專利名稱：具有剛性和撓性電路板的光纖收發(fā)機模塊的制作方法
技術領域：
本發(fā)明揭示一種用于通過一光纖來轉換和耦合一包含信息的電信號的光學收發(fā)機，其包括一機箱和已耦合的剛性和撓性印刷電路板。所述機箱包括一適合與一外部光纖耦合來發(fā)送及/或接收一光通信信號的光纖連接器。所述剛性印刷電路板位于所述機箱內，包括一用于與一外部電纜或信息系統設備耦合并用于發(fā)射及/或接收一包含信息的電通信信號的電連接器。一第一接口連接器用于接收或傳輸所述電信號。一撓性印刷電路板也位于所述機箱內并耦合至所述剛性印刷電路板，其包括一用于與第一接口連接器配合并向所述剛性印刷電路板發(fā)送或自其接收所述電信號的一第二接口連接器。所述撓性電路板上的一電-光子總成用于一電信號與一調制光信號之間的轉換。所述電路板適于耦合至所述光纖連接器。
背景技術：
計算機及它們之間數據傳輸的速度不斷加快。為了提供大容量信號傳輸并擺脫電纜的諸多物理限制，人們已經開發(fā)出光學數據傳輸技術。光纜具有有利的傳輸特性。利用這些特性，可使用光纖收發(fā)機之類的光電子裝置在光纜的端部將電信號轉換成光信號及將光信號轉換成電信號。
典型的計算機硬件體系結構包括電路板。電路板與橫向布置在一主板上的長形多插針連接器里的一插針邊緣或一插針陣列垂直連接。因此，電路板與其朝向計算機后端的插座端平行定向。指定端部具有攜帶電纜連接器的安裝位址。電纜連接器一般通過計算機機架背面的開槽連接，以便可以從外部連接通信電纜。
光纖收發(fā)機的核心為一基于光電子半導體的模塊。收發(fā)機垂直于模塊的頂面接收和發(fā)射光束。因為光纜像其他通信電纜一樣垂直連接至計算機背面，該平面光電子半導體較佳具有一垂直于所述電路板定向的第一區(qū)別定向。為將光纖收發(fā)機擴展應用于批量生產、低成本的計算機，人們期望單個組件的制作成本經濟低廉，且同時期望光纖收發(fā)機的裝配簡單、可靠。
本發(fā)明的光學收發(fā)機較佳包括一平行光學模塊，所述模塊能夠將四道InfiniBand、Cx4、四端口或四通道信號轉換為平行光學信號，其較佳能夠與電氣側一工業(yè)標準媒體相關接口(MDI)連接器連接。在一媒體相關接口連接器接口的實施例中，電氣側上的印刷電路板的厚度較佳約為40密耳。因此，人們期望具有一種用于電連接的剛性電路板設計。
本發(fā)明的光學收發(fā)機較佳還能夠與按照一工業(yè)標準制造生產訂單(MPO)制作并與一印刷電路板表面平行配置的接口進行光學連接。為了降低成本，所述平行光學模塊通常使用一垂直共振腔面發(fā)射激光器(VCSEL)陣列。垂直共振腔面發(fā)射激光器從其頂面發(fā)射光。本發(fā)明認定，可使用一撓性印刷電路板將使用垂直共振腔面發(fā)射激光器時垂直于該電路板平面的光軸轉變成平行于剛性印刷電路板表面。換言之，所述電路板的電連接端的平面較佳正交于所述電路板的光纖耦合端的平面。這樣，較佳同時使用一剛性電路板和一撓性電路板。因此，人們期望有一種將它們以機械方式耦合在一起的方法，以便信號能在它們之間傳輸。

發(fā)明內容
鑒于上述，本發(fā)明提供一光學收發(fā)機，用于通過一光纖來轉換和耦合一包含信息的電信號，所述光學收發(fā)機包括一機箱及剛性和撓性印刷電路板。所述機箱包括一適合與外部光纖耦合來發(fā)射及/或接收一光通信信號的光纖連接器。所述剛性印刷電路板位于機箱內，并包括一用于與一外部電纜或信息系統設備耦合并用于發(fā)射及/或接收一包含信息的電通信信號的電連接器。一第一接口連接器用于接收或傳輸所述電信號。一撓性印刷電路板也位于機箱內并耦合至所述剛性電路板；所述撓性印刷電路板包括一用于與所述第一接口連接器配合的一第二接口連接器，用于向所述剛性電路板發(fā)射或自其接收所述電信號。所述撓性電路板上的一電-光子總成用于一電信號與一調制光信號之間的轉換。所述撓性電路板適合耦合至所述光纖連接器。
本發(fā)明的另一方面提供一種光學收發(fā)機模塊，用于通過一光纖來轉換和耦合一包含信息的電信號。所述模塊包括剛性和撓性印刷電路板及一剛性對撓性電路板接口連接器。所述剛性電路板用于與一電信號輸入/輸出連接點進行電耦合。所述撓性電路板用于與一光信號輸入/輸出連接點進行光學耦合。所述剛性對撓性電路板接口連接器與所述剛性電路板和撓性電路板進行機械耦合，以便信息信號可在它們之間傳輸。所述光收發(fā)機模塊較佳安裝在一機箱內。
所述電信號輸入/輸出連接點可為一夾式連接器及/或一媒體相關接口(MDI)連接器。所述第一接口連接器或剛性對撓性接口連接器可進一步用于在各剛性與撓性電路板之間耦合信號及傳輸信號。所述機箱可包括一用于光纜的光學連接器。所述撓性電路板的光學耦合可包括與所述機箱的光學連接器的耦合。可以使用頂部和底部機械支撐塊，其中所述第一接口連接器或剛性對撓性接口連接器可以包括兩個或兩個以上用于接納相應螺栓的開口。當所述剛性和撓性電路板耦合在一起時，所述接口較佳位于它們之間，且所述剛性和撓性電路板及接口可全部位于所述頂部與底部機械耦合之間，并用螺栓固定在一起。所述可在剛性與撓性電路板之間傳輸的信息信號較佳為電信號，因此，所述撓性電路板上包括一電-光轉換器。


圖1根據一較佳實施例示意性圖解說明一光學收發(fā)機的三個組件。
圖2根據一較佳實施例示意性圖解說明一剛性電路板與一撓性電路板耦合在一起，以便可調整所述撓性電路板的形狀使之變成一光學收發(fā)機。
圖3根據一較佳實施例示意性圖解說明一裝配好的包括一電連接器的光學收發(fā)機。
圖4為圖3所示光學收發(fā)機的一分解圖。
圖5以一透視圖形式示意性圖解說明圖3和圖4所示光學收發(fā)機的一機箱。
具體實施例方式
現在根據附圖詳細描述本發(fā)明的一個或多個較佳實施例。一機箱(例如第6,583,902號專利所描述的實例性機箱之一，該專利以引用的方式并入本文中，或圖5的機箱，或如所屬領域的技術人員所了解的另一機箱)較佳包括一光學收發(fā)機，或為所述收發(fā)機的一部分，其包括圖1-4中示意性圖解說明的組件。
圖1示意性圖解說明一剛性印刷電路板62、一撓性印刷電路板64和一內插器66或接口連接器66或剛性對撓性接口連接器66。在較佳設計中，所述接口連接器66為一Intercon LGA接口連接器，其較佳用于所述剛性電路板62與撓性電路板64間的機械連接，且還用于連接從所述撓性電路板64到所述剛性電路板62的所需的所有信號跡線和接地。一剛性電路板的導電焊墊陣列68(例如金焊墊)較佳位于所述剛性電路板62上；一撓性電路板的導電焊墊陣列70(例如金焊墊)較佳位于所述撓性電路板74上。所述陣列68和70通過接觸所述接口連接器66各側上的相應接口導電焊墊72而彼此電連接。通過所述撓性側上的一加強件，所述剛性電路板62、所述連接器66和所述撓性電路板64由兩個螺栓緊緊地固定在一起(見圖4螺栓94)。在一替代實施例中，相同的剛性和撓性焊墊布局也允許使用焊錫球格柵陣列(BGA)或其他區(qū)域陣列封裝技術將所述剛性和撓性電路板62、64焊接在一起。
盡管未在圖1具體顯示，但所述撓性電路板較佳具有一用于在電信號與所述電信號的相應調制光信號之間實施轉換的電-光子總成。所述撓性電路板64適于耦合至一光纖光學連接器。所述剛性電路板包括用于一媒體相關接口連接器的一電耦合接口74。圖2中未具體顯示的所述剛性和撓性電路板62和64的接口74及其他組件較佳為標準型或所屬領域的技術人員可了解的型式。
圖2示意性圖解說明一剛性電路板62與一撓性電路板64耦合在一起，以便可調整所述撓性電路板64的形狀使之成為一較佳實施例中的光學收發(fā)機。注意，可以根據需要調整所述撓性電路板64的形狀，以將所述撓性襯底64背面上的垂直共振腔面發(fā)射激光器陣列及/或光電探測器陣列定向為正交于所述剛性電路板62的平面，并適當指向一其本身也指向所述剛性電路板62平面的一光纖連接器。圖2圖解說明如何可將所述撓性襯底的形狀從一最初的水平或全平定向A調整至一具有圖3所示一個曲率或多個曲率的位置B。假如使用一邊沿發(fā)光二極管陣列，則可正交于一垂直共振腔面發(fā)射激光器陣列而發(fā)射光，且一平面剛性電路板可適合與圖5所示機箱一起使用，只要所述光纜連接至輔助定位電連接器接口74的垂直平面內的2D位置；換言之，有了全剛性電路板，就不能再調整所述形狀并由此調整所述二極管陣列和電連接器接口74的相對位置。此外，對于不同的機箱類型，可以或通過調整撓性電路板64的形狀、或改變機箱的配置及/或電纜連接器的配置或位置來與一全剛性電路板進行所期望的電和光學連接。另外，一全撓性電路板的設置有所述電連接器接口74的端部往往較弱，根據媒體相關接口(MDI)連接器標準，所述端部的期望厚度為40密耳。
圖3根據一較佳實施例示意性圖解說明一已裝配的光學收發(fā)機。盡管在裝配進所述機箱89(見圖6)前，所述電連接器80不是該光學收發(fā)機的一部分，但在圖3中將所述電連接器80顯示在左邊以供透視觀察，因為它是最后與所述光學收發(fā)機(也見圖1)的電耦合接口74進行電連接的一外部組件。按需要調整所述撓性襯底64的形狀，以便其上面沿一垂直于撓性襯底64平面的方向發(fā)射及/或接收光信號的垂直共振腔面發(fā)射激光器陣列及/或光電探測器可與一光纜連接器81形成一光學耦合。亦即，一剛性對撓性接口耦合部分82在圖3顯示為水平定向，而一光學耦合部分84則顯示為垂直定向。
盡管操作中所述撓性襯底64的剛性對撓性接口耦合部分82和光學耦合部分84可采取不同的定向，但該些耦合部分82和84較佳幾乎相對正交定向，或至少處于某個期望的大于0°的銳角或鈍角。耦合部分82和84也可以相對定向，以使所述撓性襯底64的光學耦合部分84在圖3中朝下彎曲，或使該角度為270°，或另一角度大于180°。在圖3所示較佳實施例中，所述撓性襯底64的一第三部分86的形狀被調整為對置于所述光學耦合部分84。一第四部分88向后彎曲至約0°或與所述撓性襯底64的剛性對撓性接口耦合部分82平行。于是，所述光學耦合部分84彎曲對置于所述第三耦合部分86以使所述光學耦合部分84和所述第三部分86成反平行并由一與所述第四部分88等長的間隙分開。于是，所述撓性襯底64上的垂直共振腔面發(fā)射激光器及/或光電探測器陣列以光學方式與所述撓性襯底64一前側上的平面正交定向，而所述導電焊墊70(見圖1)位于背面上，或反之亦然(例如，在圖1中即顯示撓性電路板64的背面)。
根據本發(fā)明四個耦合部分82、84、86和88，所述撓性襯底64的較佳形狀可使整個光學收發(fā)機總成能夠緊貼地裝配在一橫截面大致呈長方形的機箱89中。為了方便觀察，圖4中顯示所述機箱89的壁面與所述收發(fā)機的各組件分離，但實際機箱的壁面(見圖5)是緊貼地耦合至機箱內的收發(fā)機。
圖3也圖解說明所述撓性電路板62、剛性對撓性電路板對撓性電路板接口66和撓性電路板64的耦合。圖中顯示一頂部機械支撐件90和一底部機械支撐件92夾持著所述電路板62、64和位于所述電路板62、64中間的接口66。較佳地，所述支撐件90和92或者接觸所述機箱89的壁面來將所述收發(fā)機保持在適當的位置，或者通過一間隔件或其他耦合輔助組件與所述機箱89的壁面相耦合。所述電連接器80和光學連接器81同樣較佳通過左、右垂直、大致垂直及/或傾斜的壁面(圖3中未顯示，但見圖5)耦合在適當的位置。
圖4為一圖3所示光學收發(fā)機的分解后視圖。圖4以從“頂”到“底”的順序圖解說明在所述撓性電路板64與剛性電路板62之間的接口處耦合在一起的組件堆。圖中顯示一對螺栓94插入所述頂部機械支撐件的開口96中。所述開口96光滑但無螺紋。界定于所述剛性電路板62內的一對半圓切口98與所述開口96相配合并允許所述螺栓滑動穿過。所述接口66還包括開口100，其與所述開口96和切口98相配合以允許所述螺栓滑動穿過。所述開口100也呈光滑狀但也無螺紋。所述撓性襯底64的耦合部分82還包括一對與所述開口96、100和所述剛性電路板62的切口98對準的切口102。最后，底部機械支撐件92包括一對開口104，其對準所述開口96和100及所述切口98和102，以便所述螺栓將所有5個組件62、64、66、90和92固定在一起。所述開口104較佳帶有螺紋以與所述螺栓配合，或提供螺母，或根據所屬領域的技術人員所了解的螺栓構造提供一其他不同的螺栓緊固組件。
當所述螺栓94固定后，將所述剛性電路板62與所述撓性電路板64機械耦合并較佳電耦合。亦即，所述光-電轉換模塊較佳位于撓性電路板64上所述耦合部分82與垂直共振腔面發(fā)射激光器及/或光電探測器陣列之間，并較佳位于所述四個大致平坦的耦合部分82、86、88和84中的光學耦合部分84上，所述四個耦合部分較佳由三個大致90°的曲率連續(xù)分開。在一替代實施例中，所述剛性電路板62和撓性電路板64可以光學方式耦合在一起。光-電轉換器在本示例中可位于所述剛性電路板62上。在本示例中，一引自所述剛性電路板62的光-電轉換器一光波導接口端的光波導耦合器與一所述撓性電路板64的一光波導接口端的光波導耦合器相耦合，而不是在所述接口66將所述剛性電路板62電耦合至剛性電路板64。以此方式，在所述接口66的剛性與撓性電路板62、64之間傳輸的是光信號而不是電信號。在此替代示例中，所述接口66可包括開口、透明部分及一個或多個光波導耦合組件，例如一個或多個光柵耦合器或類似元件，以便不阻擋且或許有助于信號傳輸。
圖5以一透視圖示意性圖解說明用于圖3和圖4所示光學收發(fā)機的一機箱89。如上所述，圖3所示剛性電路板62、撓性電路板64、接口66和電連接器74通過附著在機箱內的一個或多個壁面上而牢牢地耦合在所述機箱89內。圖3所述連接器81較佳設置在所述機箱89內以用于與一外部光纜(未顯示)耦合。翼板94用于機械耦合和穩(wěn)定一外部光學連接器模塊。圖中顯示所述電連接器74從機箱中部分伸出，以便所述電連接器81(未在圖5中顯示，但見圖3)能夠耦合至所述連接器74，并通過使鎖鍵結構96與一輔助鎖鍵形狀相匹配來加以固定。
根據一較佳實施例，在一制造過程中，將一光學收發(fā)機制造成可用于通過一光纖來轉換和耦合一包含信息的電信號之目的。該方法包括將一電信號輸入/輸出連接點與一剛性電路板電耦合，將一光信號輸入/輸出連接點與一撓性印刷電路板光學耦合，并通過機械耦合將所述剛性電路板和撓性電路板與一剛性對撓性電路板接口連接器相耦合來進行機械和信息信號耦合。
所述電耦合可包括將一夾式或媒體相關接口連接器耦合至所述剛性電路板。每一所述剛性和撓性電路板的信號均可耦合至所述接口連接器，以便在所述剛性與撓性電路之間傳輸信號。所述撓性電路板可耦合至包含所述撓性電路板的一機箱的一光學連接器。該方法可進一步包括將頂部和底部機械支撐塊與所述剛性和撓性電路板及連接器接口相耦合。所述剛性對撓性接口連接器可已在其內部界定了兩個或兩個以上開口用來接納相應的螺栓；所述剛性和撓性電路板可已在其內部界定了匹配的切口。當所述剛性和撓性電路板耦合在一起時，所述接口可位于它們之間，且所述剛性和撓性電路板及接口均可位于所述頂部與底部機械耦合之間。所述可在剛性與撓性電路板之間傳輸的信息信號可較佳為電信號，且所述撓性電路板上可包括一電-光轉換器。
雖然本文闡釋和圖解說明了本發(fā)明的一實例性圖式和若干具體實施例，但應了解，本發(fā)明的范圍不應僅限于所論述的特定實施例。因此，應將該些實施例僅視作闡釋性而非限制性，且應了解，熟悉此項技術的人員可在不背離本發(fā)明范圍的前提下對上述實施例進行改變。
權利要求
1.一種用于通過一光纖來轉換和耦合一包含信息的電信號的光學收發(fā)機模塊，其包括一用于與一電信號輸入/輸出連接點電耦合的剛性印刷電路板；一與所述剛性電路板機械耦合的剛性對撓性電路板接口連接器；一也與所述剛性對撓性電路板接口機械耦合的撓性印刷電路板，所述撓性印刷電路板用于與一光信號輸入/輸出連接點光學耦合；一電-光子總成，其用于一電信號與對應于所述電信號的一調制光信號之間的轉換，且適合耦合至所述光纖光學連接器；及其中所述剛性和撓性電路板與所述接口連接器的機械耦合使得信息信號可在它們之間傳輸。
2.如權利要求1所述的光學收發(fā)機模塊，其中所述接口連接器進一步用于在各所述剛性與撓性電路板之間耦合信號并傳輸電信號。
3.如權利要求1所述的光學收發(fā)機模塊，其進一步包括頂部和底部機械支撐塊，且其中所述剛性對撓性接口連接器包括兩個或兩個以上用于接納相應螺栓的開口，其中所述接口位于所述剛性與撓性電路板之間，且所述剛性和撓性電路板及所述接口全部位于所述頂部與底部機械塊之間。
4.如權利要求1所述的光學收發(fā)機模塊，其中所述電-光子總成位于所述撓性電路板上。
5.如權利要求1所述的光學收發(fā)機模塊，其中所述接口連接器在所述剛性與撓性電路板之間傳輸電信號。
6.如權利要求1所述的光學收發(fā)機模塊，其進一步包括一其中設置有所述接口耦合的剛性和撓性電路板的機箱，所述機箱包括一適合將一外部光纖與所述撓性電路板光學耦合的光纖連接器。
7.如權利要求6所述的光學收發(fā)機模塊，其中所述接口連接器進一步用于在所述各剛性與撓性電路板之間耦合信號并傳輸電信號。
8.如權利要求6所述的光學收發(fā)機模塊，其進一步包括頂部和底部機械支撐塊，且其中所述剛性對撓性接口連接器包括兩個或兩個以上接納相應螺栓的開口，其中所述接口位于所述剛性與撓性電路板之間，且所述剛性和撓性電路板及所述接口全部位于所述頂部與底部機械塊之間。
9.如權利要求6所述的光學收發(fā)機模塊，其中所述電-光子總成位于所述撓性電路板上。
10.如權利要求6所述的光學收發(fā)機模塊，其中所述接口連接器在所述剛性與撓性電路板之間傳輸電信號。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種用于通過一光纖來轉換和耦合一包含信息的電信號的光學收發(fā)機，其包括一機箱和已耦合的剛性和撓性印刷電路板。所述機箱包括一適合與一外部光纖耦合來發(fā)送及/或接收一光通信信號的光纖連接器。所述剛性印刷電路板位于所述機箱內，包括一用于與一外部電纜或信息系統設備耦合并用于發(fā)射及/或接收一包含信息的電通信信號的電連接器。一第一接口連接器用于接收或傳輸所述電信號。一撓性印刷電路板也位于所述機箱內并耦合至所述剛性印刷電路板，其包括一用于與第一接口連接器配合并向所述剛性印刷電路板發(fā)送或自其接收所述電信號的一第二接口連接器。所述撓性電路板上的一電－光子總成用于一電信號與一調制光信號之間的轉換。所述撓性電路板適于耦合至所述光纖連接器。
文檔編號H04B10/12GK1715979SQ200510064509
公開日2006年1月4日 申請日期2005年4月11日 優(yōu)先權日2004年6月14日
發(fā)明者查爾斯·曉鐘·王, 埃德蒙·勞 申請人:昂科公司