KR20230104133A - 고대역폭 광학 상호연결 아키텍처들 - Google Patents

Abstract

본 명세서에서 개시되는 실시예들은 광학 패키지들을 포함한다. 실시예에서, 광학 패키지는 패키지 기판, 및 패키지 기판에 결합되는 포토닉스 다이를 포함한다. 실시예에서, 컴퓨트 다이는 패키지 기판에 결합되며, 여기서 포토닉스 다이는 패키지 기판에서의 브리지에 의해 컴퓨트 다이에 통신 가능하게 결합된다. 실시예에서, 광학 패키지는 패키지 기판에 매립되는 광학 도파관을 더 포함한다. 실시예에서, 광학 도파관의 제1 단부는 포토닉스 다이 아래에 있고, 광학 도파관의 제2 단부는 패키지 기판의 가장자리와 실질적으로 동일 평면에 있다.

Description

고대역폭 광학 상호연결 아키텍처들

본 개시내용의 실시예들은 반도체 디바이스들에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고대역폭 광학 인터커넥트들을 위한 인터커넥트 아키텍처들에 관한 것이다.

광학 인터커넥트들은, 제한된 전기 I/O 대역폭 및 신호 무결성 문제들과 같은, 고속 전기 전송의 병목 현상들을 극복하기 위한 해결책들을 제공한다. 광학 전송은 본질적으로 전기 전송보다 더 높은 제한 대역폭 및 전자기 간섭(EMI)에 대한 더 높은 잡음 허용 오차(noise tolerance)를 갖는다. 현재, 광학 인터커넥트들은 V-그루브(V-groove) 접근 방식을 사용하여 포토닉스 다이(photonics die)에 연결된다. 그러한 아키텍처에서, 포토닉스 다이는 패키지 기판의 가장자리를 오버행(overhang)하고 하측 표면(underside surface) 상에 V-그루브를 포함한다. 광학 연결들을 이루기 위해 광섬유(fiber)가 이어서 V-그루브에 삽입된다. 이 접근 방식은, 에폭시 언더필(epoxy underfill) 프로세스들, 오버행하는 다이로 인한 통합 열 확산기(integrated heat spreader, IHS) 부착, 오버행하는 다이로 인한 패키지 뒤틀림과 같은, 오버행하는 다이로 인한 여러 조립 동작들을 수반한다. 이러한 프로세스들 중 다수는 추가 개발을 필요로 하고 성숙되지 않아, 낮은 수율 및 보다 높은 개발 비용에 이르게 한다.

도 1a는 패키지 기판의 가장자리에 오버행하는 포토닉스 다이들을 갖는 광학 패키지의 평면도 예시이다.
도 1b는 도 1a에서의 광학 패키지의 단면 예시이다.
도 2a는 실시예에 따른, 전체적으로 패키지 기판의 풋프린트 내에 있는 포토닉스 다이들을 갖는 광학 패키지의 평면도 예시이다.
도 2b는 실시예에 따른, 패키지 기판에 매립된 광학 도파관을 갖는 광학 패키지의 단면 예시이다.
도 2c는 실시예에 따른, 매립된 광학 도파관 위에 렌즈들을 갖는 광학 패키지의 단면 예시이다.
도 2d는 실시예에 따른, 패키지 기판에 매립되는 개별 광학 도파관을 갖는 광학 패키지의 단면 예시이다.
도 3a 내지 도 3h는 실시예에 따른, 매립된 광학 도파관을 갖는 광학 패키지를 형성하기 위한 프로세스의 단면 예시들이다.
도 4a 내지 도 4c는 실시예에 따른, 매립된 광학 도파관 위에 렌즈들을 갖는 광학 패키지를 형성하기 위한 프로세스의 단면 예시들이다.
도 5a 내지 도 5d는 실시예에 따른, 패키지 기판에 매립되는 개별 광학 도파관을 갖는 광학 패키지를 형성하기 위한 프로세스의 단면 예시들이다.
도 6a는 실시예에 따른, 패키지 기판 위에 유리 패치를 갖는 광학 패키지의 평면도 예시이다.
도 6b는 실시예에 따른, 컴퓨트 다이(compute die)와 포토닉스 다이 사이의 전기적 연결을 제공하는 매립된 브리지를 갖는 도 6a에서의 광학 패키지의 단면 예시이다.
도 6c는 실시예에 따른, 컴퓨트 다이와 포토닉스 다이 사이의 전기적 연결을 제공하는 고밀도 배선 층(high-density routing layer)을 갖는 도 6a에서의 광학 패키지의 단면 예시이다.
도 7a 내지 도 7i는 실시예에 따른, 매립된 브리지들 및 매립된 광학 도파관들을 갖는 광학 패키지에 대한 유리 패치를 형성하기 위한 프로세스의 단면 예시들이다.
도 8a 내지 도 8f는 실시예에 따른, 고밀도 배선 층들 및 매립된 광학 도파관들을 갖는 광학 패키지에 대한 유리 패치를 형성하기 위한 프로세스의 단면 예시들이다.
도 9a는 실시예에 따른, 유리 패키지 기판을 갖는 광학 패키지의 평면도 예시이다.
도 9b는 실시예에 따른, 매립된 브리지 및 광학 도파관을 갖는 도 9a에서의 광학 패키지의 단면 예시이다.
도 9c는 실시예에 따른, 고밀도 배선 층 및 광학 도파관을 갖는 도 9a에서의 광학 패키지의 단면 예시이다.
도 10a 내지 도 10p는 실시예에 따른, 매립된 브리지 및 광학 도파관을 갖는 다층 유리 기판을 갖는 광학 패키지를 형성하기 위한 프로세스의 단면 예시들이다.
도 11a 내지 도 11g는 실시예에 따른, 매립된 광학 도파관을 갖는 다층 유리 기판을 갖는 광학 패키지를 형성하기 위한 프로세스의 단면 예시들이다.
도 12는 실시예에 따른, 패키지 기판에 매립되는 광학 도파관들을 갖는 광학 시스템의 단면 예시이다.
도 13a는 실시예에 따른, 컴퓨트 다이에 직접 결합되는 포토닉스 다이를 갖는 광학 패키지의 단면 예시이다.
도 13b는 실시예에 따른, 격자 커플러(grating coupler)를 갖는 포토닉스 다이의 단면 예시이다.
도 14a는 추가적인 실시예에 따른, 컴퓨트 다이에 직접 결합되는 포토닉스 다이를 갖는 광학 패키지의 단면 예시이다.
도 14b는 실시예에 따른, V-그루브 부착(V-groove attachment)을 갖는 포토닉스 다이의 단면 예시이다.
도 14c는 실시예에 따른, V-그루브를 예시하는 도 14b에서의 포토닉스 다이의 단면이다.
도 15a는 실시예에 따른, 열 블록(thermal block)에 의해 통합 열 확산기(integrated heat spreader)에 열적으로 결합되는 포토닉스 다이를 갖는 광학 패키지의 단면 예시이다.
도 15b는 실시예에 따른, 포토닉스 다이 및 포토닉스 다이 아래의 열 블록을 갖는 광학 패키지의 단면 예시이다.
도 15c는 실시예에 따른, 포토닉스 다이 및 포토닉스 다이 아래의 복수의 열 필라(thermal pillar)들을 갖는 광학 패키지의 단면 예시이다.
도 16은 실시예에 따라 구축된 컴퓨팅 디바이스의 개략도이다.

다양한 실시예들에 따른, 고대역폭 광학 인터커넥트들을 위한 인터커넥트 아키텍처들이 본 명세서에서 설명된다. 이하의 설명에서, 예시적인 구현들의 다양한 양상들은 본 기술분야의 통상의 기술자가 그들의 연구의 내용을 본 기술분야의 다른 통상의 기술자에게 전달하기 위해 흔히 이용하는 용어들을 사용하여 설명될 것이다. 그렇지만, 본 발명이 설명된 양상들의 일부만으로 실시될 수 있다는 것이 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 설명을 위해, 예시적인 구현들에 대한 완전한 이해를 제공하기 위해 특정 번호들, 재료들 및 구성들이 기재되어 있다. 그렇지만, 본 발명이 특정 세부 사항들이 없어도 실시될 수 있다는 것이 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 다른 경우에, 예시적인 구현들을 불분명하게 하지 않기 위해 잘 알려진 피처들은 생략되거나 단순화되어 있다.

다양한 동작들이 본 발명을 이해하는 데 가장 도움이 되는 방식으로, 차례로, 다수의 개별 동작들로서 설명될 것이지만, 설명의 순서가 이러한 동작들이 반드시 순서 의존적(order dependent)임을 암시하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 상세하게는, 이러한 동작들이 제시 순서로 수행될 필요는 없다.

도 1a는 본 명세서에서 개시되는 실시예들에 대한 맥락을 제공하기 위한 광학 패키지(100)의 평면도 예시이다. 도시된 바와 같이, 패키지 기판(101)은 컴퓨트 다이(105) 및 복수의 포토닉스 다이들(110)이 배치되는 베이스(base)를 제공한다. 컴퓨트 다이(105)는 브리지(115)에 의해 포토닉스 다이(110)에 결합된다. 도시된 바와 같이, 패키지 기판(101)은 포토닉스 다이들(110)이 패키지 기판(101)의 가장자리를 오버행할 수 있게 하기 위해 H자 형상의 풋프린트를 포함한다. 도 1a에서, 통합 열 확산기(IHS)(107)가 패키지 기판(101)의 주변 둘레에 도시되어 있다. 아래에 있는 컴퓨트 다이(105) 및 포토닉스 다이(110)의 시야를 가로막지 않기 위해 IHS(107)의 레그(leg)들만이 도시되어 있다는 것이 이해되어야 한다. 도 1b에서의 단면도에 도시된 바와 같이, 광학 인터커넥트들(111) 및 커넥터들(112)은 아래로부터 V-그루브들에 의해 포토닉스 다이(110)에 부착된다. 위에서 언급된 바와 같이, V-그루브 부착의 필요성은 증가된 조립 복잡성에 이르게 한다.

그에 따라, 본 명세서에서 개시되는 실시예들은 포토닉스 다이로부터의 광학 신호를 패키지의 측면의 적소에 부착될 수 있는 광섬유 커넥터로 전송하는 매립된 광학 도파관들을 제공한다. 이에 따라, 오버행하는 다이가 필요하지 않다. 이것은 표준 패키징 프로세스 동작들이 광학 패키지를 조립하는 데 사용될 수 있게 한다. 광학 도파관은 포토닉스 다이 아래에 있는 제1 단부 및 패키지 기판의 가장자리에 있는 제2 단부를 갖는다. 광학 도파관의 제1 단부에서의 각진 표면(angled surface)은 광학 도파관을 포토닉스 다이의 하부 표면에 광학적으로 결합시키기 위해 광을 반사시킨다. 이에 따라, 광섬유를 포토닉스 다이에 광학적으로 결합시키기 위해 포토닉스 다이에 V-그루브가 필요하지 않다.

일부 실시예들에서, 광학 도파관은 패키지 기판에 매립되는 개별 도파관이다. 다른 실시예들에서, 광학 도파관은 패키지 기판의 제조의 프로세스 흐름 동안 제조될 수 있다. 매립된 광학 도파관을 제조하기 위해 다양한 패키징 아키텍처들이 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 광학 도파관은 유기 패키지 기판에 매립된다. 다른 실시예들에서, 광학 도파관은 유기 패키지 기판 위에 제공되는 유리 패치에 매립된다. 또 다른 실시예에서, 광학 도파관은 복수의 유리 층들을 포함하는 패키지 기판에 매립된다.

이제 도 2a를 참조하면, 실시예에 따른, 광학 패키지(200)의 평면도 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 광학 패키지(200)는 패키지 기판(201)을 포함한다. 패키지 기판(201)은 유기 패키지 기판일 수 있다. 패키지 기판(201)은 실질적으로 직사각형인 풋프린트를 가질 수 있다. 도 1a에서의 H자 형상의 패키지 기판(101)에 도시된 바와 같이, 포토닉스 다이들(210)이 패키지 기판(201)을 오버행할 필요가 없기 때문에 직사각형 풋프린트가 가능하다. 실시예에서, 컴퓨트 다이(205)가 또한 패키지 기판(201) 위에 제공된다. 컴퓨트 다이(205)는, 프로세서, 그래픽 프로세서, 시스템 온 칩(SoC) 등과 같은, 임의의 적합한 다이일 수 있다. 실시예에서, 포토닉스 다이(210)는 광학 신호들과 전기 신호들 사이의 변환을 가능하게 한다. 예시된 실시예에서, 4 개의 포토닉스 다이(210)가 도시되어 있지만, 임의의 수의 포토닉스 다이들(210)이 광학 패키지(200)에 포함될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

실시예에서, IHS(207)는 패키지 기판(201)의 주변을 둘러싼다. 도 2a에서의 IHS(207)는 아래에 있는 컴포넌트들을 가리지 않기 위해 덮개(lid) 없이 도시되어 있다. 그렇지만, IHS(207)의 덮개 부분이 컴퓨트 다이(205) 및 포토닉스 다이들(210)의 상부 표면들에 열적으로 결합된다는 것이 이해되어야 한다.

실시예에서, 광학 인터커넥트들(211) 및 커넥터들(212)은 패키지 기판(201)에 결합된다. 광학 인터커넥트들(211)은 일부 실시예들에서 광섬유 케이블을 포함할 수 있다. 광학 인터커넥트들(211)은 패키지 기판(201)의 가장자리 표면들에 부착된다. 아래에서 보다 자세히 예시될 것인 바와 같이, 광학 인터커넥트들(211)은 패키지 기판(201)에 매립되는 광학 도파관들(도 2a에 도시되지 않음)에 광학적으로 결합되기 위해 패키지 기판(201)에 부착된다.

이제 도 2b를 참조하면, 실시예에 따른, 광학 패키지(200)의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 광학 패키지는 패키지 기판(201) 위에 솔더 레지스트 층(202)을 갖는 패키지 기판(201)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 컴퓨트 다이(205) 및 포토닉스 다이들(210)은 인터커넥트들(236)에 의해 패키지 기판에 연결된다. 인터커넥트들(236)은, 제1 레벨 인터커넥트(first level interconnect, FLI) 아키텍처들과 같은, 임의의 적합한 인터커넥트 아키텍처일 수 있다. 실시예에서, 포토닉스 다이들(210)은 전체적으로 패키지 기판(201)의 풋프린트 내에 있다. 즉, 포토닉스 다이들(210)은 패키지 기판(201)의 가장자리 위에 어떠한 오버행도 갖지 않는다. 실시예에서, 인터커넥트들(236)은 언더필(underfill)(234)에 의해 둘러싸일 수 있다.

실시예에서, 포토닉스 다이들(210)은 매립된 브리지들(215)에 의해 컴퓨트 다이(205)에 통신 가능하게 결합된다. 브리지들(215)은 패키지 기판(201)에 매립되고, 솔더 레지스트 층(202)을 통과하는 전도성 피처들에 의해 인터커넥트들(236)에 전기적으로 결합된다. 도 2b에 도시된 바와 같이, IHS(207)는 패키지 기판(201)에 부착되고, 컴퓨트 다이(205) 및 포토닉스 다이들(210)의 상부 표면들에 열적으로 결합된다. 예를 들어, 열 계면 재료(thermal interface material, TIM)(도시되지 않음)가 컴퓨트 다이(205) 및 포토닉스 다이들(210)의 상부 표면들과 IHS(207) 사이에 제공될 수 있다.

실시예에서, 광학 도파관(230)은 패키지 기판(201)에 매립된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 매립된 컴포넌트는 다른 층에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인 컴포넌트를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 광학 도파관(230)의 하부 표면 및 측벽 표면들은 패키지 기판(201)에 의해 덮여 있다. 일부 실시예들에서, 매립된 피처는 덮이지 않은 상부 표면을 가질 수 있다. 예를 들어, 광학 도파관(230)의 상부 표면은 패키지 기판(201) 대신에 솔더 레지스트(202)에 의해 덮여 있다. 패키지 기판(201)에 의해 덮이는 상부 표면을 갖지 않음에도 불구하고, 광학 도파관(230)은 여전히 패키지 기판(201)에 매립되는 것으로 지칭될 수 있다.

실시예에서, 광학 도파관(230)은 제1 단부(231) 및 제2 단부(232)를 가질 수 있다. 제1 단부(231)는 포토닉스 다이(210) 아래에 위치할 수 있다. 즉, 제1 단부(231)는 포토닉스 다이(210) 아래에 및 포토닉스 다이(210)의 풋프린트 내에 있다. 제2 단부(232)는 패키지 기판(201)의 가장자리에 위치할 수 있다. 광학 인터커넥트(도시되지 않음)는 광학 도파관(230)에 광학적으로 결합되기 위해 패키지 기판(201)의 가장자리에 부착될 수 있다.

실시예에서, 광학 도파관(230)의 제1 단부(231)는 각진 표면을 가질 수 있다. 각진 표면은 광학 신호들이 포토닉스 다이(210)의 하부 표면에 결합될 수 있게 한다. 상세하게는, 광학 신호들이 솔더 레지스트(202)를 통과할 수 있게 하기 위해 솔더 레지스트 층(202)을 통한 광학 경로(221)가 제1 단부(231) 위에 제공될 수 있다. 실시예에서, 광학 경로(221)는 클래딩 층(223) 및 고굴절률 코어(222)를 포함할 수 있다. 실시예에서, 언더필(234)이 광학 경로(221) 위로 분배(dispense)되는 것이 방지될 수 있다. 예를 들어, 댐(dam)(235) 등은 포토닉스 다이들(210)의 하측면(underside)과 광학 경로(221) 사이에 언더필(234)이 분배되는 것을 방지할 수 있다.

실시예에서, 광학 도파관(230)은 고굴절률 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 도파관(230)은 폴리이미드, 폴리알칸, 폴리시아네이트, 디아조벤조퀴논, 금속 중심(metal-centered)(예를 들면, Fe, Al, Cu 등) 덴드라이트 중합체, 고밀도 폴리카보네이트, 폴리티펜, 폴리티아디아졸, 또는 폴리술폰을 포함할 수 있다. 실시예에서, 광학 도파관(230)은 패키지 기판(201)과 직접 접촉한다. 즉, 일부 실시예들에서, 광학 도파관(230) 위에는 클래딩 층이 없다. 그렇지만, 다른 실시예들에서, 광학 도파관(230)과 패키지 기판(201) 사이에 클래딩 층(도시되지 않음)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 전송 효율을 개선시키기 위해 은 클래딩 층(silver cladding layer) 등이 사용될 수 있다.

이제 도 2c를 참조하면, 추가적인 실시예에 따른, 광학 패키지(200)의 단면 예시가 도시되어 있다. 광학 패키지(200)는, 다양한 렌즈들(237, 238, 213)의 추가를 제외하고는, 도 2b에서의 광학 패키지(200)와 실질적으로 유사할 수 있다. 포토닉스 다이(210)와 광학 경로(221) 사이의 신호 전송의 효율을 개선시키기 위해 광학 경로(221) 위에 렌즈(237)가 제공될 수 있다. 추가적으로, 렌즈들(238 및 213)을 갖는 커넥터(247)는 광학 도파관(230)의 제2 단부(232)와 (광 섬유 케이블과 같은) 광학 인터커넥트(211) 사이의 광학적 결합을 개선시키기 위해 사용될 수 있다.

이제 도 2d를 참조하면, 추가적인 실시예에 따른, 광학 패키지(200)의 단면 예시가 도시되어 있다. 도 2d에서의 광학 패키지(200)는, 패키지 기판(201)에 매립되는 개별 광학 도파관(240)이 있다는 점을 제외하고는, 도 2b에서의 광학 패키지(200)와 실질적으로 유사할 수 있다. 광학 도파관(230)이 광학 패키지(200)의 조립 동안 제조될 수 있는 반면, 광학 도파관(240)은 픽 앤 플레이스(pick and place) 프로세스를 사용하여 패키지 기판(201)에 삽입되는 개별 광학 도파관일 수 있다. 광학 도파관(240)은 개선된 광학 투과율(optical transmission)을 갖도록 제조될 수 있다. 예를 들어, 광학 도파관(240)은 클래딩(242) 및 코어(241)를 포함할 수 있다. 추가적으로, 광학 경로(221)와 광학 도파관(240) 사이의 전송 효율을 개선시키기 위해 미러(mirror)(243)가 제1 단부(231)에 제공될 수 있다. 미러(243)는 또한 픽 앤 플레이스 프로세스로 패키지 기판(201)에 삽입될 수 있다. 일부 실시예들에서, 단일 픽 앤 플레이스 프로세스만이 필요하도록, 미러(243)가 광학 도파관(240)과 통합될 수 있다.

이제 도 3a 내지 도 3h를 참조하면, 실시예에 따른, 광학 패키지를 조립하기 위한 프로세스를 묘사하는 일련의 단면 예시들이 도시되어 있다. 도 3a 내지 도 3h에서의 조립은 도 2b에서의 광학 패키지(200)와 실질적으로 유사한 광학 패키지의 형성을 결과할 수 있다.

이제 도 3a를 참조하면, 실시예에 따른, 패키지 기판(301)의 단면 예시가 도시되어 있다. 패키지 기판(301)은 복수의 적층된(laminated) 유기 층들을 포함할 수 있다. 패키지 기판(301) 내의 전도성 배선은 명확성을 위해 생략되어 있다. 그렇지만, 패키지 기판(301)의 상부 표면과 패키지 기판(301)의 하부 표면 사이에 전기적 결합을 제공하기 위해 전도성 배선(예를 들면, 트레이스들, 비아들, 패드들 등)이 패키지 기판(301) 내에 제공될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

실시예에서, 브리지들(315)은 패키지 기판(301)에 매립될 수 있다. 브리지들(315)은 후속 프로세싱 동작들에서 컴퓨트 다이를 포토닉스 다이들에 전기적으로 결합시키는 데 사용될 고밀도 배선을 가능하게 할 수 있다. 특정 실시예에서, 브리지들(315)은 실리콘 브리지들이고 그 상에 미세 라인/간격 전도성 배선이 제공된다. 비아들(351)은 패키지 기판(301)의 상부 표면과 브리지들(315) 사이의 전기적 연결을 제공할 수 있다.

이제 도 3b를 참조하면, 실시예에 따른, 트렌치들(352)이 패키지 기판의 상부 표면에 형성된 후의 패키지 기판(301)의 단면 예시가 도시되어 있다. 트렌치들(352)은 패키지 기판(301)의 가장자리까지 연장될 수 있다. 실시예에서, 트렌치들(352)은, CO₂ 레이저 드릴링 프로세스와 같은, 레이저 드릴링 프로세스로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 트렌치(352) 표면들을 세정하기 위해 건식 에칭이 행해진다. 예를 들어, 건식 에칭 프로세스에서 사용되는 플루오르계 가스는 광 산란을 최소화하는 평탄한 표면을 제공하기에 충분할 수 있다. 예를 들어, 트렌치들(352)의 표면들은 약 70nm RMS 이하인 표면 거칠기를 가질 수 있다.

실시예에서, 트렌치(352)는 테이퍼링된 단부(tapered end)(353)를 포함할 수 있다. 테이퍼링된 단부(353)는 약 45°의 각도를 가질 수 있다. 따라서 테이퍼링된 단부(353)는 광학 신호들을 후속 프로세싱 동작에서 제공되는 위에 있는 포토닉스 다이에 결합시키기 위해 채널(352)의 방향에 수직인 광을 반사시키는 데 사용될 수 있다.

이제 도 3c를 참조하면, 실시예에 따른, 광학 도파관(330)이 트렌치(352)에 형성된 후의 패키지 기판(301)의 단면 예시가 도시되어 있다. 광학 도파관(330)은 고굴절률 재료를 포함할 수 있다. 고굴절률 재료는 폴리이미드, 폴리알칸, 폴리시아네이트, 디아조벤조퀴논, 금속 중심(예를 들면, 철, 알루미늄, 구리 등) 덴드라이트 중합체, 고밀도 폴리카보네이트, 폴리티펜, 폴리티아디아졸 또는 폴리술폰과 같은, 그러나 이에 제한되지는 않는, 트렌치(352)에 채워질 수 있는 페이스트 인쇄 가능(paste printable) 에폭시 수지일 수 있다.

예시된 실시예에서, 광학 도파관(330)은 패키지 기판(301)과 직접 접촉하고 있다. 그러한 실시예들은 트렌치(352)에 평탄한 표면들(예를 들면, 70nm RMS 이하)을 형성하는 능력에 의해 가능하게 된다. 그렇지만, 일부 실시예들에서, 개선된 효율을 제공하기 위해 (은과 같은) 얇은 클래딩 층이 트렌치(352)의 표면들 위에 형성될 수 있다. 예를 들어, 광학 도파관(330)을 형성하기 위해 에폭시 수지의 퇴적 이전에 침지 은 도금(immersion silver plating) 프로세스가 사용될 수 있다. 그러한 실시예들은 광범위한 파장들에 걸쳐 내부 전반사(total internal reflectance)를 가능하게 할 수 있으며, 이는 매우 낮은 감쇠를 결과한다. 광학 도파관(330)의 퇴적 후에, 트렌치(352) 외부의 과잉 수지(excess resin)를 제거하기 위해 패키지 기판(301)의 표면이 폴리싱(polish)된다. 실시예에서, 광학 도파관(330)은 제1 단부(331) 및 제2 단부(332)를 포함한다. 제1 단부(331)는 테이퍼링된 표면(353)에 접하고, 제2 단부(332)는 패키지 기판(301)의 가장자리에 있다.

이제 도 3d를 참조하면, 실시예에 따른, 솔더 레지스트 층(302)이 패키지 기판(301)의 상부 표면 위에 제공된 후의 패키지 기판(301)의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 광학 경로들(321)은 솔더 레지스트 층(302)을 통해 제공된다. 광학 경로들(321)은 레이저 드릴링 프로세스로 형성될 수 있다. 실시예에서, 광학 경로들(321)은 광학 도파관들(330)의 제1 단부(331) 위에 제공된다.

이제 도 3e를 참조하면, 실시예에 따른, 광학 경로들(321)이 채워진 후의 패키지 기판(301)의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 광학 경로들(321)은 클래딩(323) 및 코어(322)로 채워진다. 클래딩(323)은 낮은 거칠기(예를 들면, 70nm RMS 이하)를 보장하고 광 산란을 감소시키며 낮은 광학 신호 손실들을 가능하게 한다. 일 실시예에서, 클래딩(323) 및 코어(322) 재료들은 저밀도 버전들의 폴리이미드들, 폴리알칸들, 폴리시아네이트들, 폴리아크릴레이트들, 폴리실록산들, 및, 구리, 은, 금 및 알루미늄과 같은, 얇은 금속 층들을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 추가적으로, 폴리퍼플루오로카본 중합체들이 클래딩(323)으로서 사용될 수 있다.

이제 도 3f를 참조하면, 실시예에 따른, 브리지(315) 인터커넥트들이 형성된 후의 패키지 기판(301)의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 인터커넥트들은 솔더 레지스트 층(302)을 통한 비아(354) 및 솔더 레지스트 층(302) 위의 패드(353)를 포함할 수 있다. 실시예에서, 광학 경로들(321)은 브리지(315) 인터커넥트들의 형성 동안 마스크 층(도시되지 않음)에 의해 보호된다.

이제 도 3g를 참조하면, 실시예에 따른, 컴퓨트 다이(305) 및 포토닉스 다이들(310)이 패키지 기판(301)에 부착된 후의 패키지 기판(301)의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 컴퓨트 다이(305) 및 포토닉스 다이들(310)은 FLI들(336)에 의해 부착된다. 실시예에서, 언더필(334)은 인터커넥트들(336) 둘레에 분배된다. 댐 등은 광학 경로들(321) 위로의 언더필(334)의 유동을 방지할 수 있다. 이에 따라, 패키지 기판(301)의 가장자리로부터 포토닉스 다이(310)의 하부 표면까지의 광학 경로가 제공된다.

도시된 바와 같이, 포토닉스 다이들(310)은 전체적으로 아래에 있는 패키지 기판(301)의 풋프린트 내에 있다. 즉, 포토닉스 다이들(310)은 패키지 기판(301)의 가장자리 위에 어떠한 오버행도 포함하지 않는다. 실시예에서, 광학 도파관(330)의 제1 단부(331)가 포토닉스 다이들(310) 아래에(및 포토닉스 다이들(310)의 풋프린트 내에) 있도록 포토닉스 다이들(310)이 위치될 수 있다. 이에 따라, 광학 경로들(321)은 광학 도파관(330)으로부터 포토닉스 다이들(310)의 하부 표면까지의 수직 경로를 제공한다. 이에 따라, 포토닉스 다이들(310)은 V-그루브 연결을 필요로 하지 않는다.

이제 도 3h를 참조하면, 실시예에 따른, IHS(307)가 패키지 기판(301)에 부착된 후의 패키지 기판(301)의 단면 예시가 도시되어 있다. 일부 실시예들에서, IHS(307)는 TIM(도시되지 않음)에 의해 컴퓨트 다이(305) 및 포토닉스 다이들(310)에 열적으로 결합될 수 있다. 실시예에서, 광학 엔진(도시되지 않음)이 이어서 패키지 기판(301)의 측면으로부터 광학 커넥터를 사용하여 광학 도파관(330)의 제2 단부(332)에 결합될 수 있다.

이제 도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 실시예에 따른, 도 2c에서의 광학 패키지(200)와 유사한 광학 패키지를 형성하기 위한 동작들의 단면 예시들이 도시되어 있다. 도 4a 이전의 광학 패키지의 프로세싱은 도 3a 내지 도 3f에 예시된 프로세싱 동작들과 실질적으로 유사하다.

이제 도 4a를 참조하면, 실시예에 따른, 패키지 기판(401)의 단면 예시가 도시되어 있다. 패키지 기판(401)은 패드(451), 비아(452) 및 패드(453)에 의해 솔더 레지스트 층(402)의 상부 표면에 결합되는 매립된 브리지들(415)을 포함할 수 있다. 실시예에서, 제1 단부(431) 및 제2 단부(432)를 갖는 매립된 광학 도파관들(430)이 패키지 기판(401)에 제공된다. 광학 도파관(430)의 제1 단부(431) 위에 광학 경로(421)가 제공된다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 각각의 광학 도파관(430)의 광학 경로(421) 위에 렌즈(437)가 제공될 수 있다. 렌즈(437)는 픽 앤 플레이스 프로세스로 배치될 수 있다. 광학 경로(421) 위의 렌즈(437)의 사용은 광학 도파관(430)의 제1 단부 위에 후속적으로 배치될 포토닉스 다이와의 광학적 결합을 개선시킬 수 있다.

이제 도 4b를 참조하면, 실시예에 따른, 컴퓨트 다이(405), 포토닉스 다이들(410) 및 IHS(407)가 패키지 기판(401)에 부착된 후의 패키지 기판(401)의 단면 예시가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 컴퓨트 다이(405) 및 포토닉스 다이들(410)은 FLI(436)에 의해 패드들(453)에 부착될 수 있다. FLI들(436)은 언더필(434)에 의해 둘러싸일 수 있다. 댐(도시되지 않음) 등에 의해 언더필(434)이 렌즈들(437) 위로 유동하는 것이 차단될 수 있다. 이에 따라, 패키지 기판(401)의 가장자리로부터 포토닉스 다이(410)의 하부 표면까지의 광학 경로가 제공된다.

이제 도 4c를 참조하면, 실시예에 따른, 커넥터(440)가 광학 도파관(430)의 제2 단부(432) 위의 패키지 기판(401)의 가장자리에 부착된 후의 패키지 기판(401)의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 커넥터(440)는 광학 도파관(430)의 제2 단부(432) 바로 위의 렌즈(438)를 포함할 수 있다. 광섬유 케이블과 같은, 광학 인터커넥트(411)에 인접하게 제2 렌즈(413)가 제공될 수 있다. 이에 따라, 광학 도파관(430) 내로의 광학 전송 효율이 개선된다.

이제 도 5a 내지 도 5d를 참조하면, 실시예에 따른, 개별 매립된 광학 도파관들을 갖는 광학 패키지를 형성하기 위한 프로세스를 묘사하는 일련의 단면 예시들이 도시되어 있다. 도 5d에서의 결과적인 광학 패키지는 도 2d에서의 광학 패키지(200)와 실질적으로 유사할 수 있다.

이제 도 5a를 참조하면, 실시예에 따른, 패키지 기판(501)의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 패키지 기판(501)은 패키지 기판(501)에 매립되는 브리지들(515)을 포함한다. 비아들(551)은 브리지들(515)로부터 패키지 기판(501)의 상부 표면으로의 전기적 연결을 제공한다. 실시예에서, 트렌치들(552)은 패키지 기판(501)의 상부 표면 내에 형성된다. 트렌치들(552) 각각은 패키지 기판(501)의 가장자리까지 연장된다. 실시예에서, 트렌치들(552)은 그 길이에 걸쳐 균일한 깊이를 포함할 수 있다. 즉, 위에서 설명된 실시예들과 유사한 테이퍼링된 단부가 없을 수 있다. 그렇지만, 다른 실시예들에서, 트렌치(552)의 테이퍼링된 단부가 포함될 수 있다.

이제 도 5b를 참조하면, 실시예에 따른, 개별 광학 도파관들(540)의 설치 및 광학 경로들(521)을 갖는 솔더 레지스트 층(502)이 형성된 후의 패키지 기판(501)의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 개별 광학 도파관들(540)은 픽 앤 플레이스 툴 등으로 트렌치들(552)에 삽입될 수 있다. 광학 도파관들(540)은 개별 컴포넌트들이기 때문에, 이들은 향상된 광학 전송 효율을 제공하도록 최적화될 수 있다. 예를 들어, 개별 광학 도파관들(540)은 클래딩(542) 및 코어(541)를 포함할 수 있다. 실시예에서, 제1 단부(531)는 테이퍼링되고 미러(543)에 인접할 수 있다. 미러(543)는 또한 트렌치(552)에 픽 앤 플레이스(pick and place)되는 개별 컴포넌트일 수 있다. 다른 실시예들에서, 미러(543)는 개별 광학 도파관(540)의 일부로서 형성될 수 있다. 개별 광학 도파관(540)의 제2 단부(532)는 패키지 기판(501)의 가장자리에 있을 수 있다. 픽 앤 플레이스 프로세스가 사용되기 때문에, 고굴절률 재료의 페이스트 인쇄(paste printing) 및 폴리싱이 생략될 수 있으며, 이는 프로세싱 동작들을 단순화시킨다. 실시예에서, 광학 경로(521)는 개별 광학 도파관(540)의 제1 단부(531) 위의 솔더 레지스트 층(502)을 통해 제공될 수 있다. 위에서 설명된 실시예들과 유사하게, 광학 경로(521)는 클래딩 및 코어를 포함할 수 있다.

이제 도 5c를 참조하면, 실시예에 따른, 컴퓨트 다이(505) 및 포토닉스 다이들(510)이 패키지 기판(501)에 부착된 후의 패키지 기판(501)의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 컴퓨트 다이(505) 및 포토닉스 다이들(510)은 언더필(534)에 의해 둘러싸인 FLI들(536)로 부착될 수 있다. 댐(도시되지 않음) 등에 의해 언더필(534)이 광학 경로(521) 위로 유동하는 것이 방지될 수 있다. 도시된 바와 같이, 개별 광학 도파관(540)의 제1 단부(531)는 포토닉스 다이(510) 아래에(및 포토닉스 다이(510)의 풋프린트 내에) 있다. 이에 따라, 패키지 기판(501)의 가장자리로부터 포토닉스 다이(510)의 하부 표면까지의 광학 경로가 제공된다.

이제 도 5d를 참조하면, 실시예에 따른, IHS(507)가 패키지 기판(501)에 부착된 후의 패키지 기판(501)의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, IHS(507)는 TIM(도시되지 않음)에 의해 컴퓨트 다이(505) 및 포토닉스 다이들(510)에 열적으로 결합될 수 있다. 도 5a 내지 도 5d는 (도 4a 내지 도 4c에 도시된 실시예와 유사하게) 추가적인 렌즈들에 의존하지 않는 프로세스를 예시하지만, 도 5a 내지 도 5d와 관련하여 설명되는 실시예들에서 효율을 개선시키기 위해 유사한 렌즈들이 선택적으로 포함될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

위에서 설명된 실시예들에서, 광학 도파관은 유기 패키지 기판에 매립된다. 유기 기판들이 뒤틀림 또는 다른 변형에 취약할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이에 따라, 광학 경로들과 포토닉스 다이의 정렬이 원하는 만큼 정확하지 않을 수 있다. 그에 따라, 본 명세서에서 개시되는 추가적인 실시예들은 개선된 정렬을 제공하기 위해 보다 치수적으로 안정된(dimensionally stable) 기판들의 사용을 포함한다. 실시예에서, 광학 도파관은 유리 재료에 매립된다. 특정 실시예에서, 광학 도파관은 유기 패키지 기판에 결합되는 유리 패치에 제공되거나, 광학 도파관은 복수의 적층된 유리 층들로 구성되는 패키지 기판에 제공된다.

이제 도 6a 내지 도 8f를 참조하면, 유리 패치를 활용하는 광학 패키지들을 묘사하는 일련의 예시들이 도시되어 있다. 유리 패치의 사용은 종래의 유기 패키지 기판들 위에 배선이 제공되는 것을 여전히 가능하게 하면서 치수 안정성(dimensional stability)을 제공한다. 이에 따라, 유리 기판에 의해 제공되는 치수 안정성을 여전히 가능하게 하면서, 제조의 복잡성이 단순화된다.

이제 도 6a를 참조하면, 추가적인 실시예에 따른, 광학 패키지(600)의 평면도 예시가 도시되어 있다. 광학 패키지(600)는 패키지 기판(601)을 포함한다. 패키지 기판(601)은 전통적인 유기 패키지 기판(601)일 수 있다. 유리 패치(660)가 패키지 기판(601) 위에 제공된다. 실시예에서, 컴퓨트 다이(605) 및 포토닉스 다이들(610)이 유리 패치(660)에 부착된다. 실시예에서, IHS(607)는 유리 패치(660)에 부착되고 컴퓨트 다이(605) 및 포토닉스 다이(610)를 둘러싼다. IHS(607)의 덮개 부분은 아래에 있는 피처들을 가리지 않기 위해 생략되어 있다.

실시예에서, 광학 인터커넥트들(611) 및 커넥터들(612)은 유리 패치(660)의 가장자리에 결합된다. 광학 인터커넥트들(611)은 포토닉스 다이들(610)에 대한 광학적 결합을 제공하는 매립된 광학 도파관들(도 6a에서 보이지 않음) 위에 부착된다.

이제 도 6b를 참조하면, 실시예에 따른, 광학 패키지(600)의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 광학 패키지(600)는 패키지 기판(601)을 포함한다. 패키지 기판(601)은 코어(604)를 갖는 유기 패키지 기판(601)일 수 있다. 그러나, 일부 실시예들에서, 패키지 기판(601)은 코어가 없을(coreless) 수 있다. 본 명세서에서 개시되는 실시예들을 모호하게 하지 않기 위해 패키지 기판(601) 및 코어(604)에서의 전도성 배선이 생략된다. 그렇지만, 패키지 기판(601)이, 패드들, 트레이스들, 비아들 등과 같은, 전도성 피처들을 포함한다는 것이 이해되어야 한다.

패키지 기판(601)은 인터커넥트들(666)에 의해 유리 패치(660)에 전기적으로 결합될 수 있다. 실시예에서, 인터커넥트들(666)은 솔더 레지스트(664)를 통한 비아들에 의해 유리 관통 비아(through glass via, TGV)들(665)에 결합될 수 있다. TGV들(665)은 유리 기판(661)의 하부 측면으로부터 유리 기판(661)의 상부 측면으로의 전기적 연결을 제공한다. 예시된 실시예에서, TGV들(665)은 실질적으로 수직인 측벽들을 갖는 것으로 도시되어 있다. 그렇지만, 일부 실시예들에서, TGV들(665)이 모래시계 모양의 형상을 형성하기 위해 테이퍼링된 측벽들을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 실시예에서, TGV들(665)의 상부 측면은 빌드업 층(buildup layer)(662) 및 솔더 레지스트 층(663)을 통한 배선에 의해 컴퓨트 다이(605)에 전기적으로 결합될 수 있다. FLI들(636)은 컴퓨트 다이(605)와 TGV들(665) 사이의 연결의 일 부분을 제공할 수 있다. 실시예에서, FLI들(636)은 언더필(634)에 의해 둘러싸일 수 있다.

실시예에서, 컴퓨트 다이(605)는 유리 기판(661)에 매립되는 브리지들(615)에 의해 포토닉스 다이들(610)에 통신 가능하게 결합될 수 있다. 브리지들(615)은, 예를 들어, 실리콘일 수 있다. 브리지들(615)은 포토닉스 다이들(610)과 컴퓨트 다이(605) 사이의 전기 신호들의 고밀도 배선을 가능하게 한다. 실시예에서, 비아들, 패드들, 트레이스들 등은 빌드업 층(662) 및 솔더 레지스트 층(663)을 통한 전기 배선을 제공할 수 있다.

실시예에서, 포토닉스 다이들(610)은 전체적으로 유리 패치(660)의 풋프린트 내에 있을 수 있다. 즉, 포토닉스 다이들(610)은 유리 패치(660)의 가장자리를 오버행하지 않을 수 있다. 추가적으로, 포토닉스 다이들(610)은 매립된 광학 도파관(630)의 제1 단부(631) 위에 배치될 수 있다. 빌드업 층(662) 및 솔더 레지스트 층(663)을 통한 광학 경로(621)는 광학 도파관(630)과 포토닉스 다이들(610) 사이의 광학적 결합을 제공할 수 있다. 실시예에서, 광학 경로(621)는 광학 전송 효율을 개선시키기 위해 클래딩(623) 및 코어(622)를 포함할 수 있다.

실시예에서, 광학 도파관들(630) 각각은 포토닉스 다이들(610) 중 하나의 포토닉스 다이 아래에(및 하나의 포토닉스 다이의 풋프린트 내에) 있는 제1 단부(631) 및 유리 기판(661)의 가장자리에 있는 제2 단부(632)를 갖는다. 광학 도파관(630)의 제1 단부(631)는 위쪽에 위치된 포토닉스 다이(610)로의/로부터의 광학 신호들을 반사시키기 위해 테이퍼링될 수 있다. 예를 들어, 테이퍼링된 제1 단부(631)는 약 45°의 각도를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 광학 도파관(630)은, 폴리이미드, 폴리알칸, 폴리시아네이트, 디아조벤조퀴논, 금속 중심(예를 들면, 철, 알루미늄, 구리 등) 덴드라이트 중합체, 고밀도 폴리카보네이트, 폴리티펜, 폴리티아디아졸 또는 폴리술폰과 같은, 그러나 이에 제한되지는 않는, 고굴절률 재료일 수 있다. 예시된 실시예에서, 광학 도파관(630)은 유리 기판(661)과 직접 접촉하고 있다. 다른 실시예들에서, 유리 기판(661)과 광학 도파관(630) 사이에 클래딩 층(예를 들면, 은)이 제공될 수 있다.

실시예에서, 광학 도파관(630)은 유리 기판(661)에 매립되는 것으로 간주된다. 즉, 유리 기판(661)은 광학 도파관(630)의 하부 표면 및 측벽 표면들(제2 단부(632)를 제외함)을 둘러쌀 수 있다. 광학 도파관(630)의 상부 표면은 유전체 빌드업 층(662) 및/또는 솔더 레지스트 층(663)에 의해 적어도 부분적으로 덮일 수 있다.

예시된 실시예에서, 광학 경로(621)로부터 포토닉스 다이(610)로의 광학적 결합은 공기를 통해 제공된다. 거리가 작기 때문에, 광학적 손실들이 최소이다. 그렇지만, 일부 실시예들에서, 도 2c에 도시된 실시예와 유사하게, 광학 경로(621) 위에 렌즈가 제공될 수 있다. 도 2c에서의 실시예와 유사하게, 렌즈를 갖는 커넥터가 또한 광학 도파관(630)의 제2 단부(632)에 제공될 수 있다. 실시예에서, 언더필(634)이 광학 경로(621) 위로 확산되는 것을 방지하기 위해 댐(도시되지 않음)이 사용될 수 있다. 실시예에서, 도 2d에서의 실시예와 유사하게, 광학 도파관(630)이 또한 개별 광학 도파관으로 대체될 수 있다.

이제 도 6c를 참조하면, 추가적인 실시예에 따른 유리 패치(660)의 단면 예시가 도시되어 있다. 도 6b에 도시된 실시예와 유사하게, 유리 패치(660)는 유기 패키지 기판(도시되지 않음)에 결합될 수 있다. 게다가, 도 6c에서의 유리 패치(660)는, 포토닉스 다이들(610)과 컴퓨트 다이(605) 사이의 인터커넥트 방식을 제외하고는, 도 6b에서의 유리 패치(660)와 실질적으로 유사할 수 있다. 매립된 브리지 아키텍처들을 사용하는 대신에, 도 6c에서의 실시예는 고밀도 배선 스택(667)을 활용한다. 유리 기판(661)의 사용으로 인해, 리소그래피적으로 규정된(lithographically defined) 비아들 및/또는 제로 오정렬 비아(zero misalignment via) 아키텍처들과 같은, 다양한 패터닝 동작들을 사용하여 고밀도 배선을 제공하는 것이 가능하다. 상세하게는, 일부 실시예들에서, 고밀도 배선 스택(667)에서의 비아들이 리소그래피적으로 규정된 배선 아키텍처들에 전형적인 바와 같은 실질적으로 수직인 측벽들을 갖는다는 점에 유의한다. 특정 실시예에서, 전기적 피처들(668)은 포토닉스 다이(610)와 컴퓨트 다이(605) 사이의 배선을 제공한다.

이제 도 7a 내지 도 7i를 참조하면, 실시예에 따른, 도 6b에서의 유리 패치(660)와 유사한 유리 패치를 형성하기 위한 프로세스를 묘사하는 일련의 단면 예시들이 도시되어 있다. 이제 도 7a를 참조하면, 실시예에 따른, 유리 기판(761)의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 유리 기판(761)은 약 300μm 내지 약 600μm의 두께를 가질 수 있다. 단일 유닛으로서 예시되어 있지만, 다수의 유닛들을 갖는 패널이 실질적으로 평행하게 형성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

TGV들(765)은 유리 기판(761)의 전체 두께에 통해 제공될 수 있다. 도 7a에 도시된 바와 같이, TGV들(765)은 모래시계 형상의 프로파일 또는 수직 프로파일을 갖는 측벽들을 가질 수 있다. TGV들(765)은 레이저 드릴링 프로세스 또는 에칭 프로세스로 형성될 수 있고, 후속하여 표준 도금 프로세스를 사용하여 (예를 들면, 구리로) 채워진다. 과잉 구리는 폴리싱 프로세스로 제거될 수 있다. 실시예에서, 패드들(771)은 표준 SAP(semi-additive process)를 사용하여 유리 기판(761)의 상부 표면 상에서 TGV들(765) 위에 제공된다.

이제 도 7b를 참조하면, 실시예에 따른, 브리지들(715)이 매립되고 광학 도파관(730)이 형성된 후의 유리 기판(761)의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 브리지들(715)을 위한 캐비티들은 레이저 및/또는 에칭 프로세스로 형성되고, 브리지들(715)은 캐비티들에 세팅(set)된다. 실시예에서, 광학 도파관들(730)을 위한 트렌치들은 레이저 드릴링, 건식 에칭 및/또는 습식 에칭 프로세스를 사용하여 형성될 수 있다. 광학 도파관들(730)을 위한 트렌치들을 형성하는 프로세스는 경사진(sloped) 제1 단부(731)의 형성을 결과할 수 있다. 경사진 제1 단부(731)는 위로부터의 광학 신호들이 광학 도파관(730)의 제2 단부(732) 밖으로 라우팅될 수 있게 하기 위해 약 45°일 수 있다. 대안적인 실시예에서, 각진 표면을 갖는 미러가 광학 도파관(730)의 제1 단부(731)에 배치될 수 있다. 실시예에서, 광학 도파관(730)을 위한 채널을 형성하는 데 사용되는 프로세싱은 광학 산란을 최소화하고 전송 효율을 개선시키는 평탄한 표면들(예를 들면, 약 70nm RMS 이하)을 결과할 수 있다.

실시예에서, 광학 도파관(730)은, 폴리이미드, 폴리알칸, 폴리시아네이트, 디아조벤조퀴논, 금속 중심(예를 들면, 철, 알루미늄, 구리 등) 덴드라이트 중합체, 고밀도 폴리카보네이트, 폴리티펜, 폴리티아디아졸 또는 폴리술폰과 같은, 그러나 이에 제한되지는 않는, 페이스트 인쇄 가능 고굴절률 에폭시 수지로 형성될 수 있다. 실시예에서, 광학 도파관(730)은 유리 기판(761)과 직접 접촉한다. 그렇지만, 다른 실시예들에서, 넓은 범위의 파장들에 걸쳐 내부 전반사를 가능하게 하는 것 - 이는 매우 낮은 감쇠를 결과함 - 에 의해 효율을 더욱 개선시키기 위해, 광학 도파관(730)과 유리 기판(761) 사이에 클래딩 층(예를 들면, 은)이 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 유리 기판(761)의 상부 표면으로부터 과잉 수지를 제거하기 위해 폴리싱 프로세스가 필요할 수 있다. 그러한 경우에, 패드들(771)은 폴리싱 프로세스 후에 형성될 수 있다. 추가적으로, 내장된(in-built) 광학 도파관(730)이 도 7b에 설명되어 있지만, 미리 제조된(prefabricated) 광학 도파관(730)이 또한 유리 기판(761)에 형성되는 트렌치에 삽입될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 그러한 실시예들은 훨씬 더 높은 효율들이 얻어질 수 있게 할 수 있다.

이제 도 7c를 참조하면, 실시예에 따른, 빌드업 층(762)이 유리 기판(761) 위에 배치되고 패터닝된 후의 유리 기판(761)의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 빌드업 층(762)은 원하는 속성들(예를 들면, 낮은 손실, 낮은 유전 상수 등)을 갖는 임의의 전형적인 빌드업 재료일 수 있다. 빌드업 층(762)은 적층(lamination) 프로세스 등으로 유리 기판(761) 위에 배치될 수 있다. 실시예에서, 빌드업 층(762)은 레이저 드릴링 프로세스로 패터닝된다. 레이저 드릴링 프로세스는 패드들(771)에 대한 보다 큰 비아들을 형성하기 위한 제1 레이저(예를 들면, CO₂ 레이저) 및 브리지(715)의 패드들에 대한 보다 작은 비아들을 형성하기 위한 제2 레이어(예를 들면, UV 레이저)를 포함할 수 있다. 광학 경로들(721)이 또한 광학 도파관(730)의 제1 단부(731) 위에 드릴링될 수 있다. 실질적으로 수직인 것으로 도시되어 있지만, 레이저 드릴링된 개구부들에서 통상적인 바와 같이, 광학 경로들(721)의 측벽들이 테이퍼링될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

이제 도 7d를 참조하면, 실시예에 따른, 비아 개구부들이 전도성 재료로 채워진 후의 유리 기판(761)의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 전도성 비아들(772) 및 패드들(773)은 전형적인 도금 프로세스들로 형성될 수 있다. 예를 들어, 패드들(773)을 규정하기 위한 도금 및 패터닝에 뒤이어 시드 층이 형성될 수 있다. 플래시 에칭(flash etch)은 이어서 시드 층의 잔류 부분들을 제거할 수 있다. 실시예에서, 광학 경로들(721)은 비아들(772) 및 패드들(773)의 형성 동안 마스크 층에 의해 덮일 수 있다. 대안적으로, 광학 경로들(721)은 비아들(772) 및 패드들(773)의 형성 후에 드릴링될 수 있다.

이제 도 7e를 참조하면, 실시예에 따른, 솔더 레지스트 층(763)이 빌드업 층(762) 위에 형성된 후의 유리 기판(761)의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 비아들(774) 및 패드들(775)을 형성하기 위해, 솔더 레지스트 층(763)이 패터닝되고 전도성 재료로 도금될 수 있다. 패터닝 및 도금 프로세스들은 전자 패키징 응용 분야들에서 사용되는 표준 프로세스들일 수 있다.

실시예에서, 비아들(774) 및 패드들(775)의 형성 후에, 솔더 레지스트 층(763)을 통해 광학 경로(721)가 형성될 수 있다. 예시된 실시예에서, 광학 경로(721)는 서로 완벽하게 정렬되는 빌드업 층(762)과 솔더 레지스트 층(763)에 개구부들을 갖는 것으로 도시되어 있다. 그렇지만, 상이한 층들에 있는 광학 경로(721)의 부분들 사이에 약간의 오정렬이 있을 수 있다. 추가적으로, 빌드업 층(762)과 솔더 레지스트 층(763) 각각에서의 광학 경로(721)의 측벽들은, 레이저 드릴링된 구멍들에서 통상적인, 테이퍼링된 측벽들을 가질 수 있다.

이제 도 7f를 참조하면, 실시예에 따른, 광학 경로(721)가 채워진 후의 유리 기판의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 광학 경로(721)는 디스펜서(dispenser)를 사용하여 수지로 채워진다. 수지는 무기 필러(inorganic filler)를 갖는 임의의 전통적인 에폭시 수지일 수 있다. 채워진 수지는 후속하여 드릴링되고, 클래딩(723) 및 코어(722)로 채워지며, 경화되고 폴리싱된다. 클래딩(723)은 광 산란을 최소화하는 낮은 거칠기(예를 들면, 약 70nm RMS 이하)를 보장한다. 저밀도 버전들의 폴리이미드들, 폴리알칸들, 폴리시아네이트들, 폴리아크릴레이트들, 폴리실록산들, 및, 구리, 은, 금 및 알루미늄과 같은, 얇은 금속 층들과 같은, 그러나 이에 제한되지는 않는, 표준 클래딩(723) 및 코어(722) 재료들이 사용될 수 있다. 추가적으로, 폴리퍼플루오로카본 중합체들이 클래딩(723)으로서 사용될 수 있다.

이제 도 7g를 참조하면, 실시예에 따른, 컴퓨트 다이(705) 및 포토닉스 다이들(710)이 부착된 후의 유리 기판(761)의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 컴퓨트 다이(705) 및 포토닉스 다이들(710)은 FLI들(736)을 사용하여 부착될 수 있다. 실시예에서, FLI들(736)은 언더필(734)에 의해 둘러싸인다. 댐(도시되지 않음) 등에 의해 언더필(734)이 광학 경로(721) 위로 유동하는 것이 방지될 수 있다. 포토닉스 다이들(710)은 매립된 브리지들(715) 및 빌드업 층(762) 및 솔더 레지스트 층(763)에서의 위에 있는 전도성 피처들에 의해 컴퓨트 다이(705)에 통신 가능하게 결합될 수 있다.

도 7g에 도시된 바와 같이, 포토닉스 다이들(710)은 전체적으로 유리 기판(761)의 풋프린트 내에 있다. 즉, 유리 기판(761)의 가장자리를 넘어 연장되어 오버행하는 포토닉스 다이들(710)의 부분이 없다. 그 대신에, 포토닉스 다이들(710)로부터 유리 기판(761)의 가장자리로의 광학적 결합이 광학 경로들(721) 및 광학 도파관들(730)에 의해 제공된다.

이제 도 7h를 참조하면, 실시예에 따른, 후면 프로세싱(backside processing)이 수행된 후의 유리 기판(761)의 단면 예시가 도시되어 있다. 일 실시예에서, 유리 기판(761)의 후면 표면을 노출시키기 위해 이 구조체가 뒤집혀 캐리어(도시되지 않음) 상에 놓일 수 있다. 솔더 레지스트 층(764)은 유리 기판(761)의 하부 표면 위에 제공된다. 비아들(776) 및 패드들(777)이 이어서 솔더 레지스트 층(764)을 통해 및 솔더 레지스트 층(764) 상에 제공될 수 있다.

이제 도 7i를 참조하면, 실시예에 따른, IHS(707)가 포토닉스 다이들(710) 및 컴퓨트 다이(705) 위에 제공된 후의 유리 기판(761)의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, IHS(707)는 TIM(도시되지 않음)에 의해 포토닉스 다이들(710) 및 컴퓨트 다이(705)에 열적으로 결합될 수 있다. 일부 실시예들에서, IHS(707)의 레그들은 솔더 레지스트(763)에 연결될 수 있다. 실시예에서, 도 6b에 도시된 것과 유사하게 유리 패치가 이어서 유기 패키지 기판에 부착될 수 있다.

이제 도 8a 내지 도 8f를 참조하면, 실시예에 따른, 고밀도 배선 스택을 갖는 유리 패치를 형성하기 위한 프로세스를 묘사하는 일련의 단면 예시들이 도시되어 있다. 도 8a 내지 도 8f에서의 유리 패치는 도 6c와 관련하여 예시되고 설명된 유리 패치와 실질적으로 유사할 수 있다.

이제 도 8a를 참조하면, 실시예에 따른, 유리 기판(861)의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 유리 기판(861)은 약 200μm 내지 약 600μm의 두께를 갖는다. TGV들(865)은 유리 기판(861)의 전체 두께를 통과할 수 있다. 예시된 실시예에서, TGV들(865)은 실질적으로 수직인 측벽들을 갖는 것으로 도시되어 있다. 다른 실시예들에서, TGV들(865)은 모래시계 형상을 가질 수 있다.

실시예에서, 광학 도파관들(830)은 유리 기판(861)에 매립된다. 실시예에서, 광학 도파관들(830)을 위한 트렌치들은 레이저 드릴링, 건식 에칭 및/또는 습식 에칭 프로세스를 사용하여 형성될 수 있다. 광학 도파관들(830)을 위한 트렌치들을 형성하는 프로세스는 경사진 제1 단부(831)의 형성을 결과할 수 있다. 경사진 제1 단부(831)는 위로부터의 광학 신호들이 광학 도파관(830)의 제2 단부(832) 밖으로 라우팅될 수 있게 하기 위해 약 45°일 수 있다. 대안적인 실시예에서, 각진 표면을 갖는 미러가 광학 도파관(830)의 제1 단부(831)에 배치될 수 있다. 실시예에서, 광학 도파관(830)을 위한 채널을 형성하는 데 사용되는 프로세싱은 광학 산란을 최소화하고 전송 효율을 개선시키는 평탄한 표면들(예를 들면, 약 70nm RMS 이하)을 결과할 수 있다.

실시예에서, 광학 도파관(830)은, 폴리이미드, 폴리알칸, 폴리시아네이트, 디아조벤조퀴논, 금속 중심(예를 들면, 철, 알루미늄, 구리 등) 덴드라이트 중합체, 고밀도 폴리카보네이트, 폴리티펜, 폴리티아디아졸 또는 폴리술폰과 같은, 그러나 이에 제한되지는 않는, 페이스트 인쇄 가능 고굴절률 에폭시 수지로 형성될 수 있다. 실시예에서, 광학 도파관(830)은 유리 기판(861)과 직접 접촉한다. 그렇지만, 다른 실시예들에서, 넓은 범위의 파장들에 걸쳐 내부 전반사를 가능하게 하는 것 - 이는 매우 낮은 감쇠를 결과함 - 에 의해 효율을 더욱 개선시키기 위해, 광학 도파관(830)과 유리 기판(861) 사이에 클래딩 층(예를 들면, 은)이 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 유리 기판(861)의 상부 표면으로부터 과잉 수지를 제거하기 위해 폴리싱 프로세스가 필요할 수 있다. 추가적으로, 내장된 광학 도파관(830)이 도 8a에 설명되어 있지만, 미리 제조된 광학 도파관이 또한 유리 기판(861)에 형성되는 트렌치에 삽입될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 그러한 실시예들은 훨씬 더 높은 효율들이 얻어질 수 있게 할 수 있다.

이제 도 8b를 참조하면, 실시예에 따른, 고밀도 배선 스택(867)이 유리 기판(861) 위에 제공된 후의 유리 기판(861)의 단면 예시가 도시되어 있다. 유리는 치수적으로 안정되어 있기 때문에, 유기 기판들에 비해 더 미세한 패터닝이 달성될 수 있다. 이에 따라, 고밀도 배선 스택(867)은 포토닉스 다이들과 컴퓨트 다이 사이의 배선(868)을 제공하는 데 사용될 수 있다. 실시예에서, 배선(868)은, 자기 정렬 비아 접근 방식들 또는 제로 오정렬 비아 접근 방식들을 사용하여, 고해상도 포토-이미징 가능(photo-imageable) 유전체들로 형성될 수 있다. 그러한 비아 제조 프로세스들의 사용은, 레이저 드릴링 프로세스들에 전형적인 테이퍼링된 측벽들과는 대조적으로, 실질적으로 수직인 측벽들을 갖는 비아들을 결과할 수 있다.

실시예에서, 광학 경로들(821)은 고밀도 배선 스택(867)을 통해 형성될 수 있다. 광학 경로들(821)은 레이저 드릴링 프로세스로 또는 리소그래피를 사용하는 것에 의해 형성될 수 있다. 실시예에서, 광학 경로들(821)은 광학 도파관들(830)의 제1 단부들(831) 위에 제공된다.

이제 도 8c를 참조하면, 실시예에 따른, 광학 경로들(821)이 채워진 후의 유리 기판(861)의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 광학 경로(821)는 디스펜서를 사용하여 수지로 채워진다. 수지는 무기 필러를 갖는 임의의 전통적인 에폭시 수지일 수 있다. 채워진 수지는 후속하여 드릴링되고, 클래딩(823) 및 코어(822)로 채워지며, 경화되고 폴리싱된다. 클래딩(823)은 광 산란을 최소화하는 낮은 거칠기(예를 들면, 약 70nm RMS 이하)를 보장한다. 저밀도 버전들의 폴리이미드들, 폴리알칸들, 폴리시아네이트들, 폴리아크릴레이트들, 폴리실록산들, 및, 구리, 은, 금 및 알루미늄과 같은, 얇은 금속 층들과 같은, 그러나 이에 제한되지는 않는, 표준 클래딩(823) 및 코어(822) 재료들이 사용될 수 있다. 추가적으로, 폴리퍼플루오로카본 중합체들이 클래딩(823)으로서 사용될 수 있다.

이제 도 8d를 참조하면, 실시예에 따른, 컴퓨트 다이(805) 및 포토닉스 다이들(810)이 부착된 후의 유리 기판(861)의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 컴퓨트 다이(805) 및 포토닉스 다이들(810)은 FLI들(836)을 사용하여 부착될 수 있다. 실시예에서, FLI들(836)은 언더필(834)에 의해 둘러싸인다. 댐(도시되지 않음) 등에 의해 언더필(834)이 광학 경로(821) 위로 유동하는 것이 방지될 수 있다. 포토닉스 다이들(810)은 고밀도 배선 스택(867)에서의 배선(868)에 의해 컴퓨트 다이(805)에 통신 가능하게 결합될 수 있다.

도 8d에 도시된 바와 같이, 포토닉스 다이들(810)은 전체적으로 유리 기판(861)의 풋프린트 내에 있다. 즉, 유리 기판(861)의 가장자리를 넘어 연장되어 오버행하는 포토닉스 다이들(810)의 부분이 없다. 그 대신에, 포토닉스 다이들(810)로부터 유리 기판(861)의 가장자리로의 광학적 결합이 광학 경로들(821) 및 광학 도파관들(830)에 의해 제공된다.

이제 도 8e를 참조하면, 실시예에 따른, 후면 프로세싱이 수행된 후의 유리 기판(861)의 단면 예시가 도시되어 있다. 일 실시예에서, 유리 기판(861)의 후면 표면을 노출시키기 위해 이 구조체가 뒤집혀 캐리어(도시되지 않음) 상에 놓일 수 있다. 솔더 레지스트 층(864)은 유리 기판(861)의 하부 표면 위에 제공된다. 비아들(876) 및 패드들(877)이 이어서 솔더 레지스트 층(864)을 통해 및 솔더 레지스트 층(864) 상에 제공될 수 있다.

이제 도 8f를 참조하면, 실시예에 따른, IHS(807)가 포토닉스 다이들(810) 및 컴퓨트 다이(805) 위에 제공된 후의 유리 기판(861)의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, IHS(807)는 TIM(도시되지 않음)에 의해 포토닉스 다이들(810) 및 컴퓨트 다이(805)에 열적으로 결합될 수 있다. 일부 실시예들에서, IHS(807)의 레그들은 고밀도 배선 레이어(867)에 연결될 수 있다. 실시예에서, 도 6b에 도시된 것과 유사하게 유리 패치가 이어서 유기 패키지 기판에 부착될 수 있다.

이제 도 9a를 참조하면, 실시예에 따른, 광학 패키지(900)의 평면도 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 광학 패키지(900)는 패키지 기판(901)을 포함한다. 실시예에서, 패키지 기판은 적층된 유리 층들을 포함한다. 유리 층들은 유전체 층들에 의해 서로 접착될 수 있다. 실시예에서, 컴퓨트 다이(905) 및 포토닉스 다이들(910)이 패키지 기판(901) 위에 제공될 수 있다. IHS(909)가 컴퓨트 다이(905) 및 포토닉스 다이들(910) 둘레에 제공될 수 있다. 도시된 바와 같이, 광학 인터커넥트들(911) 및 커넥터들(912)은 패키지 기판(901)의 가장자리에 결합될 수 있다.

유리 패키지 기판(901)의 사용은 향상된 치수 안정성 및 동일 평면성(coplanarity)을 제공한다. 이것은 패키지 기판(901)에 매립되는 광학 도파관들(도 9a에서 보이지 않음)과 포토닉스 다이들(910) 사이의 개선된 정렬을 가능하게 할 수 있다.

이제 도 9b를 참조하면, 실시예에 따른, 광학 패키지(900)의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 광학 패키지(900)는 패키지 기판(901)을 포함한다. 패키지 기판(901)은 복수의 유리 층들(907) 및 복수의 접착성 유전체 층들(908)을 포함할 수 있다. 유전체 층들(908)은 유리 층들(907)이 패키지 기판(901)을 형성하기 위해 서로 접착될 수 있게 한다. 실시예에서, 패키지 기판(901)은 전도성 배선(967)을 포함할 수 있다. 전도성 배선(967)은 유리 층들(907) 및 유전체 층들(908)에 매립되는 트레이스들, 비아들, 패드들 등을 포함할 수 있다. 실시예에서, 제1 솔더 레지스트 층(963)은 패키지 기판(901)의 상부 표면 위에 제공되고, 제2 솔더 레지스트 층(964)은 패키지 기판(901)의 하부 표면 위에 제공된다.

실시예에서, 브리지들(915)은 패키지 기판(901)에 매립될 수 있다. 브리지들(915)은 포토닉스 다이들(910)과 컴퓨트 다이(905) 사이의 전기적 결합을 제공할 수 있다. 실시예에서, 포토닉스 다이들(910) 및 컴퓨트 다이(905)는 FLI들(936)에 의해 패키지 기판(901)에 부착된다. FLI들(936)은 언더필(934)에 의해 둘러싸일 수 있다. 실시예에서, 포토닉스 다이들(910) 및 컴퓨트 다이(905)는 IHS(909)에 열적으로 결합된다. 예를 들어, IHS(909)와 포토닉스 다이들(910) 및 컴퓨트 다이(905) 사이에 TIM(도시되지 않음)이 제공될 수 있다.

실시예에서, 광학 도파관(930)은 패키지 기판(901)에 매립된다. 예를 들어, 광학 도파관(930)은 최상부 유리 층(907)에 매립될 수 있다. 광학 도파관(930)은 포토닉스 다이(910)의 아래에(및 포토닉스 다이(910)의 풋프린트 내에) 있는 제1 단부(931)를 포함할 수 있다. 광학 도파관(930)의 제2 단부(932)는 패키지 기판(901)의 가장자리에 있을 수 있다. 실시예에서, 광학 도파관(930)의 제1 단부(931)는 (예를 들면, 약 45°의 각도로) 경사져 있다. 경사진 제1 단부(931)는 위의 포토닉스 다이(910)로부터의 광학 신호들이 광학 도파관(930)의 제2 단부(932)에서 패키지 기판(901)의 가장자리로 라우팅될 수 있게 한다.

일 실시예에서, 광학 도파관(930)은, 폴리이미드, 폴리알칸, 폴리시아네이트, 디아조벤조퀴논, 금속 중심(예를 들면, 철, 알루미늄, 구리 등) 덴드라이트 중합체, 고밀도 폴리카보네이트, 폴리티펜, 폴리티아디아졸 또는 폴리술폰과 같은, 그러나 이에 제한되지는 않는, 고굴절률 재료를 포함할 수 있다. 실시예에서, 광학 도파관(930)은 유리 층(907)과 직접 접촉한다. 그렇지만, 다른 실시예들에서, 넓은 범위의 파장들에 걸쳐 내부 전반사를 가능하게 하는 것 - 이는 매우 낮은 감쇠를 결과함 - 에 의해 효율을 더욱 개선시키기 위해, 광학 도파관(930)과 유리 층(907) 사이에 클래딩 층(예를 들면, 은)이 제공될 수 있다. 추가적으로, 내장된 광학 도파관(930)이 도 9b에 설명되어 있지만, 도 2d에 도시된 실시예와 유사하게, 미리 제조된 광학 도파관이 또한 유리 층(907)에 형성되는 트렌치에 삽입될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 그러한 실시예들은 훨씬 더 높은 효율들이 얻어질 수 있게 할 수 있다.

실시예에서, 광학 경로(921)는 제1 솔더 레지스트 층(963)을 통해 광학 도파관(930)의 제1 단부(931) 위에 제공된다. 일부 실시예들에서, 광학 경로(921)는 채워질 수 있다. 예를 들어, 광학 경로(921)는 클래딩(923) 및 코어(922)로 채워질 수 있다. 클래딩(923)은 광 산란을 최소화하는 낮은 거칠기(예를 들면, 약 70nm RMS 이하)를 보장한다. 저밀도 버전들의 폴리이미드들, 폴리알칸들, 폴리시아네이트들, 폴리아크릴레이트들, 폴리실록산들, 및, 구리, 은, 금 및 알루미늄과 같은, 얇은 금속 층들과 같은, 그러나 이에 제한되지는 않는, 표준 클래딩(923) 및 코어(922) 재료들이 사용될 수 있다. 추가적으로, 폴리퍼플루오로카본 중합체들이 클래딩(923)으로서 사용될 수 있다.

일 실시예에서, 댐(도시되지 않음) 등에 의해 언더필(934)이 광학 경로(921) 위로 유동하는 것이 방지된다. 그에 따라, 광학 신호들은 공기를 통해 포토닉스 다이(910)로부터 광학 경로(921)로 갈 수 있다. 일부 실시예들에서, 렌즈(예를 들면, 도 2c에서의 실시예와 유사함)는 전송 효율을 개선시키기 위해 광학 경로(921) 위에 및 광학 도파관(930)의 제2 단부(932) 위에 제공될 수 있다.

이제 도 9c를 참조하면, 추가적인 실시예에 따른, 광학 패키지(900)의 단면 예시가 도시되어 있다. 도 9c에서의 광학 패키지(900)는, 브리지(915)가 제거된 것을 제외하고는, 도 9b에서의 광학 패키지(900)와 실질적으로 유사할 수 있다. 그 대신에, 포토닉스 다이들(910)을 컴퓨트 다이(905)에 결합시키기 위한 고밀도 배선이 패키지 기판(901)에서의 배선(968)을 통해 제공된다. 유리 기반 패키지 기판(901)의 높은 치수 안정성 및 동일 평면성으로 인해, 포토닉스 다이들(910)을 컴퓨트 다이(905)에 결합시키기에 적합한 고밀도 배선이 형성될 수 있다.

이제 도 10a 내지 도 10p를 참조하면, 실시예에 따른, 도 9b에서의 광학 패키지(900)와 유사한 광학 패키지를 형성하기 위한 프로세스를 묘사하는 일련의 단면 예시들이 도시되어 있다.

이제 도 10a를 참조하면, 실시예에 따른, 캐리어(1071) 위의 제1 유리 층(1007) 및 제1 유전체 층(1008)의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 유리 층(1007)은 약 40μm 이하인 두께를 가질 수 있다. 유전체 층(1008)은, 약 5μm 두께일 수 있는 빌드업 필름과 같은, 접착성 유전체일 수 있다. 실시예에서, 제1 유전체 층(1008)은 임시 이형 층(1072)에 의해 캐리어(1071)에 부착될 수 있다.

이제 도 10b를 참조하면, 실시예에 따른, 비아 개구부(1073)가 유리 층(1007) 및 유전체 층(1008)을 통해 형성된 후의 구조체의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 비아 개구부들(1073)은 레이저 드릴링 프로세스, 건식 에칭 프로세스 및/또는 습식 에칭 프로세스로 형성된다. 레이저 또는 건식 에칭 프로세스의 경우, 유전체(1008)가 또한 드릴링되거나 에치 스루(etch through)될 것이다. 습식 에칭 프로세스의 경우, 아래에 있는 유전체 층(1008)을 통해 비아 개구부들(1073)을 개방시키기 위해 레이저 드릴링을 포함하는 제2 동작이 필요할 수 있다. 실시예에서, 비아 개구부들(1073)을 세정하기 위해 디스미어(desmear) 동작이 또한 사용될 수 있다.

이제 도 10c를 참조하면, 실시예에 따른, 표면 트렌치들(1074)이 유리 층(1007)의 상부 표면에 형성된 후의 구조체의 단면 예시가 도시되어 있다. 표면 트렌치들(1074)을 형성하기 위해 레이저 또는 화학적 에칭 프로세스가 사용될 수 있다. 실시예에서, 표면 트렌치들(1074)은 약 15μm의 깊이를 가질 수 있다.

이제 도 10d를 참조하면, 실시예에 따른, 전도성 재료가 비아 개구부들(1073) 및 표면 트렌치들(1074)에 채워진 후의 구조체의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 시드 층(도시되지 않음)이 (예를 들면, 티타늄 및/또는 구리를 사용하는 스퍼터링 프로세스로) 표면들 위에 도포된다. 시드 층이 형성된 후에, 비아 개구부들(1073) 및 표면 트렌치들(1074)을 채우기 위해 리소그래피 패터닝을 통한 표준 전해 도금이 수행된다. 실시예에서, 편평한 표면들이 제공되도록 보장하기 위해 도금 후에 평탄화 프로세스가 사용될 수 있다.

이제 도 10e를 참조하면, 실시예에 따른, 제2 유리 층(1007)이 제공된 후의 구조체의 단면 예시가 도시되어 있다. 제2 유리 층(1007)은 유전체 층(1008)에 의해 아래에 있는 유리 층(1007)에 접착될 수 있다. 다음 층에 전도성 배선을 제공하기 위해 도 10b 내지 도 10d에 설명된 것들과 유사한 패터닝 및 도금 프로세스들이 구현될 수 있다.

이제 도 10f를 참조하면, 실시예에 따른, 다수의 유리 층들이 적층되고 패터닝된 후의 구조체의 단면 예시가 도시되어 있다. 도 10b 내지 도 10d에 설명된 것들과 유사한 프로세스들을 사용하여 후속 유리 층들(1007) 및 유전체 층들(1008)이 패터닝되고 도금될 수 있다. 도 10f에서의 최상부 유리 층(1007)은 브리지들(도시되지 않음)이 매립될 층일 수 있다.

이제 도 10g를 참조하면, 실시예에 따른, 비아 개구부들(1073) 및 표면 트렌치들(1074)이 최상부 유리 층(1007) 및 유전체 층(1008)에 형성된 후의 구조체의 단면 예시가 도시되어 있다. 비아 개구부들(1073) 및 표면 트렌치들(1074)은 도 10b 및 도 10c와 관련하여 설명된 것들과 유사한 프로세스들로 형성될 수 있다.

이제 도 10h를 참조하면, 실시예에 따른, 비아 개구부들(1073) 및 표면 트렌치들(1074)이 전도성 재료로 채워진 후의 구조체의 단면 예시가 도시되어 있다. 도 10d와 관련하여 위에서 설명된 프로세스과 유사한 도금 프로세스로 전도성 피처들(1067)이 형성될 수 있다.

이제 도 10i를 참조하면, 실시예에 따른, 브리지들(1015)이 유리 층(1007)에 매립된 후의 구조체의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 유리 층(1007)과 유전체 층(1008)을 통해 트렌치가 형성된다. 예를 들어, 트렌치는 레이저 드릴링 프로세스 또는 에칭 프로세스로 형성될 수 있다. 실시예에서, 브리지들(1015)은 이어서 (예를 들면, 픽 앤 플레이스 프로세스로) 트렌치들에 배치된다. 유전체 층(1008)이 이어서 유리 층(1007) 및 브리지들(1015) 위에 배치된다. 유전체 층(1008)은 트렌치의 나머지 부분들을 채울 수 있다. 예를 들어, 도 10i에 도시된 바와 같이, 브리지(1015)의 측벽들과 유리 층(1007) 사이에 유전체 재료가 제공된다. 추가적인 유리 층(1007)이 이어서 유전체 층(1008) 위에 적층될 수 있다.

이제 도 10j를 참조하면, 실시예에 따른, 광학 도파관(1030)이 최상부 유리 층(1007)에 매립된 후의 구조체의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 먼저 유리 층(1007)의 표면에 트렌치를 형성하는 것에 의해 광학 도파관(1030)이 형성된다. 트렌치는 유리 층(1007)의 가장자리까지 연장된다. 트렌치는 레이저 드릴링 프로세스, 건식 에칭 프로세스 또는 습식 에칭 프로세스를 사용하여 생성될 수 있다. 실시예에서, 트렌치의 표면들은 광 산란을 방지하기 위해 평탄(예를 들면, 70nm RMS 이하)할 수 있다.

실시예에서, 트렌치는, 폴리이미드, 폴리알칸, 폴리시아네이트, 디아조벤조퀴논, 금속 중심(예를 들면, 철, 알루미늄, 구리 등) 덴드라이트 중합체, 고밀도 폴리카보네이트, 폴리티펜, 폴리티아디아졸 또는 폴리술폰과 같은, 그러나 이에 제한되지는 않는, 페이스트 인쇄 가능 고굴절률 에폭시 수지로 채워진다. 실시예에서, 광학 도파관(1030)은 유리 층(1007)과 직접 접촉한다. 그렇지만, 다른 실시예들에서, 넓은 범위의 파장들에 걸쳐 내부 전반사를 가능하게 하는 것 - 이는 매우 낮은 감쇠를 결과함 - 에 의해 효율을 더욱 개선시키기 위해, 광학 도파관(1030)과 유리 층(1007) 사이에 클래딩 층(예를 들면, 은)이 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 유리 층(1007)의 상부 표면으로부터 과잉 수지를 제거하기 위해 폴리싱 프로세스가 필요할 수 있다. 추가적으로, 내장된 광학 도파관(1030)이 도 10j에 설명되어 있지만, 미리 제조된 광학 도파관이 또한 유리 층(1007)에 형성되는 트렌치에 삽입될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 그러한 실시예들은 훨씬 더 높은 효율들이 얻어질 수 있게 할 수 있다.

실시예에서, 광학 도파관(1030)은 제1 단부(1031) 및 제2 단부(1032)를 포함한다. 제2 단부(1032)는 유리 층(1007)의 가장자리와 실질적으로 동일 평면에 있을 수 있다. 실시예에서, 제1 단부(1031)는 경사질 수 있다. 예를 들어, 기울기는 약 45°일 수 있다. 제1 단부(1031)의 기울기는 제1 단부(1031) 위로부터 광학 도파관(1030)에 들어오는 광학 신호들이 제2 단부(1032)를 향하여 반사될 수 있게 한다.

이제 도 10k를 참조하면, 실시예에 따른, 브리지들(1015)에 대한 전도성 연결들이 형성된 후의 구조체의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 브리지들(1015)로의 전도성 피처들(1067)는, 위에서 설명된 것들과 같은, 패터닝 및 도금 프로세스들로 형성될 수 있다.

이제 도 10l을 참조하면, 실시예에 따른, 솔더 레지스트 층(1063)이 최상부 유리 층(1007) 위에 배치된 후의 구조체의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 광학 도파관(1030)의 제1 단부(1031) 위의 솔더 레지스트 층(1063)을 통해 광학 경로(1021)가 형성된다. 일부 실시예들에서, 광학 경로(1021)는 채워질 수 있다. 예를 들어, 광학 경로(1021)는 클래딩(1023) 및 코어(1022)로 채워질 수 있다. 클래딩(1023)은 광 산란을 최소화하는 낮은 거칠기(예를 들면, 약 70nm RMS 이하)를 보장한다. 저밀도 버전들의 폴리이미드들, 폴리알칸들, 폴리시아네이트들, 폴리아크릴레이트들, 폴리실록산들, 및, 구리, 은, 금 및 알루미늄과 같은, 얇은 금속 층들과 같은, 그러나 이에 제한되지는 않는, 표준 클래딩(1023) 및 코어(1022) 재료들이 사용될 수 있다. 추가적으로, 폴리퍼플루오로카본 중합체들이 클래딩(1023)으로서 사용될 수 있다.

이제 도 10m을 참조하면, 실시예에 따른, 솔더 레지스트 층(1063)을 통한 전도성 배선이 형성된 후의 구조체의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 표준 패터닝 및 도금 프로세스들을 사용하여 솔더 레지스트 층(1063)을 통해 및 솔더 레지스트 층(1063) 위에 비아들 및 패드들(1068)이 형성될 수 있다. 실시예에서, 솔더 레지스트 층(1063)에 전도성 피처들을 형성하는 동안 마스크 층(도시되지 않음)에 의해 광학 경로들(1021)이 보호된다.

이제 도 10n을 참조하면, 실시예에 따른, 컴퓨트 다이(1005) 및 포토닉스 다이들(1010)이 패드들(1068)에 부착된 후의 구조체의 단면 예시가 도시되어 있다. 컴퓨트 다이(1005) 및 포토닉스 다이들(1010)은 FLI들(1036)을 사용하여 패드들(1068)에 부착될 수 있다. 실시예에서, FLI들(1036)은 언더필(1034)에 의해 둘러싸인다. 댐(도시되지 않음) 등에 의해 언더필(1034)이 광학 경로(1021) 위로 유동하는 것이 차단될 수 있다. 도시된 바와 같이, 포토닉스 다이(1010)는 전체적으로 유리 층들(1007)의 풋프린트 내에 있다. 즉, 포토닉스 다이(1010)의 어떤 부분도 유리 층들(1007)의 가장자리를 오버행하지 않는다.

이제 도 10o를 참조하면, 실시예에 따른, 캐리어가 제거되고 후면 프로세싱이 구현된 후의 구조체의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 구조체는 후면 프로세싱 동안 구조체의 상부(topside)에 부착되는 제2 캐리어(도시되지 않음)로 이송된다. 실시예에서, 후면 프로세싱은 최하부 유전체 층(1008) 위에 제2 솔더 레지스트 층(1064)을 형성하는 것을 포함한다. 표준 패키징 패터닝 및 도금 프로세스들을 사용하여 솔더 레지스트 층(1064)을 통해 및/또는 솔더 레지스트 층(1064) 위에 전도성 피처들(예를 들면, 비아들, 패드들 등)이 이어서 형성된다.

이제 도 10p를 참조하면, 실시예에 따른, IHS(1009)가 부착된 후의 구조체의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, IHS(1009)는 TIM(도시되지 않음)에 의해 포토닉스 다이들(1010) 및 컴퓨트 다이(1005)에 열적으로 결합될 수 있다. 실시예에서, IHS(1009)는 솔더 레지스트 층(1063)에 연결된다.

이제 도 11a 내지 도 11g를 참조하면, 추가적인 실시예에 따른, 도 9c에서의 광학 패키지(900)와 유사한 광학 패키지를 형성하기 위한 프로세스를 묘사하는 일련의 단면 예시들이 도시되어 있다. 도 11a 내지 도 11g에서의 광학 패키지는, 포토닉스 다이들과 컴퓨트 다이 사이의 전도성 배선이 매립된 브리지 대신에 고밀도 배선으로 구현된다는 점을 제외하고는, 도 10a 내지 도 10p에서의 광학 패키지와 유사하다.

이제 도 11a를 참조하면, 실시예에 따른, 캐리어(1171) 위의 복수의 유리 층들(1107) 및 유전체 층들(1108)을 갖는 구조체의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 최하부 유전체 층(1108)은 임시 이형 층(1172)에 의해 캐리어에 접착된다. 전도성 배선(1167)은 유전체 층들(1108) 및 유리 층들(1107)을 통해 제공된다. 전도성 배선(1167)은, 도 10a 내지 도 10p에서 위에서 설명된 것들과 같은, 패터닝 및 도금 프로세스들로 형성될 수 있다.

실시예에서, 전도성 배선(1167)은 고밀도 배선(1168)을 더 포함할 수 있다. 고밀도 배선(1168)은 포토닉스 다이들과 컴퓨트 다이 사이의 전기적 결합을 제공하도록 제조될 수 있다. 고밀도 배선(1168)은 유리 층들(1107)의 사용에 의해 제공되는 높은 치수 안정성 및 동일 평면성에 의해 가능해진다.

이제 도 11b를 참조하면, 실시예에 따른, 광학 도파관들(1130)의 형성 후의 구조체의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 먼저 유리 층(1107)의 표면에 트렌치를 형성하는 것에 의해 광학 도파관(1130)이 형성된다. 트렌치는 유리 층(1107)의 가장자리까지 연장된다. 트렌치는 레이저 드릴링 프로세스, 건식 에칭 프로세스 또는 습식 에칭 프로세스를 사용하여 생성될 수 있다. 실시예에서, 트렌치의 표면들은 광 산란을 방지하기 위해 평탄(예를 들면, 70nm RMS 이하)할 수 있다.

실시예에서, 트렌치는, 폴리이미드, 폴리알칸, 폴리시아네이트, 디아조벤조퀴논, 금속 중심(예를 들면, 철, 알루미늄, 구리 등) 덴드라이트 중합체, 고밀도 폴리카보네이트, 폴리티펜, 폴리티아디아졸 또는 폴리술폰과 같은, 그러나 이에 제한되지는 않는, 페이스트 인쇄 가능 고굴절률 에폭시 수지로 채워진다. 실시예에서, 광학 도파관(1130)은 유리 층(1107)과 직접 접촉한다. 그렇지만, 다른 실시예들에서, 넓은 범위의 파장들에 걸쳐 내부 전반사를 가능하게 하는 것 - 이는 매우 낮은 감쇠를 결과함 - 에 의해 효율을 더욱 개선시키기 위해, 광학 도파관(1130)과 유리 층(1107) 사이에 클래딩 층(예를 들면, 은)이 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 유리 층(1107)의 상부 표면으로부터 과잉 수지를 제거하기 위해 폴리싱 프로세스가 필요할 수 있다. 추가적으로, 내장된 광학 도파관(1130)이 도 11b에 설명되어 있지만, 미리 제조된 광학 도파관(1130)이 또한 유리 층(1107)에 형성되는 트렌치에 삽입될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 그러한 실시예들은 훨씬 더 높은 효율들이 얻어질 수 있게 할 수 있다.

실시예에서, 광학 도파관(1130)은 제1 단부(1131) 및 제2 단부(1132)를 포함한다. 제2 단부(1132)는 유리 층(1107)의 가장자리와 실질적으로 동일 평면에 있을 수 있다. 실시예에서, 제1 단부(1131)는 경사질 수 있다. 예를 들어, 기울기는 약 45°일 수 있다. 제1 단부(1131)의 기울기는 제1 단부(1131) 위로부터 광학 도파관(1130)에 들어오는 광학 신호들이 제2 단부(1132)를 향하여 반사될 수 있게 한다.

이제 도 11c를 참조하면, 실시예에 따른, 솔더 레지스트 층(1163)이 최상부 유리 층(1107) 위에 배치된 후의 구조체의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 광학 도파관(1130)의 제1 단부(1131) 위의 솔더 레지스트 층(1163)을 통해 광학 경로(1121)가 형성된다. 일부 실시예들에서, 광학 경로(1121)는 채워질 수 있다. 예를 들어, 광학 경로(1121)는 클래딩(1123) 및 코어(1122)로 채워질 수 있다. 클래딩(1123)은 광 산란을 최소화하는 낮은 거칠기(예를 들면, 약 70nm RMS 이하)를 보장한다. 저밀도 버전들의 폴리이미드들, 폴리알칸들, 폴리시아네이트들, 폴리아크릴레이트들, 폴리실록산들, 및, 구리, 은, 금 및 알루미늄과 같은, 얇은 금속 층들과 같은, 그러나 이에 제한되지는 않는, 표준 클래딩(1123) 및 코어(1122) 재료들이 사용될 수 있다. 추가적으로, 폴리퍼플루오로카본 중합체들이 클래딩(1123)으로서 사용될 수 있다.

이제 도 11d를 참조하면, 실시예에 따른, 솔더 레지스트 층(1163)을 통한 전도성 배선이 형성된 후의 구조체의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 표준 패터닝 및 도금 프로세스들을 사용하여 솔더 레지스트 층(1163)을 통해 및 솔더 레지스트 층(1163) 위에 비아들 및 패드들(1169)이 형성될 수 있다. 실시예에서, 솔더 레지스트 층(1163)에 전도성 피처들을 형성하는 동안 마스크 층(도시되지 않음)에 의해 광학 경로들(1121)이 보호된다.

이제 도 11e를 참조하면, 실시예에 따른, 컴퓨트 다이(1105) 및 포토닉스 다이들(1110)이 패드들(1169)에 부착된 후의 구조체의 단면 예시가 도시되어 있다. 컴퓨트 다이(1105) 및 포토닉스 다이들(1110)은 FLI들(1136)을 사용하여 패드들(1169)에 부착될 수 있다. 실시예에서, FLI들(1136)은 언더필(1134)에 의해 둘러싸인다. 댐(도시되지 않음) 등에 의해 언더필(1134)이 광학 경로(1121) 위로 유동하는 것이 차단될 수 있다. 도시된 바와 같이, 포토닉스 다이(1110)는 전체적으로 유리 층들(1107)의 풋프린트 내에 있다. 즉, 포토닉스 다이(1110)의 어떤 부분도 유리 층들(1107)의 가장자리를 오버행하지 않는다.

이제 도 11f를 참조하면, 실시예에 따른, 캐리어가 제거되고 후면 프로세싱이 구현된 후의 구조체의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 구조체는 후면 프로세싱 동안 구조체의 상부에 부착되는 제2 캐리어(도시되지 않음)로 이송된다. 실시예에서, 후면 프로세싱은 최하부 유전체 층(1108) 위에 제2 솔더 레지스트 층(1164)을 형성하는 것을 포함한다. 표준 패키징 패터닝 및 도금 프로세스들을 사용하여 솔더 레지스트 층(1164)을 통해 및/또는 솔더 레지스트 층(1164) 위에 전도성 피처들(예를 들면, 비아들, 패드들 등)이 이어서 형성된다.

이제 도 11g를 참조하면, 실시예에 따른, IHS(1109)가 부착된 후의 구조체의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, IHS(1109)는 TIM(도시되지 않음)에 의해 포토닉스 다이들(1110) 및 컴퓨트 다이(1105)에 열적으로 결합될 수 있다. 실시예에서, IHS(1109)는 솔더 레지스트 층(1163)에 연결된다.

이제 도 12를 참조하면, 실시예에 따른, 광학 시스템(1290)이 도시되어 있다. 실시예에서, 광학 시스템(1290)은, 인쇄 회로 보드(PCB) 등과 같은, 보드(1291)를 포함한다. 실시예에서, 광학 패키지(1200)는, 솔더 볼들, 소켓들 등과 같은, 인터커넥트들(1292)에 의해 보드(1291)에 부착된다. 실시예에서, 광학 패키지(1200)는 패키지 기판(1201)에 부착되는 컴퓨트 다이(1205) 및 포토닉스 다이들(1210)을 포함한다. 실시예에서, 패키지 기판(1201)은 위의 패키지 기판들(예를 들면, 유기 패키지 기판들, 유리 층들을 갖는 패키지 기판들, 또는 유기 기판 위의 유리 패치) 중 임의의 것과 실질적으로 유사할 수 있다. 실시예에서, 포토닉스 다이들(1210)은 전체적으로 패키지 기판(1201)의 풋프린트 내에 있다. 즉, 포토닉스 다이들(1210)은 패키지 기판(1201)의 어떠한 가장자리도 오버행하지 않는다. 실시예에서, 포토닉스 다이들(1210)은 패키지 기판(1201)에서의 인터커넥트들(도시되지 않음)에 의해 컴퓨트 다이에 통신 가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 인터커넥트들은 고밀도 배선 층 또는 매립된 브리지를 포함할 수 있다.

실시예에서, 광학 도파관들(1230)은 패키지 기판(1201)에 매립된다. 제1 단부(1231)는 포토닉스 다이(1210) 아래에 있고, 제2 단부(1232)는 패키지 기판(1201)의 가장자리에 있다. 솔더 레지스트 층을 통한 광학 경로(1221)는 광학 도파관(1230)의 제1 단부(1231)로부터 포토닉스 다이(1210)로의 광학적 결합을 제공한다. 일부 실시예들에서, 광학 도파관(1230)은 내장된 광학 도파관(1230)이다. 다른 실시예들에서, 광학 도파관(1230)은 패키지 기판(1201)에 매립되는 개별 광학 도파관(1230)이다. 렌즈들 없이 도시되어 있지만, 일부 실시예들에서, 광학 경로(1221)와 포토닉스 다이(1210) 사이 및/또는 광학 도파관(1230)의 제2 단부(1232)에 렌즈가 있을 수 있다.

이제 도 13a 내지 도 15c를 참조하면, 추가적인 실시예들에 따른, 광학 패키지의 일련의 단면 예시들이 도시되어 있다. 예시된 실시예들에서, 포토닉스 다이는 컴퓨트 다이에 직접 결합된다. 즉, 패키지 기판에서의 매립된 브리지 또는 고밀도 배선에 의존하지 않고, 포토닉스 다이 상에 배선이 제공된다. 예를 들어, 포토닉스 다이와 컴퓨트 다이 사이의 FLI들은 포토닉스 다이와 컴퓨트 다이 사이의 전기적 결합을 제공한다. 이에 따라, 패키지 기판의 복잡성이 감소된다.

포토닉스 다이에 대한 광학적 결합은 다양한 아키텍처들로 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 광학 신호들을 전기 신호들로 변환하기 위해 위로부터 들어오는 광학 신호들이 포토닉스 모듈로 라우팅될 수 있게 하기 위해 포토닉스 다이 상에 격자 커플러가 제공된다. 대안적인 실시예에서, 광학 신호들을 전기 신호들로 변환하기 위해 광 섬유를 포토닉스 모듈에 정렬시키는 데 V-그루브 아키텍처가 사용된다.

이제 도 13a를 참조하면, 실시예에 따른, 광학 패키지(1300)의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 광학 패키지(1300)는 패키지 기판(1301)을 포함한다. 패키지 기판(1301)은 전도성 배선을 포함하는 유기 패키지 기판일 수 있다. 실시예에서, 패키지 기판(1301) 위에 솔더 레지스트 층(1302)이 제공된다. 솔더 레지스트 층(1302)에 채널(1303)이 제공될 수 있다. 채널(1303)은 포토닉스 다이(1310)를 수용하는 크기로 되어 있을 수 있다. 그러한 구성은 때때로 개방 캐비티(open cavity) 아키텍처라고 지칭될 수 있다. 실시예에서, 패키지 기판(1301)은 보드(도시되지 않음)에 결합될 수 있다.

실시예에서, 포토닉스 다이(1310)는 포토닉스 모듈(1313)을 포함할 수 있다. 포토닉스 모듈(1313)은 광학 신호를 수신 또는 전송하는 데 적합한 피처들 및 광학 신호들과 전기 신호들 간에 변환하기 위한 피처들을 포함할 수 있다. 예시된 실시예에서, 포토닉스 모듈(1313)은 위로부터 들어오는 광학 신호들(1312)을 수신하도록 구성된다. 예를 들어, 들어오는 광학 신호(1312)는 IHS(1307)에서의 개구부(1306)를 통과할 수 있다.

실시예에서, 포토닉스 다이(1310)는 컴퓨트 다이(1305)에 직접 결합된다. 예를 들어, FLI들(1336)은 포토닉스 다이(1310)의 패드들(1314) 상에 제공될 수 있다. 즉, 포토닉스 다이(1310)는 매립된 브리지 또는 고밀도 배선을 필요로 하지 않고 컴퓨트 다이(1305)에 결합될 수 있다. 그러한 경우에, 포토닉스 모듈(1313)에 의해 생성되는 전기 신호는 패키지 기판(1301)을 통과하지 않고 컴퓨트 다이(1305)에게 전송될 수 있다. 그러한 직접 결합을 가능하게 하기 위해, 컴퓨트 다이(1305)의 풋프린트는 포토닉스 다이의 풋프린트와 적어도 부분적으로 겹칠 수 있다.

이제 도 13b를 참조하면, 실시예에 따른, 포토닉스 다이(1310)의 단면 예시가 도시되어 있다. 실시예에서, 포토닉스 다이(1310)는, 실리콘과 같은, 반도체 기판을 포함할 수 있다. 위로부터 들어오는 광학 신호들을 수신하기 위해, 포토닉스 모듈(1313)은 격자 커플러(1316)를 포함할 수 있다. 격자 커플러(1316)는 광학 도파관(1317)에 의해 III-V족 헤테로접합(1318)에 광학적으로 결합될 수 있다. III-V족 헤테로접합(1318)은 광학 신호를 전기 신호로 변환하는 것을 가능하게 할 수 있다. 실시예에서, 전기 신호는 기판에 매립되는 전도성 배선(1382)을 통해 패드들(1314)로 라우팅된다. 전도성 배선(1382)은 컴퓨트 다이(1305)와 FLI들을 형성하기에 적합한 패드들(1314)을 가능하게 하기 위해 고밀도 배선일 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 관통 비아들(1383)은 포토닉스 다이(1310)의 두께의 전부 또는 일부를 통해 제공될 수 있다. 기판 관통 비아들(1383)은 위에 있는 컴퓨트 다이(도 13b에 도시되지 않음)에 전력을 제공하는 데 사용될 수 있다.

이제 도 14a를 참조하면, 추가적인 실시예에 따른, 광학 패키지(1400)의 단면 예시가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 광학 패키지(1400)는 솔더 레지스트(1402)를 갖는 패키지 기판(1401)을 포함한다. 패키지 기판(1401)은 유기 패키지 기판일 수 있다. 실시예에서, 패키지 기판(1401)은 보드(도시되지 않음)에 결합될 수 있다. 실시예에서, 포토닉스 다이(1410)는 패키지 기판(1401) 상에 제공된다. 즉, 포토닉스 다이(1410)는 솔더 레지스트(1402)에서의 채널에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 포토닉스 다이(1410)는 V-그루브(1484)을 따라 삽입되는 광섬유(1411)로부터 광학 신호들을 수신할 수 있다. 광학 신호가 측면으로부터 수신되기 때문에, 위에(overhead) IHS(1407)로의 개구부가 필요하지 않을 수 있다. 광학 신호는 포토닉스 모듈(1413)에 의해 프로세싱되고, 패드들(1414)로 송신되는 전기 신호로 변환된다.

실시예에서, 포토닉스 다이(1410)는 FLI들(1436)에 의해 컴퓨트 다이(1405)에 직접 결합된다. 포토닉스 다이(1410)와 컴퓨트 다이(1405)의 직접 결합은 전기 신호가 패키지 기판(1401)을 통과할 필요가 없는 것을 결과할 수 있다. 실시예에서, 컴퓨트 다이(1405)의 풋프린트는 FLI(1436) 연결을 가능하게 하기 위해 포토닉스 다이(1410)의 풋프린트와 적어도 부분적으로 겹칠 수 있다.

이제 도 14b 및 도 14c를 참조하면, 실시예에 따른, 포토닉스 다이(1410)의 단면 예시들이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 광섬유(1411)는 V-그루브(1484)에 세팅된다. V-그루브 구조는 도 14c에 도시되어 있다. 광섬유(1411)는 III-V족 헤테로접합(1418)에 광학 신호를 공급한다. III-V족 헤테로접합(1418)은 광학 신호를 전기 신호로 변환하는 것을 가능하게 할 수 있다. 실시예에서, 전기 신호는 기판에 매립되는 전도성 배선(1482)을 통해 패드들(1414)로 라우팅된다. 전도성 배선(1482)은 컴퓨트 다이(1405)와 FLI들을 형성하기에 적합한 패드들(1414)을 가능하게 하기 위해 고밀도 배선일 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 관통 비아들(1483)은 포토닉스 다이(1410)의 두께의 전부 또는 일부를 통해 제공될 수 있다. 기판 관통 비아들(1483)은 위에 있는 컴퓨트 다이(도 14b에 도시되지 않음)에 전력을 제공하는 데 사용될 수 있다.

도 13a 내지 도 14c에서의 포토닉스 모듈들이 열에 민감하다는 것이 이해되어야 한다. 즉, 포토닉스 모듈들은 고온에서 제대로 기능하지 않을 수 있다. 전형적으로, 포토닉스 다이들은 포토닉스 다이들로부터 열 에너지를 제거하기 위해 IHS에 열적으로 결합될 수 있다. 그렇지만, 포토닉스 다이를 패키지 기판(1501) 내로 아래로 이동시키는 것에 의해, IHS에 대한 직접 경로가 없을 수 있다. 그에 따라, 본 명세서에서 개시되는 실시예들은 포토닉스 다이들의 열 조절을 가능하게 하는 추가적인 열 제어 피처들을 포함한다.

이제 도 15a를 참조하면, 실시예에 따른, 광학 패키지(1500)의 단면 예시가 도시되어 있다. 광학 패키지(1500)는 솔더 레지스트(1502)를 갖는 패키지 기판(1501)을 포함할 수 있다. 광섬유(1511)로부터 광학 신호를 공급받는 포토닉스 다이(1510)가 도시되어 있다. 포토닉스 다이(1510)는 FLI들을 통해 컴퓨트 다이(1505)에 직접 결합될 수 있다. IHS(1507)는 컴퓨트 다이(1505) 위에 제공될 수 있다. 포토닉스 다이(1510)가 하강되므로, IHS(1507)가 포토닉스 다이(1510)에 직접 결합되는 것이 가능하지 않을 수 있다.

그에 따라, 포토닉스 다이(1510)와 IHS(1507) 사이의 열적 결합을 가능하게 하기 위해 열 블록(1585)이 제공될 수 있다. 특정 실시예에서, 열 블록(1585)은 포토닉스 모듈(1513) 위에 제공될 수 있다. 열 블록(1585)은 열 전도성 재료일 수 있다. 특정 실시예에서, 열 블록(1585)은 더미 실리콘 다이이다. 즉, 기능 회로를 갖지 않는 블랭크 실리콘 다이(blank silicon die)가 사용될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 열 블록(1585)은 열전기 냉각(TEC) 디바이스를 포함할 수 있다. TEC 디바이스는 포토닉스 모듈(1513)을 능동적으로 냉각시키는 데 사용될 수 있다.

이제 도 15b를 참조하면, 추가적인 실시예에 따른, 광학 패키지(1500)의 단면 예시가 도시되어 있다. 위로부터의 냉각을 IHS(1507)에 제공하는 대신에, 열 블록(1586)이 패키지 기판(1501)을 통해 제공된다. 실시예에서, 열 블록(1586)은 포토닉스 모듈(1513) 아래에 제공될 수 있다. 열 블록(1586)은, 구리와 같은, 그러나 이에 제한되지는 않는, 열 전도성 재료일 수 있다.

이제 도 15c를 참조하면, 추가적인 실시예에 따른, 광학 패키지(1500)의 단면 예시가 도시되어 있다. 도 15c에서의 광학 패키지(1500)는, 단일 열 블록(1586) 대신에 복수의 열 전도성 필라들(1587)이 있다는 점을 제외하고는, 도 15b에서의 광학 패키지(1500)와 실질적으로 유사하다. 복수의 열 전도성 필라들(1587)은, 구리와 같은, 그러나 이에 제한되지는 않는, 열 전도성 재료를 포함할 수 있다.

도 15a 내지 도 15c에서, 도 4a에서의 광학 패키지(1400)와 유사한 광학 패키지와 함께 열 제어 피처들이 도시되어 있다. 그렇지만, 유사한 열 제어 피처들이 도 13a에서의 광학 패키지(1300)와 유사한 광학 패키지에도 적용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

도 16은 본 발명의 일 구현에 따른 컴퓨팅 디바이스(1600)를 예시한다. 컴퓨팅 디바이스(1600)는 보드(1602)를 하우징한다. 보드(1602)는, 프로세서(1604) 및 적어도 하나의 통신 칩(1606)을 포함하지만 이들로 제한되지 않는, 다수의 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 프로세서(1604)는 보드(1602)에 물리적으로 및 전기적으로 결합된다. 일부 구현들에서, 적어도 하나의 통신 칩(1606)이 또한 보드(1602)에 물리적으로 및 전기적으로 결합된다. 추가의 구현들에서, 통신 칩(1606)은 프로세서(1604)의 일부이다.

이러한 다른 컴포넌트들은 휘발성 메모리(예를 들면, DRAM), 비휘발성 메모리(예를 들면, ROM), 플래시 메모리, 그래픽 프로세서, 디지털 신호 프로세서, 암호 프로세서, 칩세트, 안테나, 디스플레이, 터치스크린 디스플레이, 터치스크린 제어기, 배터리, 오디오 코덱, 비디오 코덱, 전력 증폭기, GPS(global positioning system) 디바이스, 나침반, 가속도계, 자이로스코프, 스피커, 카메라, 및 (하드 디스크 드라이브, CD(compact disk), DVD(digital versatile disk) 등과 같은) 대용량 저장 디바이스를 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다.

통신 칩(1606)은 컴퓨팅 디바이스(1600)로 및 컴퓨팅 디바이스(1600)로부터의 데이터의 전송을 위한 무선 통신을 가능하게 한다. 용어 "무선(wireless)" 및 그 파생어들은 비고체 매체(non-solid medium)를 통한 변조된 전자기 방사의 사용을 통해 데이터를 통신할 수 있는 회로들, 디바이스들, 시스템들, 방법들, 기술들, 통신 채널들 등을 설명하는 데 사용될 수 있다. 이 용어가 연관된 디바이스들이 어떤 전선들도 포함하지 않는다는 것을 암시하지는 않지만, 일부 실시예들에서, 그렇지 않을 수 있다. 통신 칩(1606)은, Wi-Fi(IEEE 802.11 계열), WiMAX(IEEE 802.16 계열), IEEE 802.20, LTE(long term evolution), Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, 블루투스, 이들의 파생물들은 물론, 3G, 4G, 5G 등으로서 지칭되는 임의의 다른 무선 프로토콜들을 포함하지만 이들로 제한되지 않는, 다수의 무선 표준들 또는 프로토콜들 중 임의의 것을 구현할 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(1600)는 복수의 통신 칩들(1606)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 통신 칩(1606)은 Wi-Fi 및 블루투스와 같은 보다 단거리 무선 통신(shorter range wireless communications)에 전용될 수 있고, 제2 통신 칩(1606)은 GPS, EDGE, GPRS, CDMA, WiMAX, LTE, Ev-DO 등과 같은 보다 장거리 무선 통신(longer range wireless communications)에 전용될 수 있다.

컴퓨팅 디바이스(1600)의 프로세서(1604)는 프로세서(1604) 내에 패키징되는 집적 회로 다이를 포함한다. 본 발명의 일부 구현들에서, 프로세서의 집적 회로 다이는 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따른, 패키지 기판의 가장자리로부터 위에 있는 포토닉스 다이로 광학 신호를 라우팅하는 매립된 광학 도파관을 포함하는 광학 패키지의 일부일 수 있다. “프로세서”라는 용어는 레지스터들 및/또는 메모리로부터의 전자 데이터를 프로세싱하여 해당 전자 데이터를 레지스터들 및/또는 메모리에 저장될 수 있는 다른 전자 데이터로 변환하는 임의의 디바이스 또는 디바이스의 임의의 부분을 지칭할 수 있다.

통신 칩(1606)은 통신 칩(1606) 내에 패키징되는 집적 회로 다이를 또한 포함한다. 본 발명의 다른 구현에 따르면, 통신 칩의 집적 회로 다이는 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따른, 패키지 기판의 가장자리로부터 위에 있는 포토닉스 다이로 광학 신호를 라우팅하는 매립된 광학 도파관을 포함하는 광학 패키지의 일부일 수 있다.

요약서에 설명된 것을 포함한, 본 발명의 예시된 구현들에 대한 이상의 설명은 총망라적이거나 본 발명을 개시된 정확한 형태들로 제한하는 것으로 의도되어 있지 않다. 본 발명의 특정 구현들 및 본 발명에 대한 예들이 예시를 위해 본 명세서에 설명되어 있지만, 관련 기술분야의 통상의 기술자라면 인식할 것인 바와 같이, 본 발명의 범위 내에서 다양한 등가의 수정들이 가능하다.

이상의 상세한 설명을 고려하여 본 발명에 대해 이러한 수정들이 이루어질 수 있다. 이하의 청구항들에서 사용되는 용어들이 본 발명을 명세서 및 청구항들에 개시되는 특정 구현들로 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 오히려, 본 발명의 범위는 청구항 해석의 확립된 정설(doctrine)들에 따라 해석되어야 하는, 이하의 청구항들에 의해 전적으로 결정되어야 한다.

예 1: 광학 패키지로서, 패키지 기판; 상기 패키지 기판에 결합되는 포토닉스 다이; 상기 패키지 기판에 결합되는 컴퓨트 다이 - 상기 포토닉스 다이는 상기 패키지 기판에서의 브리지에 의해 상기 컴퓨트 다이에 통신 가능하게 결합됨 -; 및 상기 패키지 기판에 매립되는 광학 도파관 - 상기 광학 도파관의 제1 단부는 상기 포토닉스 다이 아래에 있고, 상기 광학 도파관의 제2 단부는 상기 패키지 기판의 가장자리와 실질적으로 동일 평면에 있음 - 을 포함하는, 광학 패키지.

예 2: 예 1에 있어서, 상기 광학 도파관의 상기 제1 단부는 각져 있는(angled), 광학 패키지.

예 3: 예 1 또는 예 2에 있어서, 상기 패키지 기판 위의 솔더 레지스트; 및 상기 광학 도파관의 상기 제1 단부로부터 상기 솔더 레지스트를 통한 광학 경로를 더 포함하는, 광학 패키지.

예 4: 예 3에 있어서, 상기 광학 경로는 클래딩 및 코어를 포함하는, 광학 패키지.

예 5: 예 4에 있어서, 상기 클래딩은 폴리이미드, 폴리알칸, 폴리시아네이트, 폴리아크릴레이트, 폴리실록산, 금속 재료 또는 폴리퍼플루오로카본 중합체를 포함하는, 광학 패키지.

예 6: 예 4에 있어서, 상기 코어 위의 제1 렌즈; 및 상기 광학 도파관의 상기 제2 단부 위의 제2 렌즈를 더 포함하는, 광학 패키지.

예 7: 예 1 내지 예 6에 있어서, 상기 포토닉스 다이로의 광학 경로는 상기 패키지 기판을 마주하는 상기 포토닉스 다이의 표면에서 상기 포토닉스 다이에 진입하는, 광학 패키지.

예 8: 예 1 내지 예 7에 있어서, 상기 광학 도파관은 상기 패키지 기판과 직접 접촉하는, 광학 패키지.

예 9: 예 8에 있어서, 상기 광학 도파관과 접촉하는 상기 패키지 기판의 표면은 약 70nm RMS 이하의 표면 거칠기를 갖는, 광학 패키지.

예 10: 예 8에 있어서, 상기 광학 도파관은 폴리이미드, 폴리알칸, 폴리시아네이트, 디아조벤조퀴논, 금속 중심 덴드라이트 중합체, 고밀도 폴리카보네이트, 폴리티펜, 폴리티아디아졸 또는 폴리술폰을 포함하는, 광학 패키지.

예 11: 예 1 내지 예 10에 있어서, 상기 광학 도파관은 상기 패키지 기판에 매립되는 개별 컴포넌트인, 광학 패키지.

예 12: 예 11에 있어서, 상기 광학 도파관의 상기 제1 단부에 미러를 더 포함하며, 상기 미러는 각져 있는, 광학 패키지.

예 13: 예 1 내지 예 12에 있어서, 상기 광학 도파관과 상기 패키지 기판 사이에 은 코팅을 더 포함하는, 광학 패키지.

예 14: 예 1 내지 예 13에 있어서, 상기 포토닉스 다이는 전체적으로 상기 패키지 기판의 풋프린트 내에 있는, 광학 패키지.

예 15: 예 1 내지 예 14에 있어서, 상기 포토닉스 다이와 상기 패키지 기판 사이 및 상기 컴퓨트 다이와 상기 패키지 기판 사이의 언더필; 및 상기 광학 도파관의 상기 제1 단부 위로의 상기 언더필의 유동을 방지하기 위한 언더필 댐을 더 포함하는, 광학 패키지.

예 16: 광학 패키지로서, 패키지 기판; 상기 패키지 기판의 상부 표면에서의 트렌치 - 상기 트렌치는 제1 단부 및 상기 패키지 기판의 가장자리에 위치되는 제2 단부를 가짐 -; 상기 패키지 기판의 상기 상부 표면 위의 솔더 레지스트; 및 상기 솔더 레지스트를 통한 개구부 - 상기 개구부는 상기 트렌치의 상기 제1 단부 위에 있음 - 를 포함하는, 광학 패키지.

예 17: 예 16에 있어서, 상기 트렌치는 1.0 초과의 굴절률을 갖는 재료로 채워지는, 광학 패키지.

예 18: 예 16 또는 예 17에 있어서, 상기 트렌치는 약 70nm RMS 이하의 표면 거칠기를 갖는, 광학 패키지.

예 19: 예 16 내지 예 18에 있어서, 상기 개구부는 클래딩 및 코어로 채워지는, 광학 패키지.

예 20: 예 16 내지 예 19에 있어서, 상기 패키지 기판 위의 포토닉스 다이 - 상기 포토닉스 다이는 전체적으로 상기 패키지 기판의 풋프린트 내에 있고, 상기 포토닉스 다이는 상기 솔더 레지스트를 통해 상기 개구부 위에 위치됨 - 를 더 포함하는, 광학 패키지.

예 21: 예 20에 있어서, 상기 패키지 기판 위의 컴퓨트 다이 - 상기 포토닉스 다이는 상기 패키지 기판에 매립되는 브리지에 의해 상기 컴퓨트 다이에 통신 가능하게 결합됨 - 를 더 포함하는, 광학 패키지.

예 22: 예 16 내지 예 21에 있어서, 상기 패키지 기판의 풋프린트는 직사각형인, 광학 패키지.

예 23: 예 16 내지 예 21에 있어서, 상기 트렌치에 위치되는 개별 광학 도파관을 더 포함하는, 광학 패키지.

예 24: 광학 시스템으로서, 보드; 상기 보드에 결합되는 패키지 기판; 상기 패키지 기판에 결합되는 컴퓨트 다이; 상기 패키지 기판에 결합되는 포토닉스 다이; 및 상기 패키지 기판에 매립되는 광학 도파관 - 상기 광학 도파관의 제1 단부는 상기 포토닉스 다이 아래에 있고, 상기 광학 도파관의 제2 단부는 상기 패키지 기판의 가장자리에 있음 - 을 포함하는, 광학 시스템.

예 25: 예 24에 있어서, 상기 광학 도파관의 상기 제1 단부는 각져 있는, 광학 시스템.

예 26: 광학 패키지로서, 패키지 기판; 상기 패키지 기판 위의 패치 - 상기 패치는: 유리 기판을 포함함 -; 상기 유리 기판 위의 포토닉스 다이; 상기 유리 기판 위의 컴퓨트 다이; 및 상기 유리 기판에 매립되는 광학 도파관을 포함하며, 상기 광학 도파관은 상기 포토닉스 다이 아래에 있는 제1 단부 및 상기 유리 기판의 가장자리에 있는 제2 단부를 갖는, 광학 패키지.

예 27: 예 26에 있어서, 상기 포토닉스 다이는 상기 유리 기판에 매립되는 브리지에 의해 상기 컴퓨트 다이에 통신 가능하게 결합되는, 광학 패키지.

예 28: 예 26 또는 예 27에 있어서, 상기 유리 기판 위의 고밀도 배선 스택을 더 포함하며, 상기 포토닉스 다이는 상기 고밀도 배선 스택에서의 인터커넥트들에 의해 상기 컴퓨트 다이에 통신 가능하게 결합되는, 광학 패키지.

예 29: 예 28에 있어서, 상기 고밀도 배선 스택을 통한 광학 경로를 더 포함하며, 상기 광학 경로는 상기 광학 도파관의 상기 제1 단부 위에 있는, 광학 패키지.

예 30: 예 29에 있어서, 상기 광학 경로는 클래딩 및 코어를 포함하는, 광학 패키지.

예 31: 예 26 내지 예 30에 있어서, 상기 광학 도파관은 폴리이미드, 폴리알칸, 폴리시아네이트, 디아조벤조퀴논, 금속 중심 덴드라이트 중합체, 고밀도 폴리카보네이트, 폴리티펜, 폴리티아디아졸 또는 폴리술폰을 포함하는, 광학 패키지.

예 32: 예 26 내지 예 31에 있어서, 상기 광학 도파관의 상기 제1 단부는 각져 있는, 광학 패키지.

예 33: 예 26 내지 예 32에 있어서, 상기 유리 기판 위의 유기 층; 및 상기 유기 층 위의 솔더 레지스트 층을 더 포함하는, 광학 패키지.

예 34: 예 33에 있어서, 상기 유기 층 및 상기 솔더 레지스트 층을 통한 광학 경로를 더 포함하며, 상기 광학 경로는 상기 광학 도파관의 상기 제1 단부 위에 있는, 광학 패키지.

예 35: 예 34에 있어서, 상기 광학 경로는 클래딩 및 코어를 포함하는, 광학 패키지.

예 36: 예 26 내지 예 34에 있어서, 상기 유리 기판의 두께를 통한 비아들을 더 포함하며, 상기 비아들은 상기 패키지 기판에 전기적으로 결합되는, 광학 패키지.

예 37: 광학 패키지로서, 유리 기판; 상기 유리 기판 위의 포토닉스 다이 - 상기 포토닉스 다이는 전체적으로 상기 유리 기판의 풋프린트 내에 있음 -; 상기 유리 기판 위의 컴퓨트 다이 - 상기 컴퓨트 다이는 상기 포토닉스 다이에 통신 가능하게 결합됨 -; 및 상기 유리 기판에 매립되는 광학 도파관을 포함하며, 상기 광학 도파관은 상기 포토닉스 다이 아래에 있는 제1 단부 및 상기 유리 기판의 가장자리에 있는 제2 단부를 갖는, 광학 패키지.

예 38: 예 37에 있어서, 상기 포토닉스 다이는 상기 유리 기판에 매립되는 브리지에 의해 상기 컴퓨트 다이에 통신 가능하게 결합되는, 광학 패키지.

예 39: 예 37 또는 예 38에 있어서, 상기 유리 기판 위의 고밀도 배선 스택을 더 포함하며, 상기 포토닉스 다이는 상기 고밀도 배선 스택에서의 인터커넥트들에 의해 상기 컴퓨트 다이에 통신 가능하게 결합되는, 광학 패키지.

예 40: 예 37 내지 예 39에 있어서, 상기 유리 기판의 전체 두께를 통한 비아들을 더 포함하는, 광학 패키지.

예 41: 예 37 내지 예 40에 있어서, 상기 제1 단부는 테이퍼링되는, 광학 패키지.

예 42: 예 41에 있어서, 상기 테이퍼는 45° 각도로 있는, 광학 패키지.

예 43: 예 37 내지 예 42에 있어서, 상기 광학 도파관은 폴리이미드, 폴리알칸, 폴리시아네이트, 디아조벤조퀴논, 금속 중심 덴드라이트 중합체, 고밀도 폴리카보네이트, 폴리티펜, 폴리티아디아졸 또는 폴리술폰을 포함하는, 광학 패키지.

예 44: 예 37 내지 예 43에 있어서, 상기 광학 도파관과 상기 유리 기판 사이에 은 층이 있는, 광학 패키지.

예 45: 예 37 내지 예 44에 있어서, 상기 포토닉스 다이와 상기 유리 기판 사이 및 상기 컴퓨트 다이와 상기 유리 기판 사이의 언더필을 더 포함하며, 상기 언더필이 상기 광학 도파관의 상기 제1 단부 위에 배치되는 것이 차단되는, 광학 패키지.

예 46: 예 37 내지 예 45에 있어서, 상기 유리 기판에 결합되는 패키지 기판을 더 포함하는, 광학 패키지.

예 47: 예 46에 있어서, 상기 패키지 기판은 코어 층을 포함하는, 광학 패키지.

예 48: 광학 시스템으로서, 보드; 상기 보드에 결합되는 패키지 기판; 및 상기 패키지 기판에 결합되는 패치 - 상기 패치는: 유리 기판을 포함함 -; 상기 유리 기판 위의 포토닉스 다이 - 상기 포토닉스 다이는 전체적으로 상기 유리 기판의 풋프린트 내에 있음 -; 상기 유리 기판 위의 컴퓨트 다이 - 상기 컴퓨트 다이는 상기 포토닉스 다이에 통신 가능하게 결합됨 -; 및 상기 유리 기판에 매립되는 광학 도파관을 포함하며, 상기 광학 도파관은 상기 포토닉스 다이 아래에 있는 제1 단부 및 상기 유리 기판의 가장자리에 있는 제2 단부를 갖는, 광학 시스템.

예 49: 예 48에 있어서, 상기 포토닉스 다이는 상기 유리 기판에 매립되는 브리지에 의해 상기 컴퓨트 다이에 통신 가능하게 결합되는, 광학 시스템.

예 50: 예 48에 있어서, 상기 유리 기판 위의 고밀도 배선 스택을 더 포함하며, 상기 포토닉스 다이는 상기 고밀도 배선 스택에서의 인터커넥트들에 의해 상기 컴퓨트 다이에 통신 가능하게 결합되는, 광학 시스템.

예 51: 광학 패키지로서, 패키지 기판 - 상기 패키지 기판은: 복수의 유리 층들; 및 복수의 유전체 층들 - 상기 복수의 유리 층들과 상기 복수의 유전체 층들은 스택에서 교호됨 -; 상기 패키지 기판 위의 포토닉스 다이; 상기 패키지 기판 위의 컴퓨트 다이; 및 상기 패키지 기판에 매립되는 광학 도파관 - 상기 광학 도파관은 상기 포토닉스 다이 아래에 있는 제1 단부 및 상기 패키지 기판의 가장자리에 있는 제2 단부를 가짐 - 을 포함하는, 광학 패키지.

예 52: 예 51에 있어서, 상기 광학 도파관은 상기 복수의 유리 층들 중 하나에 매립되는, 광학 패키지.

예 53: 예 52에 있어서, 상기 광학 도파관은 상기 포토닉스 다이에 가장 가까운 상기 유리 층에 매립되는, 광학 패키지.

예 54: 예 51 내지 예 53에 있어서, 상기 패키지 기판의 제1 표면으로부터 상기 패키지 기판의 제2 표면으로의 복수의 전도성 경로들을 더 포함하는, 광학 패키지.

예 55: 예 51 내지 예 54에 있어서, 상기 포토닉스 다이는 상기 패키지 기판에 매립되는 브리지에 의해 상기 컴퓨트 다이에 통신 가능하게 결합되는, 광학 패키지.

예 56: 예 51 내지 예 54에 있어서, 상기 포토닉스 다이는 상기 패키지 기판에 매립되는 인터커넥트들에 의해 상기 컴퓨트 다이에 통신 가능하게 결합되는, 광학 패키지.

예 57: 예 51 내지 예 56에 있어서, 상기 포토닉스 다이는 전체적으로 상기 패키지 기판의 풋프린트 내에 있는, 광학 패키지.

예 58: 예 51 내지 예 56에 있어서, 상기 패키지 기판 위의 솔더 레지스트; 및 상기 광학 도파관의 상기 제1 단부 위의 상기 솔더 레지스트를 통한 광학 경로를 더 포함하는, 광학 패키지.

예 59: 예 58에 있어서, 상기 광학 경로는 클래딩 및 코어를 포함하는, 광학 패키지.

예 60: 예 51 내지 예 59에 있어서, 상기 광학 도파관의 상기 제1 단부는 테이퍼링되는, 광학 패키지.

예 61: 예 51 내지 예 60에 있어서, 상기 광학 도파관은 폴리이미드, 폴리알칸, 폴리시아네이트, 디아조벤조퀴논, 금속 중심 덴드라이트 중합체, 고밀도 폴리카보네이트, 폴리티펜, 폴리티아디아졸 또는 폴리술폰을 포함하는, 광학 패키지.

예 62: 예 51 내지 예 61에 있어서, 상기 패키지 기판에서의 전도성 트레이스들 및 패드들은 상기 복수의 유리 층에 매립되고, 비아들은 상기 유리 층들 및 상기 유전체 층들을 통과하는, 광학 패키지.

예 63: 예 51 내지 예 62에 있어서, 상기 포토닉스 다이와 상기 패키지 기판 사이 및 상기 컴퓨트 다이와 상기 패키지 기판 사이의 언더필을 더 포함하며, 상기 언더필이 상기 광학 도파관의 상기 제1 단부 위에 배치되는 것이 차단되는, 광학 패키지.

예 64: 광학 패키지로서, 패키지 기판 - 상기 패키지 기판은 복수의 유리 층들을 포함함 -; 상기 패키지 기판 위의 포토닉스 다이 - 상기 포토닉스 다이는 전체적으로 상기 패키지 기판의 풋프린트 내에 있음 -; 상기 패키지 기판 위의 컴퓨트 다이 - 상기 포토닉스 다이는 상기 컴퓨트 다이에 통신 가능하게 결합됨 -; 및 광학 도파관 - 상기 광학 도파관은 상기 패키지 기판의 가장자리로부터 상기 포토닉스 다이 아래까지의 광학 경로를 제공함 - 을 포함하는, 광학 패키지.

예 65: 예 64에 있어서, 상기 광학 도파관은 상기 포토닉스 다이 아래에 있는 제1 단부 및 상기 패키지 기판의 상기 가장자리에 있는 제2 단부를 포함하며, 상기 제1 단부는 테이퍼링되는, 광학 패키지.

예 66: 예 65에 있어서, 상기 패키지 기판 위의 솔더 레지스트; 및 상기 광학 도파관의 상기 제1 단부 위의 상기 솔더 레지스트를 통한 광학 경로를 더 포함하는, 광학 패키지.

예 67: 예 66에 있어서, 상기 광학 경로는 클래딩 및 코어를 포함하는, 광학 패키지.

예 68: 예 64 내지 예 67에 있어서, 상기 복수의 유리 층들은 복수의 유전체 층들에 의해 서로 접착되는, 광학 패키지.

예 69: 예 64 내지 예 68에 있어서, 상기 광학 도파관은 폴리이미드, 폴리알칸, 폴리시아네이트, 디아조벤조퀴논, 금속 중심 덴드라이트 중합체, 고밀도 폴리카보네이트, 폴리티펜, 폴리티아디아졸 또는 폴리술폰을 포함하는, 광학 패키지.

예 70: 예 64 내지 예 69에 있어서, 상기 포토닉스 다이는 상기 패키지 기판에 매립되는 브리지에 의해 상기 컴퓨트 다이에 통신 가능하게 결합되는, 광학 패키지.

예 71: 예 64 내지 예 69에 있어서, 상기 포토닉스 다이는 상기 패키지 기판에 매립되는 인터커넥트들에 의해 상기 컴퓨트 다이에 통신 가능하게 결합되는, 광학 패키지.

예 72: 예 64 내지 예 71에 있어서, 상기 포토닉스 다이와 상기 패키지 기판 사이 및 상기 컴퓨트 다이와 상기 패키지 기판 사이의 언더필을 더 포함하며, 상기 언더필이 상기 포토닉스 다이 아래에서 상기 광학 도파관의 단부 위에 배치되는 것이 차단되는, 광학 패키지.

예 73: 광학 시스템으로서, 보드; 및 상기 보드에 결합되는 광학 패키지를 포함하며, 상기 광학 패키지는: 패키지 기판 - 상기 패키지 기판은 복수의 유리 층들을 포함함 -; 상기 패키지 기판 위의 포토닉스 다이 - 상기 포토닉스 다이는 전체적으로 상기 패키지 기판의 풋프린트 내에 있음 -; 상기 패키지 기판 위의 컴퓨트 다이 - 상기 포토닉스 다이는 상기 컴퓨트 다이에 통신 가능하게 결합됨 -; 및 광학 도파관 - 상기 광학 도파관은 상기 패키지 기판의 가장자리로부터 상기 포토닉스 다이 아래까지의 광학 경로를 제공함 - 을 포함하는, 광학 시스템.

예 74: 예 73에 있어서, 상기 포토닉스 다이는 상기 패키지 기판에 매립되는 브리지에 의해 상기 컴퓨트 다이에 통신 가능하게 결합되는, 광학 시스템.

예 75: 예 73에 있어서, 상기 포토닉스 다이는 상기 패키지 기판에 매립되는 인터커넥트들에 의해 상기 컴퓨트 다이에 통신 가능하게 결합되는, 광학 시스템.

예 76: 광학 패키지로서, 패키지 기판; 상기 패키지 기판 상의 포토닉스 다이 - 상기 포토닉스 다이는 포토닉스 모듈 및 인터커넥트 패드들을 갖는 전도성 배선을 포함함 -; 및 상기 패키지 기판 상의 컴퓨트 다이를 포함하며, 상기 컴퓨트 다이의 풋프린트는 상기 포토닉스 다이의 풋프린트와 겹치고, 상기 포토닉스 다이 상의 상기 인터커넥트 패드들은 제1 레벨 인터커넥트들(FLI들)에 의해 상기 컴퓨트 다이에 결합되는, 광학 패키지.

예 77: 예 76에 있어서, 상기 컴퓨트 다이에 열적으로 결합되는 통합 열 확산기(IHS)를 더 포함하는, 광학 패키지.

예 78: 예 77에 있어서, 상기 IHS를 통한 개구부를 더 포함하는, 광학 패키지.

예 79: 예 78에 있어서, 광원은 상기 포토닉스 모듈과 광학적으로 결합하기 위해 상기 개구부를 통과하도록 구성되는, 광학 패키지.

예 80: 예 79에 있어서, 상기 포토닉스 모듈은: 격자 커플러; 및 III-V족 헤테로접합을 포함하는, 광학 패키지.

예 81: 예 76에 있어서, 상기 포토닉스 모듈에 광학적으로 결합되는 광섬유를 더 포함하는, 광학 패키지.

예 82: 예 81에 있어서, 상기 광섬유는 상기 포토닉스 다이 상의 V-그루브에 세팅되는, 광학 패키지.

예 83: 예 76 내지 예 82에 있어서, 상기 포토닉스 다이는 상기 패키지 기판 위의 솔더 레지스트를 통해 캐비티에 배치되는, 광학 패키지.

예 84: 예 76 내지 예 83에 있어서, 상기 포토닉스 다이는: 상기 포토닉스 다이의 두께를 통한 기판 관통 비아들을 더 포함하는, 광학 패키지.

예 85: 예 76 내지 예 84에 있어서, 상기 포토닉스 모듈 아래의 상기 패키지 기판에 매립되는 열 전도성 블록을 더 포함하는, 광학 패키지.

예 86: 예 76 내지 예 85에 있어서, 상기 포토닉스 모듈 아래의 상기 패키지 기판에 매립되는 열 전도성 필라들의 어레이를 더 포함하는, 광학 패키지.

예 87: 예 76 내지 예 86에 있어서, 상기 포토닉스 모듈 위의 더미 실리콘 다이를 더 포함하며, 상기 더미 실리콘 다이는 통합 열 확산기에 열적으로 결합되는, 광학 패키지.

예 88: 예 76 내지 예 87에 있어서, 상기 포토닉스 모듈 위의 열전기 냉각기를 더 포함하며, 상기 열전기 냉각기는 통합 열 확산기에 열적으로 결합되는, 광학 패키지.

예 89: 포토닉스 다이로서, 기판; 광학 커플러; 포토닉스 모듈 - 상기 포토닉스 모듈은 광학 신호들을 전기 신호들로 변환하는 III-V족 헤테로접합을 포함함 -; 상기 포토닉스 모듈에 전기적으로 결합되는 전기 배선; 및 상기 기판의 표면 상의 전도성 패드들 - 상기 전도성 패드들은 상기 전기 배선에 전기적으로 결합됨 - 을 포함하는, 포토닉스 다이.

예 90: 예 89에 있어서, 상기 광학 커플러는 격자 커플러인, 포토닉스 다이.

예 91: 예 90에 있어서, 상기 격자 커플러는 실리콘 도파관에 의해 상기 포토닉스 모듈에 광학적으로 결합되는, 포토닉스 다이.

예 92: 예 89에 있어서, 상기 광학 커플러는 광섬유를 수용하도록 구성된 V-그루브를 포함하는, 포토닉스 다이.

예 93: 예 89 내지 예 92에 있어서, 상기 기판의 두께를 통한 기판 관통 비아들을 더 포함하는, 포토닉스 다이.

예 94: 예 89 내지 예 93에 있어서, 상기 포토닉스 모듈 위에 부착되는 더미 실리콘 다이를 더 포함하는, 포토닉스 다이.

예 95: 예 89 내지 예 94에 있어서, 상기 포토닉스 모듈 위에 부착되는 열전기 냉각기를 더 포함하는, 포토닉스 다이.

예 96: 광학 시스템으로서, 보드; 상기 보드 위의 패키지 기판; 상기 패키지 기판 위의 포토닉스 다이; 및 상기 패키지 기판 위의 컴퓨트 다이를 포함하며, 상기 포토닉스 다이의 풋프린트는 상기 컴퓨트 다이의 풋프린트와 적어도 부분적으로 겹치는, 광학 시스템.

예 97: 예 96에 있어서, 상기 포토닉스 다이는 제1 레벨 인터커넥트들에 의해 상기 컴퓨트 다이에 전기적으로 결합되는, 광학 시스템.

예 98: 예 96 또는 예 97에 있어서, 상기 포토닉스 다이는 광학 커플러를 포함하는, 광학 시스템.

예 99: 예 98에 있어서, 상기 광학 커플러는 격자 커플러인, 광학 시스템.

예 100: 예 98에 있어서, 상기 광학 커플러는 광섬유를 수용하도록 구성된 V-그루브를 포함하는, 광학 시스템.

Claims (25)

1. 광학 패키지로서,
   패키지 기판;
   상기 패키지 기판에 결합되는 포토닉스 다이;
   상기 패키지 기판에 결합되는 컴퓨트 다이 - 상기 포토닉스 다이는 상기 패키지 기판에서의 브리지에 의해 상기 컴퓨트 다이에 통신 가능하게 결합됨 -; 및
   상기 패키지 기판에 매립되는 광학 도파관 - 상기 광학 도파관의 제1 단부는 상기 포토닉스 다이 아래에 있고, 상기 광학 도파관의 제2 단부는 상기 패키지 기판의 가장자리와 실질적으로 동일 평면에 있음 -
   을 포함하는, 광학 패키지.
2. 제1항에 있어서, 상기 광학 도파관의 상기 제1 단부는 각져 있는, 광학 패키지.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 패키지 기판 위의 솔더 레지스트; 및
   상기 광학 도파관의 상기 제1 단부로부터 상기 솔더 레지스트를 통한 광학 경로
   를 더 포함하는, 광학 패키지.
4. 제3항에 있어서, 상기 광학 경로는 클래딩 및 코어를 포함하는, 광학 패키지.
5. 제4항에 있어서, 상기 클래딩은 폴리이미드, 폴리알칸, 폴리시아네이트, 폴리아크릴레이트, 폴리실록산, 금속 재료 또는 폴리퍼플루오로카본 중합체를 포함하는, 광학 패키지.
6. 제4항에 있어서,
   상기 코어 위의 제1 렌즈; 및
   상기 광학 도파관의 상기 제2 단부 위의 제2 렌즈
   를 더 포함하는, 광학 패키지.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 포토닉스 다이로의 광학 경로는 상기 패키지 기판을 마주하는 상기 포토닉스 다이의 표면에서 상기 포토닉스 다이에 진입하는, 광학 패키지.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광학 도파관은 상기 패키지 기판과 직접 접촉하는, 광학 패키지.
9. 제8항에 있어서, 상기 광학 도파관과 접촉하는 상기 패키지 기판의 표면은 약 70nm RMS 이하의 표면 거칠기를 갖는, 광학 패키지.
10. 제8항에 있어서, 상기 광학 도파관은 폴리이미드, 폴리알칸, 폴리시아네이트, 디아조벤조퀴논, 금속 중심 덴드라이트 중합체, 고밀도 폴리카보네이트, 폴리티펜, 폴리티아디아졸 또는 폴리술폰을 포함하는, 광학 패키지.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광학 도파관은 상기 패키지 기판에 매립되는 개별 컴포넌트인, 광학 패키지.
12. 제11항에 있어서,
    상기 광학 도파관의 상기 제1 단부에 미러 - 상기 미러는 각져 있음 -
    를 더 포함하는, 광학 패키지.
13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광학 도파관과 상기 패키지 기판 사이에 은 코팅
    을 더 포함하는, 광학 패키지.
14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 포토닉스 다이는 전체적으로 상기 패키지 기판의 풋프린트 내에 있는, 광학 패키지.
15. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 포토닉스 다이와 상기 패키지 기판 사이 및 상기 컴퓨트 다이와 상기 패키지 기판 사이의 언더필; 및
    상기 광학 도파관의 상기 제1 단부 위로의 상기 언더필의 유동을 방지하기 위한 언더필 댐
    을 더 포함하는, 광학 패키지.
16. 광학 패키지로서,
    패키지 기판;
    상기 패키지 기판의 상부 표면에서의 트렌치 - 상기 트렌치는 제1 단부 및 상기 패키지 기판의 가장자리에 위치되는 제2 단부를 가짐 -;
    상기 패키지 기판의 상기 상부 표면 위의 솔더 레지스트; 및
    상기 솔더 레지스트를 통한 개구부 - 상기 개구부는 상기 트렌치의 상기 제1 단부 위에 있음 -
    를 포함하는, 광학 패키지.
17. 제16항에 있어서, 상기 트렌치는 1.0 초과의 굴절률을 갖는 재료로 채워지는, 광학 패키지.
18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 트렌치는 약 70nm RMS 이하의 표면 거칠기를 갖는, 광학 패키지.
19. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 개구부는 클래딩 및 코어로 채워지는, 광학 패키지.
20. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 패키지 기판 위의 포토닉스 다이 - 상기 포토닉스 다이는 전체적으로 상기 패키지 기판의 풋프린트 내에 있고, 상기 포토닉스 다이는 상기 솔더 레지스트를 통해 상기 개구부 위에 위치됨 -
    를 더 포함하는, 광학 패키지.
21. 제20항에 있어서,
    상기 패키지 기판 위의 컴퓨트 다이 - 상기 포토닉스 다이는 상기 패키지 기판에 매립되는 브리지에 의해 상기 컴퓨트 다이에 통신 가능하게 결합됨 -
    를 더 포함하는, 광학 패키지.
22. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 패키지 기판의 풋프린트는 직사각형인, 광학 패키지.
23. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 트렌치에 위치되는 개별 광학 도파관
    을 더 포함하는, 광학 패키지.
24. 광학 시스템으로서,
    보드;
    상기 보드에 결합되는 패키지 기판;
    상기 패키지 기판에 결합되는 컴퓨트 다이;
    상기 패키지 기판에 결합되는 포토닉스 다이; 및
    상기 패키지 기판에 매립되는 광학 도파관 - 상기 광학 도파관의 제1 단부는 상기 포토닉스 다이 아래에 있고, 상기 광학 도파관의 제2 단부는 상기 패키지 기판의 가장자리에 있음 -
    을 포함하는, 광학 시스템.
25. 제24항에 있어서, 상기 광학 도파관의 상기 제1 단부는 각져 있는, 광학 시스템.
    

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