[发明专利]一种面向硅光芯片的光模块封装结构及方法

说明书

本发明涉及一种面向硅光芯片的光模块封装结构及方法，封装结构包括硅光芯片、电路板和光纤阵列，所述硅光芯片放置在基板上，所述基板和所述电路板通过连接件相连，并且在连接件的作用下实现硅光芯片与电路板的电气连通；所述光纤阵列的端面与所述硅光芯片的光端面耦合形成输入输出光路；所述基板所在平面与所述电路板所在平面之间存在一个夹角，使得光纤阵列的尾纤出纤方向与光模块的输入和/或输出通道的光轴的夹角为锐角。本发明避免光纤阵列尾纤弯曲半径过小的问题，提高了封装的可靠性。

技术领域

本发明涉及高速光模块技术领域，特别是涉及一种面向硅光芯片的光模块封装结构及方法。

背景技术

光通信行业作为推动科技进步的核心动力之一，承载着未来“互联网+”、智慧城市、智慧生活等发展愿景。当前，5G、物联网、光通信、云计算、大数据等各子行业交融发展，产业结构也正在发生着重大变革。而5G作为即将到来的新技术革命浪潮，随着4K/8K高清视频通讯，自动驾驶，VR/AR，远程医疗等对于大带宽、低时延特性的新型网络架构的需求；围绕5G相关技术在过去多年得到了全球主要国家研究的支持和重点开发，而针对5G前传的低成本解决方案将是整个5G网络快速推动重要决定因素之一。

光模块在5G通信网络设备的成本中占比60-70％，光模块的选择和成本将直接影响网络总体建设成本。5G前传主要聚焦在25Gbps SFP28光模块，需求量将在千万级别。光模块可靠性是基本要求，而成本是决定因素。

近年来，基于CMOS工艺制作的硅光芯片受到越来越多关注，利用硅光芯片封装成光模块也逐渐成为一种趋势和方向。在硅光芯片中，既能对光信号进行高速调制、光电探测转换，还能对电信号进行预加重、均衡、放大以及数据时钟恢复，硅光芯片满足了模块的小型化、低成本、低功耗要求。硅光SFP28光模块可能是一种极具竞争力的无线前传SFP28光模块解决方案。

硅光SFP28光模块封装的关键之一在于如何连通硅光芯片和SFP28光模块光接口，即光纤阵列的耦合。对于光接口是衍射光栅的硅光芯片而言，芯片的进光或出光方向，均与SFP28光模块的光接口存在较大夹角，传统的解决方案主要有两种：一种是采用90°光纤阵列，90°光纤阵列采用小弯曲半径光纤，直接将光纤在光纤阵列尾端弯曲90°，并采用胶水进行固定和保护，但是光纤长期工作在弯曲的状态下，可靠性容易出现问题。目前，较成熟的90°光纤阵列供应商有日本藤仓和住友，但其价格昂贵，并不适合在成本敏感的应用场景使用，而且光纤阵列的高度约为4.6mm，在一些小体积的封装中，例如SFP28封装，该光纤阵列难以摆放；另一种是采用端面研磨的PLC波导，该端面研磨的PLC波导方案是将PLC波导端面研磨形成全反射界面，利用PLC钝化层薄(15～20微米)的优势，直接将PLC波导紧贴硅光芯片，完成耦合，但是考虑到硅光芯片的钝化层和PLC的钝化层厚度，PLC波导方案的插损往往会更大，对光源的功率要求会更高，直接导致成本增加，甚至导致模块功耗超标。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种面向硅光芯片的光模块封装结构及方法，避免光纤阵列尾纤弯曲半径过小的问题，提高了封装的可靠性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种面向硅光芯片的光模块封装结构，包括硅光芯片、电路板和光纤阵列，所述硅光芯片放置在基板上，所述基板和所述电路板通过连接件相连，并且在连接件的作用下实现硅光芯片与电路板的电气连通；所述光纤阵列的端面与所述硅光芯片的光端面耦合形成输入输出光路；所述基板所在平面与所述电路板所在平面之间存在一个夹角，使得光纤阵列的尾纤出纤方向与光模块的输入和/或输出通道的光轴的夹角为锐角。

所述光模块封装结构还包括斜面支撑件，所述斜面支撑件包括有斜面部分和水平面部分，所述基板放置在斜面部分上，所述电路板放置在水平面部分上。

所述基板与斜面部分之间具有采用导热材料制成的散热层。

所述光纤阵列为端面研磨的光纤阵列，研磨的角度与所述硅光芯片的光栅出射角度匹配。