CN114420682A - 光电集成模块及其制作方法、光器件 - Google Patents

光电集成模块及其制作方法、光器件 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种光电集成模块及其制作方法、光器件。其中，光电集成模块包括有基板、电信号芯片、光信号芯片和透镜；电信号芯片和光信号芯片均设置于基板，光信号芯片与电信号芯片电连接，光信号芯片设置有用于接收光信号的光耦合接口；透镜设置于光信号芯片，用于将光信号汇聚至光耦合接口。本发明实施例中，通过在光信号芯片的光耦合接口处设置透镜，利用该透镜将来自光纤的光信号汇聚至光耦合接口，达到改善光纤与光信号芯片的光耦合接口之间的模斑匹配的目的，从而能够提高光电集成模块的光耦合效率以及光耦合带宽。

Description

光电集成模块及其制作方法、光器件
技术领域
本发明实施例涉及但不限于光电集成芯片技术领域，尤其涉及一种光电集成模块及其制作方法、光器件。
背景技术
相关技术中，针对长距离的数据传输，都是采用光纤通信的方式进行互连，但随着数据传输的速率越来越高，机柜间、板间，甚至芯片间的互连也将采用更高速的光互连方式。因此，需要将光信号芯片和电信号芯片通过系统级封装(System in Package，SiP)的方式集成在一颗封装体中，并且，将光信号芯片与光纤进行耦合，从而实现芯片间的光电转换。
然而，在相关技术中，由于制作工艺的误差，光纤与光信号芯片的光耦合接口之间容易存在模斑不匹配的问题，从而会对光耦合效率及光耦合带宽造成很大的影响。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本发明实施例提供了一种光电集成模块及其制作方法、光器件，能够改善光纤与光信号芯片的光耦合接口之间的模斑匹配，从而能够提高光耦合效率以及光耦合带宽。
第一方面，本发明实施例提供了一种光电集成模块，包括：
基板；
电信号芯片，设置于所述基板；
光信号芯片，设置于所述基板，并与所述电信号芯片电连接；所述光信号芯片设置有用于接收光信号的光耦合接口；
透镜，设置于所述光信号芯片，用于将光信号汇聚至所述光耦合接口。
第二方面，本发明实施例还提供了一种光电集成模块的制作方法，包括：
将光信号芯片和电信号芯片分别安装于基板，并使所述光信号芯片和所述电信号芯片电连接，以及使所述电信号芯片与所述基板电连接；
将透镜安装于所述光信号芯片，使得所述透镜能够将光信号汇聚至所述光信号芯片的光耦合接口；
在所述基板设置塑封胶层，得到封装体，其中，所述塑封胶层覆盖所述电信号芯片、所述光信号芯片和所述透镜，并外露所述透镜的光入射面；
对所述封装体植焊球，并将植有焊球的封装体通过回流焊而焊接在印制电路板；
将光纤耦合器安装于焊接在印制电路板的封装体，使得来自光纤的光信号能够传输至所述透镜的所述光入射面。
第三方面，本发明实施例还提供了一种光器件，包括有如第一方面所述的光电集成模块。
本发明实施例包括：光电集成模块包括有基板、电信号芯片、光信号芯片和透镜；其中，电信号芯片和光信号芯片均设置于基板，光信号芯片与电信号芯片电连接，光信号芯片设置有用于接收光信号的光耦合接口；透镜设置于光信号芯片，用于将光信号汇聚至光耦合接口。根据本发明实施例提供的方案，通过在光信号芯片的光耦合接口处设置透镜，利用该透镜将来自光纤的光信号汇聚至光耦合接口，达到改善光纤与光信号芯片的光耦合接口之间的模斑匹配的目的，从而能够提高光电集成模块的光耦合效率以及光耦合带宽。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1是本发明一个实施例提供的光电集成模块的剖视图；
图2是本发明另一实施例提供的光电集成模块的剖视图；
图3是本发明另一实施例提供的光电集成模块的剖视图；
图4是本发明另一实施例提供的光电集成模块的剖视图；
图5是本发明另一实施例提供的光电集成模块的剖视图；
图6是本发明另一实施例提供的光电集成模块的剖视图；
图7是本发明一个实施例提供的光电集成模块的制作方法的流程图；
图8是本发明另一实施例提供的光电集成模块的制作方法中设置塑封胶层的流程图；
图9是本发明另一实施例提供的光电集成模块的制作方法中设置塑封胶层的流程图。
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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，虽然在结构示意图中进行了部件划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于结构中的部件划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
本发明提供了一种光电集成模块及其制作方法、光器件，其中，光电集成模块包括有基板、电信号芯片、光信号芯片和透镜；其中，电信号芯片和光信号芯片均设置于基板，光信号芯片与电信号芯片电连接，光信号芯片设置有用于接收光信号的光耦合接口；透镜设置于光信号芯片，用于将光信号汇聚至光耦合接口。因此，通过在光信号芯片的光耦合接口处设置透镜，利用该透镜将来自光纤的光信号汇聚至光耦合接口，达到改善光纤与光信号芯片的光耦合接口之间的模斑匹配的目的，从而能够提高光电集成模块的光耦合效率以及光耦合带宽。
下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。
如图1所示，图1是本发明一个实施例提供的光电集成模块的剖视图。
如图1所示，该光电集成模块100包括基板110、电信号芯片120、光信号芯片130和透镜140；其中，电信号芯片120和光信号芯片130均设置于基板110，光信号芯片130与电信号芯片120电连接，光信号芯片130设置有用于接收光信号的光耦合接口131；透镜140设置于光信号芯片130，用于将光信号汇聚至光耦合接口131。
在一实施例中，根据光信号芯片130的光耦合接口131的不同设置位置，透镜140可以以不同的方式设置于光信号芯片130。例如，如图1所示，当光耦合接口131设置于光信号芯片130的上表面，透镜140可以贴装于光耦合接口131的上方并对准光耦合接口131；又如，如图2所示，当光耦合接口131设置于光信号芯片130的边缘，透镜140可以贴装于光耦合接口131的侧面并使光信号汇聚至光耦合接口131。值得注意的是，透镜140可以为采用硅材料制作而成的硅微透镜，该透镜140可以通过高精度的贴装工艺(例如采用高精度贴装设备)贴装在光信号芯片130的表面并对准光耦合接口131。另外，可以采用常规的球栅阵列封装(Ball Grid Array Package，BGA封装)工艺把电信号芯片120和光信号芯片130贴装在基板110。
在一实施例中，透镜140可以有不同的实施方式，例如，透镜140可以为球形透镜，也可以为非球面透镜，还可以为菲涅尔透镜，本实施例对此并不作具体限定。本领域技术人员可以理解的是，对于菲涅尔透镜，从其剖面来看，其表面包括一系列的锯齿型凹槽，并且其表面的中心部分是椭圆型弧线，每两个相邻凹槽之间的角度不同，但都能将光线集中于同一处，形成中心焦点，即透镜的焦点。另外，每个凹槽都可以看作成一个独立的小透镜，能够实现聚光或者把光线调整成平行光。
在一实施例中，透镜140可以由不同的材料制作而成，例如，透镜140可以由硅材料或者玻璃材料或者氧化硅或者氮化硅制作而成，本实施例对此并不作具体限定。
在一实施例中，光信号芯片130的光耦合接口131可以有不同的实施方式，例如，光耦合接口131可以为光栅，也可以为光探测器的接收面，本实施例对此并不作具体限定。
在一实施例中，基板110可以有不同的实施方式，例如，基板110可以为有机基板，可以为陶瓷基板，也可以为玻璃基板，还可以为硅基板，本实施例对此并不作具体限定。本领域技术人员可以理解的是，有机基板一般指利用有机树脂和玻璃纤维布等基础材料制作而成的用于制造电子封装的基板，其中，有机树脂主要用于作为粘合剂，玻璃纤维布主要用于作为增强材料。
在如图1或者图2所示的实施例中，通过在光信号芯片130的光耦合接口131处设置透镜140，利用该透镜140的聚光作用，将来自光纤200的光信号汇聚至光耦合接口131，并改变光信号的模斑形状以匹配光耦合接口131的模斑形状，因此，可以达到改善光纤200与光信号芯片130的光耦合接口131之间的模斑匹配的目的，从而能够提高光电集成模块100的光耦合效率以及光耦合带宽。
另外，在一实施例中，如图1或图2所示，透镜140设置有用于入射光信号的光入射面141和用于出射光信号的光出射面142，光出射面142朝向光耦合接口131；光电集成模块100还包括设置于基板110的塑封胶层150，塑封胶层150覆盖电信号芯片120、光信号芯片130和透镜140，并外露透镜140的光入射面141。
在一实施例中，透镜140的光出射面142朝向光耦合接口131，因此，透镜140能够将来自光纤200的光信号汇聚至光耦合接口131，另外，通过透镜140的光学特性，使得来自光纤200的光信号的模斑形状能够改变以匹配光耦合接口131的模斑形状，从而可以达到改善光纤200与光信号芯片130的光耦合接口131之间的模斑匹配的目的，从而能够提高光电集成模块100的光耦合效率以及光耦合带宽。
在一实施例中，可以利用塑封胶在基板110上设置塑封胶层150，使得塑封胶层150覆盖电信号芯片120、光信号芯片130和透镜140，以起到保护电信号芯片120、光信号芯片130和透镜140的作用。值得注意的是，塑封胶层150覆盖电信号芯片120、光信号芯片130和透镜140时，会外露透镜140的光入射面141，因此，塑封胶层150并不会影响光信号入射至透镜140的光入射面141，从而不会影响透镜140的把光信号汇聚至光耦合接口131的功能，保证了光电集成模块100的光电转换能力不会受到影响。
另外，在一实施例中，如图1或图2所示，光信号芯片130还设置有第一信号端口132，电信号芯片120设置有第二信号端口121和第三信号端口122，基板110设置有第一信号焊盘111，第一信号端口132和第二信号端口121通过引线键合的方式连接，第三信号端口122和第一信号焊盘111通过引线键合的方式连接。
如图1或图2所示，第一信号端口132和第二信号端口121之间可以设置有键合线160，通过引线键合的方式连接第一信号端口132和第二信号端口121，从而实现光信号芯片130与电信号芯片120之间的电气互连以及信息互通。本领域技术人员可以理解的是，第一信号端口132和第二信号端口121通过引线键合的方式连接，具体为可以利用热、压力或超声波能量等不同的方式，使得键合线160能够分别与第一信号端口132和第二信号端口121紧密焊合。
如图1或图2所示，第三信号端口122和第一信号焊盘111之间可以设置有键合线160，通过引线键合的方式连接第三信号端口122和第一信号焊盘111，从而实现电信号芯片120与基板110之间的电气互连以及信息互通。本领域技术人员可以理解的是，第三信号端口122和第一信号焊盘111通过引线键合的方式连接，具体为可以利用热、压力或超声波能量等不同的方式，使得键合线160能够分别与第三信号端口122和第一信号焊盘111紧密焊合。
另外，在一实施例中，如图3所示，光信号芯片130还设置有第一信号端口132，电信号芯片120设置有第一芯片焊接端123和第二芯片焊接端124，基板110设置有第一信号焊盘111和第二信号焊盘112，第二芯片焊接端124与第二信号焊盘112通过倒装焊的方式连接，第一芯片焊接端123与第一信号焊盘111通过倒装焊的方式连接，第一信号端口132和第二信号焊盘112通过引线键合的方式连接。
值得注意的是，本实施例与如图1所示实施例或如图2所示实施例互为并列的技术方案。
在一实施例中，电信号芯片120设置有第一芯片焊接端123和第二芯片焊接端124，并且第二芯片焊接端124连接于第二信号焊盘112，第一芯片焊接端123连接于第一信号焊盘111，即，电信号芯片120采用倒装焊的方式与基板110电连接。本领域技术人员可以理解的是，倒装焊为用金属凸焊点将集成电路硅片上的压焊点与基板上的布线层直接键合的封装技术。倒装焊具有焊点牢固、信号传输路径短、封装体尺寸小以及可靠性高等多种优点。
在一实施例中，第一芯片焊接端123和第二芯片焊接端124均可以有不同的实施方式，例如，第一芯片焊接端123和第二芯片焊接端124均可以为焊料焊球，或者，第一芯片焊接端123和第二芯片焊接端124均可以为铜凸块，本实施例对此并不作具体限定。
在一实施例中，如图3所示，第一信号端口132和第二信号焊盘112之间可以设置有键合线160，通过引线键合的方式连接第一信号端口132和第二信号焊盘112，而由于第二芯片焊接端124连接于第二信号焊盘112，因此可以实现光信号芯片130与电信号芯片120之间的电气互连以及信息互通。本领域技术人员可以理解的是，第一信号端口132和第二信号焊盘112通过引线键合的方式连接，具体为可以利用热、压力或超声波能量等不同的方式，使得键合线160能够分别与第一信号端口132和第二信号焊盘112紧密焊合。
另外，在一实施例中，如图4所示，光信号芯片130还设置有第一信号端口132和第四信号端口133，电信号芯片120设置有第二信号端口121和第三信号端口122，基板110设置有第一信号焊盘111，第一信号端口132和第二信号端口121通过倒装焊的方式连接，第四信号端口133和第三信号端口122通过倒装焊的方式连接，第四信号端口133和第一信号焊盘111连接。
值得注意的是，本实施例与如图1所示实施例或如图2所示实施例或如图3所示实施例互为并列的技术方案。
在一实施例中，第一信号端口132和第二信号端口121通过倒装焊的方式连接，第四信号端口133和第三信号端口122通过倒装焊的方式连接，即，电信号芯片120采用倒装焊的方式设置于光信号芯片130。本领域技术人员可以理解的是，倒装焊为用金属凸焊点将集成电路硅片上的压焊点与基板上的布线层直接键合的封装技术。倒装焊具有焊点牢固、信号传输路径短、封装体尺寸小以及可靠性高等多种优点。
在一实施例中，第四信号端口133和第一信号焊盘111连接，可以有不同的实施方式，本实施例对此并不作具体限定。例如，第四信号端口133和第一信号焊盘111可以通过引线键合的方式连接；又如，可以通过在光信号芯片130中设置一个导电通孔，并且第四信号端口133和第一信号焊盘111位置对应，第四信号端口133通过该导电通孔和第一信号焊盘111连接。
另外，在一实施例中，如图5所示，光信号芯片130还设置有第一导电通孔134和通过该第一导电通孔134与第四信号端口133连接的第五信号端口135，第四信号端口133通过该第一导电通孔134及该第五信号端口135和第一信号焊盘111连接。
在一实施例中，如图5所示，第四信号端口133和第五信号端口135分别设置于光信号芯片130的两侧，并且第四信号端口133和第五信号端口135位置相对应，第四信号端口133和第五信号端口135之间连接有第一导电通孔134，第五信号端口135与第一信号焊盘111电连接，因此，可以实现第四信号端口133与第一信号焊盘111之间的电连接。
本领域技术人员可以理解的是，第一导电通孔134可以通过先在光信号芯片130进行钻孔，而后利用化学药水在孔壁敷上铜层而得到，这属于印制电路板领域的常规制作工艺，具体的制作原理此处不再详述。
另外，在一实施例中，如图1、图2、图3、图4或图5所示，基板110还设置有第一基板焊球113和贯穿基板110的第二导电通孔114，第一信号焊盘111通过第二导电通孔114连接于第一基板焊球113。
在一实施例中，可以把贴装有光信号芯片130和电信号芯片120的基板110制作成BGA封装结构，即，可以在基板110的底部设置多个信号焊球115，使得基板110可以通过这些信号焊球115与其他部件进行连接。其中，这些信号焊球115中包括有第一基板焊球113，该第一基板焊球113通过贯穿基板110的第二导电通孔114与第一信号焊盘111电连接，所以，来自电信号芯片120的电信号可以依次通过第一信号焊盘111、第二导电通孔114和第一基板焊球113而传输至其他部件中，从而能够实现电信号的有效传输。
本领域技术人员可以理解的是，第二导电通孔114可以通过先在基板110进行钻孔，而后利用化学药水在孔壁敷上铜层而得到，这属于印制电路板的常规制作工艺，具体的制作原理此处不再详述。
在一实施例中，基板110的底部还可以设置多个相互独立的铜箔层116，信号焊球115通过铜箔层116设置在基板110的底部。本领域技术人员可以理解的是，设置在基板110底部的铜箔层116，即为基板110的对外接口，这些对外接口通过信号焊球115实现与其他部件的电连接。
另外，在一实施例中，光电集成模块100还包括印制电路板170，印制电路板170设置有电路板焊盘(图中未示出)，第一基板焊球113与电路板焊盘连接。
在一实施例中，光电集成模块100中的印制电路板170，能够为贴装有光信号芯片130和电信号芯片120的基板110提供承载支撑，从而使得光信号芯片130、电信号芯片120和基板110能够形成模块化的结构，以便于能够在实际应用中的直接使用而不需要额外的加工处理。
另外，在一实施例中，如图1、图2、图3、图4、图5或图6所示，光电集成模块100还包括光纤耦合器180，光纤耦合器180设置于塑封胶层150并使来自光纤200的光信号传输至透镜140的光入射面141。
在一实施例中，光纤耦合器180能够连接光纤200，从而使得来自光纤200的光信号能够传输至光电集成模块100。另外，由于光纤耦合器180设置于塑封胶层150并使来自光纤200的光信号传输至透镜140的光入射面141，因此，来自光纤200的光信号能够通过光纤耦合器180而传输至透镜140的光入射面141，并且在透镜140的聚光作用下，光信号会从透镜140的光出射面142射出，并传输至光信号芯片130的光耦合接口131，此时，光信号的模斑形状会被透镜140改变，从而能够匹配光耦合接口131的模斑形状，所以，光电集成模块100不仅能够完成对来自光纤200的光信号的接收处理，还能够改善光纤200与光信号芯片130的光耦合接口131之间的模斑匹配，从而能够提高光电集成模块100的光耦合效率以及光耦合带宽。
在一实施例中，光纤耦合器180可以有不同的实施方式，本实施例对此并不作具体限定。例如，如图1、图2、图3、图4或图5所示，光纤耦合器180可以为使来自光纤200的光信号直接耦合至透镜140的结构，此时，来自光纤200的光信号可以直接入射到透镜140；又如，如图6所示，光纤耦合器180可以为使来自光纤200的光信号反射耦合至透镜140的结构，此时，来自光纤200的光信号会先在光纤耦合器180中进行反射，例如反射角度为40度至45度，而后经过反射的光信号才会入射到透镜140。
在一实施例中，光纤耦合器180可以采用胶粘的方式设置在塑封胶层150，不仅能够简化制作工艺，并且能够提高制作效率。
为了更加清楚的说明上述各个实施例中光电集成模块的具体结构组成，下面以具体的示例进行说明。
示例一：
如图1所示，光电集成模块100包括有基板110、电信号芯片120、光信号芯片130、透镜140、塑封胶层150、印制电路板170和光纤耦合器180。电信号芯片120和光信号芯片130贴装在基板110上；透镜140设置有光入射面141和光出射面142；光信号芯片130设置有光耦合接口131和第一信号端口132；电信号芯片120设置有第二信号端口121和第三信号端口122；基板110设置有第一信号焊盘111、第二导电通孔114和多个信号焊球115，其中，这些信号焊球115中包括有第一基板焊球113。
透镜140贴装于光信号芯片130，并且透镜140的光出射面142朝向光耦合接口131，第一信号端口132和第二信号端口121之间通过一根键合线160连接，第三信号端口122和第一信号焊盘111之间通过另一根键合线160连接，第一信号焊盘111通过第二导电通孔114连接于第一基板焊球113，塑封胶层150设置于基板110并覆盖电信号芯片120、光信号芯片130和透镜140，并且塑封胶层150使得透镜140的光入射面141外露，光纤耦合器180设置于塑封胶层150并使得插接在光纤耦合器180中的光纤200对准透镜140的光入射面141，基板110通过信号焊球115设置于印制电路板170。
在示例一中，通过在光信号芯片130的光耦合接口131处设置透镜140，利用透镜140将来自光纤200的光信号汇聚至光耦合接口131，从而能够达到改善光纤200与光信号芯片130的光耦合接口131之间的模斑匹配的目的，从而能够提高光电集成模块100的光耦合效率以及光耦合带宽。
示例二：
如图2所示，光电集成模块100包括有基板110、电信号芯片120、光信号芯片130、透镜140、塑封胶层150、印制电路板170和光纤耦合器180。电信号芯片120和光信号芯片130贴装在基板110上；透镜140设置有光入射面141和光出射面142；光信号芯片130设置有光耦合接口131和第一信号端口132，其中，光耦合接口131设置于光信号芯片130的边缘；电信号芯片120设置有第二信号端口121和第三信号端口122；基板110设置有第一信号焊盘111、第二导电通孔114和多个信号焊球115，其中，这些信号焊球115中包括有第一基板焊球113。
透镜140贴装于光耦合接口131的侧面并使光信号汇聚至光耦合接口131，第一信号端口132和第二信号端口121之间通过一根键合线160连接，第三信号端口122和第一信号焊盘111之间通过另一根键合线160连接，第一信号焊盘111通过第二导电通孔114连接于第一基板焊球113，塑封胶层150设置于基板110并覆盖电信号芯片120、光信号芯片130和透镜140，并且塑封胶层150使得透镜140的光入射面141外露，光纤耦合器180设置于塑封胶层150并使得插接在光纤耦合器180中的光纤200对准透镜140的光入射面141，基板110通过信号焊球115设置于印制电路板170。
在示例二中，通过在光信号芯片130的光耦合接口131处设置透镜140，利用透镜140将来自光纤200的光信号汇聚至光耦合接口131，从而能够达到改善光纤200与光信号芯片130的光耦合接口131之间的模斑匹配的目的，从而能够提高光电集成模块100的光耦合效率以及光耦合带宽。
示例三：
如图3所示，光电集成模块100包括有基板110、电信号芯片120、光信号芯片130、透镜140、塑封胶层150、印制电路板170和光纤耦合器180。电信号芯片120和光信号芯片130贴装在基板110上，其中，电信号芯片120采用倒装焊的方式焊接在基板110上；透镜140设置有光入射面141和光出射面142；光信号芯片130设置有光耦合接口131和第一信号端口132；电信号芯片120设置有第一芯片焊接端123和第二芯片焊接端124；基板110设置有第一信号焊盘111、第二信号焊盘112、第二导电通孔114和多个信号焊球115，其中，这些信号焊球115中包括有第一基板焊球113。
透镜140贴装于光信号芯片130，并且透镜140的光出射面142朝向光耦合接口131，第二芯片焊接端124连接于第二信号焊盘112，第一芯片焊接端123连接于第一信号焊盘111，第一信号端口132和第二信号焊盘112之间通过键合线160连接，第一信号焊盘111通过第二导电通孔114连接于第一基板焊球113，塑封胶层150设置于基板110并覆盖电信号芯片120、光信号芯片130和透镜140，并且塑封胶层150使得透镜140的光入射面141外露，光纤耦合器180设置于塑封胶层150并使得插接在光纤耦合器180中的光纤200对准透镜140的光入射面141，基板110通过信号焊球115设置于印制电路板170。
在示例三中，通过在光信号芯片130的光耦合接口131处设置透镜140，利用透镜140将来自光纤200的光信号汇聚至光耦合接口131，从而能够达到改善光纤200与光信号芯片130的光耦合接口131之间的模斑匹配的目的，从而能够提高光电集成模块100的光耦合效率以及光耦合带宽。
示例四：
如图6所示，光电集成模块100包括有基板110、电信号芯片120、光信号芯片130、透镜140、塑封胶层150、印制电路板170和光纤耦合器180。电信号芯片120和光信号芯片130贴装在基板110上；透镜140设置有光入射面141和光出射面142；光信号芯片130设置有光耦合接口131和第一信号端口132；电信号芯片120设置有第二信号端口121和第三信号端口122；基板110设置有第一信号焊盘111、第二导电通孔114和多个信号焊球115，其中，这些信号焊球115中包括有第一基板焊球113。
透镜140贴装于光信号芯片130，并且透镜140的光出射面142朝向光耦合接口131，第一信号端口132和第二信号端口121之间通过一根键合线160连接，第三信号端口122和第一信号焊盘111之间通过另一根键合线160连接，第一信号焊盘111通过第二导电通孔114连接于第一基板焊球113，塑封胶层150设置于基板110并覆盖电信号芯片120、光信号芯片130和透镜140，并且塑封胶层150使得透镜140的光入射面141外露，基板110通过信号焊球115设置于印制电路板170。另外，光纤耦合器180设置于塑封胶层150，并使得来自插接在光纤耦合器180中的光纤200的光信号经过反射后传输至透镜140的光入射面141，其中，反射角度为40度至45度。
在示例四中，通过在光信号芯片130的光耦合接口131处设置透镜140，利用透镜140将来自光纤200的光信号汇聚至光耦合接口131，从而能够达到改善光纤200与光信号芯片130的光耦合接口131之间的模斑匹配的目的，从而能够提高光电集成模块100的光耦合效率以及光耦合带宽。
此外，如图7所示，本发明的另一个实施例还提供了一种光电集成模块的制作方法，用于制作上述各个实施例中的光电集成模块。该制作方法包括但不限于有以下步骤：
步骤S100，将光信号芯片和电信号芯片分别安装于基板，并使光信号芯片和电信号芯片电连接，以及使电信号芯片与基板电连接；
步骤S200，将透镜安装于光信号芯片，使得透镜能够将光信号汇聚至光信号芯片的光耦合接口；
步骤S300，在基板设置塑封胶层，得到封装体，其中，塑封胶层覆盖电信号芯片、光信号芯片和透镜，并外露透镜的光入射面；
步骤S400，对封装体植焊球，并将植有焊球的封装体通过回流焊而焊接在印制电路板；
步骤S500，将光纤耦合器安装于焊接在印制电路板的封装体，使得来自光纤的光信号能够传输至透镜的光入射面。
在一实施例中，通过在光信号芯片的光耦合接口处设置透镜，利用透镜将来自光纤的光信号汇聚至光耦合接口，从而能够达到改善光纤与光信号芯片的光耦合接口之间的模斑匹配的目的，从而能够提高光电集成模块的光耦合效率以及光耦合带宽。另外，由于先执行步骤S100、步骤S200和步骤S300而得到封装体，并且在封装体中，塑封胶层覆盖电信号芯片、光信号芯片和透镜但外露透镜的光入射面，而后在步骤S400中对封装体进行植焊球以及将植有焊球的封装体通过回流焊而焊接在印制电路板，接着在步骤S500中才将光纤耦合器安装于焊接在印制电路板的封装体，并使得来自光纤的光信号能够传输至透镜的光入射面，因此能够解决相关技术中采用胶粘方式与封装体进行组装的光纤耦合器无法经过回流焊的工艺问题，使得在制作光电集成模块的过程中，可以采用常规的半导体制作工艺，从而能够达到节约制作成本的效果。
在一实施例中，在将电信号芯片安装于基板的过程中，可以采用一般的贴装工艺实现，也可以采用倒装焊的方式实现，本实施例对此并不作具体限定。值得注意的是，当采用一般的贴装工艺将电信号芯片安装于基板，光信号芯片和电信号芯片之间，电信号芯片与基板之间，均采用引线键合的方式进行连接。当采用倒装焊的方式将电信号芯片安装于基板，则光信号芯片和电信号芯片之间采用引线键合的方式进行连接。
值得注意的是，本实施例中的步骤S100和步骤S200的执行顺序可以互换，即，可以先执行步骤S100，然后执行步骤S200，或者，可以先执行步骤S200，然后执行步骤S100，本实施例对此并不作具体限定。
此外，值得注意的是，当一块印制电路板上包括有多个封装体，则还需要对该印制电路板进行切割，从而得到相互独立的各个封装体。另外，该切割步骤可以在进行回流焊之前执行，也可以在回流焊之后执行，本实施例对此并不作具体限定。当切割步骤在进行回流焊之前执行，则可以先得到相互独立的各个封装体，然后可以根据实际需要而对不同数量的封装体进行回流焊。当切割步骤在回流焊之后执行，则可以一次把多个封装体焊接在一块大的印制电路板上，从而可以提高多个封装体进行回流焊的效率。
另外，如图8所示，在一实施例中，步骤S300中的在基板设置塑封胶层，得到封装体，可以包括但不限于有以下步骤：
步骤S310，利用塑封胶对安装于基板的电信号芯片、光信号芯片和透镜进行塑封包覆，得到设置有塑封胶层的塑封体；
步骤S320，对塑封体的塑封胶层进行减薄，直至外露透镜的光入射面。
在一实施例中，当把光信号芯片和电信号芯片分别安装于基板、把透镜安装于光信号芯片，并使光信号芯片和电信号芯片电连接、电信号芯片与基板电连接后，需要把光信号芯片、电信号芯片和透镜等器件封装起来，以起到保护光信号芯片、电信号芯片和透镜等器件的作用，因此，可以利用塑封胶对安装于基板的电信号芯片、光信号芯片和透镜进行塑封包覆，当塑封胶完全覆盖电信号芯片、光信号芯片和透镜后，为了保证了光电集成模块的光电转换能力不会受到影响，可以对塑封体的塑封胶层进行减薄，直至外露透镜的光入射面，从而不会影响透镜的把光信号汇聚至光耦合接口的功能。
另外，如图9所示，在一实施例中，步骤S300中的在基板设置塑封胶层，得到封装体，还可以包括但不限于有以下步骤：
步骤S330，利用塑封胶对安装于基板的电信号芯片、光信号芯片和透镜进行塑封，直至只外露透镜的光入射面。
值得注意的是，本实施例与如图8所示实施例互为并列的技术方案。本实施例与如图8所示实施例的区别在于，本实施例并不采用先包覆后减薄的实施方式，而是在塑封的过程中，控制塑封时所使用的塑封胶的数量，使得在塑封的过程中，逐渐覆盖电信号芯片、光信号芯片和透镜，并直至只外露透镜的光入射面。因此，采用本实施例的方法步骤，能够在利用塑封胶保护光信号芯片、电信号芯片和透镜等器件的同时，不会影响透镜的把光信号汇聚至光耦合接口的功能，而且，还能够节省如图8所示实施例中的减薄步骤，从而可以优化光电集成模块的制作工艺流程。
此外，本发明的另一个实施例还提供了一种光器件，该光器件包括有如上所述任一实施例中的光电集成模块。该光器件具有由上述任一实施例中的光电集成模块所带来的技术效果，例如，该光器件通过在光信号芯片的光耦合接口处设置透镜，利用该透镜将来自光纤的光信号汇聚至光耦合接口，达到改善光纤与光信号芯片的光耦合接口之间的模斑匹配的目的，从而能够提高光电集成模块的光耦合效率以及光耦合带宽。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本发明权利要求所限定的范围内。

Claims (14)

1.一种光电集成模块，其特征在于，包括：
基板；
电信号芯片，设置于所述基板；
光信号芯片，设置于所述基板，并与所述电信号芯片电连接；所述光信号芯片设置有用于接收光信号的光耦合接口；
透镜，设置于所述光信号芯片，用于将光信号汇聚至所述光耦合接口。
2.根据权利要求1所述的光电集成模块，其特征在于，所述透镜设置有用于入射光信号的光入射面和用于出射光信号的光出射面，所述光出射面朝向所述光耦合接口；所述光电集成模块还包括设置于所述基板的塑封胶层，所述塑封胶层覆盖所述电信号芯片、所述光信号芯片和所述透镜，并外露所述透镜的所述光入射面。
3.根据权利要求1所述的光电集成模块，其特征在于，所述光信号芯片还设置有第一信号端口，所述电信号芯片设置有第二信号端口和第三信号端口，所述基板设置有第一信号焊盘，所述第一信号端口和所述第二信号端口通过引线键合的方式连接，所述第三信号端口和所述第一信号焊盘通过引线键合的方式连接。
4.根据权利要求1所述的光电集成模块，其特征在于，所述光信号芯片还设置有第一信号端口，所述电信号芯片设置有第一芯片焊接端和第二芯片焊接端，所述基板设置有第一信号焊盘和第二信号焊盘，所述第二芯片焊接端与所述第二信号焊盘通过倒装焊的方式连接，所述第一芯片焊接端与所述第一信号焊盘通过倒装焊的方式连接，所述第一信号端口和所述第二信号焊盘通过引线键合的方式连接。
5.根据权利要求1所述的光电集成模块，其特征在于，所述光信号芯片还设置有第一信号端口和第四信号端口，所述电信号芯片设置有第二信号端口和第三信号端口，所述基板设置有第一信号焊盘，所述第一信号端口和所述第二信号端口通过倒装焊的方式连接，所述第四信号端口和所述第三信号端口通过倒装焊的方式连接，所述第四信号端口和所述第一信号焊盘连接。
6.根据权利要求5所述的光电集成模块，其特征在于，所述光信号芯片还设置有第一导电通孔和通过所述第一导电通孔与所述第四信号端口连接的第五信号端口，所述第四信号端口通过所述第一导电通孔及所述第五信号端口和所述第一信号焊盘连接。
7.根据权利要求5所述的光电集成模块，其特征在于，所述第四信号端口和所述第一信号焊盘通过引线键合的方式连接。
8.根据权利要求3至7任意一项所述的光电集成模块，其特征在于，所述基板还设置有第一基板焊球和贯穿所述基板的第二导电通孔，所述第一信号焊盘通过所述第二导电通孔连接于所述第一基板焊球。
9.根据权利要求8所述的光电集成模块，其特征在于，还包括印制电路板，所述印制电路板设置有电路板焊盘，所述第一基板焊球与所述电路板焊盘连接。
10.根据权利要求2所述的光电集成模块，其特征在于，还包括光纤耦合器，所述光纤耦合器设置于所述塑封胶层并使来自光纤的光信号传输至所述透镜的所述光入射面。
11.一种光电集成模块的制作方法，包括：
将光信号芯片和电信号芯片分别安装于基板，并使所述光信号芯片和所述电信号芯片电连接，以及使所述电信号芯片与所述基板电连接；
将透镜安装于所述光信号芯片，使得所述透镜能够将光信号汇聚至所述光信号芯片的光耦合接口；
在所述基板设置塑封胶层，得到封装体，其中，所述塑封胶层覆盖所述电信号芯片、所述光信号芯片和所述透镜，并外露所述透镜的光入射面；
对所述封装体植焊球，并将植有焊球的封装体通过回流焊而焊接在印制电路板；
将光纤耦合器安装于焊接在印制电路板的封装体，使得来自光纤的光信号能够传输至所述透镜的所述光入射面。
12.根据权利要求11所述的制作方法，其特征在于，所述在所述基板设置塑封胶层，得到封装体，包括：
利用塑封胶对安装于所述基板的所述电信号芯片、所述光信号芯片和所述透镜进行塑封包覆，得到设置有塑封胶层的塑封体；
对所述塑封体的所述塑封胶层进行减薄，直至外露所述透镜的光入射面。
13.根据权利要求11所述的制作方法，其特征在于，所述在所述基板设置塑封胶层，得到封装体，包括：
利用塑封胶对安装于所述基板的所述电信号芯片、所述光信号芯片和所述透镜进行塑封，直至只外露所述透镜的光入射面。
14.一种光器件，其特征在于，包括有如权利要求1至10任意一项所述的光电集成模块。
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