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Y9T354 基于玻璃中介板的硅光芯片封装

更新时间:2023-12-20 08:12:59 阅读量:375

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Y5T37 高速光模块电互联之玻璃通孔TGV

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<2022合集上> 康宁CPO玻璃基板进展

<2021合集> IPH用于硅光耦合的玻璃扩束透镜

 <2021合集> COG(基于玻璃基板的光学)封装工艺

之前写过不少用玻璃做芯片的封装,简单汇总一下,玻璃、陶瓷和硅基板作为芯片的封装基板,各有优缺点

电学射频特性,玻璃和陶瓷的射频特性很好,适合高速光模块,硅如果做中介板则由于半导体特性会寄生电容。

光学特性,玻璃和硅基板具有通信波段的透明属性,可实现晶圆级的封装测试,陶瓷则很难。

热学特性,氮化铝陶瓷和硅基板都有很好的导热能力,而玻璃的热导率则很低,不利于散热。

气密特性,对于激光器等三五族材料需要气密的需求,玻璃、金属、陶瓷和硅,都具有气密特性。

CTE,玻璃、陶瓷和硅的热膨胀系数较小,铜的热膨胀系数则非常大,会与玻璃陶瓷和硅产生热应力,铜的表面布线影响较小,但通孔如果选择铜作为互联材料,则极易产生横向和纵向裂纹,需要小心调整孔径、孔深和间距,缓解可靠性风险。

PIXAPP今年提出利用玻璃做硅光芯片的封装,利用玻璃的两个优点,

一个优点是介电损耗低,适合高频电信号的传输,对于硅光集成用于高速光模块,几十GHz的带宽,高频特性非常重要。

另一个特点就是,透明特性,可以实现晶圆级封装和测试,降低测试成本。

略画几个图。

现在的硅光模块,光纤的接口在CPO时代,需要几十根光纤,而硅光芯片则很小,耦合封装和测试导致巨大的制造成本。


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采用玻璃中介板,有利于高频电信号的性能优势,采用玻璃可实现的晶圆级封装,可以大幅度降低传统硅光封装和测试的~80%的成本占比。


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完成晶圆级别的CPO封装后,在后期的组装过程,主需要一个回流焊,和光纤的对接过程,在《硅光集成行业报告-2023版》,已经写了很多双透镜准直,将光束扩大到几十微米直径,来降低光纤的耦合工艺难度,降低制造成本。

采用垂直耦合方式,具有空间冗余特性,但是会导致高度受限,光纤弯曲半径过小,产生裂纹和损耗。写过住友采用激光加热来修复小弯曲半径的光纤裂纹的工艺


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现在更多的是采用硅、玻璃或者金属反射镜等结构,实现“超薄”光路转折,有L型转折,有Z 型转折,降低高度。


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早些时候采用GC耦合光栅进行转向,但光栅有几个缺点, 一个是波长敏感,二是耦合效率低,三是有端面反射产生回波,四是耦合需要控制角度...

现在的垂直方向,更多的是利用非光栅形式的转向结构。


这是写过的一些字,陆陆续续整理的。这周六9:00-12:00  14:00-17:00,有一个硅光集成的技术解析,可详询我同事18140517646


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