光子引线键合加工服务--干货满满--下一代微型耦合方案,从端面打印微透镜 (FaML) 到光子线键合 (PWB)

这边文章,小编想结合以前的工作经验,写一些自己的经验和分享,每次要自己写的时候都十分忐忑,毕竟不像直接翻译论文,有问题也是作者或者翻译软件的,问题,所以各位行业大佬如果觉得写的不对,敬请指出,小编能力有限。耐心读完的人总是可以获得更多信息(这是vanguard的文章 ,需要原文件,一共2个小ppt,实际应用数据很多,可以找小编要 ,ppt翻译起来太别扭了

光子引线键合是混合封装的一种,他实际解决的问题,还是光通信一直存在的一个话题 ,如何把光从激光器芯片最终耦合到光纤的问题,因为光纤传输介质是光纤,无论怎么样光都要耦合到光纤内 。

光器件从2.5g 到现在的 1.6t光模块,主要的封装还是传统方案,但是现在的趋势,是向硅光模块进展,

传统方案:主要依赖空间光学方案,采用透镜做光的聚焦准直,采用棱镜或者二向色镜做光的转向,最终采用一个聚焦透镜,或者透镜光纤耦合到光纤内

光波导芯片的耦合:光波导和激光器芯片,光波导和 光纤,激光器和光纤的耦合,这三类的耦合是在硅光、铌酸锂/氮化硅波导模块中常见的耦合需求,但是现在遇到的问题

 1.波导之间的间距越来越小 

2.波导的模场越来越小,这样会导致的结果就是对准精度要求会越来越高,pitch越来越小,常规方案无法满足耦合需求,精度没那么高的可以采用光纤阵列来解决,或者复杂的空间光路系统,

精度要求特别高的则需要通过两种方案来解决

a.intel的glass brige(可以解决波导之间和波导和光纤之间的耦合)

b.光子引线键合(可以解决光纤/光波导芯片/激光器芯片/探测器的耦合)

但是大家对光子引线键合的损耗等 还存在一定的疑问,还有可靠性等等 ,本文小编就分享一篇vanguard的文章来给大家show一些数据 

划重点

目前国内光子集成线路PIC行业,众多高效,单位,企业均有涉及,从业高级人才数量不断增多,PIC行业发展也十分快,工艺设备不断革新,新技术层出不穷。

光子引线键合技术在pic行业应用不断增多,国外vanguard率先出售商业化的光子引线键合量产设备SONATA1000,但是该设备单价较高,目前国内保有量不足,但是新的技术对于国内很多老师,企业的需求的解决,新产品开发具有大的帮助。

因此小编为大家提供基于光子引线键合技术的光纤/光波导/激光器/探测器之间的耦合加工,采用vanguard SONATA1000设备,为您提供加工服务,这项加工可以为您的实验的耦合封装提供极大的便利,无需费时费力去定制耦合光学元件,也无需设计多次光学设计,只需要管控光子引线键合的光学设计和加工即可,

您只需要提供光纤/光波导/激光器/探测器的光学参数,比如波长,模斑,光纤和波导类型,由我们来提供封光学设计方案,引线键合加工,当然除了光子引线键合加工 ,Vanguard的设备也很擅长在光纤端面,或者波导芯片的出光口,其他芯片的出光口进行加工。

在光纤端面和激光器/波导出光口加工透镜,进行光路整形

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光子引线键合加工 光纤/探测器/激光器/光波导之间耦合

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下一代微型耦合方案,从端面打印微透镜 (FaML) 到光子线键合 (PWB)

当今的封装和组装挑战,不同的模式场大小和异质材料平台

光子集成系统 70% 以上的成本来自封装过程

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工业应用的微光学元件

兼容组件

• 激光器(DFB 和其他)

• PIN 和 APD 二极管

• SMF、PMF 和 MMF 光纤阵列

• PIC:SOI、SiN、InP、LiNb 等标准构建块:

• 焦距可达厘米的透镜和模场直径为 2.0 µm 至 100 µm(@1/e²强度)

• 全内反射镜

• 3D 打印模式尺寸转换器耦合,取决于激光器和芯片

• 激光器到芯片:0.6 至 2.5 dB

• 芯片到光纤:1.5 至 2.5 dB1 dB 惩罚下的对准公差:

• ±1.5 µm(一个组件上的单透镜)至 ±15µm(光束扩展器)测试的操作范围

• 530 nm 至 2000 nm可重复性

• 低于 σ = 0.2 dB 耦合变化

• 低于 10% 模式场和焦距长度变化/偏差精度

• 低于 σ = 50 nm 检测精度

• 低于 ±100 nm 形状精度

• 小于 10 nm RMS 粗糙度可靠性测试

• > 4000 h 85°C/85% 相对湿度

• > 250 次循环 -40°C 至 85°C

回流焊接,3 次循环,270°C

• 芯片粘合,310°C冲击测试

• 加速度高达 1500 g

• 振动,20g,所有轴高功率操作

• >1 W @ 1550 nm

低温操作

• > 10 次循环 4K 至室温

经过行业验证的可靠性和机械冲击测试

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用例——3D打印镜片

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利用 3D 光刻实现光子集成的途径

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光子引线键合:优势

低损耗连接到任意模式场

自动化、可重复和快速过程

各种条件下的可靠连接

高互连密度(紧凑型模块)混合多芯片集成的高度设计灵活性

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与材料平台/流片厂的兼容性

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可靠性 - 湿热和温度循环中的插入损耗

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关于我们:

OMeda成立于2021年,由3名在微纳加工行业拥有超过7年经验的工艺,项目人员创立。目前拥有员工15人,在微纳加工(涂层、光刻、蚀刻、双光子印刷、键合)等领域拥有丰富的经验。 同时,我们支持4/6/8英寸晶圆的纳米加工。 部分设备和工艺支持12英寸晶圆工艺。针对MEMS传感器、柔性传感器、微流控、微纳光学等行业。 我们将凭借先进的设备、仪器和经验,为您带来可靠性、性能优良的产品和高效的服务

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