CN118073957A - 封装结构及封装结构的制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种封装结构，包括第一透明基板、支撑件、第二透明基板、光学透镜组件、封装组件和光学器件；第一透明基板包括第一表面和第二表面，第二透明基板包括朝向第一透明基板的第三表面且与第二透明基板在第一方向上堆叠设置，支撑件连接于第二表面和第三表面；光学透镜组件位于第一容纳腔内且固定于第三表面，光学透镜组件和光学器件在第一方向上存在重叠；封装组件包括基板和电极，基板固定于第一表面且与第一透明基板形成第二容纳腔，光学器件设于第二容纳腔内，电极电连接光学器件且背离第一表面设置。本申请提供的封装结构能够提高良率和使用寿命。本申请还提供封装结构的制备方法。

Description

封装结构及封装结构的制备方法

技术领域

本申请涉及光学封装结构领域，具体涉及一种封装结构及封装结构的制备方法。

背景技术

现有的光学封装结构通常包括透明基板以及分别设于该透明基板相对两表面的光学器件和光学透镜组件。光学器件可以包括光发射器，例如VCSEL激光器。光学透镜组件包括但不限于透镜、超透镜、微透镜阵列。然而，光学透镜组件裸露于空气中，制造、使用或运输的过程中容易造成光学透镜组件的磨损刮花，影响封装结构的良率和使用寿命。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种能够提高良率和使用寿命的封装结构。

本申请还提供该封装结构的制备方法。

本申请提供一种封装结构。所述封装结构包括第一透明基板、支撑件、第二透明基板、光学透镜组件、封装组件和光学器件；

所述第一透明基板包括第一表面、与所述第一表面相对的第二表面，所述第一透明基板和所述第二透明基板在第一方向上堆叠设置，所述第二透明基板包括朝向所述第一透明基板的第三表面，所述支撑件连接于所述第二表面和所述第三表面，所述第一透明基板、所述第二透明基板和所述支撑件共同形成第一容纳腔；

所述光学透镜组件位于所述第一容纳腔内且固定于所述第三表面，所述光学器件固定于所述第一表面或与所述第一表面间隔设置，所述光学透镜组件和所述光学器件在所述第一方向上存在重叠；

所述封装组件包括基板和电极，所述基板固定于所述第一表面，所述基板和所述第一透明基板共同形成第二容纳腔，所述光学器件设于所述第二容纳腔内，所述电极电连接所述光学器件且背离所述第一表面设置。

可选地，所述第二表面设置有容置槽，所述封装结构还包括第一粘接层，所述第一粘接层设置于所述容置槽内且连接所述支撑件和所述第一透明基板。

可选地，所述光学器件为光发射器，所述光学器件固定于所述第一表面。

可选地，所述光学器件为成像传感器，所述封装结构还包括第二粘接层，所述第二粘接层连接所述第一表面和所述基板背离所述电极的表面，所述第二粘接层位于所述光学器件和所述光学透镜组件的重叠区域外，所述光学器件与所述第一表面间隔设置。

可选地，所述封装结构还包括挡光件，所述挡光件连接所述第三表面和所述支撑件背离所述第一透明基板的表面，所述挡光件环设于所述光学透镜组件的外围。

本申请还提供一种封装结构的制备方法，所述制备方法包括：

提供第一封装单元，所述第一封装单元包括第一透明基板、封装组件和光学器件，所述第一透明基板包括第一表面、与所述第一表面相对的第二表面，所述封装组件包括基板和电极，所述基板固定于所述第一表面，所述基板和所述第一透明基板共同形成第二容纳腔，所述电极电连接所述光学器件且背离所述第一表面设置，所述光学器件固定于所述第一表面或与所述第一表面间隔设置，所述光学器件设于所述第二容纳腔内；

提供第二封装单元，所述第二封装单元包括第二透明基板、支撑件和光学透镜组件，所述第二透明基板包括朝向所述第一透明基板的第三表面，所述支撑件连接于所述第三表面且与所述第三表面围设形成容置腔，所述光学透镜组件位于所述容置腔内且固定于所述第三表面；

堆叠所述第一封装单元和所述第二封装单元并连接所述支撑件和所述第二表面，使得所述第一透明基板和所述第二透明基板在第一方向上堆叠设置，所述容置腔形成第一容纳腔，所述光学透镜组件和所述光学器件在所述第一方向上存在重叠。

可选地，所述第二表面设置有容置槽，所述封装结构的制备方法还包括：

在所述容置槽内形成第一粘接层，所述第一粘接层连接所述支撑件和所述第一透明基板。

可选地，所述光学器件为光发射器，所述光学器件固定于所述第一表面。

可选地，所述封装结构的制备方法还包括：

形成连接所述第一表面和所述基板背离所述电极的表面的第二粘接层，所述第二粘接层位于所述光学器件和所述光学透镜组件的重叠区域外；

所述光学器件与所述第一表面间隔设置，所述光学器件为成像传感器。

可选地，所述第二封装单元还包括挡光件，所述挡光件连接所述第三表面和所述支撑件背离所述第一透明基板的表面，所述挡光件环设于所述光学透镜组件的外围。

与现有技术相比，本申请的第一透明基板、第二透明基板和支撑件围设形成第一容纳腔，并将光学透镜组件设置于第一容纳腔内，以实现光学透镜组件的封装保护。基板连接于第一透明基板的第一表面并形成第二容纳腔。光学器件位于第二容纳内，以实现光学器件的封装保护。从而，本申请能够防止外力刮花光学器件和光学透镜组件，利于提高封装结构的良率和使用寿命。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的封装结构的剖面示意图；

图2为本申请另一实施例提供的封装结构的剖面示意图；

图3为本申请一实施例提供的制备封装结构的方法流程图。

主要元件符号说明

封装结构 100,200 第一透明基板 10

第一表面 101 容置槽 103

第二表面 102 支撑件 20

第一容纳腔 201 第二容纳腔 202

第二封装单元 204,204′ 第二透明基板 30

第三表面 301 光学透镜组件 40

封装组件 50 基板 51

电极 52 光学器件 60,60′

第一粘接层 70 第二粘接层 80挡光件 90 第一封装单元 106,106′

第一方向 X 间距 R

步骤 S301,S302,S303

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“设置于”另一个元件，它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。

需要说明的是，本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后…)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置，运动情况等，如果该特定姿态发生变化时，该方向性指示也相应地随之改变。在本申请实施例中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

实施例1：

参照图1，本申请提供一种封装结构100，所述封装结构100包括第一透明基板10、支撑件20、第二透明基板30、光学透镜组件40、封装组件50和光学器件60。

所述第一透明基板10包括第一表面101、与所述第一表面101相对的第二表面102。所述第一透明基板10和所述第二透明基板30在第一方向X上堆叠设置。所述第二透明基板30包括朝向所述第一透明基板10的第三表面301。所述第一透明基板10和所述第二透明基板30的材料可以为磊晶晶圆、透明聚合物材料、玻璃、硅、锗或半导体化合物。所述支撑件20连接于所述第二表面102和所述第三表面301。所述第一透明基板10、所述第二透明基板30和所述支撑件20共同形成第一容纳腔201。所述支撑件20的材料可以包括半导体材料或聚合物材料。所述光学透镜组件40包括但不限于超透镜、衍射元件或透镜阵列的一种。在本实施例中，所述光学透镜组件40可以为超透镜。所述光学透镜组件40位于所述第一容纳腔201内且固定于所述第三表面301。所述光学器件60固定于所述第一表面101或与所述第一表面101间隔设置。所述光学器件60固定于所述第一表面101利于减小所述封装结构100在所述第一方向X上的体积。所述光学透镜组件40和所述光学器件60在第一方向X上存在重叠。

所述封装组件50包括基板51和电极52。所述基板51固定于所述第一表面101。所述基板51和所述第一透明基板10共同形成第二容纳腔202。所述光学器件60设于所述第二容纳腔202内。所述电极52电连接所述光学器件60且背离所述第一表面101设置。

在具体的实施例中，所述电极52的数量可以为至少两个，一部分所述电极52为n电极，另外一部分所述电极52为p电极。所述基板51可以设置有导电线路。n型导通的所述电极52通过所述基板51电连接所述光学器件60的p型导通电极层，p型导通的所述电极52通过所述基板51电连接所述光学器件60的n型导通电极层。所述电极52接入电源设备时，所述光学器件60产生光源或对接收到的光源进行成像。

在另外的实施例中，所述基板51可以仅为绝缘基板。所述电极52可以穿过所述基板51与所述光学器件60的电极层连接。

所述光学器件60包括但不限于光发射器或成像传感器。在本实施例中，所述光学器件60为光发射器，例如垂直腔面发射激光器(VCSEL)、边发射激光器(EEL)、固体激光器或光线激光器。使得所述封装结构100为发射端设备。此时，当所述电极52接入电源设备时，激发所述光学器件60的发光层发光，以产生激光。所述光学器件60的出光面朝向所述光学透镜组件40，使得所述光学器件60产生的激光穿过所述光学透镜组件40后，产生汇聚光束或是发散光束。

在一些实施例中，所述第二表面102设置有容置槽103。所述封装结构100还包括第一粘接层70。所述第一粘接层70的材料可以为环氧胶或乙烯胶。所述第一粘接层70设置于所述容置槽103内且连接所述支撑件20和所述第一透明基板10。在所述容置槽103内设置连接所述支撑件20和所述第一透明基板10的所述第一粘接层70，能够防止所述支撑件20在所述第一透明基板10上滑移，便于调控所述光学器件60和所述光学透镜组件40的间距，以调节所述封装结构100的光源质量或是成像质量。

在另外的实施例中，所述第一透明基板10上可以不设置所述容置槽103，所述封装结构100可以不包括所述第一粘接层70，所述支撑件20直接固定于所述第一透明基板10。

在本实施例中，所述支撑件20可以直接固定于所述第三表面301。在另外的实施例中，也可以通过粘接层连接所述支撑件20和所述第二透明基板30。

在本实施例中，每个所述第一容纳腔201内设置有一个所述光学透镜组件40。每个所述第二容纳腔202内设置有一个所述光学器件60。在另外的实施例中，每个所述第一容纳腔201内可以设置有多个所述光学透镜组件40。每个所述第二容纳腔202内可以设置有多个所述光学器件60。

在一些实施例中，所述光学器件60与所述光学透镜组件40之间的间距R大于或等于3μm时，所述封装结构100发出的激光的光束半角小于或等于2.9度。

实施例2：

参照图2，本申请提供一种封装结构200，与实施例1不同在于，所述光学器件60′为成像传感器，使得所述封装结构200为接收端设备。所述光学器件60′的光接收面朝向所述光学透镜组件40，使得经过所述光学透镜组件40的光源投射至所述光学器件60′成像。所述成像传感器可以包括依次叠设的光电转换组件(图未示出)、滤光片(图未示出)和微镜头组件(图未示出)。所述微镜头组件相对于所述滤光片更靠近所述第一表面101。所述光电转换组件电连接所述电极52。所述光电转换组件可以为电荷耦合器件(CCD)。所述光学器件60′与所述第一表面101间隔设置。所述光学器件60′与所述第一表面101间隔设置，能够防止所述第一透明基板10对所述光学器件60′造成磨损。

在一些实施例中，所述封装结构200还包括第二粘接层80。所述第二粘接层80连接所述第一表面101和所述基板51背离所述电极52的表面。所述第二粘接层80位于所述光学器件60′和所述光学透镜组件40的重叠区域外。

在一些实施例中，所述封装结构200还包括挡光件90。所述挡光件90连接所述第三表面301和所述支撑件20背离所述第一透明基板10的表面。所述挡光件90环设于所述光学透镜组件40的外围，用于为所述光学透镜组件40挡光。所述挡光件90的材料可以为金属或不透明聚合物。设置所述挡光件90能够防止经所述支撑件20背离所述第一容纳腔201的一侧入射的光线影响所述成像传感器的成像质量。同时，利于放宽所述支撑件20的材料选择，使得所述支撑件20的材料可以为透明材料。

在另外的实施例中，所述封装结构200可以不包括所述挡光件90。

所述第一透明基板10、所述第二透明基板30和所述支撑件20围设形成所述第一容纳腔201，并将所述光学透镜组件40设置于所述第一容纳腔201内，以实现所述光学透镜组件40的封装保护。所述基板51连接于所述第一透明基板10的所述第一表面101并形成第二容纳腔202。所述光学器件60位于所述第二容纳腔202内，实现所述光学器件60的封装保护。从而，本申请能够防止外力刮花所述光学器件60和所述光学透镜组件40，利于提高所述封装结构100和所述封装结构200的良率和使用寿命。

实施例3：

本申请还提供制备所述封装结构100的制备方法。根据不同需求，所述制备方法的步骤顺序可以改变，某些步骤可以省略或合并。所述制备方法包括如下步骤：

步骤S301：参照图1和图3，提供第一封装单元106。所述第一封装单元106包括第一透明基板10、封装组件50和光学器件60。所述第一透明基板10包括第一表面101、与所述第一表面101相对的第二表面102。所述封装组件50包括基板51和电极52。所述基板51固定于所述第一表面101，所述基板51和所述第一透明基板10共同形成第二容纳腔202。所述电极52电连接所述光学器件60且背离所述第一表面101设置。所述光学器件60固定于所述第一表面101。所述光学器件60设于所述第二容纳腔202内。所述光学器件60包括光发射器或成像传感器。在本实施例中，所述光学器件60可以为光发射器，例如垂直腔面发射激光器(VCSEL)、边发射激光器(EEL)、固体激光器或光线激光器。在具体的实施例中，可以通过金属有机物化学气相沉积(MOCVD)、压印技术、光刻技术、电子束光刻技术或飞秒激光直写技术在所述第一表面101形成所述光学器件60。可以通过压印技术连接所述基板51和所述第一表面101。

在一些实施例中，参照图1，所述第二表面102设置有容置槽103。

步骤S302：参照图1和图3，提供第二封装单元204。所述第二封装单元204包括第二透明基板30、支撑件20和光学透镜组件40。所述第二透明基板30包括朝向所述第一透明基板10的第三表面301。所述支撑件20连接于所述第三表面301且与所述第三表面301围设形成容置腔(图未示出)。可以通过压印技术、蚀刻技术或金属有机物化学气相沉积技术形成固定于所述第三表面301的所述支撑件20。所述光学透镜组件40位于所述容置腔内且固定于所述第三表面301。所述光学透镜组件40包括但不限于超透镜。可以通过光刻、电子束光刻(EBL)、纳米压印光刻(NIL)或飞秒激光直写的方式得到固定于所述第三表面301的所述光学透镜组件40。

步骤S301和步骤S302的顺序可以调换。

步骤S303：堆叠所述第一封装单元106和所述第二封装单元204并连接所述支撑件20和所述第二表面102，使得所述第一透明基板10和所述第二透明基板30在第一方向X上堆叠设置。所述容置腔形成第一容纳腔201，因此所述光学透镜组件40设于所述第一容纳腔201内。所述光学透镜组件40和所述光学器件60在所述第一方向X上存在重叠。

在一些实施例中，在所述容置槽103内形成第一粘接层70，所述第一粘接层70连接所述支撑件20和所述第一透明基板10，得到所述封装结构100。

在另外的实施例中，所述第一透明基板10可以不设置所述容置槽103，还可以通过压印技术固定所述支撑件20和所述第一透明基板10。

实施例4：

本申请还提供制备所述封装结构200的制备方法。与实施例3不同的是，所述光学器件60′为成像传感器且与所述第一表面101间隔设置。所述制备方法还包括：

形成连接所述第一表面101和所述基板51背离所述电极52的表面的第二粘接层80。所述第二粘接层80位于所述光学器件60′和所述光学透镜组件40的重叠区域之外。

在另外的实施例中，所述光学器件60′可以贴合于所述第一表面101。

在一些实施例中，所述第二封装单元204′还包括挡光件90。所述挡光件90连接所述第三表面301和所述支撑件20背离所述第一透明基板10的表面。所述挡光件90环设于所述光学透镜组件40的外围，用于为所述光学透镜组件40挡光。可以通过压印技术固定所述支撑件20、所述挡光件90和所述第二透明基板30。

在另外的实施例中，所述第二封装单元204′可以不设置所述挡光件90。

实施例3-4中元件的材料与实施例1-2中对应元件的材料相同。因此，不再详细赘述。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是在本申请的构思下，利用本申请说明书及附图内容所作出的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种封装结构，其特征在于，所述封装结构包括第一透明基板、支撑件、第二透明基板、光学透镜组件、封装组件和光学器件；

所述第一透明基板包括第一表面、与所述第一表面相对的第二表面，所述第一透明基板和所述第二透明基板在第一方向上堆叠设置，所述第二透明基板包括朝向所述第一透明基板的第三表面，所述支撑件连接于所述第二表面和所述第三表面，所述第一透明基板、所述第二透明基板和所述支撑件共同形成第一容纳腔；

所述光学透镜组件位于所述第一容纳腔内且固定于所述第三表面，所述光学器件固定于所述第一表面或与所述第一表面间隔设置，所述光学透镜组件和所述光学器件在所述第一方向上存在重叠；

所述封装组件包括基板和电极，所述基板固定于所述第一表面，所述基板和所述第一透明基板共同形成第二容纳腔，所述光学器件设于所述第二容纳腔内，所述电极电连接所述光学器件且背离所述第一表面设置。

2.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述第二表面设置有容置槽，所述封装结构还包括第一粘接层，所述第一粘接层设置于所述容置槽内且连接所述支撑件和所述第一透明基板。

3.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述光学器件为光发射器，所述光学器件固定于所述第一表面。

4.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述光学器件为成像传感器，所述封装结构还包括第二粘接层，所述第二粘接层连接所述第一表面和所述基板背离所述电极的表面，所述第二粘接层位于所述光学器件和所述光学透镜组件的重叠区域外，所述光学器件与所述第一表面间隔设置。

5.如权利要求4所述的封装结构，其特征在于，所述封装结构还包括挡光件，所述挡光件连接所述第三表面和所述支撑件背离所述第一透明基板的表面，所述挡光件环设于所述光学透镜组件的外围。

6.一种封装结构的制备方法，其特征在于，包括：

提供第一封装单元，所述第一封装单元包括第一透明基板、封装组件和光学器件，所述第一透明基板包括第一表面、与所述第一表面相对的第二表面，所述封装组件包括基板和电极，所述基板固定于所述第一表面，所述基板和所述第一透明基板共同形成第二容纳腔，所述电极电连接所述光学器件且背离所述第一表面设置，所述光学器件固定于所述第一表面或与所述第一表面间隔设置，所述光学器件设于所述第二容纳腔内；

提供第二封装单元，所述第二封装单元包括第二透明基板、支撑件和光学透镜组件，所述第二透明基板包括朝向所述第一透明基板的第三表面，所述支撑件连接于所述第三表面且与所述第三表面围设形成容置腔，所述光学透镜组件位于所述容置腔内且固定于所述第三表面；

堆叠所述第一封装单元和所述第二封装单元并连接所述支撑件和所述第二表面，使得所述第一透明基板和所述第二透明基板在第一方向上堆叠设置，所述容置腔形成第一容纳腔，所述光学透镜组件和所述光学器件在所述第一方向上存在重叠。

7.如权利要求6所述的封装结构的制备方法，其特征在于，所述第二表面设置有容置槽，所述封装结构的制备方法还包括：

在所述容置槽内形成第一粘接层，所述第一粘接层连接所述支撑件和所述第一透明基板。

8.如权利要求6所述的封装结构的制备方法，其特征在于，所述光学器件为光发射器，所述光学器件固定于所述第一表面。

9.如权利要求6所述的封装结构的制备方法，其特征在于，所述封装结构的制备方法还包括：

形成连接所述第一表面和所述基板背离所述电极的表面的第二粘接层，所述第二粘接层位于所述光学器件和所述光学透镜组件的重叠区域外；

所述光学器件与所述第一表面间隔设置，所述光学器件为成像传感器。

10.如权利要求6所述的封装结构的制备方法，其特征在于，所述第二封装单元还包括挡光件，所述挡光件连接所述第三表面和所述支撑件背离所述第一透明基板的表面，所述挡光件环设于所述光学透镜组件的外围。