專利名稱：光學(xué)模塊構(gòu)造的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)模塊構(gòu)造，特別是涉及一種通過梯形透鏡使光線轉(zhuǎn)向的光學(xué)模塊構(gòu)造。
背景技術(shù)：
早期的電信傳輸(例如網(wǎng)絡(luò))都是通過電波信號(hào)傳輸，然而電波信號(hào)在傳送的過程中容易衰減及被干擾，并且還有接點(diǎn)眾多及容易斷訊的問題。近年來由于光纖技術(shù)的發(fā)展日趨成熟，并且光波信號(hào)具有抗干擾與衰減等優(yōu)點(diǎn)，因此以光波信號(hào)取代電信號(hào)的傳輸已成為信號(hào)傳送的驅(qū)勢(shì)。再者，在傳統(tǒng)的半導(dǎo)體中也大多是以電信號(hào)來運(yùn)作，然而由于光波信號(hào)相較于電信號(hào)具有上述先天上的優(yōu)點(diǎn)，因此在半導(dǎo)體領(lǐng)域中，以光波信號(hào)做為芯片與芯片之間(或模塊與模塊之間)的溝通信號(hào)，也成為重要的發(fā)展方向。現(xiàn)有光收發(fā)模塊(optical transceiver module)構(gòu)造用以發(fā)射及接收光波信號(hào)，并包含一基板、一激光發(fā)射組件、一光接收組件及一微反射鏡，為了節(jié)約耦合模塊構(gòu)造的空間，所述激光發(fā)射組件及所述光接收組件分別位于所述基板上方及側(cè)邊，所述微反射鏡的一外傾斜面用以將所述激光發(fā)射組件所發(fā)射的光線轉(zhuǎn)向90度至所述光接收組件。然而，所述微反射鏡的外傾斜面在制作上除了需要極高的平整度(一般精密度要求校于波長的1/6)，另外還需要鍍上金(Au)或鋁(Al)等高反射性的金屬，因此在制作上較為麻煩。再者，所述激光發(fā)射組件所發(fā)出的光線還會(huì)有一定的發(fā)散角度，這些都是需要一并考慮的問題。故，有必要提供一種光學(xué)模塊構(gòu)造，以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種光學(xué)模塊構(gòu)造，其主要包含一梯形透鏡。所述梯形透鏡是一截面形狀為梯形的透鏡，所述梯形透鏡的內(nèi)全反射斜面使光學(xué)元件所發(fā)射的光線轉(zhuǎn)向后發(fā)射至另一光學(xué)元件。所述梯形透鏡在制作上較為簡易，并且光線的發(fā)散角度也能得到適當(dāng)?shù)男拚?。為達(dá)成本發(fā)明的前述目的，本發(fā)明一實(shí)施例提供一種光學(xué)模塊構(gòu)造，其包含一第一光學(xué)元件、一第二光學(xué)元件及一梯形透鏡。所述第一光學(xué)元件具有一光學(xué)作用部；所述第二光學(xué)元件具有另一光學(xué)作用部；及所述梯形透鏡是一截面形狀為梯形的透鏡，位于所述第二光學(xué)元件的光學(xué)作用部下方，所述梯形透鏡具有一全內(nèi)反射斜面，其中所述第一或第二光學(xué)元件的其中一個(gè)光學(xué)作用部所發(fā)射的光線射入所述梯形透鏡內(nèi)，在所述全內(nèi)反射斜面處轉(zhuǎn)向90度后射出所述梯形透鏡，并由另一個(gè)所述光學(xué)作用部所接收。為達(dá)成本發(fā)明的前述目的，本發(fā)明另一實(shí)施例提供一種光學(xué)模塊構(gòu)造，其包含一第一基板、一第一光學(xué)元件、一第二基板、一第二光學(xué)元件及一梯形透鏡。所述第一光學(xué)元件設(shè)于所述第一基板的上表面，具有一水平方向的光學(xué)作用部；所述第二基板設(shè)于所述第一基板上方，與所述第一基板保持一固定距離；所述第二光學(xué)元件設(shè)于所述第二基板上，具有另一垂直向下的光學(xué)作用部；及所述梯形透鏡是一截面形狀為梯形的透鏡，設(shè)于所述第一基板的上表面，位于所述第二光學(xué)元件的光學(xué)作用部下方，所述梯形透鏡具有一全內(nèi)反射斜面，其中所述第一光學(xué)元件或所述第二光學(xué)元件的其中一個(gè)的光學(xué)作用部所發(fā)射的光線射入所述梯形透鏡內(nèi)，在所述全內(nèi)反射斜面處轉(zhuǎn)向后射出所述梯形透鏡，并由另一個(gè)所述光學(xué)作用部所接收。為達(dá)成本發(fā)明的前述目的，本發(fā)明另一實(shí)施例提供一種光學(xué)模塊構(gòu)造，其包含一第一基板、一第二基板、一光發(fā)射元件、一第三基板、一光接收元件、一第一梯形透鏡及一第二梯形透鏡。所述第二基板設(shè)于所述第一基板上方，與所述第一基板保持一固定距離；所述光發(fā)射元件設(shè)于所述第二基板上，具有一垂直方向的光發(fā)射部；所述第三基板設(shè)于所述第一基板上方，與所述第一基板保持另一固定距離；所述光接收元件設(shè)于所述第三基板上，具有一垂直方向的光接收部；所述第一梯形透鏡，設(shè)于所述第一基板的上表面，位于所述光發(fā)射元件下方，并具有一第一全內(nèi)反射斜面；及所述第二梯形透鏡，設(shè)于所述第一基板的上表面，位于所述光接收元件下方，并具有一第二全內(nèi)反射斜面；其中，所述光發(fā)射元件的光發(fā)射部垂直向下發(fā)出的光線通過所述第一梯形透鏡的第一全內(nèi)反射斜面轉(zhuǎn)向，以水平方向射向所述第二梯形透鏡，再通過所述第二梯形透鏡的第二全內(nèi)反射斜面轉(zhuǎn)向，以垂直向上射向所述光接收元件的光接受部。


圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)模塊構(gòu)造的側(cè)剖視圖。圖2是本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)模塊構(gòu)造的局部放大示意圖。圖3是本發(fā)明另一實(shí)施例的光學(xué)模塊構(gòu)造的側(cè)剖視圖。圖4是本發(fā)明再一實(shí)施例的光學(xué)模塊構(gòu)造的側(cè)剖視圖。圖5是本發(fā)明又一實(shí)施例的光學(xué)模塊構(gòu)造的側(cè)剖視圖。
具體實(shí)施例方式為讓本發(fā)明上述目的、特征及優(yōu)點(diǎn)更明顯易懂，下文特舉本發(fā)明較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下請(qǐng)參照?qǐng)D1所示，圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)模塊構(gòu)造的側(cè)剖視圖。一種光學(xué)模塊構(gòu)造100a，例如是以微機(jī)電(MEMS)工藝制作的封裝模塊構(gòu)造，所述光學(xué)模塊構(gòu)造IOOa包含一第一基板10、一第一光學(xué)元件20、一第二基板30、一第二光學(xué)元件40及一梯形透鏡50。所述第一光學(xué)元件20設(shè)于所述第一基板10的上表面，所述第一光學(xué)元件20具有一水平方向的光學(xué)作用部21。在本實(shí)施例中，所述第一光學(xué)元件20是以一光接收元件(例如光二極體晶片(photodiode (F1D) chip))為例，其光學(xué)作用部21是一光接收部。所述第二基板30設(shè)于所述第一基板10上方，與所述第一基板10保持一固定距離；所述第二光學(xué)元件40設(shè)于所述第二基板30上，其具有另一垂直向下的光學(xué)作用部41。在本實(shí)施例中，所述第二光學(xué)元件40是以一光發(fā)射元件(例如垂直腔面發(fā)射激光器(Vertical-CavitySurface-Emitting Laser, VCSEL)為例，其光學(xué)作用部41是一光發(fā)射部。再者，如圖1所示，所述梯形透鏡50是一截面形狀為梯形的透鏡，設(shè)于所述第一基板10的上表面，并且位于所述第二光學(xué)元件40的光學(xué)作用部41下方，所述梯形透鏡50使所述第二光學(xué)元件40的光學(xué)作用部41所發(fā)射的光線轉(zhuǎn)向(例如轉(zhuǎn)向(90度角)后發(fā)射至所述第一光學(xué)元件20的光學(xué)作用部21。另外，如圖1所不，所述第二基板30通過至少一固定件60設(shè)于所述第一基板10上方，與所述第一基板10保持一固定距離。并且，所述固定件60可以是一固定柱61或一焊球62。再者，所述第二基板30例如具有一開口 31，所述第二光學(xué)元件40的光學(xué)作用部41向下對(duì)應(yīng)所述開口 30，以使光線能通過。請(qǐng)參照?qǐng)D2所示，圖2是本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)模塊構(gòu)造的局部示意圖。所述梯形透鏡50具有四個(gè)側(cè)面，包含一底支撐面51、一側(cè)垂直面52、一全內(nèi)反射斜面53及一水平頂面54。所述底支撐面51設(shè)于所述第一基板10上，通過所述底支撐面51以黏著的方式將所述梯形透鏡50穩(wěn)定固定于所述第一基板10上；所述側(cè)垂直面52連接于所述底支撐面51的一側(cè)，呈垂直面豎立；所述全內(nèi)反射斜面53連接于所述底支撐面51的另一側(cè)，與所述底支撐面之間具有135度的夾角(與所述第一基板10則呈45度逆向傾斜)；所述水平頂面54連接所述側(cè)垂直面52及所述全內(nèi)反射斜面53，呈水平面。如圖2所示，所述第二光學(xué)元件40的光學(xué)作用部41所發(fā)射的光線通過所述梯形透鏡50的所述水平頂面54射入所述梯形透鏡50，再通過所述全內(nèi)反射斜面53的內(nèi)全反射作用轉(zhuǎn)向90度，由所述側(cè)垂直面52射出所述梯形透鏡50，并發(fā)射至所述第一光學(xué)元件20的光學(xué)作用部21。所述全內(nèi)反射斜面53的平整度(粗糙度)要求須小于波長的1/6。由于其利用光線在介質(zhì)內(nèi)部內(nèi)全反射作用使光線轉(zhuǎn)向，不像現(xiàn)有技術(shù)還需要鍍上金屬作為鏡面，因此所述梯形透鏡50在制作上較為簡易。再者，所述第二光學(xué)元件40所發(fā)出的光線還會(huì)有一定的發(fā)散角度，通過所述梯形透鏡50的折射角度也能得到適當(dāng)?shù)男拚?一般發(fā)散角度小于5度或10度內(nèi)皆能被修正)。 再者，光線在介質(zhì)內(nèi)的折射角度與折射率息息相關(guān)。所述梯形透鏡50的材料選自透明樹脂，例如環(huán)氧樹脂(epoxy)或雙酹A樹脂(bisphenol_A resin),其折射率需大于1.4，例如介于1. 4 1. 6或大于1. 6。當(dāng)上述第二光學(xué)元件40的光線發(fā)散角度小于5度或10度內(nèi)時(shí)，通過控制所述梯形透鏡50的材料折射率，可以確保光線仍可被所述全內(nèi)反射斜面53反射。另外，使用者并可于所述梯形透鏡50的材料(透明樹脂)內(nèi)添加適當(dāng)比例的二氧化鈦(TiO2)顆粒來調(diào)整其混合材料具有所需要的折射率。所述二氧化鈦顆粒的添加比例及粒徑是依所需折射率加以設(shè)定，故本發(fā)明并不加以限制。另外，使用者可依實(shí)際需求設(shè)計(jì)所述梯形透鏡50的尺寸，在本實(shí)施例的一個(gè)應(yīng)用例中，所述梯形透鏡50的所述全內(nèi)反射斜面53的垂直投影面積為100 150微米(μ m) X 100 150微米；及所述梯形透鏡的高度為100 150微米(μ m)。請(qǐng)參照?qǐng)D3所示，圖3是本發(fā)明另一實(shí)施例的光學(xué)模塊構(gòu)造的側(cè)剖視圖。本實(shí)施例揭示的光學(xué)模塊構(gòu)造IOOb相似于圖1的的光學(xué)模塊構(gòu)造100a，因此相同的元件使用相同的標(biāo)號(hào)，但本實(shí)施例的光學(xué)模塊構(gòu)造IOOb與圖1的的光學(xué)模塊構(gòu)造IOOa的不同之處在于在本實(shí)施例中，所述第一光學(xué)元件20是一光發(fā)射元件，其光學(xué)作用部21是一光發(fā)射部；所述第二光學(xué)元件40是一光接收元件，其光學(xué)作用部41是一光接收部。在本實(shí)施例中，所述第一光學(xué)元件20的光學(xué)作用部21所發(fā)射的光線射入所述梯形透鏡50，通過所述全內(nèi)反射斜面53的內(nèi)全反射作用轉(zhuǎn)向90度角至所述第二光學(xué)元件40的光學(xué)作用部41。也就是說，所述第一光學(xué)元件20的光學(xué)作用部21所發(fā)射的光線依序通過所述梯形透鏡50的側(cè)垂直面52，再通過所述全內(nèi)反射斜面53的內(nèi)全反射作用轉(zhuǎn)向90度，由所述水平頂面54射出，發(fā)射至所述第二光學(xué)元件40的光學(xué)作用部41。請(qǐng)參照?qǐng)D4所示，圖4是本發(fā)明再一實(shí)施例的光學(xué)模塊構(gòu)造的側(cè)剖視圖。本實(shí)施例揭示的光學(xué)模塊構(gòu)造IOOc與圖2的的光學(xué)模塊構(gòu)造IOOb不同之處在于在本實(shí)施例中，所述第一光學(xué)元件20不設(shè)于所述第一基板10上。本實(shí)施例的光學(xué)模塊構(gòu)造IOOc包含一第一基板10、一第二基板30a、一光發(fā)射兀件20、一第三基板30b、一光接收兀件40、一第一梯形透鏡50a及一第二梯形透鏡50b。所述第二基板30a設(shè)于所述第一基板10上方，與所述第一基板10保持一固定距離；所述光發(fā)射元件20設(shè)于所述第二基板30a上，具有一垂直方向的光發(fā)射部21 ;所述第三基板30b設(shè)于所述第一基板10上方，與所述第一基板10保持一固定距離；所述光接收元件40，設(shè)于所述第三基板30b上，具有一垂直方向的光接收部41 ;所述第一梯形透鏡50a設(shè)于所述第一基板10的上表面,位于所述光發(fā)射兀件20下方；及所述第二梯形透鏡50b設(shè)于所述第一基板10的上表面，位于所述光接收元件40下方。如圖4所示，所述第一梯形透鏡50a與所述第二梯形透鏡50b的構(gòu)造大致相同于圖2實(shí)施例的梯形透鏡50，也就是分別具有一底支撐面、一側(cè)垂直面、一第一(或第二)全內(nèi)反射斜面53a、53b及一水平頂面。所述第一梯形透鏡50a與所述第二梯形透鏡50b在所述第一基板10上呈對(duì)稱設(shè)置，所述第一梯形透鏡50a的全內(nèi)反射斜面53與所述第二梯形透鏡50b的全內(nèi)反射斜面53分別朝外設(shè)置。因此，所述光發(fā)射元件20的光發(fā)射部21垂直向下發(fā)出的光線射入所述第一梯形透鏡50a，通過所述第一梯形透鏡50a的第一全內(nèi)反射斜面53a轉(zhuǎn)向90度角，以水平方向射出所述第一梯形透鏡50a，并朝向所述第二梯形透鏡50b，再射入所述第二梯形透鏡50b，通過所述第二梯形透鏡的第二全內(nèi)反射斜面53轉(zhuǎn)向90度角，以垂直向上射出所述第二梯形透鏡50b，再射向所述光接收元件40的光接受部41。另外,如圖4所示,所述第二基板30a及所述第三基板30b分別通過至少一固定件60設(shè)于所述第一基板10上方，與所述第一基板10保持一固定距離。并且，所述固定件60可以是一固定柱61或一焊球62。再者，第二基板30a及所述第三基板30b例如分別具有一開口 31a，31b，所述光發(fā)射元件20的光發(fā)射部21向下對(duì)應(yīng)所述開口 31a ;所述光接收元件40的光接收部41向下對(duì)應(yīng)所述開口 31b，以使光線能通過。請(qǐng)參照?qǐng)D5所示，圖5是本發(fā)明又一實(shí)施例的光學(xué)模塊構(gòu)造的側(cè)剖視圖。本實(shí)施例的光學(xué)模塊構(gòu)造IOOd與圖2的的光學(xué)模塊構(gòu)造IOOb不同之處在于在本實(shí)施例中，光學(xué)元件與梯形透鏡都是設(shè)在同一個(gè)基板上。本實(shí)施例的光學(xué)模塊構(gòu)造IOOd至少包含一第一光學(xué)元件20、一第二光學(xué)元件40及一梯形透鏡50。所述第一光學(xué)元件20具有一光學(xué)作用部21，安裝于一基板10上；所述第二光學(xué)元件40具有另一光學(xué)作用部41，并通過多個(gè)凸塊60安裝及電性連接至所述基板10上；及所述梯形透鏡50是一截面形狀為梯形的透鏡，位于所述第二光學(xué)元件40的光學(xué)作用部41下方，同樣安裝于所述基板10上。如圖5所述，所述梯形透鏡50具有一全內(nèi)反射斜面53，所述第一光學(xué)元件20的光學(xué)作用部21所發(fā)射的光線射入所述梯形透鏡50內(nèi)，在所述全內(nèi)反射斜面處轉(zhuǎn)向90度后射出所述梯形透鏡50，并由另一個(gè)所述光學(xué)作用部41所接收。或者，所述第二光學(xué)元件40的光學(xué)作用部41所發(fā)射的光線射入所述梯形透鏡50內(nèi)，在所述全內(nèi)反射斜面處轉(zhuǎn)向90度后射出所述梯形透鏡50，并由另一個(gè)所述光學(xué)作用部21所接收。(未繪示)本發(fā)明已由上述相關(guān)實(shí)施例加以描述，然而上述實(shí)施例僅為實(shí)施本發(fā)明的范例。必需指出的是，已公開的實(shí)施例并未限制本發(fā)明的范圍。相反的，包含于權(quán)利要求書的精神及范圍的修改及均等設(shè)置均包括于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)模塊構(gòu)造，其特征在于所述光學(xué)模塊構(gòu)造包含一第一光學(xué)元件，具有一光學(xué)作用部；一第二光學(xué)元件，具有另一光學(xué)作用部 '及一梯形透鏡，是一截面形狀為梯形的透鏡，位于所述第二光學(xué)元件的光學(xué)作用部下方，所述梯形透鏡具有一全內(nèi)反射斜面，其中所述第一或第二光學(xué)元件的其中一個(gè)光學(xué)作用部所發(fā)射的光線射入所述梯形透鏡內(nèi)，在所述全內(nèi)反射斜面處轉(zhuǎn)向90度后射出所述梯形透鏡，并由另一個(gè)所述光學(xué)作用部所接收。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)模塊構(gòu)造，其特征在于所述梯形透鏡具有一底支撐面，設(shè)于一基板上；一側(cè)垂直面，連接于所述底支撐面的一側(cè)；所述全內(nèi)反射斜面，連接于所述底支撐面的另一側(cè)；及一水平頂面，連接所述側(cè)垂直面及所述全內(nèi)反射斜面。
3.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)模塊構(gòu)造，其特征在于所述全內(nèi)反射斜面與所述底支撐面之間具有135度的夾角。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體光學(xué)模塊構(gòu)造，其特征在于所述梯形透鏡的材料的折射率大于1. 4。
5.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體光學(xué)模塊構(gòu)造，其特征在于所述梯形透鏡的材料為透明樹脂，所述透明樹脂內(nèi)添加二氧化鈦顆粒。
6.一種光學(xué)模塊構(gòu)造，其特征在于所述光耦合模塊構(gòu)造光學(xué)模塊構(gòu)造包含一第一基板；一第一光學(xué)元件，設(shè)于所述第一基板的上表面，具有一水平方向的光學(xué)作用部；一第二基板，設(shè)于所述第一基板上方，與所述第一基板保持一固定距離；一第二光學(xué)元件，設(shè)于所述第二基板上，具有另一垂直向下的光學(xué)作用部；及一梯形透鏡，是一截面形狀為梯形的透鏡，設(shè)于所述第一基板的上表面，位于所述第二光學(xué)元件的光學(xué)作用部下方，所述梯形透鏡具有一全內(nèi)反射斜面，其中所述第一或第二光學(xué)元件的其中一個(gè)光學(xué)作用部所發(fā)射的光線射入所述梯形透鏡內(nèi)，在所述全內(nèi)反射斜面處轉(zhuǎn)向后射出所述梯形透鏡，并由另一個(gè)所述光學(xué)作用部所接收。
7.如權(quán)利要求6所述的光學(xué)模塊構(gòu)造，其特征在于所述梯形透鏡具有一底支撐面，設(shè)于所述第一基板上；一側(cè)垂直面，連接于所述底支撐面的一側(cè)；所述全內(nèi)反射斜面，連接于所述底支撐面的另一側(cè) '及一水平頂面，連接所述側(cè)垂直面及所述全內(nèi)反射斜面。
8.如權(quán)利要求7所述的光學(xué)模塊構(gòu)造，其特征在于所述全內(nèi)反射斜面與所述底支撐面之間具有135度的夾角。
9.如權(quán)利要求6所述的光學(xué)模塊構(gòu)造，其特征在于所述第二基板具有一開口，所述第二光學(xué)元件的光學(xué)作用部向下對(duì)應(yīng)所述開口。
10.一種光學(xué)模塊構(gòu)造，其特征在于所述光學(xué)模塊構(gòu)造包含一第一基板；一第二基板，設(shè)于所述第一基板上方；一光發(fā)射元件，設(shè)于所述第二基板上，具有一垂直向下的光發(fā)射部； 一第三基板，設(shè)于所述第一基板上方，與所述第一基板保持另一固定距離； 一光接收元件，設(shè)于所述第三基板上，具有一垂直向下的光接收部； 一第一梯形透鏡，設(shè)于所述第一基板的上表面，位于所述光發(fā)射元件下方，并具有一第一全內(nèi)反射斜面；及 一第二梯形透鏡，設(shè)于所述第一基板的上表面，位于所述光接收元件下方，并具有一第二全內(nèi)反射斜面； 其中所述光發(fā)射元件的光發(fā)射部垂直向下發(fā)出的光線通過所述第一梯形透鏡的第一全內(nèi)反射斜面轉(zhuǎn)向，再通過所述第二梯形透鏡的第二全內(nèi)反射斜面轉(zhuǎn)向，以垂直向上射向所述光接收元件的光接受部。
全文摘要
本發(fā)明公開一種光學(xué)模塊構(gòu)造，其包含一第一光學(xué)元件、一第二光學(xué)元件及一梯形透鏡。所述第一光學(xué)元件具有一光學(xué)作用部；所述第二光學(xué)元件具有另一光學(xué)作用部；及所述梯形透鏡是一截面形狀為梯形的透鏡，位于所述第二光學(xué)元件的光學(xué)作用部下方，所述梯形透鏡具有一全內(nèi)反射斜面，其中所述第一或第二光學(xué)元件的其中一個(gè)光學(xué)作用部所發(fā)射的光線射入所述梯形透鏡內(nèi)，在所述全內(nèi)反射斜面處轉(zhuǎn)向90度后射出所述梯形透鏡，并由另一個(gè)所述光學(xué)作用部所接收。本發(fā)明的所述梯形透鏡在制作上較為簡易，并且光線的發(fā)散角度也能得到適當(dāng)?shù)男拚?br> 文檔編號(hào)G02B6/42GK103048744SQ20121044377
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月8日
發(fā)明者邱建良, 李秋雯 申請(qǐng)人:日月光半導(dǎo)體制造股份有限公司