CN115149394B - 一种光电器件集成封装结构及其制造方法 - Google Patents

一种光电器件集成封装结构及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光电器件集成封装结构及其制造方法，涉及半导体封装技术领域。在本发明的光电器件集成封装结构的制造方法，通过在第一散热基板的光芯片安装区形成第一凹槽，在所述第一凹槽中填充绝热树脂层，并在所述绝热树脂层中形成第二凹槽，并将所述光芯片设置在所述第二凹槽中，上述设置方式，一方面可以避免激光器产生的热量传递至所述光芯片，进而影响光芯片的性能，另一方面，通过将光芯片设置在绝热树脂层的第二凹槽中，并在所述电路板的所述第一表面上的所述第一凹腔中设置电芯片，可以减少光电器件集成封装结构的整体尺寸，便于小型化的设计。

Description

一种光电器件集成封装结构及其制造方法
技术领域
本发明涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种光电器件集成封装结构及其制造方法。
背景技术
随着半导体领域的快速发展，随着高密度，高速率，小型化的发展，光芯片/电芯片的混合集成成为主要的发展趋势。而在光通信以及光子计算等领域中，激光器、光芯片和电芯片均是主要的组成部件，而如何将激光器、光芯片和电芯片的混合集成，进而克服散热差、体积大等关键问题。
发明内容
本发明的目的之一在于克服现有技术中所述的缺陷，从而提供一种光电器件集成封装结构及其制造方法。
本发明提供一种光电器件集成封装结构的制造方法，包括以下步骤：
提供第一散热基板，所述第一散热基板包括激光器安装区和光芯片安装区。
在所述第一散热基板的光芯片安装区形成第一凹槽。
在所述第一凹槽中填充绝热树脂层，并在所述绝热树脂层中形成第二凹槽。
提供一光芯片，将所述光芯片设置在所述第二凹槽中，所述光芯片的有源面背离所述第二凹槽的底面。
提供第一冷却板，所述第一冷却板包括第一凹部，以及位于所述第一凹部两侧的第一凸起部和第二凸起部。
将所述第一冷却板设置在所述第一散热基板的所述激光器安装区，接着在所述第一冷却板的所述第一凹部的底面、所述第一凸起部的顶面以及所述第二凸起部的顶面分别设置至少一个激光器。
在所述光芯片的正上方设置一偏光装置，多个所述激光器发出的光通过所述偏光装置照射至所述光芯片。
提供一电路板，所述电路板包括第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面，所述电路板的第一表面具有第一凹腔。
在所述第一散热基板上设置所述电路板，使得所述电路板的第二表面朝向所述光芯片，且所述电路板与所述光芯片电连接。
在所述电路板的所述第一表面上的所述第一凹腔中设置电芯片。
在所述第一散热基板上形成封装层。
根据本发明的实施例，在所述第一散热基板的光芯片安装区通过激光刻蚀、机械切割、机械冲压或湿法刻蚀形成所述第一凹槽。
根据本发明的实施例，所述光芯片的上表面与所述散热基板的上表面齐平。
根据本发明的实施例，所述第一凸起部和所述第二凸起部的高度不同。
根据本发明的实施例，在所述光芯片的正上方设置所述偏光装置之前，先在所述光芯片上设置一透明缓冲层。
根据本发明的实施例，在所述电路板中形成第一镂空部和第二镂空部，使得所述第一冷却板穿过所述第一镂空部以及所述偏光装置穿过所述第二镂空部。
根据本发明的实施例，在所述第一散热基板上形成封装层之后，在所述封装层上形成一遮光层。
本发明还提出一种光电器件集成封装结构，其采用上述光电器件集成封装结构的制造方法制造形成的。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
在本发明的光电器件集成封装结构的制造方法，通过在第一散热基板的光芯片安装区形成第一凹槽，在所述第一凹槽中填充绝热树脂层，并在所述绝热树脂层中形成第二凹槽，并将所述光芯片设置在所述第二凹槽中，上述设置方式，一方面可以避免激光器产生的热量传递至所述光芯片，进而影响光芯片的性能，另一方面，通过将光芯片设置在绝热树脂层的第二凹槽中，并在所述电路板的所述第一表面上的所述第一凹腔中设置电芯片，可以减少光电器件集成封装结构的整体尺寸，便于小型化的设计。
通过设置第一冷却板包括第一凹部，以及位于所述第一凹部两侧的第一凸起部和第二凸起部，并在所述第一冷却板的所述第一凹部的底面、所述第一凸起部的顶面以及所述第二凸起部的顶面分别设置至少一个激光器，进而可以确保多个激光器发出的光通过所述偏光装置照射至所述光芯片，即可以提高信号强度，即使某一激光器发生损坏，也不会影响光电器件集成封装结构的正常工作，且通过分别单独控制激光器的开和关，可以提高光电器件集成封装结构的灵活性。
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为本发明中在第一散热基板上设置光芯片的主视图；
图2为本发明中在第一散热基板上设置光芯片的俯视图；
图3为本发明中第一冷却板的截面示意图；
图4为本发明中在所述第一散热基板上设置第一冷却板和偏光装置的主视图；
图5为本发明中在所述第一散热基板上设置第一冷却板和偏光装置的左视图；
图6为本发明中在所述第一散热基板上设置电路板的结构示意图；
图7为本发明中在所述第一散热基板上形成封装层的结构示意图。
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。
本发明提出一种光电器件集成封装结构的制造方法，包括以下步骤：
提供第一散热基板，所述第一散热基板包括激光器安装区和光芯片安装区。
在所述第一散热基板的光芯片安装区形成第一凹槽。
在所述第一凹槽中填充绝热树脂层，并在所述绝热树脂层中形成第二凹槽。
提供一光芯片，将所述光芯片设置在所述第二凹槽中，所述光芯片的有源面背离所述第二凹槽的底面。
提供第一冷却板，所述第一冷却板包括第一凹部，以及位于所述第一凹部两侧的第一凸起部和第二凸起部。
将所述第一冷却板设置在所述第一散热基板的所述激光器安装区，接着在所述第一冷却板的所述第一凹部的底面、所述第一凸起部的顶面以及所述第二凸起部的顶面分别设置至少一个激光器。
在所述光芯片的正上方设置一偏光装置，多个所述激光器发出的光通过所述偏光装置照射至所述光芯片。
提供一电路板，所述电路板包括第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面，所述电路板的第一表面具有第一凹腔。
在所述第一散热基板上设置所述电路板，使得所述电路板的第二表面朝向所述光芯片，且所述电路板与所述光芯片电连接。
在所述电路板的所述第一表面上的所述第一凹腔中设置电芯片。
在所述第一散热基板上形成封装层。
更优选的，在所述第一散热基板的光芯片安装区通过激光刻蚀、机械切割、机械冲压或湿法刻蚀形成所述第一凹槽。
更优选的，所述光芯片的上表面与所述散热基板的上表面齐平。
更优选的，所述第一凸起部和所述第二凸起部的高度不同。
更优选的，在所述光芯片的正上方设置所述偏光装置之前，先在所述光芯片上设置一透明缓冲层。
更优选的，在所述电路板中形成第一镂空部和第二镂空部，使得所述第一冷却板穿过所述第一镂空部以及所述偏光装置穿过所述第二镂空部。
更优选的，所述第一散热基板上形成封装层之后，在所述封装层上形成一遮光层。
本发明还提出一种光电器件集成封装结构，其采用上述光电器件集成封装结构的制造方法制造形成的。
请参阅图1～图7。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1～图7所示，本实施例提供一种光电器件集成封装结构的制造方法，包括以下步骤：
如图1和图2所示，提供第一散热基板100，所述第一散热基板100包括激光器安装区和光芯片安装区。
在具体的实施例中，所述第一散热基板100的材质是铜基板、铝基板、氧化铝陶瓷基板中的一种。
在具体的实施例中，将所述第一散热基板100预先划分为安装激光器的区域和安装光芯片的区域，调整激光器安装区和光芯片安装区的间距，以便于方便激光器和光芯片的安装。
如图1和图2所示，在所述第一散热基板100的光芯片安装区形成第一凹槽101。
在具体的实施例中，在所述第一散热基板100的光芯片安装区通过激光刻蚀、机械切割、机械冲压或湿法刻蚀形成所述第一凹槽101。
在具体的实施例中，所述第一凹槽101的深度与所述第一散热板100的厚度比值为0.5-0.7，所述第一凹槽101的深度的过深则导致第散热板100的承载刚性下降，而所述第一凹槽101的深度的过浅则不利于装载光芯片。
在具体的实施例中，在所述第一凹槽101中填充绝热树脂层102，并在所述绝热树脂层102中形成第二凹槽1021。
在具体的实施例中，通过涂覆、旋涂、模塑等合适的工艺形成所述绝热树脂层102，所述绝热树脂层102为填充绝热颗粒的环氧树脂等合适的树脂材料。
在具体的实施例中，通过激光烧蚀工艺形成所述第二凹槽1021。
如图1和图2所示，提供一光芯片200，将所述光芯片200设置在所述第二凹槽1021中，所述光芯片200的有源面背离所述第二凹槽1021的底面。
在具体的实施例中，所述光芯片200通过粘结层粘结在所述第二凹槽1021的底面，更优选的，所述光芯片200的上表面与所述散热基板100的上表面齐平。
如图3所述，提供第一冷却板300，所述第一冷却板300包括第一凹部301，以及位于所述第一凹部301两侧的第一凸起部302和第二凸起部303。
在具体的实施例中，所述第一冷却板300为TEC基板，更优选的，所述第一凸起部302和所述第二凸起部303的高度不同，例如所述第一凸起部302的高度小于所述第二凸起部303的高度，或者是所述第一凸起部302的高度大于所述第二凸起部303的高度。
如图4和图5所示，将所述第一冷却板300设置在所述第一散热基板100的所述激光器安装区，接着在所述第一冷却板300的所述第一凹部301的底面、所述第一凸起部302的顶面以及所述第二凸起部303的顶面分别设置至少一个激光器400，进而所述激光器400产生的热量可以通过所述第一冷却板300传递至所述第一散热基板100，以进行快速散热。
如图4和图5所示，在所述光芯片200的正上方设置一偏光装置500，多个所述激光器400发出的光通过所述偏光装置500照射至所述光芯片200。
在具体的实施例中，所述偏光装置500为转光镜。
在具体的实施例中，在所述光芯片200的正上方设置所述偏光装置500之前，先在所述光芯片200上设置一透明缓冲层201，该透明缓冲层201可以为柔性透明树脂材料，进而可以缓冲所述偏光装置500的压应力，以防止光芯片200损坏。
如图6所示，提供一电路板600，所述电路板600包括第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面，所述电路板600的第一表面具有第一凹腔601。
在所述第一散热基板100上设置所述电路板600，使得所述电路板600的第二表面朝向所述光芯片，且所述电路板600与所述光芯片电连接。并在所述电路板600的所述第一表面上的所述第一凹腔601中设置电芯片700。
在具体的实施中，在所述电路板600中形成第一镂空部和第二镂空部，使得所述第一冷却板300穿过所述第一镂空部以及所述偏光装置500穿过所述第二镂空部。
如图7所示，在所述第一散热基板100上形成封装层800。
在具体的实施例中，所述封装层800可以是通过注塑工艺形成的环氧树脂层，所述封装层800还可以是其它任何合适的树脂层，所述封装层800填充所述第一凹腔601。
在具体的实施例中，所述第一散热基板100上形成封装层800之后，在所述封装层800上形成一遮光层801，更具体的，所述遮光层801可以为金属遮光层，以消除环境光对光芯片的影响。
如图7所示，本发明还提出一种光电器件集成封装结构，其采用上述光电器件集成封装结构的制造方法制造形成的。
在本发明的光电器件集成封装结构的制造方法，通过在第一散热基板的光芯片安装区形成第一凹槽，在所述第一凹槽中填充绝热树脂层，并在所述绝热树脂层中形成第二凹槽，并将所述光芯片设置在所述第二凹槽中，上述设置方式，一方面可以避免激光器产生的热量传递至所述光芯片，进而影响光芯片的性能，另一方面，通过将光芯片设置在绝热树脂层的第二凹槽中，并在所述电路板的所述第一表面上的所述第一凹腔中设置电芯片，可以减少光电器件集成封装结构的整体尺寸，便于小型化的设计。
通过设置第一冷却板包括第一凹部，以及位于所述第一凹部两侧的第一凸起部和第二凸起部，并在所述第一冷却板的所述第一凹部的底面、所述第一凸起部的顶面以及所述第二凸起部的顶面分别设置至少一个激光器，进而可以确保多个激光器发出的光通过所述偏光装置照射至所述光芯片，即可以提高信号强度，即使某一激光器发生损坏，也不会影响光电器件集成封装结构的正常工作，且通过分别单独控制激光器的开和关，可以提高光电器件集成封装结构的灵活性。
以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种光电器件集成封装结构的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
提供第一散热基板，所述第一散热基板包括激光器安装区和光芯片安装区；
在所述第一散热基板的光芯片安装区形成第一凹槽；
在所述第一凹槽中填充绝热树脂层，并在所述绝热树脂层中形成第二凹槽；
提供一光芯片，将所述光芯片设置在所述第二凹槽中，所述光芯片的有源面背离所述第二凹槽的底面；
提供第一冷却板，所述第一冷却板包括第一凹部，以及位于所述第一凹部两侧的第一凸起部和第二凸起部；
将所述第一冷却板设置在所述第一散热基板的所述激光器安装区，接着在所述第一冷却板的所述第一凹部的底面、所述第一凸起部的顶面以及所述第二凸起部的顶面分别设置至少一个激光器；
在所述光芯片的正上方设置一偏光装置，多个所述激光器发出的光通过所述偏光装置照射至所述光芯片；
提供一电路板，所述电路板包括第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面，所述电路板的第一表面具有第一凹腔；
在所述第一散热基板上设置所述电路板，使得所述电路板的第二表面朝向所述光芯片，且所述电路板与所述光芯片电连接；
在所述电路板的所述第一表面上的所述第一凹腔中设置电芯片；
在所述第一散热基板上形成封装层。
2.根据权利要求1所述的光电器件集成封装结构的制造方法，其特征在于：在所述第一散热基板的光芯片安装区通过激光刻蚀、机械切割、机械冲压或湿法刻蚀形成所述第一凹槽。
3.根据权利要求1所述的光电器件集成封装结构的制造方法，其特征在于：所述光芯片的上表面与所述散热基板的上表面齐平。
4.根据权利要求1所述的光电器件集成封装结构的制造方法，其特征在于：所述第一凸起部和所述第二凸起部的高度不同。
5.根据权利要求1所述的光电器件集成封装结构的制造方法，其特征在于：在所述光芯片的正上方设置所述偏光装置之前，先在所述光芯片上设置一透明缓冲层。
6.根据权利要求1所述的光电器件集成封装结构的制造方法，其特征在于：在所述电路板中形成第一镂空部和第二镂空部，使得所述第一冷却板穿过所述第一镂空部以及所述偏光装置穿过所述第二镂空部。
7.根据权利要求1所述的光电器件集成封装结构的制造方法，其特征在于：在所述第一散热基板上形成封装层之后，在所述封装层上形成一遮光层。
8.一种光电器件集成封装结构，其特征在于，其采用权利要求1-7任一项所述的光电器件集成封装结构的制造方法制造形成的。
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