具有减少漏光或杂散光的屏蔽的光电模块以及用于此类模块的制造方法
【专利说明】具有减少漏光或杂散光的屏蔽的光电模块以及用于此类模块的制造方法
[0001 ] 公开领域
[0002]本公开涉及具有减少漏光或杂散光的屏蔽的光电模块以及用于此类模块的制造方法。
[0003]背景
[0004]智能电话和其他装置有时包括如光模块、传感器或摄像机的小型化光电模块。光模块可包括光发射元件，如发光二极管(LED)、红外线(IR)LED、有机LED(OLED)、通过透镜将光发射至装置外部的红外线(IR)激光器或垂直腔面发射激光器(VCSEL)。其他模块可包括光检测元件。例如，CMOS和CCD图像传感器可用于主摄像机或向前摄像机。同样地，接近传感器和环境光传感器可包括光传感元件，如光电二极管。光发射模块和光检测模块以及摄像机可以各种组合使用。因此，例如，如闪光灯模块(flash module)的光模块可与具有成像传感器的摄像机组合使用。与光检测模块组合的光发射模块也可用于其他应用，如手势识别或IR照射。
[0005]如图1中所例示，当将光电模块10集成至如智能电话的装置中时，一项挑战是如何减少从光模块中的光源16的漏光14，或如何例如在传感器或摄像机的情况下防止入射杂散光碰撞。优选地，从光源16发射的光(或将要由模块中的传感器检测的光)应通过透镜12并直接穿过模块10的透明盖件18退出(或进入)。然而，在一些情况下，一些光14退出(或进入)透明盖件18的侧面，这可能是不合需要的。
[0006]概述
[0007]本公开描述包括光电装置(例如，光发射元件或光检测元件)和透明盖件的各种光电模块。非透明材料存在于所述透明盖件的侧壁上，在一些实施方式中，所述非透明材料可有助于减少从所述透明盖件的侧面的漏光。
[0008]另外，描述用于制造模块的各种技术。在一些实施方式中，模块可在晶片级工艺中制造，其中两个或更多个晶片被彼此附接以形成晶片堆叠。此类工艺允许同时制造许多个模块。在一些实施方式中，各种元件(例如，光学元件，如透镜、光学滤波器或焦距校正层;或间隔物)可使用一个或多个真空注入和/或复制工具来直接形成在透明晶片的一侧或两侧上。在一些情况下，光学滤波器(例如，电介质带通滤波器)和/或焦距校正层存在于透明晶片的表面上。
[0009]用于模块的透明盖件也可作为晶片级工艺的部分来加以制造。例如，结构化透明晶片(即，具有非平坦或非平面表面)的晶片可通过在透明晶片中形成如沟槽的开口来提供。沟槽随后可使用例如真空注入工具利用非透明材料来填充。当垂直堆叠随后被分离成单个模块时，得到的是:每一模块可包括具有由非透明材料覆盖的侧壁的透明盖件。
[0010]例如，在一方面，光电模块包括安装在衬底上的光电装置和由间隔物与衬底分离的透明盖件。间隔物由对光电装置发射或可由光电装置检测的光为非透明的材料构成。透明盖件的侧壁由对光电装置发射或可由光电装置检测的光为非透明的材料覆盖。
[0011 ] —些实施方式包括以下特征中的一个或多个。例如，模块还可包括在透明盖件的表面上的光学元件，如透镜、光学滤波器和/或焦距校正层。覆盖透明盖件的侧壁的非透明材料可例如为构成间隔物的相同材料。在一些情况下，覆盖透明盖件的侧壁的非透明材料为含有非透明填充剂(例如，碳黑、颜料或染料)的聚合物材料(例如，环氧树脂、丙烯酸酯、聚氨酯或硅树脂)。光学元件可位于模块的内部区域中(即，位于传感器侧上)，或光学元件可被设置在透明盖件的外部表面(即，对象侧)上。一些实施方式可包括多个光学元件(例如，在模块的内部区域中的光学元件和设置在透明盖件的外部表面上的光学元件)。模块也可包括延伸超出透明盖件的表面的挡块。在一些实施方式中，挡块可由覆盖透明盖件的侧壁的相同非透明材料构成。
[0012]另一方面描述制造光电模块的方法，所述光电模块中的每一个包括至少一个光电装置和至少一个光学元件，如透镜、光学滤波器或焦距校正层。所述方法可包括提供透明晶片，所述透明晶片具有在所述透明晶片的相反侧上的第一表面和第二表面，其中所述透明晶片的所述表面中的一个上存在多个非透明间隔物元件。开口(例如，沟槽)形成在所述透明晶片中。每一开口被设置在所述间隔物元件中的相应一个之上并且延伸穿过所述透明晶片。所述透射晶片中的所述开口实质上由对光电装置发射或可由光电装置检测的光为非透明的材料填充。所述方法允许模块被制造成使得透明盖件的侧壁由非透明材料覆盖。
[0013]在又一方面，一些模块(例如，摄像机模块)可包括两个或更多个透明衬底的垂直堆叠，所述透明衬底中的每一个包括在一侧或两侧上的光学元件(例如，透镜)。此类模块可包括图像传感器和由间隔物彼此分离的垂直堆叠透明衬底。透明衬底中的每一个具有在透明衬底表面中的至少一个上的光学元件。堆叠透明衬底被附接至图像传感器，所述图像传感器由对可由所述图像传感器检测的光为非透明的材料构成。透明衬底的侧壁也由对可由所述图像传感器检测的光为非透明的材料覆盖。
[0014]在另一方面，光电模块包括在衬底上的图像传感器。所述图像传感器界定多个光敏区域，所述光敏区域中的每一个对应于相应光学通道。所述模块也包括在每一光学通道中的由间隔物与衬底分离的透明盖件。间隔物由对可由所述图像传感器检测的光为非透明的材料构成。焦距校正层在所述光学通道中的至少一个的所述透明盖件的表面上。透明盖件的侧壁由对光电装置发射或可由光电装置检测的光为非透明的材料覆盖。在一些实施方式中，所述模块还可包括在每一光学通道的所述透明盖件的表面上的光学滤波器。
[0015]在一些情况下，模块可包括在透明盖件的对象侧上的光学元件组件。光学元件组件可包括例如一个或多个透镜(例如，注塑模制透镜的垂直堆叠)。
[0016]其他方面、特征和优点将从以下详细描述、附图和权利要求书中显而易见。
[0017]附图简述
[0018]图1不出光电模块的实例。
[0019]图2A和2B为根据本发明的光电模块的实例。
[0020]图3例示间隔物/光学元件结构的实例。
[0021]图4A-4E例示使用图3的结构来制作光电模块的晶片级制造工艺中的步骤。
[0022]图5A-5E例示使用图3的结构来制作光电模块的另一晶片级制造工艺中的步骤。
[0023]图6A-6E例示使用图3的结构来制作光电模块的另一晶片级制造工艺中的步骤。
[0024]图7A-7E例示使用图3的结构来制作光电模块的另一晶片级制造工艺中的步骤。
[0025]图8A-8E例示用于制作光电模块的另一晶片级制造工艺中的步骤。
[0026]图9A和9B例示用于制造接近传感器模块的步骤，所述接近传感器模块在相邻通道中包括光发射元件和光检测元件。
[0027]图10A-10C例示用于制作包括光学元件的垂直堆叠的模块的晶片级工艺中的步骤。
[0028]图10D例示图像传感器模块的实例，所述图像传感器模块包括光学元件的垂直堆置。
[0029]图11例示用于制作光电模块的晶片级工艺的另一实例。
[0030]图12A-12D例示图像传感器模块的实例。
[0031]图13例示包括电介质带通滤波器的模块的实例。
[0032]图14A、14B和14C例不用于制作光电t旲块的晶片级制造工艺的另一实例中的步骤。
[0033]详细描述
[0034]本公开描述用于制造光电模块的各种技术，所述光电模块包括在透明盖件的外部侧壁上的非透明材料(例如，聚合物，如具有碳黑的环氧树脂)。此种模块的实例例示在图2A中，图中示出模块20，所述模块包括安装在印刷电路板(PCB)或其他衬底24上的光电装置22。光电装置22的实例包括光发射元件(例如，LED、IR LED、0LED、IR激光器或VCSEL)或光检测元件(例如，光电二极管或其他光传感器)。
[0035]例如由玻璃、蓝宝石或聚合物材料构成的透明盖件26由间隔物28与衬底24分离。间隔物28包围光电装置22并且充当用于模块的侧壁。透明盖件26通常对光电装置22发射或可由光电装置22检测的光的波长为透明的。间隔物28优选地由非透明材料构成，所述非透明材料如具有碳黑的环氧树脂。附接至透明盖件26的一侧的是光学元件，如透镜或漫射器30。在图2A的所例示实例中，光学元件30由复制技术形成，并且连同光电装置22—起存在于模块20的内部区域32中。透明盖件26的外部侧壁34还由非透明材料36覆盖，所述非透明材料可由与用于间隔物28相同或不同的材料构成。衬底24的外部侧面包括一个或多个焊料球或其他导电触点38，所述导电触点可借助于延伸穿过衬底24的导电通孔电耦合至光电装置22。
[0036]在一些情况下，非透明材料39在透明盖件26的边缘附近延伸超出所述透明盖件的顶部。延伸至透明盖件26上方的非透明材料39可充当用于模块的挡块。取决于实施方式，覆盖透明盖件26的侧壁34的非透明材料36可与间隔物28的材料相同或不同。同样地，挡块可由与覆盖透明盖件26的侧壁34的非透明材料36相同的材料或不同的材料构成。
[0037]在一些实施方式中，光学元件被设置在透明盖件26的外部表面上。例如，图2B的模块40类似于图2B的模块20，例外的是，在图2B中，存在一对光学元件30A、30B。第二光学元件30B被设置在透明盖件26的外部表面上，而第一光学元件30A被设置在透明盖件26的内部表面上。一些实施方式可包括仅在透明盖件26的外部表面上的光学元件。模块40的其他特征可类似于以上相对于图2A讨论的特征。
[0038]以下段落描述用于制造前述光电模块和其他类似模块的各种制造技术，所述模块包括光发射元件或光检测元件和作为模块的部分集成的如透镜或漫射器的光学元件。一些模块可包括多个光电装置(例如，光发射元件和光检测元件)。以这种方式，可制造例如具有光发射器和光检测器