解鎖邊射型雷射的SMD封裝潛力

左側呈現傳統大型EEL TO-Can封裝的笨重與非自動化限制；右側為現代微型光電模組對小尺寸與自動化的迫切需求，凸顯其挑戰與矛盾

第一部分：引言 — 現代光電產品的「微型化困境」

在當今這個由光達 (LiDAR)、3D 感測、高速光通訊等尖端應用所驅動的時代，市場對於光電模組的要求日益嚴苛：「更小、更便宜、更高性能」已不再是選擇題，而是生存的必要條件 。然而，一個核心的矛盾長期以來困擾著整個產業：性能卓越、應用廣泛的邊射型雷射 (Edge-Emitting Lasers, EELs)，卻被長期侷限在體積龐大、成本高昂且不適用於現代自動化產線的傳統 TO-Can 金屬罐式封裝中 。

這個瓶頸不僅限制了產品設計的想像力，更阻礙了 EEL 進入大規模、成本敏感的消費性市場。如何突破此一困境？本文將深入探討一種創新的解決方案，它不僅源於光學元件的重新設計，更關鍵的是，它體現了一種跨足光學、半導體製程與高分子材料科學的「整合性解決方案」思維。

第二部分：問題的根源 — 為何傳統方案無法滿足未來需求？

要解決問題，必先理解其根源。傳統 EEL 封裝方案的限制是系統性的。

TO-Can 封裝的時代侷限：

物理尺寸硬傷：

高度動輒達到 15mm，在今日追求極致輕薄的電子產品中，顯得格格不入 。

上半部顯示TO-Can封裝體積大（約15mm高）且需人工插件，不適用SMT自動化。下半部指出石英轉向鏡散熱不良（紅色波浪/火焰）及鍍層易脫落，嚴重影響性能

落後的製程：

依賴人工插件與波峰焊，完全無法與當今電子製造業的主流——全自動化表面貼裝技術 (Surface Mount Technology, SMT)——相容。這直接導致了生產效率低落（速度慢5倍）與高昂的勞動及設備成本 。

傳統光路轉向方案的不足：

要將側向發光的 EEL 導入 SMT 流程，需要將封裝體改變為 SMD 封裝形式，勢必要將光路轉 90 度。然而，傳統的石英 (Quartz) 轉向鏡方案本身也面臨瓶頸。石英玻璃的導熱性差，不利於高功率雷射的熱管理；同時，其傳統的研磨製程在微縮至次毫米等級時，成本與精度都面臨極限，且反射鍍膜與石英基材的附著力也是一個潛在的可靠性隱憂 。

第三部分：解決方案的誕生 — 一個源於「材料思維」的微型元件案例研究

面對上述挑戰，我們沒有將其視為單純的光學問題，而是從更根本的「材料」與「製程」角度出發，進行了多層次的思考。這款「次毫米微型轉向鏡」的誕生，正是此一思維流程的最佳體現。

第一層思考：選擇正確的「基材」— 矽 (Silicon) 我們摒棄了傳統光學領域慣用的石英，轉而選擇了半導體產業的核心材料—矽。這一決策背後的考量是：

優異的熱傳導性： 矽的導熱能力遠勝石英，能有效解決雷射晶片運作時的散熱問題，提升元件的穩定性與壽命 。

無縫的製程相容性： 採用矽基材，意味著此元件的製造可完全融入成熟、高產量、高精度的半導體製程，帶來巨大的規模化成本優勢，並確保了客戶能將其無縫整合至現有的 SMT 產線中 。

第二層思考：為「自動化生產」而設計 (Design for Manufacturing) 一個元件的價值，不僅在其性能，更在於它能否為客戶的產線帶來效益。我們精心設計了元件的幾何中心，使其能完美匹配自動化取放設備 (Pick-and-Place) 的吸嘴，從而顯著提升貼裝的穩定性與單位小時產能 (UPH) 。

中央為精密的矽基次毫米微型轉向鏡。左側圖示說明選擇矽基材的優勢：優異導熱性與半導體製程兼容。右側圖示展示其專為自動化生產設計（幾何中心、UPH提升）

左側描繪傳統轉向鏡因底部設計導致膠材沿邊緣爬升，污染鏡面（紅X）。右側展示創新轉向鏡透過特殊底座造型，有效阻擋膠材爬升，維持光學面潔淨（綠✔）

第三層思考：預見並解決「材料交互作用」的挑戰 — 抗爬膠設計 【核心連結點】 這是整個解決方案中最能體現跨領域整合思維的一環，也是將光學元件設計與高分子專業知識深度連結的關鍵。 在精密的固晶 (Die Attach) 製程中，工程師常面臨一個棘手的問題：「爬膠現象」。用於固定晶片的高分子膠材（如環氧樹脂 Epoxy），會因毛細現象沿著傳統石英鏡的尖銳邊角向上爬升，最終污染光學反射鏡面，導致產品直接失效 。 這個問題的本質，是固態元件與液態高分子材料之間的交互作用。若缺乏對膠材物理特性與流體力學的深刻理解，便無法從根本上解決。 因此，我們設計了獨特的底座造型，透過改變元件與膠材的接觸角度和介面，徹底抑制了爬膠現象的發生。這項設計的成功，並非偶然，它源於我們對高分子材料行為的預判與掌握。一個優秀的元件設計，必須預先考慮到它在真實產線上與其他材料（如膠材）的交互作用。這正是點量「材料科學為本」的設計哲學體現。

第四部分：成果與展望 — 賦能產業的世代升級

透過這種整合性的設計思維，我們不僅僅是創造了一個元件，更是為產業提供了一把解鎖未來的鑰匙。導入此技術所帶來的效益是革命性的：

比較項目	傳統 TO-Can 封裝	採用微型反射器的SMD封裝	改善係數
封裝高度	~15mm	~1mm	縮小 15 倍
支架材料成本	5x (相對值)	1x (相對值)	成本降至 1/5
後段生產方式	人工插件 / 浸錫銲接	全自動 SMT	製程世代升級
生產速度	1x (相對值)	5x (相對值)	速度提升 5 倍
設備成本	3x (相對值)	1x (相對值)	投資降至 1/3

資料來源：點量公司內部研究整理

此圖表對比傳統TO-Can與SMD封裝的世代升級效益：封裝高度縮小15倍、材料成本降至1/5、生產速度提升5倍、設備投資降至1/3，展現賦能技術的成果。

這個微型轉向鏡，已不僅是一個被動元件，更是一個關鍵的**「賦能技術 (Enabling Technology)」**，它為整個邊射型雷射產業，打開了進入大規模、低成本、全自動化市場的康莊大道 。

第五部分：結論 — 從一個元件，看見解決製造難題的核心能力

回顧整個開發歷程，次毫米微型轉向鏡的成功，完美印證了一種跨領域的整合思維。它不僅是光學設計的勝利，更是對半導體製程、自動化設備，乃至高分子膠材行為深刻洞察的結晶。

如同我們在微型轉向鏡設計中對「抗爬膠」問題的精準解決，點量公司的核心專長，正在於深入理解並客製化開發適用於各種先進封裝與精密組裝的「高分子膠材配方」。

我們相信，真正有價值的創新，源於從根本上解決客戶在真實製造環境中遇到的難題。無論您是在尋求突破性的光電封裝方案，還是在為您的產品尋找能提升良率與信賴性的客製化膠材，我們都將以同樣的「材料科學為本」的思維，為您提供從源頭解決問題的方案。