光传输线和多芯光波导的保持器制造技术

一种光传输线的保持器包括：绝缘基体，该绝缘基体由安装面、相对面和多个侧面来确定，该安装面设置成安装光学装置芯片，该相对面与安装面相对，而该多个侧面连接于安装面和相对面之间，一个侧面为互连件面，且提供有保持套筒，该保持套筒穿透于安装面和相对面之间，以便保持光传输线，该保持套筒确定了在安装面上的开口；电互连件，这些电互连件从在安装面上的各开口附近延伸至互连件面上；以及导热通道，这些导热通道与电互连件交替布置，并从安装面延伸至互连件面上，在互连件面上，各导热通道的长度大于电互连件的长度。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光传输线的保持器以及一种用于多芯光波导的保持器。
技术介绍
近来，光通信技术和光传输工艺已经广泛采用，其中，信号通过载体波传输，该载体波通过强度调制或相位调制等而进行调制。为了便于该光传输，需要光学半导体模块，用于通过高精度位置控制技术来使光传输线(例如光纤束)与光学装置芯片进行光耦合，该光学半导体模块集成了多个光学半导体元件例如发光元件和/或光检测元件。在光学半导体模块中传输的光信号为高速，元件的发光区域和光接收区域的尺寸必须减小，因为发光元件和光检测元件的寄生电容不能忽视。例如，基于GaAs的针形光电二极管的光接收面的直径减小至大约50-60μm，以便获得超过10Gbps范围的响应。通过该较小光接收区域，光耦合效率降低，因为由多模光纤发射的光束膨胀成大于光检测元件的光接收表面的直径。光耦合效率的减小降低了防噪音性能，并引起信号不能传播足够远的问题。而且，为了能充分容忍以排列结构集成于光学装置芯片中的光学半导体元件相对于光纤的相应芯的相对位置移动，透镜插入光通路中。不过，透镜的插入增加了包装部件的数目，这使得位置的控制越来越困难，且包装成本将升高。这时，为了降低包装成本，已经研究和开发了称为“对接接头”的直接光耦合结构，其中，通过在不使用透镜的情况下将光纤布置成靠近光学装置芯片以便使光纤对着光学装置芯片，从而使光直接耦合至光纤中。在直接光耦合结构中，因为由光学半导体元件发射的光或由光纤发射的光通过具有基本均匀折射率(例如空气)和/或折射率匹配材料(没有波导特征)的插入介质(intervening medium)而传播，发射的光束在插入介质中膨胀。因此，光的、到达与光纤的目标波导区域(芯)或光检测元件的目标有效区域不同的另一区域的相关部分增加，从而降低了光耦合效率，这降低了防噪音性能。此外，不同种类的噪音(例如串扰噪音)随着杂散光的增加而增加，并且可能在信号传输中引起负面影响。因此，光纤布置成越来越靠近光学装置芯片的结构变得很重要，以便使光纤发射的光不到达除目标区域之外的其它区域。例如，由多模光纤发射的光在空气中形成大约12度的发散角，该光的数值孔径(NA)＝0.21，直径为50μm。因此，从光纤至光学装置芯片的距离必须靠近至几十μm。因此，提出了也称为“光纤套圈(optical fiber ferrule)”的保持器，该保持器设置成将光纤保持在形成于保持器中的套筒内，这样，多个电互连件直接形成于保持器的主表面上。保持器使光学装置芯片安装在主表面上，且该保持器容纳多个光纤，这样，光纤的端面对着光学装置芯片的相应有效区域(发射/接收区域)。通过光纤套圈，发射/接收元件可以装配成非常靠近光纤的端面。且因为光学半导体元件可以利用光纤的位置作为参考位置而直接装配在光纤套圈上，因此，提供的包装件可以有沿横向方向的很高精度，防止部件数目增加，且适于低成本的包装，使用普通的倒装片(flip chip)包装。此外，通过使用树脂作为保持器的基质材料，光纤套圈的制造成本能够显著降低。且通过使电互连件形成为从主表面(在该主表面中切出多个用于光纤的套筒的开口)直至侧表面，从而实现平面的垂直转变，这样，光纤延伸的方向与光纤套圈的安装面平行，从而防止光纤垂直于安装面延伸的结构。不过，根据现有技术的结构，用于在发射/接收元件中产生的热量的导热通道只是用于信号输出的电互连件，尽管通过向空气中散热能够获得热流。特别是，当光纤套圈的基质材料由树脂制成时，很难保证热传递，因为保持器的基质材料的散热性非常差。因此，需要采取措施，例如安装从外部至光学装置芯片(光学半导体元件包含在该光学装置芯片中)背面的导热通道，这增加了制造成本。且在“光学半导体装置排列”(其中，多个光学半导体元件集成在光学装置芯片中)的情况下，该问题变得严重。因为包含光学半导体元件的半导体基质(半导体芯片)由相对较低热阻的材料制成，集成在单个光学装置芯片中的各光学半导体元件热干涉，且易受相邻光学半导体元件的标记密度(mark density)(占空系数(duty factor))和/或工作电流的变化的影响。很难在各光学半导体元件中添加外部导热通道来防止在光学半导体元件之间的热干涉。这样，在电互连件直接形成于保持器的主表面上且光学装置芯片的有效区域(发射/接收区域)布置成对着主表面上的光纤以便与光纤直接耦合的结构中，作为用于在光学半导体元件中产生的热量的导热通道，只能够使电互连件用于信号提取和将热量发散到空气中。不过，因为延伸电互连件的长度将增加与该互连件相关的电容、电感和/或电阻，从而降低了光纤套圈的性能，因此不能使互连件的长度延长至所需的最小长度。因此，不能期望得到充分的散热效果。特别是，当保持器(光纤套圈)由树脂制成时，很难保证热传递，因为保持器基质材料的散热非常差。将外部导热通道安装在光学装置芯片(光学半导体元件包含在该光学装置芯片中)的背面上等技术可以用于保证热传递，但是将导热通道安装在背面上将增加制造成本。对于多个光学半导体元件集成在单个光学装置芯片中的光学半导体装置排列，该问题变得严重。因为其中包含有光学半导体元件的半导体基质(半导体芯片)的热阻相对较低，整体集成于光学装置芯片中的各光学半导体元件相互热干涉，并易受相邻光学半导体元件的标记密度和/或工作电流的变化的影响。
技术实现思路
考虑到这些情况，本专利技术的目的是提供一种保持器，该保持器便于直接和以较低成本地在光学装置芯片(多个光学半导体元件整体集成在该光学装置芯片中)和光传输线之间进行耦合，并抑制在光学半导体元件之间的热干涉。本专利技术的一个方面可以是光传输线的保持器，它包括绝缘基体，该绝缘基体由安装面、相对面和多个侧面来确定，该安装面设置成安装光学装置芯片，该相对面与安装面相对，而该多个侧面连接于安装面和相对面之间，一个侧面为互连件面，且提供有多个通孔，这些通孔穿透于安装面和相对面之间，以便保持多个光传输线，该通孔通过与安装面相交而确定了在安装面上的多个开口；多个电互连件，这些电互连件从在安装面上的各开口附近延伸至互连件面上；以及多个导热通道，这些导热通道与电互连件交替布置，并从安装面延伸至互连件面上，在互连件面上，各导热通道的长度大于电互连件的长度。本专利技术的另一方面可以是多芯光波导的保持器，它包括绝缘基体，该绝缘基体由安装面、相对面和多个侧面来确定，该安装面设置成安装光学装置芯片，该相对面与安装面相对，而该多个侧面连接于安装面和相对面之间，一个侧面为互连件面，且提供有通孔，该通孔穿透于安装面和相对面之间，以便保持多芯光波导，该通孔通过与安装面相交而确定了在安装面上的开口；多个电互连件，这些电互连件从在安装面上的开口附近延伸至互连件面上；以及多个导热通道，这些导热通道与电互连件交替布置，并从安装面延伸至互连件面上，在互连件面上，各导热通道的长度大于电互连件的长度。附图说明图1是表示本专利技术第一实施例的保持器的结构的示意鸟瞰图；图2是保持器沿图1中的平面S的剖视图；图3是表示保持在图1所示的第一实施例的保持器中的多个光纤的示意鸟瞰图；图4A是安装在本专利技术第一实施例的保持器上的光学装置芯片的示意鸟瞰图；图4B是解释热接头(导热凸块)和电接头(导电凸块)布置在本专利技术第一实施例的保持器上时的结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光传输线的保持器，包括：绝缘基体，该绝缘基体由安装面、相对面和多个侧面来确定，该安装面构造成用于安装光学装置芯片，该相对面与安装面相对，而该多个侧面连接于安装面和相对面之间，一个侧面为互连件面，且提供有多个通孔，这些通孔穿透于安 装面和相对面之间，以便保持多个光传输线，该通孔通过与安装面相交而确定了在安装面上的多个开口；多个电互连件，这些电互连件从在安装面上的开口的相应的附近处延伸至互连件面上；以及多个导热通道，这些导热通道与电互连件交替布置，并从安 装面延伸至互连件面上，在互连件面上，各导热通道的长度大于电互连件的长度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：滨崎浩史，古山英人，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]