一种光芯片的封装结构及封装方法与流程

本技术实施例涉及微机电系统领域，尤其涉及一种光芯片的封装结构及封装方法。

背景技术：

1、微电机系统(micro electromechanical system，mems)是指尺寸在几毫米甚至更小的独立智能系统。其主要由传感器、执行器和微能源三大部分组成，内部结构一般在微米甚至纳米量级。mems涉及物理学、半导体、光学、等多种学科和工程技术，为智能系统、消费电子、可穿戴设备、智能家居、系统生物技术的合成生物学与微流控技术等领域开拓了广阔的用途。

2、光mems器件是光器件和mems器件结合的产物，包括微镜、激光器等。而光器件内部，往往需要自下而上的对多个组件依次进行装配，最后形成密封结构。其中，自下而上的封装方法会使得位置误差不断积累，最终导致后装配的组件与前装配的组件之间的装配误差失控，相对位置精度不符合要求。同时，如果后装配的组件的装配温度大于前装配的组件的装配温度，自下而上的封装方法将很容易导致前装配的组件的损毁。

3、因此，如何更高效的装配内部组件，得到精确度和可靠性更高的光mems器件的封装结构，成为亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种光芯片的封装结构及封装方法，通过在固定底板的通孔内固定光芯片以及电磁装配元件的方法，获得相对位置精度更高的光芯片封装结构。同时在不要求各内部组件的装配温度的情况下，也能保证各组件的安全性和可靠性，大大提高了光芯片的封装效率。

2、本技术实施例第一方面提供了一种光芯片封装结构，该光芯片封装结构包括：

3、固定基板、光芯片、悬浮支架、窗片、电磁装配元件以及底部盖板。其中，固定基板的中间有一个上下开窗的通孔，而通孔的内部有突出的用于固定元器件位置的支撑部。支撑部将与光芯片的功能面的边缘部分进行连接，使得光芯片功能面朝上固定在支撑部所在的位置。而光芯片的绑线面将与电磁装配元件的一个表面相连接。其中，电磁装配元件用于提供磁场，通过悬浮支架固定其位置。悬浮支架的一端与固定基板相连，另一端与电磁装配元件相连，悬浮支架可以调整电磁装配元件和光芯片之间的距离，达到高精度相对位置要求。光芯片和电磁装配元件都被安装在通孔内，然后窗片覆盖固定基板上端的窗口，底部盖板用于密封下端的窗口。

4、在上述光芯片封装结构中，由于固定基板的中央过孔，以形成固定基板双侧开窗的效果，这样在装配各组件时，就可以多侧装配，提高组件装配的灵活性，无需严格按照装配温度大小排序来进行装配。而使用悬浮支架来支撑电磁装配元件，可以灵活调节电磁装配元件的位置，这样相对位置误差就可以被矫正，大大提高封装结构的位置精度。同时窗片位于固定基板的上表面，可以采用自下向上的方式来装配，即使窗片的装配温度再高，也不会对其他的组件产生影响，从而避免其他组件的损害。因此，本技术实施例提供的方案提高了精确度、保证各组件的安全性和可靠性，大大提高了光芯片的封装效率。

5、在一个可选的实施方式中，用于对外提供电连接接口的电学连接器可以固定在固定基板的上表面或者下表面。然后光芯片的绑线面则通过导线与电学连接器电连接。这样可以保证外部电路通过电学连接器给光芯片供电，以维持光芯片的正常工作。

6、在一个可选的实施方式中，电学连接器与固定基板相连的方式有多种，一种是固定基板的上表面或下表面上有焊盘结构，然后电学连接器底板也有焊盘结构。这样，就可以通过焊接的方式，利用焊球结构将电学连接器和固定基板焊接起来。

7、在一个可选的实施方式中，利用焊接方式固定电学连接器和固定基板时，由于焊接温度较高，可能会影响其他元器件的安全性。那么就可以采用粘接的方式将电学连接器粘在固定基板的表面。然后利用引线与固定基板上的焊盘结构进行连接，通过焊盘结构实现电学连接器与光芯片的电连接。

8、在一个可选的实施方式中，悬浮支架和底部盖板之间存在有一层导热软垫。该导热软垫的弹性结构可以实现悬浮支架与底部盖板的紧密热接触，这样就可以提高封装结构的散热能力，从而提高光芯片的工作性能。

9、在一个可选的实施方式中，还可以在悬浮支架和底部盖板之间添加半导体制冷器tec，进一步提高封装结构的散热能力。其中，悬浮支架与tec之间通过一层导热软垫相连，而tec与底部盖板之间也存在一层导热软垫。利用导热软垫实现悬浮支架、tec和底部盖板之间的紧密热接触，在给电磁装配元件提供更好支撑的同时提高了封装结构的散热能力。

10、在一个可选的实施方式中，底部盖板的另一面还可以连接散热翅片，该散热翅片用于散热，利用散热翅片将光芯片工作时产生的热量快速传递至封装结构外面，以提高光芯片的工作性能。

11、在一个可选的实施方式中，底部盖板和散热翅片之间还包括有半导体制冷器tec。

12、本技术实施例第二方面提供了一种光芯片的封装方法，该方法包括：

13、首先先将窗片覆盖在底部盖板上表面的窗口上，利用焊接的方式将窗片与固定基板连接，密封上表面的窗口，其中，固定基板中间有过孔形成的通孔。

14、然后在通孔的内部，将光芯片的功能面与支撑部进行连接。其中，光芯片包括功能面和绑线面，功能面的第一部分与支撑部连接。光芯片的第二部分包括光芯片的功能结构，通孔内壁包括突出的支撑部。

15、接着在通孔的内部安装悬浮支架，该悬浮支架用于固定电磁装配元件。然后根据预设精度，确定电磁装配元件的安装位置，并利用悬浮支架固定电磁装配元件。

16、最后在固定基板的下表面安装底板盖板，底板盖板用于密封通孔的下端窗口。

17、在上述光芯片封装方法中，由于固定基板的中央过孔，以形成固定基板双侧开窗的效果，这样在装配各组件时，就可以多侧装配，提高组件装配的灵活性，无需严格按照装配温度大小排序来进行装配。而使用悬浮支架来支撑电磁装配元件，可以灵活调节电磁装配元件的位置，这样相对位置误差就可以被矫正，大大提高封装结构的位置精度。同时窗片位于固定基板的上表面，可以采用自下向上的方式来装配，即使窗片的装配温度再高，也不会对其他的组件产生影响，从而避免其他组件的损害。因此，本技术实施例提供的方案提高了精确度、保证各组件的安全性和可靠性，大大提高了光芯片的封装效率。

18、在一个可选的实施方式中，该方法还包括：

19、将电学连接器与固定基板的上/下表面进行连接，该电学连接器是用于对外提供电连接接口的元器件。

20、然后利用导线对光芯片的绑线面与电学连接器进行电连接。

21、在一个可选的实施方式中，将电学连接器与固定基板的上/下表面进行连接，包括：

22、将电学连接器的第三焊盘结构与固定基板的上/下表面的第一焊盘结构进行焊接，第三焊盘结构和第一焊盘结构之间包括焊球结构。

23、在一个可选的实施方式中，将电学连接器与所述固定基板的上/下表面进行连接，包括：将电学连接器粘接在固定基板的上/下表面。利用引线对电学连接器与第二焊盘结构进行连接，上/下表面包括第二焊盘结构。

24、在一个可选的实施方式中，底部盖板包括第一表面和第二表面，在固定基板的下表面安装底板盖板，包括：将底部盖板的第一表面与固定基板的下表面进行连接。然后将底部盖板的第二表面与散热翅片进行连接。

25、在一个可选的实施方式中，底部盖板和散热翅片之间包括有第二半导体制冷器tec。

26、在一个可选的实施方式中，悬浮支架与底板盖板之间包括有第一导热软垫。

27、在一个可选的实施方式中，第一导热软垫与底板盖板之间还包括有第一半导体制冷器tec和第二导热软垫。第一tec位于第一导热软垫和第二导热软垫之间。