光模塊的制作方法

本發明涉及光模塊，尤其涉及適用于光模塊的電路板。

背景技術：

參見圖1，光模塊10a包括硬質電路板1a、柔性電路板2a和光學次模塊3a。其中，柔性電路板2a負責連接硬質電路板1a和光學次模塊3a。光學次模塊3a可以是ROSA(Receiving Optical Sub-Assembly,光接收組件)、TOSA(Transmitting Optical Sub-Assembly，光發射組件)或BOSA(Bi-Directional Optical Sub-Assembly，光發射接收組件)。光學次模塊3a內部包括光芯片和與光芯片相配合的驅動芯片，例如：光芯片為激光器，其驅動芯片為用以提供發射信號處理的器件；又例如：光芯片為探測器，其驅動芯片為用以提供接收信號處理的器件。

隨著半導體技術和數據量需求的提高，電路板上的高速傳輸線的工作頻率已達到幾十GHz。光模塊10a的硬質電路板1a和柔性電路板2a上的高速傳輸線工作頻率也已達幾十GHz。遠距離，例如：40公里、80公里的光纖通訊的需求，要求光學次模塊3a的功率更大，這樣驅動光學次模塊3a的電壓擺幅和交變電流都要相應加大，從而使得柔性電路板2a需要通過的高電壓擺幅和大的交變電流。

參見圖2和圖3，現有的一種柔性電路板2a為雙面板，其包括介質層21a和分別位于該介質層21a兩側表面的兩個金屬層22a、23a。其中，高速傳輸線223a、225a設置在金屬層22a上。金屬層23a上則鋪地231a構成地參考平面。這兩個金屬層22a、23a上還設置其他走線，諸如：電源線227a。

參見圖4，由于高速傳輸線223a、225a是微帶線形式的，這種微帶線在傳載高頻、大電壓擺幅、大電流擺幅時會產生較大向外的電磁輻射，此電磁輻射會通過光模塊10a的端口輻射出去，致使光模塊10a的EMC(Electro Magnetic Compatibility，電磁兼容性)性能存在一定的缺陷，這進而會導致裝設有該光模塊10a的設備的EMC性能不能滿足規定要求。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題在于克服上述現有技術存在的不足，而提出一種光模塊，可以大大減少由高速傳輸線向電路板外泄漏出的電磁輻射，從而能夠有效地改善光模塊的EMC性能。

本發明針對上述技術問題而提出的技術方案包括，提出一種光模塊，包括電路板，其上布設有其一端與驅動芯片相連的高速傳輸線；其中，該電路板布設有上下相對的兩個地平面，該高速傳輸線夾設在這兩個地平面之間；該電路板還在該高速傳輸線的周圍布設有多個金屬過孔，這些金屬過孔將這兩個地平面連通，與這兩個地平面共同構成一屏蔽籠，把該高速傳輸線屏蔽住。

與現有技術相比，本發明通過巧妙地在電路板上用兩個地平面和若干金屬過孔構成一屏蔽籠，把高速傳輸線屏蔽住，可以大大減少由高速傳輸線向電路板外泄漏出的電磁輻射，從而能夠有效地改善光模塊的EMC性能。

附圖說明

圖1是現有的光模塊的結構示意。

圖2是現有的光模塊中柔性電路板的立體示意。

圖3是現有的光模塊中柔性電路板的分解立體示意。

圖4是現有的光模塊中柔性電路板上高速傳輸線的電磁輻射示意。

圖5是本發明的光模塊一實施例的結構示意。

圖6是圖5所示光模塊中電路板的屏蔽籠工作原理示意。

圖7是圖5所示光模塊中電路板的屏蔽籠的金屬過孔的俯視示意。

圖8是圖5所示光模塊中電路板的屏蔽籠的金屬過孔的立面剖視示意。

圖9是本發明的光模塊另一實施例的結構示意。

圖10是圖9所示光模塊中柔性電路板的立體結構示意。

圖11是圖9所示光模塊中柔性電路板的分解立體結構示意。

圖12是圖9所示光模塊中柔性電路板的頂層金屬布線示意。

圖13是圖9所示光模塊中柔性電路板的中間層金屬布線示意。

圖14是圖9所示光模塊中柔性電路板的底層金屬布線示意。

其中，附圖標記說明如下：現有技術：10a光模塊，1a硬質電路板，2a柔性電路板，3a光學次模塊，21a介質層，22a、23a金屬層，223a、225a高速傳輸線，227a電源線，231a鋪地；本發明：10、10c光模塊，2電路板，3光學次模塊，4金手指，5光芯片，6封裝結構，7光接頭，20屏蔽籠，21頂側金屬層，23、27介質層，25中間金屬層，22、24、26、28金屬過孔，29底側金屬層，2101、2103、2106、2108高速端口，2105、2107、2109接地端口，211地平面，213邊界走線，215、217跟隨線，219低速走線，2501、2503、2506、2508高速端口，2505、2507、2509接地端口，253邊界過孔，255、257高速傳輸線，2901、2903、2906、2908高速端口，2905、2907、2909接地端口，291地平面，293邊界走線，295、297跟隨線，299低速走線。

具體實施方式

以下結合附圖，對本發明予以進一步地詳盡闡述。

參見圖5，圖5是本發明的光模塊一實施例的結構示意。本發明提出一種光模塊10，其包括：電路板2，設置在該電路板2一端的金手指4，以COB(Chip On Board，板上芯片)方式設置在該電路板2上的光芯片5，封裝結構6以及光接頭7。這種的光模塊10結構，通過將光芯片5與電路板2結合成一體，有利于光模塊10的小型化和緊湊化，可以增加光模塊10的應用范圍。

參見圖6，圖6是圖5所示光模塊中電路板的屏蔽籠工作原理示意。該電路板2為多層板。該電路板2上布設有高速傳輸線255、257。該高速傳輸線255、257的一端與金手指4相連、另一端通過金屬過孔與光芯片5相連。該電路板2布設有上下相對的兩個地平面211、291。高速傳輸線255、257夾設在這兩個地平面211、291之間。高速傳輸線255、257與地平面211、291之間相間隔。在高速傳輸線255、257的周圍布設有多個金屬過孔28，這些金屬過孔28將這兩個地平面211、291連通，與這兩個地平面211、291共同構成一屏蔽籠20，把高速傳輸線255、257屏蔽住。這種屏蔽籠20的結構，可以大大減少由高速傳輸線255、257向電路板2外泄漏出的電磁輻射，從而能夠有效地改善光模塊10的EMC性能。

值得一提的是，高速傳輸線255、257是成對地布設在該電路板2上的。這些金屬過孔28是布設在成對的高速傳輸線255、257的周圍。鑒于高速傳輸線255、257上傳輸的常常是差分信號，這種成對布設的結構，有利于差分信號的傳輸，也可以提升光模塊10的EMC性能。

參見圖7和圖8，圖7是圖5所示光模塊中電路板的屏蔽籠的金屬過孔的俯視示意。圖8是圖5所示光模塊中電路板的屏蔽籠的金屬過孔的立面剖視示意。為了避免高速傳輸線255、257產生的電磁輻射信號從金屬過孔28之間的空隙泄漏出去，這些金屬過孔28相互之間的間距d是有設定要求的。基本地，間距d不超出于高速傳輸線255、257的工作波長的1/2。可以理解的是，若間距d超出高速傳輸線255、257的工作波長的1/2，參見圖6，高速傳輸線255、257的電磁輻射將可以從電路板2的旁側，籍由金屬過孔28之間的過寬的間隙泄漏出去，對光模塊10的EMC性能造成不良影響。較佳地，間距d小于高速傳輸線255、257的工作波長的1/20。如此，可以有效地將高速傳輸線255、257的對應于工作波長的基頻的電磁輻射以及相應于基頻的若干級高次諧波一并，牢靠地遮蔽于該屏蔽籠20內。

在本實施例中，這兩個地平面211、291分別設置在該電路板2的頂、底兩側，既有利于電路板2的工藝實現，也有利于在后續電路板2的應用過程中，對地平面211、291進行觀察、檢測和必要的修復。

參見圖9，圖9是本發明的光模塊另一實施例的結構示意。本發明提出一種光模塊10c，其包括：硬質電路板1，柔性電路板2，光學次模塊3，設置在該印制電路板1一端的金手指4，以及與該光學次模塊3相連的光接頭7。

在本實施例中，高速傳輸線255、257的一端通過焊盤與該硬質電路板1相連，再經由該硬質電路板1上的金手指4與系統側的電子器件相連。高速傳輸線255、257的另一端與設置在該光學次模塊3中的驅動芯片相連。值得一提的是，采用柔性電路板2來連接硬質電路板1與光學次模塊3，籍由柔性電路板2能夠柔性變形，有利于在光模塊10c內，靈活布置硬質電路板1和光學次模塊3的裝設位置。

參見圖10至圖14，圖10是圖9所示光模塊中柔性電路板的立體結構示意。圖11是圖9所示光模塊中柔性電路板的分解立體結構示意。圖12是圖9所示光模塊中柔性電路板的頂層金屬布線示意。圖13是圖9所示光模塊中柔性電路板的中間層金屬布線示意。圖14是圖9所示光模塊中柔性電路板的底層金屬布線示意。該柔性電路板2為多層板。在本實施例中，該柔性電路板2包括兩個介質層23、27和三個金屬層21、25、29。從上往下，依次為：頂側金屬層21、介質層23、中間金屬層25、介質層27和底側金屬層29的疊置排布。可以理解的是，在頂側金屬層21和底側金屬層29的表面覆蓋有絕緣膜，以保護頂側金屬層21和底側金屬層29。

高速傳輸線255、257布置在中間金屬層25上。頂層金屬層21布置有地平面211，底層金屬層29布置有地平面291，這兩個地平面211、291的周圍通過金屬過孔28連通。可以理解的是，這兩個地平面211、291和這些金屬過孔28構成一個屏蔽籠，把高速傳輸線255、257屏蔽其中。這種結構，能夠將高速傳輸線255、257產生的電磁輻射屏蔽在屏蔽籠中，從而能夠有效地改善光模塊10c的EMC性能。值得一提的是，該屏蔽籠完全適用前個實施例中的屏蔽籠20的有關內容，在此不再贅述。

參見圖11和圖12，在頂側金屬層21上除了設置有地平面211之外，還設置有四個高速端口2101、2103、2106、2108和三個接地端口2105、2107、2109。其中，兩個高速端口2101、2106分別連接高速傳輸線255的兩端。另兩個高速端口2103、2108分別連接高速傳輸線257的兩端。接地端口2105、2107均與該地平面211相連，并位于地平面211的右側；接地端口2109與該地平面211相連，并位于地平面211的左側。在本實施例中，該地平面211呈魚形，左側對應魚的頭部、右側對應魚的尾部。

具體而言，地平面211為網狀結構，以利于增加柔性電路板2的柔性。地平面211的邊緣設置有邊界走線213。在邊界走線213位置，設置若干金屬過孔28，與底側的地平面291連通。這種結構，有利于屏蔽籠的設計和工藝實現。

另外，地平面211在對應于兩條高速傳輸線255、257的位置形成有兩條跟隨線215、217。這兩條跟隨線215、217的形狀、線寬和正投影位置與這兩條高速傳輸線255、257基本一致。這種結構，可以為兩條高速傳輸線255、257的電磁輻射信號提供必要的回路，避免輻射泄漏。低速走線219設置在地平面211的外面，也就是說，兩條高速傳輸線255、257之外的其他走線(包括低速信號線和電源線)是位于屏蔽籠的空間之外的。

在本實施例中，地平面211的網格的線寬以工藝的最小寬度為優選，以利于增加柔性電路板2的柔性。金屬過孔28的寬度以工藝的最小寬度為優選，以利于增加柔性電路板2的柔性。邊界走線213處的金屬過孔28的間距，以高速傳輸線255、257工作波長的1/20以下為優選。地平面211的網格與高速傳輸線255、257的大部分走向形成45度角。這種結構，能夠有效地避免高速傳輸線255、257產生的電磁輻射借由地平面211上的網孔向外泄漏。為了進一步增加該柔性電路板2的柔性，頂側金屬層21應優選薄的金屬材料。

類似的，參見圖11和圖14，在底側金屬層29上除了設置有地平面291之外，還設置有四個高速端口2901、2903、2906、2908和三個接地端口2905、2907。其中，兩個高速端口2901、2906分別連接高速傳輸線255的兩端。另兩個高速端口2903、2908分別連接高速傳輸線257的兩端。兩個接地端口2905、2907均與該地平面291相連，并位于地平面291的右側；接地端口2909與該地平面291相連，并位于地平面291的左側。在本實施例中，該地平面291呈魚形，左側對應魚的頭部、右側對應魚的尾部。

具體而言，地平面291為網狀結構，以利于增加柔性電路板2的柔性。地平面291的邊緣設置有邊界走線293。在邊界走線293位置，設置若干金屬過孔28，與頂側的地平面211連通。這種結構，有利于屏蔽籠的設計和工藝實現。

另外，地平面291在對應于兩條高速傳輸線255、257的位置形成有兩條跟隨線295、297。這兩條跟隨線295、297的形狀、線寬和正投影位置與這兩條高速傳輸線255、257基本一致。這種結構，可以為兩條高速傳輸線255、257的電磁輻射信號提供必要的回路，避免輻射泄漏。低速走線299設置在地平面291的外面，也就是說，兩條高速傳輸線255、257之外的其他走線(包括低速信號線和電源線)是位于屏蔽籠的空間之外的。

在本實施例中，地平面291的網格的線寬以工藝的最小寬度為優選，以利于增加柔性電路板2的柔性。地平面291的網格與高速傳輸線255、257的大部分走向形成45度角。這種結構，能夠有效地避免高速傳輸線255、257產生的電磁輻射借由地平面291上的網孔向外泄漏。為了進一步增加該柔性電路板2的柔性，底側金屬層29應優選薄的金屬材料。

參見圖11和圖13，在中間金屬層25上除了設置有兩條高速傳輸線255、257之外，還設置有四個高速端口2501、2503、2506、2508和三個接地端口2505、2507、2509。其中，兩個高速端口2501、2506分別連接高速傳輸線255的兩端。另兩個高速端口2503、2508分別連接高速傳輸線257的兩端。兩個接地端口2505、2507均與兩個地平面211、291連通，并位于兩個地平面211、291的右側；接地端口2509與該兩個地平面211、291相連，并位于兩個地平面211、291的左側。

頂側金屬層21上的接地端口2109，與中間金屬層25上的接地端口2509，以及底側金屬層29上的接地端口2909三個部分通過金屬過孔22相互連通。頂側金屬層21上的高速端口2106、2108和接地端口2105、2107，與中間金屬層25上的高速端口2506、2508及接地端口2505、2507，以及底側金屬層29上的高速端口2906、2908和接地端口2905、2907三個部分通過金屬過孔24相互連通，從而共同形成該柔性電路板2的四個焊盤，能夠與硬質電路板1焊接。

頂側金屬層21上的高速端口2101、2103，與中間金屬層25上的高速端口2501、2503，以及底側金屬層29上的高速端口2901、2903三個部分通過金屬過孔26相互連通，從而共同形成該柔性電路板2的兩個孔狀焊盤，能夠與光學次模塊3上的插針式的引腳對應焊接。

在本實施例中，屏蔽籠大致由兩個地平面211、291，用于在左側連通兩個地平面211、291的金屬過孔22，用于在由側連通兩個地平面211、291的金屬過孔24以及用于連通兩個地平面211、291的上下兩側(即邊界走線213、293)的金屬過孔28構成。也就是說，兩個地平面211、291分別構成該屏蔽籠的頂底兩面。設置在這兩個地平面211、291的周遭的金屬過孔22、24、28構成該屏蔽籠的連通頂底兩面的柵欄。

綜上，該光模塊10c通過巧妙地在柔性電路板2上用兩個地平面211、291和若干金屬過孔22、24、28構成出一屏蔽籠，把高速傳輸線255、257屏蔽住，可以大大減少由高速傳輸線255、257向柔性電路板2外泄漏出的電磁輻射，從而能夠有效地改善光模塊10c的EMC性能。

值得一提的是，在上述兩個實施例中，電路板2/柔性電路板2具有三個金屬層21、25、29，在其他實施例中，電路板2/柔性電路板2可以具有更多的金屬層，例如:4、5、6、7、8等等；在上述兩個實施例中，位于高速傳輸線255、257上方的地平面211設置在頂側金屬層21上，在其他實施例，位于高速傳輸線255、257上方的地平面可以設置在位于高速傳輸線255、257上方的某個中間金屬層上；類似地，在上述實施例中，位于高速傳輸線255、257下方的地平面291設置在底側金屬層29上，在其他實施例，位于高速傳輸線255、257下方的地平面可以設置在位于高速傳輸線255、257下方的某個中間金屬層上。在上述實施例中，是以一對高速傳輸線255、257為例進行說明；在其他實施例中，高速傳輸線可以是單根，或者，可以有更多的根數。

上述內容，僅為本發明的較佳實施例，并非用于限制本發明的實施方案，本領域普通技術人員根據本發明的主要構思和精神，可以十分方便地進行相應的變通或修改，故本發明的保護范圍應以權利要求書所要求的保護范圍為準。