TWI507751B - 透過具微結構對齊之單一總成凸伸覆晶光學晶粒的光學連接裝置及方法 - Google Patents

透過具微結構對齊之單一總成凸伸覆晶光學晶粒的光學連接裝置及方法 Download PDF

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TWI507751B
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Description

透過具微結構對齊之單一總成凸伸覆晶光學晶粒的光學連接裝置及方法 發明領域
本發明之實施例大致上係有關於光學連接器，及更明確言之，係有關於光學組件間之被動對齊連接。
著作權聲明/許可
本專利文件之部分揭示內容可能含有受著作權保護之材料。當本專利出現在專利商標局的專利檔案或記錄時，著作權擁有者並不反對任何人複製專利文件或專利揭示文，但仍然保有全部著作權權利。著作權聲明適用於後述全部資料及其附圖圖式，以及後述任何軟體：著作權2010，英特爾公司(Intel Corporation)，版權所有。
 發明背景
傳統光學收發器包括光學收發器組件，諸如光二極體及豎腔表面發射雷射(VCSEL)，及機械式固定光學透鏡。透鏡的固定既耗時又昂貴，欲達成光學連接器所期望的精度具有技術挑戰性。缺乏精度造成光學連接器應用於較小的形狀因數時的應用性有限。收發器組裝傳統上是耗時費事的過程，通常需要數個製造步驟包括：晶粒配置、打線接合、透鏡配置、環氧樹脂硬化，及可能其它步驟。此外，結果所得總成之對齊傳統上為「主動」，此處光係在製造過程中送過光纖來對齊連接器而能達成符合標準公差之所需精度。
依據本發明之一實施例，係特地提出一種裝置，其包含：一封裝體基體，用以對一光子收發器提供一封裝座；包含有光子收發器電路的一半導體晶粒，該半導體晶粒係覆晶接合至該封裝體基體，該半導體晶粒於該半導體晶粒之一緣上凸伸於該封裝體基體之上，以在該光子收發器之一光模中作動，該半導體晶粒具有一溝槽，該溝槽係加工處理在該半導體晶粒之半導體本體內，以在該半導體晶粒接合至該封裝體基體時面對該封裝體基體；一對齊針腳，用以於該溝槽處接觸該半導體晶粒，及往遠離該封裝體基體之方向延伸超出該半導體晶粒，以提供該光子收發器之光模對一光學透鏡的被動式對齊；及一撐體，用以於該溝槽處對該半導體晶粒將該對齊針腳持定。
依據本發明之另一實施例，係特地提出一種裝置，其包含：一半導體晶粒，其包括有光子收發器電路，該半導體晶粒在該半導體晶粒之最接近該收發器電路之一波導的一面上包括有一球柵陣列(BGA)接觸介面，該半導體晶粒要藉該BGA接觸介面被覆晶接合，該半導體晶粒具有一微機製結構，用以與一對齊針腳介接，該微機製結構係在該半導體晶粒之最接近該波導的該表面上，該半導體晶粒凸伸於該半導體晶粒要被覆晶接合至的一基體上；一對齊針腳，用以於該微機製結構處接觸該半導體晶粒，及往遠離該凸伸部之方向延伸超出該半導體晶粒，該對齊針腳提供該光子收發器之該波導對一光學透鏡之被動式對齊；及一撐體，用以於該微機製結構處對該半導體晶粒將該對齊針腳持定。
依據本發明之又一實施例，係特地提出一種方法，其包含下列步驟：將一半導體晶粒覆晶連接至一基體，當被覆晶連接時，該半導體晶粒之一表面上的一溝槽係面對該基體，並且當被覆晶連接時，該半導體晶粒之最接近該光子收發器之一波導的一表面係面對該基體，其中該半導體晶粒被加工處理成在該半導體晶粒上有光子收發器電路，並且其中該半導體晶粒包括在該半導體晶粒上的一微機製溝槽，其中，覆晶連接之步驟包括凸伸該半導體晶粒於該基體之一緣上方，當中，該光模的一小面係凸伸於該基體上；及將一對齊針腳於該溝槽處固定至該半導體晶粒，該對齊針腳被動地將該光子收發器與一光學透鏡對齊。
圖式簡單說明
後文描述包括圖式之討論，圖式係藉本發明之實施例的具體實現例示說明。須瞭解附圖僅供舉例說明之用而非意圖為限制性。如此處使用，述及一或多個「實施例」須瞭解為描述含括於本發明之至少一個具體實現的特定特徵、結構、或特性。如此，出現於此處之術語諸如「於一個實施例中」或「於另一個實施例中」係描述本發明之多個實施例及具體實現，而並非必要全部皆係指同一個實施例。但其也非必然彼此互斥。
第1A及1B圖例示說明凸伸於一基體且包括一對齊針腳及一溝槽的光子收發器總成之一實施例之方塊圖的不同構面。
第2圖為具有一對齊針腳用之一溝槽的光子收發器總成之一實施例之方塊圖。
第3圖為具有一對齊針腳用之一溝槽係以球柵陣列(ball-grid array,BGA)連接至一基體的光子收發器總成之一實施例之方塊圖。
第4A及4B圖例示說明具有一對齊針腳用之一溝槽係以一撐體來持定該對齊針腳至該光子晶粒的光子收發器總成之一實施例之方塊圖的不同構面。
第5圖為具有一對齊針腳來介接至一自由空間光學透鏡的光子收發器總成之一實施例之方塊圖。
第6A至6E圖例示說明製備一光學連接器其係透過一光學透鏡介接一光子收發器總成之一實施例。
第7圖例示說明透過藉彈簧力而對齊且固定之一光學透鏡而介接一光子收發器總成的光學連接器之一實施例之方塊圖。
第8圖為一種光子收發器總成之製備方法之一實施例的流程圖。
後文某些細節之描述及具體實現包括圖式之說明部分可詳盡闡釋後述部分或全部實施例，以及討論此處呈現之本發明構思之其它可能實施例或具體實現。以下提供本發明之實施例綜論，接著為參考附圖作更進一步細節說明。
 較佳實施例之詳細說明
如此處描述，一個總成包括具有覆晶連接接點之一光學收發器、凸伸在一連接基體上方之一晶粒、及作動來被動地對齊該等光學組件之對齊結構。於一個實施例中，該對齊結構包括該總成的一或多個對齊針腳，其係介接該光學收發器半導體晶粒中的微機製結構(micro-engineered structure)來達成該(等)對齊針腳的精密對齊，而其又轉而允許與相對應的光學組件(例如光學透鏡)作精準被動對齊。如此，被動對齊可用來達成符合標準公差。
利用該光學收發器半導體晶粒中的微機製結構，對該特定晶粒之對齊變得更具特異性。例如若在半導體晶粒的處理期間，微結構係正確處理至光學收發器半導體晶粒之內/之上，則就特定晶粒而言可更進一步達成對齊特異性的增高。結合至半導體晶粒上的對齊結構可改良對齊精度，而無需如同先前般複雜的製程。藉由在製程的前端提供對齊機構(例如整合與半導體晶粒的被動對齊)，可減少製造光學收發器總成所需費用及時間。
此外，使用光學收發器半導體晶粒與基體之覆晶連接，可達成遠更低的輪廓外形及/或形狀因數。可全然去除與打線接合相關之處理步驟。光學透鏡與光學收發器的被動對齊，比較傳統允許的連接，前者允許光學透鏡在製程的更後期才連接。如此，焊接再流方法可用在半導體晶粒及其它組件上，而透鏡則係後來才添加。此種辦法防止透鏡的翹曲或損毀，而仍然確保光學透鏡的妥善對齊。
容後詳述，具有一光子收發器在其上之半導體晶粒包括一或多個溝槽或其它微結構在半導體晶粒上。於一個實施例中，該溝槽係經處理至半導體晶粒上，而處理形成光子收發器之一或多個組件。如此，溝槽可相對於該光子收發器之光模或波導之一小面精密地對齊。
一或多個對齊針腳或柱(也稱作為導引針腳或柱)介接相對應的溝槽，來延伸遠離該半導體晶粒，而針對包括半導體晶粒、基體、及對齊針腳之一結果所得光學收發器總成提供被動對齊結構。可含括撐體機構來將該對齊針腳朝向該半導體晶粒持定在該溝槽。
第1A及1B圖例示說明凸伸於一基體且包括一對齊針腳及一溝槽的光子收發器總成之一實施例之方塊圖的不同構面。首先參考第1A圖，光子晶粒102包括V字形溝槽130。光子晶粒102表示半導體(例如矽、SiGe、或多種III-V組合物中之任一者)晶粒具有處理在該晶粒之內及/或之上的光學收發器電路。光學收發器電路包括電子電路，其產生在作動中模式之一或多個波導110。波導可視為晶粒的「作動區」，且係在或接近電路被處理的半導體晶粒之表面或面產生。此一表面可視為該晶粒之最接近波導之面。
V字形溝槽130乃微結構或微機製結構之一個實例。其它類型結構可包括對齊針腳可與其對齊的柱(例如排成一直線的一串柱子)或壁(例如凸出半導體晶粒表面的細長結構，或溝槽之相反)的使用。V字形溝槽130例如可藉蝕刻或使用鋸條製作溝槽而加工處理至半導體晶粒上。此外，經由使用雷射切削的精密加工可用來形成溝槽。可藉生長結晶結構或藉加工處理去除材料而留下微結構來形成柱或壁。
於一個實施例中，V字形溝槽130係蝕刻入光子晶粒102的半導體本體。於一個實施例中，溝槽係使用微影術法加工處理入光子晶粒102，用來形成光電子電路的一或多個組件。如此，溝槽可以用來形成電路的相同技術加工處理。此種溝槽將微影術地(lithographically)對齊光子的波導小面。波導小面為晶粒的面或緣，於光子收發器操作期間從該處發射光或接收統。溝槽與波導小面對齊允許對齊針腳與實際加工處理波導的精密對齊，而非理論上的或設計上的放置。
光子晶粒102於操作時產生光及/或接收光。如熟諳技藝人士瞭解，光產生或接收區可稱作為波導或光模或作動中光學區。光子晶粒102包括一或多個波導110。雖然於圖式中顯示四個波導，但波導數目對此處討論之主旨不具意義，而可能為任何數目。
光子晶粒102欲接合至基體104，其也可稱作封裝體基體。基體104允許光子晶粒的封裝，且可能包括光子晶粒互連至電力及可能的其它組件(其它電連接性)。與互連光子裝置至基體的傳統打線接合技術相反，光子晶粒102係覆晶連接至基體104。如技藝界瞭解，覆晶連接涉及顛倒經處理的半導體積體電路(IC)來在電路處理的相同面上連接至基體。如此，光子晶粒102之表面106為經處理而產生電路的表面，且係於其上(或接近其)波導110將作動的表面。表面106也是包括互連至基體104接點的表面。
須瞭解光子晶粒102通常係連接其它電路組件使用，諸如處理單元其造成光子晶粒(亦即光收發器)來發射光信號及/或接收與處理透過光收發器所接收的光信號。如此，光子晶粒102上的接點將與基體104上的接點相對應來達成設計的互連。覆晶接點120表示基體104與光子晶粒102間的連接。於一個實施例中，接點120為焊珠，其連接光子晶粒102的接點至基體104上的相對應的接點。用於討論目的，接點120表示互連體的任何及全部部分。
須瞭解光子晶粒102可再流焊接至基體104，原因在於當透鏡未連接或以其它方式整合至光子裝置時並無光學透鏡變形風險。由於此處討論之對齊結構，光學透鏡無須聯接光子裝置。
對齊針腳140表示光學收發器總成(例如光子晶粒102、基體104、及對齊機構諸如V字形溝槽130及針腳140)的對齊結構。對齊針腳140在V字形溝槽130接觸光子晶粒102。如此，對齊針腳140沿針腳的縱軸接觸光子晶粒102的微結構。須瞭解對齊針腳140可以是多小面或是個圓，而本體大致上為圓柱形(或矩形)。
參考第1B圖，光子晶粒102係安裝在基體104上來凸伸基體。IC處理上常見基體的表面積比半導體晶粒更大，如此基體可視為「凸伸」於該晶粒。但如第1B圖可知，光子晶粒102係安裝在基體104上而晶粒凸伸於基體。凸伸部150表示凸伸離開基體104邊緣的光子晶粒102之量。
可知V字形溝槽130「指向」離開光子晶粒102所凸伸於其上的基體104邊緣。如此，V字形溝槽130(及介接V字形溝槽130的對齊針腳140)之縱軸延伸在凸伸於基體104邊緣上方的光子晶粒102表面106上的基體104邊緣上方。對齊針腳140接觸或毗連朝向於V字形溝槽130在凸伸部150內部的光子晶粒102。於一個實施例中，對齊針腳140朝向基體104毗連，但基體與對齊針腳間之接觸並非必要。
於一個實施例中，對齊針腳140具有直徑或截面長度大於溝槽寬度，或至少夠大來防止對齊針腳140完全嵌入V字形溝槽130內部。如此，於一個實施例中，V字形溝槽130(或其它微結構)係設計且製造來在半導體晶粒與對齊針腳間有一空間。至於對齊針腳固定至一半導體晶粒的更多細節容後詳述。
須瞭解多個細節係在圖式中強調，但非意圖照比例顯示。反而，圖式僅用於例示說明系統組件及特徵結構之用，而非必然例示說明比例或尺寸。
雖然已經特別參考第1A及1B圖作說明，但須瞭解細節可提供非限制性實例。一般而言，具光學電路的半導體晶粒凸伸於連接的基體，及包括微結構及對齊針腳來被動地對齊光學收發器與光通道。
此處所述技術允許低輪廓外形光學封裝體，其可以BGA互連體具體實現。藉凸伸覆晶半導體晶粒及透過微結構及導引針腳執行被動對齊，可無需額外高度而形成光學封裝體。於一個實施例中，波導係相對應於光子晶粒上的緣發射雷射或緣檢測器。凸伸部允許在封裝體中央使用對齊針腳。須瞭解對齊機構(透過對齊針腳或導引針腳)及波導二者係位在封裝體的中央，其減少具體實現光學收發器所需高度。藉由凸伸微結構對齊特徵結構，光學收發器欲安裝其上的電路板間之空間可用於針腳及針腳撐體。優點：基於波導之有機封裝體構思，及被動對齊。
除了凸伸與微結構對齊外，光學透鏡及光纖耦接也改良優於傳統方法。不似傳統機械式固定光學透鏡，於一個實施例中，光學透鏡係漂浮在一光學連接器與一光學收發器裝置間，容後詳述及例如於第7圖可知。於光學收發器附接程序期間，光學透鏡使用對齊針腳或對齊結構嚙合。
如此處討論，光學連接器總成及光學透鏡係預組裝，可縮減透鏡組裝的相關時間及複雜度。此外，光學組件無需通過IR再流處理程序。最後，如此處所述，耦接至纖維可藉減少或去除拋光光纖之需要而予簡化；反而，恰在俐落地劈開後，纖維可安裝於殼體內。
第2圖為具有一對齊針腳用之一溝槽的光子收發器總成之一實施例之方塊圖。光子晶粒202包括溝槽210，其係呈「U」字形。比較U字形溝槽210與第1圖之V字形溝槽130。當溝槽係用作為半導體晶粒的對齊結構時，形狀可以是V字形或U字形溝渠。除了圖式闡釋之較為光滑的U字形之外，須瞭解U字形溝渠包括具有更為下方的或矩形截面的溝渠。
額外指出者為半導體晶粒與基體間之接觸互連體可以是或包括焊珠，如覆晶焊珠230指示。如此，光子晶粒202可透過焊珠230連結至基體204。須瞭解就顯示特徵結構意義而言，圖式顯示的接點數目為任意數目。須瞭解所需接點數目係取決於總成的功能及系統所需利用光子裝置的互連體。
對齊針腳220顯示為「未設定」，箭頭指示該針腳係定位接觸光子晶粒202於溝槽210。溝槽210之U字形截面指示溝槽210之溝渠截面積將不完全含有對齊針腳220。如此，即便當定位時，對齊針腳將在針腳與光子晶粒202間留下空間。對齊針腳220之邊緣將不接觸溝槽210之溝渠之「最深」部分，此處深度被視為與距其中存在有溝槽之光子晶粒202表面的正交距離有關。
第3圖為具有一對齊針腳用之一溝槽係以球柵陣列(BGA)連接至一基體的光子收發器總成之一實施例之方塊圖。就第1及2圖而言，第3圖顯示「底視」圖，光子晶粒310係在頁面的最遠處，其次為對齊針腳330及BGA 340，及最後為基體320。
對齊針腳330乃前文討論之實例，此處對齊針腳接觸光子晶粒310在溝槽(圖中未顯示)。溝槽可以或可不沿光子晶粒310延伸至光子晶粒310與基體320的重疊區。至少溝槽(或其它微結構)存在於凸伸區350的光子晶粒310，來允許對齊針腳330(及可能其它對齊針腳)的設定。
光子晶粒310及基體320係藉BGA 340互連，BGA 340包括接點陣列342。於一個實施例中，基體320具有比光子晶粒310更大面積，而凸伸僅只為了對齊。如此，基體320可於全部其它緣延伸超出光子晶粒310區，但存在有凸伸區350除外。
第4A及4B圖例示說明具有一對齊針腳用之一溝槽係以一撐體來持定該對齊針腳至該光子晶粒的光子收發器總成之一實施例之方塊圖的不同構面。第4A及4B圖分別類似前文討論之第1A及1B圖。第4A及4B圖進一步例示說明包括撐體420及下填460之實施例。
光子晶粒402包括溝槽410，朝向溝槽410設定對齊針腳440。從第4A圖之視圖，基體404係顯示在撐體420後方。撐體420將對齊針腳440朝向光子晶粒402在溝槽410持定定位。撐體420包括針腳通道430，其包括一凹部在撐體，此處對齊針腳440係持定在溝槽410與撐體420間。於一個實施例中，針腳通道430具有溝渠或凹部寬度係大於對齊針腳440的直徑，來允許針腳完全座落在凹部內部。接合材料係用來將撐體420固定，及如此將對齊針腳440固定定位。
於一個實施例中，接合材料包括如第4B圖顯示之下填460。下填材料(諸如環氧樹脂)可填補接點間之間隙(亦即光子晶粒402與基體404間之空間，包括接點間之空間)，以及環繞對齊針腳440之空間。環繞對齊針腳440之空間為光子晶粒與基體間之空間、對齊針腳與撐體間之空間、及對齊針腳與光子晶粒間之空間。當下填材料固化或硬化時，光子晶粒402、基體404、撐體420、及對齊針腳440係黏合在一起成為單一模組總成。
第5圖為具有一對齊針腳來介接至一自由空間光學透鏡的光子收發器總成之一實施例之方塊圖。例示說明全部總成組件結合在一起的結果。基體510為前述基體。光學收發器520為如前文說明之光子晶粒。對齊針腳540允許光學收發器被動對齊至光學通道。基體510又更包括收發器框架530，其框住總成且允許總成連結至包括一或多個纖維通道的纖維總成。於一個實施例中，將對齊針腳540持定定位的撐體乃收發器框架530之部分。但並非必要為單塊。
觀察到光學收發器為單一預組裝模組，其可介接光學透鏡。光學透鏡至組成之聯接將就第6及7圖進一步討論其細節。
第6A至6E圖例示說明製備一光學連接器其係透過一光學透鏡介接一光子收發器總成之一實施例。於一個實施例中，介接係透過光學透鏡纜線總成發生，該總成包括光學透鏡、光學跨接器連接器、及一連接器閂鎖。
參考第6A圖，纜線連接器610提供安裝一或多根纖維622之位置。須瞭解此處所述技術可用於單根纖維，但也可應用於含4、8、12或16根纖維或以上之纖維纜線。纜線連接器610可視為光學跨接器連接器的基礎。纜線連接器610包括纖維機架620，此乃欲架設纖維622之處。於一個實施例中，纜線連接器包括針對欲架設的各根纖維622之導引孔。纖維機架620可包括各根纖維將置於其中之通道或凹部。
參考第6B圖，一旦剝皮的乾淨的纖維(無需研磨)插入纜線連接器610內即施加封630。封630例如可以是環氧樹脂。連接器610也包括在連接器610之與纖維機架620對側上的連接器柱640。
參考第6C圖及第6D圖，一旦纖維已經架設，及環氧樹脂已經硬化，則安裝光學閂鎖。彈簧642係安裝在柱640上，連接器係插入連接器閂鎖650內部。連接器閂鎖650提供恆定彈簧力，讓光學透鏡纜線總成透過彈簧642而緊靠光學收發器。連接器閂鎖650包括孔洞652來允許柱640移動通過孔洞，來允許彈簧642的壓縮與釋放。
參考第6E圖，壓縮孔洞652係以解除壓縮彈簧670例示說明。當彈簧壓縮時，柱640將通過閂鎖的孔洞(亦即壓縮孔洞652；例如參考第7圖之730)凸起。一旦架設連接器閂鎖，浮動的光學透鏡660係插入光學跨接器連接器。於一個實施例中，光學透鏡660包括閂鎖來介接連接器閂鎖650之相對應的閂鎖鉤。
光學透鏡660包括對齊孔662，如圖式強調區的分解圖顯示。對齊孔662係相對應於先前討論的對齊針腳。換言之，光學收發器總成上的對齊針腳係欲插入光學透鏡纜線總成的對齊孔662內。此外，纖維連接器與光學透鏡660之匹配可透過類似技術被動達成。舉例言之，纖維連接器可具有一孔或一柱，而透鏡可具有匹配的柱或孔。須瞭解述及一孔及一相對應的柱也適用於其它類型的凹陷刻痕及相對應的凸部。如此，纖維連接器與光學透鏡以被動對齊匹配來提供從纖維至光學電路的對齊。
光學透鏡660係欲介接光學收發器總成的光子收發器。對齊孔及由彈簧壓縮所提供的彈簧力被動地對齊對齊針腳在光學透鏡的匹配間隙(孔洞)。於一個實施例中，光學透鏡包含一自由空間光學透鏡，其擴張(對準)與聚焦在波導與光纖通道間的光信號。
第7圖例示說明透過藉彈簧力而對齊且固定之一光學透鏡而介接一光子收發器總成的光學連接器之一實施例之方塊圖。第6圖之纜線總成可與光學收發器總成聯接。光學收發器與纜線總成二者係預組裝，透鏡插入二者間，連結中出現被動對齊。使用光學收發器總成710上的閂鎖機構，架設連接器閂鎖在光學透鏡纜線總成上。於一個實施例中，光學透鏡纜線總成連接器閂鎖連接至收發器框架720的閂鎖722，且係透過閂鎖與來自壓縮彈簧730的彈簧力之組合而機械式地固定。
第8圖為一種光子收發器總成之製備方法之一實施例的流程圖。如此處例示說明之流程圖提供多個處理動作序列實例，該等動作可由包括硬體、軟體、或其組合之處理邏輯執行。雖然係以特定序列或順序顯示，但除非另行載明，否則可修改動作順序。如此，須瞭解例示說明之具體實現僅為一例，而該處理程序可以不同順序執行，某些動作可並列執行。此外，於多個本發明之實施例中可刪除一或多項操作；如此，並非全部動作皆為每個具體實現所必需。其它處理流程亦屬可能。
光學收發器總成係從光學IC或半導體晶粒帶有光子收發器電路製程處理於晶粒上所形成。將電路製程處理至晶粒上的實體並非必然為產生光學收發器總成的相同實體。但於某一點，光子收發器係製程處理至半導體晶粒上，及該晶粒準備用於總成，802。
作為分開製程，或作為形成光子收發器電路之製程之一部分，一或多個溝槽係製程處理至半導體晶粒上，804。另外，如前述可使用其它微結構。也如前述，與電路同時形成溝槽之優點係溝槽與波導小面對齊的精度增高。
具有光子電路及微機製溝槽(micro-engineered grove)之半導體晶粒係覆晶連接至一基體，806。基體可提供電連接、傳熱、機械結構、或其它功能給半導體晶粒。晶粒係覆晶連接時，半導體晶粒上的溝槽係面對基體，最接近光子收發器電路之波導(例如作動區)的半導體面係面對基體之該面。
覆晶連接半導體晶粒包括定位半導體晶粒，具有一波導小面及一溝槽凸伸於該基體。當半導體晶粒經妥當放置時，半導體晶粒係透過再流處理接合至基體，808。半導體晶粒接合至基體，對齊針腳係接觸半導體晶粒在相對應的溝槽，810。
對齊針腳係夾持定位或藉撐體塊固定，812。然後對齊針腳以接合材料而固定半導體晶粒及基體，814。於一個實施例中，固定對齊針腳至半導體晶粒包括透過下填方法黏著對齊針腳至半導體晶粒，該方法係將下填接合材料插入在該半導體晶粒與該基體間且環繞該對齊針腳至該半導體晶粒。
結果所得總成為收發器總成。於一個實施例中，收發器總成然後可聯接至光學透鏡，816。光學透鏡為浮動透鏡，被動對齊收發器總成上的對齊針腳，且透過彈簧力而在收發器總成上持定定位。於一個實施例中，光學透鏡為耦接至收發器總成之纜線總成或纖維連接器總成之一部分，818。
在此處描述之各項操作或功能之程度上，其可描述或定義為軟體代碼、指令、組態及/或資料。內容可以是可直接執行(「物件」或「可執行」形式)、來源代碼、或差代碼(「差值」或「補塊」代碼)。此處所述實施例之軟體內容可透過製造物件帶有內容儲存於其上提供，或透過操作通訊介面來經由通訊介面發送資料之方法而提供。機器可讀取儲存媒體可造成機器執行所述功能或操作，及包括以可藉機器(例如運算裝置、電子系統等)存取形式儲存資訊之任何機構，諸如可錄式/非可錄式媒體(例如唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、磁碟儲存媒體、光學儲存媒體、快閃記憶體裝置等)。通訊介面包括介接有線、無線、光學等媒體中之任一者來與另一裝置通訊之任何機構，諸如記憶體匯流排介面、處理器匯流排介面、網際網路連接、碟片控制器等。通訊介面可藉提供組態參數及/或發送信號而組配，來準備該通訊介面而提供描述軟體內容之資料信號。通訊介面可透過一或多個發送至通訊介面之指令或信號存取。
此處描述之各個組件可以是用以執行所述操作或功能之裝置。此處所述各個組件包括軟體、硬體或其組合。組件可以執行為軟體模組、硬體模組、特定用途硬體(例如特定應用硬體、特定應用積體電路(ASIC)、數位信號處理器(DSP)等)、嵌入式控制器、有線電路等。
除了此處描述者之外，可未悖離本發明之範圍對所揭示之本發明之實施例及具體實現做出多項修改。因此此處之例示說明及實例須解譯為舉例說明而非限制性意義。本發明之範圍須只參考如下申請專利範圍界定。
102、202、310、402‧‧‧光子晶粒
104、204、320、404、510‧‧‧基體
106‧‧‧晶粒表面
110‧‧‧波導
120、450‧‧‧覆晶接點
130‧‧‧V字形溝槽
140、220、330、440、540‧‧‧對齊針腳
150、350‧‧‧凸伸部
210、410‧‧‧溝槽
230‧‧‧覆晶焊珠
340‧‧‧球柵陣列(BGA)
342‧‧‧接點
420‧‧‧撐體
430‧‧‧針腳通道
460‧‧‧下填
520‧‧‧光學收發器
530‧‧‧收發器框架
610‧‧‧纜線連接器
620‧‧‧纖維機架
622‧‧‧纖維
630‧‧‧封
640‧‧‧連接器柱
642‧‧‧彈簧
650‧‧‧連接器閂鎖
652‧‧‧孔洞
660‧‧‧光學透鏡
662‧‧‧對齊孔
670‧‧‧未經壓縮的彈簧
710‧‧‧光學收發器總成
720‧‧‧收發器框架
722‧‧‧閂鎖
730‧‧‧壓縮彈簧
802-818‧‧‧處理方塊
第1A及1B圖例示說明凸伸於一基體且包括一對齊針腳及一溝槽的光子收發器總成之一實施例之方塊圖的不同構面。
第2圖為具有一對齊針腳用之一溝槽的光子收發器總成之一實施例之方塊圖。
第3圖為具有一對齊針腳用之一溝槽係以球柵陣列(BGA)連接至一基體的光子收發器總成之一實施例之方塊圖。
第4A及4B圖例示說明具有一對齊針腳用之一溝槽係以一撐體來持定該對齊針腳至該光子晶粒的光子收發器總成之一實施例之方塊圖的不同構面。
第5圖為具有一對齊針腳來介接至一自由空間光學透鏡的光子收發器總成之一實施例之方塊圖。
第6A至6E圖例示說明製備一光學連接器其係透過一光學透鏡介接一光子收發器總成之一實施例。
第7圖例示說明透過藉彈簧力而對齊且固定之一光學透鏡而介接一光子收發器總成的光學連接器之一實施例之方塊圖。
第8圖為一種光子收發器總成之製備方法之一實施例的流程圖。
102‧‧‧光子晶粒
104‧‧‧基體
106‧‧‧晶粒表面
110‧‧‧波導
120‧‧‧覆晶接點
130‧‧‧V字形溝槽
140‧‧‧對齊針腳

Claims (20)

  1. 一種用於光學連接之裝置，其包含：一封裝體基體，用以對一光子收發器提供一封裝座；包含有光子收發器電路的一半導體晶粒，該半導體晶粒係覆晶接合至該封裝體基體，該半導體晶粒於該半導體晶粒之一緣上凸伸於該封裝體基體之上，以在該光子收發器之一光模中作動，該半導體晶粒具有一溝槽，該溝槽係加工處理在該半導體晶粒之半導體本體內，以在該半導體晶粒接合至該封裝體基體時面對該封裝體基體；一對齊針腳，用以於該溝槽處接觸該半導體晶粒，及往遠離該封裝體基體之方向延伸超出該半導體晶粒，以提供該光子收發器之光模對一光學透鏡的被動式對齊；及一撐體，用以於該溝槽處對該半導體晶粒將該對齊針腳持定。
  2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該溝槽包含：使用用來創造該電路之一或多個部件的一光微影方法而被蝕刻至該半導體本體中的一溝槽。
  3. 如申請專利範圍第2項之裝置，其中該溝槽包含微影術地與該電路之一波導小面對齊的一溝槽。
  4. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該溝槽包含一V字形溝渠。
  5. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該對齊針腳於該在該半導體晶粒之凸伸部內部的該溝槽處緊靠該半導體晶粒。
  6. 如申請專利範圍第5項之裝置，其中該對齊針腳具有大於該溝槽之寬度的一直徑，並且其中該撐體具有一凹部，當中，該對齊針腳被持定在該溝槽與該撐體之該凹部之間。
  7. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該對齊針腳更進一步地緊靠該封裝體基體。
  8. 如申請專利範圍第1項之裝置，其進一步包含：下填接合材料，用以填補在該半導體晶粒、該封裝體基體、與該撐體之間的空間，及環繞該對齊針腳和該半導體晶粒，以將該封裝體基體、該半導體晶粒、對齊針腳、與該撐體固定為一單一模組總成。
  9. 如申請專利範圍第1項之裝置，其進一步包含：用來與該光子收發器介接的一光學透鏡，該光學透鏡係以一彈簧機構來與該光子收發器介接，其被動地與在該光學透鏡之一匹配間隙內的該對齊針腳對齊。
  10. 如申請專利範圍第9項之裝置，其中該光學透鏡包含一自由空間光學透鏡，該自由空間光學透鏡擴張和聚焦在該光模與一光纖之間的光學信號。
  11. 一種用於光學連接之裝置，其包含：一半導體晶粒，其包括有光子收發器電路，該半導體晶粒在該半導體晶粒之最接近該收發器電路之一波 導的一面上包括有一球柵陣列(BGA)接觸介面，該半導體晶粒要藉該BGA接觸介面被覆晶接合，該半導體晶粒具有一微機製結構，用以與一對齊針腳介接，該微機製結構係在該半導體晶粒之最接近該波導的該表面上，該半導體晶粒凸伸於該半導體晶粒要被覆晶接合至的一基體上；一對齊針腳，用以於該微機製結構處接觸該半導體晶粒，及往遠離該凸伸部之方向延伸超出該半導體晶粒，該對齊針腳提供該光子收發器之該波導對一光學透鏡之被動式對齊；及一撐體，用以於該微機製結構處對該半導體晶粒將該對齊針腳持定。
  12. 如申請專利範圍第11項之裝置，其中該微機製結構包含被加工處理至該半導體晶粒中的之一溝槽。
  13. 如申請專利範圍第12項之裝置，其中該溝槽包含一V字形或U字形溝渠。
  14. 如申請專利範圍第11項之裝置，其進一步包含：下填接合材料，用以將該半導體晶粒黏合至該基體，及將該對齊針腳黏合至該半導體晶粒。
  15. 如申請專利範圍第11項之裝置，其進一步包含：用於與該光子收發器介接的一光學透鏡，該光學透鏡以一彈簧機構與該光子收發器介接，其被動地與在該光學透鏡之一匹配間隙內的該對齊針腳對齊。
  16. 一種用於光學連接之方法，其包含下列步驟：將一半導體晶粒覆晶連接至一基體，當被覆晶連接時，該半導體晶粒之一表面上的一溝槽係面對該基體，並且當被覆晶連接時，該半導體晶粒之最接近該光子收發器之一波導的一表面係面對該基體，其中該半導體晶粒被加工處理成在該半導體晶粒上有光子收發器電路，並且其中該半導體晶粒包括在該半導體晶粒上的一微機製溝槽，其中，覆晶連接之步驟包括凸伸該半導體晶粒於該基體之一緣上方，當中，該光模的一小面係凸伸於該基體上；及將一對齊針腳於該溝槽處固定至該半導體晶粒，該對齊針腳被動地將該光子收發器與一光學透鏡對齊。
  17. 如申請專利範圍第16項之方法，其中於該半導體晶粒上之該微機製該溝槽進一步包含：以該光子收發器電路之處理方法而被微影加工處理在該半導體晶粒上的一溝槽。
  18. 如申請專利範圍第16項之方法，其中將該半導體晶粒覆晶連接至該基體之步驟進一步包含：以球柵陣列(BGA)將該半導體晶粒連接至該基體。
  19. 如申請專利範圍第16項之方法，其中將該對齊針腳固定至該半導體晶粒之步驟進一步包含：透過一下填處理方法而將該對齊針腳黏合至該半導體晶粒，該下填處理方法將下填接合材料置入該半導體晶粒與該基體之間並環繞該對齊針腳至該半導體晶粒。
  20. 如申請專利範圍第16項之方法，其進一步包含下列步驟：將一光學透鏡聯接至該光子收發器之波導；及透過一機械彈簧力而將該光學透鏡固定至該半導體晶粒。
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