DE102016101604B4 - Optoelektronisches Gerät mit einer eingebauten Ausrichtungsstruktur für optische Fasern - Google Patents

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Abstract

Baugruppe (90), umfassend:ein optoelektronisches Gerät (20, 80), das einen Licht übertragenden Teilbereich umfasst;eine Platte (41) mit einem Vorausrichtungsloch (47, 74, 76), das sich durch die Platte (41) von einer oberen Hauptoberfläche zu einer unteren Hauptoberfläche erstreckt, wobei die Platte (41) so in Bezug auf das optoelektronische Gerät (20, 80) angeordnet ist, dass das Vorausrichtungsloch (47, 74, 76) mit dem Licht übertragenden Teilbereich des optoelektronischen Geräts (20, 80) ausgerichtet ist; undeine polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur (31a, 31b, 52a, 52b), die zwischen der Platte (41) und dem optoelektronischen Gerät (20, 80) gelegen ist, wobei die polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur (31a, 31b, 52a, 52b) einen sich verjüngenden Teilbereich (65) umfasst, der als eine stationäre Führungsstruktur zum automatischen Führen einer optischen Faser (43, 46, 57, 58) in optische Ausrichtung mit dem Licht übertragenden Teilbereich des optoelektronischen Geräts (20, 80) beim Einführen der optischen Faser (20, 80) über das Vorausrichtungsloch (47, 74, 76) der Platte (41) in den sich verjüngenden Teilbereich (65) der polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur (31a, 31b, 52a, 52b) wirkt.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft optoelektronische Geräte und insbesondere optoelektronische Geräte, die Anschlussfähigkeit für optische Fasern bereitstellen.
  • Hintergrund
  • Optoelektronische Geräte und Module sind bekannt in der Industrie. Zum Beispiel werden optische Sender- und Empfängermodule in vielen Arten von optischen Kommunikationssystemen verwendet. Wie bekannt ist, kann ein optischer Sender (Transmitter) modulierte elektrische Signale in optische Signale zur Übertragung über eine optische Faser, die an den optischen Sender gekoppelt ist, umwandeln. Ein optischer Empfänger (Receiver), der an das andere Ende der optischen Faser gekoppelt ist, kann die über die optische Faser übertragenen optischen Signale empfangen und Information durch Demodulieren der optischen Signale wiederherstellen.
  • DE 20 2013 011 362 U1 offenbart eine Vorrichtung zur Aufnahme von Lichtleitfasern. Die Vorrichtung umfasst ein Basiselement und ein Abdeckungselement, wobei das Abdeckungselement eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen aufweist. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Vielzahl von Leuchtmitteln und eine Vielzahl von Lichtleitfasern, wobei die Lichtleitfasern jeweils zumindest mit einem Abschnitt in einer Durchgangsöffnung des Abdeckungselementes angeordnet sind. Die Leuchtmittel sind zwischen dem Basiselement und dem Abdeckungselement auf einer Oberfläche des Basiselementes angeordnet, wobei jeweils zumindest ein Leuchtmittel einer Durchgangsöffnung zugeordnet ist.
  • US 2013/0301982 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren für eine optische Verbindung. Die optische Verbindung weist ein Substrat auf, auf welchem ein doppelseitiges perforiertes Mehrloch durch einen vorbestimmten Bereich geformt ist. Das doppelseitiges perforiertes Mehrloch weist ein unteres Loch auf, welches geätzt und verjüngt ist für einen optischen Faserarray. Das untere Loch ist größer als ein oberes Loch, welches geätzt ist für die optischen Vorrichtungen.
  • US 2014/0097459 A1 offenbart ein optisches Elementmodul, welches ein optisches Element umfasst, dass eine Licht empfangende Einheit oder eine Licht emittierende Einheit aufweist. Die Licht empfangende Einheit ist konfiguriert zum Eingeben eines optischen Signals und die Licht emittierende Einheit ist konfiguriert zum Ausgeben eines optischen Signals. Ferner umfasst das optische Elementmodul eine Platte, auf welcher das optische Element befestigt ist, und ein Leitvorrichtung haltendes Glied, welches eine Durchgangsbohrung hat, in welchem eine optische Faser eingesetzt ist zum Eingeben und Ausgeben des optischen Signals zu oder von der Licht empfangenden Einheit oder der Licht emittierenden Einheit von dem optischen Element. Das Leitvorrichtung haltende Glied ist befestigt und ausgerichtet angeordnet mit dem optischen Element in eine Breitenrichtung von der Platte. Die Durchgangsbohrung hat eine zylindrische Form und hat im Wesentlichen den gleichen Durchmesser wie ein Außendurchmesser von der optischen Faser. Ein Durchmesser von der Licht empfangenden Einheit oder der Licht emittierenden Einheit ist kleiner als der Durchmesser von der optischen Faser.
  • Wie auch bekannt ist, geht ein Koppeln der optischen Fasern an Geräte, wie zum Beispiel den optischen Sender oder den optischen Empfänger, mit der Verwendung von verschiedenen Arten von Verbindungsbaugruppen und Halterungen einher. Die Verwendung von manchen herkömmlichen Verbindungsbaugruppen und Halterungen ist jedoch nicht nur kompliziert und zeitraubend, sondern kann auch zu einem unerwünschten Ausmaß an Einfügungsverlust (insertion loss) bei dem optischen Signal führen. Der Einfügungsverlust kann als ein Ergebnis einer Anzahl an Faktoren entstehen, wie zum Beispiel schlechter Ausrichtung zwischen der optischen Faser und dem optischen Sender (oder dem optischen Empfänger).
  • Es ist daher wünschenswert, Mechanismen und Strukturen bereitzustellen, die ein relativ einfaches Koppeln einer optischen Faser an einen optischen Sender oder optischen Empfänger ermöglichen und gleichzeitig auch den Einfügungsverlust minimieren.
  • Zusammenfassung
  • Es werden Gerätebaugruppen offenbart, die ein oder mehrere optoelektronische Geräte mit einer oder mehreren eingebauten polymerbasierten Faserausrichtungsstrukturen beinhalten. In Übereinstimmung mit einer ersten beispielhaften Ausführungsform beinhaltet eine Baugruppe (assembly) ein optoelektronisches Gerät, das einen Licht übertragenden Teilbereich aufweist, eine Platte, die ein Vorausrichtungsloch aufweist, und eine polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur, die zwischen der Platte und dem optoelektronischen Gerät gelegen ist. Das Vorausrichtungsloch erstreckt sich durch die Platte von einer oberen Hauptoberfläche zu einer unteren Hauptoberfläche. Die Platte ist so in Bezug auf das optoelektronische Gerät angeordnet, dass das Vorausrichtungsloch mit dem Licht übertragenden Teilbereich des optoelektronischen Geräts im Wesentlichen ausgerichtet ist. Die polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur umfasst einen sich verjüngenden (kegelförmigen, kegelstumpfartigen, konischen) Teilbereich, der als eine stationäre Führungsstruktur (Leitstruktur) zum automatischen Führen einer optischen Faser in optische Ausrichtung mit dem Licht übertragenden Teilbereich des optoelektronischen Geräts beim Einführen der optischen Faser über das Vorausrichtungsloch der Platte in den sich verjüngenden Teilbereich der polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur wirkt.
  • [0007] In Übereinstimmung mit einer weiteren beispielhaften Ausführungsform beinhaltet eine Baugruppe eine eWLP-Package, die ein optoelektronisches Gerät eingekapselt innerhalb einer festen (harten) Formverbindung (Formmasse, Moldverbindung, molded compound) umfasst, wobei das optoelektronische Gerät ein Licht emittierendes Gerät und/oder ein optischer Detektor ist. Eine SU-8 polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur ist an dem optoelektronischen Gerät befestigt. Die SU-8 polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur hat entweder eine Mesaform (mesa-shape) oder eine vertikal verlängerte Form und beinhaltet einen ausgehöhlten zentralen Teilbereich mit schrägen Seiten. Die schrägen Seiten wirken als eine stationäre Führungsstruktur zum automatischen Führen einer optischen Faser in optische Ausrichtung mit einem Licht übertragenden Teilbereich des optoelektronischen Geräts beim Einführen der optischen Faser in die SU-8 polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur. Ein Mittelstück des ausgehöhlten zentralen Teilbereichs hat einen ersten Durchmesser, der einem Außendurchmesser eines unummantelten Teilbereichs der optischen Faser entspricht. Ein an die eWLP-Package angrenzendes Endstück hat einen zweiten Durchmesser, der kleiner als der erste Durchmesser ist. Die Baugruppe umfasst ferner eine Platte mit einem Durchgangsloch, das sich durch die Platte von einer oberen Hauptoberfläche zu einer unteren Hauptoberfläche erstreckt, wobei die Platte so in Bezug auf das optoelektronische Gerät angeordnet ist, dass das Durchgangsloch für eine Vorausrichtung der optischen Faser beim Einführen der optischen Faser durch das Durchgangsloch der Platte in den sich verjüngenden Teilbereich der SU-8 polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur sorgt. Die schrägen Seiten des ausgehöhlten zentralen Teilbereichs stellen die stationäre Führungsstruktur zur Feinausrichtung der optischen Faser mit dem Licht übertragenden Teilbereich des optoelektronischen Geräts bereit.
  • Figurenliste
  • Viele Aspekte der Erfindung können unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Ansprüchen und Figuren besser verstanden werden. Gleiche Bezugszeichen weisen auf gleiche strukturelle Elemente und Merkmale in den verschiedenen Figuren hin. Klarstellend sei darauf hingewiesen, dass nicht jedes Element in jeder Figur mit Bezugszeichen versehen ist. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht. Vielmehr wurde der Schwerpunkt auf die Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung gelegt. Die Zeichnungen sollten nicht als den Umfang der Erfindung auf die darin gezeigten beispielhaften Ausführungsformen beschränkend ausgelegt werden.
    • 1A zeigt eine seitliche Querschnittsansicht einer Gruppe von Komponenten, die einen Teilbereich einer Wafer-Baugruppe ausmachen, in Übereinstimmung mit der Offenbarung.
    • 1B zeigt eine seitliche Querschnittsansicht des Teilbereichs der Wafer-Baugruppe, nachdem die in 1A gezeigte Gruppe von Komponenten an einem Klebeband befestigt ist.
    • 1C zeigt eine seitliche Querschnittsansicht des Teilbereichs der Wafer-Baugruppe während des Vorgangs des Gießens einer Formverbindung über die an dem Klebeband befestigte Gruppe von Komponenten.
    • 1D zeigt eine seitliche Querschnittsansicht des Teilbereichs der Wafer-Baugruppe nach dem Formpressen und thermischen (Aus-)Härten zum Verfestigen der Formverbindung.
    • 1E zeigt eine seitliche Querschnittsansicht des Teilbereichs der Wafer-Baugruppe während eines Abschleifvorgangs zum Entfernen von Teilen der Formverbindung.
    • 1F zeigt den Teilbereich der Wafer-Baugruppe nach dem Durchführen des Abschleifvorgangs von 1E.
    • 1G zeigt eine seitliche Querschnittsansicht des Teilbereichs der Wafer-Baugruppe beim Auftragen von zusätzlichen Schichten auf der Formverbindung und Entfernen des Klebebandes.
    • 1H zeigt eine seitliche Querschnittsansicht des Teilbereichs der Wafer-Baugruppe nach dem Umdrehen der Wafer-Baugruppe und Befestigen an einem weiteren Klebeband.
    • 1I zeigt eine seitliche Querschnittsansicht des Teilbereichs der Wafer-Baugruppe beim Auftragen einer Metallschicht oben auf einer freiliegenden oberen Hauptoberfläche.
    • 1J zeigt eine seitliche Querschnittsansicht des Teilbereichs der Wafer-Baugruppe nach dem Entfernen von bestimmten Teilbereichen der in 1I gezeigten Metallschicht.
    • 1K zeigt eine seitliche Querschnittsansicht des Teilbereichs der Wafer-Baugruppe nach dem Auftragen einer dielektrischen Schicht oben auf der in 1J gezeigten verbliebenen Metallschicht.
    • 1L zeigt eine seitliche Querschnittsansicht des Teilbereichs der Wafer-Baugruppe nach dem Entfernen von manchen Teilbereichen der in 1K gezeigten dielektrischen Schicht.
    • 1M zeigt eine seitliche Querschnittsansicht des Teilbereichs der Wafer-Baugruppe nach dem Auftragen einer Polymerschicht oben auf der in 1L gezeigten dielektrischen Schicht.
    • 1N zeigt eine seitliche Querschnittsansicht des Teilbereichs der Wafer-Baugruppe nach dem Entfernen von Teilbereichen der Polymerschicht zur Bildung einer oder mehrerer polymerbasierter Faserausrichtungsstrukturen in Übereinstimmung mit einer ersten beispielhaften Ausführungsform.
    • 1P zeigt eine seitliche Querschnittsansicht des Teilbereichs der Wafer-Baugruppe nach dem Platzieren von elektrischen Kontaktelementen.
    • 2 zeigt eine seitliche Querschnittsansicht eines unabhängigen Geräts, das die Gruppe von Komponenten enthält, nach dem Vereinzeln des in 1P gezeigten Teilbereichs der Wafer-Baugruppe von dem Rest der Wafer-Baugruppe.
    • 3 zeigt eine Draufsicht eines (in 2 gezeigten) unabhängigen Geräts in einer ersten beispielhaften Ausgestaltung.
    • 4 zeigt eine Draufsicht eines (in 2 gezeigten) unabhängigen Geräts in einer zweiten beispielhaften Ausgestaltung.
    • 5 zeigt eine Draufsicht eines (in 2 gezeigten) unabhängigen Geräts in einer dritten beispielhaften Ausgestaltung.
    • 6 zeigt eine polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur in Übereinstimmung mit der Offenbarung zum Zweck des Beschreibens von verschiedenen oberflächen-bezogenen Merkmalen.
    • 7 zeigt die erste polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur von 6 zum Zweck des Beschreibens von verschiedenen Dimensionen und (Aus-)Richtungsparametern.
    • 8 zeigt eine optoelektronische Baugruppe, die zusätzliche Elemente beinhaltet, die an das in 2 gezeigte unabhängige Gerät gekoppelt sind.
    • 9A zeigt eine seitliche Querschnittsansicht eines Teilbereichs einer Wafer-Baugruppe.
    • 9B zeigt eine seitliche Querschnittsansicht des Teilbereichs der Wafer-Baugruppe von 9A nach dem Auftragen einer Polymerschicht oben auf der dielektrischen Schicht.
    • 9C zeigt eine seitliche Querschnittsansicht des Teilbereichs der Wafer-Baugruppe nach dem Entfernen von Teilbereichen der Polymerschicht zur Bildung einer oder mehrerer polymerbasierter Faserausrichtungsstrukturen.
    • 9D zeigt eine seitliche Querschnittsansicht eines unabhängigen Geräts nach dem Vereinzeln des in 9C gezeigten Teilbereichs der Wafer-Baugruppe von dem Rest der Wafer-Baugruppe.
    • 10 zeigt eine Baugruppe, die ein auf einer Platte montiertes optoelektronisches Gerät in einer ersten beispielhaften Konfiguration in Übereinstimmung mit der Offenbarung beinhaltet.
    • 11 zeigt eine Baugruppe, die ein auf einer Platte montiertes optoelektronisches Gerät in einer zweiten beispielhaften Konfiguration in Übereinstimmung mit der Offenbarung beinhaltet.
  • Schriftliche Beschreibung
  • Im Allgemeinen werden in Übereinstimmung mit hierin beschriebenen veranschaulichenden Ausführungsformen Verfahren, Geräte, Packages und Baugruppen bereitgestellt, die ein optoelektronisches Gerät mit einer eingebauten polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur betreffen. Die polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur kann als eine stationäre Führungsstruktur zum automatischen Ausrichten einer optischen Faser mit einem Licht übertragenden Teilbereich des optoelektronischen Geräts beim Einführen einer optischen Faser in einen zentralen Hohlraumteilbereich der polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur verwendet werden. Während des Einführvorgangs führen die schrägen Seiten des zentralen Hohlraumteilbereichs die optische Faser automatisch so, dass eine Längsachse der optischen Faser mit einer Licht übertragenden Achse des optoelektronischen Geräts ausgerichtet wird.
  • Wie bekannt ist, können optoelektronische Geräte unter Verwendung verschiedenartiger Technologien hergestellt und gepackt werden. Eine von diesen verschiedenartigen Technologien wird als Oberflächenmontage Technologie (surface mount technology, SMT) bezeichnet. SMT war die vorherrschende Technologie bei der Herstellung von kleinen und flachen optoelektronischen Packages und Baugruppen über viele der vergangenen Jahre. Bei dieser Technologie werden Halbleiterchips (oder Dies) auf einen Leadframe oder eine PCB montiert, gefolgt von Drahtbonden der elektrischen Kontakte der Chips an den Leadframe und/oder an die PCB. Die Baugruppe wird dann eingekapselt unter Verwendung von Umspritz-, Premold- und/oder Gießtechniken. Mit den permanenten Anforderungen in der Industrie zu weiteren Größenreduzierungen, weiteren Zunahmen an Funktionalitäten und weiteren Verbesserungen bei der Genauigkeit im Betrieb stoßen die Standard SMT Zusammenbauprozesse an ihre Grenzen. Die Industrie wendet sich daher hin zu der Verwendung von neueren Technologien, wie zum Beispiel dem erweiterten Wafer Level Packaging (eWLP).
  • Die eWLP-Technologie ist eine Herstellungs- und Packaging-Technologie von Halbleitergeräten, bei der eine Anzahl an Halbleiter-Dies oder Chips gleichzeitig bzw. gemeinsam auf einem einzigen „künstlichen Wafer“ gebildet werden und anschließend in einzelne Geräte durch Schneiden oder Vereinzeln des Wafers überführt werden. Verschiedene Arten an passiven elektrischen Komponenten und optischen Elementen können auch gemeinsam auf dem Wafer vorhanden sein vor dem Vereinzeln des künstlichen Wafers. Die eWLP-Technologie ermöglicht es auch, dass elektrische und optische Schnittstellen auf der Vorderseite und/oder auf der Rückseite des eWLP-Wafers gebildet werden. Dies ermöglicht es, dass eine große Vielzahl an sehr dünnen optoelektronischen Geräten und Baugruppen in großen Mengen mit hoher Ausbeute und bei hohem Durchsatz hergestellt werden können.
  • Angesichts solcher Vorteile, die durch die eWLP-Technologie bereitgestellt werden, sind manche beispielhaften Ausführungsformen, die hierin beschrieben werden, auf die Herstellung von eWLP-Packages mit einem oder mehreren eingebauten optoelektronischen Geräten, die jeweils eine polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur haben, gerichtet. Die Abmessungen der polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur können in Übereinstimmung mit den Abmessungen des in einer eWLP-Package eingebetteten optoelektronischen Geräts und/oder dem Durchmesser einer optischen Faser, die an das optoelektronische Gerät gekoppelt werden soll, gewählt werden.
  • Es sollte aber verstanden werden, dass in anderen Ausführungsformen die polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur nicht nur in verschiedenartigen anderen Packages als in eWLP-Packages eingebaut werden kann, sondern dass sie auch unter Verwendung von anderen Materialien als von einem Polymer hergestellt werden kann. Zum Beispiel wird es ein Durchschnittsfachmann verstehen, dass eine Faserausrichtungsstruktur in Übereinstimmung mit der Offenbarung in einer traditionellen Hybrid Mikroschaltkreis (hybrid microcircuit, HMC) Package eingebaut werden kann. Des Weiteren kann die Faserausrichtungsstruktur unter Verwendung von diversen Arten an Materialien außer einem Polymer hergestellt werden, solange diese Materialien geeignet für die Herstellung von insbesondere dem zentralen Hohlraumteilbereich mit schrägen Seiten, wie hierin beschrieben, sind. Einige wenige Beispiele für solche Materialien beinhalten eine Verbindung auf Basis von Gummi, eine Verbindung auf Basis von Silikon, ein Dielektrikum, ein Halbleitermaterial und ein Metall.
  • Es dürfte an dieser Stelle sachdienlich sein, dass manche Teile der hierin beschriebenen Gegenstände durch denselben erstgenannten Erfinder in zumindest zwei weiteren anhängigen Anmeldungen, die auf andere Geräte und Verfahren gerichtet sind, offenbart wurden. Somit ist die US-Anmeldung US 2015/0262984 A1 , eingereicht am 14. Juli 2014, mit dem Titel „METHODS FOR PERFORMING EMBEDDED WAFER-LEVEL PACKAGING (eWLP) AND eWLP DEVICES MADE BY THE METHODS“, die gegenwärtig anhängig ist, hierin unter Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen. Die US-Anmeldung US 2015/0118770 A1 , eingereicht am 28. Oktober 2013, mit dem Titel „WAFER-LEVEL PACKAGES HAVING VOIDS FOR OPTO-ELECTRONIC DEVICES“, die ebenfalls gegenwärtig anhängig ist, ist auch hierin unter Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen.
  • Die Aufmerksamkeit sei nun auf 1A gerichtet, die eine seitliche Querschnittsansicht einer Gruppe von Komponenten, die einen Teilbereich einer Wafer-Baugruppe 10 ausmachen, in Übereinstimmung mit der Offenbarung zeigt. Nicht gezeigt ist der Rest der Wafer-Baugruppe 10, die viele weitere ähnliche Gruppen von Komponenten beinhalten kann, zum Ausführen von etwas, das in der Industrie als Chargenfertigung bezeichnet wird. Jede ähnliche Gruppe von Komponenten ist gewählt, ein Teil eines unabhängigen Geräts, wie zum Beispiel eines integrierten Schaltkreises (integrated circuit, IC), zu sein. Somit kann eine Anzahl an identischen ICs, die jeweils gleiche Komponenten enthalten, unter Verwendung einer einzigen Wafer-Baugruppe gleichzeitig hergestellt werden.
  • In der in 1A gezeigten beispielhaften Ausführungsform beinhaltet die Gruppe von Komponenten ein optoelektronisches Sendegerät 13, ein optoelektronisches Empfangsgerät 17 und ein zusätzliches Gerät 19. Diese Komponenten machen gemeinsam ein optoelektronisches Transceivergerät aus unter mehreren ähnlichen optoelektronischen Transceivergeräten, die aus der Wafer-Baugruppe 10 hergestellt werden.
  • Somit sollte verstanden werden, dass 1A nur den Teilbereich der Wafer-Baugruppe 10 (der ein beispielhaftes optoelektronisches Transceivergerät darstellt) zeigt, auf dem das optoelektronische Sendegerät 13, das optoelektronische Empfangsgerät 17 und ein oder mehrere zusätzliche Geräte (bildhaft durch das zusätzliche Gerät 19 dargestellt) an einem Klebeband 18 befestigt sind.
  • Das optoelektronische Sendegerät 13 kann jedes beliebige einer breiten Vielfalt an Licht emittierenden Geräten sein, wie zum Beispiel verschiedene Arten von Lasergeräten und verschiedene Arten von Licht emittierenden Dioden (LEDs). Das optoelektronische Empfangsgerät 17 kann jedes beliebige einer breiten Vielfalt an photonischen Detektoren sein, wie zum Beispiel ein Photodetektor, ein Lichtsensor und ein ladungsgekoppeltes Bauelement (charge coupled device, CCD). Einige wenige Beispiele für das zusätzliche Gerät 19 beinhalten einen Block aus Füllgut (bulk material), ein passives Gerät (wie zum Beispiel ein Widerstand, eine Spule oder einen Kondensator) oder einen integrierten Schaltkreis (IC).
  • Bei diesem beispielhaften Herstellungsverfahren beinhaltet eine Hauptoberfläche von jedem von dem optoelektronischen Sendegerät 13 und dem optoelektronischen Empfangsgerät 17 eine Metallisierungsschicht 12, auf der ein rückseitiges Verbindungselement (backside interconnection element) 11 montiert ist. Das Montieren des rückseitigen Verbindungselements auf jedes von dem optoelektronischen Sendegerät 13 und dem optoelektronischen Empfangsgerät 17 kann unter Verwendung eines Bestückungsautomaten durchgeführt werden, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die verschiedenen Schritte des Montierarbeitsprozesses sind in 1A in der Form von Pfeilen mit gestrichelter Linie angedeutet. Es dürfte sachdienlich sein, nochmals darauf hinzuweisen, dass die Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgerecht gezeichnet sind. Demzufolge kann die einzelne Größe von jeder der in 1A gezeigten Elemente von einer Ausführungsform zur anderen variieren. Zum Beispiel ist in 1A das rückseitige Verbindungselement 11, das auf dem optoelektronischen Sendegerät 13 montiert ist, größer dargestellt als das rückseitige Verbindungselement 11, das auf dem optoelektronischen Empfangsgerät 17 montiert ist. In anderen Ausgestaltungen kann das rückseitige Verbindungselement 11, das auf dem optoelektronischen Sendegerät 13 montiert ist, identisch in der Größe zu dem rückseitigen Verbindungselement 11, das auf dem optoelektronischen Empfangsgerät 17 montiert ist, sein.
  • Eine gegenüberliegende Hauptoberfläche von jedem von dem optoelektronischen Sendegerät 13 und dem optoelektronischen Empfangsgerät 17 beinhaltet einen Licht übertragenden Teilbereich 15 (wie zum Beispiel eine Linse, ein transparentes Fenster oder ein semi-transparentes Fenster) und ein oder mehrere elektrische Kontakte (wie zum Beispiel einen ersten elektrischen Kontakt 14 und einen zweiten elektrischen Kontakt 16). Der Licht übertragende Teilbereich 15 des optoelektronischen Sendegeräts 13 sorgt für Emission von Licht aus dem optoelektronischen Sendegerät 13 heraus, während der Licht übertragende Teilbereich 15 des optoelektronischen Empfangsgeräts 17 für ein Übertragen von empfangenen Licht in das optoelektronische Empfangsgerät 17 hinein sorgt.
  • Das rückseitige Verbindungselement 11 kann aus jeder beliebigen Art an elektrisch leitfähigem Material oder Halbleitermaterial hergestellt sein. In einer beispielhaften Ausgestaltung ist das rückseitige Verbindungselement 11 aus einem Halbleitermaterial hergestellt, wie zum Beispiel Silicium, das mit einem n-Typ Material (Phosphor zum Beispiel) dotiert wurde, um für einen höheren Grad an elektrischer Leitfähigkeit zu sorgen. Silicium bringt bestimmte Vorteile mit sich, wie zum Beispiel Kompatibilität mit Herstellungsverfahren von mikroelektronischen Chips auf Wafer-Ebene, die in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung eingesetzt werden können. Folglich kann das rückseitige Verbindungselement 11 in vorteilhafter Weise aus n-dotierten Siliciumblöcken gebildet sein. Es wird jedoch verstanden, dass die Erfindung nicht auf die Verwendung von Siliciumblöcken für diesen Zweck begeschränkt ist. In verschiedenen Ausführungsformen kann das rückseitige Verbindungselement 11 zum Beispiel aus einem Metall oder einer Metalllegierung in der Form eines Lötbumps gebildet sein.
  • Bei diesem beispielhaften Herstellungsverfahren wird jedes der rückseitigen Verbindungselemente 11 zuvor von einem n-dotierten Siliciumwafer geschnitten und eine untere Hauptoberfläche des rückseitigen Verbindungselements 11 wird in ein Klebermaterial getaucht. Der Schritt des Tauchens des rückseitigen Verbindungselements 11 in das Klebermaterial tritt üblicherweise vor dem Bestückungsvorgang auf. Jedes der rückseitigen Verbindungselemente 11 wird dann auf die entsprechende Metallisierungsschicht 12 durch einen Bestückungsautomaten (nicht gezeigt) platziert. Der Vorgang des Aushärtens des Klebermaterials kann auf unterschiedliche Weise erreicht werden, wie zum Beispiel durch die Verwendung von Wärme und/oder durch die Verwendung von ultraviolettem Licht.
  • Der Bestückungsvorgang wird ferner dazu verwendet, um jedes von dem optoelektronischen Sendegerät 13 und dem optoelektronischen Empfangsgerät 17 (mit einem entsprechenden rückseitigen Verbindungselement 11 daran befestigt) sowie das zusätzliche Gerät 19 auf dem Klebeband 18 zu platzieren.
  • 1B zeigt eine seitliche Querschnittsansicht der Wafer-Baugruppe 10, nachdem die verschiedenen, in 1A gezeigten Geräte an dem Klebeband 18 befestigt sind. Das Klebeband 18 hält nicht nur das optoelektronische Sendegerät 13 und das optoelektronische Empfangsgerät 17 an Ort und Stelle, sondern auch das zusätzliche Gerät 19, wodurch der nächste Schritt des Herstellungsverfahrens erleichtert wird. Es ist zu verstehen, dass das optoelektronische Sendegerät 13, das optoelektronische Empfangsgerät 17 und das zusätzliche Gerät 19, die in den verschiedenen Figuren gezeigt sind, lediglich eine Gruppe an Geräten darstellen, die zum Zweck der Beschreibung verwendet werden. In anderen Ausführungsformen können verschiedene andere Gruppen an Geräten verwendet werden, wie zum Beispiel zwei oder mehr von derselben Art an Geräten. Somit kann zum Beispiel in einer anderen Ausführungsform eine einzige Gruppe von fünf optoelektronischen Sendegeräten 13 an dem Klebeband 18 befestigt sein. In noch einer anderen Ausführungsform kann eine einzige Gruppe von zwei optoelektronischen Empfangsgeräten 17 an dem Klebeband 18 befestigt sein. Es ist zu verstehen, dass im Allgemeinen eine große Anzahl an gleichen Gruppen an Geräten auf dem Klebeband 18 montiert wird, um eine Charge an identischen Baugruppen herzustellen.
  • 1C zeigt eine seitliche Querschnittsansicht der Wafer-Baugruppe 10 während des Vorgangs des Gießens einer Formverbindung 22 über die verschiedenen, an dem Klebeband 18 befestigten Komponenten. Die Formverbindung 22 kann unter Verwendung einer geeigneten Dispensiervorrichtung in einem Formpressvorgang zum Beispiel gegossen werden. Die Formverbindung 22 kann dann unter Verwendung eines (Aus-)Härtvorgangs verfestigt werden.
  • 1D zeigt eine seitliche Querschnittsansicht der Wafer-Baugruppe 10, nachdem die Formverbindung 22 verfestigt ist und die verschiedenen Komponenten innerhalb der Formverbindung 22 eingebettet sind. Das Klebeband 18 bleibt an Ort und Stelle.
  • 1E zeigt eine seitliche Querschnittsansicht der Wafer-Baugruppe 10, bei der ein Abschleifvorgang verwendet wird, um einen Teil der Formverbindung 22 zu entfernen. Zu diesem Zweck wird ein Schleifgerät 23 (gezeigt als eine querlaufende drehende Schleifmaschine (traversing rotary grinder) lediglich zum Zweck der Beschreibung) verwendet, um einen Teil der Formverbindung 22 in einem Ausmaß zu entfernen, wodurch eine obere Hauptoberfläche von jedem der rückseitigen Verbindungselemente 11 freigelegt wird (wie in 1F gezeigt). Die rückseitigen Verbindungselemente 11 sorgen für eine elektrische Verbindung bzw. Interkonnektivität von der oberen freiliegenden Hauptoberfläche der Wafer-Baugruppe 10 zu der Metallisierungsschicht 12, wodurch die Verwendung von traditionellen galvanischen und/oder Elektroplattierverfahren zum Bereitstellen von elektrisch leitfähigen Kontaktflächen auf der oberen Oberfläche der Formverbindung 22 nicht mehr notwendig ist. Solche traditionellen Verfahren verwenden üblicherweise Kupfer oder Nickel als das elektrisch leitfähige Material und ein Abschleifvorgang würde Kupfer- oder Nickelteilchen erzeugen, die die Wafer-Baugruppe 10 verunreinigen können. Indem die Verwendung von solchen Verfahren und Materialien vermieden wird, werden die rückseitigen elektrischen Verbindungen sicher und wirtschaftlich auf der eWLP-Waferebene hergestellt, ohne Verunreinigungen zu riskieren.
  • 1G zeigt eine seitliche Querschnittsansicht der Wafer-Baugruppe 10, wobei zusätzliche Schichten oben auf die freiliegende obere Hauptoberfläche von jedem der rückseitigen Verbindungselemente 11 aufgetragen sind. Insbesondere ist zunächst eine Metallschicht 24 direkt oben auf die freiliegende obere Hauptoberfläche von jedem der rückseitigen Verbindungselemente 11 aufgetragen. Anschließend wird eine Schicht aus dielektrischem Material 26 oben auf die Metallschicht 24 aufgetragen. Auch wird das Klebeband 18 entfernt bei diesem Herstellungsschritt.
  • 1H zeigt eine seitliche Querschnittsansicht der Wafer-Baugruppe 10 nach dem Umdrehen der Wafer-Baugruppe 10 und dem Befestigen an einem weiteren Klebeband 27. Bei dieser Herstellungsstufe ist die Schicht aus dielektrischem Material 26 mit dem Klebeband 27 in Kontakt. Der Licht übertragende Teilbereich 15 von jedem von dem optoelektronischen Sendegerät 13 und dem optoelektronischen Empfangsgerät 17 (sowie der erste elektrische Kontakt 14 und der zweite elektrische Kontakt 16) befinden sich auf der freiliegenden oberen Hauptoberfläche der Wafer-Baugruppe 10 und werden somit zugänglich für die Herstellung von zusätzlichen Strukturen, wie unten beschrieben.
  • 1I zeigt eine seitliche Querschnittsansicht der Wafer-Baugruppe 10, wobei eine Metallschicht 28 oben auf die freiliegende obere Hauptoberfläche aufgetragen ist. Insbesondere ist die Metallschicht 28 direkt oben auf die freiliegende obere Hauptoberfläche aufgetragen und bedeckt dadurch jeden von den Licht übertragenden Teilbereichen 15, dem ersten elektrischen Kontakt 14 und dem zweiten elektrische Kontakt 16. Nach dem Auftragen der Metallschicht 28 wird ein Maskierungs- und Ätzverfahren verwendet, um bestimmte Teilbereiche der Metallschicht 28 zu entfernen. Das Verfahren zur Verwendung von Masken und Ätzen ist aus dem Stand der Technik bekannt und wird hier nicht näher ausgeführt.
  • 1J zeigt eine seitliche Querschnittsansicht der Wafer-Baugruppe 10 nach dem Entfernen von bestimmten Teilbereichen der in 1I gezeigten Metallschicht 28. Insbesondere wurden alle Teile der Metallschicht 28 entfernt außer den Teilbereichen, die auf jedem von dem ersten elektrischen Kontakt 14 und dem zweiten elektrische Kontakt 16 aufgetragen sind. Dieser Vorgang sorgt daher für einen erhöhten Teilbereich aus Metall 28a-f auf jedem von dem ersten elektrischen Kontakt 14 und dem zweiten elektrische Kontakt 16. Diese erhöhten Teilbereiche aus Metall 28a-f werden verwendet zum Bereitstellen von elektrischer Anschlussfähigkeit über zusätzliche Kontaktstrukturen, die unten beschrieben sind. Unten ist auch die Herstellung von einer oder mehreren Faserausrichtungsstrukturen beschrieben, die zum Koppeln von Licht in und aus den freiliegenden Oberflächen von jedem von den Licht übertragenden Teilbereichen 15 verwendet werden können.
  • 1K zeigt eine seitliche Querschnittsansicht der Wafer-Baugruppe 10 nach dem Auftragen einer dielektrischen Schicht 29 oben auf der in 1J gezeigten verbliebenen Metallschicht. Die dielektrische Schicht 29 bedeckt jeden von den Licht übertragenden Teilbereichen 15, dem ersten elektrischen Kontakt 14 und dem zweiten elektrische Kontakt 16.
  • 1L zeigt eine seitliche Querschnittsansicht der Wafer-Baugruppe 10 nach dem Entfernen von manchen Teilbereichen der in 1K gezeigten dielektrischen Schicht 29. Die Entfernung kann unter Verwendung industrieller Praktiken, wie zum Beispiel ein Photolithographieverfahren, durchgeführt werden, und wird der Kürze halber hier nicht beschrieben. Die dielektrische Schicht 29 sorgt für elektrische Isolierung zwischen den verschiedenen ersten und zweiten elektrischen Kontakten.
  • Die Aufmerksamkeit sei aber auf die Teilbereiche 29a und 29b der dielektrischen Schicht 29 gerichtet. Die Teilbereiche 29a und 29b befinden sich oben auf den Licht übertragenden Teilbereichen 15 des optoelektronischen Sendegeräts 13 bzw. des optoelektronisches Empfangsgeräts 17. In einer ersten beispielhaften Ausgestaltung sind die Teilbereiche 29a und 29b vollständig entfernt während des Photolithographieverfahrens, wodurch die entsprechenden Licht übertragenden Teilbereiche 15 freiliegen. In einer zweiten beispielhaften Ausgestaltung jedoch werden die Teilbereiche 29a und 29b nicht entfernt während des Photolithographieverfahrens, wodurch beide der Licht übertragenden Teilbereiche 15 durch die dielektrische Schicht 29 bedeckt gelassen werden. In dieser zweiten beispielhaften Ausgestaltung kann die dielektrische Schicht 29 ein transparentes Material sein, das die Lichtübertragung in und aus den Licht übertragenden Teilbereichen 15 nicht nachteilig beeinflusst.
  • Im Gegensatz zu den oben in Bezug auf die dielektrische Schicht 29 und das Photolithographieverfahren beschriebenen Schritten können in manchen Ausführungsformen die Schritte des Auftragens der dielektrischen Schicht 29 (1K) und der Schritt des Entfernens von einigen der Teilbereiche der dielektrischen Schicht 29 (1L) vollständig weggelassen werden, wodurch die in 1J gezeigten Teilbereiche aus Metall 28a-f freiliegend bleiben, vor dem Fortfahren mit den unten beschriebenen zusätzlichen Schritten. Die unten beschriebenen weiteren Vorgänge (1M bis 1P) können auf jeder der oben beschriebenen verschiedenen Ausgestaltungen (d.h. Teilbereiche 29a und 29b vollständig entfernt, Teilbereiche 29a und 29b nicht entfernt oder mit keiner dielektrischen Schicht 29) durchgeführt werden. Lediglich aus Gründen der Einfachheit werden aber unten diese weiteren Vorgänge unter Verwendung der Ausgestaltung, bei der die Teilbereiche 29a und 29b nicht entfernt werden, beschrieben.
  • 1M zeigt eine seitliche Querschnittsansicht der Wafer-Baugruppe 10 nach dem Auftragen einer Polymerschicht 31 oben auf der in 1L gezeigten dielektrischen Schicht. Eines unter vielen Arten an Polymeren, die für die Polymerschicht 31 verwendet werden kann, ist ein Material, das in der Industrie als SU-8 bezeichnet wird. Das SU-8 Polymer ist ein Negativ-Photoresist im nahen UV-Bereich von Typ Epoxy, das auf einem EPON SU-8 Epoxyharz basiert.
  • Die Dicke der Polymerschicht 31 kann variiert werden in Übereinstimmung mit verschiedenen Faktoren, wie zum Beispiel der Art des Herstellungsverfahrens, der Größe der Geräte (das optoelektronische Sendegerät 13, das optoelektronische Empfangsgerät 17 und das zusätzliche Gerät 19), der Höhe der Baugruppe 10 und den Abmessungen von verschiedenen optischen Fasern (nicht gezeigt). Jedoch kann ein unterer Grenzwert bei der Dicke von etwa 0,2 Mikrometern verwendet werden, um eine annehmbare Mindestabmessung der Polymerschicht 31 sicherzustellen. In einer Ausführungsform wird eine SU-8 Polymerschicht 31 mit einer Dicke von etwa 0,5 mm bereitgestellt bei einer Höhe der Baugruppe 10 von etwa 1 mm.
  • 1N zeigt eine seitliche Querschnittsansicht der Wafer-Baugruppe 10 nach dem Entfernen von Teilbereichen der in 1M gezeigten Polymerschicht 31. In einer beispielhaften Ausgestaltung wird das Entfernen der Teilbereiche der Polymerschicht 31 unter Verwendung eines photolithographischen Verfahrens durchgeführt. Photolithographische Verfahren sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden hier nicht näher ausgeführt. Es sollte jedoch verstanden werden, dass das photolithographische Verfahren, das bei der Entfernung von Teilbereichen der Polymerschicht 31 eingesetzt wird, unter spezifischer Berücksichtigung der besonderen Eigenschaften eines bestimmten Polymers (wie zum Beispiel SU-8), das für die Polymerschicht 31 verwendet wird, durchgeführt wird. In anderen Ausgestaltungen kann das Entfernen der Teilbereiche der Polymerschicht 31 unter Verwendung von diversen anderen Verfahren, wie zum Beispiel Feinstzerspanung, durchgeführt werden.
  • Bei dieser beispielhaften Ausführungsform führt das Entfernen der Teilbereiche der Polymerschicht 31 zu einer ersten polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur 31a, die über dem Licht übertragenden Teilbereich 15 des optoelektronischen Sendegeräts 13 gelegen ist, und einer zweiten polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur 31b, die über dem Licht übertragenden Teilbereich 15 des optoelektronischen Empfangsgeräts 17 gelegen ist. Zusätzliche Details zu der ersten polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur 31a und der zweiten polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur 31b werden unten bereitgestellt. Zuvor sei jedoch die Aufmerksamkeit auf 1P gerichtet, die eine seitliche Querschnittsansicht der Wafer-Baugruppe 10 nach dem Platzieren von elektrischen Kontaktelementen 32a-f auf die erhöhten Teilbereiche aus Metall 28a-f zeigt. (Es mag sachdienlich sein, darauf hinzuweisen, dass 1O bewusst weggelassen wurde, um eine Doppeldeutigkeit bei der Interpretation der Kennzeichnung „1O“ zu vermeiden.)
  • Die elektrischen Kontakte 32a und 32b werden jeweils auf dem erhöhten Teilbereich aus Metall 28a (gelegen auf dem ersten elektrischen Kontakt 14) und auf dem erhöhten Teilbereich aus Metall 28b (gelegen auf dem zweiten elektrischen Kontakt 16) des optoelektronischen Sendegeräts 13 platziert. Die elektrischen Kontakte 32c und 32d werden jeweils auf dem erhöhten Teilbereich aus Metall 28c (gelegen auf dem ersten elektrischen Kontakt 14) und auf dem erhöhten Teilbereich aus Metall 28d (gelegen auf dem zweiten elektrischen Kontakt 16) des optoelektronischen Empfangsgeräts 17 platziert. Die elektrischen Kontakte 32e und 32f werden jeweils auf dem erhöhten Teilbereich aus Metall 28e (gelegen auf dem ersten elektrischen Kontakt 14) und auf dem erhöhten Teilbereich aus Metall 28f (gelegen auf dem zusätzlichen Gerät 19) platziert. Die elektrischen Kontakte 32a-f können zum Koppeln anderer Elemente an das optoelektronische Sendegerät 13, das optoelektronische Empfangsgerät 17 und/oder das zusätzliche Gerät 19 verwendet werden, wie unten noch detaillierter beschrieben wird. Der gestrichelte Pfeil 33 zeigt eine erste optische Achse für Licht an, das aus dem Licht übertragenden Teilbereich 15 des optoelektronischen Sendegeräts 13 heraus übertragen wird. Der gestrichelte Pfeil 34 zeigt eine zweite optische Achse für Licht an, das durch eine optische Faser (nicht gezeigt) in den Licht übertragenden Teilbereich 15 des optoelektronischen Empfangsgeräts 17 hinein übertragen wird.
  • Bei diesem Schritt des Herstellungsverfahrens kann die Wafer-Baugruppe 10 als ein künstlicher Wafer angesehen werden, der geschnitten werden kann, um eine Charge an Geräten zu erzeugen, die jeweils identisch sind zu einem unabhängigen Gerät, das unten unter Verwendung von 2 beschrieben ist.
  • 2 zeigt ein Transceivergerät 20, das durch Vereinzeln der Wafer-Baugruppe 10 entlang der gestrichelten Linien 35a und 35b (gezeigt in 1P) hergestellt wurde. Das Transceivergerät 20 enthält eine Kombination des optoelektronischen Sendegeräts 13, des optoelektronischen Empfangsgeräts 17 und des zusätzlichen Geräts 19. In anderen Ausführungsformen kann das unabhängige Gerät, das chargenweise unter Verwendung einer Wafer-Baugruppe, wie zum Beispiel der Wafer-Baugruppe 10, hergestellt wird, verschiedene andere Kombinationen außer dem optoelektronischen Sendegerät 13, dem optoelektronischen Empfangsgerät 17 und dem zusätzlichen Gerät 19 enthalten. Solche anderen Kombinationen können zum Beispiel einen vertikalen Hohlraum Oberflächenemitterlaser (vertical cavity surface emitting laser, VCSEL), eine Licht emittierende Diode (LED), einen integrierten Schaltkreis (IC) und Kombinationen davon beinhalten. Wenn die chargenweise Herstellung unter Verwendung von eWLP-Verfahren durchgeführt wird, kann das unabhängige Gerät in dieser Offenbarung als ein eWLP-Package bezeichnet werden.
  • Es sollte verstanden werden, dass in der in 2 gezeigten beispielhaften Ausführungsform das optoelektronische Sendegerät 13 und das optoelektronische Empfangsgerät 17 indirekt mit der Metallschicht 24 über die rückseitigen Verbindungselemente 11 verbunden sind. In anderen Ausführungsformen kann das oben beschriebene Herstellungsverfahren ohne den Einbau der rückseitigen Verbindungselemente 11 durchgeführt werden, wobei einer oder beide von dem optoelektronischen Sendegerät 13 und dem optoelektronischen Empfangsgerät 17 direkt mit der Metallschicht 24 verbunden sind. Das Klebeband 27 ist an dieser Stufe entfernt worden.
  • Die Aufmerksamkeit sei nun auf 3 gerichtet, die eine Draufsicht des Transceivergeräts 20 in einer ersten beispielhaften Ausgestaltung zeigt. In dieser ersten beispielhaften Ausgestaltung hat jede von der ersten polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur 31a und der zweiten polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur 31b eine vertikal verlängerte Hohlstruktur mit einem kreisförmigen Profil. Im Speziellen ist die vertikal verlängerte Hohlstruktur eine mesaförmige (mesa-shaped) Hohlstruktur. Die folgende Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die erste polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur 31a von 3 gegeben wird, ist ebenso gültig für die zweite polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur 31b von 3.
  • Das obere Ende der mesaförmigen Hohlstruktur (angedeutet durch den dunklen Bereich) entspricht einer freiliegenden äußeren Oberfläche 36 der ersten polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur 31a. Die freiliegende äußere Oberfläche 36 definiert eine obere Öffnung, durch die Licht in den hohlen Teilbereich der mesaförmigen Hohlstruktur eintreten kann oder diesen verlassen kann. Das untere Ende 37 der mesaförmigen Hohlstruktur (angedeutet durch den nicht schattierten Bereich) definiert eine untere Öffnung, durch die Licht den Licht übertragenden Teilbereich 15 des optoelektronischen Sendegeräts 13 verlassen kann oder in diesen eintreten kann. Der Punkt im Zentrum des unteren Endes 37 entspricht der ersten optischen Achse, entlang der Licht aus dem Licht übertragenden Teilbereich 15 des optoelektronischen Sendegeräts 13 heraus übertragen wird. Der hohle Teilbereich der mesaförmigen Hohlstruktur ist durch die schräge innere Oberfläche 34 definiert, die durch den schraffierten Bereich angedeutet ist. Die schräge innere Oberfläche 34, die sich von der oberen Öffnung bis zu der unteren Öffnung der mesaförmigen Hohlstruktur erstreckt, definiert den hohlen Teilbereich als einen sich verjüngenden hohlen Teilbereich der ersten polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur 31a. Der sich verjüngende hohle Teilbereich wirkt als eine stationäre Führungsstruktur zum automatischen Führen einer optischen Faser in optische Ausrichtung mit dem Licht übertragenden Teilbereich 15 des optoelektronischen Sendegeräts 13 beim Einführen der optischen Faser in die erste polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur 31a.
  • 4 zeigt eine Draufsicht des Transceivergeräts 20 in einer zweiten beispielhaften Ausgestaltung. In dieser zweiten beispielhaften Ausgestaltung hat jede von der ersten polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur 31a und der zweiten polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur 31b eine vertikal verlängerte Hohlstruktur mit einem rechteckigen, insbesondere quadratischen, Profil.
  • 5 zeigt eine Draufsicht des Transceivergeräts 20 in einer dritten beispielhaften Ausgestaltung. In dieser dritten beispielhaften Ausgestaltung hat jede von der ersten polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur 31a und der zweiten polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur 31b eine vertikal verlängerte Hohlstruktur mit einem polygonalen Profil. Das Polygon in dieser beispielhaften Ausführungsform ist ein Oktogon.
  • Die verschiedenen Teile (dunkler Bereich, nicht schattierter Bereich, schraffierter Bereich, etc.) in 4 und 5 können von der Beschreibung verstanden werden, die oben in Bezug auf 3 bereitgestellt ist, und wird der Kürze halber hier nicht wiederholt. Jedoch sei die Aufmerksamkeit auf den Kreis mit gestrichelter Linie gerichtet, der innerhalb von jedem der zweiten polymerbasierten Faserausrichtungsstrukturen 31b von 3 bis 5 angedeutet ist. Der Kreis mit gestrichelter Linie stellt eine Querschnittsansicht einer optischen Faser beim Einführen in den sich verjüngenden hohlen Teilbereich der ersten polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur 31b dar. Es sollte verstanden werden, dass das freiliegende Ende der optischen Faser (Kreis mit gestrichelter Linie) auf einem Zwischenteilbereich des sich verjüngenden hohlen Teilbereichs sitzt. Dieser Aspekt sowie weitere Aspekte werden unter noch detaillierter unter Verwendung anderer Figuren beschrieben. Es sollte auch verstanden werden, dass der Kreis mit gestrichelter Linie, der in jedem der zweiten polymerbasierten Faserausrichtungsstrukturen 31b von 3 bis 5 gezeigt ist, bei den polymerbasierten Faserausrichtungsstrukturen 31a von 3 bis 5 weggelassen wurde, dies einzig und allein aus Gründen der Klarheit bei den Figuren.
  • 6 zeigt die erste polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur 31a zum Zweck des Beschreibens von verschiedenen oberflächen-bezogenen Merkmalen. Die folgende Beschreibung kann besser verstanden werden angesichts der identischen Bezugszeichen, die in 6 und jeder von 3 bis 5 verwendet werden, wie zum Beispiel die freiliegende äußere Oberfläche 36, die Licht übertragende Oberfläche 37 und die schräge innere Oberfläche 34. Einige zusätzliche Aspekte der ersten polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur 31a wird nun unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
  • Die schräge innere Oberfläche 34 fällt nach innen von der oberen Öffnung, die durch die freiliegende äußere Oberfläche 36 definiert ist, ab und kennzeichnet den sich verjüngenden hohlen Teilbereich 39 der ersten polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur 31a. Die Abmessungen (Dimensionen) und (Aus-)Richtung (Orientierung) der schrägen inneren Oberfläche 34 kann so konfiguriert sein, dass eine Querschnittsfläche (kreisförmiges, quadratisches oder polygonales Profil) eines Zwischenteilbereich des sich verjüngenden hohlen Teilbereichs 39 zu einem Durchmesser einer optischen Faser, die in den sich verjüngenden hohlen Teilbereich 39 eingeführt werden kann, passt.
  • In der in 6 gezeigten beispielhaften Ausführungsform fällt eine äußere Oberfläche 38 in einer Richtung nach außen von der freiliegenden äußeren Oberfläche 36 ab. In einer anderen Ausführungsform kann jedoch die äußere Oberfläche 38 senkrecht zu der dielektrischen Schicht 29 sein und die erste polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur 31a kann somit als eine aufrecht stehende, zylindrische Struktur mit einem hohlen Inneren, der durch eine schräge innere Oberfläche definiert ist, beschreiben werden.
  • In noch einer anderen Ausführungsform kann die äußere Oberfläche 38 in einer Richtung nach innen von der freiliegenden äußeren Oberfläche 36 abfallen, zum Beispiel parallel zu der schrägen inneren Oberfläche 34. Als ein Ergebnis kann die erste polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur 31a als eine umgekehrte (invertierte) Mesastruktur mit einem hohlen Inneren, der durch eine schräge innere Oberfläche definiert ist, beschreiben werden.
  • 7 zeigt die erste polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur 31a zum Zweck des Beschreibens von verschiedenen Dimensionen und (Aus-)Richtungsparametern. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Dimension „D1“ (entsprechend der unteren Öffnung) in einem Bereich von etwa 0,10 mm bis etwa 3,00 mm liegen, die Dimension „D2“ (entsprechend der oberen Öffnung) kann in einem Bereich von etwa 0,10 mm bis etwa 3,20 mm liegen und die Dimension „D3“ (entsprechend der am weitesten außen liegenden Abmessungen der ersten polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur 31a) kann in einem Bereich von etwa 3,30 mm bis etwa 4,50 mm liegen. Im Speziellen, wenn die erste polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur 31a eine vertikal verlängerte Hohlstruktur mit einem kreisförmigen Profil ist (wie in 3 gezeigt), entspricht jede der Dimensionen D1, D2 und D3 einem Durchmesser eines Kreises. Wenn die erste polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur 31a eine vertikal verlängerte Hohlstruktur mit einem rechteckigen bzw. quadratischen Profil ist (wie in 4 gezeigt), kann jede der Dimensionen D1, D2 und D3 einer Länge einer Seite eines Rechtecks bzw. eines Quadrats entsprechen. Wenn die erste polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur 31a eine vertikal verlängerte Hohlstruktur mit einem polygonalen Profil ist (wie in 5 gezeigt), kann jede der Dimensionen D1, D2 und D3 auf einer Länge von zwei oder mehr Seiten eines Polygons basieren. Darüber hinaus kann die Dimension „H“ in einem Bereich von etwa 0,2 mm bis etwa 2,00 mm liegen und stellt eine Höhe der polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur 31a in Bezug auf eine obere Oberfläche der Wafer-Baugruppe 10 dar. Die Orientierung der schrägen inneren Oberfläche 34 kann in einer Vielzahl an Weisen definiert werden. Zum Beispiel kann ein Neigungswinkel der schrägen inneren Oberfläche 34 auf der Basis eines Winkels „θ1“ und/oder auf der Basis einer Differenz zwischen der „D2“ Dimension und der „D1“ Dimension definiert werden. Der Neigungswinkel der äußeren Oberfläche 38 kann auf der Basis eines Winkels „θ2“ definiert werden, der 90 Grad entspricht, wenn die erste polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur 31a eine aufrecht stehende, zylindrische Struktur ist und größer als 90 Grad ist, wenn die erste polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur 31a eine mesaförmige Hohlstruktur ist.
  • Die Aufmerksamkeit sei nun auf 8 gerichtet, die zusätzliche Elemente zeigt, die an das in 2 gezeigte unabhängige Gerät 20 gekoppelt sind. Im Speziellen ist eine Platte 41, die ein oder mehrere Durchgangslöcher hat, an dem unabhängigen Gerät 20 befestigt. Die Befestigung kann auf verschiedene Weisen durchgeführt werden, wie zum Beispiel unter Verwendung von mechanischen Befestigungsmitteln oder unter Verwendung von Löttechniken. In einer beispielhaften Ausgestaltung ist die Platte eine gedruckte Leiterplatte oder Platine (PCB) mit Lötpads, wie zum Beispiel die Lötpads 44a und 44b, die zum Anlöten der erhöhten Teilbereiche aus Metall 28a und 28b des unabhängigen Geräts 20 verwendet werden. Das (An-)Löten wird unter Verwendung von elektrisch leitfähigen Kontaktelementen 32a und 32b durchgeführt. Weitere Lötpads der Platte 41 werden in ähnlicher Weise an entsprechende erhöhte Teilbereiche aus Metall 28a und 28b des unabhängigen Geräts 20 gelötet.
  • Die folgende Beschreibung ist auf die optische Faser 42 und das optoelektronische Sendegerät 13 gerichtet. Es wird jedoch verstanden, dass die Beschreibung auch für die optische Faser 43 und das optoelektronische Empfangsgerät 17 gilt.
  • Die Platte 41 beinhaltet ein erstes Durchgangsloch, das als ein Vorausrichtungsloch 47, in das eine optische Faser 46 eingeführt wird, wirkt. In dieser beispielhaften Ausführungsform stößt ein Mantelteilbereich 46 der optischen Faser 46 an eine Hauptoberfläche der Platte 41 an und ein Kernteilbereich der optischen Faser 46 geht durch das Vorausrichtungsloch 47 hindurch und in den sich verjüngenden hohlen Teilbereich 39 der ersten polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur 31a hinein. (Bestimmte Bezugszeichen, die in anderen Figuren gezeigt sind, sind in 8 aus Klarheitsgründen nicht gezeigt.)
  • Die schräge innere Oberfläche 34 der ersten polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur 31a führt die optische Faser 46 in solch einer Weise, dass das freiliegende Ende des Kernteilbereichs der optischen Faser 46 automatisch mit der ersten optischen Achse, die zu dem Licht übertragenden Teilbereich 15 des optoelektronischen Sendegeräts 13 zugehörig ist, ausgerichtet wird. Wie gesehen werden kann, passt das freiliegende Ende des Kernteilbereichs der optischen Faser 46 in einen Zwischenteilbereich (Mittelstück) des sich verjüngenden hohlen Teilbereichs 39.
  • In einer beispielhaften Ausgestaltung ist die erste polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur 31a dimensioniert, um irgendeine von einer Anzahl an optischen Fasern aufzunehmen. Die Stelle des Zwischenteilbereichs (auf der schrägen inneren Oberfläche 34) wird dementsprechend variieren, abhängig von dem Durchmesser von jeder der optischen Fasern. Wenn somit eine erste optische Faser mit einem ersten Durchmesser in den sich verjüngenden hohlen Teilbereich 39 eingeführt wird, befindet sich das freiliegende Ende der ersten optischen Faser näher bei dem Licht übertragenden Teilbereich 15 des optoelektronischen Sendegeräts 13 als wenn eine zweite optische Faser mit einem Durchmesser, der größer als der Durchmesser der ersten optischen Faser ist, in den sich verjüngenden hohlen Teilbereich 39 anstelle der ersten optischen Faser eingeführt wird. In dieser beispielhaften Ausgestaltung können die in 7 gezeigten Dimensionen „D1“ und „D2“ auf der Basis eines Bereichs an Durchmessern eines Sets an optischen Fasern gewählt werden. Im Speziellen wird die Dimension „D1“ so gewählt, dass sie kleiner als ein Durchmesser der optischen Faser mit dem kleinsten Durchmesser in dem Set an optischen Fasern ist, und die Dimension „D2“ wird so gewählt, dass sie größer als ein Durchmesser der optischen Faser mit dem größten Durchmesser in dem Set an optischen Fasern ist.
  • Ein paar Beispiele der verschiedenen Arten an optischen Fasern (bildlich durch die optische Faser 42 und die optische Faser 43 dargestellt) können verschiedene Monomode- (single mode) und Multimode- (multimode) optische Fasern sein, wie zum Beispiel eine polymere (plastik) optische Faser (POF), eine plastikummantelte Silica-Faser (plastic clad silica fiber, PCS) und eine Multimode-Faser (MMF-Faser).
  • In weiteren beispielhaften Ausgestaltungen kann der sich verjüngende hohle Teilbereich 39 der ersten polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur 31a und/oder der sich verjüngende hohle Teilbereich 39 der zweiten polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur 31b als ein Behälter zum Halten einer Vielzahl an Materialien, einschließlich verschiedener Fluide und Verbindungen, verwendet werden. Zum Beispiel wird in einer Ausgestaltung ein Gel zur Anpassung des Brechungsindexes (Index-Matching-Gel) (nicht gezeigt) in dem sich verjüngenden hohlen Teilbereich 39 der ersten polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur 31a bereitgestellt. Das Index-Matching-Gel erhöht den optisch Kopplungsfaktor zwischen der optischen Faser 43 und dem optoelektronischen Sendegerät 13.
  • Die in 8 gezeigte Anordnung macht die Durchführung von aufwändigen und komplizierten traditionellen Verfahren überflüssig, die üblicherweise für das Koppeln und Ausrichten einer optischen Faser mit einem Licht übertragenden Teilbereich eines optoelektronischen Geräts verwendet werden, insbesondere wenn sich das optoelektronische Gerät innerhalb einer eWLP-Package befindet.
  • Die Aufmerksamkeit sei nun auf 9A gerichtet, die eine seitliche Querschnittsansicht einer Wafer-Baugruppe 30 zeigt. Die Herstellungsschritte, die vor dem Erhalten der in 9A gezeigten Wafer-Baugruppe 30 durchgeführt wurden, können angesichts der oben in Bezug auf die Wafer-Baugruppe 10 unter Verwendung von 1A bis 1H beschriebenen Herstellungsverfahren verstanden werden. Die in 1A bis 1H angedeuteten Herstellungsschritte in Bezug auf die Wafer-Baugruppe 10 sind ähnlich zu denjenigen, die zum Erhalten der in 9A gezeigten Wafer-Baugruppe 30 durchgeführt werden können. Diese Schritte, die zum Herstellen der Wafer-Baugruppe 30 ausgeführt werden können (mit gegebenenfalls geeigneten Modifikationen), werden der Kürze halber hier nicht wiederholt. Jedoch sei noch einmal die Aufmerksamkeit auf die in 1I gezeigte Wafer-Baugruppe 10 gerichtet, um bestimmte Ähnlichkeiten und bestimmte Unterschiede in Bezug auf die in 9A gezeigte Wafer-Baugruppe 30 zu beschreiben.
  • Ähnlich zu der in 1I gezeigten Wafer-Baugruppe 10 beinhaltet die in 9A gezeigte Wafer-Baugruppe 30 ein optoelektronisches Sendegerät 13, ein optoelektronisches Empfangsgerät 17 und ein zusätzliches Gerät 19. Es gibt jedoch einige Unterschiede zwischen der in 9A gezeigten Wafer-Baugruppe 30 und der in 1I gezeigten Wafer-Baugruppe 10. Insbesondere ist die Art an Schichten auf gegenüberliegenden Oberflächen der in 9A gezeigten Wafer-Baugruppe 30 und der in 1I gezeigten Wafer-Baugruppe 10 verschieden und die Anordnung der elektrischen Kontakte 14 und 16 in Bezug auf den Licht übertragenden Teilbereich 15 in jedem von dem optoelektronischen Sendegerät 13 und dem optoelektronischen Empfangsgerät 17 ist auch verschieden. Diese Aspekte werden unten noch detaillierter beschrieben.
  • Zunächst werden die dielektrische Schicht 29, die elektrischen Kontakte 14 und 16 und die erhöhten Teilbereiche aus Metall 28a-f, die in 9A gezeigt sind, in einer ähnlichen Weise zu der oben in Bezug auf 1J - 1L Beschriebenen hergestellt. Jedoch im Gegensatz zu der Lage von diesen Gegenständen auf einer oberen Oberfläche der in 1J - 1L gezeigten Wafer-Baugruppe 10, befinden sich die dielektrische Schicht 29, die elektrischen Kontakte 14 und 16 und die erhöhten Teilbereiche aus Metall 28a-f, die in 9A gezeigt sind, auf einer unteren Oberfläche der Wafer-Baugruppe 30.
  • Der in 9A gezeigte Licht übertragende Teilbereich 15 in jedem von dem optoelektronischen Sendegerät 13 und dem optoelektronischen Empfangsgerät 17 befindet sich auf einer oberen Oberfläche der Wafer-Baugruppe 30. Des Weiteren ist eine dielektrische Schicht 51 oben auf den Licht übertragenden Teilbereichen 15, die sich auf der oberen Oberfläche der Wafer-Baugruppe 30 befinden, bereitgestellt.
  • 9B zeigt eine seitliche Querschnittsansicht der Wafer-Baugruppe 30 nach dem Auftragen einer Polymerschicht 52 oben auf der dielektrischen Schicht 51. Eines unter vielen Arten an Polymeren, das für die Polymerschicht 52 verwendet werden kann, ist ein SU-8 Polymer, das ein Negativ-Photoresist im nahen UV-Bereich von Typ Epoxy ist, das auf einem EPON SU-8 Epoxyharz basiert. Die Dicke der Polymerschicht 52 kann variiert werden in Übereinstimmung mit verschiedenen Faktoren, wie zum Beispiel der Art des Herstellungsverfahrens, der Größe der Geräte (das optoelektronische Sendegerät 13, das optoelektronische Empfangsgerät 17 und das zusätzliche Gerät 19), der Höhe der Baugruppe 30 und den Abmessungen von verschiedenen optischen Fasern (nicht gezeigt). Jedoch kann ein unterer Grenzwert bei der Dicke von etwa 200 Mikrometern verwendet werden, um eine annehmbare Mindestabmessung der Polymerschicht 52 sicherzustellen. In einer Ausführungsform wird eine SU-8 Polymerschicht 52 mit einer Dicke von etwa 1 mm bereitgestellt bei einer Gesamthöhe der (sonstigen) Baugruppe 30 von etwa 0,8 mm.
  • 9C zeigt eine seitliche Querschnittsansicht der Wafer-Baugruppe 30 nach dem Entfernen von Teilbereichen der in 9B gezeigten Polymerschicht 52. Die verbleibenden Teilbereiche in dieser beispielhaften Ausführungsform beinhalten eine erste polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur 52a, die über dem Licht übertragenden Teilbereich 15 des optoelektronischen Sendegeräts 13 gelegen ist, und eine zweite polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur 52b, die über dem Licht übertragenden Teilbereich 15 des optoelektronischen Empfangsgeräts 17 gelegen ist. Der gestrichelte Pfeil 62 zeigt eine erste optische Achse für Licht an, das aus dem Licht übertragenden Teilbereich 15 des optoelektronischen Sendegeräts 13 heraus übertragen wird. Der gestrichelte Pfeil 63 zeigt eine zweite optische Achse für Licht an, das durch eine optische Faser (nicht gezeigt) in den Licht übertragenden Teilbereich 15 des optoelektronischen Empfangsgeräts 17 hinein übertragen wird.
  • Einige zusätzliche Details zu der ersten polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur 52a und der zweiten polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur 52b können von der oben in Bezug auf 3 - 7 bereitgestellten Beschreibung verstanden werden, die ebenfalls für die erste polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur 52a und die zweite polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur 52b gilt.
  • Die elektrischen Kontakte 54a und 54b werden auf dem erhöhten Teilbereich aus Metall 56a, der sich auf dem ersten elektrischen Kontakt 14 befindet, und auf dem erhöhten Teilbereich aus Metall 56b, der sich auf dem ersten elektrischen Kontakt 14 befindet, des optoelektronischen Sendegeräts 13 platziert. Die elektrischen Kontakte 54c und 54d werden auf dem erhöhten Teilbereich aus Metall 56c, der sich auf dem ersten elektrischen Kontakt 14 befindet, und auf dem erhöhten Teilbereich aus Metall 56d, der sich auf dem ersten elektrischen Kontakt 16 befindet, des optoelektronischen Empfangsgeräts 17 platziert. Die elektrischen Kontakte 54e und 54f werden auf dem erhöhten Teilbereich aus Metall 56e, der sich auf dem ersten elektrischen Kontakt 14 befindet, und auf dem erhöhten Teilbereich aus Metall 56f, der sich auf dem zusätzlichen Gerät 19 befindet, platziert. Die elektrischen Kontakte 54a-f können zum Koppeln anderer Elemente an das optoelektronische Sendegerät 13, das optoelektronische Empfangsgerät 17 und/oder das zusätzliche Gerät 19 verwendet werden.
  • Die Wafer-Baugruppe 30 kann als ein einzelner „künstlicher Wafer“ angesehen werden, auf dem eine Anzahl an Halbleiter-Dies oder Chips gemeinsam hergestellt werden und dann in einzelne Geräte überführt werden, indem der Wafer geschnitten oder vereinzelt wird, wie oben unter Verwendung von 1A - 1P beschrieben ist. Ein solches einzelnes Gerät ist in 9D in der Form eines Transceivergeräts 40 gezeigt, das durch Vereinzeln der Wafer-Baugruppe 30 entlang der gestrichelten Linien 60a und 60b (gezeigt in 9C) hergestellt wurde. Das Transceivergerät 40 enthält eine Kombination des optoelektronischen Sendegeräts 13, des optoelektronischen Empfangsgeräts 17 und des zusätzlichen Geräts 19.
  • Darüber hinaus ist in der in 9D gezeigten beispielhaften Ausgestaltung eine Platte 53 an das Transceivergerät 40 gekoppelt. Die Platte 53 ist eine gedruckte Leiterplatte (PCB) mit Lötpads, wie zum Beispiel die Lötpads 64a-f, die zum Anlöten der erhöhten Teilbereiche aus Metall 56a-f des Transceivergeräts 40 verwendet werden. Das (An-)Löten wird unter Verwendung von elektrisch leitfähigen Kontaktelementen 54a-f durchgeführt.
  • Ebenfalls ist in 9D eine optische Faser 57 gezeigt, die in die erste polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur 52a eingeführt ist. Auch wenn die folgende Beschreibung auf die optische Faser 57 und das optoelektronische Sendegerät 13 gerichtet ist, wird verstanden werden, dass die Beschreibung auch für die optische Faser 58 und das optoelektronische Empfangsgerät 17 gilt. Im Unterschied zu der in 8 gezeigten ersten beispielhaften Ausführungsform wird bei dieser beispielhaften Ausgestaltung die Platte 53 nicht für eine Vorausrichtung der optischen Faser 57 verwendet. Vielmehr wird die optische Faser 57 direkt in die erste polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur 52a eingeführt. Falls erforderlich, kann die optische Faser 57 unter Verwendung von Haltemechanismen (nicht gezeigt), wie zum Beispiel eine mechanische Halterung oder einen Kleber, gehalten werden.
  • Darüber hinaus stößt bei dieser beispielhaften Ausgestaltung ein Mantelteilbereich 59 der optischen Faser 57 an eine obere äußere Oberfläche der ersten polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur 52a an. Alternativ kann die optische Faser 57 in einer Weise angeordnet sein, wie es durch die optische Faser 58 angedeutet ist, bei der der Mantelteilbereich 61 der optischen Faser 58 nicht an eine obere äußere Oberfläche der zweiten polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur 52b anstößt.
  • Die schräge innere Oberfläche der ersten polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur 52a führt die optische Faser 57 automatisch in solch einer Weise, dass das freiliegende Ende des Kernteilbereichs der optischen Faser 57 automatisch mit der ersten optischen Achse, die zu dem Licht übertragenden Teilbereich 15 des optoelektronischen Sendegeräts 13 zugehörig ist, ausgerichtet wird. Wie gesehen werden kann, passt das freiliegende Ende des Kernteilbereichs der optischen Faser 57 in einen Zwischenteilbereich des sich verjüngenden hohlen Teilbereichs 65, das zu diesem Zweck dimensioniert ist.
  • Ein paar Beispiele der verschiedenen Arten an optischen Fasern, die durch die optische Faser 57 und die optische Faser 58 dargestellt sind, können verschiedene optische Monomode- und Multimode-Fasern sein, wie zum Beispiel eine polymere (plastik) optische Faser (POF), eine plastikummantelte Silica-Faser (PCS) und eine Multimode-Faser (MMF-Faser).
  • In weiteren beispielhaften Ausgestaltungen kann der sich verjüngende hohle Teilbereich der ersten polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur 52a und/oder der sich verjüngende hohle Teilbereich 39 der zweiten polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur 52b als ein Behälter zum Halten einer Vielzahl an Materialien, einschließlich verschiedener Fluide und Verbindungen, verwendet werden. Zum Beispiel wird in einer Ausgestaltung ein Gel zur Anpassung des Brechungsindexes (Index-Matching-Gel) (nicht gezeigt) in dem sich verjüngenden hohlen Teilbereich der ersten polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur 52a bereitgestellt. Das Index-Matching-Gel erhöht den optisch Kopplungsfaktor zwischen der optischen Faser 57 und dem optoelektronischen Sendegerät 13.
  • 10 zeigt eine Baugruppe 90, die ein auf einer Platte montiertes optoelektronisches Gerät in einer ersten beispielhaften Konfiguration beinhaltet. Bei dieser beispielhaften Ausgestaltung ist das optoelektronische Gerät das Transceivergerät 20 (gezeigt in 2) und die Platte ist eine flexible Leiterplatte 71. Eine erste optische Faser 72 ist an das optoelektronische Sendegerät innerhalb des Transceivergeräts 20 über ein Vorausrichtungsloch 74, das sich in der flexiblen Leiterplatte 71 befindet, und die erste polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur 31a, die sich auf dem Transceivergerät 20 befindet, wie oben beschrieben, gekoppelt.
  • In ähnlicher Weise ist eine zweite optische Faser 73 an das optoelektronische Empfangsgerät innerhalb des Transceivergeräts 20 über ein weiteres Vorausrichtungsloch 76, das sich in der flexiblen Leiterplatte 71 befindet, und die zweite polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur 31b, die sich auf dem Transceivergerät 20 befindet, wie oben beschrieben, gekoppelt.
  • Die flexible Leiterplatte 71 ist gebogen, um eine L-förmige Konfiguration anzunehmen. Der aufrechte Teil der L-förmigen Konfiguration kann in der aufrechten Position gehalten werden unter Verwendung von verschiedenen Haltemechanismen (nicht gezeigt) und/oder durch Haltemechanismen, die eine oder beide von der optischen Faser 72 und der optischen Faser 73 befestigen (verankern). Jede von der ersten optischen Faser 72 und der zweiten optischen Faser 73 ist in das Vorausrichtungsloch 74 bzw. das Vorausrichtungsloch 76 von einer nach außen zeigenden Oberfläche des aufrechten Teils der flexiblen Leiterplatte 71 eingeführt. Eine gegenüberliegende, nach innen zeigende Oberfläche des aufrechten Teils der flexiblen Leiterplatte 71 beinhaltet Solderpads (nicht gezeigt), die zum (An-)Löten der elektrischen Kontakte (wie zum Beispiel der elektrische Kontakt 32a), die ein Teil des Transceivergeräts 20 sind, verwendet werden.
  • Der horizontale Teil der flexiblen Leiterplatte 71 beinhaltet Solderpads (nicht gezeigt), die an die elektrischen Kontakte 74a und 74b gelötet sind. Die elektrischen Kontakte 74a und 74b können zum Befestigen der Baugruppe 90 an anderen Elementen, wie zum Beispiel eine rigide gedruckte Leiterplatte oder eine weitere flexible Leiterplatte, verwendet werden. Somit kann die Baugruppe 90 in verschiedene Gehäuse, Module und/oder Vorrichtungen eingebaut werden, bei denen der Platz begrenzt ist und wobei sich die flexiblen Eigenschaften und die geringe Größe der Baugruppe 90 als vorteilhaft erweisen. Wie verstanden werden kann, ist die geringe Größe der Baugruppe 90 ein Ergebnis des eWLP-Packagings und der gleichermäßen dimensionierten, daran befestigten polymerbasierten Faserausrichtungsstrukturen.
  • Das Vorausrichtungsloch 74 und das Vorausrichtungsloch 76 auf der flexiblen Leiterplatte 71 beseitigen die Notwendigkeit der Verwendung von Ferrulen und anderer solcher Hardware. Bei beispielhaften Ausgestaltungen kann der Durchmesser von jedem von dem Vorausrichtungsloch 74 und dem Vorausrichtungsloch 76 im Bereich von etwa 150 µm bis etwa 3 mm liegen. Im Unterschied zu herkömmlichen Aufnahmevorrichtungen bzw. Halterungen, bei denen verschiedene Abmessungen (wie zum Beispiel ein Durchmesser einer Ferrule oder eines Konnektors) individuell für jede spezifische Art an optischer Faser angepasst werden müssen, kann der Durchmesser von jedem von dem Vorausrichtungsloch 74 und dem Vorausrichtungsloch 76 in einfacher Weise modifiziert werden, um verschiedene Arten an optischen Fasern mit verschiedenen Abmessungen aufzunehmen. Darüber hinaus kann auch der sich verjüngende hohle Teilbereich von jeder von der ersten polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur 31a und der zweiten polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur 31b verschiedene Arten an optischen Fasern mit verschiedenen Abmessungen aufnehmen (wie oben beschrieben). Somit kann die Kombination aus der durch die Leiterplatte 71 bereitgestellten Vorausrichtung und der durch den sich verjüngenden hohlen Teilbereich von jeder von der ersten und zweiten polymerbasierten Faserausrichtungsstrukturen 31a und 31b bereitgestellten Feinausrichtung dazu führen, eine schnelle und präzise Kopplung von verschiedenen optischen Fasern an die Licht übertragenden Teilbereiche von optoelektronischen Geräten zu ermöglichen.
  • 11 zeigt eine Baugruppe 95, die ein einzelnes, auf einer Platte montiertes optoelektronisches Gerät 80 in einer zweiten beispielhaften Konfiguration beinhaltet. Bei dieser beispielhaften Ausgestaltung ist das optoelektronische Gerät 80 eines von einem optoelektronischen Sendegerät oder einem optoelektronischen Empfangsgerät und die Platte ist eine flexible Leiterplatte, ähnlich zu der oben beschriebenen flexiblen Leiterplatte 71. Eine einzige optische Faser 81 ist an das optoelektronische Gerät 80 über ein einziges Vorausrichtungsloch, das sich in der flexiblen Leiterplatte befindet, gekoppelt.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung unter Bezugnahme auf einige wenige veranschaulichende Ausführungsformen beschrieben wurde, um die Prinzipien und Konzepte der Erfindung darzulegen. Es wird von Fachleuten auf dem Gebiet angesichts der hier bereitgestellten Beschreibung verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf diese veranschaulichenden Ausführungsformen beschränkt ist. Zum Beispiel wurde die Erfindung in Bezug auf Beispiele von bestimmten eWLP-Geräten und polymerbasierten Faserausrichtungsstrukturen, die unter Verwendung von Verfahren der Erfindung hergestellt wurden, beschrieben, aber die Erfindung ist nicht in Bezug auf diese bestimmten Konfigurationen und Verfahren beschränkt. Die Erfindung ist auch nicht auf die bestimmten Abfolgen bzw. Reihenfolgen der Verfahrensschritte, die oben unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben wurden, beschränkt. Fachleute auf dem Gebiet werden verstehen, dass viele Variationen zu den veranschaulichenden Ausführungsformen gemacht werden können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen.

Claims (10)

  1. Baugruppe (90), umfassend: ein optoelektronisches Gerät (20, 80), das einen Licht übertragenden Teilbereich umfasst; eine Platte (41) mit einem Vorausrichtungsloch (47, 74, 76), das sich durch die Platte (41) von einer oberen Hauptoberfläche zu einer unteren Hauptoberfläche erstreckt, wobei die Platte (41) so in Bezug auf das optoelektronische Gerät (20, 80) angeordnet ist, dass das Vorausrichtungsloch (47, 74, 76) mit dem Licht übertragenden Teilbereich des optoelektronischen Geräts (20, 80) ausgerichtet ist; und eine polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur (31a, 31b, 52a, 52b), die zwischen der Platte (41) und dem optoelektronischen Gerät (20, 80) gelegen ist, wobei die polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur (31a, 31b, 52a, 52b) einen sich verjüngenden Teilbereich (65) umfasst, der als eine stationäre Führungsstruktur zum automatischen Führen einer optischen Faser (43, 46, 57, 58) in optische Ausrichtung mit dem Licht übertragenden Teilbereich des optoelektronischen Geräts (20, 80) beim Einführen der optischen Faser (20, 80) über das Vorausrichtungsloch (47, 74, 76) der Platte (41) in den sich verjüngenden Teilbereich (65) der polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur (31a, 31b, 52a, 52b) wirkt.
  2. Baugruppe (90) nach Anspruch 1, wobei das optoelektronische Gerät (20, 80) innerhalb einer festen Formverbindung in einem eWLP-Package eingekapselt ist, wobei die eWLP-Package von einem künstlichen eWLP-Wafer abgeschnitten ist.
  3. Baugruppe (90) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das optoelektronische Gerät (20, 80) ein Licht emittierendes Gerät (13) und/oder ein optischer Detektor (17) ist; die Platte (41) eine flexible Leiterplatte (71) oder eine rigide Leiterplatte ist; und die polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur (31a, 31b, 52a, 52b) eine mesaförmige Hohlstruktur ist, die ein SU-8 Polymer umfasst.
  4. Baugruppe (90) nach Anspruch 3, wobei ein Unterteil der mesaförmigen Hohlstruktur den Licht übertragenden Teilbereich des optoelektronischen Geräts (20, 80) einkreist und wobei ein innerer Teilbereich der mesaförmigen Hohlstruktur den sich verjüngenden Teilbereich (65) aufweist.
  5. Baugruppe (90) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Endstück oder ein Mittelstück des sich verjüngenden Teilbereichs (65) eine Querschnittsfläche hat, die einem Außendurchmesser der optischen Faser (43, 46, 57, 58) entspricht.
  6. Baugruppe (90) nach Anspruch 5, wobei der Außendurchmesser einem unummantelten Teilbereich der optischen Faser (43, 46, 57, 58) entspricht.
  7. Baugruppe (90) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur (31a, 31b, 52a, 52b) eine vertikal verlängerte Hohlstruktur ist, die ein SU-8 Polymer umfasst, und wobei ein innerer Teilbereich der vertikal verlängerten Hohlstruktur den sich verjüngenden Teilbereich (65) aufweist.
  8. Baugruppe (90) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur (31a, 31b, 52a, 52b) innerhalb der eWLP-Package gelegen ist auf einer dielektrischen Schicht und/oder einer Metallschicht, die auf einer oberen Oberfläche des optoelektronischen Geräts (20, 80) gelegen ist bzw. sind.
  9. Baugruppe (90), umfassend: eine eWLP-Package, die ein optoelektronisches Gerät (20, 80) eingekapselt innerhalb einer festen Formverbindung umfasst, wobei das optoelektronische Gerät (20, 80) einen Licht übertragenden Teilbereich umfasst, wobei das optoelektronische Gerät (20, 80) ein Licht emittierendes Gerät (13) und/oder ein optischer Detektor (17) ist; eine SU-8 polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur (31a, 31b, 52a, 52b), die an dem optoelektronischen Gerät (20, 80) befestigt ist, wobei die SU-8 polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur (31a, 31b, 52a, 52b) eine Mesaform oder eine vertikal verlängerte Form hat und einen ausgehöhlten zentralen Teilbereich mit schrägen Seiten umfasst, wobei die schrägen Seiten als eine stationäre Führungsstruktur zum automatischen Führen einer optischen Faser (43, 46, 57, 58) in optische Ausrichtung mit dem Licht übertragenden Teilbereich des optoelektronischen Geräts (20, 80) beim Einführen der optischen Faser (43, 46, 57, 58) in die SU-8 polymerbasierte Faserausrichtungsstruktur (31a, 31b, 52a, 52b) wirken, und wobei ein Mittelstück des ausgehöhlten zentralen Teilbereichs einen ersten Durchmesser hat, der einem Außendurchmesser eines unummantelten Teilbereichs der optischen Faser (43, 46, 57, 58) entspricht, und ein an die eWLP-Package angrenzendes Endstück einen zweiten Durchmesser hat, der kleiner als der erste Durchmesser ist; und eine Platte (41) mit einem Durchgangsloch (47), das sich durch die Platte (41) von einer oberen Hauptoberfläche zu einer unteren Hauptoberfläche erstreckt, wobei die Platte (41) so in Bezug auf das optoelektronische Gerät (20, 80) angeordnet ist, dass das Durchgangsloch (47) für eine Vorausrichtung der optischen Faser (43, 46, 57, 58) beim Einführen der optischen Faser (43, 46, 57, 58) durch das Durchgangsloch (47) der Platte (41) in den sich verjüngenden Teilbereich (65) der SU-8 polymerbasierten Faserausrichtungsstruktur (31a, 31b, 52a, 52b) sorgt, wobei die schrägen Seiten des ausgehöhlten zentralen Teilbereichs die stationäre Führungsstruktur zur Feinausrichtung der optischen Faser (43, 46, 57, 58) mit dem Licht übertragenden Teilbereich des optoelektronischen Geräts (20, 80) bereitstellen.
  10. Baugruppe (90) nach Anspruch 9, wobei die Platte (41) eine flexible Leiterplatte (71) oder eine rigide Leiterplatte ist.
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