用于高数据速率的硅光子IC的集成制造技术

本申请涉及用于高数据速率的硅光子IC的集成。高速应用中的信号完整性是取决于基础设备性能和电子封装方法的。使用导线接合的成熟的板上芯片封装(COB)封装技术使其成为高速光学收发器的大规模生产的成本的有利选项。然而，导线接合引入了与接合导线的长度相关的寄生电感，该寄生电感限制用于更高的数据吞吐量系统的可扩展性。根据第一建议的配置的高速光学收发器封装通过使用倒装芯片接合使组件垂直地集成来使封装相关的寄生电感最小化。根据所第二种提出的配置的高速光学收发器封装使用芯片载体和倒装芯片接合利用组件的水平平铺来最小化封装相关的寄生电感。

【技术实现步骤摘要】
用于高数据速率的硅光子IC的集成
本申请涉及用于高数据速率的硅光子IC的集成。
技术介绍
高速应用中的信号完整性是取决于基础设备性能和电子封装方法的。对于高速光收发器来说，最小化由于封装造成的射频(RF)损耗是有价值的。使用导线接合的成熟的板上芯片封装(COB)封装技术使其成为高速光学收发器的大批量生产成本的有利选项。然而，导线接合引入了与接合导线的长度相关联的寄生电感，该寄生电感限制用于更高数据吞吐量的系统的可扩展性。
技术实现思路
根据一个方面，在本公开中描述的主题涉及一种集成组件封装，其包括印刷电路板(PCB)、光子集成电路(PIC)，该光子集成电路(PIC)被机械地耦合到PIC的第一侧上的PCB；以及驱动器集成电路(驱动器IC)，具有第一侧。驱动器IC的第一侧经由第一组凸块接合连接件直接机械和电气地耦合到PIC的第二侧。驱动器IC的第一侧还经由第二组凸块接合连接件而被电气地耦合到PCB。根据另一方面，在本公开中描述的主题涉及一种集成组件封装，其包括印刷电路板(PCB)，该PCB具有被尺寸定制以(besizedto)收纳光纤的、在该PCB的第一侧中的PCB腔体；多个BGA连接件，该多个BGA连接件在该PCB的第一侧上被机械和电气地耦合到该PCB；以及载体，该载体经由所述BGA连接件中的至少一个在该载体的第一侧上直接机械耦合到该PCB。该载体包括在该载体的第一侧上设置的再分布层(RDL)并且包括多个RDL互连件。集成组件封装还包括机械耦合到载体的光子集成电路(PIC)和机械耦合到载体的驱动器IC。驱动器IC的第一侧经由所述RDL连接件中的至少一个和所述BGA连接件中的至少一个被电气地耦合到该PCB的第一侧。该驱动器IC的第一侧还经由所述RDL互连件中的至少一个被电气地耦合到该PIC的第一侧。根据另一方面，在本公开中描述的主题涉及一种组装集成组件封装的方法，包括在光子集成电路(PIC)的第一侧上将该PIC机械地耦合到印刷电路板(PCB)；经由第一组凸块接合连接件将驱动器IC的第一侧直接机械和电气地耦合到该PIC的第二侧；以及经由第二组凸块接合连接件将该驱动器IC的第一侧电气地耦合到该PCB。根据另一方面，在本公开中描述的主题涉及一种组装集成组件封装的方法，其包括在印刷电路板(PCB)的第一侧上将多个BGA连接件机械地和电气地耦合到该PCB。该PCB具有被尺寸定制以收纳光纤的PCB腔体。该方法包括经由所述BGA连接件中的至少一个在载体的第一侧上将该载体机械地耦合到该PCB。该载体包括被在该载体的第一侧上设置的再分布层(RDL)并且包括多个RDL互连件。该方法还包括将光子集成电路(PIC)机械地耦合到该载体并且将驱动器IC机械地耦合到该载体。该方法进一步包括经由所述RDL连接件中的至少一个和所述BGA连接件中的至少一个将该驱动器IC的第一侧电气地耦合到该PCB的第一侧；以及经由所述RDL互连件中的至少一个将该驱动器IC的第一侧电气地耦合到该PIC的第一侧。附图说明如附图中所图示的是，根据本技术的示例实施方式的下述更加具体的描述，前述将会变得显而易见。附图不一定按比例绘制，而是将重点放在图示本技术的实施方式上。图1A是根据示例实施方式的第一集成组件封装配置的俯视图的图。图1B是图1A中示出的第一集成组件封装配置的侧视图的图。图2A是根据示例实施方式的第二集成组件封装配置的俯视图的图。图2B是图2A中示出的第二集成组件封装配置的侧视图的图。图3A是根据示例实施方式的第三集成封装配置的侧视图的图。图3B是根据示例实施方式的第四集成组件封装的侧视图的图。图4A是根据示例实施方式的第五集成组件封装配置的侧视图的图。图4B是根据示例实施方式的第六集成组件封装配置的侧视图的图。图5是用于组装图1A至图2B中示出的集成组件封装的方法的流程图。图6是用于组装图3A至图4B中示出的集成组件封装的方法的流程图。为了清楚起见，并非每个组件都可以在每个附图中被标注。该附图不旨在按比例绘制。各种附图中的相似参考数字和标记指示相似的元件。具体实施方式高速应用中的信号完整性是取决于基础设备性能和电子封装方法两者的。对于高速光收发器，最小化由于封装造成的射频(RF)损耗是有价值的。使用导线接合的板上芯片(COB)封装技术的成熟使其成为高速光学收发器的大批量生产的成本有利选项。然而，导线接合引入与接合线的长度相关联的寄生电感，其限制用于更高的数据吞吐量的系统的可扩展性。随着高速光收发器的板载(on-board)数据速率增加超过25Gbps/通道，由于导线接合引起的电气问题成为瓶颈。根据本公开的集成组件封装能够被用于高速光收发器的光电封装集成。典型地，高速光学收发器的集成组件封装包括电气地耦合到光子集成电路(PIC)和印刷电路板(PCB)两者的驱动器集成电路(驱动器IC)。在一些常规封装配置中，驱动器IC经由导线接合与PIC和PCB互连。在其他常规封装配置中，驱动器IC可以经由凸块接合被互连到PIC，并且通过PIC经由导线接合被互连到PCB。然而，这些配置都受到与接合线的长度相关联的寄生电感的电气限制。可替选地，驱动器IC可以经由凸块接合被互连到PIC，并且通过PIC被互连到PCB。通过PIC将驱动器IC与PCB互连可以使用集成到PIC中的直接硅通孔(TSV)。但是，这种配置的局限性包括与通过TSV管芯叠置引入的寄生电感一起通过PIC来集成TSV的复杂性。本公开的某些高速光学收发器封装和封装组装方法通过利用叠置的组件和倒装芯片接合减少封装相关的寄生电感。本公开的其他高速光学收发器封装和封装组装方法利用垂直叠置和水平平铺组件的组合减少封装相关的寄生电感。在此公开的集成组件封装至少包括诸如与印刷电路板(PCB)上的光子集成电路(PIC)集成的驱动器芯片或驱动器IC的电子集成电路(EIC)。集成的封装还包括各种组件之间的电气和物理连接。驱动器IC被电连接到PIC和PCB两者。在一些实施方式中，PIC可以被物理连接到PCB。图1A是根据示例实施方式的第一集成组件封装配置100的俯视图的图。图1B是图1A中示出的第一集成组件封装结构100的侧视图。第一集成组件封装配置100包括印刷电路板(PCB)105、光子学IC(PIC)115、诸如驱动器IC110的电子IC(EIC)、和内插器130。PCB105具有组件位于其上的顶侧(还被称为PCB105的第一侧或组件侧)。PCB105还具有底侧或第二侧。PIC115、驱动器IC110和内插器130各自还具有第一侧和第二侧。驱动器IC110被直接地电连接到PIC115，并且经由内插器130间接地电连接到PCB105两者。PIC115位于PCB105的顶侧或组件侧上。PIC115的第一侧被物理地连接到PCB105的顶侧的表面。在一些实施方式中，PIC115的第一侧是安装到PCB105的顶侧上的表面。在一些实施方式中，PIC115可以是将多个光子功能并入到单个设备中的外部调制激光器(EML)、单块可调谐激光器、宽泛可调激光器或其他光学发射器。驱动器IC110被垂直地叠置在PIC115的第二侧上，使得驱动器IC110的部分重叠PIC115的第二侧，同时驱动器IC110的部分重叠内插器130。如在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成组件封装，其特征在于，包括：印刷电路板，所述印刷电路板具有被尺寸定制以收纳光纤的、在所述印刷电路板的第一侧中的印刷电路板腔体；多个BGA连接件，所述多个BGA连接件在所述印刷电路板的第一侧上被机械和电气地耦合到所述印刷电路板；载体，所述载体经由所述多个BGA连接件中的至少一个在所述载体的第一侧上被直接地机械耦合到所述印刷电路板，所述载体包括在所述载体的第一侧上设置的并且包括多个再分布层互连件的再分布层；光子集成电路，所述光子集成电路被机械地耦合到所述载体；以及驱动器集成电路，所述驱动器集成电路被机械地耦合到所述载体并且具有第一侧，所述第一侧是：经由所述多个再分布层互连件中的至少一个和所述多个BGA连接件中的至少一个被电气地耦合到所述印刷电路板的第一侧，并且经由所述多个再分布层互连件中的至少一个被电气地耦合到所述光子集成电路的第一侧。

【技术特征摘要】
2017.04.14 US 15/488,2371.一种集成组件封装，其特征在于，包括：印刷电路板，所述印刷电路板具有被尺寸定制以收纳光纤的、在所述印刷电路板的第一侧中的印刷电路板腔体；多个BGA连接件，所述多个BGA连接件在所述印刷电路板的第一侧上被机械和电气地耦合到所述印刷电路板；载体，所述载体经由所述多个BGA连接件中的至少一个在所述载体的第一侧上被直接地机械耦合到所述印刷电路板，所述载体包括在所述载体的第一侧上设置的并且包括多个再分布层互连件的再分布层；光子集成电路，所述光子集成电路被机械地耦合到所述载体；以及驱动器集成电路，所述驱动器集成电路被机械地耦合到所述载体并且具有第一侧，所述第一侧是：经由所述多个再分布层互连件中的至少一个和所述多个BGA连接件中的至少一个被电气地耦合到所述印刷电路板的第一侧，并且经由所述多个再分布层互连件中的至少一个被电气地耦合到所述光子集成电路的第一侧。2.根据权利要求1所述的集成组件封装，其中：所述光子集成电路位于所述再分布层的第二侧和所述印刷电路板的第一侧之间，并且所述光子集成电路的第一侧经由至少一个第一凸块...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘红，浦田良平，权云成，特克久·康，
申请(专利权)人：谷歌有限责任公司，
类型：新型
国别省市：美国,US