CN1193415C - 光器件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供高质量的光器件及其制造方法、光模块、电路板以及电子仪器。在包含多个形成了光学部分(14)的光元件(50)的第一衬底(10)上，通过光透射性的粘结层(36)，粘贴包含透明衬底(32)的第二衬底(30)，密封光学部分(14)。然后，把第一衬底(10)切断为各个光元件(50)。

Description

光器件及其制造方法
技术领域
本发明涉及光器件及其制造方法、光模块、电路板以及电子仪器。
背景技术
具有受光部等光学部分的光元件最好在光学部分和用于密封光学部分的盖之间设置空间。因此，众所周知的有：把光元件单片化后，在光学部分和盖之间设置空间，由盖密封光学部分的光器件制造方法。单片化通过晶片等衬底的切断进行，但是此时产生切削屑等废料和毛刺。如果在该废料等附着在光学部分的状态下进行密封，则此后就无法从该空间内除去废料，存在光器件的质量下降这一问题。特别是具有带微型透镜的光学部分的固态摄像设备的情况，因为微型透镜具有凹凸，所以废料容易附着，很难完全取出。因此，当具有带微型透镜的光学部分时，还存在着更容易使光器件(固态摄像设备)的质量下降这一问题。
发明内容
鉴于以上所述问题的存在，本发明的目的在于：提供质量高的光器件及其制造方法、光模块、电路板和电子仪器。
(1)本发明提供一种光器件制造方法，多个光元件形成在在第1基板的第1面上，所述多个光元件分别具有光学部分和在所述光学部分的外侧上形成的电极，在所述第1面上，通过光透射性的粘结层粘贴含有多个透明衬底的第2基板，密封所述光学部分后，把所述第1基板切断成各个所述光元件，其特征在于，包括：
(a)在薄板上粘贴光透射性的板之后，通过不切断所述薄板而把所述光透射性的板切断为所述多个透明衬底，形成具有粘贴在所述薄板而相互位置被固定的所述多个透明衬底的第2基板；
(b)所述(a)步骤之后，避免所述多个透明衬底配置在所述电极的铅垂方向上，通过所述粘结层，把所述第2基板粘贴于所述第1基板的所述第1面上，密封所述光学部分；
(c)所述(b)步骤之后，把所述薄板从所述第2基板剥离；
(d)把所述第1基板切断成各个所述光元件。
(2)在该光器件制造方法中，在所述(a)步骤中，在所述光透射性的板上形成所述粘结层后，同时切断所述光透射性的板和所述粘结层。
根据本发明，因为密封光学部分之后切断第一衬底，所以废料不会进行密封部中，能得到质量高的光器件。
据此，因为第二衬底预先具有多个透明衬底，所以也可以在粘贴到第一衬底上之后不进行切断。另外，因为多个透明衬底相互的位置固定，所以向第一衬底的粘贴变得简单。
(3)在该光器件制造方法中，所述(b)步骤中，在至少在所述透明衬底上设置所述粘结层后，把所述第二衬底粘贴在所述第一衬底上。
据此，在第一衬底中，在不粘贴透明衬底的区域中可以不设置粘结层。
(4)在该光器件制造方法中，在所述(a)步骤中，可以包含以下步骤：在多个所述光元件上连续设置所述粘结层。
(5)在该光器件制造方法中，在所述(a)步骤中，可以避开所述电极，在各个所述光元件上设置所述粘结层。
(6)在该光器件制造方法中，所述透明衬底至少可以使可见光通过，而不让红外线通过。
(7)在该光器件制造方法中，所述第一衬底可以是半导体晶片。
(8)在该光器件制造方法中，各个所述光学部分可以具有图象传感用的排列的多个受光部。
(9)在该光器件制造方法中，各个所述光学部分可以具有设置在所述受光部上方的滤色镜。
(10)在该光器件制造方法中，各个所述光学部分可以具有设置在所述第一衬底表面上的微型透镜阵列。
(11)在该光器件制造方法中，作为所述粘结层的材料，可以使用光的绝对折射率与所述微型透镜阵列不同的材料。
附图说明
下面简要说明附图。
图1A～图1B是说明本发明实施例1的光器件制造方法的图。
图2是说明本发明实施例1的光器件制造方法的图。
图3A和图3B是说明本发明实施例1的光器件制造方法的图。
图4A和图4B是说明本发明实施例1的光器件制造方法的图。
图5A和图5B是说明本发明实施例1的光器件制造方法的图。
图6A～图6C是说明本发明实施例2光器件制造方法的图。
图7A～图7B是说明本发明实施例3的光器件制造方法的图。
图8是说明本发明实施例4的光模块和电路板的图。
图9是表示本发明实施例的光模块的图。
图10是表示本发明实施例的光模块的图。
图11是表示本发明实施例的电子仪器的图。
图12是表示本发明实施例的电子仪器的图。
图13A～图13B是表示本发明实施例的电子仪器的图。
具体实施方式
下面，参照附图就本发明实施例加以说明。
(实施例1)
图1A～图5B是说明本发明实施例1的光器件制造方法的图。在本实施例中，如图1A和图1B所示，在第一衬底10上安装第二衬底30。
为了提高后面描述的切断步骤中的作业性，也可以在第一衬底10上粘贴薄板12。图2是放大表示第一衬底10的一部分的图。第一衬底10具有包含光学部分14的多个光元件50。光元件50包含光学部分14和电极26。光学部分14是光入射或出射的部分。另外，光学部分14变换光能和其他能量(例如电)。即一个光学部分14具有多个能量变换部(受光部、发光部)16。
在本实施例中，各光学部分14具有多个能量变换部(受光部或图象信号感受部)16。如图2所示，多个能量变换部16二维地排列，能纪行图象信号的感受。即本实施例中制造的光器件或光模块是摄像传感器(例如CCD、CMOS传感器)等固态摄像设备。能量变换部16由钝化膜18覆盖。钝化膜18具有光透射性。第一衬底10如果包含半导体衬底(例如半导体晶片)，就可以用SiO2、SiN形成钝化膜18。
光学部分14可以具有滤色镜20。滤色镜20形成在钝化膜18上。另外，在滤色镜20上设置了平坦化层，在其上可以设置微型透镜阵列24。
在第一衬底10上形成了多个电极26。图2所示的电极26具有形成在垫上的凸出，但是也可以只是垫。如图2所示，电极26最好在各光元件50中，形成在光学部分14的外侧。例如，在相邻的光学部分14之间形成了电极26。一个光学部分14与一组的电极26(多个)对应。例如，如图5B所示，可以沿着光学部分14的多条边(例如相对的两边)配置电极。
第二衬底30包含透明衬底32。透明衬底32具有光透射性。虽然并未特别限定透明衬底32的形状，但是例如是四边形。另外，第二衬底30的外形可以与第一衬底10的外形几乎相同。另外，透明衬底32配置在光学部分14的上方。透明衬底32如果是光能透射的，损失大小无所谓，可以只使特定的波长的光透射。透明衬底32可以使可见光通过，但是不让红外线区域的光通过。透明衬底32可以对于可见光损失小，对于红外线区域的光损失大。另外，透明衬底32可以具有使可见光通过，但是不让红外线通过的膜。作为透明衬底32，可以使用光学玻璃，也可以使用塑料板。
第二衬底30通过粘结层36粘结在第一衬底10上。在本实施例中，粘结层36设置在各透明衬底32上。粘结层36具有光透射性。粘接剂36的光透射性可以与大气的光透射性同等程度高。对粘结层36可以使用热可塑性树脂。例如热可塑性的感光性树脂(感光性树脂)。须指出的是，为了容易处理，可以使粘结层36先假硬化，使其接触粘结层10后，产生粘接力。例如如果粘结层36是紫外线硬化型的热可塑性树脂，能在假硬化中应用紫外线的照射。当粘结层36形成在微型透镜阵列24上时，两者的光的绝对折射率不同。具体而言，如图2所示，如果微型透镜阵列24为凸透镜，则粘结层36的绝对折射率最好比微型透镜阵列24的绝对折射率小。相反，如果微型透镜阵列24为凹透镜，则粘结层36的绝对折射率最好比微型透镜阵列24的绝对折射率大。
可以把透明衬底32逐一粘贴到第一衬底10上。在本实施例中，在固定了相互的位置的状态下，把多个透明衬底32粘贴在第一衬底10上。在图1A和图1B所示的例子中，预先在薄板34上粘贴多个透明衬底32。这样，一次能粘贴多个透明衬底32。须指出的是，多个透明衬底32排列为矩阵状。
图3A和图3B是说明取得包含固定了相互的位置的多个透明衬底的第二衬底的步骤的图。在该例子中，如图3A所示，在薄板34上粘贴板28，在板28上形成粘结层36。须指出的是，可以使粘结层36假硬化。接着，如图3B所示，通过刀(例如切片刀)，在不切断薄板34的前提下，把板28切断为多个透明衬底32。此时，也切断了粘结层36(用符号36a表示切断的各粘结层)。按照刀38的宽度(厚度)，决定相邻的透明衬底32的间隔。即按照刀38的宽度(厚度)，除去了沿着板28的切断线的部分。刀38的宽度比后面描述的切断第一衬底10的刀的宽度大。
这样，就从板28得到了透明衬底32。即得到了包含薄板34和粘贴在薄板34上的透明衬底32的第二衬底。据此，因为在形成粘结层36后，切断板28，所以粘结层36很难附着在透明衬底32的端面。须指出的是，作为变形例，也可以把粘贴在薄板34上的板28切断为多个透明衬底32后，在多个透明衬底32上设置粘结层36。或者，可以按照透明衬底32的形状(避开切断线)，在板28上形成粘结层36，切断未形成粘结层36的部分。
如图4A所示，经过了上述的步骤，在第一衬底10上安装第二衬底30。第一衬底10形成了具有光学部分14的多个光元件50，在各光学部分14的上方配置各透明衬底32。另外，避开电极26设置透明衬底。当粘结层36假应哈时，例如进行加热，使其产生粘接力。如果必要，剥离粘贴在透明衬底32上的第二衬底30的薄板34。粘结层36和透明衬底32密封光学部分14。可以使粘结层36和光学部分14之间没有间隙。须指出的是，当粘结层36的一部分附着在电极26上是，也可以附加除去它的步骤。粘结层36的一部分通过溶剂和溅射等蚀刻，或照射等离子体(O2等离子体)，灰化除去。另外，在密封光学部分14之前，最好有洗净光学部分14的步骤。此时，因为能防止在光学部分14上附着了废料、毛刺等的光学部分14被密封，所以提高了光器件的成品率。
如图4B所示，切断第一衬底10，作为各光元件50a。该切断使用刀40(例如切片刀)。第一衬底10是在光学部分14的外侧，即电极26的外侧切断。在图4B所示的例子中，相邻的光学部分14之间形成了与各光学部分14对应的电极26，通过在这些电极26(多个)之间切断第一衬底10，作为各光元件50a。如果在第一衬底10上粘贴了薄板12，即使把第一衬底10分离为各光元件50a，各光元件50a也不会散乱。这样就得到了光器件。根据本实施例，因为密封光学部分14后，切断第一衬底10，所以废料不会进入密封部内，能得到质量高的光器件。
图5A是说明本发明实施例1的光器件的纵剖视图，图5B是它的俯视图。光器件具有光元件50a、透明衬底32。光从透明衬底32入射光学部分14。设置在光元件50a中的光学部分14由粘结剂层36和透明衬底32密封。微型透镜阵列24和形成在其上的粘结层36的光的绝对折射率不同。具体而言，如果从粘结层36观察，微型透镜阵列24为凸透镜，则粘结层36的绝对折射率最好比微型透镜阵列24的绝对折射率小。相反，如果从粘结层36观察，微型透镜阵列24为凹透镜，则粘结层36的绝对折射率最好比微型透镜阵列24的绝对折射率大。在光学部分14的外侧，即透明衬底32的外侧，在第一衬底10(具体而言，该单片即光元件50)上设置了电极26。其他的细节与上述的光器件制造方法中说明的内容对应。
本发明并不局限于上述的实施例，而是可以有各种变形。例如，本发明包含与用实施例中说明的结构实质上相同的结构(例如，功能、方法以及结果相同的结构，或目的以及结果相同的结构)。另外，本发明包含置换了实施例中说明的结构的非本质的部分。另外，本发明包含与实施例中说明的结构产生相同的作用效果的结构或能实现相同的目的的结构。另外，本发明包含在实施例中说明的结构中附加了众所周知的技术的结构。
(实施例2)
图6A～图6C是说明本发明实施例2的光器件制造方法的图。在本实施例中，使用实施例1中说明的构件。
如图6A所示，在第一衬底10上通过粘结层36粘贴第二衬底30。粘结层36可以在第一衬底10上，在多个光元件50上连续形成。即粘结层36可以覆盖多个光学部分14以及相邻的光学部分14之间的区域而形成。此时，能简单地形成粘结层6。作为变形例，也可以在各光学部分14上，即避开相邻的光学部分14之间的区域，形成粘结层36。
如图6B所示，切断第二衬底30，形成多个透明衬底32。与各光学部分14对应切断第二衬底30。第二衬底30的切断线最好位于第一衬底10的电极26的上方。即因为容易取得对于电极26的电连接，所以除去第二衬底30的电极26的上方的部分。例如，作为用于切断第二衬底30的刀38，使用进行切削，进行切断的工具。这样，就使电极26的上方开放。须指出的是，刀38(例如切片刀)最好比切断第一衬底10的刀40(参照图4B)的宽度大。第二衬底30的切断在不破损第二衬底30的表面和电极26的前提下进行。例如控制刀38，使刀38的顶端不接触电极26，只切断粘结层36的上部。可以在第二衬底30上形成图中未显示的沟。此时，向着电极配置沟。通过这样，第二衬底30的表面从电极26分开沟的深度的距离，所以刀38的顶端很难接触到电极26。
如图6B所示，当在相邻的透明衬底32之间(例如电极26上)残留了粘结层36的一部分是，进行除去它的步骤。例如，通过基于溶剂和溅射的蚀刻、或基于等离子体(O2等离子体)的灰化，把透明衬底32作为掩模，能除去粘结层36的一部分。
这样，如图6C所示，能密封各光学部分14。然后，进行图4B所示的步骤。根据本实施例，能简单地形成透明衬底32。另外，可以不进行分散的多个透明衬底的对位。关于其他的点，在本实施例中，与实施例1中说明的内容对应。
(实施例3)
图7A和图7B是说明本发明实施例3的光器件制造方法的图。在本实施例中，使用实施例1中说明的构件。
如图7A所示，在本实施例中，在第一衬底10上形成粘结层36。其细节与实施例2中说明的内容对应。然后，如图7B所示，在粘结层36上粘结多个透明衬底32作为多个第二衬底30。具体而言，在各光学部分14的上方配置各透明衬底32，粘结在粘结层36上。另外，最好避开电极26配置透明衬底32。
这样，可以预先把成为多个透明衬底32的第二衬底30粘贴在第一衬底10上。关于其他的点，在本实施例中，与实施例1或2中说明的内容对应。
(实施例4)
图8是说明本发明实施例4的光模块以及电路板的图。图8所示的光模块具有图5A所示的光元件50a。光元件50a安装在支撑构件(例如箱体)52上。在支撑构件52上形成了布线54。支撑构件52可以是MID(Molded Interconnect Device)。电连接了光元件50a的电极26和布线54。电连接中，也可以使用引线56。另外，在电连接部(例如引线56以及它的接合部分)，设置了密封树脂58。即电连接部用密封树脂58密封。例如可以通过浇注封装设置密封树脂58。光元件50a由透明衬底32和粘结层36密封了光学部分14，所以透明衬底32和粘结层36作为障碍物起作用，所以密封树脂58不覆盖光学部分14。
布线54的一部分成为外部端子(例如引线)60。外部端子60电连接了形成在电路板62上的布线图案64。在图8所示的例子中，在电路板62上形成了孔，在该孔中插入了外部端子60。在该孔的周围形成了布线图案64的凸台，该凸台和外部端子60用焊料(例如焊锡)接合。这样，在电路板62上安装了光模块。另外，支撑构件52可以是不具有外部端子60的电路板62。
(其他实施例)
图9是说明本发明实施例的光模块的图。图9所示的光模块具有图5A所示的光元件50a和安装了它的支撑构件70。在支撑构件70上形成了孔72，透明衬底32的至少一部分位于孔72的内侧。另外，孔72中安装了透镜支架74。在透镜支架74中形成了孔76，在其内侧安装了透镜78。孔76、72是连通的，用透镜78聚光的光入射透明衬底32。须指出的是，透明衬底32可以切断红外线区域的光。光元件50a的电极26与支撑构件70的布线79的接合中，可以应用粘结剂、各向异性导电材料、各向异性导电膜、金属接合的任意一种。另外，在光元件50a和支撑构件70之间可以设置图中未显示的未满材料。
图10是说明本发明实施例的光模块的图。图10所示的光模块具有图5A所示的光元件50a和安装了它的支撑构件80。在支撑构件80上形成了孔82，透明衬底32的至少一部分位于孔82的内侧。另外，孔82中安装了透镜支架74(具体如上所述)。
在图10中，光元件50a安装在挠性衬底84上，它的电极26与形成在挠性衬底84上的布线图案86接合。在该接合中，可以应用粘结剂、各向异性导电材料、各向异性导电膜和金属接合中的任意一种。另外，在光元件50a和支撑构件80之间可以设置图中未显示的未满材料。在挠性衬底84上形成了孔88。孔76、82、88是连通的，用透镜78聚光的光入射到光元件50a。
在挠性衬底84上安装(例如倒焊)了电子元件(例如半导体芯片)90。电子元件90和布线图案86电连接。挠性衬底84弯曲，通过粘结剂92接合了电子元件90和光器件50。并且，也可以预先分别把光元件50a和电子元件90分别安装在挠性衬底84上之后，使挠性衬底84弯曲，再接合光元件50a和电子元件90。
作为本发明实施例的电子仪器，图11所示的笔记本型个人电脑100具有组装了光模块的照相机110。另外，图12所示的数字相机200具有光模块。而且，图13A和图13B所示的移动电话300具有组装了光模块的照相机310。

Claims (11)

1.一种光器件制造方法，多个光元件形成在在第1基板的第1面上，所述多个光元件分别具有光学部分和在所述光学部分的外侧上形成的电极，在所述第1面上，通过光透射性的粘结层粘贴含有多个透明衬底的第2基板，密封所述光学部分后，把所述第1基板切断成各个所述光元件，其特征在于，包括：
(a)在薄板上粘贴光透射性的板之后，通过不切断所述薄板而把所述光透射性的板切断为所述多个透明衬底，形成具有粘贴在所述薄板而相互位置被固定的所述多个透明衬底的第2基板；
(b)所述(a)步骤之后，避免所述多个透明衬底配置在所述电极的铅垂方向上，通过所述粘结层，把所述第2基板粘贴于所述第1基板的所述第1面上，密封所述光学部分；
(c)所述(b)步骤之后，把所述薄板从所述第2基板剥离；
(d)把所述第1基板切断成各个所述光元件。
2.根据权利要求1所述的光器件制造方法，其特征在于，在所述(a)步骤中，在所述光透射性的板上形成所述粘结层后，同时切断所述光透射性的板和所述粘结层。
3.根据权利要求1所述的光器件制造方法，其特征在于：
在所述(b)步骤中，至少在所述透明衬底上设置所述粘结层之后，把所述第二衬底粘贴在所述第一衬底上。
4.根据权利要求1所述的光器件制造方法，其特征在于：
在所述(b)步骤中，在多个所述光元件上连续设置所述粘结层。
5.根据权利要求1所述的光器件制造方法，其特征在于：
在所述(b)步骤中，避开所述电极，在各个所述光元件上设置所述粘结层。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的光器件制造方法，其特征在于：
所述透明衬底至少使可见光通过，不让红外线通过。
7.根据权利要求1～5中任意一项所述的光器件制造方法，其特征在于：
所述第一衬底是半导体晶片。
8.根据权利要求1～5中任意一项所述的光器件制造方法，其特征在于：
各个所述光学部分具有为图象传感用而排列的多个受光部。
9.根据权利要求8所述的光器件制造方法，其特征在于：
各个所述光学部分具有设置在所述受光部上方的滤色镜。
10.根据权利要求8所述的光器件制造方法，其特征在于：
各个所述光学部分具有设置在所述第一衬底的表面的微型透镜阵列。
11.根据权利要求10所述的光器件制造方法，其特征在于：作为所述粘结层的材料，使用光的绝对折射率与所述微型透镜阵列不同的材料。
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