【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种多功能自维持主机装置、应用以及基于光子集成电路(pic)的相关双向光学子组件(bosa)，该多功能自维持主机装置配置为用于光子集成电路和/或相关芯片组系统封装，该应用涉及发射和/或收集用于预处理或后处理的光。所述主机装置的应用包括光子集成电路(pics)和集成电路(ic)共同封装、任意方向的多个芯片组的主机以及任意方向的多光纤的光学对准，通过直接耦合或通过利用装置中的空腔的透镜对准。本专利技术还涉及一种基于pic的bosa，bosa包括主机装置，其中，主机装置配置为提供高精度的pic和ic共同封装，包括但不限于通过v型槽微结构的方式提供带有光电器件的光纤阵列的光学对准，同时包括热电管理和电互连。因此，本专利技术涉及一种用于集成电路封装的主机平台，该主机平台设有双向光学对准、电互连和热管理的功能。
技术介绍
1、近来，行业趋势强烈青睐数据通信和电信可插拔收发器模块的高密度、低功耗和低成本应用的概念。因此，高性能紧凑型光学收发器的设计面临着各种挑战。在对更高数据比特率的持续竞争中，下一代无源光网络对光学收发器提出了更高的标准。而且，多通道光学器件(例如波分复用网络)的增长趋势需要精确的低损耗高弹性电光封装。这一事实意味着所提出的解决方案对广阔的电信市场具有盈利能力。
2、因此，为了开发满足当前标准和需求的器件，pic和相关封装中更高水平的集成和小型化(hli&m)至关重要。该问题已经被认为是商业相关集成光子器件开发中最重要的瓶颈。克服这个问题将是显著减少生产该集成光子器件所需材料量和相关生产成本
3、例如，用于光纤无源对准的最常见的几何形状是基板上的v型槽，如美国国家半导体公司的美国专利号为us7031576b2、名称为“用于无源对准光纤的带连接器的硅工作台”并且公开于2006年4月18日的基板上的v型槽，和费思泰克科技有限公司的美国专利号为us6888989b1、名称为“带v型槽芯片和安装座的iber阵列”并且公开于2005年5月3日的基板上的v型槽。前者通过引用并入本文，前者讨论了带连接器的硅工作台，该带连接器的硅工作台具有形成在工作台中的凹槽以容纳光纤，并且与包括有凹陷区域的套圈一起将有助于无源对准。然而，后者的非晶聚合物材料的模制支座配置为具有通道，该通道用于对准一个具有少量v型槽的硅芯片。光纤被两个这样的模制支座牢固地夹在中间，硅芯片彼此相对以在其间对准光纤。
4、思科科技有限公司的申请号为us20190285813a1、名称为“使用无源v型槽结构的光纤与芯片对准”并且公开于2019年9月19日的美国专利，该专利的全部内容通过引用并入本文，该专利试图通过提供一种基板来解决上述挑战，该基板包括多个布置在预定深度的波导、多个光纤和在其中形成有凹槽的盖构件。
5、在最近的chiralphotonics公司的申请号为wo2020077285a1、名称为“无源对准光耦合器阵列”并且公开于2020年4月16日的国际专利中也解决了通过采用光耦合器阵列进行光纤的无源对准，其中，细长光学元件具有耦合器外壳结构和至少一个嵌入所述外壳结构中的纵向波导，用于将例如多根光纤耦合到至少一个光学器件。根据该现有技术文献，所述装置可以用于将进出多个多芯多模光纤的光无源耦合至pic器件。
6、尽管该
最近取得了进展，但现有技术在揭示涉及多功能柔性加工晶圆的解决方案方面相当有限，多功能柔性加工晶圆将配置为克服高通量密集pic封装问题所固有的问题。
7、因此，开发一种允许与多个芯片组进行各种光电连接的装置，根据芯片组的方向、形状和尺寸(水平的和竖直的)保持灵活性，以在广泛的应用(特别是光子集成电路(pics))中得到使用是非常有益和有必要的。
8、在增加器件功能和速度的需求的推动下，由于ic器件必须尽可能靠近pic有源元件，电耦合成为pic封装的主要挑战之一，以最大限度地提高信号完整性和高频性能。一种在ic器件和pic之间从直流(dc)域到射频(rf)域提供电气布线灵活性的装置，在单个主机中将在减少芯片占用空间和电连接间距并且不损害高频性能方面发挥关键作用。
9、此外，与ic领域相反，在pic封装中，热管理也面临着严峻的挑战。将pic的温度精确保持在某个值至关重要，尤其是在紧密波长相依系统中。本专利技术的特征还在于热敏电阻，该热敏电阻参与热管理并且在pic封装中发挥重要作用。
技术实现思路
1、在第一方面，本专利技术涉及一种用于光子集成电路和/或相关芯片组系统封装的多功能自维持主机装置，包括：
2、加工晶圆(1)；
3、至少一个空腔(2)，空腔(2)嵌入在加工晶圆(1)的顶表面上，其中，空腔(2)被配置成容纳由芯片组(9)和光学透镜(15)组成的组中的至少一个；
4、至少一个v型槽(3)，v型槽(3)形成于加工晶圆(1)的顶表面上或基台(10)中；
5、其中，基台(10)附着到加工晶圆(1)中的凹槽；
6、其中，所述v型槽从所述加工晶圆(1)的边缘或所述基台(10)的边缘向空腔(2)延伸；和
7、其中，所述v型槽(3)配置为容纳至少一个输入/输出光纤(7)，并且将所述输入/输出光纤(7)与芯片组光学端面(8)光学对准。
8、在第二方面，本专利技术涉及一种基于光子集成电路的双向光学子组件，双向光学子组件包括用于光子集成电路和/或相关芯片组系统封装的多功能自维持主机装置，其中，主机装置包括：
9、加工晶圆(1)；
10、至少一个空腔(2)，空腔(2)嵌入在加工晶圆(1)的顶表面上，其中，空腔(2)被配置成容纳由芯片组(9)和光学透镜(15)组成的组中的至少一个；
11、至少一个v型槽(3)，v型槽(3)形成于加工晶圆(1)的顶表面上或基台(10)中；其中，基台(10)附着到加工晶圆(1)中的凹槽；
12、其中，所述v型槽从所述加工晶圆(1)的边缘或所述基台(10)的边缘向空腔(2)延伸；
13、其中，所述v型槽(3)配置为容纳至少一个输入/输出光纤(7)，并且将所述输入/输出光纤(7)与芯片组光学端面(8)光学对准；
14、基于光子集成电路的双向光学子组件还包括由固定在所述主机装置的空腔(2)上的芯片组(9)和光学透镜(15)组成的组中的至少一个；
15、基于光子集成电路的双向光学子组件还包括至少一个连接至所述主机装置的v型槽(3)的输入/输出光纤(7)；和
16、基于光子集成电路的双向光学子组件还包括芯片组光学端面本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多功能自维持主机装置，所述多功能自维持主机装置用于光子集成电路和/或相关芯片组系统封装，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的多功能自维持主机装置，其特征在于，包括多个所述空腔(2)，所述空腔(2)嵌入在所述加工晶圆(1)的顶表面上，其中，每个所述空腔(2)配置为容纳由所述芯片组(9)和所述光学透镜(15)组成的组中的至少一个，并且所述空腔(2)以任意方向穿过所述加工晶圆(1)设置。
3.根据前一权利要求所述的多功能自维持主机装置，其特征在于，多个所述空腔(2)纵向地穿过所述加工晶圆(1)设置，形成至少一排所述空腔(2)。
4.根据权利要求2或3所述的多功能自维持主机装置，其特征在于，多个所述空腔(2)横向地穿过所述加工晶圆(1)设置，形成至少一列所述空腔(2)。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的多功能自维持主机装置，其特征在于，多个所述空腔(2)相对于所述V型槽(3)的延伸部成锐角布置成一排。
6.根据前述权利要求中任一项所述的多功能自维持主机装置，其特征在于，包括温度传感器(5)，所述温度传感器(5
7.根据前述权利要求所述的多功能自维持主机装置，其特征在于，所述温度传感器(5)是热敏电阻。
8.根据前述权利要求所述的多功能自维持主机装置，其特征在于，所述温度传感器(5)为内置集成平面薄膜热敏电阻。
9.根据前述权利要求中任一项所述的多功能自维持主机装置，其特征在于，至少一个所述V型槽(3)相对于所述芯片组光学端面(8)的纵向延伸部成锐角设置。
10.根据前述权利要求中任一项所述的多功能自维持主机装置，其特征在于，包括嵌入在所述加工晶圆(1)上的电阻器(14)。
11.根据前述权利要求所述的多功能自维持主机装置，其特征在于，嵌入在所述加工晶圆(1)上的所述电阻器(14)是内置集成薄膜电阻器。
12.根据前述权利要求中任一项所述的多功能自维持主机装置，其特征在于，包括由嵌入在所述加工晶圆(1)上的直流线路(4)或射频线路(13)组成的组中的至少一个。
13.一种基于光子集成电路的双向光学子组件，其特征在于，包括用于光子集成电路和/或相关芯片组系统封装的多功能自维持主机装置，其中，所述主机装置包括：
14.根据前述权利要求所述的基于光子集成电路的双向光学子组件，其特征在于，所述主机装置包括多个所述空腔(2)，所述空腔(2)嵌入在所述加工晶圆(1)的顶表面上，其中，每个所述空腔(2)配置为容纳由所述芯片组(9)和所述光学透镜(15)组成的组中的至少一个，并且所述空腔(2)以任意方向穿过所述加工晶圆(1)设置。
15.根据前述权利要求所述的基于光子集成电路的双向光学子组件，其特征在于，多个所述空腔(2)在所述主机装置中纵向地穿过所述加工晶圆(1)设置，形成至少一排所述空腔(2)。
16.根据权利要求14至15中任一项所述的基于光子集成电路的双向光学子组件，其特征在于，多个所述空腔(2)在所述主机装置中横向地穿过所述加工晶圆(1)设置，形成至少一列所述空腔(2)。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的基于光子集成电路的双向光学子组件，其特征在于，多个所述空腔(2)相对于所述V型槽(3)的延伸部成锐角布置成一排。
18.根据权利要求13至17中任一项所述的基于光子集成电路的双向光学子组件，其特征在于，所述主机装置包括温度传感器(5)，所述温度传感器(5)配置为用于感测基于所述光子集成电路的所述双向光学子组件的温度以用于热管理。
19.根据前述权利要求所述的基于光子集成电路的双向光学子组件，其特征在于，所述温度传感器(5)是热敏电阻，例如内置集成平面薄膜热敏电阻，其中，所述热敏电阻配置为对温度敏感的所述芯片组(9)进行热管理和温度控制。
20.根据权利要求13至19中任一项所述的基于光子集成电路的双向光学子组件，其特征在于，所述输入/输出光纤(7)或所述光学透镜(15)与所述芯片组光学端面(8)的连接采用边缘耦合的方式。
21.根据权利要求13至20中任一项所述的基于光子集成电路的双向光学子组件，其特征在于，包括嵌入在所述加工晶圆(1)上的电阻器(14)，其中，所述电阻器(14)配置为在基于所述光子集成电路的所述双向光学子组件中插入热流。
22.根据前述权利要求所述的基于光子集成电路的双向光学子组件，其特征在于，所述电阻器(14)是内置集成薄膜电阻器。
23.根据权利要求13至22中任一项所述的基于光子集成电路的双...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种多功能自维持主机装置，所述多功能自维持主机装置用于光子集成电路和/或相关芯片组系统封装，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的多功能自维持主机装置，其特征在于，包括多个所述空腔(2)，所述空腔(2)嵌入在所述加工晶圆(1)的顶表面上，其中，每个所述空腔(2)配置为容纳由所述芯片组(9)和所述光学透镜(15)组成的组中的至少一个，并且所述空腔(2)以任意方向穿过所述加工晶圆(1)设置。
3.根据前一权利要求所述的多功能自维持主机装置，其特征在于，多个所述空腔(2)纵向地穿过所述加工晶圆(1)设置，形成至少一排所述空腔(2)。
4.根据权利要求2或3所述的多功能自维持主机装置，其特征在于，多个所述空腔(2)横向地穿过所述加工晶圆(1)设置，形成至少一列所述空腔(2)。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的多功能自维持主机装置，其特征在于，多个所述空腔(2)相对于所述v型槽(3)的延伸部成锐角布置成一排。
6.根据前述权利要求中任一项所述的多功能自维持主机装置，其特征在于，包括温度传感器(5)，所述温度传感器(5)配置为用于感测温度以用于热管理。
7.根据前述权利要求所述的多功能自维持主机装置，其特征在于，所述温度传感器(5)是热敏电阻。
8.根据前述权利要求所述的多功能自维持主机装置，其特征在于，所述温度传感器(5)为内置集成平面薄膜热敏电阻。
9.根据前述权利要求中任一项所述的多功能自维持主机装置，其特征在于，至少一个所述v型槽(3)相对于所述芯片组光学端面(8)的纵向延伸部成锐角设置。
10.根据前述权利要求中任一项所述的多功能自维持主机装置，其特征在于，包括嵌入在所述加工晶圆(1)上的电阻器(14)。
11.根据前述权利要求所述的多功能自维持主机装置，其特征在于，嵌入在所述加工晶圆(1)上的所述电阻器(14)是内置集成薄膜电阻器。
12.根据前述权利要求中任一项所述的多功能自维持主机装置，其特征在于，包括由嵌入在所述加工晶圆(1)上的直流线路(4)或射频线路(13)组成的组中的至少一个。
13.一种基于光子集成电路的双向光学子组件，其特征在于，包括用于光子集成电路和/或相关芯片组系统封装的多功能自维持主机装置，其中，所述主机装置包括：
14.根据前述权利要求所述的基于光子集成电路的双向光学子组件，其特征在于，所述主机装置包括多个所述空腔(2)，所述空腔(2)嵌入在所述加工晶圆(1)的顶表面上，其中，每个所述空腔(2)配置为容纳由所述芯片组(9)和所述光学透镜(15)组成的组中的至少一个，并且所述空腔(2)以任意方向穿过所述加工晶圆(1)设置。
15.根据前述权利要求所述的基于光子集成电路的双向光学子组件，其特征在于，多个所述空腔(2)在所述主机装置中纵向地穿过所述加工晶圆(1)设置，形成至少一排所述空腔(2)。
16.根据权利要求14至15中任一项所述的基于光子集成电路的双向光学子组件，其特征在于，多个所述空腔(2)在所述主机装置中横向地穿过所述加工晶圆(1)设置，形成至少一列所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗西斯科·曼努埃尔·鲁伊沃·罗德里格斯，努诺·里卡多·佩雷拉·巴斯托斯，雨果·丹尼尔·巴博萨·内托，叶海亚·谢赫内贾德，佩德罗·努诺·洛佩斯·席尔瓦，安东尼奥·路易斯·杰西·特谢拉，
申请(专利权)人：PICADVANCED公司，
类型：发明
国别省市：
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