具有中介件参照物的焊料对准光学插座及其组装方法技术

本公开涉及具有中介件参照物的焊料对准光学插座及其组装方法。根据本公开描述了光电系统及其组装方法。光电系统的示例包括基底和耦接到基底的中介件，中介件包括安装在其上的一个或多个光发射器和一个或多个光电探测器。中介件被制作成具有一个或多个机械基准，机械基准相对于倒装芯片焊盘定位在中介件上，以将光发射器和光电检测器定位并耦接到中介件。光电系统还包括光学连接器和光学插座，光学插座包括与中介件的机械基准相应的一个或多个机械基准。光学插座被构造成当光学插座耦接到基底且光学连接器接收在光学插座内时将光学连接器与光发射器和光电探测器对准。当光学插座耦接到基底时，光学插座的机械基准接触中介件的相应机械基准。的相应机械基准。的相应机械基准。

【技术实现步骤摘要】
具有中介件参照物的焊料对准光学插座及其组装方法

技术介绍

[0001]光电通信(例如，使用光学信号传输电子数据)至少部分地作为对应用(诸如高性能计算系统、大容量数据存储服务器和网络设备)中的高带宽、高质量和低功耗数据传输的不断增长的需求的潜在解决方案变得越来越普遍。光电系统或设备(诸如具有多个电子、光学和光电部件的光子集成电路(photonic integrated circuit，PIC)可以被用于转换、传输或处理光学信号或电子数据。光学信号可以经由包括一个或多个光学连接器的各种传输介质从板到板、芯片到芯片、系统到系统、服务器到服务器、或设备到设备进行承载、传输或传播。
附图说明
[0002]在以下详细描述中并参考附图描述了某些示例，在附图中：
[0003]图1A示出了根据本公开的实施方式的光电系统的示例的截面视图；
[0004]图1B示出了图1A的光电系统的部分的俯视图，其中去除了光学连接器和光电系统的光学插座的部分，以避免模糊光电系统的某些特征；
[0005]图2A示出了根据本公开的实施方式的图1A的光电系统的中介件的顶部透视图；
[0006]图2B示出了图2A的中介件的俯视图；
[0007]图3A示出了根据本公开的实施方式的图1A的光电系统的插座的底部透视图；
[0008]图3B示出了图3A的中介件的仰视图，其中焊料被施用到中介件的焊盘上；
[0009]图4示出了根据本公开的实施方式的图1A的光电系统的基底的俯视图；以及
[0010]图5A至图5F示出了根据本公开的实施方式的将图1A至图1B的光电系统的部件组装在一起的步骤的示例序列的各种视图。
具体实施方式
[0011]一般而言，光电系统或设备包括一个或多个光学连接器，以在光电系统(例如，芯片、基底、封装件、管芯)之上或之外或同一基底上的芯片之间承载、传输或传播光学信号。光学连接器可能需要精确地模制的零件或部件，以在光电系统的某些部件(例如，光电部件和光学连接器的光学插芯)之间提供适当对准(例如，微米级对准或公差)。
[0012]这种精确零件的示例是被配置成接收光学插芯的光学插座，一个或多个光纤被组装到该光学插芯中，该一个或多个光纤又相对于(例如，设置在光电系统的基底上或基底内的)光电部件对准。光学插座典型地与光电部件精确地对准，并且随后接合到基底上，该基底可以包括或包含以下项的一个或多个：电子印刷电路板(electronic printed circuit board，PCB)或其他合适的电路板(例如，硅、有机材料、玻璃材料)、设置在电路板上面的基底层、硅中介件、或接合到电路板或基底层的顶部上的中介件的组合。由有机基底和Si中介件构成的多个堆叠层构成的更复杂的结构也是可能的。
[0013]典型地，光电系统包括一个或多个光电部件，诸如安装到中介件(例如，硅中介件)上的光电阵列(例如，光发射器或光电探测器)。中介件被耦接到其下的基底。包括如以上讨
论的光学插芯和光纤的光学连接器被配置成经由光学插座与中介件上的光电阵列对准(例如，光学地对准)。光学插座可以经由基底上的焊料焊盘和焊料回流过程对准并且耦接到基底。这典型地需要相对于光学插座上的导向销孔以高精度(例如，严格公差为大约2um或在大约2um以内)放置焊料。由于例如满足这种严格公差所需的精密制造装备、机器视觉对准的组装装备和安装时间，这种精确的组装要求导致组装成本增加。
[0014]根据本公开的实施方式，本文描述了一种改进的光电系统，该改进的光电系统消除或最小化了将焊料定位在光学插座上以便于相对于基底和中介件精确地定位光学插座(例如，使得接收在光学插座内的光学连接器与中介件上的光电阵列对准)所需的精度。相反地，如以下进一步详细描述的那样，通过将光学插座配准或定位成抵靠中介件上的精确蚀刻边缘(例如，机械基准)，可以增加(例如，高达并且包括30um或更大)可接受的焊料放置公差。进一步，通过使用中介件作为位置或地点参照物(例如，对于要安装在其上的光电阵列、基底和光学插座)，可以提高整体组装公差(例如，减小或削减一半)，使得与使用基底焊料焊盘作为参照物相比，可实现大约2.0RMS(均方根)的公差。因此，提高了放置精度和插座制造的简易性，这可以导致减少的组装时间和成本。
[0015]本文描述的光电系统包括基底和耦接到基底的中介件，中介件包括安装在其上的一个或多个光发射器和一个或多个光电探测器。中介件被制造成具有一个或多个机械基准。机械基准以倒装芯片焊盘为参照(例如，相对于倒装芯片定位在中介件上)，用于将光发射器和光电探测器定位和耦接到中介件。因此，当经由倒装芯片焊盘耦接到中介件时，光发射器和光电探测器相对于机械基准精确地定位在中介件上，如以下进一步详细描述的那样。光电系统还包括光学连接器，该光学连接器具有插芯和耦接到插芯的光纤。要耦接到基底的光学插座包括与中介件的机械基准相对应的一个或多个机械基准。光学插座被构造成当光学插座被耦接到基底并且光学连接器被接收在光学插座内时，将光学连接器与中介件上的发射器和光电探测器对准。当光学插座被耦接到基底时，光学插座的机械基准接触中介件的相应的机械基准。
[0016]焊料对准表面安装光学插座被用于相对于光发射器和光电探测器定位和对准光学连接器。光发射器和光电探测器是精确地对准的，并且经由倒装芯片焊盘安装到中介件。机械基准被制作在中介件上并且相对于倒装芯片焊盘精确地定位，并且因此相对于要被安装在其上的发射器和检测器的位置精确地定位。由于机械基准和倒装芯片焊盘经由光刻过程形成在中介件上，并且，经由干法或湿法蚀刻过程进一步形成机械基准，因此两者相对于彼此精确地定位在中介件上。因此，当光发射器和光电探测器经由倒装芯片焊盘安装在中介件上时，它们相对于其上的机械基准精确地进行参照(例如，安置)。例如，光发射器和光电探测器焊料自对准到中介件上的倒装芯片焊盘。
[0017]光学插座被制作成具有相对应的机械基准和焊料附着特征(例如，金属焊盘)以耦接到基底。在一些实施方式中，当光学插座经受焊料回流过程以将光学插座耦接到基底时，焊料中的表面张力将光学插座拉向中介件，直到光学插座机械基准接触相对应的中介件机械基准。在其他实施方式中，光学插座可以被(例如，由使用者或机器)定位在基底上，使得相对应的机械基准接触彼此。然后可以将光学插座粘附在基底上适当的位置。
[0018]本文所描述的系统和过程实现了光学插座与光发射器和光电探测器之间的精确定位或安置，使得当光学连接器插入到光学插座中时，光学连接器与光发射器和光电探测
器精确对准。本公开的实施方式提供了改进的光电系统或组装该光电系统的方法。这种改进的光电系统可以简化组装过程、去除或减少对精密组装装备的需求、能够使用大批量的自动化倒装芯片组装过程、减少组装时间和成本、或者提高整体组装公差。
[0019]图1A至图1B示出了根据本公开的光电设备或光电系统100的示例。光电系统100包括：基底102(例如，有机基底层)；中介件112(例如，硅中介件)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光电系统，包括：基底；中介件，所述中介件耦接到所述基底，所述中介件包括安装在其上的一个或多个光发射器和一个或多个光电探测器，所述中介件被制作成具有一个或多个机械基准，所述光发射器和光电探测器相对于所述机械基准的位置定位在所述中介件上；光学连接器，所述光学连接器包括插芯和耦接到所述插芯的光纤；光学插座，所述光学插座包括与所述中介件的所述机械基准相对应的一个或多个机械基准，所述光学插座被构造成接收所述光学连接器，所述光学插座被构造成当所述光学插座耦接到所述基底使得所述光学插座的所述机械基准接触所述中介件的相应的机械基准，并且所述光学连接器被接收在所述光学插座中时，将所述光学连接器与所述中介件上的所述发射器和所述光电探测器对准。2.根据权利要求1所述的光电系统，其中，所述光学插座经由焊料回流过程被焊接到所述基底。3.根据权利要求2所述的光电系统，其中，当所述光学插座在所述焊料回流过程之前被初始定位在所述基底上时，所述光学插座和所述中介件的相应的基准被间隔开100μm至200μm之间的间隙。4.根据权利要求2所述的光电系统，其中，在所述焊料回流过程期间，所述光学插座经由表面张力被拉向所述中介件，直到所述光学插座的所述机械基准接触所述中介件的相应的机械基准。5.根据权利要求4所述的光电系统，其中，当所述光学插座的所述机械基准接触所述中介件的相应的机械基准时，所述光学插座相对于所述中介件的运动停止。6.根据权利要求1所述的光电系统，其中，所述中介件的所述机械基准或所述插座的所述机械基准中的至少一者包括涂层或由低摩擦材料形成。7.根据权利要求1所述的光电系统，其中，所述基底包括内部焊盘的阵列和外部焊盘的阵列，所述外部焊盘的阵列围绕所述内部焊盘的阵列的周边延伸。8.根据权利要求7所述的光电系统，其中，所述中介件通过倒装芯片组装到所述基底的内部焊盘的阵列，并且其中，所述光学插座经由所述外部焊盘的阵列被焊接到所述基底，所述光学插座和所述中介件的相应的基准初始被间隙隔开，其中，在焊料回流过程期间，所述光学插座经由表面张力被拉向所述中介件，直到所述光学插座的所述机械基准接触所述中介件的相应的机械基准，使得被接收在所述光学插座内的所述光学连接器与所述中介件上的所述发射器和所述光电探测器对准。9.根据权利要求8所述的光电系统，其中，所述中介件包括在所述中介件的顶侧上的倒装芯片焊盘，所述一个或多个光发射器和一个或多个光电探测器经由所述倒装芯片焊盘安装到所述中介件。10.根据权利要求9所述的光电系统，其中，所述中介件的机械基准和所述倒装芯片焊盘经由光刻过程形成，并且所述机械基准经由蚀刻过程进一步形成，使得所述机械基准相对于所述倒装芯片焊盘精确地对准，并且所述一个或多个光发射器和一个或多个光电探测器在安装到所述中介件之后相对于所述机械基准精确地对准。11.一种组装光电系统的方法，所述方法包括：
提供基底；将中介...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：慧与发展有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：