光學模塊及其光學子模塊的製作方法

2023-07-14 12:43:46

專利名稱：光學模塊及其光學子模塊的製作方法
技術領域：
本發明是有關於一種光學模塊及其光學子模塊，且特別是有關於一種凹凸定位的光學模塊及其光學子模塊。
背景技術：
傳統光纖陣列連接模塊(fiber array connector)為了定位於光學子模塊上,光纖陣列連接模塊及光學子模塊各設計有一 V形溝槽，當光纖陣列連接模塊定位於光學子模塊，光纖陣列連接模塊的V形溝槽與光學子模塊的V形溝槽相對，且光纖穿過二 V形溝槽之間配置。然而，光纖的外徑相當細，要將如此細的光纖組裝進二 V形溝槽之間相當困難。此夕卜，為了固定光纖，光纖與V形溝槽之間需塗布紫外光膠，如此，光纖的定位位置反而因為塗膠而失準。

發明內容
本發明有關於一種光學模塊及其光學子模塊，可改善光纖定位不易的問題。根據本發明的一實施例，提出一種光學模塊。光學模塊包括一光學子模塊、一光纖陣列連接模塊、二組裝槽及二定位凸塊。組裝槽形成於光學子模塊與光纖陣列連接模塊的一者上，各組裝槽沿一光軸方向延伸。定位凸塊形成於光學子模塊與光纖陣列連接模塊的另一者上，各定位凸塊抵靠於對應的組裝槽的端部，藉此使該光學子模塊與該光纖陣列連接模塊定位於一光耦合位置。根據本發明的另一實施例，提出一種光學子模塊。光學子模塊包括一基板、一光學元件及二組裝槽。光學元件設於該基板上。二組裝槽形成於基板上，各組裝槽沿該光學元件發射或接收的光線的一光軸方向延伸。為讓本發明的上述內容能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合附圖，作詳細說明如下


圖1A繪示依照本發明一實施例的光學模塊的分解圖。圖1B繪示圖1A的光纖陣列連接模塊與光學子模塊的組裝圖。圖1C繪示圖1B中沿方向1C-1C』的剖視圖。圖1D繪示圖1B的光學模塊的俯視局部圖。圖2繪示依照本發明另一實施例的光學模塊的俯視局部圖。圖3繪示依照本發明另一實施例的光學模塊的俯視局部圖。圖4繪示依照本發明另一實施例的光學模塊的俯視局部圖。圖5繪示依照本發明另一實施例的光學模塊的俯視局部圖。主要元件符號說明
100、200:光學模塊110、210:光學子模塊IlOu:上表面111,211:基板112:光學元件113:殼體11 Ir、21 Ir:組裝槽lllrU211rl:進入槽lllr2:定位槽211r2:限位槽lllsl、211sl、211s3:第一側壁Ills2、211s2、211s4:第二側壁120:光纖陣列連接模塊121:光纖122:光纖保持蓋122b:底面123:定位凸塊123':細虛線211s:端壁Al:夾角Dl:內徑D2:外徑Hl:間距Tl:厚度T2:槽高X:光軸方向Y、Z:軸向
具體實施例方式請參照圖1Α，其繪示依照本發明一實施例的光學模塊的分解圖。光學模塊100包括光學子模塊110及光纖陣列連接模塊120。光學子模塊110可包括基板111、光學兀件112及殼體113。光學兀件112設於基板111的表面上。殼體113包覆光學兀件112於基板111上。殼體113至少有部分可供光學元件112發射或接收的光線通過。可以理解的是，光學子模塊110可另包含被動元件及/或主動元件設於基板111上。基板111的材質可為無機或有機材質，例如娃間隔板(Si interposer)、陶瓷基板(ceramic substrate)、玻璃基板(glass substrate)或環氧玻璃絲基板。基板111具有二組裝槽11 Ir，二組裝槽Illr沿光軸方向X延伸。光纖陣列連接模塊120包括光纖陣列121、光纖保持蓋122及二定位凸塊123，其中定位凸塊123形成於光纖保持蓋122的底面122b。各定位凸塊123抵靠於對應的組裝槽Illr的端部，使光學子模塊110與光纖陣列連接模塊120定位於一光耦合位置。請參照圖1B，其繪示圖1A的光纖陣列連接模塊與光學子模塊的組裝圖。當光纖陣列連接模塊120與光學子模塊110定位於光耦合位置，光線可有效率地聚焦在光纖陣列121的個別光纖(例如，光線的焦點剛好落於光纖入光處)，可確保或提升光耦合效率。光學元件112例如選自一光發射元件或一光接收元件，其中光發射元件可以是一錯射發光二極體(laser diode)元件,例如一垂直腔面發射雷射器(Vertical-CavitySurface-Emitting Laser7VCSEL)或紅外線(IR)發光二極體，而光接收元件例如光學二極體晶片(photodiode (PD) chip)。殼體113的材質可為塑膠、玻璃或金屬材質，殼體113可以是中空的矩形、方形、圓形或其他幾何形狀的。當殼體113的材質為塑膠或玻璃時，殼體113可塗有電磁幹擾(Electromagnetic Interference, EMI)屏蔽層。請參照圖1C，其繪示圖1B中沿方向1C-1C』的剖視圖。定位凸塊123的厚度Tl小於組裝槽Illr的槽高T2，使光學子模塊110定位於光纖陣列連接模塊120上後，定位凸塊123不會與組裝槽Illr的槽底部幹涉而阻礙到定位凸塊123的移動。此外，經由設計光纖保持蓋122的底面122b的平面度及光學子模塊110的上表面IlOu的平面度，可控制光纖陣列連接模塊120相對於光學子模塊110沿Z軸向的位置。一例中，光纖保持蓋122的底面122b的平面度(flatness)小於或等於0. 2微米之間，而光學子模塊110的上表面IlOu的平面度小於或等於0. 2微米之間，使光纖陣列連接模塊120與光學子模塊110沿Z軸向精確地定位於光耦合位置。請參照圖1D，其繪示圖1B的光學模塊的俯視局部圖。定位凸塊123例如是圓柱或其它合適幾何輪廓的凸塊。組裝槽Illr包括相連通的進入槽Illrl與定位槽lllr2，進入槽Illrl的內徑Dl大於定位凸塊123的外徑D2，使光纖陣列連接模塊120往Z軸向定位於光學子模塊Il0的過程中，定位凸塊123容易進入進入槽Illrl內，如圖1D中細虛線123』所示。本例中，進入槽Illrl的內徑Dl往定位槽lllr2的方向漸縮，直到進入槽Illrl連接到定位槽lllr2的相對的第一側壁Illsl與第二側壁llls2。在光纖陣列連接模塊120沿光軸方向X定位於光學子模塊110的過程中，位於進入槽Illrl的定位凸塊123往定位槽lllr2的方向前進，直到抵靠於定位槽lllr2的第一側壁Illsl與第二側壁11 ls2，此時，光纖陣列連接模塊120與光學子模塊110定位於光耦
合位置。第一側壁Illsl與第二側壁llls2的間距Hl沿光軸方向X漸縮，而形成一夾角Al。一例中，夾角Al相異於180度，也就是說，第一側壁Illsl與第二側壁llls2之間具有轉折。透過設計夾角Al的值可決定光耦合位置沿光軸方向X的坐標。在光學子模塊110與光纖陣列連接模塊120定位於光稱合位置後,可固定光纖陣列連接模塊120與光學子模塊110的相對位置。例如，在光纖陣列連接模塊120與光學子模塊110定位後，可將一膠材塗布於光纖保持蓋122與基板111間至少一部分的接縫，並固化所述膠材；或者，在光纖陣列連接模塊120與光學子模塊110定位前，塗布膠材於光纖保持蓋122底部，或塗布膠材於組裝槽Illrl或定位凸塊123，並在光纖陣列連接模塊120與光學子模塊110定位後固化所述膠材。請參照圖2，其繪示依照本發明另一實施例的光學模塊的俯視局部圖。光學模塊200包括光學子模塊110 (未繪示)及光纖陣列連接模塊120。與圖1B的光學模塊100不同的是，本例的二組裝槽Illr可對應光學子模塊110的一對角配置。上述實施例組裝槽Illr的數量二個，如此可拘束光纖陣列連接模塊120與光學子模塊110沿光軸方向X位移及、沿Y軸向位移、繞光軸方向X轉動及繞Y軸向轉動的自由度；然而，在適當設計下，組裝槽Illr的數量可超過二個，如下舉例說明。請參照圖3，其繪示依照本發明另一實施例的光學模塊的俯視局部圖。光學模塊300包括光學子模塊110及光纖陣列連接模塊120。與圖1D的光學模塊100不同的是，本例的組裝槽Illr的數量三個，其可對應三角形(未繪示)的頂點配置，此三角型可以是正三角形、等腰三角形或其它幾何型態的三角形。請參照圖4，其繪示依照本發明另一實施例的光學模塊的俯視局部圖。光學模塊400包括光學子模塊210及光纖陣列連接模塊120。光學子模塊210包括基板211、光學元件112 (未繪示)及殼體113 (未繪示)。基板211具有二組裝槽211r，各組裝槽211r包括進入槽211rl及限位槽(confining groove) 211r2。進入槽211rl的內徑Dl大於對應的定位凸塊123的外徑D2,使在光纖陣列連接模塊120往Z軸向定位於光學子模塊210的過程中，定位凸塊123容易進入進入槽211rl內。進入槽211rl的第一側壁211sl與第二側壁211s2往限位槽211r2的方向漸縮，直到連接於限位槽211r2。在光纖陣列連接模塊120沿光軸方向X定位於光學子模塊210的過程中，位於進入槽21 Ir I的定位凸塊123往限位槽21 lr2的方向前進，直到光纖陣列連接模塊120與光學子模塊110定位於光耦合位置。本例中，端壁211s —平面壁，其實質上垂直於限位槽211r2的相對的第一側壁211s3與第二側壁211s4。本例中，限位槽211r2為一等寬長條形限位槽，也就是說，限位槽211r2的相對的第一側壁211s3與第二側壁211s4的間距Hl實質上等寬。此外，間距Hl實質上等於或略小於定位凸塊123的外徑D2。經由設計間距Hl與定位凸塊123的外徑D2之間的餘隙，可控制(限制)該定位凸塊的側向(亦即Y軸向)移動，但允許定位凸塊123沿Z軸向(亦即該光軸方向)的移動。一例中，間距Hl與定位凸塊123的外徑D2之間的餘隙介於約2與3微米之間。由於定位凸塊123於限位槽211r2內可滑動，故可視實際組裝狀況調整光纖陣列連接模塊120相對光學子模塊210的位置，使光學子模塊210與光纖陣列連接模塊120定位於光稱合位置。在光學子模塊210與光纖陣列連接模塊120定位於光稱合位置後,可固定光纖陣列連接模塊120與光學子模塊210的相對位置，其固定方式相似於上述光纖陣列連接模塊120與光學子模塊110的固定方式，容此不再贅述。此外，上述光學子模塊110與光纖陣列連接模塊120分別經由凹結構(如組裝槽Illr)及凸結構(如定位凸塊123)定位，以下以光學子模塊110具有凸結構，而光纖陣列連接模塊120具有凹結構為例說明。請參照圖5，其繪示依照本發明另一實施例的光學模塊的俯視局部圖。光學模塊500包括光學子模塊110及光纖陣列連接模塊120。光學子模塊110包括基板111、光學元件112及殼體113。基板111包括二定位凸塊123，其形成於光學子模塊110的上表面110u，而光纖陣列連接模塊120具有二組裝槽lllr，組裝槽Illr形成於光纖保持蓋122的底面122b且沿光軸方向X延伸。另一例中，圖4的光學子模塊210的組裝槽211r亦可用定位凸塊123取代，而光纖陣列連接模塊120的定位凸塊123亦可用組裝槽211r取代。綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾。因此，本發明的保護範圍當視權利要求書所界定者為準。
權利要求
1.一種光學模塊，其特徵在於，包括: 一光學子模塊；以及 一光纖陣列連接模塊； 二組裝槽，形成於該光學子模塊與該光纖陣列連接模塊的一者上，各該組裝槽沿一光軸方向延伸；以及 二定位凸塊，形成於該光學子模塊與該光纖陣列連接模塊的另一者上， 其中各該定位凸塊分別抵靠於對應的該組裝槽，藉此使該光學子模塊與該光纖陣列連接模塊定位於一光耦合位置。
2.如權利要求1所述的光學模塊，其特徵在於，各該組裝槽包括: 一進入槽,該進入槽的內徑大於對應的該定位凸塊的外徑；以及 一定位槽，連通該進入槽； 其中，設於該定位槽內的該定位凸塊同時抵靠於該定位槽的一第一側壁與一第二側壁。
3.如權利要求2所述的光學模塊，其特徵在於，該進入槽的內逕往該限位槽的方向漸縮。
4.如權利要求2所述的光學模塊，其特徵在於，該第一側壁與該第二側壁的間距沿光軸方向漸縮。
5.如權利要求1所述的光學模塊，其特徵在於，各該組裝槽包括: 一進入槽,該進入槽的內徑大於對應的該定位凸塊的外徑；以及 一限位槽，用以限制設於該限位槽內的該定位凸塊的側向移動，但允許該定位凸塊沿該光軸方向移動。
6.如權利要求5所述的光學模塊，其特徵在於，該進入槽的相對的一第一側壁與一第二側壁往該限位槽的方向漸縮。
7.如權利要求1所述的光學模塊，其特徵在於，包括: 三該組裝槽，對應一三角形的頂點配置。
8.一種光學子模塊，其特徵在於，包括: 一基板； 一光學元件，設於該基板上；以及 二組裝槽，形成於該基板上，各該組裝槽沿該光學元件發射或接收的光線的一光軸方向延伸。
9.如權利要求8所述的光學子模塊，其特徵在於，各該組裝槽包括: 一進入槽,該進入槽的內徑大於對應的該定位凸塊的外徑；以及 一定位槽，連通該進入槽； 其中，設於該定位槽內的該定位凸塊同時抵靠於該定位槽的一第一側壁與一第二側壁。
10.如權利要求8所述 的光學子模塊，其特徵在於，各該組裝槽包括: 一進入槽,該進入槽的內徑大於對應的該定位凸塊的外徑；以及 一限位槽，用以限制設於該限位槽內的該定位凸塊的側向移動，但允許該定位凸塊沿該光軸方向移動。
全文摘要
光學模塊包括光學子模塊、光纖陣列連接模塊、二組裝槽及二定位凸塊。組裝槽形成於光學子模塊與光纖陣列連接模塊的一者上，各組裝槽沿光軸方向延伸。定位凸塊形成於光學子模塊與光纖陣列連接模塊的另一者上，各定位凸塊抵靠於對應的組裝槽的端部，藉此使光學子模塊與該光纖陣列連接模塊定位於一光耦合位置。
文檔編號G02B6/42GK103076660SQ20131005057
公開日2013年5月1日 申請日期2013年2月6日 優先權日2013年2月6日
發明者吳明哲 申請人:日月光半導體製造股份有限公司