[发明专利]用于IC封装的收发机和接口

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明涉及收发机和IC封装。更具体地，本发明涉及可直接插入IC封装中的收发机。

2.相关技术描述

图18示出了传统收发机500和传统的集成电路（IC）封装504。收发机500连接至印刷电路板（PCB）503上的插座501。IC封装504通过焊料球504a连接至PCB503。IC封装504为球栅阵列（BGA）。IC封装504通过位于PCB503之上或之中的迹线502连接至插座501。收发机500包括提供光－电和电－光转换的光学引擎。即，从IC封装504接收的电信号被转换至通过光纤电缆500a传输的光信号，以及所有通过光纤电缆500a接收的光信号被转换成电信号，并通过PCB503上的迹线502和焊料球504a传输至IC封装504。

增加的带宽需求使得难以通过包括图18所示的迹线502的铜连接将数据传输至IC封装和从IC封装传输数据。到IC封装和来自IC封装的信号必须传播通过长距离。例如，通过IC封装504的IC管芯（图18中未示出）传输的电信号必须通过IC电路板（图18中未示出）、通过焊料球504a、沿着PCB503上的迹线504传输至插座501，并最终传输至收发机500，电信号在收发机500处被转换成光信号并通过光纤电缆500a传输。从光纤电缆500a传输至收发机500的光信号必须沿着相同的很长路径传输，但方向相反。该路径的长度可达到20英寸。高端应用（例如交换机）可使用许多收发机，其中每个收发机的光和电信号必须类似地传播很长的路径。图18所示的具有很长路径的方法具有很多缺点，包括：

1.因为数字信号必须传播通过PCB上有损耗的铜迹线，所以需要更多功率来放大或恢复数据信号，这增加了比特误码率和增加PCB上的部件的布置的一些限制。

2.由于增加包括连接器、收发机保持架和壳体等的部件的数量，并且因为所有数据信号必须被传输至IC封装的BGA和从IC封装的BGA传输，因此需要大量的在IC封装和PCB之间的BGA连接，从而增加了成本。

因为已知的收发机不够小或不具有足够的机械保持，包括图18所示的传统的收发机500的已知的收发机不能适合于直接连接至IC封装。已知的收发机需要大量的空间并且消耗硬件以配合或对接光学引擎。已知的收发机不能适合于板载和球栅阵列（BGA）阶梯式平面环境。已知收发机的尺寸和几何形状受到来自与高速信号相同的收发机所携带的低速信号和功率信号的干扰的限制。

已知的LGA连接器系统需要附加的硬件以配合和操作，包括例如用于散热器的弹簧、紧固件、锁闩或控制杆、闭锁装置。该硬件甚至在连接器系统顶部施加压缩压力。通常使用弹簧以在施加和分布力时允许热膨胀。由于电、光对准和机械原因，增加的硬件通常用于对准和方便安装。

图19A示出了包括插座510的已知的IC封装514，插座510包括多光纤推接装置（MPO）511。IC封装514还包括IC管芯515和具有焊料球516a的电路板516。MPO511是其中光信号被输入和输出的光连接器。包括那些将光信号转换至电信号和将电信号转换至光信号的所有光学部件必须位于IC封装514中，并且如果它们出故障则不容易更换。即，除MPO511之外，IC封装514必须包括将光信号转换为电信号以及将电信号转换至光信号的转换器，这增加了IC封装514的尺寸和成本。因为在制造时转换器必须包括在IC封装514中，转换器必须还能够忍受IC封装514连接至主机电路板（图19A和19B中未示出）时所使用的回流焊温度。此外，如果IC管芯515或转换器出故障，则该IC封装出故障。图19B示出了图19A所示的IC封装514的传统改型，其中传统IC封装524包括位于IC封装524的与MPO521相对侧上的插座520。插座520和MPO521通过光纤电缆527连接。IC封装524包括IC管芯525和具有焊料球526a的电路板526。因为MPO511是光纤连接器，MPO511比铜连接器更昂贵，并且对灰尘和其他污染物敏感。MPO511还需要昂贵精密的机械闭锁以确保与MPO511配合的光连接器的正确对准。机械闭锁使得MPO511对连接至MPO511的光纤上的机械应力敏感，该机械应力可产生光偏差。相比于使用铜连接器的IC封装，IC封装514需要更严格的刚度要求。此外，IC封装514在生产期间不能用电测试，因为仅可使用昂贵的光测试仪测试。