一种基于FPC板的光电模组的制备方法

技术领域

本发明一般涉及光电通信技术领域。更具体地，本发明涉及一种基于FPC板的光电模组的制备方法。

背景技术

基于FPC板的光电模组用于连通光缆和外设设备。其包括与光缆连接的光路器件，由光电组件组成的进行光电转换的电路以及与外设设备连接的金手指部分。FPC板是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性和可挠性印刷电路板。从而使得基于FPC板的光电模组具备变形的特性，可以适用于多种应用场景中。

由于FPC板的柔软的特性，导致在FPC板上进行光电组件的安装以及光路器件的安装面临着许多困难。例如：FPC板在载板上的固定，由于其表面的无法达到PCB硬板的平整度，与载板之间难免存在间隙，造成FPC板的平整度差。再例如，在将光电组件进行安装时，其安装平面无法保持理想的平面，尤其对于安装位置精度要求高，涉及光电转换及光的传输的元器件，在贴装光电器件时，FPC安装平面的误差将严重影响安装精度，从而造成信号传输失败。在焊接光电组件过程中，FPC板的形变也会对焊接效果造成影响，例如焊盘倾斜、锡膏流动导致空焊、连焊等，导致较低的安装良率。

有鉴于此，亟需提供一种基于FPC板的光电模组的制备方法，以便克服FPC板进行光电组件的焊接和安装过程中，由于其柔软特性导致的安装良率较低的问题。

发明内容

为了至少解决如上所提到的一个或多个技术问题，本发明的实施例提供了一种基于FPC板的光电模组的制备方法，包括：将FPC母板通过焊接治具固定，其中，所述母板包括本体、在所述本体上形成的FPC单元以及环绕所述FPC单元设置的定位孔、焊接定位点和光组件定位点，所述FPC单元包括依次设置的第一区域、第二区域和第三区域，所述第一区域的第一面设置有第一补强板，第一区域的第二面设置有金手指，第三区域的第一面设置有第二补强板，第三区域的第二面设置有焊接位和安装位，第三区域的边缘设置有与本体连接的臂；将待焊接组件根据所述焊接定位点焊接至所述焊接位；将所述FPC母板通过安装夹具固定；将所述第三区域绷直；将待安装组件根据所述光组件定位点安装至所述安装位。

根据本发明的一个实施方式，将FPC母板通过焊接治具固定包括：通过具有与所述定位孔对应的定位凸起的治具承载所述FPC母板，所述定位凸起的高度小于所述FPC母板的厚度；将金属压片压在所述FPC板上，所述金属压片具有与所述第三区域对应的缺口。

根据本发明的一个实施方式，将待焊接组件根据所述焊接定位点焊接至所述焊接位包括：在所述第三区域的焊接位印刷锡膏；将待焊接组件装载至焊接位；加热固化所述锡膏，使待焊接组件被固定。

根据本发明的一个实施方式，通过金属版印刷将锡膏印刷至FPC板的焊接位上。

根据本发明的一个实施方式，将所述FPC母板通过安装夹具固定包括：通过设置有定位销和容置腔的载板承载所述FPC母板的第一面，其中，所述定位销穿过所述定位孔，所述容置腔容纳所述第二补强板；通过设置有与所述第三区域对应的避让孔的盖板覆盖所述FPC母板的第二面，所述避让孔对准所述第三区域；通过设置有与所述第三区域对应的操作口的压板按压所述盖板，所述操作口对准所述第三区域。

根据本发明的一个实施方式，所述盖板设置有与所述定位孔对应的限位孔；所述载板的定位销穿过所述定位孔和所述盖板的限位孔，将所述FPC母板和盖板固定。

根据本发明的一个实施方式，将所述第三区域绷直包括：所述容置腔的深度小于所述第二补强板的厚度；所述操作口的边缘设置有向下延伸与所述臂对准的压条，按压所述压板，使所述压条对所述臂施加压力，将所述第三区域绷直。

根据本发明的一个实施方式，将所述第三区域绷直包括：所述容置腔的深度小于所述第二补强板的厚度；所述操作口的边缘设置有向下延伸的压条，按压所述压板，使所述压条对所述盖板施加压力，将所述第三区域绷直。

根据本发明的一个实施方式，所述臂为三个，分别位于第三区域的宽度方向的两侧和远离第二区域的一侧。

根据本发明的一个实施方式，所述待安装组件包括驱动芯片、光电转换模组和光路器件，将待安装组件根据所述光组件定位点安装至所述安装位包括：根据光组件定位点在安装位点银胶；将驱动芯片、光电转换模组放置在所述安装位并固化处理；将驱动芯片、光电转换模组与FPC之间进行金线键合；根据光组件定位点将光路器件对准光电转换模组粘贴在第三区域；将待安装组件及金线进行堆胶处理。根据本发明的一个实施例，银胶中的银含量大于80％。

在本发明的实施例中，通过将FPC单元的臂进行按压，实现对FPC单元的绷直，然后进行待安装组件的安装，提高了安装良率，有利于光电模组的各元器件的相对位置稳定。通过在FPC单元的第三区域设置第二补强板，使得对FPC单元的绷直操作更便捷。通过环绕FPC单元均匀设置定位孔，避免FPC板的柔性特质对安装和焊接造成影响，使得FPC单元在焊接和安装光电组件时，各方向受力均匀，有利于使焊接和安装的光电组件更稳定。通过设置在焊接时定位凸起的高度小于FPC母板的厚度，使得金属压片能够对FPC施加均匀的压力。通过设置载板的容置腔的深度小于第二补强板的厚度，使得对FPC单元的绷直操作更方便。通过将臂设置在FPC单元的第三区域，使得对FPC单元的绷直集中在第三区域，避免造成对FPC单元其他区域安装的元器件的干扰。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1示出了根据本发明的实施例的基于FPC板的光电模组的示意图；

图2示出了根据本发明的是实施例的基于FPC板的光电模组的制备方法的步骤示意图；

图3示出了根据本发明的实施例的FPC母板的示意图；

图4示出了根据本发明的实施例的安装夹具的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，本发明的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限定本发明。如在本发明说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本发明说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

下面结合附图来详细描述本发明的具体实施方式。

图1示出了根据本发明的实施例的基于FPC板的光电模组的分解示意图。

如图1所示，基于FPC板的光电模组，用于连接外设和光缆，其结构包括FPC单元a1，FPC单元正面一端设置的金手指a2和另一端设置有光电组件a3，金手指a2用于连接外设，光电组件a3用于与光缆连接并实现光电转换。在FPC单元的底面对应金手指a2位置设置第一补强板b1，在对应光电组件a3的位置设置有第二补强板b2。第二补强板b2与光电组件a3的区域基本一致。

FPC单元a1包括依次设置的第一区域a11、第二区域a12和第三区域a13，第一区域a11的第一面设置有第一补强板b1，第一区域a11的第二面设置有金手指a2，第三区域a13的第一面设置有第二补强板b2，第二面用于设置光电组件a3。

图2示出了根据本发明的是实施例的基于FPC板的光电模组的制备方法的步骤示意图。

如图2所示，一种基于FPC板的光电模组的制备方法，包括：步骤S1，将FPC母板通过焊接治具固定，步骤S2，将待焊接组件根据焊接定位点焊接至焊接位；步骤S3将FPC母板通过安装夹具固定；步骤S4将FPC单元的第三区域绷直；步骤S5将待安装组件根据光组件定位点安装至安装位。

图3示出了根据本发明的实施例的FPC母板的示意图。

FPC母板1包括本体、在本体上对称设置的定位孔11、在本体上形成的多个FPC单元以及环绕FPC单元的焊接定位点12和光组件定位点13。定位孔11在本体上呈几何对称设置，当本体通过定位孔11固定时，本体沿其长度及宽度方向受力均匀，从而保证本体沿其长度及宽度方向的平整度。

FPC单元a1包括依次设置的第一区域a11、第二区域a12和第三区域a13，第一区域a11的第一面设置有第一补强板，第一区域a11的第二面设置有金手指a2，第三区域a13的第一面设置有第二补强板，第三区域a13的第二面设置有焊接位和安装位，第三区域a13的边缘设置有与本体连接的臂10。

FPC母板的第一面是指底面，第二面是指正面，FPC母板的正面为安装各种元器件的面，底面为设置补强板的面。

如图3所示，在本发明的实施例中，FPC母板是经过预加工的FPC板，预加工的部分包括：FPC母板上形成有FPC单元的轮廓，环绕FPC单元的部分被冲切形成空缺，仅保留了FPC单元的第三区域与本体连接的臂10。FPC单元的第一区域的底面预设有第一补强板，例如PI(聚酰亚胺)板。FPC的第三区域的底面预设有第二补强板，例如钢板。FPC母板上，在第一区域的正面设置了与外设连接的金手指a2。在FPC母板上，环绕FPC单元设置了焊接定位点12和光组件定位点13。焊接定位点12设置于FPC单元长度方向中心线的延长线上。光组件定位点13设置于与FPC单元宽度方向相连的两臂上，两个光组件定位点13垂直对称分布于FPC长度方向的两侧。

根据本发明的一个实施例，FPC单元沿FPC母板宽度方向对称设置，焊接定位点12设置于两相邻的对称的FPC单元之间，即可通过一个焊接定位点实现两个FPC单元的焊接定位。

通过对FPC母板上的FPC单元的第三区域进行光电组件a3的安装后，再对臂10进行激光切割，即可得到基于FPC板的光电模组。但是，虽然进行了第二补强板的补强，由于FPC板的柔软特性，难以达到光电组件的高精度和高稳定性安装。

根据本发明的一个实施例，在进行FPC板的预加工时，环绕FPC单元设定定位孔11，定位孔11用于在焊接和安装光电组件时对FPC单元进行固定。通过环绕FPC单元设定定位孔11，可以使得FPC单元在各方向上受力均匀，能够提供较好的焊接和安装平面，有利于提高光电组件的安装良率。优选的，定位孔11设置四个，均匀分布在FPC单元的周围。

在进行焊接组件的焊接时，首先执行步骤S1，将FPC母板通过焊接治具固定。焊接治具包括承载FPC母板的治具和固定FPC母板的金属压片。以治具水平放置为例：治具上设置有定位凸起，用于内嵌于定位孔内将FPC母板在水平方向上进行固定，金属压片将FPC母板挤压在治具上，将FPC板在垂直方向上进行固定。金属压片上设置有对应于FPC单元的第三区域的缺口，将第三区域外露，便于进行焊接作业。

根据本发明的一个实施例，金属压片对应于定位柱的位置设置有通孔，治具的定位凸起的高度大于FPC母板的厚度，定位凸起的高度小于FPC母板和金属压片的厚度之和，使得定位凸起内嵌于金属压片的通孔内但不凸出，使得金属压片能够沿FPC母板长度及宽度方向固定FPC母板。

然后执行步骤S2，在焊接作业时：在第三区域的焊接位印刷锡膏；将待焊接组件装载至焊接位；加热固化锡膏，使待焊接组件被固定。以待焊接组件包括阻容和ESD(静电防护)器件为例，首先将锡膏印刷至FPC单元的第三区域的焊接位，然后将将阻容及ESD器件放置至焊接位，最后加热融化锡膏，固定阻容及ESD器件。在本发明的一个实施例中，通过金属板印刷将锡膏印刷至FPC板的焊接位上。

在本发明的实施例中，金属压片上的缺口沿FPC母板宽度方向裸露FPC母板上两镜像对称FPC单元及预先设定的焊接定位点，可以根据焊接定位点进行待焊接组件的放置作业，从而提高待焊接组件的焊接精度。在焊接作业完毕后，可以对焊接的效果进行检测，避免不合格的产品流转至下一步骤。

焊接完毕后，执行步骤S3，更换安装夹具，通过安装夹具固定FPC母板。安装夹具包括载板2、盖板3和压板4。

图4示出了根据本发明的实施例的安装夹具的示意图。

如图4所示，载板2上设置有定位销21，与定位孔11位置对应。当将FPC母板装载到载板2上时，FPC的第一面朝向载板2，定位销21穿过定位孔11后向上延伸。载板2上还设置有容置腔22，容置腔22的形状和大小均与FPC单元的第三区域相匹配，当将FPC母板装载到载板上时，第三区域的第二补强板内嵌于容置腔22内。容置腔22的边缘设置与容置腔连通的凹陷，便于容置腔装载第二补强板时排出空气。优选的，凹陷环绕容置腔22均匀设置。

盖板3上设置有与定位孔11对应的限位孔31，定位销21穿过定位孔22后继续穿入限位孔31，盖板3从上方向下覆盖在FPC母板的第二面。盖板3上还设置有避让孔32，用于避让FPC单元的第三区域，便于在第三区域进行安装作业。优选的，避让孔32避让第三区域和臂。

当载板2上装载有FPC母板1，且FPC母板1上盖设有盖板3时，FPC母板1在水平方向上被定位销21固定，在垂直方向上被盖板3固定。FPC单元的第三区域的安装位被避让孔32露出，第二补强板的厚度大于容置腔22的深度，从而第二补强板突出于载板的表面。

根据本发明的一个是实施例，避让孔32对第三区域和臂10形成避让。可选的，避让孔32对FPC单元宽度方向形成避让，并暴露位于臂10的光组件定位点13。避让孔32一端抵接于FPC单元的背离金手指一侧的端面。可选的，盖板3对应于FPC单元金手指区域设置有保护片，例如塑料片，避免盖板3固定FPC板时对金手指造成损伤。

然后执行步骤S4，通过设置有与第三区域对应的操作口41的压板4按压盖板3，操作口41对准第三区域。当采用压板4对FPC单元的周边进行朝向载板2的方向按压时，容置腔22的底与第二补强板紧密接触，第二补强板将FPC板第三区域的第一面限制在高于载板2的表面，从而使得臂10对第三区域形成拉力，对第三区域的第二面进行了绷直。

对FPC单元的第三区域的第一面设置第二补强板，并将第三区域的第二面进行绷直，有利于对光电组件进行安装和对准。

根据本发明的一个实施例，以第二补强板的长为6mm，宽为4.0mm，厚度为0.30mm，FPC单元的长度为10mm为例，为方便表述，将第二补强板的长为第一方向，第二补强板的宽为第二方向，第二补强板的厚度为第三方向。容置腔22沿第一方向的长度为7－8mm，沿第二方向的长度为4.5－6mm，容置腔22的面积略大于第二补强板的面积，避免FPC母板由于加工误差造成第二补强板的位置偏差，在FPC母板装载到载板2上时，FPC单元不会与容置腔22作用发生挤压变形，从而造成FPC第二面弯曲变形，无法实现光组件的精确安装。避让孔32沿第一方向的长度为8－10mm，沿第二方向的长度为7－9mm。优选的，当盖板3装载在载板2上时，FPC单元远离金手指一侧的侧壁距离避让孔32的距离为1－2mm，FPC单元的金手指位于盖板3覆盖区域。压板4的操作口41沿第一方向的长度为10－12mm，沿第二方向的长度为9－12mm。具体的，操作口41完全暴露避让孔32，保证光组件安装的操作空间。

然后进入步骤S5安装步骤，将待安装组件根据光组件定位点的指示安装至各自的安装位。待安装组件即为光电组件。以待安装组件包括芯片(驱动芯片)、光电转换模组和光路器件为例。在安装位点银胶，将芯片放置到其安装位，然后将光电转换模组按照与芯片的配合方式放置到其安装位，然后将夹具流转至固化炉，固定上述元器件。然后将上述元器件的金属触点进行金线键合，实现各元器件之间的电连接。然后将光路器件通过胶水与FPC单元的表面粘接，光路器件具有光接收面/发射面，在粘接时使其与光电转换模组共线。最后进行堆胶操作，在芯片、金线的位置以及光电转换模组和光路器件周围涂覆保护胶，并进行固化，以形成对芯片和金线的保护，加固光电转换模组和光路器件。

根据本发明的一个实施方式，光路器件与光电转换模组组装时，预先将胶水涂覆于FPC单元表面，根据光组件定位点将光路器件贴装于FPC单元表面上，控制光电转换模组作业调整调整光路器件位置直至经光路器件反射的光强满足要求，静置该FPC单元直至胶水固化。

根据本发明的一个实施方式，操作口41的边缘设置有向下延伸与臂10对准的压条，按压压板4，使压板4上的压条对臂10施加压力，将第三区域绷直。操作口41的大小设置为避让第三区域。优选的，定位销21的长度设置为大于FPC母板和盖板的厚度之和，小于FPC母板与盖板厚度及压条高度之和。以定位销长度为1mm为例，FPC母板的厚度为0.2mm，盖板的厚度为0.25mm，压条的高度为1.5mm。

压条的位置可以设置为与臂的位置对准，在按压操作时，直接对臂10所在的位置施加压力。当盖板3的避让孔32设置为避让第三区域时，压条施加的力作用在盖板3上与臂10对应的位置，间接对臂施力。当盖板3的避让孔32设置为避让第三区域和臂10时，压条直接与臂10接触，直接对臂10施力。当臂10受到向下的压力时，由于第三区域被第二补强板限位为高于载板2的表面，从而臂10对第三区域形成拉力将第三区域绷直。

根据本发明的一个实施例，容置腔22的面积略大于第二补强板的面积，便于将第二补强板容纳入容置腔内。容置腔22的深度小于第二补强板的厚度；操作口41的边缘设置有向下延伸的压条，按压压板4，使压条对盖板3施加压力，将第三区域绷直。操作口的大小设置为避让第三区域和臂10。具体的，以第二补强板厚度为0.30mm为例，容置腔22的深度为0.10mm－0.2mm，盖板3的厚度为0.2mm－0.25mm，作为优选的，容置腔22的深度与盖板3的厚度之和小于第二补强板的厚度。

压条的位置还可以设置为与环绕第三区域的本体部分对准，在按压操作时候，压条压在盖板3上，由盖板3向FPC板的本体传递压力，从而环绕第三区域的FPC板向下产生微小位移，对臂形成拉力，最终使臂10对第三区域产生拉力，从而将第三区域绷直。

根据本发明的一个实施例，臂10为三个，分别位于第三区域的宽度方向的两侧和远离第二区域的一侧。第三区域的宽度方向是指垂直于第一区域、第二区域和第二区域排列的方向。当臂10为三个时，环绕第三区域设置，可以同时在多个方向上对第三区域形成拉力，提高第三区域的绷直效果。

相应的，当臂10设置为三个时，压条可以设置为对应的三个，采用此对应设置的方案，可以减少压条对FPC单元其他部位或元器件的干扰。

进一步的，压条可以对应环绕第三区域的FPC本体设置。可选的，压条可以对应环绕FPC单元的FPC本体设置。压条所对应为位置距离第三区域越近，其绷直效果越好。

根据本发明的一个实施方式，待安装组件包括驱动芯片、光电转换模组和光路器件，将待安装组件根据光组件定位点安装至安装位包括：根据光组件定位点在安装位点银胶；将驱动芯片、光电转换模组放置在安装位并固化处理；将驱动芯片、光电转换模组与FPC之间进行金线键合；根据光组件定位点将光路器件对准光电转换模组粘贴在第三区域；将驱动芯片及金线进行堆胶处理。

根据本发明的一个实施例，银胶中的银含量大于80％，由于银含量达到该比例，使得银胶具有固化变形小的优点，采用银胶进行带安装组件的安装，可以使得各组件的位置变形较小。

光电转换模块包括VCSEL((Vertical－Cavity Surface－Emitting Laser，垂直腔面发射激光器))和PD(PIN Photodiode，PIN光电二极管)。其中，VCSEL是垂直腔面发射激光器，是以半导体材料为工作物质发射激光的器件。PD为光电二极管，与VCSEL可以择一作为光处理的元器件。驱动芯片和光电转换模组连接，与光路器件组合形成光电转换模块的架构。驱动芯片还配备有电阻、电容、保护器件等其他元器件构成光电转换电路实现光电转换功能。驱动芯片可以选用现有的具有激光器驱动功能的芯片，例如，可以选用不包括封装的晶粒(DIE)，以进一步减小驱动芯片所占用的面积和体积，实现缩小光电模组体积的效果。

在进行待安装组件的安装时，首先将驱动芯片放置到其指定位置，通常是第三区域的沿长度方向的中轴线上，能够使驱动芯片被其他元器件包围，形成对驱动芯片的保护，然后将光电转换模组放置到其指定位置，通常是临近驱动芯片设置，便于建立二者的电连接，通过驱动芯片驱动光电转换模组。然后将夹具一同流转至固化炉，将上述元器件进行固定。

然后进行金线键合操作，将驱动芯片与光电转换模组及FPC单元上的金属触点连接，构建光电模组的光电转换电路。

然后进行光路器件的安装，将光路器件通过胶水与FPC单元粘接，使光路器件的光接收/发射面与光电转换模组的位置对准。

上述待安装组件的安装对位均根据光组件定位点进行操作，以实现光路的精准设置和光电转换电路的稳定连接。

在将待安装组件安装到FPC单元后，对驱动芯片、金线以及光电转换电路的区域堆胶处理并固化黑胶。利用黑胶对元器件和电路进行保护，并且在堆黑胶操作时，避让光电转换模组的光敏面。

在本发明的实施例中，通过将FPC单元的臂进行按压，实现对FPC单元的绷直，然后进行待安装组件的安装，提高了安装良率，有利于光电模组的各元器件的相对位置稳定。通过在FPC单元的第三区域设置第二补强板，使得对FPC单元的绷直操作更便捷。通过环绕FPC单元均匀设置定位孔，避免FPC板的柔性特质对安装和焊接造成影响，使得FPC单元在焊接和安装光电组件时，各方向受力均匀，有利于使焊接和安装的光电组件更稳定。通过设置在焊接时定位凸起的高度小于FPC母板的厚度，使得金属压片能够对FPC施加均匀的压力。通过设置载板的容置腔的深度小于第二补强板的厚度，使得对FPC单元的绷直操作更方便。通过将臂设置在FPC单元的第三区域，使得对FPC单元的绷直集中在第三区域，避免造成对FPC单元其他区域安装的元器件的干扰。

虽然本文已经示出和描述了本发明的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式来提供。本领域技术人员可以在不偏离本发明思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本发明的过程中，可以采用对本文所描述的本发明实施例的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本发明的保护范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的等同或替代方案。