光引擎结构、通信设备以及数据中心系统的制作方法

本申请实施例涉及光电封装，特别是涉及光引擎结构、通信设备以及数据中心系统。

背景技术：

1、随着数据中心、高性能计算和人工智能应用的快速发展，对高速光互连技术的需求日益增长。传统的光引擎结构通常采用正装结构的vcsel芯片，并通过引线键合方式与驱动电路连接。

2、然而在这种连接方式下由于信号完整性、散热效率、封装体积、耦合效率等多方面因素，其在多通道阵列设计中难以同时兼顾正常的电气连接及紧凑的芯片排列密度，使其难以适用于大规模的高速光传输阵列。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供了一种光引擎结构、通信设备以及数据中心系统，旨在解决现有技术中上述技术问题。

2、第一方面，本申请提供一种光引擎结构，包括：

3、驱动芯片，所述驱动芯片包括驱动电路和焊接电极，所述驱动芯片用于通过金线键合的方式与基板或pcb板连接；

4、倒装vcsel阵列，所述倒装vcsel阵列倒装焊接于所述驱动芯片的焊接电极上，并与所述驱动电路电连接；

5、透镜阵列，设置于所述倒装vcsel阵列的出光路径上，用于对所述倒装vcsel阵列发出的光进行准直或聚焦。

6、在其中一个实施例中，所述光引擎结构还包括光纤阵列，所述光纤阵列的入光端与所述透镜阵列耦合，用于接收经所述透镜阵列处理后的光信号；

7、所述倒装vcsel阵列中的各vcsel单元与所述透镜阵列中的各透镜单元一一对应，且所述透镜阵列中的各透镜单元与所述光纤阵列中的各光纤单元一一对应。

8、在其中一个实施例中，所述倒装vcsel阵列中的vcsel单元采用倒装结构，所述vcsel单元的衬底位于出光侧，且所述衬底上设有出光窗口。

9、在其中一个实施例中，所述驱动芯片还包括控制电路，所述控制电路用于独立控制所述倒装vcsel阵列中各vcsel单元的驱动电流。

10、在其中一个实施例中，所述透镜阵列通过光学支架固定于所述驱动芯片上方，所述光学支架与所述驱动芯片之间形成有容纳所述倒装vcsel阵列的腔体。

11、在其中一个实施例中，所述光纤阵列的入光端面与所述透镜阵列的出光面之间通过光学耦合胶或机械对准结构实现精确对准。

12、在其中一个实施例中，所述光纤阵列中的各光纤单元呈线性阵列排布或二维阵列排布。

13、在其中一个实施例中，所述透镜阵列中的各透镜单元为凸透镜、微透镜或集成光学透镜。

14、在其中一个实施例中，还包括散热基板，所述驱动芯片安装于所述散热基板上，所述散热基板上设有与所述驱动芯片电连接的引脚或焊盘。

15、在其中一个实施例中，所述散热基板为陶瓷基板、金属基板或硅基板。

16、第二方面，本申请还提供一种通信设备，主机，设有主板；以及

17、如上述任一实施例所述的光引擎结构，所述光引擎结构连接于所述主板。

18、在一种可能实现的方式中，所述光引擎结构可拆卸连接于所述主板。

19、第三方面，本申请还提供了一种数据中心系统，包括：

20、机柜；以及，

21、如上述任意一项所述的通信设备，所述通信设备设于所述机柜。

22、本发明至少具有如下有益效果：

23、本发明提供的光引擎结构，通过倒装焊接实现vcsel阵列与驱动芯片的直接电连接，消除了传统引线键合引入的寄生电感，使高频调制信号能够更准确地传输至vcsel单元，支持更高的数据传输速率；在倒装结构中，vcsel芯片的发光区域靠近驱动芯片的散热基板，热量可通过焊接凸点直接传导至驱动芯片和散热基板，热阻大幅降低，提升了器件的可靠性和工作稳定性；进一步的，倒装焊接省去了引线键合所需的布线空间，使得多通道vcsel阵列能够在更小的面积内实现高密度集成，有利于光模块的小型化设计；在此基础上，通过外置透镜阵列对vcsel出射光进行准直或聚焦，并与光纤阵列精确耦合，显著提高了光耦合效率，降低了光信号传输损耗。综上，本发明提供的光引擎结构，通过将倒装vcsel阵列倒装焊接于所述驱动芯片的焊接电极上，使其与所述驱动电路电连接，并将透镜阵列设置于倒装vcsel阵列的出光路径上，在基础上将驱动芯片通过金线键合的方式与基板或pcb板连接，以实现高频信号传输性能及结构稳定性，这种相互配合的光引擎架构可以实现模块化高集成度、高带宽、低寄生电容且高效热管理，适用于大规模的高速光传输阵列。

1.一种光引擎结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光引擎结构，其特征在于，所述光引擎结构还包括光纤阵列，所述光纤阵列的入光端与所述透镜阵列耦合，用于接收经所述透镜阵列处理后的光信号；

3.根据权利要求1所述的光引擎结构，其特征在于，所述倒装vcsel阵列中的vcsel单元采用倒装结构，所述vcsel单元的衬底位于出光侧，且所述衬底上设有出光窗口。

4.根据权利要求3所述的光引擎结构，其特征在于，所述驱动芯片还包括控制电路，所述控制电路用于独立控制所述倒装vcsel阵列中各vcsel单元的驱动电流。

5.根据权利要求1所述的光引擎结构，其特征在于，所述透镜阵列通过光学支架固定于所述驱动芯片上方，所述光学支架与所述驱动芯片之间形成有容纳所述倒装vcsel阵列的腔体。

6.根据权利要求2所述的光引擎结构，其特征在于，所述光纤阵列的入光端面与所述透镜阵列的出光面之间通过光学耦合胶或机械对准结构实现精确对准。

7.根据权利要求2所述的光引擎结构，其特征在于，所述光纤阵列中的各光纤单元呈线性阵列排布或二维阵列排布。

8.根据权利要求1所述的光引擎结构，其特征在于，所述透镜阵列中的各透镜单元为凸透镜、微透镜或集成光学透镜。

9.根据权利要求1所述的光引擎结构，其特征在于，还包括散热基板，所述驱动芯片安装于所述散热基板上，所述散热基板上设有与所述驱动芯片电连接的引脚或焊盘。

10.一种通信设备，其特征在于，包括：

11.根据权利要求10所述的通信设备，其特征在于，所述光引擎结构可拆卸连接于所述主板。

12.一种数据中心系统，其特征在于，包括：