借助于通孔的光学芯片封装制造技术

一种光学芯片（３２）或光学芯片（３２）与电子芯片（３８）的封装方法，其可用于两个芯片之间的紧密接合。该方法减小了寄生电容和电感，同时，当把一个冷却用的散热片连接到电子芯片上时，仍能提供畅通无阻的光学通路。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学芯片，尤其是涉及光学芯片封装。相关申请的交叉引用本申请依据USC119(e)(1)要求2001年6月29日申请的美国临时专利申请序号NO.60/312,578的优先权。本申请也是2001年6月29日申请的共同转让的美国专利申请序号NO.09/896,189，09/897,160，09/896,983，09/897,158和09/896,665的部分的继续。
技术介绍
如本文阐明，在图中的项被指定为格式#1-#2，其中#1是指图而#2是指图中的项。比如说，9-213表示图9中的213项。光电芯片能够提供庞大的光学带宽。然而，以光学方式发送或接收的数据需要以电气方式进出芯片。这样，电子I/O的容量必须足够大才能不产生数据流的不应有的瓶颈。给出一个单条电气线路传输速度的上限，对大容量I/O的需求通常是转变为芯片上的大量I/O键合区。然而，每个芯片放置许多电气I/O连接区的能力被尽可能紧密地放置I/O连接区的需要所抵消。通常，光学模块(包括一个或多个光学电子芯片)的用户或装有这些模块的组件的设计者喜欢这样配置模块，使得模块安装到电路板上而电气的I/O连接区垂直于光学的连接区。这样，使电气信号转过一个90°的弯头是可取的。而且，就光学或光学电子芯片连接到柔性电路的范围来说，按照典型的做法它们是采用引线键合技术来连接的。这种技术引入了不希望的寄生电容，其对于高频工作特别有害。既然这些模块的目标是使数据尽可能快地进出，最重要的就是确保每个电气连接区到芯片的速度能够支持可能的最高带宽(就是数据率)。使用了柔性电路来产生90°电气转弯使得电气进入通道垂直于光学接近进路本身，例如已在D.Pommerrenig，D.Enders，T.E.Meinhardt，所著的“Hybrid Silicon FocalPlane Developmentan Update”SPIE Vol 267，Staring Infrared Focal PlaneTechnology，(1981)at p.23一文所披露。这个参考文献说明一个把电缆焊接到光学芯片的背面做90°转弯的方法。图1所示为使用先有技术的方法产生的芯片。图中显示了一个检波器1-2，一个柔性芯片1-4，一个模块基板1-6和一个MUX芯片1-10。然而，这个方法也受上述同样问题的困扰，如图1中看出，就是提供光学接近进路阻止了冷却装置的进入通道。最近的试验按照同样的基本思路，但是用引线键合技术把电子芯片电气连接到柔性电路，如Agilent Technologies PONI-1 POSA封装，或用其他边缘连接金属化连接区，比如，梁式引线。然而所有上述方法都用了一个单边进入通道柔性电路。此外，因为先有技术中采用了引线键合，采用引线键合限制了电子芯片和柔性电路之间可能的电气连接区的数目(因为引线键合需要的电气附着面积大于使用倒装片连接技术时相应数目连接区的面积)。引线键合或其他从芯片引伸的金属连接区也具有大电容和电感，它们限制了芯片外连接的速度，也增加了相邻电气通道之间的电气串话和噪声。图2显示了一个光学器件可以放置在电子芯片顶部的柔性电路布置的例子。但是该配置仍然受到电子芯片外接引线的限制，仍然阻止到达无源面进行冷却的进入通道。在图2中显示一个任选的辅助芯片2-12，一个连到芯片的柔性连接2-14，一个电子芯片2-16和一个光学器件2-20。目前，没有办法封装一个光学芯片或带电子芯片的光学芯片(就是产生一个光学电子芯片)可以使得这两者之间密切连接，减少寄生电容和电感，在允许连接散热片到芯片进行冷却的同时提供畅通的光学接近进路。
技术实现思路
本专利技术包括一个把电气连接区和光学芯片或光学电子芯片集成到一起的方法。本方法不需要芯片外的电子接线或电气导线定向连接的方法。请注意，图2的先有技术的柔性电路出现在电子芯片的右侧。因此，有效附着一块帮助电子芯片冷却的散热片如果可能，但也很困难，因为它不可能放置在芯片的正面而不阻挡光学接近进路，而它又不可能放置在电子芯片的背面(在图2的芯片的右侧)因为柔性电路在阻挡着。根据本专利技术可获得的一个优势在于这个方法允许向密集的光电子芯片建立高密度，高速度的电气连接区，同时允许通向这些芯片的光学接近。其他可以得到的优势是提供上述高速连接的同时仍然考虑到边缘安装光学组件的方便的光学接近进路。有利的是，因为光学组件业界正趋向于用(或已经使用)柔性电路来把光学模块连接到电路插件板，我们的技术不“逆潮流”而动而是随着潮流以便为广大用户所接受。此外，本技术提供了多层排的形式把电子I/O键合区集成到光学电子芯片上的能力。还有，本技术允许多层排键合区甚至离开光学芯片或光学电子芯片的边缘。还有，本技术把电路到芯片的柔性连接上的寄生电容和电感降低到最小。此外，在柔性电路背面放置光学芯片或光学电子芯片的技术考虑到散热片的方便的进入通道而不阻挡或干扰光学路径，不管芯片是否包括顶面有源器件还是背面(也称底面)有源器件(也称底面有源器件)。本文所说的优势和特点只是可从代表性的实施例中得到的许多优势和特点中的少许一部分，而且仅用来帮助理解本专利技术的。应该理解它们不能被认为是对由权利要求界定的本专利技术的限定范围，或对权利要求的等效物的限定范围。举例来说，这些优势中的某些是互相矛盾的，因此它们不能同时出现在单个实施例中。相似地，某些优势适用于本专利技术的一个实施例，而不适用于其他实施例。这样，本特点和优势的摘要不应被认为在确定等效性方面是否定性的。本专利技术的另外的特点和优势将在下面的说明，从附图和权利要求中变得更加明显。附图说明图1显示根据先有技术方法的一个芯片和柔性电路；图2显示先有技术的柔性电路布置的一个例子；图3显示根据本专利技术的双面柔性电路例子的透视图；图4显示根据本专利技术原理的另一个实施例；图5A显示根据本专利技术中所用的带有通孔的双面柔性电路例子的一个顶视图；图5B显示图5A柔性电路的侧视图；图5C显示图5A柔性电路的一个替代变型的侧视图；图6用来说明先有技术使用的附着多个底面发射器件来形成一个集成光电芯片的方法；图7用来说明先有技术使用的附着多个底面发射器件来形成一个集成光电芯片的方法；图8用来显示一个带有放置在其厂家规定的位置的接触点键合区的单个光学器件和带有放置在其厂家规定的位置的接触点键合区的电子晶片的一部分；图9用来显示一个带有放置在其厂家规定的位置的接触点键合区的单个光学器件和带有放置在其厂家规定的位置的但每一个都未对准的接触点键合区的电子晶片的一部分；图10用简化的高层俯视方式来说明根据本专利技术的原理的方法的一个例子；图11和图12用来说明几个不同的接近进路的变型例子；图13用来说明光纤由衬衬底支撑的光学阵列；图14用来说明容纳了一个微透镜阵列的光学阵列；图15用来说明根据上述技术来产生光电芯片变型的工艺的一个例子；图16用来说明根据上述技术来产生光电芯片变型的工艺的一个例子；图17用来说明根据上述技术来产生光电芯片变型的工艺的一个例子；图18用来说明根据上述技术来产生光电芯片变型的工艺的一个例子；图19用来说明以相似于图15-17的方式来产生的另一个光学电子器件；图20用来说明可用于底面有源器件的工艺；图21A用来说明可用于顶面有源器件的工艺；图21B用来说本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学芯片的封装方法，该光学芯片和一个电子芯片混合来形成一个光学电子芯片，该方法包括：提供一个一种类型的柔性电路，该柔性电路具有一个第一表面和一个和第一表面相对的第二表面，具有界定一个通过柔性电路从第一表面到第二表面的开口的壁，该 开口位于平行于第一表面的平面；将一个光学电子芯片的正面键合到第二表面使得电子芯片定位到第一表面的第二表面一侧，和所有通向或来自光学电子芯片的光信号是通过第一表面经过开口发生，因此开口允许建立到达光学电子芯片的光学接近进路，光学电子芯 片的背面用以冷却。

【技术特征摘要】
US 2001-6-29 60/302,578;US 2001-6-29 09/896,189;US1.一种光学芯片的封装方法，该光学芯片和一个电子芯片混合来形成一个光学电子芯片，该方法包括提供一个一种类型的柔性电路，该柔性电路具有一个第一表面和一个和第一表面相对的第二表面，具有界定一个通过柔性电路从第一表面到第二表面的开口的壁，该开口位于平行于第一表面的平面；将一个光学电子芯片的正面键合到第二表面使得电子芯片定位到第一表面的第二表面一侧，和所有通向或来自光学电子芯片的光信号是通过第一表面经过开口发生，因此开口允许建立到达光学电子芯片的光学接近进路，光学电子芯片的背面用以冷却。2.如权利要求1所述的方法，进一步包括将一个散热片连接到所述光学电子芯片的背面以供冷却。3.如权利要求2所述的方法，进一步包括在连接散热片到芯片以供冷却以后保持到达光学电子芯片的无阻拦的光学接近进路。4.如权利1所述的方法，其特征在于，所述柔性电路进一步包括一个双面柔性电路，该双面柔性电路在第二表面上具有用于光学电子芯片的接触点，在第一表面上具有用于将所述柔性电路附着到另一个器件的接触点。6.如权利要求5所述的方法，进一步包括将用于电子芯片到柔性电路连接的寄生电容和电感减到最小。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述柔性电路包括一个折痕，所述方法进一步包括沿该折痕弯曲所述柔性电路。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述弯曲包括把所述柔性电路弯成一个直角弯头。9.一种封装方法，包括提供一个具有一个第一侧面和一个第二侧面的电路板，一个在第一侧面和第二侧面...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德斯泰克，
申请(专利权)人：美莎诺普有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]