借助于通孔的光學芯片封裝制造技術

一種光學芯片（３２）或光學芯片（３２）與電子芯片（３８）的封裝方法，其可用于兩個芯片之間的緊密接合。該方法減小了寄生電容和電感，同時，當把一個冷卻用的散熱片連接到電子芯片上時，仍能提供暢通無阻的光學通路。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及光學芯片，尤其是涉及光學芯片封裝。相關申請的交叉引用本申請依據USC119(e)(1)要求2001年6月29日申請的美國臨時專利申請序號NO.60/312,578的優先權。本申請也是2001年6月29日申請的共同轉讓的美國專利申請序號NO.09/896,189，09/897,160，09/896,983，09/897,158和09/896,665的部分的繼續。
技術介紹
如本文闡明，在圖中的項被指定為格式#1-#2，其中#1是指圖而#2是指圖中的項。比如說，9-213表示圖9中的213項。光電芯片能夠提供龐大的光學帶寬。然而，以光學方式發送或接收的數據需要以電氣方式進出芯片。這樣，電子I/O的容量必須足夠大才能不產生數據流的不應有的瓶頸。給出一個單條電氣線路傳輸速度的上限，對大容量I/O的需求通常是轉變為芯片上的大量I/O鍵合區。然而，每個芯片放置許多電氣I/O連接區的能力被盡可能緊密地放置I/O連接區的需要所抵消。通常，光學模塊(包括一個或多個光學電子芯片)的用戶或裝有這些模塊的組件的設計者喜歡這樣配置模塊，使得模塊安裝到電路板上而電氣的I/O連接區垂直于光學的連接區。這樣，使電氣信號轉過一個90°的彎頭是可取的。而且，就光學或光學電子芯片連接到柔性電路的范圍來說，按照典型的做法它們是采用引線鍵合技術來連接的。這種技術引入了不希望的寄生電容，其對于高頻工作特別有害。既然這些模塊的目標是使數據盡可能快地進出，最重要的就是確保每個電氣連接區到芯片的速度能夠支持可能的最高帶寬(就是數據率)。使用了柔性電路來產生90°電氣轉彎使得電氣進入通道垂直于光學接近進路本身，例如已在D.Pommerrenig，D.Enders，T.E.Meinhardt，所著的“Hybrid Silicon FocalPlane Developmentan Update”SPIE Vol 267，Staring Infrared Focal PlaneTechnology，(1981)at p.23一文所披露。這個參考文獻說明一個把電纜焊接到光學芯片的背面做90°轉彎的方法。圖1所示為使用先有技術的方法產生的芯片。圖中顯示了一個檢波器1-2，一個柔性芯片1-4，一個模塊基板1-6和一個MUX芯片1-10。然而，這個方法也受上述同樣問題的困擾，如圖1中看出，就是提供光學接近進路阻止了冷卻裝置的進入通道。最近的試驗按照同樣的基本思路，但是用引線鍵合技術把電子芯片電氣連接到柔性電路，如Agilent Technologies PONI-1 POSA封裝，或用其他邊緣連接金屬化連接區，比如，梁式引線。然而所有上述方法都用了一個單邊進入通道柔性電路。此外，因為先有技術中采用了引線鍵合，采用引線鍵合限制了電子芯片和柔性電路之間可能的電氣連接區的數目(因為引線鍵合需要的電氣附著面積大于使用倒裝片連接技術時相應數目連接區的面積)。引線鍵合或其他從芯片引伸的金屬連接區也具有大電容和電感，它們限制了芯片外連接的速度，也增加了相鄰電氣通道之間的電氣串話和噪聲。圖2顯示了一個光學器件可以放置在電子芯片頂部的柔性電路布置的例子。但是該配置仍然受到電子芯片外接引線的限制，仍然阻止到達無源面進行冷卻的進入通道。在圖2中顯示一個任選的輔助芯片2-12，一個連到芯片的柔性連接2-14，一個電子芯片2-16和一個光學器件2-20。目前，沒有辦法封裝一個光學芯片或帶電子芯片的光學芯片(就是產生一個光學電子芯片)可以使得這兩者之間密切連接，減少寄生電容和電感，在允許連接散熱片到芯片進行冷卻的同時提供暢通的光學接近進路。
技術實現思路
本專利技術包括一個把電氣連接區和光學芯片或光學電子芯片集成到一起的方法。本方法不需要芯片外的電子接線或電氣導線定向連接的方法。請注意，圖2的先有技術的柔性電路出現在電子芯片的右側。因此，有效附著一塊幫助電子芯片冷卻的散熱片如果可能，但也很困難，因為它不可能放置在芯片的正面而不阻擋光學接近進路，而它又不可能放置在電子芯片的背面(在圖2的芯片的右側)因為柔性電路在阻擋著。根據本專利技術可獲得的一個優勢在于這個方法允許向密集的光電子芯片建立高密度，高速度的電氣連接區，同時允許通向這些芯片的光學接近。其他可以得到的優勢是提供上述高速連接的同時仍然考慮到邊緣安裝光學組件的方便的光學接近進路。有利的是，因為光學組件業界正趨向于用(或已經使用)柔性電路來把光學模塊連接到電路插件板，我們的技術不“逆潮流”而動而是隨著潮流以便為廣大用戶所接受。此外，本技術提供了多層排的形式把電子I/O鍵合區集成到光學電子芯片上的能力。還有，本技術允許多層排鍵合區甚至離開光學芯片或光學電子芯片的邊緣。還有，本技術把電路到芯片的柔性連接上的寄生電容和電感降低到最小。此外，在柔性電路背面放置光學芯片或光學電子芯片的技術考慮到散熱片的方便的進入通道而不阻擋或干擾光學路徑，不管芯片是否包括頂面有源器件還是背面(也稱底面)有源器件(也稱底面有源器件)。本文所說的優勢和特點只是可從代表性的實施例中得到的許多優勢和特點中的少許一部分，而且僅用來幫助理解本專利技術的。應該理解它們不能被認為是對由權利要求界定的本專利技術的限定范圍，或對權利要求的等效物的限定范圍。舉例來說，這些優勢中的某些是互相矛盾的，因此它們不能同時出現在單個實施例中。相似地，某些優勢適用于本專利技術的一個實施例，而不適用于其他實施例。這樣，本特點和優勢的摘要不應被認為在確定等效性方面是否定性的。本專利技術的另外的特點和優勢將在下面的說明，從附圖和權利要求中變得更加明顯。附圖說明圖1顯示根據先有技術方法的一個芯片和柔性電路；圖2顯示先有技術的柔性電路布置的一個例子；圖3顯示根據本專利技術的雙面柔性電路例子的透視圖；圖4顯示根據本專利技術原理的另一個實施例；圖5A顯示根據本專利技術中所用的帶有通孔的雙面柔性電路例子的一個頂視圖；圖5B顯示圖5A柔性電路的側視圖；圖5C顯示圖5A柔性電路的一個替代變型的側視圖；圖6用來說明先有技術使用的附著多個底面發射器件來形成一個集成光電芯片的方法；圖7用來說明先有技術使用的附著多個底面發射器件來形成一個集成光電芯片的方法；圖8用來顯示一個帶有放置在其廠家規定的位置的接觸點鍵合區的單個光學器件和帶有放置在其廠家規定的位置的接觸點鍵合區的電子晶片的一部分；圖9用來顯示一個帶有放置在其廠家規定的位置的接觸點鍵合區的單個光學器件和帶有放置在其廠家規定的位置的但每一個都未對準的接觸點鍵合區的電子晶片的一部分；圖10用簡化的高層俯視方式來說明根據本專利技術的原理的方法的一個例子；圖11和圖12用來說明幾個不同的接近進路的變型例子；圖13用來說明光纖由襯襯底支撐的光學陣列；圖14用來說明容納了一個微透鏡陣列的光學陣列；圖15用來說明根據上述技術來產生光電芯片變型的工藝的一個例子；圖16用來說明根據上述技術來產生光電芯片變型的工藝的一個例子；圖17用來說明根據上述技術來產生光電芯片變型的工藝的一個例子；圖18用來說明根據上述技術來產生光電芯片變型的工藝的一個例子；圖19用來說明以相似于圖15-17的方式來產生的另一個光學電子器件；圖20用來說明可用于底面有源器件的工藝；圖21A用來說明可用于頂面有源器件的工藝；圖21B用來說本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種光學芯片的封裝方法，該光學芯片和一個電子芯片混合來形成一個光學電子芯片，該方法包括：提供一個一種類型的柔性電路，該柔性電路具有一個第一表面和一個和第一表面相對的第二表面，具有界定一個通過柔性電路從第一表面到第二表面的開口的壁，該 開口位于平行于第一表面的平面；將一個光學電子芯片的正面鍵合到第二表面使得電子芯片定位到第一表面的第二表面一側，和所有通向或來自光學電子芯片的光信號是通過第一表面經過開口發生，因此開口允許建立到達光學電子芯片的光學接近進路，光學電子芯 片的背面用以冷卻。

【技術特征摘要】
US 2001-6-29 60/302,578;US 2001-6-29 09/896,189;US1.一種光學芯片的封裝方法，該光學芯片和一個電子芯片混合來形成一個光學電子芯片，該方法包括提供一個一種類型的柔性電路，該柔性電路具有一個第一表面和一個和第一表面相對的第二表面，具有界定一個通過柔性電路從第一表面到第二表面的開口的壁，該開口位于平行于第一表面的平面；將一個光學電子芯片的正面鍵合到第二表面使得電子芯片定位到第一表面的第二表面一側，和所有通向或來自光學電子芯片的光信號是通過第一表面經過開口發生，因此開口允許建立到達光學電子芯片的光學接近進路，光學電子芯片的背面用以冷卻。2.如權利要求1所述的方法，進一步包括將一個散熱片連接到所述光學電子芯片的背面以供冷卻。3.如權利要求2所述的方法，進一步包括在連接散熱片到芯片以供冷卻以后保持到達光學電子芯片的無阻攔的光學接近進路。4.如權利1所述的方法，其特征在于，所述柔性電路進一步包括一個雙面柔性電路，該雙面柔性電路在第二表面上具有用于光學電子芯片的接觸點，在第一表面上具有用于將所述柔性電路附著到另一個器件的接觸點。6.如權利要求5所述的方法，進一步包括將用于電子芯片到柔性電路連接的寄生電容和電感減到最小。7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述柔性電路包括一個折痕，所述方法進一步包括沿該折痕彎曲所述柔性電路。8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述彎曲包括把所述柔性電路彎成一個直角彎頭。9.一種封裝方法，包括提供一個具有一個第一側面和一個第二側面的電路板，一個在第一側面和第二側面...

【專利技術屬性】
技術研發人員：理查德斯泰克，
申請(專利權)人：美莎諾普有限公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]