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TWI766406B - 光通訊模組及其製作方法 - Google Patents

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TWI766406B
TWI766406B TW109137334A TW109137334A TWI766406B TW I766406 B TWI766406 B TW I766406B TW 109137334 A TW109137334 A TW 109137334A TW 109137334 A TW109137334 A TW 109137334A TW I766406 B TWI766406 B TW I766406B
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何廣生
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訊芸電子科技（中山）有限公司
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Abstract

一種光通訊模組及其製作方法。光通訊模組包括電路板；光信號發射器，設置於上述電路板上，且具有一發光元件；光纖，直接連接於上述發光元件；以及光纖連接器，連接於上述光纖。上述發光元件用以發射光束進入上述光纖。

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，尤指一種光信號發射器直接連接光纖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。
習知的光通訊模組，可利用垂直腔面發射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)發射帶有光信號的光束。於為了能將垂直腔面發射激光器所發出的光束進入光纖，於習知技術中利用透鏡對光束進行聚焦後，再以導光元件反射光束至光纖。因此，習知的光通訊模組使用了較多的透鏡以及導光元件等光器件，進而增加了光通訊模組的製作成本。此外，光束通過透鏡以及導光元件後會產生較大功率損耗，進而影響了光通訊模組的效能。
有鑑於此，在本發明中減少了透鏡以及導光元件的使用，進而降低光通訊模組的製作成本以及增進光通訊模組的效能。
本發明一實施例揭露一種光通訊模組，包括電路板；光信號發射器，設置於上述電路板上，且具有一發光元件；光纖，直接連接於上述發光元 件；以及光纖連接器，連接於上述光纖，其中上述發光元件用以發射光束進入上述光纖。
根據本發明一實施例，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，上述光信號發射器經由黏膠固定於上述絕緣基板，且上述光信號發射器經由導線電性連接於上述電路層。
根據本發明一實施例，光通訊模組更包括一殼體。上述電路板設置於殼體內，上述電路板的一端穿過上述殼體的側壁，且上述光纖連接器固定於上述殼體的另一側壁。
根據本發明一實施例，光通訊模組更包括晶片，設置於上述電路板上。上述晶片包括控制晶片以及檢光晶片，且上述光信號發射器電性連接於上述控制晶片以及上述檢光晶片。
根據本發明一實施例，上述光纖的一端熔接於上述發光元件的出光面。
本發明一實施例揭露一種光通訊模組的製作方法，包括設置光信號發射器至電路板上；將光纖直接連接至上述光信號發射器的發光元件；以及將光纖連接器連接至上述光纖。
根據本發明一實施例，熔接上述光纖的一端至上述發光元件的出光面。
根據本發明一實施例，藉由黏膠固定上述光信號發射器至上述電路板的絕緣基板，且藉由導線將上述光信號發射器電性連接於上述電路板的導電層。
根據本發明一實施例，設置多個晶片至上述電路板，其中上述晶片包括控制晶片以及檢光晶片，且上述光信號發射器電性連接於上述控制晶片以及上述檢光晶片。
根據本發明一實施例，將上述電路板設置於殼體內及穿過上述殼體，且將上述光纖連接器固定於上述殼體的側壁。
1:光通訊模組
10:殼體
11、12:側壁
20:電路板
21:絕緣基板
211:上表面
212:下表面
22、23:電路層
24:連接層
30:晶片
31:控制晶片
32:檢光晶片
40:光信號發射器
41:基座
42:發光元件
421:出光面
422:保護層
43:電極
50:光纖
51:入光面
60:光纖連接器
D1:延伸方向
G1:黏膠
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為根據本發明一實施例的光通訊模組的立體圖，其中省略了部份的元件。
圖3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4A至圖4C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。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。
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可包括一殼體10、一電路板20、多個晶片30、一光信號發射器40、一光纖50、以及一光纖連接器60。當光通訊模組1為光接收模組時，光信號發射器40可由光訊號接收器取代。殼體10可為長條形結構，沿一延伸方向D1延伸。殼體10可為一金屬殼體，用以遮蔽電子裝置的電磁波進入殼體10內，進而可提供殼體10內的晶片30以及光信號發射器40等元件的電磁防護。於一些實施例中，殼體10的內部形成一密閉空間，以防止殼體10外的水汽或灰塵進入殼體10內，進而可提高光通訊模組1的使用壽命與信號的可靠性。
電路板20設置於殼體10內，且電路板20的一端穿過殼體10的側壁11。換句話說，電路板20的一端可露出於殼體10外。電路板20可為長條形結構，沿延伸方向D1延伸。電路板20可為硬式電路板(Rigid PCB,RPC)。於本實施例中，電路板20包括絕緣基板21、電路層(第一電路層)22、電路層(第二電路層)23、以及連接層24。絕緣基板21可由剛性材料所製成。電路層22設置於絕緣基板21的上表面211，且由導電材料所製成。電路層23設置於絕緣基板21的下表面212，且由導電材料所製成。
連接層24可設置於絕緣基板21的上表面211及/或下表面212。換句話說，連接層24可電性連接於電路層22及/或電路層23。連接層24可露出於殼體10外。於本實施例中，電路板20的一端可插置於電子裝置的電連接器(圖未示)， 以使連接層24接觸上述電連接器，進而使得電路板20可經由連接層24從電子裝置接收電訊號。於一些實施例中，連接層24可不設置於絕緣基板21的上表面211。於一些實施例中，連接層24可不設置於絕緣基板21的下表面212。
晶片30位於殼體10內，且設置於電路板20上。於本實施例中，晶片30可經由板上晶片(Chips on Board,COB)封裝的方式設置於電路板20上。於一些實施例中，晶片30可經由表面黏著技術(Surface-mount technology,SMT)設置於電路板20上。晶片30可黏貼於絕緣基板21的上表面211及/或下表面212，且晶片30可經由導線(圖未示)電性連接於電路層22及/或電路層23。於一些實施例中，電路板20不包括電路層23，且晶片30不設置於絕緣基板21的下表面212。
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電性連接於檢光晶片32以及光信號發射器40。控制晶片31可用以驅動光信號發射器40。於本實施例中，控制晶片31可依據電子裝置所傳輸的電訊號驅動光信號發射器40產生光束，以使光束帶有光訊號。檢光晶片32可用以檢測光信號發射器40產生的光束的功率等參數。
圖2為根據本發明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。光信號發射器40位於殼體10內。光信號發射器40可設置於電路板20上，且可經由導線W1電性連接於電路層22(以及檢光晶片32)。光信號發射器40電性連接於控制晶片31以及檢光晶片32。控制晶片31依據電訊號控制光信號發射器40發射光束。
光信號發射器40可包括一基座41、一發光元件42、以及一電極43。於本實施例中，光信號發射器40的基座41可經由黏膠G1固定於絕緣基板21的上表面211。於一些實施例中，黏膠G1的材質可為環氧樹酯(Epoxy)，但並不以此為限。
發光元件42設置於基座41內。發光元件42可為垂直腔面發射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)，用以發射激光。於一些 實施例中，發光元件42可為發光二極管(LED)。如圖1及圖2所示，電極43設置於基座41上且電性連接於發光元件42。於本實施例中，導線W1可連接於電極43以使發光元件42電性連接於電路層22。
光纖50可連接於發光元件42以及光纖連接器60。於本實施例中，光纖50的一端直接連接於發光元件42。發光元件42用以發射光束直接進入光纖50。於一些實施例中，光纖50的一端熔接於發光元件42，因此能將光信號發射器40所發出的光束直接進入光纖50內來減少了光束能量的損耗，進而增進光通訊模組1的效能。此外，本發明的光通訊模組1可減少透鏡及導光元件等光器件的數量，進而降低了光通訊模組1的製作成本。
光纖連接器60固定於殼體10的側壁12。於本實施例中，側壁12相反於側壁11。光纖連接器60以及連接層24可位於殼體10的兩相反側。光纖50的一端可固定於光纖連接器60內。
圖3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4A至圖4C為本發明的光通訊模組1於制程中間階段的示意圖。於圖4A至圖4C中以光通訊模組1為光發送模組作為例子。然而，本發明的光通訊模組1的製作方法可應用於光接收模組以及光收發模組的實施例。
於步驟S101中，如圖4A所示，設置多個晶片30至電路板20。晶片30可經由板上晶片(COB)封裝或是表面黏著技術(SMT)的方式設置於電路板20上。
於步驟S103中，如圖4B所示，設置光信號發射器40至電路板20上。光信號發射器40可以板上晶片(COB)封裝的方式設置於電路板20上。光信號發射器40的基座41可經由黏膠G1固定於絕緣基板21的上表面211。此外，光信號發射器40可經由導線W1電性連接於電路層22。因此，光信號發射器40可經由導線W1電性連接控制晶片31以及檢光晶片32。
於步驟S105中，如圖4C所示，將光纖50直接連接於光信號發射器40的發光元件42。於本實施例中，發光元件42具有連接於出光面421的保護層 422。此外，保護層422可位於基座41的一開口內。發光元件42所產生的光束可經由保護層422以及出光面421射出於基座41外。
於本實施例中，保護層421可與光纖50可具有相同的材料，例如玻璃。發光元件42的出光面421的面積可等於或大致等於光纖50的入光面51的面積。因此，發光元件42所射出的光束可良好地進入光纖50內。。
於本實施例中，光纖50的一端熔接至發光元件42的出光面421。於一些實施例中，光纖50的入光面51貼合於發光元件42的出光面421，之後以激光焊接機發出高溫激光，以使光纖50的入光面51以及發光元件42的出光面421熔融。因此，由於保護層421與光纖50可具有相同的材料，等待光纖50及發光元件42冷卻後，光纖50可良好地與發光元件42結合。光信號發射器1所發出的光束可直接進入光纖50內而減少了光束的能量損耗。此外，在光束由發光元件42至光纖50的光路中不需要設置透鏡、導光元件及/或反射元件，進而可降低了光通訊模組1的製作成本。
於本揭露中，將光纖50的一端熔接於發光元件42可具有多種其它實施方式。舉例而言，可於發光元件42的出光面421與光纖50的入光面51之間設置玻璃等焊料。再以，激光焊接機發出高溫激光，以使光纖50的入光面51以及發光元件42的出光面421與焊料熔融。換句話說，部份的焊料形成光纖50的一部份，且部份的焊料形成發光元件42的一部份。
於步驟S107中，如圖1所示，將電路板20設置於殼體10內，且電路板20的一端穿過殼體10的側壁11。之後，將光纖連接器60連接至光纖50，且固定於殼體10的側壁12，即可完成光纖連接器60的組裝。
綜上所述，本發明的光通訊模組藉由光纖直接接觸光信號發射器，而能將光信號發射器所發出的光束直接進入光纖內以減少光束的能量損耗，進而增進光通訊模組的效能。此外，本發明的光通訊模組可不需設置透鏡及導光元件等光器件，進而降低了光通訊模組的製作成本。
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。
1:光通訊模組
10:殼體
11、12:側壁
20:電路板
21:絕緣基板
211:上表面
212:下表面
22、23:電路層
24:連接層
30:晶片
31:控制晶片
32:檢光晶片
40:光信號發射器
41:基座
42:發光元件
43:電極
50:光纖
60:光纖連接器
D1:延伸方向
W1:導線

Claims (9)

  1. 一種光通訊模組，包括：一電路板；一光信號發射器，設置於上述電路板上，且具有一基座、以及設置於上述基座內的一發光元件，其中上述發光元件包括位於上述基座的一開口內的一保護層；一光纖，直接連接於上述保護層；以及一光纖連接器，連接於上述光纖，其中上述光纖的一入光面以及上述保護層相互熔融以使得上述光纖的一端熔接於上述發光元件的一出光面，其中上述發光元件用以發射光束進入上述光纖，上述保護層與上述光纖具有相同的材料。
  2. 如請求項1所述的光通訊模組，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，上述光信號發射器的上述基座經由黏膠固定於上述絕緣基板，且上述光信號發射器經由導線電性連接於上述電路層。
  3. 如請求項1所述的光通訊模組，更包括一殼體，其中上述電路板設置於殼體內，上述電路板的一端穿過上述殼體的側壁，且上述光纖連接器固定於上述殼體的另一側壁。
  4. 如請求項1所述的光通訊模組，更包括一晶片，設置於上述電路板上，其中上述晶片包括一控制晶片以及一檢光晶片，且上述光信號發射器電性連接於上述控制晶片以及上述檢光晶片。
  5. 一種光通訊模組的製作方法，其中包括：設置一光信號發射器至一電路板上，其中上述光信號發射器包括一基座、以及設置於上述基座內的一發光元件，其中上述發光元件包括位於上述基座的一開口內的一保護層；將上述光纖的一入光面貼合於上述發光元件的出光面；以一激光焊接機發出激光以使上述光纖的上述入光面以及上述發光元件的上述出光面熔融，以熔接上述光纖的一端至上述發光元件的上述出光面；以及將一光纖連接器連接至上述光纖，其中上述保護層與上述光纖具有相同的材料。
  6. 如請求項5所述的光通訊模組的製作方法，更包括於上述發光元件的上述出光面與上述光纖的上述入光面之間設置玻璃焊料。
  7. 如請求項5所述的光通訊模組的製作方法，其中藉由黏膠固定上述光信號發射器的上述基座至上述電路板的絕緣基板，且藉由導線將上述光信號發射器電性連接於上述電路板的一導電層。
  8. 如請求項5所述的光通訊模組的製作方法，其中設置多個晶片至上述電路板，其中上述晶片包括一控制晶片以及一檢光晶片，且上述光信號發射器電性連接於上述控制晶片以及上述檢光晶片。
  9. 如請求項5所述的光通訊模組的製作方法，其中將上述電路板設置於一殼體內且穿過上述殼體，且將上述光纖連接器固定於上述殼體的側壁。
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