光学晶片的制造
【技术领域】
[0001]本公开涉及光学晶片的制造。
【背景技术】
[0002]各种装置并入有光学或光电模块。这些模块有时是以晶片级来制造，以便有助于同时制造多个模块。模块的制造有时包括将多个晶片以一个在另一个顶部的方式进行堆叠，其中每一个晶片为所得模块提供某种特定的功能。可称为光学晶片的晶片中的一个或多个可并入有各种光学元件。尽管以晶片级制造模块可有助于整体制造过程，但是跨越晶片的变化会对这些制造工艺提出挑战。
【发明内容】
[0003]在一些实施方式中，本公开有助于减少光学晶片中存在的一些变化，并且因此可有助于改进用于从光学晶片制作光学构件的总体晶片级制造工艺，以及改进用于制作各种光学模块或光电模块的总体晶片级制造工艺。
[0004]例如，在一个方面中，制造光学晶片包括提供晶片，所述晶片包括由玻璃增强环氧树脂构成的芯部区域，所述晶片进一步包括在芯部区域的顶表面上的第一树脂层和在芯部区域的底表面上的第二树脂层。芯部区域和第一树脂层与第二树脂层对电磁波谱的特定范围是基本上不透明的。晶片进一步包括垂直透明区域，所述垂直透明区域延伸穿过芯部区域和第一树脂层与第二树脂层，并且由对电磁波谱的特定范围是基本上透明的材料构成。晶片例如通过从其顶表面和其底表面抛光来变薄，以便所得厚度在预定范围内，而不引起芯部区域的玻璃纤维暴露。相应光学结构被提供在透明区域中的至少一些透明区域的一个或多个暴露表面上。
[0005]一些实施方式包括以下特征中的一个或多个。例如，芯部区域可由复合材料构成，所述复合材料由织造玻璃纤维布与环氧树脂粘合剂构成。第一树脂层和第二树脂层可例如由无玻璃黑色环氧树脂构成。
[0006]在一些实施方式中，在抛光之后，第一树脂层和第二树脂层中每一层的剩余厚度在第一树脂层和第二树脂层的相应初始厚度的10-50%范围内。类似地，在一些实施方式中，在抛光之后，所述晶片的总厚度在跨晶片的预定厚度的±5-50μπι以内。在某些情况下，在抛光之后，光学晶片OW的总厚度的变化就绝对厚度来说以及就跨晶片的变化来说不大于5%。
[0007]芯部区域和第一树脂层与第二树脂层可例如对电磁波谱的红外部分或近红外部分是基本上不透明的。在一些实施方式中，透明元件上的光学结构包括透镜。方法可包括使用复制工艺来提供光学结构。方法还可包括将光学晶片分成单独光学构件，和/或将光学晶片合并成晶片堆叠以用于形成光电模块。
[0008]根据第二方面，制造光学晶片的方法包括提供前体晶片，所述前体晶片包括芯部区域，所述芯部区域由对特定光谱范围的光是基本上不透明的玻璃增强环氧树脂构成，所述前体晶片进一步包括在芯部区域的顶表面上的第一树脂层，和在芯部区域的底表面上的第二树脂层。开口被形成在前体晶片中，以使得所述开口从前体晶片的顶部延伸到前体晶片的底部。开口基本上由当硬化时对特定光谱范围的光是基本上透明的材料填充，并且开口中的材料硬化来形成对特定光谱范围的光是基本上透明的透明元件。前体晶片的顶表面和前体晶片的底表面被抛光来获得具有预定范围内的厚度的晶片，而不引起芯部区域的玻璃纤维暴露。相应光学结构被提供在透明元件中的至少一些透明元件的一个或多个暴露表面上。
[0009]在一些实施方式中，芯部区域可由复合材料构成，所述复合材料由织造玻璃纤维布与阻燃性的环氧树脂粘合剂构成。因此，芯部区域可例如由通过插入浸渍有环氧树脂粘合剂的连续玻璃织造织物所产生的材料构成，而第一树脂层和第二树脂层可例如由无玻璃黑色环氧树脂构成。
[0010]根据另一方面，晶片堆叠包括多个晶片，包括一个堆叠在另一个顶部上的光学晶片。光学晶片包括由玻璃增强环氧树脂构成的芯部区域。光学晶片进一步包括在芯部区域的顶表面上的第一树脂层，和在芯部区域的底表面上的第二树脂层。芯部区域和第一树脂层与第二树脂层对电磁波谱的特定范围是基本上不透明的，并且第一树脂层和第二树脂层中每一个的厚度小于10 ym。芯部区域和第一树脂层与第二树脂层跨光学晶片的总合并厚度变化不大于5%。光学晶片进一步包括透明区域，所述透明区域中的每一个延伸穿过芯部区域和第一树脂层与第二树脂层，并且由对电磁波谱的特定范围是基本上透明的材料构成。光学晶片还包括在透明区域中的至少一些透明区域的一个或多个暴露表面上的光学结构。
[0011]一个或多个实施方式的细节阐述在附图和以下描述中。其它方面、特征和优点将根据描述和图式以及权利要求书而明白。
【附图说明】
[0012]图1是光电模块的实例的横截面图。
[0013]图2是光学构件的实例的横截面图。
[0014]图3是图2的光学构件的俯视图。
[0015]图4是用于形成包括光学晶片的晶片堆叠的晶片的横截面图。
[0016]图5是包括光学晶片的晶片堆叠的横截面图。
[0017]图6是说明用于获得光学晶片的前体晶片的实例的横截面图。
[0018]图7-图11说明根据一些实施方式的形成光学晶片的各个处理步骤。
[0019]图12说明将光学晶片分成多个光学构件。
[0020]图13是形成光学晶片的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0021]图1说明安装在电子装置10的印刷电路板9上的光电模块I的实例。电子装置10可为例如手持式电子通信装置，如智能电话；或为摄影装置，如照相机或摄像机。
[0022]光电模块I包括光学构件O以及至少一个有源光学部件，如检测器D(例如，光电二极管)和光发射器E (例如，发光二极管)。有源光学部件D、E被安装在提供有焊球7的衬底P上。在衬底P与光学构件O之间，布置具有开口 4的分离构件S(或间隔构件S)来确保有源光学部件D、E与被动光学部件L之间的适合距离。在顶部，具有透明区域3的挡板构件B被布置来起挡板的作用。
[0023]衬底P、光学构件O、挡板构件B和分隔构件S可具有大体上块状形状或板状形状，其中分隔构件S和挡板构件B中的每一个具有一个或多个孔。
[0024]如图2和图3所图示，光学构件O包括阻挡部分b和两个透明部分t。阻挡部分b由对特定光谱范围(波长或波长范围)的光是基本上不透明的材料(例如，聚合物材料，如玻璃增强环氧树脂)制成，而透明部分t由对至少特定光谱范围的光是基本上透明的材料制成。这样一来，阻挡部分b起用于透明部分t中每一个的孔径的作用，并且还固定(或固持)透明部分t。阻挡部分b还可起屏蔽作用，用于通过大致上衰减或阻挡特定光谱范围的光来实现免受不合需要的光。
[0025]在说明的实例中，透明部分t中的每一个具有多个部分:两个光学结构5(例如，凹透镜或凸透镜元件)和透明元件6。这些部分一起形成透镜构件L，所述透镜构件L是被动光学部件。阻挡部分b连同透明元件6形成(describe)大致上实心板状形状，其中光学结构5从表面突出。透明元件6中的每一个具有两个大致上平坦的相对侧向表面。
[0026]存在被动光学部件L(和因此透明材料T和光学结构5的材料(可与材料T相同或不同))对其透明，但阻挡部分b的材料对其不透明的一个或多个特定波长范围。
[0027]在一些实施方式中，可由光发射器E发射的光的波长范围和可由光检测器D检测的光的波长范围存在重叠波长范围。至少在那个重叠波长范围中，阻挡部分b将是不透明的，并且至少在重叠波长范围的一部分中，透明部分t将是透明的。在一些实施方式中，重叠波长范围在电磁波谱的红外部分中，并且可在电磁波谱的近红外中。这可尤其适用于其中模块I用作接近传感器的情形。
[0028]光电模块I可在晶片尺度上制造。例如，图4说明用于形成晶片堆叠2 (参见图5)以供制造多个模块I的晶片的示意性横截面图。
[0029]如图4和图5所示，在一些实施方式中，四个晶片用于制造多个模块1:衬底晶片PW、间隔晶片SW、光学晶片OW和挡板晶片BW。每一个晶片包括多个对应构件，所述构件例如被布置在矩形点阵上，例如彼此相距适于晶片分离步骤的小距离。
[0030]衬底晶片PW可例如是标准PCB材料的印刷电路板(PCB)，其提供有处于一侧上的焊球7，并且提供有焊接至另一侧的有源光学部件(E和D)。后者可通过使用标准拾取与放置机器进行拾取与放置而放置在衬底晶片PW上。
[0031]为形成晶片堆叠2，将晶片BW、OW、SW、PW对准，并例如使用热固性环氧树脂胶粘在一起。对准包括将衬底晶片PW和光学晶片OW对准，以使得检测构件D中的每一个相对于透明部分t的至少一个对准，具体来说，其中检