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一种光芯片封装结构与封装方法

文献发布时间:2023-06-19 13:48:08


一种光芯片封装结构与封装方法

技术领域

本申请实施例涉及封装技术,尤其涉及一种光芯片封装结构与封装方法。

背景技术

微电机系统(micro electro mechanical systems,MEMS)是由半导体材料和其他适于微加工的材料,构成可控的微电机系统结构,通常情况下可将电、机械、光等的传感器,执行器和信号取样等集成为一块芯片系统;由于其具有微型化、低功耗、高精度等优点而被广泛应用。MEMS微镜则是基于微纳加工工艺制作的一种光学器件,其工作原理为反射镜在微小驱动结构的作用力下,发生扭转或者变形,通过微镜一定角度的偏转从而改变光束的传播方向;可广泛应用于光通讯中的光交换、光谱分析仪器、光投影成像等领域。

MEMS芯片上在同一衬底上集成有多个可转动的MEMS微镜,并且芯片包含有多个平面线圈,平面线圈与外部磁铁相互作用产生洛伦兹力,并靠该洛伦兹力驱动MEMS微镜转动来接收光源。因此,在对MEMS芯片进行封装时,芯片悬空固定于光学窗口与外部磁铁中间,为保证芯片上的MEMS微镜可转动,芯片与光学窗口和外部磁铁之间都有预留空间。

由于上下器件之间的预留空间都为空气,空气的导热能力不如固体,因此不利于芯片散热,当芯片散热性能较差时,往往会导致芯片的损耗,芯片性能大大降低。

发明内容

本申请实施例提供了一种光芯片封装结构与封装方法,用于解决封装芯片过程中,芯片不能进行有效散热的问题。

本申请实施例第一方面提供了一种光芯片封装结构,包括:

在对光芯片进行封装时,可以将光芯片固定在光学窗片和底部盖板之间,并且可以将光学窗片作为基底,通过第一凸台将光芯片与光学窗片进行贴装;一般的,光芯片可以分为第一区域和第二区域,第一区域可能包含实现光芯片功能的功能元件,这些功能元件较为脆弱,且不能与光学窗片直接贴装,而第二区域则可以是光芯片上的可操作区域,可以通过凸台将第二区域与光学窗片进行连接,同时第一凸台用于导热,可以将光芯片产生的热量通过凸台传递至光学窗片上,再通过光学窗片进行散热。

在密封环境下,当光芯片的上下为空气时,空气由于导热能力差而变成保温层,严重影响光芯片的散热,导致光芯片不能正常工作;本申请实施例通过第一凸台将光芯片与光学窗片相连接,这样可以通过固体结构进行热量的传递,为光芯片增加了新的散热途径,提供了芯片的工作性能,同时光学窗片成为了光芯片的基底,使得封装结构更加紧凑。

基于本申请实施例的第一方面,本申请实施例还提供了第一方面的第一种实施方式:

由于光芯片的第一区域包括了功能元件,为整个芯片的核心区域,那么就可以在光芯片的第二区域上设置第一凸台,并且根据设置好的凸台来调整光学窗片的位置,在与第一凸台对应的光学窗片的位置上,设置附属结构;附属结构用来将第一凸台贴装在光学窗片上,因此和第一凸台是一一对应的。

在光芯片的可操作区域设置第一凸台,并且通过第一凸台将光学窗片与第二区域连接,这样避免在光芯片的核心区域上进行加工操作,保证功能元件的基本功能并且减少光芯片在封装过程中的损耗,同时光学窗片将会覆盖在光芯片上,对光芯片上的功能元件起到保护作用。

基于本申请实施例的第一方面的第一种实施方式,本申请实施例还提供了第一方面的第二种实施方式:

与第一凸台连接的附属结构可以是金属化结构、粘合结构、焊接结构、导热胶或石墨烯。

金属化结构、粘合结构、焊接结构、导热胶或石墨烯都具有较强的导热能力,能快速传递热量,更有效的进行散热。

基于本申请实施例的第一方面至第一方面的第二种实施方式,本申请实施例还提供了第一方面的第三种实施方式:

在对光芯片进行封装时,光学窗片可以比整个光芯片的面积大,然后完全覆盖光芯片的顶部,也可以小于光芯片的面积,但是需要大于第一区域的面积,覆盖光芯片的第一区域,为光芯片上的功能元件提供光学窗口。

光学窗片的面积大于光芯片中第一区域的面积,可以使得光芯片的功能元件更好的接收光学信号,同时增大了光学窗片的可操作性区域,能够更加有效的保护光学芯片。

基于本申请实施例的第一方面的第一种实施方式至第一方面的第三种实施方式,本申请实施例还提供了第一方面的第四种实施方式:

当光芯片的顶部通过第一凸台与光学窗片进行连接后,光芯片的底部也可以通过第二凸台来与底部盖板连接,第二凸台设置在光芯片第二区域的底部,其组成结构可以参考第一凸台。

本申请实施例通过第二凸台将光芯片与底部盖板相连接,这样也可以通过第二凸台进行散热,将热量传递至底部盖板,增加了更多的散热途径,提供了芯片的工作性能,同时光学窗片、光芯片和底部盖板连接成一个完整的封装结构,该封装结构更加紧凑。

基于本申请实施例的第一方面的第四种实施方式,本申请实施例还提供了第一方面的第五种实施方式:

具体的,第一凸台和第二凸台可以相互对应,即在第二区域的一个位置上,顶部设置第一凸台,底部设置第二凸台。

基于本申请实施例的第一方面至第一方面的第五种实施方式,本申请实施例还提供了第一方面的第六种实施方式:

光芯片需要驱动结构来对其上的功能元件进行驱动,光芯片需要和外部的驱动结构一起封装,驱动结构可以驱动结构固定在光芯片和底部盖板之间,那么光芯片第二区域底部的第二凸台就需要先与驱动结构的顶部连接,然后驱动结构的底部再通过散热结构与底部盖板连接。

当光芯片通过第二凸台与驱动结构连接时,不仅为光芯片提供了一条底部的散热途径,同时第二凸台为光芯片保留了一定的活动空间,提高了光芯片工作的性能。

基于本申请实施例的第一方面的第六种实施方式,本申请实施例还提供了第一方面的第七种实施方式:

驱动结构的底部通过散热结构与底部盖板连接,该散热结构可以包括涂覆导热凝脂(thermo electric cooler,TEC);由于驱动结构需要将热量传递至底部盖板,再由底部盖板传递至外界环境,因此TEC的冷面需要连接驱动结构的底部,TEC的热面需要连接底部盖板,以便封装结构更有效的进行散热。

基于本申请实施例的第一方面至第一方面的第七种实施方式,本申请实施例还提供了第一方面的第八种实施方式:

底部盖板的底部还需要连接散热翅片,这样更有利于底部盖板的散热。

基于本申请实施例的第一方面的第一种实施方式至第一方面的第八种实施方式,本申请实施例还提供了第一方面的第九种实施方式:

第一凸台可以包括多个凸台结构,当光芯片的功能元件为单一元件时,凸台可以建立一个,也可以建立多个,均需建立在光芯片外侧,而功能元件为阵列型元件时,凸台的数量则可以为多个,可以设置在阵列的外侧,也可以建立在元件之间,以便更好的与光学窗片和驱动结构进行连接。

基于本申请实施例的第一方面的第五种实施方式至第一方面的第九种实施方式,本申请实施例还提供了第一方面的第十种实施方式:

在上述光芯片中,光芯片的功能元件可以为微镜,当微镜的驱动方式为电磁驱动时,驱动结构就可以是磁铁,磁铁可以与光芯片上的线圈相互作用产生洛伦兹力,然后洛伦兹力来驱动微镜进行转动;而光芯片还与外界进行电连接,因此光芯片封装结构还需要包括电引线结构,电引线结构为光芯片提供电信号接口;可以将电引线结构与光学窗片贴装,然后再将电引线结构和光芯片用导线进行连接。

使用第一凸台将光芯片与光学窗片进行连接,同时使用第二凸台将光芯片与磁铁进行连接,不仅为光芯片提供了多条散热途径,同时还保留了微镜的转动空间,避免了光芯片不能正常工作的问题,同时封装结构保护了光芯片上裸露的可动元件,减少了光芯片的损耗。

本申请实施例第二方面提供了一种光芯片封装方法,包括:

光芯片可以分为第一区域和第二区域,第一区域可能包含实现光芯片功能的功能元件,这些功能元件较为脆弱,且不能与光学窗片直接贴装,而第二区域则可以是光芯片上的可操作区域,因此可以先在光芯片的第二区域的顶部加工第一凸台,然后根据所述第一凸台的结构,确定光学窗片上的加工位置;在所述加工位置上添加附属结构,附属结构可以包括金属化结构、粘合结构、焊接结构、导热胶或石墨烯等,最后将第一凸台与附属结构进行固定。

在密封环境下,当光芯片的上下为空气时,空气由于导热能力差而变成保温层,严重影响光芯片的散热,导致光芯片不能正常工作;本申请实施例通过第一凸台将光芯片与光学窗片相连接,这样可以通过固体结构进行热量的传递,为光芯片增加了新的散热途径,提供了芯片的工作性能,同时光学窗片成为了光芯片的基底,使得封装结构更加紧凑。

基于本申请实施例的第二方面,本申请实施例还提供了第二方面的第一种实施方式:

与第一凸台连接的附属结构可以是金属化结构、粘合结构、焊接结构、导热胶或石墨烯。

金属化结构、粘合结构、焊接结构、导热胶或石墨烯都具有较强的导热能力,能快速传递热量,更有效的进行散热。

基于本申请实施例的第二方面至第二方面的第一种实施方式,本申请实施例还提供了第二方面的第二种实施方式:

当光芯片的顶部通过第一凸台与光学窗片进行连接后,光芯片的底部也可以通过第二凸台来与底部盖板连接,第二凸台可以设置在光芯片第二区域的底部;具体的,可以在光芯片第二区域的底部加工与第一凸台相对应的第二凸台,然后将光芯片的底部通过第二凸台与底部盖板的顶部相连。

本申请实施例通过第二凸台将光芯片与底部盖板相连接,这样也可以通过第二凸台进行散热,将热量传递至底部盖板,增加了更多的散热途径,提供了芯片的工作性能,同时光学窗片、光芯片和底部盖板连接成一个完整的封装结构,该封装结构更加紧凑。

基于本申请实施例的第二方面的第二种实施方式,本申请实施例还提供了第二方面的第三种实施方式:

光芯片需要驱动结构来对其上的功能元件进行驱动,光芯片需要和外部的驱动结构一起封装,具体的,可以将驱动结构固定在所述光芯片和所述底部盖板之间,然后将光芯片的底部通过第二凸台与驱动结构的顶部相连;将所述驱动结构的底部通过散热结构与所述底部盖板连接,具体的,散热结构可以包括涂覆导热凝脂TEC;其中,TEC的冷面需要连接驱动结构的底部,TEC的热面需要连接底部盖板的顶部,底部盖板的底部可以连接散热翅片。

当光芯片通过第二凸台与驱动结构连接时,不仅为光芯片提供了一条底部的散热途径,同时第二凸台为光芯片保留了一定的活动空间,提高了光芯片工作的性能。

基于本申请实施例的第二方面至第二方面的第三种实施方式,本申请实施例还提供了第二方面的第四种实施方式:

在对光芯片进行封装时,光学窗片可以比整个光芯片的面积大,然后完全覆盖光芯片的顶部,也可以小于光芯片的面积,但是需要大于第一区域的面积,覆盖光芯片的第一区域,为光芯片上的功能元件提供光学窗口。

基于本申请实施例的第二方面的第三种实施方式至第二方面的第四种实施方式,本申请实施例还提供了第二方面的第五种实施方式:

在上述光芯片中,光芯片的功能元件可以为微镜,当微镜的驱动方式为电磁驱动时,驱动结构就可以是磁铁,磁铁可以与光芯片上的线圈相互作用产生洛伦兹力,然后洛伦兹力来驱动微镜进行转动;而光芯片还与外界进行电连接,因此光芯片封装结构还需要包括电引线结构,电引线结构为光芯片提供电信号接口;可以将电引线结构与光学窗片贴装,然后再将电引线结构和光芯片用导线进行连接。

使用第一凸台将光芯片与光学窗片进行连接,同时使用第二凸台将光芯片与磁铁进行连接,不仅为光芯片提供了多条散热途径,同时还保留了微镜的转动空间,避免了光芯片不能正常工作的问题,同时封装结构保护了光芯片上裸露的可动元件,减少了光芯片的损耗。

在本发明实施例中,对光芯片进行封装时,需要通过第一凸台将光芯片上可操作的第二区域与光学窗片进行连接,使得光芯片与光学窗片直接贴装,这样,可以解决在密封环境下,光芯片上下的空气导热能力差而严重影响光芯片散热的问题,可以通过固体结构来进行热量的传递,为光芯片增加了新的散热途径,提供了芯片的工作性能,同时光学窗片具备保护、透光、基座的功能,一方面增加了新的散热途径,可以使封装整体结构更加紧凑,同时有效的保护了光芯片上的功能元件,减少了光芯片的损耗。

附图说明

图1为现有技术中一种封装结构的结构示意图;

图2为本申请实施例中一种光芯片封装结构的结构示意图;

图3A为本申请实施例中一种光芯片的结构示意图;

图3B为本申请实施例中另一种光芯片的结构示意图;

图4A为本申请实施例中一种凸台形式的结构示意图;

图4B为本申请实施例中另一种凸台形式的结构示意图;

图4C为本申请实施例中另一种凸台形式的结构示意图;

图4D为本申请实施例中另一种凸台形式的结构示意图;

图4E为本申请实施例中另一种凸台形式的结构示意图;

图4F为本申请实施例中另一种凸台形式的结构示意图;

图5为本申请实施例中另一种光芯片封装结构的结构示意图;

图6为本申请实施例中另一种光芯片封装结构的结构示意图;

图7为本申请实施例中一种光芯片封装方法的流程示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种光芯片封装结构与封装方法,既能够保护芯片,又能够对芯片进行有效的散热。

光芯片是用于进行光电信号转换的电子元件,在通信运营商的核心交换网设备、波分复用设备、以及即将普及的5G设备中大量使用;而MEMS系统是在微电子技术基础上发展起来的,集微传感器、微执行器、微机械结构、微电源微能源、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信等于一体的微信器件或者系统;光芯片上的MEMS微镜是基于微纳加工工艺制作的一种光学器件,其基本原理是发射镜在微小驱动结构的作用力下,发生扭转或变形,通过微镜一定角度的偏转从而改变光束的传播方向。MEMS微镜其中一种驱动方式为电磁驱动,利用芯片上的线圈与外部磁铁相互作用产生洛伦兹力,使用该洛伦兹力来驱动反射镜进行偏转,改变光束传播方向,接收光源信号。

芯片封装指为芯片安装外壳,以起到安放、固定、密封、保护芯片和增强电热性能的作用,同时芯片上的接点可以用导线连接到封装外壳的引脚上,这些引脚与其他元器件建立连接;由于光芯片需要接收光源,因此对光芯片进行封装时,需要增加一个光学窗口;图1为现有技术中的一种封装结构,如图1所示:

光芯片固定于光学窗口和磁铁中间,通过导线为光芯片的线圈提供电源,然后线圈和磁铁相互作用产生洛伦兹力,驱动光芯片上的微镜进行转动,由于微镜需要转动,所以在封装时,光芯片悬空与光学窗片和磁铁之间,上下都保留一定的空间,光芯片的上下都是空气,而在密封环境中,空气的散热能力极差,因此光芯片产生的热量不能及时传递至外界,导致芯片的损耗很高,工作性能下降。

图2为本申请实施例中一种光芯片封装结构的结构示意图,如图2所示,为该封装结构的部分结构,展示了光学窗片201和光芯片202的封装方式。

其中,该封装结构将光学窗片201作为承载光芯片202的基底,通过凸台203与光学窗片201直接贴装。

光芯片202上包括用于实现芯片功能的功能区域,该功能区域可以包括裸露的功能元件,易于损坏,因此可以将需要保护的较为敏感的功能区域确定为光芯片202的第一区域;可以理解的,在贴装的过程中,需要保护第一区域,防止光芯片202的消耗。

第二区域则可以为光芯片202上的非功能区域,因此可以通过凸台203将光芯片的第二区域与光学窗片进行连接,这样,光学窗片201既覆盖了光芯片202的功能区域,也实现光芯片202与光学窗片201的贴装,使得封装结构更加的紧凑。如图3A所示,为一种光芯片202的结构示意图,其中,光芯片202可以是单个器件,第一区域可以为芯片核心区域,在封装过程中对其不可操作,第二区域则为封装过程中的可操作区域,可以用于设置凸台;同时光学窗片可以覆盖整个光芯片,也可以覆盖光芯片的一部分,但需要覆盖光芯片上的第一区域,起到保护、透光、基座的功能。

如图3B所示,光芯片202也可以是阵列型器件,其中,第一区域可以包括光芯片202的功能元件,即光芯片主体的功能区域;示例性的,当光芯片202为MEMS芯片时,第一区域可以为包含MEMS微镜的区域,当光芯片202为LED芯片时,第一区域可以为包含发光半导体的区域等,同时光芯片上的功能元件还可以是激光器、光探测器等;而第二区域则为封装过程中的可操作区域,可以用于设置凸台;同样的,光学窗片201可以覆盖整个光芯片202,也可与光芯片202之间相互交错,但需要覆盖光芯片202上的第一区域。可选的,凸台上方还可以增加导热材料,以便光芯片202与光学窗片201更加的贴装,同时增加散热能力;电引线结构用于光芯片202与外界实现电连接,电引线结构也可以贴装在光学窗片上。

如图所示为本申请实施例提供的几种凸台形式,当光芯片为单个功能元件时,其封装方式可以为图4A、图4B或图4C所示,在图4A中,窗片面积一部分在芯片区域之外,并且覆盖住芯片核心区域,芯片核心区域被凸台全包围;在图4B中,窗片的面积大于芯片区域,并且全部覆盖整个光芯片,芯片核心区域被凸台全包围;在图4B中,窗片面积一部分在芯片区域之外,凸台为半封闭结构,芯片核心区域围在芯片中央。当光芯片为阵列型功能元件时,其封装方式可以为图4D、图4E或图4F所示,在图4D中,窗片整体面积大于光芯片面积,其中,光器件核心阵列单元之间被条形凸台隔开;在图4E中,窗片整体面积大于光芯片面积,其中,光器件核心阵列单元之间被网格状凸台隔开;在图4F中,窗片整体面积大于光芯片面积,其中,光器件核心阵列单元之间被点状凸台隔开,凸台形式可以多种多样,具体形式不做限定。

本实施例通过将光芯片主体与光学窗口贴装,起到对芯片保护作用,可提升芯片在后续吸片、封装加工过程中的良率。

图5为本申请实施例中另一种光芯片封装结构的结构示意图,如图5所示,光芯片501固定在光学窗片502和底部盖板503之间;光芯片501通过第一凸台504与光学窗片502进行贴装,并且通过第二凸台505与底部盖板503相连接,同时将电引线结构506贴装在光学窗片502上,再用导线将其光芯片主体501与电引线结构506连接。

第一凸台504和第二凸台505可用于导热,即将芯片产生的热量通过第一凸台504传递至光学窗片502,通过第二凸台505传递至底部盖板503,然后通过光学窗片502和底部盖板503散热至外部环境中;固体的导热能力大于气体,因此第一凸台504和第二凸台505为光芯片主体501提供了一条新的散热途径,提高了封装结构的散热能力;示例性的,第一凸台504和第二凸台505可以使用硅等导热性较好的材料制作,使得凸台的导热能力更强。

第一凸台504可以设置在光芯片501的可操作区即第二区域的顶部,作为光芯片501的最高点与光学窗片502连接。当确定好第一凸台504在光芯片501上的位置时,可以调整光学窗片502的位置,使其覆盖住光芯片501的敏感端面,然后加工好光学窗片502上与第一凸台504相连的附属结构507,在一个优选的实施方式中,该附属结构507是与凸台一一对应的金属化结构;第一凸台504与附属结构507之间的连接结构也可以包括胶水、丝印、焊料、导热胶、石墨烯、其他导热材料等,具体工艺不做限制。

光芯片501的底部还可以设置与第一凸台504相对应的第二凸台505,然后通过第二凸台505与底部盖板503相连接,完成完整的封装结构,这样,可以再增加新的散热途径;可以理解的,可以在光芯片501的第二区域内确定好加工位置,在光芯片501的顶部设置第一凸台504,在光芯片501的底部设置第二凸台505,第一凸台504和第一凸台504的材质可以相同,也可以不同,具体不做限定。

可选的,电引线结构506也可以贴装在光学窗片502上,电引线结构506可以包括PCB、陶瓷基板等,或者也可以直接在窗片上刻印金属结构,然后将光芯片主体501与电引线结构506相连,使得芯片与外界相连。

为了使封装结构能够有更好的散热能力,具体的还可以采用以下措施:可以在光学窗片上方加风冷等手段进行强制散热;可以选择硅、晶体、聚合物等导热型较好的材质来做光学窗片,或者选择具有导热涂层(石墨烯等)的玻璃;同时,窗片和光芯片热源处可以填充高导热气体及其混合气体,如氦气、氖气等,提高热源与窗片的热交换;具体的散热方法不做限制。

本申请实施例通过第二凸台将光芯片与底部盖板相连接,可以通过第二凸台进行散热,将热量传递至底部盖板,增加了更多的散热途径,提供了芯片的工作性能,同时光学窗片、光芯片和底部盖板连接成一个完整的封装结构,该封装结构更加紧凑。

图6为本申请实施例中另一种光芯片封装结构的结构示意图,如图6所示,光芯片601上存在有功能元件MEMS微镜,MEMS微镜的驱动方式为电磁驱动;因此,光芯片601通过第一凸台602与光学窗片603连接,陶瓷基板604与光学窗片603通过粘合或焊接方式固定搭接,并且通过打线605将光芯片601上的连接点与陶瓷基板604上的连接点进行电连接;同时,光芯片601与底部盖板609之间还包括了驱动结构,在本实施例中,驱动结构可以为磁铁606,磁铁606的上部通过第二凸台607与光芯片601的底部连接,磁铁606的底部通过散热结构608与底部盖板609连接;可选的,底部盖板609底部还可以连接散热翅片,完成封闭的封装结构。

可选的,第一凸台602设置在光芯片601的非功能区域,然后可以通过附属结构与光学窗片603进行贴装,由于MEMS微镜需要转动,所以第一凸台602的高度需要合理设计,不能使MEMS微镜在转动过程中触碰到光学窗片603。

第一凸台602与光学窗片603进行贴装时,光学窗片603上可以包含与第一凸台602对应的金属化结构或者粘合结构,或者焊料、导热胶、石墨烯、导热材料等用于与第一凸台602进行粘合/焊接/搭接的结构,具体的连接方式不做限定。

可以理解的,MEMS微镜的驱动方式如果为电磁驱动,那么光芯片601上也应该存在线圈,与磁铁606相互作用产生洛伦兹力以驱动MEMS微镜;陶瓷基板604可以作为电引线结构使得光芯片601与外界进行电连接,电引线结构可以用于给线圈供电,陶瓷基板604可以与光学窗片603通过粘合或焊接方式固定搭接。

可选的,光芯片主体601的底部还可以通过第二凸台607与磁铁606的顶部连接,示例性的,第二凸台607可以是与第一凸台602对应的金属网格,当中填充导热脂,用于传递热量,第二凸台607和第一凸台602材质可以相同,也可以不同;同样的,金属网格也需要控制磁铁606与光芯片601的高度,避免MEMS微镜在转动过程中触碰到磁铁606。

磁铁606的底部可以连接散热结构608,其中散热结构608可以包括TEC,由于光芯片601可以通过第二凸台607将热量传输至磁铁606,所以TEC的冷面需要连接磁铁606,热面连接底部盖板609,底部盖板609底部可以连接散热翅片,将热量通过散热结构608和底部盖板609传输至外界环境中。

需要说明的是,磁铁606可以设置于光芯片601和底部盖板609中间,也可以与光芯片601在空间上交错堆叠,当在空间上交错堆叠时,光芯片601中的多个第二凸台607,一部分与磁铁606相连接,然后再通过散热结构608将磁铁606和底部盖板609连接;一部分则可以直接与底部盖板609相连接;磁铁606还可以是多个,可以位于光芯片601水平的左侧和右侧,具体的位置不做限定。

同时,可以向腔室内部灌注Ne、He等气体,加强热交换,以提高整个封装结构的散热能力,提高芯片的工作性能。

下面具体介绍光芯片封装方法,即加工工艺流程,图7为本申请实施例中一种光芯片封装方法的流程示意图,包括:

701、标识光芯片的核心区域,确定光芯片的第一区域和第二区域。

光芯片上包括用于实现芯片功能的功能区域,该功能区域可以包括裸露的功能元件,易于损坏,因此可以将需要保护的较为敏感的功能区域确定为光芯片的第一区域;可以理解的,在贴装的过程中,需要保护第一区域,防止光芯片在封装过程中的消耗。

而第二区域则可以为光芯片上的非功能区域,即光芯片上的可操作性区,可以在第二区域上对光芯片进行加工,完成相应的封装结构。

702、在第二区域的顶部加工第一凸台并在第二区域的底部加工第二凸台。

当确定好光芯片上的第一区域和第二区域时,就可以在第二区域上对光芯片进行加工,具体的,可以确定出第二区域上的位置,然后在该位置的顶部加工第一凸台并在该位置的底部加工第二凸台,第一凸台和第二凸台的材质可以相同,也可以不同,但都需要选择导热性较好的材料,第一凸台需要与光芯片上面的光学窗片进行来接,第二凸台需要与光芯片下面的底部盖板连接,把光芯片固定在光学窗片和底部盖板之间。

703、根据第一凸台的结构,确定光学窗片的加工位置。

第一凸台作为光芯片的最高点与光学窗片连接;当确定好第一凸台的位置时,可以调整光学窗片的位置,使其覆盖住光芯片的敏感端面,然后确定光学窗片的加工位置。

704、在该加工位置上添加附属结构并将所述凸台与所述附属结构进行固定。

在光学窗片的加工位置上加工与第一凸台相连的附属结构,在一个优选的实施方式中,该附属结构是与第一凸台一一对应的金属化结构、粘合结构、焊接结构、导热胶或石墨烯等;第一凸台与附属结构之间的连接结构可以使用胶水、丝印、焊料、导热胶、石墨烯、其他导热材料等,具体工艺不做限制。

具体的,还可以将光芯片通过导线与电引线结构进行连接,然后将电引线结构贴装在光学窗片上。

705、将光芯片的底部通过第二凸台与驱动结构的顶部相连。

光芯片需要驱动结构来对其上的功能元件进行驱动,光芯片需要和外部的驱动结构一起封装,驱动结构可以驱动结构固定在光芯片和底部盖板之间,那么光芯片第二区域底部的第二凸台就需要先与驱动结构的顶部连接;可选的,驱动结构还可以与光芯片在空间上交错堆叠,当在空间上交错堆叠时,光芯片中的多个第二凸台中的一部分与驱动结构相连接,具体不做限定。

706、将驱动结构的底部通过散热结构与底部盖板连接。

驱动结构的底部可以连接散热结构,其中散热结构可以包括TEC和散热翅片,由于光芯片可以通过第二凸台将热量传输至驱动结构,所以TEC的冷面需要连接驱动结构,热面连接底部盖板,完成整个封装。

707、将底部盖板的底部连接散热翅片。

由于驱动结构通过散热结构将热量传输至底部盖板,为了更好的散热,底部盖板还可以连接散热翅片,可以向腔室内部灌注Ne、He等气体,加强热交换,以提高整个封装结构的散热能力,提高芯片的工作性能。

使用该方法对光芯片进行封装时,需要通过第一凸台将光芯片上可操作的第二区域与光学窗片进行连接,使得光芯片与光学窗片直接贴装,这样,可以解决在密封环境下,光芯片上下的空气导热能力差而严重影响光芯片散热的问题,可以通过固体结构来进行热量的传递,为光芯片增加了新的散热途径,提供了芯片的工作性能,同时光学窗片具备保护、透光、基座的功能,一方面增加了新的散热途径,可以使封装整体结构更加紧凑,同时有效的保护了光芯片上的功能元件,减少了光芯片的损耗。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统,装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统,装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,read-onlymemory)、随机存取存储器(RAM,random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

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