申請實施例二提供的一種光模塊的拆分示意圖；

圖9為本申請實施例二提供的一種縫隙的填充狀態示意圖；

圖10為本申請實施例三提供的一種縫隙的填充狀態示意圖；

圖11為本申請實施例四提供的一種金屬豎筋的分布狀態圖；

符號表示：

1-上殼體、11-上殼體側面、12-上殼體底面、2-下殼體、21-下殼體側面、22-下殼體底面、3-電路板、4-彈性豎筋、5-導電膠層、6-金屬筋體、7-彈性導電體、61-第一金屬豎筋、62-第二金屬豎筋、63-T型筋體。

具體實施方式

電磁屏蔽通常以導體隔離來控制電磁波由一個區域向另一區域的感應和輻射傳播。密閉的導體可形成導電通路，導電通路對電磁能流具有引導作用，其引導方式可包括表面反射、內部吸收(導體材料內部產生與源電磁場相反的電流和磁極化)，以及內部反射。在以上反射和吸收的過程中，電磁波的能量會受到大幅損耗，從而減弱源電磁場的輻射效果。但是，以可拆卸方式連接的殼體之間不可避免的產生縫隙，縫隙可破壞導電通路的連續性，降低屏蔽結構的屏蔽性能。

目前，提高光模塊電磁兼容性能常用的一種方式是在上殼體和下殼體組成的腔體內填充吸波材料。吸波材料能夠在較寬的頻帶範圍內高效吸收投射在其表面的電磁波，通過在腔體內部填充吸波材料的方式，能夠有效提高光模塊的電磁兼容性能，但吸波材料的價格較高，導致應用了吸波材料的光模塊成本過高。

通常情況下，當殼體之間的縫隙足夠小時，電磁波則無法穿過此縫隙傳播至殼體外部。本申請根據此原理並利用彈性豎筋，或者金屬筋體和彈性導電體的組合將殼體連接處產生的縫隙分隔為多個細微的子縫隙，細微的子縫隙能夠將光模塊主體產生的電磁波阻擋在由殼體圍成的腔體內部。本光模塊不需要使用價格高昂的吸波材料，即可大幅減少電磁洩露，提高光模塊的電磁兼容性能。

參見圖2和3，所示分別為本申請實施例一提供的一種光模塊的整體結構示意圖和本申請實施例一提供的一種光模塊的拆分示意圖。如圖2和3所示，本申請提供的光模塊包括所述光模塊包括上殼體1、下殼體2、電路板3以及多個彈性豎筋4；所述上殼體1包括一個底面12和垂直於所述底面12的兩個側面11，所述兩個側面11分布於所述底面12的寬度方向上，且相互平行；所述下殼體2包括一個底面22和垂直於所述底面22的兩個側面21，所述兩個側面21分布於所述底面22的寬度方向上，且相互平行。所述上殼體兩個側面11外壁之間的距離小於所述下殼體兩個側面21外壁之間的距離；所述上殼體1的兩個側面11插入所述下殼體2的兩個側面21之間，所述電路板3設置於所述上殼體1和所述下殼體2形成的腔體內部。本光模塊的上殼體1和下殼體2為可拆分的兩個獨立殼體。當上殼體1插入下殼體2內時，上殼體1的側壁11與下殼體2的側壁21緊密嵌合在一起，形成一個側壁之間留有細小縫隙的相對密閉的腔體。

在上殼體1和下殼體2形成的腔體內部，可以設置電路板3，也可以設置能夠實現光電轉換或電光轉換的光器件，或者電路板3和光器件的組合。在實現光電轉換或電光轉換的過程中，光器件和電路板等會產生電磁信號。為了防止電磁波自側壁之間的縫隙洩漏至外部，本光模塊設有彈性豎筋4。多個彈性豎筋4沿所述光模塊的長度方向分布於上殼體1的側面外壁上、或者沿所述光模塊的長度方向分布於下殼體2的側面內壁上、或者沿所述光模塊的長度方向分布於上殼體1的側面外壁以及下殼體2的側面內壁上。本實施例中，彈性豎筋4可以為磷青銅、鈹青銅、錳鋼或者不鏽鋼等具有彈性的細長筋體。

參見圖4，所示為本申請實施例一提供的一種光模塊外殼的截面示意圖。由圖4可見，彈性豎筋4可將上下殼體側壁之間的縫隙分隔為多個獨立的子縫隙，電磁波很難穿過彈性豎筋4分隔形成的細小子縫隙傳播至殼體外部，從而被由上殼體1、下殼體2和彈性豎筋4共同構成電磁屏蔽結構所屏蔽。應用本光模塊時，不會產生明顯的電磁洩漏，光模塊的電磁兼容性能得以顯著提高。

本實施例中，上殼體1、下殼體2和彈性豎筋4均為導電體，三者共同構成電路板3的電磁屏蔽結構。其中，上殼體1和下殼體2在電磁屏蔽中起主要作用，可選擇具有較高的電導率和磁導率的導體作為上殼體1和下殼體2的殼體材料，比如，銀、銅、鋁等金屬材料及其合金。高導電性材料在電磁波的作用下能夠產生較大的反向感應電流，從而消耗更多的電磁波能量，獲得更好的電磁屏蔽效果。

上殼體1和下殼體2對電路板3不僅具有電磁隔離作用，還應具有環境隔離的作用。很多光模塊的應用環境比較惡劣，例如某些應用於通訊基站中的光模塊，長期處於高溫、高溼環境中，大氣中的化學物質容易腐蝕、損壞光模塊的外殼結構，影響其內部模塊主體1的工作狀態。由此，本實施例中，上殼體1和下殼體2可選擇錫合金、鎳合金或者錫鎳合金中的一種。其中，錫合金以錫元素為基礎元素，添加鉛、鋅、銅等其他金屬元素組成的合金，錫合金具有較高的導熱性能和耐大氣腐蝕性能；鎳合金為以鎳為基礎元素，添加鉻、鋁、鋯等其他元素組成的合金，鎳具有良好的抗氧化性、耐蝕性以及高溫強度；錫鎳合金更是綜合了以上錫合金和錫合金的優良性能，為上殼體1和下殼體2內部的模塊主體1提供較好的保護。

當彈性豎筋4交錯分布於上殼體1的側面外壁以及下殼體2的側面內壁時，縫隙內相鄰的兩個彈性豎筋4在光模塊的長度方向上應具有重合部分，避免如圖5所示的相鄰兩彈性豎筋4在垂直方向上產生間隙而無法形成獨立的子縫隙。本實施例中，以上各個彈性豎筋4的至少一個端點與縫隙內相鄰的彈性豎筋4對應的端點處於同一水平線上。以上設置方式，不僅可以形成獨立的子縫隙，還能夠使得子縫隙的深度(即豎直方向的長度)得以相對最大化。相鄰的兩個彈性豎筋4形成的子縫隙深度越深，電磁波越不容易穿過子縫隙而發生電磁洩漏。

由於電磁波屏蔽效果受縫隙深度的影響，縫隙的深度越深，電磁波衰減的程度越大。根據以上原理，為了獲取在一定程度上獲得更大的縫隙深度，本實施例中的彈性豎筋4在所述光模塊的長度方向上傾斜設置，且各個所述彈性豎筋的傾斜角度相同

通常情況下，縫隙的開口尺寸小於電磁波波長的1/2，即可對電磁波產生一定的屏蔽效果，縫隙的尺寸越小，對電磁波額屏蔽效果越好。但是考慮到光模塊的各部件的加工難度，以及各部件之間的裝配難度，本實施例中，縫隙內相鄰的兩個彈性豎筋4之間的距離小於電路板3產生的電磁波波長的1/20即可。光模塊產生的電磁波波長通常在20mm-30mm，因此，本實施例中，相鄰的兩個所述彈性豎筋4之間的距離應在1.5mm以下。

參見圖6，所示為本申請實施例一提供的一種彈性豎筋在殼體裝配前後的狀態變化示意圖。圖6中左側部分為彈性豎筋4在上殼體1上的原始狀態；右側部分為彈性豎筋4填充於縫隙之後的形變狀態。由二者的比較可見，彈性豎筋4在原始狀態時，其厚度大於縫隙的寬度(如虛線所示)，由於彈性豎筋4具有一定的形變能力，在上殼體插入所述下殼體之後發生壓縮式的彈性形變。彈性豎筋4在縫隙內過盈填充的狀態，使得彈性豎筋4與兩殼體(上殼體1和下殼體2)的側壁之間具有面-面連接，從而在相鄰的兩個彈性豎筋4之間形成獨立的子縫隙。

參見圖7，所示為本申請實施例一提供的一種縫隙填充狀態的示意圖。由圖7可見，本實施例中的光模塊還包括導電膠層5，所述導電膠層5設置於所述彈性豎筋4與所述上殼體1之間。本申請其他實施例中，導電膠層5也可以設置於彈性豎筋4與上殼體1和下殼體2中至少一個殼體的側壁之間。導電膠層5的主要成分為導電膠，導電膠內含有導電離子和膠黏劑，其中，膠黏劑可將彈性豎筋4固定在上殼體1的側壁上，並與上殼體1連接為一個整體結構，避免上殼體1和下殼體2組裝時，彈性豎筋4的位置由於擠壓而出現偏移，影響子縫隙的尺寸以及屏蔽效果；導電膠內的導電離子則可與彈性豎筋4和上殼體1形成連續的導電通路。

本實施例使用導電膠粘合彈性豎筋4與上殼體1，與其他結合方式相比，膠水粘合的方式操作較為簡便，工藝成本較低。另外，在上殼體1和下殼體2組裝的過程中，彈性豎筋4發生彈性形變，導電膠層5將在相鄰的兩個彈性豎筋4的擠壓力作用下進入子縫隙內，從而縮小子縫隙的尺寸，在一定程度上能夠增強屏蔽裝置2的屏蔽性能。

雖然以上述實施方式組合而成的屏蔽裝置能夠大幅減少電磁洩露，提高光模塊的電磁兼容性能。但是，由於彈性豎筋4與上殼體1、下殼體2的材質不同，使得彈性豎筋4很難與上殼體1或下殼體2以一體成型的方式相結合，增加了彈性豎筋4的裝配難度。相鄰的兩個彈性豎筋4之間的距離比較小，通過人工等裝配方式容易降低子縫隙的尺寸精度，同時，影響光模塊的生產效率。為此，本申請以下實施例提供了一種便於組裝的光模塊。

參見圖8和圖9，所示分別為本申請實施例二提供的一種光模塊的拆分示意圖和本申請實施例二提供的一種縫隙的填充狀態示意圖。由圖8和圖9可見，本實施例除了與實施例1相同的上下殼體結構以及二者的組合關係以外，光模塊還包括金屬筋體6和彈性導電體7。

金屬筋體6包括設置於所述上殼體1側面外壁上的第一金屬豎筋61和設置於下殼體2側面內壁上的第二金屬豎筋62；第一金屬豎筋61和第二金屬豎筋62沿光模塊的長度方向交錯分布；第一金屬豎筋61和第二金屬豎筋62向對應殼體突出的尺寸均小於上殼體1側面和下殼體2側面之間的距離；以便彈性導電體7可以過盈填充於上下殼體之間。與實施例一類似，第一金屬豎筋61的至少一個端點與第二金屬豎筋62對應的端點處於同一水平線上，上下殼體側壁之間相鄰的第一金屬豎筋61和第二金屬豎筋62之間的距離小於電路板產生的電磁波波長的1/20。

本實施例中的金屬筋體6與實施例二中彈性豎筋4的設置與分布方式類似，以此方式設置與分布方式的優點也大致相同，這裡不再贅述。本實施例中的金屬筋體6的主要功能是為子縫隙的形成起到定位作用，即金屬筋體6的分布狀態可直接影響子縫隙的大小。但金屬筋體6本身不具有彈性，金屬筋體6與側壁之間仍然是點-點接觸或者點對面接觸。因而，在金屬筋體6與側壁之間需要設置彈性導電體7，彈性導電體7在擠壓時發生彈性形變，過盈填充於所述第一金屬豎筋61與所述上殼體1側壁之間，以及所述第二金屬豎筋62與所述下殼體2側壁之間。金屬筋體6與彈性導電體7相互配合，能夠將兩殼體側壁之間形成縫隙分隔為多個獨立的子縫隙。

由於金屬筋體6可與上殼體1和下殼體2的材質相同。因而，本實施例中第一金屬豎筋61與所述上殼體1，第二金屬豎筋62與所述下殼體2均為一體成型結構。

本實施例中，所述彈性導電體7為不鏽鋼鈑金件，不鏽鋼鈑金件插入上殼體1側壁與下殼體2側壁之間。不鏽鋼鈑金件是由鈑金工藝加工而成的不鏽鋼薄板。鈑金工藝是一種綜合性冷加工工藝，經鈑金工藝加工後可獲得超薄且厚度均勻的金屬板材。另外，本實施例中採用鉻元素含量相對較低的不鏽鋼作為鈑金加工的原材料，此類不鏽鋼彈性相對較好，可發生較大形變後牴觸在上下殼體的側壁上，形成面-面接觸。此外，相比較導電膠水、密封橡膠等其他可以用於封堵孔隙的彈性導電體而言，不鏽鋼鈑金件的成本更低，有利於實現光模塊的大規模生產。

組裝光模塊時，先將不鏽鋼鈑金件插入下殼體2的空腔內，再將上殼體1嵌入不鏽鋼鈑金件內，三者由外向內的分布順序為下殼體2-不鏽鋼鈑金件-上殼體1。由於第一金屬豎筋61和第二金屬豎筋62交錯分布，在上殼體1和下殼體2相互嵌合的過程中，處於二者之間的不鏽鋼鈑金件受到第一金屬豎筋61和第二金屬豎筋62兩個方向的擠壓力，發生彈性形變後過盈填充於所述第一金屬豎筋61與所述下殼體2側壁之間，以及所述第二金屬豎筋62與所述上殼體1側壁之間。同時，不鏽鋼鈑金件的一部分進入第一金屬豎筋61與第二金屬豎筋62之間的子縫隙內，能夠在一定程度上縮小子縫隙的水平長度，進而增強屏蔽裝置2的屏蔽性能。

為儘量減少子縫隙的數量，降低電磁波通過子縫隙洩漏的可能性，本申請其他實施例中，金屬筋體6也可以為適當數量的橫筋與豎筋的組合。

圖10為本申請實施例三提供的一種縫隙的填充狀態示意圖。由圖10可見，本實施例中分布於上殼體1側壁的金屬筋體6為T型筋體63，T型筋體63是由一段橫筋和一段豎筋組成的一體成型結構。其中，橫筋的寬度(即豎直方向的長度)不可過小，且水平長度不可過大，覆蓋1-2個子縫隙即可。橫筋的水平長度過長，則容易影響彈性導電體7的形變量，導致橫筋與上殼體1的側壁之間產生縫隙，出現電磁洩漏現象。

另外，第二金屬豎筋62(圖10中虛線部分)在下殼體2的排布方式，應能夠使第二金屬豎筋62的位置更靠近T型筋體63的橫筋部分，以使第二金屬豎筋62與橫筋部分形成的子縫隙足夠窄，在一定程度上避免模塊主體1產生的電磁波穿過該子縫隙。

根據電磁場理論，具有一定深度的縫隙均可看作波導，波導在一定條件下可以對在其內部傳播的電磁波進行衰減，且縫隙的深度越深，電磁波衰減的程度越大。根據以上原理，為了獲取在一定程度上獲得更大的縫隙深度，本申請的如下實施例對金屬筋體6的分布方式進行了優化。

參見圖11，所示為本申請實施例五提供的一種金屬豎筋的分布狀態圖。由圖11可見，本實施例中，第一金屬豎筋61和第二金屬豎筋62光模塊的長度方向上傾斜設置，且傾斜角度相同。為了控制子縫隙的大小和裝配等因素，金屬筋體6的傾斜角度不宜過大。為了進一步提高子縫隙的深度，上殼體1側壁與下殼體2(圖11中沒有示出)側壁的高度相同，且第一金屬豎筋61和第二金屬豎筋62兩個端點之間的垂直距離均與上殼體1或下殼體2的高度相等。

本實施例中，金屬筋體6的傾斜設置、金屬筋體6與上殼體1、下殼體2的高度相等均是增加子縫隙深度(即子縫隙在豎直方向的長度)的一種方式。本申請其他實施例也可以採用其中的任意一種方式或者其他方式來增加子縫隙的深度。

本說明書中各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。以上所述的本申請實施方式並不構成對本申請保護範圍的限定。