TW201441688A - 光學通訊模組 - Google Patents

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Kuo-Fong Tseng
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Abstract

一種光學通訊模組，包括電路板、用於發射/接收光信號之光電轉換單元、用於控制所述光電轉換單元以及進行電信號運算、處理之運算控制單元以及用於傳輸光信號之光波導元件。所述運算控制單元設置在所述電路板上。所述光波導元件設置於所述電路表面以與所述光電轉換元件之間進行光信號傳遞。所述運算控制單元包括轉接板件，所述轉接板件具有開口部，所述光電轉換單元搭設於所述轉接板件之開口部位置處並透過所述開口部對準所述光波導元件。

Description

光學通訊模組
本發明涉及一種通訊裝置，尤其涉及一種光學通訊模組。
光學通訊模組中，資訊以光訊號的形式進行傳輸，以電訊號的形式進行運算、處理。先前的光學通訊模組一般包括光發射元件、光接收元件、光波導、驅動晶片、運算晶片、控制晶片以及記憶體等。受限於所述光學通訊模組的體積，所述光發射元件、光接收元件、光波導、驅動晶片、運算晶片、控制晶片以及記憶體等元件設置於電路板上的狹小空間內。所述光發射元件、光接收元件、驅動晶片、運算晶片、控制晶片以及記憶體在工作過程中會產生大量熱量，而受限於所述光學通訊模組的體積，所述光發射元件、光接收元件、光波導、驅動晶片、運算晶片、控制晶片以及記憶體等元件設置於電路板上的狹小空間內。因此，所述光學通訊模組難以有效散熱，如果熱量積聚一定程度，將導致所述光波導元件等非耐熱元件變形，進而影響所述光學通訊模組的傳輸效率。
有鑒於此，有必要提供一種能夠有效散熱之光學通訊模組。
一種光學通訊模组，包括電路板、用於發射/接收光信號之光電轉換單元、用於控制所述光電轉換單元以及進行電信號運算、處理之運算控制單元以及用於傳輸光信號之光波導元件。所述運算控制單元設置在所述電路板上。所述光波導元件設置於所述電路表面以與所述光電轉換元件之間進行光信號傳遞。所述運算控制單元包括轉接板件，所述轉接板件具有開口部，所述光電轉換單元搭設於所述轉接板件之開口部位置處並透過所述開口部對準所述光波導元件。
相較於先前技術，所述光學通訊模組採用具有所述轉接板件之所述運算控制單元以及具有所述鍍銅基板之光電轉換單元，將所述運算控制單元搭設於所述電路板上，並將所述光電轉換單元搭設所述運算控制單元上，立體運用了電路板上防止空間，因此可以有效散去所述光電轉換單元以及所述運算控制單元產生之熱量，保證所述光學通訊模組之傳輸效率。
100．．．光學通訊模組
10．．．電路板
11．．．基底
111．．．第一表面
112．．．第二表面
12．．．第一連接片
20．．．運算控制單元
21．．．轉接板件
211．．．第一板部
2111．．．第一上表面
2112．．．第一下表面
2113．．．第二連接片
2114．．．第三連接片
2115．．．第四連接片
2116．．．第一連接部
2117．．．第二連接部
2118．．．第五連接片
2119．．．第一焊球
212．．．第二板部
2121．．．第二上表面
2122．．．第二下表面
2123．．．第六連接片
2124．．．第七連接片
2125．．．第三連接部
2126．．．第八連接片
2127．．．第二焊球
214．．．開口部
22．．．記憶體
221．．．第一引腳
23．．．整合運算晶片
231．．．第二引腳
24．．．整合控制晶片
241．．．第三引腳
30．．．光電轉換單元
31．．．鍍銅基板
311．．．底層
3111．．．頂面
3112．．．底面
3113．．．第一通光孔
3114．．．第二通光孔
3115．．．第一連接孔
3116．．．第二連接孔
3117、3118．．．導體
3119．．．第一定位孔
312．．．鍍銅圖案層
3121．．．第一銅片
3122．．．第二銅片
3123．．．第三銅片
3124．．．第四銅片
32．．．光訊號發射件
321．．．發射部
322．．．第四引腳
33．．．光訊號接收件
331．．．接收部
332．．．第五引腳
34．．．第一驅動晶片
341．．．第六引腳
35．．．第二驅動晶片
351．．．第七引腳
40．．．光波導元件
41．．．第二定位孔
50．．．耦合透鏡單元
51．．．第一耦合件
511．．．主體部
512．．．第一彙聚部
513．．．第一定位部
52．．．第二耦合件
521．．．第二彙聚部
522．．．第二定位部
60．．．紫外光固化膠
圖1係本發明實施方式之光學通訊模組之示意圖。
圖2係圖1之光學通訊模組II部分之放大圖。
圖3係圖1之光學通訊模組III部分之放大圖。
圖4係圖1之光學通訊模組IV部分之放大圖。
下面將結合附圖對本發明作一具體介紹。
圖1至圖4為本發明實施方式的光學通訊模組100的結構圖，所述光學通訊模組100包括一個電路板10、一個設置於所述電路板10上之運算控制單元20、一個光電轉換單元30、一個光波導元件40以及一個耦合透鏡單元50。
所述電路板10包括一個基底11以及形成於所述基底11上的第一連接片12。所述基底11包括一個第一表面111以及一個與所述第一表面111相背的第二表面112，所述第一連接片12形成於所述第二表面112上。本實施方式中，所述基底11的材料為矽。
所述運算控制單元20用於控制光訊號之發射/接收，以及電訊號之運算、處理。所述運算控制單元20包括一個轉接板件21、一個記憶體22、一個整合運算晶片23以及一個整合控制晶片24。所述轉接板件21包括一個第一板部211以及一個第二板部212，所述第一板部211與所述第二板部212之間形成一個開口部214，所述開口部214將所述第一板部211以及所述第二板部212間隔於相對兩側。所述第一板部211與所述第二板部212可以一體相連，並在互相連接處開設所述開口部214，當然，所述第一板部211與所述第二板部212也可以相互獨立形成，二者相互間隔形成所述開口部214，本實施方式中，所述第一板部211與所述第二板部212分別獨立形成。
所述第一板部211包括一個第一上表面2111以及一個與所述第一上表面2111相背之第一下表面2112。所述第一上表面2111形成有兩個對應於所述記憶體22之第二連接片2113、兩個對應於所述整合運算晶片23之第三連接片2114以及一個對應於所述光電轉換單元30之第四連接片2115，所述第四連接片2115藉由一個第一連接部2116與一個所述第二連接片2113相連，另一個所述第二連接片2113藉由一個第二連接部2117與一個所述第三連接片2114相連。所述第一下表面2112上形成有複數第五連接片2118。所述第一板部211藉由複數對應於所述第五連接片2118之第一焊球2119支撐於所述電路板10上，其中每一個所述第一焊球2119分別連接對應之第五連接片2118以及一個第一連接片12。
所述第二板部212包括一個第二上表面2121以及一個與所述第二上表面2121相背之第二下表面2122。所述第二上表面2121上形成有兩個對應於所述整合控制晶片24之第六連接片2123以及一個對應於所述光電轉換單元30之第七連接片2124。所述第七連接片2124藉由一個第三連接部2125與一個所述第六連接片2123相連。所述第二下表面2122上形成有複數第八連接片2126。所述第二板部212藉由複數對應於所述第八連接片2126之第二焊球2127支撐於所述電路板10上，其中每一個所述第二焊球2127分別連接對應之第八連接片2126以及一個第一連接片12。
所述記憶體22用於存儲光學通訊模組100之通訊訊息；所述整合運算晶片23用於進行電訊號之運算；所述整合控制晶片24用於控制光訊號之發射。所述記憶體22以及所述整合運算晶片23電連接地設置於所述第一板部211上，所述整合控制晶片24電連接地設置於所述第二板部212上。所述記憶體22與所述整合運算晶片23電連接。具體地，所述記憶體22包括兩個第一引腳221，所述第一引腳221分別與所述第二連接片2113連接。所述整合運算晶片23包括兩個第二引腳231，所述第二引腳231分別與所述第三連接片2114連接。所述整合控制晶片24包括兩個第三引腳241，所述第三引腳241分別與所述第六連接片2123連接。本實施方式中，所述第一引腳221與所述第二連接片2113之間、所述第二引腳231與所述第三連接片2114之間以及所述第三引腳241與所述第六連接片2123之間採用共金方式相結合。所述第一引腳221、所述第二引腳231、所述第三引腳241、所述第二連接片2113、所述第三連接片2114以及所述第六連接片2123之材料可以為金錫合金、錫銻合金、錫銀合金、錫鉛合金、銦銀合金、銦錫合金、錫銀銅合金中的一種或者幾種。
所述光電轉換單元30用於光電以及電光訊號轉換，完成光訊號之發射/接收。所述光電轉換單元30包括一個鍍銅基板31、一個光訊號發射件32、一個光訊號接收件33、一個第一驅動晶片34以及一個第二驅動晶片35。所述光訊號發射件32、所述光訊號接收件33、所述第一驅動晶片34以及所述第二驅動晶片35均電連接地設置於所述鍍銅基板31上，所述第一驅動晶片34與所述光訊號發射件32電連接，所述第二驅動晶片35與所述光訊號接收件33。所述鍍銅基板31包括一個底層311以及複數形成於所述底層311表面之鍍銅圖案層312。所述底層311包括一個頂面3111以及一個與所述頂面3111相背之底面3112。所述底層311開設有一個對應於所述光訊號發射件32之第一通光孔3113、一個對應於所述光訊號接收件33之第二通光孔3114、一個對應於所述第一驅動晶片34之第一連接孔3115以及一個對應於所述第二驅動晶片35之第二連接孔3116。所述第一連接孔3115以及所述第二連接孔3116內分別填充有導體3117、3118。所述底面3112上開設有兩個第一定位孔3119。所述鍍銅圖案層312形成於所述頂面3111上，所述鍍銅圖案層312包括一個第一銅片3121、一個第二銅片3122、一個第三銅片3123以及一個第四銅片3124。所述鍍銅圖案層312可以採用化學氣象沉積、蒸鍍、磁控濺鍍等方式形成於所述頂面上，並且可以經由蝕刻等方式形成所述第一銅片3121、第二銅片3122、第三銅片3123以及第四銅片3124。所述第一銅片3121以及所述第二銅片3122分別位於所述第一通光孔3113兩側，所述第三銅片3123以及所述第四銅片3124分別位於所述第二通光孔3114兩側。
所述光訊號發射件32用將電訊號轉換為光訊號並發射所述光訊號。所述光訊號發射件32包括一個發射部321以及兩個第四引腳322，所述發射部321以及所述第四引腳322形成於所述光訊號發射件32之同一側表面。所述光訊號發射件32以覆晶（flip chip）方式設置於所述鍍銅基板31上，具體地，所述光訊號發射件32以設有所述發射部321之一側表面朝向所述鍍銅基板31設置於所述鍍銅基板31上，所述發射部321對準所述第一通光孔3113，所述第四引腳322分別與所述第一銅片3121以及所述第二銅片3122相連。本實施方式中，所述光訊號發射件32為雷射二極體（laser diode）。
所述光訊號接收件33用於接收光訊號並將光訊號轉換為電訊號。所述光訊號接收件33包括一個接收部331以及兩個第五引腳332，所述接收部331以及所述第五引腳332形成於所述光訊號接收件33之同一側表面。所述光訊號接收件33以與所述光訊號發射件32類似之方式設置於所述鍍銅基板31上，所述接收部331對準所述第二通光孔3114，所述第五引腳332分別與所述第三銅片3123以及所述第四銅片3124相連。本實施方式中，所述光訊號接收件33為光電二極體（photodiode）。
所述第一驅動晶片34用於驅動所述光訊號發射件32，所述第二驅動晶片35用於驅動所述光訊號接收件33。所述第一驅動晶片34包括兩個第六引腳341，其中一個所述第六引腳341與所述第一銅片3121相連，另一個所述第六引腳341與所述導體3117相連。所述第一驅動晶片34以及所述光訊號發射件32藉由所述第一銅片3121相互電連接。所述第二驅動晶片35包括兩個第七引腳351，其中一個所述第七引腳351與所述第三銅片3121相連，另一個所述第七引腳351與所述導體3118相連。所述第二驅動晶片35以及所述光訊號接收件33藉由所述第四銅片3124相互電連接。
本實施方式，所述光訊號發射件32、所述光訊號接收件33、所述第一驅動晶片34以及所述第二驅動晶片35與所述鍍銅圖案層312之間採用共金方式相結合。
完成組裝後之所述光電轉換單元30搭設於所述轉接板件21之開口部214位置處，所述第七連接片2124與所述導體3117之間藉由一個第三焊球36相互連接，所述第四連接片2115與所述導體3118之間藉由一個第四焊球37相互連接。所述第三焊球36以及所述第四焊球37同時支撐所述光電轉換單元30。
所述光波導元件40用於傳輸光訊號。所述光波導元件40設置於所述基底11之第二表面112上。本實施方式中，所述光波導元件40藉由紫外光固化膠60固定於所述第二表面112上。所述光波導元件40背離所述第二表面112之一側表面上開設有兩個第二定位孔41。所述光波導元件40內部端部或者內部可以形成一個用於轉折光訊號之轉折面（圖未示），以使光訊號在所述光電轉換單元30與所述光波導元件40之間傳遞。
所述耦合透鏡單元50用於將所述光電轉換單元30與所述光波導元件40之間作光訊號之耦合。所述耦合透鏡單元50包括一個第一耦合件51以及一個第二耦合件52。所述第一耦合件51與所述鍍銅基板31相連，所述第一耦合件51包括一個主體部511、兩個分別對應於所述光訊號發射件32以及所述光訊號接收件33之第一彙聚部512以及兩個對應於所述第一定位孔3119之第一定位部513。所述第一定位部513分別***所述第一定位孔3119，所述第一彙聚部512分別與所述光訊號發射件32以及所述光訊號接收件33對準。所述第二耦合件52具有與所述第一耦合件51類似的結構，包括對應於所述第一彙聚部512之第二彙聚部521以及第二定位部522，所述第二定位部522分別***所述第二定位孔41，所述第二彙聚部512分別對應之第一彙聚部512對準。
所述光學通訊模組採用具有所述轉接板件之所述運算控制單元以及具有所述鍍銅基板之光電轉換單元，將所述運算控制單元搭設於所述電路板上，並將所述光電轉換單元搭設所述運算控制單元上，立體運用了電路板上防止空間，因此可以有效散去所述光電轉換單元以及所述運算控制單元產生之熱量，保證所述光學通訊模組之傳輸效率。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士爰依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
100．．．光學通訊模組
10．．．電路板
11．．．基底
111．．．第一表面
112．．．第二表面
12．．．第一連接片
20．．．運算控制單元
21．．．轉接板件
211．．．第一板部
212．．．第二板部
2127．．．第二焊球
214．．．開口部
22．．．記憶體
221．．．第一引腳
23．．．整合運算晶片
24．．．整合控制晶片
30．．．光電轉換單元
31．．．鍍銅基板
312．．．鍍銅圖案層
32．．．光訊號發射件
33．．．光訊號接收件
34．．．第一驅動晶片
35．．．第二驅動晶片
40．．．光波導元件
41．．．第二定位孔
50．．．耦合透鏡單元
51．．．第一耦合件
511．．．主體部
512．．．第一彙聚部
513．．．第一定位部
52．．．第二耦合件
521．．．第二彙聚部
522．．．第二定位部
60．．．紫外光固化膠

Claims (16)

  1. 一種光學通訊模组，包括電路板、用於發射/接收光信號之光電轉換單元、用於控制所述光電轉換單元以及進行電信號運算、處理之運算控制單元以及用於傳輸光信號之光波導元件，所述運算控制單元設置在所述電路板上，所述光波導元件設置於所述電路表面以與所述光電轉換元件之間進行光信號傳遞，其特徵在於：所述運算控制單元包括轉接板件，所述轉接板件具有開口部，所述光電轉換單元搭設於所述轉接板件之開口部位置處並透過所述開口部對準所述光波導元件。
  2. 如請求項1所述之光學通訊模組，其中，所述電路板包括一個基底以及複數形成於所述基底上之第一連接片，所述轉接板件與所述第一連接片相連。
  3. 如請求項2所述之光學通訊模組，其中，所述運算控制單元包括設置於所述轉接板件上之一個記憶體、一個整合運算晶片以及一個整合控制晶片，所述記憶體用於存儲光學通訊模組之通訊訊息，所述整合運算晶片用於進行電訊號之運算；所述整合控制晶片用於控制光訊號之發射。
  4. 如請求項3所述之光學通訊模組，其中，所述轉接板件包括一個第一板部以及一個第二板部，所述第一板部與所述第二板部之間形成所述開口部，所述記憶體以及所述整合運算晶片電連接地設置於所述第一板部上，所述整合控制晶片電連接地設置於所述第二板部上，所述記憶體與所述整合運算晶片電連接。
  5. 如請求項4所述之光學通訊模組，其中，所述第一板部之一側表面上形成有兩個第二連接片、兩個第三連接片、一個第四連接片、一個第一連接部以及一個第二連接部，所述第四連接片藉由所述第一連接部與一個所述第二連接片相連，另一個所述第二連接片藉由所述第二連接部與一個所述第三連接片相連，所述記憶體與所述第二連接片電連接，所述整合運算晶片與所述第三連接片電連接，所述第四連接片與所述光電轉換單元相連。
  6. 如請求項5所述之光學通訊模組，其中，所述第二板部之一側表面上形成有兩個第六連接片、一個第七連接片以及一個第三連接部，其中一個所述第六連接片藉由所述第三連接部與一個所述第七連接片相連，所述整合控制晶片與所述第六連接片電連接，所述整合運算與所述第六連接片電連接，所述第七連接片與所述光電轉換單元相連。
  7. 如請求項6所述之光學通訊模組，其中，所述記憶體以共金方式與所述第二連接片相結合，所述整合運算以共金方式與所述第三連接片電相結合，所述整合控制晶片以共金方式與所述第六連接片相結合。
  8. 如請求項6所述之光學通訊模組，其中，所述第一板部之另一側表面上形成有複數所述第五連接片，第二板部之另一側表面上形成有複數所述第八連接片，所述光學通訊模組包括複數對於所述第五連接片之第一焊球以及複數對應於所述第八連接片之第二焊球，每一個所述第一焊球分別連接對應之第五連接片以及一個所述第一連接片，每一個所述第二焊球分別連接對應之第八連接片以及一個所述第一連接片。
  9. 如請求項6所述之光學通訊模組，其中，所述光電轉換單元包括一個鍍銅基板、一個光訊號發射件、一個光訊號接收件、一個用於驅動所述光訊號發射件之第一驅動晶片以及一個用於驅動所述光訊號接收件之第二驅動晶片。
  10. 如請求項9所述之光學通訊模組，其中，所述鍍銅基板包括一個底層以及複數形成於所述底層表面之鍍銅圖案層，所述光訊號發射件、所述光訊號接收件、所述第一驅動晶片以及第二驅動晶片分別與所述鍍銅圖案層相連。
  11. 如請求項10所述之光學通訊模組，其中，所述光訊號發射件、所述光訊號接收件、所述第一驅動晶片以及第二驅動晶片以共金方式與所述鍍銅圖案層相結合。
  12. 如請求項11所述之光學通訊模組，其中，所述底層開設有一個第一通光孔以及一個第二通光孔，所述光訊號發射件透過所述第一通光孔朝向所述光波導，所述光訊號接收件透過所述第二通光孔朝向所述光波導。
  13. 如請求項12所述之光學通訊模組，其中，所述鍍銅圖案層包括一個第一銅片、一個第二銅片、一個第三銅片以及一個第四銅片所述第一銅片以及所述第二銅片分別位於所述第一通光孔兩側，所述第三銅片以及所述第四銅片分別位於所述第二通光孔兩側，所述光訊號發射件與所述第一銅片以及所述第二銅片相連，所述光訊號發射件與所述第二銅片以及所述第四銅片相連。
  14. 如請求項11所述之光學通訊模組，其中，所述底層開設一個第一連接孔以及一個第二連接孔，所述第一連接孔以及所述第二連接孔內分別填充有導體，所述第七連接片藉由所述第一連接孔內之導體與所述第一驅動晶片電連接，所述第四連接片藉由所述第二連接孔內之導體與所述第二驅動晶片電連接。
  15. 如請求項1所述之光學通訊模組，其中，所述光學通訊模組包括一個設置與所述光電轉換單元以及所述光波導元件之間之耦合透鏡單元，所述耦合透鏡單元用於將所述光電轉換單元與所述光波導元件之間作光訊號之耦合。
  16. 如請求項15所述之光學通訊模組，其中，所述耦合透鏡單元包括一個第一耦合件以及一個第二耦合件，所述第一耦合件與所述光電轉換單元相連，所述第二耦合件與所述光波導元件相連。
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