硅光组件及硅光组件的封装方法技术

本发明专利技术提供了一种硅光组件及硅光组件的封装方法。硅光组件包括：电路板；硅光芯片，设置在电路板上，硅光芯片包括基板、设置在基板上的探测器和调制器、与调制器连接的光源接口以及位于基板的背离电路板的一侧的封装层，封装层与基板密封连接并围设成用于容置探测器和调制器的密封腔；光源结构，位于硅光芯片的一侧且设置在电路板上，光源结构与光源接口对应设置，光源结构包括激光器和位于激光器的出光侧的第一透镜，第一透镜和激光器同轴封装。本发明专利技术的技术方案解决了现有技术中的硅光组件存在的低成本和高稳定性无法兼得的问题。件存在的低成本和高稳定性无法兼得的问题。件存在的低成本和高稳定性无法兼得的问题。

【技术实现步骤摘要】
硅光组件及硅光组件的封装方法


[0001]本专利技术涉及硅光模块
，具体而言，涉及一种硅光组件及硅光组件的封装方法。

技术介绍

[0002]近些年来，服务器、交换机等设备在数据存储中心的广泛使用促进了互联网和智能终端的快速应用，极大地推动了以高速路由器、超级计算和存储为核心的高性能集群计算中心和数据中心系统的发展。飞速发展的高性能集群计算中心和数据中心对设备互连的数据传输提出了新的要求，因此具有高速长距离优势的基于高速光模块的光互连方案基本取代了基于同轴电缆的电互连方案，成为了数据中心内的最优选择。随着数据中心内部数据流量需求的不断提升，单个光模块的速率也在逐渐迭代升级，因此，高速光模块产品目前也正在进行从100G到400G的演进。
[0003]目前，400G光模块产品主要都为基于各个分立芯片器件如激光器，探测器，跨阻放大器，透镜等的自由空间耦合封装结构。对于光模块的整体封装，又分为气密封装和非气密封装两种方式。气密封装能够有效防止水汽中氢氧键与光模块内部各个器件表面悬挂键结合导致的非辐射复合，进而提升光模块整体的稳定性和寿命，但这样的气密封装会大大提高高速光模块的成本。因此，目前电信级应用的低成本光模块均选择牺牲一部分稳定性和寿命的非气密封装结构，这样的非气密封装光模块内部光学元器件如激光器等在使用时容易与水汽反应形成氧化膜，进而导致非辐射复合产生热量，热量大量累积后会使得光模块内部元器件的工作温度升高，影响光模块整体工作的稳定性，甚至可能导致光模块提前损坏。因此，在目前400G光模块封装结构中，还存在低成本和高稳定性无法兼得的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种硅光组件及硅光组件的封装方法，以解决现有技术中的硅光组件存在的低成本和高稳定性无法兼得的问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种硅光组件，包括：电路板；硅光芯片，设置在电路板上，硅光芯片包括基板、设置在基板上的探测器和调制器、与调制器连接的光源接口以及位于基板的背离电路板的一侧的封装层，封装层与基板密封连接并围设成用于容置探测器和调制器的密封腔；光源结构，位于硅光芯片的一侧且设置在电路板上，光源结构与光源接口对应设置，光源结构包括激光器和位于激光器的出光侧的第一透镜，第一透镜和激光器同轴封装。
[0006]进一步地，硅光组件还包括设置在电路板上且用于与电源连接的控制芯片，硅光芯片还包括与控制芯片电连接的背光探测器，调制器的至少一侧设有背光探测器，背光探测器用于检测硅光芯片内的背向散射光。
[0007]进一步地，调制器的朝向光源接口的一侧设有背光探测器，背光探测器与调制器的光输入通道连接，且背光探测器位于密封腔内；或者，硅光芯片包括多个调制器、与多个
调制器对应设置的多个背光探测器和一个控制芯片，多个背光探测器均与一个控制芯片电连接。
[0008]进一步地，硅光组件包括具有多个光纤输入口和多个光纤输出口的光纤连接器，硅光芯片包括：多个调制器，用于将电信号转换为光信号；多个探测器，用于将光信号转换为电信号，多个调制器分别与多个光纤输入口对准封装，多个探测器分别与多个光纤输出口对准封装。
[0009]进一步地，硅光组件包括两个光源结构，硅光芯片包括与两个光源结构对应设置的两个分束器，两个光源结构发出的光束分别经两个分束器分束后射入多个调制器。
[0010]进一步地，硅光组件还包括与两个光源结构对应设置的两个第二透镜，第二透镜用于对光源结构发出的光束进行汇聚。
[0011]进一步地，硅光组件还包括设置在电路板上且位于硅光芯片的一侧的驱动芯片和跨阻放大器，驱动芯片与调制器电连接，跨阻放大器与探测器电连接。
[0012]进一步地，硅光组件还包括设置在电路板上的数字信号处理器，驱动芯片和跨阻放大器均与数字信号处理器电连接。
[0013]进一步地，硅光组件还包括管壳，管壳包括壳体和与壳体连接的盖板，壳体具有容置腔、与容置腔连通的第一开口和第二开口，盖板可开闭地设置在第一开口处，电路板盖设在第二开口处并与壳体连接，硅光芯片、光源结构、驱动芯片以及跨阻放大器均贴片封装在容置腔内。
[0014]进一步地，壳体还包括设置在第二开口处的隔板，隔板将第二开口分隔成第一避让槽和第二避让槽，第一避让槽用于避让硅光芯片、驱动芯片以及跨阻放大器，第二避让槽用于避让光源结构。
[0015]根据本专利技术的另一方面，本专利技术提供了一种硅光组件的封装方法，封装方法对上述的硅光组件进行封装，包括：对硅光芯片进行镀膜处理，以形成封装层的镀膜步骤；采用同轴封装的方式对激光器和第一透镜进行封装，以形成光源结构的同轴封装步骤；将镀膜后的硅光芯片和光源结构贴片封装在电路板上的第一贴片封装步骤。
[0016]进一步地，在第一贴片封装步骤之后，封装方法还包括将管壳与电路板连接的管壳安装步骤。
[0017]进一步地，在镀膜步骤和同轴封装步骤之后，封装方法还包括将驱动芯片和跨阻放大器贴片封装在电路板上的第二贴片封装步骤。
[0018]进一步地，在管壳安装步骤之后，封装方法还包括将两个第二透镜与两个光源结构进行对准并将两个第二透镜粘接在壳体上的步骤。
[0019]进一步地，在管壳安装步骤之后，将多个调制器分别与光纤连接器的多个光纤输入口对准封装，并将多个探测器分别与光纤连接器的多个光纤输出口对准封装的对准封装步骤。
[0020]应用本专利技术的技术方案，通过设置封装层以及使封装层与基板密封连接，可以实现硅光芯片的整体防水汽的目的，并且第一透镜和激光器选择低成本同轴封装的封装方式来实现光源结构的低成本气密封装，相对于传统非气密封装或高成本气密封封装的硅光组件而言，本实施例的硅光组件对易损坏的光源结构进行了低成本同轴气密封装，对高集成度的硅光芯片进行隔绝水汽的气密封性封装，这样，在硅光组件成本提升较小的情况下能
够大大提升硅光组件的稳定性，从而能够使硅光组件低成本和高稳定性兼得。
附图说明
[0021]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0022]图1示出了本专利技术的实施例的硅光组件的结构示意图；
[0023]图2示出了图1的硅光组件的局部放大图；
[0024]图3示出了图1的硅光组件的背光探测器与控制芯片连接的结构示意图；
[0025]图4示出了图1的硅光组件的原理图；
[0026]图5示出了图1的硅光组件的管壳的分解结构示意图；
[0027]图6示出了本专利技术的实施例的硅光组件的封装方法的一个流程示意图；以及
[0028]图7示出了本专利技术的实施例的硅光组件的封装方法的另一个流程示意图。
[0029]其中，上述附图包括以下附图标记：
[0030]10、电路板；20、硅光芯片；21、基板；22、探测器；23、调制器；24、背光探测器；25、分束器；26、采样电阻；30本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅光组件，其特征在于，包括：电路板(10)；硅光芯片(20)，设置在所述电路板(10)上，所述硅光芯片(20)包括基板(21)、设置在所述基板(21)上的探测器(22)和调制器(23)、与所述调制器(23)连接的光源接口以及位于所述基板(21)的背离所述电路板(10)的一侧的封装层，所述封装层与所述基板(21)密封连接并围设成用于容置所述探测器(22)和所述调制器(23)的密封腔；光源结构(30)，位于所述硅光芯片(20)的一侧且设置在所述电路板(10)上，所述光源结构(30)与所述光源接口对应设置，所述光源结构(30)包括激光器和位于所述激光器的出光侧的第一透镜，所述第一透镜和所述激光器同轴封装。2.根据权利要求1所述的硅光组件，其特征在于，所述硅光组件还包括设置在所述电路板(10)上且用于与电源连接的控制芯片(40)，所述硅光芯片(20)还包括与所述控制芯片(40)电连接的背光探测器(24)，所述调制器(23)的至少一侧设有所述背光探测器(24)，所述背光探测器(24)用于检测所述硅光芯片(20)内的背向散射光。3.根据权利要求2所述的硅光组件，其特征在于，所述调制器(23)的朝向所述光源接口的一侧设有所述背光探测器(24)，所述背光探测器(24)与所述调制器(23)的光输入通道连接，且所述背光探测器(24)位于所述密封腔内；或者，所述硅光芯片(20)包括多个所述调制器(23)、与多个所述调制器(23)对应设置的多个所述背光探测器(24)和一个所述控制芯片(40)，多个所述背光探测器(24)均与一个所述控制芯片(40)电连接。4.根据权利要求1至3中任一项所述的硅光组件，其特征在于，所述硅光组件包括具有多个光纤输入口和多个光纤输出口的光纤连接器(50)，所述硅光芯片(20)包括：多个调制器(23)，用于将电信号转换为光信号；多个探测器(22)，用于将光信号转换为电信号，多个所述调制器(23)分别与多个所述光纤输入口对准封装，多个所述探测器(22)分别与多个所述光纤输出口对准封装。5.根据权利要求4所述的硅光组件，其特征在于，所述硅光组件包括两个所述光源结构(30)，所述硅光芯片(20)包括与两个所述光源结构(30)对应设置的两个分束器(25)，两个所述光源结构(30)发出的光束分别经两个所述分束器(25)分束后射入多个所述调制器(23)。6.根据权利要求5所述的硅光组件，其特征在于，所述硅光组件还包括与两个所述光源结构(30)对应设置的两个第二透镜(31)，所述第二透镜(31)用于对所述光源结构(30)发出的光束进行汇聚。7.根据权利要求1至3中任一项所述的硅光组件，其特征在于，所述硅光组件还包括设置在所述电路板(10)上且位于所述硅光芯片(20)的一侧的驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：王健，梁益泽，沈一春，揭水平，谭祖炜，张伟，符小东，
申请(专利权)人：华中科技大学中天通信技术有限公司江苏中天科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：