光电子器件的制作方法

1.本公开一般涉及光电子器件，并且更具体地涉及包括光学扩散器和滤光器的器件。


背景技术：

2.包括光学扩散器和滤光器组件的光电子器件是已知的，该组件位于光线的发射器或检测器的对面。光学扩散器是被配置成例如通过使光线漫射或通过使光线偏振来修改光线的光学块。滤光器是一个光学块，它给出了将光射线划分的方式，而不以其他方式影响其传播。
3.本领域需要克服包括光学扩散器和滤光器的已知器件的全部或部分缺点。


技术实现要素：

4.本公开的目的是提供一种光电子器件，以至少部分地解决现有技术中存在的上述问题。
5.本公开的一方面提供了一种光电子器件，包括：基板；光电子元件，被安装到所述基板；以及封装件，被安装到在所述光电子元件上方的所述基板，所述封装件包括：侧壁，包括竖直部分和水平部分，所述水平部分从所述竖直部分延伸以界定布置在所述光电子元件上方的开口；第一光学块，具有下表面；第二光学块，具有上表面；树脂结合材料，位于所述下表面和所述上表面之间，以将所述第一光学块和所述第二光学块彼此附接并且形成光学组件；以及胶材料，被配置成将所述光学组件至少固定到所述侧壁的水平部分并且封闭所述开口；其中，由所述树脂结合材料在所述光学组件上引起的应力小于由所述胶材料在所述光学组件上引起的应力。
6.根据一个或多个实施例，其中所述树脂结合材料具有在150ppm/k至200ppm/k范围内的线性膨胀系数。
7.根据一个或多个实施例，其中所述第一光学块是光学扩散器。
8.根据一个或多个实施例，其中所述第一光学块是平面芯片，所述平面芯片被配置为执行以下光学功能中的一个或多个光学功能：扩散、偏振或聚焦。
9.根据一个或多个实施例，其中所述第二光学块包括至少一个滤光器。
10.根据一个或多个实施例，其中所述第二光学块被定位在所述开口内，并且所述第一光学块的所述底表面的外围区域由围绕所述开口的所述侧壁的所述水平部分的上表面支撑。
11.根据一个或多个实施例，其中所述树脂结合材料被定位在所述第一光学块的所述底表面的所述外围区域上，并且其中所述胶材料将所述树脂结合材料附接到围绕所述开口的所述侧壁的所述水平部分的所述上表面。
12.根据一个或多个实施例，其中所述树脂结合材料不被定位在所述第一光学块的所述底表面的所述外围区域上，并且其中所述胶材料将所述第一光学块的所述底表面的所述
外围附接到围绕所述开口的所述侧壁的所述水平部分的所述上表面。
13.根据一个或多个实施例，其中所述树脂结合材料被形成为围绕所述第一光学块的所述底表面的中心部分以及所述第二光学块的所述上表面的中心部分的环形，所述树脂结合材料的所述环形界定在所述光学组件中在所述第一光学块与所述第二光学块之间的腔体。
14.根据一个或多个实施例其中所述第二光学块被定位成在所述开口上方延伸，并且所述第二光学块的底表面的外围区域由围绕所述开口的所述侧壁的所述水平部分的上表面支撑。
15.根据一个或多个实施例，光电子器件还包括围绕所述第二光学块的支撑块，并且其中所述树脂结合材料被定位在所述支撑块的下表面和上表面之间，以在所述光学组件中将所述第一光学块和所述支撑块彼此附接。
16.根据一个或多个实施例，其中所述胶材料被配置为将所述光学组件的所述支撑块至少固定到所述侧壁的所述水平部分。
17.根据一个或多个实施例，其中在所述侧壁的所述水平部分与所述基板的上表面之间的距离大于被安装到所述基板的所述上表面的所述光电子元件的厚度。
18.利用本公开的实施例有利地能够形成更紧凑的封装件。
附图说明
19.前述特征和优点以及其他特征和优点将在以下具体实施例的描述中参考附图以说明而非限制的方式给出，在附图中：
20.图1示出了光电设备的实施例；
21.图2示出了制造图1的实施例的方法；
22.图3示出了光电子器件的另一实施例；以及
23.图4示出了光电子器件的另一实施例。
具体实施方式
24.在各个附图中，相同的特征由相同的附图标记表示。特别地，在各个实施例中共同的结构和/或功能特征可以具有相同的附图标记并且可以设置相同的结构，尺寸和材料特性。
25.为了清楚起见，仅示出和详细描述了对理解本文所述的实施例有用的步骤和元件。
26.除非另有说明，当提及连接在一起的两个元件时，这表示除了导体之外没有任何中间元件的直接连接，并且当提及连接在一起的两个元件时，这表示这两个元件可以被连接或者它们可以经由一个或多个其它元件被耦合。
27.在以下公开中，除非另有说明，当提及绝对位置限定词时，例如术语“前”，“后”，“顶”，“底”，“左”，“右”等，或提及相对位置限定词时，例如术语“在
…
上”，“在
…
下”，“上部”，“下部”等，或提及取向限定词时，例如“水平”，“垂直”等，是指图中所示的取向。
28.除非另有说明，表述“约”，“大约”，“基本上”和“以
…
的量级”表示在10％以内，优选在5％以内。
29.图1示出了光电子器件10的实施例。
30.器件10包括集成电路芯片12。芯片12是光电子器件，即发射光或与光相互作用的电子元件。例如，芯片12包括光线发射器和/或光检测器。
31.芯片12位于封装件中。封装件包括支撑件14。芯片12位于支撑件14上。芯片利用例如结合层(例如胶层或金属焊料层)附接到支撑件14的上表面。
32.支撑件14例如包括一个或多个绝缘层。例如，支撑件14包括导电轨道和导电通孔。特别地，支撑件14可以包括例如通过电缆18耦合到芯片的导电焊盘20的导电轨道16。因此，芯片12可以经由焊盘20、电缆18和轨道16电耦合到支撑件。
33.器件10的封装件还包括侧壁22。壁22优选地位于支撑件14上。侧壁22优选连续地围绕芯片12延伸，并且优选围绕焊盘16延伸。壁22包括垂直部分22a和水平部分22b。
34.部分22a从支撑件14延伸。部分22a优选地在与支撑件14的上表面正交的方向上延伸。
35.部分22b从部分22a延伸。部分22b朝向芯片12延伸，即朝向由部分22a形成的环的中心延伸。因此，部分22b从最靠近芯片12的部分22b的表面延伸。优选地，部分22a在部分22b的上方和下方延伸。换句话说，部分22a优选地从部分22b沿两个方向延伸。部分22b被定位在大于芯片高度的高度。换句话说，部分22b的下表面(即，最靠近支撑件的表面)与支撑件14的上表面之间的距离大于芯片高度(即，厚度)，更确切地说大于芯片12的上表面与支撑件14的上表面之间的距离。
36.部分22b优选地形成在由部分22a形成的环内部延伸的环。因此，部分22b在由部分22b形成的环的中心处形成开口24。作为变型，部分22b在部分22a的两个表面上延伸，优选地在相对的表面上延伸。
37.壁22的材料至少部分地不透明，优选地对由芯片12发射的波长或芯片12接收的波长至少部分地不透明。优选地，壁22的材料是完全不透明的。
38.开口24与芯片12的一部分相对地定位。更准确地说，开口24位于与配置成发射或接收光线的芯片的一部分相对的位置。
39.器件10还包括第一光学块26和第二光学块28。
40.光学块26包括光学扩散器。光学块26是平面芯片，其执行光学功能，例如扩散、偏振或对穿过它的光线的聚焦。例如，光学块26包括优选为平面的主体，在该主体上已经进行了抗反射器的材料的不同层的生长，以及可能的其它扩散层的生长。例如，光学块26由优选为平面的主体形成，在该主体上已经进行了诸如抗反射器和可能的其它扩散层的不同材料层的生长。主体优选由玻璃制成。优选地，抗反射材料层由沉积在玻璃主体两侧上的多个薄层形成。例如，至少一层是透镜。例如，至少一层是扩散层。例如，至少一层是偏振层。
41.例如，光学块28包括一个或多个滤光器，优选地由一个或多个滤光器形成，即，由允许某些波长通过并阻挡其他波长通过的材料制成的一个或多个层。
42.光学块26和28通过结合层30彼此附接以形成光学组件。结合层30因此与光学块26的下表面以及光学块28的上表面接触。更准确地说，光学块26的下表面通过结合层30附接到光学块28的上表面。结合层30因此与光学块26的下表面以及光学块28的上表面接触。因此，光学块26和28通过层30彼此完全分离。层30由至少部分透明的材料制成，特别是对于在光线已经穿过滤光器28之后由芯片12发射的波长或对于在通过滤光器28之前由芯片12接
收的波长至少部分透明。
43.层30优选由单一材料制成。层30的材料优选是均匀的。层30的材料是低变形材料。换句话说，层30的材料是在其进入固态期间变形很小的材料。层30的材料例如具有在400mpa.s至500mpa.s范围内的粘度，例如基本上等于450mpa.s。例如，层30的材料具有范围从2800mpa到3200mpa的杨氏模量，例如基本上等于3000mpa。例如，层30的材料的线性膨胀系数在150ppm/k至200ppm/k的范围内，例如基本上等于173ppm/k。层30的材料是树脂，例如以商品名“delo katiobond ve 128725”已知的树脂，或具有类似性质的树脂。
44.可以选择在形成具有胶层的光学组件时将光学块26和28彼此附接。然而，胶通常是引起显著应力的材料，特别是在干燥期间。当胶与光学块26接触时，这种应力使光学块26的层变形，并以不可预见的方式改变光学块26的特性。层30的材料因此被选择为使得它在其通向固态期间比胶引起较不显著的应力。
45.层30的水平尺寸(即，在基本上平行于支撑件14的上表面的平面中)优选地基本上等于光学块26的水平尺寸。因此，光学块26的下表面优选地完全被层30覆盖。
46.光学块28的至少一个水平尺寸(优选地所有水平尺寸)小于光学块26的尺寸。因此，光学块28定位为与光学块26的一部分的相对，优选位于光学块26的中心或内部。因此，光学块26的外围部分不与光学块28相对。
47.包括光学块26和28以及层30的组件附接到侧壁22，以便封闭开口24。光学块28位于开口24中。优选地，光学块28不与芯片12接触。光学块26和层30位于侧壁22的部分22b上。因此选择光学块28的尺寸以使得光学块28能够位于开口24内。因此，光学块28的水平尺寸小于开口24的尺寸。光学块26的水平尺寸大于开口24的水平尺寸。优选地，部分22a围绕光学块26延伸。因此，部分22a的上表面和支撑件14的上表面之间的距离大于光学块26的上表面和支撑件14的上表面之间的距离。
48.没有被光学块28覆盖的层30的部分通过胶层32与部分22b分离。此外，光学块28的侧壁优选地通过胶层32与部分22b分离。优选地，胶层32不在光学块26的侧壁上延伸。因此，光学块26不与胶层32接触。
49.开口24因此被光学块28和胶32封闭。胶32是至少部分不透明的胶，优选对在穿过光学块28之前由芯片12发射的波长或芯片12接收的波长至少部分不透明。优选地，胶32是完全不透明的。因此，光线只能通过光学块28进入或离开封装件。
50.包围芯片12的封装件因此包括支撑件14、壁22、包括光学块26和28的组件、层30和胶层32。
51.作为变体，层30的水平尺寸可以基本上等于光学块28的水平尺寸。因此，层30完全覆盖光学块28的上表面并部分覆盖光学块26的下表面。光学块26的下表面的外围部分靠在部分22b上。所述外围部分然后通过胶32直接附接到部分22b。光学块26与胶之间的接触可在光学块26的外围部分中引起应力，并且因此引起光学块26的变形。然而，这种变形不会显著地延伸到光学块26的中心，即，延伸到位于与芯片12相对的光学块26的部分，即，被大部分光线穿过的部分。
52.图2示出了制造图1的实施例的方法。更准确地说，图2示出了同时制造多个器件10的方法。
53.在第一步骤40(opt dif)期间，形成光学块26。该步骤优选包括在芯(例如玻璃芯)
上沉积和处理具有光学性质的层。优选地，通过在整个晶片上沉积和处理不同层来制造包括多个光学块26的板。
54.在步骤41(resin)期间，由层30的材料制成的层，例如树脂层，被沉积在板上，优选地沉积在整个板上。换句话说，板的表面被由层30的材料制成的所述层完全覆盖。该层将形成不同器件10的层30。
55.层30优选具有范围在20μm－80μm，优选50－80μm的厚度。
56.在该步骤中，层30的材料处于液态或柔性状态。材料例如通过注射器沉积在板上。
57.在步骤42(filter)期间，光学块28被放置在层30上。更精确地，光学块28放置在每个光学块26上。例如，光学块28源自包括多个光学块28的板，其在步骤43之前被分成多个光学块28。
58.在步骤43(poly)期间，对包括光学块26的板，光学块28和层30的组件进行聚合。然后层30变成固体。每个光学块28然后通过硬化层30附接到光学块26。
59.因此，层30可以是用于光学块26和28的结合层，在聚合过程中，层30与光学块26和28接触。然而，层30可以不用作下一步骤中的结合层。
60.在步骤44(indi)期间，光学块26被单独化。换句话说，包括光学块26和层30的板被划分以形成覆盖有层30和光学块28的不同的光学块26。
61.在步骤45(support)期间，形成支撑件14。优选地，形成并且分割包括多个支撑件14的板以获得支撑件14。
62.支撑件14的形成例如包括形成绝缘层和/或形成导电迹线和导电通孔。特别地，支撑件14的形成包括导电迹线16的形成。
63.在步骤46(chip)期间，将先前形成的芯片12附接到每一支撑件14。例如通过电缆18形成在每个芯片和其所附接的支撑件之间的连接。
64.在步骤47(side)期间，形成侧壁。例如，侧壁例如通过使用塑料注射模塑独立于支撑件形成，然后侧壁被附接到支撑件。作为变体，每个器件的侧壁可以通过将具有壁22的形状的模具放置在每个支撑件14上，并且通过用树脂填充该模具然后固化来形成。
65.步骤40至44优选是连续的步骤。类似地，步骤45至47优选是连续的步骤。步骤40至44优选独立于步骤45至47进行。
66.在步骤47和44之后的步骤48(attach)期间，胶层32被放置在每层30的未被光学块28覆盖的部分上。然后将包括光学块26和28以及层30的每个组件放置在支撑件14的壁22上，使得胶32与壁22的部分22b接触。然后加热器件，以固化胶层。
67.作为变型，胶层可以设置在部分22b上而不是层30上。
68.作为变体，框43和44的步骤，即层30的聚合和光学块26的单独化，可以在框42的步骤，即放置光学块28之前执行。在这种情况下，放置光学块28的步骤包括在每个层30和相应的光学块28之间形成优选至少部分透明的胶层。
69.图3示出了光电子器件50的另一实施例。
70.器件50包括与图1的实施例的元件相同的元件。这些元件将用相同的附图标记表示，并且不再详细描述。特别地，器件50包括芯片12、支撑件14、侧壁22、光学块26和光学块28。
71.器件50与器件10的不同之处在于用区域52代替层30。区域52由与图1的层30相同
的材料制成。像层30一样，区域52使得光学块26和28能够彼此附接。区域52完全位于光学块26和28之间。区域52完全位于光学块26和28之间。因此，区域52完全与光学块26和28相对。然而，在图3的实施例中，区域52没有完全覆盖光学块28的上表面。因此，光学块26和28的某些部分不会被区域52彼此分开。
72.在图3的实例中，区域52形成在光学块28的上表面的外围部分上延伸的连续环。区域52优选围绕大部分光线，优选基本上所有光线穿过光学块28的区域。因此，区域52围绕与接收或发射光线的芯片12的部分相对的区域延伸。
73.腔体54因此形成在由区域52形成的环和由光学块28的上表面和光学块26的下表面的内部。腔体54优选与接收或发射光线的芯片12的部分相对。腔体54优选地填充有空气。腔体不包括胶。
74.如在器件10中，器件50的光学块26和28通过胶层56附接到侧壁22的部分22b。胶层56与图1的胶层32的不同之处在于，胶层56与光学块26接触。
75.层56将部分22b和光学块26的外围部分分离并且彼此附接。层56与部分22b和光学块26的外围部分接触，即，围绕与腔54和区域52相对的部分的部分。此外，与层30类似，层56将块和部分22b的侧壁分开并彼此附接。
76.区域52的环形形状的优点在于其确保层56的胶不与被由芯片12发射或接收的光线穿过的光学块26的部分接触。
77.制造图3的实施例的方法与关于图2描述的方法的不同之处在于，用形成区域52的步骤代替步骤41。更精确地，在替换步骤41的步骤期间，例如利用注射器或借助于模板和屏蔽叶片在每个光学块26上形成区域52。
78.在图3的实施方案中，层30优选具有20μm－80μm，优选20μm－30μm的厚度。
79.作为变体，制造图3的实施例的方法也可以不同于关于图2描述的方法，因为光学块26可以在形成区域52之前被单独化。因此，步骤42可以在替换步骤41的步骤之前执行。
80.图4示出了光电子器件60的另一实施例。
81.器件60包括与图1和3的实施例的元件相同的元件。这些元件将用相同的附图标记表示，并且不再详细描述。特别地，器件60包括芯片12、支撑件14、侧壁22、光学块26和光学块28。器件60还包括图1的层30。
82.器件60与器件10的不同之处在于光学块28不位于开口24中。此外，在本实施例中，光学块28的水平尺寸大于开口24的尺寸。因此，光学块28覆盖开口24。光学块28的下表面的外围部分位于部分22b上，且中心部分与开口24相对。
83.如图1所示，层30完全覆盖光学块26的下表面。如图1所示，光学块28附接到层30的下表面的中心或内部。器件60与图1的器件10的不同之处在于层30的下表面的外围部分，即不与光学块28接触的部分，不与侧壁22的部分22b接触。
84.光学块28被块62包围。块62与层30接触。块62通过层30附接到光学块26。块62优选地在垂直方向上从层30延伸到光学块28的下表面的水平。块62的厚度因此优选地基本上等于光学块28的厚度。块62优选地在水平方向上从光学块28的侧壁延伸到光学块26的侧壁的水平。因此，光学块26、28和62以及层30形成优选基本上具有长方体形状的组件。
85.块62位于部分22b上。块62通过胶层64附接到壁22。胶层位于块62的侧壁和壁22之间，优选地位于由部分22a和22b以及块62形成的腔体中。
86.块62例如由至少部分透明的材料制成，例如由玻璃制成。胶层64然后优选地在垂直方向上从部分22b延伸到低于部分22a的上表面的水平，优选地高于层30的下表面的水平，优选地高于层30的上表面的水平。因此，所有进入或离开封装件的光线穿过光学块26和28。
87.作为变体，块62例如由不透明材料制成。胶层64然后例如在垂直方向上从部分22b延伸到低于部分22a的上表面的水平，优选低于光学块26的下表面，例如低于层30的下表面。
88.制造图4的实施例的方法与关于图2描述的制造方法的不同之处在于，在层30上沉积光学块28的步骤43还包括围绕每个光学块26沉积区域62。此外，步骤48的不同之处在于，包括光学块26和28，层30和区域62的组件在胶被放置在组件和部分22a之间之前被放置在部分22b上。
89.作为变体，光学块28可以覆盖整个层30。换句话说，用光学块28代替区域62。换句话说，该器件包括光学块28，层30和光学块26的堆叠，其具有基本相同的水平尺寸。因此，层30完全位于光学块26和光学块28之间。
90.可以选择例如通过胶层将光学块28附接到部分22b的下表面，以及例如通过胶层将光学块26附接到部分22b的上表面。光学块28的上表面和光学块26的下表面因此被两个胶层的厚度和部分22b的厚度分开，部分22b的厚度比树脂层的厚度厚。特别地，为了支撑光学块26和28，部分22b的厚度必须大于层30的厚度。
91.所述实施例的优点在于它们能够形成更紧凑的封装件。
92.所描述的实施例的另一个优点是光学块26，特别是与芯片12相对的部分，不被胶降解。
93.一个实施例提供了一种器件，包括位于封装件中的光电子元件，所述封装件包括通过结合元件彼此附接的第一光学块和第二光学块，所述第一光学块和第二光学块中的一个光学块通过胶附接到所述封装件的侧壁，所述结合元件的材料使得所述结合元件在其转向固态期间比胶引起更少的应力。
94.另一实施例提供了一种制造器件的方法，器件包括位于封装件中的光电子元件，该方法包括通过结合元件将封装件的第一光学块和封装件的第二光学块彼此附接，第一光学块和第二光学块中的一个光学块通过胶附接到封装件的侧壁，结合元件的材料使得结合元件在其转向固态时比胶引起更小的应力。
95.根据一个实施例，第一光学块是光学扩散器。
96.根据一个实施例，第一光学块是平面芯片，其被配置为执行光学功能，例如扩散、偏振或穿过它的光线的聚焦。
97.根据一个实施例，第二光学块包括至少一个滤光器。
98.根据一个实施例，所述结合元件由树脂制成。
99.根据一个实施例，结合元件由线性膨胀系数在150ppm/k至200ppm/k范围内的材料制成。
100.根据一个实施例，侧壁包括竖直部分和从竖直部分延伸的水平部分，第一光学块和第二光学块中的一个光学块位于侧壁上，侧壁位于水平部分上，水平部分围绕与光电子元件的至少一部分相对定位的开口。
101.根据一个实施例，第一光学块位于水平部分上，并且第二光学块位于开口上。
102.根据一个实施例，结合元件完全覆盖第一光学块的表面。
103.根据一个实施例，结合元件完全覆盖第二光学块的表面。
104.根据一个实施例，第一光学块通过结合元件与胶分离。
105.根据一个实施例，结合元件部分地覆盖第二光学块的表面。
106.根据一个实施例，第一光学块的水平尺寸大于第二光学块的水平尺寸，第二光学块被位于侧壁的水平部分上的元件围绕。
107.根据一个实施例，第一光学块的水平尺寸基本上等于第二光学块的水平尺寸，第二光学块位于侧壁的水平部分上。
108.已经描述了各种实施例和变型。本领域技术人员将理解，这些各种实施例和变型的某些特征可以组合，并且本领域技术人员将想到其它变型。
109.最后，基于以上给出的功能指示，所描述的实施例和变体的实际实现在本领域技术人员的能力范围内。