專利名稱：具有激光二極管的連接器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖通訊裝置的組裝方式，并且特別涉及一種能夠精確定位的光纖通訊裝置的組裝方式。
背景技術(shù)：
激光二極管(Laser Diode)簡(jiǎn)稱半導(dǎo)體激光，其原理與發(fā)光二極管(LightEmission Diode)相似，但其利用激發(fā)放射(stimulated emission)的方式發(fā)光，強(qiáng)度遠(yuǎn)大于發(fā)光二極管。
激光二極管大量使用于光纖通訊中，并且大部分使用波長(zhǎng)范圍從950nm至1550nm的長(zhǎng)波激光，這種激光二極管往往以磷化銦(InP)基板磊晶制造而成。
此外，激光二極管按照其發(fā)射光方向可分為傳統(tǒng)邊射型(EELD)與面射型(VCSEL)激光。其中VCSEL是較新的技術(shù)，直到1997年才由Honeywell開發(fā)出第一個(gè)商品化產(chǎn)品，其因光腔短，因此臨界電流較低，所需操作電壓比傳統(tǒng)激光二極管低，而且元件壽命長(zhǎng)，具有不少優(yōu)點(diǎn)，因此其未來很具有發(fā)展?jié)摿?。而VCSEL根據(jù)工藝大致可分成磊晶(Epiwafer)、芯片(Chip process)、激光次模塊(OSA；包括TOSA、ROSA)及常見的TO-Can模塊等。此處所指的TO-Can模塊，是指將激光二極管的晶粒加上金屬殼外罩所制成的元件。
為了應(yīng)用于光纖通訊，這種TO-Can激光二極管元件必須與連接器的套圈進(jìn)行接合，以組裝到光纖系統(tǒng)中進(jìn)而發(fā)生作用。然而，由于光纖通訊需要高度的精密性，如果無法將TO-Can元件準(zhǔn)確的與連接器固接，即使是微小的差距，都將造成光收發(fā)模塊所收發(fā)的光信號(hào)品質(zhì)大幅滑落，甚至造成無法收發(fā)光信號(hào)。
請(qǐng)參照?qǐng)D1a到圖1c，此三圖揭示了現(xiàn)有技術(shù)用來將TO-Can等元件準(zhǔn)確的組裝到連接器的不同方法，現(xiàn)簡(jiǎn)要說明如下。
在圖1a中，TO-Can元件102具有發(fā)射光源1023、殼體1021，信號(hào)接腳1022等部分。為了使TO-Can元件能夠安裝在連接器上，首先將TO-Can元件安裝到套圈之類的鐵件101。在此例中，鐵件101與TO-Can元件之間是利用膠103予以固接。
然而，由于用膠103固定時(shí)，因?yàn)槟z103本身物理特性的關(guān)系，在不同的環(huán)境中產(chǎn)生變化，而造成可靠度下降。尤其膠103對(duì)溫度與濕度的敏感度相當(dāng)高，容易發(fā)生水解與熱脹冷縮。此外，如果鐵件101的表面粗糙度太小時(shí)，膠103的結(jié)合力也會(huì)變差，因此用膠103的方式存在許多問題。
在圖1b中，TO-Can元件102與套圈等鐵件101之間的固接是使用亞格激光(YAG Laser)產(chǎn)生焊接點(diǎn)104來實(shí)現(xiàn)。然而，由于鐵件101與殼體1021為不同的物質(zhì)，在異質(zhì)金屬間熔接時(shí)，會(huì)因?yàn)榛衔镩g熔點(diǎn)不一樣，造成焊點(diǎn)表面有裂縫。如果長(zhǎng)期暴露此焊接點(diǎn)于空氣中或其它的測(cè)試環(huán)境中，這種裂縫會(huì)擴(kuò)大，從而降低整體的可靠性。
此外，在圖1c中，TO-Can元件102與鐵件101是使用緊配方式組合。也就是說，鐵件101通過材料的推力加大與TO-Can元件間接觸點(diǎn)105的摩擦力，進(jìn)而固定TO-Can元件。然而這種方法依賴于高精度的鐵件構(gòu)造，將造成成本的提升。此外，通過緊配法所固接的TO-Can元件，經(jīng)歷熱脹冷縮時(shí)也會(huì)影響光功率的大小。
總而言之，目前的連接器的連接方式，都具有某種程度的缺點(diǎn)。如何提出一個(gè)具有低成本、施工簡(jiǎn)易而同時(shí)具有高精度的組裝方法，便成為一件重要的工作。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明目的之一在于提供一種具有低成本、施工簡(jiǎn)易而同時(shí)具有高精度的連接器組裝方法。
本發(fā)明還提供了一種具有一激光二極管的連接器，其包含一激光二極管；一殼體，該殼體部分包覆該激光二極管；一導(dǎo)電構(gòu)件；以及至少一導(dǎo)電凸塊，其中通過該導(dǎo)電凸塊來連接該導(dǎo)電構(gòu)件及該殼體。
本發(fā)明提供一種將激光二極管組裝于連接器的方法。此激光二極管具有殼體，而連接器則具有導(dǎo)電構(gòu)件及連接器殼體。
此方法的步驟如下。首先，在激光二極管的殼體上形成至少一導(dǎo)電凸塊。接著，使導(dǎo)電凸塊與導(dǎo)電構(gòu)件于至少一接觸點(diǎn)發(fā)生接觸。然后，對(duì)導(dǎo)電凸塊及導(dǎo)電構(gòu)件施加一電流，通過該電流流經(jīng)接觸點(diǎn)，使激光二極管的殼體經(jīng)由導(dǎo)電凸塊焊接于導(dǎo)電構(gòu)件。之后，將附有激光二極管的導(dǎo)電構(gòu)件安裝于連接器殼體，以完成連接器的組裝。
在此方法的實(shí)施例中，導(dǎo)電構(gòu)件的例子為套圈。激光二極管的例子為TO-Can方式制成的激光二極管元件，而前述的殼體即為TO-Can元件的金屬殼體。至于導(dǎo)電凸塊的數(shù)目及形狀可為單個(gè)鈍狀環(huán)形或其它數(shù)目與形狀的變化。
此外，本發(fā)明還提供了另一種將激光二極管組裝于連接器的方法。此方法中，導(dǎo)電凸塊安置于導(dǎo)電構(gòu)件而非激光二極管的殼體，其余部分則與前述方法相同，從而實(shí)現(xiàn)組裝工作。
因此，本發(fā)明至少具有下列有益效果。首先，本方法施工簡(jiǎn)易，因?yàn)槠淇赏ㄟ^機(jī)器手臂或機(jī)臺(tái)將激光二極管的殼體與導(dǎo)電構(gòu)件通電，并在焊接過程中施力使二者密合。其次，本方法所固定的精準(zhǔn)度不因?yàn)楫愘|(zhì)金屬而產(chǎn)生裂縫，是因?yàn)殡娏鞯拇笮】筛鶕?jù)使用的材料進(jìn)行調(diào)整。此外，本方法使用較低價(jià)位的機(jī)臺(tái)就可完成組裝的動(dòng)作，無須購(gòu)置昂貴的機(jī)臺(tái)，因此具有低成本的特性。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
附圖中，圖1a所示為現(xiàn)有技術(shù)，將TO-Can安裝至連接器上的剖視圖；圖1b所示為另一現(xiàn)有技術(shù)，將TO-Can安裝至連接器上的剖視圖；圖1c所示為又一現(xiàn)有技術(shù)，將TO-Can安裝至連接器上的剖視圖；圖2a所示為依據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的各元件示意圖；圖2b所示為如何安裝第一實(shí)施例的元件；圖2c所示為組裝完成的光通訊連接器的構(gòu)造示意圖；圖3a為第一實(shí)施例中導(dǎo)電構(gòu)件的俯視圖；圖3b為第一實(shí)施例中導(dǎo)電構(gòu)件的剖面圖；圖3c為第一實(shí)施例中激光二極管的俯視圖；圖3d為第一實(shí)施例中激光二極管的剖面圖；
圖3e為第一實(shí)施例中導(dǎo)電構(gòu)件的立體圖；圖3f為第一實(shí)施例中激光二極管的立體圖；圖4a為激光二極管上導(dǎo)電凸塊的變化例；圖4b為激光二極管上導(dǎo)電凸塊的變化例；圖5為第一實(shí)施例所提供的連接器組裝方法的流程圖；圖6a為第二實(shí)施例的元件組裝前側(cè)視圖；圖6b為第二實(shí)施例的元件組裝后側(cè)視圖；圖6c為第二實(shí)施例的導(dǎo)電構(gòu)件俯視圖；圖6d為第二實(shí)施例的導(dǎo)電構(gòu)件側(cè)視圖；圖6e為第二實(shí)施例的激光二極管的俯視圖；圖6f為第二實(shí)施例的激光二極管的側(cè)視圖；圖7為第二實(shí)施例所提供的連接器組裝方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明第一較佳實(shí)施例中，請(qǐng)參照?qǐng)D2a，此圖為待組裝的各個(gè)元件的示意圖，這些元件經(jīng)組裝后構(gòu)成具有TO-Can激光二極管元件的連接器。必須指出的是，此圖僅作為示例，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)可以調(diào)整尺寸比例以適應(yīng)各種應(yīng)用。
這些元件包括光收發(fā)電路201、激光二極管元件202、導(dǎo)電構(gòu)件203及連接器204。激光二極管元件202的例子包括前述的TO-Can激光二極管元件，其具有信號(hào)線2024、發(fā)光源2022及殼體2023，并且，其殼體為金屬殼，殼上具有至少一導(dǎo)電凸塊2021。導(dǎo)電構(gòu)件203的例子包括套圈，而連接器204則具有連接器殼體2041部分。
在安裝此連接器時(shí)，以導(dǎo)電凸塊2021朝向?qū)щ姌?gòu)件203的方式，使二者發(fā)生接觸。例如，可使用機(jī)器手臂或機(jī)器平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，如圖2b所示。
在導(dǎo)電凸塊2021與導(dǎo)電構(gòu)件203產(chǎn)生接觸時(shí)，對(duì)導(dǎo)電凸塊2021及導(dǎo)電構(gòu)件203施加電流，使電流流經(jīng)導(dǎo)電凸塊2021及導(dǎo)電構(gòu)件203的一或數(shù)個(gè)接觸點(diǎn)。通過控制電流的大小，使導(dǎo)電凸塊2021發(fā)生熔解現(xiàn)象而焊接于導(dǎo)電構(gòu)件203上。
接著，將附有激光二極管202的導(dǎo)電構(gòu)件203固接到連接器204的連接器殼體2041上，如圖2c所示。經(jīng)由這種方法所固接的激光二極管202具有高精度，而且能夠通過各種環(huán)境的測(cè)試。
為了更清楚地說明導(dǎo)電構(gòu)件203、導(dǎo)電凸塊2021的構(gòu)造，請(qǐng)參照?qǐng)D3a到圖3f，此六圖以不同的方向呈現(xiàn)導(dǎo)電構(gòu)件203、導(dǎo)電凸塊2021的構(gòu)造。
圖3a為套圈形狀的導(dǎo)電構(gòu)件203的俯視圖，圖3b則為導(dǎo)電構(gòu)件203在如圖3a所示的A方向切面的剖面圖。圖3e則為導(dǎo)電構(gòu)件203的立體圖。
圖3c為TO-Can的激光二極管202的俯視圖，而圖3d為此激光二極管202在如圖3c所示的B方向的剖面圖。圖3f則為此激光二極管202的立體圖。
如圖所示，這種套圈形狀的導(dǎo)電構(gòu)件203具有環(huán)平面部分，以對(duì)應(yīng)導(dǎo)電凸塊2021，而導(dǎo)電凸塊2021則為凸圓環(huán)體，并且此導(dǎo)電凸塊2021與殼體2023可一體成形。至于在圖3a至圖3f中的元件的符號(hào)編號(hào)如與圖2a至圖2c相同，則代表相同或相似的元件，在此不重述。
必須指出的是，在圖2a至圖2c、圖3a至圖3f中雖然以鈍狀環(huán)形導(dǎo)電凸塊為例，然而其并非用于限制本發(fā)明的范圍。導(dǎo)電凸塊也可為任意數(shù)目或任意形狀，例如圖4a所示即為四個(gè)導(dǎo)電凸塊，具有各種不同的圖案。并且，導(dǎo)電凸塊可為鈍形也可為尖形，如圖4b所示。只要導(dǎo)電凸塊能夠在電流從激光二極管202的殼體2023流到導(dǎo)電構(gòu)件203時(shí)，產(chǎn)生熔解而發(fā)揮焊接的功能，都屬于本發(fā)明的范圍。
此外，雖然前面所述的導(dǎo)電構(gòu)件203以套圈形狀為例說明，然而其并非用于限制本發(fā)明的范圍。舉例來說，導(dǎo)電構(gòu)件203可依據(jù)激光二極管202的形狀而改變適當(dāng)形狀。此外，導(dǎo)電構(gòu)件203的材料以與連接器殼體2041相同的為佳，但是當(dāng)然也不是用于限制本發(fā)明的范圍。此外，為了考慮導(dǎo)電凸塊熔解時(shí)的體積，還可在導(dǎo)電構(gòu)件上加上凹槽以對(duì)應(yīng)于這些導(dǎo)電凸塊。
總結(jié)來說，請(qǐng)參照?qǐng)D5，其例示第一實(shí)施例所提供的連接器組裝方法的流程圖。首先，在激光二極管的殼體上形成至少一個(gè)導(dǎo)電凸塊(步驟502)。使導(dǎo)電凸塊與一導(dǎo)電構(gòu)件在至少一接觸點(diǎn)發(fā)生接觸(步驟504)，至于接觸點(diǎn)的數(shù)目則與導(dǎo)電凸塊有關(guān)。舉例來說，導(dǎo)電凸塊為三塊，則產(chǎn)生至少三個(gè)接觸點(diǎn)。然后，對(duì)導(dǎo)電凸塊及導(dǎo)電構(gòu)件施加電流，使電流流經(jīng)接觸點(diǎn)，熔化導(dǎo)電凸塊以使激光二極管的殼體焊接到導(dǎo)電構(gòu)件(步驟506)。當(dāng)然，在導(dǎo)通電流的同時(shí)，也可同時(shí)施加力量，使激光二極管的殼體與導(dǎo)電構(gòu)件更加密合。最后，將附有激光二極管的導(dǎo)電構(gòu)件，安裝到連接器的殼體上(步驟508)。
在本發(fā)明第一較佳實(shí)施例中，導(dǎo)電凸塊安置于激光二極管的殼體。而在本發(fā)明第二較佳實(shí)施例中，導(dǎo)電凸塊安置于前述的導(dǎo)電構(gòu)件上。
請(qǐng)參照?qǐng)D6a與圖6b。在此第二實(shí)施例中，導(dǎo)電構(gòu)件603上具有至少一導(dǎo)電凸塊6031。激光二極管602具有信號(hào)線6024、發(fā)光源6022及殼體6023。經(jīng)由使導(dǎo)電凸塊6031與殼體6023接觸并通以電流，可將激光二極管602焊接于導(dǎo)電構(gòu)件603上。
關(guān)于圖6a與圖6b的激光二極管602及導(dǎo)電構(gòu)件603以及導(dǎo)電凸塊6031的各個(gè)方向的圖示可進(jìn)一步參照?qǐng)D6c至圖6f。同樣的，具有相同標(biāo)號(hào)代表相同或相似元件，在此不重述。
總結(jié)來說，第二實(shí)施例所提供的連接器組裝方法如下。請(qǐng)參照?qǐng)D7的流程圖。首先，在導(dǎo)電構(gòu)件上形成至少一導(dǎo)電凸塊(步驟702)。使導(dǎo)電凸塊與激光二極管的殼體于至少一接觸點(diǎn)產(chǎn)生接觸(步驟704)。接著，對(duì)導(dǎo)電凸塊及激光二極管的殼體施加電流，借電流流經(jīng)接觸點(diǎn)使導(dǎo)電構(gòu)件通過導(dǎo)電凸塊的焊接連接到激光二極管(步驟706)。最后，將附有激光二極管的導(dǎo)電構(gòu)件安裝到連接器的外殼(步驟708)，從而完成連接器的組裝工作。
前述的二實(shí)施例分別將導(dǎo)電凸塊設(shè)置于激光二極管的外殼及導(dǎo)電構(gòu)件。而在本發(fā)明第三較佳實(shí)施例中在激光二極管的外殼及導(dǎo)電構(gòu)件上都安置導(dǎo)電凸塊，并通過上述導(dǎo)通電流的方式來組裝連接器、導(dǎo)電構(gòu)件及激光二極管。
可以理解的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案和技術(shù)構(gòu)思作出其他各種相應(yīng)的改變和變形，而所有這些改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種具有激光二極管的連接器的制造方法，其將一激光二極管組裝于一連接器上，該激光二極管具有一殼體，并且該連接器包含一導(dǎo)電構(gòu)件及一連接器殼體，其特征在于，該組裝方法包括以下步驟在該殼體上形成至少一導(dǎo)電凸塊；使該導(dǎo)電凸塊與該導(dǎo)電構(gòu)件于至少一接觸點(diǎn)發(fā)生接觸；對(duì)該導(dǎo)電凸塊及該導(dǎo)電構(gòu)件施加一電流，通過該電流流經(jīng)該接觸點(diǎn)，使該殼體經(jīng)由該導(dǎo)電凸塊焊接于該導(dǎo)電構(gòu)件；以及將附有該激光二極管的該導(dǎo)電構(gòu)件安裝于該連接器殼體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該導(dǎo)電構(gòu)件為一套圈，且該套圈具有一環(huán)平面部分，該環(huán)平面部分對(duì)應(yīng)該導(dǎo)電凸塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，該導(dǎo)電凸塊為一凸圓環(huán)體，該凸圓環(huán)體對(duì)應(yīng)該套圈的環(huán)平面部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其還包含在對(duì)該導(dǎo)電凸塊及該導(dǎo)電構(gòu)件通以該電流時(shí)，施加一壓力使該導(dǎo)電構(gòu)件與該殼體密合。
5.一種具有激光二極管的連接器的制造方法，其將一激光二極管組裝于一連接器上，該激光二極管具有一殼體，并且該連接器包含一導(dǎo)電構(gòu)件及一連接器殼體，其特征在于，該組裝方法包括以下步驟在該導(dǎo)電構(gòu)件上形成至少一導(dǎo)電凸塊；使該導(dǎo)電凸塊與該殼體于至少一接觸點(diǎn)發(fā)生接觸；對(duì)該導(dǎo)電凸塊及該殼體施加一電流，通過該電流流經(jīng)該接觸點(diǎn)，使該導(dǎo)電構(gòu)件經(jīng)由該導(dǎo)電凸塊焊接于該殼體；以及將附有該激光二極管的該導(dǎo)電構(gòu)件安裝于該連接器殼體。
6.一種具有一激光二極管的連接器，其特征在于，其包含一激光二極管；一殼體，該殼體部分包覆該激光二極管；一導(dǎo)電構(gòu)件；以及至少一導(dǎo)電凸塊，其中通過該導(dǎo)電凸塊來連接該導(dǎo)電構(gòu)件及該殼體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的連接器，其特征在于，該導(dǎo)電構(gòu)件為一套圈。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的連接器，其特征在于，該導(dǎo)電凸塊為一凸圓環(huán)體，該凸圓環(huán)體對(duì)應(yīng)該套圈的環(huán)平面部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的連接器，其特征在于，該導(dǎo)電構(gòu)件具有至少一凹槽，以對(duì)應(yīng)該導(dǎo)電凸塊。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的連接器，其特征在于，該導(dǎo)電凸塊與該殼體一體成形。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的連接器，其特征在于，其還包含一連接器外殼，附有該殼體的該導(dǎo)電構(gòu)件與該連接器外殼連接。
全文摘要
光纖通訊用的連接器具有殼體及環(huán)狀構(gòu)件。激光二極管具有導(dǎo)電殼體，并在導(dǎo)電殼體上具有至少一導(dǎo)電凸塊。此導(dǎo)電凸塊的形狀可例如為環(huán)狀凸塊。在制造過程中，導(dǎo)電殼體導(dǎo)通電流并將其導(dǎo)電凸塊朝向環(huán)狀構(gòu)件，借以將該導(dǎo)電殼體與該環(huán)狀構(gòu)件焊接在一起。接著，環(huán)狀構(gòu)件再安置到連接器的殼體。通過這種方法，可精確將激光二極管對(duì)準(zhǔn)安置到連接器上，以符合光纖通訊的需求。
文檔編號(hào)G02B6/26GK1591063SQ03157800
公開日2005年3月9日 申請(qǐng)日期2003年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月25日
發(fā)明者張世恩 申請(qǐng)人:臺(tái)達(dá)電子工業(yè)股份有限公司