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CN114911015A - 具有光学微结构的光通讯模组 - Google Patents

具有光学微结构的光通讯模组 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种具有光学微结构的光通讯模组，包含：一第一载板；一晶片(或称芯片)，配置于该第一载板的一上表面，并与该第一载板形成电性连接；一密封体，完全覆盖该晶片，使该晶片固定于该第一载板的该上表面；复数个被动电子元件，配置于该第一载板的该上表面，并分别电性连接于该第一载板；一光学微结构，以及一补强胶，配置以将该光学微结构固定于该第一载板的该上表面。该光学微结构配置于该第一载板的该上表面，并与该第一载板形成电性连接。该光学微结构包含：一第二载板，与该第一载板形成电性连接；一光电转换模组，配置于该第二载板之一表面，并与该第二载板形成电性连接；以及一镜头模组，内部具有复数个开孔单元，每一该开孔单元具有一凸透镜，且可供一光纤元件插入固定。

Description

具有光学微结构的光通讯模组
技术领域
本发明系有关于一种光通讯模组，尤其是指一种具有光学微结构的光通讯模组。
背景技术
随着通讯科技的快速发展及5G通讯时代的来临，人工智慧及物联网等新的应用，带动了以存储、高速路由器和超级计算为核心的大型数据中心的发展，光通讯基础建设的建置，和高解析度视频(4K、8K)的普及，使得光纤通讯需求大增，而主动光学电缆组件(Active Optical Cable,AOC)有源光缆产品就是这些核心设备之间的主要互连方式之一，光纤通讯具有良好的保密性、容量高、速率高等特性，所以光纤应用极为广泛。
现有光通讯模块技术使用光学镜片作为雷射光束的接收及传导，此种结构设计之光耦合属于间接耦合方式，光耦合过程中会有光损失，造成光耦合效率不佳。
因此，如何提供一个能解决上述问题的光通讯产品，乃是业界所需思考的重要课题。
发明内容
本发明主要目的在于提供一种良好的光耦合效率的光通讯模组。
鉴于上述内容，本揭露之一态样提供一种具有光学微结构的光通讯模组，包含：一第一载板；一晶片(或称芯片)，配置于该第一载板的一上表面，并与该第一载板形成电性连接；一密封体，完全覆盖该晶片，使该晶片固定于该第一载板的该上表面；复数个被动电子元件，配置于该第一载板的该上表面，并分别电性连接于该第一载板；一光学微结构，以及一补强胶，配置以将该光学微结构固定于该第一载板的该上表面。该光学微结构配置于该第一载板的该上表面，并与该第一载板形成电性连接。该光学微结构包含：一第二载板，与该第一载板形成电性连接；一光电转换模组，配置于该第二载板之一表面，并与该第二载板形成电性连接；以及一镜头模组，内部具有复数个开孔单元，其中每一该开孔单元面向该光电转换模组的一侧具有一凸透镜，而每一该开孔单元背向该光电转换模组的另一侧，可供一光纤元件插入固定。
根据本揭露之一个或多个实施方式，其中该第一载板以及该第二载板为印刷电路板或BT载板(即球栅阵列封装所采用的线路基板)或陶瓷电路板。
根据本揭露之一个或多个实施方式，其中该光电转换模组包含数颗垂直腔表面发射雷射(VCSEL)元件以及光电二极体(PD)。
根据本揭露之一个或多个实施方式，其中该镜头模组使用环氧树脂胶与第二载板固定，该镜头模组各该凸透镜正对该垂直腔表面发射雷射(VCSEL)元件，可将一雷射光集中，以便该光纤元件对准吸收该雷射光。
根据本揭露之一个或多个实施方式，其中该光学微结构，通过表面黏着技术(Surface-mount Technology,SMT)而安装到该第一载板的该上表面。
根据本揭露之一个或多个实施方式，其中该些开孔单元背向该光电转换模组的另一侧皆具有与外部相通的开孔，而该些开孔由外向内渐缩。
根据本揭露之一个或多个实施方式，其中该些开孔为外大内小的喇叭状，适于对应的该光纤元件进行定位及固定。
根据本揭露之一个或多个实施方式，其中该些开孔为适于对应的该光纤元件进行定位及固定的圆孔或非圆孔的形状。
根据本揭露之一个或多个实施方式，其中该雷射光乃是由该光电转换模组之该垂直腔表面发射雷射(VCSEL)元件所发射，且该雷射光与该光纤元件为直接耦合方式。
根据本揭露之一个或多个实施方式，其中补强胶至少配置于该光学微结构的一侧边，以将该光学微结构固定于该第一载板的该上表面。
综上所述，本发明提供一种具有光学微结构的光通讯模组，包含：一第一载板；一晶片(或称芯片)，配置于该第一载板的一上表面，并与该第一载板形成电性连接；一密封体，完全覆盖该晶片，使该晶片固定于该第一载板的该上表面；复数个被动电子元件，配置于该第一载板的该上表面，并分别电性连接于该第一载板；一光学微结构，以及一补强胶，配置以将该光学微结构固定于该第一载板的该上表面。该光学微结构配置于该第一载板的该上表面，并与该第一载板形成电性连接。该光学微结构包含：一第二载板，与该第一载板形成电性连接；一光电转换模组，配置于该第二载板之一表面，并与该第二载板形成电性连接；以及一镜头模组，内部具有复数个开孔单元，其中每一该开孔单元面向该光电转换模组的一侧具有一凸透镜，而每一该开孔单元背向该光电转换模组的另一侧，可供一光纤元件插入固定。所述镜头模组不须对雷射光方向进行角度转换，可以减少光转换时的损失，藉由镜头模组上的透过凸透镜等微结构，能够将激光束的散射光集中，使光纤与该光电转换模组的光耦合效率提高，且本发明之实施例的材料皆选用耐高温及高穿透率之材料，可满足表面黏着技术(Surface-mount Technology,SMT)的工艺，以减少模组组装工艺之复杂性。
附图说明
为让本发明的上述与其他目的、特征、优点与实施例能更浅显易懂，所附附图之说明如下：
图1绘示本发明一实施例之具有光学微结构的光通讯模组的示意图。
图2绘示图1之具有光学微结构的光通讯模组的剖面示意图。
图3绘示图1之具有光学微结构的光通讯模组的剖面示意图。
图4绘示本发明另一实施例之具有光学微结构的光通讯模组的剖面示意图。
根据惯常的作业方式，图中各种特征与元件并未依实际比例绘制，其绘制方式是为了以最佳的方式呈现与本发明相关的具体特征与元件。此外，在不同附图间，以相同或相似的元件符号指称相似的元件及部件。
附图标记为：
1：具有光学微结构的光通讯模组 30：光电转换模组
10：第一载板 40：镜头模组
12：晶片 50：开孔
14：被动电子元件 60：凸透镜
16：密封体 70：雷射光
18：补强胶 400:黏着胶
20：第二载板
具体实施方式
为便贵审查委员能对本发明之目的、形状、构造装置特征及其功效，做更进一步之认识与了解，兹举实施例配合附图，详细说明如下。
以下揭露提供不同的实施例或示例，以建置所提供之标的物的不同特征。以下叙述之成分以及排列方式的特定示例是为了简化本公开，目的不在于构成限制；元件的尺寸和形状亦不被揭露之范围或数值所限制，但可以取决于元件之工艺条件或所需的特性。例如，利用剖面图描述本发明的技术特征，这些剖面图是理想化的实施例示意图。因而，由于制造工艺和/公差而导致图示之形状不同是可以预见的，不应为此而限定。
再者，空间相对性用语，例如「下方」、「在…之下」、「低于」、「在…之上」以及「高于」等，是为了易于描述附图中所绘示的元素或特征之间的关系；此外，空间相对用语除了图示中所描绘的方向，还包含元件在使用或操作时的不同方向。
首先，请参考图1，图1绘示本发明一实施例之具有光学微结构的光通讯模组的示意图。如图1所示，在本发明一实施例中，具有光学微结构的光通讯模组1包含但不限于：一第一载板10、一晶片(或称芯片)12、一密封体16、复数个被动电子元件14、一光学微结构以及一补强胶18。
如图1所示，晶片12乃是配置于该第一载板10的一上表面，并与该第一载板10形成电性连接。密封体16乃是完全覆盖该晶片12，使该晶片12固定于该第一载板10的该上表面。复数个被动电子元件14乃是配置于该第一载板10的该上表面，并分别电性连接于该第一载板10。另外，补强胶18乃是用于将该光学微结构固定于该第一载板10的该上表面。在本发明的任一可行实施例中，所述的被动电子元件可以是电容、电阻或电感等。
如图1所示，要特别说明的是，本发明一实施例所述的光学微结构配置于该第一载板10的该上表面，并与该第一载板10形成电性连接。详细而言，该光学微结构包含但不限于：一第二载板20、一光电转换模组30、以及一镜头模组40。
如图1所示，另外要特别说明的是，第二载板20乃与该第一载板10形成电性连接。光电转换模组30乃配置于该第二载板20之一表面，并与该第二载板20形成电性连接。在此，镜头模组40使用环氧树脂胶与第二载板20固定，该镜头模组40的内部具有复数个开孔单元50，其中每一该开孔单元50面向该光电转换模组30的一侧具有一凸透镜60，而每一该开孔单元50背向该光电转换模组30的另一侧可供一雷射光70穿射。
根据本发明一实施例，其中该第一载板10以及该第二载板20为印刷电路板(PCB)或BT载板(即球栅阵列封装所采用的线路基板)或陶瓷电路板。
根据本发明一实施例，其中该光电转换模组30包含数颗垂直腔表面发射雷射(VCSEL)元件以及光电二极体(PD)。
根据本发明一实施例，其中该镜头模组40的各该凸透镜60正对该垂直腔表面发射雷射(VCSEL)元件，可将该雷射光70集中，以便一光纤对准吸收该雷射光70。
根据本发明一实施例，其中该光学微结构乃是，通过表面黏着技术(Surface-mount Technology,SMT)而安装到该第一载板10的该上表面。
根据本发明一实施例，其中该些开孔单元50背向该光电转换模组30的另一侧皆具有与外部相通的开孔，而该些开孔由外向内渐缩。
根据本发明一实施例，其中该些开孔为外大内小的喇叭状，适于对应的一光纤进行定位及固定。
根据本发明一实施例，其中该些开孔为适于对应的一光纤进行定位及固定的圆孔或非圆孔的形状。
根据本发明一实施例，其中该雷射光70乃是由该光电转换模组30的垂直腔表面发射雷射(VCSEL)元件所发射，且该雷射光70与一光纤为直接耦合方式。
根据本发明一实施例，其中补强胶18至少配置于该光学微结构的一侧边，以将该光学微结构固定于该第一载板10的该上表面。
另外，图4绘示本发明另一实施例之具有光学微结构的光通讯模组的剖面示意图。如图4所示，根据本发明一实施例，其中第二载板20与镜头模组40可以通过黏着胶400相互固定。当然，在本发明其他实施例中，也可以用其他机构件使第二载板20与镜头模组40组装在一起。在本发明之实施例中，黏着胶400例如是环氧树脂或压克力胶或硅氧树脂(silicone)胶。
综上所述，在本发明的实施例中，主要是把垂直腔表面发射雷射(VCSEL)元件以及一光电二极体(PD)晶片先装着在该第二载板20(例如是PCB)上，再与设计有喇叭孔开槽及凸透镜结构之镜头模组40贴合，形成光学微结构，然后再将此光学微结构旋转90度，通过表面黏着技术(Surface-mount Technology,SMT)安装到另一PCB载板上。此光电转换模组30上之垂直腔表面发射雷射(VCSEL)元件发射之雷射光70，透过凸透镜60等微结构聚集成雷射光束，此雷射光束与垂直腔表面发射雷射(VCSEL)元件同方向，光纤可通过镜头模组40中之孔槽设计，对准到垂直腔表面发射雷射(VCSEL)元件的雷射发射孔洞并固定。因此，根据本发明的实施例，镜头模组40不须对雷射光方向进行角度转换，可以减少光转换时的损失，镜头模组40上的透过凸透镜60等微结构，能够将雷射光束的散射光集中，使光纤与该光电转换模组30的光耦合效率提高，且本发明之实施例的材料皆选用耐高温及高穿透率之材料，可满足表面黏着技术(Surface-mount Technology,SMT)的工艺，以减少模组组装工艺之复杂性。
以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种具有光学微结构的光通讯模组，其特征在于，包含：
第一载板；
晶片，配置于所述第一载板的上表面，并与所述第一载板形成电性连接；
密封体，完全覆盖所述晶片，使所述晶片固定于所述第一载板的所述上表面；
复数个被动电子元件，配置于所述第一载板的所述上表面，并分别电性连接于所述第一载板；
光学微结构，配置于所述第一载板的所述上表面，并与所述第一载板形成电性连接，所述光学微结构包含：
第二载板，与所述第一载板形成电性连接；
光电转换模组，配置于所述第二载板的表面，并与所述第二载板形成电性连接；以及
镜头模组，使用环氧树脂胶与所述第二载板固定，所述镜头模组内部具有复数个开孔单元，其中每一个所述开孔单元面向所述光电转换模组的一侧具有凸透镜，而每一个所述开孔单元背向所述光电转换模组的另一侧可供光纤元件插入固定；以及
补强胶，配置以将所述光学微结构固定于所述第一载板的所述上表面。
2.如权利要求1所述的具有光学微结构的光通讯模组，其特征在于，其中所述第一载板以及所述第二载板为印刷电路板、BT载板或陶瓷电路板。
3.如权利要求1所述的具有光学微结构的光通讯模组，其特征在于，其中所述光电转换模组包含数颗垂直腔表面发射雷射元件以及光电二极体阵列。
4.如权利要求3所述的具有光学微结构的光通讯模组，其特征在于，其中所述镜头模组的各所述凸透镜正对所述垂直腔表面发射雷射元件，可将雷射光集中，以便所述光纤元件对准吸收所述雷射光。
5.如权利要求1所述的具有光学微结构的光通讯模组，其特征在于，其中所述光学微结构，通过表面黏着技术而安装到所述第一载板的所述上表面。
6.如权利要求1所述的具有光学微结构的光通讯模组，其特征在于，其中各所述开孔单元背向所述光电转换模组的另一侧皆具有与外部相通的开孔，而所述多个开孔由外向内渐缩。
7.如权利要求6所述的具有光学微结构的光通讯模组，其特征在于，其中所述多个开孔为外大内小的喇叭状，适于对应的所述光纤元件进行定位及固定。
8.如权利要求6所述的具有光学微结构的光通讯模组，其特征在于，其中所述多个开孔为适于对应的所述光纤元件进行定位及固定的圆孔或非圆孔的形状。
9.如权利要求4所述的具有光学微结构的光通讯模组，其特征在于，其中所述雷射光乃是由所述光电转换模组的所述垂直腔表面发射雷射元件所发射，且所述雷射光与所述光纤元件为直接耦合方式。
10.如权利要求1所述的具有光学微结构的光通讯模组，其特征在于，其中补强胶至少配置于所述光学微结构的一侧边，以将所述光学微结构固定于所述第一载板的所述上表面。
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