连结构示意图。
[0032] 图2是光互连系统原理框图。
[0033] 图3是用于制造波导芯层的工艺流程图。
[0034] 图4是用于制造开腔LTCC基板的工艺流程图。
[0035] 图5是LTCC基板开腔截面示意图。
[0036] 图6是第一反射镜的俯视图。
[0037] 图7是图6中沿A-A的剖视图。
[0038] 图中1为LTCC基板，2为硅片，3为波导芯层，4为上包覆层，5为下包覆层，6为第 二反射镜，7为第一反射镜，8为微透镜阵列，9为粘接剂，10为VCSEL器件，11为器件，12 为驱动电路芯片，13为无源元件，14为传输线，15为微型控制器，16为跨阻放大器，17为第 一电源滤波，18为第二电源滤波，19为复合波导。
【具体实施方式】
[0039] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图详细说明本 发明技术方案。
[0040] 参见图1，一种用于航天器和军用计算机上的光互连基板，包括第一反射镜7、第 二反射镜6、第一微透镜阵列8-1、第二微透镜阵列8-2、发射组件、接收组件、单面抛光的硅 片2以及一侧开设有空腔的LTCC基板1，其中，发射组件集成了 VCSEL器件KKVCSEL接口 电路板和驱动电路芯片12;接收组件集成了 ro器件11、ro接口电路板、驱动电路芯片；所 述LTCC基板1的空腔内设置有单面抛光的硅片2,硅片2的抛光面的表面粗糙度小于30.人， 且硅片的抛光面上设置有复合波导19,复合波导19包括上包覆层4、下包覆层5以及设置 在上包覆层4、下包覆层5之间的波导芯层3,上包覆层4、下包覆层5和波导芯层3为三层 聚合物薄膜，三层聚合物薄膜结构具体为PDMS/SU-8/PDMS，波导芯层3材质为SU-8,上包覆 层4、下包覆层5材质均为PDMS ;复合波导19的一端设置第一反射镜7,另一端设置第二反 射镜6,第一反射镜7和第二反射镜6均通过粘接剂9粘接在单面抛光的硅片2上。
[0041] LTCC基板1的另一侧开设有孔，且VCSEL器件10和器件11组装在开设有空 腔的LTCC基板1的另一侧的开孔处，VCSEL器件10和器件11通过粘接剂粘接在LTCC 基板1，并且与孔相对设置，另外，VCSEL器件10和ro器件11间隔设置；VCSEL器件10和 第一反射镜7之间设置第一微透镜阵列8-1，ro器件11和第二反射镜6之间设置有第二微 透镜阵列8-2, VCSEL器件10垂直激发的光束穿过第一微透镜阵列8-1、经第一反射镜7水 平反射入复合波导19的波导芯层3,光束经波导芯层3全反射传输后水平传输给第二反射 镜6,由第二反射镜6垂直反射入第二微透镜阵列8-2,最后光束由第二微透镜阵列8-2进 入器件11中，实现光的互连。
[0042] 本发明中所述第一反射镜7、第二反射镜6的反射面上沉积有Al或Au，由于第一 反射镜7、第二反射镜6组装在复合波导19两端，为降低光波吸收和散射损耗，在反射镜的 反射面上沉积Al或Au材料增强反射。
[0043] 根据实际需要，LTCC基板1上可以设置无源元件13,无源元件13具体可以为电阻 或电容。
[0044] 本发明的总体设计思路为：在半导体硅片上制造复合波导19和反射镜，在LTCC基 板上开腔、打孔，组装复合波导19、第一反射镜、第二反射镜、第一微透镜阵列、第二微透镜 阵列、VCSEL器件、ro器件等光电组件和驱动电路，实现在LTCC基板上的光互连。
[0045] 参见图1，该LTCC光互连基板总体框架示意图是芯片到芯片的光互连系统的结构 布局示意图。在该系统中，低频率的电信号通过传统的传输线14(即金属线）电互连进行 传输，而高频率的光信号则通过复合波导19进行光互连传输。
[0046] 本发明能够实现芯片到芯片的互连，具体过程是：IC芯片发出的高速信号通过 LTCC基板1的传输线14,传送到VCSEL的驱动电路芯片12 ;驱动电路芯片12上的驱动电 路通过调制VCSEL器件发光，将IC芯片的发出的电信号改变为光信号；光信号通过微透镜 阵列耦合到被组装在LTCC基板1的复合波导中传输；在复合波导输出端，光信号通过微透 镜阵列耦合到ro器件中；ro器件将光信号转换成电信号。
[0047] 本发明中发射组件集成了 VCSEL芯片、VCSEL接口电路板和驱动电路芯片12。接 收组件集成了 ro芯片、ro接口电路板、驱动电路芯片等。
[0048] 本发明由一个激光器阵列及其驱动芯片、一个探测器及其跨阻放大电路、接收与 发射部分电源滤波器以及光波导构成，分为发射组件和接收组件两个部分。发射组件主要 由一个850nm垂直腔面发射激光器（VCSEL)及其驱动芯片12构成，接收组件主要由一个光 电探测器（Photodiode，PD)及其跨阻放大器（TIA) 16构成。
[0049] 本发明通过粘接工艺将VCSEL器件和器件这两个光器件分别组装到硅基载片 上，然后将驱动电路组装在LTCC基板上，将带有激光器的硅基载片和驱动电路组装在一 起，实现VCSEL与驱动器互连，用同样的方法实现与跨阻放大器16互连，最后通过键合 工艺实现电气互连。系统原理框图见图2。驱动电路与TIA之间设置有分别与驱动电路、 TIA相连的微型控制器15,驱动电路还连接有第二电源滤波器18, TIA连接有第一电源滤波 器17。
[0050] 本发明LTCC光互连基板制造方法，包括以下步骤：
[0051] 1)复合波导制造工艺：
[0052] 复合波导由三层有机聚合物材料构成，首先在单面抛光的硅片正面制作三层有机 聚合物，三层有机聚合物的薄膜结构为PDMS/SU-8/PDMS，SU-8作为中间波导芯层3, PDMS作 为上包覆层4、下包覆层5,波导芯层SU-8的制造工艺流程见图3。所述波导芯层3通过以 下方法制得：首先，将衬底材料娃片进行清洗后先于500rpm转速下勾胶10s，再于3000rpm 转速下匀胶30s，然后于70°C下进行前烘5min，再于270W、光强2. 7mW/cm2下曝光380s后 于70°C下烘烤lOmin，然后显影30s，最后于98°C烘烤固化5min，得到波导芯层SU-8。
[0053] 制造完成后，所得波导芯层的尺寸为10 μmXlOymX20mm(宽X高X长），上包 覆层和下包覆层的厚度均为60 μm。
[0054] 2)反射镜制造工艺：
[0055] 将第一反射镜7和第二反射镜6组装在复合波导19两端，为降低光波吸收和散射 损耗，将VCSEL器件垂直激发的光束经第一微透镜阵列8-1的入射微透镜聚焦后水平反射 入复合波导19的波导芯层3,光束经波导芯层3全反射传输后从另一个端面射出，经第二反 射镜6反射入第二微透镜阵列8-2,最终被ro器件接收；
[0056] 本发明采用湿法腐蚀技术制造第二反射镜6和第一反射镜7。选用双面抛光硅片， 〈100〉晶向，厚度为500 μ m。硅片正反两面通过LPCVD淀积Si3N4，厚度为1000 A，作为腐蚀 时的掩膜。用负胶光刻制作待刻蚀图形，本发明中的待刻蚀图形具体形状为井字形，线条宽 度为500 μ m~1000 μ m，间距为3mm。刻蚀Si3N4时刻蚀反应气体为CF 4和0 2, CF4、O2的气 体流量分别为65sccm、38sccm，刻蚀功率为100W。湿法腐蚀技术中采用的腐蚀液为K0H、DI 水、异丙醇的混合溶液，采用各向异性腐蚀，KOH :DI水：异丙醇=200g :400mL :40mL，不同 配比决定不同的腐蚀速率，腐蚀液的温度为85°C，并且通过水浴加热实现。腐蚀液中加入异 丙醇是为了控制腐蚀速率和改善被腐蚀表面形貌，提高表面光洁度。
[0057] 腐蚀后采用80°C的磷酸去除正反两面的Si3N4。硅反射镜制作完成，得到第一反射 镜7和第二反射镜6。参见图6和图7,第一反射镜7和第二反射镜6的结构相同，第一反 射镜7和第二反射镜6均为正方形薄片，边长为3mm，厚度约为500 μ m，并且第一反射镜7 的四个侧面均为与水平面呈45°角的斜面。
[0058] 3) LTCC基板开腔、打孔工艺：
[0059] 通过生瓷开腔、叠片、层压、烧结工艺技术，完成在LTCC基板1 一侧开设台阶状空 腔，并在烧结后的LTCC基板另一侧采用激光进行打孔，实现LTCC基板上组装复合波导19 及第一微透镜阵列8-1、第二微透镜阵列8-2等光电组件，形成光互连结构。
[0060] 本发明中，复合波导19的长度为20mm，为达到嵌入LTCC基板的目的，LTCC基板开 腔、打孔的工艺流程见图4,首先，在生瓷片上打孔，在形成的通孔内填充导体浆料，再进行 导体印刷、生瓷开腔，然后将若干生瓷片整理叠片后进行真空密封，