6月 28， 2023

近年来，光子集成电路（PIC）领域出现了较大的发展，其应用也日益广泛，如高速数据通信，先进传感技术和LiDAR系统。但要充分释放集成光子学的潜力，高效和创新的封装解决方案至关重要。

光子集成电路封装涵盖了一系列技术和技术能力，包括改善信号和功率分配，增强光学性能，管理热效应，并为设备提供机械，电气和环境保护，同时使其与外部连接。它包括芯片键合、抛光、主动对准、气密密封等工艺。

PIXAPP 和 PHIX

欧洲公司现在处于开发突破性PIC封装方法的最前沿，也称为光子芯片。PIC在欧洲的一个值得注意的参考点是PIXAPP，这是一个与整个欧洲大陆合作伙伴的分布式试点生产线。

PIXAPP扩大了其产能和技术能力，特别是在原型包装开发方面。它提供全面的技术，提供培训，从事高风险开发和早期原型设计，并允许公司使用尖端设备。PIXAPP根据光学和电气封装的设计规则建立封装标准，以方便客户配置设备。这些设计规则正在扩展，包括光学器件与电子产品的联合封装，甚至包括用于LiDAR和飞行时间等应用的MEMS集成。虽然最初专注于早期原型设计，但PIXAPP认识到需要开发供应链和包装技术以实现可扩展制造。

PIXAPP的封装服务和支持涵盖多个应用领域，包括数据通信、传感和医疗领域。他们优先考虑低成本封装，提供批量服务以满足数据通信等高端市场的需求。他们的试验线已经发展到包括先进的封装技术，如晶圆级封装，以降低成本并提高封装效率。可靠性是PIXAPP关注的另一个重点，全面测试在其中起着至关重要的作用。加速寿命测试，包括高温存储、湿度和机械应力测试，可以识别和解决潜在的故障模式。PIXAPP还积极开发标准的可靠性认证协议，以确保高水平的设备稳健性。

PIXAPP的封装合作伙伴之一是荷兰公司PHIX。对于原型封装，PHIX 提供灵活且易于适应的标准封装，可以像乐高积木一样进行配置。这些封装可用于各种芯片尺寸和电气焊盘配置，对于射频 （RF） 接口，模块可以使用定制射频接口板进行升级。在批量封装中，使用标准化外壳的客户受益于 PHIX 的库存，这消除了对最小订购量或前期外壳设计成本的需求。这种简化的方法使客户更容易对其定制产品进行原型设计，使其符合特定市场，或向投资者和潜在客户展示这些产品。

III-V族光子芯片在硅晶圆上的晶圆级封装（顶部）和光子芯片的芯片级混合集成（底部）

为了扩大生产规模，PHIX 专注于通过在工具集中实施批量级自动化来减少操作员对生产成本的影响，从而确保扩大产量的灵活性。一旦特定PIC的产量达到某个阈值，就可以建立一条专用生产线，以进一步降低成本并扩大规模。

PHIX仍然关注市场趋势和需求，旨在通过使用磷化铟，氮化硅和多晶板等不同芯片技术整合共封装光学器件，芯片组和异构集成来突破混合集成的极限。他们认识到小型化的重要性，但也强调增加输入/输出 （I/O）、功能、面积和更高频率的工作。

PIXAPP和PHIX等组织的努力，在EPIC协作精神的支持下，正在推动欧洲PIC包装的发展。这些创新方法和技术对于在各个行业中广泛采用PIC至关重要，促进尖端应用的开发，并推动光子学的可能性。随着该领域的不断发展，欧洲公司处于领先地位，为下一代PIC开发高效，可靠和具有成本效益的包装解决方案。

ICON光子

ICON光子总部位于法国，专门从事基于聚合物的芯片到光纤互连技术。ICON Photonics专注于密度，高速和晶圆级封装，通过在晶圆级集成光子学，电子学和机械学来提供全面的解决方案。这种方法可实现多种解决方案和超低损耗耦合，满足各种应用需求。

ICON光子学提供用于光纤阵列自对准和附着的机械夹具，用于高效光耦合的聚合物锥形微光学器件，以及有源器件的嵌入，如探测器，边缘发射激光器（EEL），垂直腔面发射激光器（VCSEL），以及用于低温量子应用的过渡边缘传感器和单光子探测器。他们的硅中介层方法提供射频和毫米波传输线，进一步增强了其综合封装能力。

AT&S和 Vario-optics

其他欧洲参与者，AT&S和Vario-optics，着重将光子芯片与大量电气和光学接口互连，以实现经济高效的光子封装。他们采用联合工程的方式，在PIC制造开始之前就考虑封装要求。PIC 的多学科性质需要协作努力。。

Vario-optics的封装平台围绕电光电路板（EOCB），其中包括具有大量I / O通道的平面波导和结合电走线的光扇出。这些元件可实现PIC和EOCB之间的高效电气和光学耦合。该平台还包括用于促进高效PIC波导耦合的光学接口，以及用于金属化和与印刷电路板集成的必要电气接口。这种全面且经济高效的方法可确保最佳性能并将 PIC 无缝集成到包装过程中。

Nanoscribe， ficonTEC， and Yelo

随着对先进光子组件、器件和模块的需求不断上升，Nanoscribe、ficonTEC和Yelo等设备制造商在开发尖端制造和测试解决方案方面发挥着重要的作用。凭借他们的专业知识和创新方法，这些公司正在帮助推动光子学行业的进步。

3D微细加工系统制造商Nanoscribe开发了Quantum X align打印机来打印聚合物微透镜。它使用双光子灰度光刻2GL，一种精确控制聚合过程位置和大小的技术，使其与众不同。通过利用飞秒近红外激光，Nanoscribe可以在打印过程中实现卓越的精度。该系统使用扫描振镜进行光束定位，并使用显微镜物镜将激光聚焦到样品内，从而可以在芯片和晶圆级别直接对光子芯片进行3D打印。

透镜光纤阵列的扫描电子显微镜 （SEM） 图像，用于自由空间微光学耦合，采用 Quantum X align 制造，具有对齐的 2光子光刻（顶部）和模场整形微光学器件对齐和打印的 SEM 图像（底部）。

集成的共聚焦模块可实现表面的精确映射，以将微光学元件精确地对准预定义的标记。直观的软件nanoPrintX可对所有元素相对于彼此的位置和空间对齐以及基板上的预定义位置提供即时视觉反馈。nanoPrintX的这些功能使使用 Quantum X 对齐的对齐 3D 打印变得容易，并允许在光纤、光纤阵列、芯片刻面、光栅耦合器以及许多其他用例上对齐微光学器件 PIC 的自由空间微光耦合应用。 Nanoscribe与PHIX和Printoptix等合作伙伴的合作方法确保了与先进封装解决方案的无缝集成。

凭借20多年的丰富经验，ficonTEC制造可配置和模块化的先进装配和测试机，专为生产不同市场应用的光子设备和系统而量身定制。它们在两个主要功能上表现出色：使用紫外光固化环氧树脂对准和连接微光学器件、光纤阵列、光电芯片和 PIC，以及热或激光辅助共晶键合。除此之外，ficonTEC还提供全面的测试和鉴定能力，包括验证和验证，光电芯片和晶圆级测试，以及光电下线测试。为了粘合光子芯片，他们开发了一种亚微米精度对准和组装红外系统，该系统与机器视觉工具一起使他们能够穿透硅PIC。该工具利用红外范围以外的硅的光学透明度，通过从基板或晶圆下方观察，实现有源器件的被动对准和直接耦合到波导和复杂的PIC结构中。

来自ficonTEC的亚微米硅对准和组装红外系统（顶部）和电光晶圆级测试系统（底部）

ficonTEC还提供“对准和附着 ”平台，该平台将高精度光学对准功能与各种组装技术相结合，如环氧基附着、共晶芯片键合和激光焊接。其机器解决方案可以进行配置和重新配置，以适应广泛的研究和工艺开发，以及批量和大批量制造任务。

测试是光子器件开发的另一个关键阶段，用于评估器件的长期可靠性。该测试还用作并行晶圆鉴定过程，以确定未来老化的最佳条件，特别是器件磨损的电流和温度。在寿命测试期间， Yelo 通过监测激光二极管工作特性的变化来仔细测量其光学劣化。确定老化的适当时间是一项挑战。过早执行老化，例如在 晶圆 级别，可能无法检测到某些故障模式。相反，将老化测试推迟到昂贵的密封封装之后会导致高废品成本。通常，老化的最佳时间是在芯片分离之后，但在集成到更昂贵的封装中之前。

PIC封装领域正在迅速发展，这些是少数欧洲公司和研究机构，它们处于开发创新封装解决方案的最前沿，以及3D微细加工，基于聚合物的电路板和光纤耦合的补充解决方案。

标准化封装、先进材料和测试技术正在推动光子学在各种应用中的增长，包括数据通信、传感、医疗和汽车。优化的包装工艺、降低成本和提高可靠性将为PIC在不同行业中的广泛采用铺平道路，而在欧洲实现这一目标需要所有参与者的共同努力。

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