专利名称：具有温度补偿的光电元件封装结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有温度补偿的光电元件封装结构，特别是一种不具有接 头的具有温度补偿的光电元件封装结构。
背景技术：
现有技术所揭露一种光电元件如图1A 图1C所示。如图1A所示，其主 要由壳罩101与接头(HEADER) 102所组成，壳罩101套接于接头102上。传 统的光电元件封装因气密需求，在接头设计的结构上，采取金属与玻璃结合的 制程，使得金属接脚可以固定在接头102上。而金属接脚则进一步与印刷电路 板连接，以使印刷电路板上的电子元件与可与光电元件进行电性沟通。
如图1C所示，激光二极管107与光电二极管108所整合成的一可发光元 件设置于接头(HEADER)上方金属接脚所围出的空间中，光电二极管108用以 感测激光二极管107的发光强度。此激光二极管107与光电二极管108与接头 上方的金属接脚以金线焊接后，接头下方的金属接脚与外部电路连结后，即可 使得电子信号通过此光电元件的运作以光信号传输。
由于接头(HEADER)上方金属接脚所围出的空间有限，且光电二极管108 的大小通常大于激光二极管107，因此，在有限的空间中要设置激光二极管107 与光电二极管108以及其它相关的电路元件，将造成接头的尺寸增加。如图 1B所示，接头104具有八根脚位，图1C所示的接头106具有十根脚位，当接 头(HEADER)的尺寸变大，壳罩103与壳罩105的尺寸也会随着增加，不利于 目前消费性产品小型化的发展趋势。
另外，现有技术亦面临到温度补偿问题的考验，如图1A 图1C所揭露的 光电元件所示，当应用于单向传输时，因为激光二极管107所发射出光线会产 生散射的关系，光电二极管108可能无法接收到正确比例的发光强度；同样的， 当应用于双向传输时，光电二极管108所接收的发光强度更是可能包含了激光 二极管107所发出的光与另一入射光，因此，在无法接受到正确的反射光量的情形下，欲以光电二极管108所感测到的发光强度进行补偿可能会产生错误而 无法正确补偿，进而使得传输的信号强度受到影响。
更进一步的问题是激光芯片受温度影响所导致的能量衰减，因此当温度增
加时，激光二极管107的发光强度将随之减弱，进而使得光电二极管108感测 到减弱的强度，可能导致补偿电路或驱动电路进一步增加驱动激光二极管107 的功率以增加激光二极管107的发光强度，这样一来所传送的光信号则无法反 应实际的情况而进一歩产生误差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，揭露一种具有温度补偿之光电元件封装 结构。
为了实现上述的目的，本发明提供一种具有温度补偿的光电元件封装结 构，包括有一基板； 一第一发光元件，设置于基板的一第一位置； 一第二发光 元件，设置于基板的一第二位置； 一驱动元件，用以驱动第一发光元件与第二 发光元件发光；以及一感光元件，其相邻于第二发光元件，用以感测第二发光 元件的发光强度； 一第一壳罩，固设于基板上，第一壳罩具有一内部空间与一 第一接头； 一第二壳罩，具有一第二接头、 一套环以及一镜片，第二接头与第 一接头接合，套环用以承接外部元件，镜片设置于第二壳罩之套环底部，用以 传递第一发光元件所发射的光线。其中第一位置与第二位置位于第一壳罩的内 部空间中。
该封装结构更包括有一第三壳罩，固设于基板上，第三壳罩具有一内部空 间，第二位置位于第三壳罩的内部空间中。
为了实现上述的目的，本发明还提供了一种具有温度补偿的光电元件封装 结构，包括有一基板； 一第一发光元件，设置于基板的一第一位置； 一第二发 光元件，设置于基板的一第二位置； 一驱动元件，用以驱动第一发光元件与第 二发光元件发光； 一感光元件，其位置相邻于第二发光元件，用以感测第二发 光元件的发光强度；以及一壳罩，固设于基板上，壳罩具有有一内部空间、一 套环与一镜片，套环用以承接一外部元件，镜片设置于壳罩的套环底部，用以 传递第一发光元件所发射的光线。其中第一位置与第二位置位于壳罩的内部空 间中。该封装结构更包括有一第二壳罩，固设于基板上，第二壳罩具有一内部空 间，第二位置位于第二壳罩的内部空间中。
第一发光元件与第二发光元件选自由同一片芯片所生产的激光二极管，因 其具有相似的半导体光电特性，在温度变化下的光电特性亦具有相似的表现。
藉由设置一组反馈系统，亦即第二发光元件与感光元件，并藉由第二发光 元件与感光元件以感测并反馈第一发光元件目前的工作状态，并配合激光驱动 器的选择，达到具有温度补偿的反馈系统，以减少温度对第一发光元件所产生 的影响，使第一发光元件可以精准正确的强度发光。
本发明具有有以下有益的效果本发明藉由增加第二发光元件，使得感光 元件能够在无其它干扰的环境中更准确地感测发光强度，并经由反馈系统反馈 发光元件目前的工作状态，再通过激光驱动器达到温度补偿功能，以减少温度 对发光元件所产生的影响，使发光元件可以精准正确的强度发光。反之，现有 技术仅具有一发光元件，故感光元件往往无法感测正确的发光强度，更遑论后 续进行温度补偿时的精度控制。
更进一步而言，本发明直接将光电元件黏接、封装于电路板上，大幅减少 繁复工序，并且可于电路板上依电路的实际需要设置所需的线路，可增加系统 的完整性与整合性。另外本发明所揭露结构可应用于印刷电路板的封装制程， 亦使得自动化生产成为可能。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的 详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
图1A 图1C为现有技术所揭露的光电元件封装结构的示意图。 图2为本发明所揭露的光电元件封装结构的第一实施例的结构示意图。 图3为本发明所揭露的光电元件封装结构的第二实施例的结构示意图。 图4为本发明所揭露的光电元件封装结构的第三实施例的结构示意。 图5为本发明所揭露的光电元件封装结构的第四实施例的结构示意图。 其中，附图标记 IOI —壳罩 102—接头103 —壳罩
104—接头
105 —壳罩
106 —接头
107 —激光二极管
108 —光电二极管 210 —基板
220— 第一壳罩
221— 第一接头 222 —内部空间 230 —第二壳罩
231— 第二接头
232— 套环 240—镜片
251— 第一发光元件
252— 第二发光元件 253 —驱动元件 254—感光元件 260—第三壳罩 261 —内部空间
271— 第一位置
272— 第二位置
273— 第三位置
274— 第二位置 310—基板 320 —壳罩 322 —内部空间 332—套环 340—镜片 351—第一发光元件352 —第二发光元件
353 —驱动元件 354—感光元件
360 —第二壳罩
361 —内部空间
371 —第一位置
372 —第二位置
373 —第三位置
374 —第二位置
具有体实施方式
以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征，其内容足以使任何熟习相 关技艺者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、 申请专利范围及附图，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本发明相关的目的及 优点。以下的实施例是进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本 发明的范畴。
请参考图2，其为本发明所揭露的具有温度补偿的光电元件封装结构的第 一实施例示意图。如图所示，光电元件封装结构包括有一基板210、 一第一壳 罩220、 一第二壳罩230、 一镜片240、第一发光元件251、 一第二发光元件 252、 一驱动元件253与一感光元件254。
基板210通常为一印刷电路板，其上可载有电路元件，以进行电子信号的 处理与运作。
第一壳罩220固设于基板210上，通常是以黏接方式将第一壳罩220安装 于基板上。当然，依壳罩的材质与功能性不同，壳罩亦可采用焊接方式固设于 基板上。第一壳罩220具有有一第一接头221与一内部空间222。
第二壳罩230，具有一第二接头231与一套环232。第二壳罩230的第二 接头231与第一接头221接合。在第一实施例中，第一壳罩220与第二壳罩 230为中空圆柱状，当然其亦可以为其它中空结构。本实施例中，第一壳罩220 与第二壳罩230以黏接或焊接方式接合。然而其亦可以采用其它接合方式，如 旋接或卡合的方式。第二壳罩230另具冇 -套环232，用以承接--光纤(图中未；O 。镜片240 设置于第二壳罩230的套环232的底部，用以传递第一发光元件251所发射的 光线，以使固定于套环232中的光纤得将第一发光元件251所发射的光线传递 至远程装置。有关镜片的尺寸及曲率选择，则需考虑发光元件的波长及其它特 性，以正确无误地将光线传输至光纤中。
基板210上设置一第一发光元件251、 一第二发光元件252、 一驱动元件 253与一感光元件254。第一发光元件251、第二发光元件252、驱动元件253 与一感光元件254均设置于第一壳罩220的内部空间220中。在一实施例中， 第一发光元件251与第二发光元件252为一激光二极管。在一实施例中，驱动 元件253为一驱动激光二极管的驱动芯片。感光元件254为一光电二极管。
第一发光元件251设置于基板210上的一第一位置271，此第一位置271 位于第一壳罩220的内部空间222中，以使第一发光元件251所发射的光线不 会被第一壳罩220的内壁阻挡而得以传送至外部元件。第二发光元件252设置 于基板210上不同于第一位置271的一第二位置272，第二位置272同样位于 第一壳罩220的内部空间222中。第二发光元件252仅作为发光使用，并不作 为传送光信号的元件。设置于第二位置272的第二发光元件252所发出的光线 会被第一壳罩220的内壁阻挡后反射至感光元件254感测其发光强度而不会传 送至外部。
在本实施例中，驱动元件253设置于基板210上的一第三位置273。在另 一实施例中，驱动元件253设置于基板210其它位置，该位置不在第一壳罩 220的内部空间222中(未示于图中)。驱动元件253用以接受一电信号的控 制，以驱动第一发光元件251与第二发光元件252发光。第一发光元件251 与第二发光元件252选自由同一片芯片所生产的激光二极管，因其具有相似的 半导体光电特性，在温度变化下的光电特性亦具有相似的表现。
在本实施例中，感光元件254设置于第二发光元件252的一侧并与第二发 光元件252相邻，在另一实施例中可以堆叠方式设置(如图3至图5所示的实 施例)。感光元件254的尺寸大于第二发光元件252的尺寸。因此，利用感光 元件254感测第二发光元件252所发射的光强度，即可对应得知目前第一发光 元件251的发光强度，并将所感测的发光强度反馈至驱动元件253，以使驱动 元件253可以根据所感测的发光强度调整驱动电流以驱动第一发光元件251，根据此架构，第二发光元件252与感光元件254用以作为一反馈模块，以反馈 第一发光元件251目前的工作状态是否正常。
请参考图3，其为本发明所揭露的光电元件封装结构的第二实施例示意 图。其主要元件与功能与第一实施例类似，不同之处在于第二实施例多了一第 三壳罩260。
第三壳罩260固设于基板210上，通常是以黏接方式将第三壳罩260安装 于基板上。当然，依壳罩的材质与功能性不同，壳罩亦可采用焊接方式固设于 基板上。第三壳罩260具有有一内部空间261，第二发光元件252与感光元件 254设置于第三壳罩260的内部空间261中的基板210上，即图3所示的第二 位置274。在本实施例中，第二发光元件252堆叠于感光元件254的上方，当 然，其亦可以并排方式排列。
请参考图4，其为本发明所揭露的光电元件封装结构的第三实施例示意 图。如图所示，光电元件封装结构包括有一基板310以及一壳罩320。
基板310通常为一印刷电路板，其上可载有电路元件，以进行电子信号的 处理与运作。壳罩320固设于基板310上，壳罩320具有一内部空间322。在 一较佳实施例中，壳罩320为中空圆柱状。
壳罩320另具有有一套环332，用以承接一光纤(图中未示)。镜片340 设置于壳罩320的套环332的底部，用以传递发光元件351所发射的光线，以 使固定于套环332中的光纤将发光元件351所发射的光线传递至远程装置。
基板310上设置一第一发光元件351、 一第二发光元件352、 一驱动元件 353与一感光元件354。第一发光元件351、第二发光元件352、驱动元件353 与一感光元件354均设置于壳罩320的内部空间322中。在一实施例中，第一 发光元件351与第二发光元件352为一激光二极管，驱动元件353为一驱动激 光二极管的驱动芯片，感光元件354为一光电二极管。
第一发光元件351设置于基板310上的一第一位置371，此第一位置371 位于壳罩320的内部空间322中，以使第一发光元件351所发射的光线不会被 壳罩320的内壁阻挡而得以传送至外部元件。第二发光元件352设置于基板 310上不同于第一位置的一第二位置372，第二位置372同样位于壳罩320的 内部空间322中。第二发光元件352仅作为发光使用，并不作为传送光信号的 元件。设置于第二位置372的第二发光元件352所发出的光线会被壳罩320的内壁阻挡后反射至感光元件354，而不会传送至外部。
在一实施例中，驱动元件353设置于基板310上的一第三位置373。在另 一实施例中，驱动元件353设置于基板310其它位置，该位置不在壳罩320 的内部空间322屮。驱动元件353用以接受一电信号的控制，以驱动第一发光 元件351与第二发光元件352发光。第一发光元件351与第二发光元件352 选自由同一片芯片所生产的激光二极管，因而其具有相似的半导体光电特性， 在温度变化下的光电特性亦具有有相似的表现。
在本实施例中，第二发光元件352堆叠于感光元件354的上方，在另一实 施例中可以并排方式设置。感光元件354的尺寸大于第二发光元件352的尺寸。 利用感光元件354感测第二发光元件352所发射的光强度，即可对应得知目前 第-一发光元件351的发光强度，并将所感测的发光强度反馈至驱动元件353， 以使驱动元件353可以根据所感测的发光强度调整驱动电流以驱动第一发光 元件351。由以上说明，第二发光元352与感光元件354用以作为一反馈模块， 以反馈第一发光元件351目前的工作状态是否正常。
请参考图5，其为本发明所揭露的光电元件封装结构的第四实施例示意 图。其主要元件与功能与第三实施例类似，不同之处在于第四实施例具有一第 二壳罩360。
第二壳罩360固设于基板310上，通常是以黏接方式将第二壳罩360安装 于基板上，当然亦可采用焊接方式固设于基板上。第二壳罩360具有一内部空 间361，第二发光元件352与感光元件354设置于第二壳罩360的内部空间361 中，亦即基板上的第二位置374。
根据本发明所揭露的实施例，其利用激光二极管的特性，选择由同一片芯 片所生产的激光二极管，因其具有相似的半导体光电特性，在温度变化下的光 电特性亦具有有相似的表现。
综上所述，本发明藉由增加第二发光元件，使得感光元件能够在无其它干 扰的环境中更准确地感测发光强度，并经由反馈系统反馈发光元件目前的工作 状态，再通过激光驱动器达到温度补偿功能，以减少温度对发光元件所产生的 影响，使发光元件可以精准正确的强度发光。反之，现有技术仅具有一发光元 件，故感光元件往往无法感测正确的发光强度，更遑论后续进行温度补偿时的 精度控制。更进一步而言，本发明直接将光电元件黏接、封装于电路板上，大幅减少 繁复工序，并且可于电路板上依电路的实际需要设置所需的线路，可增加系统 的完整性与整合性。另外本发明所揭露结构可应用于印刷电路板的封装制程， 亦使得自动化生产成为可能。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情 况下，熟悉本领域的普通技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变 形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种具有有温度补偿的光电元件的封装结构，其特征在于，该封装结构包括有一基板；一第一发光元件，设置于该基板的一第一位置；一第二发光元件，设置于该基板的一第二位置；一驱动元件，设置于该基板上，用以驱动该第一发光元件与该第二发光元件发光；一感光元件，其设置于该第二位置并相邻于该第二发光元件，用以感测该第二发光元件的发光强度；以及一壳罩，固设于该基板上，该壳罩具有有一内部空间、一套环与一镜片，该套环用以承接一外部元件，该镜片设置于该壳罩的该套环底部，用以传递该第一发光元件所发射的光线至该外部元件。
2. 根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，该第一位置与该第二位 置位于该壳罩的该内部空间中。
3. 根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，该封装结构更包括有一 第二壳罩，其固设于该基板上，该第二发光元件与该感光元件位于该第二壳罩 内的该第二位置上。
4. 根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，该第一发光元件与该第 二发光元件生产自同一芯片。
5. 根据权利要求l所述的封装结构，其特征在于，该感光元件的尺寸大于 该第二发光元件的尺寸并堆叠于该第二发光元件的下方。
6. —种具有有温度补偿的光电元件的封装结构，其特征在于，该封装结构 包括有一基板；一第一发光元件，设置于该基板的一第一位置； 一第二发光元件，设置于该基板的一第二位置；一驱动元件，设置于该基板上，用以驱动该第一发光元件与该第二发光元 件发光；一感光元件，设置于该第二位置并相邻于该第二发光元件，用以感测该第 二发光元件的发光强度；一第一壳罩，固设于该基板上，该第一壳罩具有有一内部空间与一第一接头；以及一第二壳罩，具有一第二接头、 一套环以及一镜片，该第二接头与该第--接头接合，该套环用以承接一外部元件，该镜片设置于该第二壳罩的该套环底 部，用以传递该第一发光元件所发射的光线。
7. 根据权利要求6所述的封装结构，其特征在于，该第一位置与该第二位 置位于该第一壳罩的该内部空间中。
8. 根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，该封装结构更包括有一 第三壳罩，其固设于该基板上，该第二发光元件与该感光元件位于该第三壳罩 内的第二位置上。
9. 根据权利要求6所述的封装结构，其特征在于，该第一发光元件与该第 二发光元件生产自同一芯片。
10. 根据权利要求6所述的封装结构，其特征在于，该感光元件的尺寸大 于该第二发光元件的尺寸并堆叠于该第二发光元件的下方。
全文摘要
本发明所揭露的具有温度补偿的光电元件封装结构包括有基板与设置于基板上的第一发光元件、第二发光元件、感光元件与驱动元件。在一实施例中，第一发光元件、第二发光元件、感光元件与驱动元件可设置一与第二壳罩相接合的第一壳罩所形成的内部空间者。在另一实施例中，第二发光元件与感光元件设置于一第三壳罩的内部空间中。第一发光元件与第二发光元件受到驱动元件驱动而发光。相邻于第二位置处设置的感光元件，用以感测第二发光元件的发光强度。藉由增加第二发光元件，使得感光元件能够在无其它干扰的环境中更准确地感测发光强度，以反馈发光元件目前的工作状态，再通过激光驱动器达到温度补偿功能，以减少温度对发光元件所产生的影响，使发光元件可以精准正确的强度发光。
文档编号H01S5/022GK101295854SQ20071009773
公开日2008年10月29日 申请日期2007年4月28日 优先权日2007年4月28日
发明者尤文平 申请人:瑞轩科技股份有限公司