什么是光学模块PCB？

它由光电转换器、驱动电路、接收电路和控制电路组成。这些组件协同工作，高效转换并精确传输光学和电信号。由于光学模块PCB用于电子器件互连，因此设计满足多项需求，如支持高速数据传输、散热和支持热插拔。因此，光模块PCB的技术特性主要体现在金指加工技术、高速材料选择和关键热管理设计上。本文将重点讨论这三点。

光学模块PCB的金指

光模块通常设计有长金指和短金指，以及分级插头。传统的等长插头设计很少被使用。主要原因是金手指作为高速信号的电气接口，需要同时传输信号和供电。为了确保数据传输前电源已通电，电源引脚通常比数据引脚更长。这确保电源先开启，数据传输开始。

同样，断电会切断数据传输，然后才断开电源。如果电源未开启但数据引脚连接且数据仍在传输，可能会损坏光模块中的逻辑芯片甚至主板上的接口芯片。

此外，为了避免高速电气接口中的电容效应，尤其是在高速器件如光学模块中，插头位置的内层通常没有铜。这种设计降低了插头与阻抗线之间的阻抗差，并有助于抑制静电放电（ESD）。在光学模块设计中，只有外层有铜层;内层则没有。这种设计有效优化了信号传输性能。

光模块PCB的金指部分是连接光模块与外部器件的重要接口区域，因此其制造要求也非常严格。

• 尺寸公差控制：板厚公差1.0±0.07毫米，形状公差±2密尔，以确保信号连接的稳定性。
• 耐磨设计：硬金镀层确保1万倍的插入和拆卸寿命。
• 热插拔：采用长指和短金指结构，实现“先开机再传信号”的时序保护。
• 环境抵抗性：裸露的金指需要具备耐腐蚀性，以适应工业环境。

• 外观零缺陷：光学模块接触电阻良好，表面无划痕或坑洞，符合终端外观标准。

  
  

光模块PCB的差分线布局

PCB板上差分线的布局决定了光模块的电信号是否能高速传输。

1. 高密度布线：光模块正朝向多通道发展发展，因此需要更严格的线宽、线间距和阻抗公差控制。

2. 高速材料：光模块单信道速率最高可达56Gb/s，而传统速率为25Gb/s、10Gb/s和2.5Gb/s。因此，建议使用高费率的董事会以符合相关要求。以下是金信诚常用的高速PCB材料

光模块PCB的热管理

在高速数据传输过程中，芯片和光学器件（TOSA和ROSA）附近会产生大量热量。有效管理这种热量是PCB设计的核心技术。PCB热管理通常包括降低功耗、热导率和布局。减少用电是指通过减少产生的热量来降低温度。热导率涉及有效引导热量远离，避免其影响周围敏感部件。合理的布局需要精确设计，将热量隔离或引导至非关键区域。

由于光学模块空间非常狭窄，传统的强对流冷却方法不适用。此外，芯片的功耗也大幅提升。因此，光学模块的PCB热管理主要涉及热传导。

1. 铜块设计与埋藏铜技术

为提高热管理效率，光学模块的PCB设计通常采用埋藏铜块和铜膏塞孔。埋藏的铜块通常放置在TOSA和ROSA芯片的底部。将铜块埋入PCB内部可以增强热传导能力。此外，铜膏通孔被广泛使用，因其成本更低且易于加工，具有比埋藏铜块更高的工业化潜力。尽管热导率低，铜膏为大多数光模块PCB的散热需求提供了有效的热管理。

2. ELIC 结构设计

ELIC（电热组合设计）是一种针对高散热需求的光学模块的复杂散热技术。在这种设计中，PCB芯片的位置将有大量通过盲孔连接每一层的铜线连接。该设计相当于在PCB内部形成多根铜柱，从而提升散热性能。但由于成本高昂且生产周期长，通常只在极高的布线密度和强散热需求下使用。

3. 穿孔填充散热

此外，光学模块PCB还可采用穿孔填充技术以提升热效率。该技术涉及在PCB上钻孔并使用特殊电镀方法填补这些孔洞，形成有效的散热通道。通孔填充工艺类似于盲孔填充工艺，主要使用含有不同化学物质的电镀溶液，促使铜层优先从穿孔中心沉积。

这种填充方式确保铜层均匀覆盖孔内壁，形成完整的铜柱结构，有助于散热。由于铜在较低电位下更容易从孔中心沉淀，电镀过程中形成的铜层会延伸并最终连接孔的上下端。这会产生类似盲洞的效果。

然而，穿孔填充也存在一些挑战。其效率较低，电镀过程通常需要六到八小时甚至更久完成。尽管如此，穿孔填充技术能在需要高散热率的地区有效散热，尤其适用于高功率应用，尤其是光学模块。

金信诚光模块PCB的优势

随着高速通信、云计算和人工智能算术的快速发展，光模块在数据传输链路中的作用日益突出，这也为其支持的PCB提出了更高的要求：高速度、高密度、低损耗、强散热和高可靠性。只有具备先进工艺能力和高速电气性能控制经验的公司，才能真正参与这一高门槛市场的核心竞争。

金信诚专注于高速高频PCB的研发制造，长期以来一直为国内外主流光组件客户提供技术支持和批量交付服务。我们支持400G/800G光学模块高速板（如RO4003C、Megtron6等）处理经验，具备HDI结构、反钻工艺、金指处理和盲埋孔控制能力。