CN107634073A - 光学装置和光电模块以及用于制造光学装置和光电模块的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了光学装置和光电模块以及用于制造光学装置和光电模块的方法。光学装置包括第一基底(S1)，第一基底(S1)包括至少一个光学结构(1)，至少一个光学结构(1)包括主体部分(2)以及至少部分围绕所述主体部分的周围部分(3)。装置进一步包括施加至周围部分的不透明材料(5,5a,5b)。光电模块包括多个光学装置，该多个光学装置被包括在第一基底中。用于制造光学装置的方法包括以下步骤：·a)提供第一基底，第一基底包括至少一个光学结构，光学结构包括主体部分和至少部分围绕主体部分的周围部分；以及·b)将不透明材料施加到至少周围部分。不透明材料在完成的光学装置中至少仍存在于所述周围部分上。

Description

光学装置和光电模块以及用于制造光学装置和光电模块的 方法
本申请是2014年6月18日提交的申请号为201280062674.3、发明名称为“光学装置和光电模块以及用于制造光学装置和光电模块的方法”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及光学和光电领域，尤其涉及微光学和微光电子。更具体地，其涉及诸如例如可在照相机中和更具体地可在多通道或计算型照相机中使用的光学传感器或传感器模块。本发明涉及根据权利要求的前序部分的方法和设备。
术语定义
“有源光学器件”：光感测或光发射器件。例如，光电二极管、图像传感器、LED、OLED、激光芯片。有源光学器件可以呈现为裸片或呈现为在封装中，即作为封装器件。
“无源光学器件”：通过折射和/或衍射和/或(内部和/或外部)反射改变光方向的光学器件，诸如透镜、棱镜、反射镜、或光学系统，其中光学系统为这种光学器件的集合，且这种光学器件还可包括诸如孔径光阑、图像屏幕、支架的机械元件。
“光电模块”：包含有至少一个有源光学器件和至少一个无源光学器件的器件。
“复制”：再现出给定结构或其阴版(negative)的技术。例如，蚀刻、模压、压印、铸造、模塑。
“晶片”：基本为盘状或板状的物体，其在一个方向(z-方向或纵向)上的尺度(extension)小于其在另外两个方向(x-和y-方向或横向)上的尺度。通常，在(非空白)晶片上，典型地在矩形网格上布置有或在其中提供有多个相似的结构或物品。晶片可具有开口或孔，且晶片在其横向区域的主体部分中甚至可没有材料。晶片可以具有任何横向形状，其中，通常为圆形和矩形。虽然大多数情况下，晶片被理解为通常由半导体材料制成，但在本专利申请中，显然没有这种限制。因而，晶片可以通常由例如半导体材料、聚合物材料、包含金属和聚合物或聚合物和玻璃材料的复合材料制成。特别地，诸如加热或UV-固化聚合物的可硬化材料是结合本发明感兴趣的晶片材料。
“横向”：参见“晶片”。
“纵向”：参见“晶片”。
“光”：多为电磁辐射；更特别地，电磁光谱的红外、可见或紫外部分的电磁辐射。
背景技术
多孔径照相机或计算型照相机近来越发重要。在这种照相机中，通常实际上同时地拍摄至少实际上相同场景的几个多像素图像，然后使用一些种类的算法以用于形成所述场景的最终图像。例如，功能(诸如之前需要被机械地执行的聚焦)可以根据所述理念通过合适的软件来执行。完成这一过程的一种方式已知为所谓的“全景照相机”，其使用辐射入射方向上的数据计算所拍摄图像的3D信息。还存在这样一种软件，其可以根据同时从同一视角拍摄的多个低分辨率图像来计算出高分辨率图像。相应教导的例子可以在EP 1 357514和其中所引用的文献中找到。涉及照相机阵列的相应教导的另一例子在WO 2009/151903中公开。
还可以从各自利用不同颜色的光拍摄的多像素图像创建彩色图像。或者，多像素图像可以以不同灵敏度拍摄以实现最终图像的增大的动态范围。
可需要小型化这种照相机。并且有利的是，使不属于多个通道中的一个通道的光不会在该通道中被检出，并且更具体地最小化串扰，即，最小化光从通道中的一个溢出至通道中另一个。
发明内容
本发明的一个目标是创建提供特别好的光学质量的光学装置和光电模块。另外，还分别提供了制造这种光学装置和所述光电模块的方式以及相应的晶片、晶片堆叠和电子装置。此外，还提供了抗蚀材料的用途。
本发明的另一目标是提供小型化的光学装置和/或光电模块。
本发明的另一目标是提供一种高效地分别制造光学装置和光电模块的方式，特别在晶片级上。
本发明的另一目标是提供一种具有好的光学质量的特别小的计算型照相机或多孔径照相机。
本发明的另一目标是提供一种很大程度上抑制了杂散光的光电模块。
根据以下说明书和实施例可获知其它目标。
通过根据本专利权利要求的设备和方法，能够至少部分地实现这些目标中至少之一。
光学装置包括第一基底，第一基底包括至少一个光学结构，光学结构包括：
-主体部分；以及
-至少部分围绕所述主体部分的周围部分。
装置进一步包括施加至周围部分的不透明材料。
这种装置具有特别好的光学质量，特别地由于其进行杂散光抑制。并且这种装置可以用于光电模块中，特别地用于设计特别小的多通道光电模块。
在一个实施例中，所述主体部分和所述周围部分形成整体部件。
在可以与上述实施例结合的一个实施例中，所述光学结构由透明材料制成。
术语透明的和不透明的通常被理解为指至少特定光谱部分的光。
在可以与上述实施例中的一个或多个结合的一个实施例中，所述第一基底是基本平坦的。
在可以与上述实施例中的一个或多个结合的一个实施例中，所述周围部分完全围绕所述主体部分。
在可以与上述实施例中的一个或多个结合的一个实施例中，所述周围部分总地指与由所述第一基底描述的平面平行的平面。
在可以与上述实施例中的一个或多个结合的一个实施例中，所述主体部分的至少一部分不被所述不透明材料覆盖；更特别地，所述主体部分可以不被所述不透明材料覆盖。也可以配置为，所述主体部分的仅仅一部分可以不被所述不透明材料覆盖，换句话说：可以配置为，不透明材料被施加至所述主体部分的一部分(并保持在该状态)。
在可以与上述实施例中的一个或多个结合的一个实施例中，所述不透明材料被施加至所述周围部分的整个表面区域，其中，形成界面的区域不被认为是表面。
在可以与上述实施例中的一个或多个结合的一个实施例中，所述光学结构坐落于所述第一基底上或者全部位于或部分位于所述第一基底中，更特别地全部位于或部分位于所述第一基底的开口中。
在可以与上述实施例中的一个或多个结合的一个实施例中，所述主体部分形成无源光学器件，特别地透镜或透镜元件，更特别地折射镜或折射镜元件。
在可以与上述实施例中的一个或多个结合的一个实施例中，装置包括施加至所述第一基底的邻近所述周围部分的表面部分上的另外的不透明材料。第一基底的所述表面部分通常至少部分并典型地全部围绕所述周围部分。通常，相同类型的不透明材料被施加在第一基底的所述表面部分和所述周围部分上。
在可以与上述实施例中的一个或多个结合的一个实施例中，装置包括所述不透明材料的层，所述层基本上覆盖所述周围部分。
在从属于上一实施例的一个实施例中，所述层还基本上覆盖所述第一基底的邻近所述周围部分的表面部分。并且，可替换地或另外地，所述层还可以覆盖所述主体部分的一部分。
在可以与上述实施例中的一个或多个结合的一个实施例中，所述不透明材料是抗蚀材料，特别地基于聚合物的抗蚀材料。所述不透明材料可以是可光刻结构化的材料。抗蚀材料可以是正性抗蚀剂或负性抗蚀剂。
在可以与上述实施例中的一个或多个结合的一个实施例中，所述不透明材料是黑色的、或是白色的或者具有其他颜色。
在可以与上述实施例中的一个或多个结合的一个实施例中，所述不透明材料是可光结构化的，特别地通过UV辐射的方式可光结构化。
根据本发明的晶片包括大量根据本发明的光学装置。光学装置可以相互靠近地布置，通常布置在矩形栅格上。并且，施加至不同光学结构的周围部分的不透明材料不是连续的(而是分离的)。然而，施加至不同光学结构的周围部分的不透明材料对于光学结构中的一些可以是连续的，例如对于光学结构的组合，诸如属于同一个光学模块的光学结构组合，以及甚至对于晶片的所有光学结构。
根据本发明的光电模块包括至少一个根据本发明的光学装置。
在光电模块(简称“模块”)的一个实施例中，模块包括在距离所述主体部分一定距离处布置的至少一个有源光学器件，特别地其中所述至少一个有源光学器件是用于检测通过所述主体部分的光的光检测器。所述光检测器可以特别地是多像素光检测器，例如包括像素阵列的光检测器。
在可以与上述实施例结合的一个模块实施例中，模块包括具有所述至少一个有源光学器件的第二基底。
在从属于上一实施例的一个实施例中，该模块包括布置在所述第一基底和所述第二基底之间的隔离构件，用于在所述第一基底和所述第二基底之间设置严格定义的距离。这样，还可以实现所述至少一个无源光学器件和所述至少一个主体部分之间的严格定义的距离。经由该隔离构件，所述第一基底和所述第二基底相对于彼此固定。然而，也可以使所述隔离构件与所述第一基底或所述第二基底整体地形成。由此，隔离构件可以包括在所述第一或第二基底中，而不是单独的(以及单独制造的)主体。
在可以与上述模块实施例中的一个或多个结合的一个实施例中，模块是光学传感器，特别地照相机或用于照相机的模块。
在本发明的特定方面，根据本发明的光电模块包括多个根据本发明的光学装置，该光学装置被包括在所述第一基底中。该方面涉及多通道模块，特别地涉及特别小的多通道模块。注意，施加至光电模块的光学结构的不透明材料可以是连续的，但是也可以针对每个光学装置是单独的，并且甚至针对每个光学结构是单独的。
在该方面的一个实施例中，模块包括多个有源光学器件。特别地，所述有源光学器件中的每一个是光检测器，例如多像素光检测器。所述有源光学器件中的每一个可以包括像素阵列，有源光学器件中的每一个可以是例如CMOS或CCD图像传感器。
在从属于上一实施例的一个实施例中，所述多个光学结构是N≥2个光学结构，所述多个有源光学器件是N≥2个有源光学器件，所述N个有源光学器件中的每一个被分配并对准至所述N个光学结构中的一个。N是整数。例如，每个有源光学器件及其关联光学结构可以形成光学通道。例如，有源光学器件是光检测器，以及每个光检测器被提供为用于检测穿过相应关联光学结构的主体部分的光。
在从属于两个最近所述实施例中的一个或两个的一个实施例中，模块包括第二基底，第二基底包括所述多个有源光学器件。
在从属于上一实施例的一个实施例中，模块包括布置在所述第一基底和所述第二基底之间的隔离构件，用于在所述第一基底和所述第二基底之间设置严格定义的距离。特别地，经由所述隔离构件，所述第一基底和所述第二基底相对于彼此固定。
在从属于上一实施例的一个实施例中，所述隔离构件在所述第一基底的位于所述多个光学结构中的任意两个之间的任何区域中不与所述第一基底接触。可替换地或另外地，所述隔离构件在所述第二基底的位于所述多个有源光学器件的任意两个之间的任何区域中不与所述第二基底接触。
其中，当然，结合剂或胶可以存在于隔离构件和所述第一或第二基底之间两者相互接触之处。
在从属于两个最近所述实施例中的一个或两个的一个实施例中，所述隔离构件形成开口，且所述隔离构件包括至少部分围绕所述开口的至少一个壁构件，特别地其中所述至少一个壁构件形成所述模块的外壳的一部分。
在从属于上一实施例的一个实施例中，在所述开口中，未放置所述隔离构件的材料部分。注意，“材料部分”与例如开口是不同的(因为开口不包括材料)。
在可以与所述特定方面的上述实施例(其中包括隔离构件)中的一个或多个结合的一个实施例中，所述第一和第二基底是基本平坦的平行平面，以及其中在至这些平行平面中的任意一个的投影中，所述多个光学结构中的每一个和所述多个有源光学器件中的每一个位于所述隔离构件内。换句话说，所述多个光学结构中的每一个至与所述平行平面平行的平面中的投影和所述多个有源光学器件中的每一个至所述平面中的投影位于所述隔离构件至所述平面中的投影中。
在从属于上一实施例的一个实施例中，在至所述平行平面中任一个的投影中，在所述多个光学结构的任意两个之间或者在所述多个有源光学器件的任意两个之间没有放置隔离构件的任何部分。
在可以与上述模块实施例中的一个或多个结合的一个实施例中，模块是多通道光学传感器。
在可以与上述模块实施例中的一个或多个结合的一个实施例中，模块是多通道照相机或者用于多通道照相机的模块、或者是多孔径照相机或者用于多孔径照相机的模块。例如，光电模块可以是以下中至少之一：
-计算型照相机或其模块；
-阵列照相机或其模块；
-全景照相机或其模块；
-照相机或其模块
-摄像机或其模块。
本发明还包括晶片堆叠，其包括第一晶片、第二晶片和隔离晶片，第一晶片包括大量根据本发明的光学装置，隔离晶片布置在所述第一晶片和所述第二晶片之间。所述隔离晶片通常被提供以在所述第一晶片和所述第二晶片之间设置严格定义的距离。和/或经由隔离晶片，所述第一晶片和所述第二晶片彼此相对固定。所述隔离晶片可以包括在所述第一晶片或所述第二晶片中(特别地，隔离晶片可以在一次处理中与第一或第二晶片的前体一起制造)，但通常，它们是分离的晶片。
在晶片堆叠的一个实施例中，所述第二晶片包括大量有源或无源光学器件。特别地，其中，所述大量有源或无源光学器件中的每一个与光学装置中的至少一个相关联。
在从属于上一实施例的一个实施例中，所述隔离晶片形成横向上由所述隔离晶片的材料部分限定的大量开口，其中，晶片堆叠包括大量横向限定的部分，所述晶片堆叠的所述部分中的每一个包括：
-大量开口中的正好一个；
-多个所述有源或无源光学器件；以及
-多个所述光学装置。
在从属于上一实施例的一个实施例中，晶片堆叠的所述横向限定的部分中的每一个在所述开口内不包括所述隔离晶片的与第一晶片接触的材料部分。
在从属于两个最近所述实施例中的一个或多个的一个实施例中，晶片堆叠的所述横向限定的部分中的每一个在开口内不包括所述隔离晶片的与第二晶片接触的材料部分。
在可以与上述包括所述开口的晶片堆叠实施例中的一个或多个结合的一个实施例中，在晶片堆叠的所述横向限定的部分中的每一个内，对于所述第一晶片的至少一侧，基本上第一晶片的未被各个光学结构的所述主体部分占据的所述侧的整个表面被所述不透明材料覆盖。然而，第一晶片的未被各个光学结构的所述主体部分占据的所述侧的仅仅一部分表面被不透明材料覆盖也是可以的。
在可以与上述晶片堆叠实施例中的一个或多个结合的一个实施例中，所述第二晶片包括大量根据本发明的光学装置。
在可以与上述晶片堆叠实施例中的一个或多个结合的一个实施例中，所述第二晶片包括大量光检测器，特别地大量多像素光检测器。
在可以与上述晶片堆叠实施例中的一个或多个结合的一个实施例中，所述第一晶片的所述横向限定的部分中的每一个形成光电模块，特别地是根据本发明的光电模块。
在可以与上述晶片堆叠实施例中的一个或多个结合的一个实施例中，所述第一晶片的所述横向限定部分中的每一个包括限定相应开口的所述隔离晶片的材料部分。
在从属于两个最近所述实施例中的一个或两个的一个实施例中，针对所述第一晶片的所述横向限定的部分的每一个，所述隔离晶片的限定相应开口的所述材料部分形成相应光电模块的外壳的一部分。
在本发明的另一方面中，晶片堆叠包括大量根据本发明的光电模块，和/或，更具体地，包括大量的根据本发明的上述特定方面中的本发明的光电模块。
本发明还包括电子装置，电子装置包括至少一个根据本发明的光学装置和/或至少一个根据本发明的光电模块(本发明包括本发明的上述特定方面)。
特别地，所述电子装置是以下中至少之一：
-通信装置，更特别地为手持通信装置；
-摄影装置，更特别地为照相机或摄像机；
-音乐播放装置，更特别地为手持音乐播放装置；
-计算装置，更特别地为移动计算装置，例如平板电脑或笔记本电脑；
-光学传感器，特别地为多通道光感测设备。
一种用于制造光学装置的方法，包括以下步骤：
a)提供第一基底，第一基底包括至少一个光学结构，光学结构包括主体部分和至少部分围绕主体部分的周围部分；
b)将不透明材料至少施加到所述周围部分上。
在方法的一个实施例中，所述不透明材料在完成的光学装置中所述至少周围部分上。
在可以与上述实施例结合的一个实施例中，步骤b)包括以下步骤：
b1)通过喷涂和旋涂中至少之一来施加所述不透明材料。
在可以与上述方法实施例中的一个或多个结合的一个实施例中，所述第一基底包括其上存在所述周围部分的第一侧，其中步骤b)包括以下步骤：
b2)将所述不透明材料施加至基本全部所述第一侧上。
在从属于两个最近所述实施例中的一个或两个的一个实施例中，方法包括以下步骤：
u)结构化步骤b1)和/或步骤b2)中施加的不透明材料，特别是使用光结构化。
结构化可以例如光刻来完成。
在可以与上述方法实施例中的一个或多个结合的一个实施例中，不透明材料是抗蚀材料，特别是基于聚合物的抗蚀材料。
在可以与上述方法实施例中的一个或多个结合的一个实施例中，所述主体部分和所述周围部分形成整体部件。
在可以与上述方法实施例中的一个或多个结合的一个实施例中，步骤a)包括以下步骤：
a1)使用复制，特别地使用模压来制造所述光学结构。
在可以与上述方法实施例中的一个或多个结合的一个实施例中，步骤a)包括以下步骤：
a2)提供包括大量所述第一基底的第一晶片。
考虑步骤b1)，通常整个第一晶片(更精确地其一侧)被喷涂和/或旋涂。考虑步骤b2)，通常基本上整个第一晶片(更精确地其一侧)被涂布。
一种用于制造光电模块的方法，包括以下步骤：
A)提供包括大量光学结构的第一晶片，所述光学结构中的每一个包括主体部分和至少部分围绕所述主体部分的周围部分；
B)将不透明材料至少施加至所述周围部分中的每一个。
在该方法的一个实施例中，所述不透明材料在完成的光电模块中至少存在于所述周围部分上。其还可以存在于各个主体部分的一部分上。并且其可以对于光电模块的全部光学结构(或针对至少两个光学结构)是连续的。
在可以与上述实施例结合的一个实施例中，所述第一晶片包括其上存在所述大量周围部分的第一侧，其中步骤B)包括以下步骤：
B3)特别地使用旋涂或喷涂将所述不透明材料施加至基本全部所述第一侧上。
在可以与该方法的上述实施例中的一个或多个结合的一个实施例中，方法包括在步骤B3)之后的步骤：
U)结构化步骤B3)中施加的不透明材料，特别地光结构化步骤B3)中施加的不透明材料，更特别地在所述光结构化中使用UV辐射。
在可以与该方法的上述实施例中的一个或多个结合的一个实施例中，方法包括以下步骤：
D)提供包括大量有源或无源光学器件的第二晶片；
E)提供包括大量开口的隔离晶片；
F)特别地通过隔离晶片将所述第一晶片固定至所述第二晶片从而形成晶片堆叠。
在从属于最近所述实施例的一个实施例中，步骤F)包括以下步骤：
F1)在所述隔离晶片和所述第一晶片之间以及在所述隔离晶片和所述第二晶片之间施加结合材料；
特别地，步骤F)可以包括步骤：
F2)使用辐射，特别地UV辐射来硬化所述结合材料。
硬化还可以通过加热来完成。结合材料可以是例如胶，例如环氧树脂。
然而，注意，隔离晶片可以集成在所述第一或所述第二晶片中，其中，在步骤F1)中，结合材料可以被施加在特定晶片(在形成隔离晶片的那一侧)和相应另一晶片之间。
在从属于两个最近所述实施例的一个或两个的一个实施例中，所述晶片堆叠包括大量光电模块，所述光电模块中的每一个包括：
-多个所述有源或无源光学器件；
-多个所述光学结构；
-所述大量开口中的正好一个。
其中，通常，所述大量光电模块中的一个是要使用该方法制造的光电模块。
在从属于最近所述实施例的一个实施例中，所述光电模块中的每一个包括所述隔离晶片的材料部分，所述隔离晶片的材料部分限定包括在相应光电模块中的开口。
在从属于最近所述实施例的一个实施例中，所述隔离晶片在所述开口中的任何位置不与所述第一晶片和/或所述第二晶片接触，特别地其中所述开口中未放置所述隔离晶片的材料部分。
在从属于三个最近所述实施例中的一个或多个的一个实施例中，方法包括以下步骤：
G)将晶片堆叠分离成所述大量光电模块。
这可以使用切割技术来完成，例如，例如锯开、激光切割等。
一种用途是抗蚀材料用于减少光学传感器中的杂散光。抗蚀剂或——更一般地——上述不透明材料可以是例如黑色、或白色或不同的颜色。
特别地，其可以是抗蚀材料用于减少包括根据本发明的光学装置的光学传感器中的杂散光的的用途。
更具体地，所述光学传感器是以下中至少之一：
-多通道照相机或其模块；
-多孔径照相机或其模块；
-计算型照相机或其模块；
-阵列照相机或其模块；
-全景照相机或其模块；
-照相机或其模块；
-摄像机或其模块。
部分多于本发明的上述描述，应该注意：
-本发明还包括具有根据本发明的相应方法的特征的光学装置，反之亦然，还包括具有根据本发明的相应光学装置的特征的方法。其中，光学装置的优点基本上对应于相应方法的优点，反之亦然，方法的优点基本上对应于相应光学装置的优点。
-本发明还包括具有根据本发明的相应光电模块的特征的光学装置，反之亦然，还包括具有根据本发明的相应光学装置的特征的光电模块。其中，光学装置的优点基本上对应于相应光电模块的优点，反之亦然，光电模块的优点基本上对应于相应光学装置的优点。
-本发明还包括具有根据本发明的相应方法的特征的光电模块，反之亦然，还包括具有根据本发明的相应光电模块的特征的方法。其中，光电模块的优点基本上对应于相应方法的优点，反之亦然，方法的优点基本上对应于相应光电模块的优点。
本发明还包括分别具有相应的光学装置和/或光电模块和/或方法的特征的晶片和晶片堆叠；反之亦然，还包括分别具有相应晶片和晶片堆叠的特征的光学装置和/或光电模块和/或方法。其中，相应优点基本上是对应的。
进一步的实施例和优点可以从从属权利要求和附图中获得。
附图说明
以下通过示例的方式和所包括的附图更详细地描述本发明。附图示意性示出：
图1示出光学装置的横截面；
图2示出光学装置的横截面；
图3示出光学装置的横截面；
图4示出包括光学装置的晶片的细节的横截面，用于示出抗蚀剂的施加；
图5示出包括光学装置的晶片的细节的横截面，用于示出抗蚀剂的施加；
图6示出包括光学装置的晶片的细节的横截面，用于示出抗蚀剂的施加；
图7示出用于制造多通道光电模块的晶片堆叠的细节的横截面；
图8示出用于制造多通道光电模块的晶片堆叠的视图，其包括光学装置的晶片和隔离晶片，但没有施加抗蚀剂；
图9示出图8的晶片堆叠被施加抗蚀剂并被结构化后的视图；
图10示出包括多通道光电模块的电子装置的细节的横截面；
图11示出包括光学装置的晶片的细节的横截面，用于示出抗蚀剂的施加以使得光学结构的主体部分中的一部分被覆盖；
图12示出晶片的细节的视图，其中抗蚀剂被施加并被结构化；
图13示出光学模块的视图，其中抗蚀剂被施加并被结构化。
所述实施例意味着作为示例并且不限制本发明。
具体实施方式
图1是光学装置10的横截面的示意图。在图中，z轴表示纵向，以及x和y轴表示横向，也参见上述定义。光学装置10包括基底S1和光学结构1，光学结构1包括由周围部分3围绕的主体部分2，主体部分2形成诸如图1所示的透镜或透镜元件的无源光学器件。周围部分3的存在可能由于制造光学结构1的方式而产生，例如当诸如模压过程的复制过程用于制造光学结构1时。
在图1的左边部分中，假定并示出基底S1是透明的，即其基本上由透明部分t组成。如通过图1的左边部分中的细箭头所示，入射到周围部分3上的光可以穿过光学结构1和基底S1。通常这是不期望的，并且通过基底S1的光将通常被认为是杂散光。
在图1的右边部分中，假定并示出基底S1是部分透明的(具有透明部分t)并且是部分不透明的(阻挡部分b)。这可能实际上阻挡入射在周围部分3上的光中的一些通过基底S1，但如图1的右边中箭头所示，一些不期望的光可能仍穿过基底S1。
已经意识到这对光学装置的光学质量可能是有害的，本发明人发现了解决该问题的解决方案，其如图2中所示。
图2是在周围部分3上包括不透明材料5的光学装置10的横截面的示意图。不仅在周围部分3上存在不透明材料5，称为5a，并且还在基底S1的表面上不被光学结构1占据的位置存在不透明材料5，称为5b。如果基底S1是全部透明的，例如在图1的左边部分中，这可以是特别有利的，但是在各种情况下，如果基底S1是部分非透明的，例如在诸如图2所示的阻挡层b’的不透明基底涂层的情况下，也是有价值的。这种情况可以是例如阻挡层b’是部分反射的(尽管这通常是不期望的)并且其中光学装置10是光电模块的一部分。这在下面进一步讨论光电模块时会变得更清楚。
图3是在周围部分3上包括不透明材料5的另一光学装置10的横截面的示意图。考虑到基底S1基本上是透明的，设置不透明材料5b的效果是明显的。与图1和2的光学装置相反，在图3中，光学结构1(至少部分地)位于基底S1的开口中而并非全部位于基底S1上。然而，由不透明材料5(其至少在周围部分3上形成膜或层)可实现的光学质量的改进与以上结合图2所述的相同。
不透明材料5可以是例如(不透明的)抗蚀材料，诸如可结构化的聚合物材料。这可以简化不透明材料5的施加。不透明材料5可以几乎为任何颜色。其特别地可以是黑色，但也可以是白色。但它也可以是绿色、蓝色或其他颜色。
图4-6是包括光学装置10的晶片W1的细节的横截面的示意图，用于示出抗蚀材料的施加。
图4示出施加材料5之前的光学装置。晶片W1包括大量光学装置10以及由此包括大量光学结构1。
图5示出晶片W1完全被材料5覆盖(通常仅在一侧上)之后的外观。材料5可以例如使用旋涂或喷涂来施加。非透明材料5(抗蚀材料)不仅根据需要分别覆盖周围部分3(参见符号5a)以及基底S1和晶片W1的不被光学结构1占据的那些部分(参见符号5b)，并且还覆盖主体部分2(参见符号5c)，即在图4所示的情况下，透镜被覆盖，然而应该去掉不透明材料以发挥其作用。由此，所完成的不透明(抗蚀)材料的层应该被结构化，以使得主体部分2不被不透明材料覆盖。但是，在主体部分2上存在一部分不透明材料5也可以是可接受的或甚至期望的(参见例如以下进一步描述的图11)。
用于形成不透明材料5层的合适的不透明抗蚀材料可以是例如可从Fujifilm得的SKS-A070A和SKS-A070B
(http://www.fujifilm-ffem.com/products/photoresist.aspx)。
图6示出晶片W1在适当地结构化材料5之后的外观。(抗蚀)材料5从主体部分2移除。这可以通过使用例如诸如光结构化的标准光刻处理来完成。(抗蚀)材料5例如以适当的方式暴露于光，然后被刻蚀或暴露于溶剂，从而从主体部分2移除材料5，同时在期望的位置依然保留材料5(参见符号5a、5b)。
应该注意，当材料5是抗蚀材料时，该抗蚀材料不以使用抗蚀材料的标准方式使用。标准方式的使用意味着抗蚀材料将被使用以实现一些其他材料的(结构化)施加，但更重要的，抗蚀材料通常在不久之后，但至少在完成光学装置之前，被再次移除。然而，在本专利申请中，提出使得抗蚀材料保留在光学装置中，即，抗蚀材料包括在光学装置中并且在其中提供了有用的功能(阻挡不期望的光传播)。
图7是用于制造多通道光电模块20的晶片堆叠W的细节的横截面的示意图。晶片堆叠W包括五个晶片：晶片W1、W2和W3以及隔离晶片SW1和SW2。
晶片W1包括大量光学装置10，每个晶片W1的相对侧上包括光学结构1a和光学结构1b。还可以仅在一侧上提供光学结构，例如仅光学结构1a或仅光学结构1b。晶片W1还形成大量透明基底S1，光学结构1a和1b位于透明基底S1上。
晶片W3(其是光学晶片)包括大量光学装置10，每个晶片W3的相对侧上包括光学结构1c和光学结构1d。还可以仅在一侧上提供光学结构，即，仅光学结构1c或仅光学结构1d。晶片W3还形成大量透明基底S3，光学结构1c和1d位于透明基底S3上。
在每个光电模块20内，不透明材料5被施加至周围部分2和任意两个光学结构之间暴露的基底表面，而主体部分2不被不透明材料覆盖。根据模块20的特定应用，还可以部分地或全部省略施加在各个晶片的一侧或两侧的不透明材料。
当然，光学结构的形状和类型可以相对图中所示而变化，例如，可以实现折射和衍射透镜、凹透镜和凸透镜以及任何其他无源光学器件、或者无源光学器件的组合。
晶片W2包括大量有源光学器件6，诸如图像传感器，每个设置在大量基底S2之一之中或之上。相互垂直布置的有源和无源光学器件形成光学通道C。在图7的横截面视图中，在一个模块20中，存在三个通道C。根据特定应用，光电模块20内的每个通道(至少名义上)不同于相应光电模块20的其他通道，或者两个或更多个、特别地所有通道(至少名义上)相互不同。通常，每个通道允许捕获一个子图像，并且根据多个子图像，通常通过处理的方式，例如使用一个或多个适当算法的图像处理，可以获得最终图像。
隔离晶片SW1、SW2被布置(夹在)其他晶片之间以提供它们之间的严格定义的距离。另外，隔离晶片可以是不透明的以禁止或至少减少不期望的光从光电模块20的外部入射至光电模块20中。但是隔离晶片SW1和SW2中的任何一个也可以是全部或部分透明的。
然而，注意，在图7的实施例的稍微修改版本中，隔离晶片SW1将包括在晶片W2中或晶片W1中，和/或隔离晶片SW2将包括在晶片W1中或晶片W3中。例如，可以例如使用诸如注射成型或模压的复制来制造用于组合晶片W1(集成了隔离晶片SW1和SW2)的前体晶片，并且光学结构1a和1b可制造在前体晶片上。
一个光电模块20在横向上覆盖隔离晶片中的开口8限定的区域以及由隔离晶片提供的隔离构件7的区域，其中隔离构件7通常限制开口8。
用于减少模块20的不同通道C之间的串扰的一个可能性是例如将隔离构件7(特别地不透明构件)不仅提供在晶片堆叠W中包括的相邻光电模块20之间，还提供在每个光电模块20中相邻通道C之间。然而，这可能构成对于相邻光学结构之间的最小距离的限制以及由此构成对相邻光学通道C之间最小距离的限制，这最终构成对每个光电模块20的可实现的最小(横向)尺度的限制。
然而，另一可能性是提供先前提到的不透明材料5，特别当以所述方式施加时。并且减少杂散光和/或串扰的这种方式将通常不构成对相邻光学结构之间的最小距离的限制，由此可以实现特别小的光电子模块20(至少就它们的横向尺度而言)。
基底S1和S3可以(相互独立地)是(基本上)全部透明的(如图7所示)，或部分透明的，例如包括透明部分t和阻挡部分b，如图1的右手边部分所示，或者是透明的，其上具有一个或多个阻挡层8’，例如如图2所示。
可以沿着图7中的虚线将晶片堆叠W分离成光电模块20。
图8是看向用于制造多通道光电模块的晶片堆叠W的示意图，其包括光学装置10的晶片W1和隔离晶片SW，其中没有施加不透明材料。可以利用该晶片堆叠W制造的每个光电模块包括以2×2阵列配置的四个通道。晶片W1可以是例如透明的，包括大量光学结构1。隔离晶片SW在横向上限制可制造的光电模块。
图9是看向图8的晶片堆叠W的示意图，其中不透明材料5被施加并被结构化。通常，当没有另外的晶片附接至要被涂布的晶片，至少未被附接至晶片的将被涂布的那一侧时，将进行材料5的施加。
如在图7的实施例的情况中那样，诸如基于不透明聚合物的抗蚀剂的材料5可以基本上被施加在晶片一侧的全部上(在图8中：晶片W1)，并且之后以通常已知的方式被结构化，例如使用光结构化。其中，光学结构10的至少主体部分2不被材料5覆盖。另外，如图7和9所示，在隔离晶片(在图9中：隔离晶片SW；在图7中：隔离晶片SW1和/或SW2)将与被涂布晶片接触的表面部分不被材料5覆盖。这针对晶片之间最终实现的距离创建了严格定义的条件(材料5的厚度不确定性之后对该距离无贡献)，并且由于较少的材料对晶片之间的结合有贡献，从而可实现简单的材料管理。但是通常也可以使得材料5保持在那里，并仅在主体部分2所占据的区域中移除材料5。
从图8和9的晶片W1，可以制造光学装置。与隔离晶片SW和至少一个附加晶片一起，可以制造其他光学装置或光电模块，在后一情况下，一个附加晶片可包括有源光学器件，例如图7的晶片W2。
为了形成晶片堆叠，可以施加结合材料，诸如胶，例如UV固化胶或热固化胶，例如环氧树脂。例如，贡献于晶片堆叠(并且最终贡献于要制造的光学装置或光电模块)的所有晶片可以以期望方式利用其间的合适结合材料相互堆叠，之后，在单个固化或硬化步骤中，可以形成晶片堆叠。还可以应用两个或更多个随后的结合步骤，每次添加一个或多个附加晶片直到所有晶片包括在堆叠中为止。
当晶片堆叠完成并结束时，它可以被分离成大量光电模块。可使用已知的分离(切割)技术，例如激光切割、锯开。在图9中，由虚箭头表示将进行分离的一些线。
图10是包括多通道光电模块20的电子装置100的细节的横截面的示意图。电子装置100包括外壳70和印刷电路板50，外壳具有覆盖玻璃75，光电模块20可以附接至该覆盖玻璃75，印刷电路板50包括诸如电子器件60的另外的电子器件。光电模块20例如经由图10所示的焊料球55可操作地连接至印刷电路板50。隔离构件7和基底S2至少在光电模块20的五个侧面上形成光电模块20的外壳。在图10的横截面图中，在一个模块20中，存在两个通道C。电子装置100可以是例如计算型照相机、阵列照相机、多孔径照相机、全景照相机，其中在这些情况下，有源光学器件6通常是诸如基于CMOS的图像芯片的多像素图像传感器，例如在现在使用的数字相片照相机中那样。光电模块20的每个通道可以允许捕获一个子图像，并且根据由光电模块20捕获的多个子图像，通常通过处理的方式，例如使用一个或多个合适算法的图像处理，可以获得最终图像。最终图像可以在电子装置100内例如使用电子器件60来获得，和/或最终图像可以在载入了描述子图像的数据的外部装置中获得，例如具有合适软件的计算机。
电子装置100也可以是其他物品，例如多通道光学传感器，其中有源光学器件6可以是光电二极管。
而且，仅光电模块20(图7或图10)可以已经被考虑为实现诸如照相机或光学传感器的电子装置。
图11示出包括光学装置10的晶片W1的细节的横截面，用于示出抗蚀剂的施加使得光学结构1的主体部分2中的一部分被覆盖。利用不透明材料5c覆盖光学结构1的主体部分2的一部分(通常是外周部分)，可以是有价值的，例如用于实现孔径的功能，或用于甚至更强有力地禁止杂散光的传播，或用于改进成像性质(通过不使用主体部分2的以下部分来用于成像：即成像不如所期望的准确或者不如主体部分2中的其他(通常是内部)部分准确的部分)。如图11所示的光学装置10可以如图6的那样获得(参见以上，图4、5)，但不完全从主体部分2中移除不透明材料，而是保留其部分，参见图11中的5c。
图12示出晶片W1上的细节的图，其中抗蚀剂被施加并被结构化。使用这样的晶片W1(参见虚直线)，可以获得例如用于计算型照相机的四通道光学模块，例如四通道光电模块。而在图9所示的实施例中，施加至每个光学模块20的(相邻)光学结构1的抗蚀剂是连续的，其不是图12的实施例中的情况。在图12中，所施加的不透明材料5对于每个光学结构1是分离的。
图13为光学模块20的示意图，其中抗蚀剂5被施加并被结构化。这仅示出由不透明材料5所形成的另一(横向)形状。在该情况下，对于每个光学结构1选择矩形(可选地，如所示出的，具有圆形角)，而在图12中，示出了圆形。而且其他形状也是可以的。如所示出的，所施加不透明材料(更特别地，其在横向上的形状)的重心不必须与相应光学结构1或主体部分2的重心(更特别地，其在横向上的形状)一致。
在本专利申请中示出的制造方法非常适于在晶片级上执行，其更高效并且可以允许高质量的高产量的批量生产。

Claims (10)

1.一种光学装置，其包括第一基底，所述第一基底包括至少一个光学结构，所述光学结构包括：
-主体部分；以及
-至少部分围绕所述主体部分的周围部分；
所述装置进一步包括施加至所述周围部分的不透明材料。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述主体部分形成无源光学器件，特别是透镜或透镜元件，更特别地为折射镜或折射镜元件。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述主体部分和所述周围部分形成整体部件。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置包括施加至所述第一基底的邻近所述周围部分的表面部分的另外的不透明材料。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置包括所属不透明材料的层，所述层基本上覆盖所述周围部分。
6.根据权利要求5所述的装置，所述层基本上还覆盖所述第一基底的邻近所述周围部分的表面部分。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述不透明材料是抗蚀材料，特别是基于聚合物的抗蚀材料。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述不透明材料是能够光结构化的。
9.一种光电模块，包括多个根据权利要求1-8中任一项所述的光学装置，所述光学装置包括在所述第一基底中。
10.根据权利要求9所述的模块，包括多个有源光学器件，特别地，其中所述有源光学器件是光检测器。
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