WO2012085311A1 - Dispositivo para el encapsulado eficiente de bajo perfil de circuitos integrados fotónicos con acoplo a fibra vertical - Google Patents

Dispositivo para el encapsulado eficiente de bajo perfil de circuitos integrados fotónicos con acoplo a fibra vertical Download PDF

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Javier MARTÍ SENDRA
Pablo Sanchis Kilders
Giovan Battista PREVE
Jan KRISSLER
Günter Lang
Sebastian MARX
Tolga Tekin
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Technische Universitaet Berlin
Universidad Politecnica de Valencia
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Definitions

  • the present invention consists of a device that allows the assembly and packaging of low profile photonic integrated circuits (CIFs) to which optical guidance means, mainly optical fibers, couple approximately vertically to the integrated circuit, but with an orientation side for fiber optic in packaging.
  • the optical fiber can be both in the form of individual fibers, and in the form of a set (array) of fibers. Therefore, CIFs will easily adapt to existing standard opto-electronic packaging designs, where there is often lateral orientation.
  • the concept is based on the use of a mount, with conductive or dielectric properties depending on the type of implementation, intermediate to build a device on which to place the CIFs on their sides in a coupling position with respect to the optical fibers.
  • the mount allows the CIF to be positioned perpendicular to the optical fiber.
  • a wiring layer is used that can be flexible and covers the previous mount, also allowing the wiring and electrical connection between the necessary electrical circuits and the CIFs in the same flat. After electrically connecting the optical and electrical circuits to the wiring layer, said wiring layer, which contains the circuits, is placed on top of the intermediate mount to finally append the optical fibers. The whole set can then be placed in any standard packaging solution in the market, allowing intelligent, compact and cost-optimized packaging.
  • the connection of the electrical signals to the outside world can be made directly by connecting the electrical contact areas of the packaging access to any existing connector in the market in order to avoid subsequent levels of packaging when desired.
  • the sector of the technique of the present invention is any photonic integrated circuit in which the light is coupled to the integrated circuit vertically from its surface, by means of any optical guidance means and by implementing any type of vertical coupling structure or technique. in the integrated circuit.
  • the invention is oriented to Silicon CIFs, it can also be applied to any other type of material or technology for the manufacture of CIFs.
  • the invention provides technical characteristics that comprise significant advantages to the extent that the reduction of the physical and total volume of the optical ports of the final packaging is improved by interconnecting multiple fibers, as well as other packaging concepts existing in the state of the art.
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • Silicon nanophotonic waveguides also known as silicon nanowires or silicon nanowires
  • SOI Silicon nanophotonic waveguides
  • the high contrast indexes of the Silicon guides also allow to reduce the radii of curvature of curved waveguides to a few microns, thus offering a great ability to integrate photonic devices. So, the total area of a device Silicon photonics is considerably reduced compared to classic integrated optics.
  • Silicon nanophotonic guides can even withstand a very high density of optical power, being up to 1000 times higher than that of a conventional optical fiber, thus improving nonlinear optical effects.
  • the strong confinement of the light in the core of the waveguide derived from the high contrast indexes makes it possible, therefore, to observe nonlinear optical interactions in the devices. This fortuitous result has allowed to demonstrate important characteristics such as the Raman laser, all optical switching and wavelength conversion, among others; functions that until recently were perceived as impossible to achieve in materials such as Silicon.
  • Silicon photonics is the most active discipline in the field of integrated optics.
  • the impact of Silicon photonics will reach even beyond applications for optical communications.
  • silicon-based devices have recently been shown to be very interesting in the field of detection and optical sensing.
  • microelectronics such as wafer level testing, surface mounting technology, and self-aligning processes
  • methods used in microelectronics have to be adapted to all possible photonic packaging levels (device, module and board) and opto-electronic using standard equipment and combining them with appropriate interconnection technologies, also suitable for automation.
  • the lateral coupling involves the two-dimensional (2D) widening along the propagation axis of the size of the electromagnetic mode in the waveguide by its gradual physical narrowing up to tens of nanometers in width (commonly known as inverted taper) and its modal adaptation of adiabatic form to the electromagnetic mode of a multimode intermediate guide of low / medium index, placed in the upper part of the inverted taper, whose electromagnetic mode finally couples with the electromagnetic mode of the optical fiber.
  • 2D two-dimensional
  • the vertical coupling is achieved through the second order of diffraction of the one-dimensional grating couplers (ID).
  • ID one-dimensional grating couplers
  • Production of gratings requires precise control over the depth and profile of the grating.
  • the gratings function basically as a filter, exhibiting, in general, not so low coupling loss (around 4.5dB), strong dependence on polarization and limited bandwidth (around 40 nm).
  • Different strategies have been followed to reduce the coupling losses to below 1 dB, although at the cost of a great effort in the manufacturing process.
  • dependence on polarization can be avoided by using 2D 2D gratings as a polarization diversity scheme.
  • the grating couplers are manufactured by means of planar processes at the wafer level, and do not require processing and individual pre-preparation at the chip level as in the case of inverted taper. Therefore, they are suitable for testing the circuits at the wafer level, without having to cut and prepare the circuits beforehand for testing.
  • the main advantage of using vertical fiber coupling is the characterization and testing of the circuits directly on the wafer.
  • the fiber alignment tolerance of a grating for a relative loss of ldB with respect to its maximum is around ⁇ 1 ⁇ , since the coupling condition is always met for a single mode, and the distribution of the Optical power in grating does not depend so strongly on fiber optic displacement, as in the case of inverted taper. This fact It makes grating couplers a highly recommended and attractive solution for fiber coupling in Silicon CIFs especially for the case of multiple optical fibers.
  • the purpose of this invention is to provide a device for efficient low profile encapsulation of "CIFs" photonic integrated circuits with vertical fiber coupling containing individual fibers or multiple fibers and optical ports with a fiber array interconnection or the like.
  • the invention consists in implementing a device that allows the CIFs to be placed in a coupling arrangement with respect to the optical guidance means, while also maintaining a horizontal orientation for the optical guidance means that is more suitable for standard packaging solutions. low profile, where, quite frequently, there is lateral (horizontal) orientation.
  • the mount comprises at least some coupling means that make an coupling arrangement that consists in keeping the array of optical guidance means horizontally in the encapsulation and placing the CIF such that it is normal to the surface of the CIF and The optical guidance media array forms a predetermined coupling angle for the optical guidance media array and the CIF.
  • the device through the coupling means, allows the coupling between the optical guidance means and the optical port included in the CIF.
  • the coupling means are defined as the elements generally comprised in the device and particularly in the mount, such that said elements are different parts of the mount or are interrelated with the mount.
  • the present invention comprises a frame with different topologies or shapes. Therefore, the shape of the elements comprising the coupling means depends on the shape of the mount in particular and the device in general.
  • the coupling means of the device of the present invention comprise at least one locally flat CIF surface to accommodate the at least one CIF.
  • the value of the area of the locally flat CIF surface is at least equivalent to the value of the CIF area.
  • the coupling means places the locally flat surface of CIF in a position such as normal to the locally flat surface of the CIF and the optical guidance media array form the predetermined optimal coupling angle for the optical guidance media array and the CIF.
  • the coupling means additionally comprise at least a locally flat surface of CE where at least one "CE” electronic circuit is housed.
  • the area of the locally flat surface of CE is at least equivalent to the area of at least one CE.
  • the present invention contemplates two options.
  • the first option is a direct connection between the contact terminals of the CEs and the contact terminals of the CIFs, by means of electrical cable connections or wire bonding.
  • the second option and much more interesting because of the advantages that it implies, is a layer of wiring included in the device of the invention.
  • This wiring layer comprises a physical quality selected from fully flexible, partially flexible, totally rigid, partially rigid and combinations of partially flexible with partially rigid. The choice of one or another physical quality will depend on the conditions of implementation, that is, on the embodiment.
  • the use of a flexible or partially flexible wiring layer for electrical connections also allows interconnection with multiple fibers by designing the mount with a determined physical form to contain as many optical fiber arrays (array of optical guidance means) as desired. . This fact considerably increases the functionality of the present invention, since it is possible to drastically reduce the total volume of the packaging exponentially increasing the total number of optical fibers (optical guidance means) connected to the same package, thus offering a very attractive low profile packaging .
  • the electrical connections in this flexible layer can be connected directly to any connector for the interconnection of the mount to any circuit board without having to use a subsequent level of packaging when desired, so the mount acts as a package in itself in this case.
  • the wiring layer comprises electrical cables.
  • the electrical connections between the at least one CIF and the at least one CE are carried out indirectly by means of the electrical cables of the wiring layer. That is, the electrical cables of the wiring layer are connected to the electrical terminals comprised in the at least one CIF and the electrical terminals comprised in the at least one CE by means of electrical links by wire or "wire bonding".
  • the wiring layer is arranged between the coupling means and at least one element selected from the CIF, the CE and a set consisting of at least one CIF and at least one CE. That is, to make electrical wiring between electronic and photonic circuits easier, a wiring layer is used on top of the mount and below all circuits both CIF and CE.
  • the electrical connections between the wiring layer and the electrical terminals of the CIFs or of the CEs are made directly in the coupling position.
  • the electrical connections between the wiring layer and the terminals are first made on a flat surface provided by the coupling means. Next, the assembly (CIF, CE, wiring layer and electrical connections) is placed on the device in the coupling arrangement. This option is strongly desired to avoid that the electrical cables that make the electrical connections cross the upper corners of the mount, for those embodiments of the mount that entail corners or elements that are to be avoided.
  • the frame is made of a material whose physical properties exhibit a selected behavior between conductor and dielectric.
  • the present invention comprises a shape or typology for the mount selected from triangular, square, pentagonal, hexagonal, cylindrical and spherical, for any of the embodiments resulting from all possible combinations of the other elements that make up the invention .
  • the device of the present invention comprises an array of frames formed by side pairings as well as top and bottom pairings of the frames for whatever their shape and any embodiment of the invention associated with each shape of the mount .
  • the device of the present invention additionally comprises a thermistor connected to the mount when the mount is conductive.
  • the device additionally comprises a Peltier cell connected to at least one CIF when the mount is a dielectric.
  • the present invention comprises so that the array of optical guidance means is fixed to the mount, a fixing means selected between glue and resin.
  • the fixing means is also used to fix the CIF and the CE to the wiring layer.
  • the coupling means additionally comprise at least one extension to support the array of optical guidance means.
  • the coupling means provide horizontal orientation to the optical guidance means.
  • the coupling means also comprise an elevated area with respect to the at least one extension to support the CE, the extension and the raised area being joined by the locally flat CIF surface.
  • This locally flat CIF surface comprises an inclination according to the predetermined coupling angle for carrying out the coupling arrangement.
  • the coupling means additionally comprise at least one gap arranged between the at least one extension and the locally flat CIF surface.
  • the optical guidance means is an optical guidance element selected from fiber optics, fiberglass, glass and free space optical lens.
  • the array of optical guidance means (4,5) of the present invention comprises any combination of guiding elements in at least one dimension.
  • Figure 1 shows a three-dimensional implementation of the present invention illustrating the aspect of the invention for integrating both photonic and electronic integrated circuits with fiber optic arrays in the same package by means of an intermediate mount, electrically interconnected with each other by middle of a flexible wiring layer placed on said mount and below the different circuits.
  • Figure 2 shows two two-dimensional cuts of Figure 1, showing a detail of its section (figure 2a) and its upper part (figure 2b). The interconnection of all the elements comprising the present invention and also the position of each element in the intermediate mount used is thus observed in greater detail.
  • Figure 3 shows a possible first configuration for the implementation of the flexible wiring layer to electrically interconnect the CIFs to the electronic circuit.
  • the flexible wiring layer occupies the entire mount.
  • the interconnection of the electrical signals to the outside world is done by the ends of the flexible wiring layer that are located below the fiber optic arrays.
  • Figure 4 shows a second possible design configuration of the flexible wiring layer.
  • the flexible wiring layer only occupies the space occupied by the CIFs in the mount. Therefore, there is no flexible wiring layer below the fiber arrays.
  • the interconnection of the electrical signals to the outside world is done through the ends of the flexible wiring layer opposite to the CIFs.
  • Figure 5 shows a detail of the cross-sectional view of the saddle for the configuration explained in Figure 4 to solve the problem in the alignment of the fiber arrays with the CIFs.
  • Figure 6 shows a third possible design for the flexible wiring layer. In this case only pieces of flexible wiring layer are used to link the different circuits, as well as to connect to the outside world. The circuits can then be placed on a printed circuit board and then linked together through the flexible wiring layer. Again, the interconnection of electrical signals to the outside world is done below the fiber arrays, as in the configuration of Figure 4.
  • Figure 7 shows a fourth design configuration of the flexible wiring layer based on the combination of the configurations shown in Figures 5 and 6. Therefore, as in the configuration of Figure 5, the interconnection of the electrical signals to the outside world is done through the flexible wiring layer arranged on the sides of the mount opposite to the CIFs.
  • Figure 8 shows the possibility of extending the solution shown in Figure 1 to a larger number of frames by means of a reflection of the original structure (Figure 8.a). By doing this, you can easily integrate as many fiber circuits and arrays as you want into the same packaging (Figure 8.b).
  • Figure 9 shows the possibility of extending the invention in a planar manner for a larger number of fiber arrays than in Figure 1 and for a single frame by properly designing the shape of the flexible wiring layer.
  • flexible wiring layers are illustrated with triangular, square, pentagonal and hexagonal shapes to integrate up to 4, 4, 5 and 6 CIFs respectively in the same packaging.
  • Figure 10 shows an extension of the present invention for three-dimensional packaging, illustrating the appearance of a flexible wiring layer with cylindrical and spherical shapes containing several CIFs connected to their corresponding fiber array.
  • Optical guidance means optical fibers of the second fiber array
  • Figure 1 provides a drawing in three different of the invention, showing the appearance of the device (1) comprising the mount (2) to place the CIF (3.3 ') and CE (11) circuits, for a particular case of Packing of two different CIFs (3.3 ') with vertical fiber coupling, also coupled to two different fiber optic arrays (4.4') each containing 8 optical fibers (6.6 ') as optical guidance means .
  • Fiber arrays (4.4 ') can also be individual fibers or a fiber ribbon. Although arrays of 8 fibers each have been considered, the same solution can be adopted for arrays of a higher number of fibers.
  • the material for manufacturing the mount can be any metal (for conductive behavior) or any dielectric material depending on the application and the temperature and heat requirements of the circuits.
  • said mount can also act as a heat sink for the circuits.
  • a thermistor (10) can also be connected to the mount for temperature and heat control and feedback.
  • a Peltier cell (not shown) can also be integrated with photonic circuits for this control and feedback.
  • the mount is covered by a flexible wiring layer (8) that contains the electrical cables (9) for the distribution of the electrical signal to the electrical circuits CE (11), and the photonic circuits (3.3 ') that are placed above the flexible wiring layer (8) on each side of the mount (2).
  • the sides of the mount are called surfaces locally flat CIF ⁇ 1,1 ').
  • the electronic circuit (11) for the processing and distribution of the electrical signals to the photonic circuits is placed on the top of the mount called the locally flat surface of CE (7 '').
  • the electronic and photonic circuits by means of their electrical terminals of CE (15 ') and electrical terminals of CIF (15), are connected by electrical connections with wire bonding (12,12') to the flexible wiring layer (8), becoming more Easy this connection thanks to said flexible layer, since it prevents the electrical connections from crossing the upper corners of the mount (2).
  • Figure 1 shows that the locally flat CIF surfaces (7.7 ') are arranged approximately vertically and, therefore, said locally flat CIF surfaces (7.7') are approximately perpendicular to the optical guiding means.
  • the coupling means are responsible for providing adequate inclination (depending on the coupling angle) to the locally flat surfaces of CIF (7.7 ').
  • the device of the present invention by means of the coupling means included in the mount, allows positioning of the horizontal optical guidance means, as well as positioning the CIF perpendicular to the optical guidance means. This implicitly implies a coupling angle of 0 degrees (angle between the guiding means and the normal one to the surface of the CIF). This case is especially relevant because of the advantages it entails in packaging.
  • Figure 1 also shows an optical port (5) comprised in a CIF (3). Although for reasons of clarity it is not detailed in figure 1, it can be verified that the locally flat surface of CIF (7) and CIF (3) are kept parallel, as well as that the optical guidance means (6) form the predetermined coupling angle with respect to the normal of the locally flat CIF surface, and consequently, with the CIF.
  • the frame comprises lateral extensions (13, 13') arranged horizontally. It is also shown that between the lateral extensions (13,13 ') and the array of optical fibers (6, 6'), there is a wiring layer (8) and the fixing means (14, 14 '), which in this Case can be glue or resin.
  • the coupling means are comprised of the lateral extensions of the mount (13, 13 '), the locally flat surfaces of CIF (7.7') and the locally flat surface of CE (7 ⁇ ).
  • FIGs 2a and 2b represent cross-sectional and top views of Figure 1 along lines AA 'and BB', respectively. It can be seen how the locally flat surfaces of CIF (7.7 '), that is, the sides of the mount of (2) are slightly inclined depending on the angle with which the optical fiber couples to the photonic circuits (3.3 '). Almost the entire frame is covered by the flexible wiring layer (8) for electrical connections (9).
  • the electronic circuit (11), which provides the electrical signals to the photonic circuits, is placed in the locally flat area of CE (7 '') located at the top of the mount.
  • the layer of flexible wiring you can first connect the circuits to said layer electrically by means of wire bonding (12,12 ') cable connections / and then attach the flexible layer containing the circuits to the mount, thus avoiding wiring electric out of plane, which would be much more complicated, especially due to the high slope in the corners of the mount.
  • the fiber arrays (4.4 ') can then be aligned and connected to the frame containing all the electrically interconnected circuits through the flexible wiring layer.
  • any kind of glue or resin (14,14 ') below the fiber arrays (14,14') can be used, as well as You can use this glue or resin for fixing all circuits of both CIF and CE to the flexible wiring layer. Having the glue below the fiber arrays may sometimes not be adequate.
  • the fiber arrays are left floating in the frame.
  • the reason for using glue is to reduce stress and movements during thermal cycles, for example. In these cases of low stress, the use of adhesives and resins below the fiber arrays can be avoided by fixing optical fiber arrays differently.
  • FIG. 3 shows one of the possible configurations for the flexible wiring layer, also corresponding to the case represented in figures 1 and 2.
  • Figure 3a shows a view of the upper section of the flexible layer, as well as figure 3b shows a section of its profile.
  • the flexible layer (8) occupies the entire frame.
  • the photonic circuits (3,3 ') and the electronic circuit (11) are electrically connected (12,12') to the cables (9) of the flexible wiring layer.
  • the electrical interconnections of the flexible wiring layer to the outside world can be done through the ends of the flexible layer (16,16 ') below the fiber arrays by any cable to the external packaging pins, or simply connecting the flexible wiring layer edge (16,16 ') to any type of existing connector if the application does not require any other level of subsequent packaging.
  • Figure 4 illustrates an embodiment for another possible design / implementation configuration of the flexible wiring layer (8).
  • the flexible wiring layer has a transverse arrangement to the CIFs and the CE, which comprises electric cables (18).
  • Figure 4a is a detail of the profile view and Figure 4b is a detail of the plan view.
  • the flexible wiring layer (8) only occupies the space occupied by the photonic (2,3) and electronic circuits (11), so that there is no flexible layer below the fiber arrays that are arranged in the spaces (17,17 ').
  • Figure 4a also shows the electrical connections of the transverse wiring layer to the CIFs and to the CE (19).
  • the flexible wiring layer is designed to also occupy the sides of the transverse mount to the sides where the photonic circuits are (see Figure 4b).
  • This solution is more flexible for alignment and bonding of fiber arrays to photonic circuits.
  • the electrical interconnections of the flexible wiring layer to the outside world can be made through the ends of the flexible layer (20, 20 ') / or by wiring to the pins of the outer packaging, or by connecting the ends of the layer flexible (20,20 ') to any kind of existing connector if the application does not require another level of subsequent encapsulation.
  • Fixing the fiber arrays with glue or resin (14.14 ') below the fiber arrays can in general be a problem for the alignment of the optical fibers to the circuits, especially if the required thickness of the glue is very large. Moreover, even in the case that it is not desirable to use glue and leave the fiber array floating on the mount, the alignment can be more problematic since the photonic circuit must be fixed to the mount at a certain angle and position, and strongly depends on the position of the array of optical fibers. If the grating couplers are arranged in a very high position with respect to the fibers of the array, the necessary space between the array and the lower part of the frame will be larger, also requiring a greater thickness of glue.
  • the flexibility of using the flexible wiring layer can be even greater.
  • a triangular-shaped flexible wiring layer (31) we can interconnect up to 3 fiber arrays (35), each of them coupled to a CIF different, to a single mount.
  • the packaging can contain up to 4 fiber arrays (35) and four CIFs in the same mount.
  • FIGS 9a, 9b, 9c and 9d All extensions for multiple interconnections of fiber arrays shown in Figures 9a, 9b, 9c and 9d are planar type extensions, since the extension for the array of the invention extends in a single plane.
  • a three-dimensional extension of the packaging of the invention can be made when considering an array extension in more than one plane.
  • Figure 10a shows an example of a three-dimensional extension considering a flexible wiring layer with a cylindrical shape (36). In this case, the extension of the fiber arrays is done in a single plane, but also extends around the height of the cylinder.
  • Figure 10a shows an example with two levels of packaging along the height of the cylinder, but to be extended to higher levels, as well as in the same plane the number of fiber arrays can be greater, depending on the size of the cylinder base
  • Figure 10b represents another extension in three dimensions of packaging considering a flexible wiring layer of spherical shape (37).
  • Figure 10b consists of the most generic concept that one can imagine for three-dimensional packaging, but of course, the flexible wiring layer can have any arbitrary shape.

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Abstract

El dispositivo para el encapsulado eficiente de bajo perfil de circuitos integrados fotónicos con acoplo a fibra vertical consiste en un dispositivo que permite el ensamblado y empaquetado de bajo perfil de circuitos integrados fotónicos (CIFs) a los cuales unos medios de guiado óptico, principalmente las fibras ópticas, acoplan de forma vertical al circuito integrado, pero con una orientación lateral para la fibra óptica en el empaquetado. La fibra óptica puede ser tanto en forma de fibras individuales, como en forma de un conjunto (array) de fibras. El dispositivo comprende principalmente una montura, un circuito integrado fotónico CIF con un puerto óptico y un array de medios de guiado óptico comprendido por un medio de guiado óptico. A su vez, la montura comprende unos medios de acoplamiento que realizan la disposición de acoplo.

Description

DISPOSITIVO PARA EL ENCAPSULADO EFICIENTE DE BAJO PERFIL DE CIRCUITOS INTEGRADOS FOTÓNICOS CON ACOPLO A FIBRA
VERTICAL
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención consiste en un dispositivo que permite el ensamblado y empaquetado de bajo perfil de circuitos integrados fotónicos (CIFs) a los cuales unos medios de guiado óptico, principalmente las fibras ópticas, acoplan de forma aproximadamente vertical al circuito integrado, pero con una orientación lateral para la fibra óptica en el empaquetado. La fibra óptica puede ser tanto en forma de fibras individuales, como en forma de un conjunto (array) de fibras. Por tanto, los CIFs se adaptarán fácilmente a los diseños estándar de empaquetado opto-electrónico existentes, donde, a menudo, hay orientación lateral. Básicamente, el concepto se basa en la utilización de una montura, con propiedades conductoras o dieléctricas según el tipo de implementación, intermedia para construir un dispositivo sobre el cual colocar a sus lados los CIFs en posición de acoplo respecto de las fibras ópticas. Como caso particular y especialmente relevante, si el ángulo de acoplo entre la fibra óptica y la normal al CIF es de 0 grados, la montura permite posicionar al CIF de forma perpendicular a la fibra óptica. Para un cableado inteligente de señales eléctricas dentro del empaquetado, se hace uso de una capa de cableado que puede ser flexible y que cubre la montura anterior, permitiendo también el cableado y conexionado eléctrico entre los circuitos eléctricos necesarios y los CIFs en un mismo plano. Después de conectar eléctricamente los circuitos ópticos y eléctricos a la capa de cableado, dicha capa de cableado, que contiene los circuitos, se coloca en la parte superior de la montura intermedia para anexar finalmente las fibras ópticas. Todo el conjunto se puede colocar, entonces, en cualquier solución de empaquetado estándar existente en el mercado, permitiendo un empaquetado inteligente, compacto y optimizado en costes. Además y debido a la flexibilidad de usar la mencionada capa de cableado, la conexión de las señales eléctricas con el mundo exterior puede hacerse directamente conectando las zonas de contacto eléctrico de acceso al empaquetado a cualquier conector existente en el mercado a fin de evitar posteriores niveles de empaquetado cuando se desee.
SECTOR DE LA TÉCNICA
El sector de la técnica de la presente invención es cualquier circuito integrado fotónico en el cual la luz se acopla al circuito integrado de forma vertical desde su superficie, por medio de cualquier medio de guiado óptico e implementándose cualquier tipo de estructura o técnica de acoplo vertical en el circuito integrado. Aunque la invención está orientada a CIFs de Silicio, también se puede aplicar a cualquier otro tipo de material o tecnología para la fabricación de CIFs.
Novedosamente, la invención proporciona características técnicas que comprenden ventajas significativas en la medida en que se mejora la reducción del volumen físico y total de los puertos ópticos del empaquetado final mediante la interconexión de múltiples fibras, así como sobre otros conceptos de empaquetado existentes en el estado de la técnica.
ESTADO DE LA TÉCNICA
La fotónica en Silicio está avanzando rápidamente consolidándose como un campo fuertemente potencial para una amplia gama de aplicaciones de telecomunicación y transmisión de datos tanto a nivel de investigación como en la propia industria fotónica. La razón más importante es que hace uso de tecnologías de fabricación baratas y maduras similares a las usadas en la industria microelectrónica, como los procesos de "Complementary Metal Oxide Semiconductor" (CMOS), permitiendo así la producción en masa y una gran capacidad de integración de circuitos opto-electrónicos . Además, debido a la disponibilidad de plataformas como "Silicon On Insulator" (SOI), las guías de onda nanofotónicas de Silicio (también conocidas como nanocables de silicio ó silicon nanowires) es una tecnología muy prometedora para fotónica integrada debido a sus extraordinarias propiedades de alto contraste de índices de refracción, lo que permite una enorme compacidad debido al alto confinamiento de los campos electromagnéticos de la luz en una región del núcleo de la guía de ondas de dimensiones nanométricas de alrededor de 500 nm x 220 nm. El alto contraste de índices de las guías de Silicio también permite reducir los radios de curvatura de guías de onda curvadas hasta unas pocas mieras, ofreciendo así una gran capacidad de integración de dispositivos fotónicos. Así pues, el área total de un dispositivo fotónico de Silicio se reduce considerablemente comparado con la óptica integrada clásica.
Las guias nanofotónicas de Silicio pueden incluso soportar una elevadisima densidad de potencia óptica, siendo hasta 1000 veces superior a la de una fibra óptica convencional, mejorándose por tanto los efectos ópticos no lineales. El fuerte confinamiento de la luz en el núcleo de la guia de ondas derivado del alto contraste de índices hace posible observar, por tanto, interacciones ópticas no lineales en los dispositivos. Este fortuito resultado ha permitido demostrar características importantes como el láser Raman, la conmutación todo óptica y la conversión de longitud de onda, entre otros; funciones que hasta hace poco eran percibidas como imposibles de conseguir en materiales como el Silicio.
Actualmente, la fotónica de Silicio es la disciplina más activa dentro del campo de la óptica integrada. El impacto de la fotónica de Silicio llegará incluso más allá de las aplicaciones para comunicaciones ópticas. Por ejemplo, recientemente se han demostrado muy interesantes dispositivos basados en silicio en el campo de la detección y el sensado óptico.
Uno de los hechos más importantes para llevar la tecnología SOI a la industria del consumidor es desarrollar soluciones de empaquetado y ensamblado compatibles con los diseños de empaquetado estándar de dispositivos fotónicos con el fin de reducir el precio de la solución comercial final. Como el empaquetado supone actualmente cerca de un 90% del coste total de un componente comercial, la industria siempre ha tenido un gran interés en reducir al máximo los costes de producción, manteniendo e incluso mejorando su fiabilidad y asegurando siempre su producción en masa. Siguiendo el mismo pronóstico tecnológico que la microelectrónica, los costes del empaquetado fotónico se deben de reducir drásticamente usando materiales, métodos y procesos aptos para la automatización. Por lo tanto, los métodos usados en microelectrónica (como el testeo a nivel de oblea, la tecnología de montaje superficial, y los procesos de autoalineamiento) tienen que adaptarse a todos los niveles de empaquetado fotónico posibles (dispositivo, módulo y placa ó board) y opto-electrónico utilizando un equipamiento estándar y combinarlos con adecuadas tecnologías de interconexión, asimismo adecuadas para la automati zación .
Previo al primer nivel más bajo de empaquetado (empaquetado a nivel de dispositivo) , se necesita una muy eficiente interconexión entre las guías de onda nanofotónicas SOI y la fibra óptica de entrada/salida del chip para reducir al máximo las pérdidas de inserción (o de acoplo) al dispositivo. Sin embargo, y a parte de todas las ventajas de la fotónica en Silicio anteriormente citadas, una de las tareas más desafiantes en SOI es el acoplo de luz de una fibra óptica a una guía nanofotónica de Silicio. El principal problema es debido a la gran desadaptación producida por la enorme diferencia en el tamaño de los modos electromagnéticos que se propagan en la guía (unos pocos cientos nanómetros) y en las fibras monomodo estándar (SMF, 10 μιη de diámetro) . Se han propuesto muchas estructuras para obtener un acoplo eficiente, y continúan apareciendo en el estado de la técnica, siguiendo básicamente una de estas soluciones: acoplo lateral (en el mismo plano que el dispositivo) y vertical (plano ortogonal al dispositivo) . El acoplo lateral implica el ensanchamiento bidimensional (2D) a lo largo del eje de propagación del tamaño del modo electromagnético en la guia de ondas mediante su estrechamiento físico gradual hasta decenas de nanómetros de anchura (comúnmente conocido como inverted taper) y su adaptación modal de forma adiabática al modo electromagnético de una guía intermedia multimodo de bajo/medio índice, colocada en la parte superior del inverted taper, cuyo modo electromagnético acopla finalmente con el modo electromagnético de la fibra óptica. Acoplo vertical requiere de difracción fuera del plano del dispositivo (plano ortogonal) , generalmente conseguida a través de acopladores de rejilla (o grating couplers) . Experimentos de acoplo tanto lateral como vertical han demostrado unas pérdida de inserción bajas en el estado de la técnica. Sin embargo, además de la eficiencia, otras limitaciones, como las tolerancias al alineamiento, también pueden en mayor medida limitar la viabilidad de un sistema de acoplo, especialmente desde un punto de vista de empaquetado.
Con respecto a los inverted taper, es necesario un control muy preciso de las dimensiones físicas críticas para lograr un ancho de su extremo generalmente por debajo de 100 nm adecuado para el acoplo. Además, este ancho no siempre es compatible con la resolución de la litografía deep UV (DUV) usada en los procesos de fabricación CMOS, y se necesitan otras técnicas de litografía más costosas como el haz de electrones Ce¬ beam) , que no son la solución más adecuada para la producción en masa, sino que sirven generalmente para fabricar chips individualmente, lo que aumenta el tiempo necesario para la fabricación del dispositivo, y con ello el precio final del componente. Más aún, adaptar el modo electromagnético de una fibra estándar de 10ym de diámetro a una guia nanofotónica de Silicio es muy difícil con un inverted taper de una sola etapa, y también se han propuesto en el estado de la técnica estructuras de doble etapa. Sin embargo, estas estructuras son muy sensibles a variaciones en el proceso de fabricación y bastante elaboradas en diseño y desarrollo. Por tanto, la mayoría de las estructuras reales existente son de una sola etapa y limitadas en su tamaño modal a aproximadamente 3-4 μιη. Así, el acoplo más eficiente con este tipo de estructuras se logra para fibras de tipo lensed o fibras de alta apertura numérica (alta-NA) con menor tamaño de diámetro que SMF (es decir, de 3-4 ym) . El inverted taper proporciona pérdidas de acoplo bajas, un gran ancho de banda (> lOOnm) y también se pueden diseñar fácilmente para independencia con la polarización. Sin embargo, sus tolerancias de alineamiento mecánicas con la fibra óptica permanecen sustancialmente por debajo de 1 μιτι, principalmente debido a la dependencia con el desplazamiento de fibra óptica de la distribución de la potencia óptica del modo electromagnético en la guía intermedia multimodo, que es crucial para el encapsulado, especialmente en el caso de acoplo a múltiples fibras, donde el alineamiento del conjunto de fibras es crítico. Además, el acoplo lateral también requiere la preparación previa de los circuitos para su caracterización, mediante pulido de precisión de sus extremos previo al acoplo y alineamiento.
El acoplo vertical se logra por medio del segundo orden de difracción de los grating couplers unidimensionales (ID) . La fabricación de los gratings requiere un control preciso sobre la profundidad y el perfil del grating. Sin embargo, la fabricación sigue siendo totalmente compatible con las lineas de producción CMOS utilizando litografía DUV. Los gratings funcionan básicamente como un filtro, exhibiendo, en general, no tan bajas pérdida de acoplo (en torno a 4.5dB), fuerte dependencia con la polarización y ancho de banda limitado (alrededor de 40 nm) . Se han seguido diferentes estrategias para reducir las pérdida de acoplo hasta por debajo de ldB, aunque a costa de un gran esfuerzo en el proceso de fabricación. Además, la dependencia con la polarización puede evitarse mediante el uso de gratings bidimensionales 2D como esquema de diversidad de polarización. Los grating couplers se fabrican mediente procesos planares a nivel de oblea, y no requieren procesamiento y preparado previo individual a nivel de chip como en el caso de inverted taper. Por ello, son adecuados para testeo de los circuitos a nivel de oblea, sin ser necesario cortar y preparar los circuitos previamente para el testeo. Así, la principal ventaja de utilizar acoplo a fibra vertical es la caracterización y el testeo de los circuitos directamente en la oblea. Acoplando las fibras ópticas por la superficie del CIF, los CIFs pueden ser testeados del mismo modo como se realizan los tésteos eléctricos en la oblea. Por otra parte, la tolerancia de alineamiento a fibra de un grating para una pérdida relativa de ldB respecto a su máximo se encuentra en torno a ±1μιη, ya que la condición de acoplo siempre se cumple para un modo único, y la distribución de la potencia óptica en el grating no depende tan fuertemente del desplazamiento de fibra óptica, como en el caso del inverted taper. Este hecho hace de los acopladores grating una solución muy recomendable y atractiva para acoplo a fibra en CIFs de Silicio especialmente para el caso de múltiples fibras ópticas .
Debido al uso extendido de diferentes técnicas de multiplexado, y asimismo debido al aumento del número de funcionalidades distintas integradas dentro de un único CIF, el número total de puertos ópticos aumenta y la interconexión de fibras múltiples de entrada/salida se vuelve más y más importante. Hoy en dia existen muchas soluciones de fibras múltiples comerciales diferentes, conocidas como fiber array. Los acopladores grating son una solución de acoplo muy atractiva para CIFs en Silicio con múltiples interconexiones ópticas de fibra debido a sus buenas tolerancias de alineamiento. De esta forma, se divulga en el estado de la técnica algunos conceptos de empaquetado genérico para interconexión óptica de fiber arrays con grating couplers . En el curso del trabajo de T. Tekin, H. Schroder, L. Zimmermann , P. Dumon , W. Bogaerts , "Fibre-array optical interconnection for silicon photonics"', Proc. 34th European Conference on Optical Communications, p. 1-2, Brussels, Belgium (2008), se investigaron las pérdidas en el acoplo entre un fiber array de 8 fibras y un array de 8 grating couplers para guias nanofotónicas SOI . La clave para un acoplo eficiente del array es tener buenas tolerancias de alineamiento en cada grating de forma individual. La tolerancia de alineamiento medida para una sanción de pérdida de ldB fue ±2μιη. Después de un alineación activo entre el chip y el array de fibras, el chip se fija directamente al array por medio de un curado ultravioleta usando un pegamento (o epoxy) y posteriormente fijado y protegido por la parte superior. Sin embargo, esta solución sólo es válida cuando únicamente existen en el chip conexiones ópticas, ya que no hay posibilidad de conectar puertos eléctricos al chip. Una solución completa de empaquetado genérico debe permitir interconexión tanto eléctrica como óptica. Siguiendo este enfoque, se desarrolló una solución de encapsulado que incorpora también puertos eléctricos. Este prototipo está diseñado para acoplador grating con fibra vertical, a un array de hasta 32 fibras. Otro prototipo conocido del estado de la técnica, para un array de ocho fibras resultó en una solución que hace uso solamente de componentes disponibles comercialmente, como el array de fibra y el encapsulado cerámico. Aunque este enfoque es muy atractivo, la orientación de las fibras sigue siendo vertical en el encapsulado y ofrece encapsulado de alto perfil y gran volumen físico.
Dicha orientación vertical para las fibras en el encapsulado no es fácil de adaptar a diseños de encapsulado estándar para dispositivos opto-electrónicos , donde, con bastante frecuencia, contamos con orientación horizontal (lateral) , y es necesario un encapsulado de bajo perfil y menor volumen. De hecho, no es realmente atractivo en general la pérdida de espacio en la parte superior del dispositivo final que supone un encapsulado de alto perfil (incluso puede haber algunos centímetros de espacio perdido en su altura) . Por lo tanto, intentando superar dicho límite, sería deseable encontrar soluciones más compatibles, de menor perfil y de menor volumen para permitir la posibilidad de integrar los dispositivos integrados fotónicos de Silicio con sus correspondientes fibras ópticas dentro de un empaquetados estándar de bajo perfil existentes, tipo "dual-in-line" (DIL) o mariposa (butterfly) . Seria incluso más deseable que esta nueva solución permitiera, cuando fuera necesario, no cambiar la orientación horizontal habitual del empaquetado completo, asi como disponer de una superficie más compacta y racional. Por otra parte, una solución que permita la conexión de los CIFs y la fibra óptica directamente a una placa o un circuito seria aún más deseable.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El propósito de esta invención es proporcionar un dispositivo para el encapsulado eficiente de bajo perfil de circuitos integrados fotónicos "CIFs" con acoplo a fibra vertical conteniendo fibras individuales o múltiples fibras y puertos ópticos con una interconexión tipo array de fibras o similar. Básicamente, la invención consiste en implementar un dispositivo que permita colocar a sus lados los CIFs en disposición de acoplo respecto de los medios de guiado óptico, manteniendo además una orientación horizontal para los medios de guiado óptico que es más adecuada para soluciones de empaquetado estándar de bajo perfil, donde, con bastante frecuencia, hay orientación lateral (horizontal) .
El dispositivo para el encapsulado eficiente de bajo perfil de circuitos integrados fotónicos con acoplo a fibra vertical se caracteriza porque comprende al menos los siguientes elementos:
• una montura;
· al menos un circuito integrado fotónico, "CIF" con al menos un puerto óptico; y, • al menos un array de medios de guiado óptico comprendido por al menos un medio de guiado óptico. De tal forma que la montura comprende al menos unos medios de acoplamiento que realizan una disposición de acoplo que consiste en mantener en posición horizontal el array de medios de guiado óptico en el encapsulado y colocar el CIF tal que la normal a la superficie del CIF y el array de medios de guiado óptico forman un ángulo de acoplo predeterminado para el array de medios de guiado óptico y el CIF. De esta forma, el dispositivo, a través de los medios de acoplamiento, permite el acoplo entre el medio de guiado óptico y el puerto óptico comprendido en el CIF.
Para mayor claridad de la presente invención, se definen los medios de acoplamiento como los elementos comprendidos de forma general en el dispositivo y de forma particular en la montura, de tal forma que los mencionados elementos son partes diferentes de la montura o están interrelacionados con la montura. Como se divulgará más adelante la presente invención comprende una montura con distintas topologías o formas. Por lo tanto, la forma de los elementos que comprenden los medios de acoplamiento depende de la forma de la montura en particular y del dispositivo en general.
Para conseguir la posición de acoplo previamente mencionada, los medios de acoplamiento del dispositivo de la presente invención, comprenden al menos una superficie localmente plana de CIF para alojar a el al menos un CIF. El valor del área de la superficie localmente plana de CIF es al menos equivalente a el valor del área del CIF. Además, dado que los puertos ópticos se encuentran en la superficie del CIF, la cual es paralela a la superficie plana de CIF (además, los puertos ópticos están en superficies localmente planas del CIF y paralelas a la superficie del CIF) , los medios de acoplamiento sitúan la superficie localmente plana de CIF en un posición tal que la normal a la superficie localmente plana del CIF y el array de medios de guiado óptico forman el ángulo de acoplo óptimo predeterminado para el array de medios de guiado óptico y el CIF.
En el caso de implementaciones que necesiten adicionalmente circuitos electrónicos "CEs" conectados con los CIFs, los medios de acoplamiento adicionalmente comprenden al menos una superficie localmente plana de CE donde se aloja al menos un circuito electrónico "CE". El área de la superficie localmente plana de CE es al menos equivalente al área del al menos un CE.
Para llevar a cabo las conexiones eléctricas entre los CIFs y los CEs, la presente invención contempla dos opciones .
La primera opción es un conexionado directo entre los terminales de contacto de los CEs y los terminales de contacto de los CIFs, mediante enlaces eléctricos por cable o "wire bonding".
La segunda opción y mucho más interesante por las ventajas que supone, es una capa de cableado comprendida en el dispositivo de la invención. Esta capa de cableado comprende una cualidad física seleccionada entre totalmente flexible, parcialmente flexible, totalmente rígida, parcialmente rígida y combinaciones de parcialmente flexible con parcialmente rígida. La elección de una u otra cualidad física dependerá de las condiciones de implementación, es decir, de la forma de realización . El uso de una capa de cableado flexible o parcialmente flexible para conexiones eléctricas también permite la interconexión con múltiples fibras mediante el diseño de la montura con forma física determinada para que contenga tantos arrays de fibra ópticas (array de medios de guiado óptico) como se desee. Este hecho aumenta considerablemente la funcionalidad de la presente invención, ya que es posible reducir drásticamente el volumen total del empaquetado aumentando exponencialmente el número total de fibras ópticas (medios de guiado óptico) conectadas al mismo encapsulado, ofreciendo así un empaquetado muy atractivo de bajo perfil.
Otras ventajas del cableado flexible o parcialmente flexible es que el conjunto propuesto que contiene tanto el circuito electrónico, la capa de cableado total o parcialmente flexible, la montura, así como los CIFs, también conectados a los medios de guiado óptico (fibras ópticas) , a continuación, se puede colocar fácilmente en cualquier tipo existente de empaquetado estándar, tales como la mariposa (butterfly) o tecnologías de montaje superficial, dependiendo de los requisitos de la aplicación en concreto. Las conexiones eléctricas desde la montura a los pines del empaquetado posterior también se ha mejorado por el uso de la capa de cableado flexible, ya que ofrece una forma muy flexible para dicho cableado. Por otra parte, también dependiendo de la aplicación y debido a la utilización de este tipo capa de cableado, para casos particulares de la invención, el dispositivo puede estar directamente conectado a una placa sin usar otro nivel de empaquetado posterior, diseñando correctamente la estructura. Por otra parte, y también debido a la flexibilidad de usar la capa de cableado totalmente o parcialmente flexible, las conexiones eléctricas en esta capa flexible pueden ser conectadas directamente a cualquier conector para la interconexión de la montura a cualquier placa de circuito sin tener que utilizar un posterior nivel de empaquetado cuando se desee, por lo que la montura actúa como un empaquetado en si mismo en este caso.
Para todas las formas de realización, la capa de cableado comprende unos cables eléctricos. De esta forma, las conexiones eléctricas entre el al menos un CIF y el al menos un CE se llevan a cabo indirectamente mediante los cables eléctricos de la capa de cableado. Es decir, los cables eléctricos de la capa de cableado están conectados con los terminales eléctricos comprendidos en el al menos un CIF y los terminales eléctricos comprendidos en el al menos un CE mediante enlaces eléctricos por cable o "wire bonding".
En la disposición de acoplo la capa de cableado está dispuesta entre los medios de acoplamiento y al menos un elemento seleccionado entre el CIF, el CE y un conjunto formado por al menos un CIF y al menos un CE. Es decir, para hacer más fácil el cableado eléctrico entre los circuitos electrónicos y fotónicos, se usa una capa de cableado dispuesta sobre la parte superior de la montura y por debajo de todos los circuitos tanto CIF como CE .
En una realización de la invención, las conexiones eléctricas entre la capa de cableado y los terminales eléctricos de los CIFs o de los CEs se realizan directamente en la posición de acoplo.
En otra realización de la invención, las conexiones eléctricas entre la capa de cableado y los terminales eléctricos de los CIFs o de los CEs se realizan, en primer lugar, sobre una superficie plana proporcionada por los medios de acoplamiento. A continuación, se coloca el conjunto (CIF, CE, capa de cableado y conexiones eléctricas) sobre el dispositivo en la disposición de acoplo. Esta opción es fuertemente deseada para evitar que los cables eléctricos que realizan las conexiones eléctricas crucen las esquinas superiores de la montura, para aquellas realizaciones de la montura que conllevan esquinas o elementos que se deseen evitar.
Para cualquiera de las realizaciones de la invención, la montura está fabricada con un material cuyas propiedades físicas presentan un comportamiento seleccionado entre conductor y dieléctrico.
Por otro lado, la presente invención comprende una forma o tipología para la montura seleccionada entre triangular, cuadrada, pentagonal, hexagonal, cilindrica y esférica, para cualesquiera de las formas de realización resultado de todas las posibles combinaciones del resto de elementos que conforman la invención.
De forma semejante, el dispositivo de la presente invención comprende un array de monturas formado por emparejamientos laterales así como por emparejamientos superiores e inferiores de las monturas para cualquiera que sea su forma y cualesquiera forma de realización de la invención asociada con cada forma de la montura.
Para llevar a el control y realimentación de la temperatura y el calor de la montura, el dispositivo de la presente invención adicionalmente comprende un termistor conectado a la montura cuando la montura es conductora. Alternativamente, el dispositivo adicionalmente comprende una célula Peltier conectada a al menos un CIF cuando la montura es un dieléctrico. Por último, existe una tercera opción para el control y realimentación de temperatura y calor de la montura, que combina las dos formas de realización precedentes. Es decir, un termistor conectado a la montura y una célula Peltier conectada a al menos un CIF cuando la montura es conductora .
Por otro lado, la presente invención comprende para que el array de medios de guiado óptico sea fijado a la montura, un medio de fijado seleccionado entre pegamento y resina. El medio de fijado también es utilizado para fijar el CIF y el CE a la capa de cableado.
En la realización preferida de la invención, los medios de acoplamiento adicionalmente comprenden al menos una extensión para soportar el array de medios de guiado óptico. De esta forma, los medios de acoplamiento proporcionan la orientación horizontal a los medios de guiado óptico. Los medios de acoplamiento también comprenden una zona elevada respecto de la al menos una extensión para soportar al CE, estando la extensión y la zona elevada unidas por la superficie localmente plana de CIF. Esta superficie localmente plana de CIF comprende una inclinación acorde con el ángulo de acoplo predeterminado para llevar a cabo la disposición de acoplo.
Para el caso en que sea necesaria una regulación en altura del acoplo entre el medio de guiado óptico y el puerto óptico, los medios de acoplamiento adicionalmente comprenden al menos un hueco dispuesto entre la al menos una extensión y la superficie localmente plana de CIF.
En la presente invención el medio de guiado óptico es un elemento de guiado óptico seleccionado entre fibra óptica, fibra de vidrio, cristal y lente óptica de espacio libre.
En cuanto a la disposición de los elementos de guiado, el array de medios de guiado óptico (4,5) de la presente invención comprende cualquier combinación de elementos de guiado en al menos una dimensión.
Finalmente, es importante destacar que todos los elementos y piezas pensados para llevar a cabo la presente invención son elementos estándar que pueden obtenerse fácilmente en el mercado, lo cual es muy recomendable para abaratar el encapsulado en fotónica.
A continuación para facilitar una mejor comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante de la misma se acompañan unas figuras en las que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la invención.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Con el fin de facilitar la comprensión en la descripción de la invención descrita en este documento, se incluye una descripción detallada de un conjunto de dibujos, en los que a modo ilustrativo y no restrictivo de sus fines de representación se ha hecho de la siguiente forma:
La figura 1 muestra una implementación en tres dimensiones de la presente invención ilustrando el aspecto de la invención para integrar en un mismo encapsulado tanto los circuitos integrados fotónicos como electrónicos con los arrays de fibra óptica por medio de una montura intermedia, eléctricamente interconectados entre si por medio de una capa de cableado flexible colocada sobre dicha montura y por debajo de los diferentes circuitos.
La figura 2 muestra dos cortes bidimensionales de la Figura 1, mostrando un detalle de su sección (figura 2a) y de su parte superior (figura 2b) . Se observa asi con mayor detalle la interconexión de todos los elementos que comprenden la presente invención y también la posición de cada elemento en la montura intermedia usada.
La figura 3 muestra una posible primera configuración para la implementación de la capa de cableado flexible para interconectar eléctricamente los CIFs al circuito electrónico. En esta configuración, la capa de cableado flexible ocupa toda la montura. La interconexión de las señales eléctricas al mundo exterior se realiza por los extremos de la capa de cableado flexible que se encuentran debajo de los arrays de fibra óptica .
La figura 4 muestra una segunda posible configuración de diseño de la capa de cableado flexible. En este caso, la capa de cableado flexible sólo ocupa el espacio ocupado los CIFs en la montura. Por tanto, no existe capa de cableado flexible por debajo de los arrays de fibra. La interconexión de las señales eléctricas al mundo exterior se realiza a través de los extremos de la capa de cableado flexible opuestos a los CIFs.
La figura 5 muestra un detalle de la vista sección transversal montura para la configuración explicada en la Figura 4 para resolver el problema en el alineamiento de los arrays de fibra con los CIFs. Mediante la implementación de los agujeros ilustradas en la montura se puede controlar más fácilmente dicho alineamiento y también mejorar la fijación de los arrays a la montura. La figura 6 muestra un tercer diseño posible para la capa de cableado flexible. En este caso sólo se usan trozos de capa de cableado flexible para enlazar los diferentes circuitos, asi como para conectar al mundo exterior. Los circuitos pueden entonces ser colocados sobre una placa de circuito impreso y, a continuación, enlazados entre si a través de la capa de cableado flexible. Una vez más, la interconexión de las señales eléctricas al mundo exterior se realiza por debajo de los arrays de fibra, como en la configuración de la Figura 4.
La figura 7 muestra una cuarta configuración de diseño de la capa de cableado flexible basada en la combinación de las configuraciones que mostradas en las figuras 5 y 6. Por lo tanto, como en la configuración de la Figura 5, la interconexión de las señales eléctricas al mundo exterior se realiza a través de la capa de cableado flexible dispuesta en los lados de la montura opuestos a los CIFs.
La figura 8 muestra la posibilidad de extender la solución mostrada en la Figura 1 a un mayor número de monturas mediante un reflejado de la estructura original (Figura 8.a) . Haciendo esto puede ser fácilmente integrado en el mismo empaquetado tantos circuitos y arrays de fibra como desee (Figura 8.b) .
La figura 9 muestra la posibilidad de extender de forma planar la invención para un número mayor de arrays de fibra que en la Figura 1 y para una sola montura diseñando para ello adecuadamente la forma de la capa de cableado flexible. Como ejemplo se ilustran capas de cableado flexibles con forma triangular, cuadrada, pentagonal y hexagonal para integrar respectivamente hasta 4, 4, 5 y 6 CIFs en el mismo empaquetado. La figura 10 muestra una extensión de la presente invención para empaquetado tridimensional, ilustrando el aspecto de una capa de cableado flexible con formas cilindrica y esférica conteniendo varios CIFs conectados a su correspondiente array de fibra.
A continuación se enumeran las referencias adoptadas en las figuras:
1. Dispositivo;
2. Montura;
3. Primer CIF;
3' . Segundo CIF;
4. Primer array de medios de guiado óptico (fibras ópticas) ;
4' . Segundo array de medios de guiado óptico
(fibras ópticas) ;
5. Puerto óptico;
6. Medios de guiado óptico (fibras ópticas) del
primer array de fibras;
6' . Medios de guiado óptico (fibras ópticas) del segundo array de fibras;
7. y 1' Superficie localmente plana de CIF;
7''. Superficie localmente plana de CE;
8. Capa de cableado;
9. Cables eléctricos de la capa de cableado;
10. Termistor;
11. Circuito electrónico, CE;
12. y 12'. Conexiones eléctricas con wire bonding
entre el primer CIF y el CE;
13. y 13'. Extensiones laterales de la montura;
14. Pegamento o resina;
15. Terminales eléctricos del CIF;
15' . Terminales eléctricos del CE; 16. Conexiones eléctricas extremas de la capa
flexible ;
17. Conexiones eléctricas extremas de la capa
flexible ;
18. Cables eléctricos de la capa flexible transversal a los CIF y CE;
19. Conexiones eléctricas de la capa de cableado
transversal a los CIF y al CE;
20. Conexiones eléctricas con el mundo exterior;
21. Conexiones eléctricas con el mundo exterior;
22. Huecos de la montura;
23. Huecos de la montura;
24. a 27. Trozos de la capa de cableado;
28. a 30. Circuito impreso;
31. Capa de cableado correspondiente con una montura triangular .
32. Capa de cableado correspondiente con una montura cuadrada .
33. Capa de cableado correspondiente con una montura pentagonal .
34. Capa de cableado correspondiente con una montura hexagonal .
35. Arrays de fibras.
36. Capa de cableado correspondiente con una montura cilindrica.
37. Capa de cableado correspondiente con una montura esférica .
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE UNA FORMA DE REALIZACIÓN DE LA
INVENCIÓN A continuación se describe un ejemplo de la invención atendiendo a la numeración adoptada en las figuras .
La Figura 1 proporciona un dibujo en tres diferentes de la invención, mostrando el aspecto del dispositivo (1) que comprende la montura (2) para colocar los circuitos CIF (3,3') y CE (11), para un caso particular de empaquetado de dos CIFs distintos (3,3') con acoplo a fibra vertical, también acoplados a dos arrays de fibra óptica distintos (4,4') que contiene cada uno 8 fibras ópticas (6,6') como medios de guiado óptico. Los arrays de fibra (4,4') también pueden ser fibras individuales o una cinta (ribbon) de fibra. Aunque se han considerado arrays de 8 fibras cada uno, la misma solución puede adoptarse para arrays de un número de fibras superior. El material para fabricar la montura puede ser cualquier metal (para un comportamiento conductor) o cualquier material dieléctrico dependiendo de la aplicación y de los requerimientos de temperatura y calor de los circuitos. Cuando se utiliza una montura metálica, dicha montura puede actuar también como un disipador de calor de los circuitos. También se puede conectar un termistor (10) a la montura para el control y realimentación de temperatura y calor. También puede integrarse con los circuitos fotónicos una célula Peltier (no mostrado) para este control y realimentación. La montura está cubierta por una capa de cableado flexible (8) que contiene los cables eléctricos (9) para la distribución de la señal eléctrica a los circuitos eléctricos CE (11), y los circuitos fotónicos (3,3') que se colocan encima de la capa de cableado flexible (8) en cada lado de la montura (2) . Los lados de la montura se denominan superficies localmente planas de CIF {1,1') . El circuito electrónico (11) para el procesamiento y la distribución de las señales eléctricas a los circuitos fotónicos se coloca en la parte superior de la montura denominada superficie localmente plana de CE (7 ' ' ) . Los circuitos electrónicos y fotónicos mediante sus terminales eléctricos de CE (15') y terminales eléctricos de CIF (15), se conectan por conexiones eléctricas con wire bonding (12,12') a la capa de cableado flexible (8), haciéndose más fácil esta conexión gracias a dicha capa flexible, ya que se evita que las conexiones eléctricas crucen las esquinas superiores de la montura (2) .
La figura 1 muestra que las superficies localmente planas de CIF (7,7') están dispuestas de forma aproximadamente vertical y, por tanto, dichas superficies localmente planas de CIF (7,7') están aproximadamente perpendiculares a los medios de guiado ópticos. A este respecto, son los medios de acoplamiento los encargados de proporcionar la inclinación adecuada (en función del ángulo de acoplo) a las superficies localmente planas de CIF (7,7') . Como caso particular y especialmente relevante, el dispositivo de la presente invención, mediante los medios de acoplamiento comprendidos en la montura, permite posicionar los medios de guiado óptico horizontales, asi como posicionar el CIF de forma perpendicular a los medios de guiado óptico. Esto conlleva implícitamente un ángulo de acoplo de 0 grados (ángulo entre los medios de guiado y la normal a la superficie del CIF) . Este caso es especialmente relevante por las ventajas que conlleva en el empaquetado.
La figura 1 también muestra un puerto óptico (5) comprendido en un CIF (3) . Aunque por razones de claridad no se detalla en la figura 1, se puede comprobar que la superficie localmente plana de CIF (7) y CIF (3) se mantienen paralelos, asi como que los medios de guiado óptico (6) forman el ángulo de acoplo predeterminado con respecto a la normal de la superficie localmente plana de CIF, y por consiguiente, con el CIF.
Con objeto de mantener la orientación horizontal del array de fibras ópticas (4,4')/ en la figura 1 se puede observar que la montura comprende unas extensiones laterales (13, 13') dispuestas horizontalmente . También se muestra que entre las extensiones laterales (13,13') y el array de fibras ópticas (6, 6'), se encuentran capa de cableado (8) y el medio de fijado (14, 14'), que en este caso puede ser pegamento o resina.
Para la realización de la invención mostrada en la figura 1, los medios de acoplamiento están comprendidos por las extensiones laterales de la montura (13, 13'), las superficies localmente planas de CIF (7,7') y la superficie localmente plana de CE (7'') .
Las Figuras 2a y 2b representan vistas de sección transversal y superior de la figura 1 a lo largo de las lineas AA' y BB ' , respectivamente. Se puede observar como las superficies localmente planas de CIF (7,7'), es decir, los lados de la montura de (2) se inclinan ligeramente dependiendo del ángulo con el que la fibra óptica acopla a los circuitos fotónicos (3,3'). Casi toda la montura está cubierta por la capa de cableado flexible (8) para las conexiones eléctricas (9). El circuito electrónico (11), que proporciona las señales eléctricas a los circuitos fotónicos, se coloca en la zona localmente plana de CE (7'') que se encuentra en la parte superior de la montura. Mediante el uso de la capa de cableado flexible, se puede, en primer lugar, conectar eléctricamente los circuitos a dicha capa mediante conexiones de cable tip wire bonding (12,12')/ y a continuación, adjuntar la capa flexible que contiene los circuitos a la montura, evitando asi un cableado eléctrico fuera de plano, que seria mucho más complicado, especialmente debido a la elevada pendiente en las esquinas de la montura. Los arrays de fibra (4,4') pueden ser entonces alineados y conectados a la montura que contiene todos los circuitos eléctricamente interconectados a través de la capa de cableado flexible. Como medios de fijación de los arrays de fibra a la montura, se puede utilizar, por ejemplo, cualquier clase de pegamento ó resina (14,14') por debajo de los arrays de fibra (14,14'), asi como también se puede utilizar dicho pegamento ó resina para la fijación de todos los circuitos tanto de CIF como de CE a la capa de cableado flexible. Tener el pegamento por debajo de los arrays de fibra puede, en ocasiones no ser adecuado.
Por tanto, en otra forma de realización de la invención se deja a los arrays de fibra flotando en la montura. La razón de usar el pegamento es reducir el estrés y los movimientos durante ciclos térmicos, por ejemplo. En estos casos de bajo estrés, se puede evitar el uso de pegamentos y resinas por debajo de los arrays de fibra, fijándose arrays de fibras ópticas de forma diferente .
La mayor flexibilidad de la invención es debida a la utilización de la capa de cableado flexible para las interconexiones eléctricas. En realidad, para el diseño de la capa de cableado flexible podemos pensar muchas posibilidades distintas. La figura 3 muestra una de las posibles configuraciones para la capa de cableado flexible, también correspondiente al caso representado en las figuras 1 y 2. La Figura 3a muestra una vista de la sección superior de la capa flexible, asi como figura 3b muestra una sección de su perfil. En esta configuración, la capa flexible (8) ocupa toda la montura. Los circuitos fotónicos (3,3') y el circuito electrónico (11) están conectados eléctricamente (12,12') a los cables (9) de la capa de cableado flexible. Las interconexiones eléctricas de la capa de cableado flexible al mundo exterior (es decir a los pines externos) se puede hacer a través de los extremos de la capa flexible (16,16') por debajo de los arrays de fibra mediante cualquier cable a los pines del empaquetado externo, o simplemente conectando el borde de capa de cableado flexible (16,16') a cualquier tipo de conector existente si la aplicación no requiere cualquier otro nivel de empaquetado posterior.
La Figura 4 ilustra una forma de realización para otra posible configuración de diseño/implementación de la capa de cableado flexible (8) . En esta forma de realización, la capa de cableado flexible tiene una disposición transversal a los CIF y el CE, la cuál comprende unos cables eléctricos (18) . La Figura 4a es un detalle de la vista de perfil y la Figura 4b es un detalle de la vista en planta. En este caso, la capa de cableado flexible (8) solamente ocupa el espacio que ocupa los circuitos fotónicos (2,3) y electrónico (11), de forma que no hay capa flexible por debajo de los arrays de fibra que están dispuestos en los espacios (17,17') . La figura 4a también muestra las conexiones eléctricas de la capa de cableado transversal a los CIF y al CE (19). Para conectar con el mundo exterior (20,20'), la capa de cableado flexible se diseña para que también ocupe los lados de la montura transversales a los lados donde están los circuitos fotónicos (ver Figura 4b) . Esta solución es más flexible para el alineamiento y el pegado de los arrays de fibra a los circuitos fotónicos. De nuevo, las interconexiones eléctricas de la capa de cableado flexible al mundo exterior pueden hacerse a través de los extremos de la capa flexible (20, 20')/ o bien cableando a los pines del empaquetado externo, o conectando los extremos de la capa flexible (20,20') a cualquier clase de conector existente si la aplicación no requiere de otro nivel de encapsulado posterior. Fijar los arrays de fibra con pegamento o resina (14,14') por debajo de los arrays de fibra puede ser en general un problema para el alineamiento de las fibras ópticas a los circuitos, especialmente si el espesor requerido del pegamento es muy grande. Más aún, incluso en el caso que no sea deseable usar pegamento y dejar el array de fibra flotando sobre la sujeción de la montura, el alineamiento puede ser más problemático ya que el circuito fotónico se debe de fijar a la montura con un cierto ángulo y posición, y depende fuertemente de la posición del array de fibras ópticas. Si los acopladores grating están dispuestos en una posición muy alta con respecto a las fibras del array, el espacio necesario entre el array y la parte inferior de la montura será mayor, necesitándose también un mayor espesor de pegamento. Con la configuración en la figura 4, este problema puede ser resuelto con la solución que se muestra en la figura 5, con la implementación de un hueco (22,23) con las dimensiones adecuadas a cada lado de la montura (2) en el que tiene que ser conectados a los circuitos fotónicos CIF. Haciendo estos agujeros (22,23), aumenta la flexibilidad en el alineamiento, haciendo posible un control más fácil del espacio entre el array de fibra (4,4') y las extensiones laterales (13,13') de la montura para una mejor fijación del array de fibras ópticas (4,4'). Esta configuración es incluso más flexible para el caso en que no se utiliza pegamento (14,14') por debajo de los arrays de fibra. La figura 6 muestra una forma de realización con otra posibilidad de diseño de la capa de cableado flexible. Consiste en la utilización de diferentes trozos de capa de cableado flexible (24,25,26,27) sólo como enlace entre los circuitos fotónicos (3,3') y electrónicos (11) asi como también enlace para la conexión externa (21,21'). Los circuitos, a continuación, se pueden adjuntar individualmente a cualquier tipo de placa de circuito impreso (PCB) (28,29,30) y conectados a través de los trozos de capa de cableado flexible (24,25,26,27). Al integrar esta solución con el enfoque descrito en la figura 4, obtenemos una nueva solución como el representado en figura 7 para conectar la capa de cableado flexible con el mundo exterior (20, 20') a través de los lados de la montura transversales a los circuitos fotónicos. Una vez más, las interconexiones eléctricas de la capa de cableado flexible con el mundo exterior pueden hacerse a través de los bordes de la capa flexible (20,20') mediante wire bonding a los pines del empaquetado externo, o simplemente conectando los bordes de capa de cableado flexibles (20,20') a cualquier tipo existente de conector si la aplicación no requiere otros nivel de empaquetado posterior. Esta configuración también se puede integrar con la idea que se describe en la figura 5 de hacer los agujeros en la parte inferior de la montura para tener más flexibilidad en el alineamiento de los arrays de fibra para una mejor fijación a la montura. La implementación de un array de empaquetados basados en la presente invención puede también realizarse mediante un reflejo de la montura (2), a lo largo de la linea de sección AA', como se muestra en la figura 8. Haciendo esto, se pueden apilar diferentes empaquetados para la creación de un concepto de empaquetado más complejo incrementando al máximo la flexibilidad en la compacidad de la invención de propuesta, como se muestra en la figura 8. A pesar de que en la figura 8 se ha representado sólo un array de ocho elementos, se puede ampliar fácilmente a un mayor número de elementos sólo añadiéndolos en uno encima de otro siguiendo el mismo enfoque que el ilustrado en la figura 8b.
La flexibilidad de usar la capa de cableado flexible puede ser incluso mayor. Podemos diseñar la capa de cableado con una forma física adecuada para adjuntar más de dos circuitos fotónicos a la misma montura. De acuerdo con la vista superior de la invención representada en la Figura 9a, mediante el diseño de una capa de cableado flexible de forma triangular (31), podemos interconectar hasta 3 de arrays de fibra (35), cada uno de ellos acoplado a un CIF distinto, a una sola montura. Además, como se muestra en la Figura 9b, con una capa de cableado flexible de forma cuadrada (32), el empaquetado puede contener hasta 4 arrays de fibra (35) y cuatro CIFs en la misma montura. Interpolando estos resultados a un mayor número de lados de la montura y tal y como se representa en las figuras 9c y 9d, respectivamente, mediante el diseño de una montura pentagonal (33) y hexagonal (34), la misma montura incluso puede contener 5 y 6 arrays de fibra (36), respectivamente. También, esto puede extrapolarse a monturas con un número de lados superior a 6 para integrar tantos circuitos y arrays de fibra como se desee en una sola montura dentro de un mismo empaquetado .
Todas las extensiones para múltiples interconexiones de arrays de fibra representadas en las figuras 9a, 9b, 9c y 9d son extensiones de tipo planar, ya que la extensión para el array de la invención se extiende en un solo plano. Para conceptos de empaquetado futuros, puede hacerse una extensión en tres dimensiones del empaquetado de la invención cuando se considera una extensión del array en más de un plano. En la figura 10a se muestra un ejemplo de extensión de tres dimensiones considerando una capa de cableado flexible con forma cilindrica (36) . En este caso, la extensión de los arrays de fibra se realiza en un solo plano, pero se extiende también alrededor de la altura del cilindro. La figura 10a nos muestra un ejemplo con dos niveles de empaquetado a lo largo de la altura del cilindro, pero para ser extendido a niveles superiores, asi como en el mismo plano el número de arrays de fibra puede ser mayor, dependiendo del tamaño de la base del cilindro. La Figura 10b representa otra extensión en tres dimensiones de empaquetado al considerar una capa de cableado flexible de forma esférica (37) . La Figura 10b consiste en el concepto más genérico que uno puede imaginar para el empaquetado en tres dimensiones, pero por supuesto, la capa de cableado flexible puede tener cualquier forma arbitraria.

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Dispositivo para el encapsulado eficiente de bajo perfil de circuitos integrados fotónicos con acoplo a fibra vertical caracterizado porque el dispositivo (1) comprende al menos:
• una montura (2);
• al menos un circuito integrado fotónico, "CIF" (3,3') con al menos un puerto óptico (5) ;
• al menos un array de medios de guiado óptico (4,4') comprendido por al menos un medio de guiado óptico ( 6, 6' ) ;
tal que la montura (2) comprende al menos unos medios de acoplamiento que realizan una disposición de acoplo que consiste en mantener en posición horizontal dicho array de medios de guiado óptico (4,4') en el encapsulado y colocar el CIF (3,3') tal que la normal a la superficie del CIF (3,3') y el array de medios guiado óptico (4,4') forman un ángulo de acoplo predeterminado para dicho array de medios de guiado óptico (4,4') y dicho CIF (3,3'), permitiendo el acoplo entre el medio de guiado óptico (6,6') y el puerto óptico (5) de dicho CIF (3,3').
2.- Dispositivo para el encapsulado eficiente de bajo perfil de circuitos integrados fotónicos con acoplo a fibra vertical, según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de acoplamiento comprenden una superficie localmente plana de CIF (7,7') para alojar el CIF (3,3'), y cuya área es al menos equivalente al área del CIF; donde los medios de acoplamiento sitúan dicha superficie localmente plana de CIF {1,1') tal que la normal a dicha superficie localmente plana de CIF (1,1') y el array de medios de guiado óptico (4,4') forman el ángulo de acoplo predeterminado para dicho array de medios de guiado óptico (4,4') y dicho CIF (3,3') ·
3. - Dispositivo para el encapsulado eficiente de bajo perfil de circuitos integrados fotónicos con acoplo a fibra vertical, según la reivindicación 1, caracterizado porque medios de acoplamiento adicionalmente comprenden al menos una superficie localmente plana de CE (1 ' ' ) donde se aloja un circuito electrónico "CE" (11) cuya área es al menos equivalente al área del CE (11) .
4. - Dispositivo para el encapsulado eficiente de bajo perfil de circuitos integrados fotónicos con acoplo a fibra vertical, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicho dispositivo adicionalmente comprende una capa de cableado (8) que a su vez comprende unos cables eléctricos (9), donde dicha capa de cableado (8) está dispuesta entre los medios de acoplamiento y al menos un elemento seleccionado entre el CIF (3,3'), el CE (11) y un conjunto formado por al menos un CIF (3,3') y al menos un CE (11);
5. - Dispositivo para el encapsulado eficiente de bajo perfil de circuitos integrados fotónicos con acoplo a fibra vertical, según la reivindicación 4, caracterizado porque las conexiones eléctricas entre el CIF (3,3') y el CE (11) se llevan a cabo mediante la capa de cableado (8) tal que los cables eléctricos (9) de la capa de cableado (8) están conectados con unos terminales eléctricos (15) comprendidos en el CIF (3,3') y unos terminales eléctricos (15') comprendidos en el CE (11) mediante enlaces eléctricos por cable o "wire bonding" (12, 12' ) .
6.- Dispositivo para el encapsulado eficiente de bajo perfil de circuitos integrados fotónicos con acoplo a fibra vertical, según la reivindicación 5, caracterizado porque las conexiones eléctricas entre el CIF (3,3') y el CE (11) por medio de la capa de cableado (8) se lleva a cabo en una superficie horizontal proporcionada por los medios de acoplamiento, para posteriormente colocar el conjunto formado por el CIF (3,3'), el CE (11) y la capa de cableado (8) en la disposición de acoplo.
7.- Dispositivo para el encapsulado eficiente de bajo perfil de circuitos integrados fotónicos con acoplo a fibra vertical, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la montura (2) está fabricada con un material cuyas propiedades físicas presentan un comportamiento seleccionado entre conductor y dieléctrico.
8.- Dispositivo para el encapsulado eficiente de bajo perfil de circuitos integrados fotónicos con acoplo a fibra vertical, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la montura (2) comprende una forma seleccionada entre triangular (31), cuadrada (32), pentagonal (33), hexagonal (34), cilindrica (36) y esférica (37).
9. - Dispositivo para el encapsulado eficiente de bajo perfil de circuitos integrados fotónicos con acoplo a fibra vertical, según la reivindicación 8, caracterizado porque dicho dispositivo comprende un array de monturas formado por emparejamientos laterales asi como por emparejamientos superiores e inferiores de las monturas (2 ) .
10. - Dispositivo para el encapsulado eficiente de bajo perfil de circuitos integrados fotónicos con acoplo a fibra vertical, según la reivindicación 7, caracterizado porque el dispositivo adicionalmente comprende un termistor (10) conectado a la montura (2) cuando dicha montura es conductora, para el control y realimentación de temperatura y calor de dicha montura (2) .
11. - Dispositivo para el encapsulado eficiente de bajo perfil de circuitos integrados fotónicos con acoplo a fibra vertical, según la reivindicación 7, caracterizado porque el dispositivo adicionalmente comprende una célula Peltier conectado a al menos un CIF (3,3') cuando dicha montura es un dieléctrico, para el control y realimentación de temperatura y calor de dicha montura (2 ) .
12.- Dispositivo para el encapsulado eficiente de bajo perfil de circuitos integrados fotónicos con acoplo a fibra vertical, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el array de medios de guiado óptico (4,4') es fijado a la montura (2) mediante un medio de fijado seleccionado entre pegamento y resina (14,14'); donde dicho medio de fijado también fija el CIF (3,3') y el CE (11) a la capa de cableado (8) .
13. - Dispositivo para el encapsulado eficiente de bajo perfil de circuitos integrados fotónicos con acoplo a fibra vertical, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la capa de cableado (8) comprende una cualidad física seleccionada entre totalmente flexible, parcialmente flexible, totalmente rígida, parcialmente rígida y combinaciones de parcialmente flexible con parcialmente rígida.
14. - Dispositivo para el encapsulado eficiente de bajo perfil de circuitos integrados fotónicos con acoplo a fibra vertical, según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque los medios de acoplamiento adicionalmente comprende al menos una extensión (13,13') para soportar el array de medios de guiado óptico (4,4') y proporcionar la orientación horizontal a dichos medios de guiado óptico (4,4'), tal que la superficie localmente plana de CE (7'') está elevada respecto de la extensión (13,13'), estando dicha extensión (13,13') y dicha superficie localmente plana de CE (7'') unidas por la superficie localmente plana de CIF (7,7') con una inclinación acorde con el ángulo de acoplo predeterminado para llevar a cabo la disposición de acoplo .
15. - Dispositivo para el encapsulado eficiente de bajo perfil de circuitos integrados fotónicos con acoplo a fibra vertical, según la reivindicación 14, caracterizado porque los medios de acoplamiento adicionalmente comprenden al menos un hueco (22, 23) dispuesto entre la al menos una extensión (13,13') y la superficie localmente plana de CIF {1,1') para regular en altura el acoplo entre el medio de guiado óptico (6,6') y el puerto óptico (5) .
16. - Dispositivo para el encapsulado eficiente de bajo perfil de circuitos integrados fotónicos con acoplo a fibra vertical, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque el medio de guiado óptico (6,6') es un elemento de guiado seleccionado entre fibra óptica, fibra de vidrio, cristal y lente óptica de espacio libre.
17. - Dispositivo para el encapsulado eficiente de bajo perfil de circuitos integrados fotónicos con acoplo a fibra vertical, según la reivindicación 16, caracterizado porque el array de medios de guiado óptico (4,4') comprende cualquier combinación de elementos de guiado en al menos una dimensión.
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