Keo dính DELO cho mạch tích hợp quang tử (PIC)

Chất kết dính cho mạch tích hợp quang tử (PIC)

Mạch tích hợp quang tử (PIC - Photonic integrated circuits) là một công nghệ nổi tiếng trong lĩnh vực viễn thông truyền dữ liệu tốc độ 5G - chủ yếu là nhờ vào sự phát triển rầm rộ của các bộ thu phát và các thành phần thụ động nhỏ hơn, nhanh hơn, rẻ hơn và thân thiện hơn. PIC cũng đang nhận được sự quan tâm cả từ khía cạnh thương mại và nghiên cứu trong các lĩnh vực khác (ví dụ: phòng thí nghiệm chip, công nghệ LIDAR hoặc điện toán lượng tử).

Mạch tích hợp quang tử (PIC) đóng vai trò chính trong việc tích hợp các chức năng quang học như xử lý tín hiệu, truyền dữ liệu tốc độ cao và cảm biến cho các thiết bị điện tử. PIC là một hệ thống tiên tiến trên chip trong đó nhiều thành phần quang học thu nhỏ như bộ khuếch đại, bộ điều biến hoặc bộ lọc được kết hợp. Hoạt động trong dải bước sóng ánh sáng nhìn thấy/IR của phổ EM (380 – 1650 nm), chúng cho phép băng thông rất cao và truyền dữ liệu ở tốc độ cao.

Về mặt kỹ thuật, việc đóng gói và kết nối quang học ở cấp độ chip cũng như cấp độ bo mạch là rất khó khăn, đòi hỏi chất kết dính có khả năng căn chỉnh chủ động rất chính xác. Quá trình xử lý kế tiếp như lắp ráp các thiết bị SMD điện tử bằng các quy trình nung chảy lại đòi hỏi các vật liệu phải có độ tin cậy cao.

Ghép nối quang học (Optical coupling)

Có một số cách tiếp cận để ghép PIC với sợi quang. Nói chung, sợi quang đơn lẻ có đường kính lõi chỉ vài micron được sử dụng, đòi hỏi sự căn chỉnh hoạt động có độ chính xác rất cao.

Các sợi có thể được liên kết trực tiếp với PIC bằng keo dính trong đường dẫn ánh sáng. Việc sử dụng chất kết dính bên ngoài đường dẫn ánh sáng bằng cách liên kết sợi quang với một bộ chuyển đổi thường được thực hiện bằng cách lấp đầy khoảng trống giữa sợi quang và PIC bằng keo dính quang học phù hợp với chỉ số khúc xạ (RI), giảm thiểu tổn thất truyền dẫn do phản xạ Fresnel gây ra. Một cách tiếp cận khác là sử dụng thấu kính vi mô trên PIC, cho phép dung sai cao hơn hoặc cho phép kết nối không tiếp xúc.

Đặc tính keo dính:

• Độ co thấp.
• Cố định nhanh.
• CTE thấp.
• Nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh Tg cao.
• Khả năng tương thích hệ số khúc xạ ánh sáng RI.
• Khả năng cho ánh sáng truyền qua cao.
• Độ ổn định khi nung chảy lại (reflow).

Liên kết rãnh chữ V (V-groove bonding)

Việc sử dụng chất nền có cấu trúc rãnh chữ V là phổ biến để căn chỉnh thụ động các sợi. Thay vì kết nối từng sợi đơn lẻ với PIC, chúng có thể được lắp ráp trước bằng cách sử dụng rãnh chữ V. Toàn bộ phần, thường bao gồm 12 sợi trở lên, sau đó có thể được kết nối với PIC trong một bước. Các sợi được giữ trong rãnh chữ V bằng cách gắn một nắp lên trên. Chất kết dính DELO có thể được phân phối trước khi nối nắp hoặc sau đó bằng quy trình điền đầy bên dưới (underfill process).

Đặc tính keo dính:

• Độ nhớt phù hợp.
• CTE thấp.

• Độ ổn định khi nung chảy lại (reflow).

Tấm ốp (Cladding)

Khoảng cách ngắn giữa PIC với PIC hoặc kết nối sợi quang với PIC có thể đạt được bằng cách sử dụng liên kết dây quang tử. Tương tự như hệ thống dây điện, dây quang được sử dụng để kết nối các PIC và/hoặc sợi đã được lắp ráp sẵn. Các liên kết dây quang tử có thể được viết 3D bằng phương pháp trùng hợp hai photon (2PP). Để bảo vệ các sợi dây nhỏ, DELO cung cấp lớp phủ dính có chỉ số khúc xạ (RI) thấp cho phép dẫn sóng bằng phản xạ toàn phần bên trong.

Đặc tính kết dính:

• RI thấp.
• Độ nhớt thấp.
• Độ tin cậy cao.

Gắn chip (Chip attach)

Việc gắn PIC vào vật liệu nền hoặc bộ chuyển đổi là điều cần thiết cho việc đóng gói quang tử. Do đó, keo dính cần có liên kết đáng tin cậy với CTE thấp và cường độ liên kết vừa đủ. Ngoài ra, DELO còn cung cấp chất kết dính có khả năng cố định bằng tia UV mang lại độ chính xác cao và giảm thời gian cho 1 chu kỳ sản xuất.

Đặc tính kết dính:

• Độ bền liên kết cao.
• CTE thấp.
• Độ co ngót thấp.
• Độ tin cậy cao.

Nguồn: DELO (https://www.delo-adhesives.com/us/)