CN102692684B - 光电模组 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光电模组，包括第一基板、第二基板、承载部以及至少一光电元件。第二基板与第一基板结合，且第二基板具有面向第一基板的反射面。承载部配置在第一基板与第二基板之间，用以限制至少一导光元件。光电元件配置在第一基板的面向反射面的表面，并与反射面相对。光电元件适于提供或接收光信号，且反射面及导光元件位于光信号的光路径上。
Description
技术领域
本发明是有关于一种光电模组，且特别是有关于一种用于光通信的光电模组。
背景技术
光通信领域中，在信号发送端需藉由作为信号发送元件的光电模组来将电信号转换成光信号，而在信号接收端则需藉由作为信号接收元件的光电模组来将所接收到的光信号转换成电信号。因此，光电模组是光通信领域中不可或缺的主要元件之一。
图1是现有一种光电模组的示意图。请参照图1，现有光电模组100用于提供光信号，其包括电路板110、基座120、光发射元件130、光纤(opticalfiber)140以及晶片150。基座120及晶片150配置在电路板110上，且晶片150通过焊线(bonding wire)162而电性连接至电路板110。基座120具有平行于其底面121的表面122、123，而其反射面124连接表面122、123，位于表面122、123之间，且相对于表面123倾斜预定角度。光发射元件130配置在表面122上的接垫125，并通过接垫125及焊线164而电性连接至晶片150。部份光发射元件130凸出接垫125外，并与反射面124相对。光纤140则配置在基座120的表面123上。
晶片150适于根据所欲传输的资讯来控制光发射元件130发出对应的光信号132，而反射面124则将光信号132反射至光纤140内，以通过光纤140来传输光信号132。此外，在信号接收端可利用另一光电模组来接收光纤140所传输的光信号132。此用于接收光信号132的光电模组与上述的光电模组100相似，差异处在于将光发射元件130换成光接收元件。
在现有光电模组100中，因部份光发射元件130需凸出接垫125外，以便提供光信号132至反射面124，所以光发射元件130与接垫125之间的接触面积较小。此导致光发射元件130容易脱落，因此光电模组100的可靠度较差。同样地，现有用于接收光信号的光电模组也具有光接收元件容易脱落的情形。
光学元件的封装是影响光电元件、光电模组良率及封装成本的关键技术之一。请参见图2，图2是根据现有技术所绘示的另一种光电模组封装结构的示意图。其中，光电模组100A包含：电路板101、光发射/接收元件103、光纤(fiber)104(亦可为波导(waveguide))、基板102以及盖板106。其中，基板102设在电路板101之上。光发射/接收元件103设于基板102上。用来传输光信号105的光纤104，则置放在基板102上。藉由基板102的反射面102a，可将光信号105传输至光发射/接收元件103中。
由于光纤104、反射面102a与光发射/接收元件103三者必须精准对位，因此必须在显微镜下，辅以特殊治具，来调整盖板106的位置，以将光纤104固定在基板102上，再进行后续的封装步骤。此作法需要具高度技术的人工，方能达成上述工作。不仅成本偏高，且制程稳健性(robusrness)低。因此有需要提供一种先进的固定模组，使光学元件的封装制程更为便利，并改善制程稳健性与良率。
图3是现有技术中一种用以发送光信号的光电模组的局部剖面示意图，而图4是图3的基板与光纤的立体分解示意图。请参照图3与图4，现有光电模组100B包括基板110B、多个光发射元件120B以及多条光纤130B。基板110B具有彼此平行的多个条状沟槽112B，这些条状沟槽112B例如是沿直线方向D延伸。每一条光纤130B配置在对应的一个条状沟槽112B内。此外，每一光发射元件120B用以提供光信号，图3的标号122B用以表示光信号的光轴。光信号经由光纤130B的入光面132B进入光纤130B内，而传递至入光面132B的光信号的光轴122B平行于条状沟槽112及所述的直线方向D。
当光信号传递至光纤130B的入光面132B时，部分光信号会被入光面132B反射。为了避免光信号被反射回光发射元件120B造成光发射元件120B受损，在现有技术中，光纤130B的入光面132B会被加工成斜面，使入光面132B的法向量(normal vector)N1不平行于光轴122B。然而，将光纤130B的入光面132B加工成斜面需耗费较多的时间，导致现有光电模组100B的生产效率差。
发明内容
本发明提供一种光电模组，其具有较佳的可靠度。
本发明提出一种光电模组，其包括第一基板、第二基板、承载部以及至少一光电元件。所述第二基板与所述第一基板结合。所述第二基板具有面向所述第一基板的反射面。承载部配置在所述第一基板与所述第二基板之间。所述承载部用以限制至少一导光元件。至少一光电元件配置在所述第一基板的面向所述反射面的表面，并与所述反射面相对。所述光电元件适于提供或接收光信号。所述反射面及所述导光元件是位于所述光信号的光路径上。所述导光元件覆盖所述反射面，且所述导光元件与所述反射面之间无空隙。所述第一基板具有至少一第一定位部，所述第二基板具有至少一第二定位部，所述第一定位部与所述第二定位部结合而使所述导光元件固定在所述第一基板与所述第二基板之间。所述第一定位部为凹槽而所述第二定位部为凸块，或所述第一定位部为所述凸块而所述第二定位部为所述凹槽。所述第一定位部及所述第二定位部系由蚀刻制程而形成。
本发明提出一种光电模组，其包括第一基板、第二基板、承载部以及至少一光电元件。所述第二基板与所述第一基板结合。所述第二基板具有面向所述第一基板的反射面。承载部配置在所述第一基板与所述第二基板之间。所述承载部用以限制至少一导光元件。至少一光电元件配置在所述第一基板的面向所述反射面的表面，并与所述反射面相对。所述光电元件适于提供或接收光信号。所述反射面及所述导光元件是位于所述光信号的光路径上。所述导光元件覆盖所述反射面。所述第一基板具有至少一第一定位部，所述第二基板具有至少一第二定位部，所述第一定位部与所述第二定位部结合而使所述导光元件固定在所述第一基板与所述第二基板之间。所述第一定位部为凹槽而所述第二定位部为凸块，或所述第一定位部为所述凸块而所述第二定位部为所述凹槽。所述第一定位部及所述第二定位部系由蚀刻制程而形成。
在本发明的实施例中，上述的所述导光元件为光纤，或者为由聚合物或介电材质制成的导光条。
在本发明的实施例中，上述的导光元件具有聚焦部，所述聚焦部位于所述光电元件与所述反射面之间，且所述聚焦部的位置与所述光电元件的位置及所述反射面的位置对应。
在本发明的实施例中，上述的承载部设有至少一沟槽，所述沟槽适于限制所述导光元件。
在本发明的实施例中，上述的承载部形成于所述第二基板。
在本发明的实施例中，上述的第二基板具有凹槽，所述反射面为所述凹槽的侧面，所述反射面系由蚀刻制程而形成，所述第二基板具有与所述第一基板连接的表面，所述第二基板的所述表面与所述反射面之间存在夹角，而所述夹角介于120度至140度之间。
在本发明的实施例中，上述的第一基板具有凹槽，所述光电元件位于所述凹槽中，所述凹槽的底面面向所述第二基板的所述反射面。
在本发明的实施例中，上述的光电模组还包括至少一控制单元，配置于所述第一基板并与所述光电元件电性连接。
在本发明的实施例中，上述的第一基板及所述第二基板其中之一具有容纳槽，所述容纳槽容纳所述控制单元。
在本发明的实施例中，上述的第一基板还设有至少一硅穿孔，所述硅穿孔的一端电性连接至所述控制单元。
在本发明的一实施例中，上述的光电模组还包括电路板，所述硅穿孔的另一端电性连接至所述电路板。
在本发明的实施例中，上述的凹槽具有底面及至少一凹槽侧面，所述凸块具有顶面及至少一凸块侧面，所述底面与所述顶面相对，垂直面实质上垂直于所述底面及所述顶面，其中所述凹槽侧面与所述垂直面的夹角不等于所述凸块侧面与所述垂直面的夹角。
在本发明的实施例中，上述的凹槽侧面与所述垂直面的所述夹角实质上为54.7度或45度。
在本发明的实施例中，上述的凸块侧面与所述垂直面的所述夹角实质为45度或54.7度。
在本发明的实施例中，上述的至少第一定位部的数量为四个，且至少第二定位部的数量为四个。
在本发明的实施例中，上述的承载部形成于所述第二基板且具有至少一沟槽，所述沟槽用以容置所述导光元件，所述第一基板具有承载表面，所述承载表面用以配合所述沟槽而将所述导光件固定在所述沟槽之中。
在本发明的实施例中，上述的第一基板的材料及构成所述第二基板的材料皆为硅。
在本发明的实施例中，上述的光电元件包括：光接收元件、光发射元件或其组合。
在本发明的实施例中，上述的导光元件，配置在所述第一基板与所述第二基板之间，所述导光元件具有入光面及贯穿所述入光面的中心轴线，所述光电元件适于提供所述光信号至所述导光元件内，其中所述光信号在未进入所述导光元件前的行进方向与所述中心轴线的延伸方向交错，所述反射面与所述第二基板连接于所述第一基板的表面之间的夹角为135度。
在本发明的实施例中，上述的光信号在未进入所述导光元件前的行进方向与所述中心轴线的延伸方向之间存在夹角，所述夹角介于6度至10度之间。
在本发明的实施例中，上述的光信号在未进入所述导光元件前的行进方向与所述中心轴线的延伸方向之间存在夹角，所述夹角为8度。
在本发明的实施例中，上述的导光元件的所述入光面的法向量实质上与所述中心轴线平行。
在本发明的实施例中，上述的导光元件为光纤或光波导。
在本发明的实施例中，上述的光电模组还包括抗反射膜，配置于所述导光元件的所述入光面。
在本发明的实施例中，上述的光电模组还包括胶材，其中所述光信号被所述第二基板的所述反射面反射至所述导光元件的所述入光面，而所述胶材是覆盖所述入光面及所述第二基板的反射面。
在本发明的实施例中，上述的胶材的折射率介于1.5至1.55之间。
在本发明实施例的光电模组中，因光电元件可整面固定于第一基板，所以光电元件可牢固地固定于第一基板，而不易脱落。因此，本发明各实施例的光电模组具有较佳的可靠度。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1是现有一种光电模组的示意图；
图2是根据现有技术所绘示的另一种光学模组封装结构的示意图；
图3是现有技术中一种用以发送光信号的光电模组的局部剖面示意图；
图4是图3的基板与光纤的立体分解示意图；
图5A与图5B是本发明第一实施例的光电模组的两个剖面示意图；
图6是图5A及图5B中第一基板以及设置于其上的元件的立体示意图；
图7是图5A及图5B中第二基板及设置于其上的元件的立体示意图；
图8是本发明另一实施例的光电模组的剖面示意图；
图9是本发明又一实施例的光电模组的剖面示意图；
图10是本发明再一实施例的光电模组的剖面示意图；
图11A为本发明的第二实施例的光电模组的立体结构分解图；
图11B是图11A所绘示的光电模组的立体结构组合图；
图11C是沿着图11B的线段IIC所绘示的光电模组的剖面图；
图11D为图11B的第一定位部及第二定位部的剖面放大示意图；
图12为本发明另一实施例光电模组的第一定位部及第二定位部的剖面放大示意图；
图13为本发明又一实施例光电模组的第一定位部及第二定位部的剖面放大示意图；
图14是本发明第三实施例的光电模组的俯视示意图；
图15是依图14的剖线A-A’线所绘示的剖面示意图；
图16为本发明另一实施例的光电模组的剖面示意图；
图17为本发明再一实施例的光电元件的俯视示意图；
图18是本发明一实施例的光电元件的剖面示意图。
附图标记说明：
100、200、200’、200”、300、400、500、600、700：光电模组；
100A：光学元件封装结构；
100B：光电元件；
101：基板；
102：基板；
103：光发射/接收元件；
106：盖板；
110B：基板；
112B：条状沟槽；
120B：光发射元件；
120：基座；
121：底面；
122、123：表面；
122B：光信号的光轴；
125：接垫；
132B：入光面；
140、104、130B：光纤；
150：晶片；
164：焊线
210、210A、210B：第一基板；
211、224：表面；
212、223：凹槽；
214：硅穿孔；
214a、214b：硅穿孔的一端；
215：第一定位部；
215a：底面；
215b：凹槽侧面；
217：凹槽；
220、220A、220B、220C：第二基板；
221、124、102a：反射面；
222、228：承载部；
225：容纳槽；
226、226C：定位结构；
227：第二定位部；
227a：顶面；
227b：凸块侧面；
230、230”：导光元件；
232：聚焦部；
233：入光面；
234：反射膜；
240、350：光电元件；
240a：光接收元件；
240b、130：光发射元件；
241、162：焊线；
243：光电元件的底面；
242、132、105：光信号；
250：控制单元；
260：导线；
270、110：电路板；
313、314：胶材；
D2、D3、D：方向；
N2、N1：法向量；
S1：承载表面；
S2：内表面；
T1：垂直面；
X：导光元件的中心轴线；
Y：光信号的光轴；
α、β、θ1、θ2、θ1’、θ2’、θ：夹角。
具体实施方式
第一实施例
图5A与图5B是本发明第一实施例的光电模组的两个剖面示意图。图6是图5A及图5B中第一基板以及设置于其上的元件的立体示意图。图7是图5A及图5B中第二基板及设置于其上的元件的立体示意图。请先参照图5A、图6与图7，本实施例的光电模组200可为光信号发射模组。光电模组200包括第一基板210、第二基板220、承载部222以及至少一光电元件240。承载部222配置在第一基板210与第二基板220之间。
在本实施例中，承载部222例如是形成在第二基板220上。但在其他实施例中，承载部亦可形成在第一基板上。光电模组200可进一步包括至少一导光元件230或外接至少一导光元件230，而承载部222可用以限制导光元件230。图6与图7绘示出多个导光元件230及多个光电元件240为示例。然而，本发明并不限定导光元件230及光电元件240的数量。在本实施例中，光电元件240例如为光发射元件。第一基板210例如为半导体基板，而第二基板220例如为半导体基板或玻璃基板。所述的半导体基板例如是硅基板，但本发明不以此为限。
本实施例的第二基板220与第一基板210结合。第二基板220具有面向第一基板210的反射面221。光电元件240配置于第一基板210的面向反射面221的表面211上。表面211与反射面221相对。光电元件240适于提供光信号242至反射面221。反射面221及导光元件230位于光信号242的光路径上。反射面221适于将光信号242反射至导光元件230内，以使光信号242可藉由导光元件230来传输。
本实施例的第一基板210可具有凹槽212。光电元件240可设置于凹槽212内。光电元件240可为镭射或其他合适的光发射元件，其中镭射可为垂直共振腔面射镭射(vertical cavity surface emitting laser，VCSEL)。凹槽212的尺寸可视置放其内的光电元件240大小而定。原则上，凹槽212的最小尺寸需可容纳欲置放其中的光电元件240。在本实施例中，每一光电元件240例如是通过焊线241而电性连接至第一基板210的内部电路(未绘示)。此外，在本实施例中，导光元件230与反射面221相对，且导光元件230与反射面221之间可存有空间。本实施例的导光元件230例如为光纤或是由聚合物或介电材质所制成的导光条。
本实施例的第二基板220可具有凹槽223，而反射面221为凹槽223的其中一个侧面。反射面221可选择性地涂布反射材料，以提高其反射效率。如图7所示，承载部222可设有至少一定位结构226，以固定导光元件230。定位结构226的数量与导光元件230的数量可相对应，而使每一导光元件230可固定于对应的一个定位结构226内。本实施例的每一定位结构226例如为沟槽(groove)，但本发明不限于此，在其他实施例中，定位结构226亦可为凸起的定位结构。另外，值得一提的是，如图5A所示，反射面221与第二基板220的连接于第一基板210的表面224之间的夹角α可配合光电元件240的位置及承载部222的定位结构226的位置而进行设计。当夹角α介于120度至140度之间时，光电模组200可具有优良的传导光信号242的效果。更进一步地说，当夹角α为135度或125度时，反射面221更具有易于制作的优点。
请参照图5B、图6与图7，本实施例的光电模组200可进一步包括至少一控制单元250。控制单元250可配置于第一基板210上，并电性连接至光电元件240。具体而言，控制单元250例如是控制晶片。如图6所示，控制单元250可通过设置于第一基板210的导线260及第一基板210的内部电路(未绘示)而电性连接至对应的光电元件240。控制单元250可用以控制一个或多个光电元件240，本发明并不限定控制单元250的数量。控制单元250适于根据所欲传输的资讯来控制光电元件240发出对应的光信号242。在本实施例中，如图5B及图7所示，第二基板220可具有容纳槽225，以容纳控制单元250。然而，本发明不限于此，在其他实施例中，用于容纳控制单元250的容纳槽225亦可设置于第一基板210。
此外，如图5B所示，本实施例的第一基板210还可设有至少一硅穿孔214。每一硅穿孔214的一端214a可电性连接至对应的控制单元250。如此一来，每一控制单元250可通过贯穿硅穿孔214的另一端214b而电性连接至其他元件。举例说明如下。图8是本发明另一实施例的光电模组的剖面示意图。请参照图8，在此实施例中，相较于光电模组200，光电模组200’可进一包括电路板270。第一基板210可设置于电路板270上。控制单元250可通过硅穿孔214而电性连接至电路板270。
请再参照图5A，本实施例的光电模组200中，将光电元件240设置于第一基板210，且将导光元件230设置于第二基板220。因此，光电元件的底面243可全面地固定于第一基板220的凹槽212的表面211，其中表面211可面向反射面221。相较于现有技术中光发射元件与接垫的接触面积较小，本实施例的光电模组200的光电元件240与表面211的接触面积大，而使光电元件240可牢固地固定于第一基板210上，进而使光电模组200的可靠度佳。此外，在本实施例中，采用半导体基板作为第一基板210。由于半导体基板的制作技术成熟，所以第一基板210的厚度可有效减少。另外，在本实施例中，采用半导体基板或玻璃基板作为第二基板220，由于半导体基板的制作技术且玻璃的研磨技术成熟，所以第二基板220的厚度亦可有效减少。因此，本实施例的光电模组200还具有可薄型化的优点。
图9是本发明又一实施例的光电模组的剖面示意图。请参照图9，此实施例的光电模组200”与第一实施例的光电模组200相似。两者差别处在于：在光电模组200”中，导光元件230”可覆盖第二基板220的反射面221。意即，导光元件230”可接触反射面221。导光元件230”与反射面221之间可无空隙。导光元件230”的材质可为聚合物或介电材质。此外，值得注意的是，导光元件230”可具有聚焦部232。聚焦部232位于光电元件240与反射面221之间，其位置对应光电元件240与反射面221的位置，以汇聚光电元件240所提供的光信号242。聚焦部232可进一步提升光电模组200”的光耦合效率。
图10是本发明再一实施例的光电模组的剖面示意图。请参照图10，本实施例的光电模组300与第一实施例的光电模组200相似。两者差别处在于：光电模组300为光信号接收模组。具体而言，光电模组300的元件及构造与光电模组200的元件及构造大致相同，差别处在于：光电模组300用光电元件350来取代光电模组200的光电元件240，而光电元件350为光接收元件。光电元件350例如为发光二极体(photo diode)或其他合适的光感测器。在光电模组300中，导光元件230适于将光信号242传输至第二基板220的反射面221，而反射面221适于将光信号242反射至光电元件350而被光电元件350接收。此外，光电模组300的控制单元(未绘示)可用以将光电元件350所接收的光信号242转换成电信号。本发明再一实施例的光电模组300与第一实施例的光电模组200具有相同的优点，于此便不再重述。
第二实施例
图11A为本发明的第二实施例的光电模组的立体结构分解图。图11B是图11A所绘示的光电模组的立体结构组合图。图11C是沿着图11B的线段IIC所绘示的光电模组的剖面图。请参照图11A至图11C，本实施例的光电模组400与第一实施例的光电模组200类似，因此相同的元件以相同的标号表示。两者的差别主要在于：在本实施例的光电模组400中，第一基板210A具有至少一第一定位部215。第二基板220A具有至少一第二定位部227。第一定位部215与第二定位部227结合而使导光元件230固定于第一基板210A与第二基板220A之间。藉由第一定位部215及第二定位部227的设计，可以轻易地让第一基板210A与第二基板220A精准对位，使光电模组400的制程稳健性可提高且制造成本可降低。以下就此相异处做详细地说明，两者相同之处便不再重述。
请参照图11A至图11C，本实施例的光电模组400还具有固定导光元件230的功效。在本发明的实施例中，导光元件230可以是光纤或波导。为了方便说明起见，在本实施例之中，以复数条光纤来代表导光元件230。光电模组400包括第一基板210A和第二基板220A。光电模组400可设于基板上，其中基板例如为电路板270。在本实施例中，第一基板210A可用来承载光电元件240，而第二基板220A可为用以固定导光元件230的盖件。在本实施例中，光电元件240包括光接收元件240a及光发射元件240b。
本实施例的第一基板210A具有承载表面S1以及配置于承载表面S1上的第一定位部215。第二基板220A具有内表面S2以及配置于内表面S2上的第二定位部227。第二基板220A还具有用以容置导光元件230的定位结构226以及反射面221(绘于图11C)。本实施例的反射面221可具有衍射光学件(Diffractive Optical Element，DOE)或可为呈平面的反射面。第一定位部215用来与第二定位部227结合，以使第一基板210A和第二基板220A精准结合，进而让第一基板210A的承载表面S1将导光元件230固定于第二基板220A的定位结构226中。
在本实施例中，第一定位部215可为凸块，而第二定位部227可为凹槽。然而，本发明以此为不限于此。此外，需说明的是，图11A绘出四个第一定位部215及四个第二定位部227为代表。然而，本发明并不特别限定第一定位部及第二定位部227的数量，其数量可视实际的需求做适当的设计。本实施例的导光元件230的直径例如为125微米(μm)，而定位结构226的深度可介于50微米至200微米之间。第一基板210A的承载表面S1可为平面或是配合第二基板220A的定位结构226所设计的凹凸表面。承载表面S1可藉由压迫方式将导光元件230固定于第二基板220A的定位结构226之中。举例来说，若导光元件230凸出于定位结构226，则内表面S2可为凹凸表面，并且内表面S2的定位结构226与导光元件230的位置对应。承载表面S1与定位结构226配合，而将导光元件230固定于光电模组400中。
在本实施例中，第一基板210A的材料可为半导体。更进一步地说，第一基板210A的材料例如为硅。第二基板220A的材料可为半导体、塑胶、玻璃及陶瓷或其中至少二者所形成的群组。若构成第二基板220A的材料为塑胶，则第二定位部227可由射出成型的方式所形成。在本发明另一实施例的中，第一基板210A和第二基板220A可由多晶硅材质所构成，其中第一基板210A的第一定位部215、第二基板220A的第二定位部227、反射面221可皆利用蚀刻制程(例如湿式蚀刻)来形成。
图11D为图11B的第一定位部及第二定位部的剖面放大示意图。请参照图11D，第一定位部215具有底面215a及至少一凹槽侧面215b。第二定位部227具有顶面227a及至少一凸块侧面227b。底面215a与顶面227a相对，且凹槽侧面215b与垂直面T1的夹角θ1不等于凸块侧面227b与垂直面T1的夹角θ2。垂直面T1实质上垂直于底面215a及顶面227a。具体而言，夹角θ2实质上可大于或小于夹角θ1，藉以使第二定位部227可被紧迫卡合于第一定位部215中。在本实施例中，夹角θ1例如为45度，而夹角θ2例如为54.7度。
当本实施例的第一基板210A和第二基板220A皆由多晶硅材质所构成时，由于多晶硅具有面心立方(Face-Centered Cubic，FCC)晶格结构。因此，经由蚀刻制程所形成的第二定位部227可由<111>晶格面与<100>晶格面相交而成。实质上，<111>晶格面与<100>晶格面的夹角θ2实质上可为54.7度。经由蚀刻制程所形成的第一定位部215可由<110>晶格面与<100>晶格面相交而成。<110>晶格面与<100>晶格面的夹角θ1实质上可为45度。
图12为本发明另一实施例光电模组的第一定位部及第二定位部的剖面放大示意图。请参照图12，在本发明的另一实施例之中，夹角θ2’可实质小于夹角θ1’。第二基板220B的第二定位部227B可由<110>晶格面与<100>晶格面相交而成。<110>晶格面与<100>晶格面的夹角θ2’实质上可为45度。第一基板210B的第一定位部215B可由<111>晶格面与<100>晶格面相交而成。<111>晶格面与<100>晶格面的夹角θ1’实质上可为54.7度。特别是，为了让第一基板210B和第二基板220B更紧密地结合，制造者可在第一基板210B与第二基板220B之间填充胶材313。胶材313例如为硅胶(silicone based glue)、压克力胶(UV glue)、环氧树脂胶(Epoxy)或其他适当的材料。
图13为本发明又一实施例光电模组的第一定位部及第二定位部的剖面放大示意图。需说明的是，在图11A至图11D中，第一定位部215为凹槽，而第二定位部227为凸块。然而，本发明不限于此。在图13所示的实施例中，第一定位部215可为凸块，而第二定位部227可为凹槽。
第三实施例
图14是本发明第三实施例的光电模组的俯视示意图。为清楚表示起见，图14中省略了第一基板。图15是依图14的剖线A-A’线所绘示的剖面示意图。请参照图14与图15，本实施例的光电模组500与第一实施例的光电模组200类似，因此相同的元件以相同的标号表示。两者的差别主要在于：在本实施例的光电模组500中，光信号242在未进入导光元件230前的行进方向与导光元件230的中心轴线X的延伸方向交错。以下就此相异处做详细地说明，两者相同的处便不再重述。
本实施例的光电模组500可应用于平面光波线路分路器(planar lightwavecircuit splitter，PLC splitter)、阵列波导光栅(array waveguide grating，AWG)、四通道小封装可插拔收发器(quad small-form factor pluggable transceiver，QSFP transceiver)等需要平行光耦合的光电通信元件中。
值得注意的是，本实施例的导光元件230的中心轴线X平行于直线方向D2。传递至导光元件230入光面233之前的光信号242的行进方向平行于直线方向D3。直线方向D3与直线方向D2之间有夹角β，且夹角β不为0度或180度。换言之，导光元件230中心轴线X的延伸方向与传递至入光面233前的光信号242的行进方向是交错的。详言之，由于入光面233的法向量N2平行于直线方向D2，亦即平行中心轴线X，因此不需将入光面233加工成相对光信号242的光轴Y倾斜的斜面即可使入光面233的法向量N2不平行于光信号242的光轴Y。由于入光面233的法向量N2不平行于光信号242的光轴Y，即使部分光信号242被入光面233反射，被入光面233所反射的光信号242仍无法回到光电元件240，因此可避免光电元件240受损。由于本实施例的光电模组500不需对入光面233进行加工即可防止光信号242被入光面233反射回光电元件240，所以能省略对入光面233的加工步骤，进而提高光电模组500的生产效率。
需说明的是，在光电元件240与导光元件230的入光面233之间的光路径上可设有反射件、聚光件等光学元件(未绘示)，以将光信号242导引至导光元件230的入光面233，并经由入光面233进入导光元件230内。此外，上述的夹角β例如是介于6度至10度，其中又以8度为较佳值，但本发明不以此为限。
如图15所示，在本实施例中，第二基板220C的定位结构226C例如沟槽。但本发明并不限定定位结构226C的具体形状，定位结构226C只需能达到限制导光元件230的功效即可。举例说明如下。图16为本发明另一实施例的光电模组的剖面示意图。请参照图16，在此实施例中，定位结构226C可为由第二基板220C的承载部228凸出的多个对位柱。相邻的两对位柱及承载部228之间构成凹槽217，而导光元件230可配置于此凹槽217内。在其他实施例中，也可省略设置于基板的定位结构226C，而藉由其他方式使导光元件230沿直线方向D2延伸。
图17为本发明再一实施例的光电元件的俯视示意图。为清楚表示起见，图17中亦省略了第一基板。请参照图17，此实施例的光电模组600具有与图14所示的光电模组500类似的优点及结构。两者差别处在于：光电元件600还包括抗反射膜234。抗反射膜234可配置于导光元件230的入光面233，以降低光信号242在入光面233发生反射的机率，进而减少光信号的损失。
图18是本发明一实施例的光电元件的剖面示意图。请参照图18，此实施例的光电模组700与光电模组500的优点与结构相似。光电元件700的第二基板220C亦具有反射面221。反射面221位于光电元件240所发出的光信号242的光轴Y上。光电元件240所提供的光信号242可经由反射面221反射而往导光元件230的入光面233。光电模组700与光电模组500不同之处在于：光电元件700还包括胶材314。胶材314配置于反射面221与导光元件230之间，且覆盖导光元件230的入光面233以及反射面221。胶材314的折射率可是介于导光元件220的折射率与空气的折射率之间，以提升导光元件230的入光效率，进而减少光损失。在导光元件230为光纤的实施例中，胶材314的折射率例如是介于1.5至1.55之间。胶材314可为硅胶或其他符合前述条件的材料。
综上所述，在本发明一实施例的光电模组中，光电元件与第一基板表面的接触面积大，而使光电元件可稳固地固定于第一基板上，进而使光电模组的可靠度佳。
本发明另一实施例的光电模组利用第一基板的第一定位部及第二基板的第二定位部可使第一基板与第二基板精确且稳固地结合，进而提高光电模组的制程稳健性并降低其制造成本。
在本发明再一实施例的光电模组中，相较于现有技术，由于此光电模组不需将导光元件的入光面加工成相对光轴倾斜的斜面即可防止入光面将部分光束反射回光电元件。如此一来，此光电模组可省略对入光面加工的步骤，进而提高光电元件的生产效率。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (33)
1.一种光电模组，包括：
第一基板；
第二基板，所述第二基板与所述第一基板结合，所述第二基板具有面向所述第一基板的反射面；
承载部，配置在所述第一基板与所述第二基板之间，所述承载部用以限制至少一导光元件；以及
至少一光电元件，配置在所述第一基板的面向所述反射面的表面，并与所述反射面相对，其中所述光电元件适于提供或接收光信号，所述反射面及所述导光元件是位于所述光信号的光路径上，其中所述导光元件覆盖所述反射面，且所述导光元件与所述反射面之间无空隙，所述第一基板具有至少一第一定位部，所述第二基板具有至少一第二定位部，所述第一定位部与所述第二定位部结合而使所述导光元件固定在所述第一基板与所述第二基板之间，所述第一定位部为凹槽而所述第二定位部为凸块，或所述第一定位部为所述凸块而所述第二定位部为所述凹槽，所述第一定位部及所述第二定位部系由蚀刻制程而形成。
2.根据权利要求1所述的光电模组，其中所述导光元件为光纤，或者为由聚合物或介电材质制成的导光条。
3.根据权利要求1所述的光电模组，其中所述导光元件具有聚焦部，所述聚焦部位于所述光电元件与所述反射面之间，且所述聚焦部的位置与所述光电元件的位置及所述反射面的位置对应。
4.根据权利要求1所述的光电模组，其中所述承载部设有至少一沟槽，所述沟槽适于限制所述导光元件。
5.根据权利要求1所述的光电模组，其中所述承载部形成于所述第二基板。
6.根据权利要求1所述的光电模组，其中所述第二基板具有凹槽，所述反射面为所述凹槽的侧面，所述反射面系由蚀刻制程而形成，所述第二基板具有与所述第一基板连接的表面，所述第二基板的所述表面与所述反射面之间存在夹角，而所述夹角介于120度至140度之间。
7.根据权利要求1所述的光电模组，其中所述第一基板具有凹槽，所述光电元件位于所述凹槽中，所述凹槽的底面面向所述第二基板的所述反射面。
8.根据权利要求1所述的光电模组，还包括至少一控制单元，配置于所述第一基板并与所述光电元件电性连接。
9.根据权利要求8所述的光电模组，其中所述第一基板及所述第二基板其中之一具有容纳槽，所述容纳槽容纳所述控制单元。
10.根据权利要求8所述的光电模组，其中所述第一基板还设有至少一硅穿孔，所述硅穿孔的一端电性连接至所述控制单元。
11.根据权利要求10所述的光电模组，还包括电路板，所述硅穿孔的另一端电性连接至所述电路板。
12.根据权利要求1所述的光电模组，其中所述凹槽具有底面及至少一凹槽侧面，所述凸块具有顶面及至少一凸块侧面，所述底面与所述顶面相对，垂直面实质上垂直于所述底面及所述顶面，其中所述凹槽侧面与所述垂直面的夹角不等于所述凸块侧面与所述垂直面的夹角。
13.根据权利要求12所述的光电模组，其中所述凹槽侧面与所述垂直面的所述夹角实质上为54.7度或45度。
14.根据权利要求12所述的光电模组，其中所述凸块侧面与所述垂直面的所述夹角实质为45度或54.7度。
15.根据权利要求1所述的光电模组，其中所述至少第一定位部的数量为四个，且至少第二定位部的数量为四个。
16.根据权利要求1所述的光电模组，其中所述承载部形成于所述第二基板且具有至少一沟槽，所述沟槽用以容置所述导光元件，所述第一基板具有承载表面，所述承载表面用以配合所述沟槽而将所述导光件固定在所述沟槽之中。
17.根据权利要求1所述的光电模组，其中构成所述第一基板的材料及构成所述第二基板的材料皆为硅。
18.根据权利要求1所述的光电模组，其中所述光电元件包括：光接收元件、光发射元件或其组合。
19.根据权利要求1所述的光电模组，其中所述导光元件，配置在所述第一基板与所述第二基板之间，所述导光元件具有入光面及贯穿所述入光面的中心轴线，所述光电元件适于提供所述光信号至所述导光元件内，其中所述光信号在未进入所述导光元件前的行进方向与所述中心轴线的延伸方向交错，所述反射面与所述第二基板连接于所述第一基板的表面之间的夹角为135度。
20.根据权利要求19所述的光电模组，其中所述光信号在未进入所述导光元件前的行进方向与所述中心轴线的延伸方向之间存在夹角，所述夹角介于6度至10度之间。
21.根据权利要求19所述的光电模组，其中所述光信号在未进入所述导光元件前的行进方向与所述中心轴线的延伸方向之间存在夹角，所述夹角为8度。
22.根据权利要求19所述的光电模组，其中所述导光元件的所述入光面的法向量实质上与所述中心轴线平行。
23.根据权利要求19所述的光电模组，还包括抗反射膜，配置于所述导光元件的所述入光面。
24.根据权利要求19所述的光电模组，还包括胶材，其中所述光信号被所述第二基板的所述反射面反射至所述导光元件的所述入光面，而所述胶材是覆盖所述入光面及所述第二基板的反射面。
25.根据权利要求24所述的光电模组，其中所述胶材的折射率介于1.5至1.55之间。
26.根据权利要求19所述的光电模组，其中所述导光元件为光纤或光波导。
27.一种光电模组，包括：
第一基板；
第二基板，所述第二基板与所述第一基板结合，所述第二基板具有面向所述第一基板的反射面；
承载部，配置在所述第一基板与所述第二基板之间，所述承载部用以限制至少一导光元件；以及
至少一光电元件，配置在所述第一基板的面向所述反射面的表面，并与所述反射面相对，其中所述光电元件适于提供或接收光信号，且所述反射面及所述导光元件是位于所述光信号的光路径上，其中所述第一基板具有至少一第一定位部，所述第二基板具有至少一第二定位部，所述第一定位部与所述第二定位部结合而使所述导光元件固定在所述第一基板与所述第二基板之间，所述第一定位部为凹槽而所述第二定位部为凸块，或所述第一定位部为所述凸块而所述第二定位部为所述凹槽，所述第一定位部及所述第二定位部系由蚀刻制程而形成。
28.根据权利要求27所述的光电模组，其中所述凹槽具有底面及至少一凹槽侧面，所述凸块具有顶面及至少一凸块侧面，所述底面与所述顶面相对，垂直面实质上垂直于所述底面及所述顶面，其中所述凹槽侧面与所述垂直面的夹角不等于所述凸块侧面与所述垂直面的夹角。
29.根据权利要求28所述的光电模组，其中所述凹槽侧面与所述垂直面的所述夹角实质上为54.7度或45度。
30.根据权利要求29所述的光电模组，其中所述凸块侧面与所述垂直面的所述夹角实质为45度或54.7度。
31.根据权利要求27所述的光电模组，其中所述导光元件具有入光面及贯穿所述入光面的中心轴线，所述光电元件适于提供所述光信号至所述导光元件内，其中所述光信号在未进入所述导光元件前的行进方向与所述中心轴线的延伸方向交错，所述光电模组还包括抗反射膜，配置于所述导光元件的所述入光面。
32.根据权利要求27所述的光电模组，其中所述导光元件具有入光面及贯穿所述入光面的中心轴线，所述光电元件适于提供所述光信号至所述导光元件内，其中所述光信号在未进入所述导光元件前的行进方向与所述中心轴线的延伸方向交错，所述光电模组还包括胶材，其中所述光信号被所述第二基板的所述反射面反射至所述导光元件的所述入光面，而所述胶材是覆盖所述入光面及所述第二基板的反射面。
33.根据权利要求32所述的光电模组，其中所述胶材的折射率介于1.5至1.55之间。
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