TW200944857A - Photoelectric conversion module, method for assembling same, and photoelectric information processing device using same - Google Patents

Description

200944857 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於可在安裝於電路基板後固定光纖之光電轉 換模組及其組裝方法以及使用其之光電對應資訊處理機 器。 【先前技術】 隨著LSI間信號之高速化，在利用電子之傳輸中，消除 雜訊、耗電力之增加變得愈來愈困難。因此，有人利用幾 乎無電磁障礙及頻率依存性損耗之光嘗試執行LSI間之傳 輸。例如，日本特開2006_59867號公報曾記載一種具備有 光電轉換元件與插入光纖之導線插入成型套圈之使用於 LSI間之光傳輸之光電轉換聯管箱（光電轉換模組）。在此光 電轉換模組中，不經由透鏡等光學零件而直接光搞合光電 轉換元件與光纖。在此，光電轉換元件係發光元件（例如

Vertical Cavity Surface Emitting Laser:垂直共振腔面射 型雷射（VCSEL))或受光元件。 圖1〇係表示製造此種以往之光電轉換模組之際之樹脂鑄 模時之樹脂之流程之要部平剖面圖。在光電轉換模組1之 製造中，首先，將光電轉換元件9裝載於具有插入光纖（或 光導波路）5之貫通孔（光纖插通孔）7之光套圈3。此際，光 電轉換元件9與光套圈3之電極（未圖示）之連接例如係使用 Au凸塊11之加熱壓接。其次，將光纖5插入光套圈3。藉 此，將光纖5定位於光電轉換元件9。最後，以樹脂（未圖 示）鑄模光套圈3及光電轉換元件9。 139359.doc 200944857 插入光纖5之模組1被安裝於電路基板（未圖示），利用焊 接金屬線連接於光元件驅動IC(驅動器、接收器等）後，將 光套圈3、光電轉換元件9、光元件驅動1C及電路基板一體 地樹脂鑄模。依據模組1 ’由於可將光纖5直接插入連接於 安裝在基板之光套圈3 ’故可期待小型化、低成本化。 但，由於組裝之光纖5之包覆樹脂會因高溫而劣化，故 模組1不能使用熱回流等之高溫加熱安裝在電路基板作為 通常之電子零件。又’在將安裝模組1後之模組（一體鑄模 光電轉換元件、光套圈及電路基板之模組）裝入機器側基 板之際’也由於同樣之理由而不能施行利用高溫加熱之安 襄’成為妨礙光電對應資訊處理機器之量產性之要因。對 此，若省略光纖5之裝配，則鑄模光電轉換元件9、光套圈 3、及電路基板時之樹脂會如圖1〇之箭號線所示，由在光 套圈3之一端面3a開口之光纖插通孔7之開口部〜滲入，造 成其後之光纖5之插入障礙。 專利文獻1 .日本特開2006-59867號公報 【發明内容】 發明所欲解決之問題 本發明之目的在於提供在光套圈安裝於電路基板後，仍 可插入光纖之光電轉換模組及其組裝方法以及使用其之光 電對應資訊處理機器。 解決問題之技術手段 為達成目的，本發明所提供之光電轉換模組係包含：光 套圈，其係貫通形成有光纖插通孔；透明物質，其係堵塞 139359.doc 200944857 光套圈之-端面之光纖插通孔之開口部；光電轉換元件， 其係具有活性層，並以活性層與開口部對置之方式被固定 在-端面；電子零件，其係電性連接光電轉換元件；及電 路基板’其係載置光套圈與電子零件。 . 透明物質也可為透明膜。此情形，較好為：透明膜係包 . +硬層與軟層之雙層構造，軟層被配置於光套圈側。又， 透明物質既可為黏著體，也可為異方性導電膜。 _ 在此等光電轉換模組中，較好為：光套圈之除了光纖插 入口以外之部分係—體地被鑄模樹脂所覆蓋。此情形，較 好為：光套圈在偏離鑄模樹脂之區域具有用於固定光纖的 樹脂注入孔。 另外’在此等光電轉換模組中，較好為：光套圈係具有 脫落防止機構，其係保持插通於光纖插通孔之光纖並防 止其向後脫落。又，在此等光電轉換模組中，較好為：光 纖插通孔之一部分成為收容光纖之彎曲部之撓曲收容空 ❹ 間。 作為本發明之另-態樣所提供之光電轉換模組之組裝方 ’去係包含：以透明物質堵塞光套圈之-端面之光纖插通孔 、 之開口部之步驟；破壞透明物質而將光電轉換元件之凸塊 電性連接於形成於一端面之電極之步驟；將電子零件及光 套圈安裝於裝備有外部電極之電路基板上之步驟，·及將除 了另-端面中之光纖插人口之開口部以外之光套圈、光電 轉換元件及電子零件，與電路基板成_體地以禱模樹脂 加以覆蓋之步驟。 139359.doc 200944857 作為本發明之又另一態樣所提供之光電對應資訊處理 機器係在機器側基板裝載本發明之模組之光電對應資訊處 理機器’且對著已裝載於機器側基板後之模組之光纖插通 孔，插入並組裝切斷之光纖。 發明之效果 依據本發明之模組，可利用透明物質阻止鑄模樹脂由開 口部滲入，在插入光纖前，可將光電轉換元件、光套圈、 电子零件及電路基板一體構成。藉此，可施行光套圈安裝 於電路基板後之光纖之插入、甚至於可施行模組本身安裝 於機器側基板後之光纖之插入。又，可施行插入光纖後之 以往之模組難以做到之使用熱回流等之高溫加熱之對電路 基板及機器側基板之安裝、及安裝後之樹脂鎿模，故可提 高量產性。依據本發明之模組之組裝方法，可獲得可施行 ，纖之後組裝之模組。依據本發明之光t對應資訊處理機 益，可施行使用熱回流等之高溫加熱之對機器側基板之安 裝’故可提高量產性。 【實施方式】 以下，參照圖式，說明本發明之實施型態。圖式係以說 明為目的’並無限定發明之範圍之意圖。在圖式令，為避 免說明之重複，相同符號表示相同之部分。圖式中之比率 未必正確。 光電轉換模組100之側面 面女裝有光套圏33與電 ’形成有外部電極63。 圖1係表示本發明之實施型態之 圖。模組100係在電路基板35之_ 子零件57。在電路基板35之另一面 J39359.doc 200944857 電路基板35之安裝有零件之側之面包含光套圈33之一部分 與電子零件57在内被鑄模樹脂55所覆蓋。模組1 〇〇可由後 方安裝光纖。 電子零件57例如係光元件驅動IC(驅動器、互阻抗放大 • 器等）。電子零件57係經由焊接金屬線65而與光套圈33、 < 電路基板35連接。光套圈33係以含聚酯樹脂、PPS樹脂及 環氧樹脂中之一方之材料所形成。 φ 圖2係光電轉換模組之要部放大圖。在光套圈33之耦 合面43 ’並設有作為複數之電子電路之引出電極49，電極 49係向鄰接於耦合面43之交叉面（圖2之上面）延伸而連續形 成。在光套圈33之耦合面43，裝備有光電轉換元件31。 光電轉換元件3 1例如係VCSEL、光電二極體（pd)。在光 電轉換元件31之耦合面37配置有複數之活性層39。活性層 39係以沿著活性層39配設之複數之Au凸塊41作為連接端 子。光電轉換元件31係將凸塊41連接於電極49而被裝備於 ® 光套圈33。Au凸塊41係利用超音波之壓接而固定於電極 49 〇 在光套圈33之耦合面43，對應於活性層39配置有定位保 持光纖45之複數之光纖插通孔47。光纖插通孔”係在光套 圈33之另一端面48成為光纖插入口 51而開口。 在光套圈33之電極49連接著焊接金屬線65。亦即，電子 零件57係介著光套圈33上之電極49而電性連接於光電轉換 元件31又，插入於光套圈33之光纖插通孔47之光纖45係 光學地連接於光電轉換元件3 1之活性層39。 139359.doc 200944857 在模組100中’光套圈33之開口部52被透明物質61所堵 塞。透明物質61之與開口部52相反側之面密貼於光電轉換 兀件31之耦合面37。藉此’在利用樹脂之鑄模之際，可阻 止來自開口部52之鑄模樹脂55之滲入。藉此，可施行光纖 45之事後裝配，並可施行在事先裝配光纖45之以往之模組 難以做到之使用熱回流等之高溫加熱之模組100之安裝。 又’在模組100中，光套圈33之除了光纖插入口 51以外 之部分53係與光電轉換元件31、電路基板35、及電子零件 57—體地被鑄模樹脂55所覆蓋。因此，可補強光電轉換元 件與光套圈之接合強度，或保護光套圈與電子零件之間之 焊接金屬線，且因在電路基板裝備有外部電極，故在模組 作為零件而裝載於機器側基板後，容易施行光纖之安裝。 在模組1〇〇中，透明物質61係透明膜。透明物質61採用 透明膜時’容易將透明物f 61安裝於開口和。即，若採 用膜時’ ϋ由形成於貼附面之黏著層容易施行附著設置。 又，可利用膜厚度方向之彈性吸收光纖插入組裝時之衝 擊可防止光電轉換元件31之破損。作為透明膜6】之材 質’例如可列舉㈣酸系樹脂、苯乙婦系樹脂、石夕系樹 脂、聚烯烴系樹脂。尤其，石夕系樹脂之耐熱溫度高，即使 是使用於電子安裝之熱回流時之溫度，也不會發生劣化。 又，透明膜全體也可利用黏著體形成。如此—來，也可期 待獲得補強光套圈與光電轉換元件之耦合力之效果。 透明膜61以共通地設在複數光纖插通孔47之各孔為宜。 可利用-個透明臈61—次覆蓋複數光纖插通㈣，組裝作 139359.doc 200944857 業較為容易。 透明膜61以具有回射光雜訊之抑制功能為宜。透明膜61 可作為折射率匹配膜。又，透明膜61未必能夠實現與光纖 45之完全的折射率之一致，故會微量地留下殘留反射。由 • 於透明膜61之折射率高於周圍之空氣，故殘留反射之光會 . 在其界面向内部反射，而被截留於透明膜61内。此殘留反 射光成為回射光，會使VCSEL之雜訊位準上升，在施行非 參常尚速之光傳輸之情形，會成為不穩定性等增加之原因。 為解決此種光截留問題，以在相當於透明膜61之空氣界面 之部分設置光吸收性樹脂為宜。 圖3係光纖45插入後之開口部52附近之一例之放大圖。 在本例中，透明膜6 1係包含硬層66與軟層67之雙層構造， 軟層67被配置於光套圈33側。光纖45切斷時所生之突起69 及凹凸會被軟層67所吸收，可施行光纖45與光電轉換元件 3 1之良好之接合。又，可利用硬層66防止對活性層39等之 ❹傷害。 又，如模組100所示，也可在光套圈33形成樹脂注入孔 59(圖2)，此情形，將樹脂注入孔59鑄模成不被鑄模樹脂55 所覆蓋。藉此’可利用注入樹脂注入孔59之接著劑確實固 ' 定插入裝配在基板安裝後之模組100之光纖45。 圖4係表示光電轉換模組1 〇〇之光套圈之變形例之别面 圖。光套圈33B係具有脫落防止機構71，其係保持插通於 光纖插通孔47之光纖45，並防止光纖45之向後脫落。脫落 防止機構71之一例係由光纖插入口 51之緣向光纖45之插入 139359.doc 200944857 方向突出之複數之彈性可撓爪71a。藉由脫落防止機構 71，利用光纖45插入裝配於基板安裝後之模組1〇〇之脫落 防止機構71阻止向後脫落，僅藉由插入作業，即可簡便地 加已故定。 圖5(a)區域係沿著 ____ 光套圈之另一變形例之剖面圖，（b)區域係垂直地切斷排列 面之剖面圖。光套圈33C係在光纖插通孔47之一部分具有 收容光纖45之彎曲部75之撓曲收容空間73。撓曲收容空間 73可藉由將光纖插通孔47之前端側之一部分擴徑所形成。 將切斷成前端長度略為參差不齊之狀態之複數支光纖（尤 私光纖帶芯線）45同時插入裝配於光套圈3 3 c((a)區域），配 合距離前端最後退位置之光纖45a，即使將全體壓入時， 長長突出之光纖45b之餘長仍可彎曲成為彎曲部乃而被收 容於撓曲收容空間73之（（b)區域），其結果，所有之光纖前 端面與透明膜61都能獲得良好之連接。 圖6係說明光電轉換模組1〇〇之透明物質之變形例之剖面 圖在本例中，透明物質係異方性導電膜心。異方性導 电膜61b係使金屬粒子分散於折射率匹配膜中，利用二個 導體夹住異方性導電膜而加壓·加熱時，導體間之電阻會 '咸夕而具有導通之性質（參照SEI科技評論⑽期頁）。使 用異方性導電_乍為透明物質時，不必使用金凸塊， 斑:面保持相4之電極49之絕緣，—面電性連接電極49 與光電轉換元件3 1。作為金屬物工丄 n 局金屬拉子，尤以針狀鎳奈米粒子 。針狀鎳奈米粒子只要.| 要夕篁，即可確實連結導體之 139359.doc 200944857 間’故以較少之分散量，即可提高透明度。 其次，說明模組100之組裝方法。由圖7(a)區域至（d)區 域分別表示光電轉換模組1〇〇之組裝方法之各步驟之概念 圖°圖8係表示設有多數電極之光套圈一端面之例之立體 圖為了組裝模組100 ’首先’如（a)區域所示’以透明膜 . 61覆盖形成於光套圈33之耦合面43之光纖插通孔47之開口 部52。 ❹ 其次，如（b)區域所示’破壞（貫通）透明膜61而將光電轉 換7G件31之凸塊41電性連接於形成於光套圈33之耦合面43 之電極49。此際’可僅破壞透明膜61之相當部分而將各凸 塊41連接於如圖8所例示之多數之電極49。藉此，可利用 一個透明膜61—次覆蓋耦合面43 ,無必要個別地覆蓋光纖 插通孔47 ’故可改善膜附著設置作業。 其次，如（c)區域所示，至少將電子零件57及光套圈”安 裝於裝備有外部電極63之電路基板35上。安裝電子零件” © 及光套圈33後，以焊接金屬線65連接光套圈33之電極49與 電子零件57之間、電子零件57與電路基板35之端子間。 最後，如（d)區域所示，以鑄模樹脂55與電路基板35成 一體地覆蓋除了另一端面48之光纖插入口 51以外之光套圈 . 33、光電轉換元件31、焊接金屬線65及電子零件57。藉 此，獲得可施行光纖45之事後裝配之模組1〇〇。 在此製造方法中，以透明膜61遮斷樹脂鑄模時流入之光 電轉換元件31與光套圈33之間隙之禱模樹脂^，使其不會 渗入光纖插通孔47。又，破壞透明物質而將凸塊連接於電 139359.doc 200944857 極，故可利用一個透明物質一次覆蓋一端面，無必要個別 地覆蓋光纖插通孔，故可改善作業性。 圖9係表示本發明之實施型態之光電對應資訊處理機器 77之要部側面圖。光電對應資訊處理機器77係將光電轉換 模組100安裝於機器側基板79，介著外部電極63而與機器 側基板7 9上之電路連接。 依據光電對應資訊處理機器77，可對安裝於機器側基板 79後之模組100之光纖插通孔47，插入並組裝切斷之光纖 45。藉此，可施行以往之模組難以做到之使用熱回流等之 ❹ 高溫加熱之對機器側基板79之模組ι〇〇之安裝，可提高量 產性。 如以上所述，依據本發明之光電轉換模組及其組裝方 法，可施行光套圈33安裝於電路基板35後之光纖45之插 入、甚至於可施行模組100本身安裝於機器側基板79後之 光纖45之插入。又，可施行插入光纖45後之以往之模組難 以做到之使用熱回流等之高溫加熱之對電路基板35及機器 側基板79之安裝、及安裝後之樹脂鑄模，故可提高量產 〇 性。 本申請案依據2008年3月26曰申請之曰本專利申請案（特 _ 願2008-08 1786)。其内容併入於此以供參照。 * (產業上之可利用性） 本發明之光電轉換模組可有效利用作為使用於lsi間之 光傳輸之光電轉換模組。 【圖式簡單說明】 139359.doc 12 200944857 圖1係表示本發明之光電轉換模組之實施型態之側面 圖。 圖2係圖1之光電轉換模組之要部放大圖。 圖3係光纖插入後之開口部附近之一例之放大圖。 . 圖4係表示實施型態之光電轉換模組之光套圈之變形例 之剖面圖。 Λ 圖5(a)區域係沿著光纖之排列面切斷實施型態之光電轉 0 漏組之光套圈之另-變形例之剖面圖，賴域係垂直地 切斷排列面之剖面圖。 圖6係說明實施型態之光電轉換模組之透明物質之變形 例之剖面圖。 圖7(a)區域至（d)區域分別係表示模組1 〇〇之組裝方法之 各步驟之概念圖。 圖8係表示設有多數電極之光套圈一端面之例之立體 圖。 〇 圖9係表示本發明之光電對應資訊處理機器之實施型態 之要部側面圖。 • 圖10係表示以往之光模組之樹脂鑄模時之樹脂流程之要 部剖面圖。 * 【主要元件符號說明】 1 ' 100 模組 3、33、33B、33C 光套圈 3a 一端面 5、45、45a、45b 光纖 139359.doc -13- 200944857 7 貫通孔（光纖插通孔） 7a 開口部 9、 31 光電轉換元件 11、 41 Au凸塊 35 電路基板 37、 43 耦合面 39 活性層 47 光纖插通孔 48 另一端面 49 電極 51 光纖插入口 52 開口部 53 光套圈之一部分（不含光纖插入口） 55 鑄模樹脂 57 電子零件 59 樹脂注入孔 61 透明物質（透明膜） 61b 異方性導電膜 63 外部電極 65 焊接金屬線 66 硬層 67 軟層 69 突起 71 脫落防止機構 139359.doc -14- 200944857 71a 彈性可撓爪 73 撓曲收容空間 75 彎曲部 77 光電對應資訊處理機器 79 機器側基板 139359.doc -15-

Claims (1)

1. 200944857 七、申請專利範圍： 1· 一種光電轉換模組，其係包含： 光套圈，其係貫通形成有光纖插通孔； 透明物質，#係堵塞前述光套圈之一端面中之前述光 . 纖插通孔之開口部； . 、光電轉換兀件’其係具有活性層，並以前述活性層與 前2開口部對置之方式被安裝在前述一端面； /、 ❿ 電子零件，其係電性連接前述光電轉換元件；及 電路基板，其係載置前述光套圈與前述電子零件。 2.如請求们之光電轉換模組，其中前述透明物質係透明 膜。 3·如請求項2之光電轉換模組，其中前述透明膜係包含硬 層/、軟層之雙層構造，前述軟層係配置於光套圈側。 4·如請求項1至3中任-項之光電轉換模組，其中 前述透明物質係黏著體。 ❹5_如請求…之光電轉換模組，其中前述透明物質係異方 性導電膜。 6.如請求項1至5中任—话+ + & ^ τ 項之先電轉換模組，其中前述光套 圈之除了光纖插；ν σ Α 卜之部分係一體地由鋒模樹脂所 7. 如請求項6之光電轉換模組， 述禱模樹脂之區域具有用於固 8. 其中前述光套圈在偏離前 定光纖的樹脂注入孔。 如請求項1至7中任—項 圈係具有脫落防止機構 之光電轉換模組，其中前述光套 ’其係保持插通於前述光纖插通 139359.doc 200944857 孔之光纖，並防止其向後脫落。 9. 如請求項^以壬一項之光電轉換模組，其中前述光纖 插通孔之一部分成為收容光纖之彎曲部之撓曲收容空 間。 二 10. —種光電轉換模組之組裝方法，其係包含以下步驟： 以透明物質堵塞光套圈之一端面中之光纖插通孔之開 口部； 破壞前述透明物質而將光電轉換元件之凸塊電性連接 於形成於前述一端面之電極； 將電子零件及前述光套圈安裝於裝備有外部電極之 路基板上；及 將除了另一端面中之光纖插入口之開口部以外之前述 光套圈、前述光電轉換元件、及前述電 23 φ 丁兴刖迷 電路基板成一體地以鑄模樹脂加以覆蓋。 11. -種光電對應資訊處理機器，其係在機器側基板 如請求項1至9中任一項之模組者； 、且對著已裝載於前述機H側基板之前述模組之前述光 纖插通孔，插入並組裝切斷之光纖。 139359.doc