JP2014524663A - 光電子モジュールおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
「能動光学部品」:たとえば、フォトダイオード、イメージセンサ、LED、OLED、レーザチップなどのような光検知素子または発光素子である。
「縦方向」:「ウエハ」を参照する。
本発明の別の目的は、モジュールから好ましくない光の出射および/またはモジュールへ好ましくない光の進入に対して十分保護されている光電子モジュールを提供することである。
本発明の一般的な局面における方法は、少なくとも1つの光電子モジュールを含む装置を製造する方法であって、基板ウエハと称される第1のウエハと、光学ウエハと称される第2のウエハとを含むウエハスタックを作るステップ(c)を含み、前述の基板ウエハには、数多くの能動光学部品が搭載され、前述の光学ウエハは、数多くの受動光学部品を含み、前述の光電子モジュールの各々は、前述の能動光学部品のうち少なくとも1つの能動光学部品と前述の受動光学部品のうち少なくとも1つの受動光学部品とを含む。
本発明の第1の局面において、能動光学部品は、発光素子である。より具体的には、これらの電気光学部品は、少なくとも一般的に可視光および/または赤外光を出射する発光部材、たとえば発光ダイオード(LED)、レーザ、有機LED(OLED)である。特に、光電子モジュールの各々は、ちょうど1つの発光部材を含む。
本発明の第2の局面において、光学ウエハと光学部材とはそれぞれ、少なくとも特定の波長範囲に対して少なくとも実質的に不透明であって、不透明部または遮光部と称される少なくとも1つの部分と、少なくとも前述の特定の波長範囲に対して少なくとも実質的に透明であって、透明部と称される少なくとも1つの他の部分とを含む。なお、波長範囲という用語は、波長範囲が連続しているとは意味していない。通常、この特定の波長範囲は、数多くの能動光学部品の少なくとも一部にとって特徴的であり、特に数多くの能動光学部品のすべてにとって特徴的である。たとえば、光学検出器が能動光学部品となる場合、前述した特定の波長範囲は、検出器またはその一部によって検出可能な光の波長範囲であり、発光素子が能動光学部品となる場合、特定の波長範囲は、発光部材またはその一部によって発光可能の波長範囲である。本願において、「透明」または「不透明」に言及する場合、このような波長範囲を参照する。
基板ウエハは、(少なくとも能動光学部品が搭載されている領域において)不透明であってもよい。本発明の第3の局面において、能動光学部品はそれぞれ、光学活性表面を有し、基板ウエハは、少なくとも部分的に透明であり、能動光学部品は、それぞれの光学活性表面が基板ウエハが透明である場所で基板ウエハに面するように、基板ウエハ上に搭載されている。「部分的に透明」という用語は、上述特定の波長範囲を参照する。光学活性表面は、能動光学部品の表面の一部を指し、そこから光が能動光学部品に進入して能動光学部品により検出され、またはそこから光が能動光学部品によって出射される。後者の場合に、光電子モジュールは、LEDなどの発光体である。前者の場合に、光電子モジュールは、フォトダイオードなどの検出器である。
本発明の第4の局面において、能動光学部品と基板ウエハとの間には、電気接続が存在する。よって、基板ウエハを用いて能動光学部品の電気接続を配線し直すことは、できるようになる。基板ウエハは、たとえばPCBまたはPCBAであってもよい。通常、基板ウエハは、主に不透明材料から作れる。本発明の第3の局面とともに、たとえば基板ウエハに設けられた穴または開口の形で、基板ウエハに透明部を設けることができる。
本発明の第5の局面において、基板ウエハと光学ウエハとの間に特定の(通常予め定義されたともいう)距離を確保手段が提供される。一般的には、能動および受動光学部品の正確な縦方向の配置は、高品質の光電子モジュールを製造するために重要である。(なお、横方向の整列も重要であるが、本特許出願において提案されているように、これは通常、ウエハスケールで製造するときに熟達することができる)。より具体的には、これらの手段は、不透明材料から実質的に作られることによって少なくとも部分的に不透明にすることができる。このような不透明材料は、特に高分子材料および/または硬化した硬化性材料、たとえばエポキシ硬化性樹脂などの硬化性材料にすることができる。これにより、本発明の第2の局面に関連して説明した少なくとも1つの遮光部を有する光学ウエハと同様に、好ましくない方向における光の伝播を抑制することができる。
本発明の第6の局面は、少なくとも1つの光電子モジュールを含む装置を製造する際、より詳細には光電子モジュールを製造する際の製造ステップ順に係る。推奨は、まず、光学ウエハと、受動光学部品と能動光学部品との間に特定の縦距離を確保するための手段とを提供する。これらの手段またはこれらの手段の少なくとも一部は、光学ウエハに含まれてもよくまたは別個の部品特に単位的部品としてもよく、および/または、これらの手段は、2つ以上の部分から構成される。このウエハが設けられたときのみ、または光学ウエハおよび前述の手段が少なくとも少なくとも2つの別個の部品を含む場合、対応する2つ以上のウエハが互いに対して設けられ、固定される場合、能動光学部品は、前述の手段に取付けられまたは前述の手段に搭載される。通常、たとえばピックアンドプレース工程を用いて個別に、またはウエハ毎に、すなわち、多くの能動光学部品が実装されたウエハを取付けることにより、能動光学部品を前述の手段に取付けまたは前述の手段に搭載する。
本発明の一般的な局面に係る方法であって、ウエハスタックは、能動光学部品と受動光学部品との間特定の距離を確保するための手段を含み、
前述の手段が光学ウエハに含まれる場合、この方法は、
光学ウエハを提供するステップ(f)を含み、光学ウエハは、能動光学部品と受動光学部品との間に特定の距離を確保するための縦突起を前述の手段として備え、
能動光学部品をウエハスタックに取付けるステップ(h)を含み、ステップ(h)は、前記ステップ(f)が実行される前に実行されず、
前述の手段が光学ウエハに含まれない場合、この方法は、
光学ウエハを提供するステップ(g1)と、
能動光学部品と受動光学部品との間に特定の距離を確保するための少なくとも1つのスペーサウエハを前述の手段として提供するステップ(g2)と、
能動光学部品をウエハスタックに取付けるステップ(h′)とを含み、
ステップ(h)は、ステップ(g1)とステップ(g2)とが実行される前に実行されない。
以下、本発明を実施例および添付図面を用いてより詳細に説明する。
Claims (30)
- 少なくとも1つの光電子モジュールを含む装置を製造する方法であって、
基板ウエハと称される第1のウエハと、光学ウエハと称される第2のウエハとを含むウエハスタックを作るステップ(c)を含み、
前記基板ウエハには、数多くの能動光学部品が搭載され、前記光学ウエハは、数多くの受動光学部品を含み、
前記光電子モジュールの各々は、前記能動光学部品のうち少なくとも1つの能動光学部品と前記受動光学部品のうち少なくとも1つの受動光学部品とを含む、方法。 - 前記方法は、ピックアンドプレースによって前記能動光学部品を前記基板ウエハに配置するステップ(e)を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ウエハスタックは、前記能動光学部品と前記受動光学部品との間に特定の距離を確保するための手段を含み、
前記手段が前記光学ウエハに含まれる場合、前記方法は、
前記光学ウエハを提供するステップ(f)を含み、前記光学ウエハは、前記能動光学部品と前記受動光学部品との間に前記特定の距離を確保するための縦突起を前記手段として含み、
前記能動光学部品を前記ウエハスタックに取付けるステップ(h)を含み、前記ステップ(h)は、前記ステップ(f)が実行される前に実行されず、
前記手段が前記光学ウエハに含まれていない場合、前記方法は、
前記光学ウエハを提供するステップ(g1)と、
前記能動光学部品と前記受動光学部品との間に前記特定の距離を確保するための少なくとも1つのスペーサウエハを前記手段として提供するステップ(g2)と、
前記能動光学部品を前記ウエハスタックに取付けるステップ(h′)とを含み、
前記ステップ(h)は、前記ステップ(g1)と前記ステップ(g2)とが実行される前に実行されない、請求項1または2に記載の方法。 - 前記能動光学部品は、発光素子であり、
前記光電子モジュールの各々は、前記発光素子のうちちょうど1つを含む、請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。 - 前記光学ウエハは、少なくとも特定の波長範囲に対して少なくとも実質的に不透明であって、遮光部と称される少なくとも1つの部分と、少なくとも前記特定の波長範囲に対して少なくとも実質的に不透明であって、透明部と称される少なくとも1つの他の部分とを含む、請求項1から4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記基板ウエハは、少なくとも特定の波長範囲に対して実質的に全体が透明であるか、または少なくとも特定の波長範囲に対して透明である1つ以上の部分を含む、請求項1から5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記方法は、前記能動光学部品の各々と前記基板ウエハとの間に電気接続を構築するステップ(j)を含む、請求項1から6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記基板ウエハは、印刷回路板または印刷回路板組立体である、請求項1から7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ウエハスタックは、前記能動光学部品と前記受動光学部品との間に特定の距離を確保するための手段を含み、
前記手段は、前記光学ウエハまたは前記基板ウエハに含まれ、または前記光学ウエハおよび前記基板ウエハから独立してあり、
前記手段は、少なくとも部分的に、少なくとも特定の波長範囲に対して少なくとも実質的に不透明である材料から実質的に形成されている、請求項1から8のいずれか1項に記載の方法。 - 前記能動光学部品は、ベアチップとして提供される、請求項1から9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記方法は、前記ウエハスタックを数多くの前記光電子モジュールに分割するステップ(d)を含み、前記各光電子モジュールは、前記受動光学部品のうち少なくとも1つの受動光学部品と、前記受動光学部品と縦方向で光学的に整列されている前記能動光学部品のうち少なくとも1つの能動光学部品とを含む、請求項1から10のいずれか1項に記載の方法。
- 複製を用いて前記光学ウエハの少なくとも一部を製造するステップ(k)を含む、請求項1から11のいずれか1項に記載の方法。
- 複製を用いて前記受動光学部品を製造するステップ(l)を含む、請求項1から12のいずれか1項に記載の方法。
- 前記受動光学部品の各々は、前記能動光学部品のうち少なくとも1つの能動光学部品と関連付けられる、請求項1から13のいずれか1項に記載の方法。
- 光電子モジュールであって、
基板部材と、
光学部材と、
前記基板部材に搭載されている少なくとも1つの能動光学部品と、
前記光学部材に含まれている少なくとも1つの受動光学部品とを含み、
前記光学部材は、前記基板部材に直接または間接的に固定されている、光電子モジュール。 - 前記光電子モジュールの縦方向のシルエットの外側境界と、前記光学ウエハの縦方向のシルエットの外側境界と、前記基板ウエハの縦方向のシルエットの外側境界とは、それぞれ実質的に長方形の形状を有する、請求項16に記載のモジュール。
- 前記少なくとも1つの能動光学部品は、ちょうど1つの発光素子である、請求項15または16に記載のモジュール。
- 前記光学部材は、少なくとも特定の波長範囲に対して少なくとも実質的に不透明であって、遮光部と称される少なくとも1つの部分と、少なくとも前記特定の波長範囲に対して少なくとも実質的に不透明であって、透明部と称される少なくとも1つの他の部分とを含む、請求項15から17のいずれか1項に記載のモジュール。
- 前記基板部材は、少なくとも特定の波長範囲に対して実質的に全体が透明であり、または少なくとも特定の波長範囲に対して透明である1つ以上の部分を含む、請求項15から18のいずれか1項に記載のモジュール。
- 前記モジュールは、前記少なくても1つの能動光学部品と前記基板部材との間に少なくとも1つの電気接続を含む、請求項15から19のいずれか1項に記載のモジュール。
- 前記基板部材は、印刷回路板または印刷回路板組立体である、請求項15から20のいずれか1項に記載のモジュール。
- 前記モジュールは、前記少なくとも1つの能動光学部品と前記少なくとも1つの受動光学部品との間に特定の距離を確保するための手段を含み、
前記手段は、前記光学部材または前記基板部材に含まれ、または前記光学部材および前記基板部材から独立してあり、
前記手段は、少なくとも部分的に、少なくとも特定の波長範囲に対して少なくとも実質的に不透明である材料から実質的に形成されている、請求項15から21のいずれか1項に記載のモジュール。 - 前記少なくとも1つの能動光学部品は、少なくとも1つのベアチップである、請求項15から22のいずれか1項に記載のモジュール。
- 前記基板部材は、前記能動光学部品から前記基板部材を横断する少なくとも1つの電気接続を提供する、請求項15から23のいずれか1項に記載のモジュール。
- 前記基板部材の横方向の寸法と、前記光学部材の横方向の寸法とは、実質的に同一である、請求項15から24のいずれか1項に記載のモジュール。
- 前記光学部材は、前記基板部材とほぼ平行に整列されている、請求項15から25のいずれか1項に記載のモジュール。
- 前記基板部材と前記光学部材とは、少なくとも1つの穴を含み得る、概ねブロックまたは板状の形状を有する、請求項15から26のいずれか1項に記載のモジュール。
- 請求項15から27のいずれか1項に記載の光電子モジュールを数多く含む電化製品であって、
前記電化製品は、基板ウエハと称される第1のウエハと、光学ウエハと称される第2のウエハとを含み、
前記基板ウエハは、数多くの基板部材を含み、
前記光学ウエハは、数多くの光学部材を含む、電化製品。 - 印刷回路板と、前記印刷回路板に搭載され、請求項15から28のいずれか1項に記載の光電子モジュールとを含む電子装置。
- 前記電子装置は、携帯通信装置、または写真装置である、請求項29に記載の電子装置。
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