专利名称：Mid模块及在mid模块中安装光纤的方法
技术领域：
本发明涉及一种MID模块("模制互连电路组件(Molded Interconnect Device)"模块)，该模块带有用于光纤的容纳沟道和半导体 芯片，该半导体芯片具有一个光有源区域。本发明还涉及一种将光纤安装 在该MID模块中的工艺。
背景技术：
MID模块可以采取例如光电耦合器的一部分或者是其他光电子元件的 形式，在所述元件中，光信号被转换为电信号，或者电信号被转换为光信 号。其中，带有光有源区域的半导体芯片的作用在于，作为光信号的发送 器或接收器工作，这种光信号通过光纤进行传导。带有光有源区域的半导 体芯片例如可以采取光传感器、光电二极管或发光二极管(LED)形式。这种模块通常包括插接连接件，该插接连接件用于对光纤和带有光有 源区域的半导体芯片进行连接。所谓的模制互连电路组件模块(MID)适 宜作为插接连接件；这是一种带有布线结构的三维模制件，换言之，是一 种三维的、注入模制的电路载体。MID包括一个容纳沟道，光纤被导入并 固定在该沟道中。发明内容在本发明的第一实施形式中，带有上表面、边缘表面和下表面的MID 模块具有由侧壁围绕的容纳沟道，用于容纳光纤。容纳沟道的直径与光纤 的直径相符。MID模块还包括半导体芯片，该半导体芯片设置在容纳沟道的前表面 上。半导体芯片具有光有源区域，该区域可从容纳沟道以光学方式访问。 MID模块的侧壁中设有狭缝用于容纳锁定元件。可被导入狭缝中的锁定元件将光纤锁定在容纳沟道中。
下面参考附图对本发明的实施例进行进一步说明。图1示意性示出了根据本发明第一实施例的MID模块的侧视剖视图； 图2示意性示出了根据图1的MID模块的俯视剖视图；图3A示意性示出了用于根据第一实施例的MID模块的锁定元件； 图3B示意性示出了根据图3A的锁定元件的剖视图；图3C示出了处于被导入状态的锁定元件的位置；图4示意性示出了根据本发明第二实施例的MID模块的侧视剖视图；图5示意性示出了根据图4的MID模块的俯视剖视图；图6A示意性示出了用于根据第二实施例的MID模块的锁定元件；图6B示意性示出了根据图6A的锁定元件的剖视图；图7示意性示出了根据本发明第三实施例的MID模块的侧视剖视图；图8示意性示出了根据图7的MID模块的俯视剖视图。在所有的附图中，相同的部件用相同的符号标注。
具体实施方式
图1展示了第一实施形式，按照该形式，MID模块1的前表面2上包 括半导体芯片3，在本实施形式中，使用倒装芯片封装技术通过焊球4将 该半导体芯片焊接在前表面2上。半导体芯片3包括光有源区域5，这个 区域设置在前表面2的窗口 7后面，该窗口在光纤传导的波长范围是透明 的。这里，光有源区域5可以采取光传感器、光电二极管的形式，或者也 可以采取例如发光二极管的形式。该MID模块还具有由侧壁10围绕的容纳沟道6用于光纤或光纤束。 图中未示出的光纤具有这样的功能将光信号传递到半导体芯片3的光有 源区域5，或者从该区域传递出光信号。这样，半导体芯片3可以针对光 纤内传递的光信号作为发送器或接收器工作。根据信号传输所需的带宽，这里以及下文中的"光纤"应理解为既可以是单一的光纤，也可以是取代单独光纤的光纤束。容纳沟道6的尺寸被确定为使其直径尽可能接近地与各个裸光纤相符 或裸光纤束相符。这样，可以确保将MID模块l设计得尽可能小，并尽可 能节省位置。从容纳沟道6以光学方式访问(access)光有源区域5可以直接或间 接(即通过附加的光学系统)地实现。在直接光访问的情况下，半导体芯 片的光有源区域5通常被对准为与容纳沟道6的前表面2平行。为了使部件微型化，将光纤24与半导体芯片3的光有源区域5相连的 插接连接件的元件高度被减小，使得可以略去其它元件需要较大空间量的 元件(例如套圈(ferrule))。这里，光纤24被锁定在容纳沟道6中。为此设置了锁定元件14，该 元件被导入狭缝12中，并以非正连接(non-positive connection)的方式 (特别是通过夹紧方式)保持光纤24，而锁定元件14自身被支撑在狭缝 12内并以非正连接方式与MID模块连接。在一种实施形式中，狭缝12与MID模块1的上表面形成角度oc，其 中a〉90。。这样，狭缝12倾斜延伸，优选地使其下端5比其上端更接近容 纳沟道6的前表面2。在安装过程中，光纤从MID模块1的入口 8滑动到容纳沟道6中。为 了特别容易地安装未被紧固在套圈中的光纤，入口 8处设有引导辅助结构 9，引导辅助结构以容纳沟道6的直径在入口 8处加宽且尺寸迅速减小的 方式构成。通过引导辅助结构9，裸光纤可以被非常简单地以中心定位方 式导入容纳沟道6中。通过这种MID模块1，可以在光纤末端与半导体芯片3的光有源区域 5之间实现非常小的距离。这种小距离是有利的，因为否则，在光纤孔径 较大的情况下，会在用足够光强度的光输出锥体照射接收器表面这个方面 出现问题。这种问题很可能需要用昂贵的光学系统或较大的接收器面才能 补偿。光纤末端与发射器或接收器之间距离小具有这样的优点其间剩余 的空间可以容易地被密封，和/或设置匹配流体来使折射率匹配，从而即使 在温度显著变化时也可以避免光纤末端积累水分，或者由于间距很小而使这些水分不造成影响。为确保光纤末端与半导体芯片3的光有源区域5之间的距离很小，换言之，将光纤抵靠MID模块的前表面2和窗口 7尽可能远地按压光纤并同 时将光纤锁定在容纳沟道6中，设置了狭缝12来容纳锁定装置14。狭缝12穿过MID模块1的上表面11的侧壁IO而向下延伸到或几乎 延伸到沟道底部13。狭缝12与模MID模块1的上表面11形成角度a，该 角度大于90度，例如为100度。通过将锁定元件滑动到狭缝12中来抵靠 前表面2对光纤进行按压。图2示出了通过根据第一实施例的MID模块1的横截面的俯视图。在 该附图中可以看到，狭缝12几乎向下延伸到沟道底部6。图3A示出了一个实施例，在该实施例中，锁定元件14包括两个臂 17，这两个臂围绕着容纳光纤24的开口 15。在该实施例中，锁定元件14 具有大体上U形形状，其中，U形的臂17围绕的开口 15在形状和直径上 与光纤截面相符。在图3A中，光纤的界面由虚线16表示。因为光纤需要被稳固地锁定并按压在容纳沟道6的前表面2上，所以 臂17必须可靠地围绕光纤。在该实施例中，这是通过使两个臂17之间的 侧向距离"a"略小于光纤的直径而确保的。另外，臂17面向光纤的边缘 被设计为切边19。因为夹在锁定元件14中的裸光纤24通常由矿物玻璃或塑料组成，所 以切边19可以切入光纤24中。但是，切边只切入包层的最外部区域，而 不切入光纤的纤芯。这样，确保了光纤24不受损坏，即不会由锁定造成 波导特性的变更或破坏。在所示的实施例中，锁定元件14主要由塑料构成，并包括带有托架 22的横向连接装置(cross-link) 28，通过该装置，可以例如使用工具以及 围绕开口 15的两个臂17来夹持锁定元件14，以便将其导入狭缝12或从 狭缝12内导出。横向连接装置28将两个臂17连接在一起。托架22与所述臂形成角度a，在安装了锁定元件14的情况下，托架 与MID模块1的上表面11平行，或没有约束地位于上表面11上或位于该 表面处。在安装光纤24时，首先将其滑入容纳沟道6中，然后沿MID模块的 前表面2的方向对其进行按压。接下来，将锁定元件14滑入狭缝12中并 沿沟道底部13的方向对其向下进行按压。这时，锁定元件14的切边19轻 微切入光纤的包层并以此方式钩在包层中。狭缝12不是垂直与MID模块 1的上表面11延伸，通过狭缝12的倾斜定向，光纤沿前表面2的方向受 到按压，从而确保了光纤末端与半导体芯片3的光有源区域5之间的距离 极小。光纤还可以被锁定元件14的啮合钩18进行锁定，其中，在安装锁定 元件14时，啮合钩18啮合在光纤24与容纳沟道6的底部13之间。啮合 钩18在锁定元件14与光纤24之间专门起回弹连接作用，特别是防止锁定 元件14被从狭缝12中无意拉出从而使光纤24松脱。因此，啮合钩18在 狭缝12的方向上承受锁定元件14的负载。只有在沿狭缝12的方向上有较 大张力的情况下，啮合钩才释放光纤24，这样可以在需要的情况下解除光 纤24的锁定，而不会使光纤被无意松开。为了在锁定元件14与光纤之间进行非正连接，在一种实施形式中， 啮合钩18也具有切入光纤24的切边。狭缝12的形状使锁定元件14可以准确地与其配合。因此，在容纳沟 道6上方的区域29中，狭缝12由空腔形式的凹部构成，在已安装了锁定 元件的情况下，横向连接装置28可以置于狭缝内，狭缝12在容纳沟道侧 面的区域中由两个空腔构成，这两个空腔与容纳沟道6侧向毗邻并结合在 容纳沟道6中，以容纳两个臂17。臂17的长度1以及开口 15的高度小于或等于光纤的直径，但优选为 也大于光纤的半径。通过这种方式，确保了既可以较简易地导入锁定元 件，也可以确保无损坏地保持光纤。锁定元件14还包括用于与MID模块1进行非正连接的外钩20，并通 过外钩而被锁定在MID模块1上，使锁定元件14不会被轻易拉出。外钩 20与侧壁中的挡片23共同发挥作用。在锁定元件14滑入狭缝12时，外 钩20滑过挡片23，钩在挡片后面并使其难以发生任何形式的縮回。图3B示出了第一实施例的锁定元件14的示意性截面图。在该图中可以看到切边19。在该实施例中，啮合钩18也设有切边。也可以将啮合钩18的切边设计得比切边19窄。图3C示出了处于被导入状态的锁定元件14的位置，其中，对于该附 图，为清楚起见略去了狭缝12倾斜定向。可以看到，外钩20与MID模块 1的侧壁10上的挡片23共同发挥作用，防止锁定元件14被从狭缝12发 生任何形式的容易(例如无意地)縮回。图4示出了 MID模块1的第二实施例，除了较窄的狭缝12外，该实 施例都与第一实施例相同。图5是该图的俯视图。图6示出了对于第二实施例的锁定元件14。该元件不像第一实施例中 那样由塑料构成，而是由金属构成。它具有更高强度，并可以设计得较 薄。 .图7示出了 MID模块1的第三实施例，其中已安装了光纤24并导入 了锁定元件14。在该实施例中，锁定元件14还包括金属罩21，在已安装 锁定元件14的状态下，金属罩覆盖了除入口表面25和下表面26外的几乎 整个MID模块l,但至少覆盖了上表面11和边缘表面27。金属罩21既作 为用于MID模块1的机械保护件，同时(特别是如果该金属罩接地)还起 屏蔽板作用，避免MID模块1受到电磁辐射。在第三实施例中，托架22 合并到金属罩21中，即作为金属罩的一个部分。在图8的图示中，可以以类似于图3C的方式看到所导入的锁定元件 14在狭缝12内是怎样设置的。此外，从该附图中还可以看到，金属罩21 覆盖了 MID模块1的上表面11和边缘表面27。在将光纤24安装到MID模块1的方法中，光纤从与前表面2相对的 入口表面8被导入容纳沟道6内。锁定元件14被导入狭缝12，同时将锁 定元件14锁定在狭缝12中，同时将光纤24夹在锁定元件14的开口 15 中。对于MID模块1，元件的高度基本上只受到光纤24本身的直径限 制，因此元件可以被设计得很平。
权利要求
1.一种模制互连电路组件模块(1)，具有上表面(11)、边缘表面(27)和下表面(26)，所述模制互连电路组件模块的特征在于由侧壁(10)围绕的容纳沟道(6)，用于容纳光纤(24)；所述容纳沟道(6)的直径与所述光纤(24)的直径相符；半导体芯片(3)，设置在所述容纳沟道(6)的前表面(2)上；所述半导体芯片(3)包括光有源区域(5)，所述光有源区域可被从所述容纳沟道(6)访问，设置在所述侧壁(10)中的狭缝(12)，用于容纳保持元件(14)；可被导入所述狭缝(12)中的锁定元件(14)，所述锁定元件具有为容纳所述光纤(24)而设置的开口(15)，所述锁定元件将所述光纤(24)锁定在所述容纳沟道(6)中。
2. 如权利要求1所述的模制互连电路组件模块(1)，其中， 所述狭缝(12)与所述模制互连电路组件模块1的上表面(11)形成角度a，其中o090。。
3. 如权利要求1或2所述的模制互连电路组件模块(1)，其中， 所述锁定元件(14)包括两个臂(17)，所述臂(17)围绕用于容纳所述光纤(24)的开口 (15)。
4. 如权利要求3所述的模制互连电路组件模块(1)，其中， 面向所述开口 (15)的所述臂(17)的内表面具有切边(19)，所述切边切入所述光纤(24)。
5. 如权利要求3或4所述的模制互连电路组件模块(1)，其中， 所述锁定元件(14)包括夹具(22)，所述夹具与所述臂(17)形成角度a，在已安装了所述锁定元件(14)的情况下，所述夹具与所述模制 互连电路组件模块(1)的上表面(11)平行。
6. 如权利要求3至5中任一项所述的模制互连电路组件模块(1)， 其中，所述锁定元件(14)的臂(17)包括啮合钩(18)，在安装所述锁定元件(14)时，所述啮合钩啮合在所述光纤(24)与所述容纳沟道(6) 的底部(13)之间。
7. 如权利要求6所述的模制互连电路组件模块(1)，其中， 所述啮合钩(18)包括切边，所述切边切入所述光纤(24)。
8. 如权利要求1至7中任一项所述的模制互连电路组件模块(1)， 其中，所述锁定元件(14)包括外钩(20)，所述外钩与所述侧壁(10)中 的挡片(23)共同发挥作用并将所述保持元件(14)锁定在所述狭缝 (12)中。
9. 如权利要求1至8中任一项所述的模制互连电路组件模块(1)， 其中， .所述锁定元件(14)采用塑料。
10. 如权利要求1至8中任一项所述的模制互连电路组件模块(1)， 其中，所述锁定元件(14)采用金属。
11. 如权利要求10所述的模制互连电路组件模块(1)，其中， 所述锁定元件(14)包括金属罩(21)，在已安装了所述锁定元件(14)的情况下，所述金属罩覆盖所述上表面(11)和所述边缘表面 (27)。
12. —种用于将光纤(24)安装在如权利要求1至11中任一项所述的 模制互连电路组件模块中的方法，所述方法包括以下步骤将所述光纤(24)从与所述前表面(2)相对的入口侧(8)导入所述 容纳沟道(6)内；将所述锁定元件(14)导入所述狭缝(12)中，同时将所述锁定元件 (14)锁定在所述狭缝(12)中，并同时将所述光纤(24)夹在所述锁定 元件(14)的开口 (15)中。
全文摘要
本发明公开了MID模块及在MID模块中安装光纤的方法。一种MID模块(1)带有适用于光纤(24)的插接连接件，具有上表面(11)、边缘表面(27)和下表面(26)，并包括由侧壁(10)围绕的容纳沟道(6)用于容纳光纤(24)。容纳沟道(6)的直径基本上与光纤(24)的直径相符。该MID模块(1)还包括设置在容纳沟道(6)的前表面(2)上的半导体芯片(3)。半导体芯片(3)包括光有源区域(5)，该区域可通过容纳沟道(6)访问。该MID模块(1)的侧壁(10)中设有用于容纳锁定元件(14)的狭缝(12)。可被导入狭缝(12)中的锁定元件(14)将光纤(24)锁定在容纳沟道(6)中。
文档编号G02B6/42GK101221271SQ200710164680
公开日2008年7月16日 申请日期2007年12月24日 优先权日2006年12月22日
发明者塞鲁斯·伽赫瑞玛妮, 斯特凡·保卢斯, 约亨·丹格尔迈尔, 贝恩德·贝茨, 鲁道夫·西格弗里德·莱纳 申请人:安华高科技无线Ip(新加坡)私人有限公司