光電收發器的製作方法
2023-06-25 15:40:11
專利名稱：光電收發器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種光電收發器，特別是涉及一種不須使用金屬杯狀屏蔽以及玻璃制發泡透鏡的光電收發器。
背景技術：
光電收發器(opto-electronic transceiver)或光電收發器模塊是用以將來自光纖連接器(fiber connector)的光信號轉換為電信號，或將電信號轉換成光信號，以便由光纖傳送出去。其是以一光二極體(photo diode)將光信號轉換為電信號，然後輸出至後級的電路；以一雷射二極體(laser diode)將來自後級電路的電信號轉換成光信號然後傳送出去。
以圖1所示的一種現有的光電收發器10為例，其包括前端及後端。其中後端主要是一大電路板20，其上表面具有一電路(未顯示)，用以處理光信號及電信號；其下表面具有9隻針腳25，突起於其下表面上。前端主要包括一雷射二極體30以及一光二極體(未顯示)。如圖1的放大部份所示，該雷射二極體30是以「To-package」的方式封裝，亦即以一稱為「To-can」的金屬杯狀屏蔽37罩在一小電路板31上的雷射二極體晶片33，並且該金屬杯狀屏蔽37的前端(對應於該雷射二極體晶片的光輸出路徑)具有一透明玻璃窗，該透明玻璃窗之上具有一玻璃制發泡透鏡(ball lens)38，由該雷射二極體晶片所射出的雷射經由該透鏡38聚集後再投射出去。該雷射二極體30並套接至一對準套筒(sleeve)35。藉由該對準套筒35該雷射二極體30可對準一光纖連接器60中(fiber connector)的套圈(ferrule)61的一端，然後該套圈61的另一端連接至光纖70。至於光二極體部份的結構因類似於該雷射二極體，因此不再贅述。
仍請參閱圖1，在上述雷射二極體30中，該雷射二極體晶片33是以數隻外部接腳39與該大電路板20上的電路形成電連接。更詳細地說，該雷射二極體30的外部接腳39插入大電路20的插孔中而與該電路形成電連接。然而值得注意的是，這種現有的光電收發器10會因寄生電容及寄生電感的問題而導致高頻(例如GHz以上)時的特性不佳，例如傳輸速率(transmissionrate)不佳等。其寄生電容主要產生於該金屬杯狀屏蔽37與大電路板20之間；其寄生電感產生於該外部接腳39上，因為對於高頻而言，該外部接腳39是一電感(因其為導體)。
此外，在該現有光電收發器10中，除高頻傳輸特性不佳的缺點外，尚包括玻璃制發泡透鏡38的製造成本過高、以及不適用於小體積形式(smallform factor；SFF)。其中不適用小體積形式的原因是因為該金屬杯狀屏蔽37的體積相比於該雷射二極體晶片33原本就不小，在套入該對準套筒35後會使得光傳送部份的體積變得更大。因此，為增進高頻傳輸特性以及降低製造成本，亟需一種可解決上述問題的光電收發器。
發明內容
本發明的目的是提出一種光電收發器，其可減小寄生電容和電感，從而改進高頻特性，並且減小收發器的體積。
為此，本發明提供一種光電收發器，至少包括一第一電路板，具有一電路；一傳送裝置，位於該第一電路板上，該傳送裝置還包括一第二電路板，具有一第二上表面及一第二下表面，該第二下表面具有導線，該第二電路板電連接於該第一電路板；一雷射二極體晶片，位於該第二電路板的第二上表面上，該雷射二極體晶片電連接於該第二下表面的導線，該雷射二極體晶片因應於該電路的一電信號而輸出一雷射；一第一對準套筒，具有一第一弧面端及一第二弧面端，該第一弧面端及該第二弧面端位於該對準套筒的相反兩側，該第一對準套筒包覆該第二電路板及該雷射二極體晶片，且該第一弧面端位於該雷射二極體晶片的光輸出路徑上，該第一弧面端使該雷射於該第一套筒中平行地行進而不發散，該第二弧面端使該雷射聚集地射出；一接收裝置，位於該第一電路板上，該接收裝置還包括一第三電路板，具有一第三上表面及一第三下表面，該第三下表面具有導線，該第三電路板電連接於該第一電路板；一光二極體晶片，位於該第三電路板的第三上表面上，該光二極體晶片電連接於該第三下表面的導線，該光二極體晶片因應於一光信號而輸出一電信號；及一第二對準套筒，具有一第一弧面端及一第二弧面端，該第一弧面端及該第二弧面端位於該對準套筒的相反兩側，該第二對準套筒包覆該第三電路板的上表面及該光二極體晶片，且該第二弧面端位於該光二極體晶片的光輸入路徑上，該第二弧面端使一光信號入射至該第二對準套筒中，該第一弧面端使該雷射聚集地投射至該光二極體晶片。
優選地，該光電收發器還包括一外殼，用以包覆該第一電路板、該傳送裝置以及該接收裝置。
優選地，上述第一電路板還具有複數個突起的接腳。
優選地，上述雷射二極體晶片至少包括半導體雷射二極體晶片。
優選地，上述雷射二極體晶片至少包括邊射雷射二極體晶片以及垂直共振腔面射雷射二極體。
優選地，上述第一及第二對準套筒的第二弧面端對準一光纖連接器的一套圈。
優選地，上述第一對準套筒包覆上述第二電路板所形成的空間中還填充有惰性氣體。
優選地，上述光信號來自一光纖。
優選地，上述第一及第二對準套筒為透明或不透明。
優選地，上述第一及第二對準套筒的材質的介電強度大致為22至33。
下面結合附圖來描述本發明的優選實施例。附圖中圖1是一現有光電接收器的爆炸圖。
圖2是本發明的光電接收器的示意圖。
圖3是本發明的對準套筒的剖面俯視圖。
附圖標號說明10現有的光電收發器 20大電路板30雷射二極體31小電路板
33雷射二極體晶片35對準套筒37金屬杯狀屏蔽 38玻璃制發泡透鏡39外部接腳 60光纖連接器61套圈 70光纖100光電收發器 200第一電路板300傳送裝置 310第二電路板330雷射二極體晶片 350第一對準套筒360a第一弧面端 360b第二弧面端500接收裝置 510第三電路板530光二極體晶片 550第二對準套筒600光纖連接器610套圈具體實施方式
本發明揭露一種光電收發器(opto-electronic transceiver)100，如圖2所示，至少包括一第一電路板200、一傳送裝置300、一接收裝置500。其中該第一電路板200具有一第一上表面、一第一下表面以及多個接腳250，該第一上表面具有一電路(未顯示)，該接腳250突起於該第一下表面。
仍請參閱圖2，該傳送裝置300位於該第一電路板200上，且該傳送裝置300還包括一第二電路板310、一雷射二極體晶片330(例如一半導體雷射二極體晶片)以及一第一對準套筒350。其中該第二電路板310具有一第二上表面及一第二下表面，該第二下表面上具有導線(未顯示，例如焊墊pad)，且該第二電路板310還電連接(例如可藉由焊線接合方式)於該第一電路板200。在此實施例中，該半導體雷射二極體晶片330包括邊射雷射二極體(Fabry Perot laser diode；FPLD)晶片以及垂直共振腔面射雷射二極體(verticalcavity surface emitting laser diode；VCSEL)，位於該第二電路板310的第二上表面上，該半導體雷射二極體晶片330電耦合於該第二下表面上的導線，且該半導體雷射二極體晶片330響應於該第一電路板200上的電路的電信號而輸出一光信號(其為一雷射)。
請參閱圖2及圖3，其中圖3本發明的第一對準套筒350的剖面俯視圖。該第一對準套筒350的一端套接至一光纖連接器的套圈(ferrule)610，例如一陶瓷套圈，且該第一對準套筒350且具有一第一弧面端360a及一第二弧面端360b，其中該第一弧面端360a及該第二弧面端360b位於該對準套筒350的相反兩端。該第一對準套筒350包覆該第二電路板310的第二上表面以及該半導體雷射二極體晶片330，且該第一弧面端360a位於該半導體雷射二極體晶片330的光輸出路徑上，特別的是該第一弧面端360a使該半導體雷射二極體晶片330所發射的雷射於該第一對準套筒350中幾乎平行地行進而不發散，亦即該第一弧面端360a可作為一透鏡；另外，該第二弧面端360b則對準該套圈610，用以使該雷射可聚集地投射至該第一對準套筒350所連接的一光纖連接器600的套圈(ferrule)610，亦即該第二弧面端360b具有聚焦的功能。此外，在該第一對準套筒350包覆該第二電路板310的第二上表面所形成的空間中還填充有惰性氣體(例如氮氣)，以保護該半導體雷射二極體晶片330，例如避免該半導體雷射二極體晶片330受潮或是腐蝕。在此實施例中，該第一對準套筒350是以(但不限定)射出成型的方式形成的，其材質例如為PEI或是ULTEM，但是介電強度約介於22至33的其它材質亦可使用。至於圖2的第二對準套筒550由於與該第一對準套筒350完全相同，因此不再予以贅述。
請回到圖2，該接收裝置500也位於該第一電路板上200，且該接收裝置500包括一第三電路板510、一光二極體晶片530以及一第二對準套筒550。其中該第三電路板510具有一第三上表面及一第三下表面，該第三下表面上具有導線(未顯示)，且該第三電路板510還電連接(例如可藉由焊線接合方式)於該第一電路板200。該光二極體晶片530位於該第三電路板510的第三上表面上，該光二極體晶片530電連接於該第三下表面上的導線，且該光二極體晶片530因應於一光信號而輸出一電信號至第一電路板200上的電路以進行處理。並且，該第二弧面端360b使來自光纖的光信號對準該第二對準套筒550，該第一弧面端360a則使該光信號可聚集地投射至該光二極體晶片530。此外，本發明的光電收發器100還包括一外殼(未顯示)，用以包覆該第一電路板200、該傳送裝置300以及該接收裝置500。
值得注意的是，本發明與現有技術最大的不同之一在於本發明的傳送裝置300不須使用金屬杯狀屏蔽(即所謂的「To can」)來包覆雷射二極體晶片，不須使用使用玻璃制發泡透鏡來聚焦。因為本發明的第一對準套筒350除可取代金屬杯狀屏蔽之外，上述第一弧面端360a及一第二弧面端360b亦可取代現有的玻璃制發泡透鏡。如此，現有技術中的寄生電容及電感的負面影響將可迎刃而解，故可以有效地提升高頻傳輸的特性。換言之，本發明將現有技術必須使用的金屬杯狀屏蔽(To can)、玻璃制發泡透鏡以及對準套筒的功能整合在單一個對準套筒350中，以節省成本、工藝步驟以及避免寄生電容及電感效應。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並非用以限定本發明的申請保護範圍；凡其它未脫離本發明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應包括在本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種光電收發器，至少包括一第一電路板，具有一電路；一傳送裝置，位於該第一電路板上，該傳送裝置還包括一第二電路板，具有一第二上表面及一第二下表面，該第二下表面具有導線，該第二電路板電連接於該第一電路板；一雷射二極體晶片，位於該第二電路板的第二上表面上，該雷射二極體晶片電連接於該第二下表面的導線，該雷射二極體晶片因應於該電路的一電信號而輸出一雷射；一第一對準套筒，具有一第一弧面端及一第二弧面端，該第一弧面端及該第二弧面端位於該對準套筒的相反兩側，該第一對準套筒包覆該第二電路.板及該雷射二極體晶片，且該第一弧面端位於該雷射二極體晶片的光輸出路徑上，該第一弧面端使該雷射於該第一套筒中平行地行進而不發散，該第二弧面端使該雷射聚集地射出；一接收裝置，位於該第一電路板上，該接收裝置還包括一第三電路板，具有一第三上表面及一第三下表面，該第三下表面具有導線，該第三電路板電連接於該第一電路板；一光二極體晶片，位於該第三電路板的第三上表面上，該光二極體晶片電連接於該第三下表面的導線，該光二極體晶片因應於一光信號而輸出一電信號；及一第二對準套筒，具有一第一弧面端及一第二弧面端，該第一弧面端及該第二弧面端位於該對準套筒的相反兩側，該第二對準套筒包覆該第三電路板的上表面及該光二極體晶片，且該第二弧面端位於該光二極體晶片的光輸入路徑上，該第二弧面端使一光信號入射至該第二對準套筒中，該第一弧面端使該雷射聚集地投射至該光二極體晶片。
2.如權利要求1所述的光電收發器，還包括一外殼，用以包覆該第一電路板、該傳送裝置以及該接收裝置。
3.如權利要求1所述的光電收發器，其中上述第一電路板還具有複數個突起的接腳。
4.如權利要求1所述的光電收發器，其中上述雷射二極體晶片至少包括半導體雷射二極體晶片。
5.如權利要求1所述的光電收發器，其中上述雷射二極體晶片至少包括邊射雷射二極體晶片以及垂直共振腔面射雷射二極體。
6.如權利要求1所述的光電收發器，其中上述第一及第二對準套筒的第二弧面端對準一光纖連接器的一套圈。
7.如權利要求1所述的光電收發器，其中上述第一對準套筒包覆上述第二電路板所形成的空間中還填充有惰性氣體。
8.如權利要求1所述的光電收發器，其中上述光信號來自一光纖。
9.如權利要求1所述的光電收發器，其中上述第一及第二對準套筒為透明或不透明。
10.如權利要求2所述的光電收發器，其中上述第一及第二對準套筒的材質的介電強度大致為22至33。
全文摘要
本發明揭露一種光電收發器，包括一第一電路板、一傳送裝置、一接收裝置以及一外殼。其中該傳送裝置主要為一雷射二極體，該接收裝置主要為一光二極體。分別以一對準套筒包覆該雷射二極體及該光二極體。對雷射二極體而言，該對準套筒的第一弧面端使雷射於該套筒中平行地行進而不發散，該對準套筒的第二弧面端使該雷射可聚集地投射出去。該外殼包覆該第一電路板、該傳送裝置以及該接收裝置。
文檔編號H04B10/06GK1815284SQ20061000360
公開日2006年8月9日 申請日期2001年4月24日 優先權日2001年4月24日
發明者羅偉仁 申請人:臺達電子工業股份有限公司