CN109239861A - 一种硅光光收发模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硅光光收发模块，该硅光光收发模块包括电路板以及光组件；电路板设置有中空区域，中空区域用于容置光组件；电路板沿中空区域的外围设置有多个第一焊盘，光组件的边缘设置有多个第二焊盘；在光组件与电路板倒装贴合后，第二焊盘与相应的第一焊盘相互贴合，以实现电连接。电路板和光组件通过第一焊盘和第二焊盘建立电连接，电信号连接路径短，寄生电容小，高频传输损耗小，提高了高频特性，可以有效改善目前由于金丝焊线而引起的高频抑制问题。同时，光组件和电路板采用倒扣的方式贴合，设计结构紧凑，可以有效减小硅光光收发模块的尺寸。

Description

一种硅光光收发模块
技术领域
本发明属于光通信领域，更具体地，涉及一种硅光光收发模块。
背景技术
当前硅光子技术日渐成熟，其高集成度、小尺寸、低功耗、光电集成等优点备受瞩目，未来硅光子技术将有可能会替代当前的自由空间耦合技术，并且硅光子技术具有解决长远的技术演进(高速率、高集成度)和成本矛盾的能力。
随着光模块的传输速率在不断提升，从32Gbps到64Gbps演进，数据通信模块单波长已实现100Gb/s的传输，骨干网和城域网相干光模块已实现单波长400Gb/s的传输，速率的提升对芯片的设计和封装工艺带来更高的要求，例如，更高的传输带宽，更小的射频串扰。但是，目前光模块是一般采用金丝焊线的方式，经常会带来射频串扰，影响光模块的性能。另一方面，光模块集成的功能越来越多，光模块中的所包含的器件越来越多，增大了光模块小型化封装的难度。
鉴于此，克服该现有技术产品所存在的不足是本技术领域亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种硅光光收发模块，其目的在于提高光模块的高频特性，减小光模块封装尺寸，由此解决目前由于金丝焊线而引起的高频抑制以及光模块封装尺寸难于减小的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种硅光光收发模块，所述硅光光收发模块包括电路板1以及光组件2；所述电路板1设置有中空区域11，所述中空区域11用于容置所述光组件2；所述电路板1沿所述中空区域11的外围设置有多个第一焊盘12，所述光组件2的边缘设置有多个第二焊盘22；
在所述光组件2与所述电路板1倒装贴合后，所述第二焊盘22与相应的所述第一焊盘12相互贴合，以实现电连接。
优选地，所述光组件2上设置有芯片23，所述硅光光收发模块还包括金属底板3，所述金属底板3上设置有金属凸起31；
所述电路板1设置在所述金属底板3上，在所述光组件2与所述电路板1贴合后，所述芯片23与所述金属凸起31接触。
优选地，所述硅光光收发模块还包括导热胶，所述导热胶设置在所述金属凸起31上。
优选地，所述光组件包括平面光波导基板21，所述平面光波导基板21包括安装区域和耦合区域，所述第二焊盘22分布在所述安装区域的边缘，所述芯片23设置在所述安装区域上，所述平面光波导基板21在所述耦合区域对应的位置上设置有二氧化硅耦合波导211。
优选地，所述芯片23包括硅光光电集成芯片231，所述硅光光电集成芯片231的光耦合接口包含硅光耦合波导2312和端面耦合器2313；
所述硅光光电集成芯片231倒装贴合在所述平面光波导基板21的安装区域，所述安装区域和所述耦合区域存在预设的高度差，其中，所述预设的高度差为所述端面耦合器2313的中心到所述硅光光电集成芯片231第一表面的高度与二氧化硅耦合波导211的中心到所述平面光波导基板21第一表面的高度之和，以在竖直方向上实现对所述硅光光电集成芯片231的无源贴装。
优选地，所述平面光波导基板21上设置有芯片对准标记25，以在水平方向上实现对所述硅光光电集成芯片231的无源贴装。
优选地，所述硅光光电集成芯片231和单模光纤的耦合，是通过所述平面光波导基板21上的所述二氧化硅耦合波导211来进行模场由小变大的过渡匹配。优选地，所述硅光耦合波导2312的输入/输出端口通过半导体工艺制作有所述端面耦合器2313，所述端面耦合器2313和所述二氧化硅耦合波导211耦合。
优选地，所述二氧化硅耦合波导211和所述端面耦合器2313的耦合端面之间封灌有紫外胶。
优选地，所述芯片23包括硅光光电集成芯片231以及第一电芯片232以及第二电芯片233；所述硅光光电集成芯片231为集成光调制、光探测、光分束、光监控、光衰减或模斑转换的集成芯片。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：本实施例的硅光光收发模块包括电路板以及光组件；电路板设置有中空区域，中空区域用于容置光组件；电路板沿中空区域的外围设置有多个第一焊盘，光组件的边缘设置有多个第二焊盘；在光组件与电路板倒装贴合后，电路板上的第一焊盘与光组件上的相应的第二焊盘相互贴合，以实现电连接。电路板和光组件通过第一焊盘和第二焊盘建立电连接，电信号连接路径短，寄生电容小，高频传输损耗小，提高了高频特性，可以有效改善目前由于金丝焊线而引起的高频抑制问题。同时，光组件和电路板采用倒扣的方式贴合，设计结构紧凑，可以有效减小硅光光收发模块的尺寸。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的一种硅光光收发模块的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种硅光光收发模块的爆炸结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种硅光光收发模块中的电路板的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种硅光光收发模块中的光组件的结构示意图；
图5是图4中的光组件的平面光波导基板的俯视示意图；
图6是图4中的光组件沿AA’线的剖视结构示意图；
图7是本发明是实施例提供的平面光波导基板结构示意图；
图8是本发明是实施例提供的一种硅光光收发模块的各波导在水平方向上的耦合结构示意图；
图9是本发明是实施例提供的一种硅光光收发模块的各波导在垂直方向上的耦合结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1：
请一并参阅图1～图4，本实施例提供一种硅光光收发模块，该硅光光收发模块包括电路板1以及光组件2，该电路板1设置有中空区域11，中空区域11用于容置光组件2。电路板1沿中空区域11的外围设置有多个第一焊盘12，光组件2的边缘设置有多个第二焊盘22，在光组件2与电路板1倒装贴合后，第一焊盘12与相应的第二焊盘22相互贴合，以实现电连接。
其中，中空区域11的截面形状以及大小依据光组件2的截面形状以及大小而定，中空区域11的截面形状与光组件2的截面形状基本相同，需保证光组件2设置有第二焊盘22的区域能够与电路板1上相应的第一焊盘12能够贴合电连接。
其中，每个第二焊盘22对应有相应的功能定义，光组件2所包括的第二焊盘22的数目、相邻第二焊盘22之间的距离以及第二焊盘22的大小不做具体限定，电路板1所包括的第一焊盘12的数目、相邻第一焊盘12之间的距离以及第一焊盘12的大小不做具体限定，只需保证在光组件2与电路板1贴合时，一个第二焊盘22只与一个第一焊盘12接触贴合，且每一个需要使用的第二焊盘22均与相应的第一焊盘12接触贴合即可，可依据具体情况设计。
在本实施例中，光组件2和电路板1通过第二焊盘22和第一焊盘12建立电连接，电信号连接路径短，寄生电容小，高频传输损耗小，尤其在400Gb/s高速率(单路大于56Gbaud)传输模块中优势明显，其高频传输性能要优于常规金丝键合方法，可以有效消除目前金丝焊线引起的高频抑制问题，可以提高硅光光收发模块的高频特性。
同时，电路板1和光组件2采用倒扣的方式贴合，将光组件2上的器件与电路板1共用一部分空间，设计结构紧凑，可以有效减小硅光光收发模块的尺寸。另一方面，倒装焊接工艺简单，可靠性好，便于硅光光收发模块的集成化封装，适合批量生产。
进一步地，光组件2包括芯片23，芯片23的各功能引脚与相应的第二焊盘22建立连接，以在硅光光收发模块工作时传输相应的信号。硅光光收发模块在工作过程中，芯片23在工作的过程中会产生热量，造成工作温度升高，为了减小温度对硅光光收发模块的影响需要及时有效的进行散热，以达到较好的散热效果，从而保证硅光光收发模块具有较优的工作性能。在本实施例中，硅光光收发模块还包括金属底板3，金属底板3上设置有金属凸起31，电路板1设置在金属底板3上，在光组件2与电路板1贴合后，芯片23与金属凸起31接触。其中，金属凸起31的数目以及位置可以依据光组件2所包括的芯片23的数目以及位置而定。在本实施例中，光组件2与电路板1倒扣贴合，光组件2上的芯片23通过中空区域11后与相应的金属凸起31接触，可以有效进行热传导。
在优选的实施例中，硅光光收发模块还包括导热胶，导热胶设置在金属凸起31上，芯片23与导热胶接触，通过导热胶、金属凸起31以及金属底板3对芯片23进行热传导，对于功耗较大的电芯片具有很好的散热效果，例如驱动器Driver(典型功耗约3W)、数字信号处理DSP(典型功耗约10W)等，可以有效的解决硅光光收发模块的散热问题，保证了硅光光收发模块具有良好的性能。
在本实施例中，光组件2是基于平面光波导(Planar Lightwave Circui，简称PLC)技术制作而成的无源光器件。具体而言，光组件2还包括平面光波导(PLC)基板21以及光纤阵列24，芯片23设置在PLC基板21上，光纤阵列24与PLC基板21的出口波导耦合连接，芯片23与PLC基板21入口波导耦合连接，以传输光信号。
在可选的实施例中，光组件2包括三个不同型号的芯片23，具体为硅光光电集成芯片231、第一电芯片232以及第二电芯片233。硅光光电集成芯片231、第一电芯片232以及第二电芯片233倒装焊接在PLC基板21上。在具体应用场景中，硅光光电集成芯片231为集成光调制、光探测、光分束、光监控、光衰减、模斑转换等功能的集成芯片。第一电芯片232可以是调制器驱动器，第二电芯片233可以是跨组放大器，同时，根据硅光光电集成芯片231的设计第一电芯片232和第二电芯片233在基板21上的位置可做相应的调整。
继续参阅图5～图7，PLC基板21包括安装区域A和耦合区域B，多个第二焊盘22分布在安装区域A的边缘，同时，各种电器件也相应的设置在安装区域A内。具体而言，安装区域A内设置有第一芯片安装座2321、第二芯片安装座2331以及集成芯片安装座2311，其中，第一芯片安装座2321用于安装第一电芯片232，第二芯片安装座2331用于安装第二电芯片233，集成芯片安装座2311用于安装硅光光电集成芯片231。每个安装座均包括多个焊点，焊点的大小、焊点之间的间距以及焊点为位置排布由对应芯片的封装而定。其中，耦合区域B设置在集成芯片安装座2311与光纤阵列24之间，PLC基板21在耦合区域B对应的地方设置有至少一个二氧化硅耦合波导211，将二氧化硅耦合波导211为配置为PLC基板21的出口波导。
在实际制作过程中，为了达到更好的耦合效率，所述硅光光电集成芯片231和光纤阵列24中的单模光纤的耦合，是通过所述平面光波导基板21上的所述二氧化硅耦合波导211来进行模场由小变大的过渡匹配。具体地，二氧化硅耦合波导211与光纤的模场相互匹配。同时，光纤阵列24与PLC基板21的二氧化硅耦合波导211的耦合端面之间封灌有紫外胶，通过紫外胶耦合固定，以减小插入损耗和回波损耗。同时，采用高可靠性的紫外胶保护光路，实现光路的非气密封装，简化了封装工艺。
其中，光纤阵列24与包括至少一个根光纤，每一个光纤对应与相应的二氧化硅耦合波导211连接，以接收相应的信号。光纤阵列24所包括的光纤的数目依据二氧化硅耦合波导211的数据而定。在实际应用场景中，二氧化硅耦合波导211的数量可以为四个，相应的，光纤阵列24包括四根光纤。其中，一根光纤为外置激光器光源输入波导，一根光纤为调制信号输出波导，一根光纤为接收信号输入波导，一根光纤为测试辅助波导。
进一步地，硅光光电集成芯片231的光耦合接口包含硅光耦合波导2312，所述硅光耦合波导2312的输入/输出端口通过半导体工艺制作有端面耦合器2313，所述端面耦合器2313和所述二氧化硅耦合波导211耦合。
其中，硅光耦合波导2312的第一端与PLC基板21入口波导耦合连接，硅光耦合波导2312的第二端与端面耦合器2313的第一端连接，端面耦合器2313的第二端与设置在PLC基板21内的二氧化硅耦合波导211(出口波导)连接。在优选的实施例中，为了减小插入损耗和回波损耗，并阻止水汽进入，在二氧化硅耦合波导211和端面耦合器2313耦合端面之间封灌有紫外胶，以提高硅光光收发模块的性能。同时，采用高可靠性的紫外胶保护光路，实现光路的非气密封装，简化了封装工艺。
在本实施例中，由于硅光耦合波导2312的宽度通常在300nm～500nm左右，而单模光纤的芯径尺寸约8um～10um，二者的尺寸会造成模场的严重失配，为了达到较优的光耦合效率，本实施例的端面耦合器2313具有多层波导结构，可以改变光波传播的模场，以实现不同直径模场的匹配。其中，端面耦合器2313可以为SION波导端面耦合器。
由于光纤阵列24中的光纤与二氧化硅耦合波导211的模场匹配，则合理设计硅光耦合波导2312、端面耦合器2313以及二氧化硅耦合波导211的尺寸，即可保证各波导的模场匹配，进而达到较好的耦合效率。关于硅光耦合波导2312、端面耦合器2313以及二氧化硅耦合波导211的尺寸的设计下文会进一步举例说明。
在优选的实施例中，硅光耦合波导2312为锥形结构，波导宽度越大，模场的也逐渐扩大，以保证较佳的耦合效率。端面耦合器2313还可以防止硅光耦合波导2312输出模场逐渐变大后光泄露到衬底，起到束缚光的作用。
为了进一步保证端面耦合器2313与二氧化硅耦合波导211的耦合效率，在本实施例中，从水平位置和竖直位置对硅光光电集成芯片231的安装位置进行定位。具体而言，PLC基板21上还设置有芯片对准标记25，该芯片对准标记25设置在集成芯片安装座2311的四个边角，芯片对准标记25用来定位硅光光电集成芯片231水平方向的位置，以实现硅光光电集成芯片231和二氧化硅耦合波导211在水平方向无源对准耦合。其中，芯片对准标记25可以为十字型字符、圆形或者其他图案。
同时，PLC基板21的安装区域A和耦合区域B存在预设的高度差H，通过安装区域A与耦合区域B的高度差用来对硅光光电集成芯片231竖直方向的高度进行限制，实现竖直方向的无源贴装，从而使得二氧化硅耦合波导211和端面耦合器2313模场匹配，以降低耦合损耗。其中，预设的高度差H为端面耦合器2313的中心到硅光光电集成芯片231第一表面(与PLC基板21贴合的一面)包层的高度与二氧化硅耦合波导211的中心到PLC基板21第一表面(安装有硅光光电集成芯片231的一面)包层的高度之和。
在本实施例中，在制作光组件时，可以通过芯片对准标记从水平位置对硅光光电集成芯片的安装位置进行定位，并通过PLC基板的耦合区域和安装区域预设的高度差来对硅光光电集成芯片竖直方向的高度进行限制，从而使得二氧化硅耦合波导和端面耦合器模场匹配，以降低耦合损耗，提高耦合效率。再者，在光路耦合端面灌注高可靠性的紫外胶以保护光路，实现光路的非气密封装，简化了封装工艺。
区别于现有技术，本实施例的硅光光收发模块包括电路板以及光组件；电路板设置有中空区域，中空区域用于容置光组件；电路板沿中空区域的外围设置有多个第一焊盘，光组件的边缘设置有多个第二焊盘；在光组件与电路板倒装贴合后，电路板上的第一焊盘与光组件上的相应的第二焊盘相互贴合，以实现电连接。电路板和光组件通过第一焊盘和第二焊盘建立电连接，电信号连接路径短，寄生电容小，高频传输损耗小，提高了高频特性，可以有效改善目前由于金丝焊线而引起的高频抑制问题。
同时，光组件和电路板采用倒扣的方式贴合，设计结构紧凑，可以有效减小硅光光收发模块的尺寸。另一方面，倒装焊接工艺简单，可靠性好，便于硅光光收发模块的集成化封装，适合批量生产。另外，光组件和电路板采用倒扣的方式贴合使得光组件的芯片与金属地板的金属凸起接触，及时有效的进行散热，保证硅光光收发模块的工作性能的稳定性。
下面具体说明上述实施例的PLC基板21的制作方法。
PLC基板21使用半导体工艺制作，通过介质生长、涂光刻胶、光刻、刻蚀、清洗等半导体标准的工艺过程，成本低，适合大批量生产。形成PLC基板21地基底其材料可以是SiO2、SiN、Polymer或Si，不同的材料基底，其制作工艺略有差异。在此以基底材料为SiO2为例，来解释说明PLC基板21的制作方法，首先通过沉积、等离子体增强化学的气相沉积法(PlasmaEnhanced Chemical Vapor Deposition，简写PECVD)、涂光刻胶、光刻、刻蚀等工艺制作的硅基二氧化硅平面光波导。然后，通过制作掩模、涂光刻胶、光刻、刻蚀一次工艺流程，形成安装区域A和耦合区域B，其中，安装区域A和耦合区域B存在预设的高度差H，预设的高度差H为端面耦合器2313的中心到硅光光电集成芯片231第一表面包层的高度与二氧化硅耦合波导211的中心到平面光波导第一表面包层的高度，从而保证在垂直方向端面耦合器2313与二氧化硅耦合波导211对准耦合；进一步地，再通过制作掩模、涂光刻胶、光刻、刻蚀一次工艺流程，形成各个芯片安装座，每个芯片安装座对应包括多个焊点。由于，焊锡球在融化的时候其高度会略微减小，因此，此次刻蚀深度比焊点厚度加上植球高度之和稍小，以保证硅光光电集成芯片231安装于芯片安装座后，端面耦合器2313与二氧化硅耦合波导211对准耦合。最后，通过蒸发和剥离(lift-off)半导体工艺，在安装区域A上制作铝电极，通过植球技术在铝电极表面植入焊锡球，其中，焊锡球地材料可以为铅级合金、金锡合金或金铜锡合金。
为了达到更好地耦合效率，硅光光电集成芯片231需要与二氧化硅耦合波导211对准耦合，在实际制作过程中，硅光光电集成芯片231的焊接需要通过高精度贴片机，贴片机通过定位标记确定对硅光光电集成芯片231的安装位置，从水平位置来确保端面耦合器2313和二氧化硅耦合波导211对准耦合，一般而言，贴片精度需控制在1um以内。与此同时，安装区域A与耦合区域B的高度差限制了硅光光电集成芯片231竖直方向的位置，从竖直位置来确保端面耦合器2313和二氧化硅耦合波导211对准耦合，从而使得二氧化硅耦合波导211和硅光光电集成芯片231的高效率耦合。
在本实施例中，在制作光组件时，可以通过芯片对准标记从水平位置对硅光光电集成芯片的安装位置进行定位，并通过PLC基板的耦合区域和安装区域预设的高度差来对硅光光电集成芯片竖直方向的高度进行限制，从而使得二氧化硅耦合波导和端面耦合器模场匹配，以降低耦合损耗，提高耦合效率。再者，在光路耦合端面灌注高可靠性的紫外胶以保护光路，实现光路的非气密封装，简化了封装工艺。
为了提高光纤阵列24与PLC基板21的耦合效率，在优选的实施例中，PLC基板21上设置有V形槽，V形槽用于收容光纤阵列24，实现PLC基板21与光纤阵列24的无源耦合。
现基于上述实施例中的硅光光收发模块，提供一种较优的耦合结构，在此，以端面耦合器2313为SION波导端面耦合器为例解释说明，使得硅光耦合波导2312、端面耦合器2313和二氧化硅耦合波导211尺寸匹配，以达到模场匹配的作用，提高耦合效率。
参考图8和图9，此种设计主要通过硅光耦合波导2312、二氧化硅耦合波导211在水平方向宽度变化来实现不同材料模场匹配和耦合，未在厚度方向做特殊设计，工艺难度低。其中，W1为硅传输波导宽度，W2为SION波导宽度，W3为二氧化硅耦合波导宽度，W4为二氧化硅传输波导宽度，Wtip为硅光耦合波导宽度，H1为硅传输波导高度，H2为SION波导厚度，H3为二氧化硅波导厚度，以1.55um中心波长为例，此处给出一组最佳的尺寸：W1＝0.45um，W2＝4um，W3＝4um，W4＝4.5um，Wtip＝0.13um，H1＝0.22um，H2＝4.5um，H3＝4.5um。在实际应用场景中，由于制作工艺的限制或者其他外部因素的影响，各波导尺寸可能会存在差异，当容差范围控制在0.05um时也可达到比较好的耦合效果。
区别于现有技术，本实施例的硅光光收发模块包括电路板以及光组件；电路板设置有中空区域，中空区域用于容置光组件；电路板沿中空区域的外围设置有多个第一焊盘，光组件的边缘设置有多个第二焊盘；在光组件与电路板倒装贴合后，电路板上的第一焊盘与光组件上的相应的第二焊盘相互贴合，以实现电连接。电路板和光组件通过第一焊盘和第二焊盘建立电连接，电信号连接路径短，寄生电容小，高频传输损耗小，提高了高频特性，可以有效改善目前由于金丝焊线而引起的高频抑制问题。
同时，光组件和电路板采用倒扣的方式贴合，设计结构紧凑，可以有效减小硅光光收发模块的尺寸。另一方面，倒装焊接工艺简单，可靠性好，便于硅光光收发模块的集成化封装，适合批量生产。另外，光组件和电路板采用倒扣的方式贴合使得光组件的芯片与金属地板的金属凸起接触，及时有效的进行散热，保证硅光光收发模块的工作性能的稳定性。
本领域的技术人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种硅光光收发模块，其特征在于，所述硅光光收发模块包括电路板(1)以及光组件(2)；
所述电路板(1)设置有中空区域(11)，所述中空区域(11)用于容置所述光组件(2)；所述电路板(1)沿所述中空区域(11)的外围设置有多个第一焊盘(12)，所述光组件(2)的边缘设置有多个第二焊盘(22)；
在所述光组件(2)与所述电路板(1)倒装贴合后，所述第二焊盘(22)与相应的所述第一焊盘(12)相互贴合，以实现电连接。
2.根据权利要求1所述的硅光光收发模块，其特征在于，所述光组件(2)上设置有芯片(23)，所述硅光光收发模块还包括金属底板(3)，所述金属底板(3)上设置有金属凸起(31)；
所述电路板(1)设置在所述金属底板(3)上，在所述光组件(2)与所述电路板(1)贴合后，所述芯片(23)与所述金属凸起(31)接触。
3.根据权利要求2所述的硅光光收发模块，其特征在于，所述硅光光收发模块还包括导热胶，所述导热胶设置在所述金属凸起(31)上。
4.根据权利要求2所述的硅光光收发模块，其特征在于，所述光组件包括平面光波导基板(21)，所述平面光波导基板(21)包括安装区域和耦合区域，所述第二焊盘(22)分布在所述安装区域的边缘，所述芯片(23)设置在所述安装区域上，所述平面光波导基板(21)在所述耦合区域对应的位置上设置有二氧化硅耦合波导(211)。
5.根据权利要求4所述的硅光光收发模块，其特征在于，所述芯片(23)包括硅光光电集成芯片(231)，所述硅光光电集成芯片(231)的光耦合接口包含硅光耦合波导(2312)和端面耦合器(2313)；
所述硅光光电集成芯片(231)倒装贴合在所述平面光波导基板(21)的安装区域，所述安装区域和所述耦合区域存在预设的高度差，其中，所述预设的高度差为所述端面耦合器(2313)的中心到所述硅光光电集成芯片(231)第一表面的高度与所述二氧化硅耦合波导(211)的中心到所述平面光波导基板(21)第一表面的高度之和，以在竖直方向上实现对所述所述硅光光电集成芯片(231)的无源贴装。
6.根据权利要求5所述的硅光光收发模块，其特征在于，所述平面光波导基板(21)上设置有芯片对准标记(25)，以在水平方向上实现对所述硅光光电集成芯片(231)的无源贴装。
7.根据权利要求5所述的硅光光收发模块，其特征在于，所述硅光光电集成芯片(231)和单模光纤的耦合，是通过所述平面光波导基板(21)上的所述二氧化硅耦合波导(211)来进行模场由小变大的过渡匹配。
8.根据权利要求5所述的硅光光收发模块，其特征在于，所述硅光耦合波导(2312)的输入/输出端口通过半导体工艺制作有所述端面耦合器(2313)，所述端面耦合器(2313)和所述二氧化硅耦合波导(211)耦合。
9.根据权利要求8所述的硅光光收发模块，其特征在于，所述二氧化硅耦合波导(211)和所述端面耦合器(2313)的耦合端面之间封灌有紫外胶。
10.根据权利要求2所述的硅光光收发模块，其特征在于，所述芯片(23)包括硅光光电集成芯片(231)以及第一电芯片(232)以及第二电芯片(233)；所述硅光光电集成芯片(231)为集成光调制、光探测、光分束、光监控、光衰减或模斑转换的集成芯片。
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Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111142200A (zh) * 2019-12-09 2020-05-12 北京航天时代光电科技有限公司 一种基于多通道数字光收发模块的金丝键合结构
CN111399141A (zh) * 2020-05-12 2020-07-10 东莞铭普光磁股份有限公司 一种光器件和光模块
CN111504296A (zh) * 2020-04-24 2020-08-07 武汉光迅科技股份有限公司 光收发模块及光纤传感装置
CN112098768A (zh) * 2019-05-30 2020-12-18 上海新微技术研发中心有限公司 硅光芯片的测试方法及设备
CN112187371A (zh) * 2020-09-29 2021-01-05 中国科学院半导体研究所 光电平衡探测器及其接收模块和应用
WO2021022749A1 (zh) * 2019-08-06 2021-02-11 武汉光迅科技股份有限公司 一种光模块
CN112666665A (zh) * 2020-12-24 2021-04-16 中国电子科技集团公司第五十五研究所 基于倒装键合的激光器与硅光波导耦合结构
CN112748504A (zh) * 2021-04-06 2021-05-04 苏州海光芯创光电科技股份有限公司 硅光芯片与平面光波导芯片耦合的方法
CN112987198A (zh) * 2021-02-26 2021-06-18 西安微电子技术研究所 一种高可靠光收发一体化电路
WO2021120433A1 (zh) * 2019-12-20 2021-06-24 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 光模块
CN113179131A (zh) * 2021-04-22 2021-07-27 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 一种光模块
CN113552668A (zh) * 2021-07-14 2021-10-26 Nano科技(北京)有限公司 一种耐高输入光功率的硅光芯片端面耦合结构
CN113589446A (zh) * 2020-04-30 2021-11-02 慧与发展有限责任合伙企业 具有中介件参照物的焊料对准光学插座及其组装方法
WO2021227317A1 (zh) * 2020-05-13 2021-11-18 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 一种光模块
CN114341692A (zh) * 2019-09-04 2022-04-12 ams有限公司 键合结构及用于制造键合结构的方法
CN114578497A (zh) * 2022-03-02 2022-06-03 Nano科技(北京)有限公司 一种基于硅基光电子集成芯片的封装结构及封装方法
CN115508956A (zh) * 2022-09-22 2022-12-23 希烽光电科技(南京)有限公司 倾斜基板高带宽光引擎
CN116184584A (zh) * 2023-02-21 2023-05-30 讯芸电子科技(中山)有限公司 一种内埋tec基板的400g硅光集成光模块

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5283446A (en) * 1991-08-30 1994-02-01 Nec Corporation Compact optical semiconductor module capable of being readily assembled with a high precision
US20040062491A1 (en) * 2002-08-23 2004-04-01 Shunsuke Sato Optical data link
CN1601313A (zh) * 2003-09-24 2005-03-30 国际商业机器公司 用于整体封装光电子装置、ic芯片、和光传输线的设备和方法
JP2007019411A (ja) * 2005-07-11 2007-01-25 Murata Mfg Co Ltd 光−電気変換装置
US20090067779A1 (en) * 2007-09-05 2009-03-12 Kabushiki Kaisha Toshiba Flexible optoelectric interconnect and method for manufacturing same
JP2009122463A (ja) * 2007-11-15 2009-06-04 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光信号処理回路
CN202003064U (zh) * 2011-03-24 2011-10-05 索尔思光电（成都）有限公司 一种光收发一体的xfp光模块
CN102754005B (zh) * 2009-09-30 2015-06-03 康宁股份有限公司 用于使用光纤的集成光学器件的带通槽基底

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5283446A (en) * 1991-08-30 1994-02-01 Nec Corporation Compact optical semiconductor module capable of being readily assembled with a high precision
US20040062491A1 (en) * 2002-08-23 2004-04-01 Shunsuke Sato Optical data link
CN1601313A (zh) * 2003-09-24 2005-03-30 国际商业机器公司 用于整体封装光电子装置、ic芯片、和光传输线的设备和方法
JP2007019411A (ja) * 2005-07-11 2007-01-25 Murata Mfg Co Ltd 光−電気変換装置
US20090067779A1 (en) * 2007-09-05 2009-03-12 Kabushiki Kaisha Toshiba Flexible optoelectric interconnect and method for manufacturing same
JP2009122463A (ja) * 2007-11-15 2009-06-04 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光信号処理回路
CN102754005B (zh) * 2009-09-30 2015-06-03 康宁股份有限公司 用于使用光纤的集成光学器件的带通槽基底
CN202003064U (zh) * 2011-03-24 2011-10-05 索尔思光电（成都）有限公司 一种光收发一体的xfp光模块

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112098768A (zh) * 2019-05-30 2020-12-18 上海新微技术研发中心有限公司 硅光芯片的测试方法及设备
WO2021022749A1 (zh) * 2019-08-06 2021-02-11 武汉光迅科技股份有限公司 一种光模块
CN114341692A (zh) * 2019-09-04 2022-04-12 ams有限公司 键合结构及用于制造键合结构的方法
CN111142200A (zh) * 2019-12-09 2020-05-12 北京航天时代光电科技有限公司 一种基于多通道数字光收发模块的金丝键合结构
CN111142200B (zh) * 2019-12-09 2021-10-01 北京航天时代光电科技有限公司 一种基于多通道数字光收发模块的金丝键合结构
US11927818B2 (en) 2019-12-20 2024-03-12 Hisense Broadband Multimedia Technologies Co., Ltd. Optical module
WO2021120433A1 (zh) * 2019-12-20 2021-06-24 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 光模块
CN111504296A (zh) * 2020-04-24 2020-08-07 武汉光迅科技股份有限公司 光收发模块及光纤传感装置
CN113589446A (zh) * 2020-04-30 2021-11-02 慧与发展有限责任合伙企业 具有中介件参照物的焊料对准光学插座及其组装方法
CN111399141A (zh) * 2020-05-12 2020-07-10 东莞铭普光磁股份有限公司 一种光器件和光模块
WO2021227317A1 (zh) * 2020-05-13 2021-11-18 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 一种光模块
CN112187371A (zh) * 2020-09-29 2021-01-05 中国科学院半导体研究所 光电平衡探测器及其接收模块和应用
CN112666665A (zh) * 2020-12-24 2021-04-16 中国电子科技集团公司第五十五研究所 基于倒装键合的激光器与硅光波导耦合结构
CN112987198A (zh) * 2021-02-26 2021-06-18 西安微电子技术研究所 一种高可靠光收发一体化电路
CN112748504A (zh) * 2021-04-06 2021-05-04 苏州海光芯创光电科技股份有限公司 硅光芯片与平面光波导芯片耦合的方法
CN113179131A (zh) * 2021-04-22 2021-07-27 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 一种光模块
CN113552668A (zh) * 2021-07-14 2021-10-26 Nano科技(北京)有限公司 一种耐高输入光功率的硅光芯片端面耦合结构
CN114578497A (zh) * 2022-03-02 2022-06-03 Nano科技(北京)有限公司 一种基于硅基光电子集成芯片的封装结构及封装方法
CN114578497B (zh) * 2022-03-02 2023-12-15 Nano科技(北京)有限公司 一种基于硅基光电子集成芯片的封装结构及封装方法
CN115508956A (zh) * 2022-09-22 2022-12-23 希烽光电科技(南京)有限公司 倾斜基板高带宽光引擎
CN115508956B (zh) * 2022-09-22 2024-04-16 希烽光电科技(南京)有限公司 倾斜基板高带宽光引擎
CN116184584A (zh) * 2023-02-21 2023-05-30 讯芸电子科技(中山)有限公司 一种内埋tec基板的400g硅光集成光模块
CN116184584B (zh) * 2023-02-21 2023-11-03 讯芸电子科技(中山)有限公司 一种内埋tec基板的400g硅光集成光模块

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