CN103378179B - 光电元件封装体及可拆卸式封装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光电元件封装体及可拆卸式封装结构。光电元件封装体包括下板结构、上板结构、至少一光电元件及至少一导光元件。下板结构包括具有多个第一校准部的第一承载部以及配置在第一承载部上且具有多个第二校准部的第一基底部。上板结构包括具有多个第三校准部的第二承载部及配置在第二承载部上且具有多个第四校准部的第二基底部，且第一校准部搭配第三校准部以组合上板结构与下板结构。第二校准部搭配第四校准部以定位第一基底部与第二基底部。每一光电元件配置在第一基底部上。每一导光元件配置在第一基底部与第二基底部之间。一种可拆卸式封装结构也被提出。

Description

光电元件封装体及可拆卸式封装结构
技术领域
本发明是有关于一种封装体与封装结构，且特别是有关于一种光电元件封装体与可拆卸式封装结构。
背景技术
为了使电子产品的耐用性提升，且为了使电子产品适用于不同的使用环境，现有技术通常是利用封装结构来将一些芯片或电子元件包覆起来，以隔绝外界的水气或空气。此外，对于其他的各种产品而言，采用封装结构可达到保护产品、提升可靠度及提升耐用性等优点。
在光电产品蓬勃发展的今日，各类光电元件已经普遍地应用成熟的半导体工艺技术，并不断地朝着微型化及多功能化的方向发展。应用半导体工艺技术的光电元件可使用于光学高清晰度多媒体接口(OpticalHDMI)或光联结收发器(Active Optical Cable/AOC Transceiver)等光电转换组件。
光电元件的封装是影响光电元件、光电组件良率及封装成本的关键技术之一。在光电元件中，为使光线能高效率地在导光元件(例如是光纤)与发光元件(例如是激光或发光二极管)或感光元件(例如是光电二极管)之间传递，导光元件与发光元件或感光元件需要先经过精准校准后才能进行后续的封装步骤。目前，现有的光电元件须通过人工的方式在显微镜下以特殊夹具进行校准，不仅成本较高，工艺的稳定性也较低。
发明内容
本发明提供一种光电元件封装体及可拆卸式封装结构，光电元件封装体以双重校准的结构来达到高精准度的校准以简化光电元件的封装工艺。可拆卸式封装结构便于被拆卸，以更换封装结构中出现缺陷或有问题的元件。
本发明的一实施例提供一种光电元件封装体，包括下板结构、上板结构、至少一光电元件及至少一导光元件。下板结构包括第一承载部及第一基底部。第一承载部具有多个第一校准部，第一基底部配置在第一承载部上，第一基底部具有多个第二校准部。上板结构包括第二承载部及第二基底部，第二承载部具有多个第三校准部，且第一校准部搭配第三校准部以组合上板结构与下板结构。第二基底部配置在第二承载部上，第二基底部具有多个第四校准部，且第二校准部搭配第四校准部以定位第一基底部与第二基底部。至少一光电元件，配置在该第一基底部上，并且位于该第一基底部与该第二基底部之间，其中该光电元件用来发出或接收光信号；至少一导光元件，配置在该第一基底部与该第二基底部之间，其中该导光元件用来传递该光信号。
在本发明的一实施例中，上述的这些第一校准部为校准孔，而这些第三校准部为校准销。
在本发明的一实施例中，上述的这些第二校准部为校准凹槽(indentation)，而这些第四校准部为校准凸块(protrusion)，或上述的这些第二校准部为校准凸块，而这些第四校准部为校准凹槽。
在本发明的一实施例中，上述的第一基底部还具有凹部，光电元件设置在凹部的底面上，且第二基底部还具有反射面，反射面用来反射光信号。
在本发明的一实施例中，上述的第一承载部与第二承载部之间的校准误差大于第一基底部与第二基底部之间的校准误差。
在本发明的一实施例中，上述的第一基底部与第二基底部之间的校准误差约为±5微米，而第一承载部与第二承载部之间的校准误差约为±50微米。
在本发明的一实施例中，上述的第一基底部与第一承载部之间的校准误差约为±15微米，而第二基底部与第二承载部之间的校准误差约为±5微米。
在本发明的一实施例中，光电元件封装体还包括光学胶体，填充于第一基底部与第二基底部之间，以包覆光电元件。
在本发明的一实施例中，上述的第二基底部与第二承载部是一体成型。
在本发明的一实施例中，光电元件封装体还包括与导光元件连接的转接元件(Mechanic transfer ferrule)，其中第二承载部承载转接元件，且转接元件未被第一承载部所覆盖。
在本发明的一实施例中，光电元件封装体还包括与第二承载部扣合的扣具，其中第二承载部还具有至少一第一卡榫，而扣具具有第二卡榫，且扣具通过第一卡榫以及第二卡榫的配合扣合于第二承载部上。
在本发明的一实施例中，光电元件封装体还包括与导光元件连接的转接元件，其中导光元件从第一基底部与第二基底部之间延伸至第二承载部之外，且转接元件未被第一承载部所覆盖。
在本发明的一实施例中，上述的第二承载部还具有多个定位部，而这些定位部未被第一承载部所覆盖，且这些定位部适于固定在第三承载部上。
本发明的一实施例提供一种可拆卸式封装结构，包括组件基板、第一半导体基板、第二半导体基板及结合元件。第一半导体基板配置在组件基板上，且具有第一校准部。第二半导体基板具有第二校准部。结合元件是使第一半导体基板与第二半导体基板可分离地结合，以使第一校准部与第二校准部互相对准且彼此结合。
在本发明的一实施例中，上述第一定位件具有第一接合部，组件基板具有第二接合部，且第一接合部与第二接合部互相接合。第一接合部与第二接合部的其中一个为凸起，且第一接合部与第二接合部的另一个为凹陷。
在本发明的一实施例中，上述组件基板为电路板。
本发明的一实施例提供一种可拆卸式封装结构，包括第一基板、光电转换单元、第二基板、光学单元及结合元件。光电转换单元配置在第一基板上，其中光电转换单元包括发光元件与感光元件之至少其一。光学单元配置在第一基板与第二基板之间，且光学耦合至光电转换单元。结合元件使第一基板与第二基板可分离地结合，以固定光电转换单元与光学单元的相校准置。
在本发明的一实施例中，上述第一基板与第二基板各为半导体基板。
在本发明的一实施例中，上述可拆卸式封装结构还包括组件基板，其中第一基板配置在组件基板上。第一基板具有第一校准部，第二基板具有第二校准部，结合元件使第一校准部与第二校准部互相对准且彼此结合。
在本发明的一实施例中，上述可拆卸式封装结构还包括第一定位件及第二定位件。第一定位件配置在组件基板，且具有第三校准部。第二定位件具有第四校准部，且第四校准部与第三校准部互相对准且彼此结合。第二基板配置在第二定位件上，第二基板位于第二定位件与第一基板之间，且第三校准部与第四校准部的校准误差大于第一校准部与第二校准部的校准误差。
在本发明的一实施例中，上述结合元件与第二定位件可分离地结合。
在本发明的一实施例中，上述结合元件具有第一卡扣部，且第一定位件具有第二卡扣部。结合元件通过第一卡扣部卡扣第二卡扣部，使第二定位件可分离地结合第一定位件，并使第二基板可分离地结合第一基板。
在本发明的一实施例中，上述组件基板具有相对的第一表面与第二表面，且第一基板配置在第一表面上。结合元件具有彼此相连接的压迫部及卡钩部，第二定位件配置在压迫部与第一表面之间，且卡钩部钩住组件基板的第二表面，以使压迫部压迫第二定位件。
在本发明的一实施例中，上述第二定位件具有相对的第三表面与第四表面，且第二基板配置在第四表面与第一基板之间。结合元件为卡钩，卡钩由第一定位件延伸至第三表面，通过钩住第三表面以使第二定位件可分离地结合第一定位件。
在本发明的一实施例中，上述第三校准部为条状凹槽，且第四校准部为第二定位件的边缘。
在本发明的一实施例中，上述组件基板为电路板，且光电转换单元电性连接至电路板。
在本发明的一实施例中，上述光学单元包括反射面及至少一光传递元件。反射面配置在第二基板上。光传递元件被夹持在第一基板与第二基板之间，其中光传递元件、反射面及光电转换单元位于同一光路径上。
基于上述，本发明的实施例的光电元件封装体，通过利用第二承载部的第三校准部搭配第一承载部上的第一校准部以组合上板结构与下板结构，且将第二基底部的第四校准部搭配第一基底部的第二校准部以高精度地定位第一基底部与第二基底部，过程中不但无需使用额外的元件来辅助校准，也提高了工艺的稳定性。此外，由于本发明的实施例的可拆卸式封装结构采用结合元件以使第一半导体基板与第二半导体基板可分离地结合，并使第一校准部与第二校准部互相对准且彼此结合，因此可拆卸式封装结构便于被拆卸，以更换封装结构中出现缺陷或有问题的元件。另外，由于本发明的实施例的结合元件使第一基板与第二基板可分离地结合，以固定光电转换单元与光学单元之间的相校准置，因此本发明的实施例的可拆卸式封装结构可利用可拆卸的封装方式来定位光电转换单元与光学单元，进而使可拆卸式封装结构便于被拆卸，以更换封装结构中出现缺陷或有问题的元件。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1A是本发明的一实施例的一种光电元件封装体的侧视分解示意图；
图1B是图1A的光电元件封装体的上板结构及下板结构尚未组合的侧视示意图；
图1C是图1A的光电元件封装体的侧视示意图；
图2是本发明的另一实施例的一种光电元件封装体的侧视示意图；
图3是本发明的另一实施例的一种光电元件封装体的示意图；
图4是本发明的另一实施例的一种光电元件封装体的示意图；
图5A是本发明的另一实施例的一种光电元件封装体的示意图；
图5B是图5A的光电元件封装体的第一基底部的示意图；
图5C是图5A的光电元件封装体的下板结构的示意图；
图5D是图5C的下板结构的A-A’线段的剖面示意图；
图5E是应用于图5A的光电元件封装体的下板结构加上转接元件的示意图；
图5F是图5A的光电元件封装体的扣具的示意图；
图5G是图5A的光电元件封装体加上扣具的侧视示意图；
图6A是本发明的另一实施例的一种光电元件封装体的示意图；
图6B是图6A的光电元件封装体的下板结构的示意图；
图6C是图6A的光电元件封装体的上板结构的示意图；
图7A是本发明的一实施例的可拆卸式封装结构的俯视图；
图7B是图7A的可拆卸式封装结构的立体爆炸图；
图7C与图7D是图7A的可拆卸式封装结构在两个不同的视角上的侧视爆炸图；
图8是图7A的可拆卸式封装结构的示意图；
图9A示出图7A中的第一基板、第二基板及其所校准的元件的爆炸图；
图9B示出图7A中的第一基板、第二基板及其所校准的元件的立体图；
图10A与图10B示出图8的可拆卸式封装结构的组合过程图；
图11是本发明的另一实施例的可拆卸式封装结构的示意图；
图12是本发明的又一实施例的可拆卸式封装结构的示意图。
附图标记说明：
100、200、300、400、500、600：光电元件封装体；
110、510：下板结构；
112、412、512、612：第一承载部；
112a、1112：第一校准部；
114、214、314、414、514、614：第一基底部；
114a、214a、1142：第二校准部；
114b：凹部；
120、520：上板结构；
122、422、522、622：第二承载部；
122a：第三校准部；
124、224、324、424、624：第二基底部；
124a、224a：第四校准部；
124b、1144：沟槽；
124c、1132：反射面；
130、530：光电元件；
140、540、640：导光元件；
560：驱动芯片；
370：光学胶体；
512b、S1：第一表面；
512c：第一接垫；
512d、S2：第二表面；
512e：第二接垫；
512f：第三接垫；
522d：定位部；
522e：第一卡榫；
532、1122：发光元件；
534：感光元件；
580、680：转接元件；
590：第三承载部；
592：扣具；
594：第二卡榫；
1100、1100a、1100b：可拆卸式封装结构；
1110：第一基板；
1113、1143：倾斜面；
1120：光电转换单元；
1123、1135：光；
1124：感光元件；
1130：光学单元；
1134：光传递元件；
1140：第二基板；
1150、1150a、1150b：结合元件；
1152：第一卡扣部；
1154：顶部；
1154b：压迫部；
1156a：导引面；
1158b：卡钩部；
1159b：导引面；
1160、1160a、1160b：第一定位件；
1162、1162a：第三校准部；
1164：第二卡扣部；
1166a：第一接合部；
1170、1170a：第二定位件；
1172、1172a：第四校准部；
1180、1180a：组件基板；
1182a：第二接合部；
1190：驱动电路；
1210：接合线；
S3：第三表面；
S4：第四表面。
具体实施方式
图1A是本发明的一实施例的一种光电元件封装体的侧视分解示意图。请先参阅图1A，本实施例的光电元件封装体100包括下板结构110、上板结构120、至少一光电元件130及至少一导光元件140。下板结构110包括第一承载部112及第一基底部114。第一承载部112具有多个第一校准部112a，且第一基底部114具有多个第二校准部114a。上板结构120包括第二承载部122及第二基底部124，第二承载部122具有多个第三校准部122a，且第二基底部124具有多个第四校准部124a。
光电元件130配置在第一基底部114上，并且位于第一基底部114与第二基底部124之间，其中光电元件130用来发出或接收光信号。每一导光元件140配置在第一基底部114与第二基底部124之间，其中导光元件140用来传递光信号。在本实施例中，第二基底部124具有多个沟槽124b，而导光元件140配置在沟槽124b中。导光元件140可为光纤，并可用紫外线胶或是热固胶等胶材将导光元件140固定在沟槽124b中。此外，第一基底部114还具有凹部114b，光电元件130设置在凹部114b的底面上，且第二基底部124还具有反射面124c，反射面124c用来反射来自于光电元件130或来自于导光元件140的光信号。
图1B是图1A的光电元件封装体的上板结构及下板结构尚未组合的侧视示意图。请参阅图1B，第一基底部114配置在第一承载部112上，在本实施例中，第一基底部114利用芯片接合(Die attach)机台精准地置放在第一承载部112上，第一基底部114与第一承载部112之间的校准误差约为±15微米。此外，第一基底部114可为硅基板，利用标准硅蚀刻工艺，在硅基板上制作第二校准部114a与凹部114b。第一承载部112可为印刷电路板、金属核心电路板(MCPCB)、陶瓷电路板等，但第一基底部114与第一承载部112的种类不以此为限制。
第二基底部124配置在第二承载部122上。第二基底部124可利用硅蚀刻的方式或是塑胶射出成形的方式制作第四校准部124a，且第二承载部122可利用射出成形的方式，以使第二承载部122的形状对应于第二基底部124的形状。第二基底部124便可校准于第二承载部122中并可利用银胶黏合的方式固定在第二承载部122，其中第二基底部124与第二承载部122之间的校准误差约为±5微米。
本实施例利用双重校准的方式组合光电元件封装体100，以简化原本光电元件封装体的工艺中需要用外部设备来辅助封装的程序，而达到高精度的封装要求。当要组装光电元件封装体100时，首先，可如图1B所示，利用第二承载部122的第三校准部122a，对准第一承载部112上的第一校准部112a，以组合上板结构120与下板结构110，其中第一承载部112与第二承载部122之间的校准误差约为±50微米。
接着，将第二基底部124的第四校准部124a及第一基底部114的第二校准部114a进行校准，以定位第一基底部114与第二基底部124。在本实施例中，第一基底部114与第二基底部124之间的校准误差约为±5微米。在本实施例中，第一承载部112与第二承载部122之间的校准误差大于第一基底部114与第二基底部124之间的校准误差。本实施例的光电元件封装体100先通过第一校准部112a及第三校准部122a约略定位后，再以第二校准部114a及第四校准部124a精准定位。
图1C是图1A的光电元件封装体的侧视示意图，最后，如图1C所示，第二承载部122及第二基底部124即可固定在第一承载部112及第一基底部114，以完成光电元件封装体的高精度校准。在本实施例中，第一校准部112a为校准孔，且第三校准部122a为校准销。第二校准部114a为校准凹槽(alignment indentation)，且第四校准部124a为校准凸块(alignment protrusion)。但第一校准部112a、第二校准部114a、第三校准部122a与第四校准部124a的种类不以此为限制，只要第一校准部112a与第三校准部122a以及第二校准部114a与第四校准部124a可互相搭配即可。本实施例的光电元件封装体100在整体组装过程中无需以额外的辅助设备(例如芯片接合机台)即可以精准地校准上板结构120与下板结构110。
图2是本发明的另一实施例的一种光电元件封装体的侧视示意图。请参阅图2，本实施例的光电元件封装体200与图1C的光电元件封装体100的差异在于：图2的光电元件封装体200的第二校准部214a为校准凸块，且第四校准部224a为校准凹槽。通过校准凸块与校准凹槽的上下配合以定位第一基底部214及第二基底部224。当然，第二校准部214a及第四校准部224a的种类不以此为限制。
图3是本发明的另一实施例的一种光电元件封装体的示意图。请参阅图3，本实施例的实施例的光电元件封装体300与图1C的实施例的光电元件封装体100的差异在于：图3的光电元件封装体300还包括光学胶体370，填充在第一基底部314与第二基底部324之间，以包覆光电元件330。由于光学胶体370的折射率大于空气的折射率，当光线射出于光学胶体370时，可被汇聚以增加耦合效率。本实施例的光学胶体370可以是紫外线胶或是热固胶固化而成，但光学胶体370的种类或成分不以此为限制。
图4是本发明的另一实施例的一种光电元件封装体的示意图。请参阅图4，本实施例的光电元件封装体400与图1C的实施例的光电元件封装体100的差异在于：图4的光电元件封装体400的第二基底部424与第二承载部422是一体成型。因此，本实施例的第二基底部424与第二承载部422之间无校准误差。光电元件封装体400的校准误差仅存在于第一承载部412与第二承载部422之间(校准误差约为±50微米)、第一基底部414与第一承载部412之间(校准误差约为±15微米)以及第一基底部414与第二基底部424之间(校准误差约为±5微米)。
图5A是本发明的另一实施例的一种光电元件封装体的示意图。图5B是图5A的光电元件封装体的第一基底部的示意图。请参阅图5A及图5B所示，本实施例的光电元件530包括发光元件532及感光元件534，这些光电元件530可用芯片接合(Die attach)的方式设置在第一基底部514。发光元件532可为垂直腔表面发光激光(Vertical Cavity SurfaceEmitting Laser，简称VCSEL)，用来传递光信号至导光元件540。感光元件534可为光电二极管(photo-diode)用来接收来自于导光元件540的光信号。当然，发光元件532与感光元件534的种类以及设置方式不以上述为限制。
图5C是图5A的光电元件封装体的下板结构的示意图。图5D是图5C的下板结构的A-A’线段的剖面示意图。请参阅图5C及图5D，下板结构510的第一承载部512具有相对的第一表面512b及第二表面512d。第一表面512b上具有多个第一接垫512c及第三接垫512f；第二表面512d上具有多个第二接垫512e，且这些第一接垫512c及这些第二接垫512e之间分别以穿透硅通道(Through-Silicon Via，简称TSV)电性连接。在本实施例中，发光元件532及感光元件534通过焊线(Wire-bonding)的方式连接至第一表面512b的第三接垫512f，且第三接垫512f连接第一接垫512c，而驱动芯片560通过焊球连接于第一表面512b的第一接垫512c。发光元件532及感光元件534通过第三接垫512f及第一接垫512c与设置在第一承载部512的第一表面512b的驱动芯片560电性连接，并且通过直通硅晶穿孔及第二接垫512e与位于第二表面512d上的第二接垫512e的焊球电性连接。
此外，图5A的光电元件封装体500与图1C的实施例的光电元件封装体100的主要差异在于：图5A的光电元件封装体500还包括与导光元件540连接的转接元件580，其可为机械转换接头(Mechanic transferferrule)，其中第二承载部522承载转接元件580，且转接元件580未被第一承载部512所覆盖。此外，第二承载部522还具有多个定位部522d，其例如为校准销，而这些定位部522d未被第一承载部512所覆盖且适于固定在第三承载部590上。第二承载部522可通过定位部522d与第三承载部590校准。如图5A及5C所示，定位部522d位于第二承载部522上较远离第一承载部512上的驱动芯片560的位置，以避免定位部522d影响第一承载部512上靠近驱动芯片560的高频线路所集中的部位，而造成线路异常的状况。
图5E是应用于图5A的光电元件封装体的下板结构加上转接元件的示意图。图5F是图5A的光电元件封装体的扣具的示意图。图5G是图5A的光电元件封装体加上扣具的侧视示意图。图5A的光电元件封装体500与图1C的实施例的光电元件封装体100的另一差异在于：光电元件封装体500包括与第二承载部522扣合的扣具592(如图5F)，其中第二承载部522具有至少一第一卡榫522e，而扣具592具有第二卡榫594。扣具592通过第一卡榫522e以及第二卡榫594的配合而如图5G所示地扣合于第二承载部522上。
图6A是本发明的另一实施例的一种光电元件封装体的示意图。图6B是图6A的光电元件封装体的下板结构的示意图。图6C是图6A的光电元件封装体的上板结构的示意图。请参阅图6A至图6C，本实施例的光电元件封装体600与图5A的光电元件封装体500的主要差异在于：图6A的光电元件封装体600的导光元件640从第一基底部614与第二基底部624之间延伸至第二承载部622之外，且转接元件680未被第一承载部612所覆盖。
图7A是本发明的一实施例的可拆卸式封装结构的俯视图，图7B是图7A的可拆卸式封装结构的立体爆炸图，而图7C与图7D是图7A的可拆卸式封装结构在两个不同的视角上的侧视爆炸图。图8为图7A的可拆卸式封装结构的示意图。图9A示出图7A中的第一基板、第二基板及其所校准的元件的爆炸图，而图9B示出图7A中的第一基板、第二基板及其所校准的元件的立体图，其中图8是图7A的可拆卸式封装结构的示意图，因此图8中的元件在三维空间中的相校准置关系请参照图7A至图7D、图9A及图9B。请参照图7A至图7D、图8、图9A及图9B，本实施例的可拆卸式封装结构1100包括第一基板1110、第二基板1140及结合元件1150。在本实施例中，可拆卸式封装结构1100还包括组件基板1180，且第一基板1110配置在组件基板1180上。第一基板1110可具有至少一第一校准部1112(在图9A中是以多个第一校准部1112为例)，且第二基板1140可具有至少一第二校准部1142。在本实施例中，第一基板1110与第二基板1140各为半导体基板，例如为硅基板，第一校准部1112可为凹陷，且第二校准部1142可为凸起。然而，在其他实施例中，也可以是第一校准部1112为凸起，而第二校准部1142为凹陷。在本实施例中，第一校准部1112与第二校准部1142可利用硅蚀刻工艺来完成。在其他实施例中，第一基板1110与第二基板1140的材质也可以是其他半导体，且第一校准部1112与第二校准部1142也可利用其他半导体工艺来完成。在本实施例中，结合元件1150是使第一基板1110与第二基板1140可分离地结合，以使第一校准部1112与第二校准部1142互相对准且彼此结合，例如是彼此嵌合。举例而言，当第一校准部1112为凹陷而第二校准部1142为凸起时，第一校准部1112嵌入至第二校准部1142中。
在本实施例中，可拆卸式封装结构1100还包括光电转换单元1120及光学单元1130。光电转换单元1120配置在第一基板1110上，其中光电转换单元1120包括发光元件1122与感光元件1124的至少其一，而图9A中是以光电转换单元1120同时包括发光元件1122与感光元件1124为例。在本实施例中，发光元件1122为发光芯片，发光芯片可为激光二极管(laser diode)，例如为面射型激光二极管。此外，感光元件1124可为感光芯片，例如为光电二极管(photodiode)。然而，在另一实施例中，发光元件1122也可以是发光二极管(light-emitting diode，简称LED)。此外，组件基板1180例如为电路板，且光电转换单元1120可电性连接至组件基板1180。具体而言，光电转换单元1120可电性连接至组件基板1180上的驱动电路1190，例如是驱动集成电路(driveintegrated circuit，简称drive IC)，其中驱动电路1190电性连接至组件基板1180。在本实施例中，光电转换单元1120通过接合线1210连接至驱动电路1190。然而，在其他实施例中，光电转换单元1120也可通过组件基板1180上的电路电性连接至驱动电路1190，或以其他方式电性连接至驱动电路1190。
光学单元1130配置在第一基板1110与第二基板1140之间上，且光学耦合至(optically coupled with)光电转换单元1120。结合元件1150是使第一基板1110与第二基板1140可分离地结合，以固定光电转换单元1120与光学单元1130的相校准置。
在本实施例中，光学单元1130包括反射面1132及至少一光传递元件1134(本实施例是以多个光传递元件1134为例)。反射面1132配置在第二基板1140上。在本实施例中，反射面1132由第二基板1140上的反射镀膜所形成，此反射镀膜例如为金属镀膜或其他材质的镀膜，其中反射镀膜的反射率可大于材质为硅的第二基板1140的反射率。这些光传递元件1134例如各为光纤(optical fiber)。在另一实施例中，这些光传递元件1134也可各为波导(wave guide)。
这些光传递元件1134被夹持在第一基板1110与第二基板1140之间。具体而言，当结合元件1140使第一基板1110与第二基板1140结合时，第一基板1110与第二基板1140夹持这些光传递元件1134。举例而言，如图9A所示出，第二基板1140可具有多个沟槽1144，当第一基板1110与第二基板1140夹持这些光传递元件1134时，这些光传递元件1134分别被夹持在这些沟槽1144中。在其他实施例中，也可以是第一基板1110具有容置这些光传递元件1134的多个沟槽，或者第一基板1110与第二基板1140皆具有容置这些光传递元件1134的多个沟槽。
光传递元件1134、反射面1132及光电转换单元1120位于同一光路径上。在本实施例中，反射面1132将发光元件1122所发出的光1123反射至这些光传递元件1134的一部分(也即反射至其中几个光传递元件1134)，且反射面1132将来自这些光传递元件1134的另一部分(即另外几个光传递元件1134)的光1135反射至感光元件1124。
在本实施例中，可拆卸式封装结构1100还包括第一定位件1160及第二定位件1170。第一定位件1160配置在组件基板1180上，且具有至少一第三校准部1162(图7A中是以多个第三校准部1162为例)此外，第二定位件1170具有至少一第四校准部1172(在图7A中是以多个第四校准部1172为例)。第四校准部1172与第三校准部1162互相对准且彼此结合。第四校准部1172例如为凸起，且第三校准部1162例如为凹陷。然而，在其他实施例中，也可以是第四校准部1172为凹陷，而第三校准部1162为凸起。此外，第三校准部1172与第三校准部1162可通过互相嵌合来结合。第二基板1140配置在第二定位件1170上，且第二基板1140位于第二定位件1170与第一基板1110之间。在本实施例中，第一定位件1160与第二定位件1170例如各为利用射出成型而形成的塑胶件。此外，在本实施例中，第三校准部1162与第四校准部1172的校准误差大于第一校准部1112与第二校准部1142的校准误差。由于半导体工艺(例如硅蚀刻工艺)的精密程度较射出成型工艺的精密程度高，因此第一校准部1112与第二校准部1142的校准误差可以较小。
在本实施例中，结合元件1150具有至少一第一卡扣部1152(图7B中是以多个第一卡扣部1152为例)，第一定位件1160具有至少一第二卡扣部1164(图7B中是以多个第二卡扣部1164为例)，且结合元件1150通过第一卡扣部1152卡扣第二卡扣部1164，使第二定位件1170可分离地结合第一定位件1160，并使第二基板1140可分离地结合第一基板1110。换言之，结合元件1150例如为扣件，当结合元件1150扣住第一定位件1160时，结合元件1150的顶部1154压迫第二定位件1170，以使第二定位件1170压迫第一定位件1160及第二基板1140，进而使第二基板1140压迫第一基板1110。如此一来，第一基板1110与第二基板1140间的夹持力便可将光传递元件1134固定在适当的位置。在本实施例中，第一卡扣部1152例如为凹陷或贯孔，而第二卡扣部1164例如为凸起。然而，在另一实施例中，也可以是第一卡扣部1152为凸起，而第二卡扣部1164为凹陷或贯孔。
图10A与图10B示出图8的可拆卸式封装结构的组合过程图。本实施例的可拆卸式封装结构1100的组合过程如下述。首先，请参照图10A，先将第一定位件1160固定在组件基板1180上，例如是利用黏着剂、胶带或固晶(die attaching)方式使第一定位件1160贴附于组件基板1180上。接着，将第四校准部1172对准第三校准部1162，并使第四校准部1172与第三校准部1162互相嵌合，如图10B所示出。当第四校准部1172与第三校准部1162互相嵌合时，第一基板1110与第二基板1140可达到粗定位。由于第一校准部1112与第二校准部1142可分别具有倾斜面(tapered surface)1113与倾斜面1143，因此当第四校准部1172与第三校准部1162互相嵌合时，通过倾斜面1143相对于倾斜面1113的滑动，可使第一基板1110的第一校准部1112与第二基板1140的第二校准部1142达成细定位，例如使第二校准部1142达到最深入第一校准部1112的位置，进而使第一基板1110与第二基板1140达到更高精度的定位。然后，将结合元件1150由上往下压迫第二定位件1170。结合元件1150可具有弹性，因此当结合元件1150由上往下压迫时，第一卡扣部1152会滑动至第二卡扣部1164的位置，而与第二卡扣部1164相扣合。如此一来，结合元件1150便能够通过扣合的力量，以将第二定位件1170固定在第一定位件1160上，并将第二基板1140固定在第一基板1110上，进而使第二基板1140与第一基板1110夹持光传递元件1134，这样便可完成可拆卸式封装结构1100的封装，如图8所示出。在本实施例中，在将第二定位件1170与第一定位件1160组合之前，可先将第二基板1140贴附在第二定位件1170上。如此一来，当第二定位件1170组合至第一定位件1160上时，便能够连同地将第二基板1140组合至第一基板1110上。
由于本实施例的可拆卸式封装结构1100采用结合元件1150以使第一基板1110与第二基板1140可分离地结合，并使第一校准部1112与第二校准部1142互相对准且彼此结合，因此可拆卸式封装结构1100便于被拆卸，以更换封装结构中出现缺陷或有问题的元件。举例而言，当光传递元件1134在封装过程中断裂时，则可将结合元件1150往上拔出，以脱离第二定位件1170。接着，再第二定位件1170连同第二基板1140相对于第一基板1110往上取出，如此便可取出断裂的光传递元件1134，并更换为另一光传递元件1134。之后，重新依照图10A、图10B及图8的顺序再次封装。如此一来，当封装完成后发现光传递元件1134断裂时，便无需报废整个可拆卸式封装结构1100，也无需利用复杂、昂贵且困难度高的工艺将第二基板1140与第一基板1110分开。同理，当第二基板1140、第二定位件1170或反射面1132在封装完成时发现有缺陷、损坏或其他问题时，也可简单地将结合元件1150拆离，以更换第二基板1140与第二定位件1170。由于第一基板1110与组件基板1180这一侧有光电转换单元1120与驱动电路1190等成本较高的元件，而第二基板与第二定位件1170那一侧则因无高成本元件而具有较低的成本，所以更换第二基板1140与第二定位件1170并保留原本的第一基板1110与组件基板1180将使得可拆卸式封装结构1100的制作成本可以有效降低。
另外，在本实施例的可拆卸式封装结构1100中，由于采用第四校准部1172与第三校准部1162的结合来达到粗定位，且采用第二校准部1142与第一校准部1112来达到细定位，因此本实施例的可拆卸式封装结构1100可以被动校准(或可称为自我校准)的方式来达到第一基板1110与第二基板1140的高精度校准，进而使光传递元件1134、反射面1132及光电转换单元1120达到高精度校准。如此一来，本实施例的可拆卸式封装结构1100便可以不用通过人工的方式在显微镜下以特殊夹具进行校准，因此可拆卸式封装结构1100可降低制作工时及制作成本，且提高工艺的稳定性。
再者，在本实施例的可拆卸式封装结构1100中，发光元件1122可作为光信号发射器，而感光元件1124可作为光信号接收器。发光元件1122所发出的光信号可依序经由反射面1132与光传递元件1134而传递至外界(例如传递至外界的光收发器)，且来自外界(例如来自外界的光收发器)的光信号可依序经由光传递元件1134与反射面1132而传递至感光元件1124，而被感光元件1124所感测。因此，可拆卸式封装结构1100可应用于光通讯中，以作为光信号收发器，也即为光电转换元件，或作为微机电系统(micro electro mechanical system，简称MEMS)的微型化封装结构。举例而言，可拆卸式封装结构可应用于光学高清晰度多媒体(optical high definition multimedia interface，简称opticalHDMI)、Thunderbolt或Light Peak连接器或光联结收发器等。
在本实施例中，第一基板1110与组件基板1180为各自成型，第一定位件1160与组件基板1180为各自成型，第二基板1140与第二定位件1170为各自成型，且结合元件1150与第二定位件1170为各自成型。然而，在其他实施例中，第一基板1110与组件基板1180可为一体成型，或者第一定位件1160与组件基板1180可为一体成型(也即第一定位件1160为组件基板1180上的凸起结构)，或者第二基板1140与第二定位件1170可为一体成型，或者结合元件1150与第二定位件1170可为一体成型。或者，第二基板1140、第二定位件1170与结合元件1150可为一体成型。
图11是本发明的另一实施例的可拆卸式封装结构的示意图。请参照图11，本实施例的可拆卸式封装结构1100a与图8的可拆卸式封装结构1100类似，而两者的差异如下所述。在本实施例的可拆卸式封装结构1100a中，结合元件1150a与第二定位件1170a是可分离地结合。具体而言，在本实施例中，第二定位件1170a具有相对的第三表面S3与第四表面S4，且第二基板1140配置在第四表面S4与第一基板1110之间。此外，结合元件1150a为卡钩，此卡钩由第一定位件1160a延伸至第三表面S3，且通过钩住第三表面S3以使第二定位件1170a可分离地结合第一定位件1160a。在本实施例中，结合元件1150a与第一定位件1160a为一体成型。然而，在其他实施例中，结合元件1150a也可插置且贴附在第一定位件1160a上，或单纯地贴附在第一定位件1160a上。另外，第一定位件1160a的第三校准部1162a可为条状凹槽(例如为在垂直于图面的方向上延伸的条状凹槽)，且第四校准部1172a为第二定位件1170a的边缘。当第一定位件1160a与第二定位件1170a结合时，第四校准部1172a置于第三校准部1162a中。
在本实施例中，第一定位件1160a具有第一接合部1166a，组件基板1180a具有第二接合部1182a，且第一接合部1166a与第二接合部1182a互相接合。在本实施例中，第一接合部1166a为凸起，而第二接合部1182a为凹陷。然而，在另一实施例中，也可以是第一接合部1166a为凹陷，而第二接合部1182a为凸起。此外，第一接合部1166a与第二接合部1182a的接合可以是黏着剂接合、胶带接合或固晶接合(dieattaching)。
由于第一定位件1160a与结合元件1150a可略具有弹性，因此当进行可拆卸式封装结构1100的封装时，可将第二定位件1170a连同第二基板1140往下压，以使第二定位件1170a的边缘(如第四校准部1172a)沿着结合元件1150a的导引面1156a(即倾斜面)滑向第一定位件1160a，而此时第二定位件1170a的边缘通过抵靠导引面1156a而将结合元件1150a往两侧推开。当继续下压第二定位件1170a而使第四校准部1172a与第三校准部1162a结合时，结合元件1150a会从两侧弹回，而钩住第三表面S3。如此一来，即可完成可拆卸式封装结构1100的封装。当欲将第二定位件1170a拆离时，可先将结合元件1150a往两侧推开，再使第二定位件1170a与第一定位件1160a分离。在另一实施例中，结合元件1150a、第一定位件1160a与组件基板1180a可为一体成型。
图12是本发明的又一实施例的可拆卸式封装结构的示意图。请参照图12，本实施例的可拆卸式封装结构1100b与图8的可拆卸式封装结构1100类似，而两者的差异如下所述。在本实施例的可拆卸式封装结构1100b中，结合元件1150b具有彼此相连接的压迫部1154b及卡钩部1158b。组件基板1180具有相对的第一表面S1与第二表面S2，第一基板1110配置在第一表面S1上，且第二定位件1170配置在压迫部1154b与第一表面S1之间。此外，卡钩部1158b钩住组件基板1180的第二表面S2，以使压迫部1154b压迫第二定位件1170。当本实施例的可拆卸式封装结构1100b进行封装时，可将结合元件1150b朝第二定位件1170往下压，此时卡钩部1158b的导引面1159b(例如为倾斜面)会被第二定位件1170的边缘撑开。因此，当继续下压结合元件1150b时，卡钩部1158b可继续往下，直到钩住第二表面S2。当欲将结合元件1150b拆离时，则可先将卡钩部1158b往两侧推开，再将结合元件1150b往上取出。在本实施例中，由于结合元件1150b通过卡钩部1158b钩住第二表面S2，因此结合元件1150b可以不用卡扣在第一定位件1160b上。
综上所述，本发明的实施例的光电元件封装体可应用于光学高清晰度多媒体接口(Optical HDMI)或光联结收发器(Active Optical CableTransceiver)等光电转换元件的微型化封装结构。通过利用第二承载部的第三校准部搭配第一承载部上的第一校准部以组合上板结构与下板结构，且将第二基底部的第四校准部搭配第一基底部的第二校准部以高精度地定位第一基底部与第二基底部。本发明的光电元件封装体以双重校准的方式，无需使用额外的设备即可使上板结构与下板结构精准校准，而达到简化光电元件的封装流程的功效。
由于本发明的实施例的可拆卸式封装结构采用结合元件以使第一半导体基板与第二半导体基板可分离地结合，并使第一校准部与第二校准部互相对准且彼此结合，因此可拆卸式封装结构便于被拆卸，以更换封装结构中出现缺陷或有问题的元件。此外，由于本发明的实施例的结合元件使第一基板与第二基板可分离地结合，以固定光电转换单元与光学单元之间的相校准置，因此本发明的实施例的可拆卸式封装结构可利用可拆卸的封装方式来定位光电转换单元与光学单元，进而使可拆卸式封装结构便于被拆卸，以更换封装结构中出现缺陷或有问题的元件。
另外，在本发明的实施例的可拆卸式封装结构中，由于采用第四校准部与第三校准部的结合来达到粗定位，且采用第二校准部与第一校准部来达到细定位，因此本实施例的可拆卸式封装结构可以被动校准(或可称为自我校准)的方式来达到第一基板与第二基板的高精度校准，进而使光传递元件、反射面及光电转换单元达到高精度校准。如此一来，本发明的实施例的可拆卸式封装结构便可以不用通过人工的方式在显微镜下以特殊治具夹具进行校准，因此本发明的实施例的可拆卸式封装结构可降低制作工时及制作成本，且提高工艺的稳定性。
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 (24)

1.一种光电元件封装体，其特征在于，包括：
下板结构，包括：
第一承载部，具有多个第一校准部；以及
第一基底部，配置在该第一承载部上，该第一基底部具有多个第二校准部；
上板结构，包括：
第二承载部，具有多个第三校准部，且该多个第一校准部搭配该多个第三校准部以组合该上板结构与该下板结构；以及
第二基底部，配置在该第二承载部上，该第二基底部具有多个第四校准部，且该多个第二校准部搭配该多个第四校准部以定位该第一基底部与该第二基底部；
至少一光电元件，配置在该第一基底部上，并且位于该第一基底部与该第二基底部之间，其中该光电元件用来发出或接收光信号；以及
至少一导光元件，配置在该第一基底部与该第二基底部之间，其中该导光元件用来传递该光信号，该第一基底部还具有凹部，该光电元件设置在该凹部之底面上，且该第二基底部还具有反射面，该反射面用来反射该光信号。
2.根据权利要求1所述的光电元件封装体，其特征在于，该多个第一校准部为校准孔，而该多个第三校准部为校准销。
3.根据权利要求1所述的光电元件封装体，其特征在于，该多个第二校准部为校准凹槽，而该多个第四校准部为校准凸块，或该多个第二校准部为校准凸块，而该多个第四校准部为校准凹槽。
4.根据权利要求1所述的光电元件封装体，其特征在于，该第一承载部与该第二承载部之间的校准误差大于该第一基底部与该第二基底部之间的校准误差。
5.根据权利要求4所述的光电元件封装体，其特征在于，该第一基底部与该第二基底部之间的校准误差为±5微米，而该第一承载部与该第二承载部之间的校准误差为±50微米。
6.根据权利要求1所述的光电元件封装体，其特征在于，该第一基底部与该第一承载部之间的校准误差为±15微米，而该第二基底部与该第二承载部之间的校准误差为±5微米。
7.根据权利要求1所述的光电元件封装体，其特征在于，还包括光学胶体，填充在该第一基底部与该第二基底部之间，以包覆该光电元件。
8.根据权利要求1所述的光电元件封装体，其特征在于，其中该第二基底部与该第二承载部是一体成型。
9.根据权利要求1所述的光电元件封装体，其特征在于，还包括与该导光元件连接的转接元件，其中该第二承载部承载该转接元件，且该转接元件未被该第一承载部所覆盖。
10.根据权利要求9所述的光电元件封装体，其特征在于，还包括与该第二承载部扣合的扣具，其中该第二承载部还具有至少一第一卡榫，而该扣具具有第二卡榫，且该扣具通过该第一卡榫以及该第二卡榫的配合扣合于该第二承载部上。
11.根据权利要求1所述的光电元件封装体，其特征在于，还包括与该导光元件连接的转接元件，其中该导光元件从该第一基底部与该第二基底部之间延伸至该第二承载部之外，且该转接元件未被该第一承载部所覆盖。
12.根据权利要求1所述的光电元件封装体，其特征在于，该第二承载部还具有多个定位部，而该多个定位部未被该第一承载部所覆盖，且该多个定位部适于固定在第三承载部上。
13.一种可拆卸式封装结构，其特征在于，包括：
第一基板；
光电转换单元，配置在该第一基板上，其中该光电转换单元包括发光元件与感光元件的至少其一，其中该光电转换单元用来发出或接收光信号；
第二基板；
光学单元，配置在该第一基板与该第二基板之间，且光学耦合至该光电转换单元；以及
结合元件，使该第一基板与该第二基板可分离地结合，以固定该光电转换单元与该光学单元的相校准置，该第一基板还具有凹部，该光电转换单元设置在该凹部之底面上，且该第二基板还具有反射面，该反射面用来反射该光信号。
14.根据权利要求13所述的可拆卸式封装结构，其特征在于，该第一基板与该第二基板各为半导体基板。
15.根据权利要求13所述的可拆卸式封装结构，其特征在于，还包括组件基板，其中该第一基板配置在该组件基板上，该第一基板具有第一校准部，该第二基板具有第二校准部，该结合元件使该第一校准部与该第二校准部互相对准且彼此结合。
16.根据权利要求15所述的可拆卸式封装结构，其特征在于，还包括：
第一定位件，配置于该组件基板，且具有第三校准部；以及
第二定位件，具有第四校准部，该第四校准部与该第三校准部互相对准且彼此结合，其中该第二基板配置在该第二定位件上，且该第二基板位于该第二定位件与该第一基板之间，该第三校准部与该第四校准部的校准误差大于该第一校准部与该第二校准部的校准误差。
17.根据权利要求16所述的可拆卸式封装结构，其特征在于，该结合元件与该第二定位件是可分离地结合。
18.根据权利要求16所述的可拆卸式封装结构，其特征在于，该结合元件具有第一卡扣部，该第一定位件具有第二卡扣部，该结合元件通过该第一卡扣部卡扣该第二卡扣部，使该第二定位件可分离地结合该第一定位件，并使该第二基板可分离地结合该第一基板。
19.根据权利要求16所述的可拆卸式封装结构，其特征在于，该组件基板具有相对的第一表面与第二表面，该第一基板配置在该第一表面上，该结合元件具有彼此相连接的压迫部及卡钩部，该第二定位件配置在该压迫部与该第一表面之间，且该卡钩部钩住该组件基板的该第二表面，以使该压迫部压迫该第二定位件。
20.根据权利要求16所述的可拆卸式封装结构，其特征在于，该第二定位件具有相对的第三表面与第四表面，该第二基板配置在该第四表面与该第一基板之间，该结合元件为卡钩，该卡钩由该第一定位件延伸至该第三表面，通过钩住该第三表面以使该第二定位件可分离地结合该第一定位件。
21.根据权利要求16所述的可拆卸式封装结构，其特征在于，该第三校准部为条状凹槽，且该第四校准部为该第二定位件的边缘。
22.根据权利要求15所述的可拆卸式封装结构，其特征在于，该组件基板为电路板，且该光电转换单元电性连接至该电路板。
23.根据权利要求13所述的可拆卸式封装结构，其特征在于，该光学单元包括：
反射面，配置在该第二基板上；以及
至少一光传递元件，被夹持在该第一基板与该第二基板之间，其中该光传递元件、该反射面及该光电转换单元位于同一光路径上。
24.一种光电元件封装体，其特征在于，包括：
下板结构，包括：
第一承载部，具有多个第一校准部；以及
第一基底部，配置在该第一承载部上，该第一基底部具有多个第二校准部；
上板结构，包括：
第二承载部，具有多个第三校准部，且该多个第一校准部搭配该多个第三校准部以组合该上板结构与该下板结构；以及
第二基底部，配置在该第二承载部上，该第二基底部具有多个第四校准部，且该多个第二校准部搭配该多个第四校准部以定位该第一基底部与该第二基底部；
至少一光电元件，配置在该第一基底部上，并且位于该第一基底部与该第二基底部之间，其中该光电元件用来发出或接收光信号；
至少一导光元件，配置在该第一基底部与该第二基底部之间，其中该导光元件用来传递该光信号；以及
光学胶体，填充在该第一基底部与该第二基底部之间，以包覆该光电元件。
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