具有倒装芯片衬底安装的光电子系统技术方案

本发明专利技术涉及具有倒装芯片衬底安装的光电子系统。一种光电子系统包含系统衬底、透镜、桥接装置以及安装于所述系统衬底中的腔中的光电子芯片。可为另一芯片、透镜块或插入件的所述桥接装置以倒装芯片定向安装到所述光电子芯片，且提供与所述系统衬底的信号导体的电互连。

【技术实现步骤摘要】
具有倒装芯片衬底安装的光电子系统
本专利技术涉及光电子系统，且更特定来说涉及具有倒装芯片衬底安装的光电子系统。
技术介绍
在光通信系统中，通常必须将光纤耦合到光电子发射器、接收器或收发器系统，且又将所述光电子系统耦合到例如切换系统或处理系统等外部电子系统。可通过使收发器或其它光电子系统模块化来促进这些连接。模块化的光电子收发器系统包含例如激光器等光电子光源和例如光电二极管等光电子光接收器，且还可包含与所述激光器和光电二极管相关联的电子电路。举例来说，可包含驱动器电路以用于响应于从外部电子系统接收到的电子信号而驱动激光器。可包含接收器电路以用于处理由光电二极管产生的信号且将输出信号提供到外部电子系统。还通常包含一个或一个以上透镜。在光电子收发器模块中，光源、光接收器或收发器(光电子装置)通常安装在例如印刷电路板(PCB)等衬底上，且通过线接合而电连接到PCB上的垫。然而，线接合存在缺点，包含寄生效应和容易受到可影响数据传送速度的噪声的影响。所谓的“倒装芯片”安装是对线接合的已知替代方案。在倒装芯片安装中，在芯片制造工艺的最终晶片处理步骤期间在芯片(即，半导体裸片)的上表面上的导电垫上沉积焊料凸块。在芯片已与晶片分离(经由称为切块的工艺)之后，可通过将芯片反转或倒装，使得其上表面上的焊料凸块与衬底的上表面上的对应导电垫对准且接触，来在衬底上安装芯片。随后使用回流焊接工艺来将芯片的焊料凸块附接到衬底的导电垫。已经建议在光电子模块中采用倒装芯片安装，方法是将光电子装置安装在例如PCB等衬底的表面上处于PCB中的孔口上方，其中光电子装置的上表面面对PCB的上表面。在光电子装置的上表面上的焊料凸块与PCB的上表面上的导电垫之间形成电连接。在操作中，光信号可通过PCB中的孔口在光电子装置与PCB下方的外部系统之间传送。必须提供穿过PCB或类似衬底的孔口或其它光学路径存在着各种缺点。将需要在光电子系统中在不必提供穿过其上安装系统的光电子装置的PCB或其它衬底的光学信号路径的情况下采用倒装芯片安装。
技术实现思路
本专利技术的实施例涉及一种光电子系统，其包含系统衬底、透镜、桥接装置以及安装于所述系统衬底中的腔中的光电子芯片。可为例如另一芯片(例如，激光驱动器芯片、信号接收器芯片或类似芯片，本文统称为处理芯片)或具有电迹线的透镜块的桥接装置以相对于光电子芯片的倒装芯片定向安装。在示范性实施例中，系统衬底具有大体上平面衬底上表面和大体上平面衬底下表面。衬底下表面具有衬底下部电触点的阵列。衬底上表面具有衬底电导体，包含衬底上部电触点的阵列。光电子芯片具有光电子芯片衬底，其上形成至少一个光信号源、至少一个光信号检测器或光信号源与检测器两者的组合。与此些结构相关联的光信号被传送通过光电子芯片上表面上的区。光电子芯片具有通过其传送光信号的大体上平面光电子芯片上表面，以及由光电子芯片衬底的下表面界定的大体上平面光电子芯片下表面。光电子芯片上表面还具有以与芯片衬底上表面大体上共面的定向而安置的光电子芯片电触点的阵列。可为例如另一芯片(例如，激光驱动器芯片、信号接收器芯片或类似芯片，本文统称为处理芯片)或具有电迹线的透镜块的桥接装置安置于透镜与光电子芯片上表面之间。桥接装置具有大体上平面桥接装置上表面和大体上平面桥接装置下表面。桥接装置下表面具有与衬底上部电触点的阵列的至少一部分接触的第一装置电触点阵列。桥接装置下表面还具有与光电子芯片电触点的阵列的至少一部分接触的第二装置电触点阵列。因此，桥接装置电桥接系统衬底与光电子芯片。在示范性实施例中，光电子系统的操作方法包含:通过光电子芯片上表面且通过透镜传送光信号；在外部电子装置与衬底下表面上的衬底下部电触点的阵列之间传送电信号；在所述桥接装置的下表面上的第一装置电触点阵列与衬底上部电触点的阵列之间传送电信号；以及在所述桥接装置的所述下表面上的第二装置电触点阵列与以与系统衬底上表面大体上共面的定向而安置于光电子芯片上表面上的光电子芯片电触点的阵列的至少一部分之间传送电信号。所属领域的技术人员在检视以下附图和详细描述后将明了其它系统、方法、特征和优点。希望所有此类额外系统、方法、特征和优点包含在本描述内、说明书的范围内，且由所附权利要求书保护。【附图说明】参考附图可更好地理解本专利技术。图中的组件不一定是按比例的，而是强调清楚地说明本专利技术的原理。图1是根据本专利技术的示范性实施例的光电子系统的透视图。图2是沿着图1的线2-2截取的截面图。图3是说明制作图1的光电子系统的示范性方法中的第一步骤的透视图。图4是说明制作图1的光电子系统的示范性方法中的第二步骤的透视图。图5是说明制作图1的光电子系统的示范性方法中的第三步骤的透视图。图6是说明制作图1的光电子系统的示范性方法中的第四步骤的透视图。图7是说明制作图1的光电子系统的示范性方法中的第五步骤的透视图。图8是说明制作图1的光电子系统的示范性方法中的第六步骤的透视图。图9是说明制作图1的光电子系统的示范性方法中的第七步骤的透视图。图10是根据本专利技术的另一示范性实施例的光电子系统的透视图。图11是沿着图10的线11-11截取的截面图。图12是说明制作图10的光电子系统的示范性方法中的第一步骤的透视图。图13是说明制作图10的光电子系统的示范性方法中的第二步骤的透视图。图14是说明制作图10的光电子系统的示范性方法中的第三步骤的透视图。图15是说明制作图10的光电子系统的示范性方法中的第四步骤的透视图。图16是说明制作图10的光电子系统的示范性方法中的第五步骤的透视图。图17是根据本专利技术的再一示范性实施例的光电子系统的透视图。图18是沿着图17的线18-18截取的截面图。图19是说明制作图17的光电子系统的示范性方法中的第一步骤的透视图。图20是说明制作图17的光电子系统的示范性方法中的第二步骤的透视图。图21是说明制作图17的光电子系统的示范性方法中的第三步骤的透视图。图22是说明制作图17的光电子系统的示范性方法中的第四步骤的透视图。图23是根据本专利技术的又一示范性实施例的光电子系统的透视图。图24是沿着图23的线24_24截取的截面图。图25是说明制作图23的光电子系统的示范性方法中的第一步骤的透视图。图26是说明制作图23的光电子系统的示范性方法中的第二步骤的透视图。图27是说明制作图23的光电子系统的示范性方法中的第三步骤的透视图。图28是说明制作图23的光电子系统的示范性方法中的第四步骤的透视图。【具体实施方式】如图1到2中所说明，在本专利技术的说明性或示范性实施例中，光电子系统10包含系统衬底12、光电子芯片14、散热器16、透镜18以及处理芯片20。系统衬底12的下表面具有衬底下部电触点22的阵列(图2)，例如球栅阵列(BGA)，以促进光电子系统10到外部系统的印刷电路板(未图示)的表面的电安装。光电子芯片14包含一个或一个以上光信号源，例如激光器。然而，在其它实施例中，此光电子芯片可替代地包含一个或一个以上光信号检测器，例如光电二极管，或者可包含光信号源光信号检测器两者的组合。光信号源的实例是垂直腔表面发射激光器(VCSEL)。如此项技术中众所周知的，VCSEL芯片包含分层半导体结构或光学区，其是使用光刻或类似技术在例如砷化镓等芯片本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电子系统，其包括：系统衬底，其具有大体上平面的衬底上表面和大体上平面的衬底下表面，所述衬底下表面具有衬底下部电触点阵列，所述衬底上表面具有衬底电导体和将所述衬底电导体的至少一部分互连的衬底上部电触点阵列，所述衬底具有从所述衬底上表面延伸到所述衬底的内部的腔；光电子芯片，其安装于所述腔中，所述光电子芯片包括光电子芯片衬底，所述光电子芯片衬底上形成有用于发射光信号的光信号源和用于接收光信号的光信号检测器中的至少一者，光电子芯片具有大体上平面的光电子芯片上表面和大体上平面的光电子芯片下表面，所述光电子芯片下表面由所述光电子芯片衬底的下表面界定，所述光电子芯片具有经配置以用于将光信号传送穿过所述光电子芯片上表面的至少一个光学区，所述光电子芯片上表面进一步具有以与所述衬底上表面大体上共面的定向而安置的光电子芯片电触点阵列；透镜，其与所述至少一个光学区光学对准；以及桥接装置，其安置于所述透镜与所述光电子芯片上表面之间，所述桥接装置具有大体上平面的桥接装置上表面和大体上平面的桥接装置下表面，所述桥接装置下表面具有与所述衬底上部电触点阵列的至少一部分接触的第一装置电触点阵列，所述桥接装置下表面进一步具有与所述光电子芯片电触点阵列的至少一部分接触的第二装置电触点阵列，所述桥接装置进而电桥接所述衬底和所述光电子芯片。...

【技术特征摘要】
2012.08.08 US 13/569,3641.一种光电子系统，其包括: 系统衬底，其具有大体上平面的衬底上表面和大体上平面的衬底下表面，所述衬底下表面具有衬底下部电触点阵列，所述衬底上表面具有衬底电导体和将所述衬底电导体的至少一部分互连的衬底上部电触点阵列，所述衬底具有从所述衬底上表面延伸到所述衬底的内部的腔； 光电子芯片，其安装于所述腔中，所述光电子芯片包括光电子芯片衬底，所述光电子芯片衬底上形成有用于发射光信号的光信号源和用于接收光信号的光信号检测器中的至少一者，光电子芯片具有大体上平面的光电子芯片上表面和大体上平面的光电子芯片下表面，所述光电子芯片下表面由所述光电子芯片衬底的下表面界定，所述光电子芯片具有经配置以用于将光信号传送穿过所述光电子芯片上表面的至少一个光学区，所述光电子芯片上表面进一步具有以与所述衬底上表面大体上共面的定向而安置的光电子芯片电触点阵列； 透镜，其与所述至少一个光学区光学对准；以及 桥接装置，其安置于所述透镜与所述光电子芯片上表面之间，所述桥接装置具有大体上平面的桥接装置上表面和大体上平面的桥接装置下表面，所述桥接装置下表面具有与所述衬底上部电触点阵列的至少一部分接触的第一装置电触点阵列，所述桥接装置下表面进一步具有与所述光电子芯片电触点阵列的至少一部分接触的第二装置电触点阵列，所述桥接装置进而电桥接所述衬底和所述光电子芯片。2.根据权利要求1所述的光电子系统，其中所述系统衬底包括有机印刷电路板材料。3.根据权利要求2所述的光电子系统，其进一步包括与所述光电子芯片下表面和所述系统衬底在所述衬底腔内的表面热接触的散热器。4.根据权利要求3所述的光电子系统，其中所述系统衬底包括导热陶瓷材料。5.根据权利要求4所述的光电子系统，其中所述导热陶瓷材料包括氮化铝。6.根据权利要求2所述的光电子系统，其中所述透镜形成于透镜块的下表面上，且所述桥接装置安置于所述光电子芯片与所述透镜块之间。7.根据权利要求2所述的光电子系统，其中所述桥接装置包括处理芯片，所述处理芯片具有电耦合到所述光信号源的信号驱动器和电耦合到光信号接收器的信号接收器中的至少一者。8.根据权利要求7所述的光电子系统，其进一步包括热耦合到所述衬底上表面和所述桥接装置上表面的散热片。9.根据权利要求8所述的光电子系统，其中所述散热片经由具有散热器下表面和散热器上表面的散热器而热耦合到所述桥接装置上表面，所述散热器下表面与所述桥接装置上表面热接触，所述散热器上表面与所述散热片热接触。10.根据权利要求9所述的光电子系统，其中所述透镜形成于透镜块的下表面上，且所述透镜块至少部分地安装在所述散热片上。11.根据权利要求1所述的光电子系统，其中所述系统衬底包括导热陶瓷材料。12.根据权利要求11所述的光电子系...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟伊·苏，达·库·王，
申请(专利权)人：安华高科技通用IP新加坡公司，
类型：发明
国别省市：