本公開涉及光電連接器模塊，允許光信號(hào)線以不同于0°和90°的角度連接到印刷電路板(PCB)。

背景技術(shù)：

在許多電子應(yīng)用中，必須將光信號(hào)線連接到印刷電路板(PCB)。為此，必須提供布置在PCB上的光學(xué)模塊。這些光學(xué)模塊一般還包括適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)連接器，相應(yīng)的接口，用于將光信號(hào)從光纜傳遞到光子器件或者相反。光學(xué)模塊例如是用于數(shù)據(jù)和通信應(yīng)用的接收器、發(fā)射器、收發(fā)器和發(fā)射機(jī)應(yīng)答器，被配置用于發(fā)射源自電信號(hào)的光信號(hào)和/或接收被改變成電信號(hào)的光信號(hào)。

在現(xiàn)有技術(shù)中已知的光學(xué)模塊，比如BOA(板裝光學(xué)組件)安裝在PCB上并且垂直于PCB的平面接收或發(fā)射光。然而，本環(huán)境中的主要問題是由于光纜引導(dǎo)導(dǎo)致的高空間消費(fèi)，因?yàn)樵谶@種情況下連接角度(垂直于PCB的平面)是90°。在這里連接角度被定義為由被接收/發(fā)射的光與PCB的平面圍成的角度。

平行于PCB的平面接收或發(fā)射光的系統(tǒng)(連接角度：0°，分別，180°)從US 6,867,377B2中已知了，其中柔性印刷電路板被用于與光學(xué)發(fā)射器模塊連接。光學(xué)發(fā)射器被附接在柔性印刷電路板上、柔性印刷電路板的第一區(qū)域中。在第二區(qū)域中，柔性電路板被焊接到PCB。為了在平行于PCB的平面中發(fā)射光信號(hào)，光面琢石-形式的元件被放置在柔性電路板的第二區(qū)域中，并且第一區(qū)域被向上彎曲并且被附接到光面琢石形式的元件。然而，這些系統(tǒng)對(duì)于在單一PCB上設(shè)計(jì)光電連接器陣列來說是不合適的，因?yàn)榈谝恍羞B接器將阻擋第二行連接器使其不能連接。

從WO 2012/097979 A1已知了以相對(duì)于PCT的平面定義的角度接收或發(fā)射光的光學(xué)模塊，從而多個(gè)連接器可以陣列形式布置在一個(gè)PCB上。為此，具有第一和第二光耦合端口的光學(xué)耦合器被用于彎曲所發(fā)射和/或接收的光信號(hào)的光束路徑。此光學(xué)耦合器被連接到放置在PCB上的已知光學(xué)模塊。連接第一和第二光耦合端口的、位于光學(xué)耦合器內(nèi)部的光引導(dǎo)構(gòu)件使光轉(zhuǎn)向從而其以預(yù)期的角度經(jīng)過光學(xué)耦合器。然而，由于所述光信號(hào)的轉(zhuǎn)向，會(huì)發(fā)生巨大的彎曲損失以及耦合損失，因?yàn)橹辽俦仨殐蓚€(gè)光學(xué)連接器。

因此，一個(gè)目的是提供光電連接器模塊，其提供一種改進(jìn)的連接方式，將已知的連接器(比如MT插針)以相對(duì)于PCB的平面不同于0°和90°的連接角度(即0°和90°之間，例如30°)連接至光學(xué)模塊，以允許大數(shù)量的光電連接器系統(tǒng)被并行使用或以連接器陣列的方式使用，同時(shí)保持低高度的緊湊設(shè)計(jì)。優(yōu)選地，光電連接器模塊可以簡單且成本經(jīng)濟(jì)的方式制造，并且應(yīng)該最優(yōu)選減少彎曲和光信號(hào)的耦合損失。再另外，光電連接器模塊應(yīng)提供改進(jìn)的冷卻機(jī)構(gòu)。在閱讀了下面的解釋之后變得顯然的這些和其它方面通過根據(jù)權(quán)利要求1的光電連接器模塊解決了。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，建議了一種光電連接器模塊，其包括至少具有第一和第二區(qū)域的柔性電路板。柔性電路板例如可以由柔性塑料基板制成，比如聚酰亞胺，PEEK，PET或透明的導(dǎo)電聚酯膜，允許板順從預(yù)期形狀。

柔性電路板可以是提供一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電層的單層或多層柔性電路板。為了提供高靈活性和小彎曲半徑，柔性印刷電路板優(yōu)選比1mm薄，更優(yōu)選比0.5mm薄并且更優(yōu)選比0.2mm薄。柔性電路板的彎曲半徑應(yīng)小于3mm，優(yōu)選小于1.5mm并且更優(yōu)選小于0.5mm。

柔性電路板的第一和第二區(qū)域限定柔性電路板的該表面上的兩個(gè)分離的區(qū)域。它們可以在柔性電路板的同一側(cè)上或相反兩側(cè)上，但可能不在平行的平面中。第一和第二區(qū)域通過彎曲區(qū)域分開。

光電連接器模塊還包括標(biāo)準(zhǔn)印刷電路板(PCB)，即不是柔性電路板，而是剛性的，用于機(jī)械支撐和電連接光電連接器模塊的各電子部件。一般來說可選地，PCB的厚度大于2mm，更優(yōu)選更大于3mm。PCB通過適當(dāng)?shù)碾姾?或機(jī)械連接技術(shù)，比如焊接、結(jié)合和/或(導(dǎo)電)膠粘附接到柔性電路板的第一區(qū)域。

光電連接器模塊還包括發(fā)射源自電信號(hào)的光信號(hào)和/或接收被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的光信號(hào)的光學(xué)模塊。

光學(xué)模塊通過適當(dāng)?shù)碾姾?或機(jī)械連接技術(shù)，比如焊接、結(jié)合和/或(導(dǎo)電)膠粘附接到柔性電路板的第二區(qū)域。所述第二區(qū)域可以與附接著PCB的柔性電路板第一區(qū)域在同一側(cè)或相反側(cè)，但在任何情況下不在平行的平面中。

光通過光學(xué)模塊在垂直或平行于所述柔性電路板的第二區(qū)域的方向上接收和/或發(fā)射，使得不希望的彎曲損失被大幅降低。

為了使柔性電路板順從預(yù)期的形狀，光電連接器模塊還包括至少具有第一和第二表面的剛性支撐結(jié)構(gòu)。剛性支撐結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)用于承受在光電連接器插接過程中發(fā)生的連接力，而不會(huì)有任何實(shí)質(zhì)變形。因此，剛性支撐結(jié)構(gòu)優(yōu)選由陶瓷，適當(dāng)?shù)臒崴苄圆牧媳热鏟EEK、聚酰胺或聚酰亞胺或更優(yōu)選由金屬材料比如鋁、銅或合金或它們的組合制成。

剛性支撐結(jié)構(gòu)具有至少兩個(gè)平面表面，它們圍封出不同于0°和或90°的角度。換句話說，剛性支撐結(jié)構(gòu)的第一和第二表面既不在同一平面內(nèi)，也不相互平行(角度不同于0°)，它們也不相互垂直(角度不同于90°)。

剛性支撐結(jié)構(gòu)的第一表面平行于印刷電路板(PCB)的平面布置。第一表面可被直接或間接附接到PCB。此外還可以將剛性支撐結(jié)構(gòu)的第一表面與PCB相鄰地布置在安裝結(jié)構(gòu)、比如光電連接器模塊的殼體上，或部分布置在PCB上。

剛性支撐結(jié)構(gòu)的第一表面的附接可以通過單純的機(jī)械連接技術(shù)，比如膠粘、螺釘連接、卡接或任何其它適當(dāng)?shù)倪B接技術(shù)，或通過電機(jī)械連接技術(shù)、比如焊接進(jìn)行。連接技術(shù)的組合也是可能的。

剛性支撐結(jié)構(gòu)的第二表面被連接到柔性電路板、與柔性電路板的第二區(qū)域相反。換句話說，光學(xué)模塊和剛性支撐結(jié)構(gòu)的第二表面被定位成彼此相反并且被連接和附接到柔性電路板的相反兩側(cè)。

剛性支撐結(jié)構(gòu)的第二表面到柔性電路板的連接可以通過單純的機(jī)械連接技術(shù)，比如膠粘、螺釘連接、卡接或任何其它適當(dāng)?shù)倪B接技術(shù)，或通過電機(jī)械連接技術(shù)、比如焊接進(jìn)行。連接技術(shù)的組合也是可能的。

一方面PCB和光學(xué)模塊到柔性電路板的附接，另一方面柔性電路板到剛性支撐結(jié)構(gòu)的連接，使光電連接器模塊符合不同于0°和90°的角度。

因此，光信號(hào)可以相對(duì)于PCB的平面不同于0°和或90°的角度接收和/或發(fā)射，而不會(huì)出現(xiàn)不希望出現(xiàn)的光信號(hào)的轉(zhuǎn)向問題。有利地，附加彎曲和耦合損失可被避免。此外，因?yàn)榭勺兊倪B接角度，光纜和連接器陣列在單一PCB上的空間消費(fèi)可被減小。

附圖說明

下面參考附圖，圖中

圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的光電連接器模塊的示意圖；

圖2是根據(jù)第二實(shí)施例的光電連接器模塊的示意圖；

圖3是根據(jù)第三實(shí)施例的光電連接器模塊的示意圖；

圖4是根據(jù)第四實(shí)施例的光電連接器模塊的示意圖；和

圖5是根據(jù)第五實(shí)施例的光電連接器模塊的示意圖。

具體實(shí)施方式

圖1示出了光電連接器模塊的示意圖，包括柔性電路板10，PCB 20，光學(xué)模塊30和剛性支撐結(jié)構(gòu)40。PCB 20被附接到柔性電路板10的第一區(qū)域11而光學(xué)模塊30被附接到柔性電路板10的第二區(qū)域12。

剛性支撐結(jié)構(gòu)40的第一表面41平行于PCB 20的平面。剛性支撐結(jié)構(gòu)40的第二表面42被連接到柔性電路板、與柔性電路板10的第二區(qū)域12相反。如能夠看到的，剛性支撐結(jié)構(gòu)40的第一和第二表面圍封成不同于0°和90°、即約50°的角度α。一般來說優(yōu)選地，角度α在5°和85°之間，更優(yōu)選在5°和70°之間，再更優(yōu)選在8°和60°之間，甚至更優(yōu)選10°和40°之間。技術(shù)人員將理解此角度的選擇取決于光學(xué)模塊的定向(這將參考圖4更詳細(xì)解釋)。目的是被光學(xué)模塊接收或發(fā)射的光的方向相對(duì)于PCB的平面具有5°和85°之間的角度，更優(yōu)選5°和70°之間的角度，再更優(yōu)選8°和60°之間的角度，甚至更優(yōu)選10°和40°之間的角度。此構(gòu)造允許低高度的非常緊湊的設(shè)計(jì)。

光學(xué)模塊30可包括將從柔性電路板10接收的電信號(hào)轉(zhuǎn)變成光信號(hào)33以及反之的發(fā)射和/或接收部分31。然后，光信號(hào)33通過光學(xué)端口32和連接器60引導(dǎo)到光學(xué)波導(dǎo)61。光學(xué)端口32可包括用于光引導(dǎo)的透鏡或其它適當(dāng)?shù)墓庖龑?dǎo)件，但優(yōu)選不使光束彎曲。

在有利的實(shí)施例中，PCB 20具有能夠?qū)CB 20連接到外部環(huán)境的電觸頭21。外部環(huán)境可以是另一個(gè)PCB，板中的插塞或控制柜或任何其它電路。經(jīng)由電觸頭21，PCB 20可通過插接、焊接、結(jié)合和/或?qū)щ娔z粘或任何其它適當(dāng)技術(shù)進(jìn)行電連接。電觸頭21可被平行于PCB的平面，或垂直于PCB的平面(例如參考圖3)定向。

在又一實(shí)施例中，PCB 20可被配備有附加電部件，比如至少一個(gè)微控制器22和/或至少一個(gè)傳感器23。此外，還可以為柔性電路板10提供電部件，比如至少微控制器和/或傳感器(未示出)。傳感器23可以是溫度傳感器(例如NTC)等。

在又一實(shí)施例中，支撐結(jié)構(gòu)40是金屬熱沉。熱沉可被設(shè)置有冷卻翅片45用于最優(yōu)化冷卻性能。熱在光學(xué)模塊30中產(chǎn)生并且因此，熱沉40被熱耦合到光學(xué)模塊30。在首選實(shí)施例中，柔性電路板在第二區(qū)域12的區(qū)域中提供孔以實(shí)現(xiàn)熱沉40和光學(xué)模塊30的直接接觸。

在另一實(shí)施例中，熱耦合通過柔性電路板10實(shí)現(xiàn)。熱耦合可以通過使用傳熱膏、導(dǎo)熱膠等得到增強(qiáng)。

在首選實(shí)施例中，光電連接器模塊包括包含至少一個(gè)光學(xué)波導(dǎo)61的對(duì)應(yīng)配對(duì)連接器60。配對(duì)連接器60優(yōu)選是機(jī)械轉(zhuǎn)換插針(MT插針)。

圖2示出光電連接器模塊的又一實(shí)施例的示意圖，也包括柔性電路板10，PCB 20，光學(xué)模塊30和剛性支撐結(jié)構(gòu)40。圖2(和圖3，4和5)的實(shí)施例采用具有不同幾何配置的實(shí)質(zhì)上相同的零件，所以在下面相同的參考數(shù)字用于表示相似或?qū)嵸|(zhì)上相同的元件。

圖2的PCB 20被附接到柔性電路板10的第一區(qū)域11而光學(xué)模塊30被附接到柔性電路板10的第二區(qū)域12。剛性支撐結(jié)構(gòu)40的第一表面41直接附接到PCB 20并且平行于PCB的平面。剛性支撐結(jié)構(gòu)40的第二表面42被連接到柔性電路板、與柔性電路板10的第二區(qū)域12相反，并且以相對(duì)于第一表面41(并且因此相對(duì)于PCB 20的平面)約60°的角度布置。在圖2的實(shí)施例中，柔性電路板具有被附接到剛性支撐結(jié)構(gòu)40的第三表面43的第三區(qū)域13，允許改進(jìn)的熱耦合。此外，通過將柔性電路板附接到剛性支撐結(jié)構(gòu)的一個(gè)以上的表面，機(jī)械強(qiáng)度可以被增大。為了進(jìn)一步增強(qiáng)柔性電路板10到PCB 20的附接的機(jī)械強(qiáng)度，柔性電路板10可另外在不同于第一區(qū)域的一區(qū)域處附接到PCB 20。

圖3示出了光電連接器模塊的又一實(shí)施例的示意圖，包括柔性電路板10，PCB 20，光學(xué)模塊30和剛性支撐結(jié)構(gòu)40。為了增強(qiáng)剛性支撐結(jié)構(gòu)40的熱傳遞能力，剛性支撐結(jié)構(gòu)40可被熱耦合到光電連接器模塊的殼體50。通過膠粘、焊接、螺釘連接、卡扣連接或任何其它適當(dāng)?shù)募夹g(shù)將剛性支撐結(jié)構(gòu)40機(jī)械附接到殼體50而實(shí)現(xiàn)熱耦合。熱耦合可以通過使用傳熱膏、導(dǎo)熱膠等增強(qiáng)。

圖4示出了光電連接器模塊的又一實(shí)施例的示意圖，包括柔性電路板10，PCB 20，光學(xué)模塊30’和剛性支撐結(jié)構(gòu)40。模塊30’和模塊30之間的區(qū)別具體在于配對(duì)連接器60被耦合到該模塊的定向以及因此被模塊發(fā)射或接收的光的方向相對(duì)于PCB的平面的定向。圖4的結(jié)構(gòu)具有約25°的相對(duì)小角度α并且光的方向相對(duì)于PCB的平面的角度相同。通常優(yōu)選地，不管光學(xué)模塊是在垂直于(類似于圖1中)還是平行于(類似于圖4中)支撐結(jié)構(gòu)的第二表面的方向上接收和/或發(fā)射光，支撐結(jié)構(gòu)的第一和第二表面都應(yīng)圍封角度α，使得被光學(xué)模塊發(fā)射和/或接收的光的方向相對(duì)于PCB的平面在5°和85°之間，更優(yōu)選5°和70°之間，再更優(yōu)選8°和60°之間，甚至更優(yōu)選10°和40°之間。為了增強(qiáng)剛性支撐結(jié)構(gòu)40的熱傳遞能力，剛性支撐結(jié)構(gòu)40是殼體50的一部分。因此，在剛性支撐結(jié)構(gòu)中傳導(dǎo)的熱可被直接散逸到環(huán)境中。

圖5示出了光電連接器模塊的又一實(shí)施例的示意圖，包括柔性電路板10，PCB 20，光學(xué)模塊30和剛性支撐結(jié)構(gòu)40。柔性電路板10和剛性支撐結(jié)構(gòu)40整體被殼體50遮蓋。該殼體還具有使來自/至光學(xué)模塊30的光信號(hào)能夠離開/進(jìn)入光電連接器模塊的孔51?？?1至少部分地接收連接器系統(tǒng)的連接器60。PCB 20至少部分地被殼體遮蓋。在圖示實(shí)施例中，殼體的下壁通過PCB 20形成。

在首選實(shí)施例中，光電連接器模塊還包括附加熱沉70。熱沉70可具有表面結(jié)構(gòu)，比如冷卻翅片71用于改進(jìn)冷卻性能。熱沉70通過膠粘、焊接、螺釘連接、卡扣連接或任何其它適當(dāng)?shù)母浇訖C(jī)構(gòu)附接到殼體50的外表面。熱耦合可以通過使用傳熱膏、導(dǎo)熱膠等增強(qiáng)。

在又一實(shí)施例中，熱沉70可與殼體50一體地形成或可以是殼體50的至少一部分。

在這里介紹的實(shí)施例已經(jīng)通過示例呈現(xiàn)，本發(fā)明不意于被限制于所公開的實(shí)施例。此外，上面描述的每個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和特征可應(yīng)用于在這里描述的其它實(shí)施例，除非以其它方式特別指出。相應(yīng)地，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明意于包含包括在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)的所有修改和可替代布置，該實(shí)質(zhì)和范圍例如通過附屬權(quán)利要求闡明。