用于光电组件的晶圆级封装的模制玻璃盖制造技术

本发明专利技术提供了一种光电组件，该光学组件包括用于支持多个相互连接的光学和电气元件的基底20(通常为硅或玻璃)。密封材料层22被设置成勾勒基底的限定周边区域的轮廓。模制玻璃盖10被设置在基底上并与基底结合，其中模制玻璃盖被配置为产生与基底的限定周边区域相匹配的占用区。模制玻璃盖的底表面包括与基底的密封材料层相接触的结合材料层，一旦接触，则产生结合组件。在一种形式中，提出了一种晶圆级组装工艺，其中多个光电组件被设置在硅晶圆上，且多个玻璃盖被模制在之后被结合到硅晶圆的单片玻璃上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于光电组件的晶圆级封装的模制玻璃盖相关申请的交叉引用本申请要求2011年10月19日提交的美国临时申请61/548，974的优先权，且以引用方式并入本文。
本公开一般涉及光电组件的晶圆级封装，具体地，涉及在制造过程中模制玻璃盖的利用。
技术介绍
许多类型的光电模块包括多个需要相对于彼此精确放置的单独的光学和电气元件。硅(或玻璃)载体基底(有时被称为中介层)通常用作支持结构以固定元件的位置，且有时还可提供所选元件之间所需的电气或光学信号路径。当元件被组装到中介层上时，可能需要进行主动光学对准来确保维持光学信号路径的完整性。在大多数情况下，这些光电模块被构建为单个单元，且因此，在逐个单元基础上执行主动光学对准的需求是昂贵且费时的。实际上，随着对光电模块的需求持续增加，单个单元组装方法已成为问题。晶圆级封装被认为是一种更有效且划算的方法，其中2012年5月3日提交的序列号为13/463，408的我们的共同未决申请中公开了一种晶圆级封装的示例性布置且以通过引用方式结合于此。在我们的共同未决申请中，硅晶圆被用作在其上安装或集成多个光电模块的所有元件的“平台”(即中介层)，其中硅中介层的顶表面用作限定单独的光学元件之间的光学信号路径的参考平面。使用单个硅晶圆作为大量单独模块的平台允许晶圆级组装工艺在相对较短的时间段内高效地组装大量模块。一些现有技术布置描述了使用玻璃中介层来代替硅晶圆中介层，同时保留同时组装多个光电模块的能力。参见，例如，由授权给V.V.Sundaram并于2012年5月3日公开的美国专利公开2012/0106117，其公开了基于玻璃中介层的三维互连结构。在大多数情况下，“盖子”需要被放置并附连到填充的中介层元件上。在示例性的现有技术布置中，盖子被形成为两个独立的零部件，即附连到中介层顶表面上的“侧壁”部分，和结合到侧壁部分上的平坦的“顶”部。侧壁的高度通常由设置在中介层上的元件所需的空间，以及用于将侧壁结合到中介层上的粘结材料层限定。在其他情况下，侧壁由在中介层上形成的“边缘”与在盖子上形成的“边缘”的组合限定，其中两个边缘稍后连接以形成侧壁。迄今为止，制造设置有边缘的盖子被认为是昂贵的并且需要对玻璃板进行机械加工。这种消减技术是昂贵的并且不适于晶圆级组装工艺。附图说明包括在本公开中并构成本公开的一部分的附图图示说明本专利技术的各种实施例。在附图中：图1是光电模块组件的等距视图，示出了根据本专利技术可用于封装组件的模制玻璃盖；图2是图1的布置的视图，其中模制玻璃盖被适当安装在光电模块上；图3是根据本专利技术形成的示例性模制玻璃盖的等距视图；图4是图3的盖子的视图，在此例中涂覆抗反射材料；图5示出了可以用于晶圆级加工以同时产生多个模制玻璃盖的示例性玻璃基底；图6是图5的基底的一部分的放大视图，示出了在每个单独的管芯位置内形成的模制部件；以及图7(a)-(c)示出了根据本专利技术用于形成模制玻璃基底以包括多个玻璃盖的一组示例性步骤。具体实施方式概述提供了一种光电组件，其包括用于支持多个相互连接的光学和电气元件的基底(通常为硅或玻璃)。密封材料层被设置成勾勒基底的限定周边区域的轮廓。模制玻璃盖被设置在基底上并与基底结合，其中模制玻璃盖被配置为产生与基底的限定周边区域相匹配的占用区。模制玻璃盖的底表面包括与基底的密封材料层相接触的结合材料层，一旦接触，则产生结合组件。在一种形式中，提出了一种晶圆级组装工艺，其中多个光电组件被设置在硅(或玻璃)晶圆上并且多个玻璃盖被模制在之后被结合到硅晶圆的单片玻璃上。示例实施例以下详细描述参照附图。在任何可能的情况下，附图和以下描述中使用相同的参考数字以指代相同或相似的元件。尽管本专利技术的实施例被描述，但是修改、改写和其他实施方式也是可能的。例如，可以对附图中所示的元件进行替换、添加，或修改，并且本文所述的方法可以通过对所公开的方法进行替换、重新排序，或添加阶段进行修改。此外，以下详细描述并不限制本专利技术。相反，本专利技术的正确范围由所附权利要求限定。图1是光电模块组件的等距视图，示出了根据本专利技术的可用于封装组件的模制玻璃盖10。在这种情况下，光电模块包括被设置成填充中介层(载体)基底20的多个光学和电气元件，其中中介层20可包括硅或玻璃材料。可使用各种众所周知的方法将光学和电气元件适当地固定到中介层20上的各自的开口/位置处。特别是，可以使用环氧基、共晶结合或其他布置可以被用来将元件永久地附接到其各自的位置上。应当理解的是，可能需要建立适当的温度等级以确保在其他潜在高温后处理操作过程中接合处的稳定性。密封层22被示为围绕中介层20的周界形成。此密封层，其可包括玻璃粉材料、金锡(AuSn)焊料，或任何其它合适的材料，用于将模制玻璃盖10结合到填充的中介层20上。如图1所示，玻璃模制盖10被配置为沿着由密封层22的图案引导的中介层20的外周。另外，盖子10的底表面12被涂覆一种或多种特定材料以与密封层22结合并形成光电模块的不透水封装。在一个实施例中，表面12上可以涂覆钛、铜和金的多层布置。在图1所示的特定实施例中，模制玻璃盖10被特别配置为还包括开口30，其允许光学输入和输出信号进入封装的光电模块。如图2所示，例如，开口30用于允许光学连接器40插入。在这种情况下，玻璃盖10的侧壁14可能需要进行额外加工(诸如，抛光和/或蚀刻)以产生通过此障碍物传送由设置在中介层20上的光学元件接收的光学信号所需的“光学级”表面。有时，此玻璃盖10的侧壁14被称为“光学窗口”。图2是图1的布置的视图，其中模制玻璃盖合适地安装在光电模块上。中介层20本身被示为设置在电路基底50(有时称为“有机基底”)上，其中球栅阵列(BGA)形式的电气互连体52设置在基底50的下面，并用来提供与电信号及电源(未示出)的接触。图2还示出光学连接器40，其设置在盖子10的开口30中且定位在中介层20的顶表面上。在此特定实施例中，纤维阵列元件42被附接到光学连接器40且用于支持光学信号的传输。为了将光学信号从中介层20上的光学元件传输到光学连接器40，优选的是模制玻璃盖10的侧壁部分14是光学平滑的，且限制散射和其他类型的光学信号损失(有时称为“光学级”表面)。图3是根据本专利技术形成的示例性模制玻璃盖的等距视图。在此，图3示出光学级侧壁部14的位置。正如下面将要讨论的，模制玻璃盖10可由呈现出低熔化温度的任何合适的玻璃材料形成，从而允许玻璃被“软化”并被模制。硼硅酸盐玻璃是一种示例性类型的玻璃，其可用于形成根据本专利技术的模制玻璃盖。然后，在模制过程之后，可以加工(例如，抛光和/或蚀刻)侧壁光学窗口部14，以产生光学级表面。在大多数情况下，希望控制封装在盖10内的元件和各种外部元件之间的光学信号的进入/输出。参照图2，准许的光学信号路径是沿着光学连接器40。在一些实施例中，模制玻璃盖10的外表面16涂覆抗反射(AR)材料，以防止杂散的光学信号干扰光电模块的操作。氟化镁是一种众所周知的可用于实现此目的的AR涂覆材料。图4是图3的盖子的视图，在此情况下涂覆抗反射材料。特别是，图4示出模制玻璃盖10，如图3所示，但在此例中，还包括被涂敷以覆盖模制玻璃盖10的外表面16的AR涂层18，除了侧壁部分14-被限定为光学窗口的区域之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电组件，包括：支持多个相互连接的光学和电气元件的基底，所述基底包括被设置成勾勒其顶表面的限定区域的轮廓的密封材料层；以及被设置在所述基底上并与所述基底结合的模制玻璃盖，所述模制玻璃盖被配置为产生与所述基底的限定区域相匹配的占用区，且在底表面上包括结合材料层，一旦将所述模制玻璃盖放置在所述基底上，则该结合材料层与所述密封材料层相接触产生结合组件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.19 US 61/548,974;2012.10.19 US 13/656,5281.一种光电组件，包括：支持多个相互连接的光学和电气元件的基底，所述基底包括被设置成勾勒其顶表面的限定区域的轮廓的密封材料层；以及被设置在所述基底上并与所述基底结合的模制玻璃盖，所述模制玻璃盖被配置为产生与所述基底的限定区域相匹配的占用区，且在底表面上包括结合材料层，一旦将所述模制玻璃盖放置在所述基底上，则该结合材料层与所述密封材料层相接触产生结合组件；其中所述模制玻璃盖具有侧壁，且所述侧壁的外表面与内表面相对并且平行，作为光学窗口的侧壁是光学平滑的；其中除了所述侧壁之外，所述模制玻璃盖被涂覆抗反射材料。2.如权利要求1所述的光电组件，其中所述抗反射材料包括氟化镁。3.如权利要求1所述的光电组件，其中所述模制玻璃盖的预定侧壁部分被限定为在所述基底上的光学元件与外部光学元件之间提供光传输的光学窗口。4.如权利要求3所述的光电组件，其中除了所述光学窗口之外，所述模制玻璃盖的所有区域都被涂覆抗反射材料。5.如权利要求1所述的光电组件，其中所述基底上的所述密封材料层包括金锡焊接材料。6.如权利要求5所述的光电组件，其中所述模制玻璃盖上的所述结合材料层包括产生与金锡焊接材料的焊接密封的金属化合物。7.如权利要求6所述的光电组件，其中所述金属化合物包括钛、铜和金。8.如权利要求1所述的光电组件，其中所述基底包括硅基底。9.如权利要求1所述的光电组件，其中所述基底包括玻璃基底。10.一种晶圆级光电组件，包括：在独立的管芯位置填充有多个光电模块的硅晶圆，其中独立的密封层被配置成围绕每个单个的光电模块；以及玻璃基底，该玻璃基底被模制成包括在独立的管芯位置的多个盖封装，每个盖封装包括在其顶表面上的结合材料，使得当所述玻璃基底被倒转并附接至硅晶圆时，所述盖封装结合材料接触相关联的密封层，在其间产生结合并且形成多个封装的光电模块；其中所述盖封装具有侧壁，且所述侧壁的外表面与内表面相对并且平行，作为光学窗口的侧壁是光学平滑的；其中除了所述侧壁之外，所述玻璃基底被涂覆抗反射材料。11.如权利要求10所述的晶圆级光电组件，其中每个盖封装被配置成包括沿其一部分的光学窗口。12.一种制造光电组件的模制玻璃盖的方法，包括：将包括玻璃材料的基底加热至产生软化的基底的温度，其中所述软化的...

【专利技术属性】
技术研发人员：基绍·德塞，拉文德·卡齐鲁，威普库马·帕特尔，拜平·达玛，卡尔潘都·夏斯特里，索哈姆·帕塔克，
申请(专利权)人：思科技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US