DE112019006375T5 - Optoelektronische module mit einem optischen sender und einem optischen empfänger - Google Patents

Optoelektronische module mit einem optischen sender und einem optischen empfänger Download PDF

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Qi Chuan Yu
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Abstract

Eine Vorrichtung enthält ein optoelektronisches Modul mit einem lichtemittierenden Chip und einem Lichtempfängerchip, die auf einem PCB-Substrat montiert sind. Das optoelektronische Modul enthält ferner ein optisches Element auf dem lichtemittierenden Die und ein optisches Element auf dem Lichtempfänger-Die, wobei die optischen Elemente aus einem ersten Epoxid bestehen. Ein zweites Epoxidharz umgibt seitlich die jeweiligen Seitenflächen des lichtemittierenden Chips, des Lichtempfängerchips und der optischen Elemente und steht mit diesen in Kontakt, wobei das zweite Epoxidharz eine optische Barriere zwischen dem lichtemittierenden Chip und dem Lichtempfängerchip bildet. Ein Verfahren zur Herstellung solcher Module wird ebenfalls beschrieben.

Description

  • BEREICH DER OFFENLEGUNG
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf optoelektronische Module mit optischen Sendern und optischen Empfängern.
  • HINTERGRUND
  • Verschiedene Produkte der Unterhaltungselektronik und andere Host-Geräte enthalten kompakte optoelektronische Module, die über integrierte Lichtsensoren oder lichtemittierende Bauteile verfügen. In einigen Fällen ist der Platz in den Host-Geräten knapp bemessen. Daher ist es wünschenswert, die Module so klein und kompakt wie möglich zu gestalten. Außerdem kann es bei Modulen, die sowohl lichtemittierende als auch lichterfassende Komponenten enthalten, wichtig sein, eine optische Isolierung zwischen diesen Komponenten vorzusehen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die vorliegende Offenbarung beschreibt optoelektronische Module mit optischen Sendern und optischen Empfängern sowie Verfahren zur Herstellung solcher Module.
  • In einem Aspekt beschreibt die vorliegende Offenbarung beispielsweise ein Verfahren, bei dem optische Elemente auf die jeweiligen Oberflächen einer Vielzahl von lichtemittierenden Chips, die Licht mit einer Wellenlänge emittieren können, und auf die jeweiligen Oberflächen einer Vielzahl von Lichtempfängerchips, die Licht mit der Wellenlänge erfassen können, repliziert werden. Die optischen Elemente bestehen aus einem ersten Epoxid, und die lichtemittierenden Chips und die Lichtempfängerchips sind auf einem PCB-Wafer montiert, der mit einem doppelseitigen Klebeband an einem Trägerglas befestigt ist. Das Verfahren umfasst ferner das Einspritzen eines zweiten Epoxids unter Verwendung einer Vakuum-Spritzgusstechnik. Das zweite Epoxid ist für Licht mit der Wellenlänge im Wesentlichen undurchlässig, und das zweite Epoxid wird so eingespritzt, dass es die jeweiligen Seitenflächen jedes der mehreren lichtemittierenden Chips, jedes der mehreren Lichtempfängerchips und jedes der optischen Elemente seitlich umgibt und mit ihnen in Kontakt ist. Das Verfahren umfasst das Ausbilden jeweiliger Gräben in dem zweiten Epoxid in Bereichen, die doppelseitige Paare der lichtemittierenden Chips und der Lichtempfängerchips voneinander trennen, wobei jedes doppelseitige Paar einen der lichtemittierenden Chips und einen der Lichtempfängerchips umfasst, und wobei sich die Gräben teilweise in den PCB-Wafer erstrecken. Das Verfahren umfasst auch das Ablösen des doppelseitigen Klebebands und des Trägerglases von dem PCB-Wafer; das Trennen des PCB-Wafers an den Stellen der Gräben, um vereinzelte Module zu bilden, und das Aufbringen einer IR-Beschichtung über mindestens einer freiliegenden Oberfläche eines oder mehrerer der vereinzelten Module. Jedes davon enthält mindestens einen der lichtemittierenden Chips und mindestens einen der Lichtempfängerchips.
  • Einige Implementierungen umfassen eines oder mehrere der folgenden Merkmale. Beispielsweise wird in einigen Fällen vor dem Replizieren der optischen Elemente und dem Einspritzen des zweiten Epoxidmaterials eine erste Seite des PCB-Wafers an einem ersten Band befestigt, wobei die erste Seite der zweiten Seite des PCB-Wafers gegenüberliegt, auf der die lichtemittierenden Chips und die Lichtempfängerchips montiert sind. Das Verfahren kann die Verwendung einer Vakuum-Spannvorrichtung umfassen, um den PCB-Wafer zu halten, wobei die Vakuum-Spannvorrichtung in Kontakt mit der zweiten Seite des PCB-Wafers ist; anschließendes Entfernen des ersten Bandes von dem PCB-Wafer; anschließendes In-Kontakt-Bringen der ersten Seite des PCB-Wafers mit dem doppelseitigen Klebeband, das an dem Trägerglas befestigt ist; und anschließendes Lösen des PCB-Wafers von der Vakuum-Spannvorrichtung.
  • In einigen Implementierungen umfasst das Replizieren der optischen Elemente das selektive Auftragen des ersten Epoxids auf strukturierte Bereiche einer Elastomerschicht und das anschließende Aufpressen des ersten Epoxids auf die lichtemittierenden Matrizen und die Lichtempfängermatrizen. In einigen Fällen handelt es sich bei den optischen Elementen um optische Elemente mit Gitteranordnung.
  • Das Verfahren kann auch das Bilden zusätzlicher Gräben umfassen, die sich durch das zweite Epoxid und durch den PCB-Wafer erstrecken, wobei die zusätzlichen Gräben vor dem Ablösen des doppelseitigen Klebebands und des Trägerglases vom PCB-Wafer gebildet werden. In einigen Fällen ist das zweite Epoxidharz ein schwarzes Epoxidharz. In einigen Fällen ist das doppelseitige Klebeband ein wärmeablösbares doppelseitiges Klebeband. Das Verfahren kann auch das Anbringen eines Trägers an einer Außenfläche des zweiten Epoxidharzes nach dem Ausbilden der Gräben im zweiten Epoxidharz und die Anwendung von Wärme zum Entfernen des doppelseitigen Klebebands und des Trägerglases vom PCB-Wafer umfassen.
  • In einigen Fällen umfasst das Verfahren das Befestigen der vereinzelten Module an einem hitzebeständigen Band, das anschließende Auftragen der IR-Beschichtung auf freiliegende Oberflächen der vereinzelten Module und das Entfernen der vereinzelten Module vom hitzebeständigen Band. Das Aufbringen der IR-Beschichtung kann z. B. das Sprühen der IR-Beschichtung umfassen. In einigen Fällen wird die IR-Beschichtung auf die Ober- und Seitenflächen der vereinzelten Module aufgetragen. Die IR-Beschichtung kann als optischer Filter dienen, um nur Strahlung in einem IR-Teil des elektromagnetischen Spektrums durchzulassen.
  • Die vorliegende Offenbarung beschreibt auch eine Vorrichtung, die ein optoelektronisches Modul mit einem lichtemittierenden Die und einem Lichtempfänger-Die enthält, die auf einem PCB-Substrat montiert sind. Das optoelektronische Modul umfasst ferner ein optisches Element auf dem lichtemittierenden Die und ein optisches Element auf dem Lichtempfänger-Die, wobei die optischen Elemente aus einem ersten Epoxid bestehen. Ein zweites Epoxidharz umgibt seitlich die jeweiligen Seitenflächen des lichtemittierenden Chips, des Lichtempfängerchips und der optischen Elemente und steht mit diesen in Kontakt, wobei das zweite Epoxidharz eine optische Barriere zwischen dem lichtemittierenden Chip und dem Lichtempfängerchip bildet.
  • In einigen Fällen füllt das zweite Epoxidharz im Wesentlichen den Raum zwischen dem lichtemittierenden Chip und dem Lichtempfängerchip. Das zweite Epoxidharz kann z. B. ein schwarzes Epoxidharz sein.
  • In einigen Implementierungen sind die optischen Elemente optische Gitterarray-Elemente.
  • Die Vorrichtung kann auch ein Host-Gerät enthalten, das einen Prozessor und einen Anzeigebildschirm umfasst. Das optoelektronische Modul kann als eine Komponente der Host-Vorrichtung integriert werden, wobei der Prozessor so betreibbar ist, dass er eine Komponente der Host-Vorrichtung zumindest teilweise auf der Grundlage von Signalen von dem Lichtempfänger-Die steuert.
  • Die vorliegenden Techniken können in einigen Fällen den gesamten Herstellungsprozess vereinfachen und auch zu kleineren Modulen führen.
  • Weitere Vorteile, die in einigen Implementierungen vorhanden sind, umfassen einen oder mehrere der folgenden Punkte. Verschiedene Schritte, die bei anderen Techniken erforderlich sein können, sind unnötig und können weggelassen werden. Darüber hinaus können die vorliegenden Techniken in einigen Fällen dazu beitragen, die Waferdichte zu erhöhen, kleinere Modulabmessungen zu erzielen, die durch ungleichmäßige Wafer-Ebenheit verursachte Oberflächenversickerung zu reduzieren, die Ausbeute durch Trench-Dicing zu verbessern, optisches Übersprechen zu vermeiden und/oder die Lichtstreuung zu verbessern.
  • Weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, den beigefügten Zeichnungen und den Ansprüchen ersichtlich.
  • Figurenliste
    • zeigt ein Beispiel für ein optoelektronisches Modul.
    • veranschaulichen verschiedene Schritte in einem Wafer-Level-Prozess zur Herstellung mehrerer optoelektronischer Module.
    • zeigt weitere Details zu Aspekten des Wafer-Level-Prozesses.
    • veranschaulichen weitere Schritte im Wafer-Level-Prozess.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die vorliegende Offenbarung beschreibt optoelektronische Module, die in der Lage sind, Licht einer bestimmten Wellenlänge (z. B. im Infrarot (IR)-Teil des Spektrums) zu emittieren und Licht z. B. der gleichen Wellenlänge zu detektieren. Die Offenbarung beschreibt auch Wafer-Level-Prozesse für die Herstellung von mehreren Modulen parallel zur gleichen Zeit.
  • Wie in dargestellt, umfasst ein optoelektronisches Modul 20 eine Lichtquelle (manchmal auch als Lichtemitter bezeichnet) 22 und einen Lichtempfänger 24, die auf einem Träger, wie z. B. einem Leiterplattensubstrat 26, montiert sind. Die Lichtquelle 22 kann z. B. als VCSEL oder LED-Die (d. h. Halbleiterchip) ausgeführt sein. Ebenso kann der Lichtempfänger 24 z. B. in einem integrierten Schaltungschip (d. h. Halbleiterchip) implementiert sein, der eine Fotodiode zur Lichterfassung und eine zugehörige Verarbeitungsschaltung enthält.
  • Die elektrischen Kontakte an der Unterseite jedes Chips 22, 24 können über ein entsprechendes SMT-Kontaktpad 21, 23 elektrisch mit dem PCB-Substrat 26 verbunden werden. Ebenso können die elektrischen Kontakte auf der Oberseite jedes Chips 22, 24 durch entsprechende Drahtbonds 28, die mit Pads 30 verbunden sind, elektrisch mit dem PCB-Substrat 26 gekoppelt werden. Auf der Unterseite des Leiterplattensubstrats 26 sind SMT- oder andere elektrische Kontaktpads 32 vorgesehen. Entsprechende Lötmasken 34, 36 sind auf der Ober- und Unterseite des PCB-Substrats 26 vorgesehen. Beispielsweise kann eine Lötmaske auf dem äußeren, nicht aktiven Bereich der Oberseite des Leiterplattensubstrats vorhanden sein.
  • Das schwarze Epoxidharz 40 umgibt seitlich die einzelnen Halbleiterbauelement-Dies (z. B. die Lichtquelle 22 und den Lichtempfänger 24). Im dargestellten Beispiel ist das Epoxid 40 auch in Kontakt mit den seitlichen Seitenflächen der Dies 22, 24. Das Epoxidharz 40 ist vorzugsweise im Wesentlichen undurchsichtig in Bezug auf die Wellenlänge(n) des von der Lichtquelle 22 emittierten und vom Lichtempfänger 24 erfassten Lichts. Im dargestellten Beispiel definieren die oberen Abschnitte des Epoxids 40 auch Umlenkungen, von denen ein Teil die jeweiligen optischen Elemente 42, 44, wie z. B. Gitteroptik-Arrays, die auf den lichtemittierenden und lichterfassenden Abschnitten der Matrizen 22, 24 angeordnet sind, seitlich umgibt. Das schwarze Epoxidharz 40 steht auch in Kontakt mit den seitlichen Seitenflächen der optischen Elemente 42, 44. Das schwarze Epoxid 40 dient auch als optische Barriere, die für eine optische Isolierung zwischen der Lichtquelle 22 und dem Lichtempfänger 24 sorgt.
  • Die optischen Elemente 42, 44 können z. B. aus einem transparenten Epoxid bestehen. Im dargestellten Beispiel ist auf der Oberseite des Moduls 20 sowie an den Seiten eine IR-Sprühbeschichtung 46 vorgesehen. Die Beschichtung 46 dient als optischer Filter, der nur Wellenlängen des Lichts im IR-Bereich des Spektrums durchlässt.
  • - veranschaulichen Schritte in einem Wafer-Level-Prozess zur parallelen Herstellung mehrerer Module 20. Wafer-Level-Prozesse können nützlich sein, um mehrere (z. B. Dutzende, Hunderte oder sogar Tausende) Module parallel zur gleichen Zeit herzustellen. Das vorliegende Verfahren ermöglicht die Verwendung von reflowfähigen Materialien (d. h. Materialien, die ihre mechanische Stabilität und optischen Eigenschaften auch bei erhöhten Temperaturen wie 270 °C oder darüber beibehalten). Das Verfahren kann auch für eine verbesserte Haftung zwischen verschiedenen Schichten sorgen.
  • Wie in gezeigt, ist ein Leiterplatten-Wafer 100 (einschließlich elektrischer Kontaktflächen auf seiner Ober- und Unterseite) an einem Band 102 befestigt und wird von diesem getragen. Mehrere Lichtquellen 22 und Lichtempfänger 24 sind auf dem PCB-Wafer 100 montiert. In einigen Fällen ist ein Waferrahmen 104 auf dem Band 102 angrenzend an den Umfang des PCB-Wafers 100 vorhanden. Auf dem PCB-Wafer 100 können Ausrichtungsmarkierungen 108 vorgesehen sein, um die Ausrichtung in nachfolgenden Schritten zu erleichtern.
  • Als nächstes wird, wie in gezeigt, eine Vakuum-Spannvorrichtung 110 ausgerichtet und in Kontakt mit dem PCB-Wafer 100 gebracht. Zu diesem Zweck können eine oder mehrere Kameras 111 in Verbindung mit den Ausrichtungsmarken 108 verwendet werden, um die korrekte Ausrichtung zu bestimmen und zu bestätigen. Ein Vakuum wird angelegt, um den PCB-Wafer 100 zu halten. Die gesamte Baugruppe wird dann umgedreht, wie in gezeigt, und das Klebeband 102 sowie der Waferrahmen 104 werden entfernt.
  • Wie in dargestellt, wird die Baugruppe wieder umgedreht, während die Vakuum-Spannvorrichtung 110 den PCB-Wafer 100 hält. Die Vakuum-Spannvorrichtung 110 bringt den PCB-Wafer 100 in Kontakt mit einer Seite des wärmeablösbaren doppelseitigen Klebebands 112, dessen gegenüberliegende Seite an einem unteren Spritzguss-Stützglas 114 befestigt ist. Das Stützglas 114 hilft dabei, den PCB-Wafer 100 im Wesentlichen flach zu halten, was dazu beitragen kann, die Dicke der anschließend gebildeten VIM-Schicht (Vacuum Injection Molding) zu kontrollieren. In einigen Fällen ist ein Harz-Abstandshalter 116 auf dem Stützglas 114 angrenzend an den Umfang des PCB-Substrats 100 vorgesehen und umgibt seitlich den Umfang des PCB-Wafers 100. Der Abstandshalter 116 kann helfen, die Dicke des PCB-Wafers 100 und des doppelseitigen Klebebands 112 während des VIM-Prozesses auszugleichen (siehe unten). Sobald der PCB-Wafer 100 am Klebeband 112 befestigt ist, wird das Vakuum gestoppt, und die Vakuum-Spannvorrichtung 110 gibt den PCB-Wafer 100 frei.
  • zeigt ein Werkzeug 117 aus einem Elastomer (z. B. Polydimethylsiloxan (PDMS)), das für die Replikation der optischen Elemente 42, 44 und für den VIM-Prozess verwendet wird, bei dem das schwarze Epoxidmaterial 40 eingespritzt wird. Wie in dargestellt, umfasst das PDMS-Werkzeug 117 eine strukturierte PDMS-Schicht 118 auf einem Glaslinsenwerkzeug 120. Die Oberfläche der PDMS-Schicht 118 kann strukturierte Bereiche 121 aufweisen, die die Form der optischen Elemente 42, 44 (z. B. Grid-Array-Optik) definieren. Die strukturierten Bereiche 121 können gleich sein oder sich voneinander unterscheiden (z. B. um eine Art von optischem Element für die Lichtsender 22 und eine andere Art von optischem Element für die Lichtempfänger 24 bereitzustellen). Der äußere Umfang 122 der PDMS-Schicht 118 kann etwas dicker sein als der innere Bereich der PDMS-Schicht, um eine Dickenkontrolle während des nachfolgenden VIM-Prozesses zu ermöglichen.
  • Als nächstes wird, wie in gezeigt, ein transparentes Epoxidmaterial 124 auf die strukturierten Bereiche 121 der PDMS-Schicht 118 aufgetragen (z. B. durch Aufspritzen). In diesem Fall ist es nicht notwendig, das Epoxidmaterial 124 über die gesamte PDMS-Schicht 118 aufzutragen. Stattdessen kann das Epoxidmaterial 124 selektiv auf die strukturierten Bereiche 121 aufgetragen werden, die den Stellen entsprechen, an denen die optischen Elemente 42, 44 repliziert werden sollen.
  • veranschaulicht einen Replikationsprozess für die optischen Elemente 42, 44. Wie in dargestellt, wird die PDMS-Schicht 122 des PDMS-Werkzeugs mit der Oberseite des PCB-Wafers 100 sowie dem Abstandshalter 116, falls vorhanden, in Kontakt gebracht. Das obere (PDMS-)Werkzeug 117 drückt das transparente Epoxidmaterial 124 gegen die Oberseiten der Lichtsender 22 und Lichtempfänger 24. Anschließend wird das Epoxidmaterial 124 ausgehärtet (z. B. durch UV-Härtung). In diesem Stadium verbleiben zwischen der PDMS-Schicht 118 und dem PCB-Wafer 100 Zwischenräume 125 ohne Epoxid.
  • zeigt weitere Details des Einspritzstützglases 114, des doppelseitigen Klebebandes 112, des Abstandshalters 116, des Leiterplattensubstrats 100 und des oberen Einspritzwerkzeugs 117, jeweils gemäß einigen Implementierungen. Das Leiterplattensubstrat 100 kann beispielsweise eine quadratische Form mit einer aktiven Fläche 101 haben. Das Leiterplattensubstrat 100 weist an gegenüberliegenden Ecken Löcher 202 auf. Die Löcher 202 dienen jeweils als Einlass und Auslass für den Epoxidfluss während des VIM-Prozesses. Einige oder alle der vorgenannten Details können bei einigen Implementierungen abweichen.
  • Wie in weiter dargestellt, kann das untere Injektionsglas 114 eine im Wesentlichen quadratische Oberfläche mit abgeschrägten Ecken 204 aufweisen. Das Vorhandensein der abgeschrägten Ecken 204 kann in einigen Fällen nützlich sein, damit das untere Injektionsglas 114 in andere Geräte zur Weiterverarbeitung (z. B. eine Würfelmaschine) passt. Das doppelseitige Klebeband 112 und der Abstandshalter 116, falls vorhanden, können Außenseitenabmessungen haben, die etwa gleich groß sind wie das untere Injektionsglas 114, und können ebenfalls abgeschrägte Ecken haben. Das untere Injektionsglas 114 hat auch Löcher 206, um den Einlass bzw. den Auslass für den Epoxidfluss während des VIM-Prozesses bereitzustellen, und ist daher mit den entsprechenden Löchern 202 im PCB-Wafer100 ausgerichtet. Ebenso enthält das doppelseitige Klebeband 112 Einlass- und Auslasslöcher 208, die mit den vorgenannten Löchern 206 des unteren Injektionsglases 114 und den Löchern 202 des PCB-Wafers 100 ausgerichtet sind. Einige oder alle der vorgenannten Details können bei einigen Implementierungen abweichen.
  • Wie in weiter gezeigt, kann das obere PDMS-Werkzeug 117 quadratisch geformt sein, wobei die äußeren Seitenabmessungen die gleichen sind wie die entsprechenden äußeren Seitenabmessungen des unteren Injektionsglases 114. Das obere Injektionswerkzeug 117 kann Schlitze 210 aufweisen, die die Positionen der Einlass-/Auslasslöcher 202 im PCB-Wafer 100 überlappen. Einige oder alle der vorgenannten Details können bei einigen Implementierungen abweichen.
  • Wie in dargestellt, kann der VIM-Prozess durch Einspritzen eines schwarzen (oder anderen undurchsichtigen) Epoxidharzes 126 in die Zwischenräume 125 zwischen der PDMS-Schicht 118 und dem PCB-Wafer 100 durchgeführt werden. Das Epoxid 126 verkapselt seitlich die anderen Komponenten, einschließlich der Lichtsender 22 und Lichtempfänger 24. Mit der vorliegenden Technik kann die Notwendigkeit vermieden werden, Gräben zu bilden, z. B. in einem transparenten Epoxidmaterial, und diese Gräben anschließend mit einem undurchsichtigen Material zu füllen, das als optische Barriere zwischen einem Sender 22 und einem benachbarten Empfänger 24 dient. So können die vorliegenden Techniken den Gesamtprozess vereinfachen und auch zu kleineren Modulen führen. Wie in zu sehen ist, bietet der Abstandshalter 116 außerdem eine gleichmäßigere (d. h. flachere) Unterstützung und verhindert ein Durchbiegen des PCB-Wafers 110 während des VIM-Prozesses.
  • Nach dem Einspritzen des schwarzen Epoxidmaterials 126 in die Zwischenräume 125 kann das Epoxidmaterial 126 gehärtet werden, z. B. durch UV- und/oder thermische Aushärtung. Dies kann in einigen Fällen erfolgen, während das PDMS-Werkzeug 117 an seinem Platz bleibt. Nachdem das Epoxidmaterial 126 ausgehärtet ist, wird das PDMS-Werkzeug 117 entfernt.
  • Als nächstes werden, wie in gezeigt, schmale vertikale Gräben 130 durch das schwarze Epoxid 126 gebildet. Die Gräben reichen vorzugsweise teilweise in den PCB-Wafer 100 hinein und dienen der Spannungsentlastung. Die Trenches 130 können z.B. durch Dicing gebildet werden. Im dargestellten Beispiel trennen die Trenches 130 paarweise einen lichtemittierenden Die 22 und einen zugehörigen Lichtempfänger-Die 24. Zusätzliche, größere Trenches 132 können näher am Rand des PCB-Wafers 100 ausgebildet werden und helfen bei der späteren Ablösung des PCB-Wafers 100 vom Tape 102.
  • Dann wird, wie in dargestellt, ein Zwischenträger 134 an der Oberseite der Baugruppe (d. h. an der Außenfläche des schwarzen Epoxidharzes 126 und der replizierten optischen Elemente 124) angebracht. Dann wird, wie in gezeigt, Wärme angewendet, um das doppelseitige Klebeband 112 sowie das untere Injektionsstützglas 114 zu entfernen. Die teilweise getrennten Module (siehe ) werden in einem abschließenden Vereinzelungsprozess (z. B. Dicing) vollständig voneinander getrennt, wie in dargestellt.
  • Als Nächstes können die Module, wie in gezeigt, an einem hitzebeständigen Band 136 befestigt werden. Die Ober- und Seitenflächen der Module werden dann mit einer IR-Beschichtung 138 besprüht, die als optischer Filter dient, um nur Strahlung im IR-Teil des elektromagnetischen Spektrums durchzulassen. Nach dem Backen kann die IR-Beschichtung 138 ausgehärtet werden, um andere Teile der Module, wie z. B. das schwarze Epoxidharz 126, endgültig thermisch auszuhärten. Das Verfahren führt zu mehreren Modulen, von denen jedes die oben im Zusammenhang mit besprochenen Merkmale des Moduls 20 aufweist. Die Module können dann von dem hitzebeständigen Band 136 abgelöst werden.
  • Bei Implementierungen, bei denen ein Trägerglas zur Unterstützung des PCB-Wafers 100 vorgesehen ist, kann das Trägerglas problemlos für eine wiederholte Verwendung recycelt werden, da nur wenig oder gar kein Epoxid mit dem Glas in Berührung kommt (außer z. B. Einlass- und Auslasslöcher für den Epoxidfluss während des VIM-Prozesses).
  • Obwohl das eingespritzte Epoxidharz 126 als schwarzes Epoxidharz bezeichnet werden kann, ist das Epoxidharz 126 im Allgemeinen vorzugsweise nicht durchlässig für Licht einer Wellenlänge, die von den auf dem PCB-Wafer 100 montierten optoelektronischen Vorrichtungen 22, 24 (z. B. Fotoempfängerchips oder lichtemittierende Chips) erfasst oder emittiert wird.
  • Die hier beschriebenen Module 20 können in eine Vielzahl von tragbaren Computergeräten integriert werden, wie z. B. Smartphones, Wearables, Biogeräte, mobile Roboter, Überwachungskameras, Camcorder, Laptops und Tablet-Computer, um nur einige zu nennen. Die Module können z. B. als Näherungssensormodule oder als andere optische Erfassungsmodule, z. B. zur Gestenerfassung oder -erkennung, nützlich sein.
  • Das Design von Smartphones und anderen tragbaren Computergeräten, auf die in dieser Offenbarung Bezug genommen wird, kann einen oder mehrere Prozessoren, einen oder mehrere Speicher (z. B. RAM), Speicher (z. B. eine Festplatte oder einen Flash-Speicher), eine Benutzerschnittstelle (die z. B. eine Tastatur, einen TFT-LCD- oder OLED-Bildschirm, Berührungs- oder andere Gestensensoren, eine Kamera oder einen anderen optischen Sensor, einen Kompasssensor, einen 3D-Magnetometer, einen 3-Achsen-Beschleunigungsmesser, ein 3-Achsen-Gyroskop, ein oder mehrere Mikrofone usw. umfassen kann, zusammen mit Softwareanweisungen zur Bereitstellung einer grafischen Benutzeroberfläche), Verbindungen zwischen diesen Elementen (z. B. Busse) und eine Schnittstelle zur Kommunikation mit anderen Geräten (die drahtlos sein kann, wie z. B. GSM, 3G, 4G, CDMA, WiFi, WiMax, Zigbee oder Bluetooth, und/oder drahtgebunden, wie z. B. über ein lokales Ethernet-Netzwerk, eine T-1-Internetverbindung). In einigen Fällen verwenden der eine oder die mehreren Prozessoren Signale vom Modul (z. B. Signale vom Empfängerchip 24), um eine Helligkeit des Anzeigebildschirms des Host-Geräts einzustellen.
  • Verschiedene Modifikationen sind leicht ersichtlich und können an den vorstehenden Beispielen vorgenommen werden. Merkmale, die im Zusammenhang mit verschiedenen Ausführungsformen beschrieben werden, können in einigen Fällen in dieselbe Implementierung aufgenommen werden, und verschiedene Merkmale, die im Zusammenhang mit den vorstehenden Beispielen beschrieben werden, können in einigen Implementierungen weggelassen werden. Somit fallen andere Implementierungen in den Anwendungsbereich der Ansprüche.

Claims (17)

  1. Ein Verfahren, das Folgendes umfasst: Replizieren optischer Elemente auf jeweilige Oberflächen einer Mehrzahl von lichtemittierenden Chips, die betreibbar sind, um Licht mit einer Wellenlänge zu emittieren, und auf jeweilige Oberflächen einer Mehrzahl von Lichtempfängerchips, die betreibbar sind, um Licht mit der Wellenlänge zu detektieren, wobei die optischen Elemente aus einem ersten Epoxid bestehen und wobei die Mehrzahl von lichtemittierenden Chips und die Mehrzahl von Lichtempfängerchips auf einem PCB-Wafer montiert sind, der durch ein doppelseitiges Klebeband an einem Trägerglas befestigt ist; Einspritzen eines zweiten Epoxids unter Verwendung einer Vakuum-Spritzgusstechnik, wobei das zweite Epoxid für Licht mit der Wellenlänge im Wesentlichen undurchlässig ist und wobei das zweite Epoxid so eingespritzt wird, dass es die jeweiligen Seitenflächen jedes der mehreren lichtemittierenden Chips, jedes der mehreren Lichtempfängerchips und jedes der optischen Elemente seitlich umgibt und mit diesen in Kontakt ist; Ausbilden jeweiliger Gräben in dem zweiten Epoxid in Bereichen, die Duplex-Paare der lichtemittierenden Chips und der Lichtempfängerchips voneinander trennen, wobei jedes Duplex-Paar einen der lichtemittierenden Chips und einen der Lichtempfängerchips enthält, und wobei sich die Gräben teilweise in den PCB-Wafer erstrecken; Ablösen des doppelseitigen Klebebandes und des Trägerglases vom PCB-Wafer; Trennen des PCB-Wafers an Stellen der Gräben, um vereinzelte Module zu bilden, von denen jedes mindestens einen der lichtemittierenden Chips und mindestens einen der Lichtempfängerchips enthält; und Aufbringen einer IR-Beschichtung auf mindestens eine freiliegende Oberfläche eines oder mehrerer der vereinzelten Module.
  2. Das Verfahren nach Anspruch 1, bei dem vor dem Replizieren der optischen Elemente und dem Einspritzen des zweiten Epoxidmaterials eine erste Seite des PCB-Wafers an einem ersten Band befestigt wird, wobei die erste Seite derjenigen einer zweiten Seite des PCB-Wafers gegenüberliegt, auf der die lichtemittierenden Chips und die Lichtempfängerchips angebracht sind, wobei das Verfahren umfasst: Verwendung einer Vakuum-Spannvorrichtung zum Halten des PCB-Wafers, wobei die Vakuum-Spannvorrichtung in Kontakt mit der zweiten Seite des PCB-Wafers ist; Anschließend wird das erste Band vom PCB-Wafer entfernt; anschließendes In-Kontakt-Bringen der ersten Seite des PCB-Wafers mit dem doppelseitigen Klebeband, das an dem Trägerglas befestigt ist; und Anschließend lösen Sie den PCB-Wafer aus der Vakuum-Spannvorrichtung.
  3. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Replizieren der optischen Elemente umfasst: Auftragen des ersten Epoxids selektiv auf strukturierte Bereiche einer Elastomerschicht; und anschließendes Aufpressen des ersten Epoxids auf die lichtemittierenden Matrizen und die Lichtempfängermatrizen.
  4. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die optischen Elemente optische Gitterelemente sind.
  5. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das zweite Epoxid ein schwarzes Epoxid ist.
  6. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 umfasst ferner das Bilden zusätzlicher Gräben, die sich durch das zweite Epoxid und durch den PCB-Wafer erstrecken, wobei die zusätzlichen Gräben vor dem Ablösen des doppelseitigen Klebebands und des Trägerglases vom PCB-Wafer gebildet werden.
  7. DasVerfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das doppelseitige Klebeband ein wärmeablösbares doppelseitiges Klebeband ist.
  8. Das Verfahren nach Anspruch 7 umfasst weiterhin: Anbringen eines Trägers an einer Außenfläche des zweiten Epoxids nach dem Ausbilden der Gräben in dem zweiten Epoxid; und Anwendung von Wärme, um das doppelseitige Klebeband und das Trägerglas vom PCB-Wafer zu entfernen.
  9. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, einschließlich: Anbringen der vereinzelten Module mit einem hitzebeständigen Band; anschließendes Aufbringen der IR-Beschichtung auf exponierte Oberflächen der vereinzelten Module; und Entfernen der vereinzelten Module vom Hitzebeständigkeitsband.
  10. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Aufbringen der IR-Beschichtung das Sprühen der IR-Beschichtung umfasst.
  11. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die IR-Beschichtung auf Ober- und Seitenflächen der vereinzelten Module aufgebracht wird.
  12. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die IR-Beschichtung als optischer Filter dient, um nur Strahlung in einem IR-Teil des elektromagnetischen Spektrums durchzulassen.
  13. Eine Vorrichtung, die Folgendes umfasst: ein optoelektronisches Modul mit einem lichtemittierenden Chip und einem Lichtempfängerchip, die auf einem PCB-Substrat montiert sind, wobei das optoelektronische Modul weiterhin ein optisches Element auf dem lichtemittierenden Die und ein optisches Element auf dem Lichtempfänger-Die enthält, wobei die optischen Elemente aus einem ersten Epoxid bestehen, ein zweites Epoxid, das die jeweiligen Seitenflächen des lichtemittierenden Chips, des Lichtempfängerchips und der optischen Elemente seitlich umgibt und mit diesen in Kontakt steht, wobei das zweite Epoxid eine optische Barriere zwischen dem lichtemittierenden Chip und dem Lichtempfängerchip bildet.
  14. Die Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das zweite Epoxid den Raum zwischen dem lichtemittierenden Chip und dem Lichtempfängerchip im Wesentlichen ausfüllt.
  15. Die Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, wobei die optischen Elemente optische Gitterelemente sind.
  16. Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei das zweite Epoxid ein schwarzes Epoxid ist.
  17. Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16 umfasst ferner eine Host-Vorrichtung, die einen Prozessor und einen Anzeigebildschirm enthält, wobei das optoelektronische Modul als eine Komponente der Host-Vorrichtung integriert ist, wobei der Prozessor so betreibbar ist, dass er eine Komponente der Host-Vorrichtung zumindest teilweise auf der Grundlage von Signalen von dem Lichtempfängerchip steuert.
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