TWI741857B

TWI741857B - 光通訊模組及其製作方法

Info

Publication number: TWI741857B
Application number: TW109137333A
Authority: TW
Inventors: 何廣生
Original assignee: 大陸商訊芸電子科技（中山）有限公司
Priority date: 2019-11-14
Filing date: 2020-10-27
Publication date: 2021-10-01
Also published as: US20210149130A1; CN112799180A; TW202120980A; US11422323B2

Abstract

一種光通訊模組及其製作方法。光通訊模組包括電路板；光電元件，設置於上述電路板上；光纖連接器，設置於上述電路板上，且對應於上述光電元件；透明封裝材料，覆蓋於上述電路板、上述光電元件以及上述光纖連接器；以及電磁遮蔽層，覆蓋於上述透明封裝材料。利用透明封裝材料來提供光通訊模組內的電子及光學元件的濕氣以及灰塵的防護，且用以固定光纖連接器的位置。此外，利用電磁遮蔽層提供光通訊模組內的電子及光學元件的電磁防護。

Description

光通訊模組及其製作方法

本發明有關於一種光通訊模組及其製作方法，尤指一種具有透明封裝材料的光通訊模組及其製作方法。

光纖通訊網路具有低傳輸損失、高數據保密性、優秀的抗干擾性，以及超大頻寬等特性，已是現代主要的資訊通訊方式，其中，用於接受來自光纖網路的光訊號並將其轉換成電訊號傳輸，及/或將電訊號轉換成光訊號再藉由光纖網路向外傳輸的光通訊模組是光纖通訊技術中最重要的基礎元件之一。

為了提高光通訊模組的使用壽命與信號的可靠性，於習知技術中會將光通訊模組於真空環境下進行組裝，並將光通訊模組電路板、電子及光學元件密封於金屬殼體內，來保持金屬殼體內部於真空與其氣密狀態，進而可避免電子及光學元件因為濕氣以及灰塵等的侵蝕而產生裂化。然而，卻導致了製作成本上的增加。

此外，於真空的環境下，將光纖連接器焊接於金屬殼體上，並使得光纖連接器的光纖對準於光學元件，進而增加了製作上的困難度。

有鑑於此，在本發明中，利用透明封裝材料來提供光通訊模組內的電子及光學元件的濕氣以及灰塵的防護，且用以固定光纖連接器的位置。此外，利用電磁遮蔽層提供光通訊模組內的電子及光學元件的電磁防護。

本發明一實施例揭露一種光通訊模組，其中包括電路板；光電元件，設置於上述電路板上；光纖連接器，設置於上述電路板上，且對應於上述光電元件；透明封裝材料，覆蓋於上述電路板、上述光電元件以及上述光纖連接器；以及電磁遮蔽層，覆蓋於上述透明封裝材料。

根據本發明一實施例，光通訊模組更包括透鏡組件，設置於上述光電元件以及上述光纖連接器之間，其中上述光電元件為光信號發射器，用以發射光束通過上述透鏡組件的透鏡至上述光纖連接器。

根據本發明一實施例，上述光信號發射器為分布式反饋激光器，且上述透鏡組件黏貼於上述光信號發射器的發光面。

根據本發明一實施例，上述光電元件為光信號接收器，且光束經由上述光纖連接器的光纖射向上述光信號接收器。

根據本發明一實施例，光通訊模組更包括多個晶片，設置於上述電路板上，其中上述電路板包括絕緣基板以及設置於上述絕緣基板上的電路層，上述絕緣基板由導熱材料所製成，且上述晶片經由導線電性連接於上述電路層。

根據本發明一實施例，上述絕緣基板為陶瓷基板，且上述晶片包括控制晶片以及檢光晶片。

根據本發明一實施例，光通訊模組更包括一調整座，設置於上述電路板上，且上述光纖連接器設置於上述調整座上。

本發明一實施例揭露一種光通訊模組的製作方法，其中包括設置多個晶片以及光電元件至電路板上；設置光纖連接器至上述電路板上；填充透明封裝材料於上述電路板、上述晶片、上述光電元件以及上述光纖連接器上；以及形成電磁遮蔽層覆蓋於上述透明封裝材料。

根據本發明一實施例，光通訊模組的製作方法更包括設置透鏡組件至光電元件的一側。

根據本發明一實施例，光通訊模組的製作方法更包括設置調整座於上述電路板以及上述光纖連接器之間，且藉由上述調整座使得上述光纖連接器的光纖對準於上述透鏡組件的透鏡的中心。

1:光通訊模組

10:電路板

11:絕緣基板

12:電路層

20:訊號線

30:晶片

31:控制晶片

32:檢光晶片

40:光電元件

50:光纖連接器

51:光纖

60:透鏡組件

61:透鏡座

62:透鏡

70:透明封裝材料

80:電磁遮蔽層

A1:調整座

W1:導線

圖1為根據本發明的第一實施例的光通訊模組的示意圖。

圖2為根據本發明的第一實施例的光通訊模組的立體圖，其中為了清楚的目的，於圖2中省略的部份的元件。

圖3為根據本發明的第二實施例的光通訊模組的示意圖。

圖4為根據本發明一實施例的光通訊模組的製作方法的流程圖。

圖5A至圖5D為本發明的光通訊模組制程中間階段的示意圖。

為了便於本領域普通技術人員理解和實施本發明，下面結合附圖與實施例對本發明進一步的詳細描述，應當理解，本發明提供許多可供應用的創作概念，其可以多種特定型式實施。文中所舉例討論的特定實施例僅為製造與使用本發明的特定方式，非用以限制本發明的範圍。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬本發明保護的範圍。

此外，在不同實施例中可能使用重複的標號或標示。這些重複僅為了簡單清楚地敘述本發明，不代表所討論的不同實施例及/或結構的間具有任何關連性。需要說明的是，當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中設置的元件。當一個元件被認為是“設置在”另一個元件，它可以是直接設置在另一個元件上或者可能同時存在居中設置的元件。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在於限制本發明。本文所使用的術語“及/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

圖1為根據本發明的第一實施例的光通訊模組1的示意圖。光通訊模組1可用以安裝於電子裝置(圖未示)內，以使得電子裝置可接收及/或發送光訊號。上述電子裝置可為個人電腦、伺服器(server)、或路由器(router)，但並不於以限制。光通訊模組1可為光接收模組、光發送模組，或是光收發模組。光接收模組可用以接收光訊號，並可將光訊號轉換為電訊號傳送於電子裝置。光發送模組可用以接收電子裝置的電訊號轉換為光訊號，且將光訊號經由光纖51傳送至遠端。光收發模組整合光接收模組以及光發送模組的功能，可用以接收以及發送光訊號。

圖2為根據本發明的第一實施例的光通訊模組1的立體圖，其中為了清楚的目的，於圖2中省略的部份的元件。於本實施中，光通訊模組1可為光發送模組，但並不以此為限。光通訊模組1可包括一電路板10、一訊號線20、多個晶片30、一光電元件40、一光纖連接器50、透鏡組件60、透明封裝材料70、以及電磁遮蔽層80。電路板10可為硬式電路板(Rigid PCB,RPC)。電路板10包括絕緣基板11以及電路層12。絕緣基板11可由導熱材料所製成，且可由剛性材料所製成。於本實施例中，絕緣基板11可為陶瓷基板，但並不以此為限。電路層12設置於絕緣基板11上，且由導電材料所製成。於本實施例中，絕緣基板11的厚度大於電路層12的厚度的三倍。絕緣基板11的厚度以及電路層12的厚度於相同的方向上測量。

訊號線20的一端連接於電路板10的電路層12，另一端可連接於電子裝置的主板(圖未示)。於一些實施例中，訊號線20可為軟式電路板(Flexible Printed Circuit,FPC)。訊號線20可經由焊接的方式連接於電路層12及/或主板。於一些實施例中，訊號線20可經由電連接器(圖未示)連接於電路層12及/或主板。

晶片30設置於電路板10的上表面上。於本實施例中，晶片30經由板上晶片(Chips on Board,COB)封裝的方式設置於電路板10上。晶片30可黏貼於絕緣基板11，且晶片30經由導線W1電性連接於電路層12。

於本實施例中，晶片30可包括控制晶片31以及檢光(Monitor PhotoDiode,MPD)晶片32，但並不以此為限。控制晶片31可用以驅動光電元件40。於本實施例中，控制晶片31可依據電訊號驅動光電元件40產生光束，以使光束帶有光訊號。檢光晶片32可用以檢測光電元件40產生光束的功率等參數。

光電元件40設置於電路板10的上表面上。於本實施例中，光電元件40可黏貼於絕緣基板11，且光電元件40可經由導線W1電性連接於電路層12以及檢光晶片32。於本實施例中，光電元件40為光信號發射器，用以發射光束。上述光信號發射器可為分布式反饋激光器(DFB Laser)，用以發射激光。於一些實施例中，上述光信號發射器為發光二極管(LED)，作為光源產生光束。

光纖連接器50設置於電路板10的上表面上，且對應於光電元件40。光纖連接器50可包括光纖51。光纖51的端面朝向透鏡組件60以及光電元件40。光纖連接器50以及訊號線20位於電路板10的兩相反側。於本實施例中，光通訊模組1更包括調整座A1，位於電路板10以及光纖連接器50之間。

透鏡組件60設置於光電元件40以及光纖連接器50之間。透鏡組件60包括一透鏡座61以及一透鏡62。透鏡組件60的透鏡座61可黏貼於光信號發射器(光電元件40)的發光面。透鏡62可為凸透鏡，用以聚焦光電元件40所產生的光束至光纖51的端面。透鏡62設置於透鏡座61內。透鏡62的光軸通過透鏡62的中心、光纖51的端面、以及光電元件40。換句話說，光纖51的端面朝向透鏡62的中心。於本實施例中，光電元件40為光信號發射器，用以發射光束通過透鏡組件60的透鏡62至光纖連接器50的光纖51。

透明封裝材料70覆蓋於電路板10、晶片30、光電元件40、光纖連接器50、以及透鏡組件60。換句話說，透明封裝材料70填充於晶片30、光電元件40、光纖連接器50、以及透鏡組件60之間以及周圍，以使晶片30、光電元件 40、光纖連接器50、以及透鏡組件60埋入透明封裝材料70內，並與環境的空氣及水汽隔絕。透明封裝材料70可包括環氧樹酯等，但並不以此為限。透明封裝材料70覆蓋電路板10的上表面超過70%、80%或90%以上的面積。

因此，於本揭露中，可藉由透明封裝材料70提供設置於電路板10上的晶片30、光電元件40以及透鏡組件60等元件的濕氣以及灰塵防護，進而可提高光通訊模組1的使用壽命與信號的可靠性。此外，藉由透明封裝材料70可使得光通訊模組1不需要於真空環鏡下進行組裝，進而降低了光通訊模組1的製作成本。

電磁遮蔽層80覆蓋於透明封裝材料70。於本實施例中，電磁遮蔽層80亦覆蓋於絕緣基板11的背面。電磁遮蔽層80可包括金屬材料，但並不以此為限。於本實施例中，電磁遮蔽層80可經由金屬濺鍍(Metal Sputtering)的方式沈積(Deposition)於透明封裝材料70以及絕緣基板11的外表面，進而可提供設置於電路板10上的晶片30以及光電元件40等元件的電磁防護，並可降低光通訊模組1的製作成本以及體積。於本實施例中，電磁遮蔽層80覆蓋透明封裝材料70超過80%或90%以上的表面積。電磁遮蔽層80可覆蓋絕緣基板11的背面超過80%或90%以上的面積。

圖3為根據本發明的第二實施例的光通訊模組1的示意圖。於本實施中，光通訊模組1可為光接收模組。於第二實施例中，光通訊模組1可不包括透鏡組件60。光纖51的端面朝向光電元件40。光電元件40為光信號接收器，且光束經由光纖51射向光信號接收器。控制晶片31可驅動光電元件40接收光束，並將光束的光訊號轉換為電訊號，且電訊號經由訊號線20傳送至電子裝置。檢光晶片32可用以檢測光束的功率等參數。

於一些實施例中，依據圖1的第一實施例以及圖3的第二實施例，可將光發送模組以及光接收模組整合為光收發模組，使光通訊模組1具有接收以及發送光訊號的功能，於此不另加詳細說明。

圖4為根據本發明一實施例的光通訊模組1的製作方法的流程圖。圖5A至圖5D為本發明的光通訊模組1制程中間階段的示意圖。於圖5A至圖5D中以第一實施例作為例子。然而，本發明的光通訊模組1的製作方法可應用於圖3的第二實施例以及光收發模組的實施例。

於步驟S101中，如圖5A所示，可利用板上晶片(COB)封裝的方式設置多個晶片30以及光電元件40至電路板10的絕緣基板11上。晶片30以及光電元件40可經由導線W1電性連接於電路板10的電路層12。此外，可將訊號線20經由焊機等方式連接於電路層12。

如圖5B所示，於第一實施例中，光電元件40為光信號發射器，且透鏡組件60可以黏膠直接貼附於光電元件40的發光面。因此，透鏡62的中心可精准的調整至光束於發光面上的中心，進而可提高光訊號的可靠性。此外，藉由透鏡62接觸或臨近於發光面可降低光束的損耗率。

於步驟S103中，如圖5C所示，設置光纖連接器50至電路板10上。將光纖連接器50設置至電路板10上時可先將調整座A1設置於電路板10的絕緣基板11上，再將光纖連接器50設置於調整座A1上。光纖連接器50可藉由調整座A1來使得光纖連接器50的光纖51對準於透鏡62的中心，且可藉由調整座A1固定光纖連接器50相對於電路板10以及透鏡62的位置。

於步驟S105中，如圖5D所示，填充透明封裝材料70於電路板10、晶片30、光電元件40、透鏡組件60以及光纖連接器50上。換句話說，電路板10、晶片30、光電元件40、光纖連接器50的部份、以及透鏡組件60埋入透明封裝材料70內，因此，本揭露可藉由透明封裝材料70提供濕氣以及灰塵防護的功能，進而可提高光通訊模組1的使用壽命與信號的可靠性。此外，於本揭露中可藉由透明封裝材料70固定光纖連接器50以及透鏡組件60之間的相對位置，進而可簡化光通訊模組1製作上的困難度。

於步驟S107中，如圖1所示，經由金屬濺鍍的方式沈積電磁遮蔽層80至透明封裝材料70以及絕緣基板11的外表面進而提供晶片30以及光電元件40的電磁防護。

綜上所述，藉由本發明的光通訊模組可利用透明封裝材料對設置於電路板上的元件提供濕氣以及灰塵防護，進而可提高光通訊模組的使用壽命與信號的可靠性，並可降低光通訊模組的製作成本。透明封裝材料可用來固定光纖電連接器的位置，進而降低光通訊模組製作的困難度。此外，本發明利用電磁遮蔽層對電路板上的元件提供電磁防護，進而可降低光通訊模組的製作成本以及體積。

對本領域的普通技術人員來說，可以根據本發明的創作方案和創作構思結合生成的實際需要做出其他相應的改變或調整，而這些改變和調整都應屬本發明請求項的保護範圍。