一种光电组件、光模块及光通信设备的制作方法

本技术实施例涉及光通信领域，尤其涉及一种光电组件、光模块及光通信设备。

背景技术：

1、随着5g、云计算、大数据等新兴业务的发展，互联网业务和数据计算量呈现指数级增长，数据中心由单体逐步走向规模化，数据中心互联网络应运而生。用于数据中心连接的光模块的速率也在提升，逐步向百万兆级速率演进。

2、伴随着光模块速率的提升，以及向高密、集群方向发展，其发热量也成倍提升，良好的散热能力已成为影响光模块可靠性的重要决定因素之一。

3、现有光模块的热沉布置，占用印制电路板(print circuit board，pcb)的板面布局资源，或者需要pcb板外增加布局空间。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种光电组件、光模块及光通信设备，能够在满足光模块散热效果的基础上，有效提高pcb板面布局空间的利用率。

2、本技术实施例第一方面提供了一种光电组件，包括光源部件、硅光芯片和基板；该光源部件设置在硅光芯片的表面上，硅光芯片的第一侧朝向基板设置且封装在基板上，其第二侧用于适配第一热传导件，以将光源部件等器件发热流向该第一热传导件，并通过第一热传导件实现散热，例如但不限于通过光模块壳体建立散热路径。该基板兼具封装基板和过渡电连接的功能，包括匹配连接的内部电气接口和外部电气接口，其中的内部电气接口与硅光芯片连接，外部电气接口用于与电路板连接，由此通过基板使得硅光芯片与电路板实现电信号连接。如此设置，用于冷却芯片的第一热传导件配置在其远离pcb的一侧，不占用pcb板面幅度范围内的空间，提高了pcb板面布局空间的利用率；与此同时，本技术方案将硅光芯片集成于基板，形成可独立检测的光电组件，这样，对于在硅光芯片耦合及贴片工序的不良物料，得以在光电组件集成后进行测试并筛选，避免不良物料进入后续组装环节，在有效提高模块端产品良率的基础上，可降低总体制造成本。

3、示例性的，第一热传导件可以为导热板的形式，光电组件的工作发热通过接触换热交换至壳体，依次通过硅光芯片、第一热传导件和壳体形成散热路径，以有效地保证该光电组件的充分散热。具有良好的导热效果。

4、在一些实际应用中，该第一热传导件可以与壳体一体加工成型，并且光模块组装时，并可在第一热传导件与硅光芯片之间涂覆导热凝胶，使得第一热传导件与硅光芯片之间得以有效贴合，获得相对较大的换热接触面积。

5、在其他实际应用中，该第一热传导件还可以与壳体分体加工，再进行组装。例如，该第一热传导件可以为碳纤维导热垫或石墨均温片等；再例如，该第一热传导件还可以为将金刚石烧结在铜热沉上的形式，利用金刚石作为过渡热沉，可有效降低热阻，由此将发热量快速导出。

6、示例性的，基板的本体材料可以采用陶瓷。当然，也可以根据实际产品设计要求进行选择，例如但不限于，采用硅或者其他有机基板等材质。

7、基于第一方面，本技术实施例还提供了第一方面的第一种实施方式：光源部件位于硅光芯片与所述基板之间，能够提高该光电组件在厚度方向上的集成度。

8、基于第一方面的第一种实施方式，本技术实施例还提供了第一方面的第二种实施方式：基板包括避让凹部，且该避让凹部与光源部件相对设置，至少部分光源部件位于避让凹部内。也就是说，光源部件突出于硅光芯片的部分，可内嵌于基板上开设的避让凹部中。这样，在满足机械强度要求的基础上，封装后的光电组件厚度尺寸得以进一步合理控制。

9、基于第一方面的第二种实施方式，本技术实施例还提供了第一方面的第三种实施方式：光源部件与避让凹部的内壁面之间具有预定间隙。该光源部件的底面及各侧面与相应的避让凹部内壁面之间，可均具有该预定间隙。这样，当基板在外载荷作用下产生的微小形变时，避让凹部与光源部件之间不会出现结构干涉，进而不会影响光源部件的正常使用性能。

10、示例性的，在相应的组装关系下，光源部件的底面及各侧面与相应的避让凹部内壁面之间的间隙，可以相同或者不同。在具体应用中，可根据该光电组件组装产线操作施力大小，以及该避让凹部相应内壁面可能产生相应形变的大小进行确定。

11、在其他实际应用中，光源部件与避让凹部的内壁面可相抵适配，并可通过调整基板的本体尺寸和/或提高材料应力特性的方式提高基板承载强度，以规避基板变形与光源部件之间形成结构干涉。

12、基于第一方面的第二种实施方式，或第一方面的第三种实施方式，本技术实施例还提供了第一方面的第四种实施方式：光源部件与避让凹部的内壁面之间包括第二热传导件。这样，光源部件的发热量可同时交换至第二热传导件，通过光源部件、第二热传导件及基板建立辅助散热路径，在第一热传导件的基础上，散热效果更加显著。

13、示例的，第二热传导件可以采用弹性导热垫，或者在避让凹部灌注导热凝胶形成。

14、基于第一方面的第二种实施方式，或第一方面的第三种实施方式，或第一方面的第四种实施方式，本技术实施例还提供了第一方面的第五种实施方式：硅光芯片倒晶封装在基板上，其朝向基板的第一侧为硅光芯片的介质层侧，远离基板的第二侧为硅光芯片的衬底层侧。基于倒装芯片封装技术，可增加光电组件的输入/输出(i/o)连接密度，封装尺寸较小，兼具优越的电学热学性能。

15、基于第一方面，本技术实施例还提供了第一方面的第六种实施方式：光源部件设置在硅光芯片的远离基板的第二侧表面。光源部件邻近第一热传导件设置，能够更加快速地将光电组件的发热量导出至壳体。这样，依次通过第一热传导件和壳体形成主要散热路径，将光电组件的工作发热通过接触换热交换至壳体。

16、在具体应用中，硅光芯片倒晶封装于基板，第一侧为硅光芯片的介质层侧，第二侧为硅光芯片的衬底层侧；示例性的，光源部件可通过过渡光纤与介质层形成的硅波导耦接，以建立光信号传输路径。

17、基于第一方面，或第一方面的第二种实施方式，或第一方面的第三种实施方式，或第一方面的第四种实施方式，或第一方面的第五种实施方式，或第一方面的第六种实施方式，本技术实施例还提供了第一方面的第七种实施方式：第一侧为硅光芯片的衬底层侧，第二侧为硅光芯片的介质层侧。不失一般性，这里可通过金线键合工艺实现硅光芯片与基板之间的电信号连接。结构简单，易于实现。

18、本技术实施例第二方面提供了一种光模块，包括电路板、光电组件和第一热传导件，该光电组件采用如前所述的光电组件，且光电组件通过基板的外部电气接口与电路板连接，同时第一热传导件贴合于硅光芯片的第二侧表面。这样，光电组件的工作发热通过接触换热交换至壳体，依次通过硅光芯片、第一热传导件和壳体形成散热路径，以有效地保证该光模块的散热效果。

19、在一些实际应用中，第一热传导件可设置在光模块的壳体上，以与第一热传导件连接。如此设置，具有较好的组装工艺性。

20、示例性的，该壳体可以采用导电屏蔽材料制作，例如但不限于可以为铝系金属或铜等。如此设置，该壳体能够将接触换热导入的热量快速导出光模块，同时，作为该光模块的屏蔽外壳建立良好的电磁屏蔽效果。散热壳本体除了能够快速导出光模块的热量之外，还用作光模块的屏蔽壳以对光模块进行电磁屏蔽。

21、本技术实施例第三方面提供了一种光通信设备，包括设备机箱及设置在设备机箱内的主板，还包括如前所述的光模块，该光模块与主板连接。在具体应用中，该光模块可以将电信号转换成光信号输出，或者将光信号转换成电信号输出，或者将电信号转换成光信号输出，同时将光信号转换成电信号输出。