光学集成模块的分离以及由此形成的装置

1.一种制造电光学模块的方法，包括：
提供其上具有多个电光学有源元件(10)的辅助晶片(20)；
提供具有通道(52)和凹口(54，56)的分隔物晶片(50)；
将其上具有光学元件(40)的光学晶片(30)对准辅助晶片(20)， 分隔物晶片的通道(52)位于光学元件(40)和相应的电光学有源元 件(10)之间；
在辅助晶片(20)和与相应凹口(54，56)对准的光学晶片(30) 的至少之一上提供电焊盘(24)；
将光学晶片(30)、分隔物晶片(50)与辅助晶片(20)进行连 接以形成集成的晶片，所述连接包围该电光学有源元件(10)；以及
从集成的晶片中分离出管芯，至少一个管芯包括至少一个电光学 有源元件(10)和光学元件(40)，所述分离包括通过集成的晶片沿 着垂直于集成晶片的表面的不同路径(62，64，70，72，76，80，92， 93，95，96)分离，从而具有电焊盘(24)的至少一部分晶片在其它 晶片之上延伸。
2.如权利要求1所述的方法，其中将光学晶片(30)对准辅助晶 片(20)包括对准光学元件(40)和相应的电光学有源元件(10)之 间的分隔物晶片(50)的通道(52)。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述分离包括切割。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述切割包括从集成的晶片的 两侧切割。
5.如权利要求1所述的方法，还包括将一功能部件晶片对准辅助 晶片与分隔物晶片。
6.如权利要求5所述的方法，还包括：该功能部件晶片包括其上 的光学元件，该功能部件晶片相邻于该光学晶片。
7.如权利要求1所述的方法，还包括在电光学有源元件(10)与 电焊盘(24)之间提供互联线(22)。
8.如权利要求1所述的方法，其中电焊盘(24)在辅助晶片(20) 上。
9.如权利要求1所述的方法，其中焊盘(24)在光学晶片(30) 上。
10.如权利要求9所述的方法，还包括在光学晶片(30)与辅助 晶片(20)之间提供电传导材料(90)。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述提供包括在光学晶片 (30)与辅助晶片(20)之间的分隔物晶片(50)上提供电传导材料。
12.一种集成的电光学模块，包括：
在第一基底(20)上的电光学有源元件(10)；
第二基底(30)上的光学元件(40)；
在第一基底和第二基底之间的分隔物(50)，第一基底(20)、 第二基底(30)和分隔物(50)包围电光学有源元件(10)；
电光学有源元件(10)和光学元件(40)之间的分隔物(50)中 的通道(52)；
在第一基底与第二基底之一上的焊盘，第一基底与第二基底以垂 直于第一和第二基底的表面的方向连接，其上具有焊盘的第一基底与 第二基底的那部分比另一个基底进一步在平行于该表面的至少一个方 向上延伸。
13.如权利要求12所述的集成的电光学模块，其中光学元件(40) 在通道(52)之上。
14.如权利要求12所述的集成的电光学模块，其中第一基底与第 二基底通过分隔物基底连接。
15.如权利要求12所述的集成的电光学模块，还包括在电光学有 源元件(10)与电焊盘(24)之间的互联线(22)。
16.如权利要求12所述的集成的电光学模块，其中电焊盘(24) 在第一基底上。
17.如权利要求12所述的集成的电光学模块，其中焊盘(24)在 第二基底上。
18.如权利要求17所述的集成的电光学模块，还包括在第一基底 与第二基底之间的电传导材料。
19.如权利要求18所述的集成的电光学模块，其中电传导材料在 第一基底与第二基底之间的元件上。
20.如权利要求12所述的集成的电光学模块，其中所述分离包括 切割。
21.如权利要求12所述的集成的电光学模块，其中，其上具有焊 盘的第一基底与第二基底的那部分比另一个基底进一步在至少两个方 向上延伸。

技术领域\n本发明涉及在晶片上分离模块的技术，具体用于制造具有可控的 电输入/输出的电光学模块的晶片级别组件，以及由此形成的装置。本 发明还涉及提供机械支持凸缘用于集成具有其它结构的光学模块，例 如电路板。\n背景技术\n在晶片级别上集成具有光学元件的电气设备中遇到的一个障碍是 如何管理电连接。如图1所示，通常的晶片装配与分离能够生产优秀 的光学组件，但没有合理的位置用于电连接。在图1中，模块包括安 装在辅助装置20上的有源元件10与其上具有光学元件40的光学单元 30。互联线22在辅助装置20上形成以提供电信号到有源元件10与/ 或从有源元件10得到电信号。有源元件10，例如垂直腔表面发射激光 器(VCSEL)，能够焊到晶片级别的辅助装置20、光学元件和与其对 准的任何分隔物，并与之集成。当单个模块分离时，连接到有源元件 10的电互联线22不容易访问。\n当试图将以晶片级别形成的光学元件与平面(planar)系统，例如 印刷电路板，或使晶片级别构造的堆叠结构不连续的任何系统进行集 成时，出现另一个问题。在此集成中，支持和对准都存在问题。\n一个潜在的解决方案是以晶片级别装配光学元件与分隔物，然后 分离并焊到单个的辅助装置。然而，此方法没有完全利用晶片基本组 件的优势。\n发明内容\n因此本发明涉及方法与装置，其将互联提供到在电光学模块中的 电光学元件，所述电光学模块以晶片级别形成，其克服上述缺点的至 少之一。\n本发明还涉及方法与装置，其提供对准与支持用于具有克服上述 缺点的至少之一的具有非堆叠系统的基于晶片的集成光学部件。\n通过提供一种制造电光学模块的方法，可实现上述与其它目的的 至少之一，所述方法包括：提供其上具有多个有源元件的有源元件晶 片；将其上具有功能部件的功能部件晶片对准有源元件晶片；在有源 元件晶片与功能部件晶片的至少之一上提供电焊盘；将功能部件晶片 与有源元件晶片连接以形成集成的晶片；并且从集成的晶片中分离管 芯，至少一个管芯包括至少一个有源元件与功能部件，所述分离包括 通过集成的晶片沿着不同的垂直路径分离，从而具有电焊盘的晶片的 至少一部分在其它晶片上延伸。\n通过提供一种集成的电光学模块，可实现上述与其它目的的至少 之一，所述集成的电光学模块包括：在第一基底上的有源元件；在第 二基底上的功能部件；在第一基底与第二基底之一上的焊盘，第一基 底与第二基底以垂直方向相互连接，其上具有焊盘的第一基底与第二 基底的一部分比其它基底进一步在至少一个方向上延伸。\n通过提供一种设备，可实现上述与其它目的的至少之一，所述设 备包括：其中有孔的平面装置；在基底的表面上形成的光学元件，该 表面上具有通过平面装置的孔延伸的光学元件；安装表面，与具有光 学元件的基底进行集成，该安装表面以至少一个方向在基底上延伸； 以及连接机构，其通过安装表面将光学元件固定到平面装置。\n根据本发明另一方面，提供一种制造电光学模块的方法，包括： 提供其上具有多个电光学有源元件10的辅助晶片20；提供具有通道 52和凹口54，56的分隔物晶片50；将其上具有光学元件40的光学晶 片30对准辅助晶片20，分隔物晶片的通道52位于光学元件40和相应 的电光学有源元件10之间；在辅助晶片20和与相应凹口54，56对准 的光学晶片30的至少之一上提供电焊盘24；将光学晶片30、分隔物 晶片50与辅助晶片20进行连接以形成集成的晶片，所述连接包围该 电光学有源元件10；以及从集成的晶片中分离出管芯，至少一个管芯 包括至少一个电光学有源元件10和光学元件40，所述分离包括通过集 成的晶片沿着垂直于集成晶片的表面的不同路径62，64，70，72，76， 80，92，93，95，96分离，从而具有电焊盘24的至少一部分晶片在其 它晶片之上延伸。\n通过下文中详细的描述，本发明的这些与其它目的将变得更加显 而易见。然而，应当明白：由于对本领域的普通技术人员，从此详细 的描述中，在本发明精髓与范围内的各种改变与修改将变得明显，因 此仅通过示例提供详细的描述与通常的例子，同时表示本发明的优选 实施例。\n附图说明\n将参照附图描述上述与其它目的、方面与优点，其中：\n图1是以晶片级别形成并以传统方式分离的电光学模块的原理透 视图；\n图2A是根据本发明，在分离以前的多个电光学模块的系统侧视 图；\n图2B是根据本发明，在分离以后的图2A的多个电光学模块的系 统侧视图；\n图3A是根据本发明，在分离以前的多个电光学模块的系统侧视 图；\n图3B是根据本发明，在分离以后的图3A的多个电光学模块的系 统侧视图；\n图4A是根据本发明，在分离以前的多个电光学模块的系统侧视 图；\n图4B是根据本发明，在分离以后的图4A的多个电光学模块的系 统侧视图；\n图5是根据本发明，在分离以前的多个电光学模块的系统侧视图；\n图6A是根据本发明，在分离以前的多个电光学模块的系统侧视 图；\n图6B是根据本发明，在分离以后的图6A的多个电光学模块的系 统侧视图；\n图7A是根据本发明，在分离以前的多个电光学模块的系统侧视 图；\n图7B是根据本发明，在分离以后的图7A的多个电光学模块的系 统侧视图；\n图8是根据本发明，具有柔性印刷电路板的图2B中示出的电光学 模块的连接的俯视图。\n具体实施方式\n在下列的描述中，为了说明与不受限制，以及提供本发明的彻底 理解，阐述了特定的细节。然而，显而易见：对于本领域的普通技术 人员，本发明可在其它的实施例中实现而脱离这些特定的细节。在其 它例子中，省略众所周知的设备与方法的详细描述，从而不会混淆本 发明的描述与不必要的细节。如此使用，术语“晶片”指的是在最后 使用以前将要分离的多个元件形成其上的任何基底。\n图2A是多个集成的电光学模块的晶片级别组件的分解的侧视图。 如图1所示，辅助晶片20具有其上采用互联轨道22的电光学元件10。 还提供具有对应光学元件40形成其上的光学晶片30。分隔物晶片50 分离光学晶片30与辅助晶片20。分隔物晶片中包括通道52，其中允 许光通过光学元件40与有源元件10之间。如图2A所示，当分隔物晶 片50是硅时，这些通道52可通过蚀刻形成。\n如图2A所示，分隔物晶片50还包括凹口54，这也可通过蚀刻形 成。如图2B所示，这些凹口54在焊位置24上面提供，从而沿着线62， 64分离，焊位置24将在分离的模块中可访问。这促进了对于电光学元 件10所需的电连接。分离可包括沿着线62切割光学晶片30与分隔物 晶片50，并且沿着线64切割通过全部三个晶片。宽刀片可选地用于切 割线62，64之间的整个宽度通过光学晶片30与分隔物晶片50，然后 只使用薄刀片切割辅助晶片20。可翻转连接的装置以有助于仅切割辅 助晶片20。\n图3A与3B中示出了可选的配置，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。分离线65，64保持相同，并且可 在上述的任一过程中实现。然而，作为结果的装置将没有光学晶片30 与分隔物晶片50均匀的边缘。\n图4A与4B中示出了另一个配置。此处，不是在辅助晶片20上 形成相同的有源元件10-焊位置24对，而是相邻的装置将互为镜像。 这使得大的凹口58能够放置在两个焊位置24，24′上面。沿着分离线 76分离可以传统的方式进行。沿着分离线70，72分离仅通过光学晶片 30与分隔物晶片50，并且可以通过以下方式实现：沿着任一条线切割 或者采用厚的切割刀片覆盖分离线70，72之间的开口的宽度。然后， 优选地使用薄刀片，辅助晶片20沿着分离线74分离。\n图5示出了另一种配置，需要更少的分离。此处，分隔物晶片也 包括孔56。光学晶片30还包括孔36，此处蚀刻在光学晶片30中，隔 离需要用于每个模块不同的光学装置。同样如此处所示，辅助晶片20 包括需要互联的两个电光学元件10，12。此处电光学元件相互不同， 同时电光学元件12单片地与辅助晶片20集成。在光学晶片30上提供 额外的光学元件42用于电光学元件12。此处仅需要沿着分离线80的 辅助晶片20的分离以实现单独的模块。\n图6A-6B中示出了另一个可选的配置，此处，在光学晶片30上提 供焊盘124。连接电光学元件10与焊盘124的互联线122应该全部在 辅助晶片20与光学晶片30上。如图6A与6B所示，在辅助晶片20 与光学晶片30之间的焊通过电传导材料，此处作为焊球90示出。在 上述配置中使用的分隔物能够可选地由金属涂敷，其中在光学晶片30 上需要提供从有源元件10到焊盘24的导线。现在分离线92、94与96 导致模块的分离，其使得光学晶片30以至少一个方向在辅助晶片20 上延伸，即，从而焊盘124可容易地访问。\n图7A-7B中示出了另一个可选的配置，此处，在光学晶片30上提 供焊盘124，而在辅助晶片20上提供另一个焊盘24。在此配置中，还 提供分隔物晶片50。连接焊盘124与电光学元件10的互联线122应该 在辅助晶片20、分隔物晶片50与光学晶片30上。如图7A与7B所示， 互联线122跟随分隔物晶片50在辅助晶片20与光学晶片30之间。金 属或其它电传导材料可选地摹制在晶片上，并且互联线122仅在辅助 晶片20与光学晶片30上，同时电传导材料在分隔物晶片50上提供其 间的连接。现在分离线93、95、97与99导致模块的分离，其使得光 学晶片30以至少一个方向在辅助晶片20上延伸，即，从而焊盘124 可容易地访问，并且辅助晶片20以至少一个方向在光学晶片30上延 伸，即，从而焊盘24可容易地访问。\n如图8所示，柔性印刷电路板(PCB)100可直接连接到由任何上 述配置形成的模块。如图8的模块110中所示，鉴于上述配置示出了 模块的剖面，应当明白：任何电光学元件焊位置对可以是其阵列。由 于上述说明的分离，由其上具有焊位置24的晶片的延伸形成的阶梯26 容易地提供电连接到另一个设备，此处为PCB100。模块110还可分离 以在其上具有焊盘24的晶片中提供阶梯28，此处如辅助晶片20所示， 在其它晶片的任一侧面上，此处如光学晶片30所示，以促进机械拉力 减缓用于PCB的柔性导线。阶梯28可围绕整个周长延伸。\n即使在阶梯28上没有提供电连接，当将具有未堆叠成为剩余的晶 片组件的系统与以晶片级别形成的光学部件进行集成时，这些阶梯28 也可用于提供支持与/或对准特性。例如，光学部件130可包括阶梯128 以提供机械支持与/或对准电路板，其中光学辅助部件130安装在电路 板120中，该电路板120中具有孔125以用于容纳光学辅助部件130。 阶梯128可围绕光学部件130的整个周长延伸。光学部件130与阶梯 128可在晶片级别上形成。阶梯128可包括对准特性，用于方便电路板 120与光学辅助部件130的对准。阶梯128可提供机械安装表面，用于 将光学辅助部件130安装到电路板120。用于连接的阶梯128的使用还 防止焊材料进入光学平面。\n显而易见：本发明可以多种方式改变，比如不同焊材料的使用、 以一个或多个方向延伸以及不同的分隔物配置或没有分隔物的配置。 这些改变不能被认为脱离本发明的范围。对于本领域的普通技术人员， 所有这些修改是明显的并包括在随附的权利要求范围内。