CN103149647A - 光学元件封装结构 - Google Patents
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Abstract
一种光学元件封装结构，包括衬底及依次间隔装设于衬底上的电子模块、光学模块及传输模块，该电子模块与该光学模块电性连接，该光学模块用于转换光电信号，该传输模块用于传输光信号，该传输模块包括光波导阵列及光纤维。该光波导阵列包括有反射面，该反射面位于该光学模块的上方，该光学模块发出的光信号经该反射面改变方向能够到达该光纤维进行传输；该光学模块能够接收到该光纤维经该反射面改变方向传递过来的光信号。该光学元件封装结构不需要透镜对光学组件进行对准即可以实现光电信号的传输，提高了对准精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种封装结构，尤其涉及一种光学元件封装结构。
背景技术
近年来，信息通信有高速化、大容量化的发展趋势。一般来说，在光通信中，需要将电信号转换为光信号，用光纤维发送光信号，再将接收的光信号转换为电信号。利用光学元件进行电信号和光信号的转换。
一般的光学元件封装主要采取板上芯片封装（Chip on board, COB）。在COB制程中，通常需要用透镜进行耦光。完成固晶（Die Bond）后，将透镜覆盖对准光学元件。为达到所要求的对准精度，需要将透镜之间的间距预先设计好，再覆盖于光学元件的上方。然而，通常在覆上透镜时，透镜的间距总会发生偏移，无法对所有的光学元件进行精确定位。且随着对传输量越来越高的需求，势必会增加光学元件的并列数目，也增加了整个制程的难度，从而影响了产品的良率。
发明内容
鉴于上述内容，有必要提供一种对准精度高的光学元件封装结构。
一种光学元件封装结构，包括衬底及依次间隔装设于衬底上的电子模块、光学模块及传输模块，该电子模块与该光学模块电性连接，该光学模块用于转换光电信号，该传输模块用于传输光信号，该传输模块包括光波导阵列及光纤维。该光波导阵列包括有反射面，该反射面位于该光学模块的上方，该光学模块发出的光信号经该反射面改变方向能够到达该光纤维进行传输；该光学模块能够接收到该光纤维经该反射面改变方向传递过来的光信号。
本发明提供的光学元件封装结构，该光波导阵列形成有反射面，该光学模块发出的光信号能够经该反射面改变方向后到达光纤维进行远距离传输。同样，光纤维接收的光信号经反射面反射后垂直到达光学组件。该封装结构不需要用透镜对光学组件进行对准，即使增加光学模块的并列数目，也不会影响对准精度。通过光波导阵列传递光信号，简化了封装结构及封装制程，对准精度高，提高了产品的良率。
附图说明
图1为本发明实施方式的封装结构的剖面图。
图2为本发明实施方式的封装结构的另一剖面图。
主要元件符号说明
| 封装结构 | 100 |
| 衬底 | 10 |
| 基板 | 11 |
| 衬垫 | 13 |
| 表面 | 131 |
| 固定层 | 15 |
| 电子模块 | 30 |
| 第一电子元件 | 31 |
| 第二电子元件 | 35 |
| 光学模块 | 50 |
| 发光元件 | 51 |
| 受光元件 | 53 |
| 连接线 | 60 |
| 传输模块 | 70 |
| 固定阵列 | 71 |
| 光波导阵列 | 73 |
| 底面 | 731 |
| 反射面 | 733 |
| 传输面 | 735 |
| 顶面 | 737 |
| 连接器 | 75 |
| 光纤维 | 77 |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1与图2，本实施方式的光学元件封装结构100，用于转换及传输光电信号。封装结构100包括衬底10及依次间隔装设于衬底10上的电子模块30、光学模块50及传输模块70。电子模块30与光学模块50电性连接。
衬底10大致呈板状，其用于支撑固定电子模块30、光学模块50及传输模块70。衬底10包括基板11、衬垫13、覆盖形成于衬垫13上的固定层15。基板11上可以布设电路，以用于驱动和控制电子模块30与光学模块50工作。衬垫13形成于基板11上欲封装电子模块30、光学模块50及传输模块70的位置。衬垫13由铜、镍、金、银或合金等导电金属性材质制成，其可以通过焊接形成于基板11上。衬垫13具有一背离基板11的表面131。电子模块30及光学模块50可以打线连接至衬垫13的表面131，并通过衬垫13电性连接至基板11。固定层15通过共晶结合的方法形成于衬垫13上。此方法通过在表面131与电子模块30、光学模块50及传输模块70朝向衬垫13的一面上均涂覆一层薄膜金属，再于表面131上进行黏晶（Die bond），接着通过激光进行加热实现共晶结合。本实施方式中，薄膜金属材料为金属锡。通过共晶结合的方式形成的固定层15不容易发生位置偏移及产生严重倾斜角的问题。可以理解，固定层15也可以通过滴胶形成封胶层来进行固定。
电子模块30装设于固定层15上，用于传递接收电信号。电子模块30包括并列设置的第一电子元件31（请参见图1）及第二电子元件35（请参见图2）。第一电子元件31用于将电信号传递给光学模块50。本实施方式中，第一电子元件31为驱动集成电路板（Integrated Circuit，IC）；第二电子元件35用于接收光学模块50传递过来的电信号。本实施方式中，第二电子元件35为转移阻抗放大器（Trans-impedance Amplifer，TIA）。
光学模块50邻近电子模块30装设于固定层15上，并与电子模块30电性连接。光学模块50包括发光元件51（请参见图1）及受光元件53（请参见图2）。发光元件51对应第一电子元件31，用于将第一电子元件31传递过来的电信号转换为光信号，其发出的光信号垂直基板11向上。本实施方式中，发光元件51为垂直面射型激光器（Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL）。受光元件53对应第二电子元件35，用于将传输模块70传递过来的光信号转换为电信号。本实施方式中，受光元件53为光电二极管（Photo Diode, PD）。发光元件51与受光元件53通过打线（Wire-Bond）的方式形成连接线60与电子模块30进行电性连接。
传输模块70邻近光学模块50并远离电子模块30装设于固定层15上，用于传输光信号。传输模块70包括固定阵列71、光波导阵列73、连接器75及光纤维77。固定阵列71装设于固定层15上，用于固定支撑光波导阵列73、连接器75及光纤维77。光波导阵列73平行基板11装设于固定阵列71上，用于传输光信号。光波导阵列73的截面大致呈直角梯形。光波导阵列73包括底面731、反射面733、传输面735及顶面737。底面731邻近固定阵列71设置，光信号能够从底面731入射或出射。反射面733、传输面735由底面731两端延伸弯折形成。反射面733用于改变光信号的方向。光信号能够从传输面735入射或出射。本实施方式中，反射面733与底面731间的夹角等于45度，传输面735与底面731的夹角等于90度。顶面737与底面731平行设置。光波导阵列73设有传输面735一端固定于该固定阵列71上邻近光学模块50的一端，设有反射面733的一端延伸至光学模块50上方。本实施方式中，光波导阵列73为半导体光波导阵列。连接器75固定装设于固定阵列71上远离光学模块50的一端。连接器75一端对准传输面735，另一端与光纤维77连接。本实施方式中，连接器75为光纤连接器。光纤维77与连接器75远离光波导阵列73的一端对准连接，用于传输及接收光信号。
当需要传递信号时，电信号传递到第一电子元件31上，第一电子元件31将电信号再传递到发光元件51。发光元件51将电信号转换为光信号。发光元件51垂直向上发出光信号。光信号垂直入射底面731，并到达反射面733，经反射后改变方向成为平行基板11的光信号到达传输面735。光信号从传输面735射出，进入连接器75再进入光纤维77，即可以进行远距离传输。
当光纤维77接收到光信号时，光信号经连接器75传输到光波导阵列73，再经反射面733反射后改变方向垂直向下从底面731出射传递到受光元件53。受光元件53将光信号转换成电信号，传递给第二电子元件35，即完成信号的接收。
本发明提供的光学组件封装结构100，光波导阵列73位于光学模块50上方的一端形成有反射面733。发光元件51发出的光信号能够垂直向上，经反射面733反射后，成为平行基板11的光信号到达光纤维77进行远距离传输。同样，光纤维77的光信号经反射面733反射后垂直到达受光元件53。即使增加发光元件51及受光元件53的并列数目，也不会影响对准精度。传输模块70不需要用透镜进行对准，而通过光波导阵列73传递光电信号，简化了封装结构及封装制程，对准精度高，提高了产品的良率。另外，固定层15通过共晶结合的方式形成，不容易发生位置偏移及产生严重倾斜角的问题。
可以理解，传输模块70中的固定阵列71可以省略，即直接将光波导阵列73直接固定装设于衬底10上。
可以理解，传输模块70中的连接器75可以省略，即直接将光纤维77对准光波导阵列73的传输面735。
可以理解，光波导阵列73不仅限于直角梯形，其只需形成反射面733，而反射面733能够将来自光学模块50的光信号方向改变传递至光纤维77，或将来自光纤维77的光信号方向改变传递至光学模块50。
另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。
Claims (9)
1.一种光学元件封装结构，包括衬底及依次间隔装设于衬底上的电子模块、光学模块及传输模块，该电子模块与该光学模块电性连接，该光学模块用于转换光电信号，该传输模块用于传输光信号，该传输模块包括光波导阵列及光纤维，其特征在于：该光波导阵列包括有反射面，该反射面位于该光学模块的上方，该光学模块发出的光信号经该反射面改变方向能够到达该光纤维进行传输；该光学模块能够接收到该光纤维经该反射面改变方向传递过来的光信号。
2.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于：该传输模块还包括固定阵列，该固定阵列固定装设于该衬底上，该光波导阵列平行衬底装设于该固定阵列上，该光波导阵列还包括底面，该底面平行该衬底，光信号能够从该底面入射或出射。
3.如权利要求2所述的封装结构，其特征在于：该光波导阵列大致呈直角梯形，该光波导阵列还包括传输面，该传输面与该反射面有该底面两侧边缘延伸弯折形成，该传输面与该底面的夹角等于90度，该传输面对准该光纤维。
4.如权利要求3所述的封装结构，其特征在于：该反射面与该底面的夹角等于45度。
5.如权利要求4所述的封装结构，其特征在于：该传输模块还包括连接器，该连接器位于该光波导阵列及该光纤维之间，该连接器一端对准该传输面，另一端对准连接该光纤维。
6.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于：该电子模块与该光学模块通过打线进行电性连接。
7.如权利要求6所述的封装结构，其特征在于：该电子模块上包括并列设置的第一电子元件及第二电子元件，该第一电子元件用于向该光学模块传输电信号，该第二电子元件用于接收该光学模块传输过来的电信号，该第一电子元件与该光学模块通过打线进行电性连接，该第二电子元件与该光学模块通过打线进行电性连接。
8.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于：该衬底包括衬垫及固定层，该固定层位于该衬垫及该光学模块之间，用于将光学模块固定于该衬垫上。
9.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于：该光学模块上并列设置有发光元件及受光元件，该发光元件用于将电信号转为光信号传递至该反射面，该受光元件用于将该传输模块经该反射面传递过来的光信号转为电信号。
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