CN211045430U - 器件 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例涉及器件。一种器件包括衬底和被埋置在衬底中的光电芯片。衬底可以包括开口，该开口在第一光电芯片的第一光学转换区域上方和第二光电芯片的第二光学转换区域上方。

Description

器件
技术领域
本公开一般涉及电子电路，更具体地，涉及光学转换电路。
背景技术
某些电子电路包括容纳在封装中的电子芯片。这种封装通常包括其上附加有芯片的衬底以及覆盖芯片和衬底的盖体。
当这种器件是光学信号转换电路(例如飞行时间测量临近传感器)时，电子芯片包括一个或多个光学信号转换区域。然后，封装包括适于光学信号波长(例如红外辐射)的透明元件。透明元件与发送/接收区域相对放置，并且例如由玻璃制成。
实用新型内容
一个实施例克服了已知光学转换器件的全部或部分缺点。
在第一方面，提供了一种器件，包括：衬底；以及第一光电芯片，被埋置在衬底中。
根据一个实施例，衬底包括开口，开口在第一光电芯片的第一光学转换区域上方。
根据一个实施例，开口在第二光学转换区域上方延续。
根据一个实施例，器件还包括第二光电芯片，第二光电芯片被埋置在衬底中，其中第二转换区域是第二光电芯片的区域。
根据一个实施例，器件还包括盖体，盖体覆盖衬底。
根据一个实施例，盖体包括透明元件，透明元件在第一转换区域上方。
根据一个实施例，透明元件在第二转换区域上方延续。
根据一个实施例，器件还包括屏蔽件，屏蔽件位于透明元件上并且位于第二转换区域上方。
根据一个实施例，盖体具有被机械耦合到衬底的平坦表面，平坦表面优选地被接合到衬底或者与衬底直接粘合接触。
根据一个实施例，盖体和衬底由相同的材料制成。
在第二方面，提供了一种器件，包括：衬底，包括第一内腔；以及第一光电芯片，被定位在第一内腔中，并且在四侧中的每侧上由衬底的相应部分至少部分地覆盖。
根据一个实施例，衬底包括开口，开口在第一光电芯片的第一光学转换区域上方。
根据一个实施例，衬底包括第二内腔，器件还包括第二光电芯片，第二光电芯片被定位在第二内腔中，并且在四侧中的每侧上由衬底的相应部分至少部分地覆盖。
根据一个实施例，器件还包括覆盖衬底的盖体，盖体包括第一透明元件，第一透明元件在第一光电芯片的第一光学转换区域上方。
在结合附图的特定实施例的以下非限制性描述中将详细讨论前述和其他特征和优点。
附图说明
图1是图示光学转换器件的一个实施例的简化截面图。
图2A至图2C是图示图1的器件的备选实施例的简化截面图；
图3A至图3G是图示制造图1的器件的方法的步骤的简化截面图。
图4A至图4C是图示光学转换器件的另一实施例的简化截面图；以及
图5A至图5C是图示制造图4A的器件的方法的步骤的简化截面图。
具体实施方式
一个实施例提供了一种器件，其包括衬底和被埋置在衬底中的光电芯片。
根据一个实施例，衬底包括在芯片的第一光学转换区域上方的开口，该开口优选地填充有透明材料。
根据一个实施例，开口在第二光学转换区域上方延续。
根据一个实施例，第二区域是被埋置在衬底中的附加芯片的区域。
根据一个实施例，盖体覆盖衬底。
根据一个实施例，盖体包括穿过在第一区域上方的盖体的元件，该元件优选地是透明的。
根据一个实施例，贯穿元件在第二区域上方延续。
根据一个实施例，屏蔽件位于第二区域上方的贯穿元件上。
根据一个实施例，盖体具有机械地耦合到衬底的平坦表面，该平坦表面优选地粘合到衬底或者与衬底直接粘合接触。
根据一个实施例，盖体和衬底由相同的材料制成。
另一实施例提供了一种制造上述器件的方法。
根据一个实施例，方法包括在衬底上包覆成型盖体的步骤。
根据一个实施例，包覆成型是薄膜辅助的。
根据一个实施例，方法包括去除位于芯片上的保护的步骤。
根据一个实施例，保护与衬底的表面齐平。
在各个附图中，相同的元件用相同的附图标记指定，并且各个附图未按比例绘制。为清楚起见，仅示出了并且详细描述了对理解所描述的实施例有用的那些步骤和元件。特别地，芯片没有进行详细描述，所描述的实施例和变型与大多数当前芯片兼容。
在以下描述中，当提及限定绝对位置的术语(诸如术语“前”、“后”、“顶”、“底”、“左”、“右”等)、或者限定相对位置的术语(诸如术语“上方”、“下方”、“上部”、“下部”等)，或限定方向的术语(诸如术语“水平”、“竖直”等)时，其指的是在相关附图中的相关元件的取向，应该理解，在实践中，所描述的器件可以不同地定向。术语“近似”、“基本上”和“大约”在本文中用于指定所讨论的值的正负10％，优选地正负5％，或者，关于取向，正负10度，优选地正负5度。
图1是图示用于发送和/或接收光学信号的光学转换器件100的一个实施例的简化截面图。更具体地，图1图示了飞行时间测量临近传感器的一个示例。
器件100包括衬底110。衬底110例如是玻璃纤维、树脂和导电层的组件。衬底110优选地具有板的形状，例如具有两个相对的表面112(上表面)和114(下表面)。作为一个示例，下表面114是平面的。
器件包括芯片120A。芯片120A优选地包括(例如，由硅制成的)半导体晶片的一部分。芯片120A被埋置在衬底中，即，它被埋置在衬底中并且至少部分地被衬底的一部分覆盖。芯片120A完全被包括在衬底110的表面112和114的层级之间。作为一个示例，芯片120A具有表面122A(优选地是平面的)，该表面122A面向衬底110的表面112的一侧。未示出的电子电路位于在表面122A的一侧上的芯片120A中。优选地，芯片120A是光电芯片。作为一个示例，芯片120A在表面122A的一侧上包括光学转换区域124A，优选地是光学发送区域。芯片120A可以包括多个光学转换区域。
作为一个示例，器件100还包括被埋置在衬底110中的附加芯片120B。优选地，芯片120B包括半导体晶片部分，例如，由硅制成。芯片120A和120B例如具有相同的厚度。优选地，芯片120A和120B使它们相应的上表面122A和122B位于同一平面中，其平行于衬底110的表面112。优选地，芯片120B是光电芯片，其在表面122B的一侧上包括电子电路和一个或多个光学转换区域两者。在图示的示例中，芯片120B包括两个光学接收区域124B和124C。区域124C优选地位于芯片120B的光学区域124B和芯片120A的光学区域124A之间。
作为一个示例，衬底110包括区域124A上方的开口116A。开口116A从衬底110的表面112的层级延伸到表面122A的层级。开口116A例如是空的，或者可以填充有诸如空气的气体。优选地，开口116A填充有透明材料。这里的“透明”是指让位于由光电芯片的光学转换区域发送或接收的全部或部分光学信号的材料。透明材料可以是光学树脂。对于这些光学信号，衬底110的材料优选是不透明的。
在图示的示例中，衬底还包括位于区域124B上方的开口116B。优选地，开口116A和116B由不透明壁118分隔开。开口116B可以由透明材料填充。优选地，开口116A在区域124C上方延伸。然后，区域124A和124C位于同一开口116A下方。
作为一个变型，芯片124A和124B由包括三个区域124A、124B和124C的单个芯片代替。在另一变型中，器件包括多于两个的芯片。
作为一个示例，器件100还包括位于衬底110的下表面114上的金属化物130。金属化物130使得能够将器件100电耦合到外部电路(未示出)，例如PCB(“印刷电路板”)。电连接件132将金属化物130耦合到芯片120A和可选芯片120B。电连接件位于衬底110的内部。优选地，电连接件与芯片120A在其表面122A的一侧上接触，并且与可选芯片120B在其表面122B的一侧上接触。电连接132将金属化物130耦合到芯片120A和/或可选芯片120B的电路。
优选地，盖体140在衬底110的表面112的一侧上覆盖衬底110。盖体140优选地由聚合物材料(例如诸如环氧树脂的热固性聚合物)制成。盖体140的材料优选是不透明的。盖体140优选地具有板的形状。盖体140具有机械连接到衬底110的上表面112的平坦表面142。盖体140和衬底110之间的机械耦合可以借助于胶144来执行。作为一个变型，盖体140和衬底110之间的机械耦合通过与衬底的直接粘合接触来实现，例如，该直接粘合接触通过在衬底110上的盖体140的包覆成型而获得。盖体140还包括位于光学转换区域124A上方的贯穿开口146C。透明元件150A容纳在贯穿开口146A中。透明元件150A优选地由玻璃制成。透明元件150A例如形成光学透镜或滤光器。在图示的示例中，盖体还包括贯穿开口146B和透明元件150B，贯穿开口146B位于区域124B上方，透明元件150B被容纳在开口146B中。
由于光电芯片被埋置在衬底110中的事实，器件100在衬底110的下表面114和盖体140的上表面之间具有特定的小的总厚度，小于通常器件的总厚度。通常可以获得小于500μm的总厚度。这使得能够解决各种集成问题，例如，在必须将器件集成在诸如蜂窝电话的紧凑组件中的情况下。优选地，表面112和114之间的衬底110的厚度小于300μm，例如，在从150μm至250μm的范围内。优选地，盖体140的厚度小于300μm，例如，大约250μm。在图示的示例中，当飞行时间测量距离传感器操作时，发送区域124A通过开口116A和透明元件150A发送光学信号。由于区域124A和124C位于同一开口116A下方的事实，接收区域124C接收光学信号的一部分。不透明的壁118防止部分光学信号在不从器件中出来的情况下到达接收区域124B。部分光学信号在已经被反射并且以及穿过透明元件150B和开口116B之后到达接收区域124B。飞行时间对应于由区域124C和124B的接收时间之间的差异。
图2A至图2C是图示图1的器件的备选实施例的简化截面图。
图2A的器件包括：衬底210、被埋置在衬底210中的芯片120A和120B、以及覆盖衬底210的盖体240A。衬底210对应于图1的器件的衬底110，其中开口116A不在区域124C上方延伸，并且衬底在区域124C上方包括与开口116A分隔开的开口116C。作为一个变型，芯片120A和120B由包括三个区域124A、124B和124C的单个芯片代替，或者由多于两个芯片代替。盖体240A与图1的盖体140的不同之处在于：它包括在区域124A上方的腔246A。腔246A位于盖体的面向芯片的一侧上。优选地，腔246A在区域124C上方延伸。作为一个示例，透明元件150A的厚度小于盖体的总厚度。
腔246A优选地填充有透明材料。透明材料例如是光学树脂。在操作中，图2A的器件的腔246A朝向区域124C发送由区域124A发出的光学信号的一部分。
图2B的器件包括衬底210和芯片120A和120B，它们与图2A的器件的那些相同或相似，以相同或相似的方式进行布置。衬底210覆盖有盖体240B。盖体240B与图2A的器件的盖体240A的不同之处在于：它还包括在区域124B上方的腔246B。腔246B从开口116B上方在衬底210的表面112上围绕开口116B延伸。因此，腔246B的横向尺寸大于开口116B的横向尺寸。腔246B位于盖体的面向芯片124B的一侧。作为一个示例，透明元件150B的厚度小于盖体240B的总厚度。
优选地，透明元件150A和150B具有相同的厚度。位于开口246A和246B之间和周围的盖体的部分248因此形成具有相同高度的脚。由于腔246A和246B的横向尺寸大于相应开口116A和116B的横向尺寸的事实，因此避免了开口116A和116B中的胶溢出的问题。
图2C的器件包括衬底210和芯片120A和120B，它们与图2A的器件相同或相似的那些，以相同或相似的方式进行布置。衬底210覆盖有盖体240C。盖体240C与图1的盖体不同之处在于：开口146A和透明贯穿元件150A在区域124C上方延续。不透明屏蔽件260(例如，不透明材料层)覆盖区域124C上方的透明元件150A。在操作中，不透明屏蔽件260防止区域124C接收经反射的光学信号。
图3A至图3G是图示了在包括两个芯片120A和120B的器件的示例中的图1的器件的实施例的步骤的简化截面图。
作为一个示例，同时制造以阵列布置的多个器件。
在图3A的步骤中，提供未来衬底110的材料的第一层110-1，其包括在芯片120A和120B的位置处的开口300。层110-1优选地具有与芯片120A和120B相同的厚度。开口300可以是贯穿开口。
层110-1被定位在粘合剂支撑件(例如粘合剂膜310)的平坦表面上。作为一个示例，粘合剂膜310是聚合物膜，其厚度优选地在10μm至400μm的范围内。聚合物膜覆盖有一层粘合剂，允许临时机械连接。
在图3B的步骤中，芯片120A和120B被放置在开口3000中。芯片120A和120B被粘贴到粘合剂膜310。优选地，开口300的尺寸在功能间隙内与芯片120A和120B的尺寸相同。
芯片120A和层110-1在未来开口116A和116B的相应位置处部分地覆盖有元件320A和320B(例如，层的部分)。优选地，元件320A和320B由相对于未来衬底110的材料选择性地可刻蚀的聚合物材料制成。保护元件320A和320B例如是树脂膜、不透明膜、干膜或聚合物膜的部分。
在图3C的步骤中，层110-1和芯片120A和120B被层110-2覆盖。优选地，层110-2的材料与层110-1的材料相同。层110-2优选地具有平坦的上表面112。层110-2的厚度对应于未来开口116A和116B的高度，即，对应于将芯片120A和120B的上表面与未来衬底110的表面112分开的距离。
优选地，元件320A和320B的厚度小于层110-2的厚度。元件320A和320B在开口的位置处保护芯片120A和120B以及层110-1的上表面，防止与层110-2直接接触。
在图3D的步骤中，粘合剂膜310被去除。芯片120A和120B与层110-2直接粘合接触。位于保护元件320A和320B上方的层110-2的部分在未来开口116A和116B的位置处被刻蚀。然后，优选地，保护元件320A和320B通过选择性刻蚀来去除。由此获得了开口116A和116B。
作为一个变型，保护元件320A和320B具有与层110-2相同的厚度。然后省略刻蚀位于保护元件320A和320B上方的层110-2的部分的步骤。
在图3E的步骤中，层110-1和芯片120A和120B的下表面覆盖有层110-3，并且连接件132和金属化物130被形成。层110-3的材料优选与层110-1和110-2的材料相同。层110-3的下表面形成衬底110的下表面114。
在图3F的步骤中，开口116A和116B填充有透明材料330。然后透明元件150A和150B被布置在区域124A和124B上方的它们的相应位置处。
在图3G的步骤中，盖体140通过薄膜辅助成型来形成。为此，元件150A和150B覆盖有膜340。膜340承载抵靠元件150A和150B的上表面。例如，膜340平行于层的平面。然后，整个获得的结构被置于未示出的模具中。(例如，具有恒定厚度的)层140-1通过成型来形成。在成型期间，膜340承载抵靠模具的内表面。层140-1例如由热固性材料制成。层140-1的材料可以与衬底110的材料相同。然后，元件150A和150B跨越其整个厚度越过层140-1。然后膜340被去除。膜340使模具的释放变得容易，并且避免了层140-1的一部分材料覆盖元件150A和150B。尽管上述成型由膜340辅助，但是可以省略膜340，并且可以进行非薄膜辅助的模制。
此后，器件通过沿切割线350切割而被分隔成个体的器件。
在每个获得的器件中，衬底110由层110-3、110-1和110-2形成，并且盖体140由层140-1形成。已经在衬底上进行包覆成型的盖体140通过直接粘合而机械地被耦合到层110-2。
作为一个变型，步骤3E和3F可以被替换为独立于在图3D的步骤处获得的结构而制造盖体140的步骤，跟随有将盖体140接合到在图3D的步骤处获得的结构的步骤。
上述方法与图2A至图2C的备选实施例兼容，并且与任何数目的芯片兼容，例如光电芯片。
图4A至图4C是图示了光学转换器件400的另一实施例的示例的简化截面图。更具体地，图4A至图4C示出了飞行时间测量临近传感器的示例。
在图4A至图4C的示例中，器件400包括衬底410。衬底410例如是玻璃纤维、树脂和导电层的组件。衬底410优选地由不透明材料制成。衬底410例如呈板状，例如具有两个相对的表面412(上表面)和414(下表面)。作为一个示例，表面412是平面的。
器件400包括芯片120A和可选芯片120B，与图1中的相同或相似。芯片120A具有表面122A(优选地是平面的)，其与衬底410的表面412齐平。可选芯片120B具有表面122B(优选地是平面的)，其与衬底410的表面412齐平。作为一个变型，芯片120A和120B由包括三个光学发送/接收区域124A、124B和124C的单个芯片代替。作为一个变型，器件400包括多于两个的芯片。
器件400还可以在表面414上包括金属化物130，其与图1的器件的金属化物130相同或相似。电连接件432从金属化物130到表面412完全穿过衬底，优选地垂直穿过。
在图4A至图4C的每个示例中，衬底410覆盖有不同示例的盖体。由于芯片120A和可选芯片120B与衬底的上表面齐平的事实，因此该器件具有从衬底的下表面到盖体的上表面的总厚度，特别地，该总厚度在这些示例的每个示例中减小。
在图4A的示例中，器件400包括盖体440A，盖体440A覆盖在表面412的一侧上的衬底410。盖体440A包括与图2A的盖体240A相同或相似的元件，其以相同或相似的方式进行布置。因此，盖体440A在衬底410的一侧上包括腔246A。区域124A和124C位于同一腔246A下方。盖体440A还包括贯穿元件150A和150B，优选地是透明的。贯穿元件150A和150B分别位于区域124A和124B上方。腔246A优选地填充有透明材料。
盖体440A还包括电连接件。连接件434将连接件的顶部432耦合到芯片120A和可选芯片120B的上表面。某些连接件434可以被包括在盖体440A的材料中。某些连接件434可以被包括在腔246A的透明材料中。某些连接件434可以部分地被包括在盖体440A的材料中并且部分地被包括在腔246A的材料中。
在图4B的示例中，器件400还包括盖体440B，盖体440B覆盖在表面412的一侧上的衬底410。盖体440B包括与图3B的盖体140B的元件相同或相似的元件。特别地，除腔246A之外，盖体还包括腔246B。腔246A和246B可以是空的或者填充有空气。然后盖体440B可以独立于衬底410和位于衬底中的元件而形成，然后被接合到表面412。为实现这一点，连接件434被设置为完全位于腔246A和246B中。此外，由于位于腔246A和246B之间和周围的盖体的部分形成相同高度的脚248的事实，盖体440B在衬底410上的布置使得能够在开口246A和246B之间容易地获得与芯片120B的上表面接触的不透明壁，芯片的上表面与衬底410的上表面齐平。
在图4C的示例中，器件400还包括盖体440C，盖体440C覆盖在表面412的一侧上的衬底410。盖体440C包括与图2C的盖体240C的元件相同或相似的元件。不透明屏蔽件260覆盖在区域124C上方的盖体440C的透明元件150A。连接件434优选地被包括在盖体440C的材料中。
图5A至图5C是图示在包括两个芯片120A和120B的器件的示例中制造图4A中的器件的方法的一个示例的步骤的简化截面图。
作为一个示例，同时制造以阵列布置的多个器件。
在图5A的步骤中，提供包括以阵列布置的多个衬底410的层。在图5A至5C中示出了单个衬底410。衬底410在其上表面412的一侧上包括用于芯片120A的壳体500A。壳体500A的深度对应于芯片120A的厚度。衬底410在其上表面412的一侧上包括用于芯片120B的壳体500B。壳体500B的深度对应于芯片120B的厚度。衬底还包括金属化物130和连接件432。
然后芯片120A和120B被布置在它们相应的壳体500A和500B中。芯片与衬底410的上表面412齐平。连接件434被形成，每个连接件434将连接件432的顶部耦合到其中一个芯片的上表面。
在图5B的步骤中，透明材料层的一部分510被形成在未来腔246A的位置处。层的一部分510覆盖区域124A和区域124C。层的一部分510可以部分或完全覆盖一些连接件434。然后元件150A和150B被布置在相应的区域124A和124B上。作为一个示例，元件150B可以借助于透明胶520而被接合到区域124B。
在图5C的步骤中，类似于关于图3G描述的，成型被执行，优选地薄膜辅助成型。元件150A和150B覆盖有膜540。膜540承载抵靠元件150A和150B的上表面。然后通过成型来形成层440-1，膜540承载抵靠模具的内壁。
然后器件通过沿着线550切割而被分隔成个体的器件。
上述方法与图4B和图4C的示例兼容，并且与任何数目的芯片(例如光电芯片)兼容。
已经描述了特定实施例。本领域技术人员将容易想到各种改变、修改和改进。
上文已经描述了具有不同变型的各种实施例。应当注意，本领域技术人员可以在不示出任何创造性步骤的情况下组合这些各种实施例和变型的各种元件。
最后，基于上文给出的功能性指示，所描述的实施例的实际实现方式在本领域技术人员的能力范围内。
这些改变、修改和改进旨在成为本公开的一部分，并且旨在落入本实用新型的精神和范围内。因此，前面的描述仅是示例性的，而不旨在进行限制。
可以组合上述各种实施例以提供进一步的实施例。根据以上详细描述，可以对实施例进行这些和其他改变。通常，在以下权利要求中，所使用的术语不应被解释为将权利要求限制于在本说明书和权利要求中公开的特定实施例，而是应该被解释为包括所有可能的实施例以及这些权利要求所赋予的等同物的全部范围。因此，权利要求不受本公开的限制。

Claims (15)

1.一种器件，其特征在于，包括：
衬底；以及
第一光电芯片，被埋置在所述衬底中。
2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述衬底包括开口，所述开口在所述第一光电芯片的第一光学转换区域上方。
3.根据权利要求2所述的器件，其特征在于，所述开口在第二光学转换区域上方延续。
4.根据权利要求3所述的器件，其特征在于，还包括第二光电芯片，所述第二光电芯片被埋置在所述衬底中，其中所述第二光学转换区域是所述第二光电芯片的区域。
5.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，还包括盖体，所述盖体覆盖所述衬底。
6.根据权利要求5所述的器件，其特征在于，所述盖体包括透明元件，所述透明元件在所述第一光电芯片的第一转换区域上方。
7.根据权利要求6所述的器件，其特征在于，所述透明元件在第二转换区域上方延续。
8.根据权利要求7所述的器件，其特征在于，还包括屏蔽件，所述屏蔽件位于所述透明元件上并且位于所述第二转换区域上方。
9.根据权利要求5所述的器件，其特征在于，所述盖体具有被机械耦合到所述衬底的平坦表面。
10.根据权利要求9所述的器件，其特征在于，所述平坦表面被接合到所述衬底或者与所述衬底直接粘合接触。
11.根据权利要求5所述的器件，其特征在于，所述盖体和所述衬底由相同的材料制成。
12.一种器件，其特征在于，包括：
衬底，包括第一内腔；以及
第一光电芯片，被定位在所述第一内腔中，并且在四侧中的每侧上由所述衬底的相应部分至少部分地覆盖。
13.根据权利要求12所述的器件，其特征在于，所述衬底包括开口，所述开口在所述第一光电芯片的第一光学转换区域上方。
14.根据权利要求12所述的器件，其特征在于，所述衬底包括第二内腔，所述器件还包括第二光电芯片，所述第二光电芯片被定位在所述第二内腔中，并且在四侧中的每侧上由所述衬底的相应部分至少部分地覆盖。
15.根据权利要求12所述的器件，其特征在于，还包括覆盖所述衬底的盖体，所述盖体包括第一透明元件，所述第一透明元件在所述第一光电芯片的第一光学转换区域上方。
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