[發(fā)明專利]用傾斜壁基座進(jìn)行的被動對齊

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 01804479.4
• 申請日: 2001-01-11
• 公開（公告）號: CN1397092A
• 公開（公告）日: 2003-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: I·凱雷富爾克;C·普薩爾拉
• 申請（專利權(quán)）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號: H01L23/00
• 分類號: H01L23/00;H01L23/48;H01L23/52;H01L29/40;H01L23/10;H01L23/544
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 張?zhí)m英

有關(guān)申請的參照

本申請要求2000年2月10日申請的歐洲申請00400283.8的利益。

發(fā)明背景

1.技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總的涉及光電子/光子器件，更具體地說，本發(fā)明涉及將一光電子/光子器件與一匹配基體被動地對齊、緊貼和結(jié)合在一起的方法和裝置。

2.論述

電子元件混合涉及到將一基體上的光學(xué)元件與光電子/光子器件整合在一起。該技術(shù)包括用電氣和機(jī)械手段使光電子/光子器件與基體上的光學(xué)元件(例如波導(dǎo)、光柵等等)連接在一起。光子元件混合的一個基本問題是器件相對基體的精確定位。確保這種定位精度的企圖包括主動和被動對齊工藝。

廣泛使用的被動對齊工藝包括使用倒裝焊接法。美國專利5,499,312公開了一種用倒裝焊接工藝將光電子元件被動對齊和封裝到光波導(dǎo)的方法。該方法完全依賴于焊料表面張力和可濕墊片的設(shè)計，使波導(dǎo)與光電子元件對齊。在該結(jié)合順序中，用一抓取和放置機(jī)構(gòu)，使一上面形成有多個焊接隆起部的芯片(例如器件)在一基體上大致對齊，然后將組裝件的溫度上升到焊料熔化溫度之上，焊料熔化時，在所有的界面出現(xiàn)表面張力，使芯片運(yùn)動到最低勢能點(diǎn)上，該點(diǎn)對應(yīng)于與基體對齊。一旦芯片被對齊，即冷卻焊料。

測試顯示，這種被動對齊工藝的精度由于在焊料結(jié)合過程中的振動而在亞微米級到10微米以上的范圍。而目前對光子元件混合的精度要求在X、Y和Z方向約在0.5微米。這樣一來，這種工藝的精度的不確定導(dǎo)致它不適合用在光子組件中。

為了取消對焊料結(jié)合過程的對齊精度的依賴，所用的一些工藝中采用止動件和支座(standoff)。例如，德國專利19?644?758?A1公開了一種工藝，其中要連接的芯片具有插入基體上的凹部的凸起，以形成精確配合。凸起和凹部的尺寸精度取決于光刻術(shù)或微銑或微鉆公差，通常小于一微米。

被動對齊技術(shù)的另一個例子公開在美國專利5,077,878中。在該工藝中，在一個芯片的表面上設(shè)置兩個前基座和一個側(cè)基座，在另一芯片上設(shè)置一垂直的側(cè)壁。在安裝時，第二芯片的前表面接觸第一芯片的兩個前基座，第二芯片的側(cè)壁與第一芯片的側(cè)基座匹配。在理論上它能使兩個芯片精確對齊。

盡管測試顯示，用上述的工藝可獲得一些很好的結(jié)果，但結(jié)果仍然取決于在一個芯片上的止動件與在另一芯片上的邊緣或凹部之間的摩擦力。這對于批量生產(chǎn)是一個嚴(yán)重的缺陷。為了該缺陷，有些制造商就采用主動對齊工藝。

主動對齊工藝的一類是采用能夠進(jìn)行很精密和準(zhǔn)確的放置的抓取和放置機(jī)構(gòu)。采用市場上有售的抓取和放置機(jī)構(gòu)的主動對齊證實(shí)了準(zhǔn)確度公差約為0.5微米。但是，這種抓取和放置機(jī)構(gòu)很昂貴。同樣，這種主動對齊工藝是不合算的。除了機(jī)器的價格之外，使用這樣的機(jī)器不允多芯片結(jié)合。這導(dǎo)致生產(chǎn)率很低。因此，使用這種機(jī)器的制造過程不僅成本高，而且生產(chǎn)率低。

由此可見，需要提供一種將芯片對齊和結(jié)合到一基體上的方法和裝置，而這種方法和裝置克服了已有技術(shù)的缺陷。

發(fā)明概要

上述和其它的目的可通過一具有多個焊接隆起部和多個在相對于多個焊接隆起部的預(yù)定部位的凹部的第一芯片來實(shí)現(xiàn)。一第二芯片設(shè)置有多個焊接墊片和多個在相對于多個焊接墊片的預(yù)定部位的凸起。多個焊接結(jié)合劑置于多個焊接隆起部與多個焊接墊片之間和多個凸起與多個凹部之間的至少一個之間。多個凹部和多個凸起中的至少一方包括傾斜壁，在焊接結(jié)合劑進(jìn)行軟熔過程中用于捕獲和引導(dǎo)多個凹部和多個凸起中的另一方，使得第一芯片在焊接結(jié)合劑的表面張力的作用下相對第二芯片對齊。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在軟熔過程中對第一和第二芯片施加振動波，以輔助多個凸起相對多個凹部移動。

附圖簡要說明

為了更清楚地理解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和目的，下面參考在附圖中示出的具體的實(shí)施例來詳細(xì)地說明本發(fā)明。要理解的是，這些附圖僅僅示出了本發(fā)明的較佳實(shí)施例，因此，不能認(rèn)為它們是限制本發(fā)明的范圍的，因此將用附圖和附加的特征和細(xì)節(jié)來描述和說明本發(fā)明，附圖中：

圖1是本發(fā)明的一被被動地對齊、緊貼和結(jié)合的光電子/光子器件和匹配的基體的側(cè)視圖；

圖2是圖1的器件和基體在預(yù)對齊之后但在結(jié)合之前的側(cè)視圖；

圖3是基體上一凸起與器件的另一實(shí)施例的凹部嚙合的側(cè)視圖；

圖4是器件上的另一實(shí)施例的凸起與基體的傾斜壁凹部嚙合的側(cè)視圖；

圖5是器件的凸起與基體的另一實(shí)施例的凹部嚙合的側(cè)視圖；