CN102931147A - 光学组件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种光学组件及其制造方法，其包含一基板、一光学元件、一壳体及一透光窗片。所述光学元件设于所述基板上，所述壳体的一侧表面具有一开口部，以结合所述透光窗片，以便提供所述光学元件发射或接收的光线通过。本发明的光学组件的组装方式相对简化，并且可以提高光线传送的品质。

Description

光学组件及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种光学组件及其制造方法，特别是涉及一种具有透光窗片的光学组件及其制造方法。

背景技术

在半导体封装领域中，具有光发射或接收功能的光学元件一方面需要将其气密(hermatic)封装于一壳体以避免空气中的水气对光学元件的影响，另一方面又需要通过对所述壳体开设开口以使光线能射出或进入。其中，若所述壳体具有开口，则需要于此开口外加设透光的导光部件以密封住所述开口部。然而，导光部件与壳体外表面及基板表面的结合面积大，难以确保气密封装，且壳体、导光部件与基板三个组件之间必需精准定位结合，否则通过导光部件的光线可能发生入射角或出射角的偏移，因此使得此一具有光学元件的半导体封装构造的组装变得复杂。

再者，为了确保位于所述壳体内的光学元件所发出的光线不产生不必要的反射，并且进一步提高光线传送的品质，一般还需要于透光的导光部件的表面镀上抗反射膜。然而，由于此需要镀膜的表面一般是与所述壳体的上表面相互垂直，因此不利于以一体成型的方式来制作所述壳体及所述透光的导光部件。

故，有必要提供一种光学组件及其制造方法，以解决现有技术所存在的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种光学组件，其包含一基板、一光学元件、一壳体及一透光窗片。所述光学元件设于所述基板的表面上，所述壳体的一侧表面具有一开口部，以结合所述透光窗片，以便提供所述光学元件发射或接收的光线通过。本发明的光学组件的组装方式相对简化，并且有利于提高光线传送的品质。

为达成本发明的前述目的，本发明一实施例提供一种光学组件，其包含：一基板、一光学元件、一壳体及一透光窗片。所述光学元件设于所述基板上；所述壳体具有一上表面、一下表面与一侧表面，且所述侧表面形成一开口部；及所述透光窗片具有一顶面及一底面，所述透光窗片设于所述开口部内且所述底面与所述下表面共平面，所述透光窗片镀有一抗反射膜；其中所述壳体及所述透光窗片包覆所述光学元件于所述基板上，所述透光窗片提供所述光学元件发射或接收的光线通过。

为达成本发明的前述目的，本发明另一实施例提供一种光学组件，其包含：一基板、一光学组件及一壳体。所述光学组件设于所述基板上；及所述壳体具有一主体部及一自所述主体部突出的突出部，所述突出部的纵向截面呈梯形结构且所述突出部的一部份镀有一抗反射膜；其中所述壳体的材质为硅，且所述主体部及所述突出部包覆所述光学组件于所述基板上，所述突出部的镀有所述抗反射膜的部份提供所述光学组件发射或接收的光线通过。

为达成本发明的前述目的，本发明另一实施例提供一种光学组件的制造方法，其包含步骤：提供一透光基材，其表面形成有多个凹槽，所述凹槽的一侧边具有一凹部；提供一载板，其表面具有一黏贴层，所述黏贴层上置有多个透光窗片，所述透光窗片镀有一抗反射膜；形成一胶体于所述凹部上或所述透光窗片的边缘上；组合所述透光基材及所述载板，通过所述胶体以使每一所述透光窗片对应地黏合于每一所述透光基材的凹部；移除所述载板及所述黏贴层；裁切所述透光基材以形成多个具有所述透光窗片的壳体；及提供具有所述透光窗片的所述壳体以包覆一光学元件于一基板上以组成一光学组件。

附图说明

图1是本发明一实施例的光学组件的立体图。

图2是本发明图1实施例的侧剖视图。

图3A-3G是本发明图1实施例的光学组件制造方法示意图。

图4是本发明另一实施例的光学组件的侧剖视图。

图5A是本发明又一实施例的光学组件的侧剖视图。

图5B是本发明图5A实施例的光学组件的壳体的立体图(倒置状态)。图5C是本发明图5B中所述壳体的制造方法示意图。

图6是本发明再一实施例的光学组件的侧剖视图。

具体实施方式

为让本发明上述目的、特征及优点更明显易懂，下文特举本发明较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

请参照图1所示，图1是本发明一实施例的光学组件的立体图。一种光学组件100包含一基板10、一光学元件20、一壳体30及一透光窗片40。所述光学元件20设于所述基板10的表面上；所述壳体30具有一上表面31、一下表面32与一侧表面33，且所述侧表面33形成一开口部331。另外，所述透光窗片40具有一顶面41及一底面42，所述透光窗片40设于所述开口部331内且所述底面42与所述下表面32共平面。其中，所述壳体30及所述透光窗片40包覆所述光学元件20于所述基板10上，所述透光窗片40提供所述光学元件20发射或接收的光线通过。

请参照图2所示，图2是本发明图1实施例的侧剖视图。在本实施例中，所述基板10的材质可为无机或有机材质，例如硅间隔板(Si interposer)、陶瓷基板(ceramic substrate)、玻璃基板(glass substrate)或环氧玻璃丝基板。所述光学元件20例如选自一激光发光二极管(1aser diode)元件、红外线(IR)发光二极管，或其他能发射或接收光线的组件，例如为以微机电(MEMS)工艺制作的光学发射/接收组件。所述壳体30的材质可为塑胶、玻璃或金属材质，所述壳体30可以是中空的矩形、方形、圆形或其他几何形状的。当所述壳体30的材质为塑胶或玻璃时，所述壳体30可涂有电磁干扰(ElectromagneticInterference，EMI)层。

再者，在本实施例中，所述透光窗片40的材质可为玻璃、透明树脂或其它可透光材质。所述透光窗片40具有一透光面43(如图2所示)，所述透光面43与所述侧表面33共平面，亦即所述透光窗片40齐平于所述开口部331(刚好填所述补壳体30其中一边的开口部331)。另外，所述透光窗片40的表面的粗糙度是小于十分之一光波长，以减少光线入射至所述透光窗片40的表面时会有散射之现象。再者，所述透光窗片40镀有一抗反射膜50。所述抗反射膜50的材料可以是折射率不同于所述透光窗片40本体的其他玻璃涂层。

请参照图3A-3G所示，图3A-3G是本发明图1实施例的光学组件制造方法示意图。在此特别说明的是，为简化图面，图中省略了部份元件的绘示或标示(如抗反射膜)。

如图3A所示，提供一透光基材200，其表面形成有多个凹槽210(将形成所述壳体30)，所述凹槽210的一侧边具有一凹部211(将形成所述的开口部331)。另图3A1以局部立体图来呈现所述透光基材200。

如图3B所示，提供一载板300，其表面具有一黏贴层310，所述黏贴层310上置有多个透光窗片40，所述透光窗片40镀有一抗反射膜(未绘示)。另图3B2以局部立体图来呈现所述载板300。

如图3C所示，形成一胶体60于所述凹部211上或所述透光窗片40的边缘上。所述胶体可为玻璃胶或焊料。

如图3D所示，组合所述透光基材200及所述载板300，通过所述胶体60以使每一所述透光窗片40对应地黏合于每一所述透光基材200的凹部211。

如图3E所示，移除所述载板300及所述黏贴层310。其中，移除所述载板300及所述黏贴层310是通过紫外光照射所述黏贴层310以使所述黏贴层310失去黏性或通过化学液蚀刻以移除所述黏贴层310。

如图3F所示，裁切所述透光基材200以形成多个具有所述透光窗片40的壳体30。

如图3G所示，提供具有所述透光窗片40的所述壳体30以包覆一光学元件20于一基板10上以组成一光学组件100。

本实施例是采用晶圆级制程以先将所述透光窗片40通过胶体(例如玻璃胶(glass frit)或焊料(solder))与所述壳体30的开口部331结合，之后再进行裁切以形成多个具有透光窗片40的壳体30。在进行覆盖作业时，所述壳体30的下表面32与所述透光窗片40的底面42通过胶体(例如玻璃胶或焊料)与所述基板10结合，以避免空气中的水气对所述光学元件20的可靠度造成不良影响而达到气密封装效果。此外，由于透光窗片40已先与壳体30预先结合，因此在与光学组件20进行对位时，则仅需对位一次即可完成对位。

并且，由于所述透光窗片40上可预先镀有所述抗反射膜50，其可减少位于所述壳体30内的所述光学元件20所发出的光线在入射至所述透光窗片40时会有反射的现象，并且可进一步提高光线传送的品质。

再者，请参照图4所示，图4是本发明另一实施例的光学组件的侧剖视图。本实施例的光学组件100a相似于图2实施例的光学组件100，因此相同的元件使用相同的标号，本实施例的差异在于：本实施例的所述壳体30a的开口部331的一内边缘(如靠近所述壳体30a内侧的孔缘)另设有一凸缘34，因此可进一步由所述凸缘34提供所述透光窗片40a安装定位的依靠，以相对简化定位及提高安装品质。

请参照图5A及图5B所示，图5A是本发明又一实施例的光学组件的侧剖视图；及图5B是本发明图5A实施例的光学组件的壳体的立体图(倒置状态)。本实施例的光学组件100b相似于图2实施例的光学组件100，因此相同的元件使用相同的标号。本实施例的一光学组件100b包含一基板10、一光学元件20及一壳体30b。所述光学元件20设于所述基板10的表面。所述壳体30b具有一主体部31b及一自所述主体部突出的突出部32b，所述突出部32b的纵向截面呈梯形结构且所述突出部32b的一部份镀有一抗反射膜50。所述壳体30b的材质为硅，且所述主体部31b及所述突出部32b包覆所述光学组件20于所述基板10上，所述突出部32b的镀有所述抗反射膜50的部份提供所述光学组件20发射或接收的光线通过。

在本实施例中，所述壳体30b的所述突出部32b的作用等同图1实施例中的所述透光窗片40，所述壳体30b的材质为硅，因此具有特定的硅晶格结构。如图5C所示，所述壳体30b可通过蚀刻方式以直接于硅材400上形成多个所述突出部32b，并再通过裁切使所述硅材400形成多个具有所述主体部31b与所述突出部32b的所述壳体30b(如图5B所示)。因此，本实施例有利于减少组件数量及简化组装。

再者，所述所述突出部32b的截面呈上宽下窄的梯形，其表面相对所述壳体30b的上表面是呈倾斜状，及其倾斜角度例如为54.7度或45度，但并不限于此。由于所述所述突出部32b的截面呈上宽下窄的梯形，因此还有利于在所述所述突出部32b的表面(如内表面及/或外表面)上镀上至少一抗反射膜50，所述抗反射膜50用以减少位于所述壳体30b内的所述光学元件20所发出的光线于入射至突出部32b时会有反射的现象，并且可进一步提高光线传送的品质。此外，所述突出部32b的表面的粗糙度是小于十分之一光波长以减少光线入射至所述突出部32b的表面时会有散射之现象。

在本实施例中，所述壳体30b可通过玻璃胶或焊料与所述基板10组合。因此，可以进一步简化所述壳体30b及所述突出部32b的制作，并且直接组合于所述基板10上。然而，由于所述突出部32b的两侧表面具有倾斜角度，因此光线通过时会产生一定角度的折射，因此必要时需调整外部对应光学元件(未绘示，如光纤)的位置来配合此状态。

请再参照图6所示，图6是本发明再一实施例的光学组件的侧剖视图。本实施例的光学组件100c相似于图5实施例的光学组件100b，因此相同的元件使用相同的标号，本实施例的差异在于：所述基板上10另包含一光线校正窗片70，其可对应黏设于壳体30b内，所述光线校正窗片70的截面呈上窄下宽的梯形，其角度及尺寸优选与所述突出部32b相互对应及互补。

在本实施例中，所述光线校正窗片70的材质可为与所述突出部32c相同。所述光线校正窗片70的至少一表面镀有至少一抗反射膜50，上述抗反射膜50可选择镀于所述光线校正窗片70的内表面、外表面或内、外两表面上。所述抗反射膜50的材料可以是折射率不同于所述光线校正窗片70本体的其他玻璃涂层。所述光线校正窗片70的下缘同样可通过玻璃胶或焊料与所述基板10预先结合。

因此，在本实施例中，所述所述突出部32c可通过所述光线校正窗片70的校正功能，将通过所述所述突出部32c的光线再次校正成为水平方向射出(或射入)，以利于外部对应光学元件(未绘示，如光纤)的配置位置。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本发明的范围。相反的，包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包括于本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种光学组件，其特征在于：所述光学组件包含：

一基板；

一光学元件，设于所述基板上；

一壳体，具有一上表面、一下表面与一侧表面，且所述侧表面形成一开口部；及

一透光窗片，具有一顶面及一底面，所述透光窗片设于所述开口部内且所述底面与所述下表面共平面，所述透光窗片镀有一抗反射膜；

其中所述壳体及所述透光窗片包覆所述光学元件于所述基板上，所述透光窗片提供所述光学元件发射或接收的光线通过。

2.如权利要求1所述的光学组件，其特征在于：所述透光窗片的一表面的粗糙度是小于十分之一光波长。

3.如权利要求1所述的光学组件，其特征在于：所述壳体的材质为玻璃、塑胶或金属材质。

4.如权利要求1所述的光学组件，其特征在于：所述透光窗片具有一透光面，所述透光面与所述侧表面共平面。

5.如权利要求1所述的光学组件，其特征在于：所述壳体的开口部的一内边缘另设有一凸缘。

6.一种光学组件，其特征在于：所述光学组件包含：

一基板；

一光学组件，设于所述基板上；及

一壳体，具有一主体部及一自所述主体部突出的突出部，所述突出部的纵向截面呈梯形结构且所述突出部的一部份镀有一抗反射膜；

其中所述壳体的材质为硅，且所述主体部及所述突出部包覆所述光学组件于所述基板上，所述突出部的镀有所述抗反射膜的部份提供所述光学组件发射或接收的光线通过。

7.如权利要求6所述的光学组件，其特征在于：所述基板上另包含一光线校正组件，所述光线校正组件设于所述突出部与所述光学组件之间，且所述光线校正组件的纵向截面结构系与所述突出部的纵向截面结构为互补关系。

8.一种光学组件的制造方法，其特征在于：所述光学组件的制造方法包含步骤：

(a)提供一透光基材，其表面形成有多个凹槽，所述凹槽的一侧边具有一凹部；

(b)提供一载板，其表面具有一黏贴层，所述黏贴层上置有多个透光窗片，所述透光窗片镀有一抗反射膜；

(c)形成一胶体于所述凹部上或所述透光窗片的边缘上；

(d)组合所述透光基材及所述载板，通过所述胶体以使每一所述透光窗片对应地黏合于每一所述透光基材的凹部；

(e)移除所述载板及所述黏贴层；

(f)裁切所述透光基材以形成多个具有所述透光窗片的壳体；及

(g)提供具有所述透光窗片的所述壳体以包覆一光学元件于一基板上以组成一光学组件。

9.如权利要求8所述的光学组件的制造方法，其特征在于：其中移除所述载板及所述黏贴层是通过紫外光照射所述黏贴层以使所述黏贴层失去黏性或通过化学液蚀刻以移除所述黏贴层。

10.如权利要求8所述的光学组件的制造方法，其特征在于：其中所述胶体为玻璃胶或焊料。

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