基于载体的激光器组件及其与光子集成电路的组装方法技术

本发明专利技术提供了一种载体激光器装置组件，其中当激光器附接到载体时，所述激光器的可见区域对于成像系统是可见的，所述可见区域包括所述激光器的波导的输出部分和/或输出面。可以在所述激光器附接到光子集成电路之前对其进行烧录和/或测试。当所述激光器组件通过所述成像系统经由对所述可见部分的成像附接到PIC时，波导的输出部分和/或输出面可以与PIC的波导的对应输入部分和/或输入面对准。导的对应输入部分和/或输入面对准。导的对应输入部分和/或输入面对准。

【技术实现步骤摘要】
基于载体的激光器组件及其与光子集成电路的组装方法

技术介绍

[0001]基于光子和/或硅光子的光学引擎越来越多地需要多个激光源来支持多个数据通道。通常，例如，由于更高的光学反射容忍度通常要求较低的输出功率，所以需要更多数量的激光器，较低输出功率继而支持较少通道。这种大量的激光器需要集成光学引擎中有非常高的单装置激光器良率，因为累积良率随着所使用的装置的数量的增加而提高。此外，最低损耗和最具成本效益的组装方法要求将激光光源直接附接到硅光子。
附图说明
[0002]为了更好地理解本文描述的各种示例并且更清楚地示出它们如何实现，现在仅以示例方式参考附图，在附图中：
[0003]图1描绘了根据一些示例的包括载体和激光器的示例性装置的俯视图。
[0004]图2描绘了根据一些示例的图1的示例性装置的侧视图。
[0005]图3描绘了根据一些示例的图1的示例性装置的端视图。
[0006]图4描绘了根据一些示例的图1的示例性装置的立体图。
[0007]图5描绘了根据一些示例的与图1的示例性装置的载体附接的激光器的端视图。
[0008]图6描绘了根据一些示例的在附接到光子集成电路之前被测试和/或烧录的图1的示例性装置的立体图。
[0009]图7描绘了根据一些示例的相对于示例性PIC的腔体定位的图1的示例性装置的立体图。
[0010]图8描绘了根据一些示例的在PIC处更精确地对准的图1的示例性装置的端视图。
[0011]图9描绘了根据一些示例的与PIC附接的图1的示例性装置的侧视图，其中相应平面、光轴、波导和小平面(facet)对准。
[0012]图10描绘了根据一些示例的与PIC附接的图1的示例性装置的俯视图，其中相应平面、光轴、波导和小平面对准。
[0013]图11描绘了根据一些示例的以使用聚合物波导的替代方式与PIC附接的图1的示例性装置的俯视图。
[0014]图12描绘了根据一些示例的用于将图1的示例性装置附接到PIC的方法的流程图。
[0015]图13描绘了根据一些示例的替代装置，该替代装置包括载体和与替代PIC附接的激光器，该PIC具有聚合物波导，该聚合物波导用于光学地连接该PIC的小平面。
[0016]本领域技术人员将理解，图中的元件是出于简单且清楚的目的而说明，且不一定是按比例绘制。例如，图中一些元件的尺寸可能相对于其它元件而被夸大以帮助改进对本专利技术的实施例的理解。
[0017]该设备和方法部件在适当情况下由附图中的常规符号表示，仅示出与理解本专利技术的实施例有关的那些具体细节，以免将本公开与受益于本文描述的本领域普通技术人员而言显而易见的细节相混淆。
具体实施方式
[0018]如果激光器在附接之前未被烧录，则激光器装置到光子集成电路(PIC)的当前附接工艺被认为在使用寿命期间有很大概率导致激光器特性劣化或导致故障。如果在附接工艺中使用高温(诸如用于焊接的那些高温)，则尤其如此。并行的非WDM(波分复用)系统通常要求每个“通道”使用一个激光器。例如，对于每种光学布局，100、400和800G系统可能需要1、4和8个激光器。用于单片单芯片电光学的高级封装解决方案包括将这些激光器放置在ePIC(电子光子集成电路)处，并且可能放置在ePIC晶圆上。为了稳定性和可靠性，此类激光器可能需要焊接(例如，Au
‑
Sn焊接)，以及激光器的附接后烧录，以确保整个多激光器组件的可靠性。然而，这种附接后烧录可能导致激光器故障，这可能导致整个激光器组件故障。具体地，在附接到光子集成电路(PIC)之后烧录激光器装置是有问题的，这是由于激光器装置在附接后可能发生故障，这可能导致整个PIC与任何先前附接的激光器和封装的组件一起发生故障，因此降低了生产PIC激光器组件的良率。实际上，最大限度地提高包括一个或多个激光器和PIC的光学引擎的良率对于降低生产成本至关重要，并且由于每个光学引擎模具可能需要多个焊接和烧录的激光器，因此单个组装的激光器模具良率变得非常关键。
[0019]一种方法是提供以模式匹配的面对面耦合布置与PIC管芯焊接的倒装有源区域(“p向下”)。然而，具有倒装LD配置的单片PIC管芯系统的问题在于，焊接工艺发生在管芯或晶圆级别处。用于面耦合的倒装激光器要求焊料接缝在有源区域的微米范围内。该焊料接缝的附加应力和应力不均匀性将影响激光器装置的光学性能。使用多个激光器的装置的最终总良率可能极低。
[0020]导致进一步良率相关影响的附加问题是光学对准。面对面耦合可能需要在倒装布置中以亚微米级别准确放置激光器芯片，同时要在高于300℃的温度下进行焊接。该工艺可能需要非常昂贵的组装设备，并且需要较长的开发时间。
[0021]因此，本文提供了一种工艺，该工艺允许在焊接(例如，经由焊接将激光装置附接到载体)之后但在将激光器组件附接到光子和/或硅光子之前，对该组件进行烧录并通过测试进行筛选，例如，以避免在将激光器组件附接到光子和/或硅光子之后出现装置故障。
[0022]本文还提供了一种激光器组件，该激光器组件可以在第一次将激光器附接到与PIC不同的载体时提高激光器PIC组件的良率。选择载体的尺寸和/或配置使得载体与随后附接到PIC兼容。
[0023]本文还提供了一种可以降低机器辅助对准要求的技术，其中当将激光器附接到载体时，激光器的波导的输出部分和/或输出面是可见的。例如，选择激光器和附接有激光器的载体(例如，激光器组件)的组合的尺寸和/或配置，使得当激光器附接到载体时，波导的输出部分和/或输出面不会被载体遮盖/或对于外部视觉系统是可见的；因此，当激光器组件附接到PIC时，波导的输出部分和/或输出面可以与PIC的波导的对应输入部分和/或输入面对准。换句话说，激光器在载体上的输出在将激光器组件附接到PIC上期间通常是可见的，和/或不会被PIC遮盖。
[0024]本文还提供了一种技术，所述技术可以例如通过使用在PIC和激光器组件两者处与竖直光学平面相关的基于半导体的基准参考平面移除对准轴线中的一者来降低机器辅助对准要求。当激光器组件倒装并与PIC接触时，这些物理平面会配合，这可能导致光学平面对准。
[0025]具体地，本文提供了一种装置，所述装置包括：附接有激光器的载体，所述激光器具有对于外部视觉系统可见并且包括激光器的输出面的区域(例如，可见区域)；以及从激光器的激光装置到输出面的波导的一部分，并且允许将激光器更容易地定位在PIC的表面处。例如，可见区域可以从载体突出，并且当激光器被定位在PIC的表面处时，激光器可以被定位在PIC的腔体中，其中载体与PIC的表面对接。还提供了一种用于将装置与PIC组装的方法，所述方法依赖于可见部分将PIC的输出面和相关联的波导与PIC的输入面和相应的相关联的波导对准。
[0026]具体地，本说明书的一方面提供了一种装置，所述装置包括：载体，所述载体包括：第一侧、与所述第一侧相对的第二侧以及将所述第一侧与所述第二侧连接的边缘；从所述第一侧到所述第二侧的贯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种装置，其包括：载体，所述载体包括：第一侧、与所述第一侧相对的第二侧以及将所述第一侧与所述第二侧连接的边缘；从所述第一侧到所述第二侧的贯通载体通孔TCV，所述TCV包括从其中穿过的电连接件；第一电触点，所述第一电触点用于所述第一侧处的所述电连接件；以及第二电触点，所述第二电触点用于所述第二侧处的所述电连接件；以及附接到所述载体的所述第二侧的激光器，所述激光器包括：主体，所述主体支撑所述激光器的部件；被配置为产生光的激光装置，所述激光装置位于所述主体的附接到所述载体的所述第二侧的相应侧处；从所述第二电触点到所述激光装置的相应电连接件；以及所述主体的突出区域，所述突出区域从所述载体的所述边缘突出，所述主体另外具有比所述载体小的覆盖区；以及输出部分，所述输出部分被配置为将来自所述激光装置的光从所述激光器传送出去，所述输出部分位于所述主体的所述突出区域处。2.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括在所述载体的所述第二侧和所述主体中的一者或多者的配合表面处的基座和凹部中的一者或多者，所述基座和凹部被配置为将所述输出部分和波导光轴平行于所述第二侧而定位在给定平面处。3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述激光器的所述主体被配置为驻留在由所述载体支撑的光子集成电路PIC腔体中。4.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括在所述突出区域处的对准特征，所述对准特征被配置为促进所述输出部分和所述激光器的在所述输出部分处终止的对应波导与PIC的输入部分和相应波导的机器和人类视觉对准中的一项或多项。5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述载体进一步包括在所述第二侧处的凹部，所述第二电触点至少部分地位于所述第二侧处的所述凹部中。6.一种装置，其包括：光子集成电路PIC，所述PIC包括波导、到所述波导的输入部分；以及腔体，所述输入部分位于所述腔体的内边缘处；以及激光器装置，所述激光器装置包括：载体，所述载体包括：相对两侧，所述相对两侧通过边缘连接；所述相对两侧之间的贯通载体通孔TCV，所述TCV包括从其中穿过的电连接件；以及激光器，所述激光器附接到所述载体的所述相对两侧中的给定侧，所述激光器包括：主体，所述主体支撑所述激光器的部件；激光装置，所述激光装置被配置为产生用于所述PIC的光，所述激光装置位于所述载体的所述给定侧与所述主体之间；从所述激光装置到所述TCV的所述电连接件的相应电连接件；以及输出部分和相应波导，其被配置为将来自所述激光装置的所述光从所述激光器中传送出来；所述主体的突出区域，其支撑所述输出部分和所述相应波导，所述突出区域从所述载体的所述边缘突出，所述主体另外具有比所述载体小的覆盖区，所述主体位于所述PIC的腔体中，其中所述输出部分和相应波导分别与所述PIC的所述输入部分和所述波导对准，所述载体附接到所述PIC，所述载体将所述主体支撑在所述腔体
中。7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述PIC的第一平面与所述主体的第二平面对准，所述第一平面包括所述波导的波导光轴并且大致平行于所述载体与所述激光器装置的配合表面，所述第二平面包括所述相应波导的相应波导光轴并且大致平行于所述载体与所述激光器装置的所述配合表面。8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述PIC的第一平面包括所述波导的波导光轴，并且大致平行于所述载体与所述激光器装置的配合表面，并且所述装置在所述载体的所述给定侧和所述主体的与所述给定侧附接的相应侧中的一者或多者处进一步包括基座和凹部中的一者或多者，所述基座和凹部被配置为将所述波导光轴定位在第二平面处，当所述载体附接到所述PIC时，所述第二平面与所述第一平面对...

【专利技术属性】
技术研发人员：瑞安，
申请(专利权)人：拉诺沃斯公司，
类型：发明
国别省市：