光电模块及其制造方法
【专利摘要】用于制造光电模块（1）的方法包含：a）提供衬底晶片（PW），在所述衬底晶片上布置有多个检测构件（D）；b）提供间隔晶片（SW）；c）提供光学晶片（OW），所述光学晶片包含多个透明部分（t）和至少一个阻挡部分（b），所述多个透明部分对于通常可由所述检测构件检测的光透明，所述至少一个阻挡部分用于实质上衰减或阻挡通常可由所述检测构件检测的入射光；d）制备晶片堆叠（2），在所述晶片堆叠中，所述间隔晶片（SW）布置在所述衬底晶片（PW）与所述光学晶片（OW）之间，以使得所述检测构件（D）布置在所述衬底晶片与所述光学晶片之间。优选地，用于发射通常可由所述检测构件（D）检测的光的多个发射构件（E）布置在所述衬底晶片（PW）上，以使得多个相邻发射构件和检测构件存在于所述衬底晶片上。可通过将所述晶片堆叠（2）分隔成多个单独模块（1）来获得单个模块（1）。
【专利说明】光电模块及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光电领域，且更具体地涉及光电组件的封装和制造。更特别地是，本发明涉及光电模块及涉及制造光电模块的方法，以及涉及包含此种模块的电器和电子装置，尤其是其中所述模块包含至少一个光检测器。本发明涉及根据权利要求的开放项所述的方法和设备。
【背景技术】
[0002]根据US2010/0327164A1，已知光电模块，更具体地是接近传感器，在接近传感器制造期间，使用传递模塑技术包覆成型光发射器晶粒和光检测器晶粒，以便在这些晶粒上形成透镜。
[0003]在US5，912，872中，提出了一种集成光学设备。在所述集成光学设备的制造中，其上具有多个有源元件的支撑晶片与具有相应的多个光学元件的透明晶片对准。随后可将此支撑-透明晶片对切分开。
[0004]在US2011/0050979A1中，公开了一种用于具有功能性元件的电光装置的光学模块。光学模块包括具有至少一个透镜元件的透镜衬底部分和间隔件。间隔件用以将透镜衬底保持离完全组装的电光装置的基部衬底部分一明确界定的轴向距离。为了确保功能性元件的性能改善，提供一种EMC防护罩。间隔件至少部分导电并从而形成EMC防护罩或者EMC防护罩的一部分。在US2011/0050979A1中同样公开了以一晶片规模制造多个此类模块的方法。
[0005]术语定义
[0006]“有源光学组件”:光感测组件或光发射组件。例如，光电二极管、图像传感器、LED、0LED、激光芯片。
[0007]“无源光学组件”:通过折射和/或绕射和/或反射重新定向光的光学组件，例如透镜、棱镜、反射镜或光学系统，其中光学系统是此类光学组件的集合，所述光学组件还可能包含机械元件，例如孔径光阑、图像屏幕、支架。
[0008]“光电模块”:包含至少一个有源光学组件和至少一个无源光学组件的组件。
[0009]“复制”:一种技术，通过所述技术重现给定结构或给定结构的负片。例如，蚀刻、压印、模塑。
[0010]“晶片”:实质上碟状或板状形状的物品，该物品在一个方向(z方向或垂直方向)上的延伸相对于在另外两个方向(X方向和y方向或者横向方向)上的延伸较小。通常，在(非空白)晶片上，在其中(通常在矩形栅格上)布置或提供多个类似结构或物品。晶片可具有开口或孔，且晶片在晶片的横向区域的主要部分中可甚至不含材料。尽管在许多上下文中，晶片被理解为一般由半导体材料制成，但是在本专利申请案中，此明确地不为限制。因此，晶片一般可由例如半导体材料、聚合物材料、包含金属与聚合物或聚合物与玻璃材料的复合材料制成。尤其，可硬化材料(例如热可固化聚合物或UV可固化聚合物)是结合本发明的感兴趣晶片材料。[0011]“横向”:参看“晶片”
[0012]“垂直”:参看“晶片”
[0013]“光”:最普遍的电磁辐射，更详细来说是电磁光谱的红外部分、可见光部分或紫外线部分的电磁辐射。
【发明内容】
[0014]本发明的一个目的是创建制造光电模块的替代方法。更详细来说，应提供制造光电模块的特别快速的方法及/或制造光电模块的特别简单的方法。另外，各自的光电模块，应提供包含此种光电模块的电子装置和包含多个此类光电模块的电器。
[0015]本发明的另一个目的是提供具有特别精确的对准的光电模块以及相应的制造方法。
[0016]本发明的另一个目的是提供具有特别小的尺寸的光电模块。
[0017]本发明的另一个目的是提供至少包含有源光学组件及还可能包含无源光学组件的光电模块，所述有源光学组件和所述无源光学组件受到良好保护以免受杂散光和串扰的影响。
[0018]本发明的另一个目的是提供包含至少一个光电模块的特别小的电子装置。
[0019]从以下描述和实施方式呈现进一步目的。
[0020]至少部分地通过根据专利权利要求书所述的设备和方法达成所述目的中的至少一个目的。
[0021]用于制造光电模块的方法包含以下步骤:
[0022]a)提供衬底晶片，多个检测构件布置在所述衬底晶片上；
[0023]b)提供间隔晶片；
[0024]c)提供光学晶片，所述光学晶片包含多个透明部分和至少一个阻挡部分，所述透明部分对于通常可由所述检测构件检测的光透明，所述至少一个阻挡部分用于实质上衰减或阻挡通常可由所述检测构件检测的入射光；
[0025]d)制备晶片堆叠，在所述晶片堆叠中，间隔晶片布置在所述衬底晶片与所述光学晶片之间，以使得所述检测构件布置在所述衬底晶片与所述光学晶片之间。
[0026]此方法可允许以特别高效的方式制造光电模块，并可允许制造特别小的光电模块。此外，可将入射到此检测构件上的光限制为理想的光和不理想的光，即，可阻止不应到达检测构件的光到达检测构件，因为可通过所述阻挡部分吸收及/或反射所述光。为此目的，所述至少一个阻挡部分可至少实质上对可由检测构件检测的光不透明。
[0027]所述检测构件布置在所述衬底晶片与所述光学晶片“之间”的特征应当被分别理解为包含和更精确意味着以下情况:检测构件包含在衬底晶片中且存在衬底晶片的至少另一个部分以使得所述检测构件布置在衬底晶片的其他部分与所述光学晶片之间。
[0028]在检测构件包含在衬底晶片中的情况下，反而可更清楚地说明制备了晶片堆叠(参考步骤d)，以使得所述检测构件布置在“所述衬底的面向所述光学构件的侧面上”，而不是布置在“所述衬底晶片与所述光学晶片之间”。
[0029]然而，所述检测构件可包含在所述衬底晶片中或不包含在所述衬底晶片中。
[0030]应注意，透明部分对通常可由所述检测构件检测的光的透明度不一定意味着透明部分必须对通常可由所述检测构件检测的任何光透明。通常，对于通常可由所述检测构件检测的光透明的部分的透明度是足够的。
[0031]特别地，所述衬底晶片是被称为衬底晶片的晶片，且所述间隔晶片是被称为间隔晶片的晶片，且所述光学晶片是被称为光学晶片的晶片。
[0032]所述检测构件是用于检测光(尤其是红外光，更特别是近红外光)的检测器。
[0033]通常，每个所述晶片具有通常板状的形状并且包含结构或物品的二维周期布置。
[0034]在一个实施方式中，所述检测构件是光电二极管或包含光电二极管。
[0035]在可与上述实施方式组合的一个实施方式中，步骤d)包含:将所述衬底晶片固定至所述间隔晶片及将所述间隔晶片固定至所述光学晶片。在一或两种情况下，所述固定可通过粘合完成。
[0036]在可与一个或两个上述实施方式组合的一个实施方式中，步骤d)包含:将所述衬底晶片与所述光学晶片对准，以使得所述多个检测构件中的每一者相对于至少一个所述透明部分对准，尤其是其中每个所述检测构件各自以相同方式与一个所述透明部分对准。
[0037]在可与一或多个上述实施方式组合的一个实施方式中，步骤a)包含以下步骤:
[0038]al)通过拾取和放置将所述检测构件放置在所述衬底晶片上。
[0039]在晶片级上执行此拾取和放置操作允许达成高放置精确度和高制造速度。
[0040]在可与一或多个上述实施方式组合的一个实施方式中，步骤a)包含以下步骤:
[0041]a2)将每个所述检测构件电连接至所述衬底晶片。
[0042]此步骤可通过例如裸片接合或通过回流焊接完成。
[0043]在可与一或多个上述实施方式组合的一个实施方式中，所述多个透明部分中的每一者包含至少一个无源光学组件。
[0044]在可与一或多个上述实施方式组合的一个实施方式中，方法包含:提供晶片，所述晶片是所述间隔晶片与所述光学晶片的组合。此晶片可被称为“组合光学晶片”。
[0045]在可与一或多个上述实施方式组合的一个实施方式中，方法包含以下步骤:将所述阻挡部分和所述间隔晶片制造为整体部件。此步骤可尤其使用复制完成。
[0046]组合晶片(及相应地，各自的构件)通常允许用相对少量的制造步骤进行，且尤其用相对少量的对准步骤进行。此可简化制造及/或产生具有较高精度的模块。
[0047]在可与一或多个上述实施方式组合的一个实施方式中，所述多个透明部分中的每一者包含至少一个无源光学组件，例如透镜构件(作为无源光学组件的实例)，尤其是其中每个所述无源光学组件包含至少一个光学结构，或更特别地是其中每个所述透镜构件包含至少一个透镜元件。此透镜构件是至少一个(光学)透镜或包含至少一个(光学)透镜；且此透镜元件是透镜，所述透镜可能是由至少两个透明部件组成的合成透镜的一部分。提供透镜元件用于通过绕射或(更通常地)通过折射重新定向光。更通常地，提供所述无源光学组件用于通过绕射及/或通过折射及/或通过反射重新定向光。
[0048]在参阅包含透镜元件的上述实施方式的一个实施方式中，所述透镜元件大体上是凸形的，或至少每个所述透镜元件的一部分大体上是凸状的。当然，部分或大体凹状或其他形状(例如，组合凹陷区域与凸出区域)也是可能的。
[0049]在参阅包含无源光学组件的一或多个上述实施方式的一个实施方式中，每个所述无源光学组件或者每个所述无源光学组件的一部分各自与至少一个所述检测构件相关联。[0050]在参阅包含透镜构件的一或多个上述实施方式的一个实施方式中，每个所述透镜构件或者每个所述透镜构件的一部分各自与至少一个所述检测构件相关联。
[0051]在参阅包含无源光学组件(例如透镜构件)的一或多个上述实施方式的一个实施方式中，方法包含以下步骤:
[0052]Cl)通过复制制造所述无源光学组件。
[0053]复制可以是分别生产多个例如透镜和透镜元件的非常高效的方式。此方式有可能节省许多对准步骤及/或大量制造时间。
[0054]在参阅上述实施方式的一个实施方式中，步骤Cl)包含:在液态、粘稠或可塑性变形的材料中复制表面并随后硬化(尤其，固化)所述材料。合适材料可以是例如聚合物(例如环氧树脂)。
[0055]在参阅上述实施方式的一个实施方式中，复制所述表面的所述步骤包含将所述表面压印至所述材料中。
[0056]在参阅两个最后描述的实施方式中的一或两者的一个实施方式中，通过加热与用光(尤其用紫外光)照射中的至少一者完成硬化所述材料的所述步骤。特别地，所述硬化可以是固化。
[0057]在可与一或多个上述实施方式组合的一个实施方式中，所述间隔晶片由实质上衰减或阻挡通常可由检测构件检测的光的材料制成。对所述间隔晶片使用对可由检测构件检测的光实质上不透明的材料可使得可能遮蔽检测构件免受不理想的光的影响，例如来自模块外的杂散光，或如果提供了发射构件(见下文)，那么可能防止从发射构件到检测构件的串扰。
[0058]在参阅上述实施方式的一个实施方式中，用于发射通常可由所述检测构件检测的光的多个发射构件布置在所述衬底晶片上，尤其是其中发射构件经布置以使得多个相邻发射构件和检测构件存在于所述衬底晶片上。通常，每个所述发射构件与一个所述检测构件相关联。
[0059]关于发射构件和发射构件的发射光谱，应注意，通常可由所述检测构件检测的光的发射并不意味着所发射的光一定要覆盖通常可由所述检测构件检测的光的整个波长范围，也不意味着将排除通常不可由所述检测构件检测的光的(额外)发射。通常，对通常可由所述检测构件检测的光透明的部分的透明度是足够的。通常，光的发射是足够的，所述光的一部分落入通常可由所述检测构件检测的波长范围中。
[0060]在参阅两个最后描述的实施方式中的一或两者的一个实施方式中，所述发射构件放置在所述衬底晶片上用于在一般垂直于所述衬底的延伸的方向上发射所述光。通过此方式发射垂直传播的光，所述光将贯穿所述透明部分中的一个透明部分。
[0061]在参阅包含所述发射构件的一或多个实施方式的一个实施方式中，每个所述无源光学组件中或每个所述无源光学组件的一部分各自与一个所述发射构件相关联。
[0062]在参阅包含所述发射构件和透镜构件的一或多个实施方式的一个实施方式中，每个所述透镜构件或每个所述透镜构件的一部分各自与一个所述发射构件相关联。
[0063]在参阅包含所述发射构件的一或多个实施方式的一个实施方式中，所述多个无源光学组件包含各自与一个所述发射构件相关联的多个无源光学组件和各自与一个所述检测构件相关联的另外的多个无源光学组件。通过此方式，可良好地制造包含布置在相关联的无源光学组件(例如，透镜构件)下方的发射构件和布置在相关联的无源光学组件(例如，透镜构件，这些透镜构件与上述透镜构件不同)下方的检测构件的模块。在本文中，“在下方”是指一般垂直方向(相对于晶片延伸)。
[0064]在参阅包含所述发射构件的一或多个实施方式的一个实施方式中，所述间隔晶片经结构化及布置以使得间隔晶片减少所述发射构件与所述检测构件之间的串扰。此举可允许在减少或取消通过所述发射构件发射并通过所述检测构件检测的光量意义上减少光学串扰，所述光通过不理想的光路到达所述检测构件，例如，所述光在光电模块内(以不理想的方式)散射或到达所述检测构件而未离开所述光电模块。此举可允许实质上衰减或阻挡由所述发射构件发射的光，所述光并未(两次)穿过所述光学晶片。
[0065]在可与一或多个上述实施方式组合的一个实施方式中，方法包含以下步骤:
[0066]h)通过复制处理获得所述间隔晶片。
[0067]此举可使模块制造特别高效。例如，所述复制处理可包含压印步骤。作为用于所述间隔晶片的材料，基于聚合物的材料(例如，环氧树脂)，尤其是可固化材料，可能是合适的选择。
[0068]在可与一或多个上述实施方式组合的一个实施方式中，实质上制成阻挡部分中的光学晶片的材料是硬化的可硬化材料(尤其是固化的可固化材料)，例如，基于聚合物的材料(例如环氧树脂)。
[0069]在可与一或多个上述实施方式组合的一个实施方式中，使用复制获得阻挡部分中的光学晶片的部分。
[0070]在可与一或多个上述实施方式组合的一个实施方式中，所述光电模块是接近传感器。`
[0071]在可与一或多个上述实施方式组合的一个实施方式中，方法包含以下步骤:
[0072]e)将具有焊球的所述衬底晶片提供在衬底传感器的一侧面上，所述侧面与所述衬底构件的布置有所述检测构件的彼侧面相对。
[0073]还可能提供具有接触垫的衬底晶片，所述接触垫不具备焊球。
[0074]通过此方式，制造的模块可易于用于制造电子装置，例如，所述模块可用作表面安
-Μ.ο
[0075]在可与一或多个上述实施方式组合的一个实施方式中，方法包含以下步骤:
[0076]f )将所述晶片堆叠分隔成多个单独模块，每个模块包含:
[0077]所述衬底晶片的一部分；
[0078]至少一个所述检测构件；
[0079]所述间隔晶片的一部分；
[0080]至少一个所述透明部分；
[0081]所述阻挡部分的一部分。
[0082]通过此方式，以非常高效的方法获得单独的光电模块。可例如通过机械工具(晶片锯或冲剪机)或通过激光完成分隔(或切割)。
[0083]在可与一或多个上述实施方式组合的一个实施方式中，方法包含以下步骤:
[0084]g)提供挡板晶片，所述挡板晶片靠近所述光学晶片布置在所述光学晶片的一侧面上，所述侧面与所述光学晶片的布置有所述间隔晶片的彼侧面相对，所述挡板晶片包含多个透明区域；其中通过以下步骤替代步骤d):d’)制备晶片堆叠，在所述晶片堆叠中，所述间隔晶片布置在所述衬底晶片与所述光学晶片之间，以使得所述检测构件布置在所述衬底晶片与所述光学晶片之间，且其中所述光学晶片布置在所述挡板晶片与所述间隔晶片之间。
[0085]通过挡板晶片，可能限制角度范围，在所述角度范围内，入射到所述挡板晶片上的光可进入模块及/或到达所述多个检测构件中的至少一部分。
[0086]更特别地，所述挡板晶片是被称为挡板晶片的晶片。
[0087]通常，每个所述透明区域或每个所述透明区域的一部分与至少一个所述检测构件相关联 '及/或，如果提供所述发射构件，那么每个所述透明区域或每个所述透明区域的一部分与至少一个所述发射构件相关联。
[0088]可例如通过穿过所述挡板晶片的孔和/或通过对通常可由所述检测构件检测的光透明的材料形成所述透明区域。
[0089]在参阅最后描述的实施方式的一个实施方式中，所述挡板晶片部分地或甚至实质上由有弹性的材料或者由可弹性或塑性变形的材料制成。例如，可使用泡沫材料或泡沫状材料。
[0090]在可与最后描述的实施方式中的一或两者组合的一个实施方式中，实质上制成挡板晶片的材料是硬化的可硬化材料(尤其是固化的可固化材料)，例如基于聚合物的材料(例如环氧树脂)。注意，可能提供:材料在硬化状态或固化状态下是有弹性的。
[0091]在可与三个最后描述的实施方式中的一或多者组合的一个实施方式中，使用复制处理获得挡板晶片。
[0092]在可与四个最后描述的实施方式中的一或多者组合的一个实施方式中，方法包含:提供晶片，所述晶片是所述挡板晶片与所述光学晶片的组合。此种晶片可被称为“组合光学晶片”。
[0093]在可与五个最后描述的实施方式中的一或多者组合的一个实施方式中，方法包含以下步骤:将所述阻挡部分和所述挡板晶片制造为整体部件。此步骤可尤其使用复制完成。
[0094]组合晶片(及相应地，各自的构件)通常允许用相对少量的制造步骤进行，且尤其用相对少量的对准步骤进行。此可简化制造和/或产生具有较高精度的模块。
[0095]在可与一或多个上述实施方式组合的一个实施方式中，所述衬底晶片实质上是印刷电路板总成，更特别地，是安装有至少一个有源光学组件的印刷电路板。通过此方式，众所周知的印刷电路板制造技术可用于制造所述衬底晶片。印刷电路板布置(PCBA)包含印刷电路板(PCB)。所述印刷电路板布置可仅仅是印刷电路板或者(更典型地)是其上安装有一或多个电气组件或电子组件的印刷电路板，其中所述一或多个组件可尤其是有源光学组件，例如所述检测构件及/或所述发射构件。
[0096]因此，可易于提供用于电接触所述检测构件和所述发射构件(如果提供发射构件)的接触区域和从外部电接触所述模块的接触区域，以及(垂直地)跨越所述衬底晶片的电连接。
[0097]事实上，此情况导致将在下文讨论的本发明的另一个(第二)方面。
[0098]光电模块包含:
[0099]衬底；
[0100]光学构件，所述光学构件通常与所述衬底平行布置；[0101]检测构件，所述检测构件布置在所述衬底与所述光学构件之间，安装在所述衬底上，用于检测已穿过所述光学构件的光；
[0102]分隔构件，所述分隔构件布置在所述衬底与所述光学构件之间；
[0103]其中所述光学构件包含至少一个透明部分和至少一个阻挡部分，所述至少一个透明部分对通常可由所述检测构件检测的光透明，所述至少一个阻挡部分用于实质上衰减或阻挡通常可由检测构件检测的入射光。
[0104]此种模块可提供特别良好的可制造性以及特别精确及/或简单的组成部分对准；并且所述模块可被设计为很小。
[0105]所述检测构件可通常包含在所述衬底中或不包含在所述衬底中。如果检测构件包含在衬底中，那么反而可更清楚地表示检测构件是布置在“所述衬底的面向所述光学构件的侧面上”，而不是布置在“所述衬底与所述光学构件之间”。
[0106]本发明包含具有根据本发明所述的相应方法的特征的光电模块，且反之亦然，也包含具有相应光电模块的特征的方法。下文明确地描述模块的一些特定实施方式。
[0107]模块的优点基本上对应于相应方法的优点，且反之亦然。
[0108]在一个模块实施方式中，所述分隔构件布置在所述检测构件旁边。
[0109]在可与上述实施方式组合的一个模块实施方式中，所述至少一个阻挡部分由实质上衰减或阻挡通常可由所述检测构件检测的光的材料制成。尤其所述材料是热固化材料。
[0110]在可与一或多个上述模块实施方式组合的一个模块实施方式中，所述衬底是大体上平面的衬底。
[0111]在可与一或多个上述模块实施方式组合的一个模块实施方式中，所述衬底是大体上板状的衬底。
[0112]在可与一或多个上述模块实施方式组合的模块的一个模块实施方式中，至少在不考虑可能存在突起的透镜构件部分或者其他无源光学组件的突起部分时，所述光学构件是大体上平面的光学构件。
[0113]在可与一或多个上述模块实施方式组合的一个模块实施方式中，所述光学构件是大体上板状的光学构件。
[0114]在可与一或多个上述模块实施方式组合的一个模块实施方式中，所述分隔构件是大体上平面的分隔构件。
[0115]在可与一或多个上述模块实施方式组合的一个模块实施方式中，所述分隔构件是大体上板状的分隔构件。
[0116]在可与一或多个上述模块实施方式组合的一个模块实施方式中，所述分隔构件具有一或多个开口。通常，所述检测构件布置在所述开口的一个开口中。
[0117]在可与一或多个上述模块实施方式组合的一个模块实施方式中，所述光学构件和所述分隔构件组合成一个构件。尤其，例如使用复制将所述至少一个阻挡部分和所述分隔构件制造成整体部件。
[0118]在可与一或多个上述模块实施方式组合的一个模块实施方式中，所述检测构件是封装的电气组件，例如，SMT装置。
[0119]在除了最后描述的实施方式可与一或多个上述模块实施方式组合的一个模块实施方式中，所述检测构件是未封装的电气组件，例如，倒装芯片或者通过引线接合附着到所述衬底的芯片。
[0120]在可与一或多个上述模块实施方式组合的一个模块实施方式中，所述透明部分包含至少一个无源光学组件，或更特别地至少一个透镜构件。
[0121]在参阅上述实施方式的一个实施方式中，所述至少一个无源光学组件(或所述至少一个透镜构件)包含至少一个光学结构(或至少一个透镜元件)，其中所述至少一个光学结构(或所述至少一个透镜元件)是由硬化的可硬化材料制成的结构和使用复制处理获得的结构中的至少一者。尤其，所述硬化的可硬化材料是通过加热与用光(尤其是紫外光)照射中的至少一者硬化。更特别地，所述硬化是固化。所述复制处理可包含压印步骤。
[0122]在可与一或多个上述模块实施方式组合的一个模块实施方式中，所述衬底和所述光学构件通过所述分隔构件彼此固定。
[0123]在可与一或多个上述模块实施方式组合的一个模块实施方式中，所述分隔构件实质上从所述衬底延伸到所述光学构件。
[0124]在可与一或多个上述模块实施方式组合的一个模块实施方式中，所述分隔构件例如通过热固化胶(例如合适的环氧树脂)粘合到所述光学构件及所述衬底。
[0125]在可与一或多个上述模块实施方式组合的一个模块实施方式中，所述衬底、所述光学构件和所述分隔构件具有大体上块状或板状的形状，至少所述分隔构件具有至少一个孔，尤其是其中所述孔延伸穿过所述分隔构件。通过此方式，可能达成特别良好的可制造性。
[0126]在参阅上述实施方式的一个模块实施方式中，所述检测构件布置在所述孔中。
[0127]在可与一或多个上述模块实施方式组合的一个模块实施方式中，其中所述衬底、所述光学构件和所述分隔构件具有矩形布置的外表面。
[0128]在可与一或多个上述模块实施方式组合的一个模块实施方式中，以下各者的横向尺寸实质上是相同的:
[0129]所述衬底；
[0130]所述光学构件；
[0131]所述分隔构件；
[0132]尤其是其中所述模块的横向尺寸实质上与以上各者的横向尺寸相同。
[0133]术语“横向尺寸”是指实质上垂直于随后布置所述衬底和所述分隔构件以及所述光学构件的方向所测量的尺寸。通过衬底的横向外部尺寸，光学构件和分隔构件实质上相同，极大提高了模块的可制造性。
[0134]在可与一或多个上述模块实施方式组合的一个模块实施方式中，模块包含发射构件，所述发射构件用于发射通常可由检测构件检测的光。
[0135]在参阅上述实施方式的一个实施方式中，所述分隔构件的至少一部分布置在所述发射构件与所述检测构件之间，用于减少所述发射构件与所述检测构件之间的光学串扰。
[0136]在可与一或多个上述模块实施方式组合的一个模块实施方式中，所述检测构件由所述分隔构件环绕。
[0137]在参阅包含发射构件的一或多个上述模块实施方式的一个实施方式中，所述发射构件由所述分隔构件环绕。
[0138]尤其，可提供:通过所述分隔构件形成所述模块的一部分侧壁(圆周侧壁)。[0139]在参阅包含发射构件的一或多个上述实施方式的一个实施方式中，所述光学构件至少包含第一透镜构件和第二透镜构件，所述第一透镜构件和所述第二透镜构件各自包含至少一个透镜元件。尤其，可提供:所述第一透镜构件和所述第二透镜构件分别形成所述光学构件的第一透明部分和第二透明部分，且更特别地，所述第一透镜构件和所述第二透镜构件由所述阻挡部分围绕。
[0140]在参阅最后描述的实施方式的一个实施方式中，在一般垂直于所述衬底的方向(垂直方向)上观察，所述发射构件和所述第一透镜构件相继地布置，且所述检测构件和所述第二透镜构件相继地布置。此种模块可能很小并且是高度实用的。
[0141]在可与一或多个上述模块实施方式组合的一个模块实施方式中，所述发射构件是封装的电气组件，例如，SMT装置。
[0142]在除了最后描述的实施方式可与包含发射构件的一或多个上述模块实施方式组合的一个模块实施方式中，所述发射构件是未封装的电气组件，例如，倒装芯片或通过引线接合附着到所述衬底的芯片。
[0143]在可与包含发射构件的一或多个上述模块实施方式组合的一个模块实施方式中，所述发射构件、所述光学构件及所述检测构件经结构化及布置，以使得当所述检测构件检测到从所述发射构件发射的光穿过所述至少一个透明部分及由位于模块外的表面反射并再次穿过所述至少一个透明部分时，如此检测到的光量取决于所述表面到所述光学构件的距离。
[0144]在本文中，位于模块外的所述表面通常将位于所述光学构件附近，例如，在典型应用中，在Im以下，更特别地，在20cm以下或甚至在8cm以下的距离。
[0145]在可与一或多个上述模块实施方式组合的一个模块实施方式中，所述分隔构件由实质上衰减或阻挡通常可由所述检测构件检测的光的材料制成。此情况在提供分隔构件用于实质上衰减或阻挡光被所述检测构件检测到时尤其有用，所述光通常可由所述检测构件检测，但从分隔构件的一侧面入射，所述侧面与分隔构件的面向所述检测构件的侧面相对。
[0146]通常，所述分隔构件不是所述衬底的一部分，也不是所述光学构件的一部分。通常，所述分隔构件是整体部件。
[0147]在可与一或多个上述模块实施方式组合的一个模块实施方式中，所述分隔构件是由硬化的可硬化材料制成的构件与使用复制处理获得的构件中的至少一者。更特别地，所述硬化是固化。尤其，所述硬化的可硬化(或固化的可固化)材料可通过热应用硬化(固化)。
[0148]在可与一或多个上述模块实施方式组合的一个模块实施方式中，所述至少一个透明部分实质上由基于聚合物的材料制成，例如由环氧树脂，或尤其由固化的可固化材料制成。
[0149]在可与一或多个上述模块实施方式组合的一个模块实施方式中，所述至少一个阻挡部分实质上由基于聚合物的材料制成，例如由环氧树脂制成。
[0150]在可与一或多个上述模块实施方式组合的一个模块实施方式中，所述衬底提供从所述检测构件跨越所述衬底的至少一个电连接。此举是(从外部)电接触位于模块内的有源光学组件的优良方式。
[0151]在可与一或多个上述模块实施方式组合的一个模块实施方式中，所述衬底是印刷电路板总成。因为此印刷电路板总成是封装(即所述模块)的组成部分，所以印刷电路板总成也可被称为其上安装有至少一个有源光学组件的插入件。印刷电路板(PCB)材料可例如为刚性或柔性PCB材料、纤维增强型或非纤维增强型材料；所述材料可为环氧树脂，例如FR4或聚酰亚胺。可例如通过引线接合或焊接手段将有源光学组件安装在PCB上。所述手段也适用于可能构成衬底晶片的PCB总成的PCB。
[0152]通常，所述检测构件与所述发射构件中的至少一者电连接到所述衬底构件，通常是两者均电连接到所述衬底构件，其中此举可例如通过焊接、通过表面安装技术(SMT)或通过倒装芯片技术或者通过弓I线接合完成。
[0153]在可与一或多个上述模块实施方式组合的一个模块实施方式中，模块包含挡板构件，所述挡板构件靠近所述光学构件布置在所述光学构件的侧面上，所述侧面与所述光学构件布置有所述分隔构件的侧面相对。挡板构件可经结构化及布置用于保护免受不理想的光影响，尤其用于保护检测构件免受不理想的光的影响及/或用于充当孔径。
[0154]在参阅最后描述的上述实施方式的一个实施方式中，挡板构件部分地或甚至实质上由有弹性的材料或者由可弹性或可塑性变形的材料制成。此情况例如在安装模块是有益的。例如，当模块布置在外壳内与外壳的窗口机械接触时，可通过有弹性的挡板构件吸收安装公差，例如，使其上安装有模块的印刷电路板到所述窗口的距离不那么关键，有弹性的挡板构件通过容易地变形及调节自身来说明所述距离的变化。
[0155]在可与一个或两个最后描述的模块实施方式组合的一个模块实施方式中，挡板构件和光学构件组合成一个构件；尤其，例如使用复制将至少一个阻挡部分和间隔构件制造为整体部件。
[0156]在可与一或多个上述模块实施方式组合的一个模块实施方式中，其中模块是接近传感器。
[0157]电器包含根据本发明所述的多个模块。并且电器包含衬底晶片、光学晶片、间隔晶片，其中多个衬底包含在所述衬底晶片中，多个光学构件包含在所述光学晶片中，多个分隔构件包含在所述间隔晶片中。通常，所述电器可被视为晶片堆叠。并且通常来说，在光学晶片的情况下，至少在不考虑可能存在突起的透镜构件部分(或更普遍地，无源光学组件的突起部分)时，所有所述晶片是大体上平面的形状及大体上碟状或板状。
[0158]电子装置包含印刷电路板及根据本发明所述的安装在所述印刷电路板上的模块。例如，装置是手持式通信装置。装置也可是摄影装置，例如照相机。
[0159]本发明的另一个方面(第二方面)是提供一种用于制造光电模块的方法，所述方法包含以下步骤:
[0160]a’ )提供衬底晶片，多个检测构件布置在所述衬底晶片上；
[0161]b’)提供间隔晶片；
[0162]C，)提供光学晶片；
[0163]d’ )制备晶片堆叠，在所述晶片堆叠中，所述间隔晶片布置在所述衬底晶片与所述光学晶片之间，以使得所述检测构件布置在所述衬底晶片与所述光学晶片之间，
[0164]其中所述衬底晶片实质上是印刷电路板总成。
[0165]当将此方法与上述方法组合时，可容易想到根据所述第二方面的此方法的特定实施方式，包括或不包括所述光学晶片包含多个透明部分及至少一个阻挡部分的特征。[0166]类似地，在本发明的此第二方面中，包含了以下光电模块、电器和电子装置。
[0167]光电模块包含:
[0168]衬底，所述衬底实质上是印刷电路板总成；
[0169]光学构件，所述光学构件大体上与所述衬底平行布置；
[0170]检测构件，所述检测构件布置在所述衬底与所述光学构件之间，安装在所述衬底上，用于检测穿过所述光学构件的光；
[0171]分隔构件，所述分隔构件布置在所述衬底与所述光学构件之间。
[0172]电器包含根据本发明的第二方面所述的多个模块。
[0173]电子装置包含印刷电路板和根据本发明的第二方面所述的安装在所述印刷电路板上的模块。
[0174]当将所述光电模块和电器以及电子装置分别与上述光电模块和电器以及电子装置组合时，可容易想到所述光电模块和电器以及电子装置的特定实施方式，包括或不包括所述光学构件包含至少一个透明部分和至少一个阻挡部分的特征。
[0175]更普遍的观点:
[0176]应注意，可能提供晶片(“组合光学晶片”)，所述晶片是所描述的光学晶片与所描述的间隔晶片的组合。因此，间隔晶片然后是可选的，间隔晶片的特性和功能是通过相应地结构化及配置的光学晶片实现的。此举可例如通过将上文描述的间隔晶片和上文描述的至少一个阻挡部分制造为整体部件来完成。类似地，可提供可被理解为所描述的光学晶片和所描述的挡板晶片的组合的“组合光学晶片”。并且，还可能提供:“组合光学晶片”可被理解为所描述的光学晶片和所描述的间隔晶片以及所描述的挡板晶片的组合。
[0177]相应地，可能提供构件，所述构件是所描述的光学构件和所描述的分隔构件的组合。因此，分隔构件然后是可选的，分隔构件的特性和功能是由相应地结构化及配置的光学构件实现的。此举可例如通过将上文描述的分隔构件和上文描述的至少一个阻挡部分制造为整体部件来完成。当然，与挡板构件的替代性组合或额外组合也是可能的。
[0178]换句话说，适用于任何所揭示之实施例的是:间隔晶片及/或挡板晶片(如果都存在)可包含在光学晶片中或可与光学晶片分隔，以及分隔构件及/或挡板构件(如果都存在)可包含在光学构件或可与光学构件分隔。
[0179]更普遍的方法相应地如下所述:
[0180]一种用于制造光电模块的方法，所述方法包含以下步骤:
[0181]A)提供衬底晶片，多个检测构件布置在所述衬底晶片上；
[0182]C)提供光学晶片，所述光学晶片包含多个透明部分和至少一个阻挡部分，所述透明部分对于常可由所述检测构件检测的光透明，所述至少一个阻挡部分用于实质上衰减或阻挡通常可由所述检测构件检测的入射光；
[0183]D)制备晶片堆叠，所述晶片堆叠包含所述衬底晶片和所述光学晶片。
[0184]更普遍的光电模块相应地如下所述:
[0185]一种光电模块包含:
[0186]衬底；
[0187]光学构件，所述光学构件大体上与所述衬底平行布置；
[0188]检测构件，所述检测构件布置在所述衬底与所述光学构件之间，安装在所述衬底上，用于检测穿过所述光学构件的光；
[0189]其中所述光学构件包含至少一个透明部分和至少一个阻挡部分，所述透明部分对通常可由所述检测构件检测的光透明，所述至少一个阻挡部分用于实质上衰减或阻挡通常可由所述检测构件检测的入射光。
[0190]与电器和电子装置一样，方法和光电模块的各种更精确实施方式易于从上述实施方式得出。上述特征和建议易于转移到代表所述的更普遍观点的权利要求上。
[0191]从附属权利要求和图式呈现本发明(按照本发明的第一方面和第二方面以及按照更普遍观点)的进一步实施方式和优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0192]以下通过实例和所包括的图式更详细地描述本发明。图式示意性地展示:
[0193]图1光电模块的横截面视图；
[0194]图2图1的模块的组成部分的各种横截面视图；
[0195]图3用于形成晶片堆叠的晶片的横截面视图，所述晶片堆叠用于制造图1的多个模块；
[0196]图4用于制造图1的多个模块的晶片堆叠的横截面视图；
[0197]图5具有结构化表面的半成品部件的横截面视图；
[0198]图6光电模块的横截面视图，所述光电模块包含组合光学构件，所述组合光学构件包含分隔构件和挡板构件。
[0199]图式中使用的参考符号和参考符号的含义概括在参考符号列表中。所描述的实施方式意味着实例并且不应限制本发明。
【具体实施方式】
[0200]图1展示光电模块I的示意性横截面视图。所图示的横截面是垂直横截面。图2展示图1的模块的组成部分的各种横向示意性横截面视图，其中所述横向横截面的近似位置在图1中由Si到s5和虚线指示。对于s4和s5,由箭头指示观看方向。
[0201]模块I包含在一方向上彼此堆叠的数个组成部分(P、S、0、B)，术语“垂直”通过所述方向限定；所述方向对应于z方向(参看图1)。x-y平面(参看图2)中垂直于垂直(z)方向的方向被称为“横向”。
[0202]模块I包含彼此堆叠的衬底P、分隔构件S、光学构件O和挡板构件B。衬底P是例如印刷电路板总成。此PCB总成的印刷电路板(PCB)还可被更明确地称为插入件。用于发射光，尤其是红外光(更特别地是近红外光)的发射构件E可安装在PCB上，例如，发光二极管；并且可在所述PCB安装用于检测光，尤其是红外光(更特别地是近红外光)的检测构件D，例如，光电二极管。发射构件E及检测构件D的电触头电连接到模块I外部，在模块外部附着有焊球7。代替提供焊球7，还可能在PCB上提供接触垫，所述接触垫不具备(或以后不具备)焊球。
[0203]通过此方式，可以(例如)表面安装技术(SMT)将模块I安装在印刷电路板9上，靠近其他电子组件(未图示)。印刷电路板9可为电子装置10 (例如手持式通信装置)的组成部分。尤其，装置10可为智能电话。模块I特别适用于此种应用，因为模块可被制造为具有特别小的尺寸。
[0204]分隔构件S具有两个开口 4，发射构件E布置在两个开口中的一个开口中且检测构件D布置在另一个开口中。通过此方式，发射构件E和检测构件D由分隔构件S横向地环绕。
[0205]分隔构件S可完成数个任务。分隔构件S可(通过分隔构件S的垂直延伸)确保衬底P与光学构件O之间的明确界定的距离，所述距离有助于达成从发射构件E穿过光学构件O及从模块I外部穿过光学构件O到检测构件D上的明确界定的光路。通过对通常可由检测构件D检测的光实质上不透明及通过形成模块I的外侧壁的一部分，分隔构件S还可提供对检测构件D的保护以免受不应被检测构件D检测到的光的影响。并且，通过对通常可由检测构件D检测的光实质上不透明以及通过在发射构件E与检测构件D之间形成壁，分隔构件S还可提供对检测构件D的保护以免受发射构件E所发射的不应到达检测构件D的光的影响，以便减少发射构件E与检测构件D之间的光学串扰。可通过此方式防止在模块I内发射的光和源自发射构件E的杂散光到达检测构件D。通常，分隔构件S由聚合物材料制成，尤其由可硬化的或更具体地可固化的聚合物材料(例如环氧树脂)制成。
[0206]光学构件O包含阻挡部分b和两个透明部分t，一个透明部分用于允许发射构件E所发射的光离开模块1，且另一个透明部分用于允许光从模块I外部进入模块I并到达检测构件D。
[0207]阻挡部分b对通常由可检测构件D检测的光实质上不透明，例如，通过由合适的(聚合物)材料制成。透明部分t各自包含无源光学组件L，或更特别地并作为实例，包含透镜构件L用于导光。如图1中所示，透镜构件L可例如包含与透明元件6紧密接触的两个透镜元件5。透明元件6可具有与形成有阻挡部分b的光学构件O相同的垂直尺寸，以使得形成有阻挡部分b的光学构件O与透明元件6 —起描述(接近完美的)固定板形状。透镜元件5通过折射(参看图1)及/或通过绕射重新定向光。例如，所述透镜元件5全部可具有大体上凸面形状(如图1所示)，但透镜元件5中的一或多者可具有不同形状，例如，大体上或部分凹状。
[0208]挡板构件B允许屏蔽不理想的光，尤其是离开模块I或以理想角度入射到模块I的光。通常，挡板构件B将具有两个单独的透明区域3，所述透明区域可体现为开口或通过透明材料体现。在透明区域3之外的挡板构件B可由实质上衰减或阻挡通常可由所述检测构件检测的光的材料制成，或者挡板构件可具备带有此特性的涂层，其中后者通常将更难以制造。当然，挡板构件B的形状，或更准确地说，透明区域3的形状可不同于图1和图2中所示的形状，例如，图1和图2描绘圆锥形形状或描绘截棱锥。
[0209]不仅透明区域3的横向形状，而且透明部分t的横向形状和开口 4的横向形状不必是圆形的，而是可具有其他外观，例如，具有圆角的多边形或矩形。
[0210]模块I是光电组件，更准确地说是封装的光电组件。模块I的垂直侧壁由物品P、
S、O和B形成。底壁由衬底P形成，且顶壁由挡板构件B或由挡板构件B和光学构件O —起形成。
[0211]如图2中充分可见，四个物品P、S、O、B由于上述原因还可被称为外壳组件，所述物品全部具有实质上相同的横向形状和横向尺寸。此情况与制造参阅图3和图4在下文中更详细描述的此模块I的可能及非常高效的方式有关。所述外壳组件P、S、0和B全部具有大体上块状或板状形状，或更普遍地具有大体上矩形的平行六面体形状，可能具有孔或开口(例如挡板构件B和分隔构件S如此)或突起(例如光学构件O如此)。
[0212]图1中所示的模块i可为接近传感器。此模块I将允许检测物体是否位于到模块的预定距离内，例如，如从由检测构件D输出的光电流判断，尽管发射构件E将可能以光脉冲形式发射光。例如，发射构件E、光学构件O和检测构件D可经布置以使得位于预定距离或光学构件O的距离范围内的能够反射光的表面可实现通过检测构件D检测由发射构件E发射并由所述表面反射的足够高强度的光，然而，分别由发射构件E发射且由远离光学构件O定位并位于所述预定距离之外的所述表面反射的光将不会使检测构件D检测到足够高的光强度。还将可能产生仅包含检测构件D (作为电子组件)而没有发射构件E的模块。在所述情况下，模块可实质上体现为图1和图2中所示的模块I的右半部分。
[0213]此外，可能提供根据如上文所论述的相同原理设计的模块，但是除检测构件D之夕卜，所述模块包含一或多个额外电子组件，例如，额外的光检测器，或一或多个集成电路，或者两个或两个以上的光源。
[0214]包含在模块中的有源电子组件(例如图1的实例中的发射构件E和检测构件D)可为封装的或未封装的电子组件。为了接触衬底P，可使用例如引线接合或倒装芯片技术的技术或任何其他已知表面安装技术，或甚至传统的通孔技术。
[0215]图3展示用于形成晶片堆叠的晶片的示意性横截面视图，所述晶片堆叠用于制造如图1所示的多个模块。当然，可能通过后续分隔步骤以晶片规模(实际地)完整地制造此模块I。虽然图3和图4仅展示提供三个模块1，但通常将在每个横向方向上在一个晶片堆叠中提供至少10个，而至少30个或甚至50个以上的模块。每个晶片的典型尺寸是:横向至少5cm或10cm，并高达30cm或40cm或甚至50cm ;及垂直(在没有组件布置在衬底晶片PW上的情况下测量)至少0.2mm或0.4mm或甚至Imm,并高达6mm或IOmm或甚至20mm。
[0216]如图1中所示，四个晶片足以制造多个模块:衬底晶片PW、间隔晶片SW、光学晶片OW和挡板晶片BW。每个晶片包含多个相应构件，所述构件包含在相应模块I中(参看图1和图2)，通常布置在矩形晶格上，通常彼此之间具有一点距离用于晶片分离步骤。
[0217]衬底晶片PW可为PCB总成，所述PCB总成包含标准PCB材料的PCB，一侧具有焊球7且另一侧焊接有有源光学组件(E和D)。可使用标准的拾取和放置机器通过拾取和放置将有源光学组件放置在衬底晶片PW上。
[0218]为了提供最大保护免于检测到不理想的光，所有晶片PW、SW、0W、BW可实质上由对通常可由检测构件D检测的光实质上不透明的材料制成，当然，透明区域(例如，透明部分t和透明区域3)除外。
[0219]可通过复制生产晶片SW和BW且也可能生产所有或一部分晶片0W。在示范性复制处理中，将结构化表面压印至液态粘性材料或可塑性变形的材料中，然后硬化所述材料(例如，通过使用紫外线照射或加热来固化)，并随后移除结构化表面。因此获得结构化表面的复制品(在此情况下，所述复制品是负片复制品)。用于复制的合适材料是例如可硬化的(更特别地，可固化的)聚合物材料或其他复制材料，即，在硬化步骤中(更特别地，在固化步骤中)可从液态粘性状态或可塑性变形状态转换成固态的材料。复制是已知技术，参看例如W02005/083789A2关于此技术的更多细节。
[0220]在光学晶片OW的情况下，复制或模塑可用于获得不透明部分(阻挡部分b)。还可能在应是透明部分t的位置通过钻孔或通过蚀刻来提供孔。
[0221]随后，如此获得的前驱体晶片具有透镜构件L，以便产生光学晶片0W。此举可通过复制完成，例如将透镜构件L形成为整体部件，例如US2011/0043923A1中所描述。然而，还可由半成品部件开始制造透镜构件L，所述半成品部件是包含孔中的透明元件6的晶片，通过所述孔限定透明部分t。此举在透镜构件L各自描述至少一个顶点且所述顶点位于光学晶片OW的垂直横截面之外时尤其有用。此半成品部分(通常地且在图式中所示的示范性情况下)是平坦的碟状晶片，所述晶片没有穿过透明部分t中的晶片的孔并且几乎没有或仅有浅表面褶皱，所述表面褶皱通常是凹状的，即，不延伸超过如阻挡部分b所描述的晶片表面。
[0222]类似的半成品部件可从平坦的前驱体晶片开始获得(通常由一种材料制成)，所述晶片在应是透明部分的位置具有孔或开口并随后(例如)使用分配处理用透明材料填充所述孔，且要么(例如)使用例如用于倒装芯片技术等中的未充满处理的分配器逐一填充前躯体晶片中的孔，要么(例如)使用辊刷法(例如，如从网版印刷所知)或具有数个输出材料的中空针的分配器立即填充数个孔。在分配期间，可将晶片放置在例如由硅树脂制成的平坦支撑板上。必须小心防止在分配的材料中形成气泡或空腔，因为这将降低待生产的透镜构件L的光学特性。例如，可通过以下方式执行分配:晶片材料的润湿开始于由晶片及下层支撑板形成的边缘(或开始于靠近所述边缘的位置)，例如，通过适当地引导输出材料的中空针靠近所述边缘。随后，例如通过热或UV照射固化分配的材料，以便获得硬化的透明材料。
[0223]可通过抛光来平坦化可能通过所述方式形成的凹状半月形透镜，以便获得具有调整到晶片厚度的平行表面的透明元件6。然后，通过复制，通常将透镜元件5应用到晶片OW的两侧(顶侧和底侧)。在透明元件的凹状半月形透镜的情况下，可在复制可发生在所述透镜上，其中可需要相应地调整所应用的复制材料的量。
[0224]如已经描述，一般可能提供:就提供了特定类型的光学晶片的意义来说，所述间隔晶片SW及/或所述挡板晶片BW是过时的。即，合并所述间隔晶片SW及/或所述挡板晶片BW的特征和功能性的光学晶片(“组合光学晶片”)。可使用特定前驱体晶片及基于所述特定前驱体晶片制造的特定半成品部件完成生产此“组合光学晶片”。此前驱体晶片和半成品部件分别具有至少一个结构化表面，通常具有垂直延伸超过分别将提供在前驱体晶片中并存在于半成品部件中的透明元件的两个表面中的至少一个表面的突起。
[0225]在图5中，示意性地图示具有一个结构化表面的半成品部件ow’的实例。半成品部件ow’的所述实例可用于制造光学晶片(“组合光学晶片”)并可被理解为光学晶片OW与间隔晶片SW的组合。
[0226]易于从图5中推论出半成品部件在将用于制造图1中所示的模块时可能的模样。将图4中的晶片OW和SW (或晶片OW和BW，或晶片OW和SW及BW)看成一个单一部件，可易于想象用于制造根据图1所述的模块的相应光学晶片(“组合光学晶片”)将有的模样并且也想象相应的半成品部件将有的模样。图6示意性地图示包含组合光学元件的光电模块的横截面视图。所述光电模块对应于图1中的光电模块，仅分隔构件S与挡板构件B两者均未与光学构件O分隔。分隔构件S和挡板构件B均包含在光学构件O中。可在单一处理中将分隔构件S和挡板构件B两者与光学构件O的阻挡部分b —起制造。[0227]为了形成晶片堆叠2，例如通过粘合，例如使用热可固化环氧树脂对准晶片并将晶片接合到一起。此举通常是确保每个有源光学组件(例如，衬底晶片PW上的检测构件D和发射构件E)充分精确地分配有相应无源光学组件(例如，光学晶片OW的透镜构件L)的关键点。
[0228]图4展示用于制造图1中所示的多个模块I的如此获得的晶片堆叠2的横截面视图。淡虚线矩形指示分隔发生的位置，例如，通过使用切割锯。[0229]以晶片级执行多数对准步骤的事实使得可能以相当简单和非常快速的方式达成良好的对准(尤其是构件D和构件E相对于构件L的对准)。总体制造过程非常快速和精准。由于晶片规模制造，仅需要极少量的生产步骤来制造多个模块I。
[0230]参考符号列表
[0231]I光电模块、接近传感器
[0232]2晶片堆叠
[0233]3透明区域
[0234]4开口
[0235]5 光学结构、透镜元件
[0236]6透明元件
[0237]7焊球
[0238]9印刷电路板
[0239]10 电子装置、智能电话
[0240]b阻挡部分、不透明部分
[0241]B 挡板构件
[0242]Bff 挡板晶片
[0243]D 检测构件、检测器、光电二极管
[0244]E 发射构件、光发射器、发光二极管
[0245]L 无源光学组件、透镜构件
[0246]O 光学构件
[0247]ow’ 半成品部件
[0248]Off 光学晶片
[0249]P衬底
[0250]Pff 衬底晶片
[0251]si, s2,...指代截面图
[0252]S分隔构件
[0253]Sff 间隔晶片
[0254]t透明部分
【权利要求】
1.一种用于制造光电模块的方法，所述方法包含以下步骤: a)提供衬底晶片，多个检测构件布置在所述衬底晶片上； b)提供间隔晶片； c)提供光学晶片，所述光学晶片包含多个透明部分和至少一个阻挡部分，所述透明部分对于通常可由所述检测构件检测的光透明，所述至少一个阻挡部分用于实质上衰减或阻挡通常可由所述检测构件检测的入射光； d)制备晶片堆叠，在所述晶片堆叠中，所述间隔晶片布置在所述衬底晶片和所述光学晶片之间，以使得所述检测构件布置在所述衬底晶片和所述光学晶片之间。
2.如权利要求1所述的方法，其中步骤a)包含以下步骤: al)通过拾取和放置将所述检测构件放置在所述衬底晶片上。
3.如权利要求1或2所述的方法，包含以下步骤:将所述间隔晶片和所述至少一个阻挡部分制造为整体部件。
4.如权利要求1至3中一项所述的方法，其中所述多个透明部分中的每一者包含至少一个无源光学组件，所述无源光学组件各自包含至少一个光学结构，尤其其中所述多个透明部分中的每一者包含至少一个透镜构件，所述透镜构件各自包含至少一个透镜元件。
5.如权利要求4所述的方法，进一步包含以下步骤: Cl)通过复制手段制造所述无源光学组件。
6.如权利要求1至5中一项所述的方法，其中所述间隔晶片由实质上衰减或阻挡通常可由所述检测构件检测的光的材料制成。
7.如权利要求1至6中一项所述的方法，其中用于发射通常可由所述检测构件检测的光的多个发射构件布置在所述衬底晶片上，以使得多个相邻发射构件和检测构件存在于所述衬底晶片上。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述多个无源光学组件包含各自与所述发射构件中的一者相关联的多个无源光学组件和各自与所述检测构件中的一者相关联的另一多个无源光学组件。
9.如权利要求7或8所述的方法，其中所述间隔晶片经结构化及布置以使得所述间隔晶片减少所述发射构件与所述检测构件之间的光学串扰。
10.如权利要求1至9中一项所述的方法，包含以下步骤: h)通过复制处理获得所述间隔晶片。
11.如权利要求1至10中一项所述的方法，其中所述光电模块是接近传感器。
12.如权利要求1至11中一项所述的方法，进一步包含以下步骤: e)将具有焊球的所述衬底晶片提供在衬底传感器的一侧面上，所述侧面与所述衬底构件的布置有所述检测构件的彼侧面相对。。
13.如权利要求1至12中一项所述的方法，进一步包含以下步骤: f)将所述晶片堆叠分隔成多个单独模块，每个模块包含: 所述衬底晶片的一部分； 至少一个所述检测构件； 所述间隔晶片的一部分； 至少一个所述透明部分；所述阻挡部分的一部分。
14.如权利要求1至13中一项所述的方法，进一步包含以下步骤: g)提供挡板晶片，所述挡板晶片靠近所述光学晶片布置在所述光学晶片的一侧面上，所述侧面与所述光学晶片的布置有所述间隔晶片的彼侧面相对，所述挡板晶片包含多个透明区域； 其中通过以下步骤替代步骤d): d’ )制备晶片堆叠，在所述晶片堆叠中，所述间隔晶片布置在所述衬底晶片与所述光学晶片之间，以使得所述检测构件布置在所述衬底晶片与所述光学晶片之间，且其中所述光学晶片布置在所述挡板晶片与所述间隔晶片之间。
15.如权利要求14所述的方法，包含以下步骤:将所述阻挡部分和所述间隔晶片制造为整体部件。
16.如权利要求1至15中一项所述的方法，其中所述衬底晶片实质上是印刷电路板总成。
17.—种光电模块,包含: 衬底； 光学构件，所述光学构件通常与所述衬底平行布置； 检测构件，所述检测构件布置在所述衬底与所述光学构件之间，安装在所述衬底上，用于检测穿过所述光学构件的光； 分隔构件，所述分隔构件布置在所述衬底与所述光学构件之间； 其中所述光学构件包含至少一个透明部分和至少一个阻挡部分，所述透明部分对于通常可由所述检测构件检测的光透明，所述至少一个阻挡部分用于实质上衰减或阻挡通常可由所述检测构件检测的入射光。
18.如权利要求17所述的模块，所述透明部分包含至少一个无源光学组件，更特别地包含至少一个透镜构件。
19.如权利要求18所述的模块，所述至少一个无源光学组件包含至少一个光学结构，其中所述至少一个光学结构是由硬化的可硬化材料制成的结构和使用复制处理获得的结构中的至少一者。
20.如权利要求17至19中一项所述的模块，其中所述衬底、所述光学构件和所述分隔构件是大体上块状或板状形状，至少所述分隔构件具有至少一个孔。
21.如权利要求17至20中一项所述的模块，其中所述光学构件和所述分隔构件组合成一个构件，尤其是其中将所述至少一个阻挡部分和所述分隔构件制造成为整体部件。
22.如权利要求17至21中一项所述的模块，其中以下各者的横向尺寸实质上是相同的: 所述衬底； 所述光学构件； 所述分隔构件。
23.如权利要求17至22中一项所述的模块，进一步包含发射构件，所述发射构件用于发射通常可由所述检测构件检测的光。
24.如权利要求23所述的模块，其中所述分隔构件的至少一部分布置在所述发射构件与所述检测构件之间，用于减少所述发射构件与所述检测构件之间的光学串扰。
25.如权利要求23或24所述的模块，其中所述检测构件由所述分隔构件环绕，且其中所述发射构件由所述分隔构件环绕。
26.如权利要求23至25中一项所述的模块，其中所述光学构件至少包含第一无源光学组件和第二无源光学组件，所述第一无源光学组件和所述第二无源光学组件各自包含至少一个光学结构，尤其是其中所述光学构件至少包含第一透镜构件和第二透镜构件，所述第一透镜构件和所述第二透镜构件各自包含至少一个透镜元件。
27.如权利要求23至26中一项所述的模块，其中所述发射构件、所述光学构件及所述检测构件经结构化及布置，以使得当所述检测构件检测到从所述发射构件发射的光穿过所述至少一个透明部分及由位于所述模块外的表面反射并再次穿过所述至少一个透明部分时，如此检测到的光量取决于所述表面到所述光学构件的距离。
28.如权利要求17至27中一项所述的模块，其中所述分隔构件由实质上衰减或阻挡通常可由所述检测构件检测的光的材料制成。
29.如权利要求17至28中一项所述的模块，其中所述分隔构件是由硬化的可硬化材料制成的构件和使用复制处理获得的构件中的至少一者。
30.如权利要求17至29中一项所述的模块，其中所述衬底提供从所述检测构件跨越所述衬底的至少一个电连接。
31.如权利要求17至30中一项所述的模块，其中所述衬底是印刷电路板总成。
32.如权利要求17至31中一项所述的模块，所述模块是接近传感器。`
33.一种包含如权利要求17至32中一项所述的多个模块的电器，所述电器包含衬底晶片、光学晶片、间隔晶片，其中所述多个衬底包含在所述衬底晶片中，所述多个光学构件包含在所述光学晶片中，所述多个分隔构件包含在所述间隔晶片中。
34.一种电子装置，所述电子装置包含印刷电路板和安装在所述印刷电路板上的如权利要求17至32中一项所述的模块。
35.如权利要求34所述的装置，其中所述装置是手持式通信装置。
【文档编号】G01J1/42GK103620779SQ201280006331
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2012年7月10日 优先权日:2011年7月19日
【发明者】哈特穆特·拉德曼, 马库斯·罗西 申请人:赫普塔冈微光有限公司