CN101493556A - 光通信装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了光通信装置及其制造方法，其中，该光通信装置包括执行无线通信的半导体芯片和安置该半导体芯片的无线信号和光信号转换芯片基板。半导体芯片包括第一无线通信电路元件和第一天线元件。第一无线通信电路元件连接至第一天线元件。无线信号和光信号转换芯片基板包括第二无线通信电路元件、第二天线元件和光通信元件。第二无线通信电路元件连接至第二天线元件。光通信元件连接至第二无线通信电路元件。无线信号和光信号转换芯片基板安置该半导体芯片，使半导体芯片的第一天线元件与无线信号和光信号转换芯片基板的第二天线元件彼此相对。通过本发明，能够增加产品的设计自由度。

Description

光通信装置及其制造方法
相关申请的交叉引用
本发明包含于2008年1月22日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2008-011812的主题，其全部内容结合与此作为参考。
技术领域
本发明涉及适用于高速光接口设备的光通信装置及其制造方法，该高速光接口设备在半导体芯片和无线信号-光学信号转换芯片之间高速执行信号的发射和/或接收。
背景技术
近年来，用户(操作者)经常通过诸如蓝光光盘(注册商标)的下一代大容量光盘、高清广播等来利用高清图像。在这种情况下，采用了具有通过铜(Cu)配线图案互连半导体芯片的高速存储器总线(Rambus)解决方案。在这种互连中，针对反射波和/或驻波，都清楚具体地规定每个配线图案的长度、其配置角度以及半导体芯片的位置等来防止发生反射等。例如，在高速信息处理设备中，RAM存储芯片被配置为相对于构成CPU的半导体芯片倾斜45度，并且这种半导体芯片之间的互连通过板平面上弯曲成直角的铜(Cu)配线图案实现。
对于这种具有半导体芯片之间互连的高速存储器总线解决方案，日本专利申请公开第2006-191077号在第4页和图1中公开了波导与印刷线路板(PWB)的互连。在这种波导与印刷线路板(PWB)的互连中，具有无线通信功能的第一RF印刷线路板与具有无线通信功能的第二RF印刷线路板通过波导互连。用于第一RF印刷线路板的发射和接收天线配置在波导一个端部所设置的空间区域中，而用于第二RF印刷线路板的发射和接收天线配置在波导另一端部所设置的空间区域中。这能够在第一和第二RF印刷线路板之间实现无线通信处理。
此外，在论文“Chip-to-chip optical interconnects”(Optical FiberCommunication Conference，2006和National Fiber Optic EngineeringsConference，OFC 2 Volume，Issue，2006年3月5日至10日)公开了光纤的半导体(光学)芯片之间的互连。
在这些互连中，采用了通过光波导阵列具有光学芯片之间互连的T比特总线(terabus)解决方案。在这种T比特总线解决方案中，发射器光学芯片和接收器光学芯片被配置在光卡基板上。发射器光学芯片包括激光驱动器集成电路(IC)和VCSEL阵列。VCSEL阵列被配置在激光驱动器IC的正下方。VCSEL阵列包括将电信号转换为光信号的多个发光单元。光波导被配置在VCSEL阵列的正下方，并且一对第一和第二反射镜被配置在该光波导的预定位置处。
接收器光学芯片包括PD阵列和接收器IC。PD阵列包括将光学信号转换为电信号的多个光接收单元。PD阵列被配置在位于光波导一侧的第二反射镜的正上方，且接收器IC被配置在PD阵列的正上方。VCSEL阵列的发光口经由第一反射镜连接至光波导的另一端。光波导的一侧经由第二反射镜与PD阵列连接。
发明内容
根据上述具有半导体芯片之间互连的存储器总线解决方案，难以改变每个配线图案的长度、其配置角度、半导体芯片的相对位置等。这使得印刷线路板的大小被固定，导致安置有印刷线路板的产品的设计自由度受到限制。在这种连接下，日本专利申请公开第2006-191077号公开的波导与印刷线路板(PWB)的互连具有大截面的波导，使得阻碍了安置有其的产品尺寸的减小。
此外，根据上述“Chip-to-chip optical interconnects”，光学芯片通过光波导阵列来互连，使得光学信号可以在它们之间直接发射。然而，光波导阵列可能需要与诸如CPU的高附加值半导体芯片相连。这就增加了多个关于光波导阵列与CPU相连的步骤。
期望提供一种光通信装置及其制造方法，其在半导体芯片和无线光学芯片之间以高速将电信号转换为光信号，或者在半导体芯片和无线光学芯片之间以高速将光信号转换为电信号，使得可以改善半导体芯片之间的互连，从而在它们之间高速发射信号。
根据本发明的一个实施例，提供了一种包含执行无线通信的半导体芯片以及安置该半导体芯片的无线信号和光信号转换芯片基板的光通信装置。该半导体芯片包括第一无线通信电路元件和第一天线元件。第一无线通信电路元件连接至第一天线元件。该无线信号和光信号转换芯片基板包括第二无线通信电路元件、第二天线元件和光通信元件。第二无线通信电路元件连接至第二天线元件。光通信元件连接至第二无线通信电路元件。无线信号和光信号转换芯片基板安置有半导体芯片，其中，半导体芯片的第一天线元件和无线信号和光信号转换芯片基板的第二天线元件彼此相对。
与本发明相关的光通信装置的实施例中，在半导体芯片的下方，无线信号和光信号转换芯片基板的光通信元件(例如，电信号-光信号转换元件)通过彼此相对的第一天线和第二天线以及第二无线通信电路元件，接收从半导体芯片的第一无线通信电路元件发送的任意高速无线信号，并将其转换为光信号，从而将由此转换的光信号通过光纤发射至外部。可选地，在半导体芯片的下方，无线信号和光信号转换芯片基板的光通信元件(例如，光信号-电信号转换元件)通过光纤从外部接收光并将其转换为电信号。然后，无线信号和光信号转换芯片基板的第二无线通信电路元件将无线通信中如此转换的电信号通过彼此相对的第一和第二天线元件发送到半导体芯片的第一无线通信电路元件。
因此，包含光纤的无线信号和光信号转换芯片基板可以轻松地连接已经存在的具有安置于其下的天线元件的半导体芯片。这能够提供具有高速光接口的光通信装置，其能够在半导体芯片和无线信号和光信号转换芯片基板之间高速发送或接收从电信号转换为光信号(或者从光信号转换为电信号)的信号。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种光通信装置制造方法，该光通信装置通过将包含第一无线通信电路元件和第一天线元件的半导体芯片连接至光纤来执行光通信。第一无线通信电路元件连接至第一天线元件。该方法包括以下步骤：通过在基板主体上设置执行与半导体芯片的无线通信的第二无线通信电路元件、执行与半导体芯片的无线通信的第二天线元件以及在第二无线通信电路元件和光纤之间执行光通信的光通信元件，并将第二无线通信电路元件、第二天线元件、光通信元件和光纤彼此相连来制备无线信号和光信号转换芯片基板；对准半导体芯片的第一天线元件与无线信号和光信号转换芯片基板的第二天线元件以使它们彼此相对，并将半导体芯片安置在无线信号和光信号转换芯片基板上。
在与本发明相关的光通信装置的制造方法的实施例中，例如，无线信号和光信号转换芯片基板通过以下步骤来制备：在基板主体上设置第二天线元件、第二无线通信电路元件、电信号-光信号转换元件、光信号-电信号转换元件和光纤，并将第二天线元件连接至配置在基板主体上的第二无线通信电路元件，将电信号-光信号转换元件和光信号-电信号转换元件连接至第二无线通信电路元件，以及将电信号-光信号转换元件和光信号-电信号转换元件连接至光纤。然后，将半导体芯片的第一天线元件与无线信号和光信号转换芯片基板的第二天线元件对准为彼此相对，并且使无线信号和光信号转换芯片基板安置半导体芯片。这能够仅以一个连接步骤就根据无线-光学连接来实现半导体芯片与光纤的互连。因此，可以制造具有高速光接口的光通信装置，其中，该接口可以在半导体芯片与无线信号和光信号转换芯片基板之间高速发送或接收从电信号转换为光信号(或者从光信号转换为电信号)的信号。
本说明书的总结部分具体指出并直接要求本发明的主题。然而，本领域的技术人员借助于附图(类似的参考符号表示类似的元件)通过阅读本说明的其余部分，就能很好地理解本发明的组成和操作方法，以及它们的其它优点和目的。
附图说明
图1是用于示出作为本发明第一实施例的光通信装置100的构成(第一个)的透视图；
图2是用于示出光通信装置100的构成(第二个)的截面图；
图3A是用于示出光通信装置100的制造实例(第一步)的示意性平面图，图3B是光通信装置100的沿图3A所示的线X1-X1截取的部分示意性截面图；
图4A是用于示出光通信装置100的制造实例(第二步)的示意性平面图，图4B是光通信装置100的沿图4A所示的线X1-X1截取的部分示意性截面图；
图5A是用于示出光通信装置100的制造实例(第三步)的示意性平面图，图5B是光通信装置100的沿图5A所示的线X1-X1截取的部分示意性截面图；
图6A是用于示出光通信装置100的制造实例(第四步)的示意性平面图，图6B是光通信装置100的沿图6A所示的线X1-X1截取的部分示意性截面图；
图7A是用于示出光通信装置100的制造实例(第五步)的示意性平面图，图7B是光通信装置100的沿图7A所示的线X1-X1截取的部分示意性截面图；
图8是用于示出光通信装置100的制造实例(第六步)的部分示意性截面图；
图9是示出当在无线通信中无线信号和光信号转换芯片基板连接至半导体芯片时的光通信装置100的操作实例的框图；
图10是用于示出作为本发明第二实施例的光通信装置200的构成的示意性平面图；
图11A～图11C是用于示出光通信装置200的制造实例的截面图；
图12是用于示出作为本发明第三实施例的光通信装置300的构成的示意性平面图；
图13是用于示出作为本发明第四实施例的光通信装置400的构成的截面图；
图14A和图14B是用于示出光通信装置400的制造实例(第一步)的截面图；
图15是用于示出光通信装置400的制造实例(第二步)的截面图；
图16是用于示出作为本发明第五实施例的光通信装置500的构成的示意平面图；
图17是用于示出作为本发明第六实施例的光通信装置600的构成的截面图；
图18A～图18C是用于示出光通信装置600的制造实例(第一步)的截面图；
图19是用于示出光通信装置600的制造实例(第二步)的截面图；
图20是用于示出作为本发明第七实施例的光通信装置700的构成的透视图；
图21是用于示出作为光通信装置700的变换例的光通信装置700A的构成的透视图；以及
图22是用于示出作为本发明第八实施例的光通信装置800的构成的截面图。
具体实施方式
接下来，将参考附图描述涉及本发明的光通信装置及其制造方法的实施例。
实施例1
图1示出了光通信装置100的构成(第一个)，图2示出了其构成(第二个)。图1所示的光通信装置100适用于高速光接口设备，该高速光接口设备可以在半导体芯片与无线信号和光信号转换芯片基板之间高速发送或接收从电信号转换为光信号(或者从光信号转换为电信号)的信号。
光通信装置100包括具有无线通信功能的半导体芯片10以及无线信号和光信号转换芯片基板20。无线信号和光信号转换芯片基板20安置了基于具有高速操作频率的时钟信号来输入或输出图像信号和/或声音信号的半导体芯片10。半导体芯片10包括基于具有数GHz的操作频率的时钟信号对数据执行处理的中央处理单元(CPU)或存储系统。
半导体芯片10还包括发射天线12(下文仅称为“天线12”)和接收天线13(下文仅称为“天线13”)。天线12和13分别连接至半导体芯片10的无线通信电路元件(图1中未示出，参见图9)。
构成无线信号和光信号转换芯片的射频-光信号转换芯片21(下文仅称为“RF-OPT芯片21”)被嵌入到无线信号和光信号转换芯片基板20中。RF-OPT芯片21具有射频(RF)信号的输入/输出功能以及RF信号-光学信号转换功能或光信号-RF信号转换功能。无线信号和光信号转换芯片基板20还具有RF信号-光信号转换功能或光信号-RF信号转换功能。RF信号是指“在无线通信中从半导体芯片10接收到的电信号”。在无线通信中，RF-OPT芯片21将RF信号转换为光信号来发射准直光，或者将入射的准直光转换为RF信号来将所转换的信号发射到半导体芯片10。RF-OPT芯片21具有接收天线22(下文仅称为“天线22”)和发射天线27(下文仅称为“天线27”)。这些天线22、27分别连接至RF-OPT芯片21的无线通信电路元件(图1中未示出，参见图9)。
半导体芯片10在无线通信中经由天线12、22、13和27连接至RF-OPT芯片21，其中，如图2所示，RF-OPT芯片21设置在半导体芯片10的正下方。无线信号和光信号转换芯片基板20包含RF-OPT芯片21。在这个实施例中，无线信号和光信号转换芯片基板20安置了半导体芯片10，使得半导体芯片10的天线12可与RF-OPT芯片21的天线22相对，以及半导体芯片10的天线13可与RF-OPT芯片21的天线27相对。
例如，半导体芯片10具有凸起电极1a、1b、1c、1d等，在图2中以黑色短线示出。半导体芯片10通过倒装焊接法被安置到无线信号和光信号转换芯片基板20上。无线信号和光信号转换芯片基板20包含一定厚度的印刷线路板、RF-OPT芯片21和光波导29c。RF-OPT芯片21和光波导29c被嵌入到无线信号和光信号转换芯片基板20中。无线信号和光信号转换芯片基板20在其顶面上具有连接半导体芯片10的配线图案。
透镜28与RF-OPT芯片21相连，其对由RF-OPT芯片21发射的光束进行整形以形成准直光。两个SELFOC透镜28a、28b被用作透镜28。SELFOC透镜28a连接RF-OPT芯片21，而SELFOC透镜28b连接光波导29c。
由光波导29c和覆盖光波导29c的低折射率材料组成的光纤29连接至光通信合作方的半导体芯片。光通信合作方的半导体芯片可设置在相同的基板或另一个基板上。注意，在SELFOC透镜28a、28b之间填充有任意的光学粘合剂，从而防止湿气和灰尘进入其中。如果采用这种光学耦合系统，激光束被准直一次，使得可将对任意位置差的大耦合效率容限设置得更大。
接下来，将描述根据本发明的光通信装置100的实施例的制造方法。图3A、图4A、图5A、图6A、图7A和图8示出了光通信装置100的制造实例(第1步～第6步)，图3B、图4B、图5B、图6B和图7B分别示出了沿图3A、图4A、图5A、图6A和图7A所示线X1-X1截取的光通信装置100的示意性截面。
在该实施例中，假定制造光通信装置100，光通信装置100通过将具有与天线12和13相连的无线通信电路元件的半导体芯片10连接至光纤29来执行光通信。举例说明使用天线12和13与无线通信电路元件相连的已有半导体芯片10的情况。
在这些制造条件下，首先制备将形成印刷线路板、具有如图3A所示大小的绝缘基板材料20A。绝缘基板材料20A的宽度为W长度为L。如图3B所示。低折射率材料29a和高折射率材料29b顺序层叠在绝缘基板材料20A上。作为低折射率材料29a和高折射率材料29b，使用用于光波导的聚合物材料。例如，通过将日立化学有限公司生产的光学聚酰亚胺墨(OPI)涂覆在绝缘基板材料20A上来获得分别具有预定厚度的低折射率材料29a和高折射率材料29b。
如图3B所示，低折射率材料29a上的高折射率材料29b被图案化，从而形成如图4A所示具有宽度“w”和长度“l”的光波导29c。例如，在高折射率材料29b的整个表面上涂覆光刻胶，并使用干板(中间掩模(reticle))将光波导29c的图案投影到光刻胶上。之后，光刻胶被感光并显影，并通过使用由此形成的光刻胶膜作为掩模，通过任意的干蚀刻(各向异性蚀刻)等除去低折射率材料29a上的高折射率材料29b的多余部分。这能够获得图4B所示的光波导29c。光波导29c和低折射率材料29a构成印刷线路板中的光纤29。光纤29与印刷线路板外的其它光纤相连。
低折射率材料29a形成在如图4A所示宽度为“w”长度为“l”的光波导29c上。如图5A所示，低折射率材料29a被平坦化。采用这种平坦化是因为低折射率材料29a的上表面被用作印刷线路板。通过已知方法将铜薄膜粘附至印刷线路板，并且在铜薄膜的整个表面上涂覆光刻胶。使用干板(中间掩模)在光刻胶上投影配线图案。然后，光刻胶被感光并显影，并通过使用由此形成的光刻胶膜作为掩模，通过任意的干蚀刻(各向异性蚀刻)等除去低折射率材料29a上的铜薄膜的多余部分。这能够获得嵌有光波导29c的具有印刷配线(未示出)的绝缘基板材料20A。
接下来，在如图5B所示嵌有光波导29c的具有印刷配线的绝缘基板材料20A的预定位置形成深度为“d”的凹部20a，从而成为RF-OPT芯片21和透镜28的配置空间。凹部20a具有图6A所示的凸形开口部。关于凹部20a，例如，在低折射率材料29a的整个表面上涂覆光刻胶。使用干板(中间掩模)在光刻胶上投影具有凸形的凹部图案。然后，光刻胶被感光并显影，并通过使用由此形成的光刻胶膜作为掩模，通过任意的干蚀刻(各向异性蚀刻)等除去低折射率材料29a的多余部分。这能够获得具有图6B所示具有深度“d”的凸状开口的凹部20a的绝缘基板材料20A。
此外，图6B所示的凹部20a容纳图7A所示的RF-OPT芯片21和透镜28，将它们嵌入来连接光波导29c。RF-OPT芯片21包括执行与半导体芯片10的无线通信的天线22、27、无线通信电路元件以及在每个无线通信电路元件和光纤29之间执行光通信的光通信元件。如图9所示，无线通信电路元件包括接收单元23和发射单元26。光通信元件包括电信号-光信号转换元件(下文称为E/O转换单元24)和光信号-电信号转换元件(下文称为O/E转换单元25)。
在该实施例中，RF-OPT芯片21被嵌入凹部20a左侧的宽大部分，透镜28被嵌入凹部20a右侧的窄小部分。构成透镜28的SELFOC透镜28a与RF-OPT芯片21的发光口和光波导28c相连。构成透镜28的另一个SELFOC透镜28b与光波导29c相连。这能够获得RF-OPT芯片21和透镜28被嵌入凹部20a且透镜28与光波导29c相连的绝缘基板材料20A。此时，这样的绝缘基板材料20A构成无线信号和光信号转换芯片基板20。
如图7A所示包括RF-OPT芯片21、透镜28和光波导29c的无线信号和光信号转换芯片基板20安置半导体芯片10。半导体芯片10具有多个凸起电极1a、1b、1c、1d等，用于连接在其底面上的配线图案。在该实施例中，如图8所示，无线信号和光信号转换芯片基板20安置半导体芯片10，使得半导体芯片10的天线12和RF-OPT芯片21的天线22可对准为彼此相对，且半导体芯片10的天线13和RF-OPT芯片21的天线27可对准为彼此相对。
此时，半导体芯片10的多个凸起电极1a、1b、1c、1d等通过倒装焊接法连接至无线信号和光信号转换芯片基板20上的配线图案。这能够实现如图1和图2所示在同一基板上安置半导体芯片10、RF-OPT芯片21、透镜28和光波导29c的光通信装置100。
因此，根据本发明光通信装置100的制造方法的实施例，可以仅以一个连接步骤根据无线-光学连接来实现半导体芯片10与光纤29之间的半导体芯片-光纤互连。因此，可以制造具有高速光接口的光通信装置100，该接口可以在半导体芯片10和RF-OPT芯片21之间高速发送或接收从电信号转换为光信号(或者从光信号转换为电信号)的信号。此外，如果RF-OPT芯片21被预先配置在无线信号和光信号转换芯片基板20中，则装配步骤可以在与过去相同的设备中进行而不对过去的方法进行任何改变。
接下来，将描述在无线通信中无线信号和光信号转换芯片基板20与半导体芯片10相连时光通信装置100的操作实例。图9示出了在无线通信中无线信号和光信号转换芯片基板20与半导体芯片10相连时的光通信装置100的操作实例。图9所示的光通信装置100通过在无线通信中将无线信号和光信号转换芯片基板20与半导体芯片10相连而构成。
半导体芯片10包括发射单元11、天线12、13、接收单元14和信号处理单元15。发射单元11和接收单元14构成无线通信电路元件，并执行与无线信号和光信号转换芯片基板20的RF-OPT芯片21的任意无线通信。信号处理单元15准备将被发射至光通信合作方的发射数据D11，并将发射数据D 11发射至发射单元11。连接至信号处理单元15的发射单元11基于预定的调制方式将发射数据D11调制为RF信号S11，并发射RF信号S11。设置与发射单元11相连的天线12，以与无线信号和光信号转换芯片基板20的天线22相对。天线12将基于RF信号S11的电波发射(辐射)至天线22。
RF-OPT芯片21包括天线22、接收单元23、E/O转换单元24、O/E转换单元25、发射单元26和天线27。接收单元23和发射单元26构成无线通信电路元件，并执行与半导体芯片10的任意无线通信。天线22被配置为与半导体芯片10的天线12相对，并接收从半导体芯片10的天线12发射的基于RF信号S11的电波。天线22连接至从半导体芯片10接收RF信号S11并将其解调的接收单元23。接收单元23连接至用于将经过解调的RF信号S11转换为准直光(下行光)的E/O转换单元24。连接至E/O转换单元24的光纤29将准直光导向光通信合作方的半导体芯片。
光纤29将准直光(上行光)从光通信合作方的半导体芯片导向O/E转换单元25。O/E转换单元25将准直光转换为RF信号S12。O/E转换单元连接至发射单元26。发射单元26根据预定的调制方式将电信号调制为RF信号S12，并发射RF信号S12。连接至发射单元26的天线27被设置为与半导体芯片10的天线13相对。天线27将基于RF信号S12的电波发射(辐射)至天线13。
与半导体芯片10的天线13相连的接收单元14从RF-OPT芯片21接收RF信号S12，并将RF信号S12解调为接收数据D12。经过解调的接收数据D12被发射至信号处理单元15。信号处理单元15对从光通信合作方接收的接收数据D12执行信号输入处理。这能够实现光通信装置100与光通信合作方的光通信装置之间的光通信。根据光通信装置100的操作实例，在下行光通信处理中，从信号处理单元15发射的发射数据D11被调制，并且经过调制的下行RF信号S11被转换为沿以下顺序的发射线路的下行光信号：半导体芯片10的无线通信发射单元11和天线12以及无线信号和光信号转换芯片基板20的天线22、无线通信接收单元23、E/O转换单元24和光纤29。
根据光通信装置100的操作实例，在上行光通信处理中，来自光通信合作方的光通信装置的上行光信号被转换为沿以下顺序的接收线路的上行RF信号S12：光纤29，无线信号和光信号转换芯片基板20的O/E转换单元25、无线通信发射单元26和天线27，以及半导体芯片10的天线13和无线通信接收单元14。上行RF信号S12被解调为数据D12，并解调后的数据D12被输入至信号处理单元15。
因此，在根据本发明的光通信装置100的实施例中，E/O转换单元24可将在半导体芯片10下方在无线通信中通过RF-OPT芯片21的天线22和接收单元23接收的高速RF信号S11转换为准直光并可将准直光发射至光纤29；或者RF-OPT芯片21的O/E转换单元25可将在半导体芯片10下方通过光纤29从光通信合作方的光通信装置接收到的准直光转换为RF信号S12，并将其发射至发射单元26，该发射单元26与无线信号和光信号转换芯片基板20的天线27一起对RF信号S12执行无线发射处理。
因此，可以在半导体芯片10的下方通过RF-OPT芯片21轻松地将已有内置天线的半导体芯片10连接至无线信号和光信号转换芯片基板20的光纤29。这能够提供具有将电信号转换为光信号(或将光信号转换为电信号)来高速在半导体芯片10和RF-OPT芯片21之间执行所转换信号的发射和/或接收的高速光接口的半导体装置100。
实施例2
图10示出了作为本发明第二实施例的光通信装置200的构成。图10所示的光通信装置200包含无线信号和光信号转换芯片基板201、安置在无线信号和光信号转换芯片基板201上的两个半导体芯片101、102以及无线信号和光信号转换芯片基板201中的光纤29。光纤29连接两个半导体芯片101、102。对于两个半导体芯片101、102的每一个，使用第一实施例中描述的半导体芯片10。
在半导体芯片101下设置有RF-OPT芯片21a、天线22、27和透镜28，并且在半导体芯片102下也设置有RF-OPT芯片21b、天线22、27和透镜28。半导体芯片102是半导体芯片101的光通信合作方，并以高速输入或输出其它RF信号S11、S12。
图11A～图11C分别示出了光通信装置200的制造实例。首先制备图11A所示的两个半导体芯片101、102。对于两个半导体芯片101、102的每一个，除在第一实施例中描述的半导体芯片10之外，还可以使用可以以高速输入或输出RF信号S11、S12的具有无线通信功能的已有半导体芯片。半导体芯片101、101在它们的底面侧各自具有天线12、13。半导体芯片101、102在其底面各自具有用于连接配线图案的凸起电极。
接下来，制备图11B所示的无线信号和光信号转换芯片基板201。无线信号和光信号转换芯片基板201具有与第一实施例中描述的无线信号和光信号转换芯片基板20相似的构成，并包括成对的RF-OPT芯片21a、21b、天线22、天线27和透镜28。光纤29与透镜28相连。无线信号和光信号转换芯片基板201还构成与第一实施例类似的印刷线路板。将省略无线信号和光信号转换芯片基板201的详细描述，因为无线信号和光信号转换芯片基板201的制造方法与第一实施例的无线信号和光信号转换芯片基板20相似。
此外，如图11C所示，无线信号和光信号转换芯片基板201分别安置两个半导体芯片101、102。在本实施例中，如图11C所示，在无线信号和光信号转换芯片基板201的一侧，无线信号和光信号转换芯片基板201安置半导体芯片101，以使半导体芯片101的天线12和RF-OPT芯片21a的天线22可以被对准为彼此相对，并且半导体芯片101的天线13和RF-OPT芯片21a的天线27可以被对准为彼此相对。
在无线信号和光信号转换芯片基板201的另一侧，无线信号和光信号转换芯片基板201安置半导体芯片102，以使半导体芯片102的天线12和RF-OPT芯片21b的天线22可以被对准为彼此相对，并且半导体芯片102的天线13和RF-OPT芯片21b的天线27可以被对准为彼此相对。此时，半导体芯片101、102各自的凸起电极根据倒装焊接连接至无线信号和光信号转换芯片基板201上的配线图案。这能够实现图10所示的光通信装置200，其中，同一无线信号和光信号转换芯片基板201安置半导体芯片101、102、RF-OPT芯片21a、21b、透镜28和光纤29。
在该实施例中，根据光通信装置200的操作实例，在下行光通信处理中，高速下行RF信号S11在无线通信中通过半导体芯片101的天线12以及无线信号和光信号转换芯片基板201的天线22从半导体芯片101发射至无线信号和光信号转换芯片基板201的RF-OPT芯片21a。RF-OPT芯片21a将RF信号S11转换为准直光，以使由此转换的下行光通过光纤29发射至RF-OPT芯片21b。RF-OPT芯片21b将下行光转换为RF信号S11。
转换后的RF信号S11成为沿RF-OPT芯片21b的天线27、半导体芯片102的天线13和半导体芯片102的顺序的接收线路的高速下行RF信号S11。这能够实现通过无线信号和光信号转换芯片基板201中的光纤29从半导体芯片101到半导体芯片102的下行光通信。
此外，在光通信装置200的上行光通信处理中，通过半导体芯片102的天线12以及无线信号和光信号转换芯片基板201的天线22，来自光通信合作方的半导体芯片102的高速上行RF信号S12在无线通信中被发射至无线信号和光信号转换芯片基板201的RF-OPT芯片21b。RF-OPT芯片21b将RF信号S 12转换为准直光(上行光)，以使经过转换的上行光通过光纤29发射至RF-OPT芯片21a。
RF-OPT芯片21a将上行光转换为高速RF信号S12。转换后的RF信号S12成为沿RF-OPT芯片21a的天线27、半导体芯片101的天线13和半导体芯片101的顺序的接收线路的高速上行RF信号S12。这能够实现通过无线信号和光信号转换芯片基板201中的光纤29从半导体芯片102到半导体芯片101的上行光通信。
因此，在根据本发明的光通信装置200及其制造方法的实施例中，无线信号和光信号转换芯片基板201分别安置两个半导体芯片101、102，并且无线信号和光信号转换芯片基板201中的光纤29与这两个半导体芯片101、102相连。因此，可以执行如图10所示配置为直线的这两个半导体芯片101、102之间的光通信。
实施例3
图12示出了作为本发明第三实施例的光通信装置300的构成。图12所示的光通信装置300包含无线信号和光信号转换芯片基板301、安置在无线信号和光信号转换芯片基板301上的两个半导体芯片101、102以及无线信号和光信号转换芯片基板301中的L形弯曲光纤29A。L形弯曲光纤29A连接两个半导体芯片101、102。对于两个半导体芯片101、102的每一个，使用在第一实施例中描述的半导体芯片10。
在该实施例中，与第二实施例相似，在半导体芯片101下设置有RF-OPT芯片21a、天线22、27和透镜28，与第二实施例类似，在半导体芯片102下也设置有RF-OPT芯片21b、天线22、27和透镜28。半导体芯片102是半导体芯片101的光通信合作方，并以高速输入或输出其它RF信号S11、S12。注意，将省略无线信号和光信号转换芯片基板301的制造方法的详细描述，因为除了在无线信号和光信号转换芯片基板301中形成L形弯曲光纤29A之外，无线信号和光信号转换芯片基板301的制造方法与第二实施例的无线信号和光信号转换芯片基板201的制造方法相似。
因此，根据本发明的光通信装置300的实施例，与第二实施例相比，可以增加半导体芯片101、102设计布局的自由度，因为半导体芯片102可相对于半导体芯片101的安置位置配置在弯曲L形而不是直线的位置。
实施例4
图13示出了作为本发明第四实施例的光通信装置400的构成。在该实施例中，具有将发射数据D11转换为RF信号S11或将RF信号S12转换为接收数据D12的专用RF信号与数据转换芯片105，即使半导体芯片104没有无线通信功能，它也能通过经由无线信号和光信号转换芯片基板401连接光纤来实现光通信处理。
图13所示的光通信装置400包含无线信号和光信号转换芯片基板401、半导体芯片104以及专用RF信号与数据转换芯片105。无线信号和光信号转换芯片基板401安置半导体芯片104和专用RF信号与数据转换芯片105。配线图案106连接半导体芯片104和专用RF信号与数据转换芯片105。专用RF信号与数据转换芯片105与无线信号和光信号转换芯片基板401中的RF-OPT芯片21在无线通信中相连，以使光通信装置400可通过光纤连接至光通信合作方的半导体芯片。对于半导体芯片104，不使用第一实施例中描述的具有任意无线通信功能的半导体芯片10，而使用不具备无线通信功能的常规半导体芯片。
专用RF信号与数据转换芯片105包含天线12、13。专用RF信号与数据转换芯片105还包含图9所示但在图13中未示出的发射单元11和接收单元14。专用RF信号与数据转换芯片105执行与无线信号和光信号转换芯片基板401中的RF-OPT芯片21的无线通信。天线12被配置为与无线信号和光信号转换芯片基板401的天线22相对。天线12向天线22发射(辐射)基于RF信号S11的电波。
在专用RF信号与数据转换芯片105的下方，在无线信号和光信号转换芯片基板401中设置RF-OPT芯片21、天线22、27和透镜28。RF-OPT芯片21通过图13未示出的光纤连接至半导体芯片104的光通信合作方的、输入或输出其它高速RF信号S11、S12的半导体芯片。这使得在不具备无线通信功能的半导体芯片104中实现通过无线信号和光信号转换芯片基板401与其它半导体芯片的光通信处理。
接下来，将描述根据本发明的光通信装置400的实施例的制造方法。图14A、图14B和图15示出了光通信装置400的制造实例(第一步和第二步)。首先制备图14A所示的半导体芯片104和专用RF信号与数据转换芯片105。对于半导体芯片104，不使用第一实施例中描述的具有无线通信功能的半导体芯片，而是使用了不具备无线通信功能的常规半导体芯片。专用RF信号与数据转换芯片105在其底面侧具有天线12、13。专用RF信号与数据转换芯片105在其底面和侧面具有用于连接配线图案的凸起电极和引出电极。
接下来，制备图14B所示的无线信号和光信号转换芯片基板401。无线信号和光信号转换芯片基板401具有与第一实施例中描述的无线信号和光信号转换芯片基板20类似的构造，并包括RF-OPT芯片21、天线22、27和透镜28。没有示出的光纤与透镜28的一端相连。与第一实施例类似，无线信号和光信号转换芯片基板401也构成印刷线路板。用于使半导体芯片104和专用RF信号与数据转换芯片105相连的配线图案106形成在无线信号和光信号转换芯片基板401上。配线图案106被形成为与半导体芯片104的连接配线图案相同。将省略无线信号和光信号转换芯片基板401的详细描述，因为无线信号和光信号转换芯片基板401的制造方法与第一实施例的无线信号和光信号转换芯片基板20的类似。
此外，如图15所示，无线信号和光信号转换芯片基板401安置半导体芯片104和专用RF信号与数据转换芯片105。在本实施例中，如图15所示，在无线信号和光信号转换芯片基板401的一侧，无线信号和光信号转换芯片基板401安置连接至配线图案106的半导体芯片104。在无线信号和光信号转换芯片基板401的另一侧，无线信号和光信号转换芯片基板401安置专用RF信号与数据转换芯片105，以使专用RF信号与数据转换芯片105的天线12和RF-OPT芯片21的天线22可被对准为彼此相对，并且专用RF信号与数据转换芯片105的天线13和RF-OPT芯片21的天线27可被对准为彼此相对。
此时，例如根据倒装焊接，半导体芯片104的凸起电极连接至无线信号和光信号转换芯片基板401上的配线图案。以相同方式，专用RF信号与数据转换芯片105的凸起电极连接至无线信号和光信号转换芯片基板401上的配线图案。这能够实现如图13所示的光通信装置400，其包括安置有半导体芯片104和专用RF信号与数据转换芯片105的无线信号和光信号转换芯片基板401。
在该实施例中，根据光通信装置400的操作实例，在下行光通信处理中，半导体芯片104将发射数据D11发射至专用RF信号与数据转换芯片105。专用RF信号与数据转换芯片105将发射数据调制为高速下行RF信号S11。调制后的高速下行RF信号S11在无线通信中沿专用RF信号与数据转换芯片105的天线12、无线信号和光信号转换芯片基板401的天线22和其RF-OPT芯片21的顺序的线路被发射。RF-OPT芯片21将RF信号S11转换为准直光，以使下行光通过光纤发射至光通信合作方的半导体芯片。这能够通过无线信号和光信号转换芯片基板401中的光纤经由专用RF信号与数据转换芯片105实现下行光通信。
此外，在光通信装置400的上行光通信处理中，来自光通信合作方的半导体芯片的上行光通过无线信号和光信号转换芯片基板401的光纤发射至无线信号和光信号转换芯片基板401的RF-OPT芯片21。RF-OPT芯片21将上行光转换为高速电(RF)信号S12。转换后的RF信号S12变成沿RF-OPT芯片21的天线27和专用RF信号与数据转换芯片105的天线13的接收线路的高速上行RF信号S12。上行RF信号S12被解调，并且解调后的上行RF信号S12被转换为数字接收数据D12，通过配线图案106将其发射至半导体芯片104。这能够使半导体芯片104通过无线信号和光信号转换芯片基板401中的光纤29经由专用RF信号与数据转换芯片105执行上行光通信处理。
因此，在根据本发明的光通信装置400及其制造方法的实施例中，无线信号和光信号转换芯片基板401安置半导体芯片104和专用RF信号与数据转换芯片105。配线图案106将半导体芯片104与专用RF信号与数据转换芯片105相连。专用RF信号与数据转换芯片105与无线信号和光信号转换芯片基板401中的RF-OPT芯片21在无线通信中相连。RF-OPT芯片21通过无线信号和光信号转换芯片基板401中的光纤29连接至光通信合作方的半导体芯片。
因此，专用RF信号与数据转换芯片105将发射数据D11转换为RF信号S11，并将转换后的RF信号S11发射至RF-OPT芯片21，使得不具备无线通信的半导体芯片104也能与本发明第一至第三实施例类似地连接至无线信号和光信号转换芯片基板401中的光纤29，从而能够实现与输入或输出高速RF信号S11、S12的其他半导体芯片的光通信处理。
实施例5
图16示出了作为本发明第五实施例的光通信装置500的构造。图16所示的光通信装置500包含无线信号和光信号转换芯片基板501、不具备无线通信功能的半导体芯片104、108以及专用RF信号与数据转换芯片105、107。无线信号和光信号转换芯片基板501安置半导体芯片104、108。半导体芯片104、108通过无线信号和光信号转换芯片基板501上的专用RF信号与数据转换芯片105、107以及在无线信号和光信号转换芯片基板501中配置为直线的光纤29而连接。对于半导体芯片104、108的每一个，没有使用在第一实施例中描述的具有无线通信功能的半导体芯片10，而是使用了不具备无线通信功能的常规半导体芯片。
在该实施例中，配线图案106连接半导体芯片104和专用RF信号与数据转换芯片105。专用RF信号与数据转换芯片105与无线信号和光信号转换芯片基板501中的RF-OPT芯片21在无线通信中相连接，以使光通信装置500可通过光纤29连接至光通信合作方的半导体芯片。与本发明的第四实施例类似，在专用RF信号与数据转换芯片105的下方，在无线信号和光信号转换芯片基板501设置有RF-OPT芯片21a、天线22、27和透镜28。与本发明的第四实施例类似，在专用RF信号与数据转换芯片107的下方，在无线信号和光信号转换芯片基板501中设置有RF-OPT芯片21b、天线22、27和透镜28(参见图9)。
配线图案109连接半导体芯片108和专用RF信号与数据转换芯片107。专用RF信号与数据转换芯片107与无线信号和光信号转换芯片基板501中的RF-OPT芯片21在无线通信中相连接。半导体芯片108是半导体芯片104的光通信合作方，并输入或输出其它高速RF信号S11、S12。注意，将省略光通信装置500的制造方法的详细描述，因为除了专用RF信号与数据转换芯片105、107和配线图案106、109形成在直线状光纤29上之外，光通信装置500的制造方法与第四实施例中描述的相似。
因此，根据本发明的光通信装置500的实施例，无线信号和光信号转换芯片基板501安置不具备无线通信功能的两个半导体芯片104、108。半导体芯片104和专用RF信号与数据转换芯片105经由无线信号和光信号转换芯片基板501上的配线图案106通过配线连接。专用RF信号与数据转换芯片105和其下的RF-OPT芯片21在无线通信中相连。RF-OPT芯片21、21在无线信号和光信号转换芯片基板501中通过在其中配置为直线的光纤29互相光连接。专用RF信号与数据转换芯片107和其下的RF-OPT芯片21在无线通信中相连。专用RF信号与数据转换芯片107和半导体芯片108经由无线信号和光信号转换芯片基板501上的配线图案109通过配线连接。
因此，可通过无线信号和光信号转换芯片基板501上的专用RF信号与数据转换芯片105、107以及在无线信号和光信号转换芯片基板501中配置成直线的光纤29连接两个半导体芯片104、108。这能够显著减少对不具备无线通信功能的半导体芯片104、108设计上的限制，从而增加了半导体芯片104、108和具有任意无线通信功能的半导体芯片105、107的设计布局的自由度。
注意，尽管在上述本发明的第一至第五实施例中描述了所有RF-OPT芯片21、21a、21b和光纤29、29A分别嵌入无线信号和光信号转换芯片基板20、201、301、401和501的情况，但本发明不限于此，RF-OPT芯片21等可以如图17所示配置在无线信号和光信号转换芯片基板601的凹部内。
实施例6
图17示出了作为本发明第六实施例的光通信装置600的构造。在该实施例中，无线信号和光信号转换芯片基板601具有沟槽，其中，凹部62设置在RF信号S11、S12可发射或接收的位置，且通道61与凹部62相通。RF-OPT芯片21与光纤29配置在凹部62和通道61内。
图17所示的光通信装置600可应用于高速光接口设备，该光接口设置可将电信号转换为光信号(或者将光信号转换为电信号)以在半导体芯片与无线信号和光信号转换芯片之间高速发射和/或接收所转换的信号。光通信装置600包含具有任意无线通信功能的半导体芯片10以及无线信号和光信号转换芯片基板601。无线信号和光信号转换芯片基板601安置基于高速操作频率的时钟信号来输入或输出图像信号和/或声音信号的半导体芯片10。如本发明的第一实施例所述，半导体芯片10具有天线12、13。
在该实施例中，无线信号和光信号转换芯片基板601包括一定厚度的印刷线路板，其中形成用于容纳RF-OPT芯片的凹部62和用于容纳光纤的通道61。凹部62容纳RF-OPT芯片，而通道61容纳光纤。通道61与凹部62相通。如本发明第一实施例所描述的RF-OPT芯片21、透镜28和光纤29彼此连接的光学模块被配置在凹部62和通道61中。
RF-OPT芯片21具有RF信号S11、S12的输入/输出功能和RF信号-光信号转换功能或光信号-RF信号转换功能。RF-OPT芯片21将RF信号S11转换为光信号以发射准直光，或者将入射的准直光转换为RF信号S12以在无线通信中将所转换的信号发射至半导体芯片10。RF-OPT芯片21具有天线22和天线27。这些天线22、27分别连接至RF-OPT芯片21的无线通信电路元件(图17未示出，参见图9)。
如在本发明的第一实施例中所描述的，半导体芯片10经由天线12、22、13和27在无线通信中连接至设置在半导体芯片10正下方的RF-OPT芯片21。在该实施例中，无线信号和光信号转换芯片基板601安置半导体芯片10，以使半导体芯片10的天线12可与RF-OPT芯片21的天线22相对，以及半导体芯片10的天线13与RF-OPT芯片21的天线27相对。
例如，配线图案形成在无线信号和光信号转换芯片基板601的上表面上，并且配线图案连接至半导体芯片10。与本发明的第一实施例类似，半导体芯片10通过焊接安置在无线信号和光信号转换芯片基板601上。这能够完成具有沟槽的光通信装置600。
接下来，将描述根据本发明的光通信装置600的实施例的制造方法。图18A～图18C以及图19示出了光通信装置600的制造实例(第一步和第二步)。
在该实施例中，假定通过将具有与天线12和13相连的无线通信电路元件的半导体芯片10安置在无线信号和光信号转换芯片基板601上来制造执行光通信的光通信装置600。举例说明通过将RF-OPT芯片21、透镜28和光纤29互相连接构成光学模块202并且可使用该模块的情况。
在这些制造条件下，首先，制备图18A所示的半导体芯片10。对于半导体芯片10，使用如在本发明第一实施例中描述的内嵌天线元件的半导体芯片。接下来，制备具有图18B所示沟槽的无线信号和光信号转换芯片基板601。对于无线信号和光信号转换芯片基板601，使用具有如在本发明第一实施例中描述的大小、构成印刷线路板的绝缘基板材料20A。
如图18B所示，随后通过利用已有的挖掘和/或挖槽技术对绝缘基板材料20A进行图案化，以形成具有深度d1的通道61和具有深度d2的凹部62。例如，在绝缘基板材料20A的整个表面上涂覆光刻胶，并使用具有凹部62和通道61的图案的干板(中间掩模)将凹部62和通道61的开口图案投影到光刻胶上。然后，光刻胶被感光并显影，并通过使用由此形成的光刻胶膜作为掩模，通过任意的干蚀刻(各向异性蚀刻)等除去绝缘基板材料20A的多余部分。这种干蚀刻能够形成具有深度d1的通道61和具有深度d2的凹部62。
除绝缘基板材料20A的整个表面上的光刻胶膜之外，还通过使用上述方法在通道61中形成另一光刻胶膜，并通过使用由此形成的该光刻胶膜作为掩模，通过任意的干蚀刻等除去凹部62中绝缘基板材料20A的多余部分。这种干蚀刻能够完成具有深度d2的凹部62。因此，如图18B所示，可以获得具有深度d1的通道61和深度d2的凹部62的无线信号和光信号转换芯片基板601，其中，深度d1和深度d2互不相同。
此外，制备图18C所示的光学模块202。该光学模块202通过将RF-OPT芯片21、透镜28和光纤29互连而构成。RF-OPT芯片21包含执行与半导体芯片10的无线通信的天线22、27、无线通信电路元件、执行每个无线通信电路元件与光纤29之间的光通信的光通信元件。如图9所示，无线通信电路元件包括接收单元23和发射单元26。光通信元件包括E/O转换单元24和O/E转换单元25。
在该实施例中，透镜28连接至光学模块202的光通信元件。对于透镜28，使用SELFOC透镜28a、28b。例如，一个SELFOC透镜28a连接至RF-OPT芯片21的发光口和未示出的光波导，而另一个SELFOC透镜28b连接至光纤29的光波导29c。对于光纤29，使用在光波导29c的外周覆盖有低折射率材料29a的光纤。例如，光纤29连接至无线信号和光信号转换芯片基板601外的光通信装置。
然后，如图18C所示，光学模块202固定在图18B所示的凹部62和通道61中。例如，如图19所示，RF-OPT芯片21和透镜28设置在无线信号和光信号转换芯片基板601的凹部62中，而光纤29设置在其通道61中。此时，通过粘合剂将RF-OPT芯片21和透镜28粘合并固定到无线信号和光信号转换芯片基板601的凹部62中，并通过粘合剂将光纤29粘合并固定到无线信号和光信号转换芯片基板601的通道61中。对于粘合剂，可使用热熔树脂粘合剂。这能够获得RF-OPT芯片21和透镜28在凹部62中固定到无线信号和光信号转换芯片基板601且光纤29在通道61中固定到无线信号和光信号转换芯片基板601的绝缘基板材料20A。此时，绝缘基板材料20A构成无线信号和光信号转换芯片基板601。
如图19所示，由此获得的具有RF-OPT芯片21、透镜28和光纤29的无线信号和光信号转换芯片基板601对准并安置半导体芯片10。半导体芯片10在其底面上具有用于连接配线图案的凸起电极。在该实施例中，无线信号和光信号转换芯片基板601安置半导体芯片10，以使半导体芯片10的天线12和RF-OPT芯片21的天线22可如图19所示被对准为彼此相对，并且半导体芯片10的天线13和RF-OPT芯片21的天线27可如图19所示被对准为彼此相对。
此时，根据焊接将半导体芯片10的凸起电极连接至无线信号和光信号转换芯片基板601上的配线图案。这能够完成如图17所示在同一基板上安置半导体芯片10、RF-OPT芯片21、透镜28和光纤29的光通信装置600。
因此，根据本发明的光通信装置600及其制造方法的实施例，可以仅以一个连接步骤根据无线-光学连接实现半导体芯片10与光学模块202之间的半导体芯片光学模块互连。这能够使已有的内置天线的半导体芯片10通过半导体芯片10正下方的无线信号和光信号转换芯片基板601轻松地连接至光纤29。
因此，可以制造并提供具有高速光接口的光通信装置600，其可以在半导体芯片10和RF-OPT芯片21之间高速发送或接收从电信号转换为光信号(或者从光信号转换为电信号)的信号。此外，如果RF-OPT芯片21被预先配置在无线信号和光信号转换芯片基板601中，则装配步骤可以在与过去相同的设备中执行而不对过去的方法进行任何改变。注意，将省略无线通信中连接时的光通信装置600的操作实例的具体描述，因为其与图9所示无线通信中连接时的通信装置100的操作实例相类似。
实施例7
图20和图21示出了作为本发明第七实施例的光通信装置700和700A的构造。在光通信装置700中，设置了两个无线信号和光信号转换芯片基板701和702，并且光纤29与这些无线信号和光信号转换芯片基板701和702相连。
在图20所示的光通信装置700中，设置了两个无线信号和光信号转换芯片基板701和702，其可优选应用于个人计算机的主板。无线信号和光信号转换芯片基板701和702被设置为相互邻近，并且以两基板以无线信号和光信号转换芯片基板701和702各自的主体平行直立的状态进行使用。无线信号和光信号转换芯片基板701和702分别设置有如本发明的第一至第六实施例所述的半导体芯片101、102、未示出的RF-OPT芯片21、21a、21b、透镜28等。无线信号和光信号转换芯片基板701和702还分别设置有用于将光纤29连接至无线信号和光信号转换芯片基板701、702或用于将光纤29从其引出的连接端或引出口71或72。
光纤29与这两个无线信号和光信号转换芯片基板701和702相连。当RF信号S11从无线信号和光信号转换芯片基板701发射至无线信号和光信号转换芯片基板702时，无线信号和光信号转换芯片基板701将RF信号S11转换为准直光，通过光纤29将其发射至无线信号和光信号转换芯片基板702。无线信号和光信号转换芯片基板702将从光纤29接收到的准直光转换为电(RF)信号S11。经过转换的RF信号S11在无线通信中被发射至半导体芯片102。这能够使半导体芯片102从半导体芯片101接收RF信号S11。
在该实施例中，不像在第二或第五实施例中所描述的那样在同一无线信号和光信号转换芯片基板201或501中执行光通信处理，而是两个无线信号和光信号转换芯片基板701和702通过光纤29连接并能够互相执行光通信处理。注意，无线信号和光信号转换芯片基板701和702不一定要互相邻近直立，而是它们也可以如图21所示互相分开。
图21所示的光通信装置700A包含三个无线信号和光信号转换芯片基板701、702和703，其被优选应用于个人计算机的扩展板。无线信号和光信号转换芯片基板701、702和703被设置为排成一列，并且以无线信号和光信号转换芯片基板701、702和703各自的主体平行直立的状态进行使用。无线信号和光信号转换芯片基板701、702和703分别设置有如本发明第一至第六实施例所述的半导体芯片101、102、103、未示出的RF-OPT芯片21、21a、21b和透镜28等。无线信号和光信号转换芯片基板701、702和703还分别设置用于将光纤29连接至无线信号和光信号转换芯片基板701、702和703或用于将光纤29从其引出的连接端或引出口71、72或73。
在这种情况下，光纤29与无线信号和光信号转换芯片基板701和703相连。换句话说，无线信号和光信号转换芯片基板702位于无线信号和光信号转换芯片基板701和703之间。当RF信号S11从无线信号和光信号转换芯片基板701发射至无线信号和光信号转换芯片基板703时，无线信号和光信号转换芯片基板701将RF信号S11转换为准直光，通过光纤29将其发射至无线信号和光信号转换芯片基板703。无线信号和光信号转换芯片基板703将从光纤29接收到的准直光转换为电(RF)信号S11。经过转换的RF信号S11在无线通信中发射至半导体芯片103。这能够使半导体芯片103从半导体芯片101接收RF信号S11。
因此，根据本发明的光通信装置700的实施例，两个无线信号和光信号转换芯片基板701和702通过光纤29相互连接，以使无线信号和光信号转换芯片基板701和702可以执行相互的光通信处理。根据本发明的光通信装置700A的实施例，从三个无线信号和光信号转换芯片基板701、702和703中选出两个无线信号和光信号转换芯片基板701和703并通过光纤29互相连接，以使无线信号和光信号转换芯片基板701和703可以执行相互的光通信处理。
因此，RF信号S11或S12可在半导体芯片101和102之间或半导体芯片101和103之间传输，使得可以增加无线信号和光信号转换芯片基板701等布局设计的自由度等，从而可应用于各种设计中。
实施例8
图22示出了作为本发明第八实施例的光通信装置800的构成。在该实施例中，光通信装置800具有冷却件。图22所示的光通信装置800包含半导体芯片10、无线信号和光信号转换芯片基板801、散热器81、冷却扇83a、83b以及用于冷却扇的框架82。无线信号和光信号转换芯片基板801具有与第六实施例所述的无线信号和光信号转换芯片基板类似的沟槽。不用说，无线信号和光信号转换芯片基板801不限于具有沟槽的无线信号和光信号转换芯片基板，它也可以是在本发明第一至第五实施例中描述的无线信号和光信号转换芯片基板20、201、301、401和501中的任意一个。
在该实施例中，半导体芯片10安置有辐射在半导体芯片10中产生的热量的散热器81。对于散热器81，使用由具有良好热辐射特性的铝所制成的、具有散热片的冷却组件。用于冷却扇的框架82环绕散热器81和半导体芯片10。在该实施例中，两个冷却扇83a、83b附接在框架82的上部。例如，冷却扇83a用于排风，并将由散热器81辐射的热量排到外部。例如，冷却扇83b用于通风，并向散热器81输入从外部得到的空气以驱散由散热器81辐射的热量。未示出的电机驱动这些冷却扇83a和83b。
因此，根据本发明的光通信装置800的实施例，光通信装置800包含具有散热器81、冷却扇83a、83b和用于冷却扇的框架82的冷却件，使得可通过利用冷却件有效地辐射和/或驱散在半导体芯片10中产生的热量。这能够提供无线信号和光信号转换芯片基板801安置具有良好热性能的半导体芯片10的光通信装置。
根据本发明的光通信装置的上述实施例可非常优选地应用于在半导体芯片与无线信号和光信号转换芯片基板之间高速执行信号的发射和/或接收的高速光接口设备。
本领域的技术人员应该理解，根据设计要求和其他因素，可以有多种修改、组合、再组合和改进，均应包含在本发明的权利要求或等同物的范围之内。

Claims (8)

1.一种光通信装置，包括：
半导体芯片，执行无线通信，所述半导体芯片包括第一无线通信电路元件和第一天线元件，所述第一无线通信电路元件连接至所述第一天线元件；以及
无线信号和光信号转换芯片基板，安置所述半导体芯片，所述无线信号和光信号转换芯片基板包括第二无线通信电路元件、第二天线元件和光通信元件，所述第二无线通信电路元件连接至所述第二天线元件，所述光通信元件连接至所述第二无线通信电路元件，
其中，所述无线信号和光信号转换芯片基板，以使所述半导体芯片的所述第一天线元件与所述无线信号和光信号转换芯片基板的所述第二天线元件彼此相对的方式，安置所述半导体芯片。
2.根据权利要求1所述的光通信装置，其中
所述无线信号和光信号转换芯片基板还包括基板主体，所述基板主体设置有与所述半导体芯片的所述第一天线元件相对的所述第二天线元件、连接至所述第二天线元件的所述第二无线通信电路元件以及所述光通信元件；以及
其中，所述光通信元件包括：
电信号-光信号转换元件，将电信号转换为光信号，所述电信号-光信号转换元件连接至所述第二无线通信电路元件；
光信号-电信号转换元件，将光信号转换为电信号，所述光信号-电信号转换元件连接至所述第二无线通信电路元件；以及
光纤，连接至所述电信号-光信号转换元件和所述光信号-电信号转换元件。
3.根据权利要求2所述的光通信装置，
其中，所述无线信号和光信号转换芯片基板安置有两个半导体芯片，并且所述两个半导体芯片通过所述无线信号和光信号转换芯片基板中的所述光纤相互连接。
4.根据权利要求2所述的光通信装置，
其中，所述无线信号和光信号转换芯片基板安置有两个半导体芯片，并且所述两个半导体芯片通过所述无线信号和光信号转换芯片基板中的所述光纤相互连接，所述光纤被弯曲成预定形状。
5.根据权利要求2所述的光通信装置，
其中，所述无线信号和光信号转换芯片基板包括沟槽，在该沟槽中，在可接收电信号的位置设置有凹部，并且一凹槽与所述凹部相通；
其中，所述沟槽容纳所述第二天线元件、所述第二无线通信电路元件、所述电信号-光信号转换元件、所述光信号-电信号转换元件和所述光纤，使它们配置在所述凹部和所述凹槽内。
6.根据权利要求1所述的光通信装置，还包括冷却所述半导体芯片的冷却件。
7.一种光通信装置的制造方法，所述光通信装置通过将包括第一无线通信电路元件和第一天线元件的半导体芯片连接至光纤来执行光通信，所述第一无线通信电路元件连接至所述第一天线元件，所述方法包括以下步骤：
在基板主体上设置与所述半导体芯片进行无线通信的第二无线通信电路元件、与所述半导体芯片进行无线通信的第二天线元件以及在所述第二无线通信电路元件与所述光纤之间执行光通信的光通信元件，并将所述第二无线通信电路元件、所述第二天线元件、所述光通信元件与所述光纤彼此连接来制备无线信号和光信号转换芯片基板；
对准所述半导体芯片的所述第一天线元件与所述无线信号和光信号转换芯片基板的所述第二天线元件以使它们彼此相对，并在所述无线信号和光信号转换芯片基板上安置所述半导体芯片。
8.根据权利要求7所述的光通信装置的制造方法，其中，制备所述无线信号和光信号转换芯片基板的步骤还包括以下子步骤：
在所述基板主体上设置所述第二天线元件、所述第二无线通信电路元件和所述光通信元件，所述光通信元件包括将电信号转换为光信号的电信号-光信号转换元件、将光信号转换为电信号的光信号-电信号转换元件以及光纤；以及
将所述第二天线元件连接至所述第二无线通信电路元件，所述第二天线元件和所述第二无线通信电路元件均配置在所述基板主体上，将所述电信号-光信号转换元件和所述光信号-电信号转换元件连接至所述第二无线通信电路元件，并将所述电信号-光信号转换元件与所述光信号-电信号转换元件连接至所述光纤。
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