CN104111504B - 光学通讯装置 - Google Patents
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Abstract
一种光学通讯装置，包括电路板、用于发射/接收光信号的光电转换单元、用于控制所述光电转换单元以及进行电信号运算、处理的运算控制单元以及用于传输光信号的光波导元件。所述运算控制单元设置在所述电路板上。所述光波导元件设置于所述电路表面以与所述光电转换元件之间进行光信号传递。所述运算控制单元包括转接板件，所述转接板件具有开口部，所述光电转换单元搭设于所述转接板件的开口部位置处并透过所述开口部对准所述光波导元件。
Description
技术领域
本发明涉及一种通讯装置，尤其涉及一种光学通讯装置。
背景技术
光学通讯装置中，信息以光信号的形式进行传输，以电信号的形式进行运算、处理。现有的光学通讯装置一般包括光发射元件、光接收元件、光波导、驱动芯片、运算芯片、控制芯片以及存储元件等。受限于所述光学通讯装置的体积，所述光发射元件、光接收元件、光波导、驱动芯片、运算芯片、控制芯片以及存储元件等元件设置于电路板上的狭小空间内。所述光发射元件、光接收元件、驱动芯片、运算芯片、控制芯片以及存储元件在工作过程中会产生大量热量，而受限于所述光学通讯装置的体积，所述光发射元件、光接收元件、光波导、驱动芯片、运算芯片、控制芯片以及存储元件等元件设置于电路板上的狭小空间内。因此，所述光学通讯装置难以有效散热，如果热量积聚一定程度，将导致所述光波导元件等非耐热元件变形，进而影响所述光学通讯装置的传输效率。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种能够有效散热的光学通讯装置。
一种光学通讯装置，包括电路板、用于发射/接收光信号的光电转换单元、用于控制所述光电转换单元以及进行电信号运算、处理的运算控制单元以及用于传输光信号的光波导元件。所述运算控制单元设置在所述电路板上。所述光波导元件设置于所述电路表面以与所述光电转换元件之间进行光信号传递。所述运算控制单元包括转接板件，所述转接板件具有开口部，所述光电转换单元搭设于所述转接板件的开口部位置处并透过所述开口部对准所述光波导元件。
相对于现有技术，所述光学通讯装置采用具有所述转接板件的所述运算控制单元以及具有所述镀铜基板的光电转换单元，将所述运算控制单元搭设于所述电路板上，并将所述光电转换单元搭设所述运算控制单元上，立体运用了电路板上方的空间，因此可以有效散去所述光电转换单元以及所述运算控制单元产生的热量，保证所述光学通讯装置的传输效率。
附图说明
图1是本发明实施方式的光学通讯装置的示意图。
图2是图1的光学通讯模块II部分的放大图。
图3是图1的光学通讯模块III部分的放大图。
图4是图1的光学通讯模块IV部分的放大图。
主要元件符号说明
| 光学通讯装置 | 100 |
| 电路板 | 10 |
| 基底 | 11 |
| 第一表面 | 111 |
| 第二表面 | 112 |
| 第一连接片 | 12 |
| 运算控制单元 | 20 |
| 转接板件 | 21 |
| 第一板部 | 211 |
| 第一上表面 | 2111 |
| 第一下表面 | 2112 |
| 第二连接片 | 2113 |
| 第三连接片 | 2114 |
| 第四连接片 | 2115 |
| 第一连接部 | 2116 |
| 第二连接部 | 2117 |
| 第五连接片 | 2118 |
| 第一焊球 | 2119 |
| 第二板部 | 212 |
| 第二上表面 | 2121 |
| 第二下表面 | 2122 |
| 第六连接片 | 2123 |
| 第七连接片 | 2124 |
| 第三连接部 | 2125 |
| 第八连接片 | 2126 |
| 第二焊球 | 2127 |
| 开口部 | 214 |
| 存储元件 | 22 |
| 第一引脚 | 221 |
| 整合运算芯片 | 23 |
| 第二引脚 | 231 |
| 整合控制芯片 | 24 |
| 第三引脚 | 241 |
| 光电转换单元 | 30 |
| 镀铜基板 | 31 |
| 底层 | 311 |
| 顶面 | 3111 |
| 底面 | 3112 |
| 第一通光孔 | 3113 |
| 第二通光孔 | 3114 |
| 第一连接孔 | 3115 |
| 第二连接孔 | 3116 |
| 导体 | 3117、3118 |
| 第一定位孔 | 3119 |
| 镀铜图案层 | 312 |
| 第一铜片 | 3121 |
| 第二铜片 | 3122 |
| 第三铜片 | 3123 |
| 第四铜片 | 3124 |
| 光信号发射件 | 32 |
| 发射部 | 321 |
| 第四引脚 | 322 |
| 光信号接收件 | 33 |
| 接收部 | 331 |
| 第五引脚 | 332 |
| 第一驱动芯片 | 34 |
| 第六引脚 | 341 |
| 第二驱动芯片 | 35 |
| 第七引脚 | 351 |
| 光波导元件 | 40 |
| 第二定位孔 | 41 |
| 耦合透镜单元 | 50 |
| 第一耦合件 | 51 |
| 主体部 | 511 |
| 第一汇聚部 | 512 |
| 第一定位部 | 513 |
| 第二耦合件 | 52 |
| 第二汇聚部 | 521 |
| 第二定位部 | 522 |
| 紫外光固化胶 | 60 |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
图1至图4为本发明实施方式的光学通讯装置100的结构图，所述光学通讯装置100包括一个电路板10、一个设置于所述电路板10上的运算控制单元20、一个光电转换单元30、光波导元件40以及一个耦合透镜单元50。
所述电路板10包括一个基底11以及形成于所述基底11上的第一连接片12。所述基底11包括一个第一表面111以及一个与所述第一表面111相背的第二表面112，所述第一连接片12形成于所述第二表面112上。本实施方式中，所述基底11的材料为硅。
所述运算控制单元20用于控制光信号的发射/接收，以及电信号的运算、处理。所述运算控制单元20包括一个转接板件21、一个存储元件22、一个整合运算芯片23以及一个整合控制芯片24。所述转接板件21包括一个第一板部211以及一个第二板部212，所述第一板部211与所述第二板部212之间形成一个开口部214，所述开口部214将所述第一板部211以及所述第二板部212间隔于相对两侧。所述第一板部211与所述第二板部212可以一体相连，并在互相连接处开设所述开口部214，当然，所述第一板部211与所述第二板部212也可以相互独立形成，二者相互间隔形成所述开口部214，本实施方式中，所述第一板部211与所述第二板部212分别独立形成。
所述第一板部211包括一个第一上表面2111以及一个与所述第一上表面2111相背的第一下表面2112。所述第一上表面2111形成有两个对应于所述存储元件22的第二连接片2113、两个对应于所述整合运算芯片23的第三连接片2114以及一个对应于所述光电转换单元30的第四连接片2115，所述第四连接片2115通过一个第一连接部2116与一个所述第二连接片2113相连，另一个所述第二连接片2113通过一个第二连接部2117与一个所述第三连接片2114相连。所述第一下表面2112上形成有多个第五连接片2118。所述第一板部211通过多个对应于所述第五连接片2118的第一焊球2119支撑于所述电路板10上，其中每一个所述第一焊球2119分别连接对应的第五连接片2118以及一个第一连接片12。
所述第二板部212包括一个第二上表面2121以及一个与所述第二上表面2121相背的第二下表面2122。所述第二上表面2121上形成有两个对应于所述整合控制芯片24的第六连接片2123以及一个对应于所述光电转换单元30的第七连接片2124。所述第七连接片2124通过一个第三连接部2125与一个所述第六连接片2123相连。所述第二下表面2122上形成有多个第八连接片2126。所述第二板部212通过多个对应于所述第八连接片2126的第二焊球2127支撑于所述电路板10上，其中每一个所述第二焊球2127分别连接对应的第八连接片2126以及一个第一连接片12。
所述存储元件22用于存储光学通讯装置100的通讯讯息；所述整合运算芯片23用于进行电信号的运算；所述整合控制芯片24用于控制光信号的发射。所述存储元件22以及所述整合运算芯片23电连接地设置于所述第一板部211上，所述整合控制芯片24电连接地设置于所述第二板部212上。所述存储元件22与所述整合运算芯片23电连接。具体地，所述存储元件22包括两个第一引脚221，所述第一引脚221分别与所述第二连接片2113连接。所述整合运算芯片23包括两个第二引脚231，所述第二引脚231分别与所述第三连接片2114连接。所述整合控制芯片24包括两个第三引脚241，所述第三引脚241分别与所述第六连接片2123连接。本实施方式中，所述第一引脚221与所述第二连接片2113之间、所述第二引脚231与所述第三连接片2114之间以及所述第三引脚241与所述第六连接片2123之间采用共金方式相结合。所述第一引脚221、所述第二引脚231、所述第三引脚241、所述第二连接片2113、所述第三连接片2114以及所述第六连接片2123的材料可以为金锡合金、锡锑合金、锡银合金、锡铅合金、铟银合金、铟锡合金、锡银铜合金中的一种或者几种。
所述光电转换单元30用于光电以及电光信号转换，完成光信号的发射/接收。所述光电转换单元30包括一个镀铜基板31、一个光信号发射件32、一个光信号接收件33、一个第一驱动芯片34以及一个第二驱动芯片35。所述光信号发射件32、所述光信号接收件33、所述第一驱动芯片34以及所述第二驱动芯片35均电连接地设置于所述镀铜基板31上，所述第一驱动芯片34与所述光信号发射件32电连接，所述第二驱动芯片35与所述光信号接收件33。所述镀铜基板31包括一个底层311以及多个形成于所述底层311表面的镀铜图案层312。所述底层311包括一个顶面3111以及一个与所述顶面3111相背的底面3112。所述底层311开设有一个对应于所述光信号发射件32的第一通光孔3113、一个对应于所述光信号接收件33的第二通光孔3114、一个对应于所述第一驱动芯片34的第一连接孔3115以及一个对应于所述第二驱动芯片35的第二连接孔3116。所述第一连接孔3115以及所述第二连接孔3116内分别填充有导体3117、3118。所述底面3112上开设有两个第一定位孔3119。所述镀铜图案层312形成于所述顶面3111上，所述镀铜图案层312包括一个第一铜片3121、一个第二铜片3122、一个第三铜片3123以及一个第四铜片3124。所述镀铜图案层312可以采用化学气象沉积、蒸镀、磁控溅镀等方式形成于所述顶面上，并且可以经由蚀刻等方式形成所述第一铜片3121、第二铜片3122、第三铜片3123以及第四铜片3124。所述第一铜片3121以及所述第二铜片3122分别位于所述第一通光孔3113两侧，所述第三铜片3123以及所述第四铜片3124分别位于所述第二通光孔3114两侧。
所述光信号发射件32用将电信号转换为光信号并发射所述光信号。所述光信号发射件32包括一个发射部321以及两个第四引脚322，所述发射部321以及所述第四引脚322形成于所述光信号发射件32的同一侧表面。所述光信号发射件32以覆晶（flip chip）方式设置于所述镀铜基板31上，具体地，所述光信号发射件32以设有所述发射部321的一侧表面朝向所述镀铜基板31设置于所述镀铜基板31上，所述发射部321对准所述第一通光孔3113，所述第四引脚322分别与所述第一铜片3121以及所述第二铜片3122相连。本实施方式中，所述光信号发射件32为激光二极管（laser diode）。
所述光信号接收件33用于接收光信号并将光信号转换为电信号。所述光信号接收件33包括一个接收部331以及两个第五引脚332，所述接收部331以及所述第五引脚332形成于所述光信号接收件33的同一侧表面。所述光信号接收件33以与所述光信号发射件32类似的方式设置于所述镀铜基板31上，所述接收部331对准所述第二通光孔3114，所述第五引脚332分别与所述第三铜片3123以及所述第四铜片3124相连。本实施方式中，所述光信号接收件33为光电二极管（photodiode）。
所述第一驱动芯片34用于驱动所述光信号发射件32，所述第二驱动芯片35用于驱动所述光信号接收件33。所述第一驱动芯片34包括两个第六引脚341，其中一个所述第六引脚341与所述第一铜片3121相连，另一个所述第六引脚341与所述导体3117相连。所述第一驱动芯片34以及所述光信号发射件32通过所述第一铜片3121相互电连接。所述第二驱动芯片35包括两个第七引脚351，其中一个所述第七引脚351与所述第三铜片3123相连，另一个所述第七引脚351与所述导体3118相连。所述第二驱动芯片35以及所述光信号接收件33通过所述第四铜片3124相互电连接。
本实施方式，所述光信号发射件32、所述光信号接收件33、所述第一驱动芯片34以及所述第二驱动芯片35与所述镀铜图案层312之间采用共金方式相结合。
完成组装后的所述光电转换单元30搭设于所述转接板件21的开口部214位置处，所述第七连接片2124与所述导体3117之间通过一个第三焊球36相互连接，所述第四连接片2115与所述导体3118之间通过一个第四焊球37相互连接。所述第三焊球36以及所述第四焊球37同时支撑所述光电转换单元30。
所述光波导元件40用于传输光信号。所述光波导元件40设置于所述基底11的第二表面112上。本实施方式中，所述光波导元件40通过紫外光固化胶60固定于所述第二表面112上。所述光波导元件40背离所述第二表面112的一侧表面上开设有两个第二定位孔41。所述光波导元件40内部端部或者内部可以形成一个用于转折光信号的转折面（图未示），以使光信号在所述光电转换单元30与所述光波导元件40之间传递。
所述耦合透镜单元50用于将所述光电转换单元30与所述光波导元件40之间作光信号的耦合。所述耦合透镜单元50包括一个第一耦合件51以及一个第二耦合件52。所述第一耦合件51与所述镀铜基板31相连，所述第一耦合件51包括一个主体部511、两个分别对应于所述光信号发射件32以及所述光信号接收件33的第一汇聚部512以及两个对应于所述第一定位孔3119的第一定位部513。所述第一定位部513分别***所述第一定位孔3119，所述第一汇聚部512分别与所述光信号发射件32以及所述光信号接收件33对准。所述第二耦合件52具有与所述第一耦合件51类似的结构，包括对应于所述第一汇聚部512的第二汇聚部521以及第二定位部522，所述第二定位部522分别***所述第二定位孔41，所述第二汇聚部521分别对应的第一汇聚部512对准。
所述光学通讯装置采用具有所述转接板件的所述运算控制单元以及具有所述镀铜基板的光电转换单元，将所述运算控制单元搭设于所述电路板上，并将所述光电转换单元搭设所述运算控制单元上，立体运用了电路板上方的空间，因此可以有效散去所述光电转换单元以及所述运算控制单元产生的热量，保证所述光学通讯装置的传输效率。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
Claims (12)
1.一种光学通讯装置，包括电路板、用于发射/接收光信号的光电转换单元、用于控制所述光电转换单元以及进行电信号运算、处理的运算控制单元以及用于传输光信号的光波导元件，所述运算控制单元设置在所述电路板上，所述光波导元件设置于所述电路表面以与所述光电转换元件之间进行光信号传递，其特征在于：所述运算控制单元包括转接板件，所述转接板件具有开口部，所述光电转换单元搭设于所述转接板件的开口部位置处并透过所述开口部对准所述光波导元件，所述电路板包括一个基底以及多个形成于所述基底上的第一连接片，所述转接板件与所述第一连接片相连，所述运算控制单元包括设置于所述转接板件上的一个存储元件、一个整合运算芯片以及一个整合控制芯片，所述存储元件用于存储光学通讯装置的通讯讯息，所述整合运算芯片用于进行电信号的运算；所述整合控制芯片用于控制光信号的发射，所述转接板件包括一个第一板部以及一个第二板部，所述第一板部与所述第二板部之间形成所述开口部，所述存储元件以及所述整合运算芯片电连接地设置于所述第一板部上，所述整合控制芯片电连接地设置于所述第二板部上，所述存储元件与所述整合运算芯片电连接，所述第一板部的一侧表面上形成有两个第二连接片、两个第三连接片、一个第四连接片、一个第一连接部以及一个第二连接部，所述第四连接片通过所述第一连接部与一个所述第二连接片相连，另一个所述第二连接片通过所述第二连接部与一个所述第三连接片相连，所述存储元件与所述第二连接片电连接，所述整合运算芯片与所述第三连接片电连接，所述第四连接片与所述光电转换单元相连。
2.如权利要求1所述的光学通讯装置，其特征在于：所述第二板部的一侧表面上形成有两个第六连接片、一个第七连接片以及一个第三连接部，其中一个所述第六连接片通过所述第三连接部与一个所述第七连接片相连，所述整合控制芯片与所述第六连接片电连接，所述整合运算与所述第六连接片电连接，所述第七连接片与所述光电转换单元相连。
3.如权利要求2所述的光学通讯装置，其特征在于：所述存储元件以共金方式与所述第二连接片相结合，所述整合运算以共金方式与所述第三连接片电相结合，所述整合控制芯片以共金方式与所述第六连接片相结合。
4.如权利要求2所述的光学通讯装置，其特征在于：所述第一板部的另一侧表面上形成有多个第五连接片，第二板部的另一侧表面上形成有多个第八连接片，所述光学通讯装置包括多个对于所述第五连接片的第一焊球以及多个对应于所述第八连接片的第二焊球，每一个所述第一焊球分别连接对应的第五连接片以及一个所述第一连接片，每一个所述第二焊球分别连接对应的第八连接片以及一个所述第一连接片。
5.如权利要求2所述的光学通讯装置，其特征在于：所述光电转换单元包括一个镀铜基板、一个光信号发射件、一个光信号接收件、一个用于驱动所述光信号发射件的第一驱动芯片以及一个用于驱动所述光信号接收件的第二驱动芯片。
6.如权利要求5所述的光学通讯装置，其特征在于：所述镀铜基板包括一个底层以及多个形成于所述底层表面的镀铜图案层，所述光信号发射件、所述光信号接收件、所述第一驱动芯片以及第二驱动芯片分别与所述镀铜图案层相连。
7.如权利要求6所述的光学通讯装置，其特征在于：所述光信号发射件、所述光信号接收件、所述第一驱动芯片以及第二驱动芯片以共金方式与所述镀铜图案层相结合。
8.如权利要求7所述的光学通讯装置，其特征在于：所述底层开设有一个第一通光孔以及一个第二通光孔，所述光信号发射件透过所述第一通光孔朝向所述光波导，所述光信号接收件透过所述第二通光孔朝向所述光波导。
9.如权利要求8所述的光学通讯装置，其特征在于：所述镀铜图案层包括一个第一铜片、一个第二铜片、一个第三铜片以及一个第四铜片所述第一铜片以及所述第二铜片分别位于所述第一通光孔两侧，所述第三铜片以及所述第四铜片分别位于所述第二通光孔两侧，所述光信号发射件与所述第一铜片以及所述第二铜片相连，所述光信号发射件与所述第二铜片以及所述第四铜片相连。
10.如权利要求7所述的光学通讯装置，其特征在于：所述底层开设一个第一连接孔以及一个第二连接孔，所述第一连接孔以及所述第二连接孔内分别填充有导体，所述第七连接片通过所述第一连接孔内的导体与所述第一驱动芯片电连接，所述第四连接片通过所述第二连接孔内的导体与所述第二驱动芯片电连接。
11.如权利要求1所述的光学通讯装置，其特征在于：所述光学通讯装置包括一个设置与所述光电转换单元以及所述光波导元件之间的耦合透镜单元，所述耦合透镜单元用于将所述光电转换单元与所述光波导元件之间作光信号的耦合。
12.如权利要求11所述的光学通讯装置，其特征在于：所述耦合透镜单元包括一个第一耦合件以及一个第二耦合件，所述第一耦合件与所述光电转换单元相连，所述第二耦合件与所述光波导元件相连。
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Legal Events
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20170926 Address after: 518000 Guangdong Province, Shenzhen New District of Longhua City, Dalang street, Longsheng Gold Dragon Road community e-commerce incubator exhibition Tao Commercial Plaza E block 706 Applicant after: Shenzhen step Technology Transfer Center Co., Ltd. Address before: 518109 Guangdong city of Shenzhen province Baoan District Longhua Town Industrial Zone tabulaeformis tenth East Ring Road No. 2 two Applicant before: Hongfujin Precise Industry (Shenzhen) Co., Ltd. Applicant before: Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. |
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| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wang Zhiyong Inventor before: Zeng Guofeng |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20180328 Address after: 523808 Dongguan, Guangdong Province, Dongguan city of Songshan high and New Technology Industrial Development Zone, No. 7, No. ten, Guangdong and Hong Kong service outsourcing center, 7 layer 701 Applicant after: Dongguan Fei Si Ling Communication Technology Co., Ltd. Address before: 518000 Guangdong Province, Shenzhen New District of Longhua City, Dalang street, Longsheng Gold Dragon Road community e-commerce incubator exhibition Tao Commercial Plaza E block 706 Applicant before: Shenzhen step Technology Transfer Center Co., Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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