CN105720477A - 应用于异面电极激光器芯片的封装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种针对异面电极激光器芯片的封装结构，包括一上介质基板，一下介质基板和一导通柱阵列。利用上下两个介质基板形成一个“三明治”的结构将激光器芯片的异面电极转为共面电极，以实现与外部射频电路的连接。相比于利用金丝转异面电极为共面电极的传统方法，本发明提出的封装结构避免了金丝的使用，减小了由金丝所引入的寄生参数对器件性能的影响，适用于单通道和多通道集成芯片的封装。

Description

应用于异面电极激光器芯片的封装结构
技术领域
本发明属于光电子/微电子器件领域，更具体涉及一种应用于异面电极激光器芯片的封装结构。
背景技术
在光电子芯片的封装中，由于激光器芯片为异面电极结构，目前常用的方法是使用金丝将激光器电极连接到具有共面电极的载体上，以实现与矢量网络分析仪测试端口或管壳电接口的连接。然而，在进行测试的时候，由金丝带来的寄生参数会直接影响测试结果。特别是在高速激光器阵列芯片的封装中，众多金丝所引入的寄生电容寄生电感会产生谐振，这将严重影响器件的传输和反射性能。
发明内容
针对技术背景中的不足，本发明提出了一种异面电极激光器芯片的封装结构，利用上、下两个介质基板形成一个“三明治”的结构将激光器芯片的异面电极转为共面电极，上、下介质基板通过导通柱连接且连接处保持良好的阻抗连续。
本发明的应用于异面电极激光器芯片的封装结构主要包括，
一上介质基板1，主要起支撑表面电极作用；表面采用薄膜工艺蒸镀一定厚度的电极作为上介质基板地平面2；
一下介质基板5，主要起支撑表面电极和激光器芯片作用；表面采用薄膜工艺蒸镀一定厚度的共面波导电极3，即地电极(G)，信号电极(S)，地电极(G)；
一导通柱阵列4，其主要起连接上介质基板地平面2和下介质基板地电极(G)的作用，同时也起支撑上介质基板1作用；
电极材料和导通柱阵列4的材料相同。
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
通过对封装结构的创新，避免了金丝的使用，有效地减小了金丝所引入的寄生参数对器件性能的影响。
附图说明
为进一步说明本发明的技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：
图1是本发明一种应用于异面电极激光器芯片的封装结构的三视图；
图2是本发明一种应用于异面电极激光器芯片的封装结构的阵列封装示意图；
图3为图2的局部放大图。
附图标记说明
1-上介质基板，2-上介质基板地平面，3-共面波导地电极(G)，4-导通柱阵列，5-下介质基板，6-共面波导信号电极(S)，7-激光器芯片P极，8-激光器芯片，9-激光器芯片出光面，10-激光器芯片N极。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清晰明白，现结合附图1-图3对其在光耦合中的具体应用做进一步的详细说明。
在传统的芯片封装中，需要使用金丝，这会引入寄生参数进而影响器件性能。因此，本发明提出了一种应用于异面电极激光器芯片的封装结构如附图1。该异面激光器芯片主要包括：一上介质基板1，主要起支撑表面电极作用；表面采用薄膜工艺蒸镀一定厚度的电极作为地平面；一下介质基板2，主要起支撑表面电极和激光器芯片作用；表面采用薄膜工艺蒸镀一定厚度的共面波导电极，即地电极(G)3，信号电极(S)6，地电极(G)3；一导通柱阵列4，其主要起连接上介质基板地平面和下介质基板地电极的作用，同时也起支撑上介质基板作用。
电极材料和导通柱阵列4的材料相同。上、下介质基板1、5材料相同，由氮化铝材料、三氧化二铝、氧化铍或碳化硅材料制成，电极材料和导通柱阵列4的材料为金。
导通柱4的直径与间隔由特定公式决定以降低谐振对器件性能的影响，该特定公式为：
H＝1/8*λ，
其中，H为导通柱间隔，λ为电磁波波长。导通柱4的直径D通常为0.2mm。
共面波导电极的信号电极(S)的宽度W，地电极(G)与信号电极(S)之间的间距L由共面波导传输线的特征阻抗决定，
特征阻抗 z 0 = 60 π 2 ( ϵ r + 1 ) R o E ( W L )
其中，εr为介质基板的介电常数，w为信号电极的宽度，L为地电极与信号电极之间的间距。
该异面电极激光器芯片的封装结构的制备方法为：首先，激光器芯片8倒装贴在下介质基板5上，即激光器芯片P极7用焊锡焊在共面波导信号电极6上；然后，将上介质基板1盖在激光器芯片N极10上，用焊锡将地平面2与激光器芯片N极10连接，焊接处尽量保证焊锡均匀以保证没有较大的阻抗变化。最后，用导通柱阵列4连接地平面2和共面波导地电极3，连接处同样要保证接触良好。此时，导通柱阵列4也起到支撑上介质基板1的作用。
附图2是本发明应用于阵列激光器芯片的示意图。可以看到，对于阵列激光器芯片，采用本发明进行封装能够避免使用金丝，更能体现出其优越性，有利于器件性能的提升。需要注意的是，在阵列芯片的封装中，导通柱阵列的间距要与芯片间距保持一致。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种应用于异面电极激光器芯片的封装结构，包括：
一上介质基板(1)，主要起支撑表面电极作用；表面采用薄膜工艺蒸镀一定厚度的电极作为上介质基板地平面(2)；
一下介质基板(5)，主要起支撑表面电极和激光器芯片作用；表面采用薄膜工艺蒸镀一定厚度的共面波导电极(3)，包括地电极(G)，信号电极(S)，地电极(G)；
一导通柱阵列(4)，其主要起连接上介质基板地平面(2)和下介质基板地电极(G)的作用，同时也起支撑上介质基板(1)作用；
电极材料和导通柱阵列(4)的材料相同。
2.根据权利要求1所述的应用于异面电极激光器芯片的封装结构，其中上、下介质基板(1)、(5)的材料相同，由氮化铝材料、三氧化二铝、氧化铍或碳化硅材料制成，电极材料和导通柱阵列(4)的材料为金。
3.根据权利要求1所述的应用于异面电极激光器芯片的封装结构，其中导通柱(4)与上介质基板(1)表面地平面(2)，与下介质基板(1)地电极的电连接良好以保证阻抗的连续性；且导通柱(4)的直径与间隔由特定公式决定以降低谐振对器件性能的影响，该特定公式为：
H＝1/8*λ，
其中，H为导通柱间隔，λ为电磁波波长。
4.根据权利要求3所述的应用于异面电极激光器芯片的封装结构，其中导通柱(4)的直径D为0.2mm。
5.根据权利要求1所述的应用于异面电极激光器芯片的封装结构，其特征在于，共面波导电极的信号电极(S)的宽度W，地电极(G)与信号电极(S)之间的间距L由共面波导传输线的特征阻抗决定，
特征阻抗 Z O = 60 π 2 ( ϵ r + 1 ) R o E ( W L ) ,
其中，εr为介质基板的介电常数，w为信号电极的宽度，L为地电极与信号电极之间的间距。
6.如权利要求1-5任一所述的应用于异面电极激光器芯片的封装结构的制备方法，包括如下步骤：
首先，激光器芯片(8)倒装贴在下介质基板(5)上，激光器芯片P极(7)用焊锡焊在共面波导信号电极(6)上；
然后，将上介质基板(1)盖在激光器芯片N极(10)上，用焊锡将地平面(2)与激光器芯片N极(10)连接；
最后，用导通柱阵列(4)通过焊锡连接地平面(2)和共面波导地电极(3)。
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