專利名稱：光學集成模塊的分離以及由此形成的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在晶片上分離模塊的技術(shù)，具體用于制造具有可控的電輸入/輸出的電光學模塊的晶片級別組件，以及由此形成的裝置。本發(fā)明還涉及提供機械支持凸緣用于集成具有其它結(jié)構(gòu)的光學模塊，例如電路板。
背景技術(shù)：
在晶片級別上集成具有光學元件的電氣設(shè)備中遇到的一個障礙是如何管理電連接。如圖1所示，通常的晶片裝配與分離能夠生產(chǎn)優(yōu)秀的光學組件，但沒有合理的位置用于電連接。在圖1中，模塊包括安裝在輔助裝置20上的有源元件10與其上具有光學元件40的光學單元30?；ヂ?lián)線22在輔助裝置20上形成以提供電信號到有源元件10與/或從有源元件10得到電信號。有源元件10，例如垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)，能夠焊到晶片級別的輔助裝置20、光學元件和與其對準的任何分隔物，并與之集成。當單個模塊分離時，連接到有源元件10的電互聯(lián)線22不容易訪問。
當試圖將以晶片級別形成的光學元件與平面(planar)系統(tǒng)，例如印刷電路板，或使晶片級別構(gòu)造的堆疊結(jié)構(gòu)不連續(xù)的任何系統(tǒng)進行集成時，出現(xiàn)另一個問題。在此集成中，支持和對準都存在問題。
一個潛在的解決方案是以晶片級別裝配光學元件與分隔物，然后分離并焊到單個的輔助裝置。然而，此方法沒有完全利用晶片基本組件的優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明涉及方法與裝置，其將互聯(lián)提供到在電光學模塊中的電光學元件，所述電光學模塊以晶片級別形成，其克服上述缺點的至少之一。
本發(fā)明還涉及方法與裝置，其提供對準與支持用于具有克服上述缺點的至少之一的具有非堆疊系統(tǒng)的基于晶片的集成光學部件。
通過提供一種制造電光學模塊的方法，可實現(xiàn)上述與其它目的的至少之一，所述方法包括提供其上具有多個有源元件的有源元件晶片；將其上具有功能部件的功能部件晶片對準有源元件晶片；在有源元件晶片與功能部件晶片的至少之一上提供電焊盤；將功能部件晶片與有源元件晶片連接以形成集成的晶片；并且從集成的晶片中分離管芯，至少一個管芯包括至少一個有源元件與功能部件，所述分離包括通過集成的晶片沿著不同的垂直路徑分離，從而具有電焊盤的晶片的至少一部分在其它晶片上延伸。
通過提供一種集成的電光學模塊，可實現(xiàn)上述與其它目的的至少之一，所述集成的電光學模塊包括在第一基底上的有源元件；在第二基底上的功能部件；在第一基底與第二基底之一上的焊盤，第一基底與第二基底以垂直方向相互連接，其上具有焊盤的第一基底與第二基底的一部分比其它基底進一步在至少一個方向上延伸。
通過提供一種設(shè)備，可實現(xiàn)上述與其它目的的至少之一，所述設(shè)備包括其中有孔的平面裝置；在基底的表面上形成的光學元件，該表面上具有通過平面裝置的孔延伸的光學元件；安裝表面，與具有光學元件的基底進行集成，該安裝表面以至少一個方向在基底上延伸；以及連接機構(gòu)，其通過安裝表面將光學元件固定到平面裝置。
通過下文中詳細的描述，本發(fā)明的這些與其它目的將變得更加顯而易見。然而，應(yīng)當明白由于對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，從此詳細的描述中，在本發(fā)明精髓與范圍內(nèi)的各種改變與修改將變得明顯，因此僅通過示例提供詳細的描述與通常的例子，同時表示本發(fā)明的優(yōu)選


將參照附圖描述上述與其它目的、方面與優(yōu)點，其中圖1是以晶片級別形成并以傳統(tǒng)方式分離的電光學模塊的原理透視圖；圖2A是根據(jù)本發(fā)明，在分離以前的多個電光學模塊的系統(tǒng)側(cè)視圖；圖2B是根據(jù)本發(fā)明，在分離以后的圖2A的多個電光學模塊的系統(tǒng)側(cè)視圖；圖3A是根據(jù)本發(fā)明，在分離以前的多個電光學模塊的系統(tǒng)側(cè)視圖；圖3B是根據(jù)本發(fā)明，在分離以后的圖3A的多個電光學模塊的系統(tǒng)側(cè)視圖；圖4A是根據(jù)本發(fā)明，在分離以前的多個電光學模塊的系統(tǒng)側(cè)視圖；圖4B是根據(jù)本發(fā)明，在分離以后的圖4A的多個電光學模塊的系統(tǒng)側(cè)視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明，在分離以前的多個電光學模塊的系統(tǒng)側(cè)視圖；圖6A是根據(jù)本發(fā)明，在分離以前的多個電光學模塊的系統(tǒng)側(cè)視圖；圖6B是根據(jù)本發(fā)明，在分離以后的圖6A的多個電光學模塊的系統(tǒng)側(cè)視圖；圖7A是根據(jù)本發(fā)明，在分離以前的多個電光學模塊的系統(tǒng)側(cè)視圖；圖7B是根據(jù)本發(fā)明，在分離以后的圖7A的多個電光學模塊的系統(tǒng)側(cè)視圖；
圖8是根據(jù)本發(fā)明，具有柔性印刷電路板的圖2B中示出的電光學模塊的連接的俯視圖；以及圖9是根據(jù)本發(fā)明，具有電路板的光學部件的安裝的原理俯視圖。
具體實施例方式
在下列的描述中，為了說明與不受限制，以及提供本發(fā)明的徹底理解，闡述了特定的細節(jié)。然而，顯而易見對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，本發(fā)明可在其它的實施例中實現(xiàn)而脫離這些特定的細節(jié)。在其它例子中，省略眾所周知的設(shè)備與方法的詳細描述，從而不會混淆本發(fā)明的描述與不必要的細節(jié)。如此使用，術(shù)語“晶片”指的是在最后使用以前將要分離的多個元件形成其上的任何基底。
圖2A是多個集成的電光學模塊的晶片級別組件的分解的側(cè)視圖。如圖1所示，輔助晶片20具有其上采用互聯(lián)軌道22的電光學元件10。還提供具有對應(yīng)光學元件40形成其上的光學晶片30。分隔物晶片50分離光學晶片30與輔助晶片20。分隔物晶片中包括通道52，其中允許光通過光學元件40與有源元件10之間。如圖2A所示，當分隔物晶片50是硅時，這些通道52可通過蝕刻形成。
如圖2A所示，分隔物晶片50還包括凹口54，這也可通過蝕刻形成。如圖2B所示，這些凹口54在焊位置24上面提供，從而沿著線62，64分離，焊位置24將在分離的模塊中可訪問。這促進了對于電光學元件10所需的電連接。分離可包括沿著線62切割光學晶片30與分隔物晶片50，并且沿著線64切割通過全部三個晶片。寬刀片可選地用于切割線62，64之間的整個寬度通過光學晶片30與分隔物晶片50，然后只使用薄刀片切割輔助晶片20。可翻轉(zhuǎn)連接的裝置以有助于僅切割輔助晶片20。
圖3A與3B中示出了可選的配置，其中分隔物晶片中包括在焊位置24上面的孔56，而不是凹口54。分離線65，64保持相同，并且可在上述的任一過程中實現(xiàn)。然而，作為結(jié)果的裝置將沒有光學晶片30與分隔物晶片50均勻的邊緣。
圖4A與4B中示出了另一個配置。此處，不是在輔助晶片20上形成相同的有源元件10-焊位置24對，而是相鄰的裝置將互為鏡像。這使得大的凹口58能夠放置在兩個焊位置24，24′上面。沿著分離線76分離可以傳統(tǒng)的方式進行。沿著分離線70，72分離僅通過光學晶片30與分隔物晶片50，并且可以通過以下方式實現(xiàn)沿著任一條線切割或者采用厚的切割刀片覆蓋分離線70，72之間的開口的寬度。然后，優(yōu)選地使用薄刀片，輔助晶片20沿著分離線74分離。
圖5示出了另一種配置，需要更少的分離。此處，分隔物晶片也包括孔56。光學晶片30還包括孔36，此處蝕刻在光學晶片30中，隔離需要用于每個模塊不同的光學裝置。同樣如此處所示，輔助晶片20包括需要互聯(lián)的兩個電光學元件10，12。此處電光學元件相互不同，同時電光學元件12單片地與輔助晶片20集成。在光學晶片30上提供額外的光學元件42用于電光學元件12。此處僅需要沿著分離線80的輔助晶片20的分離以實現(xiàn)單獨的模塊。
圖6A-6B中示出了另一個可選的配置，此處，在光學晶片30上提供焊盤124。連接電光學元件10與焊盤124的互聯(lián)線122應(yīng)該全部在輔助晶片20與光學晶片30上。如圖6A與6B所示，在輔助晶片20與光學晶片30之間的焊通過電傳導材料，此處作為焊球90示出。在上述配置中使用的分隔物能夠可選地由金屬涂敷，其中在光學晶片30上需要提供從有源元件10到焊盤24的導線?，F(xiàn)在分離線92、94與96導致模塊的分離，其使得光學晶片30以至少一個方向在輔助晶片20上延伸，即，從而焊盤124可容易地訪問。
圖7A-7B中示出了另一個可選的配置，此處，在光學晶片30上提供焊盤124，而在輔助晶片20上提供另一個焊盤24。在此配置中，還提供分隔物晶片50。連接焊盤124與電光學元件10的互聯(lián)線122應(yīng)該在輔助晶片20、分隔物晶片50與光學晶片30上。如圖7A與7B所示，互聯(lián)線122跟隨分隔物晶片50在輔助晶片20與光學晶片30之間。金屬或其它電傳導材料可選地摹制在晶片上，并且互聯(lián)線122僅在輔助晶片20與光學晶片30上，同時電傳導材料在分隔物晶片50上提供其間的連接?，F(xiàn)在分離線93、95、97與99導致模塊的分離，其使得光學晶片30以至少一個方向在輔助晶片20上延伸，即，從而焊盤124可容易地訪問，并且輔助晶片20以至少一個方向在光學晶片30上延伸，即，從而焊盤24可容易地訪問。
如圖8所示，柔性印刷電路板(PCB)100可直接連接到由任何上述配置形成的模塊。如圖8的模塊110中所示，鑒于上述配置示出了模塊的剖面，應(yīng)當明白任何電光學元件焊位置對可以是其陣列。由于上述說明的分離，由其上具有焊位置24的晶片的延伸形成的階梯26容易地提供電連接到另一個設(shè)備，此處為PCB100。模塊110還可分離以在其上具有焊盤24的晶片中提供階梯28，此處如輔助晶片20所示，在其它晶片的任一側(cè)面上，此處如光學晶片30所示，以促進機械拉力減緩用于PCB的柔性導線。階梯28可圍繞整個周長延伸。
即使在階梯28上沒有提供電連接，當將具有未堆疊成為剩余的晶片組件的系統(tǒng)與以晶片級別形成的光學部件進行集成時，這些階梯28也可用于提供支持與/或?qū)侍匦?。例如，如圖9所示，光學部件130可包括階梯128以提供機械支持與/或?qū)孰娐钒澹渲泄鈱W輔助部件130安裝在電路板120中，該電路板120中具有孔125以用于容納光學輔助部件130。階梯128可圍繞光學部件130的整個周長延伸。光學部件130與階梯128可在晶片級別上形成。階梯128可包括對準特性，用于方便電路板120與光學輔助部件130的對準。階梯128可提供機械安裝表面，用于將光學輔助部件130安裝到電路板120。用于連接的階梯128的使用還防止焊材料進入光學平面。
顯而易見本發(fā)明可以多種方式改變，比如不同焊材料的使用、以一個或多個方向延伸以及不同的分隔物配置或沒有分隔物的配置。這些改變不能被認為脫離本發(fā)明的范圍。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，所有這些修改是明顯的并包括在隨附的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種制造電光模塊的方法，包括提供其上具有多個有源元件的有源元件晶片；將其上具有功能部件的功能部件晶片對準有源元件晶片；在有源元件晶片與功能部件晶片的至少之一上提供電焊盤；將功能部件晶片與有源元件晶片進行連接以形成集成的晶片；以及從集成的晶片中分離出管芯，至少一個管芯包括至少一個有源元件與一功能部件，所述分離包括通過集成的晶片沿著不同的垂直路徑分離，從而具有電焊盤的至少一部分晶片在其它晶片之上延伸。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述功能部件為光學元件。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述功能部件為孔。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述功能部件為凹口。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述分離包括切割。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述切割包括從集成的晶片的兩側(cè)切割。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將一第二功能部件對準有源元件晶片與功能部件晶片。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括將第二功能部件晶片配置為分隔物晶片，并將功能部件晶片配置為其上具有光學元件的光學晶片；以及將分隔物晶片放置在功能部件晶片與有源元件晶片之間。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在有源元件與電焊盤之間提供互聯(lián)線。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中電焊盤在有源元件晶片上。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中焊盤在功能部件晶片上。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括在功能部件晶片與有源元件晶片之間提供電傳導材料。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述提供包括使用焊球用于所述連接。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述提供包括在功能部件晶片與有源元件晶片之間的元件上提供電傳導材料。
15.一種集成的電光學模塊，包括在第一基底上的有源元件；在第二基底上的功能部件；在第一基底與第二基底之一上的焊盤，第一基底與第二基底以垂直方向相互連接，其上具有焊盤的第一基底與第二基底的一部分比其它基底進一步在至少一個方向上延伸。
16.如權(quán)利要求15所述的集成的電光學模塊，還包括第一基底與第二基底之間的分隔物。
17.如權(quán)利要求15所述的集成的電光學模塊，其中所述分隔物形成在一分隔物基底中。
18.如權(quán)利要求15所述的集成的電光學模塊，其中第一基底與第二基底通過分隔物基底連接。
19.如權(quán)利要求15所述的集成的電光學模塊，還包括在有源元件與電焊盤之間的互聯(lián)線。
20.如權(quán)利要求15所述的集成的電光學模塊，其中電焊盤在第一基底上。
21.如權(quán)利要求15所述的集成的電光學模塊，其中焊盤在第二基底上。
22.如權(quán)利要求21所述的集成的電光學模塊，還包括在第一基底與第二基底之間的電傳導材料。
23.如權(quán)利要求22所述的集成的電光學模塊，其中電傳導材料包括多個焊球。
24.如權(quán)利要求22所述的集成的電光學模塊，其中電傳導材料在第一基底與第二基底之間的一元件上。
25.如權(quán)利要求15所述的集成的電光學模塊，其中所述功能部件為光學元件。
26.如權(quán)利要求15所述的集成的電光學模塊，其中所述功能部件為孔。
27.如權(quán)利要求15所述的集成的電光學模塊，其中所述功能部件為凹口。
28.如權(quán)利要求15所述的集成的電光學模塊，其中所述分離包括切割。
29.一種設(shè)備，包括其中有孔的平面裝置；在基底的表面上形成的光學元件，該表面上具有通過平面裝置的孔延伸的光學元件；安裝表面，與具有光學元件的基底進行集成，該安裝表面以至少一個方向在基底上延伸；以及連接機構(gòu)，其通過安裝表面將光學元件固定到平面裝置。
全文摘要
一種其上具有光學元件的裝置，具有以至少一個方向在具有光學元件的區(qū)域上延伸的一部分裝置。該裝置可包括有源光學元件，具有不同尺寸的基底，形成使得有源光學元件能夠電互聯(lián)訪問的裝置。不同的切割技術(shù)可用于實現(xiàn)不均勻的裝置。
文檔編號H01L21/301GK1666391SQ02805993
公開日2005年9月7日 申請日期2002年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月6日
發(fā)明者艾倫·D·卡特曼, 韓洪濤, 杰伊·馬修斯, 約翰·巴尼特·哈蒙德 申請人:數(shù)字光學公司