一种TSV结构硅光子中介层的混合组装光学模块的制作方法

本技术涉及光学模块领域，尤其涉及一种tsv结构硅光子中介层的混合组装光学模块。

背景技术：

1、随着通信和数据传输需求的不断增长，光学通信和光子集成技术得到了广泛的关注和应用。硅光子学作为一种基于硅材料的光学集成技术，具有高集成度、低功耗和高速传输等优势，被认为是实现高性能光学通信的关键技术之一。

2、然而，传统的硅光子技术通常采用光纤连接硅光芯片，这种外部连接方式存在耦合损耗、对准精度要求高、封装复杂等问题。为了克服这些问题，tsv(through-siliconvia)结构的硅光子中介层的混合组装光学模块应运而生。

3、tsv结构硅光子中介层的混合组装光学模块是一种集成了光学和电子功能的器件，通过在硅芯片中引入垂直穿孔(tsv)技术，实现了硅光子芯片与封装基板之间的直接互连和耦合。该模块结合了硅光子学的高集成度和封装技术的灵活性，为光学通信系统提供了一种高性能、高可靠性的解决方案。

4、在tsv结构硅光子中介层的混合组装光学模块中，pcb层(printedcircuit board)提供了电子功能和电气连接，硅光子中介层实现了光学器件的集成和光信号的传输，封装基板提供了结构支撑和环境保护。通过tsv穿过硅通孔、drv差分接收放大器、tia转折电流放大器、光纤阵列和交换集成电路模块等组件的组合，实现了光学信号的输入、输出和处理。

5、tsv结构硅光子中介层的混合组装光学模块具有较高的集成度、较低的耦合损耗、优化的封装紧凑性和良好的热管理能力。它在光学通信、数据中心、光互联和光子集成领域具有广泛的应用前景，并对提高通信系统性能和可扩展性具有重要意义。通过进一步的研究和发展，tsv结构硅光子中介层的混合组装光学模块有望在未来的光学通信领域发挥更加重要的作用。

6、随着光通信和光电子互连技术的不断发展，对高效、紧凑和低功耗的光学模块需求日益增加。传统的光学模块通常存在着光信号传输效率低、功耗高以及成本昂贵等问题。

技术实现思路

1、本实用新型意在提供，以解决现有的问题。

2、为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种tsv结构硅光子中介层的混合组装光学模块，包括：

3、位于光学模块底层的pcb层，用于提供机械支撑和电气连接功能，提供机械支撑和电气接口；

4、所述pcb层上焊接有第一封装基板，所述第一封装基板的上方焊接有交换集成电路模块；

5、所述交换集成电路模块包括：

6、第二封装基板，位于第一封装基板的上方，用于支持和封装光学和电子组件；

7、硅光子中介层，位于第二封装基板上方，采用硅基材料制成，集成光学和电子功能；

8、tsv穿过硅通孔，在硅光子中介层中制备的垂直穿透孔结构，用于光信号传输和互连；

9、drv差分接收放大器，位于tsv穿过硅通孔穿过硅光子中介层上方区域，用于放大光信号的弱电流；

10、tia转折电流放大器，tsv穿过硅通孔穿过硅光子中介层上方区域，用于将光接收器的转换电流转换为电压信号；

11、光纤阵列，位于硅光子中介层的顶部，用于连接光学器件和外部光纤系统。

12、优选的，所述tsv穿过硅通孔内设置有种子层，所述种子层的外侧设置有扩散阻挡层，所述扩散阻挡层的外侧设置有黏附层，所述黏附层的外侧设置有一层绝缘层。

13、优选的，所述硅光子中介层位于tsv穿过硅通孔的上方设置有金属凸点a，所述硅光子中介层位于tsv穿过硅通孔的下方设置有再布线层，所述再布线层的外侧设置有钝化层和金属凸点b，所述金属凸点b嵌在钝化层内。

14、优选的，所述种子层为均匀的导电性材料层。

15、优选的，所述pcb层包括绝缘材料制成的基板层，所述基板层上设置有导线层以及位于导线层之间用于防止导线短路的绝缘材料层。

16、优选的，所述tsv穿过硅通孔的形状可以为圆形或者方形通孔形状。

17、本技术方案与现有技术相比产生的有益效果：

18、通过在硅光子中介层中集成多个光学和电子组件，实现了高度集成的光学功能。各组件之间通过tsv穿过硅通孔进行互连，减少了电路板上的线路长度和复杂性，提高了信号传输效率。

19、采用硅光子中介层和集成的光学器件，光信号的传输和处理过程中能够实现低能耗。此外，drv差分接收放大器和tia转折电流放大器的设计使得光信号的接收和放大效率更高，进一步降低了功耗。

20、由于采用硅基材料和混合组装技术，制造成本相对较低。tsv穿过硅通孔的制备过程也相对简化，减少了制造成本和时间。同时，通过高集成度和低功耗的设计，减少了光学模块的整体成本。

21、光纤阵列的设计和布局经过优化，能够实现高效的光耦合和传输。交换集成电路模块具备高速数据处理能力，能够实现多通道光学信号的切换和路由，满足复杂的光学通信需求。

22、tsv穿过硅通孔的形状和尺寸可以根据特定应用需求进行定制，以优化光学性能和互连效率。光学模块的结构和功能可根据不同应用场景进行调整和扩展，提供灵活的解决方案。

技术特征：

1.一种tsv结构硅光子中介层的混合组装光学模块，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种tsv结构硅光子中介层的混合组装光学模块，其特征在于：所述tsv穿过硅通孔(4)内设置有种子层(10)，所述种子层(10)的外侧设置有扩散阻挡层(11)，所述扩散阻挡层(11)的外侧设置有黏附层(12)，所述黏附层(12)的外侧设置有一层绝缘层(13)。

3.根据权利要求1所述的一种tsv结构硅光子中介层的混合组装光学模块，其特征在于：所述硅光子中介层(2)位于tsv穿过硅通孔(4)的上方设置有金属凸点a(14)，所述硅光子中介层(2)位于tsv穿过硅通孔(4)的下方设置有再布线层(15)，所述再布线层(15)的外侧设置有钝化层(16)和金属凸点b(17)，所述金属凸点b(17)嵌在钝化层(16)内。

4.根据权利要求2所述的一种tsv结构硅光子中介层的混合组装光学模块，其特征在于：所述种子层(10)为均匀的导电性材料层。

5.根据权利要求1所述的一种tsv结构硅光子中介层的混合组装光学模块，其特征在于：所述pcb层(1)包括绝缘材料制成的基板层(18)，所述基板层(18)上设置有导线层(19)以及位于导线层(19)之间用于防止导线短路的绝缘材料层(20)。

6.根据权利要求1所述的一种tsv结构硅光子中介层的混合组装光学模块，其特征在于：所述tsv穿过硅通孔(4)的形状可以为圆形或者方形通孔形状。

7.根据权利要求1所述的一种tsv结构硅光子中介层的混合组装光学模块，其特征在于：所述光纤阵列通过耦合光信号实现光信号的输入和输出。

技术总结
本技术属于光学模块领域，公开了一种TSV结构硅光子中介层的混合组装光学模块，包括位于光学模块底层的PCB层，用于提供机械支撑和电气连接功能；所述PCB层上焊接有第一封装基板，所述第一封装基板的上方焊接有交换集成电路模块；所述交换集成电路模块包括：第二封装基板、硅光子中介层、TSV穿过硅通孔、DRV差分接收放大器、TIA转折电流放大器、光纤阵列，本发明的TSV结构硅光子中介层的混合组装光学模块具有广泛的应用前景。它可以应用于数据中心、通信网络、光纤通信、光学传感等领域，满足高速、高带宽和低功耗的通信需求。该光学模块的设计和制造方法具有一定的创新性和实用性，具备商业化和工业化的潜力。

技术研发人员：王峻岭,陈享郭,邬俊峰,梁雄俦
受保护的技术使用者：深圳市光为光通信科技有限公司
技术研发日：20230526
技术公布日：2024/1/15