一种基于光电芯片双面工艺的三维封装结构及封装方法与流程

技术特征：
1.一种基于光电芯片双面工艺的三维封装结构，其特征在于，所述三维封装结构包括两个及以上层叠设置的光电芯片，相邻的两个所述光电芯片之间彼此间隔；每个所述光电芯片均设置有用于电连接至相邻光电芯片的导电结构；用于连接封装基板的底层光电芯片上设置有至少一个耦合器，所述底层光电芯片以上的其他所述光电芯片上均设置有至少两个通过光波导连接的耦合器，相邻所述光电芯片上的所述耦合器上下对应设置；至少所述底层光电芯片以上的其他所述光电芯片的下表面均设置有微型透镜，所述微型透镜对应于上下两层光电芯片上的耦合器设置，并用于在位于相邻两层光电芯片上的所述耦合器之间做光束耦合。2.根据权利要求1所述的基于光电芯片双面工艺的三维封装结构，其特征在于，所述光电芯片包括层叠设置的第一光电芯片和第二光电芯片，且所述第一光电芯片作为所述底层光电芯片；所述第一光电芯片上设置有第一耦合器，所述第二光电芯片上设置有第二耦合器、第三耦合器及连接于所述第二耦合器与第三耦合器之间的光波导；所述微型透镜设置于所述第二光电芯片的下表面，所述第一耦合器与所述第二耦合器通过所述微型透镜进行光束耦合。3.根据权利要求2所述的基于光电芯片双面工艺的三维封装结构，其特征在于，所述光电芯片还包括间隔地层叠设置于所述第二光电芯片上侧的第三光电芯片，所述第三光电芯片上设置有与所述第三耦合器上下对应的第四耦合器，以及与所述第四耦合器通过光波导连接的第五耦合器；所述第三光电芯片的下表面也设置有所述微型透镜，用于耦合所述第三耦合器与所述第四耦合器的光束。4.根据权利要求1所述的基于光电芯片双面工艺的三维封装结构，其特征在于，所述导电结构包括：沿多个所述光电芯片层叠方向贯穿所述光电芯片的导电通孔，以及设置于所述导电通孔两端孔口处的焊盘，相邻两层光电芯片通过上层光电芯片的下侧焊盘与下层光电芯片的上侧焊盘实现电连接。5.根据权利要求1所述的基于光电芯片双面工艺的三维封装结构，其特征在于，顶层的所述光电芯片上相对远离所述微型透镜的耦合器设置为光栅、模斑转换器或光隔离器中的一者。6.一种基于光电芯片双面工艺的三维封装方法，其特征在于，所述三维封装方法包括如下步骤：s1 提供第一光电芯片及第二光电芯片；s2 在所述第二光电芯片的下表面制作微型透镜；s3 将所述微型透镜对正所述第一光电芯片上表面的第一耦合器，并在所述第一光电芯片和所述第二光电芯片之间制作电连接。7.根据权利要求6所述的基于光电芯片双面工艺的三维封装方法，其特征在于，步骤s2包括：s20在所述第二光电芯片的正面涂覆光刻胶，并对所述第二光电芯片的背面做抛光处
理；s21 在所述第二光电芯片的背面涂覆光刻胶；s22 以所述第二光电芯片正面的第二耦合器为参照，在所述第二光电芯片背面的光刻胶上制作图案；s23 对步骤s22中的所述图案进行回流和烘烤，形成透镜形状的胶块；s24 对所述第二光电芯片背面进行反应离子刻蚀，以使得所述胶块形成所述微型透镜，然后清除所述第二光电芯片正面的光刻胶。8.根据权利要求6所述的基于光电芯片双面工艺的三维封装方法，其特征在于，步骤s1包括：在所述第一光电芯片和所述第二光电芯片上分别制作第一导电通孔和第二导电通孔；步骤s2之后增加如下步骤：在所述第一导电通孔和所述第二导电通孔的上下孔口均制作焊盘，以使得步骤s3中所述第一光电芯片和所述第二光电芯片之间能够通过所述焊盘形成电连接。9.根据权利要求8所述的基于光电芯片双面工艺的三维封装方法，其特征在于，还包括如下步骤：在所述第一光电芯片和所述第二光电芯片上用于彼此连接的两个焊盘之一上制作金属凸点，并通过所述金属凸点在所述第一光电芯片和所述第二光电芯片之间形成电连接。10.根据权利要求6所述的基于光电芯片双面工艺的三维封装方法，其特征在于，在步骤s3之后，所述三维封装方法还包括如下步骤：s4将所述第一光电芯片通过引线键合或植球焊接的方式连接至外部封装基板。

技术总结
本发明涉及光电芯片封装技术领域，特别是一种基于光电芯片双面工艺的三维封装结构及封装方法，该三维封装结构中，光电芯片之间在通过导电结构实现电连接的同时，还能够通过微型透镜实现光学端口的纵向互联，这种封装结构不限制光电芯片的片数，形成的三维封装结构不仅结构紧凑，且相比于将两个或多个芯片分别封装集成，以及将两个或多个芯片平铺进行端面耦合，封装后的结构体积更加小巧。封装后的结构体积更加小巧。封装后的结构体积更加小巧。


技术研发人员：黄欣雨 李佳 王真真 储涛
受保护的技术使用者：之江实验室
技术研发日：2022.11.25
技术公布日：2022/12/30