利用预成形玻璃光导线制造芯片到芯片光学接口的引线接合方法与流程

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利用预成形玻璃光导线制造芯片到芯片光学接口的引线接合方法

背景技术：

1.光通信已经成为长距离高速数据传输的实际方法。光纤已经被证明在距离上具有低损耗，这对于高速电子数据传输是不可能的，同时光子数据信号不经受失真和电磁干扰。另外，光纤线缆比铜便宜。光子集成电路(pic)技术正在迅速发展以填充增长的光子市场。由于当前市场上用于互连分离的pic的接口解决方案不足，pic的大规模集成是在单个管芯上组合多个光子功能的一种途径。然而，这种方法可能需要不同材料的高度复杂的集成，以及在分离的管芯上比在单个单片芯片上更好地实施的集成电路架构。用于芯片到芯片接口连接的其他方法可以结合体积大且昂贵的光学器件，例如利用分立光学器件的基于透镜的光耦合，或者光纤到集成波导的直接对接耦合，这需要光纤与波导之间的精细对准。上述解决方案不适于pic封装的大批量制造。需要突破来促进实施集成方法的光子器件封装，并且可以采用标准半导体处理技术来实现这种器件的大批量制造。
附图说明
2.图1a示出了根据本公开内容的一些实施例的包括通过多条光导线(optical wires)互连的两个光子集成电路(pic)管芯的光电子多芯片封装的等距视图。
3.图1b示出了根据本公开内容的一些实施例的pic管芯的等距视图。
4.图1c示出了根据本公开内容的一些实施例的pic在x-z平面中的剖面图。
5.图1d示出了根据本公开内容的一些实施例的pic管芯在x-y平面中的平面图。
6.图1e示出了根据本公开内容的一些实施例的光电子多芯片封装的x-y平面中的平面图。
7.图1f示出了根据本公开内容的一些实施例的光电子多芯片封装的y-z平面中的截面图。
8.图2a示出了根据本公开内容的一些实施例的pic管芯的等距视图。
9.图2b示出了根据本公开内容的一些实施例的具有附接的光导线的pic管芯的x-z平面中的剖面图。
10.图2c示出了根据本公开内容的一些实施例的附接有光导线的pic管芯的x-y平面中的平面图。
11.图3a示出了根据本公开内容的一些实施例的包括渐逝(evanescent)耦合的pic管芯的光电子多芯片封装的y-z平面中的截面图。
12.图3b示出了根据本公开内容的一些实施例的pic管芯的x-z平面中的截面图。
13.图3c示出了根据本公开内容的一些实施例的pic管芯的x-y平面中的平面图。
14.图4示出了根据本公开内容的一些实施例的概述制造光电子多芯片封装的第一示例性方法的工艺流程图。
15.图5a-5f示出了根据本公开内容的一些实施例的完成光电子多芯片光学封装的示例性阶段的进展的y-z平面中的截面图。
16.图6示出了根据本公开内容的一些实施例的概述用于制造光电子多芯片封装的第二示例性工艺的流程图。
17.图7a-7f示出了根据本公开内容的一些实施例的完成光电子多芯片封装的示例性阶段的进展的y-z平面中的截面图。
18.图8a示出了根据本公开内容的一些实施例的用于在光电子多芯片封装的组装期间操纵连续玻璃光纤的示例性夹持工具的等距视图。
19.图8b示出了根据本公开内容的一些实施例的示例性光纤操纵工具的等距视图，该光纤操纵工具包括用于在光电子多芯片封装的组装期间操纵连续玻璃光纤的真空光纤卡盘和压机。
20.图8c示出了根据本公开内容的一些实施例的接合玻璃光纤的示例性光纤卡盘的x-z平面中的截面图。
21.图8d示出了根据本公开内容的一些实施例的接合玻璃光纤的示例性压机的x-z平面中的截面图。
22.图9示出了根据本公开内容的一些实施例的光电子多芯片封装的系统级视图。
23.图10示出了根据本公开内容的一些实施例的在包括光电子多芯片封装的实施方式中作为片上系统(soc)封装的一部分的计算设备的框图。
具体实施方式
24.本文公开了一种利用预成形玻璃光导线互连和引线接合方法在多芯片封装中的pic芯片之间进行光学互连的方法。下面描述了在分离芯片上的互连光子集成电路(pic)的示例性实施例。预成形和未包覆的光导线可以由牵拉(drawn)的石英玻璃和其他牵拉的玻璃纤维材料牵拉成细纤维来制造。可以利用引线接合技术将预成形的光导线附接到pic芯片并且将它们接口连接到光子部件，例如光纤、集成波导、光栅、透镜等。光导线可以自由地悬挂在互连的芯片之间，类似于传统微电子封装中的引线接合的金线。在一些实施例中，光导线被灌封在环氧树脂密封剂中。
25.在一些实施例中，一个或多个光刻定义的对准沟槽可以凹入pic芯片的表面中。对准沟槽可以从pic芯片的边缘延伸到光波导、光纤、透镜或其他光学孔的端子面。根据一些实施例，对准沟槽的截面的尺寸可以被设计成在封装组装期间安置光导线的附接段，以便与例如集成波导的光轴精确对准。作为示例，可以将光导线埋入对准沟槽中。这种被动对准可以避免光导线的更复杂和耗时的主动对准，并且可以实现快速封装组件。如下所述，对准沟槽的尺寸可以相对于光导线的直径来确定。
26.可以用粘合剂将光导线固定到对准沟槽。根据一些实施例，在将光导线放置到对准通道中之前，可以将光固化或热固化粘合剂(例如，环氧树脂)分配到对准通道上。在其他实施例中，光导线可以预先涂覆有部分固化的粘合剂。在一些实施例中，粘合剂可以包括折射率匹配的成分。折射率匹配粘合剂可以延伸到光导线的端子面与光学部件孔之间的间隙中。
27.制造光导线互连的方法可以包括与封装组件中采用的传统的电引线接合方法类似的技术和设备。作为示例，光导线可以是长的连续玻璃光纤，其通过喷嘴被缠绕(spooled)和供给到封装。机器人控制的操纵工具可以抓取光导线，并且将光导线的第一端
子部分放置在一个pic芯片上的对准通道内，并且相对于要耦合的光子部件(例如，波导)定位光导线的第一孔。在一些实施例中，采用按压工具来将光导线的端部部分安置(例如，通过埋头(countersink))到对准通道(例如，沟槽)中，以确保精确对准。如上所述，外部激光源可以光固化或热固化任何存在的粘合剂。替代地，聚合物涂层可以存在于光导线上，该聚合物涂层可以是热塑性的或光敏的，并且在将光导线安置在对准通道中时通过激光照射而可变形。光导线可以被解绕(unspooled)以在第二pic芯片上方拉伸光导线，从而桥接第一pic芯片与第二pic芯片之间的间隙。操纵工具可以经重新定位以在第二pic芯片上方抓取光导线。随后，可以将光导线劈开以形成第二端子孔。第二端子部分可以放入第二芯片的对准通道中，并且与第二光子部件(例如，光纤)的光轴对准，并且重复附接工艺。在分离的芯片上的第一光子部件和第二光子部件可以通过桥接pic芯片之间的距离的光导线光学地耦合。
28.在本公开内容中，应当理解，术语“上方”、“下”、“之上”、“下方”、“上部”、“下部”、“顶部”和“底部”具有通常的结构含义，指的是结构实施例内的相对垂直位置以及在相关联的附图内所看到的它们的直接环境。类似地，术语“左”、“右”、“侧”和“侧向”具有通常的结构含义，指的是在结构实施例内以及在相关联的附图内所看到的它们的直接环境内的相对水平位置。
29.术语“基本”或“基本上”在本公开内容内用来表示“大部分”、“主要地”或“主要地至全部”。例如，“基本上”可以定性地指示在可量化属性的10％内的测量，该测量的可能性可以在可量化属性的90％至100％的范围内。
30.标记为“截面”、“剖面”、“平面”和“等距”的视图对应于笛卡尔坐标系内的正交平面。因此，截面和剖面图在x-z平面中截取，平面图在x-y平面中截取，并且等距图在3维笛卡尔坐标系(x-y-z)中截取。在适当的情况下，附图标记有轴以指示图的取向。
31.图1a示出了根据本公开内容的一些实施例的包括通过多条光导线互连的两个pic管芯的光电子多芯片封装100的等距视图。
32.封装100包括附接到衬底103的pic管芯101和102。pic管芯101包括pic管芯101的表面105上的多个凹槽104(例如，v形凹槽)。凹槽104可以通过标准蚀刻技术形成，例如通过硅晶圆的氢氧化钾(koh)蚀刻，在表面105处暴露《111》面以形成多个v形凹槽。多条光纤106在每个凹槽104内延伸，其中凹槽104的倾斜壁可以通过沿光纤106的圆柱体提供至少两行触点来机械地稳定光纤106。
33.光纤106可以是单模或多模光纤，其包括围绕沿着光纤106的光轴在光纤106的中心延伸的芯108的包层107。包层107可以明显宽于芯108。例如，包层107可以是大约50至100微米厚，而芯108可以具有10至25微米的直径。光纤106的总直径可以在大约80到125微米厚的范围内。
34.在一些实施例中，光纤106可以紧靠凸缘109，凸缘109从pic管芯101的边缘110延伸距离d1到光纤106的端子孔111。对准沟槽112(见图1b)在凸缘109内凹入，从边缘110延伸到端子孔111。光导线113从pic管芯101的对准沟槽112在pic管芯101与pic管芯102之间延伸，光导线113的第一端子部分114安置在对准沟槽112中。光导线113可以终止于pic管芯102上，其中光导线113的第二端子部分115安置在pic管芯102上的对准沟槽116内，由此光导线113通过光导线的平均直径的一部分埋头在对准沟槽116内，该部分的范围在光导线的
平均直径的10％与100％之间。
35.pic管芯102包括沿着pic管芯102延伸的多个光波导117。光波导117可以如图1a所示平行地设置。在所示的实施例中，光波导117被光刻形成为脊。pic管芯102可以包括衬底材料，该衬底材料包括在绝缘层上方的半导体材料层(例如，硅)，该绝缘层包括但不限于氧化硅，例如二氧化硅(例如，硅石)。绝缘层在块状半导体衬底上方。在一些实施例中，pic管芯102的衬底材料包括在块状硅衬底(例如，绝缘体上硅，soi)上方形成的二氧化硅层上方的硅层。在一些实施例中，光波导117可以具有包裹在二氧化硅包层中的硅芯(图2a-2b中所示)。在其他实施例中，光波导117可以具有包括诸如但不限于氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或碳化硅的材料的芯。这种材料具有范围在1.5和3之间的折射率，并且可以用于形成集成波导(例如波导117)的芯。
36.作为示例，可以通过蚀刻soi晶圆的上硅层、暴露下面的掩埋绝缘层(例如，掩埋氧化物，box)来光刻形成光波导117的芯。虽然硅可以是波导芯材料的一种选择，但是也可以采用其他制造技术，例如去除硅层和在soi晶圆的氧化物层中光刻形成波导。在其他示例中，氮化硅或碳化硅层可以形成在硅和在其中光刻蚀刻的波导芯上方。包层材料可以包括氧化硅或环境气体，例如空气。
37.根据一些实施例，波导117还可以被形成为具有矩形截面的脊形波导。在一些实施例中，波导117也可以具有半圆形或圆形截面，这通常取决于用于以光刻方式形成波导117的蚀刻类型。如已经指出的，可以在较高折射率的芯上方沉积二氧化硅(sio2)层以形成固体包层。硅芯的折射率可以是3.6-4.0，而氧化物包层的折射率可以是1.5-2.0。在一些实施例中，包层材料是空气(折射率为1)，没有固体包层覆盖芯，使它们暴露。出于本公开内容的目的，这样的结构可以被称为“未包覆的”。
38.光波导117的横向和长度尺寸可以根据板pic管芯102上的其他光子部件的设计和布局而变化。例如，光波导117可以延伸到光隔离器(未示出)并且与之耦合。多个光波导117可以具有20-50微米的横向间距p2。这与光纤106的相邻光纤的芯之间的高达250微米的大得多的横向间距p1形成对比。在所示的实施例中，附加波导117保持未耦合到光导线113。这是为了说明光子部件的配置中的选项。例如，多个激光器可以是pic管芯102上的光子电路的一部分，但是四个激光器通过桥接管芯之间的距离d2的光导线113耦合到pic管芯101。
39.光波导117可以是单模或多模波导。大的截面尺寸(例如，50-200微米的宽度和高度)可以使得光的多个波导模式能够同时沿着光波导117传播。较小的截面(例如，10-25微米)可以容纳单模光传播。作为示例，由光波导117(以及光导线113和光纤106)承载的光在电磁频谱的红外(ir)或近红外(nir)部分中，覆盖主要在1200nm到1600nm范围内的波长。单模传播特别适合于长距离(例如＞1km)光通信，因为它能够实现非常小的信号恶化和较低的散。多模传播可以具有较低的成本和更容易的光耦合以及更大的数值孔径(例如，多模光纤用于小于1km的较短距离传输)。
40.在一些实施例中，通过生产具有精确直径的连续玻璃光纤的商用工艺获得预成形状态的光导线113。光导线113可以包括硅酸盐基玻璃，例如但不限于含硼和无硼的e玻璃(e玻璃＝“电玻璃”，一种高度电绝缘的合成物，包括具有小于1％氧化钠的铝硼硅酸钙或铝硅酸盐(无硼)玻璃)。在一些实施例中，可以使用其他类型的硅酸盐玻璃，例如ecr玻璃(无硼)和d玻璃(含硼和无硼)。这些玻璃的折射率在玻璃之间有少量变化(例如，对于含硼e玻璃为
1.547，并且对于无硼e玻璃为1.56，对于ecr玻璃为1.4576，对于d玻璃为1.47)。对于弯曲和柔性重要的不同玻璃的杨氏模量也有少量差异(例如，对于含硼e玻璃为76-78吉帕斯卡(gpa)，对于无硼e玻璃以及ecr和d玻璃为80-81gpa)。
41.可以将光导线113的尺寸确定为用于单模传播或多模传播。例如，光导线113可以具有范围在5微米和20微米之间的直径(例如，e玻璃在市场上可以买到，其直径范围从大约5微米到大约24微米)。较小的直径可以适合于单模传播。在一些实施例中，光导线113是未包覆的，由此没有固体或液体材料的外部包层包覆光导线113，以便引起传播光的全内反射。除了如下所述的用于封装组件目的的粘合剂涂层之外，光导线在固体/气体边界内可以是实质上均匀的。
42.如图所示，光导线113可以在自支撑自由悬挂状态下跨越pic管芯101与pic管芯102之间的距离d2。光导线113的有利的自支撑特性可以归因于e玻璃或上述其他类似玻璃的相对大的杨氏模量，从而为光纤提供足够的刚度。光纤刚度是直径的函数(例如，作为直径的四次方变化)，因此20微米玻璃光纤可以具有比相同成分的5微米玻璃光纤大大约256倍的刚度。由于光导线113的直径相对较小(通常小于25微米)，所以在柔性和刚度之间存在平衡。因此，在组装期间通过微型镊子或类似操纵工具容易地操纵自由悬挂的光导线113可以实现以任何距离间隔开的分离芯片上的光学部件之间的直接耦合。另外，自由悬挂的光导线113可以连接在具有广泛变化的间距的阵列中的多个单独的光学部件之间。例如，pic管芯101上的光纤106的中心之间的间距p1可以是大约250微米到500微米，而光波导117的中心之间的间距p2可以是25微米。另外，耦合的光子部件可以在不同的z高度(例如，参见图1f)。光导线113使得在各种不同的芯片架构之间能够容易地进行芯片到芯片的光学耦合。
43.图1b示出根据本公开内容的一些实施例的pic管芯101的等距视图。
44.图1b示出了沿边缘110向端子孔111中观看的pic管芯101。对准沟槽112被示出为没有附接光导线113。图1b的插图示出了光导线113的端子孔111的放大图，示出了对准沟槽112相对于芯108的位置。光纤106的端子孔111可以如图所示紧靠凸缘109。对准沟槽112可以在边缘110与光纤106之间延伸跨过凸缘109，以如下方式对准到芯108，即，使得待插入对准沟槽112中的光导线113的光轴与光纤106的光轴基本上对准。如下所述，通过相对于光导线113的直径调整对准沟槽112的截面尺寸，可以实现对准的精度。
45.图1c示出了根据本公开内容的一些实施例的pic管芯101在x-z平面中的剖面图。
46.图1c的剖面图示出了光导线113的截面。光导线113安置在对准沟槽112中并且用密封剂118包封。如图1c所示，光导线113可能没有完全插入到对准沟槽112中，由此光导线113接触底部119。在一些实施例中，光导线113的圆柱形主体被埋头(例如，插入)到对准沟槽112中，并且可以由沿着轨道120的两行触点支撑，两行触点形成在侧壁121和凸缘109的接合处。轨道120可以充分地限制光导线113的横向运动，实现了光导线113的在没有主动对准的情况下准确实现的在芯108的光轴(未示出)处的被动横向居中。通过对准沟槽112去除光导线113的另一个自由度，由此限制光导线113向下(在z方向上)移动，使得光导线113能够在光纤106的光轴处被动地垂直居中。在一些实施例中，光导线113可以接触底部119，具有三个接触点。在一些实施例中，密封剂118是将光导线113粘合到对准沟槽112的粘合剂。诸如但不限于环氧树脂的粘合剂可以去除第四自由度，从而约束光纤113防止向上的垂直运动。在一些实施例中，光导线113预先涂覆有一薄层粘合剂(例如，见图2c)，该粘合剂在接
触时活化，或者通过热处理或光处理活化。
47.在所示的实施例中，对准沟槽112被示出为具有矩形截面。在一些实施例中，对准沟槽112可以具有三角形截面(例如v形槽)或半圆形截面。对准沟槽112通常可以具有可以在数学上与光导线113的直径d相关的截面尺寸深度h1和宽度w1。下面描述的数学关系可以针对给定的直径d和沟槽深度h1设置对准沟槽的宽度w1，或者可以针对给定的d和w1设置深度h1。可以将光导线113的埋头深度调整为小于h1，以确保两点接触(例如，沿着轨道120)以便精确对准。
48.图1d示出了根据本公开内容的一些实施例的pic管芯101在x-y平面中的平面图。
49.在图1d中，示出了从头上安置在表面105内的相邻凹槽104内的两条相邻光纤106。一对光导线113被示出为紧靠每条光纤106的端子孔111，与芯(芯由沿着包层107内的光纤106的中心轴延伸的隐藏线指示)对准。光导线113安置在对准沟槽内，如图1c所示(例如，对准沟槽112，由光导线113下方的隐藏线表示)。如图1c所示，从头上示出的密封剂118覆盖光导线113，并且通过粘附到pic管芯101的凸缘109来包封它们。在所示的实施例中，密封剂118是透明的或半透明的，允许在图中观察到光导线113。
50.图1e示出了根据本公开内容的一些实施例的光电子多芯片封装100的x-y平面中的平面图。
51.图1e的俯视图示出了光导线113在x-y平面中的弯曲，以符合pic管芯101上的相邻光纤106的p1和pic管芯102上的相邻光波导117的p2之间的间距的减小(例如，从p1～250微米减小到p2～25微米)。光导线113不受支撑地跨越pic管芯101和pic管芯102之间的距离d2。距离d2的范围可以在0.5mm与几mm之间。由于玻璃合成物的杨氏模量大(例如～80gpa)，所以包括平均直径范围在5微米与25微米之间的玻璃光纤的光导线113可以具有足够的刚度以在相对大的距离上自支撑。
52.在所示的实施例中，pic管芯102上的一些波导未耦合到光导线113。这些非耦合波导117a和117f可以是冗余的，或者耦合到pic管芯102上的无功能的光子部件(未示出)，并且因此不接线到光纤106。
53.光导线113的端子部分114和115安置在对准沟槽(例如，分别在端子部分114和115下方的对准沟槽112和116)内。对准沟槽112和116可以分别横向地并且至少部分垂直地机械地约束端子部分114和115，使得端子部分114和115能够与光纤106的芯108和脊形波导117的芯(例如，图2a的芯203)自对准。在一些实施例中，粘合剂珠(adhesive bead)122和123分别封装端子部分114和115，将它们分别包封到pic管芯101的凸缘109以及对准沟槽112和116。粘合剂珠122和123可以包括环氧树脂基质中的透明(例如，至少对近红外(ir)和ir光透明)折射率匹配合成物，例如，以使光导线113的折射率与芯108和脊形波导117匹配。
54.在一些实施例中，光导线113被预涂敷有部分固化的粘合剂涂层，或者未固化的环氧树脂或其他合适的粘合剂的涂层可以在组装之前被喷涂在光导线113上方。在如下所述采用预涂覆的光导线的封装中(例如，见图2b和2c)，可以省略粘合剂珠122和123。
55.图1f示出了根据本公开内容的一些实施例的封装100的y-z平面中的截面图。
56.如上所述，光导线113可以在pic管芯101和102之间的距离d2上自支撑。光导线113可以具有弯曲以分别适应如图1e所示的间距的差异，或如图1f所示的z高度的差异，例如在相邻pic管芯101和102上的耦合的光学部件光纤106和脊形波导117之间的δh。
57.光导线113的柔性有利于耦合可以包括在光电子多芯片封装内的不同的芯片和小芯片。通过光导线113的管芯间耦合可以使得能够并入包括采用传统芯片间耦合方法不可能实现的不同材料和尺寸的光子管芯。
58.图2a示出了根据本公开内容的一些实施例的pic管芯102的等距视图。
59.也在图1a中示出的pic管芯102被示出为没有光导线附接。pic管芯102包括在衬底201上的多个光波导117，其排列成具有间距p2的阵列，如在所示的实施例中所示。在一些实施例中，间距p2的范围在20微米与50微米之间。在所示的实施例中，光波导117包括如插图中所示的包层204内的芯203，其从对准沟槽116沿着pic管芯102的表面202延伸。在所示实施例中，芯203光刻地形成在表面202之上，使得能够对接耦合光导线(例如，光导线113)。
60.在一些实施例中，芯203包括硅并且被包括固体材料的包层204围绕，固体材料例如但不限于氧化硅(例如，二氧化硅)。芯203可以包括氮化硅或氮氧化硅。在一些实施例中，包层204包括诸如二氧化硅的氧化硅。在一些实施例中，包层204包括包含无机材料和有机材料的复合物。在替代实施例中，包层204包括环境气体，例如但不限于空气、氮气、氦气或氩气。包层204可以包括固体和气体材料的混合物，例如高度多孔的固体(例如泡沫)，由此包层的有效折射率在1和固体材料的有效折射率之间。包层材料的折射率通常低于芯的折射率，以用于光波导117内的被引导的光波的全内反射的。因此，如果采用空气或其他环境气体作为包层材料，则可以采用低折射率芯，从而能够更好地匹配光纤芯或用于光波导117的多模传播的低数值孔径。
61.如上文针对pic管芯101(参见图1a-1d)所描述的，根据一些实施例，对准沟槽116可以与芯203基本上如上文所描述的类似地对准。光波导可以是具有低数值孔径的单模或多模波导。在一些实施例中，芯203具有宽度为w2并且高度为h2的矩形截面，其例如对于每个维度可以约为10微米。在一些实施例中，光波导被掩埋在表面202下方几微米，其中对准沟槽在掩埋波导之上沿着表面(例如表面202)延伸，如下文所述。如上所述，包层204可以包括固体材料或包括周围环境气体(例如空气)。
62.图2b示出了根据本公开内容的一些实施例的具有附接的光导线113的pic管芯102的x-z平面中的剖面图。
63.图2b示出了包括由包层204围绕的芯203的单个光波导117。光导线113安置在对准沟槽116内并且紧靠芯203。在所示的实施例中，光导线113被涂层205涂覆。在一些实施例中，涂层205包括部分固化的粘合剂材料。例如，当光导线113被插入到对准沟槽116中时，涂层205可以被激光光活化以完成固化并且将光导线113粘合到对准沟槽116中。在一些实施例中，涂层205可以包括在加热或光解时可变形的非粘性热塑性聚合物。例如，涂层205可以通过ir激光照射而部分熔化或软化，使得光导线113能够安置在对准沟槽116内并且与光波导117的芯203自对准(在一些实施例中为压力辅助对准)。
64.在所示的实施例中，对准沟槽116凹陷到表面202的水平面下方。如上所述，光导线113可以具有直径d，该直径d至少是芯孔的最大截面尺寸w2的80％。在所示的实施例中，直径d可以约为w2，芯203的宽度，或者宽度w2可以在d的50％和100％之间的范围内。如上所述，光导线113安置在对准沟槽116中，使得光导线113通过其直径d的一部分被埋头，这由对准沟槽116的宽度w3确定。作为示例，宽度w3可以是直径d的80％或更小。对准沟槽116的最大深度h3可以是机械地限制光导线所需的直径d的20％。
65.图2c示出了根据本公开内容的一些实施例的附接有光导线113的pic管芯102的x-y平面中的平面图。
66.图2c的俯视图示出了安置在对准沟槽116内的对接耦合的光导线113(具有涂层205)的示例，其在俯视图中部分可见。光导线113通过折射率匹配粘合剂材料206光学耦合到光波导117。在所示的实施例中，折射率匹配粘合剂材料206可以是环氧树脂粘合剂，其具有在光纤113和芯203之间的中间折射率。在一些实施例中，光导线可以从芯203偏移若干微米的间隙207，从而暴露光导线113的端部与芯203的暴露面208之间的对准沟槽116的一部分。
67.图3a示出了根据本公开内容的一些实施例的包括渐逝耦合的pic管芯的光电子多芯片封装300的y-z平面中的截面图。
68.封装300包括pic管芯301和pic管芯302，两者都安装在衬底303上。pic管芯301包括光纤304，其与凹槽305安置在一起。光导线307的端子部分306安置在对准沟槽308内，从而将光导线307定位成与光纤芯309对准。如图所示，光导线307自由地悬挂在pic管芯301和302之间，并且可以在所示的x、y和z平面中的任何一个中具有随机弯曲，从而给予光导线307三维结构。根据一些实施例，光导线307符合分离芯片上的耦合光学结构之间的间距差和z高度差，这可能在附接到pic管芯期间迫使沿着光导线307的长度在不同平面中弯曲。
69.pic管芯302包括掩埋在表面311下方几微米的光波导芯310。光导线307的端子部分312通过凹入表面311中的对准沟槽313与pic管芯302接合，并且可以在掩埋光波导芯310上方居中。光导线307的端子部分312可以基本上平行于光波导芯310。由于表面311和光波导芯310之间的距离d3可以在几百纳米到几微米的范围内，所以光可以在光导线307和波导芯310之间渐逝耦合。可以调节光导线307和波导芯310之间的重叠距离d4以实现最佳耦合。作为示例，d4可以在几十微米到几百微米之间的范围内，这取决于pic管芯302的尺寸和耦合效率。
70.在一些实施例中，对准沟槽313被包括以使端子部分312在掩埋波导芯310的光轴上方居中，以使光导线307与掩埋波导芯310之间的光学耦合达到最大。因此，对准沟槽可以沿表面311延伸至少几十微米至几百微米，从而使端子部分能够如上所述地安置在对准沟槽313内。在所示实施例中，粘合密封剂314覆盖端子部分312，将端子部分312包封到对准沟槽313中并且包封到pic管芯302。在一些实施例中，光导线307或端子部分312涂覆有涂层(未示出，但可以类似于涂层205)，该涂层例如可以是在封装组装时可光固化或热固化的部分固化的粘合剂。在一些实施例中，密封剂314包括折射率匹配部件，以使光导线307的折射率与掩埋波导芯310的折射率匹配。
71.在一些实施例中，pic管芯302包括绝缘体上硅(soi)衬底，其中掩埋波导芯310包括在二氧化硅层上方的硅，由此硅层已经被光刻图案化为在氧化物层上方的波导芯310的阵列。包层可以包括覆盖波导芯310的顶部和侧壁的沉积氧化硅的外延层。在一些实施例中，掩埋波导芯310包括较低折射率材料(例如，n小于3)，例如氮化硅或氧化硅。
72.图3b示出了根据本公开内容的一些实施例的pic管芯302的x-z平面中的截面图。
73.pic管芯302被示为具有多个相邻的掩埋波导芯310，其沿着图中的y方向延伸。作为示例，相邻的掩埋波导可以是波导阵列的一部分。虽然掩埋波导芯310具有矩形截面，但是可以考虑其他合适的形状。对准沟槽313在表面311下方在包层材料315内凹入深度h4，其
可以与光导线307的直径d相关。如上所述，光导线307的端子部分312安置在对准沟槽内，并通过其直径(例如，直径d)的与对准沟槽313的宽度w4相关的部分d3来埋头。可以调节光导线307的端子部分312和掩埋波导芯310之间的最小距离d4，以用于光的最佳渐逝耦合。注意，pic管芯302可以具有未耦合到光导线的冗余波导。
74.图3c示出了根据本公开内容的一些实施例的pic管芯302的x-y平面中的平面图。
75.掩埋波导310由在包层材料315内的端子部分312下方的隐藏线指示。在所示的实施例中，掩埋波导芯310具有锥形宽度，该锥形宽度例如可以有利于使传播的模式在发射到波导中时扩展，并且因此促进光耦合。端子部分312可以沿着掩埋波导芯310延伸距离d5，d5可以是几十到几百微米，这取决于pic管芯302的耦合效率和尺寸。用作粘合剂和/或折射率匹配介质的密封剂314可以可选地省略，并且由如上所述的端子部分312上的聚合物涂层(例如，类似于涂层205)代替。
76.包层材料315可以包括在表面311处的沉积的(硅)氧化物层，其延伸到波导芯310下方的二氧化硅层。
77.图4示出了根据本公开内容的一些实施例的概述制造光电子多芯片封装100的示例性方法的工艺流程图400。
78.在操作401，提供了部分完成的光学封装。作为示例，部分完成的封装可以类似于图1a中所示的封装100，作为工艺中的多芯片(光电子)封装(mcp)。部分完成的封装可以至少包括第一pic管芯(例如，图1a的pic管芯101)和第二pic管芯(例如，图1a的pic管芯102)。第一pic管芯和第二pic管芯可以承载任何类型的微光子部件，例如但不限于：光纤、集成波导、光栅耦合器、微透镜、激光器、收发器、光开关等。
79.集成波导可以包括如上所述的掩埋和脊形波导。集成波导可以是阵列的一部分，如图2a所示，或者作为隔离波导。光纤可以作为v形槽内的阵列被承载，例如在硅衬底上，如图1a所示。
80.在操作402，连续光导线(例如光导线113)线卷的端部部分可以被抓取在操纵工具中，所述操纵工具例如机器人拾取和放置操纵器、夹头、镊子或具有夹爪或其他附件的类似设备。在一些实施例中，可以采用具有与传统引线接合工具类似的功能的接合工具。在接合工具中，可以使用抓取喷嘴或夹头。光导线的线卷或线圈可以穿过喷嘴或夹头。光导线的第一端子部分可以从喷嘴延伸，喷嘴例如通过机械臂定位以将光导线的端子部分放置在第一pic管芯上的对准沟槽内。一旦定位，就可以通过操纵工具或通过辅助工具将光导线保持在适当位置，辅助工具例如是降低到光导线的端子部分上方的块。例如，通过辅助工具，可以将端子部分压入到对准沟槽中以用于牢固安置。当被安置在对准沟槽中时，可以机械地限制光导线的端子部分横向和垂直运动，如上所述。光导线可以与光学孔(例如波导的芯)对准。
81.在一些实施例中，可以将诸如未固化的环氧树脂的粘合剂分配在端子部分上，随后通过紫外(uv)激光器或ir激光器进行光或热活化处理。在一些实施例中，光导线可以涂覆有粘合剂物质，例如部分固化的环氧树脂。一旦光导线端子部分被定位在对准沟槽内，端子部分的粘合剂涂层就可以通过激光被光活化或热活化以将光导线粘合在适当位置。完成光导线的第一端子部分到第一pic管芯的附接。
82.在操作403，通过远离所附接的第一端子部分向后滑动喷嘴或夹头，来牵拉光导
线。可以以这种方式将光导线解绕，直到解绕了所需长度的光导线。所需长度可以接近第一pic管芯与第二pic管芯之间的距离。可以通过刀片或剪刀将光导线劈成适当尺寸。
83.在操作404，光导线的第二端子部分可以由操纵工具抓取和握持，并且放置在第二pic管芯上的第二对准沟槽中。第二端子部分的附接工艺可以与第一端子部分的附接工艺基本相同。
84.图5a-5f示出了根据本公开内容的一些实施例的完成多芯片光学封装100的示例性阶段的进展的y-z平面中的截面图。
85.在图5a所示的示例性操作中。封装100以部分组装的状态被接收。如上文所描述，封装100包括附接到衬底103的pic管芯101和102。在封装组装工艺中的图5a中所示的点处，pic管芯101和102正准备用于光导线附接。分配喷嘴501首先定位在pic管芯101上的对准沟槽112上方，并且将粘合剂珠502分配在对准沟槽112上方。在一些实施例中，粘合剂珠502包括折射率匹配材料，例如折射率匹配环氧树脂，以匹配待附接的光导线和光纤106的芯108的折射率。
86.在分配粘合剂珠502之后，分配喷嘴501可以平移并且重新定位在pic管芯102上的对准沟槽116上方。第二粘合剂珠503沉积在对准沟槽116上方。类似地，粘合剂珠503可以促进待附接的光导线与脊形波导117的芯203之间的折射率的匹配。
87.分配喷嘴501可以是与引线接合工具具有某些相似性的工具的一部分。对于如上所述的预涂覆的光导线，可以可选地省略粘合剂分配。
88.在图5b所示的示例性操作中，部分组装的封装100可以放置在光导线线卷504附近。光导线线卷504可以在单独的工艺中预先形成。在一些实施例中，光导线线卷504包括硅基玻璃的连续纤维，例如但不限于e玻璃和上述其他合适的玻璃。包含在光导线线卷504内的牵拉玻璃光纤的直径可以在大约5微米至大约25微米的范围内，沿其长度基本上恒定。
89.在分配粘合剂珠502之后，玻璃光纤505的一部分可以被馈送通过夹头506，夹头可以被定位成靠近对准沟槽112，从而允许端子部分507插入对准沟槽112内。在一些实施例中，可以跟随按压工具以确保端子部分507完全安置(例如，埋头)到对准沟槽112中并且被动地对准到光纤106的芯108。夹头506可以包括夹爪，以在光源(例如合适的uv激光器或ir激光器)用光照射粘合剂珠502(或涂层205，未示出)以分别光或热固化粘合剂珠502时，将端子部分507保持在适当位置。完全固化的粘合剂珠502(或者替代地，聚合物涂层，例如包括粘合剂的涂层205)可以将端子部分507永久地接合在对准沟槽112内，由此端子部分507与芯108自对准。在示例性组装工艺中的这个阶段，完成端子部分507到pic管芯101的附接。端子部分507可以是在随后的操作中要附接到pic管芯102的初始光导线的第一端子部分。尽管未示出，但应当理解，端子部分507可以替代地涂有类似于涂层205的聚合物材料，如图2b所示。在一些实施例中，聚合物涂层可以包括通过激光照射光热活化的粘合剂，如上所述。替代地，涂层可以是非粘性热塑性或可光降解的材料，并且在暴露于激光照射时可变形，如上所述。
90.在图5c所示的示例性操作中，玻璃光纤线卷504可以相对于封装100横向和垂直地平移，使得一定长度的玻璃光纤505能够被牵拉并且馈送通过夹头506。例如，玻璃光纤505的长度可以至少跨越pic管芯101和102之间的距离d6(例如，0.5至2mm)。注意到从夹头506延伸的玻璃光纤505的长度可以超过距离d6。夹持工具508可以在夹头506附近抓取玻璃光
纤505，之后玻璃光纤505可以在合适的位置被刀片509劈开，形成光导线113。光纤505的短端部长度可以从夹持工具508突出，形成第二端子部分510。
91.在图5d所示的示例性操作中，可以操纵夹持工具508以将端子部分510插入对准沟槽116中，其中粘合剂珠503可以密封端子部分510。在定位端子部分510的工艺中，光导线113可以具有超过pic管芯101和102之间的距离d6的长度，需要如图所示至少在y-z平面内弯曲以符合距离d6。如果波导117具有比光纤106小的间距(例如，见图1e和1f)，则也可能需要在例如x-y平面内进一步弯曲。在一些实施例中，通过块或其他插入辅助设备(例如，见图8a-8d中的示例性设备)可以帮助将端子部分510安置在对准沟槽116中，以确保端子部分510埋入对准沟槽116内。夹持工具508可以提供足够的力以将端子部分510限制在对准沟槽116内，使得端子部分510与波导117的芯203自对准。
92.一旦对准，粘合剂珠503就可以通过uv或ir光(例如，来自如上所述的激光源)完全固化。在此阶段，光导线完全附接到pic管芯101和102两者，从而光学耦合光纤106与脊形波导117，如图5e中所示。光导线113是自由悬挂的部件，不具有下层或支撑结构的机械支撑。如本公开内容中较早描述的，光导线113可以具有足够的刚度以自支撑，而不需要附加的支撑结构。粘合剂珠502和503可以充分地将光导线113接合到pic管芯101和102，提供对机械变形的足够的抗扰性，该机械变形可能潜在地使光导线113的附接点拉紧。
93.在图5f所示的示例性操作中，可以在光导线113上方形成附加的密封剂511，其密封光导线113，可选地包括端子部分507和510。密封剂511可以包括具有比光导线113低的折射率的灌封环氧树脂。密封剂511也可以用作封装密封剂。密封剂511可以进一步稳定光导线113免受例如由于振动和处理而产生的机械应力。
94.图6示出了根据本公开内容的一些实施例的概述用于制造光电子多芯片封装300的示例性工艺的流程图600。
95.在操作601，提供了部分完成的光学多芯片封装。作为示例，部分完成的封装可以类似于图3a中所示的封装300，作为工艺中的多芯片(光学)封装(mcp)。部分完成的封装可以至少包括第一pic管芯(例如，图3a的pic管芯301)和第二pic管芯(例如，图3a的pic管芯302)。第一pic管芯和第二pic管芯可以承载任何类型的微光子部件，例如但不限于：光纤、集成波导、光栅耦合器、微透镜、激光器、收发器、光开关等。在示例中，第一pic管芯(例如，pic管芯301)承载被布置为规则间隔阵列的多条光纤(例如，光纤106)，并且第二pic管芯(例如，pic管芯302)承载也被布置为规则间隔阵列的多个掩埋波导(例如，掩埋波导310)。光纤可以被安置在v形槽内，例如，在硅衬底上，如图1a所示。
96.在操作602，连续光导线(例如光导线113)线卷的端部部分可以被抓取在操纵工具中，例如机器人拾取和放置操纵器、夹头、镊子或具有夹爪或其他附件的类似设备。在一些实施例中，可以采用具有与传统引线接合工具类似的功能的接合工具。在接合工具中，可以使用抓取喷嘴或夹头，例如图8a和8b所示的示例性夹紧设备。光导线的线卷或线圈可以穿过喷嘴或夹头。光导线的第一端子部分可以从夹头延伸，夹头例如通过机械臂定位以将光导线的端子部分放置在第一pic管芯上的对准沟槽内。一旦定位，就可以通过操纵工具或通过辅助工具将光导线保持在适当位置，辅助工具例如是降低到光导线的端子部分上方的块(例如，图8b中的块812)。例如，通过辅助工具，可以将端子部分压入到对准沟槽中以用于牢固安置。当被安置在对准沟槽中时，可以机械地限制光导线的端子部分横向和垂直运动，如
上所述。光导线可以与光学孔(例如光纤的芯)自对准。
97.在一些实施例中，可以将诸如未固化的环氧树脂的粘合剂分配在端子部分上方，随后通过紫外(uv)激光器或ir激光器进行光或热活化处理。在一些实施例中，如图2b和2c所示，光导线可以涂覆有聚合物涂层(例如，涂层205)，该涂层可以包括粘合剂物质，例如部分固化的环氧树脂。一旦光导线端子部分最初定位在对准沟槽内，端子部分的涂层就可以通过激光来光活化或热活化，以将光导线粘合在适当位置，或者替代地使光导线安置在对准沟槽内并且使其自身相对于光波导居中。在此阶段，可以完成光导线的第一端子部分到第一pic管芯的附接。
98.在操作603，通过远离所附接的第一端子部分向后滑动夹头，来牵拉光导线(例如光导线113)。可以以这种方式将光导线解绕，直到解绕了所需长度的光导线。所需长度可以接近第一pic管芯与第二pic管芯之间的距离。可以通过刀片或剪刀将光导线劈成适当尺寸。
99.在操作604，光导线的第二端子部分可以由操纵工具抓取和握持，并且放置在第二pic管芯上的第二对准沟槽中。第二端子部分的附接工艺可以与第一端子部分的附接工艺基本相同。
100.在操作605，光导线可以可选地密封在灌封环氧树脂中，例如，以进一步稳定自由悬挂的光纤以抵抗振动和其他机械应力。
101.图7a-7e示出了根据本公开内容的一些实施例的完成多芯片光学封装300的示例性阶段的进展的y-z平面中的截面图。
102.在图7a所示的示例性操作中，光学多芯片封装(“封装”)300以部分组装的状态被接收。如上所述，封装300包括附接到衬底303的pic管芯301和302。在封装组装工艺中的图7a中所示的点处，pic管芯301和302正准备用于光导线附接。pic管芯302包括掩埋波导芯310和对准沟槽313，该对准沟槽在包层材料315中凹陷，并且在掩埋波导310上方延伸距离d4。分配喷嘴701首先定位在pic管芯301上的对准沟槽308上方，并且随后将粘合剂珠702分配在对准沟槽308上方。如上所述，粘合剂珠702可以包括折射率匹配材料，例如折射率匹配环氧树脂，以匹配待附接的光导线和光纤304的芯309的折射率。
103.在分配粘合剂珠702之后，分配喷嘴701可以平移并且重新定位在pic管芯302上的对准沟槽313上方。执行粘合剂的第二次分配，由此通过将分配喷嘴701平移距离d8到对准沟槽313，将粘合剂条703沉积在对准沟槽313上方。可以通过使分配喷嘴701进一步平移距离d4来分配粘合剂珠703。粘合剂珠703可以类似地促进待附接的光导线与掩埋波导310之间的折射率的匹配。如上所述，对于预涂覆的光导线，可以可选地省略粘合剂分配。
104.在图7b所示的示例性操作中，部分组装的封装300可以放置在光导线线卷704附近。光导线线卷704可以在单独的工艺中预先形成。上述关于光导线线卷504的注释可以应用于光导线线卷704。
105.在分配粘合剂珠702之后，玻璃光纤705的一部分可以被馈送通过夹头706，夹头可以被定位成靠近对准沟槽308，从而允许端子部分707插入对准沟槽308内。在一些实施例中，可以跟随按压工具以确保端子部分707埋入到对准沟槽308中并且被动地对准到光纤304的芯309。夹头706可以包括夹爪，以在光源(例如合适的uv激光器或ir激光器)可以用光照射粘合剂珠702(或粘合剂涂层，未示出)以分别光或热固化粘合剂珠702时，将端子部分
707保持在适当位置。完全固化的粘合剂珠702(或者替代地，粘合剂涂层，未示出)可以将端子部分707永久地接合在对准沟槽308内，由此端子部分707与芯309自对准。在示例性组装工艺中的这个阶段，完成端子部分707到pic管芯301的附接。端子部分707可以是在随后的操作中要被附接到pic管芯302的初始光导线的第一端子部分。
106.在图7c所示的示例性操作中，玻璃光纤线卷704可以相对于封装300横向和垂直地平移，使得一定长度的玻璃光纤705能够被牵拉并且馈送通过夹头706。例如，玻璃光纤705的长度可以至少跨越pic管芯301和302之间的距离d7(例如，0.5至2mm)，并且在随后的操作中形成光导线307。注意到从夹头706延伸的玻璃光纤705的长度可以超过距离d7。玻璃光纤705的一部分可以铺设在对准沟槽313上方，从而在随后的如图中箭头所示沿着玻璃光纤705继续插入玻璃光纤705的操作中形成第二端子部分709。玻璃光纤705插入到对准沟槽313中的部分是初始光导线的第二端部分709。
107.在图7d所示的示例性操作中，块708可以被降低并且压靠玻璃光纤705，以完成将端子部分709插入到对准沟槽313中。来自块708的压力可以使玻璃光纤705安置在对准沟槽313中，确保机械约束和与掩埋波导芯310对准。在安置之后，玻璃光纤705可以在合适的位置处被刀片711劈开，从而形成光导线307。粘合剂珠703可以至少部分地密封端子部分709。在定位端子部分709的工艺中，光导线307可以具有超过pic管芯301和302之间的距离d7的长度，需要如图所示至少在y-z平面内的弯曲以符合距离d7。如果掩埋波导310具有比光纤304小的间距(例如，见图1e和1f)，则也可能需要在例如x-y平面内的进一步弯曲。
108.一旦对准，粘合剂珠703就可以通过uv或ir光(例如，来自如上所述的激光源)完全固化。块708可以对uv或ir光透明，允许激光器通过块708发光，同时施加压力以防止玻璃光纤705的移动。在这个阶段，光导线可以完全附接到pic管芯301和302两者，光学地耦合光纤304和掩埋波导310，如图7e所示。如上所述，光导线307是自由悬挂的部件，不具有下层或支撑结构的机械支撑。如本公开内容中较早描述的，光导线307可以具有足够的刚度以自支撑，不需要附加的支撑结构。粘合剂702和703可以充分地将光导线307接合到pic管芯301和302，提供对机械应力和位移的足够的抗扰性，所述机械应力和位移可能潜在地使光导线307的附接点拉紧。
109.在图7f所示的示例性操作中，可以在光导线307上方形成密封剂712，其密封光导线307，可选地包括端子部分707和709。密封剂712可以包括具有比光导线307低的折射率的灌封环氧树脂。灌封环氧树脂也可以用作封装密封剂。密封剂712可以进一步稳定光导线307免受例如由于可能导致光导线307移位的处理或振动而产生机械应力。
110.图8a示出了根据本公开内容的一些实施例的用于在光电子多芯片封装100或300的组装期间操纵连续玻璃光纤的示例性夹持工具800的等距视图。
111.夹持工具800包括悬臂梁801、压电块802、舌状件803和基座804。玻璃光纤805的一部分可以通过夹头806馈送到舌状件803和基座804之间的夹持工具800中。为了抓取玻璃光纤805，通过压电块802的膨胀施加夹持力，迫使舌状件803抵靠玻璃光纤805。悬臂梁801提供反作用力以保持压电块802在膨胀时静止，使得舌状件803偏转抵靠玻璃光纤805。
112.图8b示出了根据本公开内容的一些实施例的示例性光纤操纵工具810的等距视图，该光纤操纵工具包括用于在光电子多芯片封装100和300的组装期间操纵连续玻璃光纤的真空光纤卡盘811和压机812。
113.作为图8a所示的夹持工具800的替代，光纤卡盘811可以通过真空抓取玻璃光纤805，由此玻璃光纤805接合在基座814的下部部分上的凹槽813内，并且通过穿过延伸穿过基座814的一个或多个真空口815的抽吸而保持在适当位置。由卡盘811之上的虚线指示的真空歧管可以与真空口814连通。
114.根据一些实施例，压机812包括主体816，其可以对ir和/或uv光透明。主体816包括鼻部817，其可以被压靠在衬底819上的对准沟槽818上方的玻璃光纤805上。在一些实施例中，主体816的透光性可以使激光能够穿过主体816以在玻璃光纤805插入到对准沟槽818中时固化玻璃光纤805上方的粘合剂(例如，粘合剂珠702和703)。
115.光纤卡盘811和压机812可以协力地用作光纤插入工具的一部分，用于在对准沟槽(例如，对准沟槽818)内组装光导线(例如，光导线113)。替代地，光纤卡盘811和压机812可以用作单独的工具。
116.图8c和8d示出了根据本公开内容的一些实施例的接合玻璃光纤805的光纤卡盘811和压机812的x-z平面中的截面图。
117.图8c示出了以截面图示的光纤卡盘811，以示出玻璃光纤805在基座814的鼻部820内的接合。真空口815可以终止于凹槽813，玻璃光纤805接合在该凹槽中并且通过抽吸保持。真空口815可以与上主体部分821中的歧管820连通。
118.图8d示出了以截面图示的压机812，以示出玻璃光纤805与鼻部部分817的接合。虽然在所示的实施例中，鼻部部分817是平的，但是它可以包括凹槽或凹口以帮助保持玻璃光纤805。主体816可以对ir和/或uv光透明，以使激光能够穿透到鼻部817，用于固化粘合剂，如上所述。在一些实施例中，包括透明聚合物材料(例如但不限于全氟乙烯聚合物(例如，特氟隆))的柔性层822可以如图所示涂覆在鼻部部分817上方，以作为可变形表面帮助压机812和玻璃光纤805之间的接触，但同时防止玻璃光纤805粘合到鼻部部分817。
119.玻璃光纤805被示出为安置在对准沟槽818内，形成初始光导线(例如光导线307)的端子部分(例如端子部分707和709)。在所示的实施例中，玻璃光纤805定位在掩埋波导芯823上方。
120.图9示出了根据本公开内容的一些实施例的包括光电子多芯片封装100的系统900的框图。
121.系统900包括基本上如上所述的光电子多芯片封装100。封装100包括pic管芯101和102的一个或多个实例。pic管芯101承载多条光纤106，其耦合到光子边缘连接器901和902，如输入和输出箭头所示。边缘连接器901和902可以连接到光纤带状光缆903和904，分别用于输出和输入信号。光纤带状光缆903和904可以承载通过边缘连接器901和902传输的高速(例如，高达每秒几兆兆字节)多通道光数据信号。在所示的实施例中，带状光缆903和904分别承载来自封装100的多通道输出和输入数据信号。线缆903和904可以分别通过带状连接器套圈905和906连接到边缘连接器901和902。
122.pic管芯101a/b上的光纤106a/b分别通过光导线互连113a和113b耦合到pic管芯102a/b上的波导117a/b，基本上如上所述。集成波导117a和117b可以向和从光子器件(例如从激光器阵列管芯907和向光电二极管阵列管芯908)传送光学信号，如在示例性实施例中所示。激光器阵列管芯907可以包括激光器阵列中的一个或多个集成二极管激光器，每个激光器通过光导线909耦合到pic管芯102上的一个或多个波导117。作为示例，激光器阵列管
芯907可以包括一个或多个磷化铟(inp)激光器。激光器阵列管芯907可以集成在pic管芯102a上，如图所示，或者作为封装100内的独立管芯，通过光导线113a互连到pic管芯102a上的集成波导117a。激光器阵列管芯907可以电耦合到调制器909以用于光信号生成。
123.类似地，光电二极管阵列管芯908可以集成在pic管芯102b上或封装100内的独立管芯上，通过光导线113b互连到pic管芯102b上的集成波导117b。作为示例，光电二极管阵列管芯908可以包括多个硅锗(sige)光电二极管或光电晶体管，以接收光信号并将它们转换成电信号。
124.pic管芯102a/b可以分别通过光导线互连912和913连接到光电二极管阵列管芯910和911。包括激光器阵列管芯907和光电二极管阵列管芯908、910和911的光子芯片可以包括电子电路，该电子电路通过封装衬底103上的连接盘互连(未示出)而电子互连到印刷电路板(pcb)914上的信号和功率布线。
125.可选地，激光器阵列907可以通过光导线914光学耦合到光电二极管阵列911，该光导线可以将管芯102a上的波导915耦合到管芯102b上的波导916。
126.图10示出了根据本公开内容的一些实施例的在包括光电子多芯片封装100或300中的任何一个的实施方式中作为片上系统(soc)封装的一部分的计算设备1000的框图。
127.根据一些实施例，计算设备1000表示服务器、台式工作站或移动工作站，例如但不限于膝上型计算机、计算平板、移动电话或智能电话、具有无线功能的电子阅读器或其他无线移动设备。多芯片ic封装，例如但不限于单核或多核微处理器(例如，表示中央处理单元)、逻辑管芯、rf管芯、高功率管芯、存储器管芯、天线管芯，包括具有例如封装衬底。
128.在一些实施例中，计算设备具有无线连接性(例如，蓝牙、wifi和5g网络)。应当理解，一般地示出了某些部件，并且在计算设备1000中未示出这种设备的所有部件。
129.本公开内容的各种实施例还可以包括位于1070内的网络接口(例如，无线接口)，使得系统实施例可以并入到无线设备(例如，蜂窝电话或个人数字助理)中。该无线接口包括毫米波发生器和天线阵列。毫米波发生器可以是单片式微波集成电路的部分。
130.根据一些实施例，处理器1010代表cpu或者gpu，并且可以包括一个或多个物理设备，例如，微处理器、应用处理器、微控制器、可编程逻辑器件或者其他处理装置。处理器1010可以耦合到存储器控制器或高速串行i/o接口控制器，如所公开的。处理器1010执行的处理操作包括在其上执行应用程序和/或设备功能的操作平台或操作系统的执行。处理操作包括与人类用户或其他设备的i/o(输入/输出)相关的操作、与功率管理相关的操作和/或与将计算设备1000连接到另一设备相关的操作。处理操作还可以包括与音频i/o和/或显示i/o相关的操作。
131.在一个实施例中，计算设备1000包括音频子系统1020，其代表与给计算设备提供音频功能相关联的硬件(例如音频硬件和音频电路)和软件(例如驱动程序、编解码器)部件。音频功能可以包括扬声器和/或耳机输出以及麦克风输入。用于这类功能的设备可以被集成到计算设备1000中，或者连接到计算设备1000。在一个实施例中，用户通过提供由处理器1010接收和处理的音频命令与计算设备1000交互。
132.显示子系统1030代表为用户提供视觉和/或触觉显示以与计算设备1000交互的硬件(例如显示设备)和软件(例如驱动程序)部件。显示子系统1030包括显示接口1032，其包括用于给用户提供显示的特定屏幕或硬件设备。在一个实施例中，显示接口1032包括与处
理器1010分隔以执行与所述显示相关的至少一些处理的逻辑。在一个实施例中，显示子系统1030包括给用户提供输出和输入的触摸屏(或触摸板)设备。
133.i/o控制器1040代表与和用户的交互相关的硬件设备和软件部件。i/o控制器1040可以操作用以管理作为音频子系统1020和/或显示子系统1030的一部分的硬件。另外，i/o控制器1040示出用于连接到计算设备1000的附加设备的连接点，通过该连接点用户可以与系统交互。例如，可以附接到计算设备1000的设备可以包括麦克风设备、扬声器或立体声系统、视频系统或其他显示设备、键盘或小键盘设备、或其他i/o设备，用于供专用应用(例如读卡器或其他设备)使用。
134.如上面提到的，i/o控制器1040可以与音频子系统1020和/或显示子系统1030交互。例如，通过麦克风或其他音频设备的输入可以为计算设备1000的一个或多个应用或功能提供输入或命令。另外，音频输出可以代替显示输出被提供或者除了显示输出之外还可以提供音频输出。在另一示例中，如果显示子系统1030包括触摸屏，则显示设备还用作输入设备，其可以至少部分地由i/o控制器1040管理。在计算设备1000上还可以存在附加按钮或开关以提供由i/o控制器1040管理的i/o功能。
135.在一个实施例中，i/o控制器1040管理诸如下述的设备：加速度计、相机、光传感器或其他环境传感器、或其他可以被包括在计算设备1000中的硬件。该输入可以是直接用户交互的一部分，以及给系统提供环境输入以影响其操作(例如过滤噪声、针对亮度检测调整显示、为相机应用闪光或其他特征)。
136.在一个实施例中，计算设备1000包括电源管理1050，其管理电池电量使用、电池的充电以及与省电操作相关的特征。存储器子系统1060包括用于将信息存储在计算设备1000中的存储器设备。存储器可以包括非易失性(如果存储器设备断电，状态不改变)和/或易失性(如果存储器设备断电，状态是不确定的)存储器设备。存储器子系统1060可以存储应用数据、用户数据、音乐、照片、文档或其他数据，以及与计算设备1000的应用和功能的执行相关的系统数据(不管是长期的还是临时的)。
137.实施例的元件还被提供为用于存储计算机可执行指令的机器可读介质(例如，存储器1060)。机器可读介质(例如，存储器1060)可以包括但不限于闪存存储器、光盘、cd-rom、dvd rom、ram、eprom、eeprom、磁卡或光卡、相变存储器(pcm)或适于存储电子或计算机可执行指令的其他类型的机器可读介质。例如，本公开内容的实施例可以作为计算机程序(例如bios)下载，该计算机程序可以经由通信链路(例如调制解调器或网络连接)通过数据信号从远程计算机(例如服务器)传输到请求计算机(例如客户端)。
138.经由网络接口1070的连接包括硬件设备(例如，无线和/或有线连接器和通信硬件)和软件部件(例如，驱动程序、协议栈)以使得计算设备1000能够与外部设备通信。计算设备1000可以是单独的设备(例如其他计算设备、无线接入点或)以及外围设备(例如耳机、打印机或其他设备)。
139.网络接口1070可以包括多种不同类型的连接。概括来说，计算设备1000被示出为具有蜂窝连接1072和无线连接1074。蜂窝连接1072一般指由无线载波提供的蜂窝网络连接，例如经由gsm(全球移动通信系统)或其变形或衍生、cdma(码分多址)或其变形或衍生、tdm(时分复用)或其变形或衍生、或其他蜂窝服务标准提供的蜂窝网络连接。无线连接(或无线接口)1074是指非蜂窝的无线连接，并且可以包括个域网(例如，蓝牙、近场等)、局域网
(例如，wi-fi)和/或广域网(例如，wimax)或其他无线通信。
140.外围连接1080包括硬件接口和连接器，以及软件部件(例如，驱动程序、协议栈)以进行外围连接。应当理解，计算设备1000可以是到(“到”1082)其他计算设备的外围设备，以及具有连接到其的外围设备(“从”1084)。计算设备1000通常具有“对接”连接器以连接到其他计算设备，用于例如管理(例如，下载和/或上传、改变、同步)计算设备1000上的内容的目的。另外，对接连接器可以允许计算设备1000连接到某些外围设备，这些外围设备允许计算设备1000控制例如到视听或其他系统的内容输出。
141.除了专用对接连接器或其他专用连接硬件之外，计算设备1000可以经由公共或基于标准的连接器进行外围连接1080。常见类型可以包括通用串行总线(usb)连接器(其可以包括若干不同硬件接口中的任一者)、包括微型显示端口(mdp，minidisplaypor)的显示端口(displayport)、高清晰度多媒体接口(hdmi)、火线或其他类型。
142.此外，特定的特征、结构、功能或特性可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施例中。例如，第一实施例可以与第二实施例组合，无论在什么地方，与两个实施例相关联的特定特征、结构、功能或特性不是相互排斥的。
143.虽然已经结合本公开内容的具体实施例描述了本公开内容，但是根据前面的描述，这些实施例的许多替代、修改和变化对于本领域普通技术人员将是显而易见的。本公开内容的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围内的所有这样的替代、修改和变化。
144.另外，为了说明和讨论的简单，并且为了不使本公开内容难以理解，在所呈现的附图内可以示出或者可以不示出到集成电路(ic)芯片和其他部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图形式示出布置，以避免使本公开内容难以理解，并且还鉴于关于这样的框图布置的实施方式的细节高度依赖于要在其内实施本公开内容的平台的事实(即，这样的细节应当在本领域技术人员的知识范围内)。在阐述具体细节(例如电路)以便描述本公开内容的示例性实施例的情况下，对于本领域技术人员而言应当显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者利用这些具体细节的变型来实践本公开内容。因此，本说明书应被认为是说明性的而非限制性的。
145.以下示例涉及进一步的实施例。在一个或多个实施例中，可以在任何地方使用示例中的细节。本文所述的装置的所有可选特征也可以关于方法或工艺来实施。
146.示例1是一种光子集成电路(pic)封装，包括：第一管芯，包括第一光波导和从第一管芯的第一边缘延伸到第一光波导的第一沟槽，其中，第一沟槽与第一光波导对准；第二管芯，包括第二光波导和从第二管芯的第二边缘延伸到第二光波导的第二沟槽，其中，第二沟槽与第二光波导对准；光导线，包括玻璃光纤，光导线包括在第一沟槽内延伸的第一端子部分和在第二沟槽内延伸的第二端子部分，其中，第一端子部分与第一光波导对准，并且第二端子部分与第二光波导对准。
147.示例2包括示例1的所有特征，其中，光导线是多条光导线中的一条光导线，单条光导线在第一管芯的第一单独光波导的第一端子部分与第二管芯的第二单独波导的第二端子部分之间延伸，pic封装还包括围绕第一管芯与第二管芯之间的多条光导线的至少部分的密封材料。
148.示例3包括示例1或2的所有特征，其中，第一沟槽和第二沟槽分别具有范围在玻璃光纤的平均直径的10％与100％之间的第一深度和第二深度，并且分别具有范围在玻璃光
纤的平均直径的50％与100％之间的第一宽度和第二宽度。
149.示例4包括示例1至3中的任一项的所有特征，其中，光导线的第一端子部分具有紧靠第一光波导的第一端子侧壁的第一端部，并且光导线的第二端子部分具有紧靠第二光波导的第二端子侧壁的第二端部。
150.示例5包括示例1至4中的任一项的所有特征，其中，第一光波导在第一管芯的表面下方，并且具有与表面相邻的掩埋侧壁，第一沟槽在掩埋侧壁上方沿着表面延伸，光导线的第一端子部分在第一沟槽内延伸，并且与掩埋侧壁的一部分重叠。
151.示例6包括示例1至5中的任一项的所有特征，其中，光导线的第一端子部分和第二端子部分分别通过包括聚合物材料的密封剂接合到第一管芯和第二管芯，密封剂分别在玻璃光纤的第一部分与第一沟槽之间以及在玻璃光纤的第二部分与第二沟槽之间具有粘合剂接合。
152.示例7包括示例6的所有特征，其中，聚合物材料具有与至少第一光波导的第二折射率基本上相同的第一折射率。
153.示例8包括示例1至7中的任一项的所有特征，其中，光导线具有包括粘合剂聚合物材料的涂层，其中，包括粘合剂聚合物材料的第一层在光导线的第一端子部分与第一沟槽之间，并且包括粘合剂聚合物材料的第二层在光导线的第二端子部分与第二沟槽之间。
154.示例9包括示例1至8中的任一项的所有特征，其中，光导线包括硅、氧、硼、钙或铝中的任一种，并且其中，硅、氧、硼、钙或铝的至少一部分被组合为铝硼硅酸钙或铝硅酸钙玻璃。
155.示例10包括示例1至9中的任一项的所有特征，其中，玻璃光纤具有范围在5微米与30微米之间的平均直径。
156.示例11包括示例1至10中的任一项的所有特征，其中，第一沟槽和第二沟槽具有范围在3微米与10微米之间的宽度和范围在1.5微米与10微米之间的深度。
157.示例12是一种光子集成电路(pic)封装，包括：第一管芯，包括第一光波导和从第一管芯的第一边缘延伸到第一光波导的第一沟槽，其中，第一沟槽与第一光波导对准；第二管芯，包括第二光波导和从第二管芯的第二边缘延伸到第二光波导的第二沟槽，其中，第二沟槽与第二光波导对准；光导线，包括玻璃光纤，光导线包括在第一沟槽内延伸的第一端子部分和在第二沟槽内延伸的第二端子部分，其中，第一端子部分与第一光波导对准，并且第二端子部分与第二光波导对准，其中，第一管芯和第二管芯电耦合到封装衬底，封装衬底包括电介质内的电布线，并且其中，电布线包括功率和信号布线，功率和信号布线耦合到第一管芯上的第一光电子部件并且耦合到第一光波导，并且耦合到第二管芯上的第二光电子部件并且耦合到第二光波导，并且其中，封装衬底电耦合到印刷电路板内的功率和信号布线。
158.示例13包括示例12的所有特征，还包括第三管芯，其中，第三管芯包括从第三管芯的第三边缘延伸到第三光波导的第三沟槽，并且其中，第三沟槽与第三光波导对准，并且其中，光导线是第一光导线，并且第二光导线在第二管芯上的第四波导与第三管芯上的第三波导之间延伸，其中，第二光导线与第三光波导和第四光波导对准。
159.示例14包括示例12或13的所有特征，其中，第四管芯包括从第四管芯的第四边缘延伸到第五光波导的第四沟槽，其中，第四沟槽与第五光波导对准；并且其中，第二管芯包括第六光波导，并且第三光导线在第五光波导与第六光波导之间延伸。
160.示例15是一种用于制造光子集成电路(pic)封装的方法，包括：接收电耦合到ic封装衬底的第一集成电路(ic)管芯和第二ic管芯，其中，第一ic管芯包括第一光波导和从第一ic管芯的第一边缘延伸到第一光波导的第一沟槽，并且第二ic管芯包括第二光波导和从第二ic管芯的第二边缘延伸到第二光波导的第二沟槽；将玻璃光纤的第一端子部分附接在第一沟槽内，并且将玻璃光纤的第一端子与第一光波导对准；以及将玻璃光纤的第二端子部分附接在第二沟槽内，并且将玻璃光纤的第二端子与第二光波导对准。
161.示例16包括示例15的所有特征，其中将玻璃光纤的第二端子部分附接到第二沟槽中包括：牵拉玻璃光纤以延伸到第二ic管芯、固定玻璃光纤并且劈开玻璃光纤以产生第二端子。
162.示例17包括示例15或16的所有特征，其中，固定玻璃光纤包括：用包括夹爪或压机的操纵工具抓取玻璃光纤。
163.示例18包括示例16或17的所有特征，其中，固定玻璃光纤包括：用真空卡盘保持玻璃光纤，以及用压机将玻璃光纤的第二端子部分压到沟槽中。
164.示例19包括示例15至18中的任一项的所有特征，其中，将玻璃光纤的第一端子部分附接到第一沟槽中包括：将第一粘合剂珠分配到第一沟槽中；并且其中，将玻璃光纤的第二端子部分附接到第二沟槽中包括：将第二粘合剂珠分配到第二沟槽中。
165.示例20包括示例15至19中的任一项的所有特征，其中，将玻璃光纤的第一端子部分附接到第一沟槽中包括：将玻璃光纤的第一端子部分放置在第一光波导的第一端子部分上方；并且其中，将玻璃光纤的第二端子部分附接到第二沟槽中包括：将玻璃光纤的第二端子部分放置在第二光波导的第二端子部分上方。

技术特征：

1.一种光子集成电路(pic)封装，包括：第一管芯，包括第一光波导和从所述第一管芯的第一边缘延伸到所述第一光波导的第一沟槽，其中，所述第一沟槽与所述第一光波导对准；第二管芯，包括第二光波导和从所述第二管芯的第二边缘延伸到所述第二光波导的第二沟槽，其中，所述第二沟槽与所述第二光波导对准；光导线，包括玻璃光纤，所述光导线包括在所述第一沟槽内延伸的第一端子部分和在所述第二沟槽内延伸的第二端子部分，其中，所述第一端子部分与所述第一光波导对准，并且所述第二端子部分与所述第二光波导对准。2.根据权利要求1所述的pic封装，其中，所述光导线是多条光导线中的一条光导线，单条光导线在所述第一管芯的第一单独光波导的第一端子部分与所述第二管芯的第二单独光波导的所述第二端子部分之间延伸，所述pic封装还包括围绕所述第一管芯与所述第二管芯之间的多条光导线的至少部分的密封材料。3.根据权利要求1所述的pic封装，其中，所述第一沟槽和所述第二沟槽分别具有范围在所述玻璃光纤的平均直径的10％与100％之间的第一深度和第二深度，并且分别具有范围在所述玻璃光纤的所述平均直径的50％与100％之间的第一宽度和第二宽度。4.根据权利要求1所述的pic封装，其中，所述光导线的所述第一端子部分具有紧靠所述第一光波导的第一端子侧壁的第一端部，并且所述光导线的所述第二端子部分具有紧靠所述第二光波导的第二端子侧壁的第二端部。5.根据权利要求1所述的pic封装，其中，所述第一光波导在所述第一管芯的表面下方，并且具有与所述表面相邻的掩埋侧壁，所述第一沟槽在所述掩埋侧壁上方沿着所述表面延伸，所述光导线的所述第一端子部分在所述第一沟槽内延伸，并且与所述掩埋侧壁的一部分重叠。6.根据权利要求1所述的pic封装，其中，所述光导线的所述第一端子部分和所述第二端子部分分别通过包括聚合物材料的密封剂接合到所述第一管芯和所述第二管芯，所述密封剂分别在所述玻璃光纤的第一部分与所述第一沟槽之间以及在所述玻璃光纤的第二部分与所述第二沟槽之间具有粘合剂接合。7.根据权利要求6所述的pic封装，其中，所述聚合物材料具有与至少所述第一光波导的第二折射率基本上相同的第一折射率。8.根据权利要求1-7中任一项所述的pic封装，其中，所述光导线具有包括粘合剂聚合物材料的涂层，其中，包括所述粘合剂聚合物材料的第一层在所述光导线的所述第一端子部分与所述第一沟槽之间，并且包括所述粘合剂聚合物材料的第二层在所述光导线的所述第二端子部分与所述第二沟槽之间。9.根据权利要求1-7中任一项所述的pic封装，其中，所述光导线包括硅、氧、硼、钙或铝中的任一种，并且其中，所述硅、氧、硼、钙或铝的至少一部分被组合为铝硼硅酸钙或铝硅酸钙玻璃。10.根据权利要求1-7中任一项所述的pic封装，其中，所述玻璃光纤具有范围在5微米与30微米之间的平均直径。11.根据权利要求1-7中任一项所述的pic封装，其中，所述第一沟槽和所述第二沟槽具有范围在3微米与10微米之间的宽度和范围在1.5微米与10微米之间的深度。
12.一种光子集成电路(pic)封装，包括：第一管芯，包括第一光波导和从所述第一管芯的第一边缘延伸到所述第一光波导的第一沟槽，其中，所述第一沟槽与所述第一光波导对准；第二管芯，包括第二光波导和从所述第二管芯的第二边缘延伸到所述第二光波导的第二沟槽，其中，所述第二沟槽与所述第二光波导对准；光导线，包括玻璃光纤，所述光导线包括在所述第一沟槽内延伸的第一端子部分和在所述第二沟槽内延伸的第二端子部分，其中，所述第一端子部分与所述第一光波导对准，并且所述第二端子部分与所述第二光波导对准，其中，所述第一管芯和所述第二管芯电耦合到封装衬底，所述封装衬底包括电介质内的电布线，并且其中，所述电布线包括功率和信号布线，所述功率和信号布线耦合到所述第一管芯上的第一光电子部件并且耦合到所述第一光波导，并且耦合到所述第二管芯上的第二光电子部件并且耦合到所述第二光波导，并且其中，所述封装衬底电耦合到印刷电路板内的功率和信号布线。13.根据权利要求12所述的pic封装，还包括第三管芯，其中：所述第三管芯包括从所述第三管芯的第三边缘延伸到第三光波导的第三沟槽，并且其中，所述第三沟槽与所述第三光波导对准；并且所述光导线是第一光导线，并且第二光导线在所述第二管芯上的第四波导与所述第三管芯上的所述第三光波导之间延伸，其中，所述第二光导线与所述第三光波导和所述第四光波导对准。14.根据权利要求12或13所述的pic封装，其中：第四管芯包括从所述第四管芯的第四边缘延伸到第五光波导的第四沟槽，其中，所述第四沟槽与第五光波导对准；并且所述第二管芯包括第六光波导，并且第三光导线在所述第五光波导与所述第六光波导之间延伸。15.一种用于制造光子集成电路(pic)封装的方法，包括：接收电耦合到ic封装衬底的第一集成电路(ic)管芯和第二ic管芯，其中，所述第一ic管芯包括第一光波导和从所述第一ic管芯的第一边缘延伸到所述第一光波导的第一沟槽，并且所述第二ic管芯包括第二光波导和从所述第二ic管芯的第二边缘延伸到所述第二光波导的第二沟槽；将玻璃光纤的第一端子部分附接在所述第一沟槽内，并且将所述玻璃光纤的第一端子与所述第一光波导对准；以及将所述玻璃光纤的第二端子部分附接在所述第二沟槽内，并且将所述玻璃光纤的第二端子与所述第二光波导对准。16.根据权利要求15所述的方法，其中，将所述玻璃光纤的所述第二端子部分附接到所述第二沟槽中包括：牵拉所述玻璃光纤以延伸到所述第二ic管芯、固定所述玻璃光纤并且劈开所述玻璃光纤以产生所述第二端子。17.根据权利要求16所述的方法，其中，固定所述玻璃光纤包括：用包括夹爪或压机的操纵工具抓取所述玻璃光纤。18.根据权利要求16所述的方法，其中，固定所述玻璃光纤包括：用真空卡盘保持所述
玻璃光纤，以及用压机将所述玻璃光纤的所述第二端子部分压到所述沟槽中。19.根据权利要求1-18中任一项所述的方法，其中：将所述玻璃光纤的所述第一端子部分附接到所述第一沟槽中包括：将第一粘合剂珠分配到所述第一沟槽中；并且将所述玻璃光纤的所述第二端子部分附接到所述第二沟槽中包括：将第二粘合剂珠分配到所述第二沟槽中。20.根据权利要求1-18中任一项所述的方法，其中：将所述玻璃光纤的所述第一端子部分附接到所述第一沟槽中包括：将所述玻璃光纤的所述第一端子部分放置在所述第一光波导的第一端子部分上方；并且将所述玻璃光纤的所述第二端子部分附接到所述第二沟槽中包括：将所述玻璃光纤的所述第二端子部分放置在所述第二光波导的第二端子部分上方。

技术总结

一种光子集成电路(PIC)封装，包括第一管芯，第一管芯包括第一光波导和从第一管芯的第一边缘延伸到第一光波导的第一沟槽。第一沟槽与第一光波导对准。第二管芯包括第二光波导和从第二管芯的第二边缘延伸到第二光波导的第二沟槽。第二沟槽与第二光波导对准。包括未包覆玻璃光纤的光导线包括在第一沟槽内延伸的第一端子部分和在第二沟槽内延伸的第二端子部分。第一端子部分与第一光波导对准并且第二端子部分与第二光波导对准。端子部分与第二光波导对准。端子部分与第二光波导对准。