TW200529584A - Parallel optical subassembly module structure - Google Patents

Description

200529584 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種光傳輸模組結構，特别係為一種應用於平行光數據 傳輪之平行光傳輸次模組結構。 【先前技術】 當光纖通訊逐漸由長距離骨幹網路朝向用戶端發展之際，適用的新型 態傳輸方式也逐漸被開發出來，平行光數據傳輸(parallel〇pticaldatalink)即 是其中之一。 所謂的平行光數據傳輸是在傳輸線路上的點對點直接以平行光訊號傳 輸’而訊號不用在中途作平行/序列(parallel/serial)的轉換，如此一來，即可 同時在不同的光纖上平行傳輸高速的光訊號，以創造出接取網路中多用戶 連接所需之高頻寬。 而在實際應用時，可以用於通訊設備上背板(backp!ane)之板對板 (board-to-board)的傳輸，此外，亦可應用於區域網路(L〇calAreaNetWOTk; LAN)内咼階伺服器中多處理器(multi processor)與週邊裳置(例如:記憶體間 作晶片（chip)對晶片）間的高速傳輸，以解決目前電訊傳輸所遭遇到的傳輸瓶 頸。 而應用於平行光數據傳輸系統的平行光傳輸次模組，其主要的關鍵元 件為光訊號發射端的垂直共振腔面射型雷射陣列(VCSEL array)以及光訊號 接收知的受光二極體陣列(pDarray)。而此模組在整體元件配置上，可利用 光路轉折(optical turn)或是電路轉折(electrical turn)的方式完成整個平行光 傳輸次模組之架構。 一明芩考「第1A圖」及「第1B圖」所示，分別為以光訊號發射端為例 以"兒明光路轉折與電路轉折架構之示意圖。如「第1A圖」所示，垂直共振 腔面射型雷射陣列1〇發射出來的光訊號經過反射鏡20之反射轉了 90。之 後，以耦合至光纖陣列3〇，在此架構中，即是利用反射鏡20進行光路之轉 折。 士如「第1B圖」所示，由於垂直共振腔面射型雷射陣列1〇垂直發光的 特性’大部份以垂直共振腔面射型雷射陣列10作為光源的平行光傳輸次模 092TW4557 08-920065 5 200529584 电路轉折架構來設計，使得垂直共振腔面射型雷射陣列10的發 光區此直接面向光纖陣列3〇，以完成_光的作用。 以=路轉折之架構由於需多個元件之組合才能達到光路轉 =::::=裝容忍度’並影響生產良率，且其可行性 夕少為=2=傳輸模組中之光學組件需以射出的方式製作，其材料必 時，較易，膨服變形，進而影響光麵合效率(Co*随⑽cy= =5=====; 阻^如此/於軟板需呈大肖細。)的轉向，因此，難以避免特性 容咖情形發生’而特別是在高頻傳輪時， 人才弓处產生讯唬反射雜訊(Reflection Noise)的情形。而若要由 【發明内容】 、4來，同樣不利於高頻訊號的傳遞。 鑒於W_hf知技術關題，本發批目的在於提供 0 ^^Ϊ；Ϊ： 輪二人杈組結構在整體架構上是採用光路轉折之 專 :之:r軟性電路板與後續電路板之連崎^ ⑼此平倾蝴_包含有m電元㈣列、-上 風板、-軟性電路板、一微透鏡陣列板及一對對位導引桿。 上 此基座上包含有—㈣反射光訊號之反射斜面及 凹槽’而表面具有電路佈線，_動光 就，且其位置係對應於基板上之電路佈線而設置。增輸先訊 092TW4557 08-920065 200529584 >此上蓋板係設置於基座之上，其包括有一用以置放光電元件陣列及保 護基座之，路佈線的容置凹槽，以及一對對應於第一凹槽之第二凹槽。此 外，在上盍板對應於基座之表面設置有一金屬接地層，以壓制高頻操作時 基座上之電性串音雜訊的情形，同時完成阻抗匹配之電性設計。 、 而此軟性電路板係設置於基座上，使基座上之電路條透過此軟性電 路板而與外界電路進行電訊號之傳遞。 ％ 此微透鏡_減設置於基板與上紐結合後鄰近於反鱗面之一侧 面，且其具有數個微ϋ鏡與設置於微透鏡兩侧之一對導引孔，而此微透 陣列板特殊之處在於:其相對於反射斜面之側面上設置有一具有一特定 之斜面。 又 此對位導引桿係設置於第一凹槽與第二凹槽形成之容置空間内，並八 別穿過微透鏡陣列板之導引孔，藉由此對鱗引桿完成本發明之 ς 輸次模組與外部之光纖連接器的組裝。 寻 在光發射端的部份，各光電元件發射出之光訊號經過反射斜面 1，會入射於此具有特定歧之斜面，並透過此斜面以將光訊號矯正 ^向:並經由各微透鏡聚焦而給至外部之光纖;而在光接收端的部份， 其光路係與發射端相同，只是其傳輸方向恰好相反而已。 本發明之平彳了光傳輸:域域構其整體架構設雜胃知之光傳輸 組而言較為觀且具錄麵結構穩定性。而本發明可突破電路轉折_ =平打光傳減組在軟性電路板彎曲處產生峨反祕訊的時^ =電性改良設計可有效的消除高頻電性串音雜訊 訊^ 整性，從而創造更高的頻寬。 甩任的λ號兀 此外，其基座與上該的雜可_目前已發 作，因此，在製作上㈣，她糾於㈣及可進行大量 且本發日狀光傳輸讀__符合_鮮介面 = 此模組與外接光纖之組裝，因此，可·t技 守’丨枰進仃 加組裝上的便利性。 τ直接與現有的光纖連接器相連接，增 定性本發日狀平行光傳輸:域峨_具錢小峨嫩佳的結構穩 ^ 092TW4557 08-920065 200529584 示詳㈣目的、構造特徵及其魏有進—步的了解，兹配合圖 【實施方式】 考帛2A圖」及「第2B圖」所示，分別為本發明之平行光傳輸 ΐϊΐί構齡顧频合目。此平行光傳輸讀、減射剌於平行光 綠之訊麟輸，其主要包妹基錢、光f元僻⑽、上罢 板7〇、軟性電路板80、微透鏡陣列板90及對位導引桿觸。 - 二者捕域射剌於光發射端或是光接《的部份，而 於:在光發射端之光電元件陣列6g為垂直共振腔面射型 1:^查3 端之光電元件陣列60則為受光二極體陣列，且二者 路佈緩中光路方向相反，此外，為因應不同型式之光電元件， 發騎之碰，如絲已，而纽實施财，僅以光 第-im—ϋ基板，其包括有—反射斜面51及—對平行設置之 且此反^偏ί 1係㈣反射光峨，以_光路轉折之目的， 射斜面51係為一全反射鍍膜(TR coating)。 方向第'•凹槽52其方向恰與反射斜面η之 出橫剖面為υ型或是=之式 機成電祕刻製程於石夕質基板上侧 54， 個電路 線53僅為示意之用，使乍動❿圖中所示之電路佈 位標記54則是作為光電元件陣列；；之雷射Hi什其電路佈局。而此對 ;==:r=== 092TW4557 08-920065 200529584 置於「第31」所示’係、為上蓋板7G之透，此上蓋板70係設 Μ — 之上，其含有—容置空間7卜一對第二凹槽72與-金屬接 b 73。此容置空間71係肋置放此光電元件_ 6()並 電路佈線53及其它元件。 产 上之 μ而此第二凹槽72之位置係對應於第一凹槽％，以藉由第一凹槽㈣ 弟-凹槽72形成之容置空間而置放對位導引桿1〇〇。此第二凹槽η之來成 ^微^1雖難程於㈣基板上侧出橫剖面為U型或是 當使用垂直共振腔面射型雷射陣列進行高頻傳輸時，由於雷射發光區 二間距固定為，微米(標準規格V而訊號與訊號之間會有串音(刪stalk} 、^Λ產生’進而影響到訊號的正確性。所以，本發明在上蓋板％之表面 有—金屬接地層73 ’以壓制高頻操作時基座5G上之電性串音雜^， =⑹成阻抗匹配之電性設計，促使本發明之平行光傳輸次模組結構往更 二頻操作之方向發展，並抵抗外界電磁幅射干擾(EMI)之影響。此外，由於 接地層73具有|父佳的熱傳導性質，因此，可同時增進光傳輸次模组之 政熱效應。 、、 +而軟性電路板80是設置於基座5〇之後端，並與基座5〇之電路佈線 53电性連接’使基座50透過此軟性電路板80而與外界電路進行電訊號之 傳遞。 、而為達到更佳的高頻傳輸效果，可利用雙層佈線之設計，將其上表面 作為接地層，設計傳輸線的特性阻抗使整個模組達到阻抗匹配，以改善高 路4寸性，而其下表面則作為訊號線佈線之用，以與基座5〇之電路佈 53構成電性連接。 、由於本發明係採用光路轉折的架構，因此，軟性電路板80與後續電路 板連線時無須彎曲，因而可避免掉電路轉折架構的高頻負面效應。 此微透鏡陣列板90係設置於基板50與上蓋板7〇結合後鄰近於反射斜 面51之侧面，請參考「第4A圖」及「第4B圖」所示，分別為微透鏡陣列 板90之前視圖及後視圖。 δ月參考「第4A圖」所示，此微透鏡陣列板90具有數個呈陣列形式平 092TW4557 08-920065 200529584 行排列之微透鏡91、一對導引孔(PinHole)92與一對墊片部(Spacer)93。此 微透鏡91係用以進行光訊號之聚焦;而設置於微透鏡91兩側之導引孔92 係提供對位導引桿1〇〇插入以作為定位之用；而設置於導引孔92上之墊片部 93則是用以控制微透鏡91與外接光纖價中未示)間的距離，以使微透鏡％ 與光纖之間保持一理想距離，而達到較佳之叙光效果。 凊苓考「第4B圖」所示，此微透鏡陣列板9〇之背面設置有一具有一特 定角度之斜面94與-赫面95。由神晶格躲使然，湘雜刻製程所 製作出來的反射斜面51之斜面角度為54 7。，而非理想郝。，所以，利用經 過此反射斜面51反射出來的光線不會轉到水平方向。 而此填膠面95係與此微透鏡陣列板9〇之表面具有一高度差，當使用者 欲黏合此微透鏡陣列板9G、基座5G與上蓋板辦，可將黏合膠均分地塗佈 於填膠面95上，以進行結合，阿戦黏合膠邮於各處之困擾。 。=此’本，明在微透鏡陣列板9〇的背面設計有一經過角度計算的斜面 山、“考—第5圖」所示’係為其光路執跡示意圖，當光電元件陣列60發 訊餘由反射斜面5丨反概，可藉由微透鏡_板9时面具有特定 纖j斜面94結構將光訊號駐至水平方向，再經微透鏡91聚餘合至光 纖丄1 (J 〇 -凹=2^圖」及「第2B圖」所示，一對對位導引桿100係設置於第 成此"哺72械之容置空間内，並分财過導佩92，即完 Γο ΐΐί傳輸她赠類料先敵喊麵位。鱗位導引桿 t鮮μ，耻，本㈣之平__肋結構可直 接與現有的先纖連接器相連接，以增加組農上的便利性。 直 睛芩考「第6Α圖」至「第6L圖辦-流程圖。首先，如「第6八圖％ 一亡 係為本發明之基座50之製作 之、、青洗，以从盆本 圖」所不’提供—石夕基板120，並進行石夕基板120 於矽基板12之表面沉積上一氮 貝接者如#6B圖」所不， 之後，如「第6(^邮後，並塗佈上一層光阻層140。 形是對應域_认贿==—==繼㈣職，且其圖 /、 凹乜52之形狀。當完成微影製程 092TW4557 08-920065 200529584 =:將可綱網㈣職補細51漆哺η部份之光 之圖形。之後，如「第叫所示==層m一凹和 然後，如「第6F圖」戶斤示，以氮化層 =先阻 ^之淫侧餘(_:可_ A触㈣抑刻 射斜面，並於第一凹槽52處形成相同深度的凹槽。 形成反 之是™槽;在反射斜面51的；:則=繼的續==所需 所需==、===sAf__形成 »r:. :;;;™ Ξΐ=41 製程’此光罩圖形係用以於光阻層⑷=下i 阻表面之電路佈線、對位標記％及反射斜面si上之全反射鑛膜之外土的光 上錢ϊί二3金屬麟的製程，在整個石夕基板120 功(例如··金）。之後，如「第6J圖」所示，去除棹 對i票記54上及殘反:來的光阻層141，崎基座％表面上軸電路佈線、 之反射斜Φ 51 H :面51上之全反射賴。此時，已完成整個基座50上 之反^面51、弟-凹槽52、電路佈線53及對位標記^之製作。 為每-&具有兩，進行德板120之分割(Didng) ’以分割 晶格方向進行劈k目如％之基座50。最後’如「第6L圖」所示，沿著石夕 之基座50。 乂 y -〇nentation haking)的步驟，以形成兩各自獨立 10G以総力Z5G以電路轉折架構設計之光傳輸次模組與本發明之如 本發上計之平行光傳輸次模組二者間結構歡性之差異， 又兀素去進仃二者之結構分析，在此僅考慮二者在相同位置 u 092TW4557 08-920065 200529584 之兩個微透鏡(第_透鏡與第二透鏡)的位移變化情形, 偏移量(微米) 橫向偏移量 轴向偏移量 橫向偏移量 轴向偏移量

習知以電路轉折架構設 j十之光傳輸次模組 表一 ^s、_sj 由表一中可知:本發明以光路轉折架構設計之 高溫狀態下操作時，其透鏡之橫向或是軸向的偏移較組結構在 計二可大幅降低其要橫向或‘二 里，囚此，具有較佳之結構穩定度。 v丨切不夕 以上所述者，僅為本發明其中的較佳實施例而已，並 【圖式簡單說明】 之 时顺㈣喊發輯為伽綱光轉_電路轉折 圖及第m圖分別為本發明之平行光傳輸次模組結構的分解圖及組合 第3圖係為上蓋板之透視圖； ^仏圖及第4B圖分別為微透鏡陣列板之前視圖及後視圖； 弟5圖係為光職在本發明之平行光傳輸次模組結構中之光 第6A圖至第6L圖係為本發明之基座的製作流程圖； 、心"’ =7圖係為用以形成基座之反射斜面及第—凹槽所需之光罩圖形示 第8圖係為光阻剝離法中用以於光阻層上保留下基座之電路佈線、對^ 記及反射斜面上之全反射鍍膜之外的光阻所需之光罩圖形示 不 【圖式符號說明】 垂直共振腔面射型雷射陣列

092TW4557 08-920065 10 200529584 20 反射鏡 30 光纖陣列 40 電路轉折架構 50 基座 51 反射斜面 52 第一凹槽 53 電路佈線 54 對位標記 60 光電元件陣列 61 光電元件 70 上蓋板 71 容置空間 72 第二凹槽 73 金屬接地層 80 軟性電路板 90 微透鏡陣列板 91 微透鏡 92 導引孔 93 墊片部 94 斜面 95 填膠面 100 對位導引桿 110 光纖 120 矽基板 130 氮化層 140 光阻層 141 光阻層 150 金屬薄膜 ν^ί 092TW4557 08-920065

Claims (1)

1. 200529584 拾、申請專利範圍·· 1· 一種平行光傳輸次模組結構，其包含有·· 件，以 3電兀件陣列，其包括有複數個呈陣列形式排列之光電元 發射/接收光訊號； -基座’其包括有一反射斜面，該基座係用以承載該光電元件陣 列，由其表面之電路佈線以驅動該光電元件陣列之作動，並藉由該反射斜 面反射光訊號，以構成光路轉折之架構； p 上蓋板，顧設浦基座之上，而置放該光電元件陣列及保護該 基座之電路佈線;及 -微透鏡陣顺，係設置於該基板鄰近_反騎蚊__側面，呈 有複數個微透鏡且相鄰該反射斜面一側具有一特定角度之斜面； 八 其巾，當進行光訊紐射時，各該光電元件發㈣之光訊號經過該 反射斜面之反射，而人射於該具有該特定角度之斜面，透過該斜面以將光 訊號矯正財平方向，並麵錢織舰焦輪合至外狀紙而當進 行光訊號之難時’各級透鏡概㈣部光義蚊光職，並經過該 斜面入躲該反射斜面，之後，經由該反鱗面將光訊號反機入各該光 雪元株φ。 2·如申凊專利範圍第1項所述之平行光傳輸次模組結構，其中該基座更包 含有:對平行設置之第-凹槽、該上蓋板更包含有一對對應於該第一凹 槽之第二凹槽、該微透鏡陣列板於該微透鏡之兩側更包含有一對導引 t，且該結構更包含有一對對位導引桿;該削立導引桿係分別設置於該 凹槽與$第二凹槽形成之容置空間内，並分別穿過各該導引孔，以 元成忒平行光傳輸次模組結構與外部光纖之組裝。 3·如申请f利範圍第2項所述之平行光傳輸次模組結構，其中該第一凹槽 係為一橫剖面為U型之凹槽結構。 4.如申5月專利範圍第2項所述之平行光傳輸次模組結構，其中該第一凹槽 係為一橫剖面為V型之凹槽結構。 5·如申請專利範圍第2項所述之平行光傳輸次模組結構，其中該第二凹槽 係為一橫剖面為U型之凹槽結構。 092TW4557 08-920065 200529584 6. 如申請專利範圍第2項所述之平行光傳輪次模組結構，其中該第二凹 係為一橫剖面為V型之凹槽結構。 曰 7. 如;申請專利範圍第i項所述之平行光傳輸次模組結構，更包含有—電路 置於A基座上’使該基座透過§魏路板而與外界電路進行電訊號之 8·如申請專利範圍第i項所述之平行光傳輸次模組結構，其中該光電 陣列係為垂直共振腔面射型雷射陣列。 9.如申請專利範圍第i項所述之平行光傳輪次模組結構，其中該光電 陣列係為受光二極體陣列。 干 H).如申請專利範圍第i項所述之平行光傳輪次模組結構，其中該基板 包含有-個以上之對位標記，以作為該光電元件定位之用。 11 _如申請專利範圍第1項所述之平行光傳輸次模組結構，其中該反射斜面 係為全反射錄膜。 A如申請專繼圍第丨補述之平行光傳輪賴域構，其巾該上 應於該基座之表面更包含有一金屬接地層。 T 13. 如申請專利範圍第i項所述之平行光傳輸次模組 為一軟性電路板。 ^ 14. 如申請專利範圍第i項所述之平行光傳輸次模組結構，其中該微透鏡陣 列板更包含有滅個墊片部’係位於該陣顺姉於該側面之另 面，以控制各該微透鏡至外接光纖間的距離。 15. 如申請專繼_ 14顧述之平行鋪輸魏赌構，其 係位於該微透鏡兩侧之位置。 71 H •如申請專利範圍第！項所述之平行光傳輸次模組結構，其中該 雜更包含有-獅面，該鄉面與該侧面具有—高度差，使黏合= /刀地塗佈於5亥填仏面上，使該微透鏡陣列板與該基座及該上蓋板結合一。 092TW4557 08-920065