CN109683261B - 一种探测器电路板与光波导芯片的集成对准封装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及芯片封装技术领域，具体涉及一种探测器电路板与光波导芯片的集成对准封装结构，包括：探测器电路板(1)，倒装在光波导芯片(2)上；光波导芯片(2)，朝向所述探测器电路板(1)的表面覆盖有一支撑体(3)，所述支撑体(3)上预成型有焊点，所述焊点具有将所述探测器电路板(1)和所述光波导芯片(2)自动修正对准的熔融状态和在固化后将所述探测器电路板(1)和所述光波导芯片(2)连接的固定状态。本发明提供了一种对准精度及可靠性高、操作方便快捷的探测器电路板与光波导芯片的集成对准封装结构。

Description

一种探测器电路板与光波导芯片的集成对准封装结构
技术领域
本发明涉及芯片封装技术领域，具体涉及一种探测器电路板与光波导芯片的集成对准封装结构。
背景技术
近年来，随着固态激光雷达爆发式的增长，对固态光波导模块的需求也日益加剧，要求也更加苛刻。低成本、高速、高可靠性成为了不断追求的创新点，目前主流的封装方式都是基于反射棱镜、透镜、滤波片或金属支撑架等组合形成的封装体，封装过程中包含复杂的光路设计、繁琐且不可复制的耦合对准工艺，使得光模块的成本高居不下，可靠性较低。
由于光从光波导芯片表面的相位监控点输出后具有一定的发散性，且探测器阵列比较密集(50－500μm)，相近的探测器很容易形成光的串扰，无法精确的探测每一路的输出光，因此需要精确控制探测器电路板与光波导芯片表面相位监控点之间的距离，使得每一路的相位监控点都对应该路的探测器探测面。目前绝大多数厂家采用手动调节对准的方式来实现这一过程，调节的过程中探测器电路板需要悬空放置，对准后再固定，此过程耗费大量的时间，且存在人为误差的因素，不利于大规模量产。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术在探测器电路板与光波导芯片对准时人为误差大、精度低、可靠性差的缺陷，从而提供一种对准精度及可靠性高、操作方便快捷的探测器电路板与光波导芯片的集成对准封装结构。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种探测器电路板与光波导芯片的集成对准封装结构，包括：
探测器电路板，倒装在光波导芯片上；
光波导芯片，朝向所述探测器电路板的表面覆盖有一支撑体，所述支撑体上预成型有焊点，所述焊点具有将所述探测器电路板和所述光波导芯片自动修正对准的熔融状态和在固化后将所述探测器电路板和所述光波导芯片连接的固定状态。
所述的探测器电路板与光波导芯片的集成对准封装结构，所述支撑体为贴附在所述光波导芯片表面的光刻胶，所述光刻胶通过刻蚀形成有若干功能区。
所述的探测器电路板与光波导芯片的集成对准封装结构，所述光刻胶为厚度500－600μm的苯并环丁烯或聚二甲基硅氧烷。
所述的探测器电路板与光波导芯片的集成对准封装结构，所述焊点包括成型在所述支撑体上的第一焊点和成型在所述探测器电路板上的第二焊点。
所述的探测器电路板与光波导芯片的集成对准封装结构，所述光波导芯片上设有监控点和至少一个焊盘，所述监控点和所述焊盘通过所述光刻胶的功能区暴露在外。
所述的探测器电路板与光波导芯片的集成对准封装结构，所述探测器电路板上焊接有探测器电路板阵列，所述探测器电路板阵列与所述光波导芯片的监控点对应设置。
所述的探测器电路板与光波导芯片的集成对准封装结构，所述探测器电路板上的信号通过若干第一键合引线向外引出，所述光波导芯片上的信号通过若干第二键合引线向外引出。
所述的探测器电路板与光波导芯片的集成对准封装结构，所述探测器电路板与所述光波导芯片采用无源对准或有源对准方式对准。
所述的探测器电路板与光波导芯片的集成对准封装结构，在所述探测器电路板与所述光波导芯片之间还填充有透光材料。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的探测器电路板与光波导芯片的集成对准封装结构，探测器电路板和光波导芯片之间支撑体的设置保证了二者之间的有效距离，而支撑体上焊点的设置则利用焊料在熔化后的液体表面张力实现了探测器电路板和光波导芯片之间的自动对准，并在对准后将二者进一步固定连接，操作方便快捷、可靠性高。
2.本发明提供的探测器电路板与光波导芯片的集成对准封装结构，支撑体为贴附在光波导芯片表面的光刻胶。光刻胶不仅成本低，还具有易涂覆，控制精度及刻蚀精度高的特性。支撑体表面形成有预成型的焊点，焊点在熔融状态时利用其自身的表面张力实现位置的自动修正，而固化后具有良好的力学性能，可以保证探测器电路板和光波导芯片之间的有效距离。
3.本发明提供的探测器电路板与光波导芯片的集成对准封装结构，光波导芯片上设有监控点和至少一个焊盘，监控点和焊盘通过光刻胶的功能区暴露在外。这样既方便监控点与探测器电路板的对准，同时又方便光波导芯片的信号向外引出。
4.本发明提供的探测器电路板与光波导芯片的集成对准封装结构，在探测器电路板与光波导芯片之间还填充有透光材料，保证了光可以正常传播，并提高了封装结构的稳定性和可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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他的附图。
图1为本发明提供的探测器电路板与光波导芯片的集成对准封装结构示意图；
图2为图1的剖视图；
图3为图1中探测器电路板的示意图；
图4为图1中光波导芯片的示意图；
图5为探测器电路板与光波导芯片信号连接的另一种实施方式的示意图。
附图标记说明：
1－探测器电路板；2－光波导芯片；3－支撑体；5－第一键合引线；6－第二键合引线；7－焊球；8－外部电路板；11－探测器电路板阵列；21－监控点；22－焊盘；41－第一焊点；42－第二焊点。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
如图1－4所示的探测器电路板与光波导芯片的集成对准封装结构的一种具体实施方式，包括探测器电路板1和光波导芯片2，探测器电路板1倒装在光波导芯片2的被探测区域上方。探测器电路板可以采用PCB板，也可以采用陶瓷电路板实现双面附金属，双面导通电信号引出。具体封装方式为：光波导芯片2朝向所述探测器电路板1的表面覆盖有一支撑体3，所述支撑体3上预成型有焊点，所述焊点具有将所述探测器电路板1和所述光波导芯片2自动修正对准的熔融状态和在固化后将所述探测器电路板1和所述光波导芯片2连接的固定状态。
为了能使调制过程中发出的光更有效的被监测到，需要将探测器电路板1的探测面以最短的距离(通常200－500μm)封装在光波导芯片2的上方，因此在光波导芯片2表面形成支撑体3能够有效的解决对准的高度问题。
光(光纤耦合输入)由光波导芯片2的右侧输入，由左侧输出，期间经过光波导芯片2，在电的调制下实现输出光束的角度变化，从而实现扫描。光波导芯片2正面上下两边的焊盘22即提供电信号的输入，中间的监控点21为光波导芯片2参考光输出的区域，通过监测该光的相位变化来对电信号的输入做出调节。
所述支撑体3为贴附在所述光波导芯片2表面的光刻胶，例如，所述光刻胶为厚度500－600μm的苯并环丁烯或聚二甲基硅氧烷，一般来说，光波导芯片2表面的键合引线高度在250－350μm之间，因此在光波导芯片2表面形成500－600μm的槽将不会与光波导芯片2表面的键合引线干涉。所述光刻胶通过刻蚀形成有若干功能区，包括位于中间的监控点区域和位于两侧的焊盘区域。所述光波导芯片2上设有监控点21和两个焊盘22，所述监控点21和两个所述焊盘22通过所述光刻胶的功能区暴露在外。所述探测器电路板1上焊接有探测器电路板阵列11，所述探测器电路板阵列11与所述光波导芯片2的监控点21对应设置，以检测由光波导芯片2发出的光。
作为一种具体的实施方式，所述焊点包括成型在所述支撑体3上的第一焊点41和成型在所述探测器电路板1上的第二焊点42。第一焊点41和第二焊点42通过蒸镀方式分别成型在支撑体3和探测器电路板1的表面，且分别位于支撑体3和探测器电路板1的非功能支撑区域，具体为Au－Sn焊点，探测器电路板1的探测面通过焊接置于光波导芯片2的被探测面，在焊接过程中由于焊点熔化后具有一定的表面张力，因此会将探测器电路板1偏离光波导芯片2的位置拉回，从而实现探测器电路板1和光波导芯片2的自动对准。
为了实现外部电信号的连接，所述探测器电路板1上的信号通过若干第一键合引线5向外引出至外部电路板8，所述光波导芯片2上的信号通过若干第二键合引线6向外引出至外部电路板8。第一键合引线5为分设在探测器电路板1边缘的多组。
所述探测器电路板1与所述光波导芯片2采用无源对准方式对准，如在探测器电路板1上设置通孔，通过视觉的方式与光波导芯片2表面的对准标记点进行对准。
为了保证光的传播，在所述探测器电路板1与所述光波导芯片2之间还填充有透光材料。
作为替代的实施方式，如图5所示，探测器电路板1与光波导芯片2还可以通过设置在二者之间的若干焊球7实现连接。
作为替代的实施方式，所述探测器电路板1与所述光波导芯片2采用有源对准方式对准，如通过给光波导芯片2输入光来监测探测器电路板1上的电流输出信号进行对准。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种探测器电路板与光波导芯片的集成对准封装结构，其特征在于，包括：
探测器电路板（1），倒装在光波导芯片（2）上；
光波导芯片（2），朝向所述探测器电路板（1）的表面覆盖有一支撑体（3），所述支撑体（3）上预成型有焊点，所述焊点具有将所述探测器电路板（1）和所述光波导芯片（2）自动修正对准的熔融状态和在固化后将所述探测器电路板（1）和所述光波导芯片（2）连接的固定状态；
所述支撑体（3）为贴附在所述光波导芯片（2）表面的光刻胶，所述光刻胶通过刻蚀形成有若干功能区。
2.根据权利要求1所述的探测器电路板与光波导芯片的集成对准封装结构，其特征在于，所述光刻胶为厚度500-600μm的苯并环丁烯或聚二甲基硅氧烷。
3.根据权利要求1所述的探测器电路板与光波导芯片的集成对准封装结构，其特征在于，所述焊点包括成型在所述支撑体（3）上的第一焊点（41）和成型在所述探测器电路板（1）上的第二焊点（42）。
4.根据权利要求1所述的探测器电路板与光波导芯片的集成对准封装结构，其特征在于，所述光波导芯片（2）上设有监控点（21）和至少一个焊盘（22），所述监控点（21）和所述焊盘（22）通过所述光刻胶的功能区暴露在外。
5.根据权利要求4所述的探测器电路板与光波导芯片的集成对准封装结构，其特征在于，所述探测器电路板（1）上焊接有探测器电路板阵列（11），所述探测器电路板阵列（11）与所述光波导芯片（2）的监控点（21）对应设置。
6.根据权利要求1-5任一项所述的探测器电路板与光波导芯片的集成对准封装结构，其特征在于，所述探测器电路板（1）上的信号通过若干第一键合引线（5）向外引出，所述光波导芯片（2）上的信号通过若干第二键合引线（6）向外引出。
7.根据权利要求1-5任一项所述的探测器电路板与光波导芯片的集成对准封装结构，其特征在于，所述探测器电路板（1）与所述光波导芯片（2）采用无源对准或有源对准方式对准。
8.根据权利要求1-5任一项所述的探测器电路板与光波导芯片的集成对准封装结构，其特征在于，在所述探测器电路板（1）与所述光波导芯片（2）之间还填充有透光材料。
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