通孔中混合有热电的玻璃封装

发布时间：2024-01-14 11:11:40 栏目：精选知识

导读 光子学具有多种优势，包括通过利用光数据通信、生物医学应用、汽车技术和人工智能领域的光特性来实现高速和低损耗通信。这些优点是通过复杂

光子学具有多种优势，包括通过利用光数据通信、生物医学应用、汽车技术和人工智能领域的光特性来实现高速和低损耗通信。这些优点是通过复杂的光子电路实现的，其中包括集成在光子芯片上的不同光子元件。然后添加电子芯片以补充光子芯片的某些功能，例如光源操作、调制和放大。电子和光子芯片在基板上的紧密集成是光子封装的一个关键方面。



光子封装在支持电子和光子芯片在电气、光学、机械和热领域的有效运行方面发挥着至关重要的作用。高效的热管理在紧凑型封装中变得至关重要，因为电子和光子芯片之间的热串扰以及环境温度波动会对光子芯片的性能产生负面影响。玻璃基板被广泛讨论为电子和光子芯片的共同封装平台，在这里至关重要，因为它们具有紧凑的外形尺寸、低电损耗和面板级可制造平台等优点。此外，玻璃基板具有低导热率，有利于电子和光子芯片之间的横向热扩散最小化。

在玻璃基板中加入玻璃通孔 (TGV) 可以实现电子芯片的有效散热。另一种热管理策略涉及在芯片底部集成微型热电冷却器 (micro-TEC)，以提供主动温度控制。在 《光学微系统杂志》上发表的研究中，引入了 TGV 和微型 TEC 技术的组合，称为“基板集成微型热电冷却器 (SimTEC)”。SimTEC 涉及部分填充铜和热电材料的 TGV，确保封装中光子和电子芯片的热稳定性。这项新技术补充了系统级冷却方法。爱尔兰科克大学的 Parnika Gupta 及其同事研究了玻璃基板对分段通孔热性能的影响，并将其与独立式微型 TEC 柱进行了比较。他们分析了通孔直径、高度、间距和填充因子对 SimTEC 冷却性能的影响。值得注意的是，该技术在封装中提供了精确的热控制，并在芯片倒装键合到玻璃基板上时降低了 TEC 表面和芯片接口之间的热阻。实验设计 (DOE) 模拟表明最大冷却为 9.3 K 或温度稳定范围为 18.6 K。该研究还强调，与通孔几何形状的变化相比，冷却性能的变化大六倍。独立式 micro-TEC 单电偶。优化热电材料特性有可能增强未来 SimTEC 集成架构的性能。