CN220171291U - 一种光电共封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于光电封装领域，公开了一种光电共封装结构，包括PCB封装基板，位于共封装结构的最底层，硅中介板，硅中介板的下表面设置有金属焊点，硅中介板的内部开设有散热通道，硅中介板与PCB封装基板之间设置有一层散热胶层；硅转接板，位于钝化层的上方，且硅转接板上开设有硅光通孔；光子器件，位于硅转接板的上方，光子器件上连接有金属导线，金属导线穿过硅光通孔；热导片，设置在硅转接板和光子器件之间，本申请稍微硅中介板的散热通道和散热胶层可以有效地散热，降低光子器件的工作温度，提高***的稳定性和寿命，硅转接板上的硅光通孔提供了光纤和光子器件之间的电性连接，实现了高速、低损耗的光信号的输入和输出。

Description

一种光电共封装结构

技术领域

本实用新型涉及光电封装技术领域，尤其涉及一种光电共封装结构。

背景技术

随着人工智能、大数据、云计算应用需求的发展，驱动数据中心规模不断扩大，对带宽容量与高速数据传输速率的需求明显增加。

不同服务器之间需要频繁的大量数据交换，数据互联的带宽往往会限制整体任务的性能，这成为数据中心引入超高带宽基于硅光子的数据互联的主要理由。

与此同时，当前硅光子技术正在经历重要的技术革新，摩尔定律趋于平缓，芯片制造技术接近物理瓶颈，从***的角度对性能优化从而实现速率提升成为必选之路。

而CPO共同封装光子是业界公认未来高速率产品形态，是未来解决高速光电子的热和功耗问题的最优解决方案之一，有望成为产业竞争的主要着力点。

共封装光学CPO(co-packaged optics，CPO)是一种新型的高密度光组件技术，具有的功耗低、带宽大的特点。

简单来说，共封装光学CPO就是将光模块不断向交换芯片靠近，缩短芯片和模块之间地走线距离，并逐步替代可插拔光模块，最终将光引擎和电交换芯片封装成一个芯片。

CPO可以取代传统的前面板可***式光模块，将硅光子模块和超大规模CMOS芯片以更紧密的形式封装在一起，从而在成本、功耗和尺寸上都进一步提升数据中心应用中的光互连技术。

这些传统的封装方式存在着一些问题：

传统封装方式在集成光子器件时通常需要较多的空间，导致封装体积相对较大。这对于高密度和紧凑型的光电子***设计可能带来限制，并且增加了***的整体尺寸和重量。

光子器件在工作过程中会产生热量，需要有效地散热以保持器件的稳定性和性能。传统封装方式的散热设计可能无法满足高功率或高集成度应用的需求，导致散热性能较差，可能限制了***的工作温度范围和稳定性。

实用新型内容

本实用新型意在提供，以解决现有的问题。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种光电共封装结构，包括：

PCB封装基板，位于共封装结构的最底层，用于提供机械强度支撑，所述PCB封装基板上设置有金属焊盘；

硅中介板，所述硅中介板的下表面设置有金属焊点，所述金属焊点与PCB封装基板上的金属焊盘焊接，所述硅中介板的内部开设有散热通道，所述硅中介板与PCB封装基板之间设置有一层散热胶层，所述硅中介板的上方设置有氧化层，所述氧化层的上方设置有一层钝化层；

硅转接板，位于钝化层的上方，且硅转接板上开设有硅光通孔；

光子器件，位于硅转接板的上方，所述光子器件上连接有金属导线，所述金属导线穿过硅光通孔；

热导片，设置在硅转接板和光子器件之间，且热导片与硅转接板接触。

优选的，所述硅中介板采用单晶硅或多晶硅材料制成，起到连接和传递光学和电学信号作用，所述硅中介板上开设有用于电连接的孔洞结构，所述孔洞结构内贯穿设置有电子导线。

优选的，所述光子器件上集成有激光器、光探测器、跨阻放大器、调制器和驱动器，所述光子器件负责将电信号转换为光信号。

优选的，所述光子器件上电性连接有光纤连接器。

优选的，所述散热胶层为导热胶或导热膜中的一种，所述散热通道为硅中介板中刻蚀出的空间，用于引导热量的流动和散发。

优选的，所述硅转接板上的硅光通孔的形状可以为圆形或者方形，用于实现更短互联线距离。

本技术方案与现有技术相比产生的有益效果：

本申请的PCB封装基板提供了结构的机械强度支撑，保护其他组件免受外部物理影响，提高***的稳定性和可靠性。

硅中介板的散热通道和散热胶层可以有效地散热，降低光子器件的工作温度，提高***的稳定性和寿命。

硅转接板上的硅光通孔提供了光纤和光子器件之间的电性连接，实现了高速、低损耗的光信号的输入和输出。这有助于提高通信***的传输效率和性能。

附图说明

图1为本实用新型提供的剖视结构示意图；

图2为本实用新型提供的结构示意图。

附图标记：1、PCB封装基板；2、金属焊盘；3、硅中介板；4、金属焊点；5、散热通道；6、散热胶层；7、氧化层；8、钝化层；9、硅转接板；10、硅光通孔；11、光子器件；1101、激光器；1102、光探测器；1103、跨阻放大器；1104、调制器；1105、驱动器；12、金属导线；13、热导片；14、孔洞结构；15、电子导线；16、光纤连接器。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本实用新型做进一步的详细说明：

具体实施过程如下：

请参阅图1-2，一种光电共封装结构，包括：

PCB封装基板1，位于共封装结构的最底层，用于提供机械强度支撑，确保整个封装结构的稳定性和可靠性，PCB封装基板1上设置有金属焊盘2，这些金属焊盘2用于连接其他组件或器件。它们提供了电气连接点，使不同的电路可以通过焊接与基板连接，实现信号和功率的传输。

硅中介板3，硅中介板3的下表面设置有金属焊点4，金属焊点4与PCB封装基板1上的金属焊盘2焊接，使得硅中介板3与PCB封装基板1之间可以进行信号和功率的传输，硅中介板3的内部开设有散热通道5，用于传导和散发热量，硅中介板3与PCB封装基板1之间设置有一层散热胶层6，硅中介板3的上方设置有氧化层7，氧化层7的上方设置有一层钝化层8。氧化层7提供了绝缘保护，防止电气短路和漏电。钝化层8则有助于减少电子器件表面的反应和腐蚀，提高器件的稳定性和可靠性。

硅转接板9，位于钝化层8的上方，且硅转接板9上开设有硅光通孔10。

光子器件11，位于硅转接板9的上方，光子器件11上连接有金属导线12，金属导线12穿过硅光通孔10。

硅转接板9通过硅光通孔10实现与下方光子器件11的电气连接。硅光通孔10允许金属导线12穿过硅转接板9，从而建立起电路连接。这样可以实现信号的传输和电气连接的可靠性，从而将信号从光子器件11传递到其他部件或连接线路中。

热导片13，设置在硅转接板9和光子器件11之间，且热导片13与硅转接板9接触。

热导片13具有较高的导热性能，它可以有效地传导热量。由于光子器件11使用时产生大量的热量，热导片13能够将热量迅速传递给硅转接板9，以便进一步进行散热。这有助于有效地降低光子器件11的温度，避免过热导致性能下降或器件损坏。

通过使用热导片13，可以优化整个封装结构的热管理。它可以帮助分散和均匀分布热量，避免热点的形成，并将热量有效地传递到硅转接板9上，以实现更好的散热效果。

硅中介板3采用单晶硅或多晶硅材料制成，起到连接和传递光学和电学信号作用，硅中介板3上开设有用于电连接的孔洞结构14，孔洞结构14内贯穿设置有电子导线15。

硅中介板3作为连接器，起到连接和传递光学和电学信号的作用。它可以将光信号从光子器件11传输到其他组件或连接线路中，同时还可以传递电学信号，实现信号的传输和交换。

硅中介板3上开设有用于电连接的孔洞结构14，并且这些孔洞结构14内部设置有电子导线15。这些孔洞结构14提供了电路的连接点，使得不同的电路可以通过硅中介板3进行电连接。电子导线15贯穿孔洞，实现信号的传输和电路的连接。

光子器件11上集成有激光器1101、光探测器1102、跨阻放大器1103、调制器1104和驱动器1105，光子器件11负责将电信号转换为光信号。

激光器1101为光子器件11的核心组件，负责将电信号转换为光信号并发射出来。

光探测器1102负责将传输的光信号转换为相应的电信号。它能够检测光信号的强度和频率，并将其转换为电流或电压输出，以便后续的电信号处理和分析。

调制器1104在光子器件11中起到调制光信号的作用。通过改变光信号的强度、频率或相位，调制器1104可以实现对光信号的编码和调制，使其携带传输的信息。

跨阻放大器1103在光子器件11中用于放大光信号。它增加光信号的强度，以确保信号能够在传输过程中保持较高的信噪比和传输质量。跨阻放大器1103可以提高光信号的可靠性和传输距离。

驱动器1105用于提供所需的电压、电流和时序控制信号，以保证光子器件11的正常工作和性能。

光子器件11上电性连接有光纤连接器16。

光纤连接器16提供了光纤与光子器件11之间的可靠电性连接。通过光纤连接器16，光信号可以有效地传输到光纤中，并进行长距离传输，从而实现光信号的远程传输和分发。光纤连接器16还可以提供对光纤的保护作用。它能够固定和保护光纤的末端，防止其受到拉扯、弯曲或损坏，从而延长光纤的使用寿命和可靠性。

散热胶层6为导热胶或导热膜中的一种，散热胶层6填充了热导材料，用于传导和分散热量。提高了热量的传导效率，增强了散热效果，有助于保持封装结构的温度稳定；散热通道5为硅中介板3中刻蚀出的空间，用于引导热量的流动和散发，散热通道5可以通过导热材料或导热结构使热量从光子器件11等热源传输到封装结构的其他部分或外部环境，以维持光子器件11的温度在可接受范围内。

硅转接板9上的硅光通孔10的形状可以为圆形或者方形，用于实现更短互联线距离。

硅光通孔10为圆形形状，在光纤和硅转接板9之间提供均匀的应力分布。这可以减少应力集中并降低材料疲劳的风险，增强通孔的可靠性和寿命。

硅光通孔10为方形通孔，具有更大的接触面积。这有助于提供更稳定和可靠的电性连接，减少接触电阻和信号损耗。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未做过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.一种光电共封装结构，其特征在于，包括：

PCB封装基板(1)，位于共封装结构的最底层，用于提供机械强度支撑，所述PCB封装基板(1)上设置有金属焊盘(2)；

硅中介板(3)，所述硅中介板(3)的下表面设置有金属焊点(4)，所述金属焊点(4)与PCB封装基板(1)上的金属焊盘(2)焊接，所述硅中介板(3)的内部开设有散热通道(5)，所述硅中介板(3)与PCB封装基板(1)之间设置有一层散热胶层(6)，所述硅中介板(3)的上方设置有氧化层(7)，所述氧化层(7)的上方设置有一层钝化层(8)；

硅转接板(9)，位于钝化层(8)的上方，且硅转接板(9)上开设有硅光通孔(10)；

光子器件(11)，位于硅转接板(9)的上方，所述光子器件(11)上连接有金属导线(12)，所述金属导线(12)穿过硅光通孔(10)；

热导片(13)，设置在硅转接板(9)和光子器件(11)之间，且热导片(13)与硅转接板(9)接触。

2.根据权利要求1所述的一种光电共封装结构，其特征在于：所述硅中介板(3)采用单晶硅或多晶硅材料制成，起到连接和传递光学和电学信号作用，所述硅中介板(3)上开设有用于电连接的孔洞结构(14)，所述孔洞结构(14)内贯穿设置有电子导线(15)。

3.根据权利要求1所述的一种光电共封装结构，其特征在于：所述光子器件(11)上集成有激光器(1101)、光探测器(1102)、跨阻放大器(1103)、调制器(1104)和驱动器(1105)，所述光子器件(11)负责将电信号转换为光信号。

4.根据权利要求1所述的一种光电共封装结构，其特征在于：所述光子器件(11)上电性连接有光纤连接器(16)。

5.根据权利要求2所述的一种光电共封装结构，其特征在于：所述散热胶层(6)为导热胶或导热膜中的一种，所述散热通道(5)为硅中介板(3)中刻蚀出的空间，用于引导热量的流动和散发。

6.根据权利要求1所述的一种光电共封装结构，其特征在于：所述硅转接板(9)上的硅光通孔(10)的形状为圆形或者方形，用于实现更短互联线距离。