[發明專利]高密CPO硅光引擎

在審

• 申請號: 202110930263.2
• 申請日: 2021-08-13
• 公開（公告）號: CN113534366A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 李量;甘飛;汪軍;梁巍;王志勇;陳奔;朱宇;王長江;丁曉亮;田桂霞;張擁健
• 申請（專利權）人: 亨通洛克利科技有限公司
• 主分類號: G02B6/42
• 分類號: G02B6/42
• 代理公司: 蘇州國誠專利代理有限公司 32293
• 代理人: 馬振華

本發明提供一種高密CPO硅光引擎，其包括：電路基板、光學芯片、電學芯片組件以及光學耦合組件；電路基板的頂面開設有第一凹槽，光學芯片設置于第一凹槽中，光學芯片與電路基板之間通過引線鍵合相連接；光學芯片頂面的一側區域開設有第二凹槽，電學芯片組件倒裝地設置于第二凹槽中，光學耦合組件設置于光學芯片頂面的另一側區域上。本發明提供一種基于3D立體封裝的高密CPO硅光引擎，通過將電路基板、光學芯片、電學芯片組件進行三維立體封裝，可使得CPO硅光引擎傳輸帶寬增加一倍。同時，將發射驅動電芯片和接收電芯片疊封為一個電芯片組件的封裝結構，解決2D封裝技術中電學芯片組件空間不足、光電芯片的連接方式導致高頻信號失真、低帶寬的問題。

技術領域

本發明涉及光通信硅基封裝技術領域，尤其涉及一種高密CPO硅光引擎。

背景技術

隨著人工智能、大數據、5G應用、超算等行業的發展，且數據中心、超算中心能耗要求越來越嚴苛的大環境下，光模塊必須向高集成化、低功耗、高密度、低成本方向發展。傳統光模塊受限于板卡面板空間已不能通過增加光模塊數量來提升帶寬，同時800G、1.6T等超高速帶寬高頻電信號損耗大要求光電轉換模組距離交換機芯片越近越好。

針對上述高集成化、低功耗、高密度、低成本方向的發展需求，在專利CN112859259A中闡述了一種常規的2D封裝結構CPO硅光引擎，其中光電芯片間采用引線鍵合方式連接。然而，引線鍵合會影響高頻信號傳輸，降低高頻傳輸帶寬。且每一個硅光引擎8通道，按照單通道25G帶寬，即每個硅光引擎有200G帶寬，那么1U交換機可以實現3.2T傳輸速率。但是，超算中心的數據傳輸爆發增長情況下，3.2T速率已經不能滿足其需求。因此，針對上述問題，有必要提出進一步地解決方案。

發明內容

本發明旨在提供一種高密CPO硅光引擎，以克服現有技術中存在的不足。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：

一種高密CPO硅光引擎，其包括：電路基板、光學芯片、電學芯片組件以及光學耦合組件；

所述電路基板的頂面開設有第一凹槽，所述光學芯片設置于所述第一凹槽中，并與所述電路基板形成一高度差，所述高度差適于所述光學芯片與電路基板之間通過引線鍵合相連接；

所述光學芯片頂面的一側區域開設有第二凹槽，所述電學芯片組件倒裝地設置于所述第二凹槽中，所述光學耦合組件設置于所述光學芯片頂面的另一側區域上。

作為本發明高密CPO硅光引擎的改進，所述光學芯片為多個，多個光學芯片共同地設置于所述第一凹槽中或者設置于各自的第一凹槽中，任一所述光學芯片的第二凹槽中設置有所述電學芯片組件。

作為本發明高密CPO硅光引擎的改進，所述電路基板的底面還設置有陣列彈片。

作為本發明高密CPO硅光引擎的改進，所述第二凹槽中還設置有若干第一凸起電極，所述若干第一凸起電極與所述電學芯片組件上的電極陣列對應設置。

作為本發明高密CPO硅光引擎的改進，所述電學芯片組件與光學芯片之間還填充有絕緣導熱膠。

作為本發明高密CPO硅光引擎的改進，所述電學芯片組件包括自下而上依次設置的：基板層、驅動芯片、隔離絕緣層、TIA芯片以及密封層。

作為本發明高密CPO硅光引擎的改進，所述基板層為陶瓷基板，其上開設有以陣列形式排布的通孔，所述通孔以及陶瓷基板的下表面設置有鍍金層，且所述陶瓷基板的上表面還設置有若干第二凸起電極，所述驅動芯片通過所述第二凸起電極倒裝焊接于所述陶瓷基板上。

作為本發明高密CPO硅光引擎的改進，所述隔離絕緣層設置于所述驅動芯片的上方，且其兩端具有向下凹陷設置，所述隔離絕緣層通過其兩端的凹陷結構與所述陶瓷基板上的分布于所述驅動芯片兩側的第二凸起電極相連接。