TW201344271A - 光收發器模組 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種光收發器模組，包含有一電路基板，該電路基板載置有光收發次模組；一z軸定位基座結合於電路基板承載該光收發次模組之該面上，該z軸定位基座包含有二分別設於該光收發次模組兩側的第一側，一連接於該兩第一側而設置的第二側，於該光收發次模組相對該第二側之另一側係呈開口，於該兩第一側及該第二側上係分別設有一階差；一光纖透鏡元件係設於該z軸定位基座上，且該光纖透鏡元件包括一外罩以及一光纖透鏡次模組；該外罩包含一供該光纖透鏡次模組嵌入之凹口，且於該凹口周圍設有與該兩第一側及該第二側所設之階差互為對應之階差以使兩者得以彼此搭設。

Description

光收發器模組

本發明係有關於一種光收發器模組，尤指一種整合光纖透鏡元件及光收發次模組並設置有z軸定位基座以增強基板與光收發次模組間側向固著力之光收發器模組。

光纖網路通訊，係指一種藉由光、電訊號間的轉換，以光波的形式將訊號自一訊號發送端傳遞至一訊號接收端的傳遞方式。為使電訊號得以轉換為光訊號、或將光訊號轉換為電訊號，於光纖介質的末端係設置有一光收發器模組，該光收發器模組分別包含有一將電訊號轉換為光訊號並發射的光發射次模組、以及一用以接收光訊號並將其轉換為電訊號的光接收次模組。一般用於光纖網路通訊中的光發送元件為雷射二極體(Laser Diode)，由於雷射二極體係為同調性質的光源，方向性相對而言較強，通常和單模光纖的耦合效率可達50%。雷射的輸出頻譜較窄，也有助於增加傳輸速率以及降低模態色散(model dispersion)。光接收元件，通常為光二極體(Photo Diode)，利用光電效應將接收到的光訊號轉換為電訊號，例如p-n接面二極體、p-i-n二極體，或是雪崩型二極體(avalanche diode)。

於習知技術中，該光發射次模組及該光接收次模組係設置於一硬式印刷電路板上，並藉由一光轉向裝置結合於該印刷電路板上，使光訊號得以藉由該光轉向裝置以光耦合的方式連結於光纖上。然而，於製程上，該光轉向裝置係必須與該光發射次模組及該光接收次模組進行位置校準的程序，於校準時尚需使用光學校正儀器使該光轉向裝置上之複數透鏡得以分別對該光傳送元件及該光接收元件精確對位，由於該光學校正儀器的價格十分昂貴，而一般組裝廠並不具備校正該光轉向裝置的技術，因此，於量產及分工組裝上並不方便。此外，由於設置於硬式印刷電路板上的銅箔並不能密集的配置，使產品之成品體積過大而並不能有效地節省空間，若採用軟性印刷電路板作為電路基板，雖可增加銅箔密集度，然而軟性印刷電路板礙於其材質的特性，有與其上安置之光接收元件之固著力不足的問題，而有導致於多次的插拔後，容易因為插拔之側向力，而使光接收元件自軟性印刷電路板鬆脫或脫落，使設置於該軟性印刷電路板上的該光收發次模組產生偏移，而令該光發送、光接收元件與該透鏡失焦而有製造良率差的問題。

本發明之主要目的在於將光轉向裝置與光收發次模組以模組化的形式結合，並設計一種具備增強基板與光收發次模組間之固著力之結構的光收發器模組，而可達成避免因使用時之插拔引起之側向力導致軟板變形因而使該光收發次模組鬆脫、偏移或脫落之情況。

為達上述之目的，本發明係提供一種光收發器模組，該光收發器模組包含有一電路基板，一設置於該電路基板上的Z軸定位基座，以及一設置於該Z軸定位基座上的光纖透鏡元件。該電路基板上載置有可進行電訊號與光訊號間轉換的光收發次模組。該z軸定位基座，係結合於該電路基板承載該光收發次模組之該面上，該z軸定位基座包含有二分別設於該光收發次模組兩側的第一側，一連接於該兩第一側而設置的第二側，於該光收發次模組相對該第二側之另一側係呈開口，於該兩第一側及該第二側上係分別設有一第一階差。該光纖透鏡元件係設於該z軸定位基座上，且該光纖透鏡元件包括一外罩以及一光纖透鏡次模組，其中該光纖透鏡次模組嵌入於該外罩下表面，其中該光纖透鏡次模組下表面側對應於該光收發次模組之部位具有聚光透鏡，且於與該具有聚光透鏡之該側面垂直之面上具有一設有複數個聚光透鏡的光纖連接埠，於內部具有一反射元件，以於該光纖透鏡次模組中將光纖連接埠之光波訊號反射入光收發次模組或將光收發次模組之光波訊號反射入光纖連接埠；該光纖連接埠自該z軸定位基座之該開口處露出。該外罩包含有一供該光纖透鏡次模組嵌入之凹口，且於圍繞該凹口周圍設有與該z軸定位基座之該兩第一側及該第二側所設之第一階差互為對應之第二階差以使兩者得以彼此搭設。

進一步地，該z軸定位基座之該第二側上設有一槽道，供填入黏著材。

進一步地，該第一階差及該第二階差之間係具有一調整空間供該光纖透鏡次模組進行x-y軸向微調。

進一步地，該光纖透鏡元件之下表面與該光收發次模組間具有一距離。

進一步地，該光收發次模組包含光發射次模組及/或光接收次模組。

進一步地，該外罩以及該光纖透鏡次模組兩者之上表面對應地設有一窗口供檢查該光收發次模組組裝時之對準與否。

進一步地，該z軸定位基座係藉由於該等第一側上分別設有穿孔並利用栓柱插設於該穿孔內直至插設至該電路基板，藉以增強其於該電路基板上之穩固性。

進一步地，該基板係軟性電路板或印刷電路板。

因此，本發明係可藉由該z軸定位基座達到z軸方向之一次定位效果，使該光纖透鏡元件組裝於該z軸定位基座上時即固定其z軸向之高度，藉以便於製程時組裝上的便利性，並藉由該z軸定位基座使該光纖透鏡元件與該電路基板上的光收發次模組穩固的對應結合，藉以模組化該光纖透鏡元件及該光收發次模組而達到整合之目的。再者，本發明之光收發器模組中，當該電路基板為軟性電路板時，尤其可藉由該z軸定位基座而增強軟性電路板之尺寸穩定性，並藉由栓柱插設於該z軸定位基座與該電路基板之間，藉以增強該定位基座於該電路基板上之穩固性，而可防止制電路基板上之光收發模組因光纖連接構件之多次插拔引起之橫向力(即xy平面上)之作用而導致該光收發次模組的對位失焦、鬆脫、脫落等。

此外，本發明之光收發器模組，由於已對光收發次模組與聚光透鏡等整合為一光收發器模組，並已完成耦光、對準之程序，故而於使用時，僅需將本發明之光收發模組安裝於欲與之配合之電路板上，即可完成組裝，而無須每次安裝於所應用之電路板上再進行耦光對準之步驟，而可簡化應用端之安裝製程。

再者，本發明之光收發器模組中，該光接收次模組及/或光發射次模組之數量並未特別限制，但於使用複數個光接收次模組及/或光發射次模組時，尤其能展現本發明之優點。例如，可在光接收次模組及/或光發射次模組安裝於電路基板上後，先對該等光接收次模組及/或光發射次模組進行燒機測試(burn in test)，於通過測試後，再進行後續之組裝製程，且若該等光接收次模組及/或光發射次模組未通過該燒機測試時，則可即時進行更換，故而可確實掌握組裝成光收發器模組後之成品良率。

茲以下述具體例對本發明之光收發器模組進行更詳細說明，惟該等具體例僅用以說明本發明，而非用以限制本發明之範圍。在不脫離本發明精神範圍內，可進行各種變化、改良，且該等變化及改良均屬本發明之申請專利範圍。

請參閱第1圖及第2圖，第1圖及第2圖係本發明之光收發器模組之分解示意圖，如圖所示：本發明之光收發器模組包含有一電路基板10，一設置於該電路基板10上的z軸定位基座20，以及一設置於該z軸定位基座20上的光纖透鏡元件30。

該電路基板10可為軟性電路板12或印刷電路板，於本實施態樣中該電路基板10為一軟性電路板12，並於該軟性電路板12上結合有一強化底板13，以便於後續與z軸定位基座20的結合。惟該強化底板13並非必要，於該定位基座20可與該電路基板10順利結合時，則無需設置該強化底板。此外，該電路基板10上設有電路(未圖示)，而可與後續欲應用之外部電裝置電性連接。

該電路基板10上載置有可進行電訊號與光訊號間轉換的光收發次模組11，該光收發次模組11包含光發射次模組111及光接收次模組112以供光訊號的收發及光電訊號的轉換，其中該光發射次模組111可為雷射二極體(Laser Diode)，該光接收次模組112可為光接收二極體(Photo Diode)，藉以作為電訊號及光訊號間之轉換裝置。該等光發射次模組111及光接收次模組112之數量於本發明中並未特別限制，端視所需用途設定即可。且亦可僅設有光發射次模組111、或光接收次模組112、或光發射次模組111及光接收次模組112兩者。於本具體例中，雖列出包含光發射次模組111及光接收次模組112兩者且分別以4個呈陣列排列，但此僅舉例說明，非用以限制本發明之範圍。

該z軸定位基座20係結合於該電路基板10承載該光收發次模組11之該面上，且該z軸定位基座20包含有二分別設於該光收發次模組兩側的第一側21,21，一連接於該兩第一側21,21而設置的第二側22，於該光收發次模組相對該第二側22之另一側係呈開口23，於該兩第一側21,21及該第二側22上係分別設有一階差211、221。

為將該z軸定位基座20固定於該電路基板10上，該z軸定位基座20係於該等第一側21上分別設有穿孔212並利用栓柱14插設於該穿孔212內直至插設至該電路基板10，藉以增強其於該電路基板10上之穩固性。此外，該z軸定位基座20亦具有增加該電路基板10之尺寸穩定性之作用，以補強該電路基板以使其不致彎曲變形。且由於該z軸定位基座20係利用該栓柱14穩固地與該電路基板10進行黏結固定，而可增強該定位基座20與電路基板10之連接介面間之結合力。

該光纖透鏡元件30係設於該z軸定位基座20上，且該光纖透鏡元件30包括一外罩31以及一光纖透鏡次模組32，其中該光纖透鏡次模組32嵌入於該外罩31下表面。該外罩31包含有一供該光纖透鏡次模組32嵌入之凹口，且於圍繞該凹口周圍於與該z軸定位基座20之該兩第一側21及該第二側22所設之階差211、221互為對應處亦設有階差211、221以使兩者得以彼此搭設。藉由該z軸定位基座20之階差高度設計，可使該光纖透鏡元件30組裝於該z軸定位基座20時可光纖透鏡元件30於z軸向一次定位，且使該光纖透鏡元件30之下表面與該光收發次模組11間保有一距離避免光纖透鏡元件30碰撞到其下方所設之光收發次模組11，並留有一適於光收發次模組於透鏡上之聚光距離。

接著請一併參閱第3圖、第4圖及第5圖，第3圖及第4圖分別係本發明之光收發器模組之正面及剖面示意圖，第5圖為本發明之光波路徑示意圖，如圖所示：光纖透鏡次模組32之與下表面側垂直之面上具有一光纖連接埠321，該光纖連接埠321自該z軸定位基座20之該開口23處露出，以便於將光纖元件連接於該光纖連接埠321。為使該光發射模組111所出射之光以全反射的方式低損耗地入射至光纖或將自光纖所入射之光以全反射的方式低損耗地入射至光接收次模組112，而於該光纖透鏡元件30內部具有一反射元件324。

此外，該光纖透鏡次模組32於下表面側對應於該光收發次模組11之部位具有複數個聚光透鏡322(於本實施態樣為12個)，並於該光纖連接埠321上設置有複數個分別對應於該聚光透鏡322的聚光透鏡323，利用該光纖透鏡元件30內部所設之上述反射元件324，於該光纖透鏡次模組32中將光纖連接埠321之光波訊號以一角度反射並射入光接收次模組112或將光發射次模組111之光同樣以一角度反射並射入與該光纖連接埠321耦接之光纖上。

為使該光纖透鏡元件30於x軸向及y軸向得以精確的將光波訊號對準該電路基板10上的光收發次模組11，於封裝製程時，該階差211、221及該階差311、312之間係具有一調整空間24供該光纖透鏡次模組32進行x軸向及y軸向之微調，並於該外罩31以及該光纖透鏡次模組32兩者之上表面對應地設有一窗口33供檢查該光收發次模組11組裝時之對準與否。並於該光纖透鏡次模組32對準該光收發次模組11並令該光波訊號達到最大功率輸出時，令該黏著材固定於該槽道222以及該z軸定位基座20的階差211、221及該外罩31的階差311、312之間的調整空間24內，藉以將該光纖透鏡次模組32固定於該z軸定位基座20上。

本發明中所稱之方位”x”軸、”y”軸及”z”軸係分別指本發明光收發器模組於圖中之橫向稱”x”軸，縱向稱”y”軸，與x軸及y軸垂直之方位稱”z”軸，亦即朝圖式之進出方向稱”z”軸。

綜上所述，本發明係可藉由該z軸定位基座達到一次定位的效果，使該光纖透鏡元件組裝於該z軸定位基座上時即固定其z軸向之高度，藉以便於製程時組裝上的便利性，並藉由該z軸定位基座使該光纖透鏡元件與該電路基板上的光收發次模組穩固的對應結合，藉以模組化該光纖透鏡元件及該光收發次模組而達到整合之目的。再者，本發明係可藉由該z軸定位基座可防制軟性電路板上之光收發模組於光纖連接構件多次插拔時因xy平面上之橫向力之作用而導致該光收發次模組的對位失焦、鬆脫或甚至脫落。

10．．．電路基板

11．．．光收發次模組

111．．．光發射次模組

112．．．光接收次模組

12．．．軟性電路板

13．．．強化底板

14．．．栓柱

20．．．z軸定位基座

21．．．第一側

211．．．階差

212．．．穿孔

22．．．第二側

221．．．階差

222．．．槽道

23．．．開口

24．．．調整空間

30．．．光纖透鏡元件

31．．．外罩

311、312．．．階差

32．．．光纖透鏡次模組

321．．．光纖連接埠

322、323．．．聚光透鏡

324．．．反射元件

33．．．窗口

第1圖係本發明之光收發器模組由頂面視之之分解示意圖。

第2圖係本發明之光收發器模組由底面視之之分解示意圖。

圖3係本發明之光收發器模組之正面示意圖。

圖4係本發明之光收發器模組之剖面示意圖。

圖5係本發明之光波路徑示意圖。

10．．．電路基板

11．．．光收發次模組

111．．．光發射次模組

112．．．光接收次模組

12．．．軟性電路板

13．．．強化底板

14．．．栓柱

20．．．z軸定位基座

21．．．第一側

211．．．階差

212．．．穿孔

22．．．第二側

221．．．階差

222．．．槽道

23．．．開口

30．．．光纖透鏡元件

31．．．外罩

311．．．階差

32．．．光纖透鏡次模組

321．．．光纖纖連接埠

323．．．聚光透鏡

33．．．窗口

Claims (8)

1. 一種光收發器模組，包含有：一電路基板，其上載置有可進行電訊號與光訊號間轉換的光收發次模組；一z軸定位基座，係結合於該電路基板承載該光收發次模組之該面上，該z軸定位基座包含有二分別設於該光收發次模組兩側的第一側，一連接並設置於該兩第一側之間的第二側，於該光收發次模組相對該第二側之另一側係呈開口，於該兩第一側及該第二側上係分別設有一階差；以及一光纖透鏡元件，係設於該z軸定位基座上，且該光纖透鏡元件包括一外罩以及一光纖透鏡次模組，其中該光纖透鏡次模組嵌入於該外罩下表面；其中，該光纖透鏡次模組下表面側對應於該光收發次模組之部位具有複數個聚光透鏡，且於與該具有複數個聚光透鏡之該下表面側垂直之面上設有一具有複數個聚光透鏡的光纖連接埠，於該光纖透鏡次模組之內部具有一反射元件，以於該光纖透鏡次模組中將光纖連接埠之光波訊號反射入光收發次模組或將光收發次模組之光波訊號反射入光纖連接埠；該光纖連接埠自該z軸定位基座之該開口處露出；且該外罩包含有一供該光纖透鏡次模組嵌入之凹口，且於圍繞該凹口周圍於與該z軸定位基座之該兩第一側及該第二側所設之階差互為對應之處設有階差以使兩者得以彼此搭設。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光收發器模組，其中該z軸定位基座之該第二側上設有一槽道，供填入黏著材。
3. 如申請專利範圍第1項所述之模組化之光收發器裝置，其中該z軸定位基座的階差及該外罩的階差之間係具有一調整空間供該光纖透鏡次模組進行x-y軸向微調。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光收發器模組，其中該光纖透鏡元件之下表面與該光收發次模組間具有一距離。
5. 如申請專利範圍第1項所述之光收發器模組，其中該光收發次模組包含光發射次模組及/或光接收次模組。
6. 如申請專利範圍第1項所述之光收發器模組，其中該外罩以及該光纖透鏡次模組兩者之上表面對應地設有一窗口供檢查該光收發次模組組裝時之對準與否。
7. 如申請專利範圍第1項所述之光收發器模組，其中該z軸定位基座係藉由於該等第一側上分別設有穿孔並利用栓柱插設於該穿孔內直至插設至該電路基板，藉以增強其於該電路基板上之穩固性。
8. 如申請專利範圍第1項所述之光收發器模組，其中該電路基板係軟性電路板或印刷電路板。