TWI390265B - Photoelectric conversion module - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種在光通信中之轉換模組，該轉換模組係將寬頻(broad band)中接受到所調變的光信號轉換成電氣信號而輸出的光電轉換模組。
於習知之光通信中，大都係使用高速而且可長距離傳送大容量資料的光纖來作為傳送媒體。目前已經實用性開發出利用光二極體等的光電轉換元件，將此光纖所傳送過來的光信號轉換成電氣信號後，再將這種電氣信號輸出到外部的各種形式的光電轉換模組。
於此，將針對一般的光電轉換模組來加以說明。首先，如第25、26圖所示之光電轉換模組101，其具備有：能夠匹配從光纖105所傳送過來的光信號之光學透鏡(光學視窗)106；將光信號轉換成電氣信號的光電轉換元件108以及將這種電氣信號輸出到外部的信號輸出部121等。其中光電轉換元件108的輸出電極108a和信號輸出部121的中心導體121a係藉由金屬導線115來電氣性連接而且可以讓電氣信號輸出到模組101的外部去。
在第27、28圖所示之光電轉換模組101A上，將於光電轉換元件108和信號輸出部121之間設置有一放大器130。這種放大器130係一用來放大光電所轉換的單相電氣信號的放大器。其中光電轉換元件108的輸出電極108a和放大器130的輸入電極130a係藉由金屬導線132來電氣性連接，而且放大器130的輸出電極130b可以藉由金屬導線133來電氣性連接到信號輸出部121的中心導體121a。
在第25、26圖所示之光電轉換模組101上，是藉由金屬導線115來直接連接有光電轉換元件108的輸出電極108a和信號輸出部121的中心導體121a。另外，在第27、28圖所示之光電轉換模組101A上，係藉由金屬導線132來直接連接光電轉換元件108的輸出電極108a和放大器130的輸入電極130a，而且藉由金屬導線133來直接
連接放大器130的輸出電極130b和信號輸出部121的中心導體121a。其中各個金屬導線132，133係具有電感值成份，而且比光電轉換元件108的輸出電極108a、放大器130的輸出電極130b及信號輸出部121的阻抗特性具有較高的阻抗。因此，尤其在高頻寬中就會產生因為阻抗的不匹配而發生反射電氣信號的現象以及高頻特性惡化的問題。
於是，在專利文獻1所記載的光電轉換模組102上，其中如第29圖所示，將具備有一可以將所轉換過的電氣信號輸出到模組102外部的傳送線路基板140，而且在放大器130和傳送線路基板140之間設置有一可以組合阻抗匹配電路的基板120。其中這個阻抗匹配電路110由具有電容值成份的平行板微晶片電容112，以及將各個放大器130和電容112以及電容112和傳送線路基板140間來電氣連接而具有電感值成份的金導線114所組成。
第30圖為表示上述阻抗匹配電路110的等效電路。藉由改變這種電容112的大小和材質即可調整電容值成份112a，而且藉由改變金導線114的長度來調整電感值成份114a。如此一來，就可以達成對傳送線路基板140的阻抗匹配，而且可以改善光電轉換模組102的高頻反射衰減特性，進而改善電氣信號的傳送特性。
[專利文獻1]特開2002-353493號公報
如專利文獻1第30圖之光電轉換模組102阻抗匹配電路110的等效電路，由於係為與一段的低通濾波器相同的電路，因此會增大在高頻寬中的傳送損失且有可能會損耗傳送特性的平坦性。所以，為了改善傳送特性雖必須將電容值成份112a和電感值成份114a設定為更大的數值，但是如此一來，有可能會無法保持相位的線性度(linearity)且會導致群集延遲的劣化。
本發明的目的在提供光電轉換模組，不但可降低由阻抗不匹配
而引起反射衰減量同時也可以改善高頻寬內的傳送特性平坦性之光電轉換模組，以及藉由保持相位的線性度(linearity)來穩定群集延遲特性(group delay characteristic)。
本發明之光電轉換模組，係具有一光電轉換元件，藉由光纖所傳送過來的光信號轉換成電氣信號；以及一信號輸出部，將光電所轉換的電氣信號輸出到外部；其特徵在於設置有：一阻抗匹配電路，設置在前述光電轉換元件之輸出電極及前述信號輸出部之間；以及一基板，用來組合此阻抗匹配電路；其中前述阻抗匹配電路其具備有：複數個金屬被覆膜，係於前述基板表面上形成有鑿開的間隙；以及複數個金屬連接線，電氣連接有與此等金屬被覆膜中彼此相鄰接的金屬被覆膜。
在前述光電轉換模組中，利用光纖將所傳送過來的光信號導入到光電轉換元件，再利用光電轉換元件將此光信號轉換為電氣信號性，且透過組合到基板上的阻抗匹配電路將所轉換的電氣信號從信號輸出部輸出到外部。
前述阻抗匹配電路係具有複數個金屬被覆膜和多數金屬連接線，該多數金屬連接線係電氣連接相互鄰接的金屬被覆膜，其中金屬被覆膜具有電容值成份而且金屬連接線具有電感值成份，因此可以適當來調整複數個金屬被覆膜的電容值成份和複數個金屬連接線的電感值成份，就可以對信號輸出部來匹配阻抗。
除了本發明上述之構造外也可適當採用類似以下各種構造：(1)前述阻抗匹配電路包含有金屬導線，該金屬導線係連接前述光電轉換元件的輸出電極與與此輸出電極相鄰接的前述金屬被覆膜(申請專利範圍第2項)。
(2)在前述光電轉換元件的輸出電極中連接有放大光電所轉換的電氣信號之放大器，而且前述阻抗匹配電路係設置在前述放大器的輸出電極以及前述信號輸出部之間(申請專利範圍第3項)。
(3)前述阻抗匹配電路係包含金屬導線，該金屬導線係連接前述
放大器的輸出電極以及相鄰接於此輸出電極的前述金屬被覆膜(申請專利範圍第4項)。
(4)在複數個金屬被覆膜中相鄰接的金屬被覆膜的間隙中，在前述基板表面上形成有一隔離用溝槽(申請專利範圍第5項)。
(5)在前述隔離用溝槽中填充介電率低於形成基板的母材之電介體(申請專利範圍第6項)。
(6)前述金屬連接線係由金屬導線所構成(申請專利範圍第7項)。
(7)前述金屬連接線係由與前述金屬被覆膜一體的線條狀金屬被覆膜所構成(申請專利範圍第8項)。
申請專利範圍第9項之光電轉換模組，係具有一光電轉換元件，藉由光纖所傳送過來的光信號轉換成電氣信號；以及一信號輸出部，將光電所轉換的電氣信號輸出到外部；其特徵在於設置有：一阻抗匹配電路，設置在前述光電轉換元件之輸出電極及前述信號輸出部之間；以及一基板，用來組合此阻抗匹配電路；其中前述阻抗匹配電路其具備有一微條狀的金屬被覆膜，形成在前述基本表面上同時直接連接到前述信號輸出部。
如果藉由申請專利範圍第1項發明的話，阻抗匹配電路中的複數個金屬被覆膜具有電容值成份，而且連接有鄰接的各金屬被覆膜之複數個金屬連接線也具有電感值成份，因此可以適當來調整這些金屬被覆膜的大小與基板的材質，甚至可以由適當調整複數個金屬連接線的粗細度和長度對信號輸出部來確實匹配其阻抗。
因此，不但可控制高頻的電氣信號傳送損耗，進而改善反射衰減量特性。
特別係可利用複數個金屬被覆膜和複數個金屬連接線來構成與複數段之低通濾波器相同的阻抗匹配電路，因此相較於其中一段的阻抗匹配電路來說，係可改善高頻頻寬(high frequency bandwidth)的傳送損耗進而讓傳送特性的平坦性(flatness)改善。同時，能夠最小化來控制各電容值成份和電感值成份的數值、易
於保持電氣信號的相位線性度(linearity)、且可穩定群集延遲特性，進而能極力控制隨著傳送所失真(distorsion)的電氣信號波形。
如果藉由申請專利範圍第2項發明的話，就可以適當來調整金屬導線長度或粗細度，且可以調整電感值成份的數值。
如果藉由申請專利範圍第3項發明的話，就可以利用放大器來放大利用光電轉換元件所轉換的單相電氣信號，同時也可以將此單相信號轉換成動作信號而輸出到外部。
如果藉由申請專利範圍第4項發明的話，就可以適當來調整金屬導線長度或粗細度，且可以調整電感值成份。
如果藉由申請專利範圍第5項發明的話，在前述複數個金屬被覆膜中相鄰接的金屬被覆膜的間隙中，將隔離用溝槽形成到前述基本表面上，因此就可以保持相鄰接間的各金屬被覆膜的隔離。
如果藉由申請專利範圍第6項發明的話，即可填充介電率低於前述形成基板的母材之電介體，由此就可以堅固地保持有相鄰接間的金屬被覆膜的隔離。
如果藉由申請專利範圍第7項發明的話，由於前述金屬連接線係由金屬導線所構成，因此就可以由適當調整金屬導線的長度或粗細度來調整金屬導線的電感值成份數值。
如果藉由申請專利範圍第8項發明的話，由於前述金屬連接線係由與前述金屬被覆膜一體的線條狀金屬被覆膜所構成，因此就可以由適當調整線條狀金屬被覆膜長度或寬度，薄膜厚度等來調整線條狀金屬被覆膜的電感值成份而可以確實來匹配阻抗，同時可以利用一次的步驟將線條狀金屬被覆膜與橫長形狀的金屬被覆膜形成到基板上，因此能夠縮短製作時間。
如果藉由申請專利範圍第9項發明的話，設置組合阻抗匹配電路，此阻抗匹配電路因具備有形成在前述基板表面且直接連接到前述信號輸出部之一微條狀的金屬被覆膜，因此會產生以下效果。
前述金屬被覆膜係利用微條狀所構成且容易近似性來計算出阻抗特性，又金屬被覆膜因直接連結到信號輸出部能讓連接部的
電感值成份降低，因此可確實來匹配與信號輸出部之阻抗。因此，可以控制高頻的電氣信號的傳送損耗同時也可以改善反射衰減量特性。
前述微條狀的構造係可穩定金屬被覆膜的電容值成份以及電感值成份，因此可以提高高頻頻寬(high frequency bandwidth)內之傳送特性之平坦性，且可易於保持相位之線性度(linearity)，且能穩定群集延遲特性。因此，能極力控制隨著傳送所失真(distorsion)的電氣信號波形。
再者，從前述光電轉換元件的輸出電極至信號輸出部之構造因係透過阻抗匹配電路將信號輸出到外部，因此可以降低習知的傳送線路基板等的傳送路徑之構造零件，且可以縮短從光電轉換元件至信號輸出部的路徑，因此除了可以控制特性偏差外也可降低零件數目來簡化構造進而降低製作成本。
如果藉由申請專利範圍第10項發明的話，由於前述阻抗匹配電路係包含有金屬導線，該金屬導線係連接前述光電轉換元件的輸出電極與前述金屬被覆膜，因此可以由適當調整金屬導線的長度或粗細度來調整電感值成份數值。
如果藉由申請專利範圍第11項發明的話，由於在前述光電轉換元件的輸出電極中連接有用來放大光電所轉換的電氣信號之放大器，而且前述阻抗匹配電路係設置在前述放大器的輸出電極以及前述信號輸出部之間，因此就可以利用放大器來放大由光電轉換元件所轉換的單相電氣信號，同時也可以將此單相信號轉換成作動信號且輸出到外部。
如果藉由申請專利範圍第12項發明的話，由於前述阻抗匹配電路係包含有金屬導線，該金屬導線係連接前述放大器的輸出電極以及前述金屬被覆膜，因此可以適當來調整金屬導線的長度或粗細度以調整電感值成份。
本發明之光電轉換模組係有關於一種能夠於寬頻(broad band)中接受到在光通信中透過光纖所傳送過來的光信號且轉換成電氣信號而輸出到外部，尤其係具備有與複數段低通濾波器相同構造的阻抗匹配電路。
以下將基於圖面來說明本發明之光電轉換模組。如第1、2圖所示之光電轉換模組1，係一藉由光纖5所傳送過來的光信號轉換成電氣信號而輸出的模組。這種光電轉換模組1係具備有：封裝體3、光學透鏡6(光學視窗)、用來光電轉換光信號之光電轉換元件8、設置在光電轉換元件8的輸出電極8a與信號輸出部21之間的阻抗匹配電路10、組合有此阻抗匹配電路10的基板20以及將光電所轉換的電氣信號輸出到外部的信號輸出部21等。
光電轉換元件8乃為一般的光二極體元件且固定在封裝體3上。這種光電轉換元件8可以透過光學透鏡6且於受光面上來接收由光纖5所傳送過來的光信號，且經過光電轉換之後從輸出電極8a來輸出電氣信號。
這種光電轉換元件8之輸出電極8a，在阻抗匹配電路10的輸入端中以金屬導線9將此輸出電極8a所鄰接的金屬被覆膜12連接。
阻抗匹配電路10其具有：形成在基板20上面的複數個金屬被覆膜12、13、將相鄰接的金屬被覆膜12電氣連接之複數個金屬導線15(相當於金屬連接線)以及金屬導線9。
金屬被覆膜12、13譬如可以從Ni、Au、Ag、Al、Cu等等來選擇之金屬被覆膜，其中其薄膜厚度譬如為5~100μm。金屬被覆膜12係往左右方向形成為細長狀之長方形(譬如左右長度為1.20mm寬度為0.15mm)，複數個金屬被覆膜12譬如鑿開有0.05mm左右適當寬度之間隙11且形成為平行。金屬被覆膜13係將圓形的下端部形成為往金屬被覆膜端來突出的形狀，且設置在連結複數個金屬被覆膜12的寬度方向中心部之延長線上。
信號輸出部21之構造係由導線(中心導體)22和從覆蓋有導線22周圍溶融的玻璃所形成之電介體23所構成。其中，導線22可以透過電介體23來固定於封裝體2上，且可讓導線22的前端部22a穿過基板20和金屬被覆膜13的中心部而往上面端來突出，其前端部22a可以藉由焊錫等電氣性來直接連結到金屬被覆膜13上。又，其中電介體23譬如也可以由聚乙烯等之合成樹脂材料來形成。
雖然金屬導線9、15可以利用譬如Au的焊接導線來構成，但是並非限定於此。其中金屬導線9可以將光電轉換元件8的輸出電極8a電氣連接於相鄰接到此輸出電極8a的金屬被覆膜12。金屬導線15係電氣連接相鄰接間之金屬被覆膜12。
金屬被覆膜12係一相對於接地的電容值成份12a，其中具有依存於金屬被覆膜12的大小或薄膜厚度以及基板20材質的電容值成份12a(茲參照第3圖)。金屬被覆膜13也具有接地的電容值成份。在這種金屬被覆膜13上其直徑越大者就愈可降低阻抗值成份。
金屬導線15具有依存於長度或者粗細度的電感值成份15a，而且金屬導線9也同樣具有電感值成份(茲參考第3圖)。
第3圖之阻抗匹配電路10的等效電路，係複數個金屬被覆膜12的電容值成份12a相對地線來並聯連接，且複數個金屬導線9、15的電感值成份9a、15a係形成為與串連連接多段的低通濾波器相同的電路。
對信號輸出部21進行匹配阻抗，要先調整複數的金屬被覆膜12的電容值成份12a再調整金屬導線9、15的電感值成份9a、15a，藉由調整金屬被覆膜13的電感值成份來設定既定的特性阻抗值(譬如50Ω)。
基板20係以酚類樹脂(電木)、玻璃纖維或者環氧樹脂等為主劑的電介體材料來構成，而且在基板上係可以印刷各種形式電路圖案者。這種基板20係固定在封裝體3上。又，封裝體3係利用金屬製材料來形成。
其次，將說明光電轉換模組1的特性。
第4圖為表示具有阻抗匹配電路10的光電轉換模組1之反射衰減量特性圖，第5圖為表示其傳送損耗特性，第6圖為表示其群集延遲特性。在用於此測定的阻抗匹配電路10當中，金屬被覆膜12的數目4，其中金屬被覆膜12的大小左右長度為1.2mm，寬度為0.15mm，間隙11的大小為0.05mm。基板20的厚度為0.25mm，構成基板20的材料比介電率為9.8。
藉由在這種光電轉換模組1中設置阻抗匹配電路10，相較於沒有設置阻抗匹配電路的情況下，於反射衰減量特性中，由於對信號輸出部21可確實進行阻抗匹配，因此譬如在信號頻率5GHz上可以將反射衰減量特性改善到15dB，在信號頻率10GHz上可以將反射衰減量特性改善到9dB，於信號頻率15GHz上可以將反射衰減量特性改善到5dB(茲參考第4圖)。
有關傳送損耗特性，阻抗匹配電路10係一與多段的低通濾波器相同的電路且可以平坦化傳送頻寬內的傳送特性，因此於信號頻率10GHz上可以將傳送損耗改善到2dB，於信號頻率15GHz上可以將傳送損耗改善到3.4dB(茲參考第5圖)。
有關群集延遲特性，可以藉由適當調整金屬被覆膜12的電容值成份和金屬導線9，15的電感值成份來保持相位的線性度(linearity)而且可穩定群集延遲特性。譬如能從信號頻率1GHz且在20GHz的頻寬內將群集延遲從12ps的變動幅度改善到7ps的變動幅度(茲參考第6圖)。如此一來，利用設置有阻抗匹配電路10就可特別改善反射衰減量特性或傳送損耗特性以及群集延遲特性。
其次，針對這種光電轉換模組1的作用，效果來加以說明。這種光電轉換模組1在光通信的接收端中，首先會透過光學透鏡6等的光學系統來有效率將從光纖5所傳送過來的光信號導入到光電轉換元件8。其次，藉由這種光電轉換元件8來有效將光信號換成電氣信號之後再透過阻抗匹配電路10將這種電氣信號傳送到信號輸出部21，再從這信號輸出部21輸出到光電轉換模組1的外部。
於此阻抗匹配電路10上，如前述來調整複數個金屬被覆膜12的電容值成份，複數個金屬導線9，15的電感值成份以及金屬被覆膜13的電感值成份，使用網際網路分析器或史密斯阻抗圖解等來調整為最適當的阻抗值(譬如50Ω或者75Ω)，即可對信號輸出部21來正確匹配阻抗。如此一來，就可以降低高頻的電氣信號傳送損耗進而改善反射衰減量特性。
由於係利用複數個金屬覆蓋薄膜12和金屬導線9，15來構成與多段的低通濾波器相同的電路，因此相較於一段的低通濾波器而言不但可改善高頻寬(high frequency bandwidth)內的傳送特性之平坦性，同時也抑制降低各電容值成份以及電感值成份的值，容易來保持電氣信號的相位線性度(linearity)而且能夠穩定群集延遲特性。如此一來，即可極力來抑制伴隨傳送所失真(distorsion)的電氣信號波形。
其次，將針對第2實施例的光電轉換模組1A來加以說明。在第7、8圖所示之光電轉換模組1A中，凡是與第1實施例相同的構成要素者將賦予相同的參考符號來省略說明。於此光電轉換模組1A上在光電轉換元件8和2個信號輸出部21之間設置一放大器30和2個阻抗匹配電路10。
在光電轉換元件8的輸出電極8a中連接一用來放大光電所轉換的電氣信號之放大器30。這種放大器30不但可放大由光電轉換元件8所轉換的單相電氣信號，同時會將此單相信號轉換成差動信號再從2個信號輸出部21輸出到光電轉換模組1的外部。
這種放大器30係固定在封裝體3上，而放大器30的輸入電極30a利用金屬導線32來連接到光電轉換元件8的輸出電極8a上，而2個輸出電極30b利用金屬導線33來連接到2個阻抗匹配電路10的輸入端之金屬被覆膜12。其中由於阻抗匹配電路10包含放大器30的輸出電極30b以及連接到與此輸入電極30b的相鄰接的金屬被覆膜12的金屬導線33，因此可利用適當調整金屬導線33的長度或者粗細
度即可的調整電感值成份。
其次，將針對第3實施例之光電轉換模組1B的阻抗匹配電路10B來加以說明。在第9、10圖所示之在光電轉換模組1B中，凡是與第1實施例相同的構成元件者將賦予相同的參考符號來省略說明。
阻抗匹配電路10B其具備有複數個金屬被覆膜12和複數個金屬導線15(相當於金屬連接線)，而且設置在相當於第1實施例的光電轉換元件8及第2實施例的放大器30的信號輸入部35和信號輸出部21B之間。這種阻抗匹配電路10B係組合到基板20B上。其中有關複數個金屬被覆膜12和複數個金屬導線15與第1實施例相同。
這種阻抗匹配電路10B的輸入端金屬被覆膜12，係以金屬導線45來電氣連接到信號輸入部35，而且阻抗匹配電路10B的輸入端金屬被覆膜12係利用金屬導線46來電氣連接到含信號輸出部21B的導線22前端部22a。這些金屬導線45、46含在阻抗匹配電路10B內。這種阻抗匹配電路10B的等效電路將與第1實施例相同，也就是形成與多段低通濾波器相同的電路。基板20B係固定在封裝體3而且在與複數個金屬被覆膜間相鄰接的金屬被覆膜12的間隙11上，於基板20B的表面上形成有隔離用溝槽47。
於此，說明有關這種光電轉換模組1B的特性。
第11圖為表示設置阻抗匹配電路10B的光電轉換模組1B之反射衰減量特性圖，第12圖為表示其傳送損耗特性圖，第13圖為表示其群集延遲特性圖。又，在供此測定的阻抗匹配電路10B中，其中隔離用溝槽47的寬度為0.25mm，深度為0.05mm。至於金屬被覆膜12和金屬導線15與第1實施例相同。
在這種光電轉換模組1B中利用設置阻抗匹配電路10B，來相較於沒有設置阻抗匹配電路10B的情況下，由於對信號輸出部21可確實進行阻抗匹配，因此可以改善反射衰減量特性。譬如在信號頻率5GHz上可以改善到14dB，在信號頻率10GHz上可以改善到13dB，而於信號頻率15GHz上可以改善到4dB(茲參考第11圖)。
有關傳送損耗特性，阻抗匹配電路10B係一與多段的低通濾波器相同的電路且可以平坦化傳送頻寬內的傳送特性，因此可以降低傳送損耗。譬如於信號頻率10GHz上可以改善到2.6dB，於信號頻率15GHz上可以改善到3dB(茲參考第12圖)。
有關群集延遲特性，可以藉由適當調整金屬被覆膜12的電容值成份和金屬導線15、45、46的電感值成份來保持相位的線性度(linearity)而且可穩定群集延遲特性。譬如能從信號頻率1GHz至20GHz的頻寬內將群集延遲從12ps的變動幅度改善到6ps的變動幅度(茲參考第13圖)。如此一來，利用設置有複數個金屬被覆膜12之阻抗匹配電路10B就可改善反射衰減量特性，傳送損耗特性以及群集延遲特性。
接著說明這種光電轉換模組1B的作用以及效果。
由於在基板表面上形成有隔離用溝槽47，因此就可以強化相鄰接間的金屬被覆膜41的隔離。其中基板20B並無利用焊錫等的導電性材料來直接連接到信號輸出部21B，因此將易於製作各自零件，而且能夠以單體來販賣組合有阻抗匹配電路10B的基板20B。有關其他的效果將產生與第1實施例相同的效果於此將省略說明。
於此，在前述的阻抗匹配電路10B中，最好於這種隔離用溝槽47中填充介電率低於形成基板20B材料之的電介體(譬如鋁等)。
這種情況下就可以更加強化相鄰接間之各金屬被覆膜12的隔離。
其次，將說明第4實施例的光電轉換模組1C阻抗匹配電路10C。第14、15圖所示之阻抗匹配電路10C係含有複數個金屬被覆膜51、形成在金屬被覆膜51間的間隙53以及連接相鄰接的金屬被覆膜51之複數個線條狀被覆膜52(相當於金屬連接線)，其係與金屬被覆膜51一體的複數個連接線被覆膜52、以及金屬導線55、56等，將元件一體形成在基板20C上。金屬被覆膜51將與前述金屬被覆膜12相同，而且連接線被覆膜52也與前述金屬導線15具相同的功能。
阻抗匹配電路10C的輸入端金屬被覆膜51，利用金屬導線55連
接到相當於第1實施例的光電轉換元件8或者第2實施例的放大器30的信號輸入部35上，而阻抗匹配電路10C的輸出端金屬被覆膜51利用金屬導線56連接到信號輸出部21C的導線22前端部22a。這些金屬導線55，56含在阻抗匹配電路10C內。
接著，說明這種光電轉換模組10C的作用以及效果。由適當調整連接線被覆膜52的寬度或者薄膜厚度即可來調整連接線被覆膜52的電感值成份。其中由於可利用相同的步驟將複數個金屬被覆膜51和複數個連接線被覆膜52一體形成在基板20C上，因此可減少零件數目而且降低製作成本。另外，信號輸出部21C並無直接連結到基板20C上，因此構造簡單。
其次，將針對局部改變前述阻抗匹配電路10C的變化例來加以說明。於第16、17圖所示之複數個金屬被覆膜51上相鄰接的金屬被覆膜51的間隙53中，於基板20C的表面上形成有複數個隔離用的溝槽57。利用這種隔離用的溝槽57就可以來強化相鄰接間的金屬被覆膜51的隔離。再者，在這些隔離用的溝槽57中，最好填充介電率比基板所形成20C之材料低之電介體(譬如鋁等)。這種情況下就可以更強化相鄰接間之金屬被覆膜51的隔離。
其次，將說明第5實施例之光電轉換模組1D的阻抗匹配電路10D。其中，凡是與第1實施例相同者將賦予相同的參考符號來省略說明。
第18、19圖之阻抗匹配電路10D，其具有微條狀的金屬被覆膜61和金屬導線62。這種金屬被覆膜61係形成在基板20D表面而且直接連結到信號輸出部21D。金屬導線62係電氣連接光電轉換元件8的輸出電極8a和金屬被覆膜61。
在這種微條狀的金屬被覆膜61的輸出端形成有略圓狀的連接部61a，而且利用焊錫等來直接連接到貫通基板20D的信號輸出部21D到導線的前端部22a。越加大這個連接部61a直徑就可以越降低連接部61a的電感值成份。其中基板20D的寬度最好為大於等於金
屬被覆膜61的3倍寬度。
在此，將說明光電轉換模組1D的特性。第20圖為表示組合阻抗匹配電路10D的光電轉換模組1D之反射衰減量特性圖，第21圖為表示其傳送損耗特性，第22圖為表示其群集延遲特性。又，於用來測定此阻抗匹配電路10D之中，金屬被覆膜61的寬度為0.24mm且特性阻抗約為50Ω，連接部61a的寬度為0.4mm。基板20D的厚度為0.25mm，構成基板20D的材料比介電率為9.8。
在這種光電轉換模組1D上藉由設置阻抗匹配電路10D，在反射衰減量特性中、相較於沒有設置阻抗匹配電路10D而言，對信號輸出部21可確實來進行阻抗匹配。譬如在信號頻率5GHz上可以將反射衰減量改善到6dB，在信號頻率10GHz上可以將反射衰減量改善到4dB，於信號頻率15GHz上可以將反射衰減量改善到3dB(茲參考第20圖)。
有關傳送損耗特性，由於微條狀的金屬被覆膜61能夠穩定電容值成份或電感值成份，因此可以平坦化傳送頻寬內的傳送特性。
譬如於信號頻率10GHz上可以將傳輸損耗改善到1.8dB，於信號頻率15GHz上可以將傳送損耗改善到2.5dB(茲參考第21圖)。
有關群集延遲特性，由於微條狀的金屬被覆膜61能夠保持相位的線性度(linearity)而且可易於穩定群集延遲特性。譬如從1GHz至20GHz的頻寬內可將群集延遲從12ps的變動幅度改善到3ps的變動幅度(茲參考第22圖)。如此一來，利用設置有阻抗匹配電路10就可大大改善傳送損耗特性以及群集延遲特性。
其次，將針對這種光電轉換模組1D的作用、效果來加以說明。由於具有微條狀的金屬被覆膜61，因此能夠從導體寬度或者薄膜厚度等來近似性計算出特性阻抗。再者，由於金屬被覆膜61係直接連結到信號輸出部21D，因此能夠充分來降低連接部61a的電感值成份。因此可藉由適當物來調整金屬被覆膜61的大小以確實進行對信號輸出部21D之阻抗匹配，同時也可以抑制高頻的電氣信號之傳送損耗進而改善反射衰減量特性。
由於可以穩定微條狀的金屬被覆膜61的電容值成份以及電感值成份，因此可以提高高頻寬(high frequency bandwidth)內之傳送特性平坦性，且可易於保持有相位之線性度(linearity)，且能穩定群集延遲特性。因此，能極力控制隨著傳送所失真(distorsion)的電氣信號波形。
其次，將說明第6實施例光電轉換模組1E。在第23，24圖之光電轉換模組1E上，有關光學透鏡6、光電轉換元件8以及用來放大光電所轉換的電氣信號的放大器30將與第2實施例相同，針對相同者將賦予相同的符號來省略說明。
此放大器30的2個輸出電極30b係各利用金屬導線66來連接到2個阻抗匹配電路10E的金屬被覆膜65上。各阻抗匹配電路10E係由微條狀的金屬被覆膜65及連接放大器30的輸出電極30b以及金屬被覆膜65的金屬導線66等來構成。
在金屬被覆膜65端部上形成有一略呈圓形狀的連接部61a，而且利用焊錫等來直接連結貫通基板20E的信號輸出部21E導線的前端部22a。利用適當調整金屬被覆膜65的導體寬度或長度即可來調整金屬被覆膜65的電容值成份，另外藉由調整金屬導線66的長度或粗細度即可來調整金屬導線66的電感值成份進而可確實來對信號輸出部21E進行匹配阻抗。將可獲得與第5實施例的光電轉換模組1E相同的作用，效果。
其次，將說明改變部分前述實施例的變化例。
1)阻抗匹配電路的複數個金屬被覆膜和複數個金屬連接線的數量、形狀未必為一定，而且也可以配合所要求的規格特性來適當改變其數量、形狀。
2)若為該行業人士，只要於不脫離本發明的宗旨範圍內皆可以附加前述各種型態之變更來加以實施而且本發明也包含有這些的改變型態。
這種光電轉換模組係一可適用於光通信中各種接收端的光電轉換模組，由於設置組合有多段的低通濾波器或微條狀的金屬被覆膜之阻抗匹配電路，因此可降低因為阻抗的不匹配所導致反射衰減量，而且可提高高頻寬(high frequency bandwidth)內傳送特性之平坦性，同時可藉由保持相位的線性度(linearity)來穩定群集延遲特性。
1、1A、1B、1C、1D、1E、101、101A、102‧‧‧光電轉換模組
3‧‧‧封裝體
5、105‧‧‧光纖
6、106‧‧‧光學透鏡
8、108‧‧‧光電轉換元件
8a、30b、108a、130b‧‧‧輸出電極
9a、15a、114a‧‧‧電感值成份
10、10B、10C、10D、10E、110‧‧‧阻抗匹配電路
11、53‧‧‧間隙
12、13、51、61、65‧‧‧金屬被覆膜
9、15、32、33、45、46、55、56、62、66、115、132、133‧‧‧金屬導線
12a、112a‧‧‧電容值成份
20、20B、20C、20D、20E、120‧‧‧基板
21、21B、21C、21D、21E、121‧‧‧信號輸出部
22‧‧‧導線
22a‧‧‧前端部
23‧‧‧電介體
30、130‧‧‧放大器
30a、130a‧‧‧輸入電極
35‧‧‧信號輸入部
47、57‧‧‧溝槽
52‧‧‧連接線被覆膜
61a‧‧‧連接部
112‧‧‧電容
114‧‧‧金導線
121a‧‧‧中心導體
140‧‧‧傳送線路基板
第1圖為表示本發明第1實施例之光電轉換模組俯視圖：第2圖為表示第1圖之II-II線剖面圖：第3圖為表示阻抗匹配電路的等效電路圖：第4圖為表示光電轉換模組的反射衰減量特性圖：第5圖為表示光電轉換模組的傳送損耗特性圖：第6圖為表示光電轉換模組的群集延遲特性圖：第7圖為表示本發明第2實施例之光電轉換模組俯視圖：第8圖為表示第7圖之VIII-VIII線剖面圖：第9圖為表示第3實施例之阻抗匹配電路俯視圖：第10圖為表示第9圖之X-X線剖面圖：第11圖為表示光電轉換模組的反射衰減量特性圖：第12圖為表示光電轉換模組的傳送損耗特性圖：第13圖為表示光電轉換模組的群集延遲特性圖。第14圖為表示第4實施例之阻抗匹配電路俯視圖：第15圖為表示第14圖之XV-XV線剖面圖：第16圖為表示第4實施例之阻抗匹配電路變更例之俯視圖：第17圖為表示第16圖之XVI-XVI線剖面圖：第18圖為表示第5實施例之光電轉換模組俯視圖：第19圖為表示第18圖之XIX-XIX線剖面圖：第20圖為表示光電轉換模組的反射衰減量特性圖：第21圖為表示光電轉換模組的傳送損耗特性圖：第22圖為表示光電轉換模組的群集延遲特性圖：
第23圖為表示本發明之第6實施例之光電轉換模組俯視圖：第24圖為表示第23圖之XXIV-XXIV線剖面圖：第25圖為表示習知之光電轉換模組俯視圖：第26圖為表示第25圖之XXVI-XXVI線剖面圖：第27圖為表示習知之其他光電轉換模組俯視圖：第28圖為表示第27圖之XXIIX-XXIIX線剖面圖：第29圖為表示專利文獻1所記載的光電模組俯視圖：第30圖為表示第29圖的阻抗匹配電路之等效電路圖。
1‧‧‧光電轉換模組
3‧‧‧封裝體
5‧‧‧光纖
6‧‧‧光學透鏡
8‧‧‧光電轉換元件
8a‧‧‧輸出電極
9‧‧‧金屬導線
10‧‧‧阻抗匹配電路
11‧‧‧間隙
12、13‧‧‧金屬被覆膜
15‧‧‧金屬導線
20‧‧‧基板
21‧‧‧信號輸出部
22a‧‧‧前端部
Claims (6)
- 一種光電轉換模組，係具有一光電轉換元件，藉由光纖所傳送過來的光信號轉換成電氣信號；以及一信號輸出部，將光電所轉換的電氣信號輸出到外部；其特徵在於設置有：一阻抗匹配電路，設置在前述光電轉換元件之輸出電極及前述信號輸出部之間；以及一基板，用來組合此阻抗匹配電路；其中前述阻抗匹配電路具備有：複數個金屬被覆膜，係於前述基板表面上形成有鑿開的間隙；以及複數個金屬連接線，係電氣連接此等金屬被覆膜中彼此相鄰接的各金屬被覆膜，其中在複數個金屬被覆膜中相鄰接的金屬被覆膜之間的間隙中，在前述基板表面上形成有一隔離用溝槽，其中在前述隔離用溝槽中填充有介電率低於形成基板的母材之電介體。
- 如申請專利範圍第1項所述之光電轉換模組，其中前述阻抗匹配電路係包含有金屬導線，該金屬導線係連接前述光電轉換元件的輸出電極以及與此輸出電極相鄰接的前述金屬被覆膜。
- 如申請專利範圍第1項所述之光電轉換模組，其中在前述光電轉換元件的輸出電極連接用來放大光電所轉換的電氣信號之放大器而且前述阻抗匹配電路係設置在前述放大器的輸出電極以及前述信號輸出部之間。
- 如申請專利範圍第3項所述之光電轉換模組，其中前述阻抗匹配電路係包含有金屬導線，該金屬導線係連接前述放大器的輸出 電極以及與此輸出電極相鄰接的前述金屬被覆膜。
- 如申請專利範圍第1至4項任一項所述之光電轉換模組，其中前述金屬連接線係由金屬導線所構成。
- 如申請專利範圍第1至4項任一項所述之光電轉換模組，其中前述金屬連接線係由與前述金屬被覆膜一體的線條狀金屬被覆膜所構成。
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