[发明专利]包括光电子构件和光波导的印刷电路板元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种印刷电路板元件，其包括至少一个埋入可光聚合的层状材料内的光电子构件，例如VCSEL构件或光电二极管，以及包括至少一个与之光耦合的光波导，该光波导在可光聚合的材料内通过光子照射结构化。

此外，本发明涉及一种光电子构件，例如VCSEL构件或光电二极管，它有一个透光面。

背景技术

光电子(半导体)构件，例如VCSEL构件(VCSEL-Vertical Cavity SurfaceEmittingLaser)，往往垂直于底物，亦即与其期望的或正常的安装方向成直角，输出它们的光或激光辐射。光电子构件沿此辐射方向的结构高度最小，反之，垂直于辐射方向的尺寸较大，尤其等于构件厚度尺寸的好多倍。这在将此类构件在印刷电路板元件内与光波导集成时带来困难，因为若希望光的辐射平行于印刷电路板元件的主面，则底物的配置必须竖立地进行。然而这种竖式配置有困难，因为它不能在自动化的标准装备过程中完成。此外，构件的触点接通也有困难，此时尤其需要麻烦而昂贵的焊线连接。此外，这种竖式配置导致印刷电路板元件沿厚度方向比较大的尺寸，然而沿厚度方向往往力求小的尺寸。

由US2003/0156327A已知一种扁平的板状光转向元件，它有一个垂直于板主面的弯曲反射镜面，使得由单独构件，例如玻璃纤维电缆供给进口面的光，在板状光转向元件的平面内朝出口面偏转约90°，在那里光被另一个单独的构件接收。这种光转向件为了装入印刷电路板元件，以便使光从一个垂直于底物辐射的光电子构件偏转到印刷电路板元件的平面内，也要竖立地配置。除此之外，安装所述单独转向元件时以要求的精度定位也很麻烦。所述缺点相应地也存在于按照JP61-133911A配置单独的反射镜元件时，其中将一个预制的反射镜安装在LED(或光探测器)构件上，以及存在于按照DE3706255A配置单独的反射镜元件时，其中一个可光触发(lichtzündbar)的半导体开关元件，通过一个独立于半导体开关元件的刚性光转向器，例如棱镜，或一个与柔性光导连接的玻璃弯头，提供光信号。

由WO01/16630A1已知一种多层印刷电路板元件，其中光电子构件，尤其VCSEL构件，规定与光波导连接。一个用于VCSEL构件在印刷电路板内扁平地装入的方法是，使各自的VCSEL构件与光波导层相邻地装入缓冲层内，以及将一个斜置的平面转向反射镜设在波导层中，以便使发射的激光射线偏转90°地进入波导层内。但按这种结构方式，VCSEL构件和配属的转向反射镜的定向是关键。此外，在这里，一个设在缓冲层之间的平面光波导层，在其内部必须借助转向反射镜使激光射线定向。因此，为此还有必要由VCSEL构件产生狭窄的聚束的激光射线并由转向反射镜继续传导。

另一方面已知，在一种有机或无机的可光聚合的材料内，借助光子吸收过程造成光波导结构，其中，此光学材料在局部用光子照射时以此方式转化，即，使之与未结构化的原始光学材料相比有较大的折射率。例如由WO01/96915A2、WO01/96917A2和US4666236A已知它与光电耦合器构件结合。此外，由WO2005/064381A1还已知，在可光聚合的层内一种类似的波导结构与一个印刷电路板元件结合，其中描述的技术是本发明的出发点。尤其是，结合此文献WO2005/064381A1的图15，公开了一种具有VCSEL构件的印刷电路板元件，其中，所述VCSEL构件同样平面地集成在印刷电路板元件中，并沿印刷电路板元件的横向垂直向上发射。因此，为了使在水平光波导内的激光射线能在印刷电路板元件的平面中传播，按此已知的技术需要光波导的一个与VCSEL构件连接的垂直段和一个与之连接地过渡到水平波导内的弧形肘段，然而这必然又导致印刷电路板比较大的厚度。这种设计尤其在所述通过多光子吸收过程使波导结构化的情况下存在困难，因为采用这种光子照射技术通常仅引起较小的折射率差异。本身由于其光聚束作用优选地类似于玻璃纤维，因此这种结构化的光波导存在的缺点是，它的光只能沿半径比较大的曲线导引。因此光转向90°的先决条件是半径(并因而还有光学材料的层厚)为若干mm至cm，并因而导致印刷电路板厚度过大。

此外例如由EP1512993A1和由EP1460738A2已知，在光电子构件中，用复制法造成光学透镜，例如借助衍射镜调整VCSEL构件的扩散角。在这里采用一种造型过程，借助相应的模具以及造型后透镜材料通过UV辐射时效硬化，在一个VCSEL晶片上成型多个透镜。