專利名稱：光學(xué)模塊及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)模塊及其制造方法，并更具體地，涉及可用簡單工藝和低成本生產(chǎn)的光學(xué)模塊以及它的制造方法。
背景技術(shù)：
因特網(wǎng)的出現(xiàn)允許人們實時訪問和操作龐大數(shù)量的信息。盡管銅線、光纖和無線器件等用于發(fā)送和接收信息，但光纖在高速傳送大量信息方面特別占優(yōu)勢。因而希望將來光纖延伸到每個家庭中。
然而，當(dāng)用光纖連接終端設(shè)備時，由于終端設(shè)備不使用光信號而是使用電信號進(jìn)行信息處理，因此必需在光纖和每個終端設(shè)備之間提供所謂的光學(xué)模塊。光學(xué)模塊把從光纖接收的光信號變換為電信號，并向終端設(shè)備提供電信號，并且進(jìn)一步地，把從終端設(shè)備接收的電信號變換為光信號，并向光纖提供光信號。在本領(lǐng)域中已經(jīng)提出各種類型的光學(xué)模塊。
圖20為示出常規(guī)光學(xué)模塊的結(jié)構(gòu)的示意圖。
如圖20所示，光學(xué)模塊10以WDM(波分復(fù)用)模式而傳送和接收信號。此光學(xué)模塊具有以下結(jié)構(gòu)，其中，在封裝16中包括WDM濾波器11、激光二極管(LD)12、光電二極管(PD)13以及光學(xué)透鏡14和15。WDM濾波器11為這樣一種光學(xué)濾波器，它通過用于傳送的預(yù)定波長(如約1.3μm)的光并反射用于接收的預(yù)定波長(如約1.55μm)的光，并且它位于光學(xué)路徑上。激光二極管12是用于把所提供的電信號變換為光信號的元件。從激光二極管12發(fā)射的光通過光學(xué)透鏡14和WDM濾波器11提供給光纖17，其中，所述光為預(yù)定波長，如約1.3μm。光電二極管13是用于把所接收的光信號變換為電信號的元件。從光纖17提供的光由WDM濾波器11反射，隨后通過光學(xué)透鏡15發(fā)送到光電二極管13，并變換為電信號，其中，所述光為預(yù)定波長，如約1.55μm。從而，有可能變換來自光纖17的光信號并把它們提供給終端設(shè)備，而且有可能變換來自終端設(shè)備的電信號并把它們提供給光纖17。以上光波長實例假設(shè)圖20所示光學(xué)模塊10安裝在家用終端設(shè)備中。如果在基站一側(cè)上使用光學(xué)模塊10，就顛倒用于傳送和接收的波長。
然而，圖20所示類型的光學(xué)模塊10在定位各個元件時要求較高的精度，并且在一些情形中，需要技術(shù)人員進(jìn)行微調(diào)。因此，問題是制造效率較低，從而該模塊不適于批量生產(chǎn)。
圖21為示出另一常規(guī)光學(xué)模塊的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖21所示光學(xué)模塊20是所謂的光波導(dǎo)嵌入型光學(xué)模塊。光學(xué)模塊20包括基板21；在基板21上形成的包層22；在包層22預(yù)定區(qū)域上形成的芯線區(qū)域23a-23c；插入到在基板21和包層22上形成的槽中的WDM濾波器24；設(shè)置得與芯線區(qū)域23b的端部相鄰的激光二極管25；設(shè)置得與芯線區(qū)域23c的端部相鄰的光電二極管26；以及監(jiān)視激光二極管25輸出的監(jiān)視光電二極管27。在此種類型的光學(xué)模塊20中，由包層22和芯線區(qū)域23a構(gòu)成的光波導(dǎo)連接到光纖，在圖中未示出光纖。相應(yīng)地，以WDM(波分復(fù)用)模式執(zhí)行傳送和接收。
也就是說，從激光二極管25發(fā)射的傳輸波長(如約1.3μm)的光通過由包層22和芯線區(qū)域23b構(gòu)成的光波導(dǎo)進(jìn)行傳播，隨后它通過WDM濾波器24提供給由包層22和芯線區(qū)域23a構(gòu)成的光波導(dǎo)，并進(jìn)入未示出的光纖中。而且，從光纖(未示出)提供的接收波長(如約1.55μm)的光通過由包層22和芯線區(qū)域23a構(gòu)成的光波導(dǎo)進(jìn)行傳播，隨后它通過WDM濾波器24提供給由包層22和芯線區(qū)域23c構(gòu)成的光波導(dǎo)，并進(jìn)入到光電二極管26中。激光二極管25的輸出由監(jiān)視光電二極管27監(jiān)視，從而可優(yōu)化激光二極管25的輸出。
上述類型的光學(xué)模塊20比圖20所示類型的光學(xué)模塊10更小，并且它具有較高的生產(chǎn)率，因為它不需要技術(shù)人員進(jìn)行微調(diào)。
然而，問題是它非常昂貴，并且它要求在光纖和光波導(dǎo)之間有較高的連接精度。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的光學(xué)模塊及其制造方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種可實現(xiàn)小型化和低成本的光學(xué)模塊及其制造方法。
本發(fā)明的又一目的是提供一種可用簡單工藝制造的光學(xué)模塊及其制造方法。
以上的和其它的目的通過以下用于傳送和接收光信號的光學(xué)模塊來實現(xiàn)，其中，所述光學(xué)模塊包括至少一個收發(fā)器單元；容納收發(fā)器單元的封裝盒，其中，封裝盒為盒狀外殼；以及填充封裝盒的樹脂，其中，收發(fā)器單元包括壓料墊；安裝在壓料墊上的至少一個平臺主體；固定在平臺主體上的光纖；安裝在平臺主體上并把通過光纖接收的光信號變換為電信號的至少一個接收光電二極管；安裝在平臺主體上的光發(fā)射器；設(shè)置成在接收光電二極管和光發(fā)射器之間的位置上分割光纖的濾波器；以及，在其中插入光纖一端的箍圈。
根據(jù)本發(fā)明，由于其上安裝接收光電二極管和光發(fā)射器的至少一個平臺主體進(jìn)一步安裝在壓料墊上，隨后它們用樹脂封裝，因此光學(xué)模塊非常容易處理。由于通過把液體樹脂注入到容納收發(fā)器單元的封裝盒中并固化樹脂而執(zhí)行集成封裝，因此，不使用壓模機和金屬模就可容易執(zhí)行封裝。進(jìn)一步地，與常規(guī)光學(xué)模塊不同，由于本發(fā)明光學(xué)模塊不需要技術(shù)人員進(jìn)行微調(diào)，因此它具有較高的制造效率。有可能實現(xiàn)相對較低的成本，這對于包括常規(guī)光波導(dǎo)的光學(xué)模塊是不可能的。
在本發(fā)明的優(yōu)選方面中，封裝盒具有用于伸出箍圈的凹進(jìn)處，并且用粘附劑填充凹進(jìn)處和箍圈之間的間隙。根據(jù)本發(fā)明的此方面，有可能避免填充封裝盒的液體樹脂通過該間隙泄漏到外部。
在本發(fā)明的優(yōu)選方面中，粘附劑進(jìn)一步涂敷到箍圈的靠近凹進(jìn)處的上部。根據(jù)本發(fā)明的此方面，有可能形成限制填充封裝盒的液體樹脂的堤壩，并防止液體樹脂流出溢過箍圈的頂部。
以上的和其它的目的還可通過一種制造用于傳送和接收光信號的光學(xué)模塊的方法來實現(xiàn)，該方法包括以下步驟通過預(yù)先模制引線框而生產(chǎn)盒形封裝盒；在引線框的壓料墊上安裝LE平臺，其中，LE平臺至少配置有用于產(chǎn)生將要傳送的光信號的光發(fā)射器；在壓料墊或LE平臺上安裝PD平臺，其中，PD平臺至少配置有光纖、對通過光纖接收的光信號執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換的接收光電二極管、從傳送光信號分離接收光信號的濾波器、以及在其中插入光纖一端的箍圈；把樹脂注入到容納PD平臺主體和LE平臺主體的封裝盒中；并且固化樹脂，以封裝PD平臺和LE平臺。
根據(jù)本發(fā)明，由于安裝有光發(fā)射器的LE平臺和安裝有接收光電二極管的PD平臺首先安裝在壓料墊上，并接著用封裝部件覆蓋，因此，制造的光學(xué)模塊非常容易處理。由于可通過把液體樹脂注入到容納收發(fā)器單元的封裝盒中并固化樹脂而執(zhí)行集成封裝，因此，不使用壓模機和金屬模就可容易執(zhí)行封裝。進(jìn)一步地，與常規(guī)光學(xué)模塊不同，由于所述光學(xué)模塊不需要技術(shù)人員進(jìn)行微調(diào)，因此它具有較高的制造效率。所述光學(xué)模塊有可能以相對較低的成本實現(xiàn)，這對于包括常規(guī)光波導(dǎo)的光學(xué)模塊是不可能的。
在本發(fā)明的優(yōu)選方面中，預(yù)先模制引線框的步驟包括在封裝盒中形成用于伸出箍圈的凹進(jìn)處的步驟，并進(jìn)一步包括在把樹脂注入到封裝盒中的步驟之前在凹進(jìn)處和箍圈之間間隙注入粘附劑的步驟。根據(jù)本發(fā)明的此方面，有可能防止填充封裝盒的液體樹脂從此間隙泄漏到外部。
在優(yōu)選方面中，本發(fā)明進(jìn)一步包括在安裝PD平臺之前對安裝在壓料墊上的LE平臺執(zhí)行屏蔽試驗的步驟。根據(jù)本發(fā)明的此方面，不必對具有初期故障的在制品執(zhí)行不必要的處理，從而有可能降低制造成本。進(jìn)而，由于在執(zhí)行屏蔽試驗之后的最后樹脂封裝中不需要壓模機和金屬模，因此有可能實現(xiàn)簡單封裝。從以下結(jié)合附圖的描述中，本發(fā)明的以上和其它的目的和特征將變得顯而易見。


圖1為示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的光學(xué)模塊100的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖2為部分示出光學(xué)模塊100的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖3為示意性地示出PD平臺110的結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖4為示意性地示出LE平臺120的結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖5(a)和5(b)為示意性地示出光學(xué)模塊100的外部的透視圖。
圖6為示意性地示出在印刷電路板等上安裝的光學(xué)模塊100的俯視圖。
圖7為示出用于制造光學(xué)模塊100的過程(制備引線框105)的視圖。
圖8為示出用于制造光學(xué)模塊100的過程(預(yù)先模制)的視圖。
圖9為示出用于制造光學(xué)模塊100的過程(切割引線框105的預(yù)定部分105b、105c和105d)的視圖。
圖10為示出用于制造光學(xué)模塊100的過程(安裝LE平臺120)的視圖。
圖11為示出用于制造光學(xué)模塊100的過程(安裝PD平臺110)的視圖。
圖12為示意性地示出根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的光學(xué)模塊200的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖13為部分示出光學(xué)模塊200的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖14為示意性地示出根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的光學(xué)模塊300的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖15為部分示出光學(xué)模塊300的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖16為示意性地示出根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的光學(xué)模塊400的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖17為部分示出光學(xué)模塊400的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖18為示意性地示出根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的雙通道光學(xué)模塊500的外部的透視圖。
圖19為示意性地示出根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的光學(xué)模塊600的外部的透視圖。
圖20為示出常規(guī)光學(xué)模塊的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖21為示出另一常規(guī)光學(xué)模塊的結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在結(jié)合附圖解釋本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖1為示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的光學(xué)模塊100的結(jié)構(gòu)的平面圖。圖2為部分示出光學(xué)模塊100的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。如后面詳細(xì)解釋地，此實施例的光學(xué)模塊100最后封裝，并且主要部分用樹脂覆蓋。從而，圖1示出從光學(xué)模塊100除去樹脂的狀態(tài)。在圖1和2中，由M所示的區(qū)域是在最后階段中用樹脂封裝的部分。進(jìn)一步地，還省略收發(fā)器IC、引線和接合線。
如圖1和2所示，根據(jù)此實施例的光學(xué)模塊100具有壓料墊101；兩個或更多個引線102；安裝在壓料墊101上的PD(光電二極管)平臺110和LE(光發(fā)射器)平臺120。
壓料墊101和引線102由金屬制成，它們通過切割或蝕刻引線框而形成。不具體限制金屬的種類，但優(yōu)選使用用于常規(guī)引線框的金屬，如包含銅作為主要成分的合金、包含鐵作為主要成分的合金(如42-合金(A42))等。也就是說，優(yōu)選使用在導(dǎo)電性、熱傳導(dǎo)、以及機械強度等方面性能優(yōu)秀的合金。壓料墊101的厚度設(shè)定為能保證所需機械強度的最薄的值。不具體限制此厚度，但優(yōu)選設(shè)定在0.1mm到0.25mm之間?；诎惭b在壓料墊101上的PD平臺110和LE平臺120的底面面積而設(shè)定壓料墊101的面積。
PD平臺110是在其上安裝各種用于把從光纖提供的光信號變換為電信號的部件的平臺。在圖3中示出PD平臺110的透視圖。
如圖1-3所示，PD平臺110包括由硅等制成的PD平臺主體111；在PD平臺主體111的上表面上形成的槽112；容納在槽112中的光纖113；在光纖113端部設(shè)置的箍圈114；在PD平臺主體111上表面上形成的以便橫穿槽112的縫隙115；插入到縫隙115中的WDM濾波器116；以及安裝在PD平臺主體111上表面上的接收光電二極管117和接收IC 118。進(jìn)一步地，在PD平臺主體111的上表面上、在接收光電二極管117上以及在接收IC 118上形成焊盤119。
PD平臺主體111由硅塊等制成。在PD平臺主體111上的安裝箍圈114的部分上切割臺階111a，并且箍圈114由臺階111a支撐。此臺階111a可通過化學(xué)蝕刻或機械切割而形成。盡管未示出，但還在PD平臺主體111的上表面上形成絕緣膜涂層，如氧化物膜或氮化物膜。在絕緣膜涂層上設(shè)置與一些焊盤119、接收光電二極管117等連接的平頭電極、配線等。
槽112是用于固定光纖113的引導(dǎo)槽。它的寬度和深度設(shè)定為大得足以容納光纖113。它也可通過化學(xué)蝕刻或機械切割形成。容納在槽112中的光纖113由粘附劑(未示出)固定。
眾所周知，光纖是由芯線和包圍該芯線的包層構(gòu)成的纖維狀光波導(dǎo)，并且，通過利用它們折射率的差異而獲得光的傳播。光纖113的端面通過拋光而制作成扁平光滑的。
眾所周知，箍圈具有可固定光纖的圓柱體形狀。光纖113的一端在箍圈114的內(nèi)部終止。通過把另一光纖的一個拋光端插入到箍圈114中，有可能完成兩根光纖之間的光耦合。
縫隙115在PD平臺主體111的上表面上形成，以便橫穿槽112。它的寬度和深度根據(jù)插入到其中的WDM濾波器116的尺寸而設(shè)定。如果縫隙115的寬度比所需要的更寬，就會增加衍射損耗。因此，縫隙115的寬度只設(shè)定得比WDM濾波器116的厚度略大一點。以預(yù)定角度設(shè)置縫隙，從而，從箍圈114一側(cè)通過光纖113傳播的光在WDM濾波器116上反射，并且沿PD平臺主體111上表面上方的方向前進(jìn)。不具體限制縫隙115的角度，但此角度優(yōu)選設(shè)定為與垂直于PD平臺主體111上表面的平面大約成30°角?？p隙115也可通過化學(xué)蝕刻或機械切割而形成。然而，縫隙115優(yōu)選通過機械切割形成，因為它與臺階111a和槽112不同，它需要在切割光纖113的同時以預(yù)定角度形成。
WDM濾波器116是傳送傳輸波長(如約1.3μm)的光和反射接收波長(如約1.55μm)的光的光學(xué)濾波器。由于WDM濾波器116插入到以上述預(yù)定角度形成的縫隙115中，因此WDM濾波器116把從箍圈114一側(cè)通過光纖113傳播的接收波長的光向著PD平臺主體111的上方反射，同時它把從LE平臺120一側(cè)通過光纖113傳播的傳輸波長的光向著箍圈114一側(cè)傳送。另外，用于插入WDM濾波器116的縫隙115用光學(xué)樹脂(未示出)填充，因此借助縫隙115中的樹脂牢靠地固定WDM濾波器116。
接收光電二極管117是檢測相關(guān)WDM濾波器116在其底面反射的接收波長的光并把光信號變換為電信號的元件。接收光電二極管117安裝得在可接收WDM濾波器116反射光的位置上跨騎在槽112上。
接收IC 118是用于至少接收和處理相關(guān)接收光電二極管117的輸出信號的器件。通過在PD平臺主體111上表面上形成的布線圖案(未示出)，而執(zhí)行接收IC 118和接收光電二極管117之間的數(shù)據(jù)傳送，并且，通過焊盤或引線(未示出)而執(zhí)行接收IC 118和終端設(shè)備(未示出)之間的數(shù)據(jù)傳送。而且，如圖1和3所示，如果在光電二極管117上形成焊盤119，就可在接收光電二極管117和終端設(shè)備(未示出)之間直接執(zhí)行一些數(shù)據(jù)傳送或電力供應(yīng)。盡管在此實施例中，在PD平臺110上只安裝一個接收IC 118，但不具體限制接收IC的數(shù)量，并可安裝兩個或更多個IC。而且，如果接收光電二極管117的信號由未安裝在PD平臺110上的另一IC處理，就還有可能省略接收IC 118。
PD平臺110按以上解釋進(jìn)行配置。
LE平臺120是在其上安裝各種用于把從終端設(shè)備提供的電信號變換為光信號并通過光纖113傳送光信號的組件的平臺。在圖4中示出LE平臺的透視圖。圖4示出LE平臺120安裝在壓料墊101上之前的狀態(tài)，并且，未示出光纖113等。
如圖1、2和4所示，LE平臺120包括由硅等制成的LE平臺主體121；在LE平臺主體121的上表面上形成的V型槽122；在LE平臺主體121的上表面上形成以橫穿V型槽122端部的溝槽123；安裝在LE平臺主體121上表面上的光發(fā)射器124、監(jiān)視光電二極管125和傳送IC 126；以及在LE平臺主體121、監(jiān)視光電二極管125和傳送IC 126等的頂面上形成的焊盤127。
與PD平臺主體111相似地，LE平臺主體121由硅塊等制成。盡管未示出，但還在LE平臺主體121的上表面上形成絕緣膜涂層，如氧化物膜或氮化物膜。在絕緣膜涂層上設(shè)置與一些焊盤、光發(fā)射器124等連接的一些焊盤127、平頭電極、或配線。
V型槽122是用于正確校準(zhǔn)沿著槽安裝的光纖113的引導(dǎo)槽，并且它的形狀確定得使光纖113的端部正確地面向光發(fā)射器124的光投影表面。V型槽122也可通過化學(xué)蝕刻或機械切割形成。化學(xué)蝕刻是更優(yōu)選的，因為必須正確地定位光纖113。
設(shè)置溝槽123，以使V型槽122的端部是垂直平面。這樣做是因為當(dāng)通過化學(xué)蝕刻形成V型槽122時所述端部變?yōu)殄F形，并且在此情況下，變得難以使光纖113和光發(fā)射器124的光投影表面以正確的相對關(guān)系定向。為了使光纖113的端部和光發(fā)射器124的光投影表面正確地相對，V型槽122的端部需要落入在垂直平面中，并且為了實現(xiàn)這點而形成溝槽123。溝槽123也可通過化學(xué)蝕刻或機械切割形成。盡管溝槽123在LE平臺上從一側(cè)向另一側(cè)延伸，但它只在LE平臺125上必需使光纖113的端部和光發(fā)射器124的光投影表面正確相對的部分上形成。
光發(fā)射器124是用于產(chǎn)生投影到光纖113中的光的元件。它可以是激光二極管(LD)或發(fā)光二極管(LED)。光發(fā)射器124具有兩個相對的光投影表面。一個光投影表面位于V型槽122一側(cè)上，另一個光投影表面位于監(jiān)視光電二極管125一側(cè)上。從而，光發(fā)射器124的一部分光提供給安裝在V型槽122中的光纖113，并且剩余的光提供給監(jiān)視光電二極管125。
監(jiān)視光電二極管125用于從光發(fā)射器124的另一光投影表面接收光，并且監(jiān)視光的強度。監(jiān)視光電二極管125的輸出提供給相關(guān)的傳送IC 126，傳送IC 126優(yōu)化光發(fā)射器124的發(fā)光強度。
傳送IC 126是用于至少接收從終端設(shè)備傳送的信號和監(jiān)視光電二極管125的輸出信號、處理這些信號并驅(qū)動光發(fā)射器124的器件。通過在LE平臺主體121上表面上設(shè)置的布線圖案(未示出)而執(zhí)行在傳送IC 126和光發(fā)射器124之間或在傳送IC 126和監(jiān)視光電二極管125之間的數(shù)據(jù)傳送。通過焊盤127和引線102而執(zhí)行在傳送IC126和終端設(shè)備(未示出)之間的數(shù)據(jù)傳送。而且，如圖1和4所示，如果在監(jiān)視光電二極管125等上形成焊盤127，就可在終端設(shè)備(未示出)和監(jiān)視光電二極管125之間直接執(zhí)行一些數(shù)據(jù)傳送和電力供應(yīng)。另外，盡管在此實施例中，在LE平臺120上安裝一個傳送IC126，但傳送IC的數(shù)量不限制為一個，而是可以為兩個或更多個。而且，當(dāng)光發(fā)射器124由未安裝在LE平臺120上的其它IC驅(qū)動時，還有可能省略傳送IC 126。
此實施例的光學(xué)模塊100通過在壓料墊101上順序安裝前述結(jié)構(gòu)的PD平臺110和LE平臺120，用接合線103連接焊盤119、127和引線102，并用樹脂封裝區(qū)域M而完成。
圖5(a)和圖5(b)為示意性地示出根據(jù)此實施例的光學(xué)模塊100的外部的透視圖。其中，圖5(a)示出封裝盒中未填充樹脂的狀態(tài)，而圖5(b)示出封裝盒中填充樹脂的狀態(tài)。
如圖5(a)和圖5(b)所示，根據(jù)此實施例的光學(xué)模塊100具有封裝盒104，封裝盒104是容納PD平臺110和LE平臺120的大致為盒形的外殼。引線102從封裝盒104的兩個側(cè)面伸出，并且箍圈114從除這兩個側(cè)面之外的側(cè)面伸出。因而，光學(xué)模塊100的外部形狀與普通半導(dǎo)體封裝器件相似。從而有可能在與普通半導(dǎo)體器件相似的印刷電路板上安裝光學(xué)模塊100。因而可容易處理光學(xué)模塊100。
封裝盒104的高度形成得足以容納PD平臺110和LE平臺120。盡管在圖中是不可見的，但在箍圈114伸出的一側(cè)上在封裝盒104的一個側(cè)壁的頂部形成凹進(jìn)處104x。進(jìn)而，粘附劑107用于填充凹進(jìn)處和箍圈之間的間隙。粘附劑107注入到凹進(jìn)處和箍圈之間間隙，并且還涂敷到箍圈的靠近凹進(jìn)處的上部。
如圖5(b)所示，用熱固性樹脂108填充封裝盒104的內(nèi)部空間，其中，封裝盒104容納PD平臺110和LE平臺120。在制造過程中，熱固性樹脂108為液體或流體。它通過加熱而固化。并且通過在樹脂中摻雜固化劑而促進(jìn)樹脂的固化。熱固性樹脂注入到封裝盒104中，并且樹脂被固化，最終用樹脂封裝整個平臺主體。因而，可防止熱固性樹脂的流出。
由于如上所述地用樹脂封裝容納LE平臺和PD平臺的封裝盒，因此，有可能不使用壓模機和金屬模就封裝光學(xué)模塊。
圖6為示意性地示出在印刷電路板等上安裝的光學(xué)模塊100的俯視圖。如圖6所示，當(dāng)在印刷電路板上安裝光學(xué)模塊100時，光學(xué)模塊100的引線102通過焊接而與在印刷電路板上形成的電極圖案31機械連接和電連接，并且，另一光纖32插入到箍圈114中并被固定。光學(xué)模塊100通過電極圖案31而與相關(guān)的終端設(shè)備進(jìn)行電學(xué)通信，并且通過光纖32進(jìn)行光學(xué)通信。
下面，詳細(xì)解釋制造根據(jù)此實施例的光學(xué)模塊100的方法。
首先解釋制造PD平臺110的方法。在制造PD平臺110時，首先制備用作PD平臺主體111的硅或其它材料的塊狀部件；在塊狀部件的表面上形成絕緣膜涂層，如氧化物膜或氮化物膜；在絕緣膜涂層上形成諸如焊盤119的電極以及布線圖案；通過化學(xué)蝕刻或機械切割在PD平臺主體111上形成臺階111a和槽112。可在形成絕緣膜涂層和電極等之前形成臺階111a和槽112。進(jìn)而，可在形成臺階111a、槽112和絕緣膜涂層之后形成電極。
另一方面，光纖113的兩端被拋光，并且一端插入到箍圈114中并被固定。如上所述，通過把箍圈114連接到光纖113的一端而制備光纖，并且用粘附劑固定光纖113，其中，光纖113容納在槽112中。此時，如圖3所示，光纖113必需從PD平臺主體的邊緣延伸預(yù)定的長度。
其次，通過化學(xué)蝕刻或機械切割，優(yōu)選通過機械切割形成縫隙115，并且，WDM濾波器116插入到縫隙115中?？p隙115的多余空間用光學(xué)樹脂填充，由此在縫隙115中固定WDM濾波器116。
接著，在電極圖案上安裝傳送光電二極管117和傳送IC 118，其中，所述電極圖案在PD平臺主體上形成。由此完成PD平臺主體110。
下面解釋制造LE平臺120的方法。在制造LE平臺120時，以與制造PD平臺110相似的方式，制備用作LE平臺主體121的硅或其它材料的塊狀部件。在塊狀部件的表面上形成絕緣膜涂層，如氧化物膜或氮化物膜，并且，通過化學(xué)蝕刻或機械切割，優(yōu)選通過化學(xué)蝕刻在LE平臺主體上以預(yù)定間隔形成V型槽122。通過化學(xué)蝕刻或機械切割，優(yōu)選通過機械切割在LE平臺主體121上形成溝槽123。V型槽122和溝槽123可在形成絕緣膜涂層和電極等之前形成。進(jìn)而，電極可在形成V型槽122、溝槽123和絕緣膜涂層之后形成。然而，必需在至少形成V型槽122之后形成溝槽123。
接著，在電極圖案上安裝光發(fā)射器124、監(jiān)視光電二極管125和傳送IC 126，其中，所述電極圖案在LE平臺主體上形成。由此完成LE平臺120。
下面，解釋在壓料墊101上安裝PD平臺110和LE平臺120的方法。
首先，如圖7所示，制備包括壓料墊101和引線102的引線框105。此引線框105可通過對金屬板進(jìn)行沖壓或蝕刻而生產(chǎn)。
其次，如圖8所示，壓料墊101和引線102的一個頂部用樹脂106如PPS(聚苯硫醚)連接，并且進(jìn)一步地，連接每個引線102和引線框105的外框10Sa(預(yù)先模制)。樹脂106a不僅用于互連壓料墊101和引線102的一個頂部，而且用作封裝盒104。從而，形成為其高度足以容納整個光學(xué)模塊的盒狀外殼。另一方面，樹脂106b僅僅用于互連壓料墊101和引線102的一個頂部。在預(yù)先模制中一般執(zhí)行使用固體樹脂丸的注?；騻鬟f模塑，并且使用壓模機和金屬模。
在此預(yù)先模制之后，互連壓料墊101和引線102的部分105b、互連引線102的部分105c、以及互連引線102和引線框105的外框105a的部分105d被切割。從而，壓料墊101、引線102和引線框105的外框相互電隔離。在此狀態(tài)下，由于用樹脂106a連接壓料墊101和引線102，并進(jìn)而用樹脂106b連接引線102和引線框105的外框105a，因此它們保持完整狀態(tài)。
其次，如圖10所示，在壓料墊101的預(yù)定部分上安裝LE平臺120，并且，通過接合線103而電連接焊盤127和預(yù)定的引線102。其次，在此狀態(tài)下，電信號通過連接到接合線103的引線102而傳送到LE平臺120，并且執(zhí)行屏蔽試驗。屏蔽試驗是通過保持向光發(fā)射器124施加幾百mA的驅(qū)動電流長達(dá)幾小時來發(fā)現(xiàn)光發(fā)射器124的初期故障的試驗。通過用監(jiān)視光電二極管來監(jiān)視所檢測的信號強度，有可能發(fā)現(xiàn)光發(fā)射器124中的任何初期故障。只對屏蔽試驗合格的在制品執(zhí)行后續(xù)的制造過程，對于在屏蔽試驗中發(fā)現(xiàn)光發(fā)射器124初期故障的在制品不執(zhí)行后續(xù)的制造過程。從而有可能取消無意義的處理。
如圖11所示，當(dāng)屏蔽試驗合格時，在壓料墊101的預(yù)定區(qū)域上安裝PD平臺110，并且沿著V型槽122布置光纖113，光纖113的端部由此制作得正確面向光發(fā)射器124的光發(fā)射表面。接著，粘附劑128(參見圖1和2)涂敷到在V型槽122中安裝的光纖113上，并硬化，從而，光纖113在V型槽122中被固定。不具體限制粘附劑128的材料，但可使用熱固性樹脂或紫外光愈合樹脂。而且，光纖113可用諸如硅或石英的蓋子固定，以取代粘附劑128。
接著，焊盤119和預(yù)定的引線102用接合線103電連接，在此之后，硅酮凝膠涂敷到所有光學(xué)功能元件如接收光電二極管117和光發(fā)射器124等上。此種硅酮凝膠主要用于保證光信號在光發(fā)射器124和光纖113之間的傳播，并且用作保護(hù)光學(xué)功能元件如光發(fā)射器124等免受外界機械應(yīng)力的緩沖器。通過硅酮凝膠而吸收機械應(yīng)力。
進(jìn)而，如圖5(b)所示，用熱固性樹脂或紫外光樹脂填充封裝的內(nèi)部，固化樹脂并且切割引線102。由此完成光學(xué)模塊100。
如上所述，由于在單個壓料墊101上安裝PD平臺110和LE平臺120并且它們用樹脂完整封裝，因此，可非常容易處理此實施例的光學(xué)模塊100。進(jìn)而，與常規(guī)光學(xué)模塊不同，光學(xué)模塊100不需要技術(shù)人員進(jìn)行微調(diào)，因此制造效率較高。從而與圖21所示包括常規(guī)光波導(dǎo)的光學(xué)模塊20相比，有可能實現(xiàn)相對較低的成本。
進(jìn)而，如果首先在壓料墊101上安裝LE平臺120并接著安裝PD平臺110，PD平臺110上的部件將不受在LE平臺主體121上安裝光發(fā)射器124等時所傳遞的熱量的影響。相應(yīng)地，更容易控制每個制造過程中的溫度。
進(jìn)一步地，在制造此實施例的光學(xué)模塊100時，在壓料墊101上安裝LE平臺120之后安裝PD平臺110，并進(jìn)行屏蔽試驗。結(jié)果，不必對具有初期故障的在制品執(zhí)行不必要的處理，從而有可能降低制造成本。
進(jìn)而，由于通過預(yù)先模制形成的封裝盒具有能容納PD平臺和LE平臺的盒形狀，因此，有可能用液體樹脂或流體樹脂封裝容納LE平臺和PD平臺的封裝盒的內(nèi)部空間。從而在最后封裝時，有可能不使用壓模機和金屬模就可容易封裝光學(xué)模塊。
盡管在以上光學(xué)模塊100中，接收IC 118安裝在PD平臺主體111并且傳送IC 126安裝在LE平臺主體121上，但在本發(fā)明中，這些IC可全部安裝在壓料墊101上。下面，解釋在壓料墊上安裝接收IC和傳送IC的實施例。
圖12為示意性地示出根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的光學(xué)模塊200的結(jié)構(gòu)的平面圖。圖13為部分示出光學(xué)模塊200的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。如在后面詳細(xì)解釋地，此實施例的光學(xué)模塊200最后封裝，并且主要部分用樹脂覆蓋。從而，圖12和13示出從光學(xué)模塊200除去樹脂的狀態(tài)。進(jìn)而，還從圖12和13省略收發(fā)器IC、引線和接合線。
如圖12和13所示，與根據(jù)以上實施例的光學(xué)模塊100相似，根據(jù)此實施例的光學(xué)模塊200具有安裝在壓料墊201上的PD平臺210和LE平臺220。然而，光學(xué)模塊200在以下方面與根據(jù)以上實施例的光學(xué)模塊100不同接收IC 218和傳送IC 226安裝在壓料墊201上。此配置的其它方面與光學(xué)模塊100的相同。
根據(jù)此實施例的光學(xué)模塊200提供與根據(jù)以上實施例的光學(xué)模塊100相同的優(yōu)點。進(jìn)一步地，由于接收IC 218和傳送IC 226不是安裝在PD平臺主體211和LE平臺主體221上而是安裝在壓料墊201上，因此有可能使平臺主體211和221小型化。因而，有可能降低制造成本和材料成本，因為可通過把硅晶片切割成許多塊而同時生產(chǎn)大量的平臺主體。
另外，在根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)模塊200中，盡管在壓料墊201上安裝兩個IC，但安裝在壓料墊201上的IC數(shù)量可以是一個或三個或更多個。進(jìn)而，可在壓料墊201上安裝預(yù)定的IC，并且可在PD平臺主體211和/或LE平臺主體221上安裝其它的IC。
盡管在以上光學(xué)模塊100(200)中，PD平臺110(210)和LE平臺120(220)安裝在壓料墊101(201)上，但在本發(fā)明中，PD平臺不一定安裝在壓料墊上，而是可安裝在LE平臺上。下面，解釋在LE平臺上安裝PD平臺的實施例。
圖14為示意性地示出根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的光學(xué)模塊300的結(jié)構(gòu)的平面圖。圖15為部分示出光學(xué)模塊300的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。如在后面詳細(xì)解釋地，此實施例的光學(xué)模塊300最后封裝，并且主要部分用樹脂覆蓋。從而，圖14和15示出從光學(xué)模塊300除去樹脂的狀態(tài)。進(jìn)而，還從圖14和15省略收發(fā)器IC、引線和接合線。
如圖14和15所示，與根據(jù)以上實施例的光學(xué)模塊100相似，根據(jù)此實施例的光學(xué)模塊300具有PD平臺310和LE平臺320。然而，光學(xué)模塊300在以下方面與根據(jù)以上實施例的光學(xué)模塊100等不同PD平臺310不是安裝在壓料墊301上而是安裝在LE平臺320的LE平臺主體321上所設(shè)置的區(qū)域321a上。此配置的其它方面與光學(xué)模塊100的相同。
根據(jù)此實施例的光學(xué)模塊300提供與根據(jù)以上實施例的光學(xué)模塊100相同的優(yōu)點。進(jìn)一步地，由于PD平臺310和LE平臺320被充分集成，因此，具有以下優(yōu)點即使壓料墊301的形狀因熱應(yīng)力而稍微改變，光發(fā)射器124和光纖113之間的位置關(guān)系也不容易改變。
盡管在以上光學(xué)模塊100(200、300)中，PD平臺110(210、310)和LE平臺120(220、320)是獨立的組件，但它們可構(gòu)造為單個平臺。下面解釋在壓料墊上安裝單個平臺的實施例。
圖16為示意性地示出根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的光學(xué)模塊400的結(jié)構(gòu)的平面圖。圖17為部分示出光學(xué)模塊400的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。如在后面詳細(xì)解釋地，此實施例的光學(xué)模塊400最后封裝，并且主要部分用樹脂覆蓋。從而，圖16和17示出從光學(xué)模塊400除去樹脂的狀態(tài)。進(jìn)而，還從圖16和17省略收發(fā)器IC、引線和接合線。
如圖16和17所示，與根據(jù)以上實施例的光學(xué)模塊100等不同，根據(jù)此實施例的光學(xué)模塊400具有安裝在壓料墊401上的公共平臺430。公共平臺430由單一平臺431構(gòu)成，并用作PD平臺110和LE平臺120。盡管光學(xué)模塊400不允許只對LE平臺進(jìn)行屏蔽試驗，但它還是提供與根據(jù)以上實施例的光學(xué)模塊100相同的優(yōu)點。進(jìn)而，它是具有最簡單制造工藝的光學(xué)模塊，同樣，它能降低制造成本。
盡管上述光學(xué)模塊是包括單個輸入/輸出光學(xué)終端的單通道型光學(xué)模塊，但本發(fā)明也可應(yīng)用于多通道光學(xué)模塊。
圖18為示意性地示出根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的雙通道光學(xué)模塊的外部的透視圖。以在用樹脂最后封裝之前的狀態(tài)示出此光學(xué)模塊。
如圖18所示，在此實施例的光學(xué)模塊500中，兩個收發(fā)器單元方向相同，并且平行排列在PD平臺主體511和LE平臺主體521上，其中，PD平臺主體511和LE平臺主體521容納在封裝盒中。兩個箍圈114A和114B沿相同方向從封裝盒504的內(nèi)部伸出。盡管未示出，但在封裝盒504中形成與這些箍圈相對應(yīng)的兩個凹進(jìn)處，并且粘附劑107注入到凹進(jìn)處和箍圈之間的間隙中，并注入到箍圈的頂面上。容納所述平臺的封裝盒504的內(nèi)部空間最后用諸如熱固性樹脂等的液體樹脂填充，隨后固化樹脂。因而，用樹脂封裝整個平臺主體。
圖19為示意性地示出根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的雙通道光學(xué)模塊的外部的透視圖。以在用樹脂最后封裝之前的狀態(tài)示出此光學(xué)模塊。
如圖19所示，與圖18所示光學(xué)模塊500不同，在此實施例的光學(xué)模塊600中，兩個收發(fā)器單元方向相反并且串行排列。用于安裝收發(fā)器單元的平臺包括用于兩個收發(fā)器單元的兩個獨立的PD平臺主體611A和611B；以及兩個收發(fā)器單元所共用的單個LE平臺主體621。它們?nèi)菁{在封裝盒604中。箍圈114A和114B以相反方向從封裝盒604內(nèi)部伸出。盡管未示出，但在封裝盒604中形成與這些箍圈相對應(yīng)的兩個凹進(jìn)處，并且粘附劑107注入到這些凹進(jìn)處和箍圈之間的間隙中，并注入到箍圈的頂面上。因而，盡管未示出，但在封裝盒604的兩端上形成與這些箍圈相對應(yīng)的兩個凹進(jìn)處，一端一個，并且粘附劑107注入到這些凹進(jìn)處和箍圈之間的間隙中，并注入到箍圈的頂面上。容納所述平臺的封裝盒604的內(nèi)部空間最后用諸如熱固性樹脂等的液體樹脂填充，隨后固化樹脂。因而，用樹脂封裝整個平臺主體。
如上所述，與單通道光學(xué)模塊相似，包括兩個收發(fā)器單元的雙通道光學(xué)模塊也具有容納LE平臺主體和PD平臺主體的封裝盒，并且，用諸如熱固性樹脂等的液體樹脂填充封裝盒。從而，不使用壓模機和金屬模就可容易執(zhí)行封裝。進(jìn)而，本發(fā)明也可應(yīng)用到所有類型的多通道光學(xué)模塊中，如其中在n行2列的矩陣內(nèi)平行排列幾個收發(fā)器單元的模塊等等(“n”為正的整數(shù))，這與圖18和19所示的雙通道型的情形一樣。
因此，已經(jīng)結(jié)合特定實施例示出和描述本發(fā)明。然而，應(yīng)該指出，本發(fā)明決不局限于所述布置的細(xì)節(jié)，只要不偏離后附權(quán)利要求的范圍，可作出改變和變更。
例如，在以上實施例中，PD平臺和LE平臺用樹脂封裝。然而，不具體限制封裝材料，并可采用其它材料。
而且，在以上實施例中，注入到封裝體中的樹脂是熱固性樹脂。然而，在本發(fā)明中可使用諸如紫外光愈合樹脂等的各種樹脂。
在以上實施例中，封裝盒是方盒形狀的外殼。然而，在本發(fā)明中可使用諸如圓形、多邊形等的各種形狀的外殼。
如上所述，在本發(fā)明中，由于其上安裝接收光電二極管和光發(fā)射器的至少一個平臺主體在壓料墊上安裝，隨后用樹脂封裝，因此光學(xué)模塊非常容易處理。由于通過把液體樹脂注入到容納收發(fā)器單元的封裝盒中并固化樹脂而執(zhí)行集成封裝，因此，不使用壓模機和金屬模就可容易執(zhí)行封裝。進(jìn)一步地，與常規(guī)光學(xué)模塊不同，由于本發(fā)明光學(xué)模塊不需要技術(shù)人員進(jìn)行微調(diào)，因此它具有較高的制造效率。有可能實現(xiàn)相對較低的成本，這對于包括常規(guī)光波導(dǎo)的光學(xué)模塊是不可能的。
而且，由于封裝盒具有用于伸出箍圈的凹進(jìn)處，并且用粘附劑填充凹進(jìn)處和箍圈之間的間隙，因此，有可能避免填充封裝盒的液體樹脂通過該間隙泄漏到外部。
而且，由于在安裝PD平臺之前對安裝在壓料墊上的LE平臺執(zhí)行屏蔽試驗，因此，不必對具有初期故障的在制品執(zhí)行不必要的處理，并從而有可能降低制造成本。進(jìn)而，由于在執(zhí)行屏蔽試驗之后的最后樹脂封裝中不需要壓模機和金屬模，因此有可能實現(xiàn)簡單封裝。
權(quán)利要求
1.一種用于傳送和接收光信號的光學(xué)模塊，包括至少一個收發(fā)器單元；容納收發(fā)器單元的封裝盒，其中，封裝盒為盒狀外殼；以及填充封裝盒的樹脂；其中，收發(fā)器單元包括壓料墊；安裝在壓料墊上的至少一個平臺主體；固定在平臺主體上的光纖；安裝在平臺主體上并把通過光纖接收的光信號變換為電信號的至少一個接收光電二極管；安裝在平臺主體上的光發(fā)射器；設(shè)置成在接收光電二極管和光發(fā)射器之間的位置上分割光纖的濾波器；以及，在其中插入光纖一端的箍圈。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)模塊，其中，封裝盒具有用于伸出箍圈的凹進(jìn)處，并且用粘附劑填充凹進(jìn)處和箍圈之間的間隙。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)模塊，其中，粘附劑進(jìn)一步涂敷到箍圈的靠近凹進(jìn)處的上部。
4.一種制造用于傳送和接收光信號的光學(xué)模塊的方法，包括以下步驟通過預(yù)先模制引線框而生產(chǎn)盒形封裝盒；在引線框的壓料墊上安裝LE平臺，其中，LE平臺至少配置有用于產(chǎn)生將要傳送的光信號的光發(fā)射器；在壓料墊或LE平臺上安裝PD平臺，其中，PD平臺至少配置有光纖、對通過光纖接收的光信號執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換的接收光電二極管、從傳送光信號分離接收光信號的濾波器、以及在其中插入光纖一端的箍圈；把樹脂注入到容納PD平臺主體和LE平臺主體的封裝盒中；以及固化樹脂，以封裝PD平臺和LE平臺。
5.如權(quán)利要求4所述的制造光學(xué)模塊的方法，其中，預(yù)先模制引線框的步驟包括在封裝盒中形成用于伸出箍圈的凹進(jìn)處的步驟，并進(jìn)一步包括在把樹脂注入到封裝盒中的步驟之前在凹進(jìn)處和箍圈之間間隙注入粘附劑的步驟。
6.如權(quán)利要求4或5所述的制造光學(xué)模塊的方法，進(jìn)一步包括以下步驟在安裝PD平臺之前對安裝在壓料墊上的LE平臺執(zhí)行屏蔽試驗。
全文摘要
本發(fā)明涉及光學(xué)模塊及其制造方法，本發(fā)明實現(xiàn)不使用壓模機和金屬模就可容易封裝光學(xué)模塊。光學(xué)模塊在封裝盒中具有PD平臺和LE平臺。在箍圈伸出的一側(cè)上在封裝盒的一個側(cè)壁的頂部形成凹進(jìn)處。進(jìn)而，粘附劑用于填充凹進(jìn)處和箍圈之間的間隙。粘附劑進(jìn)一步涂敷到箍圈的靠近凹進(jìn)處的部分上。用熱固性樹脂填充容納平臺的封裝盒的內(nèi)部空間，隨后固化熱固性樹脂。因而，整個平臺主體最后用樹脂封裝。所涂敷的粘附劑防止熱固性樹脂流到外部。
文檔編號H04B10/04GK1508580SQ20031012231
公開日2004年6月30日 申請日期2003年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月18日
發(fā)明者羅永輝, 秦健次郎, 木練透, 花島直樹, 樹, 羅永 , 郎 申請人:Tdk株式會社