CN116699788A - 微透镜封装结构的制作方法和封装结构 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种微透镜封装结构的制作方法和封装结构，包括：提供具有微透镜阵列结构的第一基板，第一基板上表面和/或下表面均设置微透镜阵列结构，微透镜阵列结构包括多个子微透镜；提供第二基板，在第二基板上表面形成多个阵列分布的凹槽，凹槽与每个子微透镜在第一基板上的位置一一对应；于第二基板上表面点胶，使得每个凹槽周侧至少分布有部分胶体；将第一基板设置微透镜阵列的一侧面通过胶体键合至第二基板，使第一基板朝向第二基板一侧面的子微透镜完全落入相应凹槽内。在进行键合工艺时能够保护微透镜结构，避免微透镜结构出现破损和被胶体污染的风险。

Description

微透镜封装结构的制作方法和封装结构

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种微透镜封装结构的制作方法和封装结构。

背景技术

常用技术中对于将具有单面微透镜结构的基板与不同光学性能参数的平面基板键合时，通常是通过在平面基板的一侧面上旋转涂胶，使得平面基板的一侧面上涂覆一层胶层，然后再将具有单面微透镜的基板通过该胶层与平面基板固定，其中，单面微透镜位于远离平面基板的一侧。

但是，对于具有双面微透镜结构的基板，其无法直接与平面基板进行键合，若是与具有特殊结构的基板直接键合，采用旋转涂胶的方式，也存在胶体污染微透镜的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微透镜封装结构的制作方法和封装结构，在设置有凹槽的基板上固定点胶，将设置有微透镜的产品与具有凹槽的基板精准匹配，减少微透镜结构在封装过程中受到损伤或被胶体污染的风险。

为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种微透镜封装结构的制作方法，所述方法包括：

提供具有微透镜阵列结构的第一基板，所述第一基板的上表面和/或下表面均设置有所述微透镜阵列结构，所述微透镜阵列结构包括多个子微透镜；

提供第二基板，在所述第二基板上表面形成多个阵列分布的凹槽，所述凹槽与每个所述子微透镜在所述第一基板上的位置一一对应；

于所述第二基板上表面点胶，使得每个所述凹槽周侧至少分布有部分胶体；

将所述第一基板设置有所述微透镜阵列的一侧面通过所述胶体键合至所述第二基板，使得所述第一基板朝向所述第二基板一侧面的子微透镜完全落入相对应的所述凹槽内。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述提供第二基板，所述第二基板上表面形成多个阵列分布的凹槽，具体包括：

提供第二基板，在所述第二基板上表面形成多个阵列分布的凹槽，并使所述凹槽尺寸大于所述子微透镜的尺寸，当所述第一基板设置有所述微透镜阵列的一侧面朝向所述第二基板上表面放置，所述子微透镜落入所述凹槽内时，所述子微透镜的外表面与所述凹槽内侧壁之间存在空隙。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述提供第二基板，在所述第二基板上表面形成多个阵列分布的凹槽，具体包括：

提供第二基板，在所述第二基板上表面形成多个阵列分布的凹槽，并使所述凹槽贯通所述第二基板的上表面和下表面。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述方法还包括：

于所述第二基板下表面点胶，使得每个所述凹槽周侧至少分布有部分胶体；

提供另一所述第一基板；

将另一所述第一基板设置有所述微透镜阵列的一侧面通过所述第二基板下表面的胶体键合至所述第二基板，使得另一所述第一基板朝向所述第二基板一侧面的子微透镜完全落入相对应的所述第二基板的下表面凹槽内。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述于所述第二基板上表面点胶，使得每个所述凹槽周侧至少分布有部分胶体，具体包括：

于所述第二基板上表面点胶，使得相邻所述凹槽之间的间隙处均点有胶体。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述将所述第一基板设置有所述微透镜阵列的一侧面通过所述胶体键合至所述第二基板，具体包括：

倾斜所述第一基板，使得所述第一基板设置有所述微透镜阵列的一侧面的一边缘处先与所述第二基板通过胶体进行键合；

将倾斜的所述第一基板朝靠近所述第二基板的方向匀速放平，使得所述第一基板设置有所述微透镜阵列的一侧面通过所述胶体完全键合至所述第二基板。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述方法还包括：

固化所述胶体。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述第一基板和所述第二基板为透光基板，所述胶体为透光胶体。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述在所述第二基板上表面形成多个阵列分布的凹槽，具体包括：

在第二基板上表面形成多个阵列分布的凹槽，并使所述凹槽为长方体结构，所述凹槽在平行于所述第二基板上表面方向上的横截面为长方形结构，且所述横截面的任意一边边长均大于所述子微透镜的最大直径，所述凹槽在所述第二基板内的延伸深度大于所述子微透镜在所述第一基板表面的凸出厚度。

为实现上述发明目的，本发明一实施方式还提供一种微透镜封装结构，所述封装结构根据所述微透镜封装结构的制作方法制作形成。

本发明的有益效果在于：提供设置有多个阵列分布凹槽的第二基板，该凹槽与第一基板的微透镜阵列相对应，并且预先在每个凹槽周围的第二基板表面点胶，再将第一基板设置有微透镜阵列的一侧面通过胶体与第二基板键合在一起，本发明在设置有凹槽的第二基板表面的固定区域精准点胶形成特定区域的胶层，然后将设置有微透镜阵列的产品与之对位、键合，使得每个微透镜结构都能够落入凹槽内，在进行键合工艺时能够保护微透镜结构，避免微透镜结构出现破损和被胶体污染的风险。

附图说明

图1为本发明一实施方式中的微透镜封装结构的制作方法流程示意图。

图2-图9为本发明一实施方式中的对应微透镜封装结构的制作方法的工艺步骤图，其中，图4为第二基板的侧视图，图5为第二基板的俯视图；

图10为本发明一实施方式中的微透镜封装结构的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施方式及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

下面详细描述本发明的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

为方便说明，本文使用表示空间相对位置的术语来进行描述，例如“上”、“下”、“后”、“前”等，用来描述附图中所示的一个单元或者特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的装置翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“上方”的单元将位于其他单元或特征“下方”或“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括下方和上方这两种空间方位。

如图1所示，本实施方式提供一种微透镜封装结构的制作方法，包括：

S1：提供具有微透镜阵列结构的第一基板，第一基板的上表面和/或下表面均设置有微透镜阵列结构，微透镜阵列结构包括多个子微透镜。

S2：提供第二基板，在第二基板上表面形成多个阵列分布的凹槽，凹槽与每个子微透镜在第一基板上的位置一一对应。

S3：于第二基板上表面点胶，使得每个凹槽周侧至少分布有部分胶体。

S4：将第一基板设置有微透镜阵列的一侧面通过胶体键合至第二基板，使得第一基板朝向第二基板一侧面的子微透镜完全落入相对应的凹槽内。

在步骤S1中，提供的具有微透镜阵列结构的第一基板，可以是具有单面微透镜阵列结构的第一基板，也可以是具有双面微透镜结构的第一基板。

示例性的，如图2所示，本实施方式提供具有双面微透镜阵列结构的第一基板1，即在第一基板1的上表面和下表面均设置有微透镜阵列结构，微透镜阵列结构包括多个子微透镜11。

设置于第一基板1上表面的子微透镜11和设置于第一基板1下表面的子微透镜11，其尺寸大小和相对位置可根据实际光路设计和实际产品需求进行设计和调整。

在步骤S2中，提供第二基板，在该第二基板上表面形成多个阵列分布的凹槽，具体包括：

示例性的，如图3所示，在第二基板2上表面形成与第一基板1其中一侧面的每个子微透镜11一一对应的凹槽21，在此实施方式中，凹槽21的底部与第二基板2的下表面之间还存在一定距离。

具体的，每个凹槽21的尺寸大于与其相对应设置的子微透镜11的尺寸，在本发明具体实施方式中，在第二基板2上表面形成多个阵列分布的凹槽21，并使凹槽21为长方体结构，凹槽21在平行于第二基板2上表面方向上的横截面为长方形结构，且该横截面任意一边的边长均大于子微透镜11的最大直径，同时凹槽21在第二基板2内的延伸深度大于子微透镜11凸出于第一基板1表面的厚度。即当第一基板1设置有微透镜阵列的一侧面朝向第二基板2上表面放置，子微透镜11落入凹槽21内时，子微透镜11的外表面与凹槽21内侧壁之间存在空隙。

当然，凹槽21也可设置有圆柱形结构，则凹槽21在平行于第二基板2上表面方向上的横截面为圆形，且设置该圆形横截面的直径大于子微透镜11的最大直径，圆柱形凹槽21在第二基板2内的延伸深度大于子微透镜11的凸出厚度即可。

在本发明另一实施方式中，提供第二基板，在第二基板上表面形成多个阵列分布的凹槽，具体包括：

如图4和图5所示，提供第二基板2，第二基板2上表面设置有多个阵列分布的凹槽21，凹槽21贯通第二基板2的上表面和下表面。则在此实施方式中，凹槽21贯通第二基板2的上表面和下表面，凹槽21在平行于第二基板2上表面的截面尺寸大于子微透镜11的最大直径即可。

在步骤S3中，于第二基板上表面点胶，使得每个凹槽周侧至少分布有部分胶体，具体包括：

以凹槽21连通第二基板2的上表面和下表面为例，如图6所示，于第二基板2上表面点胶，使得相邻凹槽21之间的间隙处均点有胶体3，即使得该胶体3围绕每个凹槽21的周边设置。

具体的，均匀控制在每两个相邻凹槽21的通道上表面进行点胶，且在处于外侧的凹槽21的外侧通道上表面进行点胶，使得点胶的胶体3围绕每个凹槽21的周边即可。当后续工艺中将第一基板1和第二基板2通过该胶体3进行键合时，由于凹槽21的设置，能够允许少量胶体3溢出至凹槽21的内侧壁，避免胶体3污染子微透镜11的表面。

更具体的，控制该胶体3的点胶位置，使得胶体3距离其最近的凹槽21的相对距离均相等，且控制点胶量，避免在进行第一基板1和第二基板2键合时，胶体3溢出至凹槽21内的胶体量过多而污染子微透镜表面，影响产品的透光性能。

当然，对于胶体3涂布的方式本发明不作限制，可以是图6所示的点阵式点胶，也可以是印刷式涂布，可根据实际产品的制作需求进行选择。

在本发明具体实施方式中，通过自动点胶机进行点胶，胶体3的量可通过自动点胶机针头移动速度和出胶气压进行控制，可根据实际的不同产品对自动点胶机的点胶参数进行调整。

在步骤S4中，将第一基板设置有微透镜阵列的一侧面通过胶体键合至第二基板，具体包括：

如图7所示，倾斜第一基板1，使得第一基板1设置有微透镜阵列的一侧面的一边缘处先与第二基板2通过胶体3进行键合。

将倾斜的第一基板1朝靠近第二基板2的方向匀速放平，使得第一基板1设置有微透镜阵列的一侧面通过胶体3完全键合至第二基板2，且第一基板1面向第二基板2一面的子微透镜11完全落入与其一一对应的凹槽21内，如图8所示。通过在第二基板2上表面的凹槽21周边精准点胶，且精准控制第一基板1和第二基板2对准后，倾斜一侧慢慢键合，可以避免第一基板1和第二基板2通过胶体3键合时胶体3产生气泡和分层，提高微透镜封装结构的键合精度和结构可靠性。

进一步的，以凹槽21连通第二基板2的上表面和下表面为例，本实施方式中的封装方法还包括：

于第二基板下表面点胶，使得每个凹槽周侧至少分布有部分胶体。

提供另一第一基板。

将另一第一基板设置有微透镜阵列的一侧面通过第二基板下表面的胶体键合至第二基板，使得另一第一基板朝向第二基板一侧面的子微透镜完全落入相对应的第二基板的下表面凹槽内。

如图9所示，同样利用自动点胶机于第二基板2下表面点胶，并使得相邻凹槽之间的间隙处均点有胶体3，即使得胶体3围绕每个凹槽21的周边设置，提供另一第一基板4，将另一第一基板4设置有微透镜阵列的一侧面通过第二基板2下表面的胶体3键合至第二基板2，实现多层微透镜光学结构堆叠的封装产品应用。当然，凹槽21的尺寸大于另一第一基板4朝向第二基板一面的子微透镜的尺寸大小，使得另一第一基板4与第二基板2键合时，另一第一基板4朝向第二基板2一侧面的子微透镜完全落入相对应的第二基板2的下表面凹槽21内，且凹槽21的内侧壁与子微透镜的外表面之间存在空隙。

另一第一基板4可以为单面设置有微透镜阵列结构的基板，也可以为双面设置有微透镜阵列结构的基板，可根据需要制作的不同产品结构进行选取。

在本发明具体实施方式中，第一基板1、第二基板2和另一第一基板4均为透光基板，胶体3为透光胶体。

当然，当第二基板2上设置的凹槽21贯通第二基板2的上表面和下表面时，则第二基板2也可以为不透光基板，比如硅片等。

第一基板1、第二基板2、另一第一基板4和胶体3的制作材料，本发明对此不作限制，可根据产品的实际制作需求进行选择，不影响封装产品所需的透光性即可。

进一步的，本实施方式中的封装方法还包括：

UV固化胶体。

本实施方式还提供一种微透镜封装结构，该封装结构根据上述微透镜封装结构的制作方法制作形成。

如图10所示，该封装结构包括第一基板1和第二基板2，第一基板1通过胶体3设置于第二基板2上表面。

具体的，第一基板1的上表面和下表面均设置有微透镜阵列结构，微透镜阵列结构包括多个子微透镜11。

第二基板2的上表面设置有阵列分布的凹槽21，凹槽21与第一基板1面向第二基板2一面的子微透镜11一一对应，该凹槽21用于容纳子微透镜11。

在本发明一实施方式中，凹槽21为长方体结构，凹槽21在平行于第二基板2上表面方向上的横截面为长方形结构，且横截面的任意一边边长均大于子微透镜11的最大直径，凹槽21在第二基板2内的延伸深度大于子微透镜11在第一基板1表面的凸出厚度。也就是说，在第一基板1通过胶体3放置于第二基板2上表面时，每个凹槽21与每个子微透镜11一一对应，且子微透镜11完全落入凹槽21内，且子微透镜11的外表面与凹槽21内侧壁之间存在空隙。

当然，凹槽21也可设置有圆柱形结构，则凹槽21在平行于第二基板2上表面方向上的横截面为圆形，且设置该圆形横截面的直径大于子微透镜11的最大直径，圆柱形凹槽21在第二基板2内的延伸深度大于子微透镜11的凸出厚度即可。

更具体的，胶体3设置于第二基板2上表面，其围绕每个凹槽21的周边设置。

在本发明具体实施方式中，第一基板和第二基板2为透光基板，比如玻璃，胶体3为透光胶体。

综上所述，本发明在设置有凹槽的第二基板表面的固定区域精准点胶形成特定区域的胶层，然后将设置有微透镜阵列的产品与之对位、键合，使得每个微透镜结构都能够落入凹槽内，在进行键合工艺时能够保护微透镜结构，避免微透镜结构出现破损和被胶体污染的风险。另外，在进行键合工艺时，控制第一基板倾斜一侧慢慢键合，可以避免第一基板和第二基板通过胶体键合时胶体产生气泡和分层，提高微透镜封装结构的键合精度和结构可靠性。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微透镜封装结构的制作方法，其特征在于，所述方法包括：

提供具有微透镜阵列结构的第一基板，所述第一基板的上表面和/或下表面均设置有所述微透镜阵列结构，所述微透镜阵列结构包括多个子微透镜；

提供第二基板，在所述第二基板上表面形成多个阵列分布的凹槽，所述凹槽与每个所述子微透镜在所述第一基板上的位置一一对应；

于所述第二基板上表面点胶，使得每个所述凹槽周侧至少分布有部分胶体；

将所述第一基板设置有所述微透镜阵列的一侧面通过所述胶体键合至所述第二基板，使得所述第一基板朝向所述第二基板一侧面的子微透镜完全落入相对应的所述凹槽内。

2.根据权利要求1所述的微透镜封装结构的制作方法，其特征在于，所述提供第二基板，所述第二基板上表面形成多个阵列分布的凹槽，具体包括：

提供第二基板，在所述第二基板上表面形成多个阵列分布的凹槽，并使所述凹槽尺寸大于所述子微透镜的尺寸，当所述第一基板设置有所述微透镜阵列的一侧面朝向所述第二基板上表面放置，所述子微透镜落入所述凹槽内时，所述子微透镜的外表面与所述凹槽内侧壁之间存在空隙。

3.根据权利要求2所述的微透镜封装结构的制作方法，其特征在于，所述提供第二基板，在所述第二基板上表面形成多个阵列分布的凹槽，具体包括：

提供第二基板，在所述第二基板上表面形成多个阵列分布的凹槽，并使所述凹槽贯通所述第二基板的上表面和下表面。

4.根据权利要求3所述的微透镜封装结构的制作方法，其特征在于，所述方法还包括：

于所述第二基板下表面点胶，使得每个所述凹槽周侧至少分布有部分胶体；

提供另一所述第一基板；

将另一所述第一基板设置有所述微透镜阵列的一侧面通过所述第二基板下表面的胶体键合至所述第二基板，使得另一所述第一基板朝向所述第二基板一侧面的子微透镜完全落入相对应的所述第二基板的下表面凹槽内。

5.根据权利要求1所述的微透镜封装结构的制作方法，其特征在于，所述于所述第二基板上表面点胶，使得每个所述凹槽周侧至少分布有部分胶体，具体包括：

于所述第二基板上表面点胶，使得相邻所述凹槽之间的间隙处均点有胶体。

6.根据权利要求1所述的微透镜封装结构的制作方法，其特征在于，所述将所述第一基板设置有所述微透镜阵列的一侧面通过所述胶体键合至所述第二基板，具体包括：

倾斜所述第一基板，使得所述第一基板设置有所述微透镜阵列的一侧面的一边缘处先与所述第二基板通过胶体进行键合；

将倾斜的所述第一基板朝靠近所述第二基板的方向匀速放平，使得所述第一基板设置有所述微透镜阵列的一侧面通过所述胶体完全键合至所述第二基板。

7.根据权利要求1所述的微透镜封装结构的制作方法，其特征在于，所述方法还包括：

固化所述胶体。

8.根据权利要求1所述的微透镜封装结构的制作方法，其特征在于，所述第一基板和所述第二基板为透光基板，所述胶体为透光胶体。

9.根据权利要求1所述的微透镜封装结构的制作方法，其特征在于，所述在所述第二基板上表面形成多个阵列分布的凹槽，具体包括：

在第二基板上表面形成多个阵列分布的凹槽，并使所述凹槽为长方体结构，所述凹槽在平行于所述第二基板上表面方向上的横截面为长方形结构，且所述横截面的任意一边边长均大于所述子微透镜的最大直径，所述凹槽在所述第二基板内的延伸深度大于所述子微透镜在所述第一基板表面的凸出厚度。

10.一种微透镜封装结构，其特征在于，所述封装结构根据权利要求1至9中任意一项所述微透镜封装结构的制作方法制作形成。