CN103227116A - 透光壳体及其制造方法与应用其的光学组件 - Google Patents
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Abstract
提供一种透光壳体的制造方法。此透光壳体用以使一光学元件发出或接受的光线通过。透光壳体的制造方法包括提供一透光基板，此透光基板具有相对的上表面及下表面；自透光基板的上表面蚀刻透光基板，形成多个容置空间，此些容置空间的侧壁内侧面垂直于透光基板的上表面；自透光基板的下表面蚀刻透光基板未形成容置空间的部份，以形成多个盖体；以及裁切透光基板以分离多个盖体。
Description
技术领域
本发明是有关于一种透光壳体及其制造方法与应用其的光学组件，且特别是有关于一种一体成型的透光壳体及其制造方法，以及应用此透光壳体的光学组件。
背景技术
在半导体封装的技术领域中，对于具有光发射或接收功能的光学元件，一方面需将其气密地(hermetically)封装在一壳体中，以避免受到空气中的水气影响，另一方面又需要在包覆光学元件的壳体设置光的出入部，以允许光线射出或进入。
设置光出入部的其中一种方式是在壳体开设让光线能够通过的开口，并在此开口设置透光的导光部件，以密封住开口部。另外，为了确保位于壳体内的光学元件所发出或接收的光线不会产生不必要的反射，并进一步地提高光线传送的品质，通常会在可透光的导光部件表面镀上抗反射层(anti-reflection film)。但由于壳体分为本体以及导光部件两部份，多出的工艺步骤使制造难度与成本皆提高，且镀膜的品质也较难控制。
发明内容
本发明提供一种直接制造透光壳体的方法，不仅工艺简单，且镀膜品质良好。
根据本发明的一实施例，提出一种透光壳体的制造方法。制造方法包括：提供一透光基板，此透光基板具有相对的上表面及下表面；自透光基板的上表面蚀刻透光基板，形成多个容置空间，此些容置空间的侧壁内侧面垂直于透光基板的上表面；自透光基板的下表面蚀刻透光基板未形成容置空间的部份，以形成多个盖体；以及裁切透光基板以分离多个盖体。
根据本发明的一实施例，提出一种透光壳体。透光壳体包括顶壁与侧壁。侧壁的一端连接顶壁，侧壁与顶壁顶壁形成一容置空间。容置空间用以容纳一光学元件，光学元件发出或接受的光线通过所述侧壁。侧壁的表面粗糙度小于光学元件发出或接受的光线波长的十分的一。
根据本发明的一实施例，提出一种光学组件。光学组件包括基板、光学元件以及透光壳体。光学元件设于基板上。透光壳体设于所述基板上，并包括顶壁及侧壁。侧壁的一端连接顶壁，侧壁与顶壁顶壁形成容置空间。光学元件位于容置空间内。侧壁的表面粗糙度小于光学元件发出或接受的光线波长的十分的一。
为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下：
附图说明
图1绘示根据本发明一实施例的透光壳体的立体图。
图2A至图2E绘示图1所示透光壳体的制造方法的示意图。
图3A绘示根据本发明一实施例的光学组件的立体图。
图3B绘示图3A的光学组件的剖面图。
符号说明：
100：透光壳体
110：顶壁
120：侧壁
130：外缘
140：抗反射层
150：容置空间
160：透光基板
161：上表面
162：下表面
170：盖体
200：光学元件
300：基板
400：黏着层
1000：光学组件
具体实施方式
以下实施例所提出的细部步骤和结构仅为举例说明之用，本发明欲保护的范围并非仅限于该些方式。再者，下列图式已简化以利清楚说明实施例的内容，图式上的尺寸比例并非按照实际产品等比例绘制，因此并非作为限缩本发明保护范围之用。
请参照图1，其绘示根据本发明一实施例的透光壳体的立体图。透光壳体100包括顶壁110、侧壁120、外缘130以及抗反射层140。顶壁110与侧壁120互相垂直，且侧壁120的一端连接顶壁110。外缘130连接于侧壁120的另一端，并朝侧壁120的外侧延伸。抗反射层140镀于整个透光壳体140的表面。顶壁110与侧壁120形成一容置空间150。容置空间150可用以容纳一光学元件(未绘示)。光学元件发出或接受的光线通过侧壁120。透光壳体100的形状可以是矩形、方形、圆形或其他几何形状，此处以矩形为例。
在一实施例中，顶壁110及侧壁120的表面粗糙度可小于光学元件所发射或接受的光的波长的十分之一。举例来说，若光学元件发射的光波长为1700奈米(nm)，则将表面粗糙度设计为低于170奈米，以减少在光线入射透光壳体100的表面时所发生的散射现象。抗反射层140则减少光线入射至透光壳体100的表面时所发生的反射现象，并进一步地提高光线传送的品质。
以下以图2A至图2E说明图1所示的透光壳体的制造方法。
请参照图2A，提供一透光基板160，具有一上表面161与相对的一下表面162。透光基板160可为无机或有机材质，例如包括透明树脂、硅间隔板(Si interposer)、陶瓷基板(ceramic substrate)、玻璃基板(glass substrate)、环氧玻璃丝基板或其他可透光的材质。
请参照图2B，正向蚀刻透光基板160的上表面161，在透光基板160上形成多个容置空间150，正向蚀刻的方法例如是激光蚀刻之类的干式蚀刻。容置空间由顶壁110与侧壁120围绕而成。经由激光可以对透光基板160进行精确的蚀刻，使侧壁120的内侧面与透光基板160的上表面161互相垂直，形成垂直于顶壁110的侧壁120，也可以降低蚀刻面(顶壁110与侧壁120的内侧面)的粗糙度，例如降低粗糙度为通过透光壳体光线波长的十分之一。激光蚀刻例如可使用准分子激光(excimer laser)进行，但并不限制于此。
接着，请参照图2C，自透光基板160的下表面162进行背向蚀刻。背向蚀刻的位置对应于透光基板160中未形成容置空间150的部份，以形成多个外缘130。背向蚀刻的方法可以与正向蚀刻相同，采用激光蚀刻之类的干式蚀刻，以便精确的进行垂直蚀刻，并降低侧壁120外侧面以及外缘130的粗糙度。经正向蚀刻与背向蚀刻后的透光基板160由多个盖体170相连而成。本实施例中，各盖体170的顶壁110、侧壁120、以及外缘130的厚度t实质上相同，但并不限定于此，可藉调整正向蚀刻及背向蚀刻的时间与范围做变化。激光蚀刻例如可使用准分子激光(excimerlaser)进行，但并不限制于此。
再来，如图2D所示，自外缘130处裁切透光基板，以将多个盖体170分离。各盖体保留的外缘130延伸长度l可依需求调整。一实施例中，整个盖体(顶壁110、侧壁120、外缘130)的厚度t为0.4毫米(mm)，而外缘的延伸长度l为10微米(μm)，外缘的尺寸相较于其厚度来说非常小，肉眼难以分出差异，仅会影响之后的封装步骤。
接着，如图2E所示，在盖体170的表面镀上抗反射层140，即完成图1所示的透光壳体100。抗反射层140可以选用折射率与透光基板160不同的材质。本实施例中，镀上抗反射层140的步骤在裁切透光基板(图2D)之后进行，也就是一次镀一个盖体170。在其他实施例中，镀上抗反射层140的步骤亦可在裁切透光基板之前进行，便可以一次将整个透光基板上的盖体170都镀上抗反射层140。
本实施例直接以可透光的材质作为基材，再进行蚀刻制成透光壳体，可以用简单的工艺制造透光壳体，由于步骤较少，还可以进一步降低成本，更可以在透光壳体成型之后先行镀膜，提升镀膜品质。
请参照图3A，其绘示根据本发明一实施例的光学组件的立体图。光学组件1000包括上述的透光壳体100、光学元件200以及基板300。透光壳体经由一黏着层400与基板300接合，并包覆光学元件200于基板300上。图3B绘示图3A的光学组件的剖面图，光学元件200可发出光线500，光线500通过透光壳体100而射出光学组件1000。在另一实施例中，光线可通过透光壳体100而进入光学组件1000，然后被光学元件200接收。
外缘130增加了透光壳体100与基板300的接触面积，而黏着层400沿着透光壳体100的外缘130涂布，再将透光壳体100接合至基板300上，可使两者接合更为稳固，达成透光壳体100和基板300之间的密封，以避免空气中的水气对于光学元件200的可靠度造成不良影响。黏着层400的材质可包括玻璃胶或焊料，其中焊料可选用金锡合金(AuSn)或锡银合金(SnAg)等等。
一实施例中，在利用玻璃胶接合透光壳体100与基板300时，需进行一硬化步骤，将黏着层400硬化以固定透光壳体100与基板300的相对位置。此硬化步骤可使用激光头加热，例如采用波长为800奈米的激光透过外缘130，在320℃的条件下加热位于外缘130与基板300之间的玻璃胶30秒以上，使玻璃胶固化。
本实施例的光学组件应用上述的透光壳体，能降低整体工艺难度并减低成本，同时发出或接收光线的散射与反射皆可减少，提升传送光线的品质。
综上所述，虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (10)
1.一种透光壳体的制造方法，其特征在于，所述透光壳体用以供一光学元件发出或接受的光线通过，所述透光壳体的制造方法包括：
提供一透光基板，所述透光基板具有相对的一上表面及一下表面；
自所述透光基板的所述上表面蚀刻所述透光基板，形成多个容置空间，所述多个容置空间的侧壁内侧面垂直于所述透光基板的所述上表面；
自所述透光基板的所述下表面蚀刻所述透光基板未形成所述容置空间的部份，以形成多个盖体；以及
裁切所述透光基板以分离所述多个盖体。
2.如权利要求1所述的透光壳体的制造方法，其特征在于，更包括：
在裁切所述透光基板之前，于所述透光基板的所述多个盖体的表面镀上一抗反射层。
3.如权利要求1所述的透光壳体的制造方法，其特征在于，使用准分子激光蚀刻所述透光基板，使得所述透光基板的所述多个盖体的表面粗糙度小于所述光学元件发出或接受的光线的波长的十分之一。
4.一种透光壳体，其特征在于，包括：
一顶壁；以及
一侧壁，所述侧壁的一端连接所述顶壁，所述侧壁与所述顶壁形成一容置空间；
其中所述容置空间用以容纳一光学元件，所述光学元件发出或接受的光线通过所述侧壁，所述侧壁的表面粗糙度小于所述光学元件发出或接受的光线波长的十分之一。
5.如权利要求4所述的光学组件的透光壳体，其特征在于，更包括：
一外缘，连接于所述侧壁的另一端，并朝所述侧壁的外侧延伸。
6.如权利要求4所述的透光壳体，其特征在于，所述侧壁的表面镀有一抗反射层。
7.一种光学组件，其特征在于，包括：
一基板；
一光学元件，设于所述基板上；以及
一透光壳体，设于所述基板上，所述透光壳体包括一顶壁以及一侧壁，所述侧壁的一端连接所述顶壁，所述侧壁与所述顶壁形成一容置空间；
其中所述光学元件位于所述容置空间内，所述侧壁的表面粗糙度小于所述光学元件发出或接受的光线波长的十分之一。
8.如权利要求7所述的光学组件，其特征在于，所述透光壳体的表面镀有一抗反射层。
9.如权利要求7所述的光学组件，其特征在于，所述透光壳体更包括一外缘，连接于所述侧壁的另一端，并朝所述侧壁的外侧延伸。
10.如权利要求9所述的透光壳体，其特征在于，所述透光壳体经由一玻璃胶与所述基板接合，且所述玻璃胶位于所述外缘与所述基板之间。
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| CN103227116B (zh) | 2016-01-20 |
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