具有透明基板的光电模块及制造其的方法与流程

本公开涉及具有透明基板的光电模块及制造这些模块的方法。

背景技术：

典型的光电模块(比如接近传感器、结构化光发生器、二维或三维成像相机或环境光传感器)包括在其上安装有光电组件的基板。基板既可以提供机械支撑，又可以提供将光电组件电连接到其他组件(比如电路、处理器、电源等)的手段。光电模块还可以包括透明盖，该透明盖被配置为在不妨碍其检测和/或产生光的能力的情况下保护光电组件。

然而，光电模块的总厚度趋于由于基板和透明盖的厚度而增加，产生不适用于一些应用的厚度。例如，尺寸相对小的主机设备(比如可穿戴装置和其他移动装置(例如，电子平板电脑、笔记本电脑和便携式媒体播放器))可能无法容纳相对厚的光电模块。因此，需要既具有基板又具有透明盖的相对薄的光电模块。

技术实现要素：

本公开描述了既包括基板又包括透明盖并且表现出相对小的厚度的光电模块。例如，根据一个方面，光电模块包括设置在透明基板的第一面上的光电组件，光电组件对电磁辐射的特定波长敏感和/或可操作以产生电磁辐射的特定波长，并且透明基板透射电磁辐射的特定波长。在一些情况下，透明基板至少部分地由玻璃组成。

光电模块还可以包括：导电层，其设置在透明基板的第二面上；以及多个导电通路，其设置在透明基板的第一面和第二面之间并与光电组件和导电层电连通，导电层透射特定波长。在一些实施方案中，导电层包括导电膜和结构体，结构体被配置为电隔离导电膜的部分。在一些实施方案中，导电膜至少部分地由铟锡氧化物组成。在一些实施方案中，导电层包括多个导电迹线。在一些实施方案中，多个导电迹线至少部分地由铜组成。

光电模块还可包括设置在导电层上的多个电连接器，电连接器经由导电层和多个导电通路与光电组件电连通。

光电模块还可以包括外壳，外壳设置在透明基板的至少第一面上并且还被设置为使得光电组件至少部分地被外壳封装，外壳基本上不透射特定波长。在一些实施方案中，外壳设置在透明基板的横向面上。在一些实施方案中，外壳设置在透明基板的第二面的至少一部分上。

光电模块还可以包括设置在导电层上的光学元件和/或光学膜。在一些情况下，光学元件和/或光学膜设置在透明基板的第一面和/或第二面上。在一些情况下，光学元件和/或光学膜是扩散器、折射光学元件、衍射光学元件、微透镜阵列和/或滤光器。

光电模块还可以包括孔和/或挡板。在一些情况下，孔和/或挡板的至少一部分被集成至结构体的至少一部分中。

本公开还描述了制造既包括基板又包括透明盖并且表现出相对小的厚度的光电模块的方法。例如，根据一个方面，方法包括：

o提供晶片组件，晶片组件包括具有第一面、第二面和横向面的透明基板，晶片组件还包括设置在该第一面和第二面之间的多个导电通路，晶片组件还包括设置在透明基板的第二面上的导电膜，导电膜与导电通路电连通；

o使导电膜结构化，从而在导电膜内产生多个结构体，导电膜和结构体至少部分是导电层；

o将多个光学元件安装到透明基板的第二面上；

o将掩模安装到透明基板的第二面上；

o通过掩模将孔材料施加到透明基板的第二面；

o将多个光电组件安装到透明基板的第一面，光电组件的每个对电磁辐射的特定波长敏感和/或可操作以产生电磁辐射的特定波长；

o用电磁辐射和/或热能固化孔材料，从而形成多个孔，孔的每个基本上不透射电磁辐射的特定波长；

o将外壳工具安装到透明基板的第一面；

o将可成形材料引入到外壳工具中，使得多个光电组件至少部分地被封装；

o用电磁辐射和/或热能固化可成形材料，从而形成多个外壳，外壳的每个基本上不透射电磁辐射的特定波长；和

o切开晶片组件，从而产生多个离散光电模块。

在一些实施方案中，方法还包括将多个电连接器安装到导电层，电连接器经由导电层和多个导电通路与多个光电组件电连通。

在另一方面，例如，方法包括：

o提供晶片组件，晶片组件包括具有第一面、第二面和横向面的透明基板，晶片组件还包括设置在该第一面和第二面之间的多个导电通路，晶片组件还包括设置在透明基板的第二面上的导电膜，导电膜与导电通路电连通；

o使导电膜结构化，从而在导电膜内产生多个结构体，导电膜和结构体至少部分地是导电层；

o将多个光电组件安装到透明基板的第一面，光电组件的每个对电磁辐射的特定波长敏感和/或可操作以产生电磁辐射的特定波长；

o切开透明基板，使得晶片组件包括多个离散组件，每个离散组件包括光电组件、透明基板、导电膜以及导电膜内的结构体；

o将多个离散组件安装到侧壁工具上；

o将外壳工具安装到侧壁工具上；

o将可成形材料引入侧壁工具和外壳工具中，使得多个离散组件至少部分地封装在可成形材料中；

o用电磁辐射和/或热能固化可成形材料，从而形成多个外壳，外壳的每个基本上不透射电磁辐射的特定波长；

o将多个光学元件安装到透明基板的第二面上。

o将多个电连接器安装到导电层，电连接器经由导电层和多个导电通路与多个光电组件电连通；

o将掩模安装到透明基板的第二面上；

o通过掩模将挡板材料施加到透明基板的第二面；

o用电磁辐射和/或热能固化挡板材料，从而形成多个挡板，挡板的每个基本上不透射电磁辐射的特定波长；以及

o切开晶片组件，从而产生多个离散光电模块。

根据以下详细说明、附图和权利要求，其他方面、特征和优点将容易明显。

附图说明

图1a-1f示出示例光电模块100a-100f。

图2a-2j示出用于制造如图1a所示的多个离散光电模块的示例方法，并在图4中进一步图示。

图3a-3g示出用于制造如图1d所示的多个离散光电模块的示例方法，并在图5中进一步图示。

图4图示了用于制造如图1a所示并在图2a-2j中进一步示出的多个离散光电模块的示例方法。

图5图示了用于制造如图1d所示并在图3a-3g中进一步示出的多个离散光电模块的示例方法。

具体实施方式

图1a-1f分别示出了光电模块100a-100f的示例。光电模块100a-100f的每个包括基板和透明盖两者，并且表现出相对小的厚度。因此，光电模块100a-100f可以被容纳在以较小尺寸为特征的主机设备内，比如可穿戴装置和其他移动装置(例如，电子平板电脑、笔记本电脑和便携式媒体播放器)。

图1a示出了光电模块100a，其包括透明基板102。透明基板102具有第一面104、第二面106和横向面107。光电模块100a还包括至少一个设置在透明基板102的第一面104上的光电组件108。光电组件108可以安装(例如，通过电方式和/或热方式)至透明基板102。光电组件108可以对电磁辐射110(即，关于特定波长、几个特定波长或宽范围的波长为中心的辐射)的特定波长110敏感和/或可操作以产生电磁辐射的特定波长110。例如，光电组件108可以包括任何发光组件，比如发光二极管或激光二极管，和/或可以包括任何感光组件，比如光电二极管或图像传感器。透明基板可以至少部分地由玻璃、蓝宝石或光学树脂组成，并且被配置为透射电磁辐射的特定波长110。

光电模块100a还包括设置在透明基板102的第二面106上的导电层和设置在透明基板102的第一面104与第二面106之间的多个导电通路112。导电通路112与光电组件108和导电层电连通(例如，经由焊料凸块114)。导电层被配置为透射电磁辐射的特定波长110。

在一些情况下，导电层包括导电膜116和配置为电隔离导电膜的部分的结构体117。结构体117可以是沟道，例如，把导电膜116分成两部分。在一些情况下，结构体117通过机械方式形成(例如，通过物理切隔或研磨掉导电膜116的部分)或通过其他方式形成，比如选择性地沉积导电膜116以形成结构体117，或经由光刻技术。在一些情况下，导电膜116至少部分地由铟锡氧化物组成。在一些情况下，导电层包括由比如铜、镍、银或金的导电材料组成的多个导电迹线。

光电模块100a还包括设置在导电层上的多个电连接器118。电连接器118(例如电线)经由导电层和多个导电通路112与光电组件108电连通。电连接器118可以将光电组件108电连接到其他组件，比如电路、处理器、电源等。

光电模块100a还包括设置在透明基板102的至少第一面104上的外壳120。外壳120可以被设置为使得光电组件108至少部分地被壳体120封装。进一步，外壳120可以基本上不透射特定波长110。

光电模块100a还包括设置在透明基板102的第二面104上的光学元件122。光学元件122可以是扩散器、折射光学元件、衍射光学元件、微透镜阵列和/或滤光器。在一些情况下，如图1a所示，光学元件122设置在导电层的顶部上。在一些情况下，光电模块100a可以进一步包括孔124。孔124可以由基本上不透射特定波长110的材料组成，比如黑铬或黑环氧树脂。

图1b示出了光电模块100b，其包括如上所述的前述编号的组件。然而，光电组件108被示出为可操作以产生特定波长110。

图1c示出了光电模块100c，其包括如上所述的前述编号的组件，并且还包括光学膜126。光学膜126可以是扩散器、折射光学元件、衍射光学元件、微透镜阵列和/或滤光器。

图1d示出了光电模块100d，其包括如上所述并在图1a和图1b中示出的除了孔124之外的前述编号的组件。光电模块100c还包括挡板128，该挡板基本上不透射电磁辐射的特定波长110。挡板128可以至少部分地由例如黑铬或黑环氧树脂组成。此外，光电模块100c包括外壳120，该外壳120被配置为覆盖透明基板102的横向面107。如图1d所示，外壳120可以防止杂散光撞击光电组件108。

图1e示出了光电模块100e，其包括如上所述和在图1d中示出的前述编号的除了挡板128和光学元件122之外的组件。

图1f示出了光电模块100f，其包括如上所述和在图1b中示出的前述编号的组件，并且还包括设置在透明基板102的第一面104上的光学元件122。光学元件122可以包括扩散器、折射光学元件、衍射光学元件、微透镜阵列和/或滤光器。

图2示出了制造多个离散光电模块(比如，图1a所示的光电模块100a)的示例方法，并且在图4中进一步图示并在下面描述。

图3图示了制造多个离散光电模块(比如，图1d所示的光电模块100d)的示例方法，并且在图5中进一步图示。

图4示出了制造多个离散光电模块(比如，图1a所示并在图2a-2h中进一步图示的光电模块100a)的示例方法。在402处，提供晶片组件200。晶片组件200包括具有第一面104、第二面106和横向面107的透明基板102。晶片组件200还包括设置在第一面104和第二面106之间的多个导电通路112。晶片组件200还包括设置在透明基板102的第二面106上的导电膜116，该导电膜116与导电通路112电连通。

在404处，将导电膜116结构化，使得在导电膜116内产生多个结构体117。导电膜116和结构体117至少部分地是导电层。

在406处，将多个光学元件122安装到透明基板102的第二面106上。

在408处，将掩模202安装到透明基板102的第二面106上。

在410处，通过掩模202将孔材料204施加到透明基板102的第二面106。

在412处，将多个光电组件108安装到透明基板102的第一面104，光电组件108的每个对电磁辐射的特定波长110敏感和/或可操作以产生电磁辐射的特定波长110。

在414处，用电磁辐射和/或热能来固化孔材料204，从而形成多个孔124，孔124的每个基本上不透射电磁辐射的特定波长110。

在416处，将外壳工具206安装到透明基板102的第一面104。

在418处，将可成形材料208引入到外壳工具206中，使得多个光电组件108至少部分地被封装。

在420处，用电磁辐射和/或热能来固化可成形材料208，从而形成多个外壳120，外壳120的每个基本上不透射电磁辐射的特定波长110。

在422处，沿着切割线210切开晶片组件200，从而产生多个离散光电模块100a。

图5图示了制造多个离散光电模块的示例方法，比如图1d所示并在图3a-3g中进一步图示的光电模块100d。在502处，提供晶片组件300。晶片组件包括具有第一面104、第二面106和横向面107的透明基板102。晶片组件300还包括设置在第一面104和第二面106之间的多个导电通路112。晶片组件300还包括设置在透明基板102的第二面104上的导电膜116。导电膜116与导电通路112电连通。

在504处，使导电膜116结构化，从而在导电膜116内产生多个结构体117。导电膜116和结构体117至少部分地是导电层。

在506处，将多个光电组件108安装到透明基板102的第一面104。光电组件108的每个对电磁辐射的特定波长110敏感和/或可操作以产生电磁辐射的特定波长110。

在508处，沿着切割线301切开透明基板102，使得晶片组件300包括多个离散组件，每个离散组件包括光电组件108、透明基板102、导电膜116和导电膜116内部的结构体117。

在510处，将多个离散组件安装到侧壁工具307上。

在512处，将外壳工具308安装到侧壁工具307上。

在514处，将可成形材料308引入侧壁工具307和外壳工具308中，使得多个离散组件至少部分地封装在可成形材料308中。

在516处，用电磁辐射和/或热能固化可成形材料308，从而形成多个外壳120，外壳120的每个基本上不透射电磁辐射的特定波长110。

在518处，将多个光学元件122安装到透明基板102的第二面106上。

在520处，将多个电连接器118安装到导电层116，电连接器118经由导电层和多个导电通路112与多个光电组件108电连通。

在522处，将掩模309安装到透明基板102的第二面106上。

在524处，通过掩模309将挡板材料310施加到透明基板102的第二面106。

在526处，用电磁辐射和/或热能固化挡板材料310，从而形成多个挡板128，挡板128的每个基本上不透射电磁辐射的特定波长110。

在528处，沿着切割线311切开晶片组件300，从而产生多个离散光电模块100d。

前述实施方案中的一些描述了用于制造多个离散光电模块的步骤的集合。按顺序描述了各个步骤，但步骤不必按所述顺序进行。此外，按顺序描述的步骤可以同时进行。进一步，在一些情况下可以重复上述示例步骤。进一步，可以对前述实施方案进行修改，例如，任何前述实施方案中都可以包括额外的步骤，比如涉及施加脱模剂的步骤和涉及氧等离子体处理的步骤。因此，其他实施方案均落在所附权利要求的范围内。

此外，前述实施方案中的一些描述了示例光电模块。可以对前述实施方案进行修改，例如，以上在不同实施方案中描述的特征可以组合在同一实施方案中。因此，仍有其他实施方案落在所附权利要求的范围内。