JP2017532786A - オプトエレクトロニクス部品の製造方法およびオプトエレクトロニクス部品 - Google Patents
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Abstract
本発明は、オプトエレクトロニクス部品の製造方法であって、オプトエレクトロニクス部材の上面がモールド体の上面において少なくとも部分的に露出するように、オプトエレクトロニクス部材をモールド体に埋め込むステップと、オプトエレクトロニクス部材の上面およびモールド体の上面上に犠牲層を設け、構造化するステップと、犠牲層上に光学材料層を設け、構造化するステップと、犠牲層を除去するステップとを含む、方法に関する。
Description
本発明は、オプトエレクトロニクス部品の製造方法およびオプトエレクトロニクス部品に関する。
オプトエレクトロニクス部品、例えば、発光ダイオード部品に、オプトエレクトロニクス部品から放射された電磁放射のビーム整形を行う光学レンズを設けることが知られている。
本発明の目的は、オプトエレクトロニクス部品の製造方法を提供することである。この目的は、請求項１記載の特徴を有する方法により達成される。本発明の他の目的はオプトエレクトロニクス部品を提供することである。この目的は、請求項１５記載の特徴を有するオプトエレクトロニクス部品により達成される。従属請求項には、さまざまな修正形態が開示されている。
オプトエレクトロニクス部品の製造方法は、オプトエレクトロニクス部材の上面がモールド体の上面において少なくとも部分的に露出するように、前記オプトエレクトロニクス部材を前記モールド体に埋め込むステップと、前記オプトエレクトロニクス部材の前記上面および前記モールド体の前記上面上に犠牲層を設け、構造化するステップと、前記犠牲層上に光学材料層を設け、構造化するステップと、前記犠牲層を除去するステップと、を含む。
本方法において、光学素子、例えば、光学レンズが光学材料層により形成され得る。光学材料層により形成される光学素子の形状およびイメージング特性は、高度に可変に設計し得るため、効果的である。
本方法により得られるオプトエレクトロニクス部品における、オプトエレクトロニクス部品の上面および光学材料層との間に最初に設けられ、その後の工程において除去される犠牲層により、光学材料層により形成される光学素子の下面とオプトエレクトロニクス部材の上面との間にエアギャップが形成される。これにより、オプトエレクトロニクス部材の上面と光学レンズが直接接続される場合と比較して、エタンデュが、より小さくなる。これは、本方法により得られるオプトエレクトロニクス部品の、射出光のコリメーションが重要となる、例えば、投影、ステージの照明、および自動車のヘッドライトなどへの適用において、効果的である。
本方法の他の効果として、光学材料層により形成されるオプトエレクトロニクス部材と対向した光学素子の下面、およびオプトエレクトロニクス部材と逆を向いた光学素子の上面の両面が、光学的屈折境界面として使用できるとともに、構造化部を備えることができる。この結果、光学素子の両面を、本方法により得られるオプトエレクトロニクス部品より出射された電磁放射のビーム偏向のために使用し得る。
本方法の一実施形態において、オプトエレクトロニクス部材は、オプトエレクトロニクス半導体チップを有し、オプトエレクトロニクス半導体チップは、発光ダイオードチップである。この結果、オプトエレクトロニクス部材は、例えば、可視光である電磁放射を放出するように構成される。
本方法の一実施形態において、オプトエレクトロニクス部材の下面がモールド体の下面において少なくとも部分的に露出するように、オプトエレクトロニクス部材が、モールド体に埋め込まれる。この結果、本方法により得られるオプトエレクトロニクス部品において、オプトエレクトロニクス部材の下面がアクセス可能に残され、効果的である。
本方法の一実施形態において、オプトエレクトロニクス部材は、その下面に電気コンタクトを有する。本方法により得られるオプトエレクトロニクス部品において、これらの電気コンタクトは、アクセス可能に残されるため、効果的であり、またこの結果、本方法により得られるオプトエレクトロニクス部品の電気コンタクトを形成し得る。
本方法の一実施形態において、オプトエレクトロニクス部材の上面および下面が、モールド体の上面および下面と同一平面上に配置されるように、オプトエレクトロニクス部材のモールド体への埋め込みが行われる。この場合、オプトエレクトロニクス部材のモールド体への埋め込みは、例えば、フィルムアシストトランスファ成形により行われ得る。この結果、オプトエレクトロニクス部品のさらなる処理が簡素化され、効果的である。また、これにより、特に小型な外形寸法を有するオプトエレクトロニクス部品が得られ、効果的である。
本方法の一実施形態において、モールド体は、モールディングによって形成される。この場合、オプトエレクトロニクス部材は、モールド体の形成時にモールド体に埋め込まれる。形成方法の例としては、圧縮成形あるいはトランスファ成形が挙げられる。この結果、本方法の簡素化、迅速化、および低コスト化が実現でき、効果的である。また、本方法は、複合パネル構造あるいはウェハ構造の大量処理に適しており、効果的である。
本方法の一実施形態において、犠牲層は、フォトレジストにより構成される。この結果、犠牲層の塗布、処理、および除去が簡素化でき、効果的である。この場合、既知の半導体技術を利用でき、効果的である。
本方法の一実施形態において、犠牲層の構造化は、マスクリソグラフィ、コンタクトリソグラフィ、グレースケールリソグラフィ、あるいはレーザー干渉リソグラフィにより、フォトリソグラフィ法、直接照射、もしくはインプリント法により行われる。この結果、簡素かつ精細な犠牲層の構造化が可能となり、効果的である。また、本方法は、所望の犠牲層の構造化に適用でき、効果的である。この場合、既知の半導体技術を使用でき、効果的である。
本方法の一実施形態において、犠牲層の除去は、犠牲層を溶解することにより行われる。この結果、本方法により得られるオプトエレクトロニクス部品における、ゆるやかな犠牲層の除去の簡素化、迅速化が可能となり、効果的である。
本方法の一実施形態において、犠牲層の溶解は、溶媒あるいはエッチング溶液により行われる。この結果、犠牲層の除去の簡素化、迅速化、低コスト化、および高信頼化が可能となり、効果的である。
本方法の一実施形態において、光学材料は、プラスチックにより構成される。光学材料としては、シリコーンあるいはポリカーボネートが含まれてもよく、効果的である。この結果、光学材料を低コストで得ることができ、また、既知の方法により処理でき、効果的である。
本方法の一実施形態において、光学材料の構造化は、フォトリソグラフィ法もしくはインプリント法により行われる。これにより、光学材料のフレキシブルな構造化が可能となり、効果的である。この場合も、既知の方法を用いることができ、効果的である。
本方法の一実施形態において、複数のオプトエレクトロニクス部材が、共にモールド体に埋め込まれる。この場合、犠牲層の領域は、各オプトエレクトロニクス部材上に設けられ、構造化される。続いて、光学材料の領域は、犠牲層の各領域上に設けられ、構造化される。最後に、オプトエレクトロニクス部品は、モールド体をダイシングすることにより個片化される。この結果、本方法により、複数のオプトエレクトロニクス部品を共通の処理工程で製造でき、効果的である。この結果、各オプトエレクトロニクス部品当たりの製造コストを大幅に削減でき、効果的である。
本方法の一実施形態において、モールド体のダイシングは、犠牲層の除去の後、あるいは犠牲層の除去の前に行われる。最初にモールド体を、例えば、縦方向もしくは横方向に部分的にダイシングし、その後犠牲層を溶解し、続いて完全にモールド体をダイシングすることも可能である。この場合、最初のモールド体の部分的なダイシングにおいて、層のダイシングを可能にする、あるいは促す、犠牲層へのアクセス部を形成することができ、効果的である。
オプトエレクトロニクス部品は、その上面がモールド体により少なくとも部分的に覆われないように、モールド体に埋め込まれたオプトエレクトロニクス半導体チップを有している。光学レンズが、オプトエレクトロニクス半導体チップの上面上に設けられている。光学レンズは、モールド体に接続されている。エアギャップが、オプトエレクトロニクス半導体チップの上面と光学レンズとの間に設けられている。
本オプトエレクトロニクス部品の光学レンズは、オプトエレクトロニクス部品のオプトエレクトロニクス半導体チップより出射された電磁放射のビーム整形を可能とする。オプトエレクトロニクス半導体チップの上面と光学レンズとの間に設けられたエアギャップにより、光学レンズおよびオプトエレクトロニクス半導体チップの上面が直接接続する場合に比べより小さなエタンデュが実現されるため、効果的である。オプトエレクトロニクス半導体チップの上面と光学レンズとの間に設けられるエアギャップにより、オプトエレクトロニクス半導体チップと対向した光学レンズの下面、およびオプトエレクトロニクス半導体チップと逆方向を向いた光学レンズの上面の両面を、ビーム偏向に用いることができ、また、当該両面に対して、構造化部を設けることができる。
オプトエレクトロニクス部品の一実施形態において、オプトエレクトロニクス半導体チップの上面と対向した光学レンズの下面は、構造化部を有する。この結果、光学レンズの下面を、オプトエレクトロニクス部品のオプトエレクトロニクス半導体チップより出射された電磁放射のビーム整形およびビーム偏向に用いることができる。
モールド体は、第１の部分モールド体、および第２の部分モールド体を有する。この場合、オプトエレクトロニクス半導体チップは、第１の部分モールド体に埋め込まれる。第１の部分モールド体は、第２の部分モールド体に埋め込まれる。第１の部分モールド体の製造と、第２の部分モールド体の製造とを別々の処理工程により行うことができ、効果的である。この場合、各処理工程により、複合パネル構造あるいはウェハ構造として低コストで大量処理でき、効果的である。
オプトエレクトロニクス部品の一実施形態において、オプトエレクトロニクス部品は、光学レンズをモールド体に対して動かすマイクロシステム技術アクチュエータを有する。マイクロシステム技術アクチュエータは、例えば、静電アクチュエータとして構成され得る。アクチュエータは、光学レンズの、モールド体の上面と平行方向、および／もしくはモールド体の上面に対して垂直な方向の移動を可能とする。この結果、オプトエレクトロニクス部品のアクチュエータは、オプトエレクトロニクス部品の光学レンズのイメージング特性の変更を可能とするため、効果的である。
本発明の上述した特性、特徴、および利点と、これらを達成する方法は、それぞれ概略的に示した図面を参照しながら以下にさらに詳しく説明する例示的な実施形態に関連して、さらに明確かつ包括的に理解されるであろう。
図１は、オプトエレクトロニクス部材１００の模式的な切開側面図である。オプトエレクトロニクス部材１００は、電磁放射、例えば可視光を放出するためのオプトエレクトロニクス半導体チップ１１０を有する。オプトエレクトロニクス半導体チップ１１０は、例えば、発光ダイオードチップ（ＬＥＤチップ）であってもよい。図１に示した例においては、オプトエレクトロニクス部材１００は、チップ・イン・フレーム部材として構成されている。オプトエレクトロニクス部材１００は、小型化した外形寸法を有する部材として設計されてもよい。
オプトエレクトロニクス半導体チップ１１０は、上面１１１および上面１１１に対向する下面１１２を有する。オプトエレクトロニクス半導体チップ１１０の上面１１１は、オプトエレクトロニクス半導体チップ１１０の放射出射面を形成する。オプトエレクトロニクス半導体チップ１１０は、その上面１１１において電磁放射、例えば、可視光を照射するように構成される。
変換素子１２０は、オプトエレクトロニクス半導体チップ１１０の上面１１１上に設けられ、オプトエレクトロニクス半導体チップ１１０からその上面１１１において放射された電磁放射の少なくとも一部を、異なる波長の電磁放射に変換する。変換素子１２０は、例えば、オプトエレクトロニクス半導体チップ１１０より出射された青色あるいは紫外スペクトル領域の波長の電磁放射を、黄色スペクトル領域の波長の電磁放射に変換し得る。例えば、変換された電磁放射と未変換の電磁放射の混合により白色の色効果を得るようにしてもよい。また、変換素子１２０は、省略してもよい。
本例において、オプトエレクトロニクス半導体チップ１１０は、その上面１１１およびその下面１１２に電気コンタクトパッドを有し、電気コンタクトパッドを介して電流がオプトエレクトロニクス半導体チップ１１０に流される。
オプトエレクトロニクス部材１００のオプトエレクトロニクス半導体チップ１１０は、第１モールド体１３０に埋め込まれる。この場合、オプトエレクトロニクス半導体チップ１１０の上面１１１および下面１１２は、少なくとも部分的に第１モールド体１３０の構成材料により覆われておらず、露出している。好ましくは、オプトエレクトロニクス半導体チップ１１０の上面１１１および下面１１２は、それぞれ、第１モールド体１３０の上面１３１および上面１３１に対向する下面１３２と略同一平面上に配置される。オプトエレクトロニクス半導体チップ１１０の上面１１１および第１モールド体１３０の上面１３１は、共にオプトエレクトロニクス部材１００の上面１０１を形成する。オプトエレクトロニクス半導体チップ１１０の下面１１２および第１モールド体１３０の下面１３２は、共にオプトエレクトロニクス部材１００の下面１０２を形成する。
第１モールド体１３０は、電気絶縁性材料、好ましくはプラスチック材料により構成される。例えば、第１モールド体１３０は、エポキシ樹脂を含んでいてもよい。第１モールド体１３０は、成形方法（成形方法）、例えば、圧縮成形もしくはトランスファ成形により製造され得る。詳細には、第１モールド体１３０は、例えば、フィルムアシストトランスファ成形により形成さ得る。好ましくは、オプトエレクトロニクス半導体チップ１１０は、オプトエレクトロニクス半導体チップ１１０が第１モールド体１３０の構成材料でオーバーモールドされるように、第１モールド体１３０の形成時に第１モールド体１３０にあらかじめ埋め込まれる。
第１電気コンタクト１４０および第２電気コンタクト１５０は、オプトエレクトロニクス部材１００の下面１０２上に設けられる。第１および第２電気コンタクト１４０、１５０は、例えば、面状メタライゼーションとして構成され得る。第１電気コンタクト１４０は、オプトエレクトロニクス半導体チップ１１０の下面１１２にわたって延在しており、オプトエレクトロニクス半導体チップ１１０の下面１１２上に設けられたオプトエレクトロニクス半導体チップ１１０の電気コンタクト面に導電的に接続される。第２電気コンタクト１５０は、第１モールド体１３０の下面１３２から上面１３１まで延在するバイア１６０、およびオプトエレクトロニクス部材１００の上面１０１上に設けられた面状メタライゼーションにより、オプトエレクトロニクス半導体チップ１１０の上面１１１上に設けられたオプトエレクトロニクス半導体チップ１１０の電気コンタクト面に導電的に接続される。これにより、第１電気コンタクト１４０および第２電気コンタクト１５０は、オプトエレクトロニクス部材１００のオプトエレクトロニクス半導体チップ１１０への電圧および電流の供給を可能にする。
オプトエレクトロニクス部材１００は、他の複数のオプトエレクトロニクス部材１００と共に、共通の処理工程により製造され得る。このため、複数のオプトエレクトロニクス半導体チップ１１０は、互いに離間して第１モールド体１３０に共に埋め込まれる。続いて、オプトエレクトロニクス半導体チップ１１０ごとに、１のバイア１６０が第１モールド体１３０内に作成される。また、オプトエレクトロニクス半導体チップ１１０ごとに、導電接続部および第１および第２電気コンタクト１４０、１５０を形成するメタライゼーションが第１モールド体１３０の上面および下面に作成される。そして、第１モールド体１３０がダイシングされ、オプトエレクトロニクス部材１００が個片化される。
図２は、図１に示す状態に続いて行われる、オプトエレクトロニクス部材１００の処理の様子を示す模式的な切開側面図である。オプトエレクトロニクス部材１００は、第２モールド体２００に埋め込まれている。オプトエレクトロニクス部材１００の上面１０１およびオプトエレクトロニクス部材１００の下面１０２は、少なくとも部分的に第２モールド体２００を構成する材料により覆われておらず、これにより、少なくとも部分的に露出する。好ましくは、オプトエレクトロニクス部材１００の上面１０１は、第２モールド体２００の上面２０１と略同一平面上に配置される。同様に、オプトエレクトロニクス部材１００の下面１０２は、好ましくは、第２モールド体２００の下面２０２と略同一平面上に配置される。
第２モールド体２００は、電気絶縁性材料、好ましくはプラスチック材料により構成される。第２モールド体２００は、第１モールド体１３０と同一の材料を含んでいてもよい。また、第２モールド体２００は、第１モールド体１３０と異なる材料を含んでいてもよい。
第２モールド体２００へのオプトエレクトロニクス部材１００の埋め込みは、オプトエレクトロニクス部材１００が第２モールド体２００を構成する材料によりオーバーモールドされるように、成形方法（成形方法）によって行われてもよい。詳細には、第２モールド体２００へのオプトエレクトロニクス部材１００の埋め込みは、フィルムアシストトランスファ成形により行われてもよい。
上記のように、まずオプトエレクトロニクス半導体チップ１１０を第１モールド体１３０に埋め込み、オプトエレクトロニクス部材１００を形成した後、オプトエレクトロニクス部材１００を第２モールド体２００へ埋め込む代わりに、オプトエレクトロニクス半導体チップ１１０は、第２モールド体２００へ直接埋め込まれてよい。そのような場合には、第１モールド体１３０は省略される。この場合、オプトエレクトロニクス部材１００は、第１モールド体１３０が設けられていない、むき出しのオプトエレクトロニクス半導体チップ１１０により形成される。この場合、第１および第２電気コンタクト１４０、１５０の作成は、オプトエレクトロニクス半導体チップ１１０の第２モールド体２００への埋め込みの後、第２モールド体２００の下面２０２上において行われる。このため、第２モールド体２００にバイアを作成してもよい。
図３は、図２に示した状態に続いて行われる、第２モールド体３００および第２モールド体３００に埋め込まれたオプトエレクトロニクス部材１００の処理の様子を示す模式的な切開側面図である。犠牲層３００は、オプトエレクトロニクス部材１００の上面１０１および第２モールド体２００の上面２０１上に設けられている。犠牲層３００は、上面３０１および上面３０１に対向する下面３０２を有する。犠牲層３００の下面３０２は、オプトエレクトロニクス部材１００の上面１０１および第２モールド体２００の上面２０１に接触している。
犠牲層３００は、図４を参照して後述する構造化部に適した材料により構成される。例えば、犠牲層３００は、フォトレジストにより構成され得る。犠牲層３００は、例えば、スピンコーティングおよびそれに続いて行われる硬化により、第２モールド体２００の上面２０１およびオプトエレクトロニクス部材１００の上面１０１上に塗布される。
図４は、その内部に埋め込まれたオプトエレクトロニクス部材１００を含む第２モールド体２００と、第２モールド体２００およびオプトエレクトロニクス部材１００上に設けられた犠牲層３００の、図３に示す状態に続いて行われる処理の様子を示す模式的な切開側面図である。犠牲層３００は、図３と図４に示した状態の間のタイミングにおいて行われた処理工程において、構造化されている。この結果、犠牲層３００の構造化部３１０は、犠牲層３００の上面３０１上に作成されている。また、犠牲層３００は部分的に除去されており、第２モールド体２００の上面２０１の領域は犠牲層３００に覆われておらず、露出している。
犠牲層３００の上面３０１上の構造化部３１０は、オプトエレクトロニクス部材１００のオプトエレクトロニクス半導体チップ１１０の上面１１１上に設けられる。構造化部３１０は、例えば、光学撮像レンズ構造のネガティブ側として、例えば、フレネルレンズ構造のネガティブとして構成され得る。しかし、犠牲層３００の上面３０１上の構造化部３１０は、省略してもよい。この場合、犠牲層３００の上面３０１は、図３、４に示す状態の間のタイミングに行われる処理により実質的に平坦に構成されてもよい。
犠牲層３００の構造化は、例えば、フォトリソグラフィ法により行われてもよい。詳細には、犠牲層３００の構造化は、例えば、マスクリソグラフィ、コンタクトリソグラフィ、グレースケールリソグラフィ、あるいはレーザー干渉リソグラフィにより行われてもよい。また、犠牲層３００の構造化は、例えばレーザビームによる直接照射、もしくはインプリント法により行われてもよい。
図５は、第２モールド体２００、オプトエレクトロニクス部材１００、および犠牲層３００の、図４に示す状態に続いて行われる処理の様子を示す模式的な切開側面図である。光学材料層４００は、犠牲層３００の上面３０１上に設けられている。光学材料層４００は、上面４０１および上面４０１に対向する下面４０２を有する。光学材料層４００の下面４０２は、犠牲層３００の上面３０１に接触している。犠牲層３００の構造化時に犠牲層３００を除去し露出した第２モールド体２００の上面２０１の範囲においては、光学材料層４００の下面４０２は第２モールド体２００の上面２０１に直接接触しており、その位置において、光学材料層４００のアンカー４４０が形成されている。
犠牲層３００の上面３０１上の構造化部３１０の範囲において、光学材料層４００の下面４０２は、犠牲層３００の上面３０１上の構造化部３１０のネガティブを形成する下側構造化部４２０を有する。犠牲層３００の上面３０１上の構造化部３１０がフレネルレンズ構造のネガティブとして構成された場合、光学材料層４００の下側構造化部４２０は、フレネルレンズ構造の正極を形成する。
光学材料層４００は、光学的に透明な物質、好ましくは光学的に透明なプラスチックにより構成されている。例えば、光学材料層４００として、シリコーンあるいはポリカーボネートを含み得る。
図６は、オプトエレクトロニクス部材１００、第２モールド体２００、犠牲層３００、および光学材料層４００の、図５に示す状態に続いて行われる処理の様子を示す模式的な切開側面図である。光学材料層４００は、図５、６に示した状態の間のタイミングにおいて行われた処理工程において構造化されている。この場合、上側構造化部４３０は、光学材料層４００の上面４０１上に作成されている。
上側構造化部４３０は、オプトエレクトロニクス部材１００の上面１０１上、詳細には、オプトエレクトロニクス半導体チップ１１０の上面１１１上に設けられている。上側構造化部４３０は、例えば、凸レンズ構造あるいはアルゴス・レンズ構造として構成され得る。また、上側構造化部４３０は、別のレンズ構造として構成されてもよい。
光学材料層４００の構造化は、例えば、フォトリソグラフィ法もしくはインプリント法により行われてもよい。
図７は、オプトエレクトロニクス部材１００、第２モールド体２００、および光学材料層４００の、図６に示す状態に続いて行われる処理の様子を示す模式的な切開側面図である。
犠牲層３００は、第２モールド体２００の上面２０１と同様に、光学材料層４００の下面４０２とオプトエレクトロニクス部材１００の上面１０１との間の範囲より除去されている。この結果、光学レンズ４１０は、光学材料層４００により形成されている。その内部にオプトエレクトロニクス部材１００が埋め込まれた第２モールド体２００および光学レンズ４１０は、共にオプトエレクトロニクス部品１０を形成する。
犠牲層３００の除去は、好ましくは、犠牲層３００を溶解することにより行われる。例えば、犠牲層３００は、溶媒あるいはエッチング溶液により溶解され得る。この場合、溶媒あるいはエッチング溶液は、光学材料層４００に設けられた開口部を通って犠牲層３００へ浸透し得る。これらの開口部は、例えば、光学材料層４００の構造化時に作成され得る。あるいは、犠牲層３００は、光学材料層４００の作成時に開口部が形成されるように、構成および構造化されてもよい。その他の例としては、後続の、第２モールド体２００および光学材料層４００のさらに精密なダイシングにおいて、犠牲層３００へ繋がる開口部を形成することが挙げられる。
犠牲層３００を除去することにより、下側構造化部４２０を有する、光学材料層４００により形成される光学レンズ４１０の下面４０２とオプトエレクトロニクス部材１００の上面１０１との間にエアギャップ５００が形成される。これにより、光学レンズ４１０の下面４０２は、エアギャップ５００によりオプトエレクトロニクス部材１００の上面１０１より離間した状態で、オプトエレクトロニクス部材１００の上面１０１上に設けられる。光学レンズ４１０は、アンカー４４０により第２モールド体２００に固定される。
オプトエレクトロニクス部品１０の動作時において、オプトエレクトロニクス部材１００は、その上面１０１において電磁放射を出射し、当該電磁放射は、任意に設けられる、変換素子１２０により少なくとも部分的に異なる波長の電磁放射に変換される。光学レンズ４１０は、電磁放射のビーム整形を行い、オプトエレクトロニクス部品１０近傍の対象範囲に投射する。これにより、電磁放射は、エアギャップ５００と光学レンズ４１０の下面４０２との界面、および光学レンズ４１０の上面４０１とオプトエレクトロニクス部品１０近傍との界面において偏向する。これにより、光学レンズ４１０の下面４０２上の下側構造化部４２０および光学レンズ４１０の上面４０１上の上側構造化部４３０は、ビーム整形を行う。
第２モールド体２００に埋め込まれたオプトエレクトロニクス部材１００の下面１０２においてアクセス可能である第１および第２電気コンタクト１４０、１５０は、オプトエレクトロニクス部品１０の電気接続面を形成する。オプトエレクトロニクス部品１０は、例えばリフローはんだ付けによる、例えば表面実装のためのＳＭＴ部材として設けられてもよい。
オプトエレクトロニクス部品１０は、複数の他のオプトエレクトロニクス部品１０と共通の処理工程により共に製造されてもよい。このため、複数のオプトエレクトロニクス部材１００は、互いに離間するように、第２モールド体２００へ共に埋め込まれる。
そして、犠牲層３００の領域が、第２モールド体２００に埋め込まれた各オプトエレクトロニクス部材１００上に設けられ、上述のように構造化される。例えば、犠牲層３００は、第２モールド体２００に埋め込まれた全てのオプトエレクトロニクス部材１００上において、接続層として設けられてもよい。これにより、犠牲層３００の領域の構造化が、レーザーによる直接照射により行われる場合、第２モールド体２００に埋め込まれたオプトエレクトロニクス部材１００の各々の位置が先行する処理工程において最初に検出され得る。この結果、犠牲層３００の構造化部３１０を、オプトエレクトロニクス部材１００のオプトエレクトロニクス半導体チップ１１０に対して正確に方向づけることができる。
その後の処理工程において、光学材料層４００の領域は、各犠牲層３００の領域上に設けられ、上述のように構造化される。
続いて、第２モールド体２００および光学材料層４００はダイシングされ、オプトエレクトロニクス部品１０が個片化される。モールド体２００および光学材料層４００のダイシングは、犠牲層３００の除去の前に行われてもよいし、後に行われてもよい。
オプトエレクトロニクス部材１００が規則的な２次元マトリックス状に第２モールド体２００に埋め込まれる場合、第２モールド体２００は、例えば、最初に縦方向もしくは横方向にダイシングされてもよく、それにより、犠牲層３００の領域へのアクセス部が作成される。後続の犠牲層３００の領域の除去の後、縦方向もしくは横方向にダイシングされた第２モールド体２００および光学材料層４００は、さらにダイシングされ、オプトエレクトロニクス部品１０が最終的に個片化される。
次に、図８〜図１０を参照して、別の実施形態に係るオプトエレクトロニクス部品２０の製造方法について説明する。オプトエレクトロニクス部品２０およびその製造方法は、図７のオプトエレクトロニクス部品１０および図１〜図７で説明したその製造方法とほぼ同様である。図８〜図１０において、対応する部分については図１〜図７と同一の符号を付して説明する。以下の説明では、第２の実施の形態のオプトエレクトロニクス部品２０と、第１の実施の形態のオプトエレクトロニクス部品１０との間の違い、および各方法間の違いについて実証する。
図８は、オプトエレクトロニクス部材１００が内部に埋め込まれた第２モールド体２００、およびオプトエレクトロニクス部材１００の上面１０１および第２モールド体２００の上面２０１上に構造化された犠牲層３００の、図４に対応する処理の様子を示す模式的な切開側面図である。図１〜図４に示した処理を同様に行うことにより、図８に示す処理状態とすることができる。
図８のオプトエレクトロニクス部材１００は、変換素子１２０が設けられていない点において図４に示したオプトエレクトロニクス部材１００と異なる。しかし、図８に示す実施の形態のオプトエレクトロニクス部材１００においても、変換素子１２０を設けてもよい。
図８の構造化された犠牲層３００は、第２モールド体２００の上面２０１より第２モールド体２００の上面２０１に対して垂直な方向に上方に延在する柱状のプレースホルダー３２０が設けられている点で図４の犠牲層３００と異なる。犠牲層３００の構造化時、プレースホルダー３２０の範囲において犠牲層３００の除去は行われず、プレースホルダー３２０が作成される。
図９は、埋め込まれたオプトエレクトロニクス部材１００、および第２モールド体２００およびオプトエレクトロニクス部材１００上に設けられた犠牲層３００を有する第２モールド体２００の、図８に示す状態に続いて行われる処理の様子を示す模式的な切開側面図である。図８と図９との間のタイミングで行われた処理工程において、光学材料層４００は、犠牲層３００の上面３０１上に設けられ、構造化されている。このように、図９に示した処理状態は、図６に示した処理状態に対応する。
図９に示した構造化された光学材料層４００の状態は、犠牲層３００のプレースホルダー３２０が光学材料層４００全体において光学材料層４００の下面４０２から光学材料層４００の上面４０１まで延在している点で図６に示した状態と異なる。この結果、犠牲層３００のプレースホルダー３２０が設けられた光学材料層４００に延在するチャネル４５０が形成される。チャネル４５０は、光学材料層４００の上面４０１から犠牲層３００への接続を行う。
図１０は、オプトエレクトロニクス部材１００、第２モールド体２００、および光学材料層４００の、図９に示す状態に続いて行われる処理の様子を示す模式的な切開側面図である。図１０に示す処理状態は、図７に示した処理状態に対応する。図９と図１０との間のタイミングにおいて行われた処理工程において、犠牲層３００は除去されている。この結果、第２オプトエレクトロニクス部品２０が形成されている。
犠牲層３００の除去は、エッチング溶液あるいは溶媒で犠牲層３００を溶解することにより行われている。この場合、エッチング溶液あるいは溶媒は、光学材料層４００のチャネル４５０を通って、犠牲層３００へ浸透している。
図１１は、第３の実施の形態に係るオプトエレクトロニクス部品３０を示す模式的な切開側面図である。オプトエレクトロニクス部品３０は、第１の実施の形態のオプトエレクトロニクス部品１０とほぼ同様である。図１１において、図７と対応する部分については同一の符号を付して説明する。オプトエレクトロニクス部品３０は、以下の違いおよび特徴を考慮に入れつつ、図１〜図７に示した方法により製造することができる。
オプトエレクトロニクス部品３０は、光学レンズ４１０をオプトエレクトロニクス部品３０の第２モールド体２００に対して動かすように構成されたマイクロシステム技術アクチュエータ６００が設けられている点でオプトエレクトロニクス部品１０と異なる。
簡略的に示す例において、アクチュエータ６００は、静電アクチュエータとして構成される。アクチュエータ６００は、光学レンズ４１０の下面４０２のエアギャップ５００の範囲に設けられたレンズ側電極６１０を有する。また、アクチュエータ６００は、レンズ側電極６１０に対向するように第２モールド体２００の上面２０１のエアギャップ５００の範囲に設けられたモールド体側電極６２０を有する。レンズ側電極６１０とモールド体側電極６２０との間に電圧を加えることにより、レンズ側電極６１０とモールド体側電極６２０との間に働く力を発生することができ、それにより、オプトエレクトロニクス部品３０の光学レンズ４１０が第２モールド体２００に対して第２モールド体２００の上面２０１に対して垂直な方向に動かされ、またこの結果、オプトエレクトロニクス部材１００およびオプトエレクトロニクス半導体チップ１１０に対しても動かされる。
レンズ側電極６１０がモールド体側電極６２０に対して水平方向に変位した場合、アクチュエータ６００のモールド体側電極６２０とレンズ側電極６１０との間に働く力は、第２モールド体２００の上面２０１と平行な方向において、光学レンズ４１０の偏向の効果をもたらす。
図２に示す状態に続いて行われる処理において、モールド体側電極６２０は、例えば、犠牲層３００が続いて第２モールド体２００の上面２０１上に設けられる前に、第２モールド体２００の上面２０１に設けられてもよい。図４に示す状態に続いて行われる処理において、レンズ側電極６１０は、例えば、光学材料層４００が続いて犠牲層３００の上面３０１上に設けられる前に、構造化された犠牲層３００の上面３０１に設けられてもよい。犠牲層３００を除去した後、レンズ側電極６１０は、光学材料層４００により形成される光学レンズ４１０の下面４０２上に残る。
アクチュエータ６００により達成される、オプトエレクトロニクス部品３０のオプトエレクトロニクス半導体チップ１１０に対するオプトエレクトロニクス部品３０の光学レンズ４１０の移動は、オプトエレクトロニクス部品３０の動作中における、オプトエレクトロニクス部品３０の光学イメージング特性の動的な調節を可能とする。例えば、動画もしくは可変フラッシュ光の生成に有用である。
ここまで、本発明について好ましい例示的な実施形態に基づいて図示および詳しく説明してきた。しかしながら、本発明は、これらの例に限定されない。当業者には、本発明の保護範囲から逸脱することなく、上述の実施形態から別の変形形態を導くことができるであろう。
本特許出願は、独国特許出願第ＤＥ１０２０１４１１６１３４.３号の優先権を主張し、この文書の開示内容は参照によって本明細書に組み込まれている。
１０ オプトエレクトロニクス部品
２０ オプトエレクトロニクス部品
３０ オプトエレクトロニクス部品
１００ オプトエレクトロニクス部材
１０１ 上面
１０２ 下面
１１０ オプトエレクトロニクス半導体チップ
１１１ 上面
１１２ 下面
１２０ 変換素子
１３０ 第１モールド体
１３１ 上面
１３２ 下面
１４０ 第１電気コンタクト
１５０ 第２電気コンタクト
１６０ バイア
２００ 第２モールド体
２０１ 上面
２０２ 下面
３００ 犠牲層
３０１ 上面
３０２ 下面
３１０ 構造化部
３２０ プレースホルダー
４００ 光学材料層
４０１ 上面
４０２ 下面
４１０ 光学レンズ
４２０ 下側構造化部
４３０ 上側構造化部
４４０ アンカー
４５０ チャネル
５００ エアギャップ
６００ アクチュエータ
６１０ レンズ側電極
６２０ モールド体側電極
２０ オプトエレクトロニクス部品
３０ オプトエレクトロニクス部品
１００ オプトエレクトロニクス部材
１０１ 上面
１０２ 下面
１１０ オプトエレクトロニクス半導体チップ
１１１ 上面
１１２ 下面
１２０ 変換素子
１３０ 第１モールド体
１３１ 上面
１３２ 下面
１４０ 第１電気コンタクト
１５０ 第２電気コンタクト
１６０ バイア
２００ 第２モールド体
２０１ 上面
２０２ 下面
３００ 犠牲層
３０１ 上面
３０２ 下面
３１０ 構造化部
３２０ プレースホルダー
４００ 光学材料層
４０１ 上面
４０２ 下面
４１０ 光学レンズ
４２０ 下側構造化部
４３０ 上側構造化部
４４０ アンカー
４５０ チャネル
５００ エアギャップ
６００ アクチュエータ
６１０ レンズ側電極
６２０ モールド体側電極
Claims (17)
- オプトエレクトロニクス部品（１０、２０、３０）の製造方法であって、
− オプトエレクトロニクス部材（１００）の上面（１０１）がモールド体（２００）の上面（２０１）において少なくとも部分的に露出するように、前記オプトエレクトロニクス部材（１００）を前記モールド体（２００）に埋め込み、
− 前記オプトエレクトロニクス部材（１００）の前記上面（１０１）および前記モールド体（２００）の前記上面（２０１）上に犠牲層（３００）を設け、構造化し、
− 前記犠牲層（３００）上に光学材料層（４００）を設け、構造化し、
− 前記犠牲層（３００）を除去するステップを含む、オプトエレクトロニクス部品（１０、２０、３０）の製造方法。 - 前記オプトエレクトロニクス部材（１００）は、オプトエレクトロニクス半導体チップ（１１０）を有し、
前記オプトエレクトロニクス半導体チップ（１１０）は、発光ダイオードチップである、
請求項１に記載のオプトエレクトロニクス部品（１０、２０、３０）の製造方法。 - 前記オプトエレクトロニクス部材（１００）は、前記オプトエレクトロニクス部材（１００）の下面（１０２）が前記モールド体（２００）の下面（２０２）において少なくとも部分的に露出するように、前記モールド体（２００）に埋め込まれる、
請求項１または２に記載のオプトエレクトロニクス部品（１０、２０、３０）の製造方法。 - 前記オプトエレクトロニクス部材（１００）は、その下面（１０２）に電気コンタクト（１４０、１５０）を有する、
請求項３に記載のオプトエレクトロニクス部品（１０、２０、３０）の製造方法。 - 前記オプトエレクトロニクス部材（１００）は、前記オプトエレクトロニクス部材（１００）の前記上面（１０１）および前記下面（１０２）が、前記モールド体（２００）の前記上面（２０１）および前記下面（２０２）と同一平面上に配置されるように、前記モールド体（２００）に埋め込まれる、
請求項３または４に記載のオプトエレクトロニクス部品（１０、２０、３０）の製造方法。 - 前記モールド体（２００）は、モールディングによって形成され、
前記オプトエレクトロニクス部材（１００）は、前記モールド体（２００）の形成時に、前記モールド体（２００）に埋め込まれる、
請求項１〜５の何れか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１０、２０、３０）の製造方法。 - 前記犠牲層（３００）は、フォトレジストにより構成される、
請求項１〜６の何れか１項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１０、２０、３０）の製造方法。 - 前記犠牲層（３００）の構造化は、マスクリソグラフィ、コンタクトリソグラフィ、グレースケールリソグラフィ、あるいはレーザー干渉リソグラフィによるフォトリソグラフィ法、直接照射、もしくはインプリント法により行われる、
請求項１〜７の何れか１項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１０、２０、３０）の製造方法。 - 前記犠牲層（３００）の除去は、前記犠牲層（３００）を溶解することにより行われる、
請求項１〜８の何れか１項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１０、２０、３０）の製造方法。 - 前記犠牲層（３００）の溶解は、溶媒あるいはエッチング溶液により行われる、
請求項９に記載のオプトエレクトロニクス部品（１０、２０、３０）の製造方法。 - 前記光学材料（４００）は、プラスチックにより構成される、
請求項１〜１０の何れか１項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１０、２０、３０）の製造方法。 - 前記光学材料（４００）の構造化は、フォトリソグラフィ法もしくはインプリント法により行われる、
請求項１〜１１の何れか１項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１０、２０、３０）の製造方法。 - 複数のオプトエレクトロニクス部材（１００）が、共に前記モールド体（２００）に埋め込まれ、
前記犠牲層（３００）の領域は、各オプトエレクトロニクス部材（１００）上に設けられ、構造化され、
前記光学材料（４００）の領域は、前記犠牲層（３００）の各領域上に設けられ、構造化され、
前記オプトエレクトロニクス部品（１０、２０、３０）は、前記モールド体（２００）をダイシングすることにより個片化される、
請求項１〜１２の何れか１項に記載のオプトエレクトロニクス部品（１０、２０、３０）の製造方法。 - 前記モールド体（２００）のダイシングは、前記犠牲層（３００）の除去の後、あるいは前記犠牲層（３００）の除去の前に行われる、
請求項１３に記載のオプトエレクトロニクス部品（１０、２０、３０）の製造方法。 - オプトエレクトロニクス部品（１０、２０、３０）であって、
その上面（１１１）がモールド体（１３０、２００）により少なくとも部分的に覆われないように、前記モールド体（１３０、２００）に埋め込まれたオプトエレクトロニクス半導体チップ（１１０）と、
光学レンズ（４１０）が、前記オプトエレクトロニクス半導体チップ（１１０）の前記上面（１１１）上に設けられ、前記モールド体（１３０、２００）に接続されている光学レンズ（４１０）と、
前記オプトエレクトロニクス半導体チップ（１１０）の前記上面（１１１）と前記光学レンズ（４１０）との間に設けられているエアギャップ（５００）とを有し、
前記モールド体（１３０、２００）は、第１の部分モールド体（１３０）および第２の部分モールド体（２００）を有し、
前記第１の部分モールド体（１３０）は、前記第２の部分モールド体（２００）に埋め込まれ、
前記オプトエレクトロニクス半導体チップ（１１０）は、前記第１の部分モールド体（１３０）に埋め込まれている、
オプトエレクトロニクス部品（１０、２０、３０）。 - 前記オプトエレクトロニクス半導体チップ（１１０）の前記上面（１１１）は、前記光学レンズ（４１０）の下面（４０２）と対向し、
前記光学レンズ（４１０）の下面（４０２）は、構造化部（４２０）を有する、
請求項１５に記載のオプトエレクトロニクス部品（１０、２０、３０）。 - 前記オプトエレクトロニクス部品（３０）は、マイクロシステム技術アクチュエータ（６００）を有し、
前記マイクロシステム技術アクチュエータ（６００）は、前記光学レンズ（４１０）を前記モールド体（１３０、２００）に対して動かす、
請求項１５または１６に記載のオプトエレクトロニクス部品（３０）。
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