TWI616691B - 陣列透鏡裝置之主動式耦光治具 - Google Patents

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Abstract

一種陣列透鏡裝置之主動式耦光治具，設置於一耦光機台上，該耦光機台是用來將裝置於一電路板上之一晶片與插接有一光纖接頭之一透鏡插座進行主動式耦光操作。該主動式耦光治具包括有：一支撐臂、一拾取機構及一施力機構。支撐臂結合於該耦光機台上，用來將該主動式耦光治具支撐於該耦光機台。拾取機構裝設於該支撐臂之一端，該拾取機構係以可拆卸的方式將該透鏡插座取起並保持在對應於該晶片的一預定位置。施力機構可在當該光纖接頭是被插入該透鏡插座時，保持該光纖接頭與該透鏡插座兩者的插接狀態，並可對該光纖接頭提供一推力，使該光纖接頭有被朝向該透鏡插座推擠密合的趨勢。

Description

陣列透鏡裝置之主動式耦光治具
本發明是關於一種陣列透鏡裝置之主動式耦光治具，尤指一種可把光纖接頭推緊密合於透鏡插座上以利於進行主動式耦光操作的主動式耦光治具。
隨著晶片鑲上電路板(Chip on Board；簡稱COB)製程蓬勃發展，光收發器(Optical Transceiver)的組成架構也做了大幅的改變。過去對於光收發器的製程，需先將雷射光收發晶片(chip)封裝成雷射二極體封裝元件(TOCAN)，再將TOCAN與透鏡元件(Lens)進行光耦合成為光學次模組(Optical Sub-Assembly；簡稱OSA)，再搭配光收發器(Transceiver)的電路板組合一個發光OSA與收光OSA而形成。近來，隨著COB技術的成熟與運用，可大幅簡化生產製程與產品結構，僅需要將雷射光收發晶片直接結合於光收發器電路板及打線作業，再進行透鏡元件的光耦合作業即完成成品製作。
習知技術的耦光治具，皆是應用於單一的晶片搭配單一透鏡元件的OSA產品上，僅能作單一發射或單一接收的耦光，而光纖對位的方向與耦光平面為相互垂直的，且光纖與透鏡元件貼合是藉由光纖內部的彈簧施力。而在近年發展的COB製程上，有可能是1發射端搭配1接收端晶片，甚至是12發射端搭配12接收端之陣列晶片與陣列透鏡(Array lens)搭配應用的架構，其光纖對位方向與耦光平面為相互平行的。但是，由於透鏡元件與光纖接頭(MT fiber)的尺寸小且厚度薄(約3~4mm)，非常不易夾持固定，耦光時使用的光纖接頭並沒有合適的治具設計讓光纖接頭以及透鏡元 件貼合，且考量需要有較高的耦合率以及每個光通道耦合率的一致性，因此無法以現有的耦光治具設計來生產。
如圖一A及圖一B所示，由設備商開發出的一種習知被動式全自動陣列透鏡耦光(Array lens alignment)設備的操作原理，是使用一組影像擷取器(CCD)11搭配一組稜鏡12，分別進行透鏡元件(Lens)13與位於電路板15上之晶片14光窗的對位作業。如圖一A所示，當進行透鏡元件13的對位作業時，稜鏡12向下移動，使影像擷取器11可透過稜鏡12的上側反射面擷取透鏡元件13的影像以供進行對位。如及圖一B所示，當進行晶片14光窗的對位作業時，稜鏡12則向上移動，使影像擷取器11可透過稜鏡12的下側反射面擷取晶片14光窗的影像以供與透鏡元件13的影像相互比對並進行對位。然而，如圖一A及圖一B所示之習知習知被動式全自動陣列透鏡耦光設備，因機械移動誤差、CCD成像誤差、透鏡元件與晶片材料誤差等因素，造成光耦合值非最佳化。依據現有的習知被動式全自動陣列透鏡耦光技術，透鏡元件與晶片光窗約有數μm以上的偏差量，雖具有很好的生產效率，但是設備售價十分昂貴，跨入門檻相當高。
有鑑於此，本發明將提出一種創新的陣列透鏡耦光治具，其不僅造價相對便宜，且採用主動式耦光對位，可將每個光通道的光學值耦合至最佳化，提升產品的性能表現。
本發明的主要目的是提供一種陣列透鏡裝置之主動式耦光治具，其不僅造價相對便宜，且採用主動式耦光對位，可主動地把光纖接頭推緊密合於透鏡插座上以利於進行主動式耦光操作，使每個光通道的光學值耦合至最佳化，提升產品的性能表現。
為了達到上述目的，本發明提供一種陣列透鏡裝置之主動式耦光治具，設置於一耦光機台上，該耦光機台是用來將裝置於一電路板上之一晶片與插接有一光纖接頭之一透鏡插座進行耦光操作，該主動式耦光治具包括有：一支撐臂，結合於該耦光機台上，用來將該主動式耦光治具 支撐於該耦光機台；一拾取機構，裝設於該支撐臂之一端，該拾取機構係以可拆卸的方式將該透鏡插座取起並保持在對應於該晶片的一預定位置；以及一施力機構，用以在當該光纖接頭是被插入該透鏡插座時，保持該光纖接頭與該透鏡插座兩者的插接狀態，並可對該光纖接頭提供一推力，使該光纖接頭有被朝向該透鏡插座推擠密合的趨勢。
於一實施例中，該拾取機構包括有：一真空源，用以提供一抽真空的動力；一柱體，其一端結合於該支撐臂，該柱體具有一中空孔其藉由一連接管連通於該真空源；以及一吸嘴座，結合於該柱體且係連通於該柱體之該中空孔；該吸嘴座具有自該吸嘴座兩側邊向下突伸之兩側牆、以及自該吸嘴座之後側向下突伸之一後牆，當該透鏡插座位於該吸嘴座內時，該兩側牆及該後牆會分別鄰靠著該透鏡插座的兩側壁及一後壁，且該真空源所提供之該抽真空的動力會使該透鏡插座被吸牢於該吸嘴座內；而當該真空源停止該抽真空的動力時，該透鏡插座則會脫離該吸嘴座。
於本發明之第一實施例中，該施力機構包括有一彈片，該彈片具有一平板部、至少一樞孔位於該平板部的一端、以及至少一夾爪位於該平板部的另一端；該至少一樞孔是對應樞接在位於該吸嘴座上的至少一樞軸上，使該彈片可依據該樞軸進行樞轉擺動的運動；該平板部是自該至少一樞孔處起朝向該光纖接頭的方向延伸一預定長度；當該光纖接頭是被插入該透鏡插座時，該夾爪係夾持、抵頂在該光纖接頭的一端面上，使該彈片之該夾爪可對該光纖接頭提供該推力。
較佳者，該彈片之該夾爪於側視圖上是呈現一S形結構且具有一施力端，該施力端可讓一操作人員方便撥動該夾爪，以使該彈片脫離夾持該光纖接頭的狀態。
於本發明之第二實施例中，該施力機構包括有：至少一伸縮探針；一滑軌座，該滑軌座係具有至少一貫穿孔其係對應套設有該至少一伸縮探針，該滑軌座係可沿著該伸縮探針的延伸方向進行相對滑移 運動；以及兩夾臂，分別樞設於該滑軌座的兩側邊上，各個該夾臂分別具有一前勾端以及一施力端；其中，當該光纖接頭是被插入該透鏡插座時，該兩夾臂各別之該前勾端係分別夾持於該吸嘴座之該兩側牆，且該至少一伸縮探針的一末端是插入在該光纖接頭的定位孔內，使該兩夾臂搭配該至少一伸縮探針可對該光纖接頭提供該推力。
較佳者，藉由按壓該施力端可使該兩夾臂各別之該前勾端分別脫離該吸嘴座之該兩側牆，以使該至少一伸縮探針可藉由該滑軌座之向外滑移來脫離該光纖接頭之定位孔。
於本發明之第三實施例中，該施力機構包括有：一滑軌機構，結合於該支撐臂上，該滑軌機構具有可相對滑移運動之一滑軌及一滑座；一延伸元件，裝置於該滑軌或該滑座兩者其中之一，該延伸元件並具有一抵靠端；以及一磁吸套件，包括有可相互磁吸之兩導磁元件，其中之一導磁元件是裝置於該柱體或該吸嘴座兩者其中之一，另一導磁元件是裝置於該延伸元件上；其中，當該光纖接頭是被插入該透鏡插座時，該兩導磁元件係相互吸附，且該延伸元件的該抵靠端是抵頂在該光纖接頭的一端面上，使該抵靠端可藉由該兩導磁元件兩者之間的磁吸力而對該光纖接頭提供該推力。
較佳者，該兩導磁元件的其中之一導磁元件是磁鐵，另一導磁元件則是螺絲，且在該延伸元件上設置有一螺孔以供鎖合該螺絲；其中，藉由將該螺絲旋進或旋轉出該螺孔的操作，可以調整該螺絲外端面與該磁鐵之間的間距，以控制兩者間的吸力，且該磁鐵與該螺絲之間至少需要保持一微小間隙，以確保該光纖接頭與該透鏡插座確實貼合。
較佳者，該延伸元件更連接於該真空源，藉由該真空源所提供之該抽真空的動力可使該光纖接頭被吸牢於該延伸元件下方；而當該真空源停止該抽真空的動力時，該光纖接頭則會脫離該延伸元件。
為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，然而所附詳細說明與附圖僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
11‧‧‧影像擷取器(CCD)
12‧‧‧稜鏡
13‧‧‧透鏡元件
14‧‧‧晶片
15‧‧‧電路板
20‧‧‧透鏡插座
201‧‧‧側壁
202‧‧‧後壁
21‧‧‧容置座
22‧‧‧定位栓
23‧‧‧光孔
30‧‧‧光纖接頭
301‧‧‧端面
31‧‧‧頭端
32‧‧‧定位孔
33‧‧‧光纖孔
34‧‧‧光纖排線
41‧‧‧支撐臂
42‧‧‧柱體
43‧‧‧吸嘴座
431‧‧‧側牆
432‧‧‧後牆
44‧‧‧連接管
45‧‧‧彈片
451‧‧‧樞孔
452‧‧‧平板部
453‧‧‧夾爪
454‧‧‧施力端
46‧‧‧真空源
51‧‧‧滑軌座
511‧‧‧樞軸端
512‧‧‧貫穿孔
52‧‧‧夾臂
53‧‧‧前勾端
54‧‧‧施力端
55‧‧‧伸縮探針
61‧‧‧導磁元件(磁鐵)
62‧‧‧滑座
63‧‧‧滑軌
64‧‧‧延伸元件
65‧‧‧導磁元件(螺絲)
66‧‧‧抵靠端
圖一A及圖一B為習知被動式全自動陣列透鏡耦光設備之操作原理的示意圖；圖二A為本發明之陣列透鏡裝置之主動式耦光治具的一實施例中，所使用到的透鏡插座的立體視圖；圖二B為本發明之陣列透鏡裝置之主動式耦光治具的一實施例中，所使用到的光纖接頭的立體視圖；圖三A及圖三B分別為本發明陣列透鏡裝置之主動式耦光治具之第一實施例的立體示意圖及側視示意圖；圖四A及圖四B分別為本發明陣列透鏡裝置之主動式耦光治具之第二實施例的立體示意圖及上視示意圖；圖五A及圖五B分別為本發明陣列透鏡裝置之主動式耦光治具之第三實施例的立體示意圖及側視示意圖。
本發明是關於一種陣列透鏡裝置之主動式耦光治具。於以下之說明中將舉出許多具體的實施例細節來協助讀者了解本發明的技術特徵。然而，任何熟習本項技術的人士當能理解，即使對於這些細節有些微變更或增減，仍不至於影響本發明所能達成的實質功效。此外，對於熟習本項技術的人士所熟知的習知技術，於下列說明中也將予以省略。
請參閱圖二A及圖二B，分別為本發明之陣列透鏡裝置之主動式耦光治具的一實施例中，所使用到的透鏡插座20及光纖接頭30的立體視圖。於本實施例中，一典型的透鏡插座20包括有一容置座21其可用來容置一典型的光纖接頭30的頭端31，該光纖接頭30的尾端則連接一 光纖排線34。於透鏡插座20的容置座21內設有兩定位栓22以及複數個光孔23，其位置恰好分別對應於設在光纖接頭30之頭端31上的兩定位孔32及複數個光纖孔33。藉由將光纖接頭30的頭端31插接入透鏡插座20的容置座21中，使兩定位栓22插入相對應之兩定位孔32中，可令各個光孔23分別對準於各個光纖孔33以形成一光通道。然而，若是光纖接頭30與透鏡插座20兩者插接得不夠密合、或是兩者之間存在有傾斜角度，將使得各個光孔23與各個光纖孔33之間產生間隙，造成對光時的光損失，使得後續進行耦光作業時無法達到最佳化的光耦合率。而本發明的主動式耦光治具，便是要解決此一問題，可以在進行耦光作業時，使光纖接頭30與透鏡插座20兩者緊密結合，不僅可避免各個光孔23與各個光纖孔33之間的間隙發生、且亦可避免光纖接頭30與透鏡插座20兩者之間發生傾斜角度。
本發明之陣列透鏡裝置之主動式耦光治具，乃是設置於一市面上可購得之習知的耦光機台(圖中未示)上。該耦光機台是用來將裝置於一電路板15上之一晶片14與插接有一光纖接頭30之一透鏡插座20進行耦光操作。
請參閱圖三A及圖三B，分別為本發明陣列透鏡裝置之主動式耦光治具之第一實施例的立體示意圖及側視示意圖。於本發明中，該主動式耦光治具包括有：一支撐臂41、一拾取機構、以及一施力機構。該支撐臂41係結合於該耦光機台上，用來將該主動式耦光治具支撐於該耦光機台。該拾取機構係裝設於該支撐臂41之一端，該拾取機構係以可拆卸替換且以真空吸力的方式將該透鏡插座20取起並保持在對應於該晶片14的一預定位置。該施力機構係用以在當該光纖接頭30是被插入該透鏡插座20時，保持該光纖接頭30與該透鏡插座20兩者的插接狀態，並可對該光纖接頭30提供一推力，使該光纖接頭30有被朝向該透鏡插座20推擠密合的趨勢。
於此第一實施例中，該拾取機構包括有：一真空源46、一柱體42、以及一吸嘴座43。該真空源46可提供一抽真空的動力。該柱體42的一端係結合於該支撐臂41，且該柱體42具有一中空孔其藉由一連接管44連通於該真空源46。該吸嘴座43係結合於該柱體42且係連通於該柱體42之該中空孔。該吸嘴座43具有自該吸嘴座43兩側邊向下突伸之兩側 牆431、以及自該吸嘴座43之後側向下突伸之一後牆432；當該透鏡插座20位於該吸嘴座43內時，該兩側牆431及該後牆432會分別鄰靠著該透鏡插座20的兩側壁201及一後壁202，且該真空源46所提供之該抽真空的動力會使該透鏡插座20被吸牢於該吸嘴座43內；而當該真空源46停止該抽真空的動力時，該透鏡插座20則會脫離該吸嘴座43。
於此第一實施例中，該施力機構包括有一彈片45，該彈片45具有一平板部452、至少一樞孔451位於該平板部452的一端、以及至少一夾爪453位於該平板部452的另一端；該至少一樞孔451是對應樞接在位於該吸嘴座43或該柱體42上的至少一樞軸421上，使該彈片45可依據該樞軸421進行樞轉擺動的運動；該平板部452是自該至少一樞孔451處起朝向該光纖接頭30之端面301的方向延伸一預定長度；當該光纖接頭30是被插入該透鏡插座20時，該夾爪453係夾持、抵頂在該光纖接頭30的該端面301上，使該彈片45之該夾爪453可對該光纖接頭30提供該推力。其中，該彈片45之該夾爪453於側視圖上(如圖三B所示)是呈現一S形結構且具有一施力端454，該施力端454可讓一操作人員方便撥動該夾爪453，以使該彈片45脫離夾持該光纖接頭30的狀態。
依據上述之本發明主動式耦光治具的第一實施例，主要是以真空吸嘴座43來把透鏡插座20吸附且夾持固定。光纖接頭30插入透鏡插座20中與透鏡插座20內的定位栓22配合固定。在真空吸嘴座43上設置一特製彈片45並以樞軸固定使其能做同心旋轉，搭配彈片45的彈簧力來對光纖接頭30施以徑向推力(水平方向推力)使光纖接頭30朝透鏡插座20方向緊靠，達到緊密貼合，使光纖接頭30與透鏡插座20之接合無間隙，以及確保沒有因為兩者的傾斜角度差異所造成的光損失，使陣列式光學產品的光耦合率達到最佳化。
使用本發明之第一實施例的主動式耦光治具來進行耦光操作的步驟如下：步驟(a1)：開啟真空源46的真空幫浦，使連接管44、柱體42之中空孔以及吸嘴座43能保持真空吸力；步驟(a2)：以吸嘴座43將塑膠材質的透鏡插座20吸附住，使透鏡插座20的兩側壁201及後壁202分別緊密依靠於吸嘴座43的兩側 牆431及後牆432等三個平面，以確保位置一致具重複性；步驟(a3)：將光纖接頭30水平插入透鏡插座20內，確認插入過程中透鏡插座20的位置不變，且被真空吸嘴座43牢牢吸住；步驟(a4)：把施力機構之彈片45撥下，確保彈片45的夾爪453抵住光纖接頭30的端面301(如圖三B所示)，過程中透鏡插座20的位置不變；步驟(a5)：使用習知的該耦光機台來將裝置於一電路板15上之一晶片14與插接有光纖接頭30之透鏡插座20進行耦光操作；步驟(a6)：當耦光完且進行點膠及固膠的動作後，撥回特製彈片45，抽除光纖接頭30，解除真空狀態。
請參閱圖四A及圖四B，分別為本發明陣列透鏡裝置之主動式耦光治具之第二實施例的立體示意圖及上視示意圖。於本發明中，該主動式耦光治具同樣包括有：一支撐臂41、一拾取機構、以及一施力機構。該支撐臂41係結合於該耦光機台上，用來將該主動式耦光治具支撐於該耦光機台。該拾取機構係裝設於該支撐臂41之一端，該拾取機構係以可拆卸的方式將該透鏡插座20取起並保持在對應於該晶片14的一預定位置。該施力機構係用以在當該光纖接頭30是被插入該透鏡插座20時，保持該光纖接頭30與該透鏡插座20兩者的插接狀態，並可對該光纖接頭30提供一推力，使該光纖接頭30有被朝向該透鏡插座20推擠密合的趨勢。
於此第二實施例中，該拾取機構包括有：一真空源46、一柱體42、以及一吸嘴座43。該真空源46可提供一抽真空的動力。該柱體42的一端係結合於該支撐臂41，且該柱體42具有一中空孔其藉由一連接管44連通於該真空源46。該吸嘴座43係結合於該柱體42且係連通於該柱體42之該中空孔。該吸嘴座43具有自該吸嘴座43兩側邊向下突伸之兩側牆431、以及自該吸嘴座43之後側向下突伸之一後牆432；當該透鏡插座20位於該吸嘴座43內時，該兩側牆431及該後牆432會分別鄰靠著該透鏡插座20的兩側壁201及一後壁202，且該真空源46所提供之該抽真空的動力會使該透鏡插座20被吸牢於該吸嘴座43內；而當該真空源46停止該抽真空的動力時，該透鏡插座20則會脫離該吸嘴座43。
於此第二實施例中，該施力機構包括有可彈性伸縮之至少一 伸縮探針55、一滑軌座51、以及兩夾臂52。該滑軌座51係具有至少一貫穿孔512其係對應套設有該至少一伸縮探針55，該滑軌座51係可沿著該伸縮探針55的延伸方向進行相對滑移運動。兩夾臂52係分別樞設於該滑軌座51的兩側邊上，各個該夾臂52分別具有一前勾端53以及一施力端54。其中，當該光纖接頭30是被插入該透鏡插座20時，該兩夾臂52各別之該前勾端53係分別夾持於該吸嘴座43之該兩側牆431，且該至少一伸縮探針55的一末端551是插入相對應之該光纖接頭30的定位孔32內，使該伸縮探針55可對該光纖接頭30提供該推力。藉由按壓該施力端54可使該兩夾臂52各別之該前勾端53分別脫離該吸嘴座43之該兩側牆431，釋放該至少一伸縮探針55之伸縮推力，促使該滑軌座51向外滑移，以使該至少一伸縮探針55脫離該光纖接頭30的定位孔32，進而讓光纖接頭30可以脫離透鏡插座20。
於本第二實施例中，該夾臂52之前勾端53與樞軸端511之間的長度需略小於伸縮探針55連接(穿過)光纖接頭30抵住透鏡插座20的長度，使得夾臂52的前勾53扣上真空吸嘴座43後，伸縮探針55仍維持一定推力讓光纖接頭30緊密貼合透鏡插座20。換句話說，當伸縮探針55尚未被壓縮產生伸縮推力之前，該夾臂52之前勾端53是扣不到真空吸嘴座43的。
依據上述之本發明主動式耦光治具的第二實施例，主要是以真空吸嘴座43來把透鏡插座20吸附夾持固定。光纖接頭30插入透鏡插座20中與透鏡插座20內的定位栓22配合固定。另設計一滑軌座51可沿著伸縮探針55的延伸方向上進行橫向移動，滑軌座51上設置貫穿孔512以嵌入兩支伸縮探針55。該兩伸縮探針55的另一端插入光纖接頭30上所設置的兩個貫穿的定位孔32，另外在滑軌座51上設置特製夾臂52結構。當滑軌座51橫向移動時，光纖接頭30也隨著橫向移動，直接對準透鏡插座20內的定位栓22配合固定，並藉由伸縮探針55的伸縮力推動光纖接頭30與透鏡插座20緊密貼合。最後，再利用夾臂52來固定光纖接頭30與透鏡插座20，使光纖接頭30與透鏡插座20之接合無間隙，以及確保沒有因為兩者的傾斜角度差異所造成的光損失，使陣列式光學產品的光耦合率達到最佳化。
使用本發明之第二實施例的主動式耦光治具來進行耦光操作的步驟如下：步驟(b1)：開啟真空源46的真空幫浦，使連接管44、柱體42之中空孔以及吸嘴座43能保持真空吸力；步驟(b2)：以吸嘴座43將塑膠材質的透鏡插座20吸附住，使透鏡插座20的兩側壁201及後壁202分別緊密依靠於吸嘴座43的兩側牆431及後牆432等三個平面，以確保位置一致具重複性；步驟(b3)：在滑軌座51的兩側加裝夾臂52；步驟(b4)：將伸縮探針55一頭嵌入滑軌座51當中，另一頭插入光纖接頭30的定位孔32，使光纖接頭30隨滑軌座51移動；步驟(b5)：推動滑軌座51將光纖接頭30水平插入透鏡插座20內，確認插入過程中透鏡插座20位置不變，且被真空吸嘴座43牢牢吸住；步驟(b6)：把兩夾臂52扣上，確保兩夾臂52的前勾53分別扣住真空吸嘴座43的兩側牆431側邊(如圖四B所示)，過程中透鏡插座20的位置不變；步驟(b7)：使用習知的該耦光機台來將裝置於一電路板15上之一晶片14與插接有光纖接頭30之透鏡插座20進行耦光操作；步驟(b8)：耦光完且進行點膠及固膠的動作後，打開夾臂52，抽除光纖接頭30，解除真空狀態。
請參閱圖五A及圖五B，分別為本發明陣列透鏡裝置之主動式耦光治具之第三實施例的立體示意圖及側視示意圖。於本發明中，該主動式耦光治具同樣包括有：一支撐臂41、一拾取機構、以及一施力機構。該支撐臂41係結合於該耦光機台上，用來將該主動式耦光治具支撐於該耦光機台。該拾取機構係裝設於該支撐臂41之一端，該拾取機構係以可拆卸替換且利用真空吸力的方式將該透鏡插座20取起並保持在對應於該晶片14的一預定位置。該施力機構係用以在當該光纖接頭30是被插入該透鏡插座20時，保持該光纖接頭30與該透鏡插座20兩者的插接狀態，並可對該光纖接頭30提供一推力，使該光纖接頭30有被朝向該透鏡插座20推擠密合的趨勢。
於此第三實施例中，該拾取機構包括有：一真空源46、一柱體42、以及一吸嘴座43。該真空源46可提供一抽真空的動力。該柱體42的一端係結合於該支撐臂41，且該柱體42具有一中空孔其藉由一連接管44連通於該真空源46。該吸嘴座43係結合於該柱體42且係連通於該柱體42之該中空孔。該吸嘴座43具有自該吸嘴座43兩側邊向下突伸之兩側牆431、以及自該吸嘴座43之後側向下突伸之一後牆432；當該透鏡插座20位於該吸嘴座43內時，該兩側牆431及該後牆432會分別鄰靠著該透鏡插座20的兩側壁201及一後壁202，且該真空源46所提供之該抽真空的動力會使該透鏡插座20被吸牢於該吸嘴座43內；而當該真空源46停止該抽真空的動力時，該透鏡插座20則會脫離該吸嘴座43。
於此第三實施例中，該施力機構包括有：一滑軌機構、一延伸元件64、以及一磁吸套件。該滑軌機構係結合於該支撐臂41上，該滑軌機構具有可相對滑移運動之一滑軌63及一滑座62。該延伸元件64係裝置於該滑軌63或該滑座62兩者其中之一，該延伸元件64並具有一抵靠端66。該磁吸套件係包括有可相互磁吸之兩導磁元件61、65，其中之一導磁元件61是裝置於該柱體42或該吸嘴座43兩者其中之一，另一導磁元件65是裝置於該延伸元件64上。其中，當該光纖接頭30是被插入該透鏡插座20時，該兩導磁元件係相互吸附但不接觸(兩者保持一微小間隙)，且該延伸元件64的該抵靠端66是抵頂在該光纖接頭30的端面301上，使該抵靠端66可藉由該兩導磁元件61、65兩者之間的磁吸力而對該光纖接頭30提供該推力。其中該兩導磁元件的其中之一導磁元件是磁鐵61，另一導磁元件則是軛鐵元件65(例如螺絲)或是另一磁鐵。
如圖五A及圖五B所示，於此第三實施例中，該另一導磁元件是軛鐵材質的螺絲65，且在該延伸元件64上設置有螺孔以供鎖合該螺絲65。藉由將該螺絲65旋進或旋轉出該螺孔的操作，可以調整螺絲65外端面與磁鐵61之間的間距，以控制兩者間的吸力，且磁鐵61與螺絲65之間至少需要保持一微小間隙，以確保光纖接頭30與透鏡插座20確實貼合。
於本第三實施例中，該延伸元件64更連接於該真空源46，藉由該真空源46所提供之該抽真空的動力可使該光纖接頭30被吸牢於該延伸元件64下方；而當該真空源46停止該抽真空的動力時，該光纖接頭 30則會脫離該延伸元件64的下方。
依據上述之本發明主動式耦光治具的第三實施例，主要是以真空吸嘴座43來把透鏡插座20夾持固定。光纖接頭30插入透鏡插座20中與透鏡插座20內的定位栓22配合固定。另設計一滑軌機構可進行橫向移動，滑軌機構之滑座62上設置另一真空吸嘴座(位於延伸元件64下方)以固定光纖接頭30，在兩個真空吸嘴座之間分別嵌入強力磁鐵61與軛鐵材質之螺絲65。當吸住光纖接頭30的真空吸嘴座在滑座62上往透鏡插座20方向移動，直接對準透鏡插座20內的定位栓22配合固定。此時，磁鐵61的磁力吸引軛鐵材質之螺絲65的現象，會使光纖接頭30與透鏡插座20能夠緊密貼合，使光纖接頭30與透鏡插座20之接合無間隙，以及確保沒有因為兩者的傾斜角度差異所造成的光損失，使陣列式光學產品的光耦合率達到最佳化。
使用本發明之第三實施例的主動式耦光治具來進行耦光操作的步驟如下：步驟(c1)：開啟真空源46的真空幫浦，使連接管44、柱體42之中空孔以及吸嘴座43能保持真空吸力；步驟(c2)：以吸嘴座43將塑膠材質的透鏡插座20吸附住，使透鏡插座20的兩側壁201及後壁202分別緊密依靠於吸嘴座43的兩側牆431及後牆432等三個平面，以確保位置一致具重複性；步驟(c3)：將光纖接頭30以滑軌機構上的真空吸嘴座吸住，使光纖接頭30隨滑座移動；步驟(c4)：推動滑座62將光纖接頭30水平插入透鏡插座20內，確認插入過程中透鏡插座20位置不變，且透鏡插座20與光纖接頭30皆被其各別之真空吸嘴座牢牢吸住；步驟(c5)：當兩個真空吸嘴座靠近時，螺絲65會被強力磁鐵61的吸力所吸引(如圖五B所示)，讓光纖接頭30與透鏡插座20貼合，過程中透鏡插座20的位置不變；步驟(c6)：使用習知的該耦光機台來將裝置於一電路板15上之一晶片14與插接有光纖接頭30之透鏡插座20進行耦光操作；步驟(c7)：耦光完且進行點膠及固膠的動作後，退開光纖接 頭30的真空吸嘴座，解除真空狀態。
本發明以上三種實施例的設計，皆是以真空吸嘴固定透鏡插座，且在光纖接頭上施予一定程度的水平推力，使光纖接頭與透鏡插座之接合無間隙，以及確保沒有因為兩者的傾斜角度差異所造成的光損失，使陣列式光學產品的光耦合率達到最佳化，並可固定每次更換透鏡插座後的初始耦光位置，提高耦光品質、生產良率以及生產效率。
以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖示內容所為之等效技術變化，均包含於本發明之範圍內。
20‧‧‧透鏡插座
34‧‧‧光纖排線
42‧‧‧柱體
44‧‧‧連接管
61‧‧‧導磁元件(磁鐵)
63‧‧‧滑軌
65‧‧‧導磁元件(螺絲)
30‧‧‧光纖接頭
41‧‧‧支撐臂
43‧‧‧吸嘴座
46‧‧‧真空源
62‧‧‧滑座
64‧‧‧延伸元件
66‧‧‧抵靠端

Claims (9)

  1. 一種陣列透鏡裝置之主動式耦光治具，設置於一耦光機台上，該耦光機台是用來將裝置於一電路板上之一晶片與插接有一光纖接頭之一透鏡插座進行耦光操作，該主動式耦光治具包括有：一支撐臂，結合於該耦光機台上，用來將該主動式耦光治具支撐於該耦光機台；一拾取機構，裝設於該支撐臂之一端，該拾取機構係以可拆卸的方式將該透鏡插座取起並保持在對應於該晶片的一預定位置；以及一施力機構，用以在當該光纖接頭是被插入該透鏡插座時，保持該光纖接頭與該透鏡插座兩者的插接狀態，並可對該光纖接頭提供一推力，使該光纖接頭有被朝向該透鏡插座推擠密合的趨勢。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之陣列透鏡裝置之主動式耦光治具，其中，該拾取機構包括有：一真空源，用以提供一抽真空的動力；一柱體，其一端結合於該支撐臂，該柱體具有一中空孔其藉由一連接管連通於該真空源；以及一吸嘴座，結合於該柱體且係連通於該柱體之該中空孔；該吸嘴座具有自該吸嘴座兩側邊向下突伸之兩側牆、以及自該吸嘴座之後側向下突伸之一後牆，當該透鏡插座位於該吸嘴座內時，該兩側牆及該後牆會分別鄰靠著該透鏡插座的兩側壁及一後壁，且該真空源所提供之該抽真空的動力會使該透鏡插座被吸牢於該吸嘴座內；而當該真空源停止該抽真空的動力時，該透鏡插座則會脫離該吸嘴座。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之陣列透鏡裝置之主動式耦光治具，其中，該施力機構包括有一彈片，該彈片具有一平板部、至少一樞孔位於該平板部的一端、以及至少一夾爪位於該平板部的另一端；該至少一樞孔是對應樞接在位於該吸嘴座上的至少一樞軸上，使該彈片可依據該樞軸進行樞轉擺動的運動；該平板部是自該至少一樞孔處起朝向該光纖接頭的方向延伸一預定長度；當該光纖接頭是被插入該透鏡插座時，該夾爪係夾持、抵頂在該光纖接頭的一端面上，使該彈片之該夾爪可對該光纖接頭提供該推力。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之陣列透鏡裝置之主動式耦光治具，其中，該彈片之該夾爪是呈現一S形結構且具有一施力端，該施力端可讓一操作人員方便撥動該夾爪，以使該彈片脫離夾持該光纖接頭的狀態。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之陣列透鏡裝置之主動式耦光治具，其中該施力機構包括有：至少一伸縮探針；一滑軌座，該滑軌座係具有至少一貫穿孔其係對應套設有該至少一伸縮探針，該滑軌座係可沿著該伸縮探針的延伸方向進行相對滑移運動；以及兩夾臂，分別樞設於該滑軌座的兩側邊上，各個該夾臂分別具有一前勾端以及一施力端；其中，當該光纖接頭是被插入該透鏡插座時，該兩夾臂各別之該前勾端係分別夾持於該吸嘴座之該兩側牆，且該至少一伸縮探針的一末端是插入該光纖接頭的一定位孔內。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之陣列透鏡裝置之主動式耦光治具，其中，藉由按壓該施力端可使該兩夾臂各別之該前勾端分別脫離該吸嘴座之該兩側牆，以使該至少一伸縮探針脫離該光纖接頭的該定位孔。
  7. 如申請專利範圍第2項所述之陣列透鏡裝置之主動式耦光治具，其中該施力機構包括有：一滑軌機構，結合於該支撐臂上，該滑軌機構具有可相對滑移運動之一滑軌及一滑座；一延伸元件，裝置於該滑軌或該滑座兩者其中之一，該延伸元件並具有一抵靠端；以及一磁吸套件，包括有可相互磁吸之兩導磁元件，其中之一導磁元件是裝置於該柱體或該吸嘴座兩者其中之一，另一導磁元件是裝置於該延伸元件上；其中，當該光纖接頭是被插入該透鏡插座時，該兩導磁元件係相互吸附，且該延伸元件的該抵靠端是抵頂在該光纖接頭的一端面上，使該抵靠端可藉由該兩導磁元件兩者之間的磁吸力而對該光纖接頭提供該推力。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之陣列透鏡裝置之主動式耦光治具，其中該兩導磁元件的其中之一導磁元件是磁鐵，另一導磁元件則是螺絲，且在該延伸元件上設置有一螺孔以供鎖合該螺絲；其中，藉由將該螺絲旋進或旋轉出該螺孔的操作，可以調整該螺絲外端面與該磁鐵之間的間距，以控制兩者間的吸力，且該磁鐵與該螺絲之間至少需要保持一微小間隙，以確保該光纖接頭與該透鏡插座確實貼合。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之陣列透鏡裝置之主動式耦光治具，其中，該延伸元件更連接於該真空源，藉由該真空源所提供之該抽真空的動力可使該光纖接頭被吸牢於該延伸元件下方；而當該真空源停止該抽真空的動力時，該光纖接頭則會脫離該延伸元件。
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