TWI767609B - 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。
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。
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,將光電轉換元件2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
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,該光電轉換元件以平行於該第一乘載面的方向發射或接收光訊號;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,該次黏著基台有一垂直於該第一乘載面及該第二乘載面的高度方向,且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在該高度方向上匹配該透鏡的中心。
- 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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