一种硅光封装装置及其制备方法与流程

本发明涉及光学，特别涉及一种硅光封装装置及其制备方法。

背景技术：

1、硅光模块在光传导过程中存在两种传导方式，第一种方式为：在pcb 基板上形成高分子材料的直线型光路，该光路具有输入端和输出端，所述输入端连接光纤，输出端连接光芯片，由于该光路位于光芯片的连接端的下方，使得所述输出端需要将光路朝向靠近光芯片的连接端的方向延伸，因此光路在其末梢处具有直角的延伸段。由于光信号在光路的输入端进入后在末梢处发生漫反射后少量的光信号经过延伸段进入光芯片中，使得所述光路传输的光信号损失惨重(大约仅存进入光路的光信号的 10％～20％)。第二种方式为：在硅衬底上形成二氧化硅薄层来作为光导结构，其中，光导结构和光路的形状大致相同，光导结构具有两端，其中一端连接光纤，由于二氧化硅薄层的厚度小于所述光路的厚度，使得该光导结构的光信号损失更加的惨重。另外，由于二氧化硅材料不能直接处理光纤传输的光信号，需要将光信号转换为光芯片可以接收的信号，因此，使得光导结构的另一端线不能直接连接光芯片。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种硅光封装装置及其制备方法，可以降低进入光芯片前光信号的损失。

2、为了解决上述问题，本发明提供一种硅光封装装置，包括光导结构、散热结构、塑封层、第一结构、第二结构和光芯片，

3、所述光导结构为直角梯形结构，其具有相对设置的正面和背面，其纵截面包括相对设置的第一底边和第二底边，相对设置的第一侧边和第二侧边，所述第一底边位于所述光导结构的正面，所述第二底边位于所述光导结构的背面，其中，所述第一底边的长度大于第二底边的长度，且所述第一底边和第一侧边的夹角为90°夹角，所述第一底边和第二侧边的夹角在 45°附近，所述光导结构在所述第一侧边所在平面连接光纤，所述第二侧边所在表面为全反射表面，能够将从第一侧边所在表面平行于所述正面的方向进入所述光导结构的光信号全反射至所述第一底边所在平面；

4、所述散热结构与所述光导结构间隔设置，且嵌设在所述塑封层中，所述散热结构具有相对设置的正面和背面，所述第二侧边位于所述散热结构和第一侧边之间；

5、所述塑封层具有相对设置的正面和背面，以及相对设置的第一侧面和第二侧面，所述光导结构、散热结构和所述塑封层的正面同侧设置，所述塑封层的第一侧面与所述第一侧边所在平面平行设置，且所述第一侧边位于所述第一侧面和第二侧边之间，所述塑封层的正面暴露出所述光导结构的正面以及所述散热结构的正面，所述塑封层的背面暴露出所述散热结构的背面，所述光导结构的背面位于所述塑封层的正面和背面之间，其中，所述塑封层中设置有多个通孔，所述通孔沿厚度方向贯通所述塑封层，且所述多个通孔中填充有导电材料；

6、所述第一结构位于所述塑封层的正面，所述第一结构从所述塑封层的正面侧与所述通孔中的导电材料以及所述散热结构电性连接；

7、所述第二结构位于所述塑封层的背面，所述第二结构从所述塑封层的背面侧与所述通孔中的导电材料以及所述散热结构电性连接；以及

8、所述光芯片位于所述第一结构上，且与所述第一结构电性连接，还与所述光导结构的正面光连接。

9、可选的，所述第一底边和第二侧边的夹角为45°。

10、可选的，所述光导结构包括光导体和涂敷于所述光导体表面的低反射率涂层，所述光导体的材料为玻璃，且所述低反射率涂层的反射率低于所述光导体的反射率，使得从第一侧边所在表面平行于所述光导结构的正面的方向进入所述光导结构的光信号经所述第二侧边所在平面的全反射至所述第一底边所在平面。

11、进一步的，所述光导结构在所述第一侧边所在平面设置有连接端口，所述连接端口用于连接光纤，且所述连接端口处的所述低反射率涂层暴露出所述光导体。

12、进一步的，所述塑封层的正面设置有导引槽，所述导引槽贯通所述第一侧面与所述连接端口之间的所述塑封层，所述光纤放置在所述导引槽中。

13、进一步的，所述导引槽为v型槽。

14、进一步的，所述光导结构的正面具有出光口，所述出光口处的所述低反射率涂层暴露出所述光导体，所述出光口用于连接所述光芯片，并将从所述连接端口平行于所述光导结构的正面的方向进入所述光导结构的光信号在所述第二侧边所在平面的全反射后，以垂直于所述光导结构的正面的方向经所述出光口传送给所述光芯片。

15、进一步的，所述出光口的形状为圆形或方形。

16、进一步的，所述光芯片具有光连接端口和电性连接端口，所述光连接端口与所述出光口光连接，所述电性连接端口与所述第一结构电性连接。

17、可选的，所述光导结构的厚度为100微米～150微米。

18、可选的，所述第一结构包括依次形成于所述塑封层正面的第一钝化层、第一金属层和第二钝化层，

19、所述第一钝化层覆盖所述塑封层正面、所述散热结构正面以及所述光导结构正面，并从所述塑封层的正面侧暴露出所述通孔中的导电材料、所述散热结构的部分正面区域，所述光导结构的出光口以及所述塑封层正面的导引槽；

20、所述第一金属层位于所述第一钝化层的部分区域上，所述第一金属层包括多个第一焊垫，所述多个第一焊垫分别与所述通孔中的导电材料以及散热结构电性连接；以及

21、所述第二钝化层覆盖所述第一钝化层和第一金属层，所述第二钝化层中形成有至少两个第一连接孔，所述第一连接孔暴露出所述第一金属层，所述第一连接孔中填充有导电材料，并用于电性连接所述光芯片。

22、可选的，包括依次形成于所述塑封层背面的第三钝化层、第二金属层以及第四钝化层，

23、所述第三钝化层覆盖所述塑封层的背面和所述散热结构的背面，并从所述塑封层的背面暴露出所述通孔中的导电材料和所述散热结构的部分背面；

24、所述第二金属层包括多个第二焊垫，所述多个第二焊垫位于所述第三钝化层的部分区域上，并分别与所述通孔中的导电材料以及所述散热结构电性连接；以及

25、所述第四钝化层覆盖所述第三钝化层和所述第二金属层，所述第四钝化层中设置有至少两个第二连接孔，所述至少两个第二连接孔暴露出所述第二金属层，所述第二连接孔中填充有导电材料，所述第二连接孔中的导电材料用于电性连接外部电路。

26、另一方面，本发明还提供一种硅光封装装置的制备方法，采用所述硅光封装装置，包括以下步骤：

27、提供待封装的光导结构和散热结构，所述光导结构为直角梯形结构，其具有相对设置的正面和背面，其纵截面包括相对设置的第一底边和第二底边，相对设置的第一侧边和第二侧边，所述第一底边位于所述光导结构的正面，所述第二底边位于所述光导结构的背面，其中，所述第一底边的长度大于第二底边的长度，且所述第一底边和第一侧边的夹角为90°夹角，所述第一底边和第二侧边的夹角在45°附近，所述光导结构在所述第一侧边所在平面连接光纤，所述第二侧边所在表面为全反射表面，能够将从第一侧边所在表面平行于所述正面的方向进入所述光导结构的光信号全反射至所述第一底边所在平面，所述散热结构具有相对设置的正面和背面，所述第二侧边位于所述散热结构和第一侧边之间；

28、提供第一载板，所述第一载板的一面形成有第一粘接剂层，将所述光导结构和散热结构间隔放置在所述第一粘接剂层上，其中，所述散热结构和所述光导结构的正面均朝向所述第一粘接剂层；

29、在所述光导结构和散热结构之间填充塑封材料，并固化所述塑封材料以形成塑封层，所述塑封层具有相对设置的正面和背面，以及相对设置的第一侧面和第二侧面，所述光导结构、散热结构和所述塑封层的正面同侧设置，所述塑封层的第一侧面与所述第一侧边所在平面平行设置，且所述第一侧边位于所述第一侧面和第二侧边之间，所述塑封层的正面暴露出所述光导结构的正面以及所述散热结构的正面，所述塑封层的背面暴露出所述散热结构的背面，所述光导结构的背面位于所述塑封层的正面和背面之间；

30、移除所述第一载板；

31、在所述塑封层中形成多个通孔，所述通孔沿厚度方向贯通所述塑封层，且所述多个通孔中填充有导电材料；在所述塑封层的正面形成第一结构，所述第一结构从所述塑封层的正面侧与所述通孔中的导电材料以及所述散热结构电性连接；在所述塑封层的背面形成第二结构，所述第二结构从所述塑封层的背面侧与所述通孔中的导电材料以及所述散热结构电性连接；以及

32、提供光芯片，将所述光芯片固定在所述第一结构上，且与所述第一结构电性连接，还与所述光导结构的正面光连接。

33、可选的，在所述塑封层中还形成导引槽，所述导引槽位于所述塑封层的正面，且贯通所述第一侧面与所述连接端口之间的塑封层，并暴露出所述连接端口。

34、可选的，所述光芯片具有光连接端口和电性连接端口，所述光连接端口与所述光导结构的出光口光连接，所述电性连接端口与所述第一结构电性连接。

35、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

36、本发明提供一种硅光封装装置及其制备方法，硅光封装装置包括光导结构、散热结构、塑封层、第一结构、第二结构和光芯片，所述光导结构为直角梯形结构，其具有相对设置的正面和背面，其纵截面包括相对设置的第一底边和第二底边，相对设置的第一侧边和第二侧边，所述第一底边位于所述光导结构的正面，所述第二底边位于所述光导结构的背面，其中，所述第一底边的长度大于第二底边的长度，且所述第一底边和第一侧边的夹角为90°夹角，所述第一底边和第二侧边的夹角在45°附近，所述光导结构在所述第一侧边所在平面连接光纤；所述散热结构与所述光导结构间隔设置，且嵌设在所述塑封层中，所述散热结构具有相对设置的正面和背面，所述第二侧边位于所述散热结构和第一侧边之间；所述塑封层具有相对设置的正面和背面，以及相对设置的第一侧面和第二侧面，所述光导结构、散热结构和所述塑封层的正面同侧设置，所述塑封层的第一侧面与所述第一侧边所在平面平行设置，且所述第一侧边位于所述第一侧面和第二侧边之间，所述塑封层的正面暴露出所述光导结构的正面以及所述散热结构的正面，所述塑封层的背面暴露出所述散热结构的背面，所述光导结构的背面位于所述塑封层的正面和背面之间，其中，所述塑封层中设置有多个通孔，所述通孔沿厚度方向贯通所述塑封层，且所述多个通孔中填充有导电材料；所述第一结构位于所述塑封层的正面，所述第一结构从所述塑封层的正面侧与所述通孔中的导电材料以及所述散热结构电性连接；所述第二结构位于所述塑封层的背面，所述第二结构从所述塑封层的背面侧与所述通孔中的导电材料以及所述散热结构电性连接；以及所述光芯片位于所述第一结构上，且与所述第一结构电性连接，还与所述光导结构的正面光连接。本发明的光导结构在传输光信号的整个过程中基本没有光信号的损失，大大降低了光导结构传输光信号的传输损失；还通过将光导结构和散热结构埋设在塑封层中，可以提高散热能力，第一结构和第二结构直接形成在塑封层的两侧使得本实施例的硅光封装装置替代了pcb基板及光路，提高了空间利用率，降低了硅光封装装置的尺寸，从而节省了空间。