TW202222047A - 光收發模組及光收發裝置 - Google Patents
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Abstract
一種光收發模組，其包含：一次黏著基台、一光電轉換元件、一透鏡及一基座，次黏著基台為矽基材質，並具有一第一乘載面及一第二乘載面，光電轉換元件設置於第一乘載面，透鏡設置於第二乘載面，次黏著基台設置於基座的一側，其中第一乘載面及第二乘載面之間具有一高度差，以使光電轉換元件匹配透鏡的中心。本發明又提出一種光收發裝置，包含前述的光收發模組、一印刷電路板及複數導線，導線電連接光電轉換元件及印刷電路板，導線佈設於該光收發模組的至少二側。本發明的光收發模組及光收發裝置旨在解決公差過大的問題。
Description
本發明係關於一種光收發模組及光收發裝置，更特別的是關於一種提高光學耦合效率的光收發模組及光收發裝置。
光纖相對於透過電纜傳輸電訊號具有更低的能量損耗率，配合光電轉換元件，廣泛地利用於通訊領域。在光收發模組傳輸訊號時，通常利用一雷射發射構件將電訊號轉換成光訊號，經由透鏡聚焦，朝向光纖的端部發送光訊號；光訊號經由光纖傳輸至另一端，光訊號自光纖朝向另一透鏡射出、聚焦，由一光訊號接收元件將光訊號轉換為電訊號。因此光收發模組整體的公差很重要，若公差過大，光收發模組無法與光纖順利耦合，也就是光訊號無法正確輸入至光纖，或無法從光纖輸出。而如圖1所示，即使僅存在部分公差，也會影響輸入或輸出的光訊號的強度。
目前的光收發模組的組裝的方式如圖2所示，光發射元件A（或光訊號接收元件）黏著於次黏著基台（Submount）B，次黏著基台B與透鏡C再分別黏著於基座D。其中，光發射元件A（或光訊號接收元件）與次黏著基台B的黏著會產生公差，次黏著基台B與基座D的黏著也會產生公差，以及透鏡C黏著於基座D也有公差。並且基座D本身的製造公差偏高，使透鏡C難以對準光發射元件A（或光訊號接收元件）以聚焦。基座D的製作材料通常為機械加工的金屬，元件製造公差多半落在+/-50um範圍。因此光收發模組的上述元件組裝後，累積公差相當大，導致光收發模組無法與光纖有效耦合，導致光收發模組的良率不佳，產能有限。
因此，為解決習知的光收發模組及光收發裝置的種種問題，本發明提出一種提高光學耦合效率的光收發模組及光收發裝置。
為達上述目的及其他目的，本發明提出一種光收發模組，其包含：一次黏著基台，該次黏著基台為矽基材質，並具有一第一乘載面及一第二乘載面；一光電轉換元件，設置於該第一乘載面；一透鏡，設置於該第二乘載面；以及一基座，該次黏著基台設置於該基座的一側，其中該第一乘載面及該第二乘載面之間具有一高度差，以使該光電轉換元件匹配該透鏡的中心。
於本發明之一實施例中，該次黏著基台為階梯狀。
於本發明之一實施例中，該基座具有一光纖固定部，該光纖固定部具有一光纖容置孔並朝向該次黏著基台。
於本發明之一實施例中，該光電轉換元件為光發射元件。
於本發明之一實施例中，該光電轉換元件為光訊號接收元件。
本發明又提出一種光收發裝置，包含：如前述之光收發模組；一印刷電路板；以及複數導線，電連接該光電轉換元件及該印刷電路板，該等導線佈設於該光收發模組的至少二側。
於本發明之一實施例中，該印刷電路板具有一凹口部，該光收發模組設置於該凹口部而三側鄰接該印刷電路板。
本發明的光收發模組及光收發裝置，其光電轉換元件及透鏡之間的對準不受製造公差較大的基座所干擾，可以減少光收發模組中各元件的累積公差，改善了光收發模組的組裝的精度，提升與光纖的耦合效率，大幅提升整體產品良率。除此之外，與光收發模組耦接的光纖，其耦光空間也藉由此光學結構減少，而能縮小光收發模組整體的尺寸，達成更佳的小型化設計。
為充分瞭解本發明，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明。本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的目的、特徵及功效。須注意的是，本發明可透過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的精神下進行各種修飾與變更。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的申請專利範圍。說明如後：
如圖3及圖4所示，本發明實施例之光收發模組100，其包含：一次黏著基台1、一光電轉換元件2、一透鏡3及一基座4。
次黏著基台1為矽基材質，並以半導體製程製作，以縮減製造公差，較佳地，本實施例的次黏著基台1製造公差控制在+/-30um之內。次黏著基台1具有一第一乘載面11及一第二乘載面12，以分別設置光電轉換元件2及透鏡3。
光電轉換元件2設置於第一乘載面11。光電轉換元件2可以為光發射元件，例如雷射元件，將輸入的電訊號轉換為光訊號並朝向光纖F端部發射；光電轉換元件2也可以為光發射元件，例如為光電二極體(Photodiodes，PD)，接收自光纖F端部射出的光訊號並轉為電訊號。
透鏡3設置於第二乘載面12。第一乘載面11及二乘載面12之間具有一高度差，以使光電轉換元件2匹配透鏡3的中心。在本實施例中，次黏著基台1為階梯狀，第一乘載面11及第二乘載面12為階梯的形式，第二乘載面12的水平位置較第一乘載面11的水平位置略低，以使尺寸較大、高度較高的透鏡3對準薄片式的光電轉換元件2。然而本發明不限於此，若光電轉換元件2的尺寸較透鏡3大，也可以是第一乘載面11的水平位置略低於第二乘載面12。在其他實施例中，次黏著基台1未必為階梯狀，也可以為第二乘載面12是一個開設的凹槽之表面，將第二乘載面12組裝於凹槽中就能使中心位置適配光電轉換元件2。
次黏著基台1設置於基座4的一側，以安裝光纖F。
換句話說，本發明藉由光電轉換元件2及透鏡3分別設置在製造公差小的矽基次黏著基台1，使得光電轉換元件2及透鏡3之間的對準、耦光被有效且精準地控制。光電轉換元件2及透鏡3之間的對準不受製造公差較大的基座4所干擾，可以減少光收發模組100中各元件的累積公差，改善了光收發模組100的組裝的精度，提升與光纖的耦合效率，大幅提升整體產品良率。除此之外，與光收發模組100耦接的光纖F，其耦光空間也藉由此光學結構減少，而能縮小光收發模組100整體的尺寸，達成更佳的小型化設計。
進一步地，如圖3及圖4所示，基座4具有一光纖固定部41，光纖固定部41具有一光纖容置孔42並朝向次黏著基台1。光纖容置孔42用以容置、定位光纖F的位置，使光收發模組100與光纖F得以更精準地光耦合。即，光收發模組100利用鑽孔等較精準的工藝以將光纖F端部的位置固定於基座4上，而非如圖2所示的先前技術，分散的零組件彼此黏合，因此可縮小組裝誤差。
如圖5所示，本發明又提出一種光收發裝置200，其包含前述的光收發模組100、一印刷電路板5及複數導線6。
印刷電路板5可以為軟性印刷電路板（Flexible Printed Circuit，FPC）。由於軟性PCB的尺寸可以做到非常精密，以適配只有毫米尺寸等級的光收發模組100。然而本發明不限於此。
導線6電連接光電轉換元件2及印刷電路板5，讓印刷電路板5對光電轉換元件2提供電訊號或接收來自光電轉換元件2的電訊號。這些導線6（在本實施例中為打線接合）佈設於光收發模組100的至少二側。
由於光收發模組100整體的小型化設計，除了光收發模組100的一側需連接光纖F之外，剩下的多個側邊皆可與印刷電路板5以導線6電連接，以縮短單一導線6的長度。如先前技術的圖2所示，電路板E僅以導線G與光電轉換元件A單一的一側電連接，使得導線G的單一長度較長。而本發明的光收發裝置200可多邊電連接光電轉換元件2及印刷電路板5，導線6佈設的自由度可以增加，單一導線6所需的長度也縮短，使訊號傳輸更良好，並增加可靠度。
較佳地，在本實施例中，印刷電路板5具有一凹口部51，光收發模組100設置於凹口部51而三側鄰接印刷電路板5。然而本發明不限於此，光收發模組100與印刷電路板5的連接態樣可以適當地調整改變。
本發明在上文中已以實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。
100:光收發模組
200:光收發裝置
1:次黏著基台
11:第一乘載面
12:第二乘載面
2:光電轉換元件
3:透鏡
4:基座
41:光纖固定部
42:光纖容置孔
5:印刷電路板
51:凹口部
6:導線
A:光電轉換元件
B:次黏著基台
C:透鏡
D:基座
E:電路板
F:光纖
G:導線
圖1為累計公差影響光訊號強度之示意圖。
圖2為先前技術的光收發模組的縱剖面示意圖。
圖3係為根據本發明實施例之光收發模組之組裝示意圖。
圖4係為根據本發明實施例之光收發模組之縱剖面示意圖。
圖5係為根據本發明實施例之光收發裝置之俯視示意圖。
100:光收發模組
1:次黏著基台
11:第一乘載面
12:第二乘載面
2:光電轉換元件
3:透鏡
4:基座
41:光纖固定部
42:光纖容置孔
F:光纖
Claims (7)
- 一種光收發模組，其包含： 一次黏著基台，該次黏著基台為矽基材質，並具有一第一乘載面及一第二乘載面； 一光電轉換元件，設置於該第一乘載面； 一透鏡，設置於該第二乘載面；以及 一基座，該次黏著基台設置於該基座的一側， 其中該第一乘載面及該第二乘載面之間具有一高度差，以使該光電轉換元件匹配該透鏡的中心。
- 如請求項1所述之光收發模組，其中該次黏著基台為階梯狀。
- 如請求項1所述之光收發模組，其中該基座具有一光纖固定部，該光纖固定部具有一光纖容置孔並朝向該次黏著基台。
- 如請求項1所述之光收發模組，其中該光電轉換元件為光發射元件。
- 如請求項1所述之光收發模組，其中該光電轉換元件為光訊號接收元件。
- 一種光收發裝置，其包含： 如請求項1至5任一項所述之光收發模組； 一印刷電路板；以及 複數導線，電連接該光電轉換元件及該印刷電路板，該等導線佈設於該光收發模組的至少二側。
- 如請求項6所述之光收發裝置，其中該印刷電路板具有一凹口部，該光收發模組設置於該凹口部而三側鄰接該印刷電路板。
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