Glass fiber array unit (FAU) with epoxy flow control

Abstract

Embodiments disclosed herein comprise an apparatus that includes a first substrate with a groove into a first surface of the first substrate, and a fiber set into the groove, where the fiber comprises glass. In an embodiment, the apparatus further comprises a second substrate with a second surface that faces the first surface of the first substrate, where the second surface is spaced away from the first surface by at least a portion of the fiber. The apparatus may further comprise a layer that contacts the first surface, the second surface, and the fiber, where the layer at least partially fills a portion of the groove.

Description

GLASS FIBER ARRAY UNIT (FAU) WITH EPOXY FLOW CONTROL

[0001] [Rectified under Rule 91, 22.04.2024][deleted]

[0002] [Rectified under Rule 91, 22.04.2024][deleted]BACKGROUND

[0003] Optical data links are potential candidates to address scalability challenges of electrical interconnects over long distances due to their potential for negligible frequency-dependent loss. Optical interconnects based on integrated photonics (e.g., silicon photonics) or discrete photonics (e.g., vertical cavity surface-emitting lasers (VCSELs) , micro light emitting diodes (μLEDs) , a photodiode (PD) , etc. ) are used in various applications. The optical signals from these devices are transmitted to optoelectronic dies through optical fibers.

[0004] Fiber array units (FAUs) are used for optically coupling optical fibers to an optoelectronic device. FAUs include a fiber on a first block. A second block sits on the fiber in order to retain the fiber. The first block often includes a V-groove, and the fiber is set into the V-groove to provide improvements to alignment of the fiber. An epoxy may be applied between the first block and the second block in order to adhere the blocks together and / or to secure the fiber in a fixed position. However, allowing the fiber to be displaceable at one end may be beneficial for optical coupling, alignment, stress mitigation, and / or the like. Therefore, a keep out zone (KOZ) where epoxy is omitted is desired. While some embodiments disclosed herein include FAUs with a first block and a first lid, other embodiments may include FAUs with any number of pairs of blocks and lids.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0005] Figure 1 is a plan view illustration of a fiber array unit (FAU) where an epoxy has spread into a keep out zone (KOZ) , in accordance with an embodiment.

[0006] Figure 2A is a side view illustration of an FAU as a first block is pressed against a second block with an adhesive layer, in accordance with an embodiment.

[0007] Figure 2B is a side view illustration of the FAU after the first block is bonded to the second block by the adhesive layer, in accordance with an embodiment.

[0008] Figure 2C is a side view illustration of an FAU as a first block with an adhesive layer is pressed against a second block, in accordance with an embodiment.

[0009] Figure 2D is a side view illustration of the FAU after the first block is bonded to the second block by the adhesive layer, in accordance with an embodiment.

[0010] Figure 2E is a side view illustration of an FAU as a first block with an adhesive layer is pressed against a second block with an adhesive layer, in accordance with an embodiment.

[0011] Figure 2F is a side view illustration of the FAU after the first block is bonded to the second block by the adhesive layer, in accordance with an embodiment.

[0012] Figure 2G is a cross-sectional illustration of an FAU with a fiber in a V-groove of a first block and secured by an adhesive layer that is between the first block and a second block, in accordance with an embodiment.

[0013] Figure 2H is a zoomed in cross-sectional illustration of the adhesive layer conforming to the fiber and at least partially filling an upper portion of the V-groove, in accordance with an embodiment.

[0014] Figure 3 is a process flow diagram of a process for assembling an FAU with an adhesive layer approach, in accordance with an embodiment.

[0015] Figure 4A is a plan view illustration of a first block of an FAU with tapered V-groove openings, alignment features, and a reservoir, in accordance with an embodiment.

[0016] Figure 4B is a cross-sectional illustration of an FAU with alignment features between a first block and a second block, in accordance with an embodiment.

[0017] Figure 4C is a cross-sectional illustration of an FAU with alignment features between a first block and a second block, in accordance with an embodiment.

[0018] Figure 4D is a cross-sectional illustration of an FAU that comprises alignment pins that pass through both a first block and a second block, in accordance with an embodiment.

[0019] Figure 4E is a cross-sectional illustration of an FAU with a first block and a second block that both comprise V-grooves and interlocking alignment features, in accordance with an embodiment.

[0020] Figure 4F is a plan view illustration of an FAU with epoxy dispensed between a first block and a second block, where the flow of the epoxy is halted by a reservoir, in accordance with an embodiment.

[0021] Figure 5 is a process flow diagram of a process for assembling an FAU with integrated structures for controlling epoxy flow, in accordance with an embodiment.

[0022] Figure 6A is a side view illustration of an FAU as a first block is pressed against a second block with a barrier layer, in accordance with an embodiment.

[0023] Figure 6B is a side view illustration of the FAU after the first block is secured to the second block by an epoxy that does not flow past the barrier layer, in accordance with an embodiment.

[0024] Figure 6C is a cross-sectional of the FAU in Figure 6B along line C-C’, in accordance with an embodiment.

[0025] Figure 6D is a side view illustration of an FAU as a first block with a barrier layer is pressed against a second block with a barrier layer, in accordance with an embodiment.

[0026] Figure 6E is a side view illustration of the FAU after the first block is secured to the second block by an epoxy that does not flow past the barrier layers, in accordance with an embodiment.

[0027] Figure 7 is a process flow diagram of a process for assembling an FAU with a barrier layer that controls a flow of an epoxy, in accordance with an embodiment.

[0028] Figure 8 is a cross-sectional illustration of an optoelectronic system with an FAU that comprises one or more epoxy flow control structures or epoxy alternatives, in accordance with an embodiment.

[0029] Figure 9 is a schematic of a computing device built in accordance with an embodiment.DETAILED DESCRIPTION

[0030] Described herein are optoelectronic systems, and more particularly, fiber array units (FAUs) with features for epoxy flow control and / or alternatives to epoxy, in accordance with various embodiments. In the following description, various aspects of the illustrative implementations will be described using terms commonly employed by those skilled in the art to convey the substance of their work to others skilled in the art. However, it will be apparent to those skilled in the art that the present disclosure may be practiced with only some of the described aspects. For purposes of explanation, specific numbers, materials and configurations are set forth in order to provide a thorough understanding of the illustrative implementations. However, it will be apparent to one skilled in the art that the present disclosure may be practiced without the specific details. In other instances, well-known features are omitted or simplified in order not to obscure the illustrative implementations.

[0031] Various operations will be described as multiple discrete operations, in turn, in a manner that is most helpful in understanding the present disclosure, however, the order of description should not be construed to imply that these operations are necessarily order dependent. In particular, these operations need not be performed in the order of presentation.

[0032] Various embodiments or aspects of the disclosure are described herein. In some implementations, the different embodiments are practiced separately. However, embodiments are not limited to embodiments being practiced in isolation. For example, two or more different embodiments can be combined together in order to be practiced as a single device, process, structure, or the like. The entirety of various embodiments can be combined together in some instances. In other instances, portions of a first embodiment can be combined with portions of one or more different embodiments. For example, a portion of a first embodiment can be combined with a portion of a second embodiment, or a portion of a first embodiment can be combined with a portion of a second embodiment and a portion of a third embodiment.

[0033] As noted above, fiber array unit (FAU) architectures typically include a pair of blocks that are pressed together with an array of optical fibers between the two blocks. At least one of the blocks typically includes a series of parallel V-grooves for enabling proper alignment of the fibers. In order to securely hold the fibers between the blocks, an epoxy is often dispensed from one edge of the blocks. The epoxy flows between the blocks, toward a center of the FAU. While one end of the fibers are secured, it is desirable to allow the ends of the fibers on the opposite edge of the blocks to freely move or displace. This can be beneficial for optical coupling, alignment, stress mitigation, and / or the like. In order to allow the free movement of the fibers, the FAU is designed to include a keep out zone (KOZ) . The KOZ is an area where the dispensed epoxy is not permitted to flow.

[0034] However, the current epoxy dispense processes are not well controlled. Existing epoxy dispense processes may be implemented manually. As such, it is difficult to provide precise control of parameters, such as epoxy volume, dispense rate, dispense location, and / or the like. This leads to issues with epoxy flowing into the KOZ. When epoxy reaches the KOZ, the FAU may need to be reworked, or the FAU may need to be discarded. Such an imprecise and low yielding process results in increases in costs and decreased throughputs.

[0035] An example of a typical FAU 100 is shown in Figure 1. Figure 1 is a plan view illustration of an FAU 100 that comprises a first substrate 110 and a second substrate 120. The first substrate 110 may comprise a plurality of parallel V-grooves 112. A fiber 130 may be set into each of the V-grooves 112. The second substrate 120 may be set below the first substrate 110, and the second substrate 120 may press the fibers 130 into the V-grooves 112. As shown, the second substrate 120 has an area that is smaller than an area of the first substrate 110. The exposed surface of the second substrate 120 may be considered the KOZ 115 of the FAU 100. That is, it is desirable to keep epoxy 105 out of the KOZ 115 (i.e., epoxy 105B) .

[0036] However, the epoxy 105 dispensed at the right edge of the FAU 100 (i.e., epoxy 105A) flows between the first substrate 110 and the second substrate 120 into the KOZ 115 (i.e., epoxy 105B) . In some instances, the V-grooves 112 may serve as fluidic pathways that increase the flow of the epoxy into the KOZ 115 (e.g., through capillary action) . Though, depending on the properties of the epoxy 105, the dispense parameters, or the like, the epoxy 105B may flow over the main surface of the first substrate 110 in the KOZ as well. This may reduce (or eliminate) the ability for the fibers 130 to be displaced or freely move. As such, the FAU 100 may be scrapped or need rework.

[0037] Accordingly, embodiments disclosed herein provide a series of solutions that provide improved flow control of the epoxy and / or replace the epoxy with a material that will not flow into the KOZ.

[0038] In a first embodiment, the epoxy is completely replaced with an adhesive layer. The adhesive layer may be a conformable layer that can be pressed around the fibers in order to make contact with the first substrate, the second substrate, and the fiber. This allows for excellent mechanical coupling while securely retaining the fibers in the V-grooves. In some instances, the adhesive layer may be similar to a die attach film (DAF) or the like. As such, the adhesive layer can be placed over one or both of the substrates before the substrates are pressed together. This eliminates the need for precise dispensing operations, which can improve throughput. Further, since there is no chance of epoxy flow into the KOZ, the yield can be significantly increased compared to existing epoxy based solutions.

[0039] In a second embodiment, one or both of the first substrate and the second substrate may further include one or more reservoirs. The reservoirs may be depressions and / or trenches that are formed into the surfaces of the substrates that face each other. These reservoirs provide a confined volume within the FAU that can collect excess epoxy so that the epoxy does not flow into the KOZ. In an embodiment, the one or more reservoirs may intersect one or more of the V-grooves. The reservoirs may have the same depth as the V-grooves, or the reservoirs may have a depth that is deeper than a depth of the V-grooves. The reservoirs may be closer to the epoxy dispense edge of the FAU.

[0040] In a third embodiment, the flow of the epoxy is controlled through the inclusion of a barrier layer. While referred to as a barrier “layer” , it is to be appreciated that the barrier layer may sometimes be referred to as a coating or surface treatment. That is, the barrier layer may have a thickness that is 1.0μm or smaller. For example, barrier layers as thin as 5nm to 10nm may be used in some embodiments. Instead of providing a physical barrier, the barrier layer may be a chemical barrier layer, and the chemistry of the barrier layer may be designed to repel the epoxy. For example, the barrier layer may comprise a hydrophobic material. The barrier layer may be a self-assembled monolayer (SAM) , a nano-particle based solution, or the like. The barrier layer may be applied with a spraying process, a dipping process, a deposition process (e.g., physical vapor deposition (PVD) ) , or the like. In an embodiment, the barrier layer may be applied to one or both of the first substrate and the second substrate. In an embodiment, the barrier layer is applied to at least the border of the KOZ or outside the boarder of the KOZ.

[0041] Embodiments disclosed herein may also include structures for improving alignment between the first substrate and the second substrate. For example, one or more alignment features on the first substrate may mate, interlock, couple, or the like with one or more alignment features on the second substrate. In some instances, an alignment pin may pass through holes in the first substrate and the second substrate that are aligned with each other.

[0042] Embodiments disclosed herein may also include a V-groove structures that improve the assembly process. For example, one or both ends of the V-grooves may have tapered openings. Tapered openings may reduce the risk of fiber damage by limiting fiber contact with sharp corners of the FAU. The tapered openings may also function as a reservoir feature for accumulating excess epoxy in some embodiments.

[0043] Referring now to Figures 2A –2H a series of side view illustrations and cross-sectional illustrations of various FAUs 200 that are assembled through the use of an adhesive layer instead of an epoxy is shown, in accordance with an embodiment. The use of the adhesive layer substitutes a material that easily flows with one that (while deformable) does not have fluidic flow properties. As such, the adhesive layer may not enter the KOZ of the FAU 200.

[0044] Referring now to Figure 2A, a side view illustration of an FAU 200 during assembly is shown, in accordance with an embodiment. In an embodiment, the FAU 200 may comprise a first substrate 210 and a second substrate 220. In some instances, the first substrate 210 and the second substrate 220 may be referred to as lids, blocks, or the like. For example, the first substrate 210 may be considered as being a bottom lid, and the second substrate 220 may be considered as being a top lid.

[0045] In an embodiment, the first substrate 210 and the second substrate 220 may each comprise glass. For example, the first substrate 210 and the second substrate 220 may each comprise a solid block of glass. The first substrate 210 and the second substrate 220 may be any suitable glass formulation that has the necessary mechanical robustness and compatibility with optics manufacturing and assembly processes. For example, the first substrate 210 and the second substrate 220 may comprise aluminosilicate glass, borosilicate glass, alumino-borosilicate glass, silica, fused silica, or the like. In some embodiments, the first substrate 210 and the second substrate 220 may include one or more additives, such as, but not limited to, Al2O3, B2O3, MgO, CaO, SrO, BaO, SnO2, Na2O, K2O, SrO, P2O3, ZrO2, Li2O, Ti, or Zn. More generally, the first substrate 210 and the second substrate 220 may comprise silicon and oxygen, as well as any one or more of aluminum, boron, magnesium, calcium, barium, tin, sodium, potassium, strontium, phosphorus, zirconium, lithium, titanium, or zinc. In an embodiment, the first substrate 210 and the second substrate 220 may comprise at least 23 percent silicon (by weight) and at least 26 percent oxygen (by weight) . In some embodiments, the first substrate 210 and the second substrate 220 may further comprise at least 5 percent aluminum (by weight) .

[0046] In an embodiment, first substrate 210 may have a first surface 211 that faces a second surface 222 of the second substrate 220. The first surface 211 may have an area that is smaller than an area of the second surface 222. In the illustrated embodiment, the right edges of the first substrate 210 and the second substrate 220 are aligned. Though, in other embodiments the right edges may be offset from each other.

[0047] In an embodiment, the first substrate 210 may comprise a V-groove 212. The V-groove 212 is not directly visible since the front surface of the first substrate 210 hides the V-groove 212. However, the shape of the fiber 230 in Figure 2A can be used to determine the presence of the V-groove 212. As shown, the bottom of the fiber 230 enters the first substrate 210 below the first surface 211. This indicates that the V-groove has a depth into the first surface 211 of the first substrate 210.

[0048] In an embodiment, the fiber 230 may be any fiber suitable for propagating optical signals. For example, the fiber 230 may comprise a glass fiber. The fiber 230 may have dimensions typical of optical fibers. For example, the fiber may have a diameter of approximately 125μm. Though, the fiber 230 may also have larger or smaller diameters in some embodiments.

[0049] In an embodiment, the second substrate 220 may comprise an adhesive layer 232 (which may also be referred to simply as “layer” 232) . In an embodiment, the layer 232 is entirely within an outer perimeter of the first substrate 210. Accordingly, as the second substrate 220 is pressed against the first substrate 210 (as indicated by the arrow) , the layer 232 will press against the first surface 211 and conform to the shape of the fiber 230. As will be described in greater detail below, the layer 232 may also fill an upper portion of the V-groove 212 that is not occupied by the fiber 230.

[0050] In an embodiment, the layer 232 may be any suitable adhesive material. For example, the layer 232 may comprise one or more of a resin, a filler, a hardener, a catalyst, a diluent, a thixotropic agent, or the like. In an embodiment, the layer 232 may be similar to a die attach film (DAF) . The layer 232 may be a deformable material under the pressures suitable for pressing the first substrate 210 against the second substrate 220. However, the layer 232 may not substantially flow (e.g., with liquid like properties) . As such, the layer 232 will not expand into the KOZ during assembly.

[0051] Referring now to Figure 2B, a side view illustration of the FAU in Figure 2A after the first substrate 210 has been pressed against the second substrate 220 is shown, in accordance with an embodiment. As shown, the layer 232 is compressed so that the second surface 222 is brought down to the top of the fiber 230. In some embodiments, the second surface 222 may directly contact the fiber 230. Though, a portion of the layer 232 may remain between the second surface 222 and the fiber 230 in some embodiments. In an embodiment, the layer 232 may directly contact each of the first surface 211 of the first substrate 210, the second surface 222 of the second substrate 220, and the fiber 230. The contact to all three surfaces allows for improved mechanical coupling between components of the FAU 200. Additionally, the fiber 230 is firmly secured within the V-groove 212.

[0052] Further, it is to be appreciated that the layer 232 does not expand into the KOZ 215 located over the exposed portion of the second substrate 220. As such, the fiber 230 is free to move in the KOZ 215 in order to provide improved optical coupling, alignment, stress mitigation, and / or the like.

[0053] Referring now to Figure 2C, a side view illustration of an FAU 200 at a stage of assembly is shown, in accordance with an additional embodiment. The FAU 200 in Figure 2C is similar to the FAU 200 in Figure 2A, with the exception of the layer 232 being moved to the first surface 211 of the first substrate 210. In an embodiment, the layer 232 may be provided over and around the fiber 230. In such an embodiment, the fiber 230 may be placed in the V-groove 212, and the layer 232 is then placed over the first surface 211 and over the fiber 230.

[0054] Referring now to Figure 2D, a side view illustration of the FAU 200 in Figure 2C after the second substrate 220 is pressed against the first substrate 210 is shown, in accordance with an embodiment. In an embodiment, the resulting structure of the FAU 200 in Figure 2D may be substantially similar to the structure described above with respect to Figure 2B.

[0055] Referring now to Figure 2E, a side view illustration of an FAU 200 at a stage of assembly is shown, in accordance with an additional embodiment. The FAU 200 in Figure 2E is similar to the FAU 200 in Figure 2A, with the exception of a first layer 232A being on the first substrate 210 and a second layer 232B being on the second substrate 220. That is, embodiments disclosed herein may include providing the layer 232 on one or both of the first substrate 210 or the second substrate 220. In the illustrated embodiment, the first layer 232A and the second layer 232B are perfectly aligned with each other. However, alignment tolerances may result in the first layer 232A being offset from the second layer 232B in some instances.

[0056] Referring now to Figure 2F, a side view illustration of the FAU 200 in Figure 2E after the second substrate 220 is pressed against the first substrate 210 is shown, in accordance with an embodiment. In an embodiment, the resulting structure of the FAU 200 in Figure 2F may be similar to the structure described above with respect to Figure 2B. However, in some embodiments, a seam may be detectable between the first layer 232A and the second layer 232B. Also, when the first layer 232A and the second layer 232B are offset from each other, edge surfaces of the combined first layer 232A and second layer 232B may have an offset or the edge surfaces may be otherwise non-vertical through an entire height of the edge surface.

[0057] Referring now to Figure 2G, a cross-sectional illustration of an FAU 200 across the fiber 230 is shown, in accordance with an embodiment. As shown, a plurality of fibers 230 may be provided within the FAU 200. While four fibers 230 are shown in Figure 2G, it is to be appreciated that the FAU 200 may comprise one or more fibers 230 (each of which may be set into a different V-groove 212) . For example, the FAU 200 may comprise 12 or more fibers 230, the FAU 200 may comprise 18 or more fibers 230, or the FAU may comprise 24 or more fibers 230.

[0058] As shown in Figure 2G, the layer 232 is provided around the fibers 230 so that a significant portion of the fiber 230 above the first surface 211 is contacted by the layer 232 along surface 216. For example, the layer 232 may contact approximate 50%or more of a circumference of the fiber 230, approximately 75%or more of a circumference of the fiber 230, or approximately 90%or more of a circumference of the fiber 230. However, as shown, the second surface 222 may contact the fiber 230 at an upper most point of the fiber 230 in some embodiments. The layer 232 may also contact the first surface 211 and the second surface 222. In other embodiments, the V-grooves 212 are large enough that the fibers 230 sit entirely below the first surface 211 of the first substrate 210.

[0059] Referring now to Figure 2H, a zoomed in cross-sectional illustration of a single fiber 230 set into a V-groove 212 is shown, in accordance with an embodiment. As used herein, a “V-groove” may generally refer to a recess into a substrate that is used to align a fiber. For example, a V-groove may have a pair of sloping sidewalls that come to a point at a bottom of the V-groove. In other instances, a V-groove may have sloped sidewalls with bottoms that are connected together by a bottom surface (e.g., a horizontal surface or a curved surface) . In such an embodiment, the bottom surface may be below a bottom surface of the fiber so that only the sloping sidewall surfaces contact the fiber. A V-groove may also refer to a groove with vertical sidewalls with a flat bottom surface, a curved bottom surface, or the like. In some instances a V-groove may include a U-shaped groove. More generally, a “groove” may refer to a V-groove or any other type of structure for aligning fibers. For example, a “groove” may also refer to U-shaped grooves in some embodiments. As shown in Figure 2H, the fiber 230 is set into the V-groove 212 so that the fiber 230 contacts the V-groove 212 at two points. The portion of the V-groove 212 below the fiber 230 may be a void 213. The void 213 may be filled with air or any other suitable gas. In a vacuum environment (e.g., in space) the void 213 may not comprise any gas.

[0060] As shown, the fiber 230 does not fully fill an entire upper portion of the V-groove 212 above the contact points with the V-groove 212. Due to the deformable nature of the layer 232, the layer 232 may fill at least a portion 206 of the V-groove 212. That is, the layer 232 may have at least some portions that are at a Z-height that is below (in the orientation of Figure 2H) the first surface 211 of the first substrate 210. While the entire portion 206 of the V-groove 212 is filled by the layer 232 in Figure 2H, embodiments may also include partial filling of the portion 206 of the V-groove 212 by the layer 232, or the portion 206 of the V-groove 212 may be a completely voided region.

[0061] Referring now to Figure 3, a process flow diagram of a process 350 for assembling an FAU with an adhesive layer instead of an epoxy is shown, in accordance with an embodiment. In an embodiment, the process 350 may begin with operation 351, which comprises placing a fiber in a V-groove of a first glass substrate. In an embodiment, the process 350 may continue with operation 352, which comprises attaching a second glass substrate to the first glass substrate with an adhesive layer that wraps partially around the fiber. In an embodiment, the process 350 may use any configuration of FAU assembly, such as those described with respect to Figures 2A –2F. For example, the adhesive layer may be initially provided on the first glass substrate, the second glass substrate, or on both the first glass substrate and the second glass substrate.

[0062] Referring now to Figures 4A –4F, a series of plan view illustrations and cross-sectional illustrations depicting various FAUs 400 that include structures for controlling the flow of a dispensed epoxy is shown in accordance with an embodiment. In the embodiments of Figures 4A –4F, epoxy reservoirs for accumulating excess epoxy are described. Additionally, substrate alignment features and tapered V-groove opening structures are described.

[0063] Referring now to Figure 4A, a plan view illustration of a portion of an FAU 400 is shown, in accordance with an embodiment. Particularly, the portion of the FAU 400 shown in Figure 4A includes the first substrate 410. In an embodiment, the first substrate 410 may comprise a glass substrate, similar to any of the glass substrates described in greater detail herein. In an embodiment, a plurality of V-grooves 412 may be provided across the first substrate 410 from a first edge 408 to a second edge 409. In an embodiment, the V-grooves 412 may be substantially parallel to each other. A fiber 430 may be placed in each of the V-grooves 412.

[0064] In an embodiment, the V-grooves may comprise a first opening 418A at the first edge 408 and a second opening 418B at the second edge 409. In an embodiment, the first opening 418A and the second opening 418B may be tapered. For example, at the edges 408 or 409, the openings 418 may have a width that is greater than a width of the V-groove 412 at a middle portion of the first substrate 410. The transition from the widest part of the openings 418 to the smaller width of the V-grooves may be a linear taper or any other suitable taper. Tapered openings 418A and 418B may reduce the risk of fiber 430 damage by limiting fiber 430 contact with sharp corners of the first substrate 410. In the illustrated embodiment, the tapered openings 418 are provided at both a first end of the V-groove 412 and a second end of the V-groove 412. In other embodiments, the V-groove 412 may have a single tapered opening 418 at either the first end or the second end of the V-groove 412.

[0065] In an embodiment, the first substrate 410 may also comprise one or more reservoirs 439. The reservoirs 439 may be depressions and / or trenches that are formed into the surface of the first substrate. These reservoirs 439 provide a confined volume within the FAU 400 that can collect excess epoxy so that the epoxy does not flow into the KOZ 415. In an embodiment, the one or more reservoirs 439 may intersect one or more of the V-grooves 412. The reservoirs 439 may have the same depth as the V-grooves 412, or the reservoirs 439 may have a deeper depth than the V-grooves 412. A deeper depth may be beneficial for accumulating a larger volume of epoxy without letting the epoxy flow into the KOZ 415. The reservoirs 439 may be closer to the first edge 408 of the first substrate 410 than the second edge 409 of the first substrate 410. For example, the first edge 408 may be the edge where the epoxy is dispensed during assembly.

[0066] In the illustrated embodiment, a single reservoir 439 is shown. In other embodiments, multiple reservoirs 439 may be provided. In one instance, multiple reservoirs 439 may be parallel to each other, with each reservoir 439 intersecting one or more of the V-grooves 412. Though, reservoirs 439 may be formed in any pattern suitable for confining excess epoxy. In some embodiments, the tapered openings 418A may also be considered as being reservoirs 439 since they can also confine excess epoxy.

[0067] Since the excess epoxy is confined, the KOZ 415 is not inundated with epoxy during assembly. Further, the extra capacity for confining epoxy allows for a faster dispense, or for a large volume of epoxy to be dispensed. This can provide higher yielding devices while also increasing throughput. Demand on accurate and precise dispensing is also reduced.

[0068] In an embodiment, the FAU 400 may also comprise alignment features 437. For example, a set of six alignment features 437 is provided on the first substrate 410. The alignment features 437 may be posts, holes, or the like. Particularly, the alignment features 437 are configured to mate, interlock, couple, or the like with one or more alignment features on the second substrate (not shown in Figure 4A) .

[0069] Referring now to Figure 4B, a cross-sectional illustration of the FAU 400 in Figure 4A along line B-B’ is shown, in accordance with an embodiment. As shown, the fibers 430 are set into V-grooves 412. While three fibers 430 are shown, embodiments may include one or more fibers 430 in the FAU 400. Further, the first substrate 410 comprises alignment features 437 that extend up from the first surface 411 of the first substrate 410. The alignment features 437 may be posts, walls, or the like. In an embodiment, the opposing second substrate 420 may include alignment features 438 that mate with the alignment features 437. For example, holes, trenches, or the like into the second surface 422 of the second substrate 420 are shown in Figure 4B. As the second substrate 420 and the first substrate 410 are brought together (as indicated by the arrows) , the alignment features 437 will be inserted into the alignment features 438 in order to provide proper alignment for the first substrate 410 and the second substrate 420 of the FAU 400.

[0070] Referring now to Figure 4C, a cross-sectional illustration of an FAU 400 with alignment features 438 and 437 are shown, in accordance with an embodiment. In an embodiment, the FAU 400 in Figure 4C is similar to the FAU 400 in Figure 4B, with the exception of the alignment features 437 and 438. Particularly, the alignment features are inversed relative to Figure 4B. For example, posts or walls may extend out from the second surface 422 of the second substrate 420, and holes or trenches may be provided into the first surface 411 of the first substrate 410. The alignment features 438 may be configured to receive the alignment features 437 in order to provide proper alignment for the first substrate 410 and the second substrate 420 of the FAU 400.

[0071] Referring now to Figure 4D, a cross-sectional illustration of an FAU 400 with a different alignment mechanism is shown, in accordance with an embodiment. In an embodiment, the first substrate 410 may comprise holes 441 that pass through an entire thickness of the first substrate 410, and the second substrate 420 may comprise holes 442 that pass through an entire thickness of the second substrate 420. In order to lock in the alignment between the first substrate 410 and the second substrate 420, a pin 443 is inserted into both the hole 441 and the hole 442. A head 447 may prevent the pin 443 from passing through the first substrate 410 and the second substrate 420.

[0072] Referring now to Figure 4E, a cross-sectional illustration of an FAU 400 with an alternative construction is shown, in accordance with an embodiment. As shown, the FAU 400 includes alignment features 437 (e.g., a post) that mates with alignment features 438 (e.g., a hole) . Additionally, both the first substrate 410 and the second substrate 420 comprise V-grooves 412. For example, V-grooves 412A are formed into the first surface 411 of the first substrate 410, and V-grooves 412B are formed into the second surface 422 of the second substrate 420.

[0073] Referring now to Figure 4F, a plan view illustration of the FAU 400 after an epoxy 444 is dispensed is shown, in accordance with an embodiment. As shown, the epoxy 444 may be dispensed along edge 408. The epoxy 444 may fill the tapered openings 418A and cover portions of the fibers 430. The epoxy 444 may continue between the first substrate 410 and the second substrate 420 and at least partially fill the reservoir 439. In an embodiment, the epoxy 444 is prevented from moving further past the reservoir 439 and into the KOZ 415, as indicated by the edge 417 of the epoxy being at the edge of the reservoir 439 facing the KOZ 415.

[0074] Referring now to Figure 5, a process flow diagram of a process 550 for assembling an FAU with a controlled epoxy flow is shown, in accordance with an embodiment. In an embodiment, the process 550 may begin with operation 551, which comprises placing a fiber in a V-groove of a first glass substrate. In an embodiment, a reservoir transverse the V-groove. The process 550 may continue with operation 552, which comprises placing a second glass substrate over the first glass substrate. In an embodiment, the second glass substrate at least temporarily secures the fiber into the V-groove. In an embodiment, the process 550 continues with operation 553, which comprises dispensing an epoxy between the first glass substrate and the second glass substrate. In an embodiment, the epoxy at least partially fills the reservoir. In an embodiment, the process 550 may use any configuration of FAU assembly, such as those described with respect to Figures 4A –4F.

[0075] Referring now to Figures 6A –6E, a series of side view illustrations and cross-sectional illustrations depicting a process for assembling an FAU 600 with a barrier layer for controlling epoxy flow is shown, in accordance with an embodiment.

[0076] Referring now to Figure 6A, a side view illustration of an FAU 600 at a stage of assembly is shown, in accordance with an embodiment. The FAU 600 may comprise a first substrate 610 with V-grooves 612 in a first surface 611. In an embodiment, the first substrate 610 may be a glass substrate similar to any of the glass substrates described in greater detail herein. In an embodiment, a fiber 630 is set into the V-groove 612. The FAU 600 may further comprise a second substrate 620. The second substrate 620 may be a glass substrate similar to any of the glass substrates described in greater detail herein.

[0077] In an embodiment, the FAU 600 comprises a barrier layer 649 for epoxy flow control. Instead of being a physical barrier, the barrier layer 649 may be a chemical barrier layer, and the chemistry of the barrier layer 649 may be designed to repel the epoxy. For example, the barrier layer 649 may comprise a hydrophobic material. The barrier layer 649 may be a SAM, a nano-particle based solution, or the like. The barrier layer 649 may be applied with a spraying process, a dipping process, a deposition process (e.g., PVD) , or the like. In an embodiment shown in Figure 6A, the barrier layer 649 is applied to the second surface 622 of the second substrate 620.

[0078] In the illustrated embodiment, the barrier layer 649 is shown as extending into the second substrate 620 for illustration purposes. However, it is to be appreciated, that the barrier layer 649 may be provided on the second surface 622. In reality, the barrier layer 649 may be relatively thin. For example, a thickness of the barrier layer 649 may be approximately 1μm or less, approximately 0.5μm or less, approximately 0.1μm or less, or approximately 0.01μm or less.

[0079] Referring now to Figure 6B, a side view illustration of the FAU 600 in Figure 6A after the second substrate 620 is pressed against the first substrate 610 (as indicated by the arrows in Figure 6A) and an epoxy 644 is dispensed is shown, in accordance with an embodiment. The epoxy 644 may be dispensed between the first substrate 610 and the second substrate 620 from the edge 608. A portion 643 of the epoxy 644 may surround a portion of the fiber 630 that extends beyond the edge 608.

[0080] As shown, the barrier layer 649 prevents the epoxy 644 from flowing into the KOZ 615. For example, a leading edge 645 of the epoxy 644 may stop at approximately the edge of the barrier layer 649. While the barrier layer 649 extends over substantially all of the KOZ 615 in Figure 6B, the barrier layer 649 may be a single strip at or outside of a perimeter of the KOZ 615 or a plurality of strips at an approximate edge of the KOZ 615.

[0081] Referring now to Figure 6C, a cross-sectional illustration of FAU 600 in Figure 6B along line C-C’ is shown, in accordance with an embodiment. As shown, the fibers 630 sit in the V-grooves 612 that are formed into the first surface 611 of the first substrate 610. The barrier layer 649 may be provided over the second surface 622 of the second substrate 620. As such, the barrier layer 649 may directly contact the fibers 630 in some embodiments.

[0082] Referring now to Figure 6D, a side view illustration of an FAU 600 at a stage of assembly is shown, in accordance with an additional embodiment. In an embodiment, a first barrier layer 649A is provided on the first surface 611 of the first substrate 610, and a second barrier layer 649B is provided on the second surface 622 of the second substrate 620. That is, a barrier layer 649 may be provided on both substrates 610 and 620. Other embodiments may include a barrier layer 649 on only the first surface 611 of the first substrate 610. In an embodiment, the barrier layer 649 may also line the V-grooves 612 formed into the first substrate 610.

[0083] Referring now to Figure 6E, a side view illustration of the FAU 600 in Figure 6D after the first substrate 610 and the second substrate 620 are brought together and an epoxy is dispensed is shown, in accordance with an embodiment. In an embodiment, the FAU 600 in Figure 6E may be substantially similar to the FAU 600 in Figure 6B, with the inclusion of the first barrier layer 649A on the first substrate 610 in addition to the second barrier layer 649B on the second substrate 620. Providing barrier layers 649A and 649B above on both surfaces of the channel between the substrates 610 and 620 can provide additional protection from epoxy flowing into the KOZ 615.

[0084] Referring now to Figure 7, a process flow diagram of a process 750 for assembling an FAU with a controlled epoxy flow is shown, in accordance with an embodiment. In an embodiment, the process 750 may begin with operation 751, which comprises placing a fiber in a V-groove of a first glass substrate. The process 750 may continue with operation 752, which comprises placing a second glass substrate over the first glass substrate. In an embodiment, the second glass substrate at least temporarily secures the fiber into the V-groove. In an embodiment, the process 750 continues with operation 753, which comprises dispensing an epoxy between the first glass substrate and the second glass substrate. In an embodiment, a flow of the epoxy towards a KOZ is stopped near a beginning of a barrier layer on one or both of the first glass substrate and the second glass substrate. In an embodiment, the process 750 may use any configuration of FAU assembly, such as those described with respect to Figures 6A –6E.

[0085] Referring now to Figure 8, a cross-sectional illustration of an optoelectronic system 890 is shown, in accordance with an embodiment. The optoelectronic system 890 may comprise a board 891, such as a printed circuit board (PCB) , a motherboard, or the like. The board 891 may be coupled to a package substrate 893 through second level interconnects (SLIs) 892. The SLIs 892 may comprise solder joints, pins, sockets, or the like.

[0086] In an embodiment, an FAU 800 may be provided on the package substrate 893. FAU 800 may also be placed on the board 891, placed on a heat spreader, or dangling from the edge of the package substrate 893 in accordance with other embodiments. In an embodiment, the FAU 800 may be similar to any of the FAUs described in greater detail herein. For example, the FAU 800 may comprise a first glass substrate 810 and an overlying second glass substrate 820. A fiber 830 may pass between the first glass substrate 810 and the second glass substrate 820. In an embodiment, the fiber 830 sits in a V-groove 812.

[0087] In an embodiment, the FAU 800 may comprise a structure that minimizes or eliminates the flow of epoxy (not shown) into a KOZ 815. For example, the FAU 800 in Figure 8 includes an adhesive layer 832 in the place of a traditional epoxy. The adhesive layer 832 does not substantially flow, so there is no material that will enter the KOZ 815. Other FAU embodiments described herein (e.g., with epoxy retention reservoirs or chemical barrier layers) may also be used in an optoelectronic system 890 similar to the one shown in Figure 8.

[0088] In an embodiment, the fiber 830 is set into a V-groove of an optoelectronic die 895 for optical coupling with the optoelectronic die 895. In an embodiment, the optoelectronic die 895 may be coupled to the package substrate 893 by any suitable first level interconnect (FLI) 894 architecture. For example, FLIs 894 may comprise solder bumps, copper bumps, hybrid bonding, and / or the like. In an embodiment, the optoelectronic die 895 may convert optical signals to electrical signals and vice-versa. The optoelectronic die 895 may be communicatively coupled to a die (not shown) that is configured to process data delivered along the fiber 830. The die may be any type of die, such as a central processing unit (CPU) , a graphics processing unit (GPU) , an XPU, a communications die, a memory die, or the like.

[0089] Figure 9 illustrates a computing device 900 in accordance with one implementation of the disclosure. The computing device 900 houses a board 902. The board 902 may include a number of components, including but not limited to a processor 904 and at least one communication chip 906. The processor 904 is physically and electrically coupled to the board 902. In some implementations the at least one communication chip 906 is also physically and electrically coupled to the board 902. In further implementations, the communication chip 906 is part of the processor 904.

[0090] These other components include, but are not limited to, volatile memory (e.g., DRAM) , non-volatile memory (e.g., ROM) , flash memory, a graphics processor, a digital signal processor, a crypto processor, a chipset, an antenna, a display, a touchscreen display, a touchscreen controller, a battery, an audio codec, a video codec, a power amplifier, a global positioning system (GPS) device, a compass, an accelerometer, a gyroscope, a speaker, a camera, and a mass storage device (such as hard disk drive, compact disk (CD) , digital versatile disk (DVD) , and so forth) .

[0091] The communication chip 906 enables wireless communications for the transfer of data to and from the computing device 900. The term “wireless” and its derivatives may be used to describe circuits, devices, systems, methods, techniques, communications channels, etc., that may communicate data through the use of modulated electromagnetic radiation through a non-solid medium. The term does not imply that the associated devices do not contain any wires, although in some embodiments they might not. The communication chip 906 may implement any of a number of wireless standards or protocols, including but not limited to Wi-Fi (IEEE 802.11 family) , WiMAX (IEEE 802.16 family) , IEEE 802.20, long term evolution (LTE) , Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, Bluetooth, derivatives thereof, as well as any other wireless protocols that are designated as 3G, 4G, 5G, and beyond. The computing device 900 may include a plurality of communication chips 906. For instance, a first communication chip 906 may be dedicated to shorter range wireless communications such as Wi-Fi and Bluetooth and a second communication chip 906 may be dedicated to longer range wireless communications such as GPS, EDGE, GPRS, CDMA, WiMAX, LTE, Ev-DO, and others.

[0092] The processor 904 of the computing device 900 includes an integrated circuit die packaged within the processor 904. In some implementations of the disclosure, the integrated circuit die of the processor may be part of an optical package that includes an FAU with one or more epoxy flow control features, in accordance with embodiments described herein. The term “processor” may refer to any device or portion of a device that processes electronic data from registers and / or memory to transform that electronic data into other electronic data that may be stored in registers and / or memory.

[0093] The communication chip 906 also includes an integrated circuit die packaged within the communication chip 906. In accordance with another implementation of the disclosure, the integrated circuit die of the communication chip may be part of an optical package that includes an FAU with one or more epoxy flow control features, in accordance with embodiments described herein.

[0094] In an embodiment, the computing device 900 may be part of any apparatus. For example, the computing device may be part of a personal computer, a server, a mobile device, a tablet, an automobile, or the like. That is, the computing device 900 is not limited to being used for any particular type of system, and the computing device 900 may be included in any apparatus that may benefit from computing functionality.

[0095] The above description of illustrated implementations of the disclosure, including what is described in the Abstract, is not intended to be exhaustive or to limit the disclosure to the precise forms disclosed. While specific implementations of, and examples for, the disclosure are described herein for illustrative purposes, various equivalent modifications are possible within the scope of the disclosure, as those skilled in the relevant art will recognize.

[0096] These modifications may be made to the disclosure in light of the above detailed description. The terms used in the following claims should not be construed to limit the disclosure to the specific implementations disclosed in the specification and the claims. Rather, the scope of the disclosure is to be determined entirely by the following claims, which are to be construed in accordance with established doctrines of claim interpretation.

[0097] Example 1: an apparatus comprising: a first substrate with a groove into a first surface of the first substrate; a fiber set into the groove, wherein the fiber comprises glass; a second substrate with a second surface that faces the first surface of the first substrate, wherein the second surface is spaced away from the first surface by at least a portion of the fiber; and a layer contacting the first surface, the second surface, and the fiber, wherein the layer at least partially fills a portion of the groove.

[0098] Example 2: the apparatus of Example 1, wherein the layer conforms to at least a portion of a circumference of the fiber.

[0099] Example 3: the apparatus of Example 1 or Example 2, wherein the layer is an adhesive.

[0100] Example 4: the apparatus of Example 3, wherein the layer comprises one or more of a resin, a filler, a hardener, or a catalyst.

[0101] Example 5: the apparatus of Examples 1-4, further comprising: a void in the groove below a bottom of the fiber.

[0102] Example 6: the apparatus of Examples 1-5, wherein the first surface has a first area that is smaller than a second area of the second surface.

[0103] Example 7: the apparatus of Examples 1-6, wherein an entire area of the layer is within a perimeter of the first surface.

[0104] Example 8: an apparatus, comprising: a substrate; a V-groove into a surface of the substrate, wherein the V-groove has a first end at a first edge of the substrate and a second end at a second edge of the substrate; and a reservoir into the surface of the substrate, wherein the reservoir intersects the V-groove.

[0105] Example 9: the apparatus of Example 8, further comprising an alignment feature, wherein the alignment feature is a hole into the surface of the substrate.

[0106] Example 10: the apparatus of Example 9, wherein the hole passes through an entire thickness of the substrate.

[0107] Example 11: the apparatus of Example 9 or Example 10, wherein the alignment feature comprises a post that protrudes up from the surface of the substrate.

[0108] Example 12: the apparatus of Examples 8-11, further comprising a tapered opening at one or both of the first end of the V-groove or the second end of the V-groove.

[0109] Example 13: the apparatus of Examples 8-12, further comprising: a fiber in the V-groove; a second substrate over the substrate; and an epoxy between the substrate and the second substrate.

[0110] Example 14: the apparatus of Example 13, wherein the epoxy at least partially fills the reservoir.

[0111] Example 15: the apparatus of Example 13 or Example 14, wherein the substrate comprises a first alignment feature, wherein the first alignment feature interfaces with a second alignment feature of the second substrate.

[0112] Example 16: an apparatus, comprising: a first substrate with a V-groove into a first surface of the first substrate; a fiber set into the V-groove, wherein the fiber comprises glass; a second substrate with a second surface that faces the first surface of the first substrate, wherein the second surface is spaced away from the first surface by at least a portion of the fiber; a layer on one or both of the first surface and the second surface; and an epoxy between the first substrate and the second substrate from a first edge of the first substrate to a second edge of the layer.

[0113] Example 17: the apparatus of Example 16, wherein the layer has a thickness that is less than 1.0μm.

[0114] Example 18: the apparatus of Example 16 or Example 17, wherein the layer is a hydrophobic material.

[0115] Example 19: the apparatus of Examples 16-18, wherein the layer comprises a self-assembled monolayer (SAM) .

[0116] Example 20:the apparatus of Examples 16-19, wherein the layer contacts the fiber.

Claims

1.An apparatus comprising:a first substrate with a groove into a first surface of the first substrate;a fiber set into the groove, wherein the fiber comprises glass;a second substrate with a second surface that faces the first surface of the first substrate, wherein the second surface is spaced away from the first surface by at least a portion of the fiber; anda layer contacting the first surface, the second surface, and the fiber, wherein the layer at least partially fills a portion of the groove.2.The apparatus of claim 1, wherein the layer conforms to at least a portion of a circumference of the fiber.3.The apparatus of claim 1, wherein the layer is an adhesive.4.The apparatus of claim 3, wherein the layer comprises one or more of a resin, a filler, a hardener, or a catalyst.5.The apparatus of claim 1, further comprising:a void in the groove below a bottom of the fiber.6.The apparatus of claim 1, wherein the first surface has a first area that is smaller than a second area of the second surface.7.The apparatus of claim 1, wherein an entire area of the layer is within a perimeter of the first surface.8.An apparatus, comprising:a substrate;a V-groove into a surface of the substrate, wherein the V-groove has a first end at a first edge of the substrate and a second end at a second edge of the substrate; anda reservoir into the surface of the substrate, wherein the reservoir intersects the V-groove.9.The apparatus of claim 8, further comprising an alignment feature, wherein the alignment feature is a hole into the surface of the substrate.10.The apparatus of claim 9, wherein the hole passes through an entire thickness of the substrate.11.The apparatus of claim 9, wherein the alignment feature comprises a post that protrudes up from the surface of the substrate.12.The apparatus of claim 8, further comprising a tapered opening at one or both of the first end of the V-groove or the second end of the V-groove.13.The apparatus of claim 8, further comprising:a fiber in the V-groove;a second substrate over the substrate; andan epoxy between the substrate and the second substrate.14.The apparatus of claim 13, wherein the epoxy at least partially fills the reservoir.15.The apparatus of claim 13, wherein the substrate comprises a first alignment feature, wherein the first alignment feature interfaces with a second alignment feature of the second substrate.16.An apparatus, comprising:a first substrate with a V-groove into a first surface of the first substrate;a fiber set into the V-groove, wherein the fiber comprises glass;a second substrate with a second surface that faces the first surface of the first substrate, wherein the second surface is spaced away from the first surface by at least a portion of the fiber;a layer on one or both of the first surface and the second surface; andan epoxy between the first substrate and the second substrate from a first edge of the first substrate to a second edge of the layer.17.The apparatus of claim 16, wherein the layer has a thickness that is less than 1.0μm.18.The apparatus of claim 16, wherein the layer is a hydrophobic material.19.The apparatus of claim 16, wherein the layer comprises a self-assembled monolayer (SAM) .20.The apparatus of claim 16, wherein the layer contacts the fiber.

Images