具有減少漏光或雜散光的屏蔽的光電模塊以及用于此類模塊的制造方法
【專利說明】具有減少漏光或雜散光的屏蔽的光電模塊以及用于此類模塊的制造方法
[0001 ] 公開領(lǐng)域
[0002]本公開涉及具有減少漏光或雜散光的屏蔽的光電模塊以及用于此類模塊的制造方法。
[0003]背景
[0004]智能電話和其他裝置有時(shí)包括如光模塊、傳感器或攝像機(jī)的小型化光電模塊。光模塊可包括光發(fā)射元件，如發(fā)光二極管(LED)、紅外線(IR)LED、有機(jī)LED(OLED)、通過透鏡將光發(fā)射至裝置外部的紅外線(IR)激光器或垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)。其他模塊可包括光檢測元件。例如，CMOS和CCD圖像傳感器可用于主攝像機(jī)或向前攝像機(jī)。同樣地，接近傳感器和環(huán)境光傳感器可包括光傳感元件，如光電二極管。光發(fā)射模塊和光檢測模塊以及攝像機(jī)可以各種組合使用。因此，例如，如閃光燈模塊(flash module)的光模塊可與具有成像傳感器的攝像機(jī)組合使用。與光檢測模塊組合的光發(fā)射模塊也可用于其他應(yīng)用，如手勢識別或IR照射。
[0005]如圖1中所例示，當(dāng)將光電模塊10集成至如智能電話的裝置中時(shí)，一項(xiàng)挑戰(zhàn)是如何減少從光模塊中的光源16的漏光14，或如何例如在傳感器或攝像機(jī)的情況下防止入射雜散光碰撞。優(yōu)選地，從光源16發(fā)射的光(或?qū)⒁赡K中的傳感器檢測的光)應(yīng)通過透鏡12并直接穿過模塊10的透明蓋件18退出(或進(jìn)入)。然而，在一些情況下，一些光14退出(或進(jìn)入)透明蓋件18的側(cè)面，這可能是不合需要的。
[0006]概述
[0007]本公開描述包括光電裝置(例如，光發(fā)射元件或光檢測元件)和透明蓋件的各種光電模塊。非透明材料存在于所述透明蓋件的側(cè)壁上，在一些實(shí)施方式中，所述非透明材料可有助于減少從所述透明蓋件的側(cè)面的漏光。
[0008]另外，描述用于制造模塊的各種技術(shù)。在一些實(shí)施方式中，模塊可在晶片級工藝中制造，其中兩個(gè)或更多個(gè)晶片被彼此附接以形成晶片堆疊。此類工藝允許同時(shí)制造許多個(gè)模塊。在一些實(shí)施方式中，各種元件(例如，光學(xué)元件，如透鏡、光學(xué)濾波器或焦距校正層;或間隔物)可使用一個(gè)或多個(gè)真空注入和/或復(fù)制工具來直接形成在透明晶片的一側(cè)或兩側(cè)上。在一些情況下，光學(xué)濾波器(例如，電介質(zhì)帶通濾波器)和/或焦距校正層存在于透明晶片的表面上。
[0009]用于模塊的透明蓋件也可作為晶片級工藝的部分來加以制造。例如，結(jié)構(gòu)化透明晶片(即，具有非平坦或非平面表面)的晶片可通過在透明晶片中形成如溝槽的開口來提供。溝槽隨后可使用例如真空注入工具利用非透明材料來填充。當(dāng)垂直堆疊隨后被分離成單個(gè)模塊時(shí)，得到的是:每一模塊可包括具有由非透明材料覆蓋的側(cè)壁的透明蓋件。
[0010]例如，在一方面，光電模塊包括安裝在襯底上的光電裝置和由間隔物與襯底分離的透明蓋件。間隔物由對光電裝置發(fā)射或可由光電裝置檢測的光為非透明的材料構(gòu)成。透明蓋件的側(cè)壁由對光電裝置發(fā)射或可由光電裝置檢測的光為非透明的材料覆蓋。
[0011 ] —些實(shí)施方式包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)。例如，模塊還可包括在透明蓋件的表面上的光學(xué)元件，如透鏡、光學(xué)濾波器和/或焦距校正層。覆蓋透明蓋件的側(cè)壁的非透明材料可例如為構(gòu)成間隔物的相同材料。在一些情況下，覆蓋透明蓋件的側(cè)壁的非透明材料為含有非透明填充劑(例如，碳黑、顏料或染料)的聚合物材料(例如，環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯、聚氨酯或硅樹脂)。光學(xué)元件可位于模塊的內(nèi)部區(qū)域中(即，位于傳感器側(cè)上)，或光學(xué)元件可被設(shè)置在透明蓋件的外部表面(即，對象側(cè))上。一些實(shí)施方式可包括多個(gè)光學(xué)元件(例如，在模塊的內(nèi)部區(qū)域中的光學(xué)元件和設(shè)置在透明蓋件的外部表面上的光學(xué)元件)。模塊也可包括延伸超出透明蓋件的表面的擋塊。在一些實(shí)施方式中，擋塊可由覆蓋透明蓋件的側(cè)壁的相同非透明材料構(gòu)成。
[0012]另一方面描述制造光電模塊的方法，所述光電模塊中的每一個(gè)包括至少一個(gè)光電裝置和至少一個(gè)光學(xué)元件，如透鏡、光學(xué)濾波器或焦距校正層。所述方法可包括提供透明晶片，所述透明晶片具有在所述透明晶片的相反側(cè)上的第一表面和第二表面，其中所述透明晶片的所述表面中的一個(gè)上存在多個(gè)非透明間隔物元件。開口(例如，溝槽)形成在所述透明晶片中。每一開口被設(shè)置在所述間隔物元件中的相應(yīng)一個(gè)之上并且延伸穿過所述透明晶片。所述透射晶片中的所述開口實(shí)質(zhì)上由對光電裝置發(fā)射或可由光電裝置檢測的光為非透明的材料填充。所述方法允許模塊被制造成使得透明蓋件的側(cè)壁由非透明材料覆蓋。
[0013]在又一方面，一些模塊(例如，攝像機(jī)模塊)可包括兩個(gè)或更多個(gè)透明襯底的垂直堆疊，所述透明襯底中的每一個(gè)包括在一側(cè)或兩側(cè)上的光學(xué)元件(例如，透鏡)。此類模塊可包括圖像傳感器和由間隔物彼此分離的垂直堆疊透明襯底。透明襯底中的每一個(gè)具有在透明襯底表面中的至少一個(gè)上的光學(xué)元件。堆疊透明襯底被附接至圖像傳感器，所述圖像傳感器由對可由所述圖像傳感器檢測的光為非透明的材料構(gòu)成。透明襯底的側(cè)壁也由對可由所述圖像傳感器檢測的光為非透明的材料覆蓋。
[0014]在另一方面，光電模塊包括在襯底上的圖像傳感器。所述圖像傳感器界定多個(gè)光敏區(qū)域，所述光敏區(qū)域中的每一個(gè)對應(yīng)于相應(yīng)光學(xué)通道。所述模塊也包括在每一光學(xué)通道中的由間隔物與襯底分離的透明蓋件。間隔物由對可由所述圖像傳感器檢測的光為非透明的材料構(gòu)成。焦距校正層在所述光學(xué)通道中的至少一個(gè)的所述透明蓋件的表面上。透明蓋件的側(cè)壁由對光電裝置發(fā)射或可由光電裝置檢測的光為非透明的材料覆蓋。在一些實(shí)施方式中，所述模塊還可包括在每一光學(xué)通道的所述透明蓋件的表面上的光學(xué)濾波器。
[0015]在一些情況下，模塊可包括在透明蓋件的對象側(cè)上的光學(xué)元件組件。光學(xué)元件組件可包括例如一個(gè)或多個(gè)透鏡(例如，注塑模制透鏡的垂直堆疊)。
[0016]其他方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將從以下詳細(xì)描述、附圖和權(quán)利要求書中顯而易見。
[0017]附圖簡述
[0018]圖1不出光電模塊的實(shí)例。
[0019]圖2A和2B為根據(jù)本發(fā)明的光電模塊的實(shí)例。
[0020]圖3例示間隔物/光學(xué)元件結(jié)構(gòu)的實(shí)例。
[0021]圖4A-4E例示使用圖3的結(jié)構(gòu)來制作光電模塊的晶片級制造工藝中的步驟。
[0022]圖5A-5E例示使用圖3的結(jié)構(gòu)來制作光電模塊的另一晶片級制造工藝中的步驟。
[0023]圖6A-6E例示使用圖3的結(jié)構(gòu)來制作光電模塊的另一晶片級制造工藝中的步驟。
[0024]圖7A-7E例示使用圖3的結(jié)構(gòu)來制作光電模塊的另一晶片級制造工藝中的步驟。
[0025]圖8A-8E例示用于制作光電模塊的另一晶片級制造工藝中的步驟。
[0026]圖9A和9B例示用于制造接近傳感器模塊的步驟，所述接近傳感器模塊在相鄰?fù)ǖ乐邪ü獍l(fā)射元件和光檢測元件。
[0027]圖10A-10C例示用于制作包括光學(xué)元件的垂直堆疊的模塊的晶片級工藝中的步驟。
[0028]圖10D例示圖像傳感器模塊的實(shí)例，所述圖像傳感器模塊包括光學(xué)元件的垂直堆置。
[0029]圖11例示用于制作光電模塊的晶片級工藝的另一實(shí)例。
[0030]圖12A-12D例示圖像傳感器模塊的實(shí)例。
[0031]圖13例示包括電介質(zhì)帶通濾波器的模塊的實(shí)例。
[0032]圖14A、14B和14C例不用于制作光電t旲塊的晶片級制造工藝的另一實(shí)例中的步驟。
[0033]詳細(xì)描述
[0034]本公開描述用于制造光電模塊的各種技術(shù)，所述光電模塊包括在透明蓋件的外部側(cè)壁上的非透明材料(例如，聚合物，如具有碳黑的環(huán)氧樹脂)。此種模塊的實(shí)例例示在圖2A中，圖中示出模塊20，所述模塊包括安裝在印刷電路板(PCB)或其他襯底24上的光電裝置22。光電裝置22的實(shí)例包括光發(fā)射元件(例如，LED、IR LED、0LED、IR激光器或VCSEL)或光檢測元件(例如，光電二極管或其他光傳感器)。
[0035]例如由玻璃、藍(lán)寶石或聚合物材料構(gòu)成的透明蓋件26由間隔物28與襯底24分離。間隔物28包圍光電裝置22并且充當(dāng)用于模塊的側(cè)壁。透明蓋件26通常對光電裝置22發(fā)射或可由光電裝置22檢測的光的波長為透明的。間隔物28優(yōu)選地由非透明材料構(gòu)成，所述非透明材料如具有碳黑的環(huán)氧樹脂。附接至透明蓋件26的一側(cè)的是光學(xué)元件，如透鏡或漫射器30。在圖2A的所例示實(shí)例中，光學(xué)元件30由復(fù)制技術(shù)形成，并且連同光電裝置22—起存在于模塊20的內(nèi)部區(qū)域32中。透明蓋件26的外部側(cè)壁34還由非透明材料36覆蓋，所述非透明材料可由與用于間隔物28相同或不同的材料構(gòu)成。襯底24的外部側(cè)面包括一個(gè)或多個(gè)焊料球或其他導(dǎo)電觸點(diǎn)38，所述導(dǎo)電觸點(diǎn)可借助于延伸穿過襯底24的導(dǎo)電通孔電耦合至光電裝置22。
[0036]在一些情況下，非透明材料39在透明蓋件26的邊緣附近延伸超出所述透明蓋件的頂部。延伸至透明蓋件26上方的非透明材料39可充當(dāng)用于模塊的擋塊。取決于實(shí)施方式，覆蓋透明蓋件26的側(cè)壁34的非透明材料36可與間隔物28的材料相同或不同。同樣地，擋塊可由與覆蓋透明蓋件26的側(cè)壁34的非透明材料36相同的材料或不同的材料構(gòu)成。
[0037]在一些實(shí)施方式中，光學(xué)元件被設(shè)置在透明蓋件26的外部表面上。例如，圖2B的模塊40類似于圖2B的模塊20，例外的是，在圖2B中，存在一對光學(xué)元件30A、30B。第二光學(xué)元件30B被設(shè)置在透明蓋件26的外部表面上，而第一光學(xué)元件30A被設(shè)置在透明蓋件26的內(nèi)部表面上。一些實(shí)施方式可包括僅在透明蓋件26的外部表面上的光學(xué)元件。模塊40的其他特征可類似于以上相對于圖2A討論的特征。
[0038]以下段落描述用于制造前述光電模塊和其他類似模塊的各種制造技術(shù)，所述模塊包括光發(fā)射元件或光檢測元件和作為模塊的部分集成的如透鏡或漫射器的光學(xué)元件。一些模塊可包括多個(gè)光電裝置(例如，光發(fā)射元件和光檢測元件)。以這種方式，可制造例如具有光發(fā)射器和光檢測器