CN102809764A - 用于透明层隔离的系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于在透明模具封装中进行光学隔离的方法。所述方法包括形成衬底和将第一组件安装在所述衬底上。所述方法也包括将透明层沉积在所述第一组件和所述衬底上和在所述第一组件附近的所述透明层内制造沟槽，其中所述沟槽从所述衬底的顶部表面延伸到所述透明层的所述顶部表面。另外，所述方法包括将不透明的材料沉积在所述沟槽内。

Description

用于透明层隔离的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年5月13日提交的美国临时申请第61/485,967号的优先权的利益，所述申请的公开内容以引用方式并入本文。

本发明涉及的技术领域

本申请涉及用于将光学电路中的不同组件相互光学隔离的系统和方法。

现有技术

类似于接近传感电路的光学电路包括发射光并且接收光的电子装置。举例来说，在接近电路中，光发射器组件发射出随后由物体反射的光，所述反射的光通过光检测器接收。来自光发射器的光的传输与通过光检测器的光的接收之间的时间差异可表明物体的接近度。在一些实施方案中，光发射器和光检测器安装在同一电路板上，并且通过在板上形成的不透明屏障进行光学隔离，其中不透明隔离物防止在光未由邻近物体反射时光检测器接收到所发射的光。另外，光发射器和光检测器可被嵌入到用于保护组件的透明层中。然而，在制造工艺中将不透明屏障和透明层粘附在电路板上具有难度，这会引起不透明屏障和透明层相互脱层并且与电路板脱层。另外，在制造工艺中，不透明屏障会妨碍接合线的制造。

发明内容

提供了一种用于在透明模塑封装中进行光学隔离的方法。所述方法包括形成衬底和将第一组件安装在衬底上。所述方法也包括将透明层沉积在第一组件和衬底上和在邻近于第一组件的透明层中制造沟槽，其中所述沟槽从衬底的顶部表面延伸至透明层的顶部表面。另外，所述方法包括将不透明的材料沉积在沟槽内。

附图

应理解，附图仅描述了示例性实施方案，因而在范畴上不视为具有限定性，通过参阅附图，将进一步详细和明确地对所述示例性实施方案进行描述，在附图中：

图1是根据一个实施方案的接近传感器的方框图。

图2A至图2D是示出根据一个实施方案使用透明层隔离来制造装置的方框图。

图3A至图3B是根据一个实施方案在透明层内执行隔离来制造多个装置的示意图。

图4是根据一个实施方案在透明层内执行隔离来制造装置的示意图。

图5是示出使用接近传感器的系统的方框图。

图6是根据一个实施方案的用于隔离透明层中的电子组件的方法的流程图。

依据惯例，各种所描述的功能部件并未按照比例绘制，而是出于突出与所述示例性实施方案相关的具体功能部件来绘制。

附图中主要组件的参考编号列表

100        接近传感装置

104        光发射器

106      光传感器

120      衬底

122      周边隔离物

124      不透明的隔离屏障

126      第二透明层

128      第一透明层

129      伸出部分

200      装置

204      第一组件

206      第二组件

220      衬底

221      周边沟槽

222      周边屏障

223      隔离沟槽

224      隔离屏障

227      透明层

226      第二透明层

228      第一透明层

229      伸出部分

300a-b  装置

304a-b  第一组件

306a-b  第二组件

320a-b  衬底

322b    周边屏障

324a-b  隔离屏障

326a-b  第二透明层

328a-b  第一透明层

329a-b  伸出部分

401a-d  制造工艺

404     第一组件

406     第二组件

420     衬底

422     周边屏障

424     隔离屏障

427     透明层

426     第二透明层

428     第一透明层

430     不透明层

432     第一窗口

434     第二窗口

436     分离线

500     系统

502     接近传感装置

504     光发射器

506     光传感器

508     处理器

510     光发射器(LED)驱动器

512     模-数转换器(ADC)

514     应用程序装置

详细描述

在以下详细描述中，对形成本文的一部分并且通过示意图示出了具体说明性实施方案的附图进行参考。然而，应理解，可利用其它实施方案并且进行逻辑、机械和电子方面的改变。另外，附图与说明书中呈现的方法不应理解为限定各个操作可执行的顺序。因此，以下详细说明不应当视为具有限定性。

图1是示出所制造的具有透明层隔离的接近传感装置100的操作的图。在某些实施方案中，接近传感装置100包括相互隔离并且包埋于隔离的透明层内的电子装置。举例来说，接近传感装置100包括包埋于第一透明层128中的光发射器104和包埋于第二透明层126中的光传感器106，所述第二透明层126与所述第一透明层128隔离。第一透明层128与第二透明层126之间的隔离防止光在没有首先离开接近传感装置100的情况下从第一透明层128直接传递到第二透明层126。因而，所述隔离防止从光发射器104发射的光经由穿过装置100的某一个层而到达光传感器106。

在某些实施方案中，接近传感装置100使用不透明的隔离屏障124和不透明的衬底120将第一透明层128与第二透明层126隔离开来。衬底120进一步支撑光传感器106和光发射器104。隔离屏障124连接至衬底120并且在第一透明层128与第二透明层126之间产生不透明的屏障。隔离屏障124防止从光发射器104发射的光传送穿过透明层并且接触光传感器106。另外，在一些执行方案中，隔离屏障124包括伸出部分129，其从隔离屏障124朝向光发射器104延伸。在接近传感装置100附近不存在外部表面118的情况下，伸出部分129防止从光发射器104发射的光接触光传感器106。另外，装置100进一步包括周边隔离物122。周边隔离物122将光传感器106和光发射器104与周围光源隔离开来。周边隔离物122也确保从光发射器104发射的光以大体垂直的方向离开装置100的顶部表面并且所述光传感器106仅通过装置100的顶部表面来接收光。

图2A至图2D是示出使用透明层隔离来制造装置200的方框图。具体地说，图2A是示出衬底220上的第一组件204和第二组件206的布局的方框图。衬底220为装置200提供结构支撑。为了制造装置，所述制造工艺使用不透明的材料制成衬底来防止光在第一组件204与第二组件206之间穿过衬底220传递。衬底220是PCB衬底、陶瓷衬底和模塑引线框中的至少一种。举例来说，当第一组件204是光发射器并且第二组件206是光传感器时，所述光发射器传输的光不会穿过衬底220。或者，第一组件204和第二组件206是其它电路组件。为了产生所述装置，所述工艺在衬底220上安装第一组件204和第二组件206。举例来说，在一些实施方案中，第一组件204是发光二级管并且第二组件206是光电二极管。在接近传感中使用第一组件204和第二组件206时，所述工艺将第一组件204和第二组件206以相互间隔开的所需距离安放以使得从第一组件204发射的光由某一表面反射并且入射到第二组件206上。另外，在其它制造步骤之前将第一组件204和第二组件206直接放置在衬底220上允许在没有其它结构和装置妨碍第一组件204、第二组件206与衬底220之间形成电连接的情况下，所述工艺自由形成接合线和其它电连接。

图2B是示出装置200的制造中沉积透明层的一个实施方案的方框图。在一些实施方案中，第一组件204和第二组件206发射光或接收光。为了有助于来自和朝向第一组件204和第二组件206的光的传递，将透明层227沉积在第一组件204、第二组件206以及衬底220上。在某些实施方案中，透明层227由诸如环氧树脂基和硅基材料等流动性材料制成。所述工艺使用液体铸塑法、传递模塑法、喷射模塑法、烧结、低压模塑法、传递模塑法、镂空印刷、丝网印刷以及施配中的至少一种来制造透明层227。将透明层227沉积在衬底220的表面上以使得透明层227与衬底220紧密粘合并且防止透明层227与衬底220发生脱层。在一些执行方案中，将压力施加到透明层227以提高透明层227与衬底220之间的粘合强度。

图2C是示出在透明层227中形成隔离沟槽的一个实施方案的方框图。为了将第一组件204与第二组件206隔离开来，所述制造工艺形成了隔离沟槽223，其在第一组件204与第二组件206之间穿过透明层227延伸。另外，在一些实施方案中，所述工艺环绕第一组件204和第二组件206的周边形成周边沟槽221。所述制造工艺通过刀片锯削、碾轧、激光烧蚀、蚀刻、灰化以及类似方法中的至少一种形成隔离沟槽223和周边沟槽221。在一些执行方案中，在隔离沟槽223和周边沟槽221的形成期间，挖槽法将透明层227除去以暴露衬底220并且进一步将衬底220的一部分除去。隔离沟槽223的形成将透明层227分成第一透明层227和第二透明层226。

在另一个实施方案中，所述工艺形成隔离沟槽223，其在透明层227顶部处的形状比在衬底220得以暴露的位置处的形状宽，以使得伸出部分229从隔离沟槽223朝向第一组件204延伸。举例来说，当使用锯子切割隔离沟槽223时，所述工艺切割出完全穿过透明层227的沟槽。为了使在透明层227顶部处的沟槽较宽，所述工艺紧邻第一沟槽部分切割出伸出部分229。当所述工艺切割出伸出部分229时，所述工艺切割出部分穿过透明层227的伸出部分，留下伸出部分229下方的透明层227的一部分。

图2D是示出将隔离沟槽223和周边沟槽221填满以使第一透明层228与第二透明层226隔离开来的方框图。当所述制造工艺在第一组件204与第二组件206之间形成隔离沟槽223并且环绕第一组件204和第二组件206形成周边沟槽221时，将不透明的沉积物安放在隔离沟槽223与周边沟槽221内以分别形成隔离屏障224和周边屏障222。所述不透明的沉积物包括诸如液晶聚合物和传递模塑环氧树脂(transfer mold epoxy)之类的材料，所述传递模塑环氧树脂是填满二氧化硅基颗粒的透明环氧树脂。另外，所述工艺在高温下封闭不透明材料以将压缩应力赋予第一透明层228和第二透明层226以防止脱层。在一个执行方案中，安放不透明的沉积物以使得隔离屏障224的顶部表面与第一透明层228和第二透明层226的顶部表面对齐。当隔离屏障224的顶部表面与第一透明层228和第二透明层226的顶部表面对齐时，第一透明层228和第二透明层226的暴露部分充当允许光穿过或离开集成电路200的顶部表面的窗口。因而，当第一组件204是光发射器时，发射的光穿过第一透明层228的顶部表面离开。另外，当第二组件206是光传感器时，光在入射到光传感器上之前穿过第二透明层226的顶部表面。

结合图2C和2D中隔离沟槽223和隔离屏障224的形状，图3A至3B示出在第一透明层328a-b与第二透明层326a-b之间形成隔离屏障324a-b的不同方法。在形成隔离沟槽时，所述工艺以以下方式形成隔离沟槽：当所述沟槽填满不透明的材料来形成隔离屏障324a-b时，所述隔离屏障324a-b包括伸出部分329a-b，其从隔离屏障324a-b延伸出来以防止从第一组件304a-b发射的光在没有由外部表面反射的情况下到达第二组件306a-b。为了防止发射的光到达第二组件306a-b，所述工艺形成沟槽，其在第一透明层328a-b和第二透明层326a-b的顶部附近的宽度大于在衬底320a-b得以暴露的位置处的沟槽的宽度。另外，当所述工艺将沟槽填满不透明的材料以形成隔离屏障324a-b时，隔离屏障324a-b将防止第一透明层328a-b和第二透明层326a-b发生脱层。

在一个实施方案中，图3A是示出装置300a的方框图，在所述装置中，切割出带有倾斜边的隔离沟槽，之后将不透明的材料填满隔离沟槽以形成隔离屏障324a。类似于图2中的隔离屏障224，隔离屏障324a包括伸出部分329a，其朝向第一组件304a延伸。在将所述沟槽切割至衬底320a的一部分中的另一个实施方案中，隔离屏障324延伸至衬底320a中。隔离屏障324a延伸至衬底320a中使得隔离屏障324a与衬底320a形成更强的粘合以防止集成电路300a中的层发生脱层，并且消除第一组件304a与第二组件306a之间的隔离屏障324a下方的光路。

在另一个实施方案中，图3B是示出装置300b的方框图，在所述装置中，使用垂直切割和倾斜切割的组合切割出隔离沟槽。在这个执行方案中，所述工艺进行垂直切割将第一透明层328b与第二透明层326b分隔开。另外，所述工艺穿过第一透明层328b的厚度的一部分进行倾斜切割来形成伸出部分329b以使得因此形成的隔离沟槽在接近衬底320b处具有垂直面并且在接近第一透明层328b的顶部表面处具有至少一个倾斜面。当将因此形成的隔离沟槽填满不透明的材料形成隔离屏障324b时，所述伸出部分329b从隔离屏障324b朝向第一组件304b延伸。在另一个执行方案中，可将隔离沟槽切割出两个或更多不同的倾斜角度并且周边屏障322b也是倾斜的。

在其它的实施方案中，如图3B所示，隔离屏障324b的顶部表面和透明层326b及328b的顶部表面是未对齐的。举例来说，当将不透明的材料沉积在隔离沟槽内时，隔离屏障324b的顶部表面低于透明层326b和328b的顶部表面。或者，透明层326b和328b的顶部表面低于隔离屏障324b的顶部表面。

如上所述，上述的制造工艺有利于防止沉积的透明层发生脱层。所述工艺将透明层镀涂在支撑衬底的整个表面上。在一些实施方案中，所述工艺将施加压力促进透明层与衬底的粘合。此外，在一些实施方案中，将选择选用于填满隔离沟槽和周边沟槽的不透明材料以使得所述材料与诸如液晶聚合物或传递模塑环氧树脂之类的衬底材料和透明层材料具有较好的粘合匹配。另外，通过将透明层内的沟槽填满不透明的材料，所述工艺形成具有负角锥形壁的隔离屏障。隔离屏障的锥形壁将透明层锁定于合适的位置并且防止衬底与透明层发生脱层。

图4示出在隔离透明层中的装置的组件时制造多个装置的一个实施方案。在401a处，制造工艺将第一组件404和第二组件406的多个组合安装在衬底420上。然后所述工艺在透明层427内封闭第一组件104和第二组件406的组合，如上关于图2A至2B所述。在401b处，所述工艺在透明层427内形成沟槽以便将透明层427分成第一透明层428和第二透明层426的组合。另外，所述工艺将不透明材料沉积在沟槽内以形成隔离屏障424和周边屏障422。另外，在一些实施方案中，所述工艺将不透明层430沉积在隔离屏障424、周边屏障422、第二透明层426以及第一透明层428的顶部。在一个实施方案中，所述工艺使用相同的材料来形成不透明的材料，用于形成屏障422和424以及不透明层430。

在某些实施方案中，在401c处，所述工艺通过切割穿过不透明层430的部分以暴露第一透明层428和第二透明层426的部分，从而形成第一窗口432和第二窗口434。在一些执行方案中，不透明层430覆盖第一组件404和第二组件406的部分以便防止第一组件404发射的光在没有由外部表面反射的情况下被第二组件406接收。在一个替代实施方案中，所述工艺通过使用镂花模版或掩模覆盖第一透明层428和第二透明层426的部分以形成窗口432和434。然后所述工艺将不透明层沉积在集成电路上并且接着除去所述掩模。除去所述掩模留下穿过不透明层430中的窗口432和434而暴露的透明层426和428的部分。

在401d处示出制造有第一窗口432和第二窗口434的装置的顶视图。不透明层430是设有窗口432和434的顶层，其暴露了第一透明层428和第二透明层426。窗口432和434可以是独立的窗口、裂缝以及多个裂缝。另外，所述多个装置可通过锯割或其它分离技术分隔开。分离线436代表锯子或其它切割装置可切割穿过晶圆以便将多个联结的装置分成单个的集成电路的区域。因为形成周边屏障422和不透明层430的不透明材料环绕第一透明层428和第二透明层426并且与衬底420粘合，在板件分离成单个部件期间，所述不透明材料和不透明层430将防止透明层426和428与衬底420发生脱层。

图5示出系统500的一个实施方案的方框图，所述系统执行了使用透明层隔离形成的装置。具体地说，系统500执行了使用透明层隔离形成的接近传感装置502。系统500使用光发射器504和光传感器506来感知趋近接近传感装置502的物体的存在。在某些实施方案中，光发射器504是发光二级管并且光传感器506是光电二极管。为了控制来自光发射器504的光的传输，系统500包括处理器508，其将信号传输给光发射器(LED)驱动器510。处理器508指示光发射器驱动器510何时通过光发射器504来传输光。接近传感装置502传输来自光发射器504的光以检测将光反射回接近传感装置502以使得反射的光入射于光传感器506上的外部表面是否存在。当来自光发射器504的光入射于光传感器506时，光传感器506将模拟信号传输给模-数转换器(ADC)512。ADC 512将模拟信号转换成数字信号并且将数字化的信号传输给处理器508。处理器508对数字化的信号进行处理以判定是否接近传感装置502已感知物体。当处理器508确定接近传感装置502接收到由光发射器504传输的反射光时，处理器508将接近判定传输给应用程序装置514。应用程序装置514接收所述接近判定并且基于所述判定来执行预定的功能。在一些实施方案中，应用程序装置514包括移动装置、电视、计算机、照相机、工业设备以及医疗设备。举例来说，当应用程序装置514是触屏手机时，系统500指明手机的屏幕是否靠近表面。当系统500指明所述屏幕靠近如用户脸部的另一表面时，所述手机将禁用触屏以防止手机对与用户脸部接触作出响应。在替代实施方案中，系统500是移动车辆中的物体回避系统。当系统500指明物体处于一定距离内时，系统500设法避免与感知的物体发生碰撞。

图6是示出一种用于隔离透明层中的电子组件的方法600的流程图。方法600以形成衬底的方块602开始。在方块604处，将第一组件安装到衬底上。在方块606处，将透明层沉积到所述第一组件和所述衬底上。在方块608处，在第一组件附近的透明层中制造了沟槽，其中所述沟槽从衬底的顶部表面延伸到透明层的顶部表面。在方块610处，将不透明的材料沉积在沟槽内。

本申请中使用的相对位置的术语是基于与晶圆或衬底的常规平面或工作表面平行的平面来定义的，而不考虑晶圆或衬底的取向。如本申请中使用的术语“水平”、“横向”定义为与常规平面或晶圆或衬底的常规平面或工作表面平行的平面，而不考虑晶圆或衬底的取向。术语“垂直”指的是与水平垂直的方向。诸如“在......上”、侧(如在“侧壁”中的侧)、“较高”、“较低”、“在......之上”、“顶部”、以及“在......之下”是相对于处于晶圆或衬底顶部表面上的常规平面或工作表面来定义，而不考虑晶圆或衬底的取向。

尽管本文已经说明和描述了具体的实施方案，但是本领域技术人员应了解，计划来实现相同目的的任何配置可代替所展示的具体实施方案。因此，显然希望仅仅由权利要求书和其等价物来限制本发明。

Claims (24)

1.一种用于在电路中进行光学隔离的方法，所述方法包括：

将第一组件安装在衬底上；

将透明层沉积在所述第一组件和所述衬底上；

在所述第一组件附近的所述透明层中制造沟槽，其中所述沟槽从所述衬底的顶部表面延伸到所述透明层的顶部表面；以及

将不透明材料沉积在所述沟槽内。

2.根据权利要求1所述的方法，其中安装所述第一组件包括在所述第一组件与所述衬底之间形成电连接。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一组件是发光二级管。

4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括将第二组件安装在所述衬底上。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第二组件是光电二极管。

6.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述沟槽包括切割所述沟槽以使得所述沟槽在所述透明层的所述顶部表面附近的宽度大于在所述衬底的所述顶部表面的宽度。

7.根据权利要求6所述的方法，其中切割所述沟槽包括在所述沟槽附近形成伸出部分，其中所述伸出部分穿过所述透明层的一部分延伸并且从所述沟槽朝向所述第一组件延伸。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述沟槽延伸到所述衬底的一部分中。

9.根据权利要求1所述的方法，其中沉积在所述沟槽中的所述不透明材料的所述顶部表面与所述透明层的所述顶部表面齐平。

10.根据权利要求1所述的方法，其中将所述不透明材料在高温下沉积。

11.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：

将多个电路形成于所述衬底上；以及

将所述多个电路分离成单个电路。

12.一种用于在电路中进行光学隔离的方法，所述方法包括：

将透明层沉积在第一组件、第二组件以及衬底上，其中所述第一组件和所述第二组件位于所述衬底上；

将隔离沟槽形成于所述第一组件与所述第二组件之间的所述透明层中，其中所述沟槽穿过所述透明层延伸；

通过所述沟槽中不透明材料的沉积将所述第一组件与所述第二组件光学隔离；

将不透明层沉积于所述电路的所述顶部表面上；以及

将多个窗口形成于所述不透明层中，所述窗口允许光进入所述第一组件和所述第二组件之上的所述透明层内。

13.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括：

将多个电路形成于所述衬底上；以及

将所述多个电路分离成单个电路。

14.根据权利要求12所述的方法，其中形成多个窗口包括：

将掩模施加于所述透明层上的区域内；

沉积所述不透明材料；以及

将所述掩模除去。

15.根据权利要求12所述的方法，其中使用液体模塑法和模塑法中的至少一种来沉积所述透明层。

16.根据权利要求12所述的方法，其中所述不透明材料用于形成所述不透明层。

17.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一组件是光发射器。

18.根据权利要求12所述的方法，其中所述第二组件是光传感器。

19.一种具有透明层隔离组件的装置，所述装置包含：

衬底；

安装于所述衬底上的第一组件，所述第一组件被封闭于第一透明层中；

安装在所述衬底上的第二组件，所述第二组件被封闭于第二透明层中；以及

隔离屏障，其将所述第一组件与所述第二组件隔离，其中所述隔离屏障是填满不透明材料的沟槽，所述沟槽从所述衬底的顶部表面延伸到所述第一透明层和所述第二透明层的顶部表面，其中随着所述沟槽从所述衬底的所述顶部表面延伸，所述沟槽会变宽。

20.根据权利要求19所述的装置，其中所述隔离屏障进一步包含所述沟槽附近的伸出部分，其中所述伸出部分穿过所述透明层的一部分延伸并且从所述沟槽朝向所述第一组件延伸。

21.根据权利要求19所述的装置，其中所述衬底是不透明的。

22.根据权利要求19所述的装置，其进一步包含环绕所述第一组件和所述第二组件的周边屏障。

23.根据权利要求22所述的装置，其中所述周边屏障进一步包含所述隔离屏障附近的伸出部分，其中所述伸出部分穿过所述透明层的一部分延伸并且从所述沟槽朝向所述第一组件和所述第二组件延伸。

24.一种用于感知接近性的系统，所述系统包含：

接近传感电路，所述接近传感电路包含：

衬底；

安装在所述衬底上的发光二级管，所述发光二级管被封闭于第一透明层中，其中所述发光二极管发射穿过所述第一透明层的光；

安装在所述衬底上的光电二极管，所述光电二极管被封闭于第二透明层中，其中所述光电二极管接收穿过所述第二透明层的光；以及

隔离屏障，其将所述发光二级管与所述光电二极管分离，其中所述隔离屏障是填满不透明材料的沟槽，所述沟槽从所述衬底的顶部表面延伸到所述第一透明层和所述第二透明层的顶部表面，其中随着所述沟槽从所述衬底的顶部表面延伸，所述沟槽会变宽；

发光二级管驱动器，其经设置来提供电信号给所述发光二级管；

模-数转换器，其经设置来转换从所述光电二极管接收的模拟信号并且将所述模拟信号转换成数字信号；

处理器，其经设置以引导所述发光二级管驱动器来驱动所述发光二级管并且接收来自所述模-数转换器的数字信号，所述处理器进一步经设置来基于所述接收的数字信号做出接近判定；以及

应用程序装置，其接收来自所述处理器的所述接近判定并且基于所述接近判定来执行功能。

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