基于低温共烧陶瓷的光电集成封装结构制造技术

本发明专利技术公开了一种基于低温共烧陶瓷的光电集成封装结构，包括一多功能低温共烧陶瓷基板(3)、一背光探测器芯片阵列(2)和一激光器芯片阵列(1)。其中多功能低温共烧陶瓷基板(3)从下至上至少包括：用于传输高频信号的高频功能层(32)和用于传输直流信号的直流功能层(31)；背光探测器芯片阵列(2)包括N个背光探测器芯片；激光器芯片阵列(1)包括N个激光器芯片。本发明专利技术提出的基于低温共烧陶瓷的光电集成封装结构，通过低温共烧陶瓷技术将多个功能层叠压成一体形成功能低温共烧陶瓷基板，并通过过孔结构在基板内部形成三维电路图，实现信号的传输，具有可靠性高、集成度高、体积小等特点，适用于大规模高密度阵列芯片的集成封装。

Photoelectric Integrated Packaging Structure Based on Low Temperature Co-fired Ceramics

【技术实现步骤摘要】
基于低温共烧陶瓷的光电集成封装结构
本专利技术属于光电子/微电子器件领域，更具体地说是一种基于低温共烧陶瓷(LowTemperatureCo-firedCeramic，LTCC)的光电集成封装结构。
技术介绍
对于高速激光器芯片，其正常工作需要同时加载直流信号和高频信号。同时，为了便于调整，往往需要将直流路径和高频路径分开。在阵列集成中，传统的陶瓷薄膜电路由于只能进行单层设计，所以当设计卡槽结构或过孔时，只能贯穿整个板子，无法进行非穿透式的异形结构设计；对于双层结构，只能在层与层之间用垫块进行支撑，很明显，这种方式的可靠性是比较低，体积增加，无法进行异形设计，限制了集成度的提升。如果是多于两层的结构，传统方式无法胜任，只能利用LTCC工艺进行化成型制备。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题针对上述技术问题，本专利技术提供了一种基于LTCC的光电集成封装结构，可以有效的提高激光器的可靠性以及集成度。(二)技术方案本专利技术提供了一种基于低温共烧陶瓷的光电集成封装结构，包括：一多功能低温共烧陶瓷基板3，包括：一高频功能层32，为共面波导结构，用于传输高频信号；以及一直流功能层31，为微带线结构，用于传输直流信号，形成于所述高频功能层32之上，设有完全贯穿所述直流功能层31的N个卡槽结构3161～316N，其中N为自然数；一背光探测器芯片阵列2，包括N个背光探测器芯片，所述N个背光探测器芯片固定于所述N个卡槽结构3161～316N中；以及一激光器芯片阵列1，包括N个激光器芯片，所述N个激光器芯片固定于所述N个卡槽结构3161～316N中，与所述背光探测器芯片并排设置，且所述背光探测器芯片与所述激光器芯片间距不大于0.5mm；相对于出光方向<0>，同一卡槽结构中的所述背光探测器芯片与所述激光器芯片的波导处于同一中心线。可选地，所述封装结构还包括3N个输入端口：N个第一直流信号输入端口PA1～PAN，用于将N个第一直流信号SA1～SAN分别输入至所述N个背光探测器芯片的正极，作为所述N个背光探测器芯片的直流输入信号；N个第二直流信号输入端口PB1～PBN，用于将N个第二直流信号SB1～SBN分别输入至所述N个激光器芯片的正极，作为所述N个激光器芯片的直流输入信号；以及N个高频信号输入端口PC1～PCN，用于将N个高频信号SC1～SCN输入至所述N个激光器芯片的正极，作为所述N个激光器芯片的调制信号。可选地，所述N个第一直流信号输入端口PA1～PAN与所述N个背光探测器芯片的正极之间，设有N条背光探测器芯片正极引线3111～311N，位于所述直流功能层31上，用于将所述N个第一直流信号输入端口PA1～PAN的所述N个第一直流信号SA1～SAN传输至N个背光探测器芯片的正极。可选地，所述N个第二直流信号输入端口PB1～PBN与所述N个激光器芯片的正极之间，设有N条激光器芯片正极引线3121～312N，位于所述直流功能层31上，用于将所述N个第二直流信号输入端口PB1～PBN的所述N个第二直流信号SB1～SBN传输至N个激光器芯片的正极。可选地，所述N个高频信号输入端口PC1～PCN与所述N个激光器芯片之间，设有N个第一高频信号线3131～313N，位于所述直流功能层31上，用于将所述N个高频信号输入端口PC1～PCN的所述N个高频信号SC1～SCN传输至N个第一高频过孔3141～314N；所述N个第一高频过孔3141～314N位于所述直流功能层31上，且贯穿所述直流功能层31与N个第二高频信号线321电性连接，用于将所述N个高频信号SCl～SCN传输至N个第二高频信号线321；所述N个第二高频信号线321位于所述高频功能层32上，用于将由所述N个第二高频信号线321传输的所述N个高频信号SCl～SCN传输至N个第二高频过孔3171～317N中；所述N个第二高频过孔3171～317N位于所述直流功能层31上，且贯穿所述直流功能层31与N个第二高频信号线321电性连接，用于将由所述N个第二高频信号线321传输的所述N个高频信号SCl～SCN传输至N个第三高频信号3181～318N中；所述N个第三高频信号3181～318N位于所述直流功能层31上，用于将由所述N个第二高频过孔3171～317N传输的所述N个高频信号SCl～SCN传输至所述N个激光器芯片中。可选地，所述N条激光器芯片正极引线3121～312N与所述N个第三高频信号3181～318N由N个高频隔直电感3151～315N连接；所述N个高频隔直电感3151～315N用于隔离所述N个高频信号SCl～SCN与所述第二直流信号SBl～SBN之间的影响，位于所述直流功能层31上。可选地，所述高频功能层32还包括一共地电极322结构，分布于所述第二高频信号线321四周，用于为高频信号提供参考地平面。可选地，所述卡槽结构3161～316N完全包裹所述N个背光激光器芯片和所述N个背光探测器芯片；所述卡槽结构3161～316N与所述N个激光器芯片或所述N个背光探测器芯片之间的缝隙间距小于0.1mm。可选地，所述N个背光探测器芯片与所述N个激光器芯片的下表面与所述高频多功能层32的上表面接触，实现所述N个背光探测器芯片和所述N个激光器芯片与所述高频功能层32之间的电性连接；且所述N个背光探测器芯片与所述N个激光器芯片的上表面与所述直流功能层31平行。可选地，所述N条背光探测器芯片正极引线3111～311N和N条激光器芯片正极引线3121～312N采用的材料为金属，通过蒸镀工艺或溅射工艺制作在所述多功能低温共烧陶瓷基板3上。可选地，所述多功能低温共烧陶瓷基板3通过低温共烧陶瓷工艺叠压烧结制成。(三)有益效果从上述技术方案中可以看出，本专利技术提供的一种基于低温共烧陶瓷的光电集成封装结构具有如下有益效果：(1)本专利技术提供的一种基于低温共烧陶瓷的光电集成封装结构中，采用通过LTCC技术将多个功能层叠压成一体制成的多功能LTCC基板，实现了光电子芯片的多维度一体化封装，提高了集成度和可靠性，简化了封装工艺步骤，有助于规模化生产。(2)本专利技术提出的基于低温共烧陶瓷的光电集成封装结构，采用过孔的方式，连接多功能LTCC基板内部的直流功能层和高频功能层，形成三维电路图，实现信号的传输，具有可靠性高、集成度高、体积小等特点，适用于大规模高密度阵列芯片的集成封装。附图说明图1示出本专利技术一实施例提供的基于低温共烧陶瓷的光电集成封装结构的立体示意图。图2示出了本专利技术一实施例提供的基于低温共烧陶瓷的光电集成封装结构中多功能LTCC基板的立体示意图。图3示出了图2所示立体示意图的俯视图，即该实施例提供的基于低温共烧陶瓷的光电集成封装结构中直流功能层结构示意图。图4示出了本专利技术一实施例提供的基于低温共烧陶瓷的光电集成封装结构中高频功能层结构示意图。图5示出了本专利技术一实施例提供的基于低温共烧陶瓷的光电集成封装结构中直流功能层与高频功能层信号连接示意图。图6示出了本专利技术一实施例提供的基于低温共烧陶瓷的光电集成封装结构中背光探测器芯片与激光器芯片之间电气连接示意图。【附图标记说明】1：激光器芯片阵列2：背光探测器芯片阵列3：多功能LTCC基板31：直流功能层32：高频功能层3111～311N：背光探测器芯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于低温共烧陶瓷的光电集成封装结构，包括：一多功能低温共烧陶瓷基板(3)，包括：一高频功能层(32)，为共面波导结构，用于传输高频信号；以及一直流功能层(31)，为微带线结构，用于传输直流信号，形成于所述高频功能层(32)之上，设有完全贯穿所述直流功能层(31)的N个卡槽结构(3161～316N)，其中N为自然数；一背光探测器芯片阵列(2)，包括N个背光探测器芯片，所述N个背光探测器芯片固定于所述N个卡槽结构(3161～316N)中；以及一激光器芯片阵列(1)，包括N个激光器芯片，所述N个激光器芯片固定于所述N个卡槽结构(3161～316N)中，与所述背光探测器芯片并排设置，且所述背光探测器芯片与所述激光器芯片间距不大于0.5mm；相对于出光方向<0>，同一卡槽结构中的所述背光探测器芯片与所述激光器芯片的波导处于同一中心线。

【技术特征摘要】
1.一种基于低温共烧陶瓷的光电集成封装结构，包括：一多功能低温共烧陶瓷基板(3)，包括：一高频功能层(32)，为共面波导结构，用于传输高频信号；以及一直流功能层(31)，为微带线结构，用于传输直流信号，形成于所述高频功能层(32)之上，设有完全贯穿所述直流功能层(31)的N个卡槽结构(3161～316N)，其中N为自然数；一背光探测器芯片阵列(2)，包括N个背光探测器芯片，所述N个背光探测器芯片固定于所述N个卡槽结构(3161～316N)中；以及一激光器芯片阵列(1)，包括N个激光器芯片，所述N个激光器芯片固定于所述N个卡槽结构(3161～316N)中，与所述背光探测器芯片并排设置，且所述背光探测器芯片与所述激光器芯片间距不大于0.5mm；相对于出光方向<0>，同一卡槽结构中的所述背光探测器芯片与所述激光器芯片的波导处于同一中心线。2.根据权利要求1所述的基于低温共烧陶瓷的光电集成封装结构，其特征在于，所述封装结构还包括3N个输入端口：N个第一直流信号输入端口(PA1～PAN)，用于将N个第一直流信号(SA1～SAN)分别输入至所述N个背光探测器芯片的正极，作为所述N个背光探测器芯片的直流输入信号；N个第二直流信号输入端口(PB1～PBN)，用于将N个第二直流信号(SB1～SBN)分别输入至所述N个激光器芯片的正极，作为所述N个激光器芯片的直流输入信号；以及N个高频信号输入端口(PC1～PCN)，用于将N个高频信号(SC1～SCN)输入至所述N个激光器芯片的正极中，作为所述N个激光器芯片的调制信号。3.根据权利要求2所述的基于低温共烧陶瓷的光电集成封装结构，其特征在于，所述N个第一直流信号输入端口(PA1～PAN)与所述N个背光探测器芯片的正极之间，设有N条背光探测器芯片正极引线(3111～311N)，位于所述直流功能层(31)上，用于将所述N个第一直流信号输入端口(PA1～PAN)的所述N个第一直流信号(SA1～SAN)传输至N个背光探测器芯片的正极。4.根据权利要求2所述的基于低温共烧陶瓷的光电集成封装结构，其特征在于，所述N个第二直流信号输入端口(PB1～PBN)与所述N个激光器芯片的正极之间，设有N条激光器芯片正极引线(3121～312N)，位于所述直流功能层(31)上，用于将所述N个第二直流信号输入端口(PB1～PBN)的所述N个第二直流信号(SB1～SBN)传输至N个激光器芯片的正极。5.根据权利要求2所述的基于低温共烧陶瓷的光电集成封装结构，其特征在于，所述N个高频信号输入端口(PC1～PCN)与所述N个激光器芯片之间，设有N个第一高频信号线(3131～313N)，位于所述直流功能层(31)上，用于将所述N个高频信号输入端口(PC1～PCN)的所述N个高频信号(SC1～SCN)传输至N个第一高频过孔(3141～314N)。6.根据权利要求5所述的基于低温共烧陶瓷的光电集成封装结构，其特征在于，所述N个第一高频过孔(3141～314N)位于所述直流功能层(31)上，且贯穿所述直流功能层(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志珂，韩雪妍，赵泽平，郭锦锦，刘建国，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11