光电模块、尤其是闪光灯模块及其制造方法
【专利摘要】光电模块包括基底组件(P)；安装于所述基底(P)上的至少一个发光组件(E1，E2)；安装于所述基底(P)上的至少一个探测组件(D)；至少一个光学组件(O)，其包括至少一个无源光学器件(L)；至少一个间隔组件(S)，其布置于所述基底组件(P)和所述光学组件(O)之间。该光电模块可以非常小，并且能够高质量高产量地制造。特别是，提供了至少两个发光组件(E1，E2)，例如两个LED，用来发射颜色可变的光。这能够改进场景的照明。
【专利说明】光电模块、尤其是闪光灯模块及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光电子领域，更具体的涉及光电器件的封装和制造方法。更具体地，其 涉及光电模块及其制造方法、应用和包括这种模块的电子装置，特别地，其中该模块为闪光 灯模块。另外，提供一种场景成像的方法。本发明涉及根据权利要求的前序部分的方法和 设备。
【背景技术】
[0002] US2010/0327164A1公开了一种光电模块，更具体的公开了一种近距离传感器，在 其制造过程中利用转移模塑技术重叠模塑发光芯片和光探测芯片，从而在这些芯片上形成 透镜。
[0003] US5, 912, 872公开了一种集成光学设备。在其制造过程中，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。然后将这种支撑-透明晶片对切 割分离。
[0004] US2011/0050979A1公开了 一种用于电光装置的具有功能兀件的光学模块。光学模 块包括一个具有至少一个透镜元件的透镜基底部分和一个隔离物。该隔离物起到在透镜基 底和完整组装的电光装置的基底部分之间保持严格定义的轴向距离的作用。为了保证功能 元件具有优化的性能，设置了 EMC屏蔽件。隔离物至少部分具有导电性，从而形成EMC屏蔽 件或形成其的一部分。US2011/0050979A1中还公开了一种用于在晶片级上制造多个该种模 块的方法。
[0005] 术语定义
[0006] "有源光学器件"：光感测或光发射器件。例如，光电二极管、图像传感器、LED、 0LED、激光芯片。有源光学器件可以呈现为裸片或呈现为在封装中，即作为封装器件。
[0007] "无源光学器件":通过折射和/或衍射和/或（内部和/或外部）反射改变光方向 的光学器件，诸如透镜、棱镜、反射镜、或光学系统，其中光学系统为这种光学器件的集合， 且这种光学器件还可包括诸如孔径光阑、图像屏幕、支架的机械元件。
[0008] "光电模块":包含有至少一个有源光学器件和至少一个无源光学器件的器件。
[0009] "复制":再现出给定结构或其阴版（negative)的技术。例如，蚀刻、模压、压印、铸 造、模塑。
[0010] "晶片"：基本为盘状或板状的物体，其在一个方向（z-方向或纵向）上的尺寸 (extension)小于其在另外两个方向（X-和y-方向或横向）上的尺寸。通常，在（非空白） 晶片上，典型地在矩形网格上布置有或在其中提供有多个相似的结构或物品。晶片可具有 开口或孔，且晶片在其横向区域的主要部分中甚至可没有材料。晶片可以具有任何横向形 状，其中，通常为圆形和矩形。虽然大多数情况下，晶片被理解为通常由半导体材料制成，但 在本专利申请中，显然没有这种限制。因而，晶片可以通常由例如半导体材料、聚合物材料、 包含金属和聚合物或聚合物和玻璃材料的复合材料制成。特别地，诸如加热或UV-固化聚 合物的可硬化材料是结合本发明感兴趣的晶片材料。 toon] "横向":参见"晶片"。
[0012] "纵向":参见"晶片"。
[0013] "光"：多为电磁辐射；更特别地，电磁光谱的红外、可见或紫外部分的电磁辐射。
【发明内容】
[0014] 本发明的一个目标是创造特别紧凑和/或有益的光电模块。此外，本发明还提供 了相应的包括大量这种模块的装置、包括至少一个这种模块的电子装置、制造这种模块的 方法以及场景成像的方法。
[0015] 本发明的另一个目标是创造制造光电模块的一种替代性的方式。
[0016] 本发明的另一个目标是创造一种制造光电模块的特别快速和/或特别简单的方 式。
[0017] 本发明的另一个目标是提供一种具有特别精确的对准的光电模块和相应的制造 方法。
[0018] 本发明的另一个目标是提供一种具有特别小尺寸的光电模块。
[0019] 本发明的另一个目标是提供一种可重复制造的光电模块。
[0020] 本发明的另一个目标是提供一种能够以非常少的步骤重复制造的光电模块以及 相应的制造方法。
[0021] 本发明的另一个目标是提供一种涉及改进的处理，特别是简化处理的制造光电模 块的方法。
[0022] 本发明的另一个目标是提供一种特别小和/或轻重量的照相装置。
[0023] 本发明的另一个目标是能够为将要记录的场景提供特别良好的照明，特别是能够 通过特别小的电子装置实现上述功能。
[0024] 本发明的另一个目标是提供一种具有至少一个光电模块的特别小的电子装置。
[0025] 根据以下说明书和实施例可获知其它目标。
[0026] 通过根据本专利权利要求的设备、装置和方法，能够至少部分地实现这些目标中 至少之一。
[0027] -种光电模块，包括：
[0028] -基底组件；
[0029] -安装于所述基底上的至少一个发光组件；
[0030] -安装于所述基底上的至少一个探测组件；
[0031] -至少一个光学组件，包括至少一个无源光学器件；
[0032] -至少一个间隔组件，布置于所述基底组件和所述光学组件之间。
[0033] 所述发光组件用于发射光，特别是闪光。所述探测组件用来探测光，特别用来探测 光的至少一个与颜色有关的性质。但是在某些实施方案中，探测组件也可以用于探测或确 定表征整体光强度和/或空间或角度光强分布的性质。所述隔离组件的一个作用是在位于 其一侧上的所述至少一个无源光学器件和位于其另一侧的至少一个发光组件和至少一个 探测组件之间提供严格定义的（纵向）距离。
[0034] 在一个实施例中，所述光学组件包括至少一个不透明部分和至少一个包括所述至 少一个无源光学器件的透明部分。特别地，所述不透明部分环绕所述至少一个透明部分中 的至少一个，并且更特别，所述不透明部分环绕所述至少一个透明部分中的每一个。
[0035] 在一个可以与上文中讨论的实施例组合的实施例中，所述隔离组件基本上由不透 明材料形成。这样可以防止不希望的光进入到光电模块中。所述不透明材料可以基本上衰 减或阻挡光线。
[0036] 在一个可以与上文中讨论的实施例中的一个或多个组合的实施例中，所述基底组 件基本上为印刷电路板。特别的，所述基底组件主要由印刷电路板基材构成，例如FR4材 料。所述基底组件可以为不透明的，并且提供从所述发光组件和所述探测组件到光电模块 外部的电接触。这样可以容易地使得所述基底提供从所述至少一个探测组件开始穿过所述 基底的至少一个电连接，以及从所述至少一个发光组件开始穿过所述基底的电连接中的至 少一个电连接。
[0037] 在一个可以与上文中讨论的实施例中的一个或多个组合的实施例中，所述基底组 件大致为块状或板状。
[0038] 在一个可以与上文中讨论的实施例中的一个或多个组合的实施例中，至少是在忽 略所述至少一个无源光学器件时，所述光学组件大致为块状或板状。
[0039] 特别地，所述基底组件和所述光学组件可以大体上互相平行的布置。
[0040] 这些实施例于有助于使得光电模块获得特别好的可制造性。
[0041] 在一个可以与上文中讨论的实施例中的一个或多个组合的实施例中，所述基底和 所述间隔组件的外侧横向尺寸基本上相同，特别地所述基底、所述光学组件和所述间隔组 件的外侧横向尺寸基本相同。
[0042] 这些实施方式也有助于使得光电模块获得特别好的可制造性。
[0043] 在一个可以与上文中讨论的实施例中的一个或多个组合的实施例中，所述探测组 件被所述隔离组件环绕，并且其中所述发光组件被所述隔离组件环绕。这样能够抑制不希 望的光线入射到光电模块中或由光电模块出射。
[0044] 在一个可以与上文中讨论的实施例中的一个或多个组合的实施例中，所述模块包 括一个外壳，特别地，其中所述基底组件、所述隔离组件、所述光学组件构成所述外壳。通过 这种方式可以获得良好的可制造性，特别地，可以制造小型光电模块。
[0045] 在一个可以与上文中讨论的实施例中的一个或多个组合的实施例中，所述隔离组 件中的至少一个由硬化的可硬化材料形成，尤其是通过复制工艺（特别是模压工艺）形成。 这样能够大规模地生产各种设计的隔离组件，同时获得（在纵向和横向方向上）的较高精 度。
[0046] 在一个可以与上文中讨论的实施例中的一个或多个组合的实施例中，所述至少一 个无源光学器件包括至少一个光学结构，特别地，其中所述至少一个光学结构中的至少一 个是由硬化的可硬化材料形成，并且通过复制工艺（特别是压模工艺）形成。这样能够大 规模地生产各种设计的光学结构，同时获得（在纵向和横向方向上）的较高精度。
[0047] 在一个可以与上文中讨论的实施例中的一个或多个组合的实施例中，所述至少一 个无源光学器件包括至少一个透镜元件，特别地，至少一个衍射透镜元件。在各种装置中 (例如在用于发射闪光的闪光灯模块中），透镜具有优势。至少沿着纵向方向，衍射透镜能 够节约空间，从而能够制造尺寸特别小的模块。
[0048] 在一个可以与上文中讨论的实施例中的一个或多个组合的实施例中，所述至少一 个无源光学器件包括第一透镜，所述第一透镜和所述至少一个发光组件和所述至少一个探 测组件被布置为使得从所述至少一个发光组件射出的光基本全部或至少大部分穿过所述 第一透镜，并且从光电模块外部入射到所述至少一个探测组件的光基本全部或至少大部分 穿过所述第一透镜。通过这种方式，单个透镜能够同时实现两种功能。
[0049] 在一个可以与上文中讨论的实施例（但通常是最后讨论的实施例）中的一个或多 个组合的实施例中，所述至少一个无源光学器件包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜 以及所述至少一个发光组件被布置为使得从所述至少一个发光组件发射的光基本全部或 至少大部分通过所述第一透镜；并且所述第二透镜以及所述至少一个探测组件被布置为使 得光电模块外部入射到所述至少一个探测组件的光基本全部或至少大部分通过所述第二 透镜。通过这种方式，所述第一透镜和第二透镜可以被分别设计为实现各自的功能。例如， 也可以为每一个发光组件提供一个透镜和/或为每一个探测组件提供一个透镜。
[0050] 在一个可以与上文中讨论的实施例中的一个或多个组合的实施例中，所述隔离 组件包括设置于所述至少一个探测组件和所述至少一个发光组件之间的部分，特别地，其 中所述部分将所述光电模块份为第一和第二隔室，所述第一隔室包括所述至少一个发光组 件，所述第二隔室包括所述至少一个探测组件。这样可以防止或减少所述发光组件发射的 光对于探测组件的照射。
[0051] 在一个可以与上文中讨论的实施例中的一个或多个组合的实施例中，所述至少一 个发光组件是至少一个闪光灯光源，特别为至少一个闪光LED。闪光灯在现代小尺寸电子 器件中具有广泛的应用，对于该领域而言大规模生产和极小的形状因子十分重要。但是，发 光组件还可以为可操作地或被操作为发射连续光。所述至少一个发光组件可以包括例如一 个LED。对于所述至少一个发光组件可发射的光或者发射的光而言，可见光是有利的，但是 (替换地或额外地）红外光也是有益的，例如在光照不足的场景中拍照片或摄像时。
[0052] 在一个可以与上文中讨论的实施例中的一个或多个组合的实施例中，该光电模块 包括至少两个发光组件。这两个发光组件（特别是各自的规格上）可以是名义上不同或者 相同的，特别地，所述至少两个发光组件中的至少第一个和第二个具有光谱不同的光发射 特性。对于需要能够为不同场景照明的情况，特别是对色温和色调可选择的场景，这样使有 利的。例如，所述至少两个发光组件中的第一个被构造和配置为，与至少两个发光组件中的 第二个相比，发出的光具有更高比例的蓝色光谱范围的光和/或具有更低比例的黄色光谱 范围的光。额外地或者可替代地，通过改变至少两个发光组件中的至少第一个和第二个的 相对发光强度，这两个发光组件中的至少第一个和第二个的光谱发射特性可形成或模拟各 种不同色温的白光。例如，发光组件中的第一个与第二个相比，可以发射色温更低的大致 白光。当然，发光组件不仅可以设置为两个也可以设置为三个、甚至是四个或五个，其中一 部分或者全部发光组件发射不同光谱组成的光线，特别地，使得发光组件能够发射可调色 调和色温的光，其中特别地，这可以通过改变各个发光组件射出的光的相对强度来实现。
[0053] 在一个从属于最后讨论的实施例的一个实施例中，光电模块被构造或配置为，由 所述发光组件中的第一个发射并通过所述一个透镜离开光电模块的光的光强分布（特别 是角光强度分布）与由所述发光组件中的第二个发射并通过所述另一个透镜离开光电模 块的光线的光强分布（特别是角光强度分布）是不同的。例如当使用所述光电模块的装置 (诸如照相机）中具有不同的透镜或变焦透镜时，这种方法是有益的，并且可以通过多种方 式实现。例如，所述至少两个发光组件相对于至少一个无源光学器件的布置可以相应地被 选择，也就是被选择为对于至少两个发光组件不同；和/或所述至少两个发光组件被设计 (或构造和配置）为发射具有（基本上）不同的光强分布的光；和/或通过至少一个无源光 学器件实现的重新定向或光束形成对于所述第一个和第二个发光组件发射的光是不同的。 该实施例可以通过可被改变或可被选择的所述至少两个发光组件来提供（场景）照明，特 别地是通过改变或选择由所述第一个和第二个发光组件各自发射的光的强度比而被改变 或选择。
[0054] 在从属于上述最后两个实施例中的一个或两个（包括至少两个发光组件的光电 模块）的一个实施例中，所述至少一个无源光学器件包括一个分配给所述至少两个发光组 件中的第一个的一个透镜以及分配给所述至少两个发光组件中的第二个的另一个透镜，并 且所述一个透镜和所述第一个发光组件被布置为使得从所述第一个发光组件发出的光基 本全部或者大部分基本上穿过所述一个透镜，并且所述另一个透镜和所述第二个发光组件 被配置为使得从所述第二发光组件发射的光基本全部或者大部分经过所述另一个透镜。特 别地，所述第一发光组件发出的、通过所述一个透镜离开光电模块的光的光强分布可以与 从所述第二发光组件发出的、通过所述另一个透镜离开所述光电模块的光相比，可以具有 不同的光强分布。进一步，所述一个透镜和所述另一个透镜可以作为一个透镜的两个不同 的部分。
[0055] 在一个可以与上文中讨论的实施例中的一个或多个组合的实施例中，所述至少一 个探测组件是颜色敏感的，更特别地，其中所述至少一个探测组件被构造和配置为用于输 出表征入射于其上的光的颜色组成的信号。额外地或者可替代地，所述至少一个探测组件 额外地或者仅仅能够区分光的强度，并特别地输出取决于入射于其上的光的量的信号。
[0056] 在一个可以与上文中讨论的实施例中的一个或多个组合的实施例中，所述至少一 个探测组件包括一个图像传感器，特别是一个彩色图像传感器。
[0057] 在一个可以与上文中讨论的实施例中的一个或多个组合的实施例中，所述模块包 括至少两个探测组件，特别地，其中所述两个探测组件中的至少两个具有光谱上不同的敏 感度。所述至少两个探测组件可以为例如至少两个光电二极管。例如，光谱上不同的滤波 器可以设置在探测组件上，该过滤器（以光谱上不同的方式）过滤被探测组件探测的光。
[0058] 在一个可以与上文中讨论的实施例中的一个或多个组合的实施例中，
[0059] -所述至少一个探测组件；以及
[0060] -所述至少一个发光组件；
[0061] 中的至少一个以芯片尺寸封装的形式提供，或以裸芯片的形式提供，特别地，其中 所有的所述探测组件和发光组件都以裸芯片的形式提供或以芯片尺寸封装的形式提供。光 电模块能够在其中安装未封装的芯片，这也有利于模块小型化设计。
[0062] 在一个可以与上文中讨论的实施例中的一个或多个组合的实施例中，模块包括一 阻挡部分。这种阻挡部分通常设置于所述光学组件的与光学晶片的设置有隔离组件那一侧 相反的一侧上。这种阻挡组件通常具有开口，随后也通过所述至少一个无源光学器件的光 和/或已经预先通过所述至少一个无源光学器件的光能够通过该开口。这样的阻挡组件可 以为机械卡止或被提供为机械卡止，用于严格定义的方式安装或接附模块。
[0063] 在一个可以与上文中讨论的实施例中的一个或多个组合的实施例中，该模块包括 导光元件，特别地，其中所述导光元件被设置在所述光学组件的背离所述隔离组件的一侧 上。该导光组件能够与光学组件的至少一个部件或一部分整体形成或者作为与所述光学组 件不同的部件。该光学组件能够包括一个或多个机械引导元件，例如一个或多个凸部和/ 或一个或多个凹部和/或一个或多个边缘。例如，该光学引导元件可为基本上棱柱的形状， 例如基本上为圆柱形。
[0064] 在序列号为61/543,490,申请日为2011年10月5日，名称为"微光学系统及其制 造方法"的美国临时申请中，描述了一种光电模块，其包括导光元件，并公开了其制造方法。 该模块及其器件和它们的制造方式的特征可以容易地应用于本发明专利申请的模块中。因 此，上述序列号为61/543, 490的美国临时申请通过引用并入本专利申请。其中，值得注意 的是（并且实际上从附图的比较中已经很清楚），序列号为61/543, 490的美国临时申请中 的"基底"对应于所述光学组件的一部分。
[0065] 根据本发明的装置包括基底晶片、光学晶片、隔离晶片，其中所述基底晶片包含了 大量基底，所述光学晶片包含大量光学组件，所述隔离晶片包含了大量的隔离组件，特别 地，其中所述装置是晶片堆叠。
[0066] 当大量制造所述这种光电模块时，这样的装置是有益的。
[0067] 根据本发明的电子装置，其包括至少一个根据本发明的光电模块，以及特别地，还 包括操作性地连接到所述至少一个发光组件和所述至少一个探测组件的处理单元。所述电 子装置可包括一个电子电路，所述至少一个光电模块操作性地连接于该电子电路，更特别 的，其中所述电子电路是通过印刷电路板来实现的，所述光电模块安装在所述印刷电路板 上。
[0068] 在包括所述处理单元的所述电子装置的一个实施例中，所述处理单元被构造并配 置为用来接收从所述探测组件发出的信号，并根据所述信号控制所述发光组件。因此所述 处理单元可包括或者为控制器。从而可以实现根据场景和/或场景中的光线来为场景照 明，特别是来为调整场景中光线照明的闪光（通常包括由两个或更多发光组件发出的基本 同时发射的至少两个闪光）的色温，特别是广泛分布于场景中的色温。替代地或者额外地， 例如，通过改变电子装置（更特别是光电模块）的不同的发光组件的光强（或相对光强） 可以（例如通过所述处理器单元或控制器的控制）实现例如所发出的光的空间和/或角度 光强分布。
[0069] 也可以使两个或更多发光组件依次发射光线，但是通常在一个曝光时间内会发射 两个或更多的闪光，也可以依次使用两个或更多的照明曝光，每次照明由不同性质的闪光 提供。
[0070] 在一个可以与上文中讨论的实施例中的一个或多个组合的实施例中，该装置为以 下的至少一个：
[0071]-手持装置；
[0072] -通讯装置，尤其是手持通信装置；
[0073] -照相装置，尤其是照相机或摄影机。
[0074] 光电模块的制造方法包括以下步骤：
[0075] a)提供其上设置有大量探测组件和大量发光组件的基底晶片；
[0076] b)供间隔晶片；
[0077] c)提供光学晶片，所述光学晶片包括大量的无源光学器件，特别地，其中所述无源 光学器件为透镜兀件；
[0078] d)制作晶片堆叠，其中所述间隔晶片设置于所述基底晶片和所述光学晶片之间， 特别地，使得所述探测组件和所述发光组件被设置于所述基底晶片和所述光学晶片之间。
[0079] 在一个方法的实施例中，步骤a)包括：
[0080] al)通过拾取与放置工艺将所述探测组件和发光组件放置在所述基底晶片上。
[0081] 在一个可以与在一个可以与上文中讨论的实施例中的一个或多个组合的方法实 施例中，该方法包括以下步骤：
[0082] cl)通过复制工艺，特别是压模工艺，制造所述无源光学器件。
[0083] 这能够实现无源光学器件的高精确性大规模生产。
[0084] 在一个可以与在一个可以与上文中讨论的实施例中的一个或多个组合的方法实 施例中，所述隔离晶片由基本上衰减或阻挡光线的材料形成。这样有助于简化制造工艺。
[0085] 在一个可以与在一个可以与上文中讨论的实施例中的一个或多个组合的方法实 施例中，所述大量无源光学器件中的每一个都与至少一个所述发光组件和/或至少一个所 述探测组件相关。
[0086] 在一个可以与在一个可以与上文中讨论的实施例中的一个或多个组合的方法实 施例中，该方法包括以下步骤：
[0087] h)通过复制工艺，特别是压模工艺，获得所述隔离晶片。
[0088] 在一个可以与在一个可以与上文中讨论的实施例中的一个或多个组合的方法实 施例中，该方法包括以下步骤：
[0089] e)在基底传感器的相反于基底组件的布置有所述探测组件的一侧上设置焊料球。
[0090] 在一个可以与在一个可以与上文中讨论的实施例中的一个或多个组合的方法实 施例中，该方法进一步包括以下步骤：
[0091] f)将所述晶片堆叠分成为大量分离的模块，其中每个模块包括：
[0092] -所述基底晶片的一部分；
[0093] -至少一个所述探测组件；
[0094] -至少一个所述发光组件；
[0095]-所述间隔晶片的一部分。
[0096] 在一个可以与在一个可以与上文中讨论的实施例中的一个或多个组合的方法实 施例中，该方法进一步包括以下步骤：
[0097] g)提供阻挡晶片，其设置在所述光学晶片的与设置有所述间隔晶片的一侧相反的 一侧上，并靠近所述光学晶片；
[0098] 其中，步骤d)被以下步骤替代：
[0099] d'）制备晶片堆叠，其中所述间隔晶片设置于所述基底晶片与所述光学晶片之间， 特别地，使得所述探测组件设置于所述基底晶片和所述光学晶片之间，并且其中所述光学 晶片设置在所述阻挡晶片和所述间隔晶片之间。
[0100] 在一个可以与在一个可以与上文中讨论的实施例中的一个或多个组合的方法实 施例中，所述基底晶片、所述大量的探测组件以及所述大量的发光组件基本上形成印刷电 路板组件。
[0101] 一种场景成像的方法，其包括以下步骤：
[0102]-使用根据本发明的光电模块；
[0103]-从所述至少一个探测组件获得相关于来自所述场景的光的信号；
[0104] -控制所述至少一个发射组件，使得所述至少一个发光组件在曝光过程中发光，所 发出的光取决于所述信号，特别地，所发出的光的光谱成分取决于所述信号，和/或所发出 的光的光强度分布取决于所述信号。
[0105] 这种方法的一个实施例中，所述至少一个探测组件是颜色敏感的。特别地，该探测 组件被构造并配置用来输出取决于所述场景颜色成分的信号。这样，能够控制所述至少一 个发光组件以发射具有取决于所述信号的光谱成分的光线。在上下文中，设置至少两个发 光组件是特别有利的。额外地或可替代地，可利用所述至少一个探测组件在记录所述场景 图像之前或过程中估算场景亮度。进一步地，额外地或者或可替代地，可利用所述至少一个 探测组件估算光线强度和/或颜色（特别是色温和/或颜色分布和/或整个场景的光强分 布）。这些可以在记录场景之前（前置微曝光）的光发射，特别是闪光时完成。
[0106] 很容易理解在关于本发明中的某些部分，例如，对于方法或对于模块-至少在类 推并在逻辑上有意义的条件下-谈到的特征可以用于本发明的其他部分，例如电子装置或 设备。其中，相应优点基本上是对应的。
[0107] 进一步的实施例和优点可以从从属权利要求和附图中获得。
【专利附图】
【附图说明】
[0108] 以下通过示例的方式和所包括的附图更详细地描述本发明。附图示意性示出：
[0109] 图1示出光电模块的横截面；
[0110] 图2示出图1中的模块的组件的不同横截面；
[0111] 图3示出用于制造大量的图1中的模块的晶片的横截面；
[0112] 图4示出用于制造大量的图1中的模块的晶片堆叠的横截面；
[0113] 图5不出光电模块的横截面；
[0114] 图6示出图5中的模块的组件的不同横截面；
[0115] 图7示出描述光电模块制作过程的晶片堆叠的横截面；
[0116] 图8不出光电模块的横截面；
[0117] 图9示出光电模块的横截面；
[0118] 图10示出示出光电模块的横截面；
[0119] 图11示出光电模块的俯视图；
[0120] 图12示出光电模块的俯视图；
[0121] 图13示出包括具有光导元件的光电模块的电子装置的细节的横截面；
[0122] 图14示出图13中描述的光学组件的俯视图；
[0123] 图15示出图13中描述的光学组件的光学晶片的俯视图；
[0124] 图16示出包括导光元件的光学组件的透视图；
[0125] 图17示出光电模块的横截面。
[0126] 所述实施例意味着作为示例并且将不限制本发明。
【具体实施方式】
[0127] 附图1示出了光电模1块的截面示意图。所描述的截面为纵向截面。附图2所示 为附图1的模块构件的各个横截面的截面示意图，其中附图1中使用Sl到s5以及虚线示 出了上述横截面的近似位置。用箭头表示了横截面s4和s5的观察方向。
[0128] 模块1包括多个构件（P，S，0，B)，这些组件沿着定义的术语"纵向"方向（其对应 于附图1中的Z方向）彼此堆叠。垂直于纵向（z)方向的x-y平面（参见图2)中的方向 被定义为"横向"。
[0129] 模块1包括彼此堆叠的基底组件P，隔离组件S，光学组件0以及选择性阻挡 组件B。基底组件P例如为印刷电路板（PCB)。更具体的，印刷电路板也可以为内插板 (interposer)。PCB上可以安装用于发射光线，特别是用于发射白光的发光组件E，例如，发 光二极管；探测组件D可以安装在PCB上，用于探测光线，特别是用于探测可见光，该探测组 件D例如为光电二极管或者图像传感器。发光组件E和探测组件D的电触头被电连接到模 块1外部接附有焊料球7的位置。也可以在PCB上设置不具有（或者稍后才设置）焊料球 的焊垫，来代替焊料球7。
[0130] 这样，通过例如表面组装技术（SMT)的手段，模块1可以被安装在印刷电路板9 上，靠近其他电子器件（未示出），该电子器件诸如根据探测组件D输出的信号控制发光组 件E的控制器。印刷电路板9可以为电子装置10的一个构件，该电子装置10诸如为手持 通信装置或者例如照相机的摄影装置。特别的，装置10可以为智能电话。由于模块1能够 被制造成具有非常小的尺寸，因此其特别适于应用于这类应用。
[0131] 隔离组件S具有两个开口 4,其中一个开口中设置发光组件E，另一个开口中设置 探测组件。这样，隔离组件S横向包围发光组件E和探测组件D。
[0132] 隔离组件S可以完成多项任务：利用隔离组件S的纵向延伸，能够保证基底组件P 和光学组件0之间严格定义的距离，这有利于严格定义从发光组件E经由光学组件0到探 测组件D或者从模块1外部经由光学组件0到探测组件D的光路。通过将隔离组件S设置 为对于探测组件D可探测的基本光不透明的以及S形成作为模块1外壁的一部分，隔离组 件S还能够防止不应该被探测组件D探测到的光线到达探测组件D。并且，通过将隔离组件 S设置为对于探测组件D可探测的光基本不透明以及在发光组件E和探测组件D之间形成 壁，隔离组件S还能够防止发光组件E发出的不应当到达探测组件D的光到达探测组件D， 从而减少在发光组件E和探测组件D之间的光串扰。由此，能够防止在模块1内部反射的 光以及源于发光组件E的杂散光到达探测组件D。通常，隔离组件S由聚合物材料形成，尤 其是可硬化或特别是可固化聚合物材料，例如环氧树脂。光学组件〇包含一个阻挡部分b 和两个透明部分t，其中一个用于使从发光元件E发射的光离开模块1，另一个用于使光从 模块1外部进入模块1并到达探测组件D。
[0133] 例如通过使用适当（聚合物）材料来制作阻挡部分b，阻挡部分b对于探测组件D 通常可探测的光基本上不透明。透明部分t包括一个无源光学器件L，或者更特别的并做 为一种举例，包括透镜组件L，均用来导光或者形成光束。如图1所示，无源光学器件L可 以例如包括两个与透明元件6紧密接触的透镜元件5。透明元件6和光学组件0形成阻挡 部分b的部分具有相同的纵向尺寸，从而使得光学组件0形成阻挡部分b的部分和透明元 件6 -起构成了（接近完美的）固体板状。透镜元件5通过折射（参见附图1)和/或衍 射改变光传播方向。例如，透镜元件5可以都具有大致凸面形（如附图1所示），但是透镜 元件5中的一个或多个可以具有不同的形状，例如为大致或者部分的凹面形。特别地，衍射 透镜元件能够在纵向方向上节省空间。
[0134] 阻挡组件B能够遮蔽不需要的光，尤其是离开模块1的光或者在期望角度上入射 的光。如附图1和2所示，阻挡组件B可以具有两个分离的透明区域3,该透明区域3的具 体形式可以为开口或由透明材料形成。除透明区域3外，阻挡组件B能够由对上述探测组 件通常可探测的光起到衰减或阻挡的材料形成，或者其设置有具有上述性能的涂层，其中 后者的制造通常更为复杂。当然，阻挡组件B的形状，或者更具体来说透明区域3的形状能 够与附图1和2中所示的不同，例如可以为圆锥形或者截棱锥。另外，阻挡组件B能够在组 装模块1时提供机械卡止。
[0135] 透明区域3、透明部分t和开口 4的横向形状不限于圆形，其可以为例如圆角的多 边形或矩形的其他形状。
[0136] 模块1是光电子器件，更准确地是封装的光电子器件。模块1的垂直侧壁由物体 P，S，0, B构成。模块1的底部壁由基底组件P构成，模块1的顶部壁由阻挡组件B构成或 者由阻挡组件B和光学组件0 -起构成。
[0137] 如附图2所示，由于上述理由，四个物体P，S，0, B还可以被称为外壳部件，它们具 有基本相同的横向形状和横向尺寸。这涉及到一种制造这种模块1的可能且非常高效的方 式，下文中将参照附图3和4详细说明。这些外壳部件P，S，0, B基本上都是块状或者板状 的，或者更常见的是大致长方体状的，可能具有孔或者开口（例如像阻挡组件B和隔离组件 S那样）或者凸出部（例如像光学组件0那样）。
[0138] 图1所示的模块1(以及其它此处表述的光电子模块）可以为闪光灯模块，尤其可 以为具有光传感器的闪光灯模块。通过探测组件D，这样的闪光灯模块1能够便于确定模块 1外部出现的光的量，特别是其能够确定诸如需要记录的场景的场景中出现的光的量，并且 通过发光组件E，闪光灯模块1可以根据上述被确定的模块1外部出现的光的量提供一定量 的光线，特别是为需要记录的场景提供照明，上述照明取决于所述场景中出现的光的量。
[0139] 此外，模块可以按照上文中讨论的相同的原则进行设计，但是除了探测组件D和 发光组件E之外还可以包括一个或多个额外的电子器件，例如一个或多个额外的光探测 器、或一个或多个集成电路或者一个或多个光源。
[0140] 当模块1中存在至少一个额外的发光组件和/或一个额外的探测组件时（图1中 未示出），非常可能获得进进一步的改进，这将在下文的描述中变得清晰。
[0141] 包含于模块中的有源电子器件（诸如附图1的示例中的发光组件和探测组件D) 可以为封装或未封装的电子器件。为了接触基底组件P，可利用多种技术，诸如引线键合技 术、倒装芯片技术或者其它已知的表面组装技术，甚至常规的通孔技术。未封装的器件（裸 芯片）使得涉及特别小的模块1变得可能，其还可以应用于芯片级封装。
[0142] 附图3为用于形成晶片堆叠（晶片堆叠在本专利申请中有时被称为装置）的晶片 的截面示意图，该晶片堆叠用于制造多个附图1所示的模块。实际上可以完全以晶片级尺 寸制造这样的模块1，当然需要随后的分割步骤。虽然附图3和4中仅示出了具有3个模块 1的晶片堆叠结构，但是在一个晶片堆叠结构中在每个横向方向上通常具有至少10个，至 少30个，甚至是多于50个模块。每个晶片的典型尺寸为：在横向方向上至少5cm或10cm， 最多30cm、4〇Cm、或者甚至50cm ;在垂直方向上（在基底晶片PW上未设置任何器件的条件 下测量）至少〇· 2mm或0· 4mm或甚至1mm，最多6mm或10mm或者甚至20mm。
[0143] 如附图1所不，利用包括基底晶片PW、隔尚晶片SW、光学晶片0W和阻挡晶片BW的 四个晶片足以用来制作大量的模块。每一个晶片都包括多个相应模块1中的大量相应组件 (参见附图1和2)，这些组件通常设置为矩形点阵，为了方便晶片分割多个相应组件之间通 常保持微小间距。
[0144] 基底晶片PW是具有标准PCB材料的PCB板，该PCB板的一侧具有焊料球7,另一侧 钎焊或胶粘有源光学器件（E和D)。其中，后者能够通过利用标准取放设备而进行的拾取和 放置被放置于基底晶片PW上。
[0145] 为了最大化的防止不希望的光，所有的晶片？1、51、01、81都可以由对于探测组件 D通常可探测的光基本上不透明的材料形成，当然，诸如透明部分t或透明区域3的透明区 域除外。
[0146] 可以通过复制工艺制造晶片SW、BW以及全部或部分的晶片0W。在一个示例性的 复制工艺中，结构化的表面被压印至液态、粘稠或者塑性变形的材料中，接下来使该材料硬 化，例如通过紫外线辐射和/或加热来固化，随后移除该结构化表面。这样就获得了结构 化表面的复制品（在这种情况下为阴性复制品）。适于复制的材料为例如可硬化（特别是 可固化）聚合物材料或者其他复制材料，即，在硬化步骤（特别是在固化步骤）中能够由液 态、粘稠或者塑性变形状态转变为固态材料。复制工艺是一种已知技术，关于它的更多细节 可参见例如 W02005/083789A2。
[0147] 对于光学晶片0W，其不透明部分（阻挡部分b)可以利用复制或者模塑工艺获得。 对于需要设置透明部分t的位置，也可以通过钻孔或蚀刻的方式来形成孔。
[0148] 接下来，在如此获得的前体晶片上设置无源光学器件L，从而获得光学晶片0W。这 可以通过复制来实现，例如如US2011/0043923A1中描述的，将无源光学器件L形成为整体 部件。不过，还可以从半成品部件开始制作该无源光学器件L，该半成品部件是限定透明区 域3的孔内包括透明元件6的晶片。当每个无源光学器件具有至少一个顶点，并且这些顶 点均位于不具有透镜组件的光学晶片0W的纵向截面之外时，这种方法特别有效。这种半成 品部件（通常并且在附图所示的情况中）为平坦的盘状晶片，该晶片在透明区域3中不具 有穿通晶片的孔，并且在纵向上不具有或仅具有浅的表面起伏，这种表面起伏通常为凹陷， 艮P，未超越阻挡部分b限定的晶片表面。
[0149] 这样的半成品部件可以由平坦的前体晶片（通常由一种材料制作）获得，该前体 晶片在应当形成透明部分的位置上具有孔或开口，并且随后例如使用点胶工艺用透明材料 填充该孔或开口，，例如，利用像倒装芯片技术等中的填充工艺中使用的分配器一个接一个 的填充前体晶片的开孔，或者也可以一次性填充多个开孔，例如采用（例如丝网印刷中已 知的）刮胶工艺或者利用一个具有多个输出材料的空心针的分配器。在点胶过程中，晶片 可以放置在例如由硅胶构成的平坦的支撑板上。由于点胶材料中形成气泡或者空洞会裂化 将要产出的无源，必须小心以防止在点胶材料中形成气泡或者空洞，因为这会降低将要产 出的光学器件L的光学性质。例如，可以采用以下这种方法完成点胶：从由晶片和下方支撑 板构成的边缘处（或者在非常接近该边缘处）开始润湿晶片材料，例如适当引导空心针以 使输出材料接近所述边缘。接下来，利用加热或紫外辐射等手段固化点胶材料，从而获得硬 化的透明材料。
[0150] 通过上述方法可能会形成的凸的弯月面可以通过研磨去除，从而获得适应晶片厚 度的具有平行表面的透明元件6。随后，通过复制，光学结构5 (例如透镜元件）通常被施加 在晶片0W的两侧（上侧和下侧）。也可以仅将光学结构施加在一侧，特别是施加在下侧。 如果透明元件具有凹的弯月面，复制可以在其上进行，其中所施加的复制材料的量应该作 出相应调整。
[0151] 关于上述的半成品部件和包括这种半成品部件的光学晶片及其各自的制作方法 的更多细节可以参见美国序列号为61/509. 357,其申请日为2011年7月19日，名称为"无 源光学器件的制作方法以及包括其的装置"临时申请，该申请通过引用的方式并入本专利 申请。
[0152] 如前面所述，在使用特别类型的光学晶片的情况下，可以不设置所述隔离晶片SW 和/或所述阻挡晶片BW。也就是具有所述隔离晶片SW和/或所述阻挡晶片BW的特征和功 能的光学晶片（"组合光学晶片"）。制作这种"组合光学晶片"需要使用特别的前体晶片， 以及基于该前体晶片制作的特别的半成品部件。这样的前体晶片和半成品部件分别具有至 少一个结构化表面，该结构化表面通常具有超过将设置在前体晶片并存在于半成品部件中 的透明元件的两表面中的至少一个表面的纵向延伸凸部。将附图4中的晶片0W和SW(或 晶片0W和BW、或晶片0W，SW和BW)作为单个部件，其容易想到用于制作附图1中的模块的 相应的光学晶片（组合光学晶片）以及相应的半成品部件的结构。
[0153] 为了提供关于上述"组合隔离晶片"的附加信息和细节，前述美国序列号为 61/509. 357,申请日为2011年7月19日，名称为"无源光学器件的制作方法以及包括其的 装置"的临时申请通过引用的方式并入本申请。
[0154] 为了形成晶片堆叠2,晶片被对准并通过例如胶粘等方式结合在一起，例如采用热 固化环氧树脂。上述步骤，对于保证每个有源光学器件（例如在基底晶片PW上的探测组件 D和发光组件E)能够足够准确地配备于相应的无源光学器件（例如光学晶片0W的无源光 学器件L)十分关键。
[0155] 附图4示出了用于制造大量附图1所示的模块1的采用上述方法制作的晶片堆叠 2的截面图。虚线划出的细长矩形表示了分割的位置，该分割例如采用切割机或者激光切 割。
[0156] 事实上，多数对准步骤在晶片级实施，这能够以相当简单并快捷的方式获得良好 的对准（特别是组件D，E关于无源光学器件L的对准）。整个制造工艺非常快速和准确。 由于采用了晶片级制造，制造大量模块1所需的加工步骤的数量非常少。
[0157] 附图5和6分别以与附图1和2相同的方式示出了光电子模块1。在这种情况下， 并非为探测组件D和发光组件E提供独立的无源光学器件。从模块1外部入射到探测组件 D的光以及发光组件E发出的离开模块1的光通过相同的例如透镜元件的光学结构5。相 应的，模块1的其他器件的构造有所区别于附图2中的构造。特别的，与附图2的实施例相 反，在模块1中不具有使发光组件E和探测组件D分离的元件，该结构与附图1的实施例不 同，附图1的实施例中隔离组件S的一部分用来形成两个分离的隔室，其中一个包含探测组 件D，另一个包含发光组件E。
[0158] 附图7示意性地示出其它光电模块1的制造方法以及晶片堆叠2,虚线划出的细长 矩形表示了分割的位置。提供了透明光学晶片0W，仅示意性地示出了无源光学器件L。它 们位于模块1内侧。例如无源光学器件L(如透镜或透镜元件）能够通过例如复制（例如， 使用模塑工艺）形成在玻璃或者透明聚合物板上。这样的光学晶片0W可以被看作为不具 有阻挡部分的透明部分。
[0159] 提供不透明隔离晶片SW(例如利用复制而制作，例如使用模塑工艺）和透明基底 晶片PW(例如玻璃板或者基于聚合物的板）。在形成晶片0W，SW，PW的堆叠2前，通常通过 粘合（如通过胶粘、钎焊或引线键合），使有源光学器件E和D (例如LEDs和光电二极管） 被（机械地）接附。接附有源光学器件D，E必然在将晶片堆叠2分割为独立的光电模块1 之前进行，即在晶片级上进行，因为通过这样的方式，可简化操作并且可以相对简单的获得 高（横向）对准精度。
[0160] 光电模块1的电接触通过例如接触焊垫27形成，或者可通过引线框架或通过焊料 球形成，或被不同的方式提供。
[0161] 光学晶片0W也可以是部分地不透明的，例如附图1至4所示。
[0162] 例如，可以基于如前述描述的半成品部件的方式，提供部分不透明的基底晶片PW。 可替代地，可以与前述前体晶片相同的方式形成部分不透明基底晶片PW。但是，如附图7所 示，基底晶片P通常为（完全）不透明的。
[0163] 特别地，如果基底晶片PW和光学晶片0W中至少一个是部分透明、部分不透明的， 通过组合两个晶片（0W和SW，或者PW和SW)的功能到一个晶片中，隔离晶片SW可以被基底 晶片PW和光学晶片0W中的一个取代。
[0164] 当基底晶片PW是不透明的或者部分透明、部分不透明的，光学晶片0W是部分透 明、部分不透明的，并且隔离晶片（如果存在的话）为不透明的时候，能够获得这样的光电 模块1 :从中发出的光仅在需要的、严格定义的路径中传播，特别是仅通过希望的透明部件 (例如通过无源光学器件L)，并且其中，入射到探测组件D(更准确的，入射到探测组件D 的光学活性表面）的光仅为沿着严格定义的路径传播的光，特别是仅穿过希望的透明部件 (例如穿过无源光学器件L)的光。
[0165] 当然，除了如附图7所示的那样在一个模块1中为所有有源光学器件（D，E)仅提 供一个无源光学器件，还可以为多个分离的有源光学器件提供多个分离的无源光学器件L。
[0166] 附图8示意性地示出了另一个光电模块1的横截面。与进一步在图9至12和17 中所示的光电模块1相同，该光电模块1能够以上文中描述过的方式制作。模块1包括光 学组件0,隔离组件S和基底组件P，其中，光学组件0包括透明部分t和阻挡（不透明）部 分b，基底组件S上安装有两个发光组件El，E2和探测组件D，且基底组件S上施加有焊料 球7。提供有关联于所有的有源光学器件E1，E2，D的单个无源光学器件L。隔离组件14可 以具有倾斜的、可涂敷有例如反射性涂层18的侧壁。
[0167] 图9示意性示出了另一个光电模块1的截面图。该模块1在多个方面与图8所示 的光电模块1相似。但是，其未设置阻挡部分（但这种设置方式也是可以的），并类似于附 图1-4中所示的实施例，利用隔离组件S的一部分使探测组件D和发光组件E相互分离，并 设置分离的透镜等无源光学器件La，Lb。
[0168] 而在图7至图9中，描述了有源光学器件通过焊料球电连接于基底组件S。但是， 如上文所述，也可以使用其他提供机械和/或电学连接的方式。
[0169] 图10示出与图8相似的光电模块1，但是，于此，为发光组件E1，E2和探测组件Dl， D2提供分离的无源光学器件La，Lb。还可以设置不同数量的无源光学器件，并将这些无源 光学组件分配给有源光学组件，例如，可以如图8中的方式，为所有的有源光学器件提供一 个无源光学器件，或者为每一个有源光学器件提供一个无源光学器件。
[0170] 进一步地，在图10中描述了电接触有源光学器件裸芯片的其他方式，也就是利用 引线键合（键合引线16)和导电胶17的方式。如图10所示，通过键合引线16可电接触有 源光学器件（发光组件El，E2和探测组件Dl，D2)的前侧，同时通过导电胶可17电接触有 源光学器件的背侧。两个接触都可以被控制为接触构成基底组件P的PCB板或者内插板的 焊盘。当然，也可以采用其他电接触该有源光学器件的方式。
[0171] 在模块1中采用未封装（裸芯片）的有源光学器件能够实现特别小尺寸的模块1。
[0172] 虽然在多数示意性的描述中，有源光学器件被图示为并排设置，在模块1中存在 三个或者更多个有源光学器件的情况下，更优选以不同的方式设置它们，例如，如图11和 12中描述的。
[0173] 为了示出无源光学器件和有源光学器件在模块1中的各种排布方式，图11和12 不意性地不出了光电模块1的俯视图。有源光学器件（D，Dl，D2, El, E2)的内部的矩形表 示各个有源光学器件的光学活性表面。根据一个或多个阻挡部分b和阻挡组件是否存在， 在俯视图中可视的外壳部分通过一个或者多个阻挡部件b来提供（例如附图11所示）、通 过阻挡组件来提供（未示出）、或者通过隔离组件S来提供（如图12所示）。
[0174] 发光组件（E1，E2)可以为例如发光二极管（LED)。其可以为例如目前相机或智能 电话中使用的高强度短脉冲光发射器。
[0175] 探测组件D，Dl，D2为例如附图12所示的光电二极管，或者如图11所示的像素阵 列（图像传感器），或者为其他器件。
[0176] 图13至16涉及包括导光元件的光电模块。
[0177] 图13示出了电子装置10的细节的示意截面图，该电子装置10包括具有光学组件 〇的光电模块1，该光学组件〇中包括了导光元件11。电子装置10包括外壳51，该外壳51 中设置有开口 52,例如该开口的形式可以为例如具有圆形截面的贯通孔。光学系统1包括 所述导光元件11，基板12和至少一个无源光学器件L，特别地该无源光学器件L为至少一 个透镜元件，其中在附图13的实施例中，仅存在一个无源光学器件，但按照上文给出的教 导，，显然也可以根据光电模块1的设计目的设置两个、三个或者更多的无源光学器件。导 光元件11和基底12可以为不同的部件也可以一体形成。导光元件11或者至少部分导光 元件11设置于开口 52中。其形状被设计为与开口 52的形状互补。
[0178] 光电模块1进一步包括两个或者通常至少两个有源光学器件D、E (即探测组件D 和发光组件E，诸如LED和光电二极管或者其他本专利申请中描述的有源光学器件）以及保 持有源光学器件D，E的外壳部分25。外壳部分25可以为一体部件，也可以包括两个或者 更多部件，特别地可以为图13所示的包括隔离组件S和基底组件P，其中这些部件可以按照 如本专利申请中描述的其它实施例中描述的方式进行构建和制造。外壳部分25确保了有 源光学器件D，E(在横向和纵向方向上）相对于光学组件0(特别是无源光学器件L)的准 确和恒定的相对定位。图13中纵向方向以z表不，为垂直于基底12的方向，横向方向X，y 为位于基底12限定的平面内部的方向。
[0179] 通过机械引导兀件55,壳体部分25在横向上相对于光学组件0定位，该机械引导 元件为至少一个，通常为两个或甚至三个或者四个。每一个机械引导元件55与对应的其它 部件上的机械引导元件配合，例如壳体部件25上的引导销与基底12中的孔的相互作用，反 之亦然。纵向对准主要通过壳体部件25 (特别是隔离组件S)的纵向延伸，来实现，其使得 安装在其上（特别是基底组件P上）的有源光学器件D位于严格定义且准确的纵向位置。 有源光学器件D，E在壳体部分25中的横向位置当然也必须是严格定义和准确的。但是， 可以通过不同的方法将光学组件0接附到壳体部分25,例如本申请中的其它实施例中描述 的，例如通过键合，胶粘，其中，有源光学器件D，E在壳体部分25中和基底组件P上的横向 对准分别可以利用对准标记，在例如晶片级或在通过取放而实现。
[0180] 基底12包括两个诸如对准销的机械引导元件5,其与外壳51上的诸如孔的机械引 导元件配合，其中由于光导元件11也能够起到机械引导元件的作用和/或由于引导元件5 可被设计为当与外壳51的机械引导元件51配合时能够防止光学组件0相对于外壳51旋 转（例如将引导元件5形成为矩形、三角形或者星形的横截面），也可以仅设置一个机械引 导元件。还可以在基板12中制造孔，作为与外壳51的销相配合的机械引导元件。
[0181] 此外，机械引导元件5和55或者它们其中的一些还能够用于通过螺纹、缠绕或卡 扣将光学组件0分别固定到外壳51和壳体部分25上。但是，也可以通过至少部分不同的 方式固定，例如通过粘合，诸如施加环氧树脂胶体并使其硬化，例如通过辐射固化或热固化 的固化（也可以参见前述内容）。
[0182] 通常，导光元件11具有轴，例如中心轴。该轴通常为纵向对准的。
[0183] 进入或射出该有源光学器件D，E的光的光路通常经过至少一个无源光学器件L， 经过基底12以及经过导光元件11。
[0184] 基底12可以由基本上透明的材料形成，诸如透明聚合物或玻璃。在这种情况下， 在至少其侧壁（其具有横向对准的法线）上提供涂层是有益的，特别是不透明的涂层。但 是，也可以提供具有至少一个透明部分和至少一个不透明部分的基底12 (图13中未示出）， 例如，不透明部分基本上由如图1-6,8和10的实施例中所述的不透明材料形成。
[0185] 无源光学器件L可以为衍射或折射透镜或者为折射和衍射透镜，也可以包括两个 或者更多的透镜元件。其还可以利用全内反射（TIR)。
[0186] 电子装置10可以为摄影装置或手持通讯装置等，诸如移动电话，特别是智能电 话。特别对于手持通讯装置，由于空间有限，因此安装于其中的光电模块1必须尽可能的 小。
[0187] 基底12的横向典型尺寸在10mm以下，尤其在7mm以下，并且其纵向典型尺寸在 0· 6mm以下，尤其是0· 4mm以下。导光元件11的横向典型尺寸在5mm以下，尤其在3. 5mm以 下，并且其纵向典型尺寸在3_以下，尤其在2_以下。作为无源光学器件L的透镜的横向 典型尺寸在1〇_以下，尤其在6mm以下，并且其纵向典型尺寸在3. 5mm以下，尤其在1mm以 下。
[0188] 图14示出了附图13中所示的光学组件的俯视图。
[0189] 图15示出了附图13所示的光学组件0的光学晶片30的俯视图。直线示出的位 置为进行分割的位置。利用晶片级制作方法可以实现这种光学组件〇的大规模生产。利用 这种方法可以实现高对准精度、高产出和高生产率的制造。
[0190] 图16示出了与图13和14所示的光学组件相似的光学组件的透视图。利用例如 激光切割或超声切割，图16所示的基底12的圆角可以被容易地制作。
[0191] 参考图13至16论述的光电模块和电子装置的进一步的细节及其制造过程，被序 列号为61/543,490的美国临时申请公开（申请日为2011年10月5日，发明名称为"微光 学系统及其制造方法"），该申请通过引用的方式并入本申请。
[0192] 上文中已经讨论和解释的是，应用至少两个发光组件，可以调整从光电模块发射 的光的色彩和色调，下文中将参照图17进行说明，还可以实现从光电模块发射不同的光强 分布。
[0193] 图17是另一个光电模块1的截面示意图。这个光电模块很大程度上类似于附图 9的光电模块，因此对于其细节可以参见附图9。但是，在图17中，两个发光组件El，E2发 出的光分别经过不同的无源光学器件La，Lc。无源光学器件La，Lc具有不同的构造，从而 使得从发光组件E1中发射的光的光强的角分布不同于从发光组件E2中发射的光的光强的 角分布，参见标识在图17中的，在透明部分t上方的虚线。利用例如控制器或处理器单元 (诸如上文提到的其中一个），可以控制发光组件El，E2从而发射出不同强度的光；值得注 意的是，为了实现上述功能，控制器或处理器单元不是必需地可操作地连接于探测组件D。 当应用于图像捕捉时，可以根据使用的成像透镜的焦距和/或根据在将要捕捉的场景中存 在的光分布，选择从发光组件E1，E2中发射的光的强度比例，其中后者（将要捕捉的场景中 存在的光线分布）由探测组件D确定。
[0194] 裸芯片发光组件或在极小尺寸封装（诸如芯片尺寸封装）中的发光组件能够实 现非常紧凑的光电模块。但是，如果发光组件E1，E2自身已经具有不同的光强度分布，例 如由于它们其中的一个或多个被封装成包括诸如透镜、孔径或反光器等无源光学器件，那 么可选择性地提供不同的透镜La，Lc。并且另一种形成可变光强分布的方法是使发光组件 El，E2(尤其是其它们各自的光学活性表面）与各自关联的无源光学器件之间的（通常为 纵向）距离不同。在这种情况下，对于发光组件El，E2不必使用分离的或者不同的无源光 学器件，而可以采用同一个或者两个相同结构的无源光学器件。所述的选择性的改变从光 电模块发射的光的角度和空间分布的方法当然可以混合使用，例如可以配对使用或者全部 使用。当然，获得可选择的光强度分布（还有获得可选择的光颜色）的原则不限于参考各 个附图中的实施例中描述的，而是也可以实现于其他形式的光电模块结构中，诸如根据其 它所描述的实施例可推断出的结构。
[0195] 对于本文公开的任何实施方式，发光组件通常发射可见光。但是，一个或者多个发 射红外光的发光组件也是有用的，特别是在光线不足的情况下。并且，而光线突发（闪光） 发光，即发射（短暂且高强度的）光脉冲，在许多情况下是有价值的，特别是静止摄影或者 录像（制造一系列光脉冲），在一些情况下，发射连续的光线也是有价值的，例如在（电影， 录像）的拍摄中。进一步，发光组件可以被设计为实现不同的目的，和/或被相应地控制， 例如通过上述控制器或处理器单元。
[0196] 本申请中描述的光电模块可以非常小，同时能够被大量和高质量地生产，尤其是 考虑到横向和纵向对准精度。
[0197] 如前面提到的，本发明提供具有光线感应能力，尤其是彩色感应能力的闪光灯模 块，特别是那种类型的小体积模块。当其应用于拍摄照片或拍摄录像等图像记录时，使用具 有至少两个发光组件的模块能够对于将被记录的场景获得适应的或改进的、特别是更加自 然的照明，其中在这种情况下，对于至少部分发光组件，由至少两个发光组件发射的光的颜 色或者光谱组成部分或者基本上不同，并且颜色或光谱组成特别地根据由所述至少一个探 测组件产生的一个或多个信号而选择，例如通过控制从至少两个发光组件发出的光来提供 被选择的（希望）的强度比例（根据所述一个或多个信号）。
【权利要求】
1. 一种光电模块，包括： -基底组件； -安装于所述基底上的至少一个发光组件； -安装于所述基底上的至少一个探测组件； -至少一个光学组件，包括至少一个无源光学器件； -至少一个间隔组件，布置于所述基底组件和所述光学组件之间。
2. 根据前述权利要求之一所述的模块，其中所述光学组件包括至少一个不透明部分和 至少一个透明部分，该透明部分包括所述至少一个无源光学器件，特别地，其中所述不透明 部分环绕所述至少一个透明部分中的至少一个，尤其是环绕所述至少一个透明部分中的每 一个。
3. 根据前述权利要求之一所述的模块，其中所述间隔组件基本上由不透明材料形成。
4. 根据前述权利要求之一所述的模块，其中所述基底组件基本上为印刷电路板。
5. 根据前述权利要求之一所述的模块，其中所述基底组件大致为块状或板状，并且至 少在忽略所述至少一个无源光学器件时，所述光学组件大致为块状或板状，并且其中所述 基底组件和所述光学组件基本上相互平行的布置。
6. 根据前述权利要求之一所述的模块，其中 -所述基底；和 -所述间隔组件； 的外侧横向尺寸基本相同，特别地，其中 -所述基底； -所述光学组件；和 -所述间隔组件； 的外侧横向尺寸基本相同。
7. 根据前述权利要求之一所述的模块，所述至少一个无源光学器件包括至少一个光学 结构，其中所述至少一个光学结构中的至少一个由硬化的可硬化材料构成并通过复制工艺 获得。
8. 根据前述权利要求之一所述的模块，其中所述至少一个无源光学器件包括至少一个 透镜元件，特别是至少一个衍射透镜元件。
9. 根据前述权利要求之一所述的模块，其中所述至少一个无源光学器件包括第一透 镜，所述第一透镜以及所述至少一个发光组件和所述至少一个探测组件被布置为使得从所 述至少一个发光组件发射的光基本全部或至少大部分穿过所述第一透镜，并且使得从光电 模块外部入射到所述至少一个探测组件的光基本上全部或至少大部分穿过所述第一透镜。
10. 根据权利要求1-8中任一项所述的模块，其中所述至少一个无源光学器件包括第 一透镜和第二透镜，所述第一透镜以及所述至少一个发光组件被布置为使得从所述至少一 个发光组件发射的光基本上全部或至少大部分穿过所述第一透镜，并且所述第二透镜以及 所述至少一个探测组件被布置为使得从光电模块外部入射到所述至少一个探测组件的光 基本全部或至少大部分穿过所述第二透镜。
11. 根据前述权利要求之一所述的模块，其中所述间隔组件包括设置于所述至少一个 探测组件和所述至少一个发光组件之间的部分，特别地，其中所述部分将所述光电模块分 为第一和第二隔室，所述第一隔室包括所述至少一个发光组件，所述第二隔室包括所述至 少一个探测组件。
12. 根据前述权利要求之一所述的模块，其中所述至少一个发光组件是至少一个闪光 灯光源，特别是至少一个闪光LED。
13. 根据前述权利要求之一所述的模块，包括至少两个发光组件，特别地，其中，所述发 光组件中的至少两个具有光谱不同的光发射特性，更加特别地，其中所述至少两个发光组 件中的第一个被构造和配置为，与至少两个发光组件中的第二个相比，发出的光具有更高 比例的蓝色光谱范围的光和/或具有更低比例的黄色光谱范围的光。
14. 根据前述权利要求13所述的模块，所述至少一个无源光学器件包括分配给所述至 少两个发光组件中的第一个的一个透镜和分配给所述至少两个发光组件中的第二个的另 一个透镜，所述一个透镜和所述第一个发光组件被布置为使得从所述第一发光组件发射的 光基本全部或至少大部分穿过所述一个透镜，并且所述另一个透镜和所述第二个发光组件 被布置为使得从所述第二发光组件发射的光基本全部或至少大部分通过所述另一个透镜， 特别地，其中从所述第一发光组件发出的、通过所述一个透镜离开所述光电模块的光的光 强分布与从所述第二发光组件发出的、通过所述另一个透镜离开所述光电模块的光的光强 分布不相同。
15. 根据前述权利要求之一所述的模块，其中所述至少一个探测组件是颜色敏感的，特 别地，其中所述至少一个探测组件被构造和配置为用于输出表征入射于其上的光的颜色组 成的信号。
16. 根据前述权利要求之一所述的模块，其中 -所述至少一个探测组件；以及 -所述至少一个发光组件； 中的至少一个以芯片尺寸封装的形式提供，或以裸芯片的形式提供，特别地，其中所有 的所述探测组件和发光组件都以裸芯片的形式提供或以芯片尺寸封装的形式提供。
17. -种包含大量的根据前述权利要求之一所述的模块的装置，该装置包括基底晶片、 光学晶片、间隔晶片，其中所述基底晶片中包括大量基底，所述光学晶片中包括大量光学组 件，并且所述间隔晶片中包括大量间隔组件，特别地，其中所述装置为晶片堆叠。
18. -种电子装置，其包括至少一个根据权利要求1-16之一所述的光电模块以及可操 作地连接于所述至少一个发光组件和所述至少一个探测组件的处理单元，特别地，其中所 述电子装置包括电子电路，所述至少一个光电模块可操作地与该电子电路连接，更特别地， 其中所述电子电路利用印刷电路板实现，所述光电模块安装在所述印刷电路板上。
19. 根据权利要求18所述的电子装置，其中所述处理单元被构造和配置为用于接收从 所述探测组件发出的信号并且用于根据所述信号控制所述发光组件。
20. 根据权利要求18或19所述的电子装置，其中所述装置为以下中的至少一个： _手持装直； -通讯装置，尤其是手持通信装置； -照相装置，尤其是照相机或摄影机。
21. 至少一个光电模块的制造方法，所述方法包括以下步骤： a)提供其上设置有大量探测组件和大量发光组件的基底晶片； b) 提供间隔晶片； c) 提供光学晶片，所述光学晶片包括大量的无源光学器件，特别地，其中所述无源光学 器件为透镜兀件； d) 制作晶片堆叠，其中所述间隔晶片设置于所述基底晶片和所述光学晶片之间，特别 地，使得所述探测组件和所述发光组件被设置于所述基底晶片和所述光学晶片之间。
22. 根据权利要求21所述的方法，还包括以下步骤： cl)通过复制制作所述无源光学器件。
23. 根据权利要求21或22所述的方法，还包括以下步骤： h)通过复制工艺，获得所述间隔晶片。
24. 根据权利要求21-23中任一项所述的方法，还包括以下步骤： f) 将所述晶片堆叠分成大量分离的模块，其中每个模块包括： -所述基底晶片的一部分； -至少一个所述探测组件； -至少一个所述发光组件； -所述间隔晶片的一部分。
25. 根据权利要求21-24中任一项所述的方法，还包括以下步骤： g) 提供阻挡晶片，其设置在所述光学晶片的与设置有所述间隔晶片的一侧相反的一侧 上，并靠近所述光学晶片； 其中，步骤d)被以下步骤替代： d'）制备晶片堆叠，其中所述间隔晶片设置于所述基底晶片与所述光学晶片之间，特别 地，使得所述探测组件设置于所述基底晶片和所述光学晶片之间，并且其中所述光学晶片 设置在所述阻挡晶片和所述间隔晶片之间。
26. -种场景成像的方法，其包括以下步骤： -使用根据权利要求1-16之一所述的光电模块； -从所述至少一个探测组件获得相关于来自所述场景的光的信号； -控制所述至少一个发光组件，使得所述至少一个发光组件在曝光过程中发光，所发出 的光取决于所述信号，特别地，所发出的光的光谱成分取决于所述信号，和/或所发出的光 的光强度分布取决于所述信号。
27. 根据权利要求26所述的方法，其中所述至少一个探测组件是色彩敏感的，尤其被 构造或配置为用来输出取决于所述场景的色彩成分的信号。
【文档编号】H01L25/16GK104106135SQ201280063999
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2012年12月18日 优先权日:2011年12月22日
【发明者】H·拉德曼, M·罗西, R·克罗姆霍夫 申请人:新加坡恒立私人有限公司