專利名稱：光學(xué)模塊的制作方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種光學(xué)連接模塊，通過它發(fā)射和/或接收光信號。
2.相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)光連接模塊具有一將電信號轉(zhuǎn)換成光信號的光發(fā)射子部件(TOSA)，和一將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的光接收子部件(ROSA)。這些TOSA和ROSA被封裝在外殼內(nèi)，以便與接線基板相連。美國專利6,074,228中公開了這種光學(xué)連接模塊。
TOSA、ROSA和接線基板被安裝并固定在該外殼內(nèi)。在具有插入功能的連接模塊中，需要接線基板的精確定位，以便將基板與外部端子相連。當(dāng)接線基板牢固固定在外殼內(nèi)以確保定位精確時，由于部件熱膨脹系數(shù)差異導(dǎo)致的殘余應(yīng)力在TOSA和ROSA固定到接線基板上的部位積累，導(dǎo)致變形和模塊可靠性降低。
發(fā)明概述本發(fā)明意在解決殘余應(yīng)力在TOSA/ROSA與接線基板連接部位中積累的問題，從而增強其操作穩(wěn)定性。
根據(jù)本發(fā)明的一種光學(xué)模塊，包括一光學(xué)子部件，一接線基板，一具有一前空間、一后空間以及一設(shè)置在該前空間與該后空間之間的擋板的外殼，和一支撐該接線基板的托架。該接線基板上安裝有電子元件，并與該光學(xué)子部件電連接。該外殼的前空間封裝該光學(xué)子部件，其后空間封裝該接線基板。前空間、擋板和后空間沿一假想軸依次設(shè)置。該托架具有一彈性部分，用來朝向前空間壓該基板，以使該接線基板緊靠該擋板。
在本光學(xué)模塊中，該接線基板由托架支撐，并通過該托架的彈性部分壓緊外殼的擋板。因而，該接線基板沿該假想軸方向的位置被精確確定，無需將該基板牢固地固定到外殼上。這種結(jié)構(gòu)能補償接線基板與外殼之間的熱膨脹差異，防止殘余應(yīng)力積累，增強該模塊的可靠性。
本發(fā)明的接線基板最好有一具有第一寬度的第一部分，一具有大于該第一寬度的第二寬度的第二部分，和一設(shè)置在該第一部分與第二部分之間的錐形部。該托架最好包括一具有一開口的基底，接線基板的該第一部分通過該開口插入，并且該彈性部分被設(shè)置成將該開口夾在中間。接線基板和托架的這些結(jié)構(gòu)能通過將接線基板的第一部分經(jīng)由該開口插入而支撐該接線基板，并且能通過將接線基板沿該假想軸方向壓向前空間而定位該接線基板，無需牢固固定到外殼上。
在本發(fā)明中，該托架最好包括掛鉤，且該外殼最好包括一對側(cè)壁，側(cè)壁上具有一用于鉤住托架上掛鉤的掛鉤。通過掛鉤之間的鉤緊機制，能將接線基板固定到外殼上。
在根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)模塊中，該側(cè)壁最好具有一沿該假想軸延伸的凹槽，用于引導(dǎo)接線基板。通過沿凹槽引導(dǎo)該基板，該凹槽使該接線基板封裝到外殼中非常簡單。另外，該凹槽最好具有至少一對內(nèi)壁，和一用于將該接線基板壓緊該凹槽的內(nèi)壁之一的彈性片。這種結(jié)構(gòu)可以沿垂直于該假想軸方向定位接線基板，無需牢固固定到外殼上。
在根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)模塊中，該光學(xué)子部件最好包括一具有第一直徑的第一部分，一具有小于該第一直徑的第二直徑的第二部分，以及一用于將該第一部分連接到該第二部分的臺階。另外，該外殼最好具有一沿該假想軸方向靠近前空間的光學(xué)插座，和一具有從該前空間穿透到該光學(xué)插座的孔的隔板。最好將該光學(xué)子部件設(shè)置成，使其第二部分插入該孔中，并且該臺階緊靠該隔板。這種結(jié)構(gòu)能沿該假想軸方向定位該光學(xué)子部件。
在根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)模塊中，該光學(xué)子部件最好具有多個引線端，用于將該子部件與接線基板電連接。該引線端最好將該接線基板加在中間，并且具有彈性。該結(jié)構(gòu)不僅能提高模塊的生產(chǎn)率，而且提高模塊的可靠性。
在根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)模塊中，該光學(xué)子部件可為一發(fā)射光學(xué)子部件(TOSA)或一接收光學(xué)子部件(ROSA)。另外，本發(fā)明的光學(xué)模塊可以包含TOSA和ROSA。
附圖簡要說明

圖1為說明本發(fā)明光學(xué)模塊的分解圖；圖2為該光學(xué)模塊的底部透視圖；圖3為該光學(xué)模塊的頂部透視圖；圖4A和圖4B表示該托架的結(jié)構(gòu)；圖5表示構(gòu)成該光學(xué)模塊的各個元件的位置；以及圖6表示將光學(xué)模塊安裝到包含主連接器的外部板上時的結(jié)構(gòu)。
實施例詳細描述將描述本發(fā)明的最佳實施例。在附圖中，用相同附圖標記表示彼此相同的元件，不進行重復(fù)說明。
圖1為從本實施例光學(xué)連接模塊10底部看到的透視圖。該連接模塊10具有一發(fā)射光學(xué)子部件(TOSA)12，一接收光學(xué)子部件(ROSA)14，一其上安裝有多個電子元件的接線基板，一用于固定該接線基板的托架22，以及一用于將該TOSA、該ROSA和該接線基板封裝在其中的外殼20。
該發(fā)射光學(xué)子部件12包括一管狀的用于封裝一光發(fā)射器件如激光二極管的第一部分12a，和一管狀的第二部分12b。該第二部分12b包含一金屬包頭和一用于容納該金屬包頭的套管，光纖端部通過該金屬包頭插入。該第一部分的外徑大于第二部分的外徑，從而在兩部分之間的邊界處形成一臺階12c。三個引線端24從該第一部分伸出。這些引線端相應(yīng)于具有正常相位的信號，具有反相位的信號和光學(xué)監(jiān)視器的信號。
該接收光學(xué)子部件14包括一管狀的用于封裝一光接收器件如光電二極管的第一部分14a，和一管狀的第二部分14b。與TOSA相似，該第二部分14b包含一金屬包頭和一用于容納該金屬包頭的套管，光纖端部通過該金屬包頭插入。該第一部分14a的外徑大于該第二部分14b的外徑，從而一臺階14c構(gòu)成兩部分之間的邊界。五個引線端26從ROSA的該第一部分伸出。這些引線端分別相應(yīng)于具有正常相位的信號，具有反相位的信號，提供給該光電二極管的偏壓，電源和接地。
接線基板18為由多層樹脂材料制成的印刷電路板，并且大體上為矩形。切割兩側(cè)部分，從而形成一具有第一寬度的第一部分28，一具有小于該第一寬度的第二寬度的第二部分30，和處于其間的錐形部32。某些電子元件16，如用于驅(qū)動TOSA12中的光發(fā)射器件的IC，和另一對ROSA14中光接收器件接收的信號進行處理的IC，被安裝在該接線基板的兩個表面上。
靠近接線基板前端的區(qū)域提供一用于TOSA12的端子34和多個用于ROSA的端子36，同樣，接線基板的前表面提供有用于TOSA12和用于ROSA14的多個端子。這些設(shè)置在前表面前端的端子在圖1中未示出。
該接線基板兩個表面的后端設(shè)置有多個端子38，用于與圖6中所示的電連接器92相接觸。這些端子相應(yīng)于接地端子，電源端子和信號端子。
外殼20包括一主體40，一用于遮蓋圖6中電連接器92的連接器上蓋42，和一用于接納光學(xué)連接器的光學(xué)插座44。該主體40、連接器上蓋42和插座44沿假想的Z-軸設(shè)置。
主體40具有一上壁46和一對側(cè)壁48。這些壁沿Z-方向設(shè)置，并在此處圍成一空間。前空間50將TOSA12和ROSA14封裝在其中，而后空間52安放接線基板18。通過沿Z-方向延伸的隔板54，前空間50被分成TOSA安裝空間50a和ROSA安裝空間50b。在隔板端部緊靠該接線基板28設(shè)置擋板54a，防止基板28晃動。
如圖3所示，主體40的上壁46包括一前壁46a，一后壁46b和一將該前壁46a與該后壁46b相連的肋46c。前壁46a限定前空間50，且其內(nèi)表面支撐TOSA和ROSA。另一方面，后壁46b限定后空間52，并與連接器上蓋42相連。在后壁46b的中心形成一開口，在該開口中由開口后緣固定和支撐一彈性片56。
在側(cè)壁48的內(nèi)表面中形成一用于引導(dǎo)該接線基板18的凹槽58。凹槽58的前端提供一彈性件60，當(dāng)接線基板18插入該凹槽時該彈性件能上下彎曲。另外，在靠近側(cè)壁48后端的內(nèi)表面中形成一掛鉤62，用于支撐托架22。各個凹槽具有至少一對內(nèi)表面，其中一個內(nèi)表面壓緊該接線基板。
光學(xué)插座44通過垂直于Z-方向的隔壁64與前空間50分隔開。該插座具有一對開口66a，66b，用于配合如圖6所示設(shè)置在光纖端部的光學(xué)連接器94。該對開口66a，66b分別相應(yīng)于TOSA安裝空間和ROSA安裝空間。開口66a通過形成在隔壁中的孔64a與TOSA安裝空間50a連通，開口66b通過孔64b與ROSA安裝空間50b連通。
托架22包括一基礎(chǔ)部分68，一彈性部分70和側(cè)面部分72。該基礎(chǔ)部分具有一開口68a，通過它插入接線基板18的第二部分。彈性部分70從基礎(chǔ)部分向上構(gòu)制，并圍繞該開口。該側(cè)面部分從彈性部分70向上構(gòu)制，并在其外表面中具有掛鉤72a。通過掛鉤72a和設(shè)置在側(cè)壁48內(nèi)表面中的另一掛鉤62，將托架22鉤緊到外殼20上。由形成在側(cè)壁相應(yīng)內(nèi)表面中的該對掛鉤和形成在托架22中的相應(yīng)掛鉤，實現(xiàn)該托架22與外殼20的鉤緊機制。
如圖4所示，當(dāng)TOSA 12的第二部分插入隔板64中提供的孔64a中時，TOSA 12處于TOSA安裝空間50a中。通過TOSA 12的臺階12c緊靠隔板64這樣一種結(jié)構(gòu)，確定TOSA 12沿z-方向的位置。同樣，當(dāng)ROSA 14的第二部分插入孔64b時，ROSA 14處于外殼20內(nèi)的ROSA安裝空間50b中。通過ROSA 14的臺階14c緊靠隔板64這樣一種結(jié)構(gòu)，確定ROSA 14沿z-方向的位置。
接線基板18封裝在外殼20的后空間52中。通過側(cè)壁48中的一對凹槽58，從連接器上蓋42一側(cè)引導(dǎo)該基板朝向其前端，緊靠在隔板54的擋板54a上。當(dāng)將接線基板18具有相對較窄寬度的第二部分30插入開口68a中，并使錐形部32壓緊托架22的彈性部分70時，接線基板18被托架22固定。托架22兩側(cè)提供的掛鉤72a與外殼側(cè)壁48內(nèi)表面中設(shè)置成的相應(yīng)掛鉤62鉤緊。由彈性件60向下壓接線基板18，而其前端緊靠隔板54的擋板54a，從而沿z-方向限定基板18的位置。此外，由設(shè)置在后壁46上的彈性片56和分別設(shè)置在凹槽58前端的一對彈性件60向下壓該接線基板，從而使基板18壓緊凹槽58的一個內(nèi)表面，如圖6所示。
當(dāng)TOSA 12的三個引線端24從接線基板18兩個表面將接線基板18夾在中間時，便安裝好該TOSA 12；當(dāng)ROSA 14的五個引線端26將基板18夾在中間時，便安裝好ROSA 14。這些引線端24、26固定到接線基板18上的相應(yīng)端子34、36上。引線端24、26最好具有彈性，以便與端子34、36牢固接觸，從而提高該模塊的生產(chǎn)率。
如圖6所示，由于接線基板18固定在上壁46下方，與之具有一定空間，故能在接線基板的兩個表面上安裝電子元件，實現(xiàn)高密度組裝。接線基板18的后端從后空間52伸出，并延伸到連接器上蓋42。
該光學(xué)連接模塊被安裝在具有主連接器92的外部插件板90中。該主連接器92具有一插孔92a，用以與接線基板18配合。在該主連接器的插孔92a內(nèi)設(shè)置多個引線端92b，用于與接線基板18上的端子38電連接。當(dāng)將連接模塊10安裝到外部插件板90中時，主連接器92被外殼20的連接器上蓋42封裝，且其插孔92a與接線基板18的后端配合。這在基板18上的端子38與插孔92a內(nèi)相應(yīng)引線端92b之間形成電接觸。在釋放連接模塊10時，接線基板的后端從插孔92a中抽出。因此，根據(jù)本實施例的光學(xué)連接模塊10具有與接線基板后端部分中的主連接器的引線端92b電連接的端子，從而實現(xiàn)熱插入(hot-pluggable)結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)連接模塊10，當(dāng)接線基板18具有相對較窄寬度的第二部分30插入托架22的開口68a中時，通過托架22與外殼20之間形成的鎖緊機制，該托架22固定接線基板18。接線基板18的錐形部32壓緊在托架的彈性部分70上。彈性部分70的彈力向前壓接線基板18，從而使基板18的前端緊靠隔板54的擋板54a。從而，托架22將接線基板18精確設(shè)置在外殼20內(nèi)，無需與外殼牢固固定，放松了基板18與外殼20之間熱膨脹系數(shù)的差別。一般，構(gòu)成外殼20的樹脂材料的熱膨脹系數(shù)為大約20ppm/℃，而接線基板的熱膨脹系數(shù)為大約10ppm/℃。通過使沿z-方向按壓接線基板錐形部32的托架的彈性部分70變形，可補償該部件之間的熱膨脹系數(shù)差。這種結(jié)構(gòu)能將基板18連接部分中積累的殘余應(yīng)力釋放到引線端24、26，以保持穩(wěn)定操作，并且提高了模塊10的可靠性。
本實施例的連接模塊10在兩個側(cè)壁48的內(nèi)表面中具有沿z-方向延伸的凹槽58。通過在凹槽58內(nèi)滑動基板18，能將接線基板18引導(dǎo)到外殼20中。另外，模塊10具有向下壓接線基板的彈性件60和彈性片56。這可以提高基板18沿垂直于Z-方向的定位精度。
通過將TOSA 12和ROSA 14的第二部分12b，14b插入隔板64中形成的孔64a，64b中，并且將相應(yīng)臺階12c，14c緊靠該隔板，便限定本實施例TOSA 12和ROSA的位置。另外，通過使TOSA和ROSA的第一部分靠近隔板54的后端，可以縮短引線端的長度，降低引線端中固有形成的寄生電感，從而提高模塊10的高頻性能。在本實施例的模塊中，當(dāng)多個引線端24，26將接線基板18夾在中間時，TOSA和ROSA便與接線基板18相接觸，能提高模塊10的生產(chǎn)率。
根據(jù)所描述的本發(fā)明，顯然可以以多種方式改變本發(fā)明及其應(yīng)用。例如，上述實施例同時具有TOSA和ROSA。不過，本發(fā)明可以應(yīng)用于僅具有TOSA或ROSA的模塊。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)模塊，包括一光學(xué)子部件；一與該光學(xué)子部件電連接的接線基板；一外殼，其具有一用于封裝該光學(xué)子部件的前空間，一用于封裝該接線基板的后空間，以及一設(shè)置在該前空間與該后空間之間的擋板，該前空間和后空間沿一假想方向延伸；以及一用于支撐該接線基板的托架，該托架具有一用于朝向該前空間壓該基板的彈性部分，其中該接線基板緊靠在該外殼的擋板上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)模塊，其中該接線基板有一具有第一寬度的第一部分，一具有大于該第一寬度的第二寬度的第二部分，以及一連接該第一部分與該第二部分的錐形部，其中該托架的該彈性部分朝向該前空間壓該接線基板的該錐形部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)模塊，其中該托架具有一帶有開口的基礎(chǔ)部分，該接線基板的該第一部分插入該開口中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)模塊，其中該托架具有一對掛鉤。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)模塊，其中該外殼具有一對側(cè)壁，該側(cè)壁具有用于鉤緊該托架上的掛鉤的掛鉤。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)模塊，其中該側(cè)壁具有一沿該假想方向延伸的凹槽，用于引導(dǎo)該接線基板，該凹槽具有一對內(nèi)壁。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)模塊，其中該外殼還包括一處于該凹槽中的彈性件，用于將該接線基板壓緊在該凹槽的其中一個內(nèi)壁上。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)模塊，其中該外殼還包括一彈性片，用于將該接線基板壓緊在該凹槽的內(nèi)壁上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)模塊，其中該光學(xué)子部件包括一具有第一直徑的用于封裝一光學(xué)半導(dǎo)體器件的第一部分，一具有小于該第一直徑的第二直徑的第二部分，以及一用于連接該第一部分與該第二部分的臺階，其中該外殼具有一沿該假想方向靠近該前空間的光學(xué)插座和一隔板，該隔板具有一從該前空間穿透到該光學(xué)插座的孔，該光學(xué)子部件被設(shè)置成，使其第二部分插入該孔中，并且該臺階緊靠該隔板。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)模塊，其中該光學(xué)子部件具有多個引線端，用于將該子部件與該接線基板電連接，其中該引線端與該接線基板相連，以將該接線基板夾在中間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)模塊，其中該子部件的該引線端具有彈性。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)模塊，其中該光學(xué)子部件為發(fā)射光學(xué)子部件。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)模塊，其中該光學(xué)子部件為接收光學(xué)子部件。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)模塊，其中該模塊包括一發(fā)射光學(xué)子部件和一接收光學(xué)子部件。
15.一種光學(xué)連接模塊，包括一發(fā)射光學(xué)子模塊；一接收光學(xué)子模塊；一與該發(fā)射光學(xué)子模塊和該接收光學(xué)子模塊電連接的接線基板，該接線基板有一具有第一寬度的第一部分，一具有大于該第一寬度的第二寬度的第二部分，以及一連接該第一部分與該第二部分的錐形部；一外殼，其包括沿一假想軸設(shè)置的一光學(xué)插座、一主體和一連接器上蓋，該主體包括一用于封裝該發(fā)射光學(xué)子部件和該接收光學(xué)子部件的前空間，一用于封裝該接線基板的后空間，以及一設(shè)置在該前空間與該后空間之間的擋板，該前空間、該后空間和該擋板沿該假想軸方向設(shè)置；以及一用于支撐該接線基板的托架，該托架具有一彈性部分，用于朝向該前空間壓該基板的該錐形部，以使其緊靠該擋板。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有熱插入結(jié)構(gòu)的光學(xué)模塊，其中由該接線基板與模塊外殼的熱膨脹系數(shù)差導(dǎo)致機械應(yīng)力，為此要增強模塊的可靠性。本發(fā)明的光學(xué)模塊包括兩個光學(xué)子部件12，14、一接線基板18、一外殼20和托架22。該外殼包括一其中封裝有該子部件的前空間，和一封裝該接線基板的后空間。該托架具有一彈性部分，用于將該接線基板壓緊外殼的后空間。在該外殼前空間與后空間之間的隔壁上設(shè)置一擋板，將該接線基板壓緊在該擋板上。
文檔編號G02B6/42GK1461958SQ0313865
公開日2003年12月17日 申請日期2003年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月29日
發(fā)明者倉島宏美, 沖和重 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社