封装基板及光芯片封装结构的制作方法

本实用新型涉及半导体技术领域，具体涉及一种封装基板及光芯片封装结构。

背景技术：

在硅光和光电集成系统中，采用单模激光或高速探测器进行长距离、高带宽、高质量信号传输时，需要实现芯片内的光信号与光纤的耦合连接，光芯片的光斑或感光面很小，在10um以内，甚至只有2-3um，单模光纤的芯径为8-10um，两者尺寸相差较大，模场严重失配，因此对。通常只能通过有源对准的方式，即通过点亮芯片，探测光功率的大小，调节光纤位置，并在功率最大时固定光纤位置。这种方式需要将芯片点亮，且难对准，在多通道同时耦合时，就更难对准。

技术实现要素：

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的光芯片与单模光纤的对准容差要求很高，且必须点亮光芯片的缺陷，从而提供一种封装基板及光芯片封装结构。

本实用新型一方面提供了一种封装基板，用于承载光芯片，其特征在于，所述封装基板具有第一面和与所述第一面相对设置的第二面，所述封装基板还包括：

光耦合结构，设置在所述基板的内部，具有靠近所述第一面的第一端和靠近所述第二面的第二端，所述第一端在所述第一面或所述第二面上的投影面积小于所述第二端在所述第一面或所述第二面上的投影面积；

所述第一端用于耦合至所述光芯片的光耦合区域；

所述第二端用于耦合至光纤。

本实用新型第二方面提供了一种光芯片封装结构，其特征在于，包括：所述的封装基板；光芯片，倒装在所述封装基板第一面，所述光芯片的光耦合区域与所述第一端耦合。所述光芯片包括：激光器芯片、光电探测器芯片或光波导芯片中的任意一种；还包括：电芯片，设置在所述封装基板的第一面；金属互连层，设置在所述封装基板的第一面，所述光芯片与所述电芯片通过所述金属互连层互连：导电通孔，一端与所述金属互连层连接；所述光芯片封装结构还包括：电极，设置在所述封装基板的第二面，连接至所述导电通孔另一端：封装层，设置在所述封装基板的第一面，包覆所述光芯片和所述电芯片。

本技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供的封装基板内的光耦合结构作为光纤与光芯片的中间结构，其第一端耦合至光芯片的光耦合区域，第二端耦合至光纤，由于第一端在第一面或第二面上的投影面积小于第二端在第一面或第二面上的投影面积，将光纤贴合至面积较大的第二端，光芯片的光耦合区域与面积较小的第一端对准，通过中间光耦合结构进行耦合，第一端在第一面上的投影面积与光耦合区域在第一面上的投影面积相差较小，解决了光纤芯径与光芯片的光斑或感光面相差较大而造成的对准时必须点亮芯片且难对准的问题。

2.本实用新型提供的封装基板内的光耦合结构的第一端在封装基板第一面上的投影面积小于光芯片的光耦合区域，第一端与光耦合区域容易对准，对光刻和贴片技术的容错度都有所提高，也提高了光纤与光芯片的对准容差。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本实用新型实施例的封装基板的示意图；

图2示出了本实用新型实施例的光芯片封装结构的示意图；

图3-11示出了本实用新型实施例的光芯片封装结构制作方法的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

本实施例提供一种封装基板，该封装基板作为电芯片的载体，如图1所示，该封装基板10具有第一面和与所述第一面相对设置的第二面，该封装基板还可以包括：光耦合结构11，所述光耦合结构嵌于封装基板内，周围被刻蚀出凹槽，凹槽底部与所述第二端之间的厚度可根据实际情况而定，具有靠近所述第一面的第一端111和靠近所述第二面的第二端112，所述第一端在所述第一面或所述第二面上的投影面积小于所述第二端在所述第一面或所述第二面上的投影面积；所述第一端用于耦合至所述光芯片的光耦合区；所述第二端用于耦合至光纤，在本实施例中，封装基板可以是硅基板，也可以是玻璃基板。

由于第一端在第一面或第二面上的投影面积小于第二端在第一面或第二面上的投影面积，将光纤贴合至面积较大的第二端，光芯片的光耦合区域与面积较小的第一端对准，通过中间光耦合结构进行耦合，解决了光纤芯径与光芯片的光斑或感光面相差较大而造成的对准时必须点亮芯片且难对准的问题。

在可选的实施例中，所述第一端在所述第一面上的投影至少部分位于所述光耦合区域在所述第一面上的投影内，在本实施例中，也可以在第二面的投影中，第一端的投影至少部分位于光耦合区域的投影内，为了使叙述更为简明，以第一面为例进行说明，即第一端在第一面上的投影和光耦合区域在第一面上的投影有重合部分，便可实现光纤与光芯片的耦合。优选地，所述第一端在所述第一面上的投影位于所述光耦合区域在所述第一面上的投影内，即第一端在第一面上的投影完全包含于光耦合区域在第一面上的投影内，使得光纤与光耦合区域的耦合效果更好。

在可选的实施例中，所述光耦合区域在所述第一面上的投影大于或等于所述第一端在所述第一面上的投影，在本实施例中，也可以在第二面的投影中，所述光耦合区域在所述第一面上的投影大于或等于所述第一端在所述第一面上的投影，为了使叙述更为简明，以第一面为例进行说明。光耦合区域在第一面上的投影等于第一端在第一面上的投影时，需要高精度的贴片技术和光刻技术才能使光纤与光芯片进行高质量耦合，所以，优选地，光耦合结构的第一端在封装基板第一面上的投影面积小于光芯片的光耦合区域，第一端与光耦合区域容易对准，对光刻和贴片技术的容错度都有所提高，也提高了光纤与光芯片的对准容差。

实施例2

本实施例提供一种光芯片封装结构，如图2所示，包括：金属互连层40，用于连接光芯片20、电芯片30、金属通孔50以及电极60，设置在所述封装基板的第一面；光芯片20，倒装在所述封装基板第一面金属连接层上，所述光芯片的光耦合区域21与所述第一端耦合；电芯片30，作为封装结构中的控制装置，设置在所述封装基板的第一面金属连接层上；导电通孔50，用于连接基板第一面的金属连接层与第二面的电极，设置于基板内部；电极60，用于将光芯片与其他外部结构相连，设置在所述封装基板的第二面，连接至所述导电通孔另一端；封装层，可为塑料材质和金属材质，用于保护光芯片封装结构，设置在所述封装基板的第一面，包覆所述光芯片和所述电芯片；光纤80，贴合在所述封装基板第二面，与所述耦合结构第二端对准，通过耦合结构与光芯片的光耦合区域对准耦合。

在可选的实施例中，所述光芯片包括激光器芯片、光电探测器芯片或光波导芯片中的任意一种，以激光器芯片为例，激光器芯片发出光信号，与光耦合结构面积较小的第一端耦合，通过光耦合结构传输至面积较大的第二端，再通过第二端实现与光纤的耦合。

为更清楚的对本实用新型实施例中的光芯片封装结构进行说明，下面结合图3-11对光芯片封装结构的工艺流程进行说明：

如图3所示，提供一封装基板；

S1.在封装基板上进行光刻，刻蚀盲孔，形成如图4所示结构；

S2.用光刻胶将盲孔保护住，再进行光刻，光刻图形是圆环形状，形成如图5所示结构；

S3.刻蚀圆环形盲孔，控制刻蚀条件形成锥形耦合结构，去掉光刻胶，形成如图6所示结构；

S4.再经过涂胶、光刻，将金属互连线图形和金属通孔位置露出来，通过气相沉积或化学镀、电镀方式，形成金属连接层并填充金属通孔，形成如图7所示结构；

S5.去除光刻胶，并对封装基板进行减薄，使背面露出金属通孔，形成如图8所示结构；

S6.在封装基板第二面制作金属电极，形成如图9所示结构；

S7.将光芯片和电芯片倒装在封装基板第一面，光芯片的光耦合区域与光耦合结构第一端对准，形成如图10所示结构；

S8.将光纤贴装在封装基板第二面，与锥形耦合结构对准，完成耦合组装，形成如图11所示结构；

S9.在封装基板第一面设置封装层，包覆光芯片与电芯片，完成封装，形成如图2所示结构。

上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。