具有頂部及底部透鏡的低輪廓光學收發器系統的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本申請案涉及具有頂部及底部透鏡的低輪廓光學收發器系統。
【背景技術】
[0002]光學數據收發器模塊將經由光纖接收的光學信號轉換成電信號，且將電信號轉換成光學信號以供經由光纖發射。在收發器模塊的發射器部分中，光電子光源(例如激光器)執行電信號到光學信號的轉換。在收發器模塊的接收器部分中，光電子光檢測器(例如光電二極管)執行光學信號到電信號的轉換。收發器模塊通常還包含光學元件或光學器件(例如透鏡)以及電路(例如驅動器及接收器)。收發器模塊還包含光纖電纜連接到的一或多個光纖端口。光源、光檢測器、光學元件及電路安裝于模塊殼體內。一或多個光纖端口位于模塊殼體上。
[0003]各種收發器模塊配置為已知的。一種類型的收發器模塊配置稱為小形狀因數可插接的(SFP)。此類SFP收發器模塊包含具有實質上矩形橫截面形狀的伸長殼體。所述殼體的前端可連接到光纖電纜。所述殼體的后端具有在將所述后端插入或插接到網絡交換器或其它裝置的狹槽中時可插接到配合連接器中的電觸點陣列。
[0004]在一些收發器模塊中，光電子裝置(S卩，光源及光檢測器)安裝于印刷電路板(PCB)上，其光學軸法向于PCB的平面。由于這些裝置光學軸垂直于光纖的端，因此需要在光纖與裝置光學軸之間將信號路徑重定向或“翻轉”90度。在一些收發器模塊中，在電域中通過(舉例來說)柔性電路實現90度信號路徑翻轉。在其它收發器模塊中，在光學域中通過光學器件中所包含的反射表面實現所述翻轉。光學器件還可包含多個透鏡。具有復雜光學器件布置的收發器模塊相比于一些其它收發器模塊類型可較高，即，較高輪廓。
【發明內容】
[0005]本發明的實施例涉及一種具有光學元件及電子元件的低輪廓布置的光學通信模塊。在示范性實施例中，所述光學通信模塊包含模塊殼體、印刷電路板(PCB)、裝置安裝塊、至少一個光電子裝置、至少一個信號處理集成電路(1C)及頂部透鏡裝置。所述光電子裝置(例如光源或光檢測器)以其中光電子裝置光學軸實質上法向于所述PCB的定向安裝于所述裝置安裝塊上。所述信號處理1C的上部表面具有與PCB下部表面上的對應電信號墊陣列電接觸的電信號觸點陣列。所述頂部透鏡裝置具有經配置以與所述模塊殼體的前端處的光纖電纜傳遞光學信號的光纖端口。所述頂部透鏡裝置還具有經配置以與所述光電子裝置傳遞所述光學信號的裝置端口。所述頂部透鏡裝置具有經配置以在所述光纖端口與所述裝置端口之間以非零角度將所述光學信號重定向的反射器部分。所述信號處理1C的下部表面耦合到所述裝置安裝塊。
[0006]所屬領域的技術人員在審閱以下圖及詳細說明之后將明了或變得明了其它系統、方法、特征及優點。打算使所有此類額外系統、方法、特征及優點包含于此說明內、屬于說明書的范圍內且由所附權利要求書保護。
【附圖說明】
[0007]參考以下圖式可更好地理解本發明。圖式中的組件未必是按比例的，而重點放在清晰地圖解說明本發明的原理上。
[0008]圖1是根據本發明的示范性實施例的光學收發器模塊的透視圖。
[0009]圖2是圖1的光學收發器模塊的印刷電路板(PCB)的俯視透視圖。
[0010]圖3是PCB的仰視透視圖。
[0011]圖4是圖解說明將驅動器與接收器集成電路(1C)附接到PCB的透視圖。
[0012]圖5是PCB及所附接驅動器與接收器1C的下部側或底部的透視圖。
[0013]圖6是PCB及所附接驅動器與接收器1C的上部側或頂部的透視圖。
[0014]圖7是裝置安裝塊的透視圖。
[0015]圖8是附接到PCB的裝置安裝塊的透視圖。
[0016]圖9是包括PCB及裝置安裝塊的子組合件的俯視平面圖，其展示附接到PCB的驅動器與接收器1C。
[0017]圖10是圖9的子組合件的俯視平面圖，其進一步包含發射器光電子光源、接收器光電子光檢測器及監視器光電子光檢測器。
[0018]圖11是圖10的子組合件的俯視平面圖，其進一步包含發射底部透鏡裝置及接收底部透鏡裝置。
[0019]圖12是圖解說明將頂部透鏡裝置附接到圖11的子組合件的透視圖。
[0020]圖13是包含所附接頂部透鏡裝置的電光學子組合件的透視圖。
[0021]圖14是頂部透鏡裝置的下部側或底部的透視圖。
[0022]圖15是在圖13的線15-15上截取的截面圖。
【具體實施方式】
[0023]如圖1中所圖解說明，在本發明的第一說明性或示范性實施例中，光學通信模塊10包含電光學子組合件12。電光學子組合件12基本上含納于模塊殼體14內。出于清晰的目的，僅詳細展示模塊殼體14的殼體鼻部16，用虛線以一般形式指示模塊殼體14的其余部分。然而，包含殼體鼻部16的模塊殼體14可具有大體SFP配置。S卩，殼體14可符合模塊配置的SFP家族中的任一者(例如，舉例來說，SFP+)。因此，殼體鼻部16經配置以與常規LC光纖電纜(未展示)配合。雖然出于清晰的目的而未展示，但根據常規SFP配置，解閂鎖機構可耦合到殼體鼻部16。由于所屬領域的技術人員很好地理解此解閂鎖機構與殼體配置，因此本文中未對其進行詳細描述。光學通信模塊10的后端可以常規方式插接到常規外部裝置(未展示)(例如，舉例來說，數據通信交換器)的插座中。
[0024]在圖1中注意，關于具有長度(L)、寬度(W)及高度(H)維度的三維參考框架展示光學通信模塊10。光學通信模塊10在長度維度上在其前端與后端之間伸長。高度維度與下文所描述的低輪廓特性相關。
[0025]電光學子組合件12包含伸長印刷電路板(PCB) 18、頂部透鏡裝置20及裝置安裝塊22。如圖2中所進一步圖解說明，第一多個電接觸墊24在PCB 18的后端(其實質上與光學通信模塊10的后端重合)處排列于PCB 18的上部表面上。類似地，如圖3中所圖解說明，第二多個電接觸墊26在光學通信模塊10的后端處排列于PCB 18的下部表面上。在其前端處，PCB 18的下部表面具有第三多個電接觸墊28及第四多個電接觸墊30。雖然圖1到3中出于清晰的目的而未展示，但集成電路封裝及其它電子裝置可安裝于PCB 18的表面上。雖然也出于清晰的目的而未展示，但PCB 18包含用于互連此類電子裝置與電接觸墊24到30以及下文所描述的其它光電子元件及電子元件的電路跡線。如所屬領域的技術人員很好地理解，電接觸墊24到30為類似于PCB電路跡線的經金屬化區域。
[0026]如圖4中所圖解說明，信號處理集成電路(IC) (S卩，驅動器1C 32及接收器1C 34)抵靠PCB 18的下部表面而安裝。驅動器1C 32及接收器1C 34分別包含球柵陣列(BGA) 36及38或類似電信號觸點陣列。BGA 36及38分別焊接到第三及第四多個電接觸墊28及30，借此電連接驅動器1C 32及接收器1C 34與PCB 18的電信號互連件(S卩，電路跡線)。驅動器1C 32及接收器1C 34的具有BGA 36及38的表面在本文中稱作驅動器1C 32及接收器1C 34的上部表面。驅動器1C 32及接收器1C 34的上部表面還分別具有電觸點陣列40及42。在圖5到6中注意，驅動器1C 32及接收器1C 34的具有電觸點陣列40及42的部分懸垂于PCB 18的前邊緣之上，而驅動器1C 32及接收器1C 34的具有BGA 36及38的部分抵靠PCB 18的下部表面而安裝。
[0027]如圖7中所圖解說明，裝置安裝塊22可由充當散熱片以幫助將多余熱傳到模塊殼體14(圖1)的鑄造金屬(例如銅)組成。裝置安裝塊22具有實質上平面附接表面46及相對于附接表面46凹入(在高度方向上)于裝置安裝塊22內的凹入表面48。高度方向不僅描述附接表面46與凹入表面48之間的距離，而且還描述(舉例來說)PCB 18的厚度。在示范性實施例中，凹入表面48也為實質上平面的且平行于實質上平面附接表面46。
[0028]裝置安裝塊22具有延伸于凹入區域48上面(即，在高度方向上)的支座部分50及52。支座部分50具有透鏡安裝墊或區域54、56及58。支座部分52類似地具有透鏡安裝墊或區域60。導熱墊62附接到凹入表面48。
[0029]如圖8到9中所圖解說明，裝置安裝塊22在其中裝置安裝塊22的附接表面46鄰接PCB 18的下部表面且與所述下部表面接觸的定向上附接到PCB 18。注意，驅動器IC32及接收器1C 34的下部表面耦合到裝置安裝塊22的凹入表面48 (經由導熱墊62)。
[0030]如圖10中所圖解說明，發射器光電子光源64安裝于裝置安裝塊22的凹入表面48上。發射器光電子光源64可為(舉例來說)具有一或多個激光器元件(出于清晰的目的而未個別展示)的垂直腔表面發出激光器(VCSEL)芯片。在操作中，激光器元件沿著法向于凹入表面48的光學軸發出光束(即，光學發射信號)。接收器光電子光檢測器66也安裝于凹入表面48上。接收器光電子光檢測器66可為(舉例來說)具有一或多個光電二極管元件(出于清晰的目的而未個別展示)的PIN光電二極管芯片。在操作中，光電二極管元件沿著法向于凹入表面48的光學軸檢測光束(即，光學接收信號)。發射器光電子光源64及接收器光電子光檢測器66可被裸片附接到凹入表面48以促進將熱轉移到裝置安裝塊22中。監視器光電子光檢測器68類似地可安裝于凹入表面48上。在操作中，監視器光電子光檢測器68檢測由發射器光電子光源64所發出的光束的一部分，且作為響應，將對應反饋信號提供到驅動器1C 32。多個線接合67將發射器光電子光源64電連接到驅動器1C 32的上部表面上的電觸點陣列40。同樣地，另外多個線接合69將接收器光電子光檢測器66電連接到接收器1C 34的上部表面上的電觸點陣列42。
[0031]如圖11中所圖解說明，發射底部透鏡裝置70及接收底部透鏡裝置72分別安裝于發射器光電子光源64及接收器光電子光檢測器66上方。更具體來說，發射底部透鏡裝置70的下部表面安裝于透鏡安裝區域54及56 (圖10)上，且接收