DE102014101818A1 - Optische Vorrichtung als Mehrchip-Wafer-Level-Package (WLP) - Google Patents

Optische Vorrichtung als Mehrchip-Wafer-Level-Package (WLP) Download PDF

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optical device
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Nicole D. Kerness
Joy T. Jones
Christopher F. Edwards
Phillip J. Benzel
Richard I. Olsen
Peter R. Harper
Arkadii V. Samoilov
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Original Assignee
Maxim Integrated Products Inc
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    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]

Abstract

Optische Vorrichtungen werden beschrieben, die vielfache heterogene Bauteile in einem einzigen, kompakten Gehäuse integrieren. In einer oder mehreren Ausführungsformen enthalten die optischen Vorrichtungen ein Trägersubstrat mit einer Fläche, die zwei oder mehr darin ausgebildete Hohlräume enthält. Eine oder mehrere optische Bauteilvorrichtungen befinden sich in den jeweiligen Hohlräumen in einer vorgegebenen Anordnung. Eine Abdeckung ist auf der Oberfläche des Trägersubstrats so angeordnet, dass die Abdeckung zumindest im Wesentlichen die optischen Bauteilvorrichtungen in ihren jeweiligen Hohlräumen einschließt. Die Abdeckung, die aus Glas bestehen kann, ist eingerichtet, Licht in dem vorgegebenen Wellenlängenspektrum durchzulassen.

Description

  • Hintergrund
  • Elektronische Vorrichtungen, wie etwa Smartphones, Tablet-Computer, Laptop- und Desktop-Computer, digitale Media-Player und so weiter, verwenden in steigendem Maße optische Vorrichtungen, um die Betätigung einer Vielfalt von Funktionen zu steuern, die durch die Vorrichtung vorgesehen ist. Zum Beispiel werden verbreitet Lichtsensoren durch elektronische Vorrichtungen benutzt, um Umgebungs-Beleuchtungsbedingungen zu erfassen, um die Helligkeit des Anzeigebildschirms der Vorrichtung und der Tastatur zu steuern. Typische optische Vorrichtungen verwenden Photodetektoren, wie etwa Photodioden, Phototransistoren oder dergleichen, die empfangenes Licht in ein elektrisches Signal (z. B. einen Strom oder eine Spannung, analog oder digital) umzuwandeln.
  • Optische Vorrichtungen werden gewöhnlich bei Gesten- oder Näherungserfassung verwendet. Gestenerfassung ermöglicht das Erfassen physischer Bewegung weitgehend parallel zur Oberfläche des Bildschirms (z. B. von „Gesten”), ohne dass der Benutzer die Vorrichtung tatsächlich berührt, in der die Gestenerfassungsvorrichtung eingebaut ist. Näherungserfassung ermöglicht das Erkennen physischer Bewegung, die weitgehend senkrecht zur Anzeigefläche erfolgt (z. B. nahe zur Anzeigefläche). Die erfassten Bewegungen können anschließend als Eingabebefehle für die Vorrichtung benutzt werden. In Ausführungsformen ist die elektronische Vorrichtung programmiert, bestimmte kontaktlose Handbewegungen zu erkennen, wie etwa von links nach rechts, von rechts nach links, von oben nach unten, von unten nach oben, von innen nach außen, von außen nach innen und so weiter. Gesten- und Näherungserfassung haben verbreitete Verwendung in handgehaltenen elektronischen Vorrichtungen gefunden, wie etwa Tablet-Computergeräten und Smartphones sowie anderen tragbaren elektronischen Vorrichtungen, wie etwa Laptop-Computern, Video-Spielkonsolen und so weiter.
  • Zusammenfassung
  • Optische Vorrichtungen werden beschrieben, die vielfache heterogene Bauteile in einem einzigen, kompakten Gehäuse integrieren. In einer oder mehreren Ausführungsformen enthalten die optischen Vorrichtungen ein Trägersubstrat mit einer Fläche, die zwei oder mehr darin ausgebildete Hohlräume enthält. Eine oder mehrere optische Bauteilvorrichtungen befinden sich in den jeweiligen Hohlräumen in einer vorgegebenen Anordnung. Zum Beispiel kann sich eine Lichtquelle in einem ersten Hohlraum des Substrats befinden. Die Lichtquelle ist eingerichtet, Licht in einem vorgegebenen Wellenlängenspektrum auszusenden. Ähnlich kann ein Sensor in einem zweiten Hohlraum des Substrats angeordnet sein. Der Sensor ist eingerichtet, Licht in dem vorgegebenen Wellenlängenspektrum zu erfassen und als Reaktion darauf ein Signal vorzusehen. Eine Abdeckung ist auf der Oberfläche des Trägersubstrats so angeordnet, dass die Abdeckung zumindest im Wesentlichen die optischen Bauteilvorrichtungen in ihren jeweiligen Hohlräumen einschließt (z. B. die Lichtquelle im ersten Hohlraum und den Sensor im zweiten Hohlraum). Die Abdeckung, die aus Glas bestehen kann, ist eingerichtet, Licht in dem vorgegebenen Wellenlängenspektrum durchzulassen.
  • Diese Zusammenfassung ist vorgesehen, um eine Auswahl von Konzepten in vereinfachter Form vorzustellen, die im Folgenden in der genauen Beschreibung näher beschrieben werden. Diese Zusammenfassung hat nicht die Absicht, entscheidende Eigenschaften oder wesentliche Besonderheiten des beanspruchten Gegenstandes der Erfindung festzulegen, noch ist beabsichtigt, dass sie als Hilfe zur Bestimmung des Umfangs des beanspruchten Gegenstandes verwendet wird.
  • Zeichnungen
  • Die genaue Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren. Die Verwendung derselben Bezugsnummern an verschiedenen Stellen in der Beschreibung und in den Figuren kann auf ähnliche oder identische Elemente hinweisen.
  • 1 ist eine skizzenmäßige Draufsicht, die eine optische Vorrichtung als Mehrchip-Wafer-Level-Package (WLP) gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt.
  • 2 ist eine skizzenmäßige teilweise Schnittansicht der in 1 gezeigten optischen Vorrichtung entlang der Ebene 2-2, die weiter Merkmale der optischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung darstellt.
  • 3 ist eine skizzenmäßige teilweise Schnittansicht der in 1 gezeigten optischen Vorrichtung entlang der Ebene 3-3, die weiter Merkmale der optischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung darstellt.
  • 4 ist eine skizzenmäßige teilweise Schnittansicht der in 1 gezeigten optischen Vorrichtung entlang der Ebene 4-4, die weiter Merkmale der optischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung darstellt.
  • 5 ist eine skizzenmäßige Explosionsansicht, die einen Wafer darstellt, der zum Herstellen der in 1 gezeigten optischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung verwendet ist.
  • Genaue Beschreibung
  • Übersicht
  • Um Gesten- und/oder Näherungserfassungsfunktionalität zu leisten, verwendeten elektronische Vorrichtungen in der Vergangenheit diskrete Bauteile, wie etwa Leuchtdioden (z. B. eine Infrarot-Leuchtdiode (IR-LED)) und Sensoren (z. B. einen IR-Lichtsensor, einen integrierten IR-/Umgebungslichtsensor usw.), die getrennt in Gehäusen untergebracht und auf einer Leiterplatte der Vorrichtung bestückt sind. Diese Anordnung benötigt ein relativ großes Ausmaß an Platz auf der Leiterplatte. Darüber hinaus kann, um Übersprechen zwischen Bauteilen (z. B. zwischen einer Leuchtdiode und einem optischen Sensor) abzuschwächen, eine physische Barriere in der Glasabdeckung über dem Näherungssensor zwischen den Bauteilgehäusen oder auf der Platte selbst ausgebildet sein. Diese physische Barriere erhöht das durch die Bauteile genutzte Ausmaß an Leiterplattenplatz.
  • Folglich wurden optische Vorrichtungen entwickelt, die die Leuchtdiode und den Lichtsensor in einzelnen integrierten Gehäusen integrieren, die auf der Leiterplatte unter Verwendung eines herkömmlichen Leitungsrahmens oder einer Leiterplatte mit einer Metallkappe zum Tragen der Bauteile der Vorrichtung (z. B. einer Leuchtdiode und eines optischen Sensors) bestückt sind. Jedoch weisen diese integrierten Gehäuse aufgrund der Zwänge, die die herkömmlichen Gehäusetechniken auferlegen, große Formfaktoren auf. Zum Beispiel erfordert das bei herkömmlichen Leitungsrahmen verwendete Vorvergussverfahren zur mechanischen Festigkeit und Robustheit relativ große und breite Hohlraumwände. Ähnlich neigen unter Verwendung einer Leiterplatte und einer Metallkappe hergestellte integrierte Gehäuse dazu, unerwünscht hohes Profil oder große Dicke aufzuweisen. Weiter ermöglicht keins der integrierten Gehäuse Montieren einer physischen Barriere, um Übersprechen zwischen Bauteilen der optischen Vorrichtung abzuschwächen, und kann anfällig für Verschmutzung sein, wenn es der Umgebung ausgesetzt wird.
  • Demgemäß sind optische Vorrichtungen beschrieben, die Wafer-Level-Package-(WLP-)Verarbeitungstechniken benutzen, um heterogene Bauteile in einem einzigen, kompakten Gehäuse mit kleinem Grundriss zu integrieren. Die optischen Vorrichtungen verwenden ein optisches Gehäuse, das ein Trägersubstrat mit einer Oberfläche umfasst, die vielfache darin ausgebildete Hohlräume (z. B. auf Wafer-Ebene) enthält. Eine oder mehrere optische Bauteilvorrichtungen, wie etwa Lichtquellen, Sensoren (z. B. optische Sensoren, Lichtsensoren, pyroelektrische Sensoren usw.), Chips integrierter Schaltungen (z. B. analoges Frontend (AFE) usw.) und so weiter sind in den jeweiligen Hohlräumen in einer vorgegebenen Anordnung aufgeteilt. Zum Beispiel kann das optische Gehäuse in Ausführungsformen eine Lichtquelle, wie etwa eine Leuchtdiode (LED), Laserdiode, einen VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) oder dergleichen, enthalten, angeordnet in einem ersten Hohlraum des Substrats. Wie er hier verwendet ist, ist der Begriff „Licht” so aufgefasst, dass er elektromagnetische Strahlung umfasst, die im sichtbaren Lichtspektrum und/oder im nahen Infrarot-Lichtspektrum auftritt. Das sichtbare Lichtspektrum (sichtbare Licht) schließt elektromagnetische Strahlung ein, die im Wellenlängenbereich von ungefähr dreihundertundneunzig Nanometern (390 nm) bis ungefähr siebenhundertundfünfzig Nanometern (750 nm) auftritt. Ähnlich schließt das nah-infrarote Lichtspektrum (infrarote Licht) elektromagnetische Strahlung ein, die in Wellenlängen im Bereich von ungefähr siebenhundert Nanometern (700 nm) bis ungefähr drei Mikrometern (3 μm) liegt. In einigen Ausführungsformen kann Licht elektromagnetische Strahlung umfassen, die im ultravioletten (UV-)Lichtspektrum auftritt. Ultraviolettes (UV-)Licht enthält elektromagnetische Strahlung, die im Wellenlängenbereich von etwa zehn Nanometern (10 nm) bis etwa vierhundert Nanometern (400 nm) auftritt.
  • Die Lichtquelle ist eingerichtet, elektromagnetische Strahlung in einem vorgegebenen Wellenlängenspektrum (z. B. Licht) auszusenden. Ähnlich ist ein Sensor, wie etwa ein optischer Sensor, ein Lichtsensor, ein pyroelektrischer Sensor und so weiter in einem zweiten Hohlraum des Substrats angeordnet, der im Allgemeinen benachbart zum ersten Hohlraum liegt. Der Sensor ist eingerichtet, elektromagnetische Strahlung in dem vorgegebenen Wellenlängenspektrum zu erfassen und als Reaktion darauf ein Signal vorzusehen. Elektrische Zwischenverbindung ist zu den optischen Bauteilvorrichtungen durch Rückseiten-Verbindungstechniken vorgesehen, wie etwa Substrat-Durchkontaktierungen (TSVs), Verteilerstrukturen und so weiter. Zum Beispiel kann das Trägersubstrat TSVs umfassen, um elektrische Verbindung zur Lichtquelle oder zum Sensor oder zu beiden herzustellen. Eine Abdeckung ist auf der Oberfläche des Trägersubstrats so angeordnet, dass die Abdeckung zumindest im Wesentlichen die Bauteilvorrichtungen (z. B. die Lichtquelle und den Sensor) in ihren jeweiligen Hohlräumen einschließt. Die Abdeckung, die aus Glas bestehen kann, ist eingerichtet, Licht in dem vorgegebenen Wellenlängenspektrum durchzulassen.
  • Die resultierenden optischen Vorrichtungen können somit einen kleinen Grundriss im Vergleich zu herkömmlichen optischen Vorrichtungen/Baugruppen aufweisen. Darüber hinaus sind die optischen Vorrichtungen robuster unter Bedingungen mit hoher Feuchtigkeit und Temperatur. Außerdem sieht das Trägersubstrat, das Silizium sein kann, einen verbesserten thermischen Ausdehnungskoeffizienten vor, der zu den optischen Bauteilvorrichtungen passt, die Wafer-Level-Package-(WLP-)Vorrichtungen sein können (die aus Silizium hergestellte Chips verwenden).
  • In der folgenden Beschreibung sind Ausführungsbeispiele von Lichterfassungsvorrichtungen mit einer Linse beschrieben.
  • Ausführungsbeispiele
  • Die 1 bis 4 stellen eine optische Vorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung dar. Wie gezeigt, umfasst die optische Vorrichtung 100 ein Gehäuse 102, das ein Trägersubstrat 104 enthält. In Ausführungsformen kann das Trägersubstrat 104 aus Silizium (Si) hergestellt sein. Zum Beispiel kann das Trägersubstrat 104, wie in 5 gezeigt, unter Verwendung von Wafer-Level-Package-(WLP-)Verarbeitungstechniken in einem Siliziumwafer 50 hergestellt und daraus vereinzelt (geschnitten) sein. Jedoch ist in Betracht gezogen, dass das Trägersubstrat 104 über andere Verarbeitungstechniken unter Verwendung anderer Materialien hergestellt sein kann. Das Trägersubstrat 104 enthält eine Oberfläche 106 mit darin in einer vorgegebenen Anordnung ausgebildeten Hohlräumen 108 (drei Hohlräume 108-1, 108-2, 108-3 sind dargestellt).
  • Eine oder mehrere optische Bauteilvorrichtungen 110 (drei optische Bauteilvorrichtungen 110-1, 110-2, 110-3 sind dargestellt) sind in den jeweiligen Hohlräumen 108 (z. B. den Hohlräumen 108-1, 108-2, 108-3) angeordnet. Wie gezeigt, können die Hohlräume 108 eine solche Größe und Form aufweisen, dass die optischen Bauteilvorrichtungen 110 in die Hohlräume 108 passen und sich nicht über die Oberfläche 106 des Substrats 104 hinaus erstrecken. In 1 sind Hohlräume 108 dargestellt, die im Querschnitt allgemein rechtwinklig sind (z. B. rechteckig oder quadratisch). Jedoch ist in Betracht gezogen, dass die Hohlräume 108 Querschnitte anderer Formen aufweisen können (z. B. rund, oval, polygonal, unregelmäßig geformt usw.), je nach konstruktiven Anforderungen. Außerdem können die Hohlräume 108 ein Profil (z. B. eine innere Form (ein Volumen)) aufweisen, das eingerichtet ist, die optische Bauteilvorrichtung 110 zu enthalten, die darin bestückt werden soll. Zum Beispiel sind in den 2 bis 4 die Hohlräume 108 mit Seitenwänden 108-4 dargestellt, die sich nach unten erstrecken und sich dann nach innen zu einer Bodenfläche 108-5 abschrägen. Jedoch sind die Seitenwände 108-4 der Hohlräume 108 nicht unbedingt auf diese Gestaltung beschränkt. Zum Beispiel können sich die Seitenwände 108-4 eines oder mehrerer der Hohlräume 108 nach unten (ohne sich abzuschrägen) zur Bodenfläche 108-5 erstrecken, können sich durchgehend zur Bodenfläche 108 abschrägen und so weiter. Geeignete Wafer-Level-Package-(WLP-)Verarbeitungstechniken (z. B. Nassätzen, Trockenätzen, Kombinationen davon und so weiter) können verwendet werden, um die Hohlräume auf Wafer-Ebene so auszubilden, dass Seitenwände 108-4 und Bodenfläche 108-5 das gewünschte Profil aufweisen können.
  • Es ist in Betracht gezogen, dass eine Vielfalt optischer Bauteilvorrichtungen 110 vorgesehen sein kann. Beispielhafte optische Bauteilvorrichtungen 110 enthalten, sind jedoch nicht darauf beschränkt: Lichtquellen, wie etwa Leuchtdioden (LEDs), Laserdioden, VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) und so weiter; Sensoren, wie etwa optische Sensoren, Lichtsensoren, pyroelektrische Sensoren und so weiter; Chips integrierter Schaltungen, die analoge und/oder digitale Bauelemente enthalten (z. B. analoges Frontend (AFE) usw.), oder Kombinationen davon.
  • Bei den dargestellten Ausführungsformen sind Lichtquellen 110-1, 110-2, die Leuchtdioden (LEDs), Laserdioden, VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) oder dergleichen umfassen können, in Hohlräumen 108-1, 108-2 angeordnet, die in der Oberfläche 106 des Substrats 104 ausgebildet sind. Die Lichtquellen 110-1, 110-2 sind eingerichtet, elektromagnetische Strahlung in einem vorgegebenen Wellenlängenspektrum (z. B. Licht) auszusenden. Ein Sensor 110-3 ist in einem Hohlraum 108-3 angeordnet, der in der Oberfläche 106 des Substrats 104 allgemein benachbart zu den Hohlräumen ausgebildet ist. Der Sensor 110-3, der einen optischen Sensor, einen Lichtsensor, einen pyroelektrischen Sensor oder dergleichen umfassen kann, ist eingerichtet, elektromagnetische Strahlung in dem vorgegebenen Wellenlängenspektrum (z. B. Licht) zu erfassen und als Reaktion darauf ein Signal vorzusehen. Auf diese Weise kann die optische Vorrichtung 100 eingerichtet sein, Gesten- oder Näherungserfassungsfunktionalität zu leisten.
  • Eine Abdeckung 112 ist auf der Oberfläche 106 des Trägersubstrats 104 so angeordnet, dass die Abdeckung 112 zumindest im Wesentlichen die Bauteilvorrichtungen 110 (z. B. die Lichtquellen 110-1, 110-2 und den Sensor 110-3) in ihren jeweiligen Hohlräumen 108 (z. B. in den Hohlräumen 108-1, 108-2, 108-3) einschließt. In Ausführungsformen ist die Abdeckung 112 aus Glas hergestellt. Jedoch ist in Betracht gezogen, dass die Abdeckung 112 auch andere Materialien umfassen kann, die durchlässig für elektromagnetische Strahlung in einem gewünschten Wellenlängenspektrum sind (z. B. in einem breiteren Wellenlängenspektrum als das durch die Lichtquellen 110-1, 110-2 ausgesendete Wellenlängenspektrum; in einem Wellenlängenspektrum, das allgemein äquivalent mit dem durch die Lichtquellen 110-1, 110-2 ausgesendeten Wellenlängenspektrum ist; oder in einem engeren Wellenlängenspektrum als das durch die Lichtquellen 110-1, 110-2 ausgesendete Wellenlängenspektrum; und so weiter). Die Abdeckung 112 kann an der Oberfläche 106 des Substrats unter Verwendung einer geeigneten Anbringungstechnik, wie etwa Schweißen, über einen Klebstoff und so weiter, angebracht sein. Zum Beispiel kann die Abdeckung 110 aus einem Glaswafer 52 (5) hergestellt sein, der auf der Oberfläche des Wafers 50 angebracht (z. B. geschweißt oder geklebt) wird, aus dem das Trägersubstrat hergestellt wird, um eine Wafer-Baueinheit auszubilden, und dann mit der Wafer-Baueinheit 54 vereinzelt sein.
  • In Ausführungsformen ist die Abdeckung 112 eingerichtet, zumindest im Wesentlichen den Durchtritt von Licht durch die Abdeckung 112 zuzulassen. In einer Ausführungsform ist die Abdeckung 112 eingerichtet, genügend Durchtritt von Licht durch die Abdeckung 112 zuzulassen. In einem Beispiel ist die Abdeckung 112 eingerichtet, zumindest im Wesentlichen den Durchtritt von mindestens neunzig Prozent (90%) Licht durch die Abdeckung 112 zuzulassen. Jedoch sind andere Prozentsätze in Betracht gezogen. Zum Beispiel kann die Abdeckung 112 zumindest im Wesentlichen Licht durchlassen, das von einem Objekt reflektiert ist, das sich nahe (z. B. über) dem Sensor 110-3 befindet.
  • Die Abdeckung 112 kann eine oder mehrere Linsenbaugruppen 114 enthalten, die eingerichtet sind, auf die Abdeckung 112 fallende elektromagnetische Strahlung aufzubereiten (z. B. zu blockieren, zu filtern, zu fokussieren, zu kollimieren, zu streuen usw.). Bei den dargestellten Ausführungsformen sind die Linsenbaugruppen 114 als in Kanäle verzahnt gezeigt, die in einer Innenfläche der Abdeckung 112 benachbart zur Oberfläche 106 des Trägersubstrats 104 ausgebildet sind. Jedoch können sich die Linsenbaugruppen 114 je nach Gestaltung der Sensorvorrichtung 100 auf beiden Seiten der Abdeckung 112 befinden und/oder können an der Innenfläche oder einer Außenfläche der Abdeckung 112 angebracht sein, statt in Kanäle verzahnt zu sein. Durch Integrieren der Linsenbaugruppen 114 in die Abdeckung 112 (z. B. Integrieren der Linsenbaugruppen 114 in Kanäle, die in dem Glas ausgebildet sind, aus dem die Abdeckung 112 hergestellt ist) können die Linsenbaugruppen 114 zu den Hohlräumen 108 und optischen Bauteilvorrichtungen 110 ausgerichtet sein (z. B. zu den Lichtquellen 110-1, 110-2; oder dem Sensor 110-3 ausgerichtet sein). Darüber hinaus kann auf diese Weise die Abdeckung 112 (z. B. das Glas) unter Verwendung der optischen Vorrichtung 100 in das Abdeckungsglas einer elektronischen Vorrichtung integriert sein, wie etwa eines Smartphones, Tablet-Computers und so weiter.
  • In den 2 bis 4 ist die Abdeckung 112 so dargestellt, dass sie eine in die Abdeckung 112 über dem Hohlraum 108-1 integrierte Linsenbaugruppe 114-1 enthält, um durch die Lichtquelle 110-1 ausgesendetes Licht zu kollimieren. (Eine zweite Linsenbaugruppe (nicht gezeigt) kann in die Abdeckung 112 über dem Hohlraum 108-2 integriert sein, um durch die Lichtquelle 110-2 ausgesendetes Licht zu kollimieren.) Ähnlich ist eine Linsenbaugruppe 114-2 als in die Abdeckung über dem Hohlraum 108-3 integriert dargestellt, um auf die zweite Linsenbaugruppe 114-2 fallendes Licht zu kollimieren und das kollimierte Licht zum Sensor 110-3 durchzulassen. Außerdem können Linsenbaugruppen 114 auf optischen Bauteilvorrichtungen 110 vorgesehen sein, die in den Hohlräumen enthalten sind. Zum Beispiel kann der Sensor 110-3, wie gezeigt, eine Linsenbaugruppe 114-3 enthalten, um auf den Sensor 110-3 fallende elektromagnetische Strahlung aufzubereiten (z. B. zu blockieren, zu filtern, zu fokussieren, zu kollimieren, zu streuen usw.).
  • Die Linsenbaugruppen 114 können eine Vielfalt von Gestaltungen aufweisen. Zum Beispiel kann eine oder mehrere der Linsenbaugruppen 114 eine Linse umfassen, die eingerichtet ist, auf die Abdeckung 112 aus vielfachen Winkeln fallendes Licht zu fokussieren und weiterzuleiten. Die Linsenbaugruppen 114 können als Fresnel-Linse, als Kugellinse, als Beugungslinse, als Linse mit Beugungsoptikelement (DOE), als Linse mit Gradientenindex-Optik (GRIN), als Linse einer weiteren Art oder dergleichen gestaltet sein, das heißt, gestaltet sein, das auf die Linsenbaugruppe 114 fallende Licht zu kollimieren. Die Linsenbaugruppen 114 können zusätzlich zu oder anstelle von Linsen einen Diffusor enthalten.
  • In Ausführungsformen können die Linsenbaugruppen weiter Filter umfassen, wie etwa Farbdurchlassfilter, Infrarot-(IR-)Sperrfilter und so weiter. Farbdurchlassfilter sind eingerichtet, sichtbares Licht zu filtern und Licht in einem begrenzten Wellenlängenspektrum durchzulassen (z. B. mit Wellenlängen zwischen einer ersten Wellenlänge und einer zweiten Wellenlänge). In Ausführungsformen können die Farbdurchlassfilter Absorptionsfilter umfassen, die zulassen, dass sichtbares Licht in einem begrenzten Wellenlängenspektrum das Filter passiert, während sie sichtbares Licht in einem zweiten Wellenlängenspektrum blockieren (z. B. absorbieren oder reflektieren). Somit kann ein Farbdurchlassfilter im Wesentlichen transparent für sichtbares Licht in einem ersten Wellenlängenspektrum und im Wesentlichen undurchlässig in einem zweiten Wellenlängenspektrum sein. In anderen Ausführungsformen können die Farbdurchlassfilter ein Interferenzfilter umfassen, das zulässt, dass sichtbares Licht in einem bestimmten Wellenlängenbereich hindurchgeht. IR-Sperrfilter sind eingerichtet, infrarotes Licht aus Licht zu filtern, das durch den Lichtsensor empfangen wird, um infrarotes Licht zumindest im Wesentlichen zu blockieren. Zum Beispiel können in bestimmten Ausführungsformen IR-Sperrfilter vorgesehen sein, die in der Lage sind, etwa fünfzig (50) bis hundert (100) Prozent des infraroten Lichts (d. h. Lichts im Infrarotspektrum) zu blockieren, das auf das IR-Sperrfilter fällt, während sie zumindest im Wesentlichen sichtbares Licht (d. h. Licht im sichtbaren Spektrum) durchlassen (z. B. ungefähr mehr als fünfzig (50) Prozent durchlassen). Jedoch können die erwähnten Werte (z. B. Prozentwerte, die den Anteil des durch das IR-Sperrfilter blockierten und/oder durchgelassenen Infrarotlichts darstellen) von besonderen Anwendungsanforderungen der optischen Vorrichtung 100 abhängen. Somit sind IR-Sperrfilter in Betracht gezogen, die in der Lage sind, einen höheren oder niedrigeren Anteil des Infrarotlichts zu blockieren und/oder einen höheren oder niedrigeren Anteil des sichtbaren Lichts durchzulassen.
  • Elektrische Zwischenverbindung ist zu den optischen Bauteilvorrichtungen 110 durch Rückseiten-Verbindungstechniken vorgesehen. Zum Beispiel umfasst in den Ausführungsformen das Trägersubstrat 104 Substrat-Durchkontaktierungen (TSVs) 116, die eingerichtet sind, elektrische Verbindung zu optischen Bauteilvorrichtungen 110 herzustellen, die in den Hohlräumen 108 des Trägersubstrats 104 enthalten sind. Wie in den 2, 3 und 4 gezeigt, erstrecken sich Substrat-Durchkontaktierungen (TSVs) 116-1, 116-2 durch das Trägersubstrat 104 zu entsprechenden Kontaktflächen 118 auf der Bodenfläche 108-5 des Hohlraums 108-1. Die optische Bauteilvorrichtung, die Lichtquelle 110-1, die in dem Hohlraum 108-1 enthalten ist, enthält Löthöcker 120, die die Vorrichtung 110-1 elektrisch mit Kontaktflächen 118 und somit mit den Substrat-Durchkontaktierungen 116-1, 116-2 verbinden, um die Vorrichtung 110-1 mit elektrischer Verbindung (und optional mechanischem Halt) zu versehen. Die optischen Bauteilvorrichtungen 110 können unter Verwendung eines geeigneten Klebers, wie etwa Benzocyclobuten-(BCB-)Polymers, auf die Bodenflächen 108-5 der jeweiligen Hohlräume 108 geklebt sein. Die Hohlräume 108 des Trägersubstrats 104 können ein Unterfüllmaterial (nicht gezeigt) enthalten, um die optische Bauteilvorrichtung 110 in den Hohlräumen 108 zu stützen. Zum Beispiel kann einer oder können mehrere der Hohlräume 108 ein Unterfüllmaterial enthalten, das für die Zwischenräume zwischen der Bodenfläche 108-5 des Hohlraums 108 und den optischen Bauteilvorrichtungen 110 vorgesehen ist, um die optische Bauteilvorrichtung 110 im Hohlraum 108 mechanisch zu stützen (z. B. zu stabilisieren).
  • Ähnlich erstrecken sich Substrat-Durchkontaktierungen (TSVs) 116-3, 116-4 durch die Bodenfläche 108-5 des Hohlraums 108-3 des Trägersubstrats 104. Eine Verteilungsbahn 122 auf der Bodenfläche 108-5 des Hohlraums 108-3 stellt elektrische Zwischenverbindung und Streckenführung zwischen den Substrat-Durchkontaktierungen (TSVs) 116-3, 116-4 und elektrischen Kontakten 124 der in dem Hohlraum 108-3 enthaltenen optischen Bauteilvorrichtung, dem Sensor 110-3, her. (Z. B. können die elektrischen Kontakte mit Kontaktflächen der Verteilungsbahn 122 verbunden sein.). In Ausführungsformen können die elektrischen Kontakte 124 durch Substrat-Durchkontaktierungen (TSVs) 126 in der Bauteilvorrichtung 110-3 gebildet sein, um die Vorrichtung 110-1 mit elektrischer Verbindung (und optional mechanischem Halt) zu versehen.
  • Die Substrat-Durchkontaktierungen (TSVs) 116 können in dem Trägersubstrat 104 unter Verwendung einer geeigneten Wafer-Level-Packaging-(WLP-)Verarbeitungstechnik ausgebildet werden. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform der Wafer 50, aus dem das Trägersubstrat 104 hergestellt ist, dünner gemacht sein. Die Substrat-Durchkontaktierungen (TSVs) 116 können dann durch den Wafer von den Bodenflächen 108-5 der Hohlräume 108 aus ausgebildet werden. In einer weiteren Ausführungsform können die Substrat-Durchkontaktierungen (TSVs) 116 in dem Wafer 50 von der Rückseite des Wafers 50 aus vor der Ausbildung der Hohlräume 108 in dem Wafer 50 ausgebildet sein. Die Substrat-Durchkontaktierungen (TSVs) 116 können aus einem leitfähigen Material ausgebildet sein, wie etwa einem Metall (Kupfer) oder dergleichen. Außerdem können die Substrat-Durchkontaktierungen (TSVs) 116 massiv (z. B. mit leitfähigem Material (z. B. Kupfer) ausgefüllt) oder hohl sein (z. B. mit leitfähigem Material (z. B. Kupfer) ausgekleidet sein).
  • In Ausführungsformen können die optischen Bauteilvorrichtungen 110 (z. B. der Sensor 110-3) einen Wafer-Level-Package-(WLP-)Vorrichtungs-Chip 128 mit einem darauf ausgebildeten Glassubstrat (z. B. einer Linsenbaugruppe 114-3) umfassen. Wie in den 2, 3 und 4 gezeigt, umfasst der Wafer-Level-Package-Chip 128 darin ausgebildete Substrat-Durchkontaktierungen (TSVs) 126, um die Verbindung der Vorrichtung 110 (z. B. des Sensors 110-3) mit dem Trägersubstrat 104 in einem jeweiligen Hohlraum 108 zu ermöglichen, wie oben beschrieben. Darüber hinaus kann eine oder können mehrere optische Bauteilvorrichtungen 110 einen gestapelten Wafer-Level-Package-(WLP-)Chip 128 umfassen. Der gestapelte Wafer-Level-Package-(WLP-)Chip kann eingerichtet sein, eine Vielfalt von Funktionalität vorzusehen (z. B. Erfassen (Erkennen), Signalverarbeitung, Speichern usw.). Zum Beispiel kann die optische Bauteilvorrichtung (der Sensor 110-3), wie in 4 gezeigt, einen ersten Wafer-Level-Package-(WLP-)Chip 128-1 umfassen, wie etwa einen Sensor-Chip, der in einer gestapelten Anordnung an einem zweiten Wafer-Level-Package-(WLP-)Chip 128-2 angebracht ist, wie etwa einer integrierten Schaltung. In dem ersten Wafer-Level-Package-(WLP-)Chip 128-1 ausgebildete Substrat-Durchkontaktierungen (TSVs) 126-1 ermöglichen die elektrische Verbindung des ersten Wafer-Level-Package-(WLP-)Chips 128-1 mit dem zweiten Wafer-Level-Package-(WLP-)Chip 128-2. In dem zweiten Wafer-Level-Package-(WLP-)Chip 128-2 ausgebildete Substrat-Durchkontaktierungen (TSVs) 126-2 ermöglichen ähnlich die elektrische Verbindung des zweiten Wafer-Level-Package-(WLP-)Chips 128-2 (und/oder des ersten Wafer-Level-Package-(WLP-)Chips 128-1 durch den zweiten Wafer-Level-Package-(WLP-)Chip 128-2) mit der Verteilungsbahn 122, wie hier beschrieben. Außerdem ist in Betracht gezogen, dass zusätzliche (z. B. drei (3) oder mehr) Wafer-Level-Package-(WLP-)Chips 128 in dem Stapel enthalten und über Substrat-Durchkontaktierungen (TSVs) 126 verbunden sein können.
  • Eine reflektierende Beschichtung 130 ist in einem oder mehreren der Hohlräume 108 vorgesehen. Die reflektierenden Beschichtungen 130 sind eingerichtet, Licht in den Hohlräumen 108 zu reflektieren und Übersprechen zwischen optischen Bauteilvorrichtungen 110 zu hemmen (z. B. zu reduzieren oder zu beseitigen), die in den Hohlräumen 108 enthalten sind. Zum Beispiel enthält der Hohlraum 108-1, wie in den 2, 3 und 4 gezeigt, eine reflektierende Beschichtung 130-1, die eingerichtet ist, Licht zu reflektieren, das durch die Lichtquelle 110-1 emittiert wird. (Der Hohlraum 108-2 kann ebenfalls eine reflektierende Beschichtung 130 enthalten, die eingerichtet ist, Licht zu reflektieren, das durch die Lichtquelle 110-2 emittiert wird.) Ähnlich enthält der Hohlraum 108-3 eine reflektierende Beschichtung 130-2, die eingerichtet ist, Licht zu reflektieren, das in den zweiten Hohlraum fällt. In Ausführungsformen kann die reflektierende Beschichtung 130 aus einem geeigneten Metall ausgebildet sein, wie etwa Aluminium, das auf den Seitenwänden 108-4 (und/oder der Bodenfläche 108-5) der Hohlräume 108 unter Verwendung eines geeigneten Beschichtungsverfahrens (z. B. Abscheidungsverfahren, Beschichtungsverfahren, Sputterverfahren usw.) auf Wafer-Ebene ausgebildet ist.
  • In den in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen kann eine oder können mehrere optische Trennwände 132 zwischen den Hohlräumen 108 vorgesehen sein, um Übersprechen zwischen optischen Bauteilvorrichtungen 110 zu hemmen (z. B. zu reduzieren oder zu beseitigen), die in den Hohlräumen 108 enthalten sind. Wie gezeigt, erstrecken sich die optischen Trennwände 132 von der Fläche 106 des Trägersubstrats 104 in die Abdeckung 112, um Licht abzublocken, das direkt durch die Abdeckung 112 zwischen der im Hohlraum 108-1 enthaltenen Lichtquelle 110-1 und dem im Hohlraum 108-3 enthaltenen Sensor 110-3 hindurchgelassen (und durch die Außenfläche der Abdeckung 112 reflektiert) ist. (Eine optische Trennwand 132 kann auch zwischen dem Hohlraum 108-2 und einem oder beiden aus dem Hohlraum 108-1 und dem Hohlraum 108-3 vorgesehen sein, um Übersprechen zwischen den in diesen Hohlräumen 108 enthaltenen optischen Bauteilvorrichtungen zu hemmen.) Auf diese Weise kann die optische Trennwand 132 so fungieren, dass sie das Durchlassen von Übersprechlicht von den Lichtquellen 110-1, 110-2 zum Sensor 110-3 durch die Abdeckung 112 verhindert. In anderen Ausführungsformen, wie etwa einem optischen Wellenleiter, ist keine Barriere (z. B. optische Trennwand 132) verwendet, sondern die Abdeckung 112 ist stattdessen so gestaltet, dass sie Licht von der/den Lichtquelle(n) (z. B. den Lichtquellen 110-1, 110-2) zu dem/den Sensor(en) (z. B. dem Sensor 110-3) reflektiert.
  • In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die optische Trennwand 132, die auf Wafer-Ebene hergestellt sein kann, einen Graben umfassen, der in der Innenfläche der Abdeckung 112 ausgebildet ist. Der Graben ist zumindest teilweise mit einem Licht blockierenden (undurchlässigen) Material 134 gefüllt, das eingerichtet ist, Licht in einem vorgegebenen Wellenlängenspektrum zu blockieren (z. B. dem durch die Lichtquellen 110-1, 110-2 ausgesendeten und/oder durch den Sensor 110-3 erfassten Wellenlängenspektrum). Beispielhafte Licht blockierende Materialien umfassen Metall (z. B. Aluminium) und so weiter.
  • Schlussbemerkung
  • Obwohl der Gegenstand der Offenbarung sprachlich spezifisch für Aufbaumerkmale und/oder Verfahrensvorgänge beschrieben ist, versteht es sich, dass der in den angehängten Ansprüchen definierte Gegenstand nicht unbedingt auf die oben beschriebenen speziellen Merkmale und Arbeitsgänge beschränkt ist. Vielmehr sind die oben beschriebenen speziellen Merkmale und Arbeitsgänge als Beispielformen zum Umsetzen der Ansprüche offenbart.

Claims (34)

  1. Optische Vorrichtung, umfassend: ein Trägersubstrat mit einer Oberfläche, wobei die Oberfläche darin ausgebildet zumindest einen ersten Hohlraum und eine zweiten Hohlraum enthält; eine in dem ersten Hohlraum angeordnete Lichtquelle, wobei die Lichtquelle eingerichtet ist, Licht in einem vorgegebenen Wellenlängenspektrum zu emittieren; einen in dem zweiten Hohlraum angeordneten Sensor, wobei der Sensor eingerichtet ist, Licht in dem vorgegebenen Wellenlängenspektrum zu erfassen und als Reaktion darauf ein Signal vorzusehen; und eine auf der Oberfläche des Trägersubstrats so angeordnete Abdeckung, dass die Abdeckung zumindest im Wesentlichen die Lichtquelle in dem ersten Hohlraum und den Sensor in dem zweiten Hohlraum einschließt, wobei die Abdeckung gestaltet ist, Licht in dem vorgegebenen Wellenlängenspektrum durchzulassen.
  2. Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Abdeckung zumindest eine aus einer ersten Linsenbaugruppe, die über dem ersten Hohlraum angeordnet ist, um durch die Lichtquelle emittiertes Licht zu kollimieren, oder einer zweiten Linsenbaugruppe umfasst, die über dem zweiten Hohlraum angeordnet ist, um auf die zweite Linsenbaugruppe fallendes Licht zu kollimieren und das kollimierte Licht zum Sensor durchzulassen.
  3. Optische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Trägersubstrat mindestens eine Substrat-Durchkontaktierung (TSV) umfasst, wobei sich die Substrat-Durchkontaktierung von einem aus dem ersten Hohlraum und dem zweiten Hohlraum durch das Trägersubstrat erstreckt, um elektrische Verbindung mit der Lichtquelle oder mit dem Sensor zu bieten.
  4. Optische Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, weiter umfassend eine Verteilungsbahn, die in mindestens einem aus dem ersten Hohlraum und dem zweiten Hohlraum angeordnet ist, wobei die Verteilungsbahn ausgebildet ist, elektrische Verbindung zwischen der Lichtquelle oder dem Sensor und der Substrat-Durchkontaktierung herzustellen.
  5. Optische Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, weiter umfassend mindestens eine aus einer in dem ersten Hohlraum angeordneten ersten reflektierenden Beschichtung, wobei die erste reflektierende Beschichtung ausgebildet ist, durch die Lichtquelle emittiertes Licht zu reflektieren, und einer in dem zweiten Hohlraum angeordneten zweiten reflektierenden Beschichtung, wobei die zweite reflektierende Beschichtung ausgebildet ist, auf den zweiten Hohlraum fallendes Licht zu reflektieren.
  6. Optische Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, weiter umfassend eine optische Trennwand, die zwischen dem ersten Hohlraum und dem zweiten Hohlraum angeordnet ist und sich von der Oberfläche des Trägersubstrats in die Abdeckung erstreckt, wobei die optische Trennwand gestaltet ist, zumindest im Wesentlichen das Durchlassen von Übersprechlicht von der Lichtquelle zum Sensor durch die Abdeckung zu verhindern.
  7. Optische Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6, wobei die optische Trennwand einen in der Abdeckung ausgebildeten Graben umfasst, um ein Licht blockierendes Material aufzunehmen, wobei das Licht blockierende Material ausgebildet ist, Licht in dem vorgegebenen Wellenlängenspektrum zu blockieren.
  8. Optische Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Abdeckung gestaltet ist, zumindest teilweise Licht von der Lichtquelle zum Sensor als optischer Wellenleiter zu reflektieren.
  9. Optische Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Lichtquelle eine Leuchtdiode (LED) oder einen VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) umfasst.
  10. Optische Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Sensor einen optischen Sensor umfasst.
  11. Optische Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei der optische Sensor einen Wafer-Level-Package-Vorrichtungs-Chip mit einem darauf ausgebildeten Glassubstrat umfasst.
  12. Optische Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Wafer-Level-Package-Chip darin ausgebildete Substrat-Durchkontaktierungen (TSVs) umfasst, um die Verbindung des Sensors mit dem Trägersubstrat zu ermöglichen.
  13. Optische Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Abdeckung Glas umfasst.
  14. Optische Vorrichtung, umfassend: ein Trägersubstrat mit einer Oberfläche, wobei die Oberfläche darin ausgebildet zumindest einen ersten Hohlraum und eine zweiten Hohlraum enthält; eine in dem ersten Hohlraum angeordnete Lichtquelle, wobei die Lichtquelle eingerichtet ist, Licht in einem vorgegebenen Wellenlängenspektrum zu emittieren; einen in dem zweiten Hohlraum angeordneten Sensor, wobei der Sensor eingerichtet ist, Licht in dem vorgegebenen Wellenlängenspektrum zu erfassen und als Reaktion darauf ein Signal bereitzustellen; eine auf der Oberfläche des Trägersubstrats so angeordnete Glasabdeckung, dass die Abdeckung zumindest im Wesentlichen die Lichtquelle in dem ersten Hohlraum und den Sensor in dem zweiten Hohlraum einschließt, wobei die Glasabdeckung gestaltet ist, Licht in dem vorgegebenen Wellenlängenspektrum durchzulassen; eine erste Linsenbaugruppe, die in der Glasabdeckung über dem ersten Hohlraum angeordnet ist, um Licht zu kollimieren, das durch die Lichtquelle emittiert wird; eine zweite Linsenbaugruppe, die in der Glasabdeckung über dem zweiten Hohlraum angeordnet ist, um auf die zweite Linsenbaugruppe fallendes Licht zu kollimieren und das kollimierte Licht zum Sensor durchzulassen; und mindestens eine Substrat-Durchkontaktierung (TSV), die in dem Trägersubstrat angeordnet ist, wobei sich die Substrat-Durchkontaktierung von einem aus dem ersten Hohlraum und dem zweiten Hohlraum durch das Trägersubstrat erstreckt, um elektrische Verbindung mit zumindest einem aus der Lichtquelle und dem Sensor herzustellen.
  15. Optische Vorrichtung nach Anspruch 14, weiter umfassend mindestens eine aus einer in dem ersten Hohlraum angeordneten ersten reflektierenden Beschichtung, wobei die erste reflektierende Beschichtung ausgebildet ist, durch die Lichtquelle emittiertes Licht zu reflektieren, und einer in dem zweiten Hohlraum angeordneten zweiten reflektierenden Beschichtung, wobei die zweite reflektierende Beschichtung ausgebildet ist, auf den zweiten Hohlraum fallendes Licht zu reflektieren.
  16. Optische Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, weiter umfassend eine Verteilungsbahn, die in mindestens einem aus dem ersten Hohlraum und dem zweiten Hohlraum angeordnet ist, wobei die Verteilungsbahn ausgebildet ist, elektrische Verbindung zwischen der Lichtquelle oder dem Sensor und der Substrat-Durchkontaktierung zu bieten.
  17. Optische Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 14 bis 16, weiter umfassend eine optische Trennwand, die zwischen dem ersten Hohlraum und dem zweiten Hohlraum angeordnet ist und sich von der Oberfläche des Trägersubstrats in die Abdeckung erstreckt, wobei die optische Trennwand gestaltet ist, zumindest im Wesentlichen das Durchlassen von Übersprechlicht von der Lichtquelle zum Sensor durch die Abdeckung zu verhindern.
  18. Optische Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 14 bis 17, wobei die optische Trennwand einen in der Glasabdeckung ausgebildeten Graben umfasst, um ein Licht blockierendes Material aufzunehmen, wobei das Licht blockierende Material ausgebildet ist, Licht in dem vorgegebenen Wellenlängenspektrum zu blockieren.
  19. Optische Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 14 bis 18, wobei die Lichtquelle eine Leuchtdiode (LED) umfasst.
  20. Optische Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 14 bis 19, wobei der Sensor einen optischen Sensor umfasst.
  21. Optische Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei der optische Sensor einen Wafer-Level-Package-Vorrichtungs-Chip mit einem darauf ausgebildeten Glassubstrat umfasst.
  22. Optische Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei der Wafer-Level-Package-Chip darin ausgebildete Substrat-Durchkontaktierungen (TSVs) umfasst, um die elektrische Verbindung des Wafer-Level-Package-Chips zu ermöglichen.
  23. Optische Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, weiter umfassend einen zweiten Wafer-Level-Package-Chip, wobei der Wafer-Level-Package-Chip an dem zweiten Wafer-Level-Package-Chip in einer gestapelten Anordnung angebracht ist, wobei die Substrat-Durchkontaktierung (TSV) eingerichtet ist, die elektrische Verbindung des Wafer-Level-Package-Chips mit dem zweiten Wafer-Level-Package-Chip zu ermöglichen.
  24. Verfahren zum Herstellen einer optischen Vorrichtung, umfassend: das Ausbilden einer Vielzahl von ersten Hohlräumen und einer Vielzahl von zweiten Hohlräumen in einer Oberfläche eines Wafers; das Montieren einer Lichtquelle in entsprechenden aus der Vielzahl von ersten Hohlräumen, wobei die Lichtquelle eingerichtet ist, Licht in einem vorgegebenen Wellenlängenspektrum auszusenden; das Montieren eines Sensors in entsprechenden aus der Vielzahl von zweiten Hohlräumen, wobei der Sensor eingerichtet ist, Licht in dem vorgegebenen Wellenlängenspektrum zu erfassen und als Reaktion darauf ein Signal vorzusehen; das Anbringen einer Abdeckung an dem Wafer, sodass die Abdeckung zumindest im Wesentlichen die Lichtquelle in dem ersten Hohlraum und den Sensor in dem zweiten Hohlraum einschließt, wobei die Abdeckung gestaltet ist, Licht in dem vorgegebenen Wellenlängenspektrum durchzulassen; das Ausbilden mindestens einer Substrat-Durchkontaktierung (TSV) in dem Wafer, wobei sich die Substrat-Durchkontaktierung von einem aus dem ersten Hohlraum und dem zweiten Hohlraum durch den Wafer erstreckt, um elektrische Verbindung mit zumindest einem aus der Lichtquelle und dem Sensor zu bieten; und das Vereinzeln des Wafers und der daran angebrachten Abdeckung, um eine optische Vorrichtung auszubilden, wobei die optische Vorrichtung mindestens einen ersten Hohlraum mit einer darin angeordneten Lichtquelle, mindestens einen zweiten Hohlraum mit einem darin angeordneten Sensor und mindestens eine Substrat-Durchkontaktierung umfasst.
  25. Verfahren nach Anspruch 24, weiter umfassend Anordnen einer Vielzahl von ersten Linsenbaugruppen und einer Vielzahl von zweiten Linsenbaugruppen in der Abdeckung, sodass jeweilige aus der Vielzahl von ersten Linsenbaugruppen über entsprechenden aus der Vielzahl von ersten Hohlräumen und die jeweiligen aus der Vielzahl von zweiten Linsenbaugruppen über entsprechenden aus der Vielzahl von zweiten Hohlräumen angeordnet sind, wenn die Abdeckung am Wafer angebracht ist.
  26. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, weiter umfassend das Ausbilden einer Verteilungsbahn in mindestens einem aus dem ersten Hohlraum und dem zweiten Hohlraum, wobei die Verteilungsbahn eingerichtet ist, elektrische Verbindung zwischen der Lichtquelle oder dem Sensor und der Substrat-Durchkontaktierung herzustellen.
  27. Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 24 bis 26, weiter umfassend das Ausbilden mindestens einer aus einer in dem ersten Hohlraum angeordneten ersten reflektierenden Beschichtung, wobei die erste reflektierende Beschichtung ausgebildet ist, durch die Lichtquelle emittiertes Licht zu reflektieren, und einer in dem zweiten Hohlraum angeordneten zweiten reflektierenden Beschichtung, wobei die zweite reflektierende Beschichtung ausgebildet ist, auf den zweiten Hohlraum fallendes Licht zu reflektieren.
  28. Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 24 bis 27, weiter umfassend das Ausbilden einer optischen Trennwand, die zwischen dem ersten Hohlraum und dem zweiten Hohlraum angeordnet ist und sich von der Oberfläche des Wafers in die Abdeckung erstreckt, wobei die optische Trennwand gestaltet ist, zumindest im Wesentlichen das Durchlassen von Übersprechlicht von der Lichtquelle zum Sensor durch die Abdeckung zu verhindern.
  29. Verfahren nach Anspruch 28, wobei das Ausbilden der optischen Trennwand das Ausbilden eines in der Abdeckung ausgebildeten Grabens und Einlagern Licht blockierenden Materials in dem Graben umfasst, wobei das Licht blockierende Material ausgebildet ist, Licht in dem vorgegebenen Wellenlängenspektrum zu blockieren.
  30. Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 24 bis 29, wobei die Lichtquelle eine Leuchtdiode (LED) umfasst.
  31. Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 24 bis 30, wobei der Sensor einen optischen Sensor umfasst.
  32. Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 24 bis 31, wobei die Abdeckung Glas umfasst.
  33. Optische Vorrichtung, umfassend: ein Trägersubstrat mit einer Oberfläche, wobei die Oberfläche darin ausgebildet zumindest einen ersten Hohlraum und eine zweiten Hohlraum enthält; eine in dem ersten Hohlraum angeordnete optische Bauteilvorrichtung; einen in dem zweiten Hohlraum angeordneten Sensor, wobei der Sensor eingerichtet ist, Licht in einem vorgegebenen Wellenlängenspektrum zu erfassen und als Reaktion darauf ein Signal bereitzustellen; und eine auf der Oberfläche des Trägersubstrats so angeordnete Abdeckung, dass die Abdeckung zumindest im Wesentlichen die optische Bauteilvorrichtung in dem ersten Hohlraum und den Sensor in dem zweiten Hohlraum einschließt, wobei die Abdeckung gestaltet ist, Licht in dem vorgegebenen Wellenlängenspektrum durchzulassen.
  34. Optische Vorrichtung nach Anspruch 33, wobei die optische Bauteilvorrichtung mindestens eins aus einer Lichtquelle, einem Sensor und einem Chip einer integrierten Schaltung umfasst.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018101569A1 (de) * 2018-01-24 2019-07-25 Osram Opto Semiconductors Gmbh Oberflächenemittierender halbleiterlaserchip
CN113169512A (zh) * 2018-11-23 2021-07-23 奥斯兰姆奥普托半导体股份有限两合公司 具有至少一个vcsel芯片的光发射单元
CN113874688A (zh) * 2019-05-29 2021-12-31 ams国际有限公司 减少光学传感器模块中的光学串扰
DE102022116832A1 (de) 2022-07-06 2024-01-11 Ams-Osram International Gmbh Optoelektronisches bauelement und verfahren zum herstellen eines optoelektronischen bauelements

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018101569A1 (de) * 2018-01-24 2019-07-25 Osram Opto Semiconductors Gmbh Oberflächenemittierender halbleiterlaserchip
US11979000B2 (en) 2018-01-24 2024-05-07 Osram Oled Gmbh Surface-emitting semiconductor laser chip
CN113169512A (zh) * 2018-11-23 2021-07-23 奥斯兰姆奥普托半导体股份有限两合公司 具有至少一个vcsel芯片的光发射单元
CN113874688A (zh) * 2019-05-29 2021-12-31 ams国际有限公司 减少光学传感器模块中的光学串扰
DE102022116832A1 (de) 2022-07-06 2024-01-11 Ams-Osram International Gmbh Optoelektronisches bauelement und verfahren zum herstellen eines optoelektronischen bauelements

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