封装的光电模块制造技术

芯片封装包括在芯片封装中彼此靠近的光学集成电路(诸如混合集成电路)和集成电路。集成电路包括调制数据、传送数据和使数据串行化/解串行化的电路，并且光学集成电路以非常高的带宽传送光学信号。此外，集成电路的前表面电耦合到插入件的顶表面，并且集成电路的顶表面电耦合到光学集成电路的前表面。此外，光学集成电路的底表面面向插入件的顶表面，并且光学集成电路的前表面光耦合到光纤插座，光纤插座继而光学地耦合到光纤连接器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】封装的光电模块专利技术人：HirenD.Thacker，AshokV.Krishnamoorthy，XuezheZhengandJohnE.Cunningham背景
本公开一般而言涉及容纳半导体芯片的芯片封装。更具体而言，本公开涉及包括具有相邻的有效载荷和光子芯片的插入件的混合集成芯片封装。
技术介绍
随着集成电路(IC)技术不断扩展到更小的关键尺寸，现有互连技术越来越难以提供合适的通信特性，诸如：高带宽、低功率、可靠性和低成本。工程师和研究人员正在研究各种互连技术来解决这些问题并且使得能够实现未来的高密度、高性能系统。作为正在进行研究的主题的、解决这些挑战的一种互连技术是光学通信。原则上，光学通信可以用于传送大量的数据。然而，尽管基于垂直腔表面发射激光器(VCSEL)和光纤的光子技术典型地是在系统的某些部分(诸如在机架之间以及在某些情况下在机架内的板之间)中传送适量数据的方便且经济的方案，但是经常难以对这些光子部件进行扩展以满足对未来芯片的输入/输出(I/O)接口的带宽、尺寸和功率要求。可替代地，基于硅光子器件的光学互连或光学链路是用于互连技术的有吸引力的候选者，因为它们可以容易地在光学集成电路上进行扩展。即使基于垂直腔表面发射激光器(VCSEL)的光学互连模块被集成在距离计算集成电路或有效载荷集成电路仅几厘米的主板上，也可能难以将光学集成电路与现有芯片封装中的常规集成电路集成。因此，所需要的是不遭受上述问题的芯片封装。
技术实现思路
本公开的一个实施例提供了芯片封装，该芯片封装包括集成电路，该集成电路具有带有第一集成电路连接器焊盘和第二集成电路连接器焊盘的前表面，其中集成电路调制数据、传送数据以及使数据串行化/解串行化。此外，芯片封装包括：第一集成电路电连接器，第一集成电路电连接器电耦合到第一集成电路连接器焊盘；以及插入件，该插入件具有底表面和面向集成电路的前表面的顶表面，该顶表面具有电耦合到第一集成电路电连接器的第一插入件连接器焊盘。此外，芯片封装包括：第二集成电路电连接器，第二集成电路电连接器电耦合到第二集成电路连接器焊盘；以及光学集成电路，该光学集成电路具有面向插入件的顶表面的底表面以及面向集成电路的前表面的顶表面，该顶表面具有电耦合到第二集成电路电连接器的第一光学集成电路连接器焊盘，其中光学集成电路传送光学信号。此外，芯片封装包括：光纤插座，该光纤插座具有第一表面和第二表面，其中第一表面机械地和光学地耦合到光学集成电路的顶表面；以及光纤连接器，该光纤连接器机械地和光学地耦合到光纤插座的第二表面。注意的是，光学集成电路可以包括在光学集成电路的底表面上的第二光学集成电路连接器焊盘，并且插入件可以包括在插入件的顶表面上的第二插入件连接器焊盘。此外，芯片封装可以包括电耦合到第二光学集成电路连接器焊盘和第二插入件连接器焊盘的光学集成电路电连接器。在一些实施例中，插入件包括由表面限定的空腔，并且光学集成电路至少部分地被包括在空腔中。此外，光纤插座可以包括在第一表面和第二表面中的至少一个上的透镜。此外，光纤插座可以包括：在第一表面上的、便于光纤插座与光学集成电路的顶表面之间的对准的第一对准特征件；以及在第二表面上的、便于光纤插座与光纤连接器之间的对准的第二对准特征件。此外，光纤连接器可以包括沿着垂直于插入件的平面的方向机械地和光学地耦合到光纤的垂直光纤连接器。可替代地，光纤连接器可以包括沿着插入件的平面中的方向机械地和光学地耦合到光纤的水平光纤连接器。注意的是，集成电路可以执行以下各项之一：发送数据、接收数据以及发送和接收数据。在第一集成电路发送数据的实施例中，芯片封装可以包括：第二集成电路，第二集成电路具有带有第三集成电路连接器焊盘和第四集成电路连接器焊盘的前表面，其中第二集成电路接收数据；第三集成电路电连接器，第三集成电路电连接器电耦合到第三集成电路连接器焊盘和插入件的顶表面上的第二插入件连接器焊盘；以及第四集成电路电连接器，第四集成电路电连接器电耦合到第四集成电路连接器焊盘和在光学集成电路的顶表面上的第二光学集成电路连接器焊盘。此外，除了光纤连接器之外，芯片封装可以兼容回流焊(solder-reflow)直到高达260℃的温度。在一些实施例中，芯片封装包括热耦合和电耦合到插入件的底表面的基板。插入件可以包括电耦合插入件的底表面和插入件的顶表面的穿通插入件的通孔(through-interposervia)。此外，可以使用绝缘体上硅(silicon-on-insulator)技术来实现光学集成电路。此外，插入件可以包括：有机材料、陶瓷、玻璃和/或半导体。另一个实施例提供了一种系统，该系统包括处理器、耦合到处理器的存储器以及该芯片封装。另一个实施例提供用于在集成电路和光学集成电路之间传送电信号的方法。在该方法的过程中，数字电信号从插入件的顶表面上的插入件连接焊盘耦合到集成电路的前表面上的第一集成电路连接器焊盘。然后，数字电信号被转换成模拟电信号。此外，模拟电信号从集成电路的前表面上的第二集成电路连接器焊盘耦合到光学集成电路的顶表面上的光学集成电路连接器焊盘。接下来，基于模拟电信号生成光学信号。此外，光学信号经由光纤插座和光纤连接器传送到光纤。提供本
技术实现思路
仅仅是为了示出一些示例性实施例，以便提供对本文所述主题的一些方面的基本理解。因此，将认识到的是，上述特征仅仅是示例，并且不应当被解释为以任何方式缩小本文所述的主题的范围或精神。本文所述的主题的其它特征、方面和优点将从以下具体实施方式、附图和权利要求中变得明显。附图说明图1是示出根据本公开的实施例的具有封装的光电模块(POEM)的芯片封装的侧视图的框图。图2是示出根据本公开的实施例的具有图1的POEM的多个实例的芯片封装的顶视图的框图。图3是示出根据本公开的实施例的具有POEM的芯片封装的顶视图的框图。图4是示出根据本公开的实施例的具有POEM的芯片封装的顶视图的框图。图5是示出根据本公开的实施例的具有POEM的芯片封装的侧视图的框图。图6是示出根据本公开的实施例的具有POEM的芯片封装的顶视图的框图。图7是示出根据本公开的实施例的包括芯片封装的系统的框图。图8是示出根据本公开的实施例的用于在集成电路和光学集成电路之间传送电信号的方法的流程图。注意的是，在整个附图中，相似的参考编号指代对应的部分。此外，同一部分的多个实例由通过破折号与实例编号分开的公共前缀指明。具体实施方式描述了芯片封装、包括芯片封装的系统以及用于在芯片封装中的集成电路和光学集成电路之间传送电信号的技术的实施例。该芯片封装包括在芯片封装中彼此靠近的光学集成电路(诸如混合集成电路)和集成电路。集成电路包括调制数据、传送数据和使数据串行化/解串行化的电路，并且光学集成电路以非常高的带宽传送光学信号。此外，集成电路的前表面电耦合到插入件的顶表面，并且集成电路的顶表面电耦合到光学集成电路的前表面。此外，光学集成电路的底表面面向插入件的顶表面，并且光学集成电路的前表面光学地耦合到光纤插座，该光纤插座继而光学地耦合到光纤连接器。与具有电互连的芯片封装相比，该芯片封装可以通过将光学集成电路与集成电路紧密集成而便于提高性能。具体而言，该芯片封装可以通过使用高迹线密度(high-tracedens本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种芯片封装，包括：集成电路，所述集成电路具有带有第一集成电路连接器焊盘和第二集成电路连接器焊盘的前表面，其中所述集成电路被配置为：调制数据、传送数据以及使数据串行化/解串行化；第一集成电路电连接器，所述第一集成电路电连接器电耦合到所述第一集成电路连接器焊盘；插入件，所述插入件具有底表面和面向所述集成电路的前表面的顶表面，该顶表面具有电耦合到所述第一集成电路电连接器的第一插入件连接器焊盘；第二集成电路电连接器，所述第二集成电路电连接器电耦合到所述第二集成电路连接器焊盘；光学集成电路，所述光学集成电路具有面向所述插入件的顶表面的底表面以及面向所述集成电路的前表面的顶表面，所述光学集成电路的顶表面具有电耦合到所述第二集成电路电连接器的第一光学集成电路连接器焊盘，其中所述光学集成电路被配置为传送光学信号；光纤插座，所述光纤插座具有第一表面和第二表面，其中所述第一表面机械地和光学地耦合到所述光学集成电路的顶表面；以及光纤连接器，所述光纤连接器机械地和光学地耦合到所述光纤插座的所述第二表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.26 US 14/605,6501.一种芯片封装，包括：集成电路，所述集成电路具有带有第一集成电路连接器焊盘和第二集成电路连接器焊盘的前表面，其中所述集成电路被配置为：调制数据、传送数据以及使数据串行化/解串行化；第一集成电路电连接器，所述第一集成电路电连接器电耦合到所述第一集成电路连接器焊盘；插入件，所述插入件具有底表面和面向所述集成电路的前表面的顶表面，该顶表面具有电耦合到所述第一集成电路电连接器的第一插入件连接器焊盘；第二集成电路电连接器，所述第二集成电路电连接器电耦合到所述第二集成电路连接器焊盘；光学集成电路，所述光学集成电路具有面向所述插入件的顶表面的底表面以及面向所述集成电路的前表面的顶表面，所述光学集成电路的顶表面具有电耦合到所述第二集成电路电连接器的第一光学集成电路连接器焊盘，其中所述光学集成电路被配置为传送光学信号；光纤插座，所述光纤插座具有第一表面和第二表面，其中所述第一表面机械地和光学地耦合到所述光学集成电路的顶表面；以及光纤连接器，所述光纤连接器机械地和光学地耦合到所述光纤插座的所述第二表面。2.如权利要求1所述的芯片封装，其中所述光学集成电路包括在所述光学集成电路的底表面上的第二光学集成电路连接器焊盘；其中所述插入件包括在所述插入件的顶表面上的第二插入件连接器焊盘；以及其中所述芯片封装还包括电耦合到所述第二光学集成电路连接器焊盘和所述第二插入件连接器焊盘的光学集成电路电连接器。3.如权利要求1或2所述的芯片封装，其中所述插入件包括由表面限定的空腔；以及其中所述光学集成电路至少部分地被包括在所述空腔中。4.如前述权利要求中任何一项所述的芯片封装，其中所述光纤插座包括在所述第一表面和所述第二表面中的至少一个表面上的透镜。5.如前述权利要求中任何一项所述的芯片封装，其中所述光纤插座包括在所述第一表面上的、便于所述光纤插座与所述光学集成电路的顶表面之间的对准的第一对准特征件；以及其中所述光纤插座包括在所述第二表面上的、便于所述光纤插座与所述光纤连接器之间的对准的第二对准特征件。6.如前述权利要求中任何一项所述的芯片封装，其中所述光纤连接器包括被配置为沿着垂直于所述插入件的平面的方向机械地和光学地耦合到光纤的垂直光纤连接器。7.如前述权利要求中任何一项所述的芯片封装，其中所述光纤连接器包括被配置为沿着所述插入件的平面中的方向机械地和光学地耦合到光纤的水平光纤连接器。8.如前述权利要求中任何一项所述的芯片封装，其中所述集成电路被配置为执行以下各项之一：发送数据、接收数据以及发送和接收数据。9.如前述权利要求中任何一项所述的芯片封装，其中第一集成电路被配置为发送数据；以及其中所述芯片封装包括：第二集成电路，所述第二集成电路具有带有第三集成电路连接器焊盘和第四集成电路连接器焊盘的前表面，其中所述第二集成电路被配置为接收数据；第三集成电路电连接器，所述第三集成电路电连接器电耦合到所述第三集成电路连接器焊盘和在所述插入件的顶表面上的第二插入件连接器焊盘；以及第四集成电路电连接器，所述第四集成电路电连接器电耦合到所述第四集成电路连接器焊盘和在所述光学集成电路的顶表面上的第二光学集成电路连接器焊盘。10.如前述权利要求中任何一项所述的芯片封装，其中所述芯片封装还包括热耦合和电耦合到所述插入件的底表面的基板。11.如权利要求10所述的芯片封装，其中所述插入件包括将所述插...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·D·塞科，A·V·克里什纳莫西，郑学哲，J·E·坎宁安，
申请(专利权)人：甲骨文国际公司，
类型：发明
国别省市：美国,US