TWI279095B - Optical transceiver module - Google Patents

Description

1279095 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種光收發模組（〇Ptical transceiver module)，特別是關於一種製程少、易組裝對位、低成本的光收 發模組。 【先前技術】 請參照第1圖，係繪示習知光收發模組之一實例的示意圖 10。首先，將平面光波導（planar light wave circuit，PLC)1 固定 於具有開口 3的陶瓷(ceramic)基板2上，且平面光波導1之入 光側係對準開口 3。之後，將光纖4插入開口 3並以膠黏的方 式固定於平面光波導1之入光口。最後，將陶瓷基板2經引腳 而固定於印刷電路板(printed circuit board，PCB)上’以完成光 收發模組之製備。然而，利用上述方法，則會因必需存在有陶 瓷基板，因而製造成本增加的問題產生。 再者，請參照第2圖，.係繪示習知光收發模組100之另一 實例的示意圖。在此例中，首先將光纖102穿過氧化銷套圈 (feirnle)104內部，再將氧化鉻套圈104套接於快削銅法蘭 (Flange)106內。另將平面光波導108固定於陶瓷基板110上。 接著，將光纖102之蕊心部120置放於平面光波導108之V字 槽內，進而對準平面光波導108之波導（waveguide)入射面； 再將光纖蓋（fiber COver)112蓋上光纖102之蕊心部120，並以 加熱熔融的方式使光纖蓋112固接於平面光波導108上。並藉 由打線方式使平面光波導108與陶瓷基板110電性連接。之後， 將陶瓷基板11〇及法蘭106套接並黏著於基座116上，以使光 纖102與平面光波導108定位及進一步固接。接著，藉由延伸 突出陶瓷基板110的接腳114而與印刷電路板118電性連接， 以完成光收發模組100之製備。 1279095 一上述方法_雖然可以降低陶瓷材料之使用量，然而需增加快 削銅套圈/陶瓷法蘭及氧化銷套圈等構件，因而不僅不能完全 不使用陶瓷材料，而且還要增加其他高價格之零組件，故上述 方法無法有效節省成本。再者，上述方法需要比另一習知技術 增加至少3道製程，因此整體的製程時間會大幅增加，而且製 程難度也會隨之提升。 【發明内容】 因此’爲解決上述問題，本發明係提出一種光收發模組， 以大幅降低製造成本及時間。 另外’本發明之光收發模組，可以在不需使用耐高溫材質 之情形下’大幅降低製程難易度及製造成本。 再者’本發明所提出之光收發模組，可以降低光纖移位/ 變形/斷裂等的可能性，並可增加光源穩定性。 在本發明中，提供一光收發模組，係由電路結構、固定裝 置、光傳導元件及遮蓋所構成，其中電路結構係以嵌合的方式 與固定裝置接合，前述嵌合的方式係由在固定裝置上設計一凹 槽，並以此凹槽與電路結構嵌合，在此凹槽與電路結構之間， 並可使用黏著劑、塡充材料、彈性材料或其他軟質所組成族群 之一，以增加電路結構與固定裝置間之固著力。且此固定裝置 係包覆全部、一部傳遞光纖，並可使用黏著劑、塡充材料、彈 性材料或其他軟質所組成族群之一於固定裝置與傳遞光纖之 間，以降低傳遞光纖移位/變形/斷裂的可能性。其中光信號並 於傳遞光纖內傳遞。光傳導元件係直接連接於電路結構上，且 接收及/或發送前述光信號。而遮蓋係以膠黏、點銲、或雷射焊 接的方式使傳遞光纖連接於光傳導元件上。 在上述光收發模組中，光傳導元件與遮蓋係位於電路結構 之同一側面上，光傳導元件係位於遮蓋與電路結構包夾之處。 1279095 傳遞光纖並與光傳導元件連接，產生電連接。電路結構並具至 少一插腳藉以與外部系統連接，而產生電連接。 上述之光收發模組，光傳導元件係選自平面光波導、雷射 二極體、垂直共振腔面射型雷射、發光二極體、光電二極體所 組成之族群其中之一。電路結構係印刷電路板。遮蓋之材質係 選自塑膠、金屬、合金、樹脂、不銹鋼、陶瓷所組成之族群其 中之一。固定裝置之材質係塑膠、金屬、合金、陶瓷或所組成 之族群之一。 再者，在上述光收發模組中固定裝置可以直接以凹槽與電 路結構嵌合，或利用一外殻包覆固定裝置，使固定裝置間接與 電路結構嵌合。因此，本發明再提供一種光收發模組，係由電 路結構、光傳導元件、電路結構、固定裝置、外殻及遮蓋所構 成，其中電路結構係以嵌合的方式與固定裝置接合，前述嵌合 的方式係由在固定裝置上設計一凹槽，並以此凹槽與電路結構 嵌合，並利用外殻包覆固定裝置，使固定裝置間接與電路結構 嵌合。在此凹槽與電路結構之間，並可使用黏著劑、塡充材料、 彈性材料或其他軟質所組成族群之一，以增加電路結構與固定 裝置間之固著力。且此固定裝置係包覆全部、一部傳遞光纖， 並可使用黏著劑、塡充材料、彈性材料或其他軟質所組成族群 之一於固定裝置與傳遞光纖之間，以降低傳遞光纖移位/變形/ 斷裂的可能性。其中光信號並於傳遞光纖內傳遞。光傳導元件 係直接連接於電路結構上，且接收及/或發送前述光信號。 本發明中遮蓋係以膠黏、點銲、或雷射焊接的方式使傳遞 光纖連接於光傳導元件上，且外殻具一貫穿開口，可令部分之 傳遞光纖插入，使傳遞光纖可透過外殼傳遞光信號。且此傳遞 光纖與外殻之間並可使用黏著劑、塡充材料、彈性材料或其他 1279095 軟質所組成族群之一，以降低傳遞光纖移位/變形/斷裂的可能 性。外殻並以固接之方法固定電路結構，前述固接之方法係黏 著、卡固、嵌合、緊配、挾持、塡充或運用至少一插銷。電路 結構並具至少一插腳藉以與外部系統連接，而產生電連接’ 在上述光收發模組中，光傳導元件與遮蓋係位於電路結構 之同一側面上，光傳導元件係位於遮蓋與電路結構包夾之處。 傳遞光纖並與光傳導元件連接，產生電連接。電路結構並具至 少一插腳藉以與外部系統連接，而產生電連接。 上述之光收發模組，光傳導元件係選自平面光波導、雷射 二極體、垂直共振腔面射型雷射、發光二極體、光電二極體所 組成之族群其中之一。電路結構係印刷電路板。遮蓋之材質係 選自塑膠、金屬、合金、樹脂、不銹鋼、陶瓷所組成之族群其 中之一。固定裝置之材質係塑膠、金屬、合金、陶瓷或所組成 之族群之一。外殻之材質係選自塑膠、金屬、合金、不銹鋼、 陶瓷或所組成之族群其中之一。 綜上所述，在本發明之光收發模組中，由於光傳導元件係 直接位於電路結構上，直接以此電路結構作爲載體，因此不需 再經由陶瓷基板而與電路結構連接，可省去陶瓷基版，故不但 方便組裝，更可以大幅降低製造成本及時間。 況，在本發明之光收發模組中，由於不需使用陶瓷基板當 作載體，故可更改不同的塗膠方式來黏合遮蓋與光傳導元件， 塗膠之材料可能包含紫外線膠或以低溫環氧樹脂或其他低溫 樹脂，降低材料因熱產生變形的可能，因此固定裝置也可使用 低溫金屬材質。 再者，在本發明之光收發模組中，由於光纖與光傳導元件 間之接合方式並非採用熱融接合的方式，因此用以接合光纖與 1279095 光傳導元件的結構不需使用耐高溫材質，且不需使用耐高溫的 套圈來固定光纖位置，故可大幅降低製程難易度與製造成本。 另外，在本發明之光收發模組中，由於光纖外部係受到軟 質/彈性所包覆，因此當光纖承受外力時，固定裝置會吸收此外 力，進而降低光纖移位/變形/斷裂等的可能性。 爲讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易 懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如 下： 【實施方式】 第3A、3B圖係繪示本發明之光收發模組300的一較佳實 施例示意圖。請參照第3A圖，係繪示本發明之俯視圖，該光 收發模組300係由一光傳導元件302、一固定裝置303及一電 路結構301所構成，其中該光傳導元件302與該固定裝置303 間之接合係藉由一遮蓋304覆蓋，並使該遮蓋304之邊緣與該 光傳導元件302固接而達成。該遮蓋304與該光傳導元件302 之連接方法例如是黏膠、點焊、雷射焊接，其中黏膠之材質並 可包括紫外線膠、低溫環氧樹脂或其他低溫樹脂。該遮蓋304 之材質例如是塑膠、金屬、合金、不鏽鋼、陶瓷或其他剛性足 夠的物質。該固定裝置303之材質例如是塑膠、金屬、合金、 陶瓷或其他剛性足夠的問題。 該光傳導元件302可以是平面光波導、雷射二極體（laser diode，LD)、垂直共振腔面射型雷射（Vertical Cavity Surface Emitting Lasers，VCSEL )、發光二極體（light emitting diode， led)或光電二極體（photodiode，PD)。另外，該光傳導元件 302更具有一開口 308，用以提供該固定裝置303與該光傳導 元件302間之定位。 1279095 該固定裝置303係包覆一部分之傳遞光纖306，該傳遞光 纖306中心係由蕊心（core)部307所構成，用以傳遞光信號， 其中該蕊心部307爲可供光信號在其內部反射前進的內部反射 結構，具體而言，例如是實心內部全反射結構或空心內部全反 射結構。並使該傳遞光纖306穿過該固定裝置303且延伸突出 於該固定裝置303之外，該固定裝置303與該傳遞光纖306之 間並可注入軟質或彈性較佳之物質，以吸附震度，減低傳遞光 纖受力情形並有效防止傳遞光纖移位。 在本較佳實施例中，該光傳導元件302具一開口 308，用 以安置該傳遞光纖306 —端之蕊心部307，並使蕊心部307對 位於光傳導元件302之入射部或出射部。 其中，該固定裝置303具有一凹槽309，該電路結構301 係以嵌合的方式與固定裝置303接合；換言之，該電路結構即 以此凹槽309與固定裝置303嵌合，在此凹槽309與該電路結 構301接合處可使用質地軟於固定裝置303之材質例如是黏著 劑、塡充材料、彈性材料或其他軟性物質，以增加電路結構301 與固定裝置303間嵌合的穩定性。 該電路結構301用以驅動/控制光傳導元件302或受到光傳 導元件302驅動/控制。該電路結構301並具有複數個插腳310, 藉以與外部系統連接，產生電連接。該電路結構301可以是一 印刷電路板。該光傳導元件302係直接連接於該電路結構301 上，用以接收來自蕊心部307之光信號’並將此光信號轉換成 諸如電信號等其他信號，或是將諸如電信號等其他信號轉換成 光信號，再將此光信號至蕊心部307。該光傳導元件302與該 電路結構301之連結方式可以爲打線（Wire Bonding)、一體成 型或嵌合之方式。其中，一體成型係指該光傳導元件302與該 1279095 電路結構301同時或個別製作在同一結構中。再者，該光傳導 元件302與該遮蓋304係位於該電路結構301之同一側面上， 如第3B圖所示之光收發模組300的剖面示意圖，該光傳導元 件302係位於該遮蓋304與該電路結構301包夾之處。 接著，請參照第4圖，爲本發明之光收發模組400之另一 較佳實施例俯視圖。首先，將該光傳導元件302以打線之方式 直接連接於該電路結構301上，使該光傳導元件302與該電路 結構301電性連接。接著，以卡固、嵌合、焊接、夾持或黏著 等方式，確定該固定裝置303與該殻體305之間的相對位置。 另外，使該固定裝置303包覆全部傳遞光纖306，再將彈性物 質/塡充物塡充至該傳遞光纖306與該固定裝置303之間，以使 該傳遞光纖306固接於該固定裝置303中。 之後，將該電路結構301嵌合於該固定裝置303之凹槽309 上，且將該傳遞光纖306之蕊心部307置於該光傳導元件302 之開口 308內，並使該蕊心部307與光傳導元件302之入射部 或出射部相接觸。接著，將該遮蓋304覆蓋於該開口 308上’ 並以膠黏、點銲或雷射焊接的方式使該遮蓋304固定於該光傳 導元件302上，此時該傳遞光纖306係受到該遮蓋304與該光 傳導元件302的夾持固定。 另外，該固定裝置303可直接利用該凹槽309與該電路結 構301嵌合，或利用一殼體305包覆該固定裝置303，使該固 定裝置303間接與該電路結構301嵌合，請參照第4圖，其中 該殼體305與該固定裝置303可以是一體成型，也可以爲可相 互結合之分離結構。該殻體305之材質例如是塑膠、金屬、不 鏽鋼、合金、陶瓷或其他剛性足夠的物質。該殼體305與該固 定裝置303之接合方式例如是黏著、卡固、嵌合、緊配、挾持、 11 1279095 一體成型。 藉由此較佳實施例之方式，可以輕易地完成固定裝置與光 傳導元件之間的對位、固定等動作，而且由於接合之過程中不 需高溫熔融的步驟，因此，此較佳實施例之部分構件可以直接 以塑膠等易加工且價廉的材質所構成。 再者，由於傳遞光纖外圍受到略具有彈性或軟質的結構體 所包覆，因而當傳遞光纖受到外力作用時，前述彈性、軟質的 結構體具有可吸收外力，以減低傳遞光纖受力的效果並有效地 防止傳遞光纖發生移位之情形。 另外，本發明之光收發模組之組裝方式並不以上述組裝方 式爲限，也可以爲第5A或5B圖所示之結構，或其他在相同之 精神下所得到之方式及結構。 請參照第5A圖所示，係繪示本發明之光收發模組500的 再另一較佳實施例的俯視圖。在本較佳實施例中，光收發模組 500與第3A和3B圖所示之光收發模組300之差異在於本較佳 實例係以一外殻501作爲保護/定位光收發模組。其中該外殼 501之軸心係形成一貫穿開口 502，用以使傳遞光纖306內之 蕊心部307可透過外殻501傳遞光信號，並請參閱第5B圖所 示之剖面示意圖。 該外殻501係以固接之方式固定該電路結構301，該固接 方法例如是黏著、卡固、挾持、緊配、嵌合、塡充或運用至少 一插銷。該外殻501之形狀可以是筒狀、柱狀、多邊形或其他 可作爲保護/定位光收發模組之結構體。 以上述實例爲例進行說明，然並不以上述爲限，也可以視 實際之情形而相互交替使用。 綜上所述，在本發明之光收發模組中，由於該光傳導元件 ⑧ 1279095 係直接連接於電路結構上，因此不需經由陶瓷基板而與該電路 結構相連接，故可以大幅降低製造成本及時間。 再者，在本發明之光收發模組中，由於該傳遞光纖與該光 傳導元件間之接合方式並非採用熱融接合的方式，因此用以接 合傳遞光纖與光傳導元件的結構不需使用耐高溫材質，且不需 使用耐高溫的套圏來固定傳遞光纖位置，故可大幅降低製程難 易度及製造成本。 另，由於光傳導元件與遮蓋間的黏合方式可於低溫下進 行，故可使用紫外線膠或低溫環氧樹脂黏合，更可減低成本。 另外，在本發明之光收發模組中，由於傳遞光纖外部係受 到軟質/彈性材料所包覆，因此當傳遞光纖承受外力時，會吸收 此外力，進而降低傳遞光纖移位/變形/斷裂等的可能性。 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用以限 定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍 內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後 附之申請專利範圍所界定者爲準。 【圖式簡單說明】 第1圖係繪示一種習知之光收發模組的示意圖。 第2圖係繪示另一種習知之光收發模組的剖面示意圖° 第3A圖係繪示本發明之光收發模組的一較佳實施例俯視 圖。 第3B圖係繪示本發明之光收發模組的一較佳實施例的剖 面示意圖。 第4圖係繪示本發明之光收發模組的另一較佳實施例之 剖面示意圖。 第5A圖係繪示本發明之光收發模組的再另一較佳實施例 13 1279095 之俯視圖。 第5B圖係繪示本發明之光收發模組的一較佳實施例的剖 面示意圖。 【主要元件符號說明】 1、108 :平面光波導 3、308 :開口 光收發模組 106 :法蘭 114 :接腳 118、301 :印刷電路板 302 :光傳導元件 304 :遮蓋 309 :凹槽 501 :外殻 2、110 :陶瓷基板 4、102、306 :傳遞光纖 10 、 100 、 300 、 400 、 500 : 104 :氧化锆套圈 112 :光纖蓋 116 :基座 120、307 :蕊心部 303 :固定裝置 305 :殼體 310 :插腳 502 :貫穿開口

Claims (1)

1279095 十、申請專利範圍： i一種光收發模組，包括： 一電路結構； 遞光纖，一光 :。固定裝置，該固定裝置係全部或一部包覆〜傳 信號係於該傳遞光纖內傳遞； ，親合於該固定裝置且係直接連接於該電路結構 上且接收及/或發送該光信號·，以及 一遮蓋，使該傳遞光纖一端連接於該光傳導元件上。 2·如申請專利範圍第丨項所述之光收發模組，其更包括一殼 體，係包覆該固定裝置，使該固定裝置間接與該戆路結^善嵌 3·如申請專利範圍第2項所述之光收發模組，其中該殻體^材 質爲塑膠、金屬、合金、不鏽鋼或陶瓷。 S 其中該電路結構 其中該固定裝置 4.如申請專利範圍第1項所述之光收發模組， 係以嵌合的方式與該固定結構接合。 5·如申請專利範圍第1項所述之光收發模組， 胃〜凹槽，並以該凹槽與該電路結構接合。 6·如申請專利範圍第5項所述之光收發模組，其中該電路，結構 係藉由黏著劑、塡充材料、彈性材料或軟質材料而接合於該凹 槽內。 ㈡、μ 7_如申請專利範圍第1項所述之光收發模組，其中該固定裝置 與該傳遞光纖之間係利用黏著劑、塡充材料、彈性材料或軟質 材料而固定組合。 8·如申請專利範圍第1項所述之光收發模組，其中該光傳導元 件與該遮蓋係位於該電路結構之同一側面，該光傳導元件係位 _該遮蓋與該電路結構包夾處。 9·如申請專利範圍第1項所述之光收發模組，其中該電路結擒

15 1279095 具有至少一插腳，藉以與一外部系統連接，產生電連接。 * 10.如申請專利範圍第1項所述之光收發模組，其中該固定裝置 之材質係爲塑膠、金屬、合金或陶瓷。 11.如申請專利範圍第1項所述之光收發模組，其中該光傳導元 件係選自平面光波導、雷射二極體、垂直共振腔面射型雷射、 發光二極體、光電二極體所組成之族群其中之一。 - 12.如申請專利範圍第1項所述之光收發模組，其中該電路結構 ： 係爲一印刷電路板。 _ 13.如申請專利範圍第1項所述之光收發模組，其中該遮蓋之材 _ 質係選自塑膠、金屬、合金、不銹鋼、陶瓷所組成之族群其中 之一。 14. 如申請專利範圍第1項所述之光收發模組，其中該遮蓋與該 光傳導元件之間係藉由紫外線膠、低溫環氧樹脂或其他低溫樹 脂而相互黏合。 15. 如申請專利範圍第1項所述之光收發模組，其中該遮蓋係以 選自膠黏、點銲、雷射焊接所組成之族群其中之一的方式使該 傳遞光纖一端連接於該光傳導元件上。 • 16. —種光收發模組，包括： - 一電路結構； . 一固定裝置，該固定裝置係全部或一部包覆一傳遞光纖，一光 信號係於該傳遞光纖內傳遞； 一光傳導元件，耦合於該固定裝置且係直接連接於該電路結構 上，且接收及/或發送該光信號； 一外殻，具有一貫穿開口，該光信號可經該貫穿開口透出；以 及 一遮蓋，使該傳遞光纖一端連接於該光傳導元件上。 1279095 17·如申請專利範圍第i6項所述之光收發模組，其更包括一殼 體，係包覆該固定裝置，使該固定裝置間接與該電路結構嵌合。 18·如申請專利範圍第17項所述之光收發模組，其中^之 材質係選自塑膠、金屬、合金、不鏽鋼、陶瓷所組成^族^其 中之一^。 19·如申請專利範圍第16項所述之光收發模組，其中該電路，結 構係以嵌合的方式與該固定結構接合。 ^ 丨 20·如申請專利範圍第16項所述之光收發模組，其中該固定裝 置具有一凹槽，並以該凹槽與該電路結構接合。 ^ 21_如申請專利範圍第20項所述之光收發模組，其中胃電^各，結 構係藉由黏著劑、塡充材料、彈性材料或軟質材料而g合於^ 凹槽內。 口、Μ 22如申請專利範圍第16項所述之光收發模組，其中胃亥胃$裝 置與該傳遞光纖之間係藉由黏著劑、塡充材料、彈性^料或軟 質材料而相互接合。 23·如申請專利範圍第16項所述之光收發模組，其中該光傳導 元件與該遮蓋係位於該電路結構之同一側面，該光傳導元件係 位於該遮蓋與該電路結構之包夾處。 24·如申請專利範圍第16項所述之光收發模組，其中該電路結 構具有至少一插腳’藉以與一外部系統連接而產生電連接。 25·如申請專利範圍第16項所述之光收發模組，其中該傳遞光 纖係透過該貫穿開口傳遞該光信號。 26·如申請專利範圍第16項所述之光收發模組，其中該外殻之 形狀係選自筒狀、柱狀、多邊形、具有卡固部的矩形所組成之 族群其.中之一。 27·如申請專利範圍第16項所述之光收發模組，其中該外殻與 17 1279095 該傳遞光纖係藉由黏著劑、塡充材料、彈性材料或軟質材料而 組接。 28.如申請專利範圍第16項所述之光收發模組，其中該外殻之 材質係選自金屬、塑膠、不銹鋼、合金、陶瓷所組成之族群其 中之一。 29·如申請專利範圍第16項所述之光收發模組，其中該固定裝 置之材質係選自塑膠、金屬、合金、陶瓷所組成族群之一。 3〇·如申請專利範圍第16項所述之光收發模組，其中該光傳導 元件係選自平面光波導、雷射二極體、垂直共振腔面射型雷 射、發光二極體、光電二極體所組成之族群其中之一。 31·如申請專利範圍第16項所述之光收發模組，其中該電路結 構係爲一印刷電路板。 32.如申請專利範圍第16項所述之光收發模組，其中該遮蓋之 材質係選自塑膠、金屬、合金、不銹鋼、陶瓷所組成之族群其 中之一。 33_如申請專利範圍第16項所述之光收發模組，其中該遮蓋係 以選自膠黏、點銲、雷射焊接所組成之族群其中之一的方式使 該傳遞光纖一端連接於該光傳導元件上。 34·如申請專利範圍第16項所述之光收發模組，其中黏合該遮 蓋與該光傳導元件之塗膠材質，包括紫外線膠、低溫環氧樹脂 或其他低溫樹脂。 ⑧