CN110783426B - 一种嵌入式光通信模组制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种嵌入式光通信模组制作方法，具体包括如下步骤：101)底座转接板制作步骤、102)散热转接板制作步骤、103)键合底座步骤、104)封盖转接板制作步骤、105)成型步骤；本发明通过把光电转换芯片嵌入到装有液相散热通道的散热转接板中，然后在底座正面加装封盖，以此来保证光电转换芯片在模组中既有较高的散热能力又可以实现密闭环境工作的一种嵌入式光通信模组制作方法。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，更具体的说，它涉及一种嵌入式光通信模组制作方法。
背景技术
通常卫星搭载的载荷有相控阵雷达、高清相机、惯性导航及各类传感器，随着载荷性能的逐渐提高，对于数据传输的速率要求逐渐增加，光纤数传由于具有重量轻、电磁屏蔽特性好、通信容量大、易于复用集成等优点，成为了数据传输中高频电缆线的良好替代品。
在某些特定环境中，苛刻的过热或者过冷条件以及未知的辐射会严重影响到光芯片对光纤内光子的感应和传输，甚至对高速工作的光芯片带来致命的伤害。对于此类光模块，一般会用耐辐射的光纤来做，但是对于光芯片来说，则需要通过密封工艺对其进行保护，使其具备隔热防冻以及防辐射等功能。
传统的密封工艺，不管是陶瓷管壳还是金属壳体都是将光电芯片通过粘接的方式固定在底座上，这样就要求光纤要垂直光电芯片，而对于光电模组来讲，则有相当一部分结构需要光纤和芯片表面平行放置，这样只能做垂直放置的结构可以满足的实际应用较小。
在短距离光传输器件中，多通道的阵列传输越来越成为主流，主要是因为多通道阵列传输能够集成一定数量的激光器，光电感应器，跨放，限放等器件，可以在较为小的区域集成更多的光电转换单元，以此来提升整个阵列的信号传输效率。但是随着光纤带宽的要求越来越大，实现高功率激光的激光器的发热量也越来越大，此时在做激光阵列时就需要考虑整个阵列的散热能力。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种嵌入式光通信模组制作方法。
本发明的技术方案如下：
一种嵌入式光通信模组制作方法，具体包括如下步骤：
101)底座转接板制作步骤：底座转接板上表面通过干法刻蚀工艺进行干法刻蚀出空腔，其中局部采用湿法腐蚀方式进行加工处理；在底座转接板上表面沉积氧化硅或者氮化硅，或者直接热氧化形成绝缘层，通过物理溅射，磁控溅射或者蒸镀工艺在绝缘层上方制作种子层；底座转接板上表面制作RDL；
通过金属布线，使通过焊接工艺或者胶粘工艺把嵌入在空腔内的光电转换芯片，将其与底座转接板表面制作的RDL联通；其中，光电转换芯片的底部贴有焊锡料；
减薄底座转接板下表面，减薄厚度在10um到700um；底座转接板下表面沉积氧化硅或者氮化硅形成绝缘层，通过光刻和电镀工艺在底座转接板下表面的绝缘层上制作焊盘；
102)散热转接板制作步骤：通过光刻，刻蚀工艺在散热转接板上表面制作凹槽；散热转接板上表面沉积氧化硅或者氮化硅形成绝缘层，通过光刻和电镀工艺在散热转接板上表面制作焊盘；
103)键合底座步骤：通过焊接工艺把散热转接板和底座转接板做键合形成底座，焊接温度控制在280度以下；
104)封盖转接板制作步骤：在封盖转接板上表面沉积绝缘层，通过光刻和电镀工艺在绝缘层上制作焊盘；通过光刻、刻蚀工艺在封盖转接板上表面制作TSV孔，减薄封盖转接板下表面使TSV孔露出；
105)成型步骤：通过焊接工艺把封盖转接板和底座做键合形成光通信模组；切割键合后的光通信模组，把光通信模组安装在PCB板上，将其竖立安装在终端结构上，得到具有嵌入式光通信模组的终端结构；其中，光通信模组上表面通过TSV孔通入光纤，把光纤进行密封。
进一步的，RDL制作过程包括RDL走线和焊盘，通过沉积氧化硅或者氮化硅制作绝缘层，并通过光刻、干法刻蚀使芯片PAD露出；通过光刻，电镀工艺进行RDL走线布置，其中RDL走线采用铜、铝、镍、银、金、锡中的一种或多种混合，其结构采用一层或多层结构，厚度范围为10nm到1000um；通过光刻，电镀工艺制作键合金属形成焊盘，焊盘开窗直径在10um到10000um之间。
进一步的，在RDL表面再覆盖绝缘层，并通过开窗工艺露出焊盘。
进一步的，绝缘层厚度范围在10nm到100um之间；种子层本身结构为一层或多层结构，厚度范围都在1nm到100um，材质采用钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍中的一种或多种混合。
进一步的，凹槽的宽度范围在1um到1000um，深度在1um到500um之间。
本发明相比现有技术优点在于：本发明通过把光电转换芯片嵌入到装有液相散热通道的散热转接板中，然后在底座正面加装封盖，以此来保证光电转换芯片在模组中既有较高的散热能力又可以实现密闭环境工作。
附图说明
图1为本发明的底座转接板上设置空腔的示意图；
图2为本发明的图1上设置光电转换芯片和RDL示意图；
图3为本发明的图2上设置焊盘示意图；
图4为本发明的散热转接板上设置凹槽的示意图；
图5为本发明的图3图4键合示意图；
图6为本发明的封盖转接板上设置TSV孔示意图；
图7为本发明的图6减薄示意图；
图8为本发明的图5、图7键合示意图；
图9为本发明的图8设置在PCB板上的示意图；
图10为本发明的成型示意图。
图中标识：底座转接板101、空腔102、光电转换芯片103、RDL104、焊盘105、凹槽106、TSV孔107、封盖转接板108、PCB板109、光纤110。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明而不能作为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科技术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样的定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
各实施方式中提到的有关于步骤的标号，仅仅是为了描述的方便，而没有实质上先后顺序的联系。各具体实施方式中的不同步骤，可以进行不同先后顺序的组合，实现本发明的发明目的。
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
实施例：
如图1至图10所示，一种嵌入式光通信模组制作方法，具体包括如下步骤：
101)底座转接板101制作步骤：底座转接板101上表面通过干法刻蚀工艺进行干法刻蚀出空腔102，其中局部采用湿法腐蚀方式进行加工处理，空腔102深度范围在100nm到700um之间，形状可以是方形，圆形，椭圆形，三角形等，其侧壁可以是垂直的，也可以是有斜坡的。在底座转接板101上表面沉积氧化硅或者氮化硅，或者直接热氧化形成绝缘层，绝缘层厚度范围在10nm到100um之间。通过物理溅射，磁控溅射或者蒸镀工艺在绝缘层上方制作种子层；种子层厚度范围在1nm到100um，其本身结构可以是一层也可以是多层，材质可以是钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍等中的一种或多种混合。底座转接板101上表面制作RDL104。RDL104制作过程包括RDL走线和焊盘，通过沉积氧化硅或者氮化硅制作绝缘层，并通过光刻、干法刻蚀使芯片PAD露出；通过光刻，电镀工艺进行RDL走线布置，其中RDL走线采用铜、铝、镍、银、金、锡中的一种或多种混合，其结构采用一层或多层结构，厚度范围为10nm到1000um；通过光刻，电镀工艺制作键合金属形成焊盘，焊盘开窗直径在10um到10000um之间。在RDL104表面可以再覆盖绝缘层，并通过开窗工艺露出焊盘。
通过金属布线，使通过焊接工艺或者胶粘工艺把嵌入在空腔102内的光电转换芯片103，将其与底座转接板101表面制作的RDL104联通；其中，光电转换芯片103的底部贴有焊锡料。
减薄底座转接板101下表面，减薄厚度在10um到700um；底座转接板101下表面沉积氧化硅或者氮化硅形成绝缘层，通过光刻和电镀工艺在底座转接板101下表面的绝缘层上制作焊盘105。
如无特殊说明，上述出现的各类同一名称的结构尺寸范围是相同的，后文出现的相应结构也是相同范围内的规格尺寸的，并且同一名称无特殊说明处理工艺也是相同的。
102)散热转接板制作步骤：通过光刻，刻蚀工艺在散热转接板上表面制作凹槽106；散热转接板上表面沉积氧化硅或者氮化硅形成绝缘层，通过光刻和电镀工艺在散热转接板上表面制作焊盘105。其中，凹槽106的宽度范围在1um到1000um，深度在1um到500um之间；凹槽106内会注入散热液体，且凹槽106形成小肠状，能实现更好的散热效果。
103)键合底座步骤：通过焊接工艺把散热转接板和底座转接板101做键合形成底座，焊接温度控制在280度以下。
104)封盖转接板108制作步骤：在封盖转接板108上表面沉积绝缘层，通过光刻和电镀工艺在绝缘层上制作焊盘105；通过光刻、刻蚀工艺在封盖转接板108上表面制作TSV孔107，减薄封盖转接板108下表面使TSV孔107露出。其中，TSV孔107直径范围在1um到1000um，深度在10um到1000um之间。
105)成型步骤：通过焊接工艺把封盖转接板108和底座做键合形成光通信模组；切割键合后的光通信模组，把光通信模组安装在PCB板109上，将其竖立安装在终端结构上，得到具有嵌入式光通信模组的终端结构；其中，光通信模组上表面通过TSV孔107通入光纤110，把光纤110进行密封。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围内。
Claims (5)
1.一种嵌入式光通信模组制作方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
101）底座转接板制作步骤：底座转接板上表面通过干法刻蚀工艺进行干法刻蚀出空腔，其中局部采用湿法腐蚀方式进行加工处理；在底座转接板上表面沉积氧化硅或者氮化硅，或者直接热氧化形成绝缘层，通过物理溅射，磁控溅射或者蒸镀工艺在绝缘层上方制作种子层；底座转接板上表面制作RDL；
通过金属布线，使通过焊接工艺或者胶粘工艺把嵌入在空腔内的光电转换芯片，将其与底座转接板表面制作的RDL联通；其中，光电转换芯片的底部贴有焊锡料；
减薄底座转接板下表面，减薄的厚度为10um到700um；底座转接板下表面沉积氧化硅或者氮化硅形成绝缘层，通过光刻和电镀工艺在底座转接板下表面的绝缘层上制作焊盘；
102）散热转接板制作步骤：通过光刻，刻蚀工艺在散热转接板上表面制作凹槽；散热转接板上表面沉积氧化硅或者氮化硅形成绝缘层，通过光刻和电镀工艺在散热转接板上表面制作焊盘；
103）键合底座步骤：通过焊接工艺把散热转接板和底座转接板做键合形成底座，焊接温度控制在280摄氏度以下；
104）封盖转接板制作步骤：在封盖转接板上表面沉积绝缘层，通过光刻和电镀工艺在绝缘层上制作焊盘；通过光刻、刻蚀工艺在封盖转接板上表面制作TSV孔，减薄封盖转接板下表面使TSV孔露出；
105）成型步骤：通过焊接工艺把封盖转接板和底座做键合形成光通信模组；切割键合后的光通信模组，把光通信模组安装在PCB板上，将其竖立安装在终端结构上，得到具有嵌入式光通信模组的终端结构；其中，光通信模组上表面通过TSV孔通入光纤，把光纤进行密封。
2.根据权利要求1所述的一种嵌入式光通信模组制作方法，其特征在于：RDL制作过程包括RDL走线和焊盘，通过沉积氧化硅或者氮化硅制作绝缘层，并通过光刻、干法刻蚀使芯片PAD露出；通过光刻，电镀工艺进行RDL走线布置，其中RDL走线采用铜、铝、镍、银、金、锡中的一种或多种混合，其结构采用一层或多层结构，厚度范围为10nm到1000um；通过光刻，电镀工艺制作键合金属形成焊盘，焊盘开窗直径在10um到10000um之间。
3.根据权利要求2所述的一种嵌入式光通信模组制作方法，其特征在于：在RDL表面再覆盖绝缘层，并通过开窗工艺露出焊盘。
4.根据权利要求2所述的一种嵌入式光通信模组制作方法，其特征在于：所有绝缘层厚度范围在10nm到100um之间；种子层本身结构为一层或多层结构，厚度范围都在1nm到100um，材质采用钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍中的一种或多种混合。
5.根据权利要求1所述的一种嵌入式光通信模组制作方法，其特征在于：凹槽的宽度范围在1um到1000um，深度在1um到500um之间。
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- 2019-09-27 CN CN201910924288.4A patent/CN110783426B/zh active Active
Patent Citations (5)
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|---|
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Also Published As
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