專(zhuān)利名稱(chēng)：用于高速信號(hào)傳導(dǎo)的光/電互聯(lián)裝置和組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及印刷電路板上的微電子管芯組件和互聯(lián)裝置，更具體地講，涉及用于在印刷電路板上進(jìn)行高速信號(hào)傳導(dǎo)的光學(xué)互聯(lián)裝置和組件。
背景技術(shù)：
大部分電子裝置包括一個(gè)印刷電路板，該印刷電路板具有與所述印刷電路板連接的電子組件。所述電子組件包括一個(gè)或多個(gè)微電子管芯或其他電路。將所述組件插入或以其他電連接方式連接在插座上。所述插座與所述印刷電路板形成電連接，并且將所述組件中的微電子管芯或電子電路與在印刷電路板上的或包埋在該電路板中的布線軌跡連接。所述布線軌跡提供了所述組件上的微電子管芯或電路之間的互聯(lián)裝置。
目前，電子裝置以越來(lái)越快的速度運(yùn)行。隨著所述裝置中的器件的頻率/運(yùn)行速度的加快，現(xiàn)有印刷電路板(通常由銅金屬組成)上的布線軌跡具有較高的導(dǎo)電損失。這種損失導(dǎo)致了在較高頻率下的減弱的或扭曲的信號(hào)。另外，在較高的頻率下，所述介電損失變得更為嚴(yán)重。
增加布線軌跡的寬度是一種現(xiàn)有的解決高的導(dǎo)電損失問(wèn)題的方案。不過(guò)，增加布線軌跡的寬度，降低了所述印刷電路板上的信號(hào)通過(guò)能力(因?yàn)椴季€軌跡越寬，所占據(jù)的線路板空間越大)。另外，較寬的布線軌跡還會(huì)導(dǎo)致較高的介電損失。增加介電厚度或用新的材料更換所述介電材料，是解決高的介電損失的一種現(xiàn)行方法。不過(guò)，增加介電厚度，導(dǎo)致了較高的成本。另外，開(kāi)發(fā)新材料以便取代現(xiàn)有的介電材料通常是成本高昂的。
因此，存在對(duì)用于高速信號(hào)傳導(dǎo)的具有互聯(lián)裝置和組件的印刷電路板的需要。


下面將通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施方案的非限定性例子的形式，結(jié)合所提供的多個(gè)附圖對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)地說(shuō)明，其中，在若干個(gè)附圖中，類(lèi)似的編號(hào)表示類(lèi)似的部件，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種典型實(shí)施方案的光電印刷電路板的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一種典型實(shí)施方案的光電印刷電路板上的光電組件的側(cè)視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的第二種實(shí)施方案的光電印刷電路板上的光電組件的側(cè)視圖；圖4是具有與本發(fā)明的一種典型實(shí)施方案的光電組件兼容的C4緩存裝置的微電子管芯的仰視圖；和圖5是具有與本發(fā)明的第二種實(shí)施方案的光電組件兼容的C4緩存裝置的微電子管芯的仰視圖；具體實(shí)施方式
本文所示出的細(xì)節(jié)是舉例性質(zhì)的，并且是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行說(shuō)明性討論。結(jié)合附圖進(jìn)行的說(shuō)明使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明在實(shí)踐中如何實(shí)現(xiàn)。
另外，所述排列還可以以方框圖形式示出，以避免混淆本發(fā)明，并且，還鑒于與實(shí)施所述方框圖排列相關(guān)的細(xì)節(jié)，高度取決于實(shí)施本發(fā)明的平臺(tái)，即細(xì)節(jié)應(yīng)當(dāng)屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識(shí)范圍。盡管為了說(shuō)明本發(fā)明的典型實(shí)施方案而提供了具體細(xì)節(jié)(例如，電路，流程圖)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明可以在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。最后，應(yīng)當(dāng)理解的是，可以將硬件電路和軟件指令的任意組合用于實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施方案，即本發(fā)明不局限于硬件電路和軟件說(shuō)明的任何特定組合。
盡管本發(fā)明的典型實(shí)施方案可以利用典型主裝置環(huán)境中的典型系統(tǒng)方框圖進(jìn)行說(shuō)明，本發(fā)明的實(shí)施并不局限于此，即本發(fā)明可能能夠用其他類(lèi)型的系統(tǒng)，并且在其他類(lèi)型的環(huán)境中實(shí)施。
在本說(shuō)明書(shū)中所提到的“一種實(shí)施方案”或“實(shí)施方案”表示結(jié)合所述實(shí)施方案說(shuō)明的具體特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)或特征被包含在本發(fā)明的至少一種實(shí)施方案中。在本發(fā)明的各部分所出現(xiàn)的短語(yǔ)“在一種實(shí)施方案中”并不一定表示相同的實(shí)施方案。
本發(fā)明涉及用于在印刷電路板(PCB)上進(jìn)行高速信號(hào)傳導(dǎo)的光學(xué)互聯(lián)裝置和組件。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)光纖將需要高速信號(hào)傳導(dǎo)的電子器件相互連接在印刷電路板上。將所述電子器件封裝在組件中，并且由它支持通過(guò)光學(xué)纖維進(jìn)行的信號(hào)傳輸。本發(fā)明的印刷電路板上的光學(xué)互聯(lián)裝置提供了從一個(gè)電子器件(即微電子管芯)到另一個(gè)電子器件的無(wú)損失信號(hào)傳導(dǎo)途徑。
圖1表示根據(jù)本發(fā)明一種典型實(shí)施方案的光電印刷電路板的示意圖。
光電印刷電路板10包括第一微電子管芯16，和第二微電子管芯18，它們分別被封裝在第一組件12和第二組件14中。組件12和14與光電印刷電路板10連接，這兩個(gè)電子器件(微電子管芯16和18)是通過(guò)光纖20連接的，它提供了兩個(gè)微電子管芯之間的高速互聯(lián)。
分別位于組件12和14上的第一區(qū)域22和第二區(qū)域24表示存在電力和接地導(dǎo)體(例如插銷(xiāo))的部位。盡管每個(gè)組件示出了兩個(gè)部位，但一個(gè)組件可以在一側(cè)(即一個(gè)部位)，兩側(cè)，三個(gè)側(cè)面或該組件的所有側(cè)面上包括電力和接地接頭，并且這種方案仍然屬于本發(fā)明的構(gòu)思和范圍。位于微電子管芯16和微電子管芯18之間的光纖的數(shù)量，可以是一個(gè)或多個(gè)，這取決于這兩個(gè)器件之間所需要的高速信號(hào)的數(shù)量。盡管為了說(shuō)明起見(jiàn)在光電印刷電路板10上示出了兩個(gè)組件，但在光電PCB10上可以存在任意數(shù)量的組件，在它們之間使用了光纖互聯(lián)裝置，并且仍然屬于本發(fā)明的構(gòu)思和范圍。另外，光電印刷電路板10可以包括其他微電子管芯/組件，這些組件通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)金屬互聯(lián)裝置與其他微電子管芯/組件相互連接。所述微電子管芯可以使用金屬互聯(lián)裝置用于傳導(dǎo)不需要高速度的信號(hào)。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明的一種典型實(shí)施方案的光電印刷電路板上的光電組件的側(cè)視圖。光電組件12可以連接在光電印刷電路板(PCB)30上。組件12的電力和接地導(dǎo)體32也可以連接在印刷電路板30上。所述電力和接地導(dǎo)體，可以是被插入PCB30中的插銷(xiāo)或插條形式的(如在本典型實(shí)施方案中所示)，并且與包埋在PCB30的基礎(chǔ)材料21中的電力平面36或接地平面34形成電連接。組件12還可以表面安裝在PCB30上，在這種情況下，電力和接地導(dǎo)體32可以通過(guò)PCB30的通路與電力平面或接地平面34形成電連接。
將微電子管芯16封裝在組件12中，并且可以通過(guò)C4(受控制的收縮芯片接頭)緩存裝置38與組件12連接。在該典型實(shí)施方案中，將光纖20包埋在PCB30的基礎(chǔ)材料21中?？梢詫⑼该骰|(zhì)46包埋在PCB30的基礎(chǔ)材料21中，位于光纖20的頂部，位于組件12下面。光電組件12包括連接在組件12下表面上的一個(gè)光學(xué)接收器40和一個(gè)光學(xué)發(fā)射器42。光學(xué)接收器40和光學(xué)發(fā)射器42可以是通過(guò)組件12與微電子管芯16形成電連接的微電子管芯?？梢杂梅庋b聚合物48覆蓋光學(xué)接收器40和光學(xué)發(fā)射器42。PCB30中的透明基質(zhì)46和組件12底部的封裝聚合物48，都可以連接有一個(gè)或多個(gè)微型透鏡陣列44。微型透鏡陣列44有助于對(duì)在微電子管芯16之間傳輸?shù)墓饩€進(jìn)行聚焦，通過(guò)光學(xué)接收器40和光學(xué)發(fā)射器42到達(dá)包埋在PCB30中的光纖20。在這種典型實(shí)施方案中，光學(xué)接收器40是作為光探測(cè)陣列(PD陣列)形式示出的。另外，光學(xué)發(fā)射器42是作為垂直空腔表面發(fā)射激光器陣列(VCSEL陣列)形式示出的。不過(guò)，任何光學(xué)接收器和光學(xué)發(fā)射器都可以使用，并且仍然屬于本發(fā)明的構(gòu)思和范圍中。
封裝聚合物48能防止光學(xué)接收器和光學(xué)發(fā)射器微電子管芯受到污染(例如，受到粉塵污染)。透明基質(zhì)46有助于避免光線在微電子管芯16和光纖20之間傳遞時(shí)的損失。
圖3表示用在本發(fā)明第二種實(shí)施方案的光電印刷電路板上的光電組件的側(cè)視圖。該實(shí)施方案類(lèi)似于圖2所示實(shí)施方案，所不同的是，所述光學(xué)纖維現(xiàn)在位于印刷電路板40的表面上。透明基質(zhì)46仍然覆蓋并且保護(hù)著光纖20，并且還包括顯微透鏡陣列44，不過(guò)現(xiàn)在仍然存在于PCB40的表面上。該實(shí)施方案的優(yōu)點(diǎn)是，比圖2所示的實(shí)施方案更容易生產(chǎn)，不過(guò)，可能增加了某些危險(xiǎn)性，因?yàn)楝F(xiàn)在的光纖20位于PCB40的表面上。位于光電印刷電路板表面上的光纖還可以提供在生產(chǎn)之后更容易再利用的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槟承┗ヂ?lián)裝置需要更換。
圖4是具有與本發(fā)明的一種典型實(shí)施方案的光電組件兼容的C4緩存裝置的微電子管芯的仰視圖。所述微電子管芯具有用于電力和接地連接的兩個(gè)區(qū)域60。在該典型實(shí)施方案中，所述電力和接地導(dǎo)體62是插銷(xiāo)。所述電力和接地導(dǎo)體62優(yōu)選是以棋盤(pán)形式排列的，具有交替排列的電力和接地插銷(xiāo)，因此，提供了較低的感應(yīng)和阻抗。微電子管芯的中央部位64可以包括用于輸入/輸出(I/O)信號(hào)的C4緩存裝置。所述I/O信號(hào)是通過(guò)C4緩存裝置66傳輸?shù)?。因此，根?jù)本發(fā)明，電力和接地導(dǎo)體可以位于微電子管芯的外圍部分，而I/O信號(hào)導(dǎo)體位于所述微電子管芯的內(nèi)部。正如以前所指出的，這種優(yōu)選的設(shè)計(jì)具有較低感應(yīng)和阻抗的優(yōu)點(diǎn)。
圖5表示具有與本發(fā)明的第二種實(shí)施方案的光電組件兼容的C4緩存裝置的微電子管芯的仰視圖。該實(shí)施方案可用于高電流場(chǎng)合。在本實(shí)施方案中，電力和接地導(dǎo)體在體積上更大，并且可能包括可能攜帶比標(biāo)準(zhǔn)插銷(xiāo)導(dǎo)體更高的電流的墊。盡管在圖4和5中的示意圖示出了位于微電子管芯/組件兩側(cè)的電力和接地導(dǎo)體，所述電力和接地導(dǎo)體可存在于微電子管芯/組件的所有側(cè)面上，或存在于所有側(cè)面的任意子集上，并且仍然屬于本發(fā)明的構(gòu)思和范圍。另外，盡管示出了C4連接，所述微電子管芯可以通過(guò)任何類(lèi)型的連接(例如，表面安裝，扁平包裝等)與所述組件連接，并且仍然屬于本發(fā)明的構(gòu)思和范圍。
圖4和5表示C4形式實(shí)施方案的優(yōu)選微電子管芯。微電子管芯的電力和接地可能位于該微電子管芯內(nèi)部的插銷(xiāo)上，或分布在所述微電子管芯的所有插銷(xiāo)上。諸如上文所述的微電子管芯仍然可用于本發(fā)明的光電組件和光電印刷電路板。對(duì)于這種類(lèi)型的微電子管芯來(lái)說(shuō)，可以將光電組件設(shè)計(jì)成將電力和接地連接從該微電子管芯的內(nèi)部連接到所述組件的周邊部分，以及所述微電子管芯周邊部分上的任何I/O信號(hào)輸送到所述組件內(nèi)部。因此，來(lái)自所述微電子管芯的信號(hào)可以傳輸?shù)焦怆娪∷㈦娐钒寤驈墓怆娪∷㈦娐钒逯休敵觥?br> 因此，根據(jù)本發(fā)明，在印刷電路板上使用光學(xué)互聯(lián)裝置避免了高的導(dǎo)電和介電損失。這使得電子器件(例如微電子管芯)能夠以更快的速度運(yùn)行。另外，通過(guò)所述組件可以控制更高的電流容量，這是因?yàn)殡娏徒拥剡B接定位在所述組件周邊上。
應(yīng)當(dāng)指出的是，上面所提供的例子僅僅是出于說(shuō)明目的，并且沒(méi)有任何理由被理解成是對(duì)本發(fā)明的限定。盡管業(yè)已結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解的是，本文所使用的術(shù)語(yǔ)是用于說(shuō)明和解釋的目的，而不是限定性的目的。在不超出本發(fā)明各方面的范圍和構(gòu)思的前提下，可以在所附權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)進(jìn)行改變，正如本發(fā)明所申明的和所修正的。盡管業(yè)已結(jié)合具體的方法，材料和實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，本發(fā)明并非要局限于本文的具體說(shuō)明，相反，本發(fā)明延伸到諸如所附權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)的所有功能性等同結(jié)構(gòu)，方法和用途。
權(quán)利要求
1.一種光電印刷電路板(PCB)，包括一種基礎(chǔ)材料；包埋在所述基礎(chǔ)材料中的至少一根光纖；和包埋在所述基礎(chǔ)材料中的至少兩個(gè)透明基質(zhì)，其中，所述至少一根光纖提供了與所述PCB連接的至少兩個(gè)電子器件之間的高速互聯(lián)，所述至少兩個(gè)電子器件通過(guò)所述至少兩個(gè)透明基質(zhì)與所述至少一根光纖連接。
2.如權(quán)利要求1的PCB，還包括至少一個(gè)分別與至少兩個(gè)透明基質(zhì)連接的顯微透鏡陣列，至少一個(gè)顯微透鏡陣列中的每一個(gè)聚焦在至少兩個(gè)電子器件和至少一根光纖之間傳輸?shù)墓庑盘?hào)。
3.如權(quán)利要求1的PCB，還包括一個(gè)包埋在所述基質(zhì)材料中的接地平面。
4.如權(quán)利要求1的PCB，還包括一個(gè)包埋在所述基礎(chǔ)材料中的電力平面。
5.如權(quán)利要求1的PCB，其中，所述電子器件中的至少一個(gè)包括一個(gè)處理單元。
6.如權(quán)利要求1的PCB，其中，所述電子器件中的至少一個(gè)包括一個(gè)控制器。
7.如權(quán)利要求6的PCB，其中，所述控制器包括輸入/輸出控制器和存儲(chǔ)器控制器中的至少一個(gè)。
8.如權(quán)利要求1的PCB，其中，所述電子器件中的至少一個(gè)包括一個(gè)接頭。
9.一種光電印刷電路板(PCB)，它包括一種基礎(chǔ)材料；位于所述基礎(chǔ)材料表面上的至少一根光纖；和包埋在所述基礎(chǔ)材料中的至少兩個(gè)透明基質(zhì)，其中，所述至少一根光纖提供了與所述PCB連接的至少兩個(gè)電子器件之間的高速互聯(lián)，所述至少兩個(gè)電子器件通過(guò)所述至少兩個(gè)透明基質(zhì)與所述至少一根光纖連接。
10.如權(quán)利要求9的PCB，還包括至少一個(gè)分別與至少兩個(gè)透明基質(zhì)連接的顯微透鏡陣列，至少一個(gè)顯微透鏡陣列中的每一個(gè)透鏡聚焦在至少兩個(gè)電子器件和至少一根光纖之間傳輸?shù)墓庑盘?hào)。
11.如權(quán)利要求9的PCB，還包括包埋在所述基礎(chǔ)材料中的接地平面。
12.如權(quán)利要求9的PCB，還包括一個(gè)包埋在所述基礎(chǔ)材料中的電力平面。
13.如權(quán)利要求9的PCB，其中，所述電子器件中的至少一個(gè)包括一個(gè)處理單元。
14.如權(quán)利要求9的PCB，其中，所述電子器件中的至少一個(gè)包括一個(gè)控制器。
15.如權(quán)利要求14的PCB，其中，所述控制器包括輸入/輸出控制器和存儲(chǔ)器控制器中的至少一個(gè)。
16.如權(quán)利要求9的PCB，其中，所述電子器件中的至少一個(gè)包括一個(gè)接頭。
17.一種光電組件，它包括一種基礎(chǔ)材料，所述基礎(chǔ)材料具有一個(gè)上表面和一個(gè)下表面，所述上表面具有用于連接電子部件的連接點(diǎn)；與所述基礎(chǔ)材料的下表面連接的至少一個(gè)光學(xué)接收器；與所述基礎(chǔ)材料的下表面連接的至少一個(gè)光學(xué)發(fā)射器；一種封裝聚合物，所述封裝聚合物包埋在朝向所述下表面的基礎(chǔ)材料中，并且覆蓋所述至少一個(gè)光學(xué)接收器和至少一個(gè)光學(xué)發(fā)射器；與所述基礎(chǔ)材料的下表面連接的至少一個(gè)電力連接點(diǎn)；和與所述基礎(chǔ)材料的下表面連接的至少一個(gè)接地連接點(diǎn)。
18.如權(quán)利要求17的組件，其中，所述至少一個(gè)光學(xué)接收器包括一個(gè)光電探測(cè)器。
19.如權(quán)利要求17的組件，其中，所述至少一個(gè)光學(xué)發(fā)射器包括一個(gè)垂直空腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)。
20.如權(quán)利要求17的組件，其中，每個(gè)至少一個(gè)電力連接點(diǎn)的包括插銷(xiāo)，墊和桿中的一個(gè)。
21.如權(quán)利要求17的組件，其中，每個(gè)至少一個(gè)接地連接點(diǎn)包括插銷(xiāo)，墊和桿中的一個(gè)。
22.如權(quán)利要求17的組件，還包括與所述封裝聚合物連接的至少兩個(gè)顯微透鏡陣列，所述至少兩個(gè)顯微透鏡陣列將由所述至少一個(gè)光學(xué)接收器接收的，并且由所述至少一個(gè)光學(xué)發(fā)射器發(fā)射的光學(xué)信號(hào)聚焦。
全文摘要
一種光電印刷電路板(PCB)和兼容的光電組件(12)。PCB(30)包括一種基礎(chǔ)材料(21)，將一根或多根光學(xué)纖維(20)包埋在所述基礎(chǔ)材料里面或表面上，并且將一種或多種透明基質(zhì)(46)包埋在所述基礎(chǔ)材料里面或上面，以便覆蓋所述光學(xué)纖維。所述光學(xué)纖維在與PCB連接的兩個(gè)或兩個(gè)以上電子器件(16)之間提供了高速互聯(lián)。所述電子器件通過(guò)所述透明基質(zhì)與所述光學(xué)纖維連接。所述光電組件包括一種基礎(chǔ)材料與所述基礎(chǔ)材料的底部連接的，一個(gè)光學(xué)接收器(40)和一個(gè)光學(xué)發(fā)射器(42)，一種覆蓋所述光學(xué)接收器和光學(xué)發(fā)射器的封裝聚合物(48)，和一個(gè)或多個(gè)與所述基礎(chǔ)材料底部連接的電力和接地接點(diǎn)(32)。
文檔編號(hào)G02B6/42GK1610852SQ02822404
公開(kāi)日2005年4月27日 申請(qǐng)日期2002年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月12日
發(fā)明者Y·-L·李 申請(qǐng)人:英特爾公司