一种内埋TEC基板的400G硅光集成光模块

摘要

本发明涉及光纤通信技术领域，公开了一种内埋TEC基板的400G硅光集成光模块，包括：壳体，所述壳体内设置有容纳腔；PCB基板，所述PCB基板设置于所述容纳腔内，PCB基板内埋设有TEC基板；硅光集成电路板，硅光集成电路板安装在所述TEC基板上，且所述硅光集成电路板设置有延伸段，所述延伸段沿所述PCB基板的长度方向向一侧延伸至所述PCB基板上；所述硅光集成电路板上布置有光纤阵列、电子集成电路板、光发射组件和光接收探测器，所述光发射组件倒装贴装在所述硅光集成电路板上，所述光发射组件和光接收探测器均置于所述TEC基板的上方。本发明中，光发射组件通过倒装芯片贴装的方式固定在硅光集成电路板上，减少了金属丝焊线过程，简化制造工艺。

权利要求

1.一种内埋TEC基板的400G硅光集成光模块，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体内设置有容纳腔；

PCB基板，所述PCB基板设置于所述容纳腔内，所述PCB基板内埋设有TEC基板；

硅光集成电路板，所述硅光集成电路板安装在所述TEC基板上，且所述硅光集成电路板设置有延伸段，所述延伸段沿所述PCB基板的长度方向向一侧延伸至所述PCB基板上；

所述硅光集成电路板上布置有光纤阵列、电子集成电路板、光发射组件和光接收探测器，所述光发射组件倒装贴装在所述硅光集成电路板上，所述光发射组件和所述光接收探测器均置于所述TEC基板的上方；

所述电子集成电路板通过倒装芯片贴装在所述硅光集成电路板的延伸段上，光发射组件贴装在硅光集成电路板的非延伸段上，使光发射组件置于TEC基板的正上方；

所述PCB基板上开设有凹槽，所述TEC基板嵌设在所述凹槽内，所述TEC基板的上表面与所述PCB基板的上表面平齐。

2.根据权利要求1所述的内埋TEC基板的400G硅光集成光模块，其特征在于，所述硅光集成电路板通过倒装芯片贴装在所述PCB基板和所述TEC基板上。

3.根据权利要求1所述的内埋TEC基板的400G硅光集成光模块，其特征在于，所述光发射组件包括激光器和菱形镜，所述激光器的两侧各设置一个所述菱形镜，所述激光器倒装贴装在所述硅光集成电路板上，两个所述菱形镜的镜面相对于所述激光器对称设置。

4.根据权利要求3所述的内埋TEC基板的400G硅光集成光模块，其特征在于，所述光发射组件设置有两组，两组所述光发射组件间隔设置，两组所述光发射组件设置于所述电子集成电路板的同一侧。

5.根据权利要求3所述的内埋TEC基板的400G硅光集成光模块，其特征在于，所述硅光集成电路板上还集成设置有背光探测器，所述背光探测器与所述光发射组件连接。

6.根据权利要求1所述的内埋TEC基板的400G硅光集成光模块，其特征在于，所述PCB基板的一端设置MPO光口，所述MPO光口通过光纤与所述光纤阵列连接，所述PCB基板的另一端设置金手指电口。

说明书

一种内埋TEC基板的400G硅光集成光模块

技术领域

[0001] 本发明涉及光纤通信技术领域，特别是涉及一种内埋TEC基板的400G硅光集成光模块。

背景技术

[0002] 随着光通信行业的快速发展，通信技术不断升级，光模块作为光通信传输中的中枢部件，不断向高速率和高密度的方向发展，以满足通信发展需求。光模块的核心部件为光
芯片，光芯片需工作在一定的温度范围内，才能保证光模块的持续稳定工作。因此，对光芯
片的散热至关重要。

[0003] 授权公告号为CN211236354U的中国实用新型专利公开了一种400G光模块的结构，包括主散热壳体、副散热壳体、PCB电路板，PCB电路板上设置有控制芯片，PCB电路板连接有
激光器，激光器的前侧顺序设置有光学组件、光纤阵列，光纤阵列连接有光纤，还包括TEC制
冷器，激光器和光纤阵列的下端分别紧贴TEC制冷器设置，TEC制冷器安装在金属热沉中，金
属热沉包括延伸到光纤阵列的后侧的延伸部，延伸部上对应每一根光纤设置有光纤槽，金
属热沉的下端、光纤槽以及光纤槽上端分别设置有导热垫片，导热垫片分别紧贴主散热壳
体、副散热壳体设置。激光器和光纤阵列的热量通过TEC制冷器、金属热沉散出，满足散热需
求，但是，激光器需先通过键合金线连接在PCB电路板上，才能紧贴在TEC制冷器上，制造工
艺复杂。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种内埋TEC基板的400G硅光集成光模块，以解决现有技术中激光器需通过键合金线连接在PCB电路板上，才能紧贴在TEC制冷器上，导致制造工艺复
杂的问题。

[0005] 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

[0006] 本发明所述内埋TEC基板的400G硅光集成光模块，包括：

[0007] 壳体，所述壳体内设置有容纳腔；

[0008] PCB基板，所述PCB基板设置于所述容纳腔内，所述PCB基板内埋设有TEC基板；

[0009] 硅光集成电路板，所述硅光集成电路板安装在所述TEC基板上，且所述硅光集成电路板设置有延伸段，所述延伸段沿所述PCB基板的长度方向向一侧延伸至所述PCB基板上；

[0010] 所述硅光集成电路板上布置有光纤阵列、电子集成电路板、光发射组件和光接收探测器，所述光发射组件倒装贴装在所述硅光集成电路板上，所述光发射组件和光接收探
测器均置于所述TEC基板的上方。

[0011] 优选地，所述硅光集成电路板通过倒装芯片贴装在所述PCB基板和所述TEC基板上。

[0012] 优选地，所述电子集成电路板通过倒装芯片贴装在所述硅光集成电路板的延伸段上。

[0013] 优选地，所述PCB基板上开设有凹槽，所述TEC基板嵌设在所述凹槽内，所述TEC基板的上表面与所述PCB基板的上表面平齐。

[0014] 优选地，所述光发射组件包括激光器和菱形镜，所述激光器的两侧各设置一个所述菱形镜，所述激光器倒装贴装在所述硅光集成电路板上，两个所述菱形镜的镜面相对于
所述激光器对称设置。

[0015] 优选地，所述光发射组件设置有两组，两组所述光发射组件间隔设置，两组所述光发射组件设置于所述电子集成电路板的同一侧。

[0016] 优选地，所述硅光集成电路板上还集成设置有背光探测器，所述背光探测器与所述光发射组件连接。

[0017] 优选地，所述PCB基板的一端设置MPO光口，所述MPO光口通过光纤与所述光纤阵列连接，所述PCB基板的另一端设置金手指电口。

[0018] 本发明实施例一种内埋TEC基板的400G硅光集成光模块与现有技术相比，其有益效果在于：

[0019] 本发明实施例的内埋TEC基板的400G硅光集成光模块，将TEC基板埋设在PCB基板内，并将硅光集成电路板安装在TEC基板上，将光纤阵列、电子集成电路板、光发射组件、光
接收探测器等部件均布置在硅光集成电路板上，光发射组件的热量可通过TEC基板散出，保
证光模块的正常工作，并且，光发射组件通过倒装芯片贴装的方式固定在硅光集成电路板
上，减少了金属丝焊线过程，简化制造工艺。

附图说明

[0020] 图1是本发明实施例所述内埋TEC基板的400G硅光集成光模块的结构示意图；

[0021] 图2是本发明实施例所述内埋TEC基板的400G硅光集成光模块的主视示意图；

[0022] 图3是本发明实施例所述内埋TEC基板的400G硅光集成光模块的俯视示意图；

[0023] 图4是本发明实施例中硅光集成电路板和电子集成电路板的位置关系俯视示意图；

[0024] 图5是本发明实施例中硅光集成电路板和电子集成电路板的位置关系侧视示意图；

[0025] 图6是本发明实施例中光模块的光路传输示意图；

[0026] 图7是本发明实施例中壳体的结构示意图；

[0027] 图中，1、PCB基板；2、硅光集成电路板；3、TEC基板；4、光纤阵列；5、电子集成电路板；6、激光器；7、菱形镜；8、光接收探测器；9、背光探测器；10、MPO光口；11、连接光纤；12、金手指电口；13、数字信号处理器；14、电子元件；15、锡球；16、壳体。

具体实施方式

[0028] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对
本发明的限制。

[0029] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本
发明中的具体含义。

[0030] 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

[0031] 如图1－图7所示，本发明实施例的一种内埋TEC基板的400G硅光集成光模块，包括壳体16、PCB基板1和硅光集成电路板2，其中，所述壳体16内设置有容纳腔；所述PCB基板1设
置于所述容纳腔内，所述PCB基板1内埋设有热电制冷器(Thermo Electric Cooler，TEC)基
板；所述硅光集成电路板2安装在所述TEC基板3上，且所述硅光集成电路板2设置有延伸段，
所述延伸段沿所述PCB基板1的长度方向向一侧延伸至所述PCB基板1上；所述硅光集成电路
板2上布置有光纤阵列4、电子集成电路板5、光发射组件和光接收探测器8，光纤阵列4置于
电子集成电路板5的一侧，光发射组件置于电子集成电路板5的另一侧；所述光发射组件倒
装贴装在所述硅光集成电路板2上，所述光发射组件和光接收探测器8均置于所述TEC基板3
的上方；光接收探测器8集成设置于硅光集成电路板2上，光接收探测器8与电子集成电路板
5连接，接收光信号。

[0032] 本发明将TEC基板3埋设在PCB基板1内，并将硅光集成电路板2安装在TEC基板3上，将光纤阵列4、电子集成电路板5、光发射组件和光接收探测器8等部件均布置在硅光集成电
路板2上，光发射组件的热量可通过TEC基板3散出，保证光模块的正常工作，并且，光发射组
件通过倒装芯片贴装的方式固定在硅光集成电路板2上，减少了金属丝焊线过程，简化制造
工艺。

[0033] 本实施例中，所述硅光集成电路板2通过倒装芯片贴装在所述PCB基板1和所述TEC基板3上，减少金属丝线的压焊流程。倒装芯片的锡球15贴装在PCB基板1和TEC基板3上。

[0034] 本实施例中，所述电子集成电路板5通过倒装芯片贴装在所述硅光集成电路板2的延伸段上，光发射组件贴装在硅光集成电路板2的非延伸段上，使得光发射组件置于TEC基
板3的正上方。将电子集成电路板5贴装在硅光集成电路板2上，可节省空间，在PCB基板1上
预留更多的空间可以布局其他元器件。倒装芯片的锡球15贴装在硅光集成电路板2的上表
面。

[0035] 本实施例中，所述PCB基板1上开设有凹槽，所述TEC基板3嵌设在所述凹槽内，所述TEC基板3的上表面与所述PCB基板1的上表面平齐，使得硅光集成电路板2紧贴TEC基板3，增
强对光发射组件的散热性能，提高对光发射组件中激光器6的芯片温度的可控性。具体地，
凹槽的槽口朝上，凹槽的形状与TEC基板3的形状相适配。

[0036] 本实施例中，如图1－图5所示，所述光发射组件包括激光器6和菱形镜7，所述激光器6的两侧各设置一个所述菱形镜7，所述激光器6倒装贴装在所述硅光集成电路板2上，菱
形镜7贴装在硅光集成电路板2上，两个所述菱形镜7的镜面相对于所述激光器6对称设置，
通过菱形镜7将激光器6发出的光导入硅光集成电路板2，通过硅光集成电路板2对光进行调
制和传输。激光器6通过倒装芯片贴装在硅光集成电路板2上，无需连接金属丝线，简化金属
丝线压焊流程，简化制作工艺。并且，通过在PCB基板1内埋设TEC基板3，将激光器6倒装贴装
在TEC基板3的上方，方便更加精准控制光发射组件内激光器6的芯片温度，从而控制激光器
6波长漂移，提高光模块的性能稳定性。

[0037] 进一步地，所述光发射组件设置有两组，两组所述光发射组件沿硅光集成电路板2的宽度方向间隔设置，两组所述光发射组件设置于所述电子集成电路板5的同一侧。两组光
发射组件的结构组成相同。

[0038] 本实施例中，所述硅光集成电路板2上还集成设置有背光探测器9(MPD)，所述背光探测器9与所述光发射组件连接，背光探测器9用于监控光发射组件发出的光。电子集成电
路板5与背光探测器9分别位于光发射组件的两侧，激光器6传输至其中一个菱形镜7的光经
调制后，进入硅光集成电路板，通过硅光集成电路板2上的滤光片反射向光纤阵列内传输。
激光器6传输至另一个菱形镜7的光经调制后进入硅光集成电路板上的背光探测器9，从而
通过背光探测器对发射光进行监控。

[0039] 本实施例中，所述PCB基板1的一端设置光纤跳线(Multi－fiberPush On，MPO)光口，MPO光口10通过连接光纤11与所述光纤阵列4连接，以接收光发射组件发出的光，所述
PCB基板1的另一端设置金手指电口12。如图6所示，光路传输过程为：激光器6发出的光经菱
形镜7导入硅光集成电路板2，硅光集成电路板2对光进行调制后，传输至光纤阵列4，然后经
光纤输送至MPO光口10。

[0040] 本实施例中，PCB基板1上还设置有数字信号处理器13，数字信号处理器13置于硅光集成电路板2与金手指电口12之间的位置。

[0041] 本发明的制作过程为：

[0042] 预先将TEC基板3埋设在PCB基板1内；在PCB基板1上贴装电容、电感和电阻等电子元件14；将硅光集成电路板2倒装贴装在TEC基板3上；将电子集成电路板5倒装贴装在硅光
集成电路板2上，将激光器6倒装贴装在硅光集成电路板2上；将菱形镜7贴装在硅光集成电
路板2上，再将光纤阵列4耦合在硅光集成电路板2上；其中，光纤阵列4置于电子集成电路板
5的一侧，光发射组件置于电子集成电路板5的另一侧；组装外壳，经过高低温度循环，进行
光模块的模块性能测试。

[0043] 综上，本发明实施例提供一种内埋TEC基板的400G硅光集成光模块，将TEC基板3埋设在PCB基板1内，并将硅光集成电路板2安装在TEC基板3上，将光纤阵列4、电子集成电路板
5、光发射组件、光接收探测器8等部件均布置在硅光集成电路板2上，光发射组件的热量可
通过TEC基板3散出，保证光模块的正常工作，并且，光发射组件通过倒装芯片贴装的方式固
定在硅光集成电路板2上，减少了金属丝焊线过程，简化制造工艺。

[0044] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换
也应视为本发明的保护范围。