TW201307926A - 具共同傾斜表面之光學插入元件 - Google Patents

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Abstract

一種插入元件100，包含複數個光學導管501，其各具有一光軸105；一基板101，定義具有一終端部109之複數個溝槽102，各光學導管501係置於一單一溝槽102中；以及一共同傾斜表面104，於終端部109處橫越於兩個以上的溝槽102，在該兩個以上的溝槽102中的光學導管501之光軸105近側處的傾斜表面104的至少一部分係具反射性；以及一或多個光學構件502，置於傾斜表面104上方，光學構件502與光學導管501係藉由傾斜表面104而光學耦合。

Description

具共同傾斜表面之光學插入元件
本文標的一般係與光纖基材有關，且更特定地，係與具有一共同反射表面以使光學構件(例如光電元件)與光學導管(例如光纖)光學耦合之一插入元件有關。
光學傳送系統包括光學次組件以傳送及/或接收光學訊號。光學次組件一般係包含一插入元件。在本文中，用語「插入元件」係作為基材供光學、光電與電氣構件之用，並提供互連以使光學/光電/電氣構件光學及/或電氣互連。舉例而言，一般的插入元件係包含一基材(例如矽基材)，其具有形成於其中的一或多個溝槽以鎖固一光纖。傳統的溝槽係藉由對基材進行濕式蝕刻而形成為一「V」字型，以包括兩個側壁，其使該光纖沿其長度而固定。插入元件也包含一光學構件，例如一光電元件(optoelectric device，OED)，且基材係固持纖材與光學構件而用此種方式使這兩者光學耦合。
一般而言，插入元件也包含一反射表面，用於使纖材或波導光學耦合於該光學構件。亦即，一般而言，纖材係與基材平行而置於上述溝槽中，同時OEDs的光軸一般係垂直於基材。因此，需要一傾斜表面以使在纖材/波導與OED的垂直光軸之間的光偏折。
有數種方式可以提供上述之反射表面。舉例而言，在美國專利申請號12/510,954(藉由引用形式而併入本 文)中，傾斜表面並不在基材上，而是定義在纖材的端部上。該申請認為濕式蝕刻技術未能提供最佳角度以於垂直軸之間反射光線；亦即，在矽中之濕式蝕刻會產生54.7°之角度，而非最佳的45°角。因此，美國專利申請號12/510,954並非在基材中定義傾斜表面，而是揭露一種使纖材的端面最佳化以提供傾斜表面之技術。在一替代方式中，申請號13,013,402(藉由引用形式併入本文)揭露了利用乾式蝕刻而在基材中形成一45°表面，藉以簡化纖材的端面。由乾式蝕刻所得之角度並不限於晶體的結晶結構。一旦在基材上定義了刻面，即可利用習知技術來進行金屬塗佈或呈現反射性。
尚待解決的一個問題為使用塗有一反射材料的一共同傾斜表面來耦合在光學導管(例如纖材或波導)與光學構件(例如OEDs之陣列)之間的光，以達成規模經濟與整個纖材通道間的一致性。
解決方式係藉由提供一插入元件而提供，該插入元件係作用為一基材，用於鎖固光學及/或光電構件，同時提供一共同傾斜表面以使多個光學導管與光學耦合於多個光學構件。橫跨該等溝槽而加工一共同傾斜表面，因而該等溝槽的終端部係可在一個直接執行步驟中形成為具有一傾斜表面。藉由在一個步驟中加工出橫跨該等溝槽之一共同傾斜表面，即可達成規模經濟，且在不同的傾斜表面間係存在實質的連續性。在一具體實施例 中，是在從形成有傾斜表面的晶圓切割出基板之前先在基板中定義出傾斜表面。在此一具體實施例中，切割輪不僅是切割橫跨於在基板上的溝槽間，也在一個處理步驟中切割橫跨於不同基板的溝槽間。
插入元件包含一可配置之傾斜表面，以使纖材光學耦合於一光學構件。在一具體實施例中，該插入元件係包含一基板，其具有(a)具有一終端部之複數個溝槽，各光學導管係置於一單一溝槽中；以及(b)一共同傾斜表面，其於該終端部處橫越兩個以上的該等溝槽，該傾斜表面的至少一部分係經處理以具反射性。
本發明之另一構想為一種次組件，包含與一光學構件及纖材整合之插入元件。在一具體實施例中，該次組件包含：(a)複數個光學導管，各具有一光軸；(b)一基板，定義具有一終端部之複數個溝槽，各光學導管係置於一單一溝槽中；(c)一共同傾斜表面，於該終端部處橫越兩個以上的該等溝槽，在該兩個以上的溝槽中之該等光學導管的光軸近側的該傾斜表面的至少一部分係經處理而具反射性；以及(d)一或多個光學構件，係置於該傾斜表面上方，該等光學構件與該等光學導管係藉由該傾斜表面而光學耦合。
本發明之另一構想為一該插入元件的製備程序。在一具體實施例中，該程序包含：(a)在一基板中蝕刻溝槽以容置一光學導管，該等溝槽在該基板中係定義了一終端部；以及(b)在該等溝槽的終端部處橫跨兩個以上的該等溝槽而加工出一傾斜表面。
參閱第一圖至第四圖，其說明了本發明之一光學插入元件100的一具體實施例。光學插入元件100包含一基板101，其具有一上平坦表面107以及至少一溝槽102，該等溝槽102係定義於該上平坦表面107中，且自基板101的一邊緣106延伸至一終端部109。終端部109包含一共同傾斜表面104，在此一具體實施例中，其係垂直於溝槽102。共同傾斜表面104係橫越兩個以上的該等溝槽102。在此一特定具體實施例中，傾斜表面104係橫越插入元件100的所有溝槽。在傾斜表面104的至少一部分201上係沉積有一反射性塗層。這些元件中的每一者以及部分替代具體實施例係進一步說明如下。
插入元件的一個主要功能在於提供一基板或主幹來支撐及鎖固纖材、光學構件以及支援電路。為此，其應包含一剛性材料，該剛性材料係可經蝕刻或加工以定義出溝槽，且具熱穩定性，適合被加熱至迴焊應用中的典型溫度。適當材料的實例包括了具結晶型態之元素材料、聚合材料、玻璃、陶瓷(亦即金屬或半金屬的氧化物、氮化物、碳化物、硼化物與矽化物、及其組合)、石英與金屬。
在一具體實施例中，溝槽的平行側壁202(第二圖)係使光學導管固持定位。(雖然是繪示與說明單一纖材應用，但應知本發明並不限於單一纖材應用，也可應用 於纖材陣列、條帶纖材、以及平面波導。)側壁可為傳統V型溝槽的壁部，或是可垂直於上平坦表面而形成為更接近於U型溝槽。可使用濕式或乾式蝕刻來形成溝槽；雖然乾式蝕科係可用以形成任何側壁型態，因為此蝕刻程序與基板的結晶結構無關。
本發明的一個重要構想為該共同傾斜表面係橫跨兩個以上的溝槽。如上所述，濕式蝕刻一傾斜表面係受該基板的結晶型態所限制，因此一般僅能產生某些角度。舉例而言，在矽基板中，傳統的濕式蝕刻將產生壁部斜率為54.7°之一V型溝槽，如上述說明者。雖然乾式蝕刻不受該基板的結晶型態限制且基本上可蝕刻出任何角度，但申請人係已發現溝槽與傾斜表面的交錯處會出現化合物角度，這對於乾式蝕刻而言是有問題的。換言之，在傾斜表面與溝槽之接面處的該化合物角度是無法利用乾式蝕刻技術直接進行蝕刻的。申請人已經藉由對傾斜表面使用加工方式(而非蝕刻方式)來克服這個問題。如關於第六a圖至第六c圖以及第七a圖至第七c圖中而更完整說明者，一共同傾斜表面係加工為橫跨該等溝槽，因此溝槽的終端部係可在一個直接執行步驟中就形成為具有傾斜表面的形式。
因為加工並不受下方基板的結晶結構所限制或控制，其即可用於產生具有任何所需角度之一共同傾斜表面。因此，在一具體實施例中，傾斜表面104係具有一最佳角度，以於光學構件與纖材芯部間產生有效的光學耦合。一般而言，雖非必要，當纖材的光軸與光學構件 間呈直角時，此一角度將約為45°角。
該傾斜表面的至少一部分201(第二圖)係經處理以使其具反射性。因為此共同傾斜表面104係橫跨多個溝槽，因此只有沿著光學導管的光軸105的部分需要被處理為具反射性。然而，在某些具體實施例中，處理整個傾斜表面104以使其具有反射性是更簡單或具成本效益的。在一具體實施例中，處理該表面係包含了對其塗佈一金屬或該領域中習知的其他反射性材料。合適的反射性材料包括例如金、銀、鋁與介電質。可使用習知技術來將這些材料沉積在刻面上，包括蒸鍍、濺鍍、以及氣相沉積。
參閱第四圖，其說明一溝槽102之一終端部109的一橫截面圖。在此具體實施例中，階部401係恰形成於傾斜表面104下方，此階部係以不同方式形成，然其最主要是由對該傾斜表面加工而直接形成，因此其下邊緣402係位於光軸105下方、但在溝槽102的底部403上方，如圖所示。此階部401係用於作為纖材的終止部，以增進其於溝槽102中之軸向定位/對準，如下文所述。
參閱第五圖，其說明一組裝之插入元件500的一截面圖。如圖所示，插入元件500包含基板101，在基板101的上表面107上定義有多個溝槽102。在各溝槽102中係置有具一光軸105之一光學導管501。一共同傾斜表面104係橫越兩個以上的溝槽。在光軸105處之至少一部分傾斜表面係經處理以具反射性。在基板101的上表面107上具有焊墊103，在焊墊103上係置有多個光 學構件，在此一特定具體實施例中，這些光學構件為OEDs 502。OEDs係經由焊墊而連接至基板101中的傳導線跡506，其接著係連接至基板101上的積體電路(未示)以驅動OEDs 502。如圖所示，光學導管501係沿著一光學路徑507而藉由一反射性傾斜表面104光學耦合至OED 502。
雖然在第五圖的具體實施例中係繪示一光纖，但應知也可可使用任何光學導管。適當的光學導管包括例如分離式纖材、條帶纖材、以及平面波導。這類平面波導的使用為習知，且係說明於例如美國專利申請案號13/017,668中(藉由引用形式而併入本文)。
在某些具體實施例中，在某些應用中較佳是要減少光學導管與共同傾斜表面之間的空氣間隙，以提升光學耦合的效率。可以不同方式達到減少空氣間隙。舉例而言，在一具體實施例中，纖材端面係形成為與傾斜表面104相符。因此，在一具體實施例中，纖材端面係配置以具有與傾斜表面104的角度相同之角度。(在某些應用中需要進一步為附加的光學性能及/或被動式對準而調整纖材端面。舉例而言，可對第一匹配刻面的任一側部上的纖材端面加入側部刻面，以增進光學耦合(例如見美國專利申請號12/510,954)。)
雖然在纖材的第一匹配面與終端部之間的傾斜表面間需要實體接觸(但非必須)，在某些應用中則需要一個空間來增進製造能力。舉例而言，參閱第五圖，其說明本發明之插入元件的一個具體實施例，其中纖材501 具有一未調整之端面508。換言之，端面係垂直於纖材。相較於經調整之纖材端面，此一具體實施例係提供了某些優勢。特別是，與光軸正交之端面係相對地易於製造，且可利用標準機械切削或雷射切削技術來製備。此外，垂直的未經調整之端面係使其本身可進行被動式軸向對準。更具體而言，如第五圖所示，纖材501係置於溝槽102中，使得未調整之纖材端面508係鄰接階部401，以使纖材在插入元件中軸向對準。除可因未調整之纖材端面508而增進製造能力，以及因階部401鄰接纖材端面508所致之良好軸向對準性外，第五圖的具體實施例也具有在纖材端面508與傾斜表面104之間具相對為短的光學路徑507之優點，這是因為傾斜表面的下方部分被溝槽102截斷之故。亦即，藉由在溝槽102的底部上方加工共同傾斜表面104，纖材的芯部即可更接近傾斜表面。縮短的光學路徑係可減少光線散射，並因而增進光學耦合。因此，如第五圖所示之溝槽與傾斜表面的配置不只產生了一階部以供纖材在溝槽中之軸向定位，同時也縮短了傾斜表面，而使纖材的芯部更靠近傾斜表面。
然而，應瞭解到由於在未調整之端面508與傾斜表面104之間有空氣間隙的存在，因此光學性能仍會某程度受到影響。然而，此間隙中係可填充一光學參數匹配之透明膠或類似物質，以增進或提昇纖材501與置於溝槽102的終端部109上方之OED 502之間的光學耦合。
纖材可以各種習知方式鎖固至溝槽。舉例而言，纖 材係經金屬化並經焊錫定位，或是其可膠黏定位。在一具體實施例中，可使用一UV-固化之光學透明黏著劑來將纖材鎖固於溝槽中。此方式為可降低反射損耗(Fresnel losses)的較佳方式，因為在光學構件、溝槽的終端部、以及纖材端面之間的任何間隙都會填有光學透明黏著劑。
光學構件係為可光學耦合至纖材的任何習知構件。光學構件可為例如(a)一被動構件，其並不將光能轉換為另一形式，且其並不改變狀態(例如纖材、透鏡、塞取式濾波器(add/drop filters)、陣列式波導光柵(arrayed waveguide gratings，AWGs)、漸變式折射率(GRIN)透鏡、分光器/耦合器、平面波導或衰減器)；(b)一OED，其可轉換光能與電能(例如雷射，如垂直腔式表面發射雷射(vertical cavity surface emitting laser，VCSEL)、雙通道之平面隱藏式異質結構(double channel planar buried，DC-PBH)、隱藏式彎月雷射(buried crescent，BC)、分佈式反饋(distributed feedback，DFB)、分佈式布拉格反射鏡(distributed feedback，DBR)；發光二極體(light-emitting diodes，LEDs)，如表面發光之LED(surface emitting LED，SLED)、邊緣發光之LED(edge emitting LED，ELED)、超亮二極體(super luminescent diode，SLD)；以及光電二極體，如PIN(P Intrinsic N)與雪崩光電二極體(avalanche photodiode，APD))；或(c)一複合式元件，其並不將光能轉換為另一形式，但會回應一控制訊號而改變狀態(例如切換器、 調變器、衰減器與可調式濾波器)。應知光學構件可為一單一分離元件、或其亦可組裝或整合為一元件陣列。
光學構件具有至少一光軸，光線係沿其而傳播至光學構件或自光學構件傳播。因為光學構件係置於纖材上方，且藉由插入元件中所限定之反射性傾斜表面的效能而與其光學耦合，一般而言(但非必須)，光軸係本質上垂直於平坦表面。應瞭解光學構件並不限於單一光軸。舉例而言，在第五圖所示具體實施例中，光學構件是一VCSEL陣列或一PIN陣列，其中光學構件係具有多個光軸。
插入元件也可具有電路(電氣/光學)以提供需要的互連來支援光學構件。舉例而言，參閱第一圖，插入元件100包含用於電氣連接一OED之焊墊103以及用於電氣連接一積體電路之焊墊108。焊墊103與108係利用電氣線跡(未示以求簡化)而互連。此外，其他線跡(同樣的，未示以求簡化)係沿著插入元件100的周徑而電氣連接積體電路與基板連通柱(未示)。基板連通柱接著即透過接觸墊而使插入元件與較高層之撓性電路或印刷電路板電氣相接，這是一種習知技術。
本發明之插入元件也包含用於被動對準纖材與光學構件之特徵結構。與光學組件製造(特別是提供高整合程度之系統)相關的一個基本技術挑戰為構件的光學對準。其係特別可用於自由空間、互連之光學系統，其中分離的光學構件係整合於一共同固定系統上而達精確的容限度(一般為次十微米至次微米之範圍)，分離 的光學構件為例如主動元件(如半導體雷射)、被動元件(如濾波器)、及/或微光機電系統(micro-optical electromechanical systems，MOEMS)(如可調式濾波器與切換器)。
一般有兩種對準方式來對準光學構件：主動式與被動式。在被動式對準中，定位或對準特徵結構一般係直接製造在構件上、以及在固定構件的平台上。接著利用對準特徵結構將構件置放在平台上並使其固定定位。在主動式對準中，光學構件係位於平台上，但是在對其固定之前，一光學訊號係傳送通過構件，同時操縱構件以提供最佳光學性能。一旦達到最佳光學性能，構件即被固定至平台。雖然主動式對準比被動式對準更為精確，但被動式對準係有助於高速、高容量之自動製造，因而為較佳。然而，要利用被動式對準來進行在所有三軸中的光學對準是非常困難的，特別是在需要額外的良好對準性時。然而，使用被動式對準在沿著兩軸、或甚至一軸上達到可接受的對準性係可明顯降低製造時間與成本，因此主動式對準僅需用於剩餘的軸或用於微調。
本發明之插入元件可具有數個特徵結構，以促進纖材及/或光學構件的被動式對準。舉例而言，如上所述，為幫助纖材在插入元件中的被動式對準，在一具體實施例中，終端部109係定義了一階部405，以使光纖在溝槽102中軸向對準。在一具體實施例中，插入元件也具有基準以促進光學構件502的被動式對準，使得其各光軸係對準於其各別光學路徑507。基準(fiducials)可為 用於光學構件之被動式對準的任何結構或標記。可使用各式各樣的基準。在一具體實施例中，係於一迴焊操作中使用接觸墊之一圖樣來被動對準光學構件。具體而言，光學構件在其底部上係設有一特定圖樣之接觸墊，插入元件則在其上平坦表面上具有相同圖樣。然後利用習知的拾放技術而以粗略對準方式將光學構件置放在墊片上。接著當迴焊組件而使接觸墊的表面張力帶動光學構件的圖樣對準於插入元件的圖樣上方時，即可達到在插入元件與光學構件間之對準，藉以使光學構件相對於插入元件的溝槽而精確定位。此機制係屬習知，且已揭露於例如美國專利號7,511,258中，在此係藉由引用形式而併入本文。
在另一具體實施例中，而非或除接觸墊以外，係使用在插入元件上的其他基準來促進被動式對準。舉例而言，基準為自平坦表面突出之實體結構，其提供一定位表面，光學構件的邊緣會接抵該定位表面而正確地定位於插入元件上。或者是，基準可為標記，其利用一商用超高精確度晶粒接合設備(例如一休斯微技術股份有限公司(Suss MicroTec)設備)而使光學構件在插入元件上進行可視性對準(例如見美國專利號7,511,258)。
此外，也可使用基準與接觸墊之組合。舉例而言，接觸墊係用以拉動光學構件而與插入元件的高起基準接觸。該領域技術人士也可基於本文教示而得知其他的對準技術。
因此，本發明之插入元件可具有用於光學耦合一光 學構件與一纖材之一或多個特徵結構、用於提供纖材及/或光學構件之被動式對準的特徵結構、以及用於互連光學構件與所需電路和用於使插入元件與較高層撓性電路或印刷電路板相接之連接。
參閱第六a圖，其說明本發明之用於形成一共同傾斜表面與一插入元件之方法的一具體實施例。具體而言，係使用一切割輪601(其一般係用於自晶圓切割出矽晶片)來定義共同傾斜表面104與基板101。在一具體實施例中，該程序係包含使切割輪601相對於基板101而移動，因此其係橫跨於溝槽102的終端部，如第六a圖所示。在第六a圖的具體實施例中，切割輪601的邊緣602為直角，如第六b圖所細部顯示者。因此，為了在基板101中形成一45°之刻面，切割輪601係相對於基板101而保持為45°，使得邊緣602(詳細示於第六c圖中)可於基板101中加工出彼此間呈直角的兩個刻面603、604。在此一具體實施例中，刻面604為第一圖中所示之傾斜表面104。
參閱第七a圖，其繪示了用於在基板101中加工出共同傾斜表面的方法之一替代具體實施例。在此一具體實施例中，切割輪701的邊緣702係經倒角為約45°。因為邊緣702係經倒角，因此當移動於溝槽間以定義出傾斜表面104時，切割輪701即無須相對於基板101而固定為45°(如第六b圖中所示)，而是可保持為實質垂直於基板。在第六b圖中，說明了切割輪701的倒角邊緣702的一具體實施例。在此具體實施例中，切割輪於 兩側部上都經倒角而形成一點。此型態導致在基板中會定義出彼此實質垂直的兩個刻面703、704。在此具體實施例中，刻面704係一共同傾斜表面。參閱第七c圖，其說明了倒角之切割輪701的一替代具體實施例，其中僅存在一個45°之倒角，因此，基板中的刻面703a與704並非彼此垂直，而是呈一45°角。同樣的，在此具體實施例中，刻面704為共同傾斜表面。
第六c圖、第七b圖與第七c圖說明了本發明之加工技術的替代具體實施例，然應知該領域技術人士在本文教示下亦可得知用於在插入元件的基板中加工出一45°之傾斜表面的其他技術。
藉由在一個步驟中加工橫跨溝槽的一共同傾斜表面，即可實現規模經濟並可實質保證不同傾斜表面間的連續性。在一具體實施例中，是在從形成有傾斜表面的晶圓切割出基板之前先在基板中定義出傾斜表面。在此一具體實施例中，切割輪不僅是在一個步驟中橫跨一基板上的溝槽而進行切割，也可橫跨不同基板上的溝槽而進行切割。同樣的，其同樣達成規模經濟並降低成本，同時具有於基板中產生傾斜表面之一致性。
加工一共同傾斜表面不只可允許大量生產，且在一具體實施例中，本發明之插入元件亦具有其他特徵而使其本身經濟性且有高度可再現製造性。特別是，通常大部分都不是僅在一些或甚至單一光微影步驟中就可以晶圓等級來定義所有的關鍵對準關係。具體而言，用於固持纖材與接觸墊以電氣連接並提供光學構件之被動 式對準的溝槽位置係在一單一遮蔽步驟中定義。此外，在一具體實施例中，在各構件之間的光學/電氣互連係在一單一遮蔽步驟中定義。舉例而言，用於互連光學構件之接觸墊與電氣驅動器電路之接觸墊的各種線跡、以及在驅動器電路與基板連通柱之間的線跡係在一單一遮蔽步驟中定義。在一具體實施例中，甚至是在相同的遮蔽步驟中定義插入元件的邊緣。換言之，第一圖所示之插入元件的各邊緣120為蝕刻於晶圓中的溝槽的一半。晶圓係於各溝槽的底部簡易區分而形成邊緣。以此方式，即可在一單一步驟中可精確控制從插入元件的邊緣120到關鍵特徵結構(例如溝槽102)之間的距離，藉以消除建置容限以及簡化插入元件之組裝製造。
也可以以晶圓等級來執行蝕刻。在一具體實施例中，插入元件的溝槽與邊緣都是以晶圓等級來定義與蝕刻。藉由在相同的光微影程序中蝕刻出這些特徵結構，即可實現其他經濟效益。雖然是使用單一蝕刻程序，但在某些情況下，兩次以上的蝕刻程序是有助益的。
從上述說明即可明顯得知本發明之插入元件組件係提供了比傳統插入元件配置更顯著之優勢，例如較低的成本以及製造上的簡易性，且相對在可產生光學耦合的匹配構件類型上具有增進之多樣性。還可得知插入元件組件的其他優勢。
100‧‧‧插入元件
101‧‧‧基板
102‧‧‧溝槽
103‧‧‧焊墊
104‧‧‧傾斜表面
105‧‧‧光軸
106‧‧‧邊緣
107‧‧‧上平坦表面
108‧‧‧焊墊
109‧‧‧終端部
120‧‧‧邊緣
201‧‧‧部分
202‧‧‧側壁
401‧‧‧階部
402‧‧‧下邊緣
403‧‧‧底部
405‧‧‧階部
500‧‧‧插入元件
501‧‧‧光學導管，纖材
502‧‧‧光電元件
506‧‧‧傳導線跡
507‧‧‧光學路徑
508‧‧‧纖材端面
601‧‧‧切割輪
602‧‧‧邊緣
603‧‧‧刻面
604‧‧‧刻面
701‧‧‧切割輪
702‧‧‧邊緣
702a‧‧‧邊緣
703‧‧‧刻面
703a‧‧‧刻面
704‧‧‧刻面
現將藉由示例方式，參照如附圖式來說明本發明， 其中：第一圖顯示本發明之一插入元件。
第二圖顯示第一圖之插入元件的溝槽之一細部圖。
第三圖顯示第二圖之溝槽的一終端部之一細部圖。
第四圖顯示第三圖所示溝槽的終端部之一側視圖。
第五圖顯示了與一光學導管及一光電元件(OED)結合之第一圖所示插入元件的一橫截面圖。
第六a圖顯示利用一切割輪來加工第一圖之基板的傾斜表面之一具體實施例。
第六b圖顯示如第六a圖所示之加工步驟的一側視圖。
第六c圖顯示如第六b圖所示之切割輪的邊緣之一細部圖。
第七a圖顯示一倒角之切割輪的一替代具體實施例。
第七b圖顯示在該倒角之切割輪切割至一基板中時的細部側視圖。
第七c圖顯示該倒角之切割輪切割至一基板中之一替代具體實施例。
100‧‧‧插入元件
101‧‧‧基板
102‧‧‧溝槽
103‧‧‧焊墊
104‧‧‧傾斜表面
105‧‧‧光軸
106‧‧‧邊緣
107‧‧‧上平坦表面
108‧‧‧焊墊
109‧‧‧終端部
120‧‧‧邊緣

Claims (11)

  1. 一種插入元件100，包含：複數個光學導管501，各具有一光軸105；一基板101，定義具有一終端部109之複數個溝槽102，各光學導管501係置於一單一溝槽102中；以及一共同傾斜表面104，於該終端部109處橫越於兩個以上的該等溝槽102，在該兩個以上的該等溝槽102中的該等光學導管501之該光軸105近側處的該傾斜表面104的至少一部分係具反射性；以及一或多個光學構件502，置於該傾斜表面104上方，該等光學構件502與該等光學導管501係藉由該傾斜表面104而光學耦合。
  2. 如申請專利範圍第1項之插入元件100，其中該傾斜表面104係橫越於所有該等溝槽102。
  3. 如申請專利範圍第1項之插入元件100，其中該傾斜表面104具有各光學導管501之一分離反射表面。
  4. 如申請專利範圍第1項之插入元件100，其中該傾斜表面104具有所有光學導管501之一共同反射表面。
  5. 如申請專利範圍第1項之插入元件100，其中該插入元件100具有兩個平行邊緣，且該傾斜表面104係沿伸橫跨該等邊緣。
  6. 如申請專利範圍第1項之插入元件100，其中該等光學構件502中其一係對應於各光學導管501。
  7. 如申請專利範圍第1項之插入元件100，其中該光學 導管501為纖材。
  8. 如申請專利範圍第7項之插入元件100，其中該纖材501具有一垂直端面508。
  9. 如申請專利範圍第8項之插入元件100，更包含在該溝槽102的該底部與該傾斜表面104的該下邊緣之間之一階部401，該階部401提供了一定位表面，該光學導管501的該端面506係齊抵該定位表面而使該端部506相對與該傾斜表面104鄰近以軸向對準。
  10. 如申請專利範圍第1項的插入元件100，其中該等光學構件502為光電元件(OEDs)。
  11. 如申請專利範圍第1項的插入元件100，其中該等溝槽102為V型溝槽。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI578047B (zh) * 2013-03-15 2017-04-11 鴻海精密工業股份有限公司 光電兩用連接器

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6052048B2 (ja) * 2013-05-07 2016-12-27 日立金属株式会社 光配線基板、光配線基板の製造方法、及び光モジュール
JP2016004224A (ja) * 2014-06-19 2016-01-12 富士通株式会社 光学モジュール、光学モジュールの製造方法及び光学装置
US9798088B2 (en) * 2015-11-05 2017-10-24 Globalfoundries Inc. Barrier structures for underfill blockout regions
US9772458B1 (en) * 2016-09-12 2017-09-26 Yottahn, Inc. Optical module for optical fibers and method of manufacturing the same
US10782468B2 (en) 2016-10-13 2020-09-22 Stmicroelectronics Sa Method for manufacturing an optical device
JP2020134638A (ja) * 2019-02-15 2020-08-31 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 光モジュールの実装構造体
US10992103B1 (en) * 2019-12-02 2021-04-27 Sharp Fukuyama Laser Co., Ltd. Laser device

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2612301B1 (fr) * 1987-03-12 1991-08-23 Corning Glass Works Composant optique integre et sa fabrication
DE3904172A1 (de) * 1989-02-11 1990-08-16 Wabco Westinghouse Fahrzeug Ventillamelle
JPH05303028A (ja) * 1992-04-24 1993-11-16 Fujitsu Ltd 光ファイバアレイ用光反射器
US5896481A (en) * 1997-05-30 1999-04-20 The Boeing Company Optical subassembly with a groove for aligning an optical device with an optical fiber
IT1308402B1 (it) 1999-03-03 2001-12-17 Cselt Centro Studi Lab Telecom Procedimento e dispositivo per accoppiare fibre ottiche e componentioptoelettronici.
US6748131B2 (en) * 2000-05-19 2004-06-08 Shipley Company, L.L.C. Optical waveguide devices and methods of fabricating the same
EP1629516B1 (en) 2002-07-03 2010-06-23 Tyco Electronics Corporation True position bench
JP4012785B2 (ja) * 2002-08-27 2007-11-21 日本板硝子株式会社 光接続装置
KR100476314B1 (ko) 2002-10-25 2005-03-15 한국전자통신연구원 실리콘 광벤치를 이용한 광송신 모듈
JP3795869B2 (ja) * 2003-02-18 2006-07-12 株式会社東芝 光モジュール
US6828606B2 (en) * 2003-04-15 2004-12-07 Fujitsu Limited Substrate with embedded free space optical interconnects
US6955481B2 (en) * 2003-09-17 2005-10-18 International Business Machines Corporation Method and apparatus for providing parallel optoelectronic communication with an electronic device
KR20050076742A (ko) * 2004-01-22 2005-07-27 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 광전송로 기판의 제조방법, 광전송로 기판, 광전송로내장기판, 광전송로 내장기판의 제조방법 및 데이터처리장치
US7306378B2 (en) 2004-05-06 2007-12-11 Intel Corporation Method and apparatus providing an electrical-optical coupler
WO2006088859A2 (en) * 2005-02-16 2006-08-24 Applied Materials, Inc. Optical coupling to ic chip
JP2007025382A (ja) * 2005-07-19 2007-02-01 Sony Corp 光導波路、光導波路の製造方法及び光導波路モジュール
JP2008122756A (ja) * 2006-11-14 2008-05-29 Ngk Spark Plug Co Ltd 光素子用基板
KR100871252B1 (ko) * 2007-01-19 2008-11-28 삼성전자주식회사 광섬유를 이용한 광/전기 배선을 갖는 연성 인쇄회로기판
JP5226488B2 (ja) 2008-12-05 2013-07-03 浜松ホトニクス株式会社 光素子モジュールの製造方法
CN101520530B (zh) 2009-03-26 2012-07-18 武汉电信器件有限公司 新型侧向耦合光纤构件及其加工方法
JP5378172B2 (ja) * 2009-11-25 2013-12-25 パナソニック株式会社 光導波路コアの製造方法、光導波路の製造方法、光導波路、及び光電気複合配線板

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI578047B (zh) * 2013-03-15 2017-04-11 鴻海精密工業股份有限公司 光電兩用連接器

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Publication number Publication date
WO2013003512A3 (en) 2013-03-14
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JP2014522999A (ja) 2014-09-08
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