[实用新型]利用混合多芯片集成的光收发器

说明书

技术领域

本公开涉及光电集成，更具体地，涉及基于使用低成本扇出晶片级封装(FOWLP)架构和模制通孔(through-mold via)(TMV)技术的管芯上封装多芯片堆叠集成的紧凑型光收发器。

背景技术

随着科学技术的快速更新，计算机的处理速度和容量相应地增加。为了缩短在电子装置之间(例如，从LD驱动器/TIA到数字信号处理器DSP)或者在电子(驱动器/TIA)和光子(例如，CDR和PAM4ASIC)之间的常规引线接合的互连长度，人们已经开始在Si光子管芯中使用硅通孔(TSV)工艺来替代引线接合并且进行互连。然而，由于执行工艺和处理薄晶片的高成本，所以TSV工艺仍然准备用于大规模生产。此外，当前的基础设施和投资仅允许在12英寸晶片中进行精细的TSV工艺。这限制了在使用小于12英寸的衬底尺寸的各种技术中采用的基于TSV的互连的灵活性，例如，8英寸SiGe工艺、8英寸BiCMOS工艺、GaAs衬底工艺、InP衬底工艺、以及8英寸MEMS工艺。制造工艺的复杂性、低产量、低效的晶片面积使用以及扩展到高级电子设备非常昂贵，使TSV工艺不切实际地用于制造Si光子场产品。因此，需要替代解决方案，用于集成电子功能和光子电路，以满足在电子和光子之间不断增加的带宽的要求。期望具有改进的封装方案，其享有3D多芯片堆叠集成的高性能益处，具有更短的互连和更低的寄生，同时保持简单封装工艺和低成本。

实用新型内容

根据本实用新型的一个方面，一种利用混合多芯片集成的光收发器，包括：PCB，具有多个预制表面接合位点；第一芯片，包括嵌入在覆盖电介质再分布层的电介质模制层内的多个电子装置，通过分别在所述多个预制表面接合位点经由多个导体球接合所述电介质再分布层同时暴露填充在多个模制通孔TMV中的焊接材料，将所述第一芯片设置在所述PCB上，所述多个TMV形成在所述电介质模制层中；以及第二芯片，包括嵌入在SOI晶片中的光子装置，所述第二芯片具有添加有多个导体凸块的前表面，所述第二芯片堆叠在所述第一芯片上方，其中，在所述前表面上的所述多个导体凸块分别接合到所述多个TMV中的所述焊接材料。

进一步地，所述第一芯片包括在覆盖用于所述电介质再分布层的HD-8940 PBO膜的扇出晶片级封装(FOWLP)架构下使用用于所述电介质模制层的嵌入绝缘片(EBIS)型材料封装在一起的多个电子管芯。

进一步地，所述多个电子装置包括PAM4 ASIC模块、驱动器模块、跨阻抗放大器模块以及多个AC耦合电容器。

进一步地，所述多个导体球中的每个接合到嵌入在所述电介质再分布层中的第一导电焊盘。

进一步地，填充在所述多个TMV中的每个中的所述焊接材料接合到嵌入在所述电介质再分布层中的第二导电焊盘。

进一步地，所述第二芯片是基本上没有硅通孔结构的Si光子芯片。

进一步地，所述光子装置包括基于Si的光波导、调制器以及多个光电二极管。

进一步地，所述第二芯片还包括一个或多个激光二极管，所述一个或多个激光二极管安装在所述前表面的凹陷区域上并且经由安装焊盘与所述多个导体凸块中的一个或多个电耦接，以通过在所述电介质再分布层中的一个或多个导电焊盘以及所述多个导体球中的一个或多个连接到所述PCB，而无需任何外部引线接合。

进一步地，所述第二芯片还包括形成在所述前表面的边缘附近的一个或多个光纤耦合结构。

进一步地，所述电介质再分布层还包括嵌入导线，所述嵌入导线用于分别通过填充在所述多个TMV中的所述焊接材料和在所述第二芯片的所述前表面上的所述多个导体凸块，来将所述多个电子装置选择性地连接到至少所述调制器和所述多个光电二极管。

进一步地，还包括安装在一个或多个光纤耦合结构中的一个或多个光纤，所述一个或多个光纤在所述第二芯片的前表面和所述第一芯片的所述电介质模制层之间，以与对应的基于Si的光波导耦合。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例的通过DoP工艺在PCB上组装的光收发器的俯视图；

图2是示出根据本实用新型的实施例的图1的光收发器组件的横截面AA'剖视图的示图；

图3是示出根据本实用新型的实施例的图1的光收发器组件的横截面BB'剖视图的示图；

图4是示出根据本实用新型的实施例的图1的光收发器组件的横截面CC'剖视图的示图；以及