來源：Evelyn

近期，凌云光宣布與德國Vanguard Automation公司正式締結(jié)戰(zhàn)略合作關(guān)系。作為Vanguard在中國的核心戰(zhàn)略伙伴，凌云光將全面負責(zé)其光子引線鍵合（PWB）技術(shù)和3D打印端面微光學(xué)技術(shù)及其封裝設(shè)備在中國的市場營銷和技術(shù)支持工作，攜手推動光通信行業(yè)和光子集成芯片封裝技術(shù)的革新與發(fā)展。

強強聯(lián)合，推動中國光子集成芯片封裝技術(shù)發(fā)展

據(jù)介紹，Vanguard Automation公司成立于2017年，坐落于德國卡爾斯魯厄，是德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）孵化企業(yè)。公司憑借獨創(chuàng)的3D打印光子引線鍵合（Photonic Wire Bonding, PWB）技術(shù)和微光學(xué)組件技術(shù)，專注于光子集成芯片的耦合與封裝應(yīng)用。其先進設(shè)備和技術(shù)廣泛應(yīng)用于光電子集成芯片的封裝制造領(lǐng)域，涵蓋電信/數(shù)據(jù)通信高速光模塊、3D傳感、光計算等多個前沿方向。Vanguard已經(jīng)在數(shù)據(jù)通信、電信、人工智能、量子技術(shù)等前沿領(lǐng)域拓展用戶。客戶利用PWB和芯片級微光學(xué)元件實現(xiàn)混合集成，解決封裝難題。而凌云光在光纖光學(xué)領(lǐng)域深耕多年，致力于科學(xué)通信、電信通信、數(shù)據(jù)通信、光纖激光和光纖傳感等五大核心應(yīng)用領(lǐng)域。公司結(jié)合國際領(lǐng)先技術(shù)與自主研發(fā)成果，為客戶提供卓越的光纖器件與儀器解決方案。

全自動3D光刻耦合，突破光子集成芯片封裝

近年來，盡管芯片級光子電路集成取得了顯著進展，但光子系統(tǒng)的封裝與組裝仍面臨重大挑戰(zhàn)。光子芯片的耦合，相較于電子芯片更為復(fù)雜，需要精確匹配模式場大小，并實現(xiàn)高度精準的光學(xué)對準，這在半導(dǎo)體光子芯片中尤為困難。傳統(tǒng)的“主動對準”技術(shù)不僅耗時費力，而且在面對不同模式場大小的芯片時，還需額外添加微透鏡等元件，進一步增加了系統(tǒng)組裝的復(fù)雜度。而Vanguard的全自動3D光刻耦合封裝平臺，高端增材3D納米制造技術(shù)，原位構(gòu)建光子波導(dǎo)和微光學(xué)元件，克服了傳統(tǒng)方法的局限性。借鑒電氣引線鍵合思路，能夠制備出任意形狀的高分子聚合物光波導(dǎo)和微光學(xué)透鏡，實現(xiàn)芯片與芯片、芯片與光纖之間的高效光耦合互聯(lián)。其獨特的光子引線鍵合（PWB）技術(shù)，作為電子學(xué)中金屬線鍵合的光學(xué)類比，能夠高效連接集成光學(xué)芯片或光纖，成為解決上述挑戰(zhàn)的關(guān)鍵。

（圖片來源：Vanguard）

在卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）的研究伙伴的支持下，Vanguard已證明光子線鍵合技術(shù)能夠連接各種芯片上的波導(dǎo)和光纖。對于芯片間的連接，PWB波導(dǎo)的橫向尺寸通常為1-2微米，間距可小于5微米，從而實現(xiàn)每毫米芯片邊緣上數(shù)百個PWB的高效連接。在連接硅基絕緣（SOI）波導(dǎo)時，插入損耗僅為1dB至2dB，且在1200nm至1600nm波長范圍內(nèi)損耗變化極小。類似的損耗數(shù)據(jù)在連接多芯光纖（MCF）或磷化銦（InP）激光源時也得到了驗證。由于鍵合形狀是根據(jù)耦合界面的實際位置量身定制的，因此無需再進行高精度對準光學(xué)芯片。此外，通過采用漸縮的自由形態(tài)波導(dǎo)，光子線鍵合技術(shù)能夠靈活處理待連接設(shè)備的不同模式場。該技術(shù)不僅高度自動化，而且非常適合大規(guī)模批量生產(chǎn)，為光子集成系統(tǒng)的成功商業(yè)化開辟了新途徑。

光子引線鍵合的制造流程

子引線鍵合（PWB）的制造包括多個步驟，使用基于雙光子聚合的直接寫入3D激光光刻技術(shù)：

步驟1

使用標準的拾取和放置機械將光子芯片和光纖以中等精度固定于共同基板上。

（圖片來源：Vanguard）

步驟2

將互連區(qū)域嵌入光敏樹脂中，并使用具有亞100納米精度的3D機器視覺技術(shù)精確檢測波導(dǎo)端面和耦合結(jié)構(gòu)在樹脂中的位置。

步驟3

根據(jù)記錄的端面位置設(shè)計PWB波導(dǎo)的形狀，并使用雙光子光刻技術(shù)進行定義。

步驟4

通過顯影步驟去除未曝光的樹脂材料。

步驟5

將結(jié)構(gòu)嵌入低折射率的包層材料中。

（圖片來源：Vanguard）

【近期會議】

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審核編輯 黃宇