光学装置和用于生产光学装置的方法与流程

光学装置和用于生产光学装置的方法
1.本发明涉及一种用于生产光学装置、特别是用于生产具有至少一个这种光学装置的光学瞄准镜、特别是反射式瞄准镜的方法。本发明此外还涉及一种光学装置和一种光学瞄准镜、特别是反射式瞄准镜。
2.目前存在用于抑制光学装置中的二次光发射的各种方法。例如，可以使用小型化的金属掩模来覆盖led芯片的区域。还可以将吸收层施加到例如透明衬底的后侧。例如，还可以使用小的黑色塑料帽来覆盖芯片和键合线，并因此吸收部分不需要的反射。
3.文件us 2011/0 298 000a1披露了一种芯片封装工艺，其可以用于生产光学装置、特别是led芯片。
4.在此背景下，这里提出的方案，给出了一种根据主权利要求的、用于生产光学装置、光学装置和具有至少一个这种光学装置的光学瞄准镜、特别是反射式瞄准镜的方法。本发明的有利配置和发展从下面的从属权利要求中显而易见。
5.根据实施例，可以特别提供一种光学装置，在该光学装置的生产期间，装置的在进一步的生产方法中不再被触及和/或仅允许二次光发射出现的所有区域可以以辐射吸收方式被覆盖，以便消除或至少最小化不需要的二次光发射。具有吸收材料的覆盖可以特别是在晶片级的芯片工艺期间实施，以便以成本有效的方式在一个工艺步骤中处理多个或数个部件。换言之，例如，光学装置可以设置有晶片级可光致结构化的吸收层，以防止由于透明衬底或外延层中的反射和/或光引导而引起的不需要的二次光发射。
6.有利地，根据实施例，在光学装置中可以最小化或完全消除特别是不期望的或不需要的二次光发射。可以在一个步骤中处理多个装置，例如多达数千个装置。接触栅格可以存在于特别在标准芯片的情况下，其在使用常规金属掩模作为吸收覆盖物时也将保持可见且是不期望的，这可以根据实施例避免。例如抗蚀剂的吸收材料还可以充当用于随后对键合线和衬底边缘或芯片边缘的黑色灌封的阻挡部。
7.例如，对于反射式瞄准镜和类似应用，根据实施例，光学装置可以被提供为具有精确限定的发光表面的led点发射器和led显示器。用户可感知的预期发光表面外部的二次光发射可以被抑制或减少到最小。二次光发射可以由多种原因引起，例如在装置的金属边缘处或在led芯片上的反射、发光表面的不精确限定、通过透明层和衬底的光引导等。根据实施例的生产特别可适用于透明衬底上的点发射器和显示芯片，因为吸收材料可以精确地被施加以覆盖可能发生二次光发射的且在随后的构建过程中不再需要被触及的所有芯片级区域。此外，可以保护装置免受管芯分割过程的影响。另外，由于所有装置可以在晶片级制成和保护，因此装置生产成本低廉。
8.提出了一种用于生产光学装置的方法，该方法具有以下步骤：
9.提供衬底，在该衬底的第一主表面上布置有用于发射电磁辐射的多个发射器件，其中，该衬底至少对于由发射器件发射的辐射的一个发射波长是透明的；
10.在衬底的第一主表面的一侧上施加吸收材料，其中，吸收材料吸收至少一个发射波长；
11.处理吸收材料以裸露每个发射器件的至少一个发射表面，其中，从衬底的与第一
主表面相反的第二主表面实施要裸露表面的位置确定；以及
12.借助于分离制造工艺将衬底分割成多个光学装置，其中，每个光学装置具有至少一个发射器件。
13.根据本发明，该方法中的衬底被设计为发光二极管晶片和/或由蓝宝石或氮化镓形成。此外，根据本发明，吸收材料具有至少吸收发射波长的可光致结构化抗蚀剂。
14.电磁辐射可以被理解为例如意味着例如通过作为辐射源的光源或激光源发射的光发射。换言之，电磁辐射可以包括人可见光谱中的光和/或不可见光谱中的辐射。发射器件中的至少一个可以被设计为发光二极管(led)。该装置可以是led芯片。该装置可以充当例如led点发射器或led显示器。在分割步骤中，可以将衬底分割成数个光学装置，例如多于十个、多于100个或多于1000个装置。每个光学装置可以具有至少一个发射器件和衬底的一部分。至少一个进一步部件(例如电气、电子和/或光学部件)可以布置在衬底的第一主表面上。吸收层的位置确定可以借助于后侧调整来实施。
15.在处理步骤中，吸收材料还可以使用光掩模曝光、使用显影剂材料显影，并因此至少在至少一个发射表面的区域中被去除。例如，紫外光可以用于曝光。曝光可以实施例如10秒的曝光时间。可以基于位置确定来对准光掩模。这种实施例提供的优点是，吸收材料可以使用已完备工艺以简单和精确的方式被处理。
16.此外，在处理步骤中，可以处理吸收材料以便裸露每个发射器件的电连接表面，以及附加地或替代地裸露至少一个分割边界。在分割步骤中，可以沿着该至少一个分割边界将衬底分离成多个光学装置。这种实施例提供的优点是，可以以简单的方式从衬底的第一主表面的一侧上需要裸露的区域中去除吸收材料。
17.根据一个实施例，在提供步骤中，可以提供在其第二主表面上创建有用于位置确定的调整标记的衬底。替代地，该方法可以具有在衬底的第二主表面上创建用于位置确定的调整标记的步骤。创建步骤可以在处理步骤之前执行。这种实施例提供的优点是，可以作出精确、可靠且不复杂的位置确定，以便裸露吸收材料的被精确限定的表面。
18.在提供步骤中，还可以提供其第二主表面被抛光的衬底。替代地，该方法可以包括抛光衬底的第二主表面的步骤。抛光步骤可以在处理步骤之前执行。这种实施例提供的优点是，可以作出准确位置确定，其中，可以通过衬底容易且可靠地检测第一主表面上的元件。
19.另外，在分割衬底的步骤之后，该方法可以包括使用灌封材料灌封每个光学装置的衬底的侧边缘的步骤。在这种情况下，灌封材料可以至少吸收发射波长。这种实施例提供的优点是，可以以简单的方式进一步减少不期望的二次光发射，其中，还可以附加地实现或辅助装置的包覆。
20.特别地，可以在提供步骤中提供衬底，该衬底被设计为发光二极管晶片并因此包括基于电致发光的有源层，并且该衬底附加地或替代地由蓝宝石或氮化镓形成。附加地或替代地，可以在施加步骤中施加吸收材料，该吸收材料包括有色抗蚀剂，特别是从电路板的生产已知的焊料抗蚀剂、以及附加地或替代地可光致结构化抗蚀剂。这种实施例提供的优点是，可以提供廉价的光学装置，由此可以最小化不期望的二次光发射。
21.例如，在提供步骤中，可以提供具有使用半导体技术工艺制造的发射器件的衬底。替代地，该方法可以包括借助于半导体技术工艺在衬底上制造发射器件的步骤。在半导体
技术工艺中，n掺杂外延层可以被布置在衬底的第一主表面上，n接触金属可以被布置为第一电连接表面且有源发射层可以被布置在n掺杂外延层上，有源发射层可以被p掺杂外延层覆盖，并且p接触金属可以被布置在p掺杂外延层上作为第二电连接表面。这种实施例提供的优点是，可以使用周知已完备的且经测试的工艺以经济成本有效且精确的方式在衬底上制造至少发射器件。
22.还提出了一种光学装置，该光学装置具有以下特征：
23.用于发射电磁辐射的至少一个发射器件；
24.衬底，在衬底的第一主表面上布置有至少一个发射器件，其中，衬底被设计为发光二极管晶片和/或由蓝宝石或氮化镓形成，并且至少对于由该至少一个发射器件发射的辐射的发射波长是透明的；以及
25.施加在衬底的第一主表面的一侧上的吸收材料，其中，吸收材料具有至少吸收发射波长的可光致结构化抗蚀剂，其中，该至少一个发射器件的至少一个发射表面未覆有吸收材料。
26.光学装置可以是或者可以已经通过实施上述方法的实施例来制造的。特别地，具有这种光学装置的实施例的至少一个示例的光学瞄准镜(特别是反射式瞄准镜)可以是或者可以已经以这种方式生产的。
27.结合光学瞄准镜，上述光学装置的实施例的至少一个单件可以有利地应用为或用作辐射源、光源和/或图像源。
28.本发明的示例性实施例在附图中纯示意性地示出，并且在下面更详细地描述。在附图中：
29.图1示出了使用方法可生产的光学装置的示意性图示；
30.图2示出了使用方法可生产的光学装置的示例性实施例的示意性图示；
31.图3示出了生产工艺的变型的示意性流程图；以及
32.图4示出了用于生产光学装置的方法的示例性实施例的流程图。
33.在以下对本发明的有益的示例性实施例的描述中，相同或相似的附图标记用于在各个附图中展示的相似作用的要素，其中省略了对这些要素的重复描述。
34.图1示出了光学装置100的示意性图示。光学装置100被设计为例如发光二极管芯片或led芯片。装置100包括由透明材料(例如蓝宝石、氮化镓等)形成的衬底110，此外还包括n掺杂外延层120、n接触金属125、有源区130、p掺杂外延层140和p接触金属145。在有源区130中产生电磁辐射，这里例如是光。这里，如预期的有源区130的直接光150在为此目的提供的表面处从装置100射出。有源区130的不需要的直接光155在其他表面处从装置100射出。杂散光160同样从装置100射出。此外，作为示例，示出了外部杂散光170在p接触金属145处的反射。
35.图2示出了光学装置200的示例性实施例的示意性图示。在这种情况下，光学装置200被设计为发光二极管芯片或led芯片。在这种情况下，光学装置200可以充当led点发射器或led显示器。这里，光学装置200可以特别用于诸如反射式瞄准镜的光学瞄准镜，或者用于另一光学器件。
36.在图2的这里示出为示意性截面图的图示中，示出了光学装置200的例如仅发射器件220的衬底210和吸收材料230。发射器件220被设计成发射电磁辐射。电磁辐射例如是人
可见光谱中的可见光或人不可见光谱中的辐射(例如，红外)。发射器件220被设计为例如发光二极管(led)。根据另一示例性实施例，光学装置200可以包括多个发射器件220。
37.衬底210由至少对于由该至少一个发射器件220发射的电磁辐射的一个发射波长是透明的衬底材料形成。在这种情况下，衬底特别由蓝宝石或氮化镓形成。衬底具有第一主表面212和与第一主表面212相反的第二主表面214。至少一个发射器件220布置在衬底210的第一主表面212上。
38.在图2的图示中，仅作为示例示出了至少一个发射器件220的n掺杂外延层222、n接触金属223、第一电连接表面224、有源发射层225、p掺杂外延层226、发射表面227、p接触金属228和第二电连接表面229。特别地，该至少一个发射器件220借助于半导体技术工艺制造。n掺杂外延层222直接布置在衬底210的第一主表面212上。包括或充当第一电连接表面224的n接触金属223、以及有源发射层225布置在n掺杂外延层222上。有源发射层225被p掺杂外延层226覆盖。包括或充当第二电连接表面229的p接触金属228布置在p掺杂外延层226上。
39.吸收材料230施加在衬底210的第一主表面212的一侧上。更准确地说，吸收材料230施加在第一主表面212的一侧上，特别是施加到至少一个发射器件220上。吸收材料230位于n掺杂外延层222的表面上的最低点处。吸收材料230具有有色抗蚀剂、特别是焊料抗蚀剂和/或可光致结构化抗蚀剂。吸收材料230至少吸收由该至少一个发射器件220发射的电磁辐射的发射波长。该至少一个发射器件220的发射表面227未覆有吸收材料230。此外，第一电连接表面224和第二电连接表面229未覆有吸收材料230。换言之，除了发射表面227以及第一电连接表面224和第二电连接表面229之外，吸收材料230在衬底210的第一主表面212的一侧上覆盖整个装置220。
40.根据这里所展示的示例性实施例，处理吸收材料230以便裸露发射表面227以及第一电连接表面224和第二电连接表面229，特别是借助于使用光掩模的曝光、借助于显影，从而在要裸露表面的区域中进行去除。在这种情况下，从衬底210的第二主表面214实施关于要裸露表面的位置确定。为此目的，根据示例性实施例，在第二主表面214上创建用于位置确定的调整标记。根据另一示例性实施例，为此目的抛光第二主表面214。
41.即使在图2的图示中省略了灌封材料，也使用灌封材料在衬底210和该至少一个发射器件220的侧边缘上将光学装置200灌封或封装。灌封材料至少吸收发射波长。因此，被设计为led芯片的光学装置200被具有黑色抗蚀剂的吸收材料230和吸收灌封材料包覆，以便防止或最小化杂散光或二次光发射。
42.由该至少一个发射器件220发射的电磁辐射特别是人可见光谱中的电磁辐射或可见光。然而，它也可以是人不可见的辐射，诸如红外。这里，电磁辐射的一部分作为如预期射出的直接光250经由发射表面227从装置200射出。如预期射出的直接光250从有源发射层225穿过这里的p掺杂外延层226。发射表面227表示p掺杂外延层226的表面的未覆有p接触金属228的一部分。在有源发射层225中产生的电磁辐射的另一部分表示不期望的或不需要的直接光255，其在装置200内通过光引导或多次反射来传输。
43.换言之，在光学装置200中，在固化之前和/或之后吸收led或发射器件220的发射波长的可光致结构化抗蚀剂被选择性地用作用于发射波长或宽带的吸收材料230。由于其能够在晶片级上被结构化，因此可以不考虑led芯片或光学装置200的所有区域，诸如将在
稍后的工艺中被触及的至少一个发光表面或发射表面227、用于线键合的场或电连接表面224和229以及可选地分割边界或分割道。抗蚀剂可以是例如从印刷电路板生产已知的黑色焊料抗蚀剂。在可光致结构化抗蚀剂在结构化期间是宽带吸收剂的情况下，从衬底210的后侧或第二主表面214调整光掩模。为此目的，衬底210的第二主表面214或者在后侧上被抛光，或者包括与前侧或第一主表面212对准的调整标记，以便实现光掩模的正确对准。
44.图3示出了生产工艺的变型的示意性流程图。这里的生产工艺是图4的方法或类似方法的一部分。根据生产工艺的第一变型，在框301中提供外延且结构化led晶片作为具有抛光后侧或第二主表面的衬底，以及在框309中施加光致抗蚀剂作为吸收材料，并经由后侧调整进行结构化或处理。根据生产工艺的第二变型，在框303中提供外延且结构化的led晶片作为没有抛光后侧或第二主表面的衬底，在框305中抛光led晶片后侧或第二主表面，以及在框309中施加光致抗蚀剂作为吸收材料，并经由后侧调整进行结构化或处理。根据生产工艺的第三变型，在框303中提供外延且结构化的led晶片作为没有抛光后侧或第二主表面的衬底，在框307中在晶片后侧或第二主表面上施加或创建调整标记，以及在框309中施加光致抗蚀剂作为吸收材料，并经由后侧调整进行结构化或处理。
45.图4示出了用于生产光学装置的方法400的示例性实施例的流程图。图2的光学装置或类似光学装置是通过执行用于生产的方法400可生产的。用于生产的方法400包括提供步骤410、施加步骤420、处理步骤430和分割步骤440。
46.在提供步骤410中，提供衬底，在衬底的第一主表面上布置有用于发射电磁辐射的多个发射器件，并且该衬底至少对于由发射器件发射的辐射的一个发射波长是透明的。随后，在施加步骤420中，在衬底的第一主表面的一侧上施加至少吸收发射波长的吸收材料。再随后，在处理步骤430中，处理吸收材料以便裸露每个发射器件的至少一个发射表面。在这种情况下，从衬底的与第一主表面相反的第二主表面实施要裸露的表面的位置确定。随后，在分割步骤440中，借助于分离制造工艺将衬底分割成多个光学装置，每个光学装置具有至少一个发射器件。
47.特别地，在提供步骤410中，提供被设计为发光二极管晶片和/或由蓝宝石或氮化镓形成的衬底。特别地，在施加步骤420中，施加具有有色抗蚀剂、特别是焊料抗蚀剂和/或可光致结构化抗蚀剂的吸收材料。特别地，在处理步骤430中，吸收材料使用光掩模曝光、使用显影剂材料显影并且至少在该至少一个发射表面的区域中被去除。
48.根据一个示例性实施例，在提供步骤410中，提供具有借助于半导体技术工艺制造的发射器件的衬底。替代地，根据一个示例性实施例，用于生产的方法400包括借助于半导体技术工艺在衬底上制造发射器件的步骤406。在这种情况下，制造步骤406可以在提供步骤410之前实施。
49.根据一个示例性实施例，在提供步骤410中，提供在其第二主表面上创建有用于位置确定的调整标记的衬底。替代地，根据一个示例性实施例，用于生产的方法400包括在衬底的第二主表面上创建用于位置确定的调整标记的步骤402。这里，创建步骤402可以在提供步骤410之前、特别是在可选的制造步骤406之前实施。
50.根据另一示例性实施例，在提供步骤410中，提供其第二主表面被抛光的衬底。替代地，根据一个示例性实施例，用于生产的方法400包括抛光衬底的第二主表面的步骤404。这里，抛光步骤404可以在提供步骤410之前、特别是在可选的制造步骤406之前实施。
51.特别地，在处理步骤430中，处理吸收材料以便还裸露每个发射器件的电连接表面和/或至少一个分割边界。在分割步骤440中，沿着该至少一个分割边界将衬底分离成多个光学装置。
52.根据示例性实施例，用于生产的方法400包括在分割衬底的步骤之后使用灌封材料灌封每个光学装置的衬底的侧边缘的步骤450。在这种情况下，灌封材料至少吸收发射波长。灌封步骤450可以在分割步骤440之后实施。