内封装型光电模块制造技术

本公开提供一种内封装型光电模块

【技术实现步骤摘要】
内封装型光电模块
[0001]分案说明
[0002]本申请是于
2021
年
06
月
04
日提交的申请号为
202110626668.7、
名称为“内封装型光电模块”的中国专利技术专利申请的分案申请
。


[0003]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内封装型光电模块
、
以及具有该内封装型光电模块的光电系统，该内封装型光电模块组装有多个子模块，每个子模块被配置为包含基于硅光子平台的光电收发器的多信道光引擎
。

技术介绍

[0004]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
。
[0005]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
。
[0006]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)。
[0007]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
。
[0008]为了缩短电子器件之间
(
例如，从调制器驱动器
/TIA
到数字信号处理器
DSP)
或电子器件
(
驱动器
/TIA)
与光子器件
(
例如
CDR
和
PAM4 ASIC)
之间的常规引线键合的互连长度，人们开始在
Si
光子管芯中使用硅通孔
(TSV)
和硅中介层工艺取代引线键合并进行互连
。
随着硅
TSV
制造工艺的进步，用于制造硅光子部件，并且将有源部件集成到晶圆级组件和老化测试中，在单个模块基板上组装多个光引擎的内封装型光电模块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
(reach)、
中范围
、
短范围或超短范围互连开关
。

技术实现思路

[0009]本专利技术涉及光通信技术
。
更具体地，本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种光引擎，包括：第一基板
(2300A)
，具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述第一基板包括在所述第一表面与所述第二表面之间延伸的第一直通基板通孔
TSV
，并且还包括安装在所述第二表面上的第一集成电路，所述第一集成电路被连接到所述第一
TSV
；以及硅光子基板
(100)
，与所述第一基板分离并且具有第三表面和与所述第三表面相对的第四表面，所述第四表面面对所述第一基板的所述第一表面，所述硅光子基板包括第二直通基板通孔
TSV
，所述第二
TSV
在所述第三表面与所述第四表面之间延伸并且连接到所述第一基板的所述第一
TSV
，所述硅光子基板还包括安装在所述第三表面上并且连接到所述第二
TSV
的多个光学器件和多个集成电路器件，其中所述多个光学器件包括多个激光芯片
(110)
，并且其中所述多个集成电路器件包括多个激光驱动器
(150)
以及经由所述第二
TSV
耦合到所述激光芯片的多个跨阻放大器
(140)
，所述第一
TSV
和所述第二
TSV
设置在所述第一基板和所述硅光子基板上，并且被配置为集成在所述硅光子基板上的所述多个光学器件和所述多个集成电路器件，以最小化安装在所述第一基板上的所述第一集成电路与安装在所述硅光子基板上的所述多个光学器件和所述多个集成电路器件之间的电连接的相应长度
。2.
根据权利要求1所述的光引擎，还包括安装在所述第一基板的所述第一表面上的多个数字信号处理器
DSP(2030,2030
’
)
，所述
DSP
通过所述第一
TSV
和所述第二
TSV
，经由穿过所述第一
TSV
和所述第二
TSV
的
、
在安装在所述硅光子基板上的所述多个光学器件和所述多个集成电路器件与安装在所述第一基板上的所述多个数字信号处理器之间的电连接，而被耦合到所述多个激光芯片和所述多个集成电路器件
。3.
根据权利要求1所述的光引擎，还包括微控制器
(2040)
，所述微控制器安装在所述第一基板的所述第一表面上并且连接到所述第一
TSV
，所述微控制器被配置为通过从所述微控制器穿过所述第一
TSV
和所述第二
TSV
到所述多个光学器件和所述多个集成电路的电连接，来控制安装在所述硅光子基板上的所述多个光学器件和所述多个集成电路器件
。4.
一种集成电路组，包括：多个光引擎
(2000A
‑
2000D)
，所述多个光引擎中的每个光引擎包括：第一基板
(2300A
‑
2300D)
，所述第一基板具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述第一基板包括在所述第一表面与所述第二表面之间延伸的第一直通基板通孔
TSV
，并且还包括安装在所述第二表面上的第一集成电路，所述第一集成电路被连接到所述第一
TSV
，以及硅光子基板
(100)
，所述硅光子基板具有第三表面和与所述第三表面相对的第四表面，所述第四表面面对所述第一基板的所述第一表面，所述硅光子基板包括第二直通基板通孔
TSV
，所述第二
TSV

【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：