[发明专利]高密CPO硅光引擎

说明书

本发明提供一种高密CPO硅光引擎，其包括：电路基板、光学芯片、电学芯片组件以及光学耦合组件；电路基板的顶面开设有第一凹槽，光学芯片设置于第一凹槽中，光学芯片与电路基板之间通过引线键合相连接；光学芯片顶面的一侧区域开设有第二凹槽，电学芯片组件倒装地设置于第二凹槽中，光学耦合组件设置于光学芯片顶面的另一侧区域上。本发明提供一种基于3D立体封装的高密CPO硅光引擎，通过将电路基板、光学芯片、电学芯片组件进行三维立体封装，可使得CPO硅光引擎传输带宽增加一倍。同时，将发射驱动电芯片和接收电芯片叠封为一个电芯片组件的封装结构，解决2D封装技术中电学芯片组件空间不足、光电芯片的连接方式导致高频信号失真、低带宽的问题。

技术领域

本发明涉及光通信硅基封装技术领域，尤其涉及一种高密CPO硅光引擎。

背景技术

随着人工智能、大数据、5G应用、超算等行业的发展，且数据中心、超算中心能耗要求越来越严苛的大环境下，光模块必须向高集成化、低功耗、高密度、低成本方向发展。传统光模块受限于板卡面板空间已不能通过增加光模块数量来提升带宽，同时800G、1.6T等超高速带宽高频电信号损耗大要求光电转换模组距离交换机芯片越近越好。

针对上述高集成化、低功耗、高密度、低成本方向的发展需求，在专利CN112859259A中阐述了一种常规的2D封装结构CPO硅光引擎，其中光电芯片间采用引线键合方式连接。然而，引线键合会影响高频信号传输，降低高频传输带宽。且每一个硅光引擎8通道，按照单通道25G带宽，即每个硅光引擎有200G带宽，那么1U交换机可以实现3.2T传输速率。但是，超算中心的数据传输爆发增长情况下，3.2T速率已经不能满足其需求。因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案。

发明内容

本发明旨在提供一种高密CPO硅光引擎，以克服现有技术中存在的不足。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种高密CPO硅光引擎，其包括：电路基板、光学芯片、电学芯片组件以及光学耦合组件；

所述电路基板的顶面开设有第一凹槽，所述光学芯片设置于所述第一凹槽中，并与所述电路基板形成一高度差，所述高度差适于所述光学芯片与电路基板之间通过引线键合相连接；

所述光学芯片顶面的一侧区域开设有第二凹槽，所述电学芯片组件倒装地设置于所述第二凹槽中，所述光学耦合组件设置于所述光学芯片顶面的另一侧区域上。

作为本发明高密CPO硅光引擎的改进，所述光学芯片为多个，多个光学芯片共同地设置于所述第一凹槽中或者设置于各自的第一凹槽中，任一所述光学芯片的第二凹槽中设置有所述电学芯片组件。

作为本发明高密CPO硅光引擎的改进，所述电路基板的底面还设置有阵列弹片。

作为本发明高密CPO硅光引擎的改进，所述第二凹槽中还设置有若干第一凸起电极，所述若干第一凸起电极与所述电学芯片组件上的电极阵列对应设置。

作为本发明高密CPO硅光引擎的改进，所述电学芯片组件与光学芯片之间还填充有绝缘导热胶。

作为本发明高密CPO硅光引擎的改进，所述电学芯片组件包括自下而上依次设置的：基板层、驱动芯片、隔离绝缘层、TIA芯片以及密封层。

作为本发明高密CPO硅光引擎的改进，所述基板层为陶瓷基板，其上开设有以阵列形式排布的通孔，所述通孔以及陶瓷基板的下表面设置有镀金层，且所述陶瓷基板的上表面还设置有若干第二凸起电极，所述驱动芯片通过所述第二凸起电极倒装焊接于所述陶瓷基板上。

作为本发明高密CPO硅光引擎的改进，所述隔离绝缘层设置于所述驱动芯片的上方，且其两端具有向下凹陷设置，所述隔离绝缘层通过其两端的凹陷结构与所述陶瓷基板上的分布于所述驱动芯片两侧的第二凸起电极相连接。