CN114217387B - 基板、光电器件及光电器件的封装方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种基板、光电器件及光电器件的封装方法，所述基板包括：装配槽，从所述基板的上表面向所述基板的下表面凹陷，用于容纳芯片；其中，所述上表面和所述下表面为所述基板相对的表面；凸台，位于所述装配槽内，所述凸台相对靠近所述上表面的一侧用于支撑所述芯片；其中，沿所述基板的厚度方向上，所述凸台的厚度小于所述装配槽的深度；导向槽，从所述上表面向所述下表面凹陷，且与所述装配槽连通，用于容纳光纤。

Description

基板、光电器件及光电器件的封装方法

技术领域

本申请涉及光通信技术领域，具体地，涉及一种基板、光电器件及光电器件的封装方法。

背景技术

随着大数据、智能化、移动互联网和云计算时代的来临，对于通信网络的传输、高性能计算机和高端服务器提出了更高的要求。光集成技术凭借其体积小、能耗低、带宽大等优点，在光互连、光通信等领域获得越来越多的青睐。其中，硅基光电集成电路不仅具有超高带宽、超快传输速率、抗电磁干扰和低能耗等优势，还可与CMOS工艺兼容，受到了业界的高度重视，成为了近几年的研发热门。

硅基光电集成技术是将光学器件与电子元件整合至一个独立的芯片中，采用激光束代替电子信号传输数据的技术。类似于电子芯片中的使用铜线传输电子，在硅光集成芯片内设置有光波导，用于传输激光束，而硅光集成芯片与外界的光输入/输出，则是通过光纤端面与光波导截面耦合对准实现的。然而，由于硅光集成芯片尺寸较小，芯片内的光波导截面尺寸更小，要将光纤端面与光波导截面耦合对准并不容易。

发明内容

本申请实施例提出一种基板、光电器件及光电器件的封装方法。

根据本申请的第一个方面，提供了一种基板，包括：

装配槽，从所述基板的上表面向所述基板的下表面凹陷，用于容纳芯片；其中，所述上表面和所述下表面为所述基板相对的表面；

凸台，位于所述装配槽内，所述凸台相对靠近所述上表面的一侧用于支撑所述芯片；其中，沿所述基板的厚度方向上，所述凸台的厚度小于所述装配槽的深度；

导向槽，从所述上表面向所述下表面凹陷，且与所述装配槽连通，用于容纳光纤。

在一些实施例中，所述基板包括多个所述凸台；

所述装配槽平行于所述下表面的截面为多边形；其中，所述装配槽的相邻两侧面连接处设置有一个所述凸台。

在一些实施例中，所述基板还包括：容置槽，从所述基板的上表面向所述基板的下表面凹陷；

所述导向槽穿过所述容置槽；其中，在与所述导向槽的延伸方向相垂直的方向上，所述容置槽的尺寸大于所述导向槽的尺寸。

根据本申请的第二个方面，提供了一种光电器件，包括：

如本申请的第一个方面提供的任一种基板；

芯片，设于所述装配槽中且位于所述凸台上，所述芯片相对远离所述下表面的一侧设有限位凹槽，其中，所述限位凹槽与所述导向槽相连通，所述限位凹槽的一端显露所述芯片的耦合面；

第一粘接层，设于所述芯片相对靠近所述下表面的一侧，固定连接所述芯片和所述装配槽；以及，

光纤，设于所述导向槽和所述限位凹槽中；其中，所述光纤位于所述限位凹槽中的端面对准所述耦合面。

在一些实施例中，所述光电器件还包括:导电金属层，设于所述第一粘接层相对远离所述芯片的一侧，所述导电金属层接地设置；

所述第一粘接剂包括导电粘接剂，电连接所述芯片和所述导电金属层。

在一些实施例中，所述光电器件还包括：

盖板，覆盖所述光纤位于所述限位凹槽内的部分；以及，

第二粘接层，填充于所述限位凹槽中，固定连接所述光纤、所述盖板及所述限位凹槽。

在一些实施例中，所述基板还包括：容置槽，从所述基板的上表面向所述基板的下表面凹陷；所述导向槽和位于所述导向槽内的所述光纤穿过所述容置槽，其中，在与所述导向槽的延伸方向相垂直的方向上，所述容置槽的尺寸大于所述导向槽的尺寸；

所述容置槽内设有第三粘接层，所述第三粘接层固定连接所述光纤和所述容置槽。

根据本申请的第三个方面，提供例如一种光电器件的封装方法，包括：

在基板的上表面形成装配槽和连通所述装配槽的导向槽；其中，所述装配槽和所述导向槽从所述基板的上表面向所述基板的下表面凹陷，所述装配槽内设有凸台，沿所述基板的厚度方向上，所述凸台的高度小于所述装配槽的深度，所述上表面和所述下表面为所述基板相对的表面；

向所述装配槽内填充第一粘接剂；

将芯片放置于所述装配槽中的所述凸台上；其中，所述芯片相对靠近所述下表面的一侧与所述第一粘接剂相接触，所述芯片相对远离所述下表面的一侧设有连通所述导向槽的限位凹槽，所述芯片还包括通过所述限位凹槽的一端显露的耦合面；

将光纤放置于所述导向槽和所述限位凹槽中；其中，所述光纤位于所述限位凹槽中的端面对准所述耦合面；

将所述光纤固定于所述限位凹槽中。

在一些实施例中，将所述光纤固定于所述限位凹槽中，包括：

向所述限位凹槽中填充第二粘接剂至所述第二粘接剂与所述光纤相接触；

将盖板设于所述光纤位于所述限位凹槽的部分上；

固化所述第二粘接剂，以固定连接所述光纤、所述盖板及所述限位凹槽。

在一些实施例中，所述基板还包括：容置槽，从所述基板的上表面向所述基板的下表面凹陷；所述导向槽穿过所述容置槽，其中，在与所述导向槽的延伸方向相垂直的方向上，所述容置槽的尺寸大于所述导向槽的尺寸；

所述将光纤放置于所述导向槽和所述限位凹槽中，包括：

采用夹持装置夹持所述光纤；

将所述夹持装置伸入至所述容置槽中，以将所述光纤放置于所述导向槽和所述限位凹槽中；其中，在与所述导向槽的延伸方向相垂直的方向上，所述夹持装置伸入至所述容置槽大于所述导向槽的部分中。

本申请实施例提供的基板中，由于导向槽的位置和尺寸是根据光纤和光波导耦合对准时光纤的位置确定的，因此，只要将芯片放入装配槽，将光纤放置于导向槽，即可实现光纤和光波导的耦合对准。可见，本申请实施例提供的基板，能够提高光纤和光波导的耦合质量，并且耦合对准时间较短，耦合效率较高。此外，本申请实施例提供的基板还能减小在基板厚度方向上的封装尺寸，减小封装后光集成模块的体积。进一步地，本申请实施例提供的基板中，装配槽内设有凸台。该凸台能够限制芯片在基板厚度方向上的位置，保证芯片在基板厚度方向的装配精度，利于光纤和光波导耦合对准。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种基板的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的又一种基板的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的光电器件的分解结构示意图；

图4为本申请实施例提供的光电器件的封装方法的流程示意图；

图5A至5E为本申请实施例提供的光电器件在封装过程中的结构示意图。

附图标记说明：

10：基板，11：装配槽，12：凸台，13：导向槽，14：容置槽，15：排气槽；

20：芯片，21：限位凹槽，22：耦合面；

30：光纤，31：光芯，32：包层；

41：第一粘接剂；42：第二粘接剂，43：第三粘接剂。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例对本申请的技术方案做进一步的详细阐述。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“深度”、“上”、“下”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

光纤和光波导耦合方法可包括：先在硅光集成芯片上光波导的前端设计V槽，在用于放置光纤的垫块上设置固定槽，然后将硅光集成芯片固定在基板上，将光纤固定在垫块的固定槽中，接着调整垫块在X方向和Y方向的位置，使光纤裸露的光芯准确放置于硅光集成芯片上的V槽中，最后将垫块粘接在基板上。这种耦合方法不仅在基板厚度方向上增大了封装尺寸，导致封装后的光电器件的体积较大，而且这种耦合方法中，存在垫块的加工误差、垫块上固定槽的加工误差，以及光纤与垫块的装配误差，使得光纤和光波导耦合对准时Z向的总误差增大，影响光纤和光波导耦合质量。此外，这种耦合方法是通过垫块在X方向和Y方向的移动进行光纤端面和光波导截面的耦合对准，因此，需要辅助耦合的光检测设备，在垫块移动过程中实时检测光纤和光波导的耦合损耗值，当耦合损耗值最小时，停止移动垫块，并粘接固定垫块。并且，这种耦合方法在耦合过程中还需要通过靠块限制垫块的移动范围。可见，这种耦合方法组装难度较大，组装步骤较多，影响光纤和光波导的耦合效率和耦合质量，还增加了封装成本。

这里，X方向和Y方向平行于基板的上表面，且X方向和Y方向相互垂直。Z方向垂直于基板的上表面，也即Z方向平行于基板的厚度方向。

此外，本文所述的光纤和光波导的耦合对准，或光纤的端面和光波导的截面的耦合对准，均是指光纤的光芯的端面和光波导的截面的耦合对准。

有鉴于上述问题，本申请实施例提供了一种基板，以提高光纤和光波导耦合质量和效率。图1为本申请实施例提供的基板的结构示意图。如图1所示，本申请实施例提供的基板10包括装配槽11、凸台12和导向槽13。其中，装配槽11从基板10的上表面向基板10的下表面凹陷，用于容纳芯片，凸台12位于装配槽11内，凸台12相对靠近上表面的一侧用于支撑芯片，并且，沿基板10的厚度方向上，凸台12的厚度小于装配槽11的深度，导向槽13从上表面向下表面凹陷，且与装配槽11连通，用于容纳光纤。

这里，上表面和下表面为基板10相对的表面，上表面和下表面均垂直于基板10的厚度方向。基板10还包括侧面，侧面平行于基板10的厚度方向。

导向槽13的一端与装配槽11连通，另一端贯穿基板10的侧面。如此，当光纤装配在该导向槽中时，该光纤的一端与装配槽11中装配的芯片光互连，另一端延伸至基板10外。可以理解的是，延伸至基板外的该光纤的另一端可与其他光芯片或光器件光互连。

本申请实施例提供的基板中，在基板的上表面设置装配槽11，用于容纳芯片，还设置与装配槽连通的导向槽13，用于容纳光纤。由于导向槽的位置是根据光纤和光波导耦合对准时光纤的位置确定的，并且装配槽的尺寸是根据芯片的尺寸设置的，导向槽的深度和宽度尺寸是根据光纤的尺寸设置的。因此，只要将芯片放入装配槽，将光纤放置于导向槽，即可实现光纤和光波导的耦合对准。

进一步地，本申请实施例提供的基板中，装配槽内设有凸台12。当将芯片放入装配槽中时，该凸台能使芯片和装配槽的底面之间形成间隙，用于容纳粘接剂，使芯片粘接固定于装配槽。同时，该凸台能够限制芯片的位置，使得粘接剂的含量略多、略少或粘接剂厚度不均匀，都不会影响芯片在Z向的位置，从而能够保证芯片在Z向的装配精度较高，利于光纤和光波导耦合对准。

可见，本申请实施例提供的基板，第一，能够提高光纤和波导的耦合质量，并且免去移动垫块和设置靠块的步骤，能够减少组装步骤和耦合对准时间，从而提高耦合效率；第二，只要将光纤放入导向槽就能实现耦合对准，不需要光检测设备，因此能够实现无源耦合，降低耦合成本，并且由于免去安装和拆除光检测设备的步骤，进一步提高了耦合效率；第三，能够减小在基板厚度方向上的封装尺寸，减小封装后光电器件的体积，以及还能节省加工垫块和靠块的成本。

需要说明的是，本申请实施例提供的基板，不仅适用于有V槽结构的芯片与光纤的耦合对准，也适用于无V槽结构的芯片与光纤的耦合对准。对于无V槽结构的芯片，需要将光纤的端面与芯片的侧面某一指定位置对准，而本申请提供的基板中，可通过设计导向槽的位置和尺寸使得光纤和芯片侧面的某一指定位置对准，从而实现光纤和光波导的耦合对准。

本申请对凸台的数量不做限制。在一些实施例中，基板10包括多个凸台12，多个凸台12间隔布置在装配槽11底面，并且沿基板10的厚度方向上，多个凸台12的高度一致。这里，设置多个凸台12能提高对芯片的支撑性，使芯片获得平衡、可靠的支撑。

本申请对多个凸台的布局不做限制。示例地，多个凸台12可以沿着装配槽11的侧面均匀布设，或者，多个凸台12可以呈阵列排布在装配槽11的底部。在本实施例中，装配槽11平行于下表面的截面为多边形，其中，装配槽11的相邻两侧面连接处设置有一个凸台12。也就是说，多个凸台12分别位于装配槽11的多个相邻两侧面的连接处。由于芯片通常为四边形，因此，装配槽11平行于下表面的截面通常为四边形。如图1所示，装配槽11内设置有四个凸台12，每个凸台12位于装配槽11相邻两个侧面连接处，也即四个凸台12位于装配槽11底面的四个角落处。如此设置，能够较为均匀地支撑芯片，并且加强了对芯片强度较弱的四个角的支撑，进一步提高了支撑可靠性。

这里，凸台12和基板10可以是一体结构，凸台12的两侧面接触连接于装配槽11对应的两侧面。如此，只需要加工凸台不接触于装配槽的侧面就可以完成凸台的加工，减少了加工凸台的工艺时长。

在一些实施例中，基板10还包括容置槽14，容置槽14从基板10的上表面向基板10的下表面凹陷。导向槽13穿过容置槽14，其中，在与导向槽13的延伸方向相垂直的方向上，容置槽14的尺寸大于导向槽13的尺寸。具体地，参见图1，导向槽13沿X方向延伸，在Y方向上，容置槽14相对的两侧面之间的距离大于导向槽13的相对两侧面之间的距离。进一步地，在Y方向上，容置槽14的相对两侧面的对称轴与导向槽13的相对两侧面的对称轴重合。

本实施例中，设置容置槽一方面是为了容纳夹持装置，以便于采用夹持装置将光纤放入导向槽，另一方面，在将夹持装置移出容置槽后，可向容置槽内填充第三粘接剂，将光纤固定至基板上。

在一些实施例中，参见图1，在沿导向槽13的延伸方向上(在X方向上)，容置槽14相对靠近装配槽11的侧面至装配槽11的距离，小于容置槽14相对远离装配槽11的侧面至基板10侧面之间的距离。换言之，容置槽14位于导向槽13中间更靠近于装配槽11的位置，目的是便于夹持装置在导向槽13内微调光纤的位置，使得光纤与光波导达到精确耦合对准。

在一些实施例中，参见图2，基板10上还包括排气槽15，从基板10的上表面向基板10的下表面凹陷，排气槽15连通装配槽11。并且，排气槽15相对靠近基板10下表面的一侧，位于凸台12相对远离基板10下表面的一侧之下，以当芯片放入装配槽11时排出装配槽11中的空气减小芯片放入阻力，或者在后续加热固化装配槽11内的粘接剂时排出芯片下方装配槽11内的空气，减小对芯片施加向上的推力，导致影响粘接效果。

示例地，在沿基板10的厚度方向上，排气槽15的深度和装配槽11的深度基本相等，或者，排气槽15的深度大于装配槽11的深度。

在一些实施例中，基板的材质包括低温共烧陶瓷(LTCC)。芯片的功能受外界环境的影响较大，只有将其有效的封装才能发挥其功能。考虑到热膨胀系数的匹配性，一般采用低温共烧陶瓷基板对芯片进行异质集成封装。

本申请实施例还提供了一种使用该基板10的光电器件。图3为本申请实施例提供的光电器件的分解结构示意图。如图3所示，本申请实施例提供的光电器件，包括：

基板10，包括装配槽11、凸台12和导向槽13，装配槽11从基板10的上表面向基板10的下表面凹陷，凸台12位于装配槽11内，并且沿基板10的厚度方向上，凸台12的厚度小于装配槽11的深度，导向槽13从基板10的上表面向基板10的下表面凹陷，与装配槽11连通；

芯片20，设于装配槽11中且位于凸台12上，芯片20相对远离基板10下表面的一侧设有限位凹槽21，其中，限位凹槽21与导向槽13相连通，限位凹槽21的一端显露芯片20的耦合面22；

第一粘接层，设于芯片20相对靠近下表面的一侧，固定连接芯片20和装配槽11；以及，

光纤30，设于导向槽13和限位凹槽21中；其中，光纤30的位于限位凹槽21中的端面对准耦合面22。

本申请实施例提供的光电器件中，在基板的上表面设置装配槽，用于容纳芯片，还设置与装配槽连通的导向槽，用于容纳光纤。由于导向槽的位置是根据光纤和光波导耦合对准时光纤的位置确定的，导向槽的尺寸是根据光纤的尺寸设计的。因此，只要将芯片放入装配槽，将光纤放置于导向槽，就可以使光纤放置于芯片上的限位凹槽中，从而使得光纤位于限位凹槽中的端面对准耦合面设置，实现光纤和光波导的耦合对准。

进一步地，本申请实施例中提供的光电器件中，装配槽内还设有凸台，以限制芯片在Z向的位置。

在一些实施例例中，第一粘接剂是具有一定的柔性的，在外力作用下会发生变形或流动。那么，当装配槽中没有凸台时，如果在装配槽中填充第一粘接剂，将芯片直接放置于第一粘接剂上，第一粘接剂的含量略多、略少或第一粘接剂厚度略不均匀，都会影响芯片在Z向的位置，不利于光纤和光波导耦合。本申请实施例中，装配槽内设置凸台，将芯片设于凸台上。在装配形成该光电器件的过程中，该凸台能使芯片和装配槽的底面之间形成间隙，用于容纳第一粘接剂，从而能够保证芯片在Z向的装配精度，利于后续光纤和光波导耦合对准。

可见，本申请实施例提供的基板，第一，能够提高光纤和光波导的耦合质量，并且能够减少组装步骤和耦合对准时间，从而提高耦合效率；第二，只要将光纤放入导向槽就能使光纤位于芯片的限位凹槽中，从而实现光纤与光波导的耦合对准，不需要光检测设备，因此能够实现无源耦合；第三，能够减小在基板厚度方向上的封装尺寸，减小封装后光电器件的体积，以及还能节省加工垫块和靠块的成本。

需要说明的是，在光纤30的端面和光波导的截面耦合时，光纤30的端面和光波导的截面可以直接接触耦合，也可采用不接触的方式耦合。换言之，只要光纤30的端面对准光波导的截面，就能够实现光纤和光波导的耦合对准。可以理解的是，一般光纤的端面至光波导的截面之间的距离应小于或等于预设距离。

本申请实施例中，光波导的截面设于芯片内，不直接显露于限位凹槽21中。限位凹槽21只显露出芯片20的耦合面22，而光波导的截面对准该耦合面22设置，那么，只要将光纤30的端面也对准该耦合面22，就可实现光纤30与光波导耦合。

这里，定义光波导的截面至耦合面22的距离为第一距离，光纤30的端面至耦合面22的距离为第二距离。为了使得光纤30的端面至光波导的端面之间的距离小于或等于预设距离，示例地，设置第一距离小于或等于该预设距离，光纤30的端面接触于耦合面22设置。又示例地，设置第一距离小于该预设距离，第二距离小于该预设距离，且第一距离和第二距离之和小于或等于该预设距离。

在一些实施例中，参见图3，在与限位凹槽21的延伸方向相垂直的方向上，限位凹槽21的截面形状为V形，也即限位凹槽21为V槽结构。限位凹槽21相对远离导向槽13的一端显露出芯片20的耦合面22，使得耦合面22呈三角形设置。这里，将限位凹槽21设置成V槽结构，一是能够限制光纤30位于限位凹槽21中的部分沿Y方向移动，二是便于加工。可以理解的是，限位凹槽的截面形状也可以为U形。

在一些实施例中，光纤30包括光芯31和包层32，包层32包裹光芯31位于导向槽13中的部分，光芯31位于限位凹槽21中的部分裸露设置。这样，不需要很深的限位凹槽21，就能使光芯31的端面和光波导的截面耦合对准，从而能使芯片20的尺寸设计的较小，减小封装后光电器件的体积。

此外，可以控制裸露的光芯31的长度略小于或等于限位凹槽21的长度，以将光纤30放置于限位凹槽21和导向槽13中，将包层32靠近芯片20的端面抵接在芯片20的侧面上时，光芯31的端面至耦合面22的第二距离满足上述使光纤30的端面和光波导的截面之间的距离小于或等于预设距离的要求。示例地，可以控制裸露的光芯31的长度等于限位凹槽21的长度，以将光纤30放置于限位凹槽21和导向槽13中，将包层32靠近芯片20的端面抵接在芯片20的侧面上时，光芯31的端面恰好接触耦合面22设置。

在一些实施例中，芯片20包括硅光集成芯片。该硅光集成芯片可以是有源硅光集成芯片，也可以是无源硅光集成芯片。

在一些实施例中，该光电器件还包括导电金属层，导电金属层设于第一粘接层相对远离芯片20的一侧，导电金属层接地设置。第一粘接层包括导电粘接剂，电连接芯片20和导电金属层。

由于硅光集成芯片内通常为高频信号，为减少信号干扰，通常将硅光集成芯片接地设置。本实施例中，在基板10上设置接地的导电金属层，将硅光集成芯片通过导电粘接剂与导电金属层电连接，既能实现硅光集成芯片接地，又能减小硅光集成芯片的封装尺寸。

示例地，导电粘接剂包括但不限于导电银胶。

对于导电金属层在装配槽11内的设置方式，本申请不做限制。示例地，基板10包括导电金属层，装配槽11的底面暴露出基板10内的导电金属层。

在一些实施例中，参见图3，基板10包括多个凸台12，芯片20位于多个凸台12上，以获得良好的支撑。进一步地，装配槽11平行于下表面的截面为多边形，其中，装配槽11的相邻两侧面连接处设置有一个凸台12，如此，能够更加均匀、可靠地支撑芯片20。

在一些实施例中，芯片20相对靠近基板10上表面的一侧位于装配槽11内，也即在Z向上，芯片20的厚度小于凸台12相对靠近基板10一侧至基板10上表面的高度差，芯片20整体沉入至装配槽11内，能够提高对芯片20的封装强度。

在一些实施例中，光电器件还包括盖板和第二粘接层，盖板覆盖光纤30位于限位凹槽21内的部分，第二粘接层填充于限位凹槽21中，固定连接光纤30、盖板及限位凹槽21。这里，第二粘接层可填充于光纤30的端面和耦合面22之间的间隙中，以更可靠地将光纤30固定于与光波导耦合对准的位置，并消除光纤30端面和耦合面22之间的空气间隙，降低耦合损耗值。

在将光纤30放入至导向槽13和限位凹槽21中后，向限位凹槽21中填充第二粘接剂，由于第二粘接剂会对光纤30产生浮力，使得光纤30发生偏移而远离与光波导耦合对准的位置，导致耦合质量变差。为此，本申请实施例中，在光纤30位于限位凹槽21的部分上设置盖板，在第二粘接剂固化前，盖板向光纤30施加压力，将光纤30压制于耦合对准位置，然后固化第二粘接剂，将光纤30固定于与光波导耦合对准位置。这里，第二粘接剂固化后形成第二粘接层。

示例地，第二粘接层的材质包括UV胶。UV胶在紫外线的作用下能够快速固化，以快速固定光纤30，减少移动基板10过程中导致光纤30偏移耦合对准位置的概率，保证光纤30和光波导具有良好的耦合质量。

在一些实施例中，基板10还包括容置槽14，容置槽14从基板10的上表面向基板10的下表面凹陷。导向槽13和位于导向槽13内的光纤30穿过容置槽14，其中，在与导向槽13的延伸方向相垂直的方向上，容置槽14的尺寸大于导向槽13的尺寸。容置槽14内设有第三粘接层，第三粘接层固定连接光纤30和容置槽14。

本申请实施例还提供了一种获得上述光电器件的封装方法，图4是本申请实施例提供的光电器件的封装方法的流程示意图，如图4所示，本申请实施例提供的光电器件的封装方法包括：

S100：在基板的上表面形成装配槽和连通装配槽的导向槽；其中，装配槽和导向槽从基板的上表面向基板的下表面凹陷，装配槽内设有凸台，沿基板的厚度方向上，凸台的高度小于装配槽的深度，上表面和下表面为基板相对的表面；

S200：向装配槽内填充第一粘接剂；

S300：将芯片放置于装配槽中的所述凸台上；其中，芯片相对靠近下表面的一侧与所述第一粘接剂相接触，芯片相对远离下表面的一侧设有连通导向槽的限位凹槽，芯片还包括通过限位凹槽的一端显露的耦合面；

S400：将光纤放置于导向槽和限位凹槽中；其中，光纤的位于限位凹槽21中的端面对准耦合面；

S500：将光纤固定于限位凹槽中。

下面结合图1，以及图5A-5E所示的本申请实施例提供的光电器件在封装过程中的结构示意图，进一步说明本申请实施例提供的光电器件的封装方法。

参见图1，在基板10的上表面形成装配槽11、连通装配槽11的导向槽13和凸台12。

在一些实施例中，采用激光束刻蚀基板10，形成装配槽11和/或导向槽13。激光束刻蚀的效率较快，且精确高，其加工误差能够控制在±10μm的范围内，提高光纤30和光波导的耦合质量。

一般地，当光纤30的直径为250μm，采用激光束加工的导向凹槽宽度尺寸可控制在250±10μm，深度尺寸约为250至300μm。这里，导向槽13的长度尺寸约为3mm至8mm，一般为5mm，目的是为设置容置槽14提供空间。

在一些实施例中，基板10包括多个凸台12，装配槽11平行于下表面的截面为多边形，其中，装配槽11的相邻两侧面连接处设置有一个凸台12。参见图1，本实施例中，凸台12设有4个，位于装配槽11底部的四个角处，以平衡支撑芯片20。

参见图5A，向装配槽11内填充第一粘接剂41。

第一粘接剂41填充于装配槽11的底部，且第一粘接剂41不覆盖凸台12相对远离基板10下表面的一侧，也即第一粘接剂41不会覆盖凸台12用于支撑芯片20的表面，以保证芯片20在Z向的装配精度。

在一些实施例中，第一粘接剂是具有一定柔性的。可以理解为在没有外力时，第一粘接剂基本不会发生变形和流动，或流动非常小，而在外力作用下，第一粘接剂发生变形或流动，使其厚度减小。

示例地，第一粘接剂包括导电银胶。在将导电银胶填充至装配槽11中时，导电银胶基本会保持其被填充至装配槽11中时的状态，不会流动至覆盖凸台12相对远离基板10下表面的一侧。并且，导电银胶的厚度大于或等于凸台的厚度。当导电银胶的厚度等于凸台12的厚度时，在后续步骤中将芯片20放置于凸台12上时，芯片20可与导电银胶接触而被粘接固定。当导电银胶的厚度大于凸台12的厚度时，在后续步骤中将芯片20放置于凸台12上时，随着芯片20逐渐靠近凸台12，芯片20与导电银胶接触并挤压导电银胶。导电银胶在芯片20的挤压下逐渐流动，在芯片20和装配槽11底面之间延展，直至芯片21与凸台12接触后，导电银胶填充在芯片20和装配槽11的底面之间，形成第一粘接层。这样，在放置芯片20前，设置导电银胶的厚度大于凸台12的厚度，能使芯片20与导电银胶充分接触，使得芯片20被可靠固定。

示例地，在常温下固化第一粘接剂41，得到第一粘接层。这里，采用常温固化的方式能减少第一粘接层的内应力，降低芯片20被第一粘接层顶起的几率，保证芯片20始终位于凸台12上，以保证芯片20在Z向的装配精度。

继续参见图5A和图5B，将芯片20放置于装配槽11中的凸台12上，并使芯片20的限位凹槽21和导向槽13连通。

在将芯片20放入至装配槽11的过程中，当芯片20与第一粘接剂41接触后，在芯片20的压力作用下，第一粘接剂41会被压平，形成第一粘接层。

参见图5C和图5D，将光纤30放置于导向槽13和限位凹槽21中，并使光纤30的位于限位凹槽21中的端面对准耦合面22设置。

在一些实施例中，光纤30包括光芯31和包裹在光芯31外的包层32，因此，将光纤30放置于导向槽13和限位凹槽21中，包括：

去除部分包层32，裸露出光芯31；

将光纤30放置于导向槽13和限位凹槽21中；其中，裸露的光芯31位于限位凹槽21中。

这样，不需要很深的限位凹槽21，就能使光芯31的端面和光波导的截面耦合对准，从而能使芯片20的尺寸设计的较小，减小封装后光电器件的体积。

在一些实施例中，基板10还包括容置槽14，容置槽14从基板10的上表面向基板10的下表面凹陷，导向槽13穿过容置槽14，其中，在与导向槽13的延伸方向相垂直的方向上，容置槽14的尺寸(即容置槽的相对两侧面之间的距离)大于导向槽13的尺寸(即导向槽的相对两侧面之间的距离)。所述将光纤30放置于导向槽13和限位凹槽21中，包括：

采用夹持装置夹持光纤30；

将夹持装置伸入至容置槽14中，以将光纤30放置于导向槽13和限位凹槽21中；其中，在与导向槽13的延伸方向相垂直的方向上，夹持装置伸入至容置槽14大于导向槽13的部分中。

在一些实施中，在导向槽13的延伸方向上(在X方向上)，容置槽14的尺寸约为1mm至2mm，一般为1.5mm。在与导向槽13的延伸方向相垂直的方向上(在Y方向上)，容置槽14的尺寸约为1mm至2mm，一般为1.5mm。在Z方向上，容置槽14的尺寸约为0.2mm至0.4mm，一般与导向槽13的深度相同或略大于导向槽13的深度。示例地，容置槽14的尺寸可为1.5mm×1.5mm×0.3mm。这里，在Y方向上，容置槽14的宽度尺寸为1.5mm，大于导向槽13的宽度250μm。当采用夹持装置放置光纤30时，夹持装置伸入至容置槽14大于导向槽13的部分中，以将光纤30放置于导向槽13内。此外，夹持装置可以沿导向槽13的延伸方向(X方向)调整光纤30的位置，使光纤30的端面至耦合面22的第二距离满足上述使光纤30的端面和光波导的截面之间的距离小于或等于预设距离的要求。这里，可使光纤30的端面与耦合面22接触设置。

示例地，夹持装置包括光纤抓取夹具。

在一些实施例中，参见图5C，在沿导向槽13的延伸方向上(在X方向上)，容置槽14相对靠近装配槽11的侧面至装配槽11的距离，小于容置槽14相对远离装配槽11的侧面至基板10侧面之间的距离。换言之，容置槽14位于导向槽13中间更靠近于装配槽11的位置，目的是便于夹持装置在导向槽13内微调光纤30的位置，使得光纤30与光波导达到精确耦合对准。

参见图5E，向限位凹槽21中填充第二粘接剂42至第二粘接剂42与光纤30相接触。这里，第二粘接剂42也填充至光纤30的端面与耦合面22之间的间隙中。

在将光纤30放入至导向槽13和限位凹槽21中，向限位凹槽21中填充第二粘接剂42后，由于第二粘接剂42会对光纤30产生浮力，使得光纤30发生偏移而远离精确耦合对准的位置，导致耦合质量变差。为此，在一些实施例中，将光纤30固定于限位凹槽21中，包括：

向限位凹槽21中填充第二粘接剂42至第二粘接剂42与光纤30相接触；

将盖板设于光纤30位于限位凹槽21的部分上；

固化第二粘接剂42，以固定连接光纤30、盖板及限位凹槽21。

这样，在光纤30位于限位凹槽21的部分上设置盖板，在第二粘接剂42固化前，盖板向光纤30施加压力，将光纤30压制于与光波导耦合对准位置，然后固化第二粘接剂42，将光纤30固定于与光波导耦合对准的位置。

示例地，第二粘接剂42包括UV胶。对应地，固化第二粘接剂42包括：向第二粘接剂42提供紫外光进行固化。这里，采用紫外线快速固化UV胶，能够快速固定光纤30，降低移动基板10过程中导致光纤30偏移耦合对准位置的概率，保证光纤30和光波导具有良好的耦合质量。

在一些实施例中，在固化第二粘接剂42之后，封装方法还包括：

向容置槽14内填充第三粘接剂43至第三粘接剂43与光纤30接触；

固定第三粘接剂43，以固定连接光纤30和容置槽14。

这里，第三粘接剂43固化后得到第三粘接层，第三粘接层固定连接光纤30和容置槽14。

在一些实施中，当采用夹持装置放置光纤30时，在向容置槽14填充第三粘接剂43前，需将夹持装置移出容置槽14。

此外，为判断光纤30与光波导的是否耦合对准，也可在耦合过程中测试光纤30和光波导的耦合损耗值。因此，在一些实施例中，将光纤30放置于导向槽13和限位凹槽21中，还包括如下步骤：

将光纤30放置于导向槽13和限位凹槽21中；

调整光纤30的位置，并同时检测光纤30和光波导的耦合损耗值；

当耦合损耗值小于或等于预设耦合损耗值时，确定光纤30相对靠近芯片20的端面对准耦合面22。

如此设置，能够通过耦合损耗值准确判断光纤30和光波导达到耦合对准。需要说明的是，本申请实施例提供的基板10能够实现光纤30和光波导的耦合对准，并使得耦合损耗值小于或等于0.5dB。因此，上述实时测试光纤30和光波导的耦合损耗值的步骤并不是必须的。

本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种基板，其特征在于，所述基板包括：

装配槽，从所述基板的上表面向所述基板的下表面凹陷，用于容纳芯片，所述芯片相对远离所述下表面的一侧设有限位凹槽；其中，所述上表面和所述下表面为所述基板相对的表面；

凸台，位于所述装配槽内，所述凸台相对靠近所述上表面的一侧用于支撑所述芯片；其中，沿所述基板的厚度方向上，所述凸台的厚度小于所述装配槽的深度；以及，

导向槽，从所述上表面向所述下表面凹陷，且与所述装配槽连通，其中，所述限位凹槽与所述导向槽相连通，所述限位凹槽的一端显露所述芯片的耦合面；所述导向槽和所述限位凹槽用于容纳光纤；其中，所述光纤位于所述限位凹槽中的端面对准所述耦合面；

容置槽，从所述基板的上表面向所述基板的下表面凹陷；所述导向槽穿过所述容置槽；其中，在与所述导向槽的延伸方向相垂直的方向上，所述容置槽的尺寸大于所述导向槽的尺寸。

2.根据权利要求1所述的基板，其特征在于，

所述基板包括多个所述凸台；

所述装配槽平行于所述下表面的截面为多边形；其中，所述装配槽的相邻两侧面连接处设置有一个所述凸台。

3.一种光电器件，其特征在于，包括：

如权利要求1至2任一项所述的基板；

芯片，设于所述装配槽中且位于所述凸台上，所述芯片相对远离所述下表面的一侧设有限位凹槽，其中，所述限位凹槽与所述导向槽相连通，所述限位凹槽的一端显露所述芯片的耦合面；

第一粘接层，设于所述芯片相对靠近所述下表面的一侧，固定连接所述芯片和所述装配槽；以及，

光纤，设于所述导向槽和所述限位凹槽中；其中，所述光纤位于所述限位凹槽中的端面对准所述耦合面。

4.根据权利要求3所述的光电器件，其特征在于，所述光电器件还包括:导电金属层，设于所述第一粘接层相对远离所述芯片的一侧，所述导电金属层接地设置；

所述第一粘接层包括导电粘接剂，电连接所述芯片和所述导电金属层。

5.根据权利要求3所述的光电器件，其特征在于，所述光电器件还包括：

盖板，覆盖所述光纤位于所述限位凹槽内的部分；以及，

第二粘接层，填充于所述限位凹槽中，固定连接所述光纤、所述盖板及所述限位凹槽。

6.根据权利要求3所述的光电器件，其特征在于，所述基板还包括：容置槽，从所述基板的上表面向所述基板的下表面凹陷；所述导向槽和位于所述导向槽内的所述光纤穿过所述容置槽，其中，在与所述导向槽的延伸方向相垂直的方向上，所述容置槽的尺寸大于所述导向槽的尺寸；

所述容置槽内设有第三粘接层，所述第三粘接层固定连接所述光纤和所述容置槽。

7.一种光电器件的封装方法，其特征在于，包括：

在基板的上表面形成装配槽、连通所述装配槽的导向槽和容置槽；其中，所述装配槽、所述导向槽和所述容置槽从所述基板的上表面向所述基板的下表面凹陷，所述装配槽内设有凸台，沿所述基板的厚度方向上，所述凸台的高度小于所述装配槽的深度，所述上表面和所述下表面为所述基板相对的表面；所述导向槽穿过所述容置槽，其中，在与所述导向槽的延伸方向相垂直的方向上，所述容置槽的尺寸大于所述导向槽的尺寸；

向所述装配槽内填充第一粘接剂；

将芯片放置于所述装配槽中的所述凸台上；其中，所述芯片相对靠近所述下表面的一侧与所述第一粘接剂相接触，所述芯片相对远离所述下表面的一侧设有连通所述导向槽的限位凹槽，所述芯片还包括通过所述限位凹槽的一端显露的耦合面；

将光纤放置于所述导向槽和所述限位凹槽中；其中，所述光纤位于所述限位凹槽中的端面对准所述耦合面；

将所述光纤固定于所述限位凹槽中。

8.根据权利要求7所述的封装方法，其特征在于，将所述光纤固定于所述限位凹槽中，包括：

向所述限位凹槽中填充第二粘接剂至所述第二粘接剂与所述光纤相接触；

将盖板设于所述光纤位于所述限位凹槽的部分上；

固化所述第二粘接剂，以固定连接所述光纤、所述盖板及所述限位凹槽。

9.根据权利要求7所述的光电器件的封装方法，其特征在于，

所述将光纤放置于所述导向槽和所述限位凹槽中，包括：

采用夹持装置夹持所述光纤；

将所述夹持装置伸入至所述容置槽中，以将所述光纤放置于所述导向槽和所述限位凹槽中；其中，在与所述导向槽的延伸方向相垂直的方向上，所述夹持装置伸入至所述容置槽大于所述导向槽的部分中。

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