CN216354198U - 光通信接收组件以及光通信模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光通信接收组件以及光通信模块，能够提高光通信接收组件的抗电磁串扰性能。其中，所述光通信接收组件包括基板以及设置在所述基板一侧表面之上的光电接收机封装结构和光电信号放大器封装结构；所述光电接收机封装结构与所述光电信号放大器封装结构电连接，其中，所述光电接收机封装结构上设置有电磁屏蔽结构，所述光电信号放大器封装结构的接地端与所述电磁屏蔽结构电连接，并且所述电磁屏蔽结构与所述基板上的接地电极电连接。通过采用特殊的抗干扰电磁屏蔽结构，减少外界的电磁串扰对光通信接收组件的灵敏度的影响。

Description

光通信接收组件以及光通信模块

技术领域

本实用新型涉及光通信领域，尤其涉及光通信接收组件以及具有其的光通信模块。

背景技术

在高速光通信模块中，包括高速光通信发射组件和高速光通信接收组件，高速光通信发射组件中包括有DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)芯片和CDR(Clock Data Recovery，时钟数据恢复)芯片，通过光通信发射组件中的DSP芯片和CDR芯片对高速电信号进行处理后，再通过驱动器驱动激光器。光通信接收组件包括光电接收机和跨阻放大器，在该光通信接收组件中，跨阻放大器用于放大光电接收机输出的光电信号，然后再经DSP芯片和CDR芯片处理后发送给***。由于驱动激光器的信号一般是大于1.5V以上的信号，而光通信接收组件中的光电流比较小(几乎靠近其灵敏点)，一般只有几十微安培。此时，若光电流受到外界的干扰，则会导致光通信接收组件整体性能劣化。对于高速信号，极易产生辐射，因此，这种形式的串扰问题是一直存在的，而且随着单通道速率的提升，串扰问题对光通信接收组件的整体性能以及灵敏度的影响也在逐渐增加。

由于光通信接收组件通常处于复杂的电磁辐射环境中，因此电磁辐射对光通信接收组件的通信信号的电磁串扰不可忽视。如何降低光通信接收组件的电磁串扰，是业界亟待解决的一个问题。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种光通信接收组件以及具有其的光模块，以解决现有技术中的光通信接收组件易受到外界的电磁场干扰的问题。

本实用新型的目的采用以下技术方案实现：

本实用新型提供一种光通信接收组件，包括：基板以及设置在所述基板一侧表面之上的光电接收机封装结构和光电信号放大器封装结构；所述光电接收机封装结构与所述光电信号放大器封装结构电连接，其中，所述光电接收机封装结构上设置有电磁屏蔽结构，所述光电信号放大器封装结构的接地端与所述电磁屏蔽结构电连接，并且所述电磁屏蔽结构与所述基板上的接地电极电连接。

可选地，所述光电接收机封装结构包括光电二极管并且所述光电信号放大器封装结构包括跨阻放大器，所述跨阻放大器具有两个阴极引脚和一个阳极引脚，所述光电二极管具有阴极和阳极，所述跨阻放大器的所述阴极引脚通过接合线与所述光电二极管的所述阴极电连接，所述跨阻放大器的所述阳极引脚通过接合线与所述光电二极管的所述阳极电连接。

可选地，所述电磁屏蔽结构与所述光电二极管的所述阴极和所述阳极均电性绝缘。

可选地，所述电磁屏蔽结构是与所述光电二极管的所述阴极和所述阳极同层设置的金属层，并且所述电磁屏蔽结构与所述光电二极管的所述阴极和所述阳极之间具有间隙。

可选地，所述电磁屏蔽结构为呈U型的金属层，且所述U型金属层环绕所述光电二极管的所述阴极和所述阳极。

可选地，所述电磁屏蔽结构是与所述光电二极管的所述阴极和所述阳极异层设置的金属层，其中，在垂直于所述基板表面的方向上，构成所述电磁屏蔽结构的所述金属层与所述光电二极管的所述阴极和/或所述阳极具有重叠区域，且所述金属层与所述阴极和/或阳极之间设置有绝缘层。

可选地，所述电磁屏蔽结构通过接合线与所述基板上的接地电极电性连接，以构成一个接地环路。

可选地，所述光电接收机封装结构包括贯穿所述光电接收机封装结构的多个通孔，所述多个通孔中填充有导电材料，所述电磁屏蔽结构与所述多个通孔相连接并通过所述多个通孔中的导电材料与所述基板上的接地电极电性连接。

可选地，所述电磁屏蔽结构与所述光电二极管的所述阴极和所述阳极之间的所述间隙小于预定阈值。

另一方面，本实用新型实施例还提供了一种光通信模块，所述光通信模块包括光发射单元和光接收单元，其中，所述光接收单元包括上述任一个光通信接收组件。

相比现有技术，本实用新型实施例提供的光通信接收组件及具有其的光通信模块，通过采用特殊的抗干扰电磁屏蔽结构，有利于接地电极对外界电磁场的吸收，避免外界电磁场对光电接收机上的阴极和阳极的信号干扰，减少了外界的电磁串扰对光通信接收组件的灵敏度的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术提供的一种光通信接收组件的俯视图；

图2是本实用新型实施例提供的一种光通信接收组件的电路示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种光通信接收组件的俯视图；

图4是图3中一种光电接收机封装结构的放大示意图；

图5是图4中沿A-A’的剖面结构示意图；

图6是又一种光电接收机封装结构的放大示意图；

图7是图6中沿B-B’的一种剖面结构示意图；

图8是图6中沿B-B’的又一种剖面结构示意图；

图9是图6中沿B-B’的又一种剖面结构示意图；

图10是本实用新型实施例提供的又一种光通信接收组件的俯视图；

图11是图10中沿C-C’的剖面结构示意图；

图12是本实用新型实施例提供的光通信模块的结构示意图。

具体实施方式

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

图1是现有技术提供的一种光通信接收组件的俯视图。如图1所示，现有技术中的光通信接收组件中包括光电接收机101、跨阻放大器102以及用于承载所述光电接收机101和所述跨阻放大器102的底板104。其中，光电接收机101用于将光信号转换电信号，光电接收机101的正极通过连接引线与跨阻放大器102的输入端电连接，光电接收机101的负极用于连接偏置电源VPD，跨阻放大器102用于放大光电接收机101输出的电信号，跨阻放大器102上的接地端通过连接引线与所述底板104上的接地电极GND电性连接。

现有技术中的光通信接收组件中的光电接收机101和跨阻放大器102的封装一般采用引线键合技术的封装方式，通常将位于跨阻放大器102的两侧的接地端子1021通过连接引线(金线)连接至所述底板104上的接地电极上，实现跨阻放大器102与外界地相接，以降低光通信接收组件的电感并使得GND电位稳定。然而，采用该引线键合技术的封装方式，光电接收机101上的电极以及连接引线(金线)均极易受到外部环境的电磁场干扰，而且一般连接引线(金线)的长度越长，所受到的信号干扰强度越大。若要完全改善该干扰的问题话，则需要通过采用倒装焊接的技术工艺来减短金线的长度，然而，由于倒装焊接的技术工艺比较复杂，并且需要在光电接收机101上设置配套的外接焊盘才能实现。因此，如何降低光通信模块中的外界的电磁场干扰对光通信接收组件的串扰，一直都是光通信接收组件设计的一大挑战。

针对上述问题，本实用新型提出了一种抗电磁串扰的光通信接收组件方案，通过采用特殊的抗干扰电磁屏蔽结构，减少外界的电磁串扰对光通信接收组件的灵敏度的影响。

图2是本实用新型实施例提供的一种光通信接收组件的电路示意图。如图2所示，本实用新型实施例提供一种光通信接收组件100，所述光通信接收组件100包括相互电性连接的光电接收机1和跨阻放大器2，光电接收机1的负极与跨阻放大器2的PINK端电连接，光电接收机1的正极与跨阻放大器2的PINA端电连接，光电接收机1用于进行光电转换，并产生电信号。由于光电接收机1输出的电流信号较微弱，因此，光电接收机1输出的电信号需要通过跨阻放大器2进行放大，跨阻放大器2输出放大后的电信号。

图3是本实用新型实施例提供的一种光通信接收组件的俯视图。如图2和图3所示，在本实施例中，所述光通信接收组件包括：基板以及设置在所述基板一侧表面之上的光电接收机封装结构和光电信号放大器封装结构；所述光电接收机封装结构与所述光电信号放大器封装结构电连接，其中，所述光电接收机封装结构上设置有电磁屏蔽结构，所述光电信号放大器封装结构的接地端与所述电磁屏蔽结构电连接，并且所述电磁屏蔽结构与所述基板上的接地电极电连接。

具体地，所述光电接收机和所述跨阻放大器可分别为PD芯片10(即光电接收机封装结构)和TIA芯片20(即光电信号放大器封装结构)，示例性地，所述TIA芯片20包括两个阴极引脚(图中以PINK表示)和一个阳极引脚(图中以PINA表示)，所述PD芯片10包括两个阴极11、一个阳极12以及感光部13，所述跨阻放大器的所述两个阴极引脚PINK分别通过接合线与所述光电二极管的所述两个阴极11电连接，所述跨阻放大器的所述阳极引脚PINA通过接合线与所述光电二极管的所述阳极12电连接，在其他实施例中，所述TIA芯片20也可以包括一个阴极引脚和一个阳极引脚，本实用新型并不以此为限。所述光通信接收组件100还包括用以承载所述PD芯片10和所述TIA芯片20的基板40以及设置在所述基板40上的导电层41，该导电层41可作为接地电极使用。所述PD芯片10和所述TIA芯片20均固定设置于所述基板40的同一侧的表面之上。

示例性地，所述TIA芯片20包括两个接地端21，在所述PD芯片10上远离所述基板40一侧的表面之上设置有电磁屏蔽结构30，该电磁屏蔽结构30为导电金属膜层，该金属膜层可以为铜(Cu)或者金(Au)，但不限于此。所述TIA芯片20上的两个接地端21通过连接引线(接合线)与所述电磁屏蔽结构30电性连接，所述电磁屏蔽结构30再与所述基板40上的接地电极电性连接。因此，本实施例中，接地信号的路径为TIA芯片20的接地端21-＞电磁屏蔽结构30-＞基板40的接地电极，该实施例可提供完整的信号接地回路，有利于接地电极对外界电磁场的吸收，不仅避免外界电磁场对PD芯片10上的阴极11和阳极12的信号干扰，而且还隔离吸收了源自基板40的接地电极(基板GND)或跨阻放大器的电磁串扰，提升了抗电磁串扰的性能。

进一步地，为了避免电磁屏蔽结构30对PD芯片10上的阴极11和阳极12上信号的串扰，所述电磁屏蔽结构30与所述光电二极管的所述阴极11和阳极12均电性绝缘。

图4是图3中一种光电接收机封装结构的放大示意图，图5是图4中沿A-A’的剖面结构示意图。可选地，如图4-图5所示，在一种实施例中，所述电磁屏蔽结构30是与所述光电二极管的所述阴极11和所述阳极12同层设置的金属层，即所述电磁屏蔽结构30与所述阴极11和所述阳极12可设置在同一衬底膜层之上。为了保持电性绝缘，所述电磁屏蔽结构30与所述阴极11、所述阳极12之间具有一定距离的间隙。示例性地，为了制作工艺的简化，可与所述阴极11和所述阳极12采用同一道膜层制作工艺，经图案化刻蚀得到所需的电磁屏蔽结构30，可选地，所述电磁屏蔽结构与所述光电二极管的所述阴极和所述阳极之间的所述间隙小于预定阈值，该预定阈值可结合实际进行设置。

可选地，所述电磁屏蔽结构30可呈U型，且所述电磁屏蔽结构30环绕所述光电接收机中的阴极11和阳极12设置，以形成一个半包围的包裹结构，将光电接收机中的阴极11和阳极12与外界的电磁场相隔离，同时，该电磁屏蔽结构30电接到基板40上的接地电极，以提供接地，并且作为接地桥梁，实现将跨阻放大器的接地端与基板40上的接地电极电性连接。

图6是又一种光电接收机封装结构的放大示意图，图7是图6中沿B-B’的一种剖面结构示意图，图8是图6中沿B-B’的又一种剖面结构示意图，图9是图6中沿B-B’的又一种剖面结构示意图。如图6-图9所示，在另一种实施例中，所述电磁屏蔽结构30是与所述光电二极管的所述阴极11和所述阳极12异层设置的金属层，且所述金属层与所述阴极11、所述阳极12之间设置有绝缘层15。示例性地，如图7-图9所示，在所述电磁屏蔽结构30与所述光电二极管的所述阴极11、所述阳极12之间设置有绝缘层15，可以使得在垂直于所述基板所在的方向上，所述电磁屏蔽结构30与所述光电二极管的所述阴极11和/或所述阳极12有交叠，以更好的屏蔽外界的电磁信号对所述光电接收机的所述阴极11和所述信号的干扰。

可选地，为了更好的屏蔽外界的电磁信号对所述光电接收机信号的干扰，在该PD芯片10上，除暴露出所述光电接收机的所述阴极11的连接端子、所述阳极12的连接端子以及所述感光部13以外的区域均可覆盖有所述金属层，所述金属层与所述基板40上的接地电极电性连接。

示例性地，如图7所示，在垂直于所述基板40所在的平面的方向上，构成所述电磁屏蔽结构30的金属层与所述光电接收机的所述阴极11和所述阳极12均重叠；如图8所示，在垂直于所述基板40所在的平面的方向上，构成所述电磁屏蔽结构30的金属层仅与所述光电接收机的所述阴极11有重叠；如图9所示，在垂直于所述基板40所在的平面的方向上，构成所述电磁屏蔽结构30的金属层与部分所述光电接收机的所述阴极11有重叠，并且与所述阳极12有重叠。当然，也可以有其他的实施方式，只要能够暴露出所述阴极11的连接端子、所述阳极12的连接端子以及所述感光部13所在区域均可。本实用新型实施例在此不做限制。

图10是本实用新型实施例提供的又一种光通信接收组件的俯视图，图11是图10中沿C-C’的剖面结构示意图。如图10-图11所示，本实施例中，采用硅通孔(Through SiliconVia，TSV)技术来实现所述PD芯片10的封装，该TSV技术通过铜、钨、多晶硅等导电物质的填充，实现硅通孔的垂直电气互连。

示例性地，所述PD芯片10包括贯穿所述PD芯片10的多个通孔14，所述多个通孔14中填充有导电材料，该导电材料可以是铜、钨、多晶硅等导电物质。所述电磁屏蔽结构30覆盖所述多个通孔14，所述电磁屏蔽结构30与所述多个通孔14连接并通过位于所述多个通孔14中的导电材料与所述基板40上的接地电极电性连接。采用该硅通孔技术可以通过垂直互连直接与所述基板40上的接地电极电性连接，可取消所述电磁屏蔽结构30与所述基板40之间的连接引线，减少了由于设置连接引线所导致的信号延迟，降低了电容/电感，实现PD芯片10低功耗、高速通讯，增加带宽和实现器件的集成小型化。

具体地，可在所述PD芯片10中避开所述光电接收机的电极区域设置多个贯穿所述PD芯片10的通孔14，该通孔14可通过激光刻蚀、深反应离子刻蚀形成，并在所述通孔14中填充多晶硅、铜、钨和高分子导体等任意一种或者其组合的导电材料，并通过电镀、溅射、化学气相沉积、高分子涂布等工艺将导电材料填充至所述通孔14中，以实现所述通孔14的垂直电气互连。示例性地，如图11所示，在所述基板40上可以设置导电层41作为接地电极，该接地电极可以通过某个特殊管脚与外界地连接。

此外，本实用新型实施例提供的光通信接收组件中的光电接收机不仅可以使用光电二极管应用在普通的光电接收机中，而且还可以使用雪崩光电二极管应用在需求低噪声的光电接收机中。

图12是本实用新型实施例提供的光通信模块的结构示意图。如图12所示，该光通信模块1000包括光发射单元和光接收单元，所述光接收单元包括上述任一实施例中所揭露的光通信接收组件100。

由上述内容可知，本实用新型实施例提供的光通信接收组件以及具有其的光通信模块，通过在所述光电接收机封装结构上设置有电磁屏蔽结构，所述光电信号放大器封装结构的接地端与所述电磁屏蔽结构电连接，并且所述电磁屏蔽结构与所述基板上的接地电极电连接。有利于接地电极对外界电磁场的吸收，避免外界电磁场对所述光电接收机上的阴极和阳极的信号干扰，以提高光通信接收组件的灵敏度。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型实施的范围，凡依本实用新型权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本实用新型的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种光通信接收组件，其特征在于，包括：基板以及设置在所述基板一侧表面之上的光电接收机封装结构和光电信号放大器封装结构；

所述光电接收机封装结构与所述光电信号放大器封装结构电连接，其中，所述光电接收机封装结构上设置有电磁屏蔽结构，所述光电信号放大器封装结构的接地端与所述电磁屏蔽结构电连接，并且所述电磁屏蔽结构与所述基板上的接地电极电连接。

2.如权利要求1所述的光通信接收组件，其特征在于，所述光电接收机封装结构包括光电二极管并且所述光电信号放大器封装结构包括跨阻放大器，所述跨阻放大器具有阴极引脚和阳极引脚，所述光电二极管具有阴极和阳极，所述跨阻放大器的所述阴极引脚通过接合线与所述光电二极管的所述阴极电连接，所述跨阻放大器的所述阳极引脚通过接合线与所述光电二极管的所述阳极电连接。

3.如权利要求2所述的光通信接收组件，其特征在于，

所述电磁屏蔽结构与所述光电二极管的所述阴极和所述阳极均电性绝缘。

4.如权利要求3所述的光通信接收组件，其特征在于，所述电磁屏蔽结构是与所述光电二极管的所述阴极和所述阳极同层设置的金属层，并且所述电磁屏蔽结构与所述光电二极管的所述阴极和所述阳极之间具有间隙。

5.如权利要求4所述的光通信接收组件，其特征在于，所述电磁屏蔽结构为呈U型的金属层，且所述U型金属层环绕所述光电二极管的所述阴极和所述阳极。

6.如权利要求3所述的光通信接收组件，其特征在于，所述电磁屏蔽结构是与所述光电二极管的所述阴极和所述阳极异层设置的金属层，其中，在垂直于所述基板上表面的方向上，构成所述电磁屏蔽结构的所述金属层与所述光电二极管的所述阴极和/或所述阳极具有重叠区域，且所述金属层与所述阴极和/或阳极之间设置有绝缘层。

7.如权利要求1-6中任一项所述的光通信接收组件，其特征在于，所述电磁屏蔽结构通过接合线与所述基板上的接地电极电性连接，以构成一个接地环路。

8.如权利要求1-6中任一项所述的光通信接收组件，其特征在于，所述光电接收机封装结构包括贯穿所述光电接收机封装结构的多个通孔，所述多个通孔中填充有导电材料，所述电磁屏蔽结构与所述多个通孔相连接并通过所述多个通孔中的导电材料与所述基板上的接地电极电性连接。

9.如权利要求4所述的光通信接收组件，其特征在于，所述电磁屏蔽结构与所述光电二极管的所述阴极和所述阳极之间的所述间隙小于预定阈值。

10.一种光通信模块，其特征在于，所述光通信模块包括光发射单元和光接收单元，其中，所述光接收单元包括如权利要求1至9中任一项所述的光通信接收组件。

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