TWI433323B - 光電模組 - Google Patents

Description

光電模組

本發明是有關於一種光電模組，且特別是有關於一種用於光通訊的光電模組。

光通訊領域中，在訊號發送端需藉由作為訊號發送元件的光電模組來將電訊號轉換成光訊號，而在訊號接收端則需藉由作為訊號接收元件的光電模組來將所接收到的光訊號轉換成電訊號。因此，光電模組是光通訊領域中不可或缺的主要元件之一。

圖1是習知一種光電模組的示意圖。請參照圖1，習知光電模組100用於提供光訊號，其包括電路板110、基座120、光發射元件130、光纖(optical fiber)140以及晶片150。基座120及晶片150配置於電路板110上，且晶片150透過銲線(bonding wire)162而電性連接至電路板110。基座120具有平行於其底面121的表面122、123，而其反射面124連接表面122、123，位於表面122、123之間，且相對於表面123傾斜一預定角度。光發射元件130配置於表面122上的接墊125，並透過接墊125及銲線164而電性連接至晶片150。部份光發射元件130凸出接墊125外，並與反射面124相對。光纖140則配置於基座120的表面123上。

晶片150適於根據所欲傳輸的資訊來控制光發射元件130發出對應的光訊號132，而反射面124則將光訊號132反射至光纖140內，以透過光纖140來傳輸光訊號132。此外，在訊號接收端可利用另一光電模組來接收光纖140所傳輸的光訊號132。此用於接收光訊號132的光電模組與上述之光電模組100相似，差異處在於將光發射元件130換成光接收元件。

在習知光電模組100中，因部份光發射元件130需凸出接墊125外，以便提供光訊號132至反射面124，所以光發射元件130與接墊125之間的接觸面積較小。此導致光發射元件130容易脫落，因此光電模組100的可靠度較差。同樣地，習知用於接收光訊號的光電模組亦具有光接收元件容易脫落的情形。

本發明提供一種光電模組，其具有較佳的可靠度。

本發明提出一種光電模組，其包括第一基板、第二基板、承載部以及至少一光電元件。第二基板與第一基板結合，且第二基板具有面向第一基板的反射面。承載部配置於第一基板與第二基板之間，用以侷限至少一導光元件。而光電元件配置於第一基板之面向反射面的表面上，並與反射面相對。光電元件適於提供或接收光訊號，而反射面及導光元件位於光訊號之光路徑上。

在本發明之一實施例中，上述之導光元件為光纖，或者為一由聚合物(polymer)或介電材質(dielectric material)製成的導光條。

在本發明之一實施例中，上述之導光元件與反射面相對，且導光元件與反射面之間存有一空間。

在本發明之一實施例中，上述之導光元件覆蓋反射面。

在本發明之一實施例中，上述之導光元件具有一聚焦部，位於光電元件與反射面之間，且其位置對應光電元件之位置與反射面之位置。

在本發明之一實施例中，上述之承載部設有至少一溝槽，溝槽適於侷限導光元件。

在本發明之一實施例中，上述之承載部形成於第二基板。

在本發明之一實施例中，上述之第二基板具有一凹槽，反射面為凹槽的一側面，反射面與第二基板之一連接於第一基板的表面之間的夾角介於120度至140度之間。

在本發明之一實施例中，上述之第一基板具有一凹槽，第一基板之面向反射面的表面係為凹槽的底面。

在本發明之一實施例中，上述之光電模組更包括至少一控制單元，配置於第一基板，並電性連接至光電元件。

在本發明之一實施例中，上述之第一基板及第二基板之其一具有一容納槽，容納槽容納控制單元。

在本發明之一實施例中，上述之第一基板更設有至少一矽穿孔(through silicon via,TSV)，矽穿孔的一端電性連接至控制單元。

在本發明之一實施例中，上述之光電模組更包括一電路板，矽穿孔的另一端電性連接至電路板。

在本發明之一實施例中，上述之第一基板為一半導體基板。

在本發明之一實施例中，上述之第二基板為一半導體基板或一玻璃基板。

本發明另提出一種光電模組，其包括第一基板、第二基板、至少一導光元件、一承載部以及至少一光電元件。第二基板與第一基板結合，且第二基板具有一面向第一基板的反射面。導光元件用以傳導一光訊號，承載部配置於第一基板與第二基板之間，侷限導光元件。光電元件配置於第一基板之一面向反射面的表面，並與反射面相對，其中光電元件適於提供或接收光訊號，且反射面及導光元件係位於光訊號之光路徑上。

在本發明之光電模組中，因光電元件可整面固定於第一基板，所以光電元件可牢固地固定於第一基板，而不易脫落。因此，本發明各實施例的光電模組具有較佳的可靠度。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

圖2A與圖2B是本發明一實施例之一種光電模組的兩個剖面示意圖，圖3是圖2A及2B中第一基板及設置於其上之元件的立體示意圖，而圖4是圖2A及2B中第二基板及設置於其上之元件的立體示意圖。請先參照圖2A、圖3與圖4，本實施例之光電模組200為光訊號發射模組。此光電模組200包括第一基板210、第二基板220、承載部222以及至少一光電元件240，其中承載部222配置於第一基板210與第二基板220之間。本實施例之承載部222例如是形成於第二基板220。光電模組200可進一步包括至少一導光元件230或外接至少一導光元件230，而承載部222用以侷限導光元件230。圖3與圖4是以多個導光元件230及多個光電元件240為例，此光電元件240例如為光發射元件。第一基板210例如為半導體基板，而第二基板220例如為半導體基板或玻璃基板。所述之半導體基板例如是矽基板，但不以此為限。第二基板220與第一基板210結合，且第二基板220具有面向第一基板210的反射面221。光電元件240配置於第一基板210之面向反射面221的表面211上，並與反射面221相對。光電元件240適於提供光訊號242至反射面221，且反射面221及導光元件230位於光訊號242之光路徑上，其中反射面221適於將光訊號242反射至導光元件230內，以藉由導光元件230來傳輸光訊號242。

上述之第一基板210例如具有凹槽212，光電元件240設置於凹槽212內。光電元件240可為雷射或其他合適的光發射元件，其中雷射可為垂直共振腔面射雷射(vertical cavity surface emitting laser,VCSEL)。凹槽212的尺寸視置放其內的光電元件240大小而定，原則上凹槽212的最小尺寸需能容納欲置放其中的光電元件240。

每一光電元件240例如是透過銲線241而電性連接至第一基板210的內部電路(圖未示)。此外，導光元件230與反射面221相對，且導光元件230與反射面221之間存有空間。導光元件230可為光纖或是由聚合物或介電材質所製成的導光條。

此外，第二基板220具有凹槽223，而上述之反射面221為凹槽223的一個側面。反射面221可塗佈反射材料，以提高反射效率。承載部222可設有至少一定位結構226，以固定所述之導光元件230。亦即，定位結構226的數量與導光元件230的數量相對應，每一導光元件230固定於對應的一個定位結構226內。本實施例之每一定位結構226例如為溝槽(groove)，但在其他實施例中，定位結構226亦可為凸起的定位結構。另外，反射面221與第二基板220之連接於第一基板210的表面224之間的夾角θ需配合光電元件240之位置及承載部222之定位結構226的位置而進行設計，當介於120度至140度之間時將有較佳之傳導光訊號242的效果，其中又以135度或125度較易於製作。

請參照圖2B、圖3與圖4，光電模組200例如更包括至少一控制單元250，其配置於第一基板210上，並電性連接至光電元件240。具體而言，每一控制單元250例如是控制晶片，其透過設置於第一基板210的導線260及第一基板210的內部電路(圖未示)而電性連接至對應的光電元件240。每一控制單元250可用以控制一個或多個光電元件240，本發明並不限定控制單元250的數量。控制單元250適於根據所欲傳輸的資訊來控制光電元件240發出對應的光訊號242。本實施例之第二基板220例如具有容納槽225，以容納控制單元250。在另一實施例中，用於容納控制單元250的容納槽225可設置於第一基板210。此外，第一基板210可設有至少一矽穿孔214，而每一矽穿孔214的一端電性連接至對應的控制單元250。如此，每一控制單元250可透過貫穿第一基板210的矽穿孔214而電性連接至其他元件。

請參閱圖5，在另一實施利中，相較於光電模組200，光電模組200’更包括電路板270。第一基板210設置於電路板270上，而控制單元250可透過矽穿孔214而電性連接至電路板270。

請再參照圖2A，本實施例之光電模組200因將光電元件240設置於第一基板210，並將導光元件230設置於第二基板220，所以光電元件240的底面243可整面固定於第一基板220的凹槽212的底面，且第一基板220的凹槽212的底面係面向反射面221。相較於習知技術之光發射元件130與接墊125之間的接觸面積較小，本實施例之光電模組200的光電元件240可較牢固地固定於第一基板210而不易脫落，所以具有較佳的可靠度。此外，本實施例採用半導體基板作為第一基板210，由於半導體基板的製作技術成熟，所以第一基板210的厚度可有效減少。另外，本實施例採用半導體基板或玻璃基板作為第二基板220，由於半導體基板的製作技術且玻璃的研磨技術成熟，所以第二基板220的厚度亦可有效減少。因此，本實施例之光電模組200可達到厚度薄的優點。

圖6是本發明另一實施例之一種光電模組的剖面示意圖。請參照圖6，本實施例之光電模組200”與上述之光電模組200相似，差別處在於本實施例之導光元件230”覆蓋第二基板220的反射面221。亦即，導光元件230”接觸反射面221，導光元件230”與反射面221之間沒有間距。本實施例之導光元件230”的材質可為聚合物或介電材質。此外，導光元件230”可具有聚焦部232，此聚焦部232位於光電元件240與反射面221之間，其位置對應光電元件240之位置與反射面221之位置，以匯聚光電元件240所提供的光訊號242。

圖7是本發明另一實施例之一種光電模組的剖面示意圖。請參照圖7，本實施例之光電模組300與上述之光電模組200相似，差別處在於本實施例之光電模組300為光訊號接收模組。具體而言，本實施例之光電模組300的元件及構造與上述之光電模組200的元件及構造大致相同，差別處在於本實施例之光電模組300用光電元件350來取代光電模組200之光電元件240。此光電元件350為光接收元件，如光二極體(photo diode)或其他合適的光感測器。本實施例之光電模組300中，導光元件230適於將光訊號242傳輸至第二基板220的反射面221，而反射面221適於將光訊號242反射至光電元件350而被光電元件350接收。此外，光電模組300的控制單元(圖未示)可用以將光電元件350所接收的光訊號242轉換成電訊號。

本實施例之光電模組300與上述之光電模組200具有相同的優點，在此將不再重述。此外，本實施例之光電模組300可更包括圖5所示之電路板270，而光電模組300可透過矽穿孔而電性連接至電路板270。另外，如圖6所示之導光元件230”亦可應用至光電模組300中，以取代導光元件230。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．光電模組

110．．．電路板

120．．．基座

121．．．底面

122、123．．．表面

124．．．反射面

125．．．接墊

130．．．光發射元件

132．．．光訊號

140．．．光纖

150．．．晶片

162、164．．．銲線

200、200’、200”、300．．．光電模組

210．．．第一基板

211．．．表面

212．．．凹槽

214．．．矽穿孔

220．．．第二基板

221．．．反射面

222．．．承載部

223．．．凹槽

224．．．表面

225．．．容納槽

226．．．定位結構

230、230”．．．導光元件

232．．．聚焦部

240、350．．．光電元件

241．．．銲線

242．．．光訊號

243．．．底面

250．．．控制單元

260．．．導線

270．．．電路板

θ．．．夾角

圖1是習知一種光電模組的示意圖。

圖2A與圖2B是本發明一實施例之一種光電模組的兩個剖面示意圖。

圖3是圖2A及2B中第一基板及設置於其上之元件的立體示意圖。

圖4是圖2A及2B中第二基板及設置於其上之元件的立體示意圖。

圖5是本發明另一實施例之一種光電模組的剖面示意圖。

圖6是本發明另一實施例之一種光電模組的剖面示意圖。

圖7是本發明另一實施例之一種光電模組的剖面示意圖。

200．．．光電模組

210．．．第一基板

211．．．表面

212．．．凹槽

220．．．第二基板

221．．．反射面

222．．．承載部

223．．．凹槽

224．．．表面

230．．．導光元件

240．．．光電元件

241．．．銲線

242．．．光訊號

243．．．底面

θ．．．夾角

Claims (25)

1. 一種光電模組，包括：一第一基板；一第二基板，該第二基板與該第一基板結合，且該第二基板具有一面向該第一基板的反射面；一承載部，配置於該第一基板與該第二基板之間，用以侷限至少一導光元件；以及至少一光電元件，配置於該第一基板之一面向該反射面的表面，並與該反射面相對，其中該光電元件適於提供或接收一光訊號，且該反射面及該導光元件係位於該光訊號之光路徑上，其中該導光元件覆蓋該反射面。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光電模組，其中該導光元件為一光纖，或者為一由聚合物或介電材質製成的導光條。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光電模組，其中該導光元件具有一聚焦部，位於該光電元件與該反射面之間，且其位置對應該光電元件之位置與該反射面之位置。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光電模組，其中該承載部設有至少一溝槽，該溝槽適於侷限該導光元件。
5. 如申請專利範圍第1項所述之光電模組，其中該承載部形成於該第二基板。
6. 如申請專利範圍第1項所述之光電模組，其中該第二基板具有一凹槽，該反射面為該凹槽的一側面，該反射面與該第二基板之一連接於該第一基板的表面之間的夾角 介於120度至140度之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述之光電模組，其中該第一基板具有一凹槽，該第一基板之該面向該反射面的表面係為該凹槽的底面。
8. 如申請專利範圍第1項所述之光電模組，更包括至少一控制單元，配置於該第一基板，並電性連接至該光電元件。
9. 如申請專利範圍第8項所述之光電模組，其中該第一基板及該第二基板之其一具有一容納槽，該容納槽容納該控制單元。
10. 如申請專利範圍第8項所述之光電模組，其中該第一基板更設有至少一矽穿孔，該矽穿孔的一端電性連接至該控制單元。
11. 如申請專利範圍第10項所述之光電模組，更包括一電路板，該矽穿孔的另一端電性連接至該電路板。
12. 如申請專利範圍第1項所述之光電模組，其中該第一基板為一半導體基板。
13. 如申請專利範圍第1項所述之光電模組，其中該第二基板為一半導體基板或一玻璃基板。
14. 一種光電模組，包括：一第一基板；一第二基板，該第二基板與該第一基板結合，且該第二基板具有一面向該第一基板的反射面；至少一導光元件，用以傳導一光訊號； 一承載部，配置於該第一基板與該第二基板之間，侷限該導光元件；以及至少一光電元件，配置於該第一基板之一面向該反射面的表面，並與該反射面相對，其中該光電元件適於提供或接收該光訊號，且該反射面及該導光元件係位於該光訊號之光路徑上，其中該導光元件覆蓋該反射面。
15. 如申請專利範圍第14項所述之光電模組，其中該導光元件具有一聚焦部，位於該光電元件與該反射面之間，且其位置對應該光電元件之位置與該反射面之位置。
16. 如申請專利範圍第14項所述之光電模組，其中該承載部設有至少一溝槽，該溝槽侷限該導光元件。
17. 如申請專利範圍第14項所述之光電模組，其中該承載部形成於該第二基板。
18. 如申請專利範圍第14項所述之光電模組，其中該第二基板具有一凹槽，該反射面為該凹槽的一側面，該反射面與該第二基板之一連接於該第一基板的表面之間的夾角介於120度至140度之間。
19. 如申請專利範圍第14項所述之光電模組，其中該第一基板具有一凹槽，該第一基板之該面向該反射面的表面係為該凹槽的底面。
20. 如申請專利範圍第14項所述之光電模組，更包括至少一控制單元，配置於該第一基板，並電性連接至該光電元件。
21. 如申請專利範圍第20項所述之光電模組，其中該 第一基板更設有至少一矽穿孔，該矽穿孔的一端電性連接至該控制單元。
22. 如申請專利範圍第14項所述之光電模組，其中該第一基板為一半導體基板。
23. 如申請專利範圍第14項所述之光電模組，其中該第二基板為一半導體基板或一玻璃基板。
24. 一種光電模組，包括：一第一基板，其中該第一基板設有至少一矽穿孔；一第二基板，該第二基板與該第一基板結合，且該第二基板具有一面向該第一基板的反射面；一承載部，配置於該第一基板與該第二基板之間，用以侷限至少一導光元件；至少一光電元件，配置於該第一基板之一面向該反射面的表面，並與該反射面相對，其中該光電元件適於提供或接收一光訊號，且該反射面及該導光元件係位於該光訊號之光路徑上；以及至少一控制單元，配置於該第一基板，並電性連接至該光電元件，該矽穿孔的一端電性連接至該控制單元。
25. 一種光電模組，包括：一第一基板，其中該第一基板設有至少一矽穿孔；一第二基板，該第二基板與該第一基板結合，且該第二基板具有一面向該第一基板的反射面；至少一導光元件，用以傳導一光訊號；一承載部，配置於該第一基板與該第二基板之間，侷限 該導光元件；至少一光電元件，配置於該第一基板之一面向該反射面的表面，並與該反射面相對，其中該光電元件適於提供或接收該光訊號，且該反射面及該導光元件係位於該光訊號之光路徑上；以及至少一控制單元，配置於該第一基板，並電性連接至該光電元件，該矽穿孔的一端電性連接至該控制單元。