一种光芯片封装结构与封装方法技术

本申请实施例公开了一种光芯片封装结构与封装方法，涉及封装技术，可用于光通信领域。本申请实施例提供的光芯片封装结构包括：光学窗片、光芯片和底部盖板；所述光芯片固定于所述光学窗片与所述底部盖板之间，所述光芯片包括第一区域和所述第二区域，所述第一区域包括所述光芯片的功能元件，所述光芯片的第二区域通过第一凸台与所述光学窗片连接；该封装结构利用第一凸台将光芯片与光学窗片进行贴装，既保留了光芯片所需要的活动空间，又为其增加了新的散热路径，提高了芯片的工作性能。提高了芯片的工作性能。提高了芯片的工作性能。

【技术实现步骤摘要】
一种光芯片封装结构与封装方法


[0001]本申请实施例涉及封装技术，尤其涉及一种光芯片封装结构与封装方法。

技术介绍

[0002]微电机系统(micro electro mechanical systems，MEMS)是由半导体材料和其他适于微加工的材料，构成可控的微电机系统结构，通常情况下可将电、机械、光等的传感器，执行器和信号取样等集成为一块芯片系统；由于其具有微型化、低功耗、高精度等优点而被广泛应用。MEMS微镜则是基于微纳加工工艺制作的一种光学器件，其工作原理为反射镜在微小驱动结构的作用力下，发生扭转或者变形，通过微镜一定角度的偏转从而改变光束的传播方向；可广泛应用于光通讯中的光交换、光谱分析仪器、光投影成像等领域。
[0003]MEMS芯片上在同一衬底上集成有多个可转动的MEMS微镜，并且芯片包含有多个平面线圈，平面线圈与外部磁铁相互作用产生洛伦兹力，并靠该洛伦兹力驱动MEMS微镜转动来接收光源。因此，在对MEMS芯片进行封装时，芯片悬空固定于光学窗口与外部磁铁中间，为保证芯片上的MEMS微镜可转动，芯片与光学窗口和外部磁铁之间都有预留空间。
[0004]由于上下器件之间的预留空间都为空气，空气的导热能力不如固体，因此不利于芯片散热，当芯片散热性能较差时，往往会导致芯片的损耗，芯片性能大大降低。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供了一种光芯片封装结构与封装方法，用于解决封装芯片过程中，芯片不能进行有效散热的问题。
[0006]本申请实施例第一方面提供了一种光芯片封装结构，包括：
[0007]在对光芯片进行封装时，可以将光芯片固定在光学窗片和底部盖板之间，并且可以将光学窗片作为基底，通过第一凸台将光芯片与光学窗片进行贴装；一般的，光芯片可以分为第一区域和第二区域，第一区域可能包含实现光芯片功能的功能元件，这些功能元件较为脆弱，且不能与光学窗片直接贴装，而第二区域则可以是光芯片上的可操作区域，可以通过凸台将第二区域与光学窗片进行连接，同时第一凸台用于导热，可以将光芯片产生的热量通过凸台传递至光学窗片上，再通过光学窗片进行散热。
[0008]在密封环境下，当光芯片的上下为空气时，空气由于导热能力差而变成保温层，严重影响光芯片的散热，导致光芯片不能正常工作；本申请实施例通过第一凸台将光芯片与光学窗片相连接，这样可以通过固体结构进行热量的传递，为光芯片增加了新的散热途径，提供了芯片的工作性能，同时光学窗片成为了光芯片的基底，使得封装结构更加紧凑。
[0009]基于本申请实施例的第一方面，本申请实施例还提供了第一方面的第一种实施方式：
[0010]由于光芯片的第一区域包括了功能元件，为整个芯片的核心区域，那么就可以在光芯片的第二区域上设置第一凸台，并且根据设置好的凸台来调整光学窗片的位置，在与第一凸台对应的光学窗片的位置上，设置附属结构；附属结构用来将第一凸台贴装在光学
窗片上，因此和第一凸台是一一对应的。
[0011]在光芯片的可操作区域设置第一凸台，并且通过第一凸台将光学窗片与第二区域连接，这样避免在光芯片的核心区域上进行加工操作，保证功能元件的基本功能并且减少光芯片在封装过程中的损耗，同时光学窗片将会覆盖在光芯片上，对光芯片上的功能元件起到保护作用。
[0012]基于本申请实施例的第一方面的第一种实施方式，本申请实施例还提供了第一方面的第二种实施方式：
[0013]与第一凸台连接的附属结构可以是金属化结构、粘合结构、焊接结构、导热胶或石墨烯。
[0014]金属化结构、粘合结构、焊接结构、导热胶或石墨烯都具有较强的导热能力，能快速传递热量，更有效的进行散热。
[0015]基于本申请实施例的第一方面至第一方面的第二种实施方式，本申请实施例还提供了第一方面的第三种实施方式：
[0016]在对光芯片进行封装时，光学窗片可以比整个光芯片的面积大，然后完全覆盖光芯片的顶部，也可以小于光芯片的面积，但是需要大于第一区域的面积，覆盖光芯片的第一区域，为光芯片上的功能元件提供光学窗口。
[0017]光学窗片的面积大于光芯片中第一区域的面积，可以使得光芯片的功能元件更好的接收光学信号，同时增大了光学窗片的可操作性区域，能够更加有效的保护光学芯片。
[0018]基于本申请实施例的第一方面的第一种实施方式至第一方面的第三种实施方式，本申请实施例还提供了第一方面的第四种实施方式：
[0019]当光芯片的顶部通过第一凸台与光学窗片进行连接后，光芯片的底部也可以通过第二凸台来与底部盖板连接，第二凸台设置在光芯片第二区域的底部，其组成结构可以参考第一凸台。
[0020]本申请实施例通过第二凸台将光芯片与底部盖板相连接，这样也可以通过第二凸台进行散热，将热量传递至底部盖板，增加了更多的散热途径，提供了芯片的工作性能，同时光学窗片、光芯片和底部盖板连接成一个完整的封装结构，该封装结构更加紧凑。
[0021]基于本申请实施例的第一方面的第四种实施方式，本申请实施例还提供了第一方面的第五种实施方式：
[0022]具体的，第一凸台和第二凸台可以相互对应，即在第二区域的一个位置上，顶部设置第一凸台，底部设置第二凸台。
[0023]基于本申请实施例的第一方面至第一方面的第五种实施方式，本申请实施例还提供了第一方面的第六种实施方式：
[0024]光芯片需要驱动结构来对其上的功能元件进行驱动，光芯片需要和外部的驱动结构一起封装，驱动结构可以驱动结构固定在光芯片和底部盖板之间，那么光芯片第二区域底部的第二凸台就需要先与驱动结构的顶部连接，然后驱动结构的底部再通过散热结构与底部盖板连接。
[0025]当光芯片通过第二凸台与驱动结构连接时，不仅为光芯片提供了一条底部的散热途径，同时第二凸台为光芯片保留了一定的活动空间，提高了光芯片工作的性能。
[0026]基于本申请实施例的第一方面的第六种实施方式，本申请实施例还提供了第一方
面的第七种实施方式：
[0027]驱动结构的底部通过散热结构与底部盖板连接，该散热结构可以包括涂覆导热凝脂(thermo electric cooler，TEC)；由于驱动结构需要将热量传递至底部盖板，再由底部盖板传递至外界环境，因此TEC的冷面需要连接驱动结构的底部，TEC的热面需要连接底部盖板，以便封装结构更有效的进行散热。
[0028]基于本申请实施例的第一方面至第一方面的第七种实施方式，本申请实施例还提供了第一方面的第八种实施方式：
[0029]底部盖板的底部还需要连接散热翅片，这样更有利于底部盖板的散热。
[0030]基于本申请实施例的第一方面的第一种实施方式至第一方面的第八种实施方式，本申请实施例还提供了第一方面的第九种实施方式：
[0031]第一凸台可以包括多个凸台结构，当光芯片的功能元件为单一元件时，凸台可以建立一个，也可以建立多个，均需建立在光芯片外侧，而功能元件为阵列型元件时，凸台的数量则可以为多个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光芯片封装结构，其特征在于，所述光芯片封装结构包括光学窗片、光芯片和底部盖板；所述光芯片固定于所述光学窗片与所述底部盖板之间，所述光芯片包括第一区域和第二区域，所述第一区域包括所述光芯片的功能元件，所述第二区域通过第一凸台与所述光学窗片连接，其中，所述第一凸台用于导热。2.根据权利要求1所述的光芯片封装结构，其特征在于，所述第一凸台设置于所述第二区域的顶部并与所述光学窗片的附属结构连接，所述附属结构与所述第一凸台一一对应。3.根据权利要求2所述的光芯片封装结构，其特征在于，所述附属结构包括金属化结构、粘合结构、焊接结构、导热胶或石墨烯。4.根据权利要求1-3任一项所述的光芯片封装结构，其特征在于，所述光学窗片的面积大于所述第一区域，所述光学窗片用于覆盖所述光芯片的所述第一区域。5.根据权利要求2-4任一项所述的光芯片封装结构，其特征在于，所述第二区域的底部通过第二凸台与所述底部盖板连接。6.根据权利要求5所述的光芯片封装结构，其特征在于，所述第一凸台和所述第二凸台与所述第二区域连接的位置相对应。7.根据权利要求1-6任一项所述的光芯片封装结构，其特征在于，所述光芯片封装结构还包括驱动结构，所述驱动结构固定于所述光芯片和所述底部盖板之间，所述第二区域的底部通过所述第二凸台与所述驱动结构的顶部连接，所述驱动结构的底部通过散热结构与所述底部盖板连接。8.根据权利要求7所述的光芯片封装结构，其特征在于，所述散热结构为涂覆导热凝脂(TEC)；其中，所述TEC的冷面连接所述驱动结构的底部，所述TEC的热面连接所述底部盖板。9.根据权利要求1-8所述的光芯片封装结构，其特征在于，所述底部盖板的底部连接有散热翅片，所述散热翅片用于为所述底部盖板散热。10.根据权利要求2-9任一项所述的光芯片封装结构，其特征在于，所述第一凸台包括多个凸台结构；当所述功能元件为单一元件时，所述第一凸台设置于所述功能元件外侧，当所述功能元件为阵列型元件时，所述第一凸台设置于所述阵列型元件之间或外侧。11.根据权利要求6至10任一项所述的光芯片封装结构，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明，褚朝军，徐景辉，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：