用于共同封装型光电模块的集成散热器制造技术

一种用于共同封装型光电模块的集成散热器，包括附接在共同封装型光电模块顶部的底板。所述集成散热器进一步包括多个散热片结构，多个所述散热片结构从所述底板向上延伸，除了具有缺少散热片区段的中心腔区域，每个散热片沿轴方向从所述底板的前边缘延伸到后边缘，除了穿过一些散热片结构的深度较浅的一些沟槽和沿着或穿过一些散热片结构向下延伸到所述底板的深度较深的一些其他沟槽。此外，所述集成散热器包括多个热管，所述多个热管包括嵌入在多个所述散热片结构中的所述沟槽中的成形部分。每个热管的至少一个底部水平部分在对应的区域中铜焊到底板上，所述对应的区域叠加在所述底板下的共同封装型光电模块的热点上。上。上。

【技术实现步骤摘要】
用于共同封装型光电模块的集成散热器


[0001]本专利技术涉及光通信技术。更具体地，本专利技术提供了一种用于对共同封装型光电开关模块进行散热的集成散热器设备和方法，该共同封装型光电开关模块具有开关处理器芯片，该开关处理器芯片在紧凑型开关基板上安装有多个光引擎小芯片，该紧凑型开关基板装载在具有用于数据互连操作的超短范围或等效协议的机架底盘中。

技术介绍

[0002]随着科学技术的快速更新，计算机的处理速度和容量也相应增加。使用传统电缆的通信发送或通信接收受限于传统电缆的带宽和传输速度，并且现代生活中需要的海量信息传输导致传统通信传输过载。为了适应这样的需求，光纤传输系统逐渐取代了传统的通信传输系统。光纤通信被选择以用于需要电缆无法提供的更高带宽和更长距离的系统。当前的电子工业正在进行对光传输的研究，即使对于短距离通信，光传输也将成为未来的主流。所述光通信是一种技术，在该技术中，光波用作信号载体并且经由光纤在两个节点之间传输。光通信系统包括光发射器和光接收器。通过光收发器，可将接收到的光信号转换成能够由集成电路(IC)处理的电信号、或者可将处理后的电信号转换成要经由光纤传输的光信号。因此，可实现通信的目的。
[0003]在过去的几十年中，通信网络的使用激增。在早期的互联网中，流行的应用程序仅限于电子邮件、公告板、以及大多为信息性且基于文本的网页浏览，并且传递的数据量通常相对较小。如今，互联网和移动应用程序需要大量带宽来传递照片、视频、音乐和其他多媒体文件。例如，像脸书(Facebook)这样的社交网络每天处理超过500TB的数据。在对数据和数据传递的如此高的要求下，需要改进现有的数据通信系统以解决这些需求。
[0004]在现有的单模光纤上实现40G比特/秒以及然后100G比特/秒的数据速率的宽带波分复用(WDM)光传输是下一代光纤通信网络的目标。最近，光学组件被集成在硅(Si)基板上，以用于制造与微电子芯片共存的大规模光子集成电路。对于许多应用(例如宽带密集型光波复用(DWDM)或粗波分复用(CWDM)通信以及波长操纵的光检测)，直接封装在硅光子光电系统内的芯片级激光器引起了人们的兴趣。已经展示了整个光子组件(包括主要在绝缘体上硅(SOI)平台上的滤波器、(解)复用器、分离器、调制器和光电检测器，)。因为硅(n＝3.48)及其氧化物SiO2(n＝1.44)都是透明的，并且形成高折射率对比度、高约束波导，所以SOI平台尤其适合于1550nm附近的标准DWDM通信频段或者1310nm附近的CWDM通信频段，这理想地适用于中高集成平面集成电路(PIC)。
[0005]随着光通信技术的进步和市场驱动的应用，对增加光通信带宽和减小光收发器的封装面积的需求变得越来越强烈。将所有必要的组件集成到越来越小的模块封装中越来越具有挑战性。对于最先进的光收发器产品，所有关键组件(包括时钟数据恢复(CDR)、调制器驱动器、跨阻放大器(TIA)和具有光无源元件、调制器和光电检测器的可编程逻辑控制器(PLC)光子块)都在以2D方式并排组装在相同的基于SOI的组件基板上。对于开发任何大于400G的数据速率的未来光收发器，此方法至少具有两个缺点。首先，这些组件的并排放置会
占用作为可插拔产品的光收发器的大部分电路板面积、或电路板光学产品的主要基板面积，从而很难进一步缩小产品尺寸。其次，在基板上并排放置会产生更长的电传输长度，并且经常需要在电管芯与光子管芯之间进行引线键合，从而引入更多的电损耗，这损坏了非常高的数据速率收发器产品(例如>56Gbaud符号率)的信号完整性。具体地，引线键合会因电感量大而导致阻抗失配，从而使较高频率的信号劣化。因此，对于传输高频(例如，>40GHz)模拟信号的应用，将引线键合用作芯片之间或芯片与电路板之间的电互连是不实际的。引线键合的大电感已成为高速数据传输的瓶颈。
[0006]随着硅TSV制造工艺的进步，该制造工艺用于制造硅光子部件并且将有源部件与晶圆级组件集成并进行老化测试，在非常短的互连长度中将光电处理器组装在紧凑模块基板上的具有芯片的、具有有效散热设计的多个光引擎的共同封装型型光电系统将为各种应用提供巨大的高性能优势和所需的带宽容量，这些应用涉及用于高速数据通信的背板范围、中等范围、短范围或超短范围互连开关。

技术实现思路

[0007]本专利技术涉及光通信技术。更具体地，本专利技术提供一种具有安装在同一开关基板上的开关处理器和多个光引擎小芯片的共同封装型光电模块。仅作为示例，本专利技术公开了由集成在封装有多个激光器的单个硅光子基板上的多信道光电收发器的光子子模块制成的光引擎，以提供每个光引擎总承载容量为1.6T比特/秒或更高的多个CWDM信道，还公开了一种方法，用于将光引擎的紧凑型小芯片封装固定在开关基板上并从该开关基板释放小芯片封装，尽管其他应用也是可能的。
[0008]在现代电互连系统中，高速串行链路已经取代了并行数据总线，并且由于CMOS技术的发展，串行链路速度正在迅速提高。根据摩尔定律(Moore
’
s Law)，互联网带宽几乎每两年翻一番。但是摩尔定律将在未来十年内终结。标准CMOS硅晶体管将缩进停止在3nm左右。并且由于过程缩放而导致的互联网带宽的增加将达到平稳状态。但是互联网和移动应用程序不断需要大量带宽来传输照片、视频、音乐和其他多媒体文件。本公开描述了超越摩尔定律来改善通信带宽的技术和方法。
[0009]在实施方式中，本公开提供了用于共同封装型光电模块的集成散热器。该集成散热器包括底板，该底板附接到共同封装型光电模块的顶部，该共同封装型光电模块包括处理器ASIC芯片，该处理器ASIC芯片位于开关基板的中心区域处，该处理器ASIC芯片具有通常沿着同一开关基板的外围边缘安装的多个光引擎小芯片。该底板与开关基板的中心区域中心对齐，并且在所有方向沿开关基板的外围边缘平行地边缘延伸。此外，集成散热器包括多个散热片结构，该多个散热片结构从底板向上延伸，除了具有缺少散热片区段的中心腔区域。每个散热片具有沿轴方向从底板的前边缘延伸到后边缘散热片平面，除了穿过一些散热片结构的深度较浅的一些沟槽和沿着或穿过一些散热片结构向下延伸到底板的深度较深的一些其他沟槽。此外，集成散热器包括多个热导体，其嵌入在多个散热片结构中的沟槽中。每个热导体包括顶部水平部分对，该顶部水平部分对铺设在穿过一些散热片结构的深度较浅的相应沟槽中，至少一个底部水平部分，该底部水平部分铺设在底板的中心腔区域中或铺设在沿着或穿过一些散热片结构向下深至底板的深度较深的相应沟槽中，以及竖直部分对，以连接顶部水平部分对和至少底部水平部分。至少一个底部水平部分在对应的
区域中铜焊到底板，该对应的区域叠加在开关基板的中心区域处的处理器ASIC芯片或沿着开关基板的外围边缘之一安装的一对多个光引擎小芯片上。
[0010]在又一替代实施方式中，本公开提供了基于共同封装光学器件的机架单元封装中的开关模块。该开关模块包括机架底盘，具有从前侧延伸到后侧的底板。开关模块进一步包括安装在前侧的多组光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于共同封装型光电模块的集成散热器，包括：底板，附接到所述共同封装型光电模块的顶部，所述共同封装型光电模块包括位于开关基板的中心区域处的处理器ASIC芯片，所述开关基板具有通常沿着同一所述开关基板的外围边缘安装的多个光引擎小芯片，所述底板与所述开关基板的所述中心区域中心对齐、并且在所有方向上平行地边缘延伸超过所述开关基板的所述外围边缘；多个散热片结构，除了具有缺少散热片区段的中心腔区域，多个所述散热片结构从所述底板向上延伸，每个所述散热片具有散热片平面，所述散热片平面沿着轴方向从所述底板的前边缘延伸到后边缘，除了跨过一些所述散热片结构的深度较浅的一些沟槽以及沿着或跨过一些所述散热片结构的向下到所述底板的深度较深的其他一些所述沟槽；以及多个热导体，嵌入在多个所述散热片结构中的所述沟槽中，每个所述热导体包括顶部水平部分对、至少一个底部水平部分、以及竖直部分对，所述顶部水平部分对铺设在跨过一些所述散热片结构的深度较浅的对应的所述沟槽中，至少一个所述底部水平部分铺设在所述底板的所述中心腔区域中、或者铺设在沿着或跨过一些所述散热片结构的向下深到所述底板的深度的相应的所述沟槽中，并且所述竖直部分对连接所述顶部水平部分对与至少一个所述底部水平部分，至少一个所述底部水平部分在对应的区域中铜焊到所述底板，所述对应的区域叠加在所述开关基板的所述中心区域处的所述处理器ASIC芯片上或者叠加在沿着所述开关基板的外围边缘中的一个安装的多个所述光引擎小芯片上。2.根据权利要求1所述的集成散热器，其中，所述开关基板为正方形形状，从而支撑以所述中心区域围绕所述处理器ASIC芯片的方式、密集地沿着所述外围边缘共同封装的8个、或16个、或多达32个所述光引擎小芯片，每个边缘平均封装有2个、或4个、或8个所述光引擎小芯片，所述底板为矩形形状，所述底板的所述前边缘或所述后边缘与所述开关基板的前外围边缘或后外围边缘平行。3.根据权利要求1所述的集成散热器，其中，多个所述散热片结构包括直散热片或扩口散热片，所述直散热片或所述扩口散热片具有所述散热片平面，所述散热片平面沿着与所述前边缘和所述后边缘垂直的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉德哈克里什南，
申请(专利权)人：颖飞公司，
类型：发明
国别省市：