可使光源准确对位的光电电路板的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种可使光源准确对位的光电电路板，包括一块多层电路板及两个以上的固定件，该多层电路板具有一个表面及一层以上不在表面的光波导，其表面形成有两个以上的对位槽，并使内层的光波导露出于对位槽间，且固定件具有一个顶部及一个底部，且形状匹配地嵌入对位槽内，其底部设有一个光电芯片阵列且趋近于光波导；上述设计可由固定件与多层电路板上的对位槽产生被动对位效果，且缩短固定件底部所设光电芯片阵列与光波导的距离，使光电芯片阵列可准确地将光源传导至光波导，且可有效集中光源，避免光源散射造成损耗，并利于元件的轻薄化。
【专利说明】可使光源准确对位的光电电路板
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光电电路板，特别是涉及一种可使光源准确对位的光电电路板。【背景技术】
[0002]由于信息科技全面性的发展，对于传输媒介的频宽与容量要求已大幅骤升，但在传统的电学领域，数据的传输速度已遭遇瓶颈，以计算机主机板为例，中央处理单元(CPU)的频率已达到数个GHz，然而主机板总线的传输速率仍停留在IOM到100M，最高也不过GHz。为突破前述瓶颈，便有以光通道取代传统线路的技术问世。
[0003]—种已知的光电电路板系如图6所示，主要是令一块多层电路板70中含有一个光波导71，且多层电路板70表面形成有成对的开孔701，702，前述光波导71露出于前述开孔701，702间，且在露出开孔701，702处形成分设有两个微镜711，712，当有光源投射在微镜711，712，将由微镜711，712反射，而通过光波导71传输。
[0004]此外，多层电路板70在两开孔701，702上方分设有一发射元件72及一接收元件73，该发射元件72、接收元件73分别为一球格阵列封装(BGA)元件，并以回焊方式安装在多层电路板70上而与多层电路板70上的其它元件电连接；其中:
[0005]该发射元件72的底面分别安装一个面射型激光芯片阵列721和一个驱动IC 722，各面射型激光芯片阵列721分别朝向两微镜711 ;而接收元件73的底面设有一个光传感器阵列731及一个接收IC 732，各接收芯片732朝向微镜712，用以接收发射元件72经由光波导71传送的光信号。
[0006]由于前述多层电路板70是利用发射元件72、接收元件73配合光波导71取代传统的线路，在数据传输速率虽可大幅提升，但就硬件设计而言尚难称周延，有影响数据传输质量的问题:
[0007]1.光源对正困难，因而产生损耗的可能性高:如上所述，发射元件72、接收元件73均为BGA元件，安装至多层电路板70时，其底部的锡球将垫高其高度，从而拉大面射型激光芯片阵列721与微镜711的距离，亦加大了面射型激光芯片阵列721对位偏移的可能性，如图7所示，其揭示了面射型激光芯片阵列721将光源投射在微镜711上，通过光波导71传送后由接收芯片732接收的示意图，如图8所示，是面射型激光芯片阵列721不同偏移程度与光源损耗之间的关系，其显示面射型激光芯片阵列721对位偏移愈大，损耗即愈大。因此光源的对正准确即非常重要，但该面射型激光芯片阵列721受限于BGA元件的安装方式，准确对正相对困难。
[0008]2.球格阵列元件的安装相对复杂，如上所述，由BGA元件构成的发射元件72、接收元件73须以回焊方式安装，就安装技术而言相对复杂，也提高了前述面射型激光芯片阵列721对位偏差的可能性。
[0009]由上述可知，现有多层电路板由接收元件73、发射元件72利用光波导71传输信号，可大幅提升信号传输速率，但由于面射型激光芯片阵列721通过BGA形式的发射元件72安装至多层电路板71上，不但作业繁复且影响面射型激光芯片阵列721对位的准确性，进而衍生损耗的问题，因此需要进一步研究改进，并谋求可行解决方案的必要。
【发明内容】
[0010]因此本发明主要目的在于提供一种可使光源准确对位的光电电路板，其采用特殊的潜埋式对位固定构造，将光电芯片阵列安装于多层电路板上，在安装的同时即完成对位，且可缩短光电芯片阵列与光波导的距离，以有效降低损耗并提升传输效率。
[0011]为达成前述目的采取的主要技术手段是令前述光电电路板包括有:
[0012]—块多层电路板，具有一个表面及一层以上不在表面的光波导，其表面形成有两个以上的对位槽，并使内层的光波导露出于对位槽间，该光波导在露出对位槽处分别形成一反射镜面；
[0013]两个以上的固定件，形状匹配地嵌入对位槽内，各固定件分别具有一个顶部及一个底部，其底部分设有一个光电芯片阵列且相对于光波导的反射镜面；
[0014]优选的，该多层电路板包括第一至第三基板，第一基板上设有一个发射电路及一个接收电路，并在邻近发射电路、接收电路处分别形成该对位槽；
[0015]该光波导位于第二基板上，该第二基板表面在露出对位槽处形成一个斜切口，使光波导露出于对位槽的下方，该斜切口具有一条斜壁，斜壁上形成一个反射镜面，反射镜面相对于光波导。
[0016]优选的，该光电芯片阵列、光传感器阵列分别以打线方式安装至固定件的底部；
[0017]该固定件的底部与顶部之间具有层间导通构造，而在各固定件的顶部分别设有对应于光电芯片阵列或光传感器阵列的焊垫；
[0018]该第一基板表面设有一个以上的驱动1C，并与固定件上的焊垫电连接。
[0019]优选的，该第一基板与第二基板之间、第二基板与第三基板之间分别设有低流动性胶层。
[0020]优选的，该固定件的顶部低于第一基板表面。
[0021]优选的，该光电芯片阵列为面射型光电芯片阵列，该光传感器阵列为光电二极管阵列。
[0022]优选的，该第一基板上的对位槽与固定件的纵向截面呈阶梯型。
[0023]优选的，该第一基板、第三基板分别具有多层铜线路层。
[0024]优选的，该第二基板进一步包括一可挠曲绝缘材及一层以上的铜箔层，使第二基板具有挠性。
[0025]优选的，该第一、第三基板上分别形成一个以上的开口。
[0026]依上述设计的光电电路板，将光电芯片阵列安装在固定件的底部，再令固定件形状匹配地嵌入多层电路板的对位槽内，由于对位槽与光波导的反射镜面可以准确的对位，光电芯片阵列也可以准确地安装在固定件底部的指定位置上，再将固定件与对位槽的形状匹配，因而当固定件嵌入对位槽，即可同时令固定件上的光电芯片阵列与光波导上的反射镜面完成对位，因而可有效避免对位偏差及其衍生的损耗问题。
[0027]再者，前述固定件是潜埋方式嵌入多层电路板的对位槽内，除可满足轻薄化的要求外，亦可缩短光电芯片阵列与光波导上反射镜面的距离，可以进一步避免对位偏差与损耗的产生。【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1为本发明第一个实施例的剖视图。
[0029]图2为本发明第一个实施例的多层构造示意图。
[0030]图3为本发明第一个实施例的又一剖视图(未安装固定件前)。
[0031]图4为本发明第二个较佳实施例的剖视图。
[0032]图5为本发明第三个较佳实施例的剖视图。
[0033]图6为已知光电电路板的剖面示意图。
[0034]图7为已知光电电路板经由光波导收发信号的示意图。
[0035]图8为已知光电电路板激光光源对位偏差与损耗关系的特性曲线图。
[0036]主要元件符号说明
[0037]10多层电路板11第一基板
`[0038]110，130 开口111 铜线路层
[0039]12，12’第二基板120光波导
[0040]121反射镜面122可挠曲绝缘材
[0041]123铜箔层13第三基板
[0042]131，132，135铜线路层133，136环氧树脂层
[0043]134防焊层14低流动性胶层
[0044]15，16 对位槽150，160 斜切口
[0045]20固定件21焊垫
[0046]30光电芯片阵列40光传感器阵列
[0047]50驱动IC70多层电路板
[0048]701, 702开孔7I光波导
[0049]711，712微镜72发射元件
[0050]721面射型激光芯片阵列 722驱动IC
[0051]73接收元件731光传感器阵列
[0052]732 接收 1C。
【具体实施方式】
[0053]关于本发明的第一个较佳实施例，如图1所示，包括一块多层电路板10及二个以上的固定件20;其中:
[0054]在本实施例中，该多层电路板10是由第一至第三基板11，12，13迭合组成，如图2所示，该第一基板11与第二基板12之间、第二基板12与第三基板13之间分别以涂布或压合方式设有低流动性胶层14，以便相互黏合。
[0055]如图3所示，第一至第三基板11，12，13分别是由多层基材压合构成的一多层构造；其中:
[0056]第一基板11含有多层铜线路层111，第二基板12内层中含有一个光波导120,该第三基板13是于两铜线路层131，132间设有一环氧树脂层(FR-4) 133，位于相对外侧的铜线路层132外侧面上则设有一防焊层134。[0057]如上所述，第一基板11具有铜线路层111，故可制作发射电路(TX)与接收电路(RX)，而本发明是在第一基板11上邻近发射电路与接收电路处分别形成一对位槽15，16，该对位槽15，16深至第二基板12表面，在本实施例中，两对位槽15，16的纵向截面呈一阶梯型，亦即对位槽15，16的槽壁呈阶层状。且第二基板12表面在露出对位槽15，16处形成一斜切口 150，160，该斜切口 150，160深及光波导120以下，使光波导120露出于对位槽15，16的下方，而斜切口 150，160具有一 45度的斜壁，斜壁上形成一反射镜面121，反射镜面121在水平方向相对于光波导120。
[0058]如图1所示，各固定件20是以潜埋方式且形状匹配地嵌入第一基板11的对位槽15，16内，在本实施例中，固定件20的纵向截面呈阶梯型，适可对应地嵌设于对位槽15，16内，该固定件20具有一个顶部及一个底部，其底部分别设有一个光电芯片阵列，在本实施例中，各固定件20分别安装一个光电芯片阵列30及一个光传感器阵列40,其中该光电芯片阵列30可为面射型激光(VCSEL)芯片阵列，光传感器阵列40则可为光电二极管(PD)阵列。
[0059]在本实施例中，前述光电芯片阵列30、光传感器阵列40分别以打线方式(WireBonding)安装至固定件20的底部,该固定件20的底部与顶部之间具有层间导通构造,使固定件20顶部分别具有对应于光电芯片阵列30或光传感器阵列40的焊垫21，再利用打线方式令焊垫21与第一基板11表面所设的铜焊垫以通过第一基板11上的线路与驱动IC50或其它元件电连接。
[0060]由于光电芯片阵列工作时将产生高热，故固定件20可采用高导热材料构成，以便将底部因光电芯片阵列工作时产生的热能传导至固定件20表面予以挥散。
[0061]如上所述，各固定件20是以潜埋方式设于多层电路板10的对位槽15，16内，而固定件20底部将更趋近于第二基板12的光波导120，并意味着也缩小了固定件20底部所设光电芯片阵列与光波导120上反射镜面121的距离(约在180um以内)。在本实施例中，固定件20的顶部低于多层电路板10(第一基板11)的表面，但是对于本领域技术人员可以理解的是:不论该固定件20完全或不完全位于第一基板11的对位槽15，16内，只要固定件20埋入对位槽15，16内的体积大于露出第一基板11表面的体积，均涵盖于所称的潜埋方式，即固定件20顶部可能低于、等于或高于第一基板11的表面。
[0062]在前述实施例中，光电芯片阵列被安装在具有特定形状意义的固定件20底部，配合多层电路板10上与固定件20之间在位置及形状上有对应关系的对位槽15，16，使光电芯片阵列通过固定件20在安装在多层电路板10上时，即与光波导120上的反射镜面121完成对位，这不仅简化了光电芯片阵列的安装作业，由于光电芯片阵列事先安装在固定件20底部，在固定件20嵌入对位槽15，16时必须对位的情况下,可避免光电芯片阵列与多层电路板10表面碰撞而损坏。
[0063]再者，由于固定件20是以潜埋形式设于对位槽15，16内，使得固定件20底部处的光电芯片阵列得以更接近光波导120的反射镜面121，在距离缩短的状况下，可进一步避免对位偏移及其衍生的能量损耗。
[0064]关于本发明第二个较佳实施例，如图4所示，其构造与前一实施例大致相同，不同处在于:该多层电路板10的第二基板12’进一步包括一个可挠曲绝缘材122及一层以上的铜箔层123，借此使第二基板12’具有挠性，为使多层电路板10方便挠曲，该第一基板11、第三基板13上分别形成有一个以上的开口 110，130，以提供多层电路板10挠曲时得以伸缩的弹性空间。
[0065]如图5所示，本发明的第三个实施例，其构造与第二较佳实施例大致相同，不同处在于:该多层电路板10具有多个铜线路层131，132，135，各铜线路层131，132，134间分别为环氧树脂层133，136。
[0066]虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【权利要求】
1.一种可使光源准确对位的光电电路板，其特征在于，包括有: 一块多层电路板，具有一个表面及一层以上不在表面的光波导，其表面形成有两个以上的对位槽，并使内层的光波导露出于对位槽间，该光波导于露出对位槽处分别形成一个反射镜面； 两个以上的固定件，形状匹配地嵌入对位槽内，各固定件分别具有一个顶部及一个底部，其底部分设有一个光电芯片阵列及一个传感器阵列且分别相对于光波导的反射镜面。
2.根据权利要求1所述可使光源准确对位的光电电路板，其特征在于，该多层电路板包括第一至第三基板，第一基板上设有一个发射电路及一个接收电路，并在邻近发射电路、接收电路处分别形成该对位槽； 该光波导位于第二基板上，该第二基板表面在露出对位槽处形成一个斜切口，使光波导露出于对位槽的下方，该斜切口具有一条斜壁，斜壁上形成一个反射镜面，反射镜面相对于光波导。
3.根据权利要求2所述可使光源准确对位的光电电路板，其特征在于，该光电芯片阵列、光传感器阵列分别以打线方式安装至固定件的底部； 该固定件的底部与顶部之间具有层间导通构造，而在各固定件的顶部分别设有对应于光电芯片阵列或光传感器阵列的焊垫； 该第一基板表面设有一个以上的驱动1C，并与固定件上的焊垫电连接。
4.根据权利要求3所述可使光源准确对位的光电电路板,其特征在于,该第一基板与第二基板之间、第二基板与第三基板之间分别设有低流动性胶层。
5.根据权利要求4所述可使光源准确对位的光电电路板，其特征在于，该固定件的顶部低于第一基板表面。
6.根据权利要求5所述可使光源准确对位的光电电路板,其特征在于,该光电芯片阵列为面射型光电芯片阵列，该光传感器阵列为光电二极管阵列。
7.根据权利要求2至6中任一项所述可使光源准确对位的光电电路板，其特征在于，该第一基板上的对位槽与固定件的纵向截面呈阶梯型。
8.根据权利要求7所述可使光源准确对位的光电电路板，其特征在于，该第一基板、第三基板分别具有多层铜线路层。
9.根据权利要求8所述可使光源准确对位的光电电路板，其特征在于，该第二基板进一步包括一可挠曲绝缘材及一层以上的铜箔层，使第二基板具有挠性。
10.根据权利要求9所述可使光源准确对位的光电电路板，其特征在于，该第一、第三基板上分别形成一个以上的开口。
【文档编号】G02B6/43GK103676039SQ201210313905
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年8月29日 优先权日:2012年8月29日
【发明者】江衍青, 林志谦, 曾圣杰 申请人:华通电脑股份有限公司