CN101872760A - 光电转换模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光电转换模块，包括：印刷电路板；集成电路板，安装在所述印刷电路板上，其中光波导阵列定位于所述集成电路板内，以便从所述集成电路板的一侧穿过到另一侧，且第一和第二电极垫定位于所述集成电路板的一个侧壁处；光学装置阵列，将分别连接到所述第一和第二电极垫的第一和第二电极凸块定位于所述光学装置阵列的面向所述集成电路板的一个侧壁处，且光学装置定位于所述光学装置阵列的中间部分中；以及半导体芯片，安装在所述集成电路板上。本发明的光电转换模块，其中光学装置和光波导在水平方向上排成阵列，从而改进光耦合效率且因此减少光损失。

Description

光电转换模块
相关申请案的交叉参考
本申请案主张2009年4月23日申请的第10-2009-0035363号和2009年6月24日申请的第10-2009-0056421号韩国专利申请案的权益，所述韩国专利申请案以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及光电转换模块，且更明确地说，涉及改进光耦合效率的光电转换模块。
背景技术
在当前的信息和通信技术中，开发出光学通信技术以根据高速且高容量数据传输实现高速通信环境。在光学通信中，发送者的光电转换装置将电信号转换为光信号，且经转换的光信号通过光纤或光波导传输到接收器。接收者的光电转换装置将接收到的光信号转换为电信号。为了这些光电转换装置的系统应用和商业化，需要将所述光电转换装置构造成高效地实现电连接和光耦合。
图1是说明常规光电转换模块的截面图。
如图1中所说明，常规光电转换模块包括：发送者的光电转换装置10和接收者的光电转换装置20，其两者定位于印刷电路板(PCB)30上。
发送者的光电转换装置10包括：第一光学装置12，其向定位于印刷电路板30中的光波导32的一侧发射光；以及第一半导体芯片14，其控制第一光学装置12。接收者的光电转换装置20包括：第二光学装置22，其接收通过光波导32传输的光信号；以及第二半导体芯片24，其控制第二光学装置22。
第一光学装置12和第二光学装置22分别接合到第一半导体芯片14和第二半导体芯片24的下部部分。此外，第一光学装置12和第二光学装置22分别经定位以对应于光波导32的末端。
通过连接凸块16和26，第一半导体芯片14和第二半导体芯片24分别连接到定位于印刷电路板30上的信号线34，以电连接到印刷电路板30。
下文将描述上述结构中的常规光电转换模块的驱动特性：
第一光学装置12基于发送者的光电转换装置10的第一半导体芯片14的控制，将电信号转换为光信号。由第一光学装置12转换的光信号经由第一微镜32a反射，且传输到光波导中32。第一微镜32a定位于光波导32的在发送者部分上的末端。传输到光波导32中的光信号经由第二微镜32b反射，且输入到接收者的光电转换装置20的第二光学装置22中。第二微镜32b定位于光波导32的在接收者部分上的末端。第二光学装置22接收经由光波导32传输的光信号，基于第二半导体芯片24的控制将光信号转换为电信号且输出电信号。
在常规光电转换模块中，由于第一光学装置12和第二光学装置22经定位以垂直于光波导32延伸的方向而彼此间隔开，因此光耦合效率降低。一般来说，将垂直腔表面发射激光器(VCSEL)用作第一光学装置12。当垂直腔表面发射激光器在空气中发射光时，其发射角为约25到30度。因此，随着垂直腔表面发射激光器与光波导32之间的距离变得越来越大，光耦合效率大大降低。
作为用以解决光耦合效率降低的问题的部件，常规光电转换模块已提出一种方案，其通过将透镜36a和36b定位在第一光学装置12和第二光学装置22与光波导32之间来改进光耦合效率。由于透镜36a和36b防止从垂直腔表面发射激光器发射的光扩散，因此光耦合效率可得到改进。然而，由于待定位的透镜36a和36b的数目根据第一光学装置12和第二光学装置22与光波导32之间的距离而增加，因此存在的问题是需要额外的过程来将透镜36a和36b定位在第一光学装置12和第二光学装置22与光波导32之间，且此额外过程成为大规模生产中的障碍。
此外，在常规光电转换模块中，分别以特定角度倾斜的微镜36a和36b定位于光波导32的两端的末端中，以反射从第一光学装置12发射的光以便将其引导到光波导32中，且反射经由光波导32传输的光以便将其引导到第二光学装置22。然而，需要具有许多步骤的过程来用具有约几十微米的厚度的金属薄膜制造微镜36a和36b、将微镜36a和36b定位成以特定角度倾斜、且在制造光电转换模块的过程期间使微镜36a和36b在准确位置与光轴对准。而且，光电转换模块的可靠性在此过程期间显著降低。
如上文所述，在常规光电转换模块中，由于光耦合效率依据光学装置与光波导之间的垂直距离而降低，因此在发射或接收光时造成光损失。而且，由于微镜、透镜等经另外形成或定位以解决光耦合效率降低的问题，因此制造光电转换模块的过程变得复杂。而且，由于例如微镜等装置是以超小型结构制造的，因此事实上，不仅难以使装置与光轴匹配，而且装置在制造过程期间容易损坏。因此，工艺成本和生产成本均增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种光电转换模块，为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种光电转换模块，包括：印刷电路板；集成电路板，安装在所述印刷电路板上，光波导阵列定位于所述集成电路板中，以便从所述集成电路板的一侧通到另一侧，且第一和第二电极垫定位于所述集成电路板的一个侧壁处；光学装置阵列，将分别连接到所述第一和第二电极垫的第一和第二电极凸块定位于所述光学装置阵列的面向所述集成电路板的一个侧壁处，且光学装置定位于所述光学装置阵列的中间部分中；以及半导体芯片，安装在所述集成电路板上。
为了实现上述目的，本发明实施例还提供了一种光电转换模块，包括：印刷电路板；裸板，安装在所述印刷电路板上，其中光波导阵列定位于所述裸板中，以便从所述裸板的一侧通到另一侧，且第一和第二电极垫定位于所述裸板的一个侧壁处；光学装置阵列，其中将分别连接到所述第一和第二电极垫的第一和第二电极凸块定位于所述光学装置阵列的面向所述裸板的一个侧壁处，且光学装置定位于所述光学装置阵列的中间部分中；以及半导体芯片，安装在所述印刷电路板上。
本发明实施例具有以下的有益效果：
本发明的光电转换模块，其中光学装置和光波导在水平方向上对准，从而增加光耦合效率且因此减少光损失。进一步，本发明的光电转换模块，其中电路装置和光路装置独立地彼此分离且定位于印刷电路板上，从而在电路装置或光路装置失灵时独立地对其进行更换，且因此简化了修理。进一步，本发明的光电转换模块，其中与常规光电转换模块的组成元件的数目相比，所述光电转换模块的组成元件的数目减少，从而使得能够进行大规模生产且降低制造成本。
附图说明
通过参看附图详细描述本发明的优选实施例，所属领域的技术人员将更明了本发明的上述和其它特征和优点，在附图中：
图1是说明常规光电转换模块的截面图；
图2是说明根据本发明第一实施例的光电转换模块的截面图；
图3是说明如图2所示的集成电路板和光学装置阵列的透视图；
图4是说明在连接到图2所示的光学装置阵列之后的集成电路板的侧视图；
图5是说明根据本发明第二实施例的光电转换模块的截面图；
图6是说明根据本发明第三实施例的光电转换模块的截面图；
图7是说明根据本发明第四实施例的光电转换模块的截面图；
图8是说明根据本发明第五实施例的光电转换模块的截面图；
图9是说明根据本发明第六实施例的光电转换模块的截面图；
图10是说明根据本发明第七实施例的光电转换模块的截面图。
[主要元件的参考标号的简要描述]
120、220a、220b、320a、320b、420、520、620、720：光学装置阵列
110、210、310a、310b、630：集成电路板
410、510、610、710：裸板
111、211、311、411、511、611、711：光波导阵列
100、200、300、400、500、600、700：印刷电路板
140、240a、240b、340a、340b、440、540、640、740：半导体芯片
129、229、329a、329b、402、429、542、529、602、629、702、729：信号线
122、222a、222b、322a、322b、422、522、622、712：光学装置
114a、114b、214a、214b、214c、214d、314a、341b、314c、314d、414a、414b、514a、514b、614a、614b、714a、714b：电极垫
121a、121b、221a、221b、221c、221d、321a、321b、321c、321d、401c、519、619、701c：电极凸块
101、141、201、241、301a、301b、341a、341b、341c、341d、401a、401b、601a、601b、701a：连接凸块
701b：连接引脚
具体实施方式
现在将在下文中参考展示本发明优选实施例的附图更完全地描述本发明，使得所属领域的技术人员可容易实行本发明的技术理念。
在图中，每一元件的厚度、宽度、大小等可能为了清楚而夸大。
此外，当将元件称为“连接凸块”或“电极凸块”时，所述元件可在其包含普通焊料球的意义上来解释。
如本文所使用，单数形式“一”和“所述”既定还包含复数形式，除非上下文另有清楚指示。
相同标号在整个说明书和附图中始终指代具有相同功能和动作的相同元件。
实施例1
图2是说明根据本发明第一实施例的光电转换模块的截面图。
如图2中所说明，根据本发明第一实施例的光电转换模块包括：印刷电路板100、安装在印刷电路板100上且内部包含光波导阵列111的集成电路(IC)板110、安装在集成电路板110上的半导体芯片140，以及与光波导阵列111水平定位的光学装置阵列120。
集成电路板110通过倒装芯片接合方法，使用第一连接凸块101电连接到印刷电路板100。定位于集成电路板110中的光波导阵列111，用以传输从光学装置阵列120提供的光信号。
图3是说明集成电路板110和光学装置阵列120的透视图，用以更具体地描述根据本发明的光耦合结构。
如图3中所说明，第一电极垫114a和第二电极垫114b定位于集成电路板110的面向光学装置阵列120的一个侧壁处。第一电极垫114a定位于光波导阵列111上方，且第二电极垫114b定位于光波导阵列111下方。此外，信号线129形成于集成电路板110上。信号线129从/向半导体芯片140接收/发射电信号。信号线129和第一电极垫114a一起以单个单元形成，或者信号线129电连接到第一电极垫114。第二电极垫114b连接到集成电路板110内的接地线(未图示)。
光学装置阵列120包括：将连接到集成电路板110的第一电极垫114a的第一电极凸块121a、将连接到集成电路板110的第二电极垫114b的第二电极凸块121b，以及将光学连接到光波导阵列111的光学装置122(光发射单元或光接收单元)。
当制造集成电路板110时，提供预定大小的光学装置阵列120。因此，第一电极垫114a和第二电极垫114b以及光波导阵列111需要定位于集成电路板110中，以便对应于定位在光学装置阵列120中的第一电极凸块121a和第二电极凸块121b以及光学装置122的大小和位置，从而相对容易且高效地实现光波导阵列111与光学装置122之间的光耦合。
图4是说明连接到集成电路板110的光学装置阵列120的侧视图。
如图4中所说明，集成电路板110的第一电极垫114a和第二电极垫114b与光学装置阵列120的第一电极凸块121a和第二电极凸块121b对准，且光波导阵列111与光学装置122对准。因此，通过简单地将集成电路板110和光学装置阵列120在图3中所说明的箭头B的方向上连接在一起来高效地实现光波导阵列111与光学装置122之间的光耦合。
优选的是，定位于集成电路板110的一个侧壁处的第一电极垫114a和第二电极垫114b的大小可大于光学装置阵列120的第一电极凸块121a和第二电极凸块121b的大小，从而在预定范围内调节光学装置阵列120的位置，以保障光波导阵列111与光学装置112之间的位置匹配裕度。第一电极垫114a和第二电极垫114b可使用各种金属，例如铜(Cu)、铝(Al)、金(Au)和其它金属。此外，第一电极垫114a和第二电极垫114b可涂覆有使用各种材料(例如镍(Ni)、金(Au)、锡(Sn)、银(Ag)和其它材料)的涂膜，以改进接合到光学装置阵列120的性能。
在图2中，集成电路板110通过倒装芯片接合方法，通过第一连接凸块101电连接到印刷电路板100的上部部分。集成电路板110用作使得半导体芯片140容易电连接到印刷电路板100的媒介。
在半导体芯片140中，存在许多个电极，且电极之间的间隔仅为几十微米。因此，为了将半导体芯片140直接连接到印刷电路板100，印刷电路板100的结构变得复杂，且成本显著增加。因此，半导体芯片140不是直接安装在印刷电路板100上，而是安装在集成电路板110上。也就是说，集成电路板110用作半导体芯片140与印刷电路板100之间的电连接媒介，从而电连接半导体芯片140和印刷电路板100。
如所描述，包含用以驱动光学装置阵列120的驱动电路的半导体芯片140安装在集成电路板110上。半导体芯片140通过第二连接凸块141和信号线129电连接到集成电路板110。此外，可在半导体芯片140与集成电路板110之间填充树脂材料，以减轻集成电路板110与半导体芯片140之间的热应力。
此外，虽然图中未说明，但如果需要的话，可在印刷电路板100与集成电路板110之间填充给定树脂材料，以减轻因外部温度改变时装置(组件)之间的热膨胀系数差异而发生的应力。
此外，可在集成电路板110与光学装置阵列120之间填充光学透明环氧树脂，以增加光耦合效率。光学透明环氧树脂与光波导阵列111的光波导具有类似的折射率。优选使用在光学装置阵列120的使用波长中具有良好的光学透明度的聚合物环氧树脂。举例来说，光学透明环氧树脂优选具有1.4到1.6的折射率，以及光学装置阵列120中所发射的光的波长中80％到95％的光学传输。
然而，光学装置阵列120与光波导阵列111之间的光耦合不一定由光学透明环氧树脂实现。光学装置阵列120和光波导阵列111可通过普通封装技术使用辅助套管或类似物来耦合，除非光耦合效率显著降低。
在图2和图3中，光学装置阵列120可使用选自垂直腔表面发射激光器(VCSEL)、发光二极管(LED)和光电二极管的群组的任何一个光学装置。
此外，光波导阵列111可优选形成为硅石光波导或聚合物光波导。然而，本发明不将光波导阵列111的材料限于上文所提及的材料。除了硅石和聚合物之外，光波导阵列111还可使用任何材料(只要其为透明的)形成，如玻璃。
根据本发明第一实施例的上述结构中的光电转换模块具有以下驱动特性：
通过形成于印刷电路板100内的电布线105传输的信号经过集成电路板110，且被传输到半导体芯片140的驱动电路。驱动电路的电信号通过第二连接凸块141和信号线129传输到光学装置阵列120的光学装置122。光学装置122(当其为发光单元时)将电信号转换为光信号，且将光信号传输到光波导阵列111。传输到光波导阵列111的光信号沿着光波导阵列111在图2中所说明的箭头A的方向上传输。
实施例2
图5是说明根据本发明第二实施例的光电转换模块的截面图。
如图5中所说明，根据本发明第二实施例的光电转换模块与图2中所说明的根据本发明第一实施例的光电转换模块具有类似的结构，不同的是连接到集成电路板210的两侧的第一光学装置阵列220a和第二光学装置阵列220b。
在根据本发明第二实施例的光电转换模块中，集成电路210通过倒装芯片接合方法，通过第一连接凸块201接合在印刷电路板200上。信号线229形成于集成电路板210上，以传输来自第一半导体芯片240a和第二半导体芯片240b的电信号。连接到信号线229的第一电极垫214a定位于集成电路板210的上部侧。此外，光波导阵列211定位于集成电路板210中。连接到形成于集成电路板210中的接地线的第二电极垫214b定位于集成电路板210的下部侧。
第一光学装置阵列220a包括：连接到集成电路板210的第一电极垫214a的第一电极凸块221a、连接到集成电路板210的第二电极垫214b的第二电极凸块221b、以及在水平方向上光学连接到光波导阵列211(或单个光波导)的光发射单元222a，所述光波导阵列211(或单个光波导)经过集成电路板210且定位于集成电路板210中。
第二光学装置阵列220b包括：连接到集成电路板210的第三电极垫214c的第三电极凸块221c、连接到集成电路板210的第四电极垫214d的第四电极凸块221d、以及在水平方向上光学连接到光波导阵列211(或单个光波导)的光接收单元222b，所述光波导阵列211(或单个光波导)经过集成电路板210且定位于集成电路板210中。
在根据本发明第二实施例的光电转换模块中，由于第一光学装置阵列220a和第二光学装置阵列220b以相同的预定大小提供，因此第一电极垫214a、第二电极垫214b、第三电极垫214c和第四电极垫214d以及光波导阵列211需要定位于集成电路板110中，以便对应于定位在第一光学装置阵列220a和第二光学装置阵列220b中的第一电极凸块221a、第二电极凸块221b、第三电极凸块221c和第四电极凸块221d、光发射单元222a以及光接收单元222b的大小和位置。
由于第一电极垫214a、第二电极垫214b、第三电极垫214c和第四电极垫214d以及光波导阵列211经定位以便对应于第一光学装置阵列220a和第二光学装置阵列220b的第一电极凸块221a、第二电极凸块221b、第三电极凸块221c和第四电极凸块221d、光发射单元222a以及光接收单元222b的大小和位置，因此通过简单地将集成电路板210的第一电极垫214a、第二电极垫214b、第三电极垫214c和第四电极垫214d连接到第一电极凸块221a、第二电极凸块221b、第三电极凸块221c和第四电极凸块221d，来高效地实现光波导阵列211、光发射单元222a和光接收单元222b之间的光耦合。
根据本发明第二实施例的上文所述结构中的光电转换模块具有以下驱动特性：
大规模集成电路(large-scale integration，LSI)280中的电信号经由集成电路板210的信号线229传输到第一半导体芯片240a。第一半导体芯片240a响应于输入电信号而产生新的电信号，且将新的电信号传输到第一光学装置阵列220a。第一光学装置阵列220a的光发射单元222a将电信号转换为光信号，且在箭头A的方向上传输光信号经过光波导阵列211。从第一光学装置阵列220传输经过光波导阵列211的光信号被传输到与第一光学装置阵列220a相对定位的第二光学装置阵列220b的光接收单元222b。第二光学装置阵列220b的光接收单元222b将接收到的光信号转换为电信号，且通过信号线229将电信号传输到第二半导体芯片240b。第二半导体芯片240b放大电信号且将其传输到大规模集成电路280。
实施例3
图6是说明根据本发明第三实施例的光电转换模块的截面图。
参看图6，根据本发明第三实施例的光电转换模块与根据本发明第二实施例的光电转换模块具有类似的结构，不同的是第一集成电路板310a和第二集成电路板310b安装在印刷电路板300上，且第一光学装置阵列320a和第二光学装置阵列320b分别定位于第一集成电路板310a和第二集成电路板310b的面向彼此的侧面。
如图6中所说明，第一集成电路板310a和第二集成电路板310b定位于印刷电路板300上以便彼此间隔开。第一集成电路板310a和第二集成电路板310b通过光波导阵列311彼此连接，光波导阵列311延伸以定位于第一集成电路板310a和第二集成电路板310b中。
在第一集成电路板310a中，第一信号线329a定位于第一集成电路板310a上，以传输第一半导体芯片340a的电信号，且连接到第一信号线329a的第一电极垫314a定位于集成电路板310a的上部侧。光波导阵列311定位于第一集成电路板310a内。光波导阵列311延伸到第二集成电路板310b内。第二电极垫314b定位于集成电路板310a的下部侧。第二电极垫314b连接到定位于第一集成电路板310a内的接地线(未图示)。
以与在第一集成电路板310a中相同的方式，第二信号线329b、第三电极垫314c和第四电极垫314d定位于第二集成电路板310b中。第二信号线329b定位于第二集成电路板310b上，且第三电极垫314c和第四电极垫314d定位于第二集成电路板310b的一个侧壁处。
第一光学装置阵列320a定位于第一集成电路板310a的一侧。将分别连接到第一集成电路板310a的第一电极垫314a和第二电极垫314b的第一电极凸块321a和第二电极凸块321b定位于第一光学装置阵列320a的一个侧壁处。此外，将连接到光波导阵列311的光发射单元322a定位于第一光学装置阵列320a中。
第二光学装置阵列320b定位于第二集成电路板310b的一侧。将分别连接到第二集成电路板310b的第三电极垫314c和第四电极垫314d的第一电极凸块321a和第二电极凸块321b定位于第二光学装置阵列320b的一个侧壁处。此外，将连接到光波导阵列311的光接收单元322b定位于第二光学装置阵列320b中。
在根据本发明第三实施例的光电转换模块中，第一光学装置阵列320a和第二光学装置阵列320b以相同的预定大小提供。因此，第一电极垫314a、第二电极垫314b、第三电极垫314c和第四电极垫314d以及光波导阵列311需要定位于第一集成电路板310a和第二集成电路板310b中，以便对应于定位在第一光学装置阵列320a和第二光学装置阵列320b中的第一电极凸块321a、第二电极凸块321b、第三电极凸块321c和第四电极凸块321d、光发射单元322a以及光接收单元322b的大小和位置。因此，简单地通过将第一电极凸块321a、第二电极凸块321b、第三电极凸块321c和第四电极凸块321d连接到第一电极垫314a、第二电极垫314b、第三电极垫314c和第四电极垫314d的工作来将光波导阵列311稳定地连接到光发射单元322a和光接收单元322b，使得光耦合被高效地实现。
根据本发明第三实施例的上文所述结构中的光电转换模块具有以下驱动特性：
从第一大规模集成电路380a输出的电信号通过第一连接凸块341a和第一信号线329a传输到第一半导体芯片340a。第一半导体芯片340a响应于输入电信号而产生新的电信号，且所产生的电信号通过第二连接凸块341b、第一信号线329a、第一电极垫314a和第一电极凸块321a传输到第一光学装置阵列320a的光发射单元322a。光发射单元322a将输入的电信号转换为光信号且将光信号传输到光波导阵列311。
从光发射单元322a提供到光波导阵列311的光信号在箭头A的方向上传输到第二光学装置阵列320b的光接收单元322b。光接收单元322b将所传输的光信号转换为电信号，且经转换的电信号通过第三电极凸块321c、第三电极垫314c、第二信号线329b和第三连接凸块341c传输到第二半导体芯片340b。第二半导体芯片340b放大所输入的电信号，且通过第三连接凸块341c、第二信号线329b和第四连接凸块341d将经放大的电信号传输到第二大规模集成电路380b。
实施例4
图7是说明根据本发明第四实施例的光电转换模块的截面图。
参看图7，根据本发明第四实施例的光电转换模块就使光学装置阵列与光波导阵列对准的结构和方法来说，类似于根据本发明的第一、第二和第三实施例的光电转换模块。但是，不同于根据其中光波导阵列定位于集成电路板内的第一、第二和第三实施例的光电转换模块，根据第四实施例的光电转换模块具有不同的结构，其中光波导阵列定位于未形成有集成电路的裸板内。
如图7中所说明，根据第四实施例的光电转换模块包括：裸板410，其安装在印刷电路板400上；光学装置阵列420，其关于光在定位于裸板410内的光波导阵列411中传输的方向水平光学连接；以及半导体芯片440，其安装在印刷电路板400上且与裸板410水平定位。
如上文所述，在根据第四实施例的光电转换模块中，光波导阵列定位于裸板中，而不是集成电路板中。这是因为在用以在具有以不同形状形成的集成电路的集成电路板中形成光波导阵列的过程中存在许多限制。因此，在本发明的第四实施例中，通过在裸板410中而不是集成电路板中实现光波导阵列411来简化所述过程。
裸板410和半导体芯片440通过倒转芯片接合方法分别安装在印刷电路板400上。半导体芯片440通过第一连接凸块401a连接到定位于印刷电路板400上的第一信号线402。第二信号线429定位于裸板410下方，且通过第二连接凸块401b连接到第一信号线402。
裸板410是其中未形成集成电路的纯板。裸板410由具有介电特性的材料组成。举例来说，裸板410可由未掺杂有杂质的陶瓷或半导体材料形成。光波导阵列411定位于裸板410内，且第一电极垫414a和第二电极垫414b定位于裸板410的一个侧壁上。光波导阵列411定位于第一电极垫414a与第二电极垫414b之间。
优选的是，光波导阵列411可形成为硅石光波导或聚合物光波导。然而，本发明不将光波导阵列的材料限于上文所提及的材料。光波导阵列可使用任何材料(只要其为具有所需折射率且能够传输光的透明材料，如玻璃)形成。此外，光波导的截面形状不限于正方形。光波导的截面形状可具有圆形形状或各种形状中的任一者。
光学装置阵列420通过第一和第二电极凸块401c连接到裸板410的第一电极垫414a和第二电极垫414b中的每一者。光学装置阵列420包括在水平方向上光学连接到光波导阵列411的光学装置(光发射单元或光接收单元)412。
如图7中所说明的根据本发明第四实施例的上文所述结构中的光电转换模块具有以下驱动特性：
从包含用以驱动光学装置阵列420的驱动电路的半导体芯片440输出的电信号通过第一连接凸块401a传输到印刷电路板400上的第一信号线402。传输到第一信号线402的电信号通过第二连接凸块401b传输到裸板410的第二信号线429。传输到第二信号线429的电信号经过第二电极垫414b和第二电极凸块401c，且被传输到光学装置阵列420。光学装置阵列420将输入的电信号转换为光信号，且发射光穿过光学装置412(当其为光发射单元时)。发射穿过光学装置412的光信号在如图所示的箭头的方向上传输经过光波导阵列411。
实施例5
图8是说明根据本发明第五实施例的光电转换模块的截面图。
参看图8，类似于根据本发明第四实施例的光电转换模块，在根据本发明第五实施例的光电转换模块中，电路装置和光路装置独立且单独地定位于印刷电路板500上。但根据第五实施例的光电转换模块与根据第四实施例的光电转换模块之间的差异在于用以电连接电路装置与光路装置的连接结构。
如图8中所说明，不同于根据其中半导体芯片和裸板通过接合方法使用连接凸块安装在印刷电路板上的第四实施例的光电转换模块，在根据第五实施例的光电转换模块中，半导体芯片540和裸板510直接安装在印刷电路板500上。
光波导阵列511定位于裸板510内。第一电极垫514a和第二电极垫514b定位于裸板510的一个侧壁上。光波导阵列511定位于第一电极垫514a与第二电极垫514b之间。
光学装置阵列520通过第一和第二电极凸块519连接到裸板510。第一和第二电极凸块519连接到定位于裸板510的一个侧壁的第一电极垫514a和第二电极垫514b。光学装置阵列520的光学装置522将第一和第二电极凸块519连接到第一电极垫514a和第二电极垫514b，从而自动连接到光波导阵列511。
第一信号线542定位于半导体芯片540上，且第一信号线542与定位于裸板510上的第二信号线529以及电线518接合。
如图8中所说明的根据本发明第五实施例的上文所述结构中的光电转换模块具有以下驱动特性：
从包含用以驱动光学装置阵列520的驱动电路的半导体芯片540输出的电信号传输到第一信号线542，且通过第一信号线542传输的电信号通过电线518传输到裸板510的第二信号线529。传输到第二信号线529的电信号穿过第二电极垫514b和第二电极凸块519，且被传输到光学装置阵列520。光学装置522(当其为光发射单元时)将输入的电信号转换为光信号且发射光。从光学装置522发射的光信号在如图所示的箭头的方向上传输经过裸板510的光波导阵列511。
实施例6
图9是说明根据本发明第六实施例的光电转换模块的截面图。
参看图9，类似于根据本发明第四实施例的光电转换模块，在根据本发明第六实施例的光电转换模块中，电路装置和光路装置独立且单独地定位于印刷电路板600上。但不同于根据其中半导体芯片通过倒装芯片接合方法安装在印刷电路板上的第四实施例的光电转换模块，在根据第六实施例的光电转换模块中，半导体芯片640安装在集成电路板630上，集成电路板630通过倒装芯片接合方法安装在印刷电路板600上。
如上文所述，不同于第四实施例，第六实施例以如下结构提供光电转换模块：半导体芯片640不是直接安装在印刷电路板600上，而是安装在安装于印刷电路板600上的集成电路板630上。当包含于半导体芯片640中的驱动电路以较高速度操作时，将半导体芯片640安装在集成电路板630上而不是将其直接安装在印刷电路板600上在经济上是有利的。
在根据本发明第六实施例的光电转换模块中，集成电路板630通过倒装芯片接合方法，使用第一连接凸块601a电连接到印刷电路板600的顶部。集成电路板630用作用以使得半导体芯片640容易电连接到印刷电路板600的媒介。
在半导体芯片640中，存在许多个电极，且电极之间的间隔仅为几十微米。因此，为了将半导体芯片640直接连接到印刷电路板600，印刷电路板600的结构变得复杂且成本显著增加。为了防止这些问题，将集成电路板630用作半导体芯片640与印刷电路板600之间的电连接媒介，以电连接半导体芯片640与印刷电路板600。
裸板610通过倒装芯片接合方法安装在印刷电路板600上。裸板610是其中未形成集成电路的纯板。裸板610由具有介电特性的材料组成。光波导阵列611定位于裸板610内，且第一电极垫614a和第二电极垫614b定位于裸板610的一个侧壁上。光波导阵列611定位于第一电极垫614a与第二电极垫614b之间。连接到第二电极垫614b的第二信号线629定位于裸板610下方。
光学装置阵列620通过第一和第二电极凸块619连接到裸板610的第一电极垫614a和第二电极垫614b。光学装置阵列620包括在水平方向上光学连接到光波导阵列611的光学装置(光发射单元或光接收单元)622。
如图9中所说明的根据本发明第六实施例的上文所述结构中的光电转换模块具有以下驱动特性：
从包含用以驱动光学装置阵列620的驱动电路的半导体芯片640输出的电信号通过第三连接凸块617传输到集成电路板630。传输到集成电路板630的电信号通过第一连接凸块601a传输到第一信号线602，且传输到第一信号线602的电信号通过第二连接凸块601b传输到裸板610的第二信号线629。传输到第二信号线629的电信号通过第二电极垫614b和第二电极凸块619传输到光学装置阵列620。光学装置阵列620将输入的电信号转换为光信号，且通过光学装置622发射光。从光学装置622发射的光通过邻近定位的裸板610的光波导阵列611传输。
实施例7
图10是说明根据本发明第七实施例的光电转换模块的截面图。
参看图10，类似于根据本发明第四实施例的光电转换模块，在根据本发明第七实施例的光电转换模块中，电路装置和光路装置独立且单独地定位于印刷电路板700上。但不同于根据第四实施例的光电转换模块，在根据第七实施例的光电转换模块中，裸板710通过连接引脚701b连接到定位于印刷电路板700上的第一信号线702。
引脚孔可以阵列形式形成于印刷电路板700上，使得连接引脚701b被插入而耦合。引脚孔由具有导电性的材料组成。当连接引脚701b被插入而耦合时，引脚孔电连接到连接引脚701b。此外，当连接引脚701b被插入时，引脚孔以预定压力紧固连接引脚701b。
连接引脚701b还电连接到定位于印刷电路板700上的第一信号线702。可在第一信号线702中形成通孔，使得连接引脚701b穿过所述通孔。连接引脚701b穿过第一信号线702的通孔插入印刷电路板700的引脚孔中。
除连接引脚701b和引脚孔以外的构成与第四实施例中所描述的相同。因此，将参看本发明第四实施例的描述以获得对根据第七实施例的其它构成的更详细描述。
如所描述，不同于根据第四实施例的光电转换模块，根据第七实施例的光电转换模块具有的结构为：裸板710通过连接引脚701b连接到定位于印刷电路板700上的第一信号线702。这是为了改进在裸板710失灵时，裸板710对/从印刷电路板700的可附接性/可脱离性。也就是说，裸板710通过使用可相对容易附接/脱离的连接引脚701b，通过第一信号线702连接到印刷电路板700。因此，当裸板710失灵时，容易使其从印刷电路板700分离以进行更换。
如图10中所说明的根据本发明第七实施例的上文述结构中的光电转换模块具有以下驱动特性：
从包含用以驱动光学装置阵列720的驱动电路的半导体芯片740输出的电信号通过连接凸块701a传输到印刷电路板700上的第一信号线702。传输到第一信号线702的电信号通过连接引脚701b传输到裸板710的第二信号线729。传输到第二信号线729的电信号穿过第二电极垫714b和第二电极凸块701c，且被传输到光学装置阵列720。光学装置阵列720将输入的电信号转换为光信号，且通过光学装置712(当其为光发射单元时)发射光。通过光学装置712发射的光信号在如图所示的箭头的方向上传输经过光波导阵列711。
如上文所述，根据本发明，容易通过简单地将定位于光波导阵列处的电极垫连接到定位于光学装置阵列处的电极凸块来实现光波导阵列与光学装置之间的光耦合。此外，印刷电路板上的大规模集成电路之间的高速且高容量电信号由光学装置阵列和光波导阵列容易且快速地传输。此外，由于光学装置直接耦合到光波导阵列，因此光学装置与光波导阵列之间的间隔维持在几十微米内，从而与常规光电转换模块相比获得卓越的光耦合效率。
因此，本发明具有以下作用：
首先，根据本发明，电极垫定位于光波导阵列的一个侧壁处，且通过电极垫，光学装置被定位成关于光在光波导阵列中传输的方向水平地自动对准(与光波导阵列)，从而改进光耦合效率且因此减少光损失。
其次，通过定位于光波导阵列的一个侧壁处的电极垫，光学装置被定位成关于光在光波导阵列中传输的方向水平地自动对准，从而使得有可能将光学装置与光波导之间的距离维持在几十微米内，且因此与常规光电转换模块相比获得卓越的光耦合效率。
第三，光电转换模块的在物理上彼此分离的电路单元(半导体芯片)和光路单元(光波导阵列)定位于印刷电路板上，从而使得有可能在电路单元或光路单元失灵时独立地对其进行更换，且因此简化了修理。
第四，由于光学装置被定位成关于光在光波导阵列中传输的方向水平地对准，因此不需要例如常规光电转换模块中所使用的微镜或透镜等任何组成元件。因此，与现有技术相比，组成元件的数目减少。这使得能够进行光电转换模块的大规模生产，且降低制造成本。
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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种光电转换模块，其特征在于，包括：
印刷电路板；
集成电路板，安装在所述印刷电路板上，从所述集成电路板的一侧穿过到另一侧的光波导阵列定位于所述集成电路板中，且第一和第二电极垫定位于所述集成电路板的一个侧壁处；
光学装置阵列，将分别连接到所述第一和第二电极垫的第一和第二电极凸块定位于所述光学装置阵列的面向所述集成电路板的一个侧壁处，且光学装置定位于所述光学装置阵列的中间部分中；以及
半导体芯片，其安装在所述集成电路板上。
2.根据权利要求1所述的光电转换模块，其特征在于，所述第一和第二电极垫的位置经确定以在所述第一和第二电极垫连接到所述第一和第二电极凸块时，在所述光波导阵列与所述光学装置之间产生光耦合。
3.根据权利要求1所述的光电转换模块，其特征在于，进一步包括：
第一连接凸块，用以连接所述集成电路板与所述印刷电路板；
信号线，其定位于所述集成电路板上且连接到所述第一电极垫；以及
第二连接凸块，用以连接所述半导体芯片与所述信号线。
4.一种光电转换模块，其特征在于，包括：
印刷电路板；
裸板，安装在所述印刷电路板上，从所述裸板的一侧经过到另一侧的光波导阵列定位于所述裸板中，且第一和第二电极垫定位于所述裸板的一个侧壁处；
光学装置阵列，将分别连接到所述第一和第二电极垫的第一和第二电极凸块定位于所述光学装置阵列的面向所述裸板的一个侧壁处，且光学装置定位于所述光学装置阵列的中间部分中；以及
半导体芯片，安装在所述印刷电路板上。
5.根据权利要求4所述的光电转换模块，其特征在于，所述第一和第二电极垫的位置经确定以在所述第一和第二电极垫连接到所述第一和第二电极凸块时，在所述光波导阵列与所述光学装置之间产生光耦合。
6.根据权利要求4所述的光电转换模块，其特征在于，进一步包括：
第一信号线，定位于所述印刷电路板上；
第二信号线，定位于所述裸板下方且连接到所述第二电极垫；
第一连接凸块，用以连接所述半导体芯片与所述第一信号线；以及
第二连接凸块，用以连接所述第一信号线与所述第二信号线。
7.根据权利要求4所述的光电转换模块，其特征在于，进一步包括：
第一信号线，定位于所述半导体芯片上；
第二信号线，定位于所述裸板上且连接到所述第二电极垫；以及
电线，用以连接所述第一信号线与所述第二信号线。
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