CN115826154A - 具有位于侧壁中的光学端口的光学电路 - Google Patents

Abstract

在一种光学电路中，衬底可以限定延伸到衬底正表面中的腔穴。该腔穴的侧壁可以包括衬底光学端口。光学路径可以从连接器光学端口延伸穿过衬底到达衬底光学端口。光子集成电路(PIC)可以附接至该衬底。PIC正表面可以包括多个电连接部。PIC边缘表面可以在PIC正表面和PIC背表面之间围绕该PIC的周界的至少一部分延伸。PIC光学端口可以设置在PIC边缘表面上并且可以沿PIC光轴接受或者发射光束。在PIC被附接至衬底时，PIC光轴可以与衬底光学端口对准。

Description

具有位于侧壁中的光学端口的光学电路

技术领域

本文描述的实施例总体涉及光学电路。

背景技术

光子集成电路(PIC)可以产生光或接收光。例如，PIC可以接收电力并且可以响应于所接收到的电力而产生指定波长上的激光。所述电力可以任选具有时变的电流或电压，例如，从而将数据信号编码到所产生的激光上。在另一示例中，PIC可以接收指定波长上的光，可以将所接收到的光指引到传感器上，并且可以响应于所接收到的光而产生电流或电压。所接收到的光可以任选具有时变的功率水平，例如，对应于所接收到的光上的所编码的数据信号，使得PIC可以产生对应于所编码的数据信号的时变的电流或电压。

PIC可以在光学电路内进行操作。例如，光可以被从PIC耦合到光纤中，或者可以被从光纤耦合到PIC中。有效率的耦合(例如，包括指定水平上或者指定水平以下的光学损耗的耦合)可能涉及相对严格的机械容差。例如，可以存在关于PIC、关于光纤连接器、和/或关于PIC与光纤连接器之间的任何居间光学元件的相对严格的位置和/或角度容差。

目前正在不断努力获得PIC与光纤之间的有效率的耦合。希望具有解决这些顾虑和其他技术挑战的光学电路。

附图说明

图1示出了根据一些实施例的在组装之前的光学电路的示例的侧视图。

图2示出了根据一些实施例的在PIC已经被附接至衬底之后的图1的光学电路的示例的侧视图。

图3示出了根据一些实施例的在至少一个集成电路已经电连接至PIC上的多个电连接部之后的图1和图2的光学电路的示例的侧视图。

图4示出了根据一些实施例的在相对于衬底对PIC进行机械定位之前的该PIC的一部分和该衬底的一部分的侧视图。

图5示出了根据一些实施例的在相对于衬底对PIC进行机械定位之后的该PIC的一部分和该衬底的一部分的侧视图。

图6示出了根据一些实施例的在PIC已经在三个维度上自对准至衬底之后的PIC的一部分和衬底的一部分的侧视图。

图7示出了根据一些实施例的PIC背表面的示例的底视图。

图8示出了根据一些实施例的衬底正表面的示例的顶视图。

图9示出了根据一些实施例的用于组装光学电路的方法的示例的流程图。

图10示出了描绘可以包括上文所述的光学电路和/或方法的电子装置(例如，系统)的示例的系统级示意图。

具体实施方式

一种光学电路可以包括附接至衬底的光子集成电路(PIC)。该衬底可以包括穿过该衬底延伸的光学路径，所述光学路径对应于三维通路，该衬底可以通过所述三维通路向PIC输送光或从PIC输送光。所述衬底可以沿所述光学路径将光束指引向PIC或指引来自该PIC的光束，例如，以将光束指引向光学连接器或指引来自光学连接器的光束(例如，将光束指引向光纤或指引来自光纤的光束)。该衬底可以任选包括与衬底一体形成的光学元件，例如透镜、反射镜和/或隔离器。所述光学元件可以是使用晶圆级技术(例如光刻)沿该光学路径形成的，从而能够在无需执行对每一光学路径上的任何光学元件的单独对准的情况下使衬底在光学端口处输送或接收光束。PIC可以使用足够精确的对准技术附接至衬底，使得PIC能够被动放置并且能够在晶圆级上操作。PIC可以附接至衬底，其使用表面张力自对准特征来实现横向平面(例如，大致平行于衬底平面的平面)中的对准，并且使用PIC上的参考表面与衬底的参考表面之间的接触来实现与该横向平面正交的方向上的对准。所述自对准特征可以不用于元件之间的电连接。所述表面张力自对准特征和所述参考表面可以典型地将所有三个维度中的定位对准实现到由所述PIC产生或接收的光的波长的几分之一以内。这样的定位容差典型地足以允许相对于衬底中的光学路径对PIC进行被动放置。与主动放置PIC(例如，通过机器人控制的拾取和放置机器)的组装技术相比，表面张力自对准特征和参考表面可以提供更高的精确度，并且可以在晶圆级上进行操作，这可以提供规模效益并且可以相对于拾取和放置技术或者单独处理每个光学电路的其他对准技术实现成本节约。

上文的一般性描述仅旨在提供对下文的具体实施方式的概述。下文的描述和附图充分例示了具体的实施例，以使本领域技术人员能够对其进行实践。其他实施例可以包含结构、逻辑单元、电、工艺方面的变化以及其他变化。一些实施例的部分和特征可以包括在其他实施例中或者可以被其他实施例的部分和特征替代。权利要求中阐述的实施例涵盖这些权利要求的所有可得等价方案。

图1示出了根据一些实施例的在组装之前的光学电路100的示例的侧视图。光学电路100可以包括衬底102、可附接至衬底102的光子集成电路(PIC)116以及能够电连接至PIC116上的电连接部和/或衬底102上的电连接部的一个或多个光学集成电路148、152。在所完成的光学电路100的组装之前，在图1中将衬底102、PIC 116和光学集成电路148、152示为相互分离。图1的构造只是光学电路100的一个示例；也可以使用其他构造。

光学电路100可以包括衬底102。在一些示例中，衬底102可以由刚性材料形成，例如，用于为电路系统芯片和光学电路100的其他元件提供机械支撑。在一些示例中，衬底102可以包括一种或多种材料，所述材料在一个或多个波长上完全或者至少部分透明。例如，衬底102可以由硅、玻璃、聚碳酸酯或者其他适当材料形成。在一些示例中，衬底102可以由一种或多种能够在晶圆级上进行处理(例如，通过光刻或其他适当技术)的材料形成。晶圆级处理技术(例如光刻)可以允许以可以显著小于波长的放置容差将特征放置于衬底102上或衬底102内。此外，处理技术可以允许将诸如透镜、反射镜等的额外光学部件集成到衬底102内或上。下文将详细论述额外光学部件的示例。

衬底102可以具有衬底正表面104。在一些示例中，衬底正表面104可以被称为衬底顶表面。应当理解，诸如“正”和“顶”之类的名称只是用于衬底102的特定侧面的方便描述词。例如，衬底背表面可以位于与衬底正表面104相反的位置上，并且衬底底表面可以位于与衬底顶表面相反的位置上。包含这些描述词只是为了参照的方便和简单，而不暗示相对于任何所描述的元件的绝对方向。

衬底102可以限定延伸到衬底正表面104中的腔穴106。在一些示例中，PIC 116可以在光学电路100的组装期间被放置于腔穴106内部。在一些示例中，腔穴106可以具有矩形截面，其中，该截面是在平行于衬底正表面104的平面中取得的。在一些示例中，腔穴106的形状可以被设定为使得所述截面中的拐角可以包括圆化部分。也可以使用其他腔穴形状。

腔穴106可以具有至少一个侧壁108。在腔穴106的周界是连续曲线(例如，没有尖锐拐角)的一些示例中，腔穴106可以包括单个侧壁108。在腔穴106的周界包括至少一个拐角的一些示例中，腔穴106可以包括多个侧壁108。所述多个侧壁108中的侧壁108可以在从腔穴106的顶部(例如，在正表面的平面处)朝腔穴106的底部延伸的边缘处与所述多个侧壁108中的相邻侧壁108相接。为了简单起见，下文的论述假定存在单个侧壁108，但是应当理解也可以使用多个侧壁108。

侧壁108可以包括衬底光学端口110。衬底光学端口110可以对准至PIC 116上的对应端口，从而在组装光学电路100时，光能够以相对较高的效率(例如，以小于或等于损耗阈值的耦合损耗，例如2dB、1dB、0.5dB、0.2dB、0.1dB或其他适当值)在衬底102与PIC 116之间传播。

衬底102可以包括从连接器光学端口114延伸穿过衬底102到达衬底光学端口110的光学路径112。在一些示例中，光学路径112可以被形成为衬底102内的细长波导内的体积。例如，这样的波导可以被形成为在衬底102的材料内延伸的填充有空气的通道(具有接近一的折射率)，所述材料具有大于填充有空气的通道的折射率的折射率。作为另一示例，所述波导可以被形成为被填充有固体材料(例如玻璃)的通道，其具有小于衬底102(例如硅)的折射率的折射率。波导可以任选包括弯折，使得该波导可以延伸至衬底102内的任何指定体积。

光学路径112可以包括与一个或多个光学部件的相互作用，所述光学部件可以是与衬底102一体形成的。任何或全部的所述光学部件可以是通过诸如离子交换、激光直写、蚀刻和其他技术的技术形成的。例如，衬底102可以包括与衬底102成一体的透镜142。在一些示例中，在PIC 116被附接至衬底102时，透镜142可以对从PIC 116发射的射束沿PIC光轴进行准直。在一些示例中，在PIC 116被附接至衬底102时，透镜142可以对沿PIC光轴被指引向PIC 116的射束进行聚焦。作为另一个示例，衬底102可以包括与衬底102成一体的隔离器144。在一些示例中，在PIC 116被附接至衬底102时，隔离器144可以使沿光学路径112在第一方向上行进的光通过，并且可以阻挡沿光学路径112在与第一方向相反的第二方向上行进的光。作为另一个示例，衬底102可以包括与衬底102成一体的反射镜146。反射镜146可以沿衬底102内的光学路径112反射光。由于所述光学部件可以是与衬底102一体形成的(例如，通过使用半导体工艺，例如光刻)，因而所述光学部件可以被形成并定位到大体积(例如，作为晶圆级)中，并且可以按照相对较高的精确度被形成和定位。例如，基于光刻的特征的位置容差可以比与之相当的拾取和放置特征的位置容差更加严格。换言之，与被单独制造并且机械(例如，用机器人)放置的与之相当的部件相比，通过在晶圆级形成光学部件，能够以更高的精确度和更低的成本制造所述光学部件。透镜、隔离器和反射镜只是能够与衬底102成一体的光学部件的三个示例；也可以使用其他适当部件。

光学电路100可以包括可附接至衬底102的光子集成电路(PIC)116。在图1中，PIC116被示为与衬底102分离并且与衬底102间隔开。在光学电路100的组装期间，PIC 116被放置于衬底102中的腔穴106中，PIC 116自对准至衬底102(使用下文详细论述的自对准技术)，并且PIC 116被相对于衬底102固定到适当位置。由于自对准技术相对鲁棒，并且提供通常是PIC 116所使用的光的波长的几分之一的对准精确度，因而光学路径112中的光学元件可以包括在衬底102内，使得PIC 116可以没有额外的光学元件。例如，PIC 116可以没有透镜、隔离器、反射镜和/或其他光学元件。

PIC 116可以具有包括多个电连接部120的PIC正表面118。在PIC 116被定位于腔穴106中时，PIC正表面118可以大致与衬底正表面104共平面。这样的大致共平面可以足以用于建立电连接部120，但是任选地可以不像光学路径112所需的对准那么精确。

PIC 116可以具有与PIC正表面118相反的PIC背表面122。PIC背表面122可以任选没有电连接部。PIC背表面122可以用于辅助散除由PIC 116生成的热量(下文联系图2所述)。

PIC 116可以具有PIC边缘表面124，其在PIC正表面118和PIC背表面122之间围绕PIC 116的周界的至少一部分延伸。在图1中，PIC边缘表面124被示为与PIC正表面118正交和/或与PIC背表面122正交。PIC边缘表面124可以替代性地包括一个或多个倾斜部分、曲面部分、台阶和/或隆脊。在具体示例中，PIC 116的周界可以是矩形的或者基本矩形的，并且PIC边缘表面124可以包括四个部分，每个部件均沿矩形的相应侧面延伸。也可以使用其他构造。

PIC 116可以具有设置在PIC边缘表面124上的PIC光学端口126。PIC光学端口126可以沿PIC光轴接受或者发射光束。在PIC 116被附接至衬底102时，PIC光轴可以与衬底光学端口110对准。在光束通过PIC光学端口126时，该光束可以受到准直、发散或会聚。PIC光学端口126可以是使用晶圆级技术(例如光刻)形成的，使得能够相对于自对准特征相对精确地控制PIC光学端口126的位置，如下文所论述的。

PIC背表面122可以包括第一多个表面张力自对准特征128。腔穴106的底部可以包括第二多个表面张力自对准特征130，它们具有对应于第一多个表面张力自对准特征128的位置。在第一多个表面张力自对准特征128被放置为与第二多个表面张力自对准特征130接触时，第一多个表面张力自对准特征128可以通过表面张力而自对准到第二多个表面张力自对准特征130。第一多个表面张力自对准特征128和第二多个表面张力自对准特征130可以不用于PIC 116和衬底102之间的电连接。

第一多个表面张力自对准特征128和第二多个表面张力自对准特征130在指定物理条件下可以处于液态。例如，一些或全部的所述表面张力自对准特征可以是按照固态交付的，之后受到加热，以使所述表面张力自对准特征熔化。作为另一个示例，一些或全部的所述表面张力自对准特征可以是按照液态交付的，以在自对准期间保持处于液态。作为另一个示例，一些或全部的所述表面张力自对准特征可以是按照液态交付的，被冷却成固态，并且在自对准期间被熔化以返回液态。

在第一多个表面张力自对准特征128和第二多个表面张力自对准特征130处于液态时，第一多个表面张力自对准特征128可以通过表面张力而自对准到第二多个表面张力自对准特征130。第一多个表面张力自对准特征128和第二多个表面张力自对准特征130可以使PIC 116在平行于衬底参考表面(下文所述)的平面(例如，图1-8中所示的X-Y平面)中对准至衬底102。下文将联系图4-6更详细地论述这样的自对准。

PIC 116可以包括没有表面张力自对准特征的PIC参考表面132。在一些示例中，PIC参考表面132可以包括PIC背表面122的没有表面张力自对准特征的区域。在一些示例中，PIC参考表面132可以与PIC背表面122分离。在一些示例中，PIC参考表面132可以围绕PIC 116的周界的至少一部分延伸。PIC参考表面132可以是使用晶圆级技术(例如光刻)形成的，使得能够相对于PIC光学端口126和表面张力自对准特征相对精确地控制PIC参考表面132的位置，如下文所论述的。

衬底102可以包括没有表面张力自对准特征的衬底参考表面134。在一些示例中，衬底参考表面134可以包括腔穴106的底部的部分。在一些示例中，衬底参考表面134可以包括围绕腔穴106的底部的周界延伸的凸部(ledge)或隆脊。衬底参考表面134可以是使用晶圆级技术(例如光刻)形成的，使得能够相对于衬底光学端口110和自对准特征相对精确地控制衬底参考表面134的位置，如下文所论述的。

PIC参考表面132可以接触衬底参考表面134，以使PIC 116沿与衬底参考表面134正交的方向(例如，图1-8中所示的Z方向)对准至衬底102。在该Z对准与由表面张力自对准特征提供的X-Y对准相结合时，PIC 116可以在三个维度(例如，X、Y和Z)上对准到由PIC 116使用的光的波长的几分之一以内。这样的对准可以足够精确，以相对于衬底光学端口110对PIC光学端口126进行被动定位，而无需使用针对每一装置的额外对准，从而提高了PIC 116与衬底102之间的耦合效率。

图2示出了根据一些实施例的在PIC 116已经被附接至衬底102之后的图1的光学电路100的示例的侧视图。

如上文所述，PIC 116和衬底102已经通过表面张力自对准特征128、130实现了X-Y平面中的对准。PIC 116和衬底102已经通过发生接触的参考表面132、134实现了Z方向上的对准。表面张力自对准特征128、130以及发生接触的参考表面132、134可以按照足够的精确度执行它们的对准，从而可以在不需要任何额外(例如，逐单元)的位置调整的情况下实现在PIC 116和衬底102之间的光耦合中的足够低的损耗(例如，低于指定损耗阈值)。

为了进一步降低PIC 116和衬底102之间的光耦合中的损耗，可以在PIC边缘表面124与腔穴106的至少一个侧壁108之间设置折射率匹配(index-matching)材料136。折射率匹配材料136可以减少PIC 116与衬底102之间的界面处的反射和/或散射。折射率匹配材料136可以任选具有居于沿衬底102中的光学路径112的光导的芯部的折射率与PIC 116中的光导的芯部的折射率之间(含边界值)的折射率。在一些示例中，折射率匹配材料136可以作为液体被注入腔穴106中，位于PIC116与侧壁108之间的体积中。在一些示例中，可以在发生接触的参考表面132、134之间的界面处沉积折射率匹配材料136，使得毛细作用能够将发生接触的参考表面132、134移动到腔穴106的位于PIC边缘表面124与腔穴106的至少一个侧壁108之间的部分处。在一些示例中，可以使折射率匹配材料136固化(例如，通过紫外光)，以将折射率匹配材料136从液体改为固态。也可以使用其他构造。

由于PIC背表面122可以是可被衬底102触及的，因而光学电路100可以使用PIC背表面122来辅助从PIC 116散热。例如，衬底102可以包括与衬底正表面104相反的衬底背表面138。衬底102可以包括从衬底背表面138延伸到腔穴106的底部的至少一个孔口140。在一些示例中，至少一个孔口140可以包括包含腔穴106的底部的中央部分的中央孔口。至少一个热连接部262(例如导线或者金属热沉的至少一部分)可以被设置在至少一个孔口140中并且可以延伸穿过至少一个孔口140。至少一个热连接部262可以包括具有比衬底102的热导率高的热导率的至少一种材料(例如金属)。至少一个热连接部262可以与PIC背表面122发生热接触并且可以引导热量离开PIC 116。

图3示出了根据一些实施例的在至少一个集成电路已经电连接至PIC 116上的多个电连接部120之后的图1和图2的光学电路100的示例的侧视图。

集成电路148具有可以电连接至PIC 116上的多个电连接部120并且可以电连接至衬底正表面104上的第二多个电连接部(未示出)的电连接部150。电连接部120可以包括由被放置于每一芯片上的焊料构成的球或体积。所述焊料体积要么是液体，要么通过加热或其他液化技术而被液化。在处于液体形式时，焊料体积形成了其在芯片之间的电连接。之后，通过允许焊料体积冷却或者通过其他固化技术使焊料体积固化。

在图3的示例中，第二集成电路152具有能够电连接至衬底102的电连接部154。第二集成电路152可以任选通过在衬底102中接近衬底正表面104延伸的一个或多个电连接部156而连接至集成电路148。第二集成电路152可以任选通过一个或多个电连接部158连接至衬底背表面138上的一个或多个电连接部160。与衬底正表面104上的电连接部(未示出)相比，衬底背表面138上的电连接部160可以任选被形成为具有不同间距(例如，间隔)和/或不同的焊料球体积，例如，更大的间距和更大的焊料球体积。这样的更大尺寸和间隔可以允许根据需求采用不太精确(并因此不太贵)的机器对衬底102定位。

在图1-3所示的示例中，PIC 116可以直接与衬底102界面连接。例如，衬底102可以是封装衬底，例如聚合物封装衬底。作为这些示例中的任何或所有示例的替代方案，可以在PIC 116和衬底102之间设置内插器。内插器可以包括图1-3的衬底102中所示的电连接部中的一些或全部，并且可以根据需要附接至衬底。出于本文件的目的，术语“衬底”可以包括封装衬底，并且可以任选包括设置在封装衬底和PIC 116之间的内插器。

图4-6示出了在光学电路100的组装期间的各种对准阶段中的PIC 116的一部分和衬底102的对应部分。

图4示出了根据一些实施例的在相对于衬底102对PIC 116进行机械定位之前的PIC 116的一部分和衬底102的一部分的侧视图。

PIC 116包括PIC参考表面132以及第一多个表面张力自对准特征128。衬底102包括衬底参考表面134以及第二多个表面张力自对准特征130。

图5示出了根据一些实施例的在相对于衬底102对PIC 116进行机械定位之后的PIC 116的一部分和衬底102的一部分的侧视图。

机械定位可以是通过拾取和放置组装装置或者其他适当定位装置执行的。第一多个表面张力自对准特征128与第二多个表面张力自对准特征130存在距离Y1的对准偏差。距离Y1可以小于表面张力自对准特征的直径，使得第一多个表面张力自对准特征中的每一表面张力自对准特征可以接触第二多个表面张力自对准特征中的对应表面张力自对准特征。在大多数情况下，距离Y1可能过大，从而无法在PIC 116和衬底102之间获得足够的耦合效率。

图6示出了根据一些实施例的在PIC 116已经在三个维度(例如，X、Y和Z)上自对准至衬底102之后的PIC 116的一部分和衬底102的一部分的侧视图。

第一多个表面张力自对准特征128已经自对准至第二多个表面张力自对准特征130，从而实现了X-Y平面中的对准。在X-Y中的自对准之后，第一多个表面张力自对准特征128与第二多个表面张力自对准特征130存在距离Y2的对准偏差，距离Y2可以小于距离Y1。在Z维度中的自对准之后，PIC参考表面132与衬底参考表面134接触。在自对准之后，X、Y和Z维度中的典型对准偏差可以小于1μm，并且可以小到0.1μm或更小。

图7和图8示出了用于表面张力自对准特征的放置方案的示例。

图7示出了根据一些实施例的PIC背表面122的示例的底视图。

在一些示例中，PIC 116可以具有多边形、方形或矩形覆盖区。PIC背表面122可以包括PIC背表面拐角。第一多个表面张力自对准特征128可以位于PIC背表面122的靠近PIC背表面拐角的外围中。

通过将第一多个表面张力自对准特征128定位在PIC背表面122的拐角处或附近，光学电路100可以在X-Y平面中实现关于角度的(例如，关于围绕Z轴的旋转的)极为严格的容差。例如，如果自对准特征的定位对准偏差为1μm，并且PIC背表面122为5mm见方，那么角度对准偏差(围绕Z)可以约为0.01度(例如，约为0.2毫弧度)。如果定位对准偏差为0.1μm，并且背表面122为5mm见方，那么角度对准偏差(围绕Z)可以约为1毫度(或者约为20微弧度)。

图8示出了根据一些实施例的衬底正表面104的示例的顶视图。

在一些示例中，腔穴106可以包括腔穴拐角。第二多个表面张力自对准特征130可以位于腔穴106的靠近腔穴拐角的外围中。在对准期间，可以相对于衬底102放置PIC 116，使得第一多个表面张力自对准特征128接触第二多个表面张力自对准特征130。

在一些示例中，腔穴106的底部可以任选包括围绕第二多个表面张力自对准特征130的凹陷区域864。这样的凹陷区域864可以有助于提供围绕参考表面132、134的间隙，从而使表面张力自对准特征的高度(例如，Z方向上的范围)不干扰参考表面132、134之间的接触。在一些示例中，腔穴106的每一拐角可以具有包围对应的自对准特征130的对应凹陷区域864。在一些示例中，PIC背表面122可以任选包括可以包围表面张力自对准特征的凹陷区域，从而有助于避免与参考表面132、134之间的干扰。

腔穴106的底部可以包括第一区域。衬底102可以包括与衬底正表面104相反的衬底背表面138。衬底102可以包括从衬底背表面138延伸到腔穴106的底部的第一区域的至少一个孔口140。在一些示例中，至少一个孔口140可以是单个孔口，例如，位于腔穴106的底部的中央部分中。至少一个热连接部可以被设置在至少一个孔口中并且可以延伸穿过所述至少一个孔口。至少一个热连接部可以包括具有比衬底102的热导率高的热导率的至少一种材料。至少一个热连接部可以与PIC背表面122发生热接触并且可以有助于散除由PIC 116生成的热量。

图9示出了根据一些实施例的用于组装光学电路的方法900的示例的流程图。可以执行方法900以组装图1-3中所示的光学电路100或者组装其他适当的光学电路。也可以使用其他组装方法。

在操作902中，可以提供衬底。衬底可以具有衬底正表面。衬底可以限定延伸到衬底正表面中的腔穴。腔穴可以具有朝腔穴的底部延伸的至少一个侧壁。腔穴的底部可以包括第一多个表面张力自对准特征。腔穴可以包括没有表面张力自对准特征的衬底参考表面。

在操作904中，光子集成电路(PIC)可以被定位到腔穴内。PIC可以具有包括多个电连接部的PIC正表面。PIC可以具有PIC背表面。PIC可以具有位于PIC背表面上的第二多个表面张力自对准特征。PIC可以具有没有表面张力自对准特征的PIC参考表面。

在操作906中，通过第一和第二多个表面张力自对准特征中的表面张力，第二多个表面张力自对准特征可以自动对准至第一多个表面张力自对准特征，从而使PIC在平行于衬底参考表面的平面中对准至衬底。

在操作908中，PIC参考表面可以与衬底参考表面抵靠接触以使PIC在与衬底参考表面正交的方向上对准至衬底，使得当PIC在平行于衬底参考表面的平面中并且在与衬底参考表面正交的方向上对准至衬底时，设置在PIC上的PIC光学端口对准至设置在衬底上的衬底光学端口。

图10示出了描绘可以包括上文所述的光学电路(例如100)和/或方法的电子装置(例如，系统)的示例的系统级示意图。在一个实施例中，系统1000包括但不限于台式计算机、膝上型电脑、上网本、平板电脑、笔记本电脑、个人数字助理(PDA)、服务器、工作站、蜂窝电话、移动计算装置、智能电话、因特网设备或者任何其他类型的计算装置。在一些实施例中，系统1000包括片上系统(SoC)系统。

在一个实施例中，处理器1010具有一个或多个处理器核心1012和1012N，其中，1012N表示处理器1010内部的第N处理器核心，其中，N是正整数。在一个实施例中，系统1000包括包含1010和1005在内的多个处理器，其中，处理器1005具有与处理器1010的逻辑单元类似或等同的逻辑单元。在一些实施例中，处理核心1012包括但不限于用于取指令的预取逻辑单元、对指令解码的解码逻辑单元、以及执行指令的执行逻辑单元等。在一些实施例中，处理器1010具有高速缓存存储器1016，从而对系统1000的指令和/或数据进行高速缓存。可以将高速缓存存储器1016组织成包括高速缓存存储器的一级或多级的分级结构。

在一些实施例中，处理器1010包括存储器控制器1014，其可操作用于执行使处理器1010能够存取包括易失性存储器1032和/或非易失性存储器1034的存储器1030并与之通信的功能。在一些实施例中，处理器1010与存储器1030和芯片组1020耦合。处理器1010还可以耦合至无线天线1078，从而与被配置为发射和/或接收无线信号的任何装置通信。在一个实施例中，用于无线天线1078的接口根据但不限于根据IEEE 802.11标准及其相关系列、Home Plug AV(HPAV)、超宽带(UWB)、蓝牙、WiMAX或者任何形式的无线通信协议进行操作。

在一些实施例中，易失性存储器1032包括但不限于同步动态随机存取存储器(SDRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、RAMBUS动态随机存取存储器(RDRAM)和/或任何其他类型的随机存取存储器装置。非易失性存储器1034包括但不限于闪速存储器、相变存储器(PCM)、只读存储器(ROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)或者任何其他类型的非易失性存储器装置。

存储器1030存储信息和将由处理器1010执行的指令。在一个实施例中，存储器1030还可以存储在处理器1010执行指令时的临时变量或者其他中间信息。在所例示的实施例中，芯片组1020经由点对点(PtP或P-P)接口1017和1022与处理器1010连接。芯片组1020使处理器1010能够连接至系统1000中的其他元件。在示例性系统的一些实施例中，接口1017和1022根据PtP通信协议(例如，

快速路径互连(QPI)等)进行操作。在其它实施例中，可以使用不同互连。

在一些实施例中，芯片组1020可操作用于与处理器1010、1005、显示装置1040和其他装置通信，所述其他装置包括总线桥1072、智能电视1076、I/O装置1074、非易失性存储器1060、存储介质(例如，一个或多个大容量存储装置)1062、键盘/鼠标1064、网络接口1066以及各种形式的消费电子产品1077(例如PDA、智能电话、平板电脑等)。在一个实施例中，芯片组1020通过接口1024与这些装置耦合。芯片组1020还可以耦合至无线天线1078，从而与被配置为发射和/或接收无线信号的任何装置通信。在一个示例中，芯片组中的部件的任何组合可以通过本公开中描述的连续柔性屏蔽件分离。

芯片组1020经由接口1026连接至显示装置1040。例如，显示器1040可以是液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)阵列、有机发光二极管(OLED)阵列或者任何其他形式的视觉显示装置。在示例性系统的一些实施例中，处理器1010和芯片组1020被融合成单个SOC。此外，芯片组1020连接至一条或多条总线1050和1055，所述总线1050和1055对诸如I/O装置1074、非易失性存储器1060、存储介质1062、键盘/鼠标1064和网络接口1066的各种系统元件进行互连。总线1050和1055可以经由总线桥1072互连到一起。

在一个实施例中，大容量存储装置1062包括但不限于固态驱动器、硬盘驱动器、通用串行总线闪存驱动器或者任何其他形式的计算机数据存储介质。在一个实施例中，网络接口1066是通过任何类型的公知网络接口标准实施的，例如，所述标准包括但不限于以太网接口、通用串行总线(USB)接口、外围部件互连(PCI)快速接口、无线接口和/或任何其他适当类型的接口。在一个实施例中，无线接口根据但不限于根据IEEE 802.11标准及其相关系列、Home Plug AV(HPAV)、超宽带(UWB)、蓝牙、WiMAX或者任何形式的无线通信协议进行操作。

尽管图10所示的模块被描绘成系统1000内的单独块，但是这些块中的一些块所执行的功能可以集成到单个半导体电路内，或者可以使用两个或更多单独的集成电路来实施。例如，尽管高速缓存存储器1016被描绘成处理器1010内的单独块，但是高速缓存存储器1016(或者1016的选定方面)可以被结合到处理器核心1012中。

为了更好地说明文中公开的方法和设备，此处提供了实施例的非限制性列表：

示例1包括一种光学电路，其可以包括：具有衬底正表面的衬底，该衬底限定了延伸到衬底正表面中的腔穴，该腔穴具有至少一个侧壁，所述侧壁包括衬底光学端口，该衬底包括从连接器光学端口延伸穿过衬底到达衬底光学端口的光学路径；以及可附接至衬底的光子集成电路(PIC)，该PIC具有包括多个电连接部的PIC正表面，该PIC具有PIC背表面，该PIC具有PIC边缘表面，所述PIC边缘表面在PIC正表面和PIC背表面之间围绕所述PIC的周界的至少一部分延伸，该PIC具有设置在PIC边缘表面上并且被配置为沿PIC光轴接受或者发射光束的PIC光学端口，在PIC被附接至衬底时，PIC光轴与衬底光学端口对准。

示例2可以包括示例1的光学电路，其中：PIC背表面包括第一多个表面张力自对准特征；腔穴的底部包括第二多个表面张力自对准特征，它们具有对应于第一多个表面张力自对准特征的位置；并且第一多个表面张力自对准特征被配置为，在第一多个表面张力自对准特征被放置为与第二多个表面张力自对准特征接触时，通过表面张力而自对准至第二多个表面张力自对准特征。

示例3可以包括示例1-2中的任何一者的光学电路，其中：第一多个表面张力自对准特征和第二多个表面张力自对准特征被配置为在指定物理条件下处于液态；并且第一多个表面张力自对准特征被配置为，在第一多个表面张力自对准特征和第二多个表面张力自对准特征处于液态时，通过表面张力而自对准至第二多个表面张力自对准特征。

示例4可以包括示例1-3中的任何一者的光学电路，其中：PIC包括没有表面张力自对准特征的PIC参考表面；衬底包括没有表面张力自对准特征的衬底参考表面；并且PIC参考表面被配置为接触衬底参考表面，以使该PIC沿与衬底参考表面正交的方向对准至衬底。

示例5可以包括示例1-4中的任何一者的光学电路，其中：PIC参考表面包括PIC背表面的没有表面张力自对准特征的区域。

示例6可以包括示例1-5中的任何一者的光学电路，其中：第一多个表面张力自对准特征和第二多个表面张力自对准特征被配置为使PIC在平行于衬底参考表面的平面中对准至衬底。

示例7可以包括示例1-6中的任何一者的光学电路，其中：PIC背表面包括PIC背表面拐角；第一多个表面张力自对准特征位于PIC背表面的靠近PIC背表面拐角的外围中；腔穴包括腔穴拐角；并且第二多个表面张力自对准特征位于腔穴的靠近腔穴拐角的外围中。

示例8可以包括示例1-7中的任何一者的光学电路，其中：腔穴的底部包括第一区域；衬底包括与衬底正表面相反的衬底背表面；并且衬底包括从衬底背表面延伸到腔穴的底部的第一区域的至少一个孔口。

示例9可以包括示例1-8中的任何一者的光学电路，还包括设置在至少一个孔口中并且延伸穿过至少一个孔口的至少一个热连接部，所述至少一个热连接部包括具有比衬底的热导率高的热导率的至少一种材料。

示例10可以包括示例1-9中的任何一者的光学电路，其中：衬底包括与衬底成一体的透镜，所述透镜被配置为在PIC被附接至衬底时对从PIC发射的射束沿PIC光轴进行准直，或者在PIC被附接至衬底时对沿PIC光轴被指引向PIC的射束进行聚焦。

示例11可以包括示例1-10中的任何一者的光学电路，其中：衬底包括与衬底成一体的隔离器，该隔离器被配置为使得，在PIC被附接至衬底时，隔离器使沿光学路径在第一方向上行进的光通过并且阻挡沿光学路径在与第一方向相反的第二方向上行进的光。

示例12可以包括示例1-11中的任何一者的光学电路，其中，衬底包括与衬底成一体的反射镜，所述反射镜被配置为在衬底内沿光学路径对光进行反射。

示例13可以包括示例1-12中的任何一者的光学电路，其中，PIC没有透镜、隔离器和反射镜。

示例14可以包括示例1-13中的任何一者的光学电路，还包括：被配置为电连接至PIC上的多个电连接部以及电连接至衬底的正表面上的第二多个电连接部的集成电路。

示例15可以包括示例1-14中的任何一者的光学电路，还包括：设置在所述PIC边缘表面和该腔穴的至少一个侧壁之间的折射率匹配材料，所述折射率匹配材料被配置为减少在PIC和衬底之间的界面处的反射。

示例16可以包括示例1-15中的任何一者的光学电路，其中，PIC背表面没有电连接部。

示例17可以包括一种用于组装光学电路的方法。该方法可以包括：提供衬底，该衬底具有正表面并且限定了延伸到衬底正表面中的腔穴，该腔穴具有朝该腔穴的底部延伸的至少一个侧壁，该腔穴的底部包括第一多个表面张力自对准特征，该腔穴包括没有表面张力自对准特征的衬底参考表面；将光子集成电路(PIC)定位于腔穴内，该PIC具有包括多个电连接部的PIC正表面、PIC背表面、位于PIC背表面上的第二多个表面张力自对准特征、以及没有表面张力自对准特征的PIC参考表面；通过第一和第二多个表面张力自对准特征中的表面张力，使第二多个表面张力自对准特征自动对准至第一多个表面张力自对准特征，以使PIC在平行于衬底参考表面的平面中对准至衬底；以及使PIC参考表面与衬底参考表面抵靠接触，以使PIC在与衬底参考表面正交的方向上对准至衬底，使得当PIC在平行于衬底参考表面的平面中并且在与衬底参考表面正交的方向上都对准至衬底时，设置在PIC上的PIC光学端口对准至设置在衬底上的衬底光学端口。

示例18可以包括示例17的方法，还包括：将折射率匹配材料定位于PIC边缘表面和该腔穴的至少一个侧壁之间，以减少在PIC和衬底之间的界面处的反射。

示例19可以包括一种光学电路，其包括：具有衬底正表面的衬底，该衬底限定了延伸到衬底正表面中的腔穴，该腔穴具有朝该腔穴的底部延伸的至少一个侧壁，该腔穴的底部包括第一多个表面张力自对准特征，该腔穴包括没有表面张力自对准特征的衬底参考表面；以及被定位于所述腔穴内的光子集成电路(PIC)，该PIC具有包括多个电连接部的PIC正表面，该PIC具有没有电连接部的PIC背表面，该PIC背表面包括第二多个表面张力自对准特征，该PIC包括平行于衬底正表面并且没有表面张力自对准特征的PIC参考表面，所述第二多个表面张力自对准特征被对准至所述第一多个对准特征，使得该PIC在平行于衬底参考表面的平面中对准至衬底，PIC参考表面与衬底参考表面接触，使得该PIC在与衬底参考表面正交的方向上对准至衬底，该PIC包括被对准至设置在衬底上的衬底光学端口的PIC光学端口。

示例20可以包括示例19的光学电路，其中：所述第一多个表面张力自对准特征和所述第二多个表面张力自对准特征被配置为在指定物理条件下处于液态；并且所述第一多个表面张力自对准特征被配置为，在所述第一多个表面张力自对准特征和所述第二多个表面张力自对准特征处于液态时，通过表面张力而自对准至所述第二多个表面张力自对准特征。

在本说明书通篇，多个实例可以实施被描述成单个实例的部件、操作或结构。尽管一个或多个方法的各个操作被例示并且描述成单独操作，但是各项操作中的一者或多者可以同时执行，并且不要求一定按照所例示的顺序执行这些操作。在示例性构造中作为单独部件介绍的结构和功能可以被实施成合并结构或部件。类似地，作为单个部件介绍的结构和功能可以被实施成单独的部件。这些以及其他变化、修改、添加和改进落在本文的主题的范围内。

尽管已经参考具体的示例性实施例描述了对本发明的主题的概览，但是可以对这些实施例做出各种修改和变化，而不脱离本公开的实施例的更广义的范围。本发明主题的这种实施例在本文中可以被单独地或共同地称为术语“发明”，这仅仅是为了方便起见，而并非旨在自愿地使本申请的范围局限于任何单一的公开内容或发明构思(如果事实上公开了多余一个这种公开内容或发明构思)。

对本文例示的实施例做出了足够详细的说明，从而使本领域技术人员能够实践所公开的教导。可以由此使用并推导出其他实施例，使得能够做出结构和逻辑上的替代和改变，而不脱离本公开的范围。因此，不应从限定的意义上理解具体实施方式部分，并且各种实施例的范围仅由所附权利要求连同为此类权利要求赋予权利的等价方案的完整范围来限定。

如本文所使用的，可以从包含或排斥的意义上来解释术语“或”。此外，可以针对本文被描述成单个实例的资源、操作或结构提供多个实例。此外，各种资源、操作、模块、引擎和数据库之间的边界在一定程度上是任意的，并且在具体的说明性构造的语境下例示了特定操作。可以设想其他功能分配，并且其可以落在本公开的各种实施例的范围内。一般而言，在示例性构造中被作为单独资源介绍的结构和功能可以被实施成合并的结构或资源。类似地，作为单个资源介绍的结构和功能可以被实施成单独的资源。这些和其他变化、修改、添加和改进落在由所附权利要求表示的本公开的实施例的范围内。相应地，应当从例示的意义上而非从限定的意义上来考虑说明书和附图。

出于解释的目的，已经参考具体的示例性实施例给出了前文的描述。然而，上文的说明性论述并非意在进行穷举或者使可能的示例性实施例局限于所公开的确切形式。鉴于上文的教导，很多修改和变化都是可能的。选择并描述这些示例性实施例是为了最佳地阐释所涉及的原理及其实践应用，由此使本领域技术人员能够最佳地利用具有适于所设想的特定用途的各种修改的各种示例性实施例。

还应当理解的是，尽管本文可能使用术语“第一”、“第二”等描述各种元件，但是这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分开。例如，第一接触部可以被称为第二接触部，并且类似地，第二接触部可以被称为第一接触部，而不脱离所介绍的示例性实施例的范围。第一接触部和第二接触部两者都是接触部，但是它们不是同一接触部。

在本文对示例性实施例的描述中使用的术语只是为了达到描述特定的示例性实施例的目的，而并非意在构成限制。如对示例性实施例和所附权利要求的描述中所使用的，单数形式“一”和“所述”旨在还包括复数形式，除非上下文明确地做出另外的指示。还将理解的是，本文中所使用的术语“和/或”是指并且涵盖相关联的所列出的项目中的一个或多个项目的任何以及全部可能的组合。还将理解的是，术语“包括”和/或“包含”当在本说明书中使用时指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加。

如本文所用，术语“如果”可以被解释为是指“在……时”或“一旦”或“响应于确定……”或“响应于检测到……”，具体取决于语境。类似地，短语“如果确定...”或“如果检测到[所陈述的条件或事件]”可以被解释为是指“在确定...时”或“响应于确定...”或“在检测到[所陈述的条件或事件]时”或“响应于检测到[所陈述的条件或事件]”，具体取决于语境。

Claims (20)

1.一种光学电路，包括：

具有衬底正表面的衬底，

所述衬底限定了延伸到所述衬底正表面中的腔穴，

所述腔穴具有至少一个侧壁，

所述侧壁包括衬底光学端口，

所述衬底包括从连接器光学端口延伸穿过所述衬底到达所述衬底光学端口的光学路径；以及

能够附接至所述衬底的光子集成电路(PIC)，

所述PIC具有包括多个电连接部的PIC正表面，

所述PIC具有PIC背表面，

所述PIC具有PIC边缘表面，所述PIC边缘表面在所述PIC正表面与所述PIC背表面之间围绕所述PIC的周界的至少一部分延伸，

所述PIC具有PIC光学端口，所述PIC光学端口设置在所述PIC边缘表面上并且被配置为沿PIC光轴接受或者发射光束，

在所述PIC被附接至所述衬底时，所述PIC光轴与所述衬底光学端口对准。

2.根据权利要求1所述的光学电路，其中：

所述PIC背表面包括第一多个表面张力自对准特征；

所述腔穴的底部包括第二多个表面张力自对准特征，所述第二多个表面张力自对准特征具有对应于所述第一多个表面张力自对准特征的位置；并且

所述第一多个表面张力自对准特征被配置为：在所述第一多个表面张力自对准特征被放置为与所述第二多个表面张力自对准特征接触时，通过表面张力而自对准至所述第二多个表面张力自对准特征。

3.根据权利要求2所述的光学电路，其中：

所述第一多个表面张力自对准特征和所述第二多个表面张力自对准特征被配置为在指定物理条件下处于液态；并且

所述第一多个表面张力自对准特征被配置为：在所述第一多个表面张力自对准特征和所述第二多个表面张力自对准特征处于液态时，通过表面张力而自对准至所述第二多个表面张力自对准特征。

4.根据权利要求2所述的光学电路，其中：

所述PIC包括没有表面张力自对准特征的PIC参考表面；

所述衬底包括没有表面张力自对准特征的衬底参考表面；并且

所述PIC参考表面被配置为接触所述衬底参考表面，以使所述PIC沿与所述衬底参考表面正交的方向对准至所述衬底。

5.根据权利要求4所述的光学电路，其中，所述PIC参考表面包括所述PIC背表面的没有表面张力自对准特征的区域。

6.根据权利要求4所述的光学电路，其中，所述第一多个表面张力自对准特征和所述第二多个表面张力自对准特征被配置为使所述PIC在平行于所述衬底参考表面的平面中对准至所述衬底。

7.根据权利要求2所述的光学电路，其中：

所述PIC背表面包括PIC背表面拐角；

所述第一多个表面张力自对准特征位于所述PIC背表面的靠近所述PIC背表面拐角的外围中；

所述腔穴包括腔穴拐角；并且

所述第二多个表面张力自对准特征位于所述腔穴的靠近所述腔穴拐角的外围中。

8.根据权利要求2所述的光学电路，其中：

所述腔穴的所述底部包括第一区域；

所述衬底包括与所述衬底正表面相反的衬底背表面；并且

所述衬底包括从所述衬底背表面延伸到所述腔穴的所述底部的所述第一区域的至少一个孔口。

9.根据权利要求8所述的光学电路，还包括设置在所述至少一个孔口中并且延伸穿过所述至少一个孔口的至少一个热连接部，所述至少一个热连接部包括具有比所述衬底的热导率高的热导率的至少一种材料。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的光学电路，其中，所述衬底包括与所述衬底成一体的透镜，所述透镜被配置为在所述PIC被附接至所述衬底时对从所述PIC发射的射束沿所述PIC光轴进行准直，或者在所述PIC被附接至所述衬底时对沿所述PIC光轴被指引向所述PIC的射束进行聚焦。

11.根据权利要求1-9中任一项所述的光学电路，其中，所述衬底包括与所述衬底成一体的隔离器，所述隔离器被配置为使得：在所述PIC被附接至所述衬底时，所述隔离器使沿所述光学路径在第一方向上行进的光通过，并且阻挡沿所述光学路径在与所述第一方向相反的第二方向上行进的光。

12.根据权利要求1-9中任一项所述的光学电路，其中，所述衬底包括与所述衬底成一体的反射镜，所述反射镜被配置为在所述衬底内沿所述光学路径对光进行反射。

13.根据权利要求1-9中任一项所述的光学电路，其中，所述PIC没有透镜、隔离器和反射镜。

14.根据权利要求1-9中任一项所述的光学电路，还包括被配置为电连接至所述PIC上的所述多个电连接部以及电连接至所述衬底的正表面上的第二多个电连接部的集成电路。

15.根据权利要求1-9中任一项所述的光学电路，还包括设置在所述PIC边缘表面与所述腔穴的所述至少一个侧壁之间的折射率匹配材料，所述折射率匹配材料被配置为减少在所述PIC和所述衬底之间的界面处的反射。

16.根据权利要求1-9中任一项所述的光学电路，其中，所述PIC背表面没有电连接部。

17.一种用于组装光学电路的方法，所述方法包括：

提供衬底，所述衬底具有衬底正表面并且限定了延伸到所述衬底正表面中的腔穴，所述腔穴具有朝所述腔穴的底部延伸的至少一个侧壁，所述腔穴的所述底部包括第一多个表面张力自对准特征，所述腔穴包括没有表面张力自对准特征的衬底参考表面；

将光子集成电路(PIC)定位于所述腔穴内，所述PIC具有包括多个电连接部的PIC正表面、PIC背表面、位于所述PIC背表面上的第二多个表面张力自对准特征、以及没有表面张力自对准特征的PIC参考表面；

通过所述第一多个表面张力自对准特征和所述第二多个表面张力自对准特征中的表面张力，使所述第二多个表面张力自对准特征自动对准至所述第一多个表面张力自对准特征，以使所述PIC在平行于所述衬底参考表面的平面中对准至所述衬底；以及

使所述PIC参考表面与所述衬底参考表面抵靠接触，以使所述PIC在与所述衬底参考表面正交的方向上对准至所述衬底，

使得当所述PIC在平行于所述衬底参考表面的所述平面中并且在与所述衬底参考表面正交的所述方向上都对准至所述衬底时，设置在所述PIC上的PIC光学端口被对准至设置在所述衬底上的衬底光学端口。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括：

将折射率匹配材料定位于所述PIC边缘表面与所述腔穴的所述至少一个侧壁之间，以减少在所述PIC和所述衬底之间的界面处的反射。

19.一种光学电路，包括：

具有衬底正表面的衬底，

所述衬底限定了延伸到所述衬底正表面中的腔穴，

所述腔穴具有朝所述腔穴的底部延伸的至少一个侧壁，

所述腔穴的所述底部包括第一多个表面张力自对准特征，

所述腔穴包括没有表面张力自对准特征的衬底参考表面；以及

被定位于所述腔穴内的光子集成电路(PIC)，

所述PIC具有包括多个电连接部的PIC正表面，

所述PIC具有没有电连接部的PIC背表面，

所述PIC背表面包括第二多个表面张力自对准特征，

所述PIC包括平行于所述衬底正表面并且没有表面张力自对准特征的PIC参考表面，

所述第二多个表面张力自对准特征被对准至所述第一多个表面张力自对准特征，使得所述PIC在平行于所述衬底参考表面的平面中对准至所述衬底，

所述PIC参考表面与所述衬底参考表面接触，使得所述PIC在与所述衬底参考表面正交的方向上对准至所述衬底，

所述PIC包括被对准至设置在所述衬底上的衬底光学端口的PIC光学端口。

20.根据权利要求19所述的光学电路，其中：

所述第一多个表面张力自对准特征和所述第二多个表面张力自对准特征被配置为在指定物理条件下处于液态；并且

所述第一多个表面张力自对准特征被配置为：在所述第一多个表面张力自对准特征和所述第二多个表面张力自对准特征处于液态时，通过表面张力而自对准至所述第二多个表面张力自对准特征。

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