[发明专利]一种应用于多通道大容量光模块的结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电器件技术领域，尤其涉及一种应用于多通道大容量光模块的结构及其制造方法。

背景技术

随着各类移动消费类电子产品的迅猛发展，移动消费类电子产品对网络通信的速度、延迟等质量要求越来越高，而光通信技术很好的满足了相应需求。

在硅光和光电集成系统中，光互连具有高速、大容量、耐噪音性好、电缆细径化等优点。为了进一步提高信息处理装置内的信息处理速度，电路板之间、芯片之间或芯片内的极短距离的光互连也是必不可少的。

我国针对超级计算机的峰值计算速度、持续计算速度以及综合技术水平处于国际领先地位，例如，超级计算机“天河二号”是中国超级计算技术发展取得的重大进展。双向的超高速光模块、诸如1.2Tbps甚至更高带宽容量的光互连成为迫切需求。目前对于此类需求，业内解决方案多是采用COB方案，光芯片通过转向透镜等方案，和多通道光纤进行耦合，耦合难度大，组装成本高。

例如，在将光发射元件或光接收元件层叠在基板上时，如果设置于一个基板的光发射元件与设置于另一基板的光接收元件需要进行光信号的接收和发送，则需要使进行接收和发送的光发射元件和光接收元件的位置在不同的基板上进行高精确度的对位，光发射元件或光接收元件在基板上的对准精确度便成为问题。在基板上安装光发射元件或光接收元件时，需要在进行高精确度的对位，导致制造和组装过程更加复杂。

在另一种情况下，当在基板上高密度地配置光发射元件或光接收元件时，光发射元件与光接收元件之间进行光信号接收和发送首先需要以高精度使它们对准，但是有时光发射元件与光接收元件的定向性较弱，存在产生信号串扰的问题。

因此，为了解决大容量光互连传输中存在的问题，本领域需要一种新颖的光组件，以便形成具有光学出口的光引擎结构，并且便于组装。

发明内容

为了解决大容量光互连传输中存在的问题，本发明提供一种光模块，将多个阵列垂直腔面发射激光器(vcsel)和PIN光电二极管(PD)贴装于其表面，形成具有光学出口的光引擎结构，由此便于组装。

在本发明的一个实施例中，提供一种光模块，包括：圆柱阵列，所述圆柱的折射率为n₁；形成在所述圆柱之间的有机物，所述圆柱阵列与所述有机物形成圆柱阵列模块，所述有机物的折射率为n₂，并且n₁>n₂；以及安装在所述圆柱阵列模块顶面上的光发射元件和/或光接收元件，其中所述圆柱与光发射元件的发光区和/或所述光接收元件的感光区对准，以便作为光发射或接收通道。

在发明的一个实施例中，所述圆柱的材料是玻璃、硅、二氧化硅或硅锗。

在发明的一个实施例中，所述圆柱阵列与所述光发射元件和/或光接收元件对准的顶面是具有一定度数的斜面。

在发明的一个实施例中，所述圆柱包含不同直径的多个部分。

在本发明的另一个实施例中，提供一种光电模块，包括：基板，所述基板的表面或内部具有一层或多层金属互连线；安装在所述基板上的光模块，所述光模块包括：圆柱阵列，所述圆柱的折射率为n₁；形成在所述圆柱之间的有机物，所述圆柱阵列与所述有机物形成圆柱阵列模块，所述有机物的折射率为n₂，并且n₁>n₂；安装在所述圆柱阵列模块顶面上的光发射元件和/或光接收元件，其中所述圆柱与光发射元件的发光区和/或所述光接收元件的感光区对准，以便作为光发射或接收通道；安装在所述基板上的IC芯片。

在发明的另一个实施例中，所述基板包括带有45度转角的有机光波导，所述光模块的光发射或接收通道与所述有机光波导光耦合，从而实现光收发模块之间的光互连。

在发明的另一个实施例中，还包括形成在所述圆柱阵列模块顶面上的金属互连线路，以便通过引线键合的方式与所述基板或所述IC芯片电连接。

在发明的另一个实施例中，还包括形成在圆柱阵列模块的顶面和底表面上的金属互连线路并通过TSV通孔形成电互连，以便通过倒装焊的方式与所述基板或所述IC芯片电连接。

在发明的另一个实施例中，还包括形成在圆柱阵列模块的顶面和侧面的金属互连线路，并通过对准和安装与所述基板或所述IC芯片电连接。