CN112859255A - 光通讯模块及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种光通讯模块及其制作方法。光通讯模块包括电路板；光信号发射器，设置于上述电路板上，且具有一发光元件；光纤，直接连接于上述发光元件；以及光纤连接器，连接于上述光纤。上述发光元件用以发射光束进入上述光纤。

Description

光通讯模块及其制作方法
技术领域
本发明有关于一种光通讯模块及其制作方法，尤指一种光信号发射器直接连接光纤的光通讯模块及其制作方法。
背景技术
光纤通讯网路具有低传输损失、高数据保密性、优秀的抗干扰性，以及超大频宽等特性，已是现代主要的资讯通讯方式，其中，用于接受来自光纤网路的光讯号并将其转换成电讯号传输，及/或将电讯号转换成光讯号再藉由光纤网路向外传输的光通讯模块是光纤通讯技术中最重要的基础元件之一。
習知的光通讯模块，可利用垂直腔面發射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)发射带有光信号的光束。于为了能将垂直腔面發射激光器所发出的光束进入光纤，于習知技术中利用透镜对光束进行聚焦后，再以導光元件反射光束至光纤。因此，習知的光通讯模块使用了较多的透镜以及導光元件等光器件，进而增加了光通讯模块的制作成本。此外，光束通过透镜以及導光元件后会产生较大功率損耗，进而影响了光通讯模块的效能。
发明内容
有鉴于此，在本发明中减少了透镜以及導光元件的使用，进而降低光通讯模块的制作成本以及增进光通讯模块的效能。
本发明一实施例揭露一种光通讯模块，包括电路板；光信号发射器，设置于上述电路板上，且具有一发光元件；光纤，直接连接于上述发光元件；以及光纤连接器，连接于上述光纤，其中上述发光元件用以发射光束进入上述光纤。
根据本发明一实施例，上述电路板包括绝缘基板以及设置于上述绝缘基板上的电路层，上述光信号发射器经由黏胶固定于上述绝缘基板，且上述光信号发射器经由导线电性连接于上述电路层。
根据本发明一实施例，光通讯模块更包括一壳体。上述电路板设置于壳体内，上述电路板的一端穿过上述壳体的侧壁，且上述光纤连接器固定于上述壳体的另一侧壁。
根据本发明一实施例，光通讯模块更包括芯片，设置于上述电路板上。上述芯片包括控制芯片以及检光芯片，且上述光信号发射器电性连接于上述控制芯片以及上述检光芯片。
根据本发明一实施例，上述光纤的一端熔接于上述发光元件的出光面。
本发明一实施例揭露一种光通讯模块的制作方法，包括设置光信号发射器至电路板上；将光纤直接连接至上述光信号发射器的发光元件；以及将光纤连接器连接至上述光纤。
根据本发明一实施例，熔接上述光纤的一端至上述发光元件的出光面。
根据本发明一实施例，藉由黏胶固定上述光信号发射器至上述电路板的绝缘基板，且藉由导线将上述光信号发射器电性连接于上述电路板的导电层。
根据本发明一实施例，设置多个芯片至上述电路板，其中上述芯片包括控制芯片以及检光芯片，且上述光信号发射器电性连接于上述控制芯片以及上述检光芯片。
根据本发明一实施例，将上述电路板设置于壳体内及穿过上述壳体，且将上述光纤连接器固定于上述壳体的侧壁。
附图说明
图1为根据本发明的第一实施例的光通讯模块的示意图。
图2为根据本发明一实施例的光通讯模块的立体图，其中省略了部份的元件。
图3为根据本发明一实施例的光通讯模块的制作方法的流程图。
图4A至图4C为本发明的光通讯模块制程中间阶段的示意图。
主要元件符号说明
光通讯模块 1
壳体 10
侧壁 11、12
电路板 20
绝缘基板 21
上表面 211
下表面 212
电路层 22、23
连接层 24
芯片 30
控制芯片 31
检光芯片 32
光信号发射器 40
基座 41
发光元件 42
出光面 421
保护层 422
电极 43
光纤 50
入光面 51
光纤连接器 60
延伸方向 D1
黏胶 G1
导线 W1
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图与实施例对本发明进一步的详细描述，应当理解，本发明提供许多可供应用的创作概念，其可以多种特定型式实施。文中所举例讨论的特定实施例仅为制造与使用本发明的特定方式，非用以限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，在不同实施例中可能使用重复的标号或标示。这些重复仅为了简单清楚地叙述本发明，不代表所讨论的不同实施例及/或结构的间具有任何关连性。需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
图1为根据本发明的第一实施例的光通讯模块1的示意图。光通讯模块1可用以安装于电子装置(图未示)内，以使得电子装置可接收及/或发送光讯号。电子装置可为个人电脑、服务器(server)、或路由器(router)，但并不于以限制。光通讯模块1可为光接收模块、光发送模块，或是光收发模块。光接收模块可用以接收光讯号，并可将光讯号转换为电讯号传送于电子装置。光发送模块可用以接收电子装置的电讯号转换为光讯号，且将光讯号经由光纤传送至远端。光收发模块整合光接收模块以及光发送模块的功能，可用以接收以及发送光讯号。
于本实施中，光通讯模块1可为光发送模块，但並不以此為限。光通讯模块1可包括一壳体10、一电路板20、多个芯片30、一光信号发射器40、一光纤50、以及一光纤连接器60。当光通讯模块1为光接收模块时，光信号发射器40可由光讯号接收器取代。壳体10可为长条形结构，沿一延伸方向D1延伸。壳体10可为一金属壳体，用以遮蔽电子装置的电磁波进入壳体10内，进而可提供壳体10内的芯片30以及光信号发射器40等元件的电磁防护。于一些实施例中，壳体10的内部形成一密闭空间，以防止壳体10外的水汽或灰尘进入壳体10内，进而可提高光通讯模块1的使用寿命与信号的可靠性。
电路板20设置于壳体10内，且电路板20的一端穿过壳体10的侧壁11。换句话说，电路板20的一端可露出于壳体10外。电路板20可为长条形结构，沿延伸方向D1延伸。电路板20可为硬式电路板(Rigid PCB,RPC)。于本实施例中，电路板20包括绝缘基板21、电路层(第一电路层)22、电路层(第二电路层)23、以及连接层24。绝缘基板21可由刚性材料所制成。电路层22设置于绝缘基板21的上表面211，且由导电材料所制成。电路层23设置于绝缘基板21的下表面212，且由导电材料所制成。
连接层24可设置于绝缘基板21的上表面211及/或下表面212。换句话说，连接层24可电性连接于电路层22及/或电路层23。连接层24可露出于壳体10外。于本实施例中，电路板20的一端可插置于电子装置的电连接器(图未示)，以使连接层24接触上述电连接器，进而使得电路板20可经由连接层24从电子装置接收电讯号。于一些实施例中，连接层24可不设置于绝缘基板21的上表面211。于一些实施例中，连接层24可不设置于绝缘基板21的下表面212。
芯片30位于壳体10内，且设置于电路板20上。于本实施例中，芯片30可经由板上芯片(Chips on Board,COB)封裝的方式设置于电路板20上。于一些实施例中，芯片30可经由表面黏著技術(Surface-mount technology,SMT)设置于电路板20上。芯片30可黏贴于绝缘基板21的上表面211及/或下表面212，且芯片30可经由导线(图未示)电性连接于电路层22及/或电路层23。于一些实施例中，电路板20不包括电路层23，且芯片30不设置于绝缘基板21的下表面212。
于本实施例中，芯片30可包括控制芯片31以及检光(Monitor PhotoDiode,MPD)芯片32，但并不以此为限。控制芯片31电性连接于检光芯片32以及光信号发射器40。控制芯片31可用以驱动光信号发射器40。于本实施例中，控制芯片31可依据电子装置所传输的电讯号驱动光信号发射器40产生光束，以使光束带有光讯号。检光芯片32可用以检测光信号发射器40产生的光束的功率等参数。
图2为根据本发明一实施例的光通讯模块1的立体图，其中为了清楚的目的，于图2中省略的部份的元件。光信号发射器40位于壳体10内。光信号发射器40可设置于电路板20上，且可经由导线W1电性连接于电路层22(以及检光芯片32)。光信号发射器40电性连接于控制芯片31以及检光芯片32。控制芯片31依据电讯号控制光信号发射器40发射光束。
光信号发射器40可包括一基座41、一发光元件42、以及一电极43。于本实施例中，光信号发射器40的基座41可经由黏胶G1固定于绝缘基板21的上表面211。于一些实施例中，黏胶G1的材质可为环氧树酯(Epoxy)，但并不以此为限。
发光元件42设置于基座41内。发光元件42可为垂直腔面發射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)，用以发射激光。于一些实施例中，发光元件42可为发光二极管(LED)。如图1及图2所示，电极43设置于基座41上且电性连接于发光元件42。于本实施例中，导线W1可连接于电极43以使发光元件42电性连接于电路层22。
光纤50可连接于发光元件42以及光纤连接器60。于本实施例中，光纤50的一端直接连接于发光元件42。发光元件42用以发射光束直接进入光纤50。于一些实施例中，光纤50的一端熔接于发光元件42，因此能将光信号发射器40所发出的光束直接进入光纤50内来减少了光束能量的损耗，进而增进光通讯模块1的效能。此外，本发明的光通讯模块1可减少透镜及导光元件等光器件的数量，进而降低了光通讯模块1的制作成本。
光纤连接器60固定于壳体10的侧壁12。于本实施例中，侧壁12相反于侧壁11。光纤连接器60以及连接层24可位于壳体10的两相反侧。光纤50的一端可固定于光纤连接器60内。
图3为根据本发明一实施例的光通讯模块1的制作方法的流程图。图4A至图4C为本发明的光通讯模块1于制程中间阶段的示意图。于图4A至图4C中以光通讯模块1为光发送模块作为例子。然而，本发明的光通讯模块1的制作方法可应用于光接收模块以及光收发模块的实施例。
于步骤S101中，如图4A所示，设置多个芯片30至电路板20。芯片30可经由板上芯片(COB)封裝或是表面黏著技術(SMT)的方式设置于电路板20上。
于步骤S103中，如图4B所示，设置光信号发射器40至电路板20上。光信号发射器40可以板上芯片(COB)封裝的方式设置于电路板20上。光信号发射器40的基座41可经由黏胶G1固定于绝缘基板21的上表面211。此外，光信号发射器40可经由导线W1电性连接于电路层22。因此，光信号发射器40可经由导线W1电性连接控制芯片31以及检光芯片32。
于步骤S105中，如图4C所示，将光纤50直接连接于光信号发射器40的发光元件42。于本实施例中，发光元件42具有连接于出光面421的保护层422。此外，保护层422可位于基座41的一开口内。发光元件42所产生的光束可经由保护层422以及出光面421射出于基座41外。
于本实施例中，保护层421可与光纤50可具有相同的材料，例如玻璃。发光元件42的出光面421的面积可等于或大致等于光纤50的入光面51的面积。因此，发光元件42所射出的光束可良好地进入光纤50内。。
于本实施例中，光纤50的一端熔接至发光元件42的出光面421。于一些实施例中，光纤50的入光面51贴合于发光元件42的出光面421，之后以激光焊接机发出高温激光，以使光纤50的入光面51以及发光元件42的出光面421熔融。因此，由于保护层421与光纤50可具有相同的材料，等待光纤50及发光元件42冷却后，光纤50可良好地与发光元件42结合。光信号发射器1所发出的光束可直接进入光纤50内而减少了光束的能量损耗。此外，在光束由发光元件42至光纤50的光路中不需要设置透镜、导光元件及/或反射元件，进而可降低了光通讯模块1的制作成本。
于本揭露中，将光纤50的一端熔接于发光元件42可具有多种其它实施方式。举例而言，可于发光元件42的出光面421与光纤50的入光面51之间设置玻璃等焊料。再以，激光焊接机发出高温激光，以使光纤50的入光面51以及发光元件42的出光面421与焊料熔融。换句话说，部份的焊料形成光纤50的一部份，且部份的焊料形成发光元件42的一部份。
于步骤S107中，如图1所示，将电路板20设置于壳体10内，且电路板20的一端穿过壳体10的侧壁11。之后，将光纤连接器60连接至光纤50，且固定于壳体10的侧壁12，即可完成光纤连接器60的组装。
综上所述，本发明的光通讯模块藉由光纤直接接触光信号发射器，而能将光信号发射器所发出的光束直接进入光纤内以减少光束的能量损耗，进而增进光通讯模块的效能。此外，本发明的光通讯模块可不需设置透镜及导光元件等光器件，进而降低了光通讯模块的制作成本。
对本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的创作方案和创作构思结合生成的实际需要做出其他相应的改变或调整，而这些改变和调整都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种光通讯模块，其特征在于，包括：
电路板；
光信号发射器，设置于上述电路板上，且具有一发光元件；
光纤，直接连接于上述发光元件；以及
光纤连接器，连接于上述光纤，
其中上述发光元件用以发射光束进入上述光纤。
2.如权利要求1所述的光通讯模块，其特征在于，上述电路板包括绝缘基板以及设置于上述绝缘基板上的电路层，上述光信号发射器经由黏胶固定于上述绝缘基板，且上述光信号发射器经由导线电性连接于上述电路层。
3.如权利要求1所述的光通讯模块，其特征在于，更包括一壳体，其中上述电路板设置于壳体内，上述电路板的一端穿过上述壳体的侧壁，且上述光纤连接器固定于上述壳体的另一侧壁。
4.如权利要求1所述的光通讯模块，其特征在于，更包括芯片，设置于上述电路板上，其中上述芯片包括控制芯片以及检光芯片，且上述光信号发射器电性连接于上述控制芯片以及上述检光芯片。
5.如权利要求1所述的光通讯模块，其特征在于，上述光纤的一端熔接于上述发光元件的出光面。
6.一种光通讯模块的制作方法，其特征在于，包括：
设置光信号发射器至电路板上；
将光纤直接连接至上述光信号发射器的发光元件；以及
将光纤连接器连接至上述光纤。
7.如权利要求6所述的光通讯模块的制作方法，其特征在于，熔接上述光纤的一端至上述发光元件的出光面。
8.如权利要求6所述的光通讯模块的制作方法，其特征在于，藉由黏胶固定上述光信号发射器至上述电路板的绝缘基板，且藉由导线将上述光信号发射器电性连接于上述电路板的导电层。
9.如权利要求6所述的光通讯模块的制作方法，其特征在于，设置多个芯片至上述电路板，其中上述芯片包括控制芯片以及检光芯片，且上述光信号发射器电性连接于上述控制芯片以及上述检光芯片。
10.如权利要求6所述的光通讯模块的制作方法，其特征在于，将上述电路板设置于壳体内及穿过上述壳体，且将上述光纤连接器固定于上述壳体的侧壁。
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