本發(fā)明涉及一種光電元件，尤其涉及一種用于光學(xué)元件與電子元件之間提供訊號(hào)傳輸與轉(zhuǎn)換的光電轉(zhuǎn)換模組。

背景技術(shù)：

光束或光信號(hào)經(jīng)常被用于電子裝置之間、長(zhǎng)距離與相鄰電路板之間傳輸數(shù)位資料。根據(jù)需要進(jìn)行資料傳輸?shù)墓馐梢员徽{(diào)變。光信號(hào)也可以用于其它目的，包括位置或運(yùn)動(dòng)感測(cè)、測(cè)量等。

通常，一個(gè)典型的多光纖連接器包括連接器套接組件以支撐連接器外罩的尾端。連接器套接組件可以包括多光纖套接件安裝在襯套。彈簧用于相對(duì)于連接器外殼的遠(yuǎn)端方向以偏向所述連接器套接組件。多光纖套接件用于作為支撐多個(gè)光纖的端部。多光纖套接件具有末端面在該光纖的拋光端位置。當(dāng)兩個(gè)多光纖連接器互相連接時(shí)，該多光纖套接件的末端面相對(duì)并以它們各自的彈簧而偏向彼此。與多光纖光學(xué)連接器連接時(shí)，它們各自的光纖同軸地對(duì)準(zhǔn)，使得光纖的端面直接彼此相對(duì)。以這種方式，透過光纖的對(duì)準(zhǔn)端面，光信號(hào)可以從一光纖傳送至另一光纖。

用于互連的光纖系統(tǒng)通常利用接合套接組件，以便于操作與光纖的準(zhǔn)確定位。光纖于一套接件主體內(nèi)被固定，每一光纖的端面被定位一般齊平或從套接件主體的端面稍稍突出。然后，光纖的端面或面再拋光至所需的程度。當(dāng)互補(bǔ)的套接組件被配件時(shí)，一套接組件的每一光纖與另一套接組件的一配接光纖同軸地定位。在一些應(yīng)用中，多個(gè)配接的光纖的端面物理地彼此接觸以便有效地于配接的光纖對(duì)之間信號(hào)傳輸。在這些應(yīng)用中，各種因素可以降低光纖對(duì)之間的光傳輸效率。

因此，光學(xué)技術(shù)在現(xiàn)代電子裝置之中扮演了一個(gè)重要的角色，且許多電子裝置采用光學(xué)元件。這種光學(xué)元件的例子包括光學(xué)或光源，例如發(fā)光二極體與雷射、波導(dǎo)、光纖、透鏡和其它光學(xué)部件、光檢測(cè)器和其它光學(xué)感測(cè)器、光學(xué)敏感半導(dǎo)體和其他。

光纖的使用需要光電轉(zhuǎn)換模組，以將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，或?qū)⒐庑盘?hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)。此外，光電轉(zhuǎn)換模組被連接以固定到光纖的端部，或可以從光纖的端部連接或拆卸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

介于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種光電轉(zhuǎn)換模組。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種光電轉(zhuǎn)換模組。此光電轉(zhuǎn)換模組包含兩部分，包括載板與光學(xué)平臺(tái)。至少一個(gè)光學(xué)元件配置于載板之上。載板配置于光學(xué)平臺(tái)的第一凹槽部分之上。第一透鏡陣列配置于載板之下以對(duì)準(zhǔn)該至少一個(gè)光學(xué)元件。鏡面配置于第一透鏡陣列之下，具有光反射面。第二透鏡陣列配置于鏡面的左側(cè)。

根據(jù)本發(fā)明的一觀點(diǎn)，一種光電轉(zhuǎn)換模組包括載板，具有光波導(dǎo)部分與V-型凹槽，V-型凹槽具有第一光反射面與第二光反射面。至少一個(gè)光學(xué)元件，配置于載板之上。光學(xué)平臺(tái)，具有第一凹槽部分以用于載板配置于其上。至少一個(gè)積體電路晶片，形成于載板之上以耦接形成于載板之上的導(dǎo)線。透鏡陣列，配置以對(duì)準(zhǔn)光波導(dǎo)部分。

根據(jù)本發(fā)明的另一觀點(diǎn)，光學(xué)平臺(tái)具有第二凹槽部分，用以透鏡陣列形成于其上。光波導(dǎo)部分由可撓性材料所構(gòu)成。載板通過粘著材料以附著于光學(xué)平臺(tái)的第一凹槽部分之上。

V-型凹槽的垂直厚度大于光波導(dǎo)部分的垂直厚度。導(dǎo)線形成于載板之上以耦接至少一個(gè)光學(xué)元件。

此些優(yōu)點(diǎn)及其它優(yōu)點(diǎn)從以下較佳實(shí)施例的敘述及權(quán)利要求將使讀者得以清楚了解本發(fā)明。

附圖說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換構(gòu)件；

圖2為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換模組的載板與光學(xué)平臺(tái)；

圖3為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換模組；

圖4為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換模組的截面圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換構(gòu)件的示意圖；

圖6為根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換構(gòu)件的示意圖；

圖7為根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換模組；

圖8為根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換構(gòu)件。

【符號(hào)說明】

100 光電轉(zhuǎn)換模組

101 光學(xué)平臺(tái)

101a、101b、102、102a 凹槽部分

103、104 透鏡陣列

105、112 鏡面

106 導(dǎo)引梢

106a、106b 導(dǎo)引孔

110、110a 載板

111 光波導(dǎo)部分

113 V-型凹槽

120、130 積體電路(ICs)

140 光源晶片

150 光接收元件

160、161、162、163 導(dǎo)線

170 光學(xué)套接件

171 光纖連接部分

172 光學(xué)平臺(tái)連接部分

180 光纖元件

190 光纖

具體實(shí)施方式

此處本發(fā)明將針對(duì)發(fā)明具體實(shí)施例及其觀點(diǎn)加以詳細(xì)描述，此類描述為解釋本發(fā)明的結(jié)構(gòu)或步驟流程，其供以說明之用而非用以限制本發(fā)明的權(quán)利要求。因此，除說明書中的具體實(shí)施例與較佳實(shí)施例外，本發(fā)明也可廣泛施行于其它不同的實(shí)施例中。以下通過特定的具體實(shí)施例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可通過本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的功效性與其優(yōu)點(diǎn)。且本發(fā)明也可通過其它具體實(shí)施例加以運(yùn)用及實(shí)施，本說明書所闡述的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可基于不同需求而應(yīng)用，且在不悖離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種不同的修飾或變更。

圖1為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換構(gòu)件的示意圖。光電轉(zhuǎn)換構(gòu)件包括光電轉(zhuǎn)換元件/模組100、光纖元件180以及光學(xué)套接件170。光電轉(zhuǎn)換元件/模組100可以用于單向或雙向訊號(hào)傳輸。光電轉(zhuǎn)換元件/模組100可以應(yīng)用于高速傳輸介面，例如USB、HDMI、Lighting或Thunderbolt介面用于纜線消費(fèi)性產(chǎn)品，或應(yīng)用于傳輸介面，例如儲(chǔ)存BUS包括光纖通道(FC:Fiber Channel)、SAS、PCIe或SATA用于光電產(chǎn)品或設(shè)備。在一實(shí)施例中，光電轉(zhuǎn)換模組100可以作為光學(xué)傳輸器或光學(xué)接收器，以利于單向傳輸。在另一實(shí)施例中，光電轉(zhuǎn)換模組100可以作為光學(xué)收發(fā)器以利于雙向傳輸。光學(xué)轉(zhuǎn)換模組100包括光學(xué)平臺(tái)101與一載板(interposer)110。在一實(shí)施例中，光學(xué)元件配置于載板110之上，例如光源晶片140與光接收元件150(例如光二極體、光檢測(cè)器晶片或光感測(cè)晶片)配置于載板110之上。在一實(shí)施例中，積體電路(ICs)120與130配置于載板110之上，例如驅(qū)動(dòng)積體電路(driver IC)、控制IC或轉(zhuǎn)阻放大器晶片、或其他主動(dòng)元件配置于載板110之上。此外，被動(dòng)電子元件也可以配置于載板110之上。在一實(shí)施例中，積體電路(ICs)120與130、被動(dòng)電子元件可以配置于外部的印刷電路板之上。導(dǎo)線(conductive trace)160、161、162與163形成于載板110之上。在一實(shí)施例中，光源晶片140、光接收元件150、ICs 120與130通過覆晶封裝制程而封裝于載板110之上。載板110之上的導(dǎo)線160與161可以電性連接至外部電路，例如通過焊線(wire bonding)連接。載板110之上的導(dǎo)線162電性連接至光源晶片140與IC 120，而載板110之上的導(dǎo)線163電性連接至光接收元件150與IC 130。載板110的材料包括硅、二氧化硅、陶瓷或介電材料，或者載板110本身為一軟性印刷電路板作為基板。在一實(shí)施例中，光學(xué)平臺(tái)101系利用一射出成型制程，例如塑膠射出成型制程，以形成平臺(tái)用以支撐載板110與透鏡陣列以聚光或?qū)Ч?。透鏡陣列可以用于提升光學(xué)使用的效率與增加光學(xué)元件封裝的容許值。

在一實(shí)施例中，光纖元件180為光學(xué)帶狀光纖(ribbon fiber)或束狀光纖(bundle fiber)。光學(xué)帶狀光纖180具有光纖190嵌入光學(xué)套接件170的接收孔洞之中以利于光學(xué)耦合至載板110上的光學(xué)元件。光纖190嵌入光學(xué)套接件170以耦接/連接(接合)至光電轉(zhuǎn)換模組100。接收孔洞可以為圓柱形。舉例而言，光纖190系為多膜光纖或單膜光纖。并排的光纖190系為多膜光纖配置于光纖元件180之中。每一光纖180的結(jié)構(gòu)具有核心部分(core)形成于其中心，與包覆部分(cladding)圍繞核心部分；另外可以增加涂布層而涂布于包覆部分的外表面以保護(hù)核心部分與包覆部分。核心部分的折射率為1.35～1.70，而包覆部分的折射率為1.35～1.70。光纖190例如為漸變折射率多膜光纖。

在一實(shí)施例中，光學(xué)套接件170包括光纖連接部分171與光學(xué)平臺(tái)連接部分172。光學(xué)套接件170可以作為外部的光學(xué)傳輸介質(zhì)(光纖)的連接部分。上述接收孔洞從光纖連接部分171的前表面而延伸穿過光學(xué)平臺(tái)連接部分172的后表面。在一實(shí)施例中，光纖連接部分171與光學(xué)平臺(tái)連接部分172系為一體成型。

光學(xué)平臺(tái)連接部分172包括導(dǎo)引孔106b形成于其中以用于接收導(dǎo)引梢106。光學(xué)平臺(tái)101也包括導(dǎo)引孔106a形成于其中以用于接收導(dǎo)引梢106。如第五圖所示，導(dǎo)引梢106可以接合/嵌入于光學(xué)平臺(tái)連接部分172的導(dǎo)引孔106b以及光學(xué)平臺(tái)101的導(dǎo)引孔106a之中。在第五圖之中，導(dǎo)引孔106a配置相鄰于光學(xué)平臺(tái)101的透鏡陣列104的側(cè)邊。在一實(shí)施例中，導(dǎo)引孔106b延伸穿過光學(xué)平臺(tái)連接部分172，或穿過從光纖連接部分171的前表面至光學(xué)平臺(tái)連接部分172的后表面。當(dāng)導(dǎo)引梢106匹配一對(duì)導(dǎo)引孔106a與106b時(shí)，導(dǎo)引孔106a與106b可以為對(duì)準(zhǔn)孔，其系配置以接收導(dǎo)引梢106以利于對(duì)準(zhǔn)與連接光學(xué)平臺(tái)連接部分172(光學(xué)套接件170)以及光學(xué)平臺(tái)101(光電轉(zhuǎn)換模組100)。

在一實(shí)施例中，多通道光纖連接部分171的長(zhǎng)度小于10毫米，而多通道光纖連接部分171的厚度小于3毫米，且多通道光纖連接部分171的寬度小于5毫米。因此，本發(fā)明的多通道光纖連接部分171的大小比傳統(tǒng)的來得更小。

圖2為根據(jù)本發(fā)明的具有雙側(cè)透鏡陣列的光電轉(zhuǎn)換模組100的示意圖。光電轉(zhuǎn)換模組100具有載板110以及具有雙側(cè)透鏡陣列103、104的光學(xué)平臺(tái)101。在一實(shí)施例中，透鏡陣列103的配置方向與透鏡陣列104的配置方向相同。光學(xué)平臺(tái)101具有一凹槽部分101a用于載板110可以配置/固定于其上，而凹槽部分101a位于光學(xué)平臺(tái)101的上邊。光學(xué)平臺(tái)101具有另一凹槽部分102，其位于光學(xué)平臺(tái)101的前側(cè)以利于透鏡陣列104形成于其上。在一實(shí)施例中，透鏡陣列103、透鏡陣列104與鏡面105系整合/形成于光學(xué)平臺(tái)101之中。鏡面或反射面105整合于光學(xué)平臺(tái)101之中。載板110可以通過粘著材料(例如：環(huán)氧樹脂)而附著于光學(xué)平臺(tái)101的凹槽部分101a之上，如圖3所示。

鏡面或反射面105被動(dòng)地用于光源晶片140所發(fā)出的光訊號(hào)，使其可以非共平面的轉(zhuǎn)折(光學(xué)反射)，且光訊號(hào)可以導(dǎo)向至外部的光傳輸介質(zhì)，例如光纖190。相反地，透過外部的光傳輸介質(zhì)(光纖190)傳輸?shù)墓庥嵦?hào)可以藉由鏡面105而導(dǎo)向該些光訊號(hào)，并進(jìn)一步被光接收元件150所接收。鏡面105可以被制作而直接整合于光學(xué)平臺(tái)101或載板110之中。

如圖4所示，當(dāng)載板110附著于光學(xué)平臺(tái)101的凹槽部分101a之上，透鏡陣列103形成于光學(xué)平臺(tái)101的凹槽部分101a的底部表面之上(或之下)，對(duì)準(zhǔn)載板110之上的光學(xué)元件(光源晶片140與光接收元件150)。透鏡陣列103位于載板110之下。透鏡陣列104形成于光學(xué)平臺(tái)101的凹槽部分102之底部表面之上(或之下)。鏡面105位于透鏡陣列103之下并位于透鏡陣列104的右側(cè)邊。舉例而言，光源晶片140發(fā)射光穿過載板110與透鏡陣列103，并通過鏡面105反射至透鏡陣列104以會(huì)聚所發(fā)射光，并且傳送至外部傳輸介質(zhì)(光纖190)，如圖4所示。在另一方面，由外部裝置所發(fā)射的光饋入光纖190，然后通過透鏡陣列104以形成約略的準(zhǔn)直光，并且通過鏡面105的反射而穿過透鏡陣列103與載板110，結(jié)果通過光接收裝置150來接收輸入光，如圖5所示。

多個(gè)光纖190的后端固定于光學(xué)套接件170的光學(xué)平臺(tái)連接部分172的一端。光電轉(zhuǎn)換模組100具有功能將從外部的電子裝置或設(shè)備的光訊號(hào)(經(jīng)由多個(gè)光纖190)轉(zhuǎn)換為電訊號(hào)，或經(jīng)由多個(gè)光纖190而傳送光訊號(hào)至外部的電子裝置或設(shè)備。

在另一實(shí)施例之中，光電轉(zhuǎn)換模組100具有載板110a與光學(xué)平臺(tái)101。載板110a具有光波導(dǎo)部分111與鏡面112，而光學(xué)平臺(tái)101具有單一透鏡陣列104，如圖6所示。光學(xué)平臺(tái)101具有一凹槽結(jié)構(gòu)101b以利于載板110a可以配置/固定于其上，且凹槽結(jié)構(gòu)101b位于載板110a的上側(cè)。光學(xué)平臺(tái)101具有另一凹槽結(jié)構(gòu)102位于光學(xué)平臺(tái)101的前側(cè)。光波導(dǎo)部分111與鏡面112整合于載板110a之中。光波導(dǎo)部分111其折射率條件需滿足光波導(dǎo)特性，即核心(core)折射率值高于包覆(clad)折射率值。光波導(dǎo)部分11可由可撓性材料所構(gòu)成，例如高分子材料(polymer)(折射率值1.3～1.7)；或是介電材料，例如硅(折射率值3.4～3.5)、二氧化硅(折射率值1.4～1.5)。光波導(dǎo)部分111用于作為光學(xué)波導(dǎo)。載板110a具有一凹槽結(jié)構(gòu)113，例如V-型凹槽，其于V-型凹槽113的一側(cè)(內(nèi))以及光波導(dǎo)部分111的后側(cè)具有光學(xué)為反射表面(鏡面)112，如第七圖所示。鏡面112位于光源晶片140與光二極體晶片150之下以用于反射從光源晶片140或光纖190而來的光訊號(hào)。鏡面112具有特定角度(例如45度角或其他角度)。載板110a的V-型凹槽113具有一特定深度(垂直厚度)。載板110a的V-型凹槽113的第一端構(gòu)成反射表面。V-型凹槽113具有第一反射表面與第二反射表面，其中第一反射表面相對(duì)(對(duì)面)于第二反射表面。V-型凹槽113的垂直厚度大于光波導(dǎo)部分111的厚度，而V-型凹槽113穿透光波導(dǎo)部分111。V-型凹槽113的制作端視基板材料而定，可以通過壓印制程、楔型切割制程、雷射切割制程或蝕刻制程而形成。光源晶片140與光二極體晶片150封裝于載板110a之上。ICs 120與130可以透過導(dǎo)線161與160并通過焊線或覆晶板封裝法(flip board mounting)而電性連接至外部裝置。

在一實(shí)施例中，ICs例如為驅(qū)動(dòng)IC、控制IC或轉(zhuǎn)阻放大器晶片、或其他主動(dòng)元件配置于載板之上。驅(qū)動(dòng)IC可以用于驅(qū)動(dòng)光源晶片(例如光電元件)以發(fā)光。在本實(shí)施例之中，載板110a具有導(dǎo)波功能用以導(dǎo)光。載板110a包括光波導(dǎo)部分111，例如高分子材料，嵌入于載板110a之中。在一實(shí)施例之中，載板110a可為可撓性基板、硅基材料或介電材料。

光波導(dǎo)部分111對(duì)準(zhǔn)至透鏡陣列104以用于光通信，如圖7所示。此結(jié)構(gòu)可以透過光波導(dǎo)部分111以接收與傳送光訊號(hào)。光源晶片140所產(chǎn)生的光可以反射于光波導(dǎo)部分111的一側(cè)邊的光學(xué)微反射面112。光波導(dǎo)部分111可以允許光路穿過其中，以利于光源晶片140所產(chǎn)生的光或來自于外部元件所產(chǎn)生的光穿過其中。光源晶片140可以發(fā)射可見光或非可見光。光源晶片140例如為雷射光源、紅外光源或發(fā)光二極體(LED)。紅外光存在于紅外光頻帶中，其可以通過雷射或發(fā)光二極體所發(fā)射。

舉例而言，光源晶片140與光檢測(cè)器150位于(配置于)靠近微反射表面112。因此，光源晶片140所發(fā)射的光訊號(hào)系經(jīng)由V-型凹槽113的微反射表面112而反射，接著穿過光波導(dǎo)部分111。

光波導(dǎo)部分111的材料與厚度可以依照實(shí)際的應(yīng)用所需而選擇。舉例而言，光波導(dǎo)部分111的材料包括高分子材料、介電質(zhì)材料，例如聚亞酰胺。

載板110a可以通過粘著材料(例如環(huán)氧樹脂)以附著于光學(xué)平臺(tái)101的凹槽部分101b之上，如圖7與圖8所示。

ICs 120與130電性連接至外部裝置或設(shè)備，并經(jīng)由載板110a的導(dǎo)線161與160以溝通訊號(hào)。當(dāng)載板110附著于光學(xué)平臺(tái)101之上，V-型凹槽113面對(duì)凹槽部分101b之中的光學(xué)平臺(tái)101的上表面。

載板之上的導(dǎo)線可以通過焊線或覆晶板而電性連接至ICs或電路板以溝通電訊號(hào)。

上述敘述為本發(fā)明的較佳實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)得以領(lǐng)會(huì)其用以說明本發(fā)明而非用以限定本發(fā)明所主張的權(quán)利要求。其專利保護(hù)范圍當(dāng)視前附的權(quán)利要求及其等同領(lǐng)域而定。凡是熟悉此領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本專利精神或范圍內(nèi)，所作的更動(dòng)或潤飾，均屬于本發(fā)明所揭示精神下所完成的等效改變或設(shè)計(jì)，且應(yīng)包含在前述的權(quán)利要求內(nèi)。