一種帶有光接口的封裝上光電集成結構及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光電集成技術領域，尤其涉及一種帶有光接口的封裝上光電集成結構及其制作方法。
【背景技術】
[0002]光學互連具有大的距離帶寬積，低損耗，高密度，這些優勢使得并行光互連已用于數據中心板間，間架，和機架間的數據交換。隨著協議標準不斷發展，短距離的QSFP、CXP等模塊單通道速率不斷更新。應用與板內、封裝上的光互連方案不斷提出。核心是使光發射器/接收器模塊提供更小的封裝，高系統帶寬，以及電路板和系統級互連設計的靈活性。基于多模光纖的傳輸系統，具有更大耦合公差，降低封裝難度和成本廣泛的應用。當前和多模光纖對應的光子器件是VCSEL和PIN陣列。隨著技術的發展，短波長如850nm 的 VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser，垂直腔面發射激光器)和PIN (positive-1ntrinsic-negative)探測器陣列型速率越來越快，同時長波長VCSEL、PIN性能正在提高。如何解決光子器件和光纖或者波導的耦合，成為緊湊、高可靠、低成本的光電封裝的主要挑戰之一。
[0003]現有技術中通常采用可插拔邊緣光模塊、嵌入式光模塊和封裝上光模塊三種結構。其中，可插拔邊緣光模塊易于使用，部署在板的邊緣，使得它們難以在附近放置CPU或其他設備附近，長的高速電學互連，嚴重惡化信道的傳輸特性，會降低信號質量，使得它更難以提高速度。而嵌入式光模塊中嵌入的光學模塊和光學引擎安裝在板內，這有助于降低裝置和光收發信機之間的電信號的傳輸損耗，支持更高的數據速率。另外，封裝上光模塊，避免了繁瑣的操作纖維和長電跟蹤，提高互連密度和速度，降低功耗和外形。
[0004]但是現有的結構中，微電子和光學器件的組裝兼容性以及熱管理較差。
【發明內容】
[0005]本申請提供一種帶有光接口的封裝上光電集成結構及其制作方法，解決了現有技術的結構中，電子器件和光學器件的組裝兼容性以及熱管理較差的技術問題。
[0006]本申請提供一種帶有光接口的封裝上光電集成結構，所述封裝光電集成結構包括:母板；電子器件單元，包括基板、電子器件、光子器件電路和底部填充料，所述基板內設置有互連線，所述基板固定于所述電子器件、光子器件電路、光子器件單元與所述母板之間，所述底部填充料填充于所述電子器件、所述光子器件電路與所述基板之間，所述電子器件和所述光子器件電路與所述互連線連接；光子器件單元，固定于所述基板上；光纖，固定于所述光子器件單元上；散熱部件設置于所述電子器件、所述光子器件電路和所述光子器件單元之上，用于吸收熱量并散發。
[0007]優選地，所述光子器件單元包括光子器件、底座和底座互連線，所述底座互連線連接所述光子器件和所述基板。
[0008]優選地，所述封裝光電集成結構還包括光纖固定裝置，所述光纖固定裝置包括固定塊和兩緩沖塊，所述兩緩沖塊分別設置于所述固定塊的兩側，所述光纖依次穿過所述緩沖塊、所述固定塊、所述緩沖塊、所述底座后，固定于所述光子器件上。
[0009]優選地，所述光纖包括裸光纖段、光纖連接器和連接所述裸光纖段和所述光纖連接器的光纖帶，其中，所述裸光纖段位于所述緩沖塊、所述固定塊、所述緩沖塊、所述底座內。
[0010]優選地，所述光子器件單元包括光子器件、底座、底座互連線、導桿、透鏡陣列、光纖連接器，所述底座上開設有光纖插入孔和導桿孔，所述導桿設置于所述導桿孔內，所述光纖固定于光纖連接器上，所述透鏡陣列設置于所述底座和所述光纖連接器之間。
[0011 ] 優選地，所述光子器件單元包括光子器件、底座和底座互連線，所述封裝光電集成結構還包括光纖固定裝置，所述光纖依次穿過所述光纖固定裝置、所述底座后，固定于所述光子器件上，所述光子器件電路的引腳與所述基板相背設置，所述光子器件電路的引腳與所述基板的互連線之間采用金絲壓焊進行連接，所述底座蝕刻有斜面，所述斜面上設置有底座互連線，所述光子器件電路的引腳和所述底座互連線通過金絲壓焊進行連接。
[0012]優選地，所述散熱部件包括散熱板和導熱材料，所述導熱材料設置于所述電子器件、所述光子器件電路、所述光子器件單元與所述散熱板之間，用于將所述電子器件、所述光子器件電路、所述光子器件單元的熱導到散熱板上進行散熱。
[0013]本申請還提供一種帶有光接口的封裝上光電集成結構的制作方法，所述制作方法用于制作所述封裝光電集成結構，所述制作方法包括:
[0014]獲得所述基板，并將所述電子器件、所述光子器件電路固定于所述基板的同一表面上；
[0015]將所述底部填充料填充于所述電子器件、所述光子器件電路與所述基板之間，并將所述基板固定于所述母板上；
[0016]將所述光子器件單元固定于所述基板上；
[0017]安裝所述光纖，完成所述光纖的耦合對準，并通過所述光纖固定裝置對所述光纖進行固定；
[0018]將所述散熱部件設置于所述電子器件、所述光子器件電路和所述光子器件單元之上，獲得所述帶有光接口的封裝光電集成結構。
[0019]優選地，所述將所述散熱部件設置于所述電子器件、所述光子器件電路和所述光子器件單元之上，具體為:
[0020]將所述散熱板固定于所述電子器件、所述光子器件電路、所述光子器件單元之上，并在所述電子器件、所述光子器件電路、所述光子器件單元與所述散熱板之間設置所述導熱材料。
[0021]本申請有益效果如下:
[0022]本申請的帶有光接口的封裝光電集成結構通過將所述電子器件單元基板固定于母板上，從而便于在電子器件、光子器件電路、光子器件單元的頂部加裝散熱部件，進行散熱，同時，通過在所述電子器件、所述光子器件電路與所述基板之間填充所述底部填充料，解決了現有技術的結構中，電子器件和光學器件的組裝兼容性以及熱管理較差的技術問題。
【附圖說明】
[0023]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例。
[0024]圖1為本申請較佳實施方式一種帶有光接口的封裝光電集成結構的示意圖；
[0025]圖2為本申請較佳實施方式一種帶有光接口的封裝光電集成結構的制作方法的流程圖；
[0026]圖3-圖7為圖2中制作所述帶有光接口的封裝光電集成結構流程示意圖；
[0027]圖8為本申請另一較佳實施方式一種帶有光接口的封裝光電集成結構的光子器件的結構示意圖；
[0028]圖9為本申請又一較佳實施方式一種帶有光接口的封裝光電集成結構的光子器件的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0029]本申請實施例通過提供一種帶有光接口的封裝上光電集成結構及其制作方法，解決了現有技術的結構中，電子器件和光學器件的組裝兼容性以及熱管理較差的技術問題。
[0030]本申請實施例中的技術方案為解決上述技術問題，總體思路如下:
[0031]—種帶有光接口的封裝上光電集成結構，所述封裝光電集成結構包括:母板；電子器件單元，包括基板、電子器件、光子器件電路和底部填充料，所述基板內設置有互連線，所述基板固定于所述電子器件、光子器件電路、光子器件單元與所述母板之間，所述底部填充料填充于所述電子器件、所述光子器件電路與所述基板之間，所述電子器件和所述光子器件電路與所述互連線連接；光子器件單元，固定于所述基板上；光纖，固定于所述光子器件單元上；散熱部件設置于所述電子器件、所述光子器件電路和所述光子器件單元之上，用于吸收熱量并散發。
[0032]本申請的帶有光接口的封裝光電集成結構通過將所述電子器件單元基板固定于母板上，從而便于在電子器件、光子器件電路、光子器件單元的頂部加裝散熱部件，進行散熱，同時，通過在所述電子器件、所述光子器件電路與所述基板之間填充所述底部填充料，解決了現有技術的結構中，電子器件和光學器件的組裝兼容性以及熱管理較差的技術問題。
[0033]為了更好的理解上述技術方案，下面將結合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術方案進行詳細的說明。
[0034]實施例一
[0035]為了解決現有技術的結構中，電子器件和光學器件的組裝兼容性以及熱管理較差的技術問題，本申請提供一種帶有光接口的封裝上光電集成結構。如圖1所示，所述帶有光接口的封裝光電集成結構包括:電子器件單元、光子器件單元、母板、光纖、光纖固定裝置和散熱部件。
[0036]所述電子器件單元包括基板101、電子器件201、光子器件電路501和底部填充料400。所述基板101可以由陶瓷、硅、玻璃、有機基板等材料制成。所述基板101內設置有互連線102。所述基板101設置于所述電子器件201、光子器件電路501、光子器件單元與所述母板之間。所述基板101通過焊球103固定于所述母板104上。
[0037]所述電子器件201的引腳202與所述基板101的互連線102連接，所述光子器件電路501的引腳502與所述基板101的互連線102連接。所述底部填充料400填充于所述電子器件201、所述光子器件電路501與所述基板101之間。
[0038]所述光子器件單元包括光子器件600、底座702、底座互連線701。底座互連線701用于電性連接光子器件600和所述基板101的互連線102。光子器件60