[发明专利]一种带有光接口的封装上光电集成结构及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电集成技术领域，尤其涉及一种带有光接口的封装上光电集成结构及其制作方法。

背景技术

光学互连具有大的距离带宽积，低损耗，高密度，这些优势使得并行光互连已用于数据中心板间，间架，和机架间的数据交换。随着协议标准不断发展，短距离的QSFP、CXP等模块单通道速率不断更新。应用与板内、封装上的光互连方案不断提出。核心是使光发射器/接收器模块提供更小的封装，高系统带宽，以及电路板和系统级互连设计的灵活性。基于多模光纤的传输系统，具有更大耦合公差，降低封装难度和成本广泛的应用。当前和多模光纤对应的光子器件是VCSEL和PIN阵列。随着技术的发展，短波长如850nm的VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，垂直腔面发射激光器)和PIN(positive-intrinsic-negative)探测器阵列型速率越来越快，同时长波长VCSEL、PIN性能正在提高。如何解决光子器件和光纤或者波导的耦合，成为紧凑、高可靠、低成本的光电封装的主要挑战之一。

现有技术中通常采用可插拔边缘光模块、嵌入式光模块和封装上光模块三种结构。其中，可插拔边缘光模块易于使用，部署在板的边缘，使得它们难以在附近放置CPU或其他设备附近，长的高速电学互连，严重恶化信道的传输特性，会降低信号质量，使得它更难以提高速度。而嵌入式光模块中嵌入的光学模块和光学引擎安装在板内，这有助于降低装置和光收发信机之间的电信号的传输损耗，支持更高的数据速率。另外，封装上光模块，避免了繁琐的操作纤维和长电跟踪，提高互连密度和速度，降低功耗和外形。

但是现有的结构中，微电子和光学器件的组装兼容性以及热管理较差。

发明内容

本申请提供一种带有光接口的封装上光电集成结构及其制作方法，解决了现有技术的结构中，电子器件和光学器件的组装兼容性以及热管理较差的技术问题。

本申请提供一种带有光接口的封装上光电集成结构，所述封装光电集成结构包括：母板；电子器件单元，包括基板、电子器件、光子器件电路和底部填充料，所述基板内设置有互连线，所述基板固定于所述电子器件、光子器件电路、光子器件单元与所述母板之间，所述底部填充料填充于所述电子器件、所述光子器件电路与所述基板之间，所述电子器件和所述光子器件电路与所述互连线连接；光子器件单元，固定于所述基板上；光纤，固定于所述光子器件单元上；散热部件设置于所述电子器件、所述光子器件电路和所述光子器件单元之上，用于吸收热量并散发。

优选地，所述光子器件单元包括光子器件、底座和底座互连线，所述底座互连线连接所述光子器件和所述基板。

优选地，所述封装光电集成结构还包括光纤固定装置，所述光纤固定装置包括固定块和两缓冲块，所述两缓冲块分别设置于所述固定块的两侧，所述光纤依次穿过所述缓冲块、所述固定块、所述缓冲块、所述底座后，固定于所述光子器件上。

优选地，所述光纤包括裸光纤段、光纤连接器和连接所述裸光纤段和所述光纤连接器的光纤带，其中，所述裸光纤段位于所述缓冲块、所述固定块、所述缓冲块、所述底座内。

优选地，所述光子器件单元包括光子器件、底座、底座互连线、导杆、透镜阵列、光纤连接器，所述底座上开设有光纤插入孔和导杆孔，所述导杆设置于所述导杆孔内，所述光纤固定于光纤连接器上，所述透镜阵列设置于所述底座和所述光纤连接器之间。

优选地，所述光子器件单元包括光子器件、底座和底座互连线，所述封装光电集成结构还包括光纤固定装置，所述光纤依次穿过所述光纤固定装置、所述底座后，固定于所述光子器件上，所述光子器件电路的引脚与所述基板相背设置，所述光子器件电路的引脚与所述基板的互连线之间采用金丝压焊进行连接，所述底座蚀刻有斜面，所述斜面上设置有底座互连线，所述光子器件电路的引脚和所述底座互连线通过金丝压焊进行连接。

优选地，所述散热部件包括散热板和导热材料，所述导热材料设置于所述电子器件、所述光子器件电路、所述光子器件单元与所述散热板之间，用于将所述电子器件、所述光子器件电路、所述光子器件单元的热导到散热板上进行散热。

本申请还提供一种带有光接口的封装上光电集成结构的制作方法，所述制作方法用于制作所述封装光电集成结构，所述制作方法包括：

获得所述基板，并将所述电子器件、所述光子器件电路固定于所述基板的同一表面上；

将所述底部填充料填充于所述电子器件、所述光子器件电路与所述基板之间，并将所述基板固定于所述母板上；

将所述光子器件单元固定于所述基板上；