CN102736199A

CN102736199A - 光耦合模块构造

Info

Publication number: CN102736199A
Application number: CN2012101636231A
Authority: CN
Inventors: 吴明哲; 府玠辰
Original assignee: Advanced Semiconductor Engineering Inc
Current assignee: Advanced Semiconductor Engineering Inc
Priority date: 2012-05-23
Filing date: 2012-05-23
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2032-05-23
Also published as: CN102736199B

Abstract

本发明公开一种光耦合模块构造，其包含：一基板、一光耦合透镜组、一激光发射组件及一光接收组件。所述基板的上表面设有一第一平台及一第二平台，所述光耦合透镜组设于所述第一平台及所述第二平台之间。所述激光发射组件的光发射表面及所述光接收组件的光接收表面分别朝下电性连接及固定于所述基板两端的第一及第二平台上，并且所述第一及第二平台分别具有一预设的高度，以确保光线的发射与接收在同一高度水平上。本发明的光耦合模块构造在Z轴(高度)方向的整体误差较小，具有提高Z轴方向光耦合精确度及成品良率的有益效果。

Description

光耦合模块构造

技术领域

本发明是涉及一种光耦合模块构造，特别是涉及一种可提高Z轴方向光耦合精度的光耦合模块构造。

背景技术

早期的电信传输(例如网络)都是通过电波信号传输，然而电波信号在传送的过程中容易衰减及被干扰，并且还有接点众多及容易断讯的问题。近年来由于光纤技术的发展日趋成熟，并且光波信号具有抗干扰与衰减等优点，因此以光波信号取代电信号的传输已成为信号传送的驱势。

再者，在传统的半导体中也大多是以电信号来运作，然而由于光波信号相较于电信号具有上述先天上的优点，因此在半导体领域中，以光波信号做为芯片内部或芯片之间的沟通信号，也成为重要的发展的方向。

现有光耦合模块(optical transceiver module)构造用以发射及接收光波信号，并包含一基板、一激光发射组件、一光接收组件及一组光耦合透镜，所述激光发射组件及所述光接收组件分别位于所述基板上表面的两端，所述光耦合透镜设于所述激光发射组件及所述光接收组件之间。其中，为了使所述激光发射组件的光发射表面的发射点与所述光接收组件的光接收表面的接收点能在同一水平面上(等高度)。一般是将所述激光发射组件的光发射表面朝下，并通过贴合一垫块固定于所述基板上，并且所述光接收组件的光接收表面朝上，并电性连接及贴合固定于所述基板上。因此，理论上所述激光发射组件朝下的发射点的高度等于所述光接收组件朝上的接收点的高度。并且，所述激光发射组件的发射点发出的光线通过所述光耦合透镜组到达所述光接收组件的接收点。

然而，所述激光发射组件朝下的发射点与所述光接收组件朝上的接收点在高度(Z轴方向)上的精确度极为重要的，但现有的光耦合模块构造的Z轴方向上的光耦合精度却是受到以下因素所影响，若不计算所述基板的尺寸误差，在所述光发射端的误差因素包含：所述垫块的安装、所述垫块的厚度及所述激光发射组件的安装；另外，在所述光接收端的误差因素包含：所述光接收组件的安装及所述光接收组件的厚度。

因此，基于以上众多变因的累积误差，使得所述激光发射组件朝下的发射点与所述光接收组件朝上的接收点在高度(Z轴方向)上的精确度容易产生偏差。当此偏差小于误差范围时，尚可通过微调所述光耦合透镜的位置来使所述发射点发出的光线对准到所述接收点；然而，当此偏差大于误差范围时，则所述基板上的光耦合组件(所述激光发射组件及所述光接收组件)则无法正常运作，导致所述光耦合模块功能失效，而必需报废或进行复杂的重工(rework)。

故，有必要提供一种光耦合模块构造，以解决现有技术所存在的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种光耦合模块构造，其通过激光发射组件的光发射表面及光接收组件的光接收表面分别朝下的电性连接及固定于基板两端的第一平台及第二平台，使得在Z轴方向的整体误差只有激光发射组件及光接收组件的安装上的误差，相较具有提高Z轴方向光耦合精确度及成品良率的有益效果。

为达成本发明的前述目的，本发明提供一种光耦合模块构造，包含：一基板、一光耦合透镜组、一激光发射组件及一光接收组件。所述基板的上表面设有一第一平台及一第二平台，所述第一平台及所述第二平台相隔一段距离；所述光耦合透镜组设于所述基板的上表面，位于所述第一平台及所述第二平台之间；所述激光发射组件具有一光发射表面，所述光发射表面朝下并电性连接及贴合固定于所述第一平台，所述光发射表面的侧边上具有一发射点朝向所述第二平台；及所述光接收组件具有一光接收表面，所述光接收表面朝下并电性连接及贴合固定于所述第二平台，所述光接收表面的侧边上具有一接收点朝向所述第一平台。所述激光发射组件的发射点的高度等于所述光接收组件的接收点的高度，所述激光发射组件的发射点发出的光线通过所述光耦合透镜组到达所述光接收组件的接收点。

再者，本发明提供另一种光耦合模块构造，包含：一基板、一光耦合透镜组、一光耦合透镜组、及一光接收组件。所述基板具有一上表面，所述上表面的中间设有一凹槽；所述光耦合透镜组设于所述凹槽内；所述激光发射组件具有一光发射表面，所述光发射表面朝下并电性连接及贴合固定于所述基板靠近所述凹槽一端的上表面，所述光发射表面的侧边上具有一发射点朝向所述光耦合透镜组；及所述光接收组件具有一光接收表面，所述光接收表面朝下并电性连接及贴合固定于所述基板靠近所述凹槽另一端的上表面，所述光接收表面的侧边上具有一接收点朝向所述光耦合透镜组。所述激光发射组件的发射点的高度等于所述光接收组件的接收点的高度，所述激光发射组件的发射点发出的光线通过所述光耦合透镜组到达所述光接收组件的接收点。

附图说明

图1是本发明一实施例的光耦合模块构造的侧视图。

图2是本发明图1光耦合模块构造的俯视图。

图3是本发明图的激光发射组件的示意图。

图4是本发明图的光波导组件的示意图。

图5是另一实施例的光耦合模块构造的侧视图。

图6是本发明图5的光耦合模块构造的俯视图。

具体实施方式

为让本发明上述目的、特征及优点更明显易懂，下文特举本发明较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

请参照图1所示，图1是本发明一实施例的光耦合模块构造的侧视图。本发明一实施例的光耦合模块构造100包含：一基板110、一光耦合透镜组120、一激光发射组件130及光接收组件140。所述基板110的上表面设有一第一平台111及一第二平台120，所述第一平台111及所述第二平台112分别位于所述基板110的两端，且相隔一段距离。其中，所述激光发射组件130发射激光，通过所述光耦合透镜组120，由所述光接收组件140接收光线。

如图1所示，所述光耦合透镜组120设于所述基板110的上表面，并介于所述第一平台111及所述第二平台112之间。所述光耦合模块构造100的组装顺序可为：先安装所述光接收组件140，再安装所述激光发射组件130，接着安装所述光耦合透镜组120中间的镜片，最后安装所述光耦合透镜组120两端用于对焦的镜片。所述激光发射组件130的特性是发射的光线具有垂直向偏阵的光线，例如发光的能量分部呈上下较长之椭圆形的高斯分布。

请参照图2所示，图2是本发明图1的光耦合模块构造的俯视图。所述光耦合模块构造100的组装在水平精准度与垂直精准度上具有不同程度的要求，一般而言，如图2的安装水平精准度可容许较大的误差，故使用一般基板组件的定位与安装方式就能满足水平精准度的要求，因此在此不予详述。然而，所述光耦合模块构造100的组装在垂直精准度上却有极高的要求，分述如下。

所述激光发射组件130具有一光发射表面131，所述光发射表面131朝下并电性连接及贴合固定于所述第一平台111的上表面的表面电路上，所述光发射表面131例如可通过凸块电性连接所述第一平台111的表面电路。所述激光发射组件130的光发射表面131的侧边上具有一发射点132朝向所述第二平台112；所述光接收组件140具有一光接收表面141，所述光接收表面141朝下并电性连接及贴合固定于所述第二平台112的上表面的表面电路上，所述光接收表面141例如可通过凸块电性连接所述第二平台112的表面电路。所述光接收组件140的光接收表面141的侧边上具有一接收点142朝向所述第一平台111。

因此，所述激光发射组件130的光发射表面131及所述光接收组件140的光接收表面141分别都是朝下的电性连接及固定于所述基板110两端的所述第一平台111及所述第二平台112，并且所述第一平台111及所述第二平台112分别具有一预设的高度水平。而所述光耦合透镜组120位于所述基板110的上表面，并位于所述第一平台111及所述第二平台112之间。并且，所述激光发射组件130的发射点132的高度等于所述光接收组件140的接收点142的高度，或是两者的高度落于一可容许的误差范围内，因此所述激光发射组件130的发射点132发出的光线通过所述光耦合透镜组120可准确的到达所述光接收组件140的接收点142。

由于本发明中，所述光耦合组件100(所述激光发射组件130及所述光接收组件140)在安装上可容许较大的水平面(XY平面)的误差，但在垂直面(Z轴)上的些微误差则对于所述基板110的光耦合组件的对准具有极大的影响。因此，在理想状态下，所述激光发射组件130的发射点132与所述光接收组件140的接收点142必需具有同样的高度水平。若所述激光发射组件130及所述光接收组件140在高度上的误差过大时，则本发明的光耦合组件的将无法正常运作。

以下例举现有技术与本发明中光耦合模块构造100在垂直(Z轴方向)安装误差的比较：

(一)在现有技术的中：

光接收组件Z轴方向误差量：光接收组件安装误差(+/-1um)+光接收组件厚度误差(+/-2um)＝2.236um

激光发射组件Z轴方向误差量：垫块安装误差(+/-1um)+垫块厚度误差(+/-2um)+激光发射组件安装误差(+/-1um)＝2.449

因此，现有技术的光耦合模块构造100在Z轴方向安装误差＝3.317um

(二)在本发明中：

光接收组件Z轴方向安装误差(+/-1um)

激光发射组件Z轴方向安装误差(+/-1um)

因此，本发明的光耦合模块构造100在Z轴方向安装误差＝1.414um

由此可知，本发明的光耦合模块构造100的垂直安装误差优于现有技术的光耦合模块构造的垂直安装误差。

综上所述，在本实施例中，若不计基板110的尺寸误差，本发明的所述光耦合模块构造100在Z轴方向的整体误差只有所述激光发射组件130及所述光接收组件140在安装上的误差，相较于现有的光耦合模块构造的整体误差受到所述垫块的安装、所述垫块的厚度、所述激光发射组件的安装、所述光接收组件的安装及所述光接收组件的厚度等因素影响，本发明的所述光耦合模块构造100在Z轴方向的整体误差较少，故具有提高光耦合精确度及成品良率的有益效果。

另外，所述基板110、所述第一平台111及所述第二平台112可为一体成型的设计，所述第一平台111的高度等于或不同于所述第二平台112的高度。并且所述激光发射组件130水平向内凸出所述第一平台111一段距离，以确保不会阻碍光线的发射；所述光接收组件140水平向内凸出所述第二平台112一段距离，以确保不会阻碍光线的接收。

再者，请参照图3所示，图3是本发明图的激光发射组件的示意图。所述激光发射组件130可选自激光二极管发射组件。如图3所示，显示一激光二极管发射组件，其P极与N极同侧，中间为激光共振腔，发光口为5μm之狭缝，因为绕射的缘故，发光的能量分部呈上下较长之椭圆形的高斯分布；请再参照图4所示，图4是本发明图的光波导组件的示意图。所述光接收组件140可选自光波导组件或光路处理组件。如图4所示，显示一光波导组件，光由输入端耦合进入，进行分光及调变后再由多个频道输出。另外，所述光耦合透镜组120可能包含许多形态，本实施例揭示的所述光耦合透镜组120是包含3个镜片组，其中两端镜片是用于光线的对焦，中间镜片主要是用于传导光线，以确保发射的光线能被有效的接收。然而，本发明的所述光耦合透镜组120、所述激光发射组件130及所述光接收组件140可选用其它等效的组件，其样式可不限于此。

请参照图5所示，图5是本发明另一实施例的光耦合模块构造的侧视图。本实施例的光耦合模块构造200包含：一基板210、一光耦合透镜组220、一激光发射组件230及一光接收组件240。

请再参照图6所示，图6是本发明图5的光耦合模块构造的俯视图。所述基板210具有一上表面，所述上表面中间设有一凹槽211。所述光耦合透镜组220设于所述凹槽211内。所述激光发射组件230具有一光发射表面231，所述光发射表面231朝下并电性连接及贴合固定于所述基板210靠近所述凹槽211一端的上表面的表面电路上，所述光发射表面231的侧边上具有一发射点232朝向所述光耦合透镜组220。所述光接收组件240具有一光接收表面241，所述光接收表面241朝下并电性连接及贴合固定于靠近所述凹槽211另一端的上表面，其光接收表面241的侧边上具有一接收点242朝向所述光耦合透镜组220。并且，由于所述基板210上表面两端可刻意设计成具有些微高度差，以便使所述激光发射组件230的发射点232的高度等于所述光接收组件240的接收点242的高度，所述激光发射组件230的发射点232发出的光线通过所述光耦合透镜组220到达所述光接收组件240的接收点242。

在光耦合模块构造200在垂直(Z轴方向)安装误差的优点上，本发明图3及图4的实施例类似于本发明图1及2的实施例，在此不再重述，请直接参照。在本实施例中，若不计基板210的尺寸误差，本发明的所述光耦合模块构造200在Z轴方向的整体误差只有所述激光发射组件230及所述光接收组件240在安装上的误差，相较于现有的光耦合模块构造具有提高在Z轴方向光耦合的精确度及提高成品良率的有益效果。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本发明的范围。相反的，包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包括于本发明的范围内。

Claims

1.一种光耦合模块构造，其特征在于：所述光耦合模块构造包含：

一基板，其上表面设有一第一平台及一第二平台，所述第一平台及所述第二平台相隔一段距离；

一光耦合透镜组，设于所述基板的上表面，并位于所述第一平台及所述第二平台之间；

一激光发射组件，具有一光发射表面，所述光发射表面朝下并电性连接及贴合固定于所述第一平台上，所述光发射表面的侧边上具有一发射点朝向所述第二平台；及

一光接收组件，具有一光接收表面，所述光接收表面朝下并电性连接及贴合固定于所述第二平台上，所述光接收表面的侧边上具有一接收点朝向所述第一平台；

其中所述激光发射组件的发射点的高度等于所述光接收组件的接收点的高度，所述激光发射组件的发射点发出的光线通过所述光耦合透镜组到达所述光接收组件的接收点。

2.如权利要求1所述的光耦合模块构造，其特征在于：所述光耦合透镜组包含3个镜片组。

3.如权利要求1所述的光耦合模块构造，其特征在于：所述基板、所述第一平台及所述第二平台为一体成型，所述第一平台的高度等于或不同于所述第二平台的高度。

4.如权利要求1所述的光耦合模块构造，其特征在于：所述激光发射组件的发射点水平凸出所述第一平台一段距离。

5.如权利要求1所述的光耦合模块构造，其特征在于：所述光接收组件的接收点水平凸出所述第二平台一段距离。

6.如权利要求1所述的光耦合模块构造，其特征在于：所述激光发射组件选自激光二极管发射组件。

7.如权利要求1所述的光耦合模块构造，其特征在于：所述光接收组件选自光波导组件或光路处理组件。

8.一种光耦合模块构造，其特征在于：所述光耦合模块构造包含：

一基板，具有一上表面，所述上表面的中间设有一凹槽；

一光耦合透镜组，设于所述凹槽内；

一激光发射组件，具有一光发射表面，所述光发射表面朝下并电性连接及贴合固定于所述基板靠近所述凹槽一端的上表面，所述光发射表面的侧边上具有一发射点朝向所述光耦合透镜组；及

一光接收组件，具有一光接收表面，所述光接收表面朝下并电性连接及贴合固定于所述基板靠近所述凹槽另一端的上表面，所述光接收表面的侧边上具有一接收点朝向所述光耦合透镜组；

9.如权利要求8所述的光耦合模块构造，其特征在于：所述基板的上表面的两端具有高度差。

10.如权利要求8所述的光耦合模块构造，其特征在于：所述激光发射组件的发射点水平朝向所述凹槽形成凸出。