200408083 ⑴ 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明一般係有關光電子裝置，且更明確言之，係有 關用以連接光及電組成件之技術。 【先前技術】 近日製造之許多電腦及通訊網路，包括網際網路使用 光纖纜取代銅線。由光纖纜，資料使用光信號，而非電信 號發送。例如，邏輯1可由特定持續期之一光脈波代表 ，及邏輯 〇可由同持續期之一光脈波之不存在表示。光 纖之頻帶寬遠較銅線爲大，因爲光在光纖中衰減較之電子 移行通過銅線爲小。 雖光纖纜非常有效用以轉送資料，但使用光信號處理 資料仍非常困難。例如，現無有效之方法來"儲存 ” 代表資料之光信號。網路故此使用光纖來發送資料於節點 之間，及使用矽晶片處理電腦節點內之資料。此由使用光 纖收發訊機達成，此變換來自光纖纜之光信號爲電信號， 及反之亦然。圖1顯示可用以構成光收發訊機之一示範 光電子模組 100。 光電子模組100包含一半導體晶片副組件（CSA) 102及一光學副組件（〇SA) 104。CSA102爲一封裝之半 導體裝置。如顯示於圖1，C S A 1 0 2爲模鑄材料；! 〇 6之 方形塊，此具有電接觸點1 08通過其底及側表面露出。 在模鑄材料塊1〇6內爲一包裹之半導體晶粒，此電連接 (2) (2)200408083 至接觸點 1 〇 8。例如，可使用線焊接於此等連接點。不 能見之 CSA 102之另一方面爲在CSA102之頂表面上 之上鏈接觸點。此等上鏈接觸點亦電連接至包裹之半導體 晶粒’且故此提供半導體晶粒及0S A 1 〇4間之電連通。 所示之該特定CS A 1 02爲一無引線引線框半導體封裝（ LLP )。然而，應明瞭 CSA 102可爲多種模鑄之封裝所 構成。 OSA104 由一支持塊 110，一電路基體 112，及光 子裝置 1M構成。支持塊11〇具有一前表面 116，此 支持電路基體112及光子裝置114，此等固定於電路基 體 1 1 2。支持塊 1 2 0可爲多種材料，諸如陶瓷材料，聚 乙烯酯酮（PEEK )，或液晶聚合物所製。 電路基體 112 固定於支持塊 110 之前表面 116 上，包裹支持塊 110 之底前角，並蓋住支持塊 11〇之 大部份底表面。埋置於電路基體 1 1 2內之電線自前表面 上之光子裝置 114延伸至支持塊 110之底表面，在此 接觸 CSA102之上鏈接觸點。有關電路基體 112之大 小幅度普通非常小，並使線路相互非常接近設置。尺寸小 對大部份小型電子裝置同樣有利。然而，線路之密切接近 引起”串擾”問題，尤其是在高操作頻率上。串擾爲二 或更多導電元間之電干擾。此串擾會激烈降低光電子裝置 1 〇 〇 之性能。 基於以上，需要一有效之技術，用以連接光學裝置之 光子裝置於半導體晶片裝置，此呈現低程度之串擾。 (3) (3)200408083 【發明內容】 本發明係有關高性能及小型電路基體。該電路基體包 含一介質層，一地層（亦稱爲回轉平面）固定於介質層之 底表面，及多條回轉徑路（地）及信號線，此等固定於介 質層之頂表面。頂表面上之回轉徑路連接至底表面上之回 轉平面，包裹介質材料之至少一邊緣。電路基體之構造設 計在降低串擾，呈現程度低之地跳躍及寄生，及獲得最佳 之阻抗程度。電路基體可利用於製造光電子模組。 作爲一裝置，本發明之一實施例包含至少一導電性回 轉平面，具有一裝置固定區；一介質層，具有一頂及一底 表面，底表面固定於回轉平面，多條信號線構製於介質層 之頂表面上；及多條回轉徑路構製於介質層之頂表面上， 每一回轉徑路包裹介質層之至少一邊緣，並與回轉平面接 觸。在該裝置之另一實施例，回轉徑路包裹任一頂邊緣， 背邊緣，或二邊緣，以接觸回轉平面。在該裝置之另一實 施例，至少一回轉徑路延伸於每一對相鄰信號線之間，從 而回轉徑路相互電屏蔽每一對相鄰信號線。在本發明之又 另一實施例，至少二信號線間之距離隨信號線之延伸離開 裝置固定區而增加。本發明之裝置可用以連接光子裝置至 半導體晶片裝置，以形成光電子裝置。 在以下本發明之說明及附圖中，更詳細提出本發明之 此等及其他特色及優點，由此以貫例顯不本發明之原理。 (4) (4)200408083 【實施方式】 現參考附圖所示之幾個較宜實施例，詳細說明本發明 。在以下說明中，提出許多特定細節，以便澈底明暸本發 曰月。然而’精於本藝之人士顯然明瞭，可實施本發明，而 無需一些或所有此等特定細節。在其他情形，並未詳細說 明熟悉之操作，俾不致模糊本發明。 本發明屬於高性能及小型電路基體。該電路基體包含 一介質層，一回轉平面固定於介質層之底表面，及多個回 轉徑路（地）及信號線，此等固定於介質層之頂表面。頂 表面上之回轉徑路連接至底表面上之回轉平面，包裹介質 材料之至少一邊緣。電路基體之構造經設計，俾減少串擾 ’呈現低程度之地跳躍及寄生，獲得最佳阻抗程度。可利 用電路基體，以構製光電模組。 電路基體可用以連接各種電系統。當連接電系統於小 幅度規模時，更完全呈現基體之優點。例如，電路基體可 用以連接光學裝置至光電子模組中之半導體晶片裝置。現 說明圖 2，以說明電路基體之此一使用。 圖 2顯示本發明之一實施例之一簡單光學副組件（ 〇 S A ) 2 0 0及一晶片副組件（c S A ) 2 0 2之透視圖。 OSA2〇〇及 CSA2〇2可組合，以形成光電子模組。由連 接CSA202之頂表面上之上鏈接觸點 2 04於 OSA200 之底表面上之接觸墊 2 0 6，置Ο S A 2 0 0及 C S A 2 0 2於相 互電連接。可由使用導電性材料，諸如焊膏或導電性環氧 樹脂（僅舉出一二），方便此等連接。 (5) (5)200408083 如圖 1所述，CSA202爲一封裝之半導體裝置，其 中，一半導體晶粒（未顯示）包裹於一模鑄材料 2〇8內 ，並電連接至上鏈接觸點2〇4及電接觸點 2〗〇。上鏈接 觸點 204提供徑路，用半導體晶粒及 OSA200之光子 裝置 212間之電連通。 OSA2 00 包含一支持塊 214，此支持一電路基體 216。電路基體 216固定於支持塊 214之前表面 218 及底表面220。光子裝置212固定於支持塊214之前 表面 2 1 8上之電路基體 2 1 6。沿電路基體 2 1 6延伸之 {g號線 222連接光子裝置 212至底表面 220上之接 觸墊 206，俾光子裝置212最後可連接至 CSA202內 之半導體晶粒。 爲圖解電路基體 216之結構及特色，參考圖2及 3 A-C ’討論電路基體216。圖2以透視圖顯示電路基 體2 1 6，圖3 A-C則分別以側平面圖，支持塊2〗4之前 表面 2 18所視之前平面圖，及背塊214之底表面220 所視之底平面圖顯示電路基體2 1 6。 電路基體216由回轉平面224構成，此固定於支 持塊 2]4之前表面 218及底表面 220。回轉平面 224 可由使用黏著性材料，諸如環氧樹脂固定於支持塊2 i 4 上。亦可使用各種黏著劑以及用以構製導電性金屬層於電 路基體上之其他熟悉方法。材料2 2 6之介質層構製於回 轉平面224之頂面上。介質層22 6之頂面上構製多條 信號線222及多條回轉徑路（地）230。電路基體216 (6) (6)200408083 之各層符合支持塊 2 1 4之表面。光子裝置2 1 2安裝於 回轉平面 224上，在稱爲陰極墊232之區域中。光子 裝置 212之陽極接觸點 23 4由互接線 23 8連接至陽 極接觸墊 2 3 6，此構製於信號線 2 2 2之端部處。 回轉平面 224爲導電性材料所製，且通常爲固體且 ¥坦。在其他實施例，可構製具有孔並具有不同厚度之回 轉平面 224。介質層 22 6爲非導電性材料，諸如聚醯亞 胺所製。具有適當絕緣性質及良好機械性質，以形成可靠 結構之任何其他材料可用以製造介質層 226。介質層 226 之一表面固定於回轉平面 224，同時另一表面固定 於信號線 2 2 2 及回轉徑路 2 3 〇。 回轉徑路 2 3 0用作額外地徑路。回轉徑路 2 3 0構 製於每一信號線 222之間，且故此用以屏蔽相鄰信號線 之每一信號線 222。此可降低信號線 222間之串擾至最 低程度。同平面地徑路之不同寬度及間隔亦可更控制信號 線之”特性阻抗’，。爲擴大此屏蔽效果至最大程度，回 轉徑路 2 3 0構製具有寬度延伸儘可能遠，以充塡每一信 號線 222間之空間。然而，回轉徑路並不接觸任何信號 線2 2 2，故在電路基體 2 1 6內不形成電短路。如在圖 2 及 - C 中可見，回轉徑路 2 3 〇 當彎曲環繞前表面 2】S上之介質層 226之頂邊緣24〇及底表面 22〇上之 介質層226之背邊緣242時，與回轉平面224接觸。回轉 徑路230可與回轉平面224 —體成形。或此等可固定於回 轉平面224 ◊用以連接回轉徑路230於回轉平面 224之 (7) (7)200408083 另一技術爲使通道延伸通過介質層，而非使回轉徑路 230包裹介質層 2〗6之邊緣。然而，通道會帶有其本身 之電感程度，且故此降低介質系統之性能。在本發明之其 他實施例中，回轉徑路 2 3 〇僅包裹介質材料 2 2 6之一 邊緣，且故此，僅與回轉平面224單個接觸。在另一實 施例中，無需每一或所有信號線 222之間均有回轉徑路 〇 構製介質層 226，俾回轉平面 2〗4之頂部曝露，以 形成陰極墊 23 2。陰極墊23 2使光子裝置 212可容易 安裝於電路基體 216上。光子裝置 212具有陰極接觸 點在表面上，此等連接至陰極墊 2 3 2。如顯示於圖 2及 3 A-C，介質層 226並不延伸至回轉平面 224之側邊緣 。然而，在其他實施例，介質層 226可構製延伸遠至回 轉平面 224。而且，介質層 226可沿底表面 220進一 步延伸，俾完全蓋住地平面 224。如顯示於圖 2，3A， 及 3C，回轉平面 224在底表面 220上延伸至介質層 226 外。 信號線 222顯示當其自光子裝置 212及陽極接觸 墊 2 3 6延伸離開時，成扇形向外散開。此等向外延伸， 俾各接觸墊 2 0 6相互分開一距離大於各陽極接觸墊 2 3 6 間之距離。此成扇形散開之構形增加各信號線相互屏蔽之 能力，因爲各線間之距離增加。各信號線間較大之距離使 回轉徑路 2 3 0 之寬度亦可增加。底表面 2 2 0上之各接 觸墊間之較大距離亦可有較大空間用以構製接觸點與 (8) (8)200408083 CS A2 02之上鏈接觸點 2〇4接觸。明確言之，提供較大 空間供焊球互接點使用。 如在圖3B及 3C中淸楚可見，信號線 222在前 表面 218上散開，及然後在底表面 220上成平行形態 延伸。在其他實施例，信號線 222可在底表面 220上 向外延伸，正與其在前表面 2 1 8上相同。在其他實施例 ，分開之信號線之構形可不同。例如，信號線可散開，然 後較接近一起，及然後再散開，而到達接觸墊 206。信 號線 2〗2及回轉徑路 2 3 0之特定構形取決於特定實施 需求。 電路基體 216上之信號線 222之數取決於來自光 子裝置212所需之陽極連接數。陽極墊 236應構製密 切接近陰極墊區2 3 2，以減小光子裝置2 1 2上之陽極接 觸點及陽極接觸墊2 3 6間之接觸長度至最低程度。減小 此連接長度至最低程度可提高電性能，因爲例如電寄生降 低。信號線2 2 2之數亦決定支持塊2 1 4之底表面上之 接觸墊 2〇6之數。接觸墊 2〇6之數可等於 CSA202 之頂表面上之上鏈接觸點2〇4之數。然而，接觸墊2〇6 及上鏈接觸點2〇4之數無需相等。可調整接觸點2〇6 之位置安排，以配合CSA 202上之上鏈接觸點2〇4之 安排。 回轉徑路23〇之寬度亦可改變，視實施需求而定。 在一賀施例，回轉徑路2 3 0可不延伸全程至相鄰信號 線 2 2 2之邊界。 -14- 200408083 Ο) 由於介質材料層226大致爲一平坦薄片23〇,回轉 徑路23〇及信號線222大致置於一單個平面內。回轉 ί工路2 3 0置於丨g號線2 2 2之間，並與之同平面，且故 此’有效相互屏蔽相鄰之信號線222。如前述，此構造 可用以降低串擾。 導電性材料形成回轉徑路23〇,信號線an，及回 轉平面224之各層可由諸如金及鎳材料製造。例如，大 部份此等結構可爲鎳所製’同時金可用以塗鍍於執行電互 接之區域。例如’陰極墊區232，陽極接觸墊區236， 及接觸墊2〇6可塗以一層金。具有高導電率特性，並適 於生產此 0 S A之製造方法之其他適當之導電性材料亦 可使用。 光子裝置 212之情形爲，作用區 244在與其陰極 接觸表面相反之一表面上。此種光子裝置稱爲垂直構形之 光子裝置212。每一光子裝置212內之作用區244之數 及置於陰極墊區 2 3 2內之光子裝置之數可不同。例如， 具有多個作用區之一單個光子裝置 2 1 2可固定於陰極塾 區 2 3 2。在另一實施例，具有單個作用區之二個以上之 光子裝置 2] 2 可固定於一陰極墊區 23 2。 二光子裝置 2 1 2爲接收機或發射機之任一之平行行 列。所有接收機或發射機可連接至同一回轉平面 224， 因爲相同電壓施加於每一裝置上。 電路基體 2]6之構造提供較少串擾，較少寄生，較 少地跳躍效應之優點，且容易控制阻抗程度。在一實施例 Γ 4 ^
"Ί V -15- (10) (10)200408083 ，在 3, 125 Gbps資料傳輸頻率之一 12波道模組（12 發射器或偵測器）上可獲得約 7%之總串擾。由調整信 號線 2 2 2之間隔，回轉徑路 2 3 0之寬度，及電路基體 2 1 0 之所有組成件之厚度，可達成各種電性能特性。 圖 4A及 4B顯示本發明之另外實施例之電路基體 4〇〇 之另一實施例。圖 4A及 4B 之電路基體 400與 圖 2及圖 3A-C之電路基體 216間主要不同爲圖 4A 及 4 B之信號線 4 0 2及回轉徑路 4 0 4在整個基體上保 持相等距離。圖 4 A顯不在光學副組件 4 0 8之前表面 406 上之電路基體 400 之平面圖。圖 4B 顯示在光學 副組件 408之底面 410上之電路基體 400之平面圖 〇 如見之於圖 4A，二光子裝置 412安裝於回轉平面 416 之陰極墊區 414。介質層 418 固定於回轉平面 41 6 之表面上，及信號線 402及回轉徑路 404構製於 介質層 4 ] 8之頂面上。回轉徑路 4 0 4包裹介質層 4 1 8 之頂邊緣，俾與回轉平面 4 1 6接觸。如見之於圖 4 B， 回轉徑路 4 0 4包介質層 4 1 8之背邊緣，俾與回轉平面 4 1 6 接觸。 圖5 A-D顯示本發明之一實施例之具有尺寸幅度標 註之電路基體5 00之一實施例。圖 5A顯示在支持塊 5〇4之前表面上之電路基體500之平面圖，圖5B顯示 在支持塊 5 04之底表面 5 0 6上之電路基體 5 0 0之平 面圖。圖5C顯示支持塊5 04及電路基體5 0 0之透視 (11) (11)200408083 圖。圖 5D 顯示圖 5A 之圓圈區之放大圖。電路基體 5 0 0所示之幅度爲毫米。介質層 5 12之厚度可在約 5-2 5微米之範圍。 如見之於圖5 A，回轉徑路5 0 8分開相鄰之信號線 5 1 0，並具有寬度向外延伸至每一信號線 5 1 0。注意信號 線 5 1 0及回轉徑路 5 0 8之間不接觸。介質層 5 1 2置於 信號線 5 1 〇及回轉徑路 5 0 8下面。如見之於圖 5 B及 5 C，接觸墊 5 1 4構製於信號線 5 1 0之端部，及回轉徑 路接觸墊 5 1 6構製於回轉徑路 5 0 8之背邊。陽極接觸 墊 5 1 8 構製於信號線 5 1 0之端部，在陰極墊區 520 附近。回轉徑路 508包裹介質層 512之邊緣，在陰極 墊區 5 2 0 附近，並在支持塊 5 04之底面 5 06上。 圖 6 A及 6 B顯示本發明之其他實施例之電路基體 600，分別爲在支持塊 604之前表面 602上之前平面圖 ，及在支持塊 604 之底表面 606上之底平面圖。電路 基體 600實際分裂爲二半個電路基體60 8及 610。每 半個電路基體 608及 61〇具有其自已成組之其他實方g 例中所述之回轉層，信號線，及回轉徑路。半個電路基|| 6 〇 8及 6 1 0相互連接。如此，不同之電壓可施加於回轉 層，信號層，信號線，及回轉徑路，且故此至光子裝置 6 1 2 及 6】4，此等固定於半個基體 6 0 8及 6 1 〇。換言 之，一光接收裝置可固定於半個電路基體 608，及—％ 發射機可固定於半個基體 6 1 0。如普通所知，許多接收 機及發射機需要不同程度之電壓。 (12) 200408083 例如，光子裝置6 1 2可包含一行列之光發射裝 及光子裝置 614可包含一行列之光偵測器。〇sa 雷射發射器及偵測器之組合使光電裝置成爲收發訊機 如’一 4波道收發訊機可由一 1 x4雷射發射器行 一 1 x4偵測器行列構成。然而，在其他實施例，光 置 6 1 2及 6 1 4可爲雷射發射器，從而使該模組成 發射機。在另一實施例，光子裝置 6 i 2及 6 1 4爲 測行列’從而使光電子裝置成爲接收裝置。 本發明之電路基體可製成各種大小及性能規格， 此，適用於許多不同之連接器及系統。例如，電路基 與 MPO連接器相容，此爲攜帶1 2光纖帶之標準 器。本發明之電路基體可用於各種應用，用以連接二 統。而且，由於其電性能之故，該電路基體可利用於 小之系統上。 在本發明之其他實施例，一電路基體可包含多組 平面，介質層，信號線，及回轉徑路，此等以重複形 互堆疊。換言之，此電路基體包含如圖 2A所示之 更多電路基體 216，其中，各基體 216相互堆疊。 增加光學副組件之信號容量及電性能。每組電路 2 1 6應由例如一介質材料層相互電分開。 雖已以若干較宜實施例說明本發明，但在本發明 圍內可有更改，改變，及相等者。應注意有許多其他 實施本發明之方法及裝置。故此，後附申請專利範圍 釋爲包含所有此等更改，改變，及相等者於本發明之 置， 上之 〇例 列及 子裝 爲一 光偵 且故 體可 連接 電系 非常 回轉 態相 二或 此可 基體 之範 方式 應解 精神 S 4 -18- (13) 200408083 及範圍內。 【圖式簡單說明】 爹考以下說明及附圖’可最佳明瞭本發明及其他優點 ，在附圖中： 圖1顯示可用以構製光學收發訊機之一示範光電子 模組之透視圖。 圖2 A及2B顯示本發明之一施施例之簡單光學副 組件及晶片副組件之透視圖。 圖3 A - C分別顯示電路基體之側視圖，支持塊之前 表面所視之則平面圖’及支持塊之底表面所視之底平面圖 〇 圖 4 A及 4 B顯示本發明之另一實施例之電路基體 之另一實施。 圖 5 A-D顯示本發明之一實施例之具有尺寸幅度標 註之電路基體之一實施例。 圖 6 A及 6 B分別顯示本發明之另一實施例之支持 塊之前表面所視之前平面圖及支持塊之底表面所視之底面 圖。 【主要元件對照表】 100 光電子模組 102 半導體晶片副組件 104 光學副組件 544 -19- (14) 支持塊 電路基體 光子裝置 前表面 上鏈接觸點 模鑄材料 電接觸點 底表面 信號線 回轉平面 介質層 回轉徑路 陰極墊 陽極接觸點 陽極接觸墊 互接線 -20-