TW201709547A - 光電模組及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

光電模組及其製造方法，其方法包含：提供一中介層基底，其同一表面上包含一第一凹槽與一第二凹槽；於該第一凹槽中與該第二凹槽中填充一接合材料層； 將一第一光電元件置放在該第一凹槽中並透過該接合材料層接合至該中介層基底；以及將一第二光電元件置放在該第二凹槽中並透過該接合材料層接合至該中介層基底，而完成之光電模組中該第一光電元件的一側面可發出或通過一光信號，該第二光電元件之一側面係朝向於該第一光電元件的該側面，該第二光電元件可用以耦合接收該第一光電元件的該側面所發出或通過之該光信號。

Description

光電模組及其製造方法
本案係為一種 光電模組及其製造方法，尤指可應用於半導體製程中的光電模組及其製造方法。
隨著網際網路與行動通訊的快速發展，大量資料傳輸的需求也隨之到來，而透過電子信號來進行資料傳輸，其速度似乎已達瓶頸，因此在資料傳輸的骨幹上運用光信號來進行資料傳輸已成未來的趨勢。請參見圖1，其係光發射接收器的習知功能方塊示圖， 光發射接收器1 中經由等化模組(Eq u a l i z a t ionmo d u l e )11 來降低電子信號的衰減（ a t t en u a tion ） 與抖動（ j i t t e r ）， 然後電子信號再透過由雷射驅動器（La s e r Dr iv e r ）120、雷射光源121、監視用檢光器（MPD，Mo ni t o r Ph otoDio d e ）122與自動增益控制器(Aut oma t i c Ga i n Con t rol l e r ;AGC) 12 3所構成的光傳送器12的轉換來產生帶有大量資訊的光信號，光信號經由光纖13被傳送到光接收器14， 而光接收器14主要由光偵測器1 41 、轉阻放大器1 42 （Tr an s Imp e d e n c e Amp l i f i e r , 簡稱TIA） 、時脈及資料回復電路（Cl o ck an d Da t a Re c ov e r y, 簡稱CDR） 1 43 以及預加強(Pr e - emp ha s i s ) 電路14 4來組成，用以將接收到的光信號轉換成適當的電子信號後再輸出。
再請參見圖2，其係將上述光發射接收器1以矽光學平台(Silicon Optical Bench, SiOB)為基礎所完成的主動式光纜(Active Optical Cable，簡稱AOC)結構示意圖，其中以其上完成有等化模組(Equalization module)11與其他相關電路(例如圖1中的雷射驅動器120、監視用檢光器122與自動增益控制器123)的積體電路晶片20係用以發出載有資料的電子信號，透過外部金屬線201與矽光學平台(Silicon Optical Bench, SiOB)21上的傳輸線(transmission line)211的傳送，載有資料的電子信號將被送入雷射光產生器22來產生光信號，而雷射光產生器22可由圖1中的雷射光源121所構成，而以垂直共振腔面射型雷射(vertical cavity surface emitting laser, 簡稱VCSEL)所完成之雷射光產生器22所產生的雷射光信號經由矽光學平台(Silicon Optical Bench, SiOB)21上的45度反射面210來反射至光纖23，接著被傳送到另一個矽光學平台25，透過其45度反射面250來導入光偵測器141，而圖1中的轉阻放大器142（TransImpedence Amplifier, 簡稱TIA）、時脈及資料回復電路（Clock and Data Recovery, 簡稱CDR）143以及預加強(Pre-emphasis)電路144係可完成於積體電路晶片26中。透過外部金屬線261與矽光學平台(Silicon Optical Bench, SiOB)25上的傳輸線(transmission line)251，積體電路晶片26與矽光學平台25的傳輸線251係可完成電性連接。
但是當市場需求提升到更高速的傳輸速度(由10Gbps提昇到40~100Gbps)時，上述以垂直共振腔面射型雷射(vertical cavity surface emitting laser, VCSEL)為主體之技術手段，將受限於雷射光源121與雷射驅動器120的價格昂貴且技術尚不成熟而改以互補式金屬氧化物半導體（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，以下簡稱CMOS）光子平台(PHOTONICS platform)平台技術來完成。互補式金屬氧化物半導體光子平台係利用CMOS製程技術在同一矽基板來完成圖1中所示光發射接收器1的大部份元件，主要不同處之一是在於將原本的雷射驅動器（Laser Driver）120與雷射光源121改以如圖3所示之馬赫-曾德爾干涉儀（Mach–Zehnder Interferometer，簡稱MZI)調變器來完成。
由圖3可以看出，在典型的MZI調變器內，輸入波導30被分成上方波導31與下方波導32。在不加電壓時，光又被耦合在一起形成輸出波導33，並產生一個‘開啟’訊號。當施加合適的電壓到相位延遲器35時，該電壓就改變了波導折射率，使得上方波導31路徑中的光產生半個波長(或相位180°)的延遲。在這種情況下，這兩個路徑光的能量將互相抵銷，因而產生‘關閉’訊號。如此一來，只需控制相位延遲器35的動作便可以讓持續發光的雷射光源產生開啟與關閉的效果，而不需要直接控制雷射光源的亮滅，因此可以大幅降低電路的複雜程度並增加傳輸的速度。
如圖4所示，其係互補式金屬氧化物半導體光子平台的剖面構造示意圖，其係於矽基板4上完成有光波導結構40、光柵結構41、電晶體結構42以及調變器結構43。其中該光波導結構40中完成有用以導入外部雷射光源以及將調變完成之光信號輸出至外部光纖的過程中所需的各種元件(本圖未能示出)，例如光輸入奈米錐(NANOTAPER)、光分歧器(splitters)、光濾波器(filters)以及光耦合器(couplers)以及光輸出奈米錐等元件。光柵結構41主要用以完成布拉格光柵(Bragg Grating)，電晶體結構42則用以完成相位移器(phase shifter)以及波導偵測器(waveguide detector)等元件，至於調變器結構43則是可以用來完成如圖3所示的MZI調變器。
請參見圖5，其係為互補式金屬氧化物半導體光子平台51與邊射型雷射光源52透過中介層(Interposer)50來進行封裝的習知構造示意圖，其方法主要是將邊射型雷射光源52設置在一個承載基板(sub-mount)53上，然後在設計上讓處於外部的邊射型雷射光源52的出光口的高度與互補式金屬氧化物半導體光子平台51的光波導結構(本圖未示出)中的光輸入端的高度位置一致。但由於邊射型雷射光源52的光信號520主要是透過狹縫繞射而經由準直器(collimator，圖未示出)、隔離器(isolator，圖未示出)以及聚焦透鏡(focus lens，圖未示出) 來耦合至互補式金屬氧化物半導體光子平台51的光波導結構，而透過主動對準的技術手段來對聚焦透鏡進行調整，在進行對準組裝時，邊射型雷射光源52必需持續運作產生光信號520，同時以影像處理等方法實際偵測耦合效果，再以迴授控制找到最佳組裝位置，進而可使光信號耦合至圖4中光波導結構40的效果達到最佳化。而上述主動對準的技術手段對於組裝誤差值的要求，在三個軸向上皆約為+/-4微米(μm)左右，否則過大的位移誤差將無法讓光信號耦合至光波導結構40的光耦合效率達到要求。而在現今的技術中，對於X軸、Y軸上的位移誤差是屬於比較容易控制的部份，但是在Z軸上，也就是高度上的誤差是現今的技術比較難掌握的部份。此外，光電元件必需通電流運作，組裝設備必需要有額外的供電及檢偵電路，所以組裝設備昂貴且複雜，其對準時間較長更不利批量生產。由於中介層(Interposer)50與互補式金屬氧化物半導體光子平台51間的焊接層501厚度變異以及中介層(Interposer)50與互補式金屬氧化物半導體光子平台51本身厚度變異所共同造成的誤差，再加上邊射型雷射光源52以及承載基板(sub-mount)53厚度變異所造成的誤差，累積起來的組裝誤差就極可能大於+/-4微米(μm)，而如何改善此一缺失，係為發展本案之主要目的。
故本案主要是改善習知組裝技術誤差過大之缺失，藉由構造上與製程上的巧思來提升組裝橫的精確度，使得良率大幅提昇。
本發明主要目的在於提供一種光電模組，其包含：一中介層基底，其同一表面上包含一第一凹槽與一第二凹槽；一接合材料層，填充於該第一凹槽中與該第二凹槽中；一第一光電元件，置放在該第一凹槽中並透過該接合材料層接合至該中介層基底，該第一光電元件的一側面發出或通過一光信號；以及一第二光電元件，置放在該第二凹槽中並透過該接合材料層接合至該中介層基底，該第二光電元件之一側面係朝向於該第一光電元件的該側面，用以耦合接收該第一光電元件的該側面所發出或通過之該光信號。
本案之另一方面係為一種光電模組製造方法，其包含下列步驟：提供一中介層基底，其同一表面上包含一第一凹槽與一第二凹槽；於該第一凹槽中與該第二凹槽中填充一接合材料層；將一第一光電元件置放在該第一凹槽中並透過該接合材料層接合至該中介層基底，其中該第一光電元件的一側面的一第一光信號對凖處發出或通過一光信號，該第一光信號對凖處距離該第一光電元件的頂部表面為一第一長度；以及將一第二光電元件置放在該第二凹槽中並透過該接合材料層接合至該中介層基底，其中該第二光電元件之一側面的一第二光信號對凖處係朝向於該第一光電元件的該側面，該第二光信號對凖處距離該第二光電元件的頂部表面為一第二長度，並使該第一光電元件的該第一光信號對凖處水平高度等於該第二光電元件的該第二光信號對凖處水平高度，用以耦合接收該第一光電元件的該第一光信號對凖處所發出或通過之該光信號。
體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的樣態上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖式在本質上係當作說明之用， 而非用以限制本案。
請參見圖6A~6C，其係本案為改善習知技藝缺失所發展出來關於一種光電模組(裝置)的製造方法示意圖，其中主要包含下列步驟：首先，圖6A中表示出本案係提供一中介層基底60，並於其同一表面600完成有至少包含有第一凹槽601與第二凹槽602的凹槽結構，並於凹槽結構中填充有接合材料層603。其中，有第一凹槽601與第二凹槽602的凹槽結構可以是矩形、U形或V形等形狀的凹槽結構，而上述中介層基底60可以是常見的矽中介層基底或是其他可於晶片封裝製程中使用的中介層基底，例如玻璃或陶瓷材質。至於接合材料層603則可以使用任何可以因應光電元件置入之壓力而有厚度調整空間的材料，即在未固化時可隨壓力形變之軟性材質，合理來說，利用常見的合金焊料材料、銀膠、環氧樹脂(Epoxy)、非導電膠、紫外線固化膠等接合劑便可以來完成，常見的合金焊料材料可以是錫金合金材料、錫銀銅合金材料、錫銀合金材料、銅錫合金材料、鉛錫合金材料、金錫合金材料、錫鈷合金材料、錫鉍合金材料、錫鋅合金材料、錫鎳合金材料、鋁錫合金材料，若選用金屬型的接合材料可以具有較佳的散熱效果，使光電元件溫度降低。而由於第一凹槽601與第二凹槽602的凹槽結構可以利用半導體製程中的微影蝕刻製程來完成定義，因此其精確度可以相當高，有利於最後光耦合的效率。
接著請參見圖6B，將第一光電元件61置放在該第一凹槽601中並透過該接合材料層603接合至該中介層基底60，以及將第二光電元件62置放在該第二凹槽602中並透過該接合材料層603接合至該中介層基底60，其中該第一光電元件61的一側面610之發光點6100可發出或通過一光信號680，而該第二光電元件62的一側面620的受光點6200係朝向於該第一光電元件的該側面610，便可用以耦合接收該第一光電元件61的該側面610所發出之該光信號680。而本實施例是先假設第一光電元件61與該第二光電元件62的厚度預設值差不多，只要誤差範圍小於第一凹槽601與第二凹槽602的深度，而且發光點6100距離第一光電元件61的頂部表面611的第一長度d1與受光點6200距離第二光電元件62的頂部表面621的第二長度d2是一致的情況下來進行，如此一來，在本實施例中，只要使該中介層基底60的表面600到該第一光電元件61的頂部表面611的第一距離T1可以等於該中介層基底60的表面600到該第二光電元件62的頂部表面621的第二距離T2，便可以確保第一光電元件61的發光點6100的水平位置高度與第二光電元件62的受光點6200的水平位置高度是一致(對準高度h)，達到自動地被動式對準(passive alignment)之功效，進而讓第一光電元件發出或通過之光信號680耦合至第二光電元件中光波傳導或光耦合的效率達到要求。
第一光電元件61或第二光電元件62，其功能可以是處理光電信號，例如電信號與光信號之間的轉換，光信號的調變、聚光、分光、導光、導直(collimating)、濾光、光耦合等。將電信號轉換為光信號的發光式光電元件可以是雷射二極體(Laser Diode)、發光二極體(Light Emitting Diode, LED)，其樣式為面射型(Surface Emitting)或邊射型(Edge-Emitting)。將光信號轉換為電信號的光偵測式光電元件，即光偵測器(photodetector)，可以是半導體為基礎的光二極體（photo diode），例如p-n接面二極體、p-i-n二極體，或是雪崩型光二極體（avalanche photo diode）。另外金屬-半導體-金屬（Metal-Semiconductor-Metal, MSM）光偵測器，或是利用材料在照光時電阻值會改變的光導體(photoconductor)也可以是光偵測式光電元件。
光信號的調變、聚光、分光、導光、導直(collimating)、濾光、光耦合等功能可以由光電晶片(photonics IC)、聚光鏡片、分光器(optical splitter)、光波導結構(waveguide)、光隔離器(optical isolator)、光準直器(collimator)、光纖連接器(fiber connector)等光電元件實現。光電裝置或光電模組中一般會有光信號的發送及接收兩個功能，其功能分別是發送具有資料的光信號及接收具有資料的光信號，其中最易受元件對準狀況影響的是發送光信號的相關光電元件。例如：雷射二極體產生的光源依序會經由鏡片式的光準直器將雷射二極體產生的散射光導直，接著由光隔離器慮光，聚光鏡片聚光，之後由光電晶片調變及分光產生具有大量資訊的多個光信號(多通道)，最後經由光纖連接器與外部光纖耦合，將具有大量資訊的多個光信號傳送到模組外部的光纖。本案技術可應用在每一個光電元件的對準，元件對準狀況的影響主要因素在於光電晶片與發光式光電元件，下列實施例中，第一光電元件61為發光式光電元件，第二光電元件62為光電晶片，且以本案技術對準時，可以使光電模組達到較好光波傳導效率或光耦合效率。
於是乎，本實施例係提供一個其剖面如圖所示之治具69，該治具69設置有一空腔690來容置該第一光電元件61或第二光電元件62，當使用該治具69接合該第一光電元件61來置放至該第一凹槽601時，該治具69會頂住該第一光電元件61向下擠壓接合材料層603形變，直到該治具69的至少一底部結構69a,69b,69c(例如外緣底部結構69a,69c)接觸至該中介層基底60之表面600，接合材料層603才會停止形變，使得該治具69設置有一空腔690內部與該第一光電元件61之頂部表面611間之接觸面與該中介層基底60的表面600間確定形成一固定距離(第一距離T1)。於是，若亦使用該治具69來接合該第二光電元件62置放至該第二凹槽602時，該空腔690內部與該第二光電元件62之頂部表面621間之接觸面與該中介層基底60的表面600間將可確定形成一固定距離(第二距離T2)，且上述兩個固定距離係為相等(T1=T2)。而治具69與第一光電元件61或第二光電元件62的接合與脫離可以真空吸引的技術來完成，當然也可以採用其它技術手段來完成上述需求，例如電磁力吸引等等。而上述物件的誤差可以利用接合材料層603的厚度變化來加以吸收其可能的變異。也就是說，當第一光電元件61置放至第一凹槽601以及第二光電元件62置放至該第二凹槽602的時候，可以透過加熱回焊(reflow)、快速加熱固化(snap cure)或是紫外線固化(UV cure)等製程來使接合材料層603進行厚度調整後能快速達到定位及固定，最後完成所需的高度調整。
另外，也可是使用兩個不同的治具來進行上述的封裝作業，如圖6C所示，其中係使用第一治具71來置放該第一光電元件61至該第一凹槽601中，該第一治具71設置有一第一空腔710來容置該第一光電元件61時，該第一治具71會頂住該第一光電元件61向下擠壓接合材料層603形變，直到該第一治具71的至少一底部結構71a,71b接觸至該中介層基底60的表面600，接合材料層603才會停止形變，使得該第一空腔710內部與該第一光電元件61之頂部表面611間之接觸面與該中介層基底60的表面600間固定形成一第一距離T1，另使用一第二治具72來置放該第二光電元件62至該第二凹槽602中，該第二治具72設置有一第二空腔720來容置該第二光電元件62時，該第二治具72會頂住該第二光電元件62向下擠壓接合材料層603形變，直到該第二治具72的至少一底部結構72a,72b接觸至該中介層基底60的表面600，接合材料層603才會停止形變，使得該第二空腔720內部與該第二光電元件62之頂部表面621間之接觸面與該中介層基底60的表面600間固定形成一第二距離T2。而當上述假設第一光電元件61的發光點6100(第一光信號對凖處)距離第一光電元件61的頂部表面611的第一長度d1與該第二光電元件62的受光點6200(第二光信號對凖處)距離第二光電元件62的頂部表面621的第二長度d2是一致的時候(d1=d2)，當然該第一距離T1是預設為等於該第二距離T2(T1=T2)， 意即讓兩者的差值趨近於零。但是在一些實施例中，在第一光電元件61的第一厚度K1與該第二光電元件62的第二厚度K2彼此不同(K1≠K2)下，不論是第一長度d1與第二長度d2一致或是第一長度d1與第二長度d2不相等的狀況，，藉由精確控制第一空腔710與第二空腔720的深度，使第一距離T1與第二距離T2的的差值實質上等於第一長度d1與第二長度d2的差值，意即讓兩者差值一樣，即可確保完成封裝的光電模組中光電元件發光點的位置高度與受光點的水平位置高度對準，進而讓第一光電元件或通過發出之光信號680耦合至第二光電元件中的光波傳導效率或光耦合效率達到要求。而上述第一光電元件61可以是常見的邊射型雷射光源，可以透過狹縫繞射而經由準直器、隔離器以及聚焦透鏡來微幅調整其出光角度，而第二光電元件62則可以是金屬氧化物半導體光子平台，其受光點6200便可以是金屬氧化物半導體光子平台中的光波導結構。
而透過上述兩種實施例所完成的光電模組則如圖7所示之結構示意圖，其中該光電模組8包含有中介層基底80，其同一表面上包含一第一凹槽801與一第二凹槽802，而接合材料層803填充於該第一凹槽801中與該第二凹槽802中，至於第一光電元件81，置放在該第一凹槽801中並透過該接合材料層803接合至該中介層基底80，而第二光電元件82則置放在該第二凹槽802中並透過該接合材料層803接合至該中介層基底80，該第二光電元件82之一側面820係朝向於該第一光電元件81的該側面810，用以耦合接收該第一光電元件81的該側面810所發出或通過之一光信號880，透過該第一光電元件81的側面810發出或通過該光信號880。其中該第一光電元件81可以是一光信號發射源的光電元件，例如上述的邊射型雷射光源，該第二光電元件82可以是一光信號接收的光電元件，例如上述的金屬氧化物半導體光子平台，而該光信號發射源的光電元件發出或通過之該光信號880係平行於該中介層基底80之上表面800。上述接合材料層可以是合金焊料、銀膠、環氧樹脂(Epoxy)、非導電膠、紫外線固化膠等接合劑，可以透過加熱回焊(reflow)、快速加熱固化(snap cure)或是紫外線固化(UV cure)等製程來使接合材料層803可透過治具進行厚度調整後迅速固化，最後完成所需的高度調整，在不同凹槽內固化後的接合材料層803可以有不同的厚度，但可確保完成封裝的裝置中發光點8100的位置高度與受光點8200的水平位置高度對準，進而讓光信號880耦合至電光元件的光波傳導效率或光耦合效率達到要求。
於本實施例中，該光電模組8更包含有複數個模組接腳85a,85b,85、接線墊(pad)88a,88b、金屬線89a,89b以及球狀焊料86，且中介層基底80內具有矽穿孔(Through Silicon Via, TSV)的層間結構87a,87b。其中層間結構87a,87b電性連接在下表面800b的模組接腳85,85a,85b與上表面800的接線墊(pad)88a,88b之間，球狀焊料86可以是錫、錫銀、錫銅等錫合金之焊料，在對準壓合製程之後，可進行植球製程，將球狀焊料86接合於每一個模組接腳85的下表面。於本實施例中，更可包含一打線製程，將金屬線89a,89b電性連接在中介層基底80的接線墊88a,88b與光電元件81,82的接腳(pin)81a,82b之間，光電元件81,82的電性信號可以經由金屬線89a,89b傳送到中介層基底80、中介層基底80上的其他元件(未圖示)或模組接腳85a,85b,85。該光電模組8焊接在系統PCB主板90時，該光電模組下表面的模組接腳85會對應與系統PCB主板90的接線墊(pad)901連性接合。
請參見圖8，其係本案為改善習知技藝缺失所發展出來關於一種光電模組(裝置)的另一製造方法示意圖，不同於圖6C，於本實施例中，是先分別對應放置第一光電元件61及第二光電元件62至第一凹槽601及第二凹槽602中後，再利用第一治具71對第一光電元件61向下擠壓接合材料層603形變，以及利用第二治具72對第二光電元件62向下擠壓接合材料層603形變。
請參見圖9，其係本案為改善習知技藝缺失所發展出來關於光電模組(裝置)的再一種製造方法示意圖，其係應用於第一光電元件61及第二光電元件62不具有相同的厚度，因此第一厚度K1不等於第二厚度K2，第一長度d1也不等於第二長度d2。此外，兩個治具的高度也不相同，甚至在同一個第一治具91中的兩個底部結構91a, 91b的長度也不相同(第二治具92中的兩個底部結構92a, 92b的長度相同)，因此中介層基底60中還多了一個具一治具深度V1的治具槽600a來容納不同長度的底部結構91b，使得第一治具91的第一距離T1、第二治具92的第二距離T2與第一治具91的第三距離T3也不相同。但是，T1=d1+h；T2=d2+h；T3=d1+h+V1，其中對準高度 h=T1-d1；h=T2-d2；h=T3-d1-V1。藉由精確控制第一空腔910與第二空腔920的深度，使第一距離T1與第二距離T2的差值實質上等於第一長度d1與第二長度d2的差值，或是第三距離T3與第二距離T2的差值實質上等於第一長度d1與第二長度d2的差值加上該治具深度V1，即可確保完成封裝的光電模組中光電元件發光點的位置高度與受光點的水平位置高度對準，進而讓第一光電元件發出或通過之光信號680耦合至第二光電元件中的光波傳導效率或光耦合效率達到要求。
綜上所述，本文提出之光電模組與光電模組製造方法，其所達成之功效增進將可以改善習知手段誤差過大的問題，因為發光點8100在第一光電元件本身的位置高度變異通常在1.4微米範圍內，而受光點8200在第二光電元件本身的水平位置高度變異通常在1.0微米範圍內，所以發光點8100到受光點8200的水平位置高度變異將可被控制在1.4微米的範圍內，相較習知手段的2.24~5.4微米的變異範圍，確實有大幅度的改善，而且也可以讓組裝時間從原先的1~2分鐘大幅縮短到約10秒。另外，本案得由熟知此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。
1‧‧‧光發射接收器
11‧‧‧等化模組
120‧‧‧雷射驅動器
121‧‧‧雷射光源
122‧‧‧監視用檢光器
123‧‧‧自動增益控制器
12‧‧‧光傳送器
13‧‧‧光纖
14‧‧‧光接收器
141‧‧‧光偵測器
142‧‧‧轉阻放大器
143‧‧‧時脈及資料回復電路
144‧‧‧預加強電路
20‧‧‧積體電路晶片
201‧‧‧外部金屬線
21‧‧‧矽光學平台
211‧‧‧傳輸線
22‧‧‧雷射光產生器
210‧‧‧45度反射面
23‧‧‧光纖
25‧‧‧矽光學平台
250‧‧‧45度反射面
26‧‧‧積體電路晶片
261‧‧‧外部金屬線
251‧‧‧傳輸線
30‧‧‧輸入波導
31‧‧‧上方波導
32‧‧‧下方波導
33‧‧‧輸出波導
35‧‧‧相位延遲器
4‧‧‧矽基板
40‧‧‧光波導結構
41‧‧‧光柵結構
42‧‧‧電晶體結構
43‧‧‧調變器結構
52‧‧‧邊射型雷射光源
53‧‧‧承載基板
51‧‧‧互補式金屬氧化物半導體光子平台
520‧‧‧光信號
50‧‧‧中介層
501‧‧‧焊接層
60‧‧‧中介層基底
600‧‧‧表面
601‧‧‧第一凹槽
602‧‧‧第二凹槽
603‧‧‧接合材料層
61‧‧‧第一光電元件
62‧‧‧第二光電元件
610‧‧‧側面
620‧‧‧側面
6100‧‧‧發光點
611‧‧‧頂部表面
6200‧‧‧受光點
621‧‧‧頂部表面
69‧‧‧治具
690‧‧‧空腔
69a,69b,69c,91a,91b,92a,92b‧‧‧底部結構
680‧‧‧信號
600a‧‧‧治具槽
d1‧‧‧第一長度
d2‧‧‧第二長度
T1‧‧‧第一距離
T2‧‧‧第二距離
71,91‧‧‧第一治具
710,910‧‧‧第一空腔
72,92‧‧‧第二治具
720,920‧‧‧第二空腔
71a,71b‧‧‧底部結構
72a,72b‧‧‧底部結構
K1‧‧‧第一厚度
K2‧‧‧第二厚度
8‧‧‧光電模組
80‧‧‧中介層基底
801‧‧‧第一凹槽
802‧‧‧第二凹槽
803‧‧‧接合材料層
81‧‧‧第一光電元件
82‧‧‧第二光電元件
820‧‧‧側面
810‧‧‧側面
800‧‧‧上表面
8100‧‧‧發光點
8200‧‧‧受光點
880‧‧‧光信號
85,85a,85b‧‧‧模組接腳
88a,88b‧‧‧接線墊
89a,89b‧‧‧金屬線
86‧‧‧球狀焊料
87a,87b‧‧‧層間結構
800b‧‧‧下表面
81a,82b‧‧‧接腳
90‧‧‧系統PCB主板
901‧‧‧接線墊
V1‧‧‧治具深度
T3‧‧‧第三距離
圖1 ，其係光發射接收器的習知功能方塊示圖。 圖2，其係將上述光發射接收器以矽光學平台為基礎所完成的主 動式光纜結構示意圖。 圖3 ，其係馬赫-曾德爾干涉儀調變器之功能方塊示意圖。 圖4，其係互補式金屬氧化物半導體光子平台的習知剖面構造示 意圖。 圖5，其係為互補式金屬氧化物半導體光子平台與邊射型雷射光 源透過中介層來進行封裝的習知構造示意圖。 圖6A~6C，其係本案為改善習知技藝缺失所發展出來關於光電 模組的製造方法示意圖。 圖7，其係本案為改善習知技藝缺失所發展出來關於光電模組的 結構示意圖。 圖8，其係本案為改善習知技藝缺失所發展出來關於一種光電模 組的另一製造方法示意圖。 圖9，其係本案為改善習知技藝缺失所發展出來關於光電模組的 再一種製造方法示意圖。
8‧‧‧光電模組
80‧‧‧中介層基底
801‧‧‧第一凹槽
802‧‧‧第二凹槽
803‧‧‧接合材料層
81‧‧‧第一光電元件
82‧‧‧第二光電元件
820‧‧‧側面
810‧‧‧側面
800‧‧‧上表面
8100‧‧‧發光點
8200‧‧‧受光點
85,85a,85b‧‧‧模組接腳
86‧‧‧球狀焊料
90‧‧‧系統PCB主板
91‧‧‧第一治具
81a,82b‧‧‧接腳
87a,87b‧‧‧層間結構
88a,88b‧‧‧接線墊
89a,89b‧‧‧金屬線
800b‧‧‧下表面
880‧‧‧光信號
901‧‧‧接線墊

Claims (16)

  1. 一種光電模組，其包含： 一中介層基底，其同一表面上包含一第一凹槽與一第二凹槽； 一接合材料層，填充於該第一凹槽中與該第二凹槽中； 一第一光電元件，置放在該第一凹槽中並透過該接合材料層接合至該中介層基底，該第一光電元件的一側面發出或通過一光信號；以及 一第二光電元件，置放在該第二凹槽中並透過該接合材料層接合至該中介層基底，該第二光電元件之一側面係朝向於該第一光電元件的該側面，用以耦合接收該第一光電元件的該側面所發出或通過之該光信號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光電模組，其中該中介層基底係為一矽中介層基底。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之光電模組，其中該中介層基底包含： 一接線墊，設置於該中介層基底的一表面，且藉由一金屬線與該第一光電元件或該第二光電元件的一接腳電性連接； 一模組接腳，設置於該中介層基底的另一表面；以及 一層間結構，電性連接該模組接腳與該接線墊。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之光電模組，其中該第一光電元件為一光信號發射源之光電元件，該第二光電元件為一光電晶片之光電元件，該光信號發射源之光電元件發出之該光信號係平行於該中介層基底之表面，而該第一光電元件的發光點水平高度等於該第二光電元件的受光點水平高度。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之光電模組，更包含第三光電元件，設置於該第一光電元件與第二光電元件之間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之光電模組，其中該第一光電元件及第二光電元件為雷射二極體、發光二極體、光偵測器、光電晶片、聚光鏡片、分光器、光波導結構、光隔離器、光準直器或光纖連接器。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之光電模組，其中該第一凹槽中該接合材料層的厚度與該第二凹槽中該接合材料層的厚度不相等。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之光電模組，其中該第一光電元件的一第一厚度與該第二光電元件的一第二厚度不同。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之光電模組，其中該第一光電元件的一第一光信號對凖處距離該第一光電元件的頂部表面為一第一長度，該第二光電元件的的第二光信號對凖處距離該第二光電元件的頂部表面為一第二長度，且該第一長度實質上等於該第二長度。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之光電模組，其中該接合材料層係為的一合金焊料材料、銀膠、環氧樹脂、非導電膠或紫外線固化膠。
  11. 一種光電模組製造方法，其包含下列步驟： 提供一中介層基底，其同一表面上包含一第一凹槽與一第二凹槽； 於該第一凹槽中與該第二凹槽中填充一接合材料層； 將一第一光電元件置放在該第一凹槽中並透過該接合材料層接合至該中介層基底，其中該第一光電元件的一側面的一第一光信號對凖處發出或通過一光信號，該第一光信號對凖處距離該第一光電元件的頂部表面為一第一長度；以及 將一第二光電元件置放在該第二凹槽中並透過該接合材料層接合至該中介層基底，其中該第二光電元件之一側面的一第二光信號對凖處係朝向於該第一光電元件的該側面，該第二光信號對凖處距離該第二光電元件的頂部表面為一第二長度，並使該第一光電元件的該第一光信號對凖處水平高度等於該第二光電元件的該第二光信號對凖處水平高度，用以耦合接收該第一光電元件的該第一光信號對凖處所發出或通過之該光信號。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之光電模組製造方法，其中係使用一治具來置放該第一光電元件至該第一凹槽中，該治具設置有一空腔來容置該第一光電元件，且該治具接觸至該中介層基底時，使得該空腔內部與該第一光電元件之頂部表面間之接觸面與該中介層基底間形成一第一距離，亦使用該治具來置放該第二光電元件至該第二凹槽中，該空腔來容置該第二光電元件，且該治具接觸至該中介層基底時，使得該空腔內部與該第二光電元件之頂部表面間之接觸面與該中介層基底間形成一第二距離，該第一距離等於該第二距離，用以使該第一光電元件的該第一光信號對凖處點水平高度等於該第二光電元件的該第二光信號對凖處水平高度。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之光電模組製造方法，其中係使用一第一治具來置放該第一光電元件至該第一凹槽中，該第一治具設置有一第一空腔來容置該第一光電元件，且該第一治具接觸至該中介層基底時，使得該第一空腔內部與該第一光電元件之頂部表面間之接觸面與該中介層基底間形成一第一距離，另使用一第二治具來置放該第二光電元件至該第二凹槽中，該第二治具設置有一第二空腔來容置該第二光電元件，且該第二治具接觸至該中介層基底時，使得該第二空腔內部與該第二光電元件之頂部表面間之接觸面與該中介層基底間形成一第二距離，該第一距離與該第二距離的差值差值實質上等於該第一長度與該第二長度的差值，或實質上等於該第一長度與該第二長度的差值加上一治具深度，用以確保該第一光電元件的該第一光信號對凖處水平高度等於該第二光電元件的該第二光信號對凖處水平高度。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之光電模組製造方法，其中使用該第一治具來置放該第一光電元件至該第一凹槽中時，該第一治具的一底部結構容置於該中介層基底中具有該治具深度的一治具槽。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之光電模組製造方法，其中將該第一光電元件置放在該第一凹槽中並透過該接合材料層接合至該中介層基底的步驟中，係對該接合材料層進行加熱回焊或固化，將該第二光電元件置放在該第二凹槽中並透過該接合材料層接合至該中介層基底的步驟中，係對該接合材料層進行加熱回焊或固化。
  16. 如申請專利範圍第11項所述之光電模組製造方法，其中該中介層基底係為一矽中介層基底，該接合材料層係為一合金焊料材料、銀膠、環氧樹脂、非導電膠或紫外線固化膠。
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