专利名称：高速迷你型光信号排线ic的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种应用于超高速电子电路板及相关介面连结，可搭配不同 电接头，及适用于现有高速路由器及交换器中介面集成电路之光信号互连，以方便高速ic汇流信号连结的高速迷你型光信号排线ic。
背景技术：
由于高速宽频需求的急遽成长，为避免超宽频信号在高密度铜导线间传输 干扰问题，在设计上已日趋困难，但现有的光信号互连装置复杂度高，制造成 本较现有的电子产品高出许多，因此一直无法有效应用， 一般短距离高速光信 号连接多属于点对点的光介面连接方式，要作出超小体积的排线连接实属不易，尤其LD Array及PIN Array (检光放大器阵列)的光纤封装更是困难。有鉴于此，本发明提出的超小体积、低成本、易量产制造且使用简便的高 速光信号排线新型产品，主要是利用Fiber Hole与垂直共振腔面射型雷射阵列 (Vertical cavity surface emitting Laser Array, VCSEL-Array)及检光方j[ 大器阵列(PIN Array)结合而成的Fiber Hole Array,解决阵列式晶圆对光纤 封装的技术瓶颈，同时大大提高量产良率及降低制造成本，使得此高速光信号 排线得以简便方式大量生产，对于纤核(Fiber Core)极小的单模光纤亦可畅行 无阻，此高速光信号排线可预防此超高速电子电路板及相关介面并行传输所造 成互相干扰及尺寸过小时避免高频电信号在电路板上传送时阻抗(Impedance)不匹配所产生的噪声辐射干扰等问题，并可使高速信号传输时不受其它高频电 路板上的元件干扰。光通讯最初只用在长距离传输，但现在已有光纤将服务器连结至只有几米 距离的路由器和交换器上的应用，在室内主机互连之后，下一步为晶片之间的 互连，期望光电元件的应用就如同IC晶片在电路板上使用一样简易，但装置光 学组件比装置IC晶片要困难许多，因为当装置光电子元件时除材料介质差异大， 不易整合，光学波导和其它光学传输路径定位必须校正至liam以内，目前尚需 人为操作不易量产，成本相对提高许多。曾经提出相关产品原型的公司如l)Fuji Xerox制作的850nm频带VCSEL原型，2) NEC制作的1300nm频带VCSEL原型，皆将所需光电子元件一起整合在BGA封装电路板上，3)0KI提出光学互连硅基板 原型，4).NTT提出配有光学输入/输出介面的IC，具有和装置电子组件中所使 用的相同表面装置的产品，5)美国Peregrine Semiconductor公司10Gbps光学 收发机建于蓝宝石基板上的模组，上述国外大厂所提出的产品原型，在制作程 序上极为困难且成本太高，同时缺乏弹性，因此一直无法有效应用。由此可见，上述习用方式仍有诸多缺失，实非一良善之设计，而亟待加以 改良。发明内容本发明的主要目的是在于提供一种低成本且使用简便的高速迷你型光信号 排线IC。本发明的次要目的是在于提供一种可解决装置复杂度高，且制作程序极为 困难的高成本问题，让光电元件的应用就如同ic晶片在电路板上使用一样简易的高速迷你型光信号排线ic。本发明的又一目的是在于提供一种方便超高速电子电路板及相关介面连结 使用，且可解决高密度布线电路板上不易布放超高速传输线的限制。本发明的再一目的是在于提供一种可用于掀盖手机的旋转(取代现有电子 电路用软板)及笔记型电脑等小尺寸高速光信号排线之用。为达成上述目的，本发明所提供的高速迷你型光信号排线ic,是利用光纤置入孔阵列(Fiber Hole Array),解决阵列式晶圆对光纤封装的技术瓶颈，以 提高量产良率及降低制造成本，使得此光信号互连排线IC得以简便方式大量生产；其主要包含具有光纤置入孔(Fiber Hole)的垂直共振腔面射型雷射阵列(VCSEL Array ); 具有光纤置入孔(Fiber Hole)的检光放大器阵列(PIN Array);以及 大直径光核(Core)的多模光纤。本发明所提供的高速迷你型光信号排线IC,与其它现有技术相互比较时，更 具备下列优点1、 本发明的光电元件的应用就如同ic晶片在电路板上使用一样简易。2、 本发明制作成本极低，体积小，方便做成光连接排线IC。3、 本发明使用的不同电接头，可适用于现有高速路由器及交换器中介面集成电路的光信号互连。4、本发明制作良品机率高，装置简便，极富弹性(多模光纤可任意绕圈，几乎无功率损失之虞)，可任意转向，完全没有高速信号转弯时所引发的相差(Phase Different ial)及辐射衰减等问题。
图1是本发明高速迷你型光信号排线IC的分解图； 图2是该高速迷你型光信号排线IC的一体成型封装图； 图3是该高速迷你型光信号排线IC应用于免电路超高速光信号互连排线图； 图4是该高速迷你型光信号排线IC应用于RF电路板的IC封装图。
具体实施方式
请参阅图l,取阵列中其中一个晶圆来说明，本发明所提供的高速迷你型光 信号排线IC，包括具有光纤置入孔1的垂直共振腔面射型雷射阵列(VCSEL Array) 2，该垂 直共振腔面射型雷射阵列2的光源可为LED或其它面射型雷射；具有光纤置入孔1的检光放大器阵列(PIN Array) 3，该检光放大器阵列的 材质可为硅(Si )晶圆；以及大直径光核(Core)的多模光纤4,该多模光纤4的两端分别置入光纤置入孔1。其中具有光纤置入孔1的垂直共振腔面射型雷射阵列2及具有光纤置入孔1 的检光放大器阵列3，在VCSEL发光区/PIN收光区5，均各自以微机电系统 (micro electromechanical systems, MEMS)技术制作出直径100 ju m高30 ju m及 直径130jum高(80 100Mm)同心圆柱的光纤置入孔1,只需以机器量产作固定 式光插入的对焦封装即可以胶固定连接作一体成型的封装，如此可大幅降低占 主要成本的封装费。另外，请参阅图2，大直径光核(Core)的多模光纤4主要用来连接垂直共振 腔面射型雷射阵列2及检光放大器阵列3,由于所连接的距离极短(小于lm), 无光传输损失及色散(dispersion)问题，对光功率的强度要求不高，为求降低 光定位聚焦封装的成本，可加大多模光纤4的光核直径，以增大其光耦合余裕(Tolerance),配合连接发散角极小的VCSEL光源及PIN的封装，只需以机器作 量产固定式的对焦封装。请参阅图3，再者，垂直共振腔面射型雷射阵列2的电 接脚可直接连接至雷射驱动器，而检光放大器阵列3的电接脚亦可直接连接后 级放大器；此电接脚可依不同频率更换不同型式的电接头介面，由于本发明所 提供的高速迷你型光信号排线IC对外连结均为电的接头，对电路板的制造业者 而言使用十分方便，光纤长度的调整亦十分方便，成本更低于电的高频传输跳 线，另外，本发明所提供的高速迷你型光信号排线IC,也可以因应多个通道 (Channel)数作成排线的方式，与电的排线应用相似，体积小，且不易互相干扰， 弹性大；本发明所提供的高速迷你型光信号排线IC,同时亦可直接焊着于IC外 壳7的pin脚，或与RF电路板6接合成光信号互连排线IC产品，见图4所示； 再者，多模光纤4可任意绕圏，几乎无功率损失之虞，故确实可以成为体积极 小，低成本，易组装，不受电磁干扰，且不需额外接地布线、阻抗匹配及避免 串音等措施的小尺寸超高速光信号互连产品。上列详细说明乃针对本发明之一可行实施例进行具体说明，惟该实施例并 非用以限制本发明之专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为之等效实施或变 更，均应包含于本案之专利范围中。
权利要求
1. 一种高速迷你型光信号排线IC，是利用光纤置入孔阵列，解决阵列式晶圆对光纤封装的技术瓶颈，以提高量产良率及降低制造成本，使得此光信号互连排线IC得以简便方式大量生产，其中包括一垂直共振腔面射型雷射阵列，与光纤置入孔结合；一检光放大器阵列，与另一光纤置入孔结合；以及一具有大直径光核的多模光纤，多模光纤两端分别置于光纤置入孔。
2、 如权利要求l所述的一种高速迷你型光信号排线IC,其特征在于所述光 纤置入孔是以微机电系统技术制作出同心圆柱的光纤置入孔，并以机器量产 作固定式光纤插入的对焦封装即可以胶固定连接为一体成型的封装。
3、 如权利要求l所述的一种高速迷你型光信号排线IC，其特征在于所述垂 直共振腔面射型雷射阵列的光源也可以是LED或其它面射型雷射。
4、 如权利要求1所述的一种高速迷你型光信号排线IC，其特征在于所述高速 迷你型光信号排线IC的对外连结均为电的接头。
5、 如权利要求l所述的一种高速迷你型光信号排线IC,其特征在于所述垂直 共振腔面射型雷射阵列的电接脚可直接连接至雷射驱动器，该检光放大器阵 列的电接脚可直接连接后级放大器。
6、 如权利要求5所述的一种高速迷你型光信号排线IC，其特征在于所述电接脚可依不同频率更换不同型式的电接头介面。
全文摘要
一种高速迷你型光信号排线IC，其主要是由具有光纤置入孔的垂直共振腔面射型雷射阵列、具有光纤置入孔的检光放大器阵列，以及大直径光核的多模光纤所构成，其中，具有光纤置入孔的垂直共振腔面射型雷射阵列及具有光纤置入孔的检光放大器阵列，在VCSEL发光区及PIN收光区，均各自以微机电系统技术制作出直径100μm高30μm及直径130μm高(80～100μm)同心圆柱的光纤置入孔，只需以机器量产作固定式光纤插入的对焦封装即可以胶固定连接作一体成型的封装，如此可大幅降低占主要成本的封装费。
文档编号G02B6/36GK101271181SQ20071008979
公开日2008年9月24日 申请日期2007年3月22日 优先权日2007年3月22日
发明者何充隆, 廖虹惠 申请人:中华电信股份有限公司