KR101873132B1 - 컴팩트 광전자 모듈들 - Google Patents

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Abstract

몇몇 구현들에서 매우 적은 광 크로스토크 또는 미광의 감지를 가짐과 동시에 축소된 높이를 가질 수 있는 컴팩트 광전자 모듈들이 설명된다. 광 채널을 갖는 광전자 모듈은 특정한 하나 이상의 파장들에서의 빛을 방출 또는 감지하도록 되어 있는 광전자 디바이스가 장착된 지지체를 포함할 수 있다. 모듈은 광전자 디바이스 위로 광 투과성 부분을 포함하는 커버를 갖는다. 광 투과성 부분은 하나 이상의 파장들에 대하여 실질적으로 불투명한 커버의 섹션들에 의하여 횡으로 둘러싸인다. 수동 광학 소자는 광 투과성 부분의 표면상에 존재한다. 스페이서는 커버로부터 지지체를 분리한다. 모듈의 총 높이가 비교적 작도록, 커버는 비교적 얇을 수 있다.

Description

컴팩트 광전자 모듈들{COMPACT OPTOELECTRONIC MODULES}
본 개시는 무엇보다도 광 근접 센서 모듈들, 주변 광 센서들, 및 플래시 모듈들과 같은 광전자 모듈들에 관련된다.
스마트폰들 및 다른 디바이스들은 때때로 광 모듈들, 센서들 또는 카메라들과 같은 소형화된 광전자 모듈들을 포함한다. 더 일반적으로, 다양한 광전자 모듈들은 무엇보다도 바이오 디바이스들, 모바일 로봇들, 감시 카메라들, 캠코더들, 랩탑 컴퓨터들, 및 타블렛 컴퓨터들과 같은 광범위한 소형 전자 디바이스들에 통합될 수 있다. 예를 들어, 광 근접 센서는 객체의 위치 또는 장소를 감지하기 위하여 휴대폰 또는 다른 핸드헬드 디바이스에 제공될 수 있다. 마찬가지로, 주변 광 센서들은 예를 들어 디스플레이 밝기를 조절하기 위하여, 모바일 디바이스 주변의 광 조건들을 감지하기 위하여 제공될 수 있다. 플래시 모듈들과 같은 발광 모듈 또한 제공될 수 있다. 하지만 이러한 디바이스들에서 공간이 종종 부족하다. 따라서, 광전자 모듈들을 실현 가능한 한 최대한 작고 컴팩트하게 만드는 것이 바람직하다. 광 근접 센서들 및 주변 광 센서들과 같은 소형 광전자 모듈들을 설계하는 데 있어 발생할 수 있는 다른 문제들은 채널들 간의 광 크로스토크(optical crosstalk) 및 모듈에 의한 미광(stray light)의 감지에 관련된다. 차광 패키징(light tight packaging) 또한 발광 모듈들에 있어서 광 누출(light leakage)을 회피하기 위하여 바람직할 수 있다.
몇몇 구현들에서 매우 적은 광 크로스토크 또는 미광의 감지를 가짐과 동시에 축소된 높이를 가질 수 있는 컴팩트 광전자 모듈들이 설명된다.
예를 들어, 한 양태에서, 광 채널을 갖는 광전자 모듈은 특정한 하나 이상의 파장들에서 빛을 방출 또는 감지하도록 되어 있는 광전자 디바이스가 장착된 지지체를 포함한다. 모듈은 광전자 디바이스 위로 광 투과성 부분(optically transmissive portion)을 포함하는 커버를 갖는다. 광 투과성 부분은 하나 이상의 파장들에 대하여 실질적으로 불투명한 커버의 섹션들에 의하여 횡적으로(laterally) 둘러싸인다. 수동 광학 소자는 광 투과성 부분의 표면상에 존재한다. 스페이서(spacer)는 지지체를 커버로부터 분리한다.
모듈의 총 높이가 비교적 작도록 커버는 비교적 얇을 수 있다. 예를 들어, 몇몇 구현들에서, 커버의 두께는 150㎛를 초과하지 않고, 이는 모듈의 높이가 750㎛를 초과하지 않는 결과를 낳을 수 있다. 다른 구현들에 대해서는 상이한 치수들이 적용 가능할 수 있다.
몇몇 구현들에서, 커버의 불투명한 섹션들은 예를 들어 적어도 한쪽 면에 불투명 물질의 코팅을 가질 수 있는 PCB, 폴리머 또는 세라믹 레이어로 조성된다. 몇몇 경우들에서, 코팅은 금속 또는 폴리머로 조성된다. 몇몇 예시들에서, 코팅의 두께는 20㎛만큼 작을 수 있고, 몇몇 경우들에서는 1㎛를 초과하지 않을 수 있다. 예를 들어, 커버의 불투명한 섹션들이 탄소 섬유 강화 폴리머로 조성되는 몇몇 경우들에서, 코팅은 생략될 수 있다; 몇몇 구현들에서는, 코팅을 포함하는 것이 여전히 바람직할 수 있다.
상술한 특징들은 단일 채널 및 다중 채널 모듈들 모두에 통합될 수 있다. 더불어, 웨이퍼 레벨 제조 기술들이 복수의 모듈들의 생산을 용이하게 하기 위하여 설명될 것이다.
하나 이상의 구현들에 대한 세부 사항들은 아래의 설명 및 첨부된 도면들에 제시된다. 다른 양태들, 특징들, 및 장점들은 설명 및 도면들, 그리고 청구항들로부터 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 광전자 모듈의 예시를 도해한다.
도 2a 내지 도 2b, 도 3a 내지 도 3c 및 도 4는 도 1에 도시된 바와 같은 모듈들을 만들기 위한 웨이퍼 레벨 제조 프로세스의 단계들을 도해한다.
도 5는 본 발명에 따른 광전자 모듈의 다른 예시를 도해한다.
도 6a 내지 도 6d는 도 5에 도시된 바와 같은 모듈들을 만들기 위한 웨이퍼 레벨 제조 프로세스의 단계들을 도해한다.
도 7은 본 발명에 따른 광전자 모듈의 추가적인 예시를 도해한다.
도 8a 내지 도 8d는 도 7에 도시된 바와 같은 모듈들을 만들기 위한 웨이퍼 레벨 제조 프로세스의 단계들을 도해한다.
도 1에 도해된 바와 같이, 모듈(20)은 인쇄회로기판(PCB) 또는 다른 지지 기판(24)에 장착된 제1 및 제2 광전자 디바이스들(22A, 22B)을 포함한다. 도해된 예시에서, 제1 광전자 디바이스(22A)는 LED, IR LED, OLED, IR 레이저 또는 VCSEL과 같은 발광 소자를 포함한다. 제2 광전자 디바이스(22B)는 포토다이오드, CCD 또는 (적외선과 같은) 하나 이상의 파장들에서의, 발광 소자에 의하여 방출된 빛을 감지하도록 되어 있는 다른 광 센서와 같은 감광 소자를 포함한다. 도해된 모듈(20)이 두 개의 채널, 즉 발광을 위한 하나의 채널 및 감광을 위한 하나의 채널을 갖지만, 여기서 설명된 차광 패키징 기술들은 또한 주변 광 센서들 또는 발광 모듈들과 같은 단일 채널 모듈들을 위하여도 사용될 수 있다.
디바이스들(22A, 22B)은 모듈의 천장의 역할을 하는 커버(26)에 의하여 보호된다. 각각 모듈의 발광 및 감광 채널들(38A, 38B)에 정렬된 커버(26)의 투광성 부분들(28)은 발광 디바이스(22A)에 의하여 방출되고 감광 디바이스(22B)에 의하여 감지될 수 있는 빛의 파장(들)에 대하여 투명한 물질(예를 들어, 유리, 사파이어 또는 폴리머)로 조성된다. 커버(26)의 투광성 부분들(28)은 바람직하게는 발광 디바이스(22A)에 의하여 방출되고 감광 디바이스(22B)에 의하여 감지될 수 있는 빛의 특정 파장(들)(예를 들어, 적외선 또는 근적외선)에 대하여 실질적으로 불투명한 커버(26)의 섹션들(29, 29A) 내에 내장된다. 나아가, 투과성 부분들(28)은 불투명 섹션들(29A) 중 하나에 의하여 서로로부터 분리된다.
몇몇 구현들에서, 커버(26)의 불투명 섹션들(29, 29A)은 예를 들어 얇은 불투명 물질 레이어(예를 들어, 코팅)(32)을 적어도 한쪽 면에 갖는 레이어(30)로 조성된다. 코팅(32)은 예를 들어, 발광 디바이스(22A)에 의하여 방출되고 감광 디바이스(22B)에 의하여 감지될 수 있는 빛의 특정 파장(들)에 대하여 실질적으로 불투명한 금속 또는 폴리머 물질로 조성될 수 있다. 코팅(32)이 되기에 적합한 금속들은 예를 들어, 구리 또는 크롬을 포함한다. 몇몇 구현들에서, 금속 표면은 어둡거나 검은 표면을 얻기 위하여 산화된다. 코팅(32)이 되기에 적합한 폴리머들의 예시는 PMMA(poly(methyl methacrylate), 페놀 포름알데히드 수지, 또는 에폭시 기반 포토레지스트들과 같은 불투명 포토레지스트들(non-transparent photoresists)을 포함한다. 도 1의 예시에서, 코팅(32)은 레이어(30)의 디바이스 측에 배치된다. 다른 구현들에서, 코팅(32)은 레이어(30)의 반대편에 배치될 수 있다. 또 다른 구현들에서, 불투명 금속 또는 폴리머 코팅들은 레이어(30)의 양 측 모두에 제공될 수 있다(아래에서 논의된 도 4 참조). 모듈의 커버의 불투명 섹션들(29, 29A)은 감광 디바이스(22B)에 의하여 감지되는 미광의 양 및 채널들(38A, 38B) 사이의 광 크로스토크의 양을 감소시키는 것을 도울 수 있다.
바람직하게, 레이어(30)의 물질 자체는 발광 디바이스(22A)에 의하여 방출되고 감광 디바이스(22B)에 의하여 감지될 수 있는 빛의 파장(들)에 대하여 실질적으로 불투명하다. 예를 들어, 레이어(30)는 PCB, 폴리머 또는 세라믹 레이어(30)로 조성될 수 있다. 적합한 PCB 물질들의 예시들은 유리 강화 에폭시 라미네이트 물질들에 지정된 등급 지정들(grade designations)인 G10 및 FR4를 포함한다. 약 300 내지 400 마이크로미터(㎛)의 두께에서, 이러한 물질들은 예를 들어, 적외선(IR) 조사(radiation)에 대하여 실질적으로 불투명할 수 있다. 한편, (약 150㎛ 이하 정도와 같이) 보다 작은 두께에서는, 이러한 물질들은 약간의 IR 광의 통과를 허용할 수 있다. 얇은 불투명 코팅(32)을 레이어(30)의 적어도 한쪽 면에 더하는 것은 커버의 총 두께(t)가 비교적 작으면서도 여전히 발광 디바이스(22A)에 의하여 방출되고 감광 디바이스(22B)에 의하여 감지될 수 있는 빛에 대하여 실질적으로 불투명한 채 남아 있는 것을 허용한다. 몇몇 구현들에서, 코팅(32)의 두께는 20㎛보다 작다. 예를 들어, 0.5㎛ 내지 20㎛의 코팅이 사용될 수 있다. 몇몇 구현들에서, 금속 코팅의 두께는 5 내지 15㎛의 범위 내에 있다. 다른 구현들에서, 0.5 내지 1.0㎛의 범위 내의 두께를 갖는 (포토레지스트와 같은) 매우 얇은 필름이 제공될 수 있다. 이러한 비교적 얇은 코팅(32)을 사용하는 것은 총 두께(t)가 100 내지 150㎛의 범위 내에 있는 커버(26)라는 결과를 가져올 수 있다. 비교적 얇은 커버(26)는 작은 총 높이를 갖는 모듈(20)이라는 결과를 가져올 수 있다.
몇몇 구현들에서, 커버(26)는 (100 내지 150㎛의 범위 내와 같은) 150㎛ 이하의 두께를 가질 수 있고, 그러면서도 커버(26)의 불투명 부분들(29, 29A)은 코팅(32)이 필요하지 않도록 특정 파장(들)에서의 빛에 대하여 충분히 불투명한 물질로 조성될 수 있다. 예를 들어, 불투명 부분들(29, 29A)은 탄소 섬유 강화 폴리머로 조성될 수 있다. 몇몇 경우들에서 탄소 섬유 강화 폴리머 레이어의 한쪽 면 또는 양면에 코팅(32)을 제공하는 것이 여전히 바람직할 수 있지만, 다른 경우들에서, 코팅은 생략될 수 있다.
일반적으로, 커버(26)의 투과성 부분들(28)의 두께는 불투명 섹션들(29, 29A)과 대략 동일한 두께를 가져야 한다. 몇몇 구현들에서, 렌즈들 또는 산광기들(diffusers)과 같은 광학 소자들(34)은 커버(26)의 각 투과성 부분(28)의 상측 및 하측 중 한쪽 또는 양쪽 모두에 배치된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 렌즈들(34)의 제1쌍은 발광 채널(38A)에 정렬되고, 렌즈들(34)의 제2쌍은 감광 채널(38B)에 정렬된다. 광학 소자들(34)은 예를 들어, (에칭, 엠보싱 또는 몰딩과 같은) 복제 기술에 의하여 형성될 수 있다.
커버(26)는 스페이서(36)에 의하여 기판(24)으로부터 분리된다. 스페이서(36)는 바람직하게는 불투명 물질로 조성되고, 이것은 광전자 디바이스들(22A, 22B)을 횡적으로 둘러싸고 모듈(20)을 위하여 측벽들(sidewalls)의 역할을 한다. 나아가, 스페이서(36)의 부분(36A)은 발광 및 감광 채널들(38A, 38B)을 서로로부터 분리시키는 내벽(interior wall)의 역할을 한다. 내벽의 역할을 하는 스페이서의 부분(36A)은 모듈의 커버(26)의 불투명 섹션(29A) 바로 아래에 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이, 이 특징들은 채널들(38A, 38B) 사이의 광 크로스토크를 감소시키는 것을 도울 수 있고, 모듈에 들어오는 미광의 양을 감소시키는 것을 도울 수 있다. 몇몇 구현들에서, 미광 및/또는 광 크로스토크를 더 감소시키기 위하여 커버(26) 위로 배플(baffle)이 제공된다. 몇몇 구현들에서, 배플의 두께는 대략 100㎛ 이하이다.
광전자 디바이스들(22A, 22B)은 예를 들어, 플립칩(flip chip) 기술 또는 와이어 본딩(wire bonding) 기술을 사용하여 기판(24)에 장착될 수 있다. 몇몇 구현들에서, 디바이스들(22A, 22B)의 하면은 광전자 디바이스들(22A, 22B)을 PCB 기판(24)의 표면상의 전도성 패드들(conductive pads)에 전기적으로 결합시키는 전도성 접촉부들(conductive contacts)을 포함할 수 있다. 다음으로, PCB 기판(24)은 전도성 패드들로부터 기판(24)을 통과하여 수직으로 뻗어 있고 하나 이상의 솔더 볼들(solder balls) 또는 기판(24)의 외측 상의 다른 전도성 접촉부에 결합된 도금된 전도성 비아들을 포함할 수 있다. 기판 외측의 전도성 접촉부들은 모듈(20)로 하여금 예를 들어, 휴대폰, 타블렛 또는 다른 소비자 전자 디바이스와 같은 핸드헬드 디바이스의 인쇄회로기판 상에 장착되도록 허용한다.
상술한 모듈은 비교적 적은 점유 공간을 갖도록 비교적 컴팩트하게 만들어질 수 있다. 나아가, 총 높이는 비교적 작게 만들어질 수 있다. 예를 들어, 몇몇 구현들에서, 모듈의 총 높이(H){즉, 지지체(24)의 높이, 스페이서(36)의 높이, 커버(26)의 높이, 및 배플이 있다면 그 높이가 합쳐진 높이; 커버(26)의 외측의 임의의 렌즈들(34)을 포함하지 않음}는 약 750㎛ 정도 또는 그 이하가 될 수 있다. 특정 예시로서, 기판(24)의 두께(T)는 약 150㎛일 수 있고, 스페이서(36)의 높이(h)는 약 400㎛일 수 있고, 커버(26)의 두께(t)는 약 100㎛일 수 있고, 배플의 두께는 약 100㎛일 수 있다. 다른 구현들에 대해서는 상이한 치수들이 적절할 수 있다. 이러한 소형의 컴팩트한 모듈들은 공간이 부족한 휴대폰 및 다른 디바이스들을 위하여 특히 유리할 수 있다.
도 1에 도시되고 위에서 설명한 바와 같은 모듈들은 예를 들어 웨이퍼 레벨 프로세스에서 제조될 수 있다. 웨이퍼 레벨 프로세스들은 복수의 모듈들(20)이 동시에 제조될 수 있도록 허용한다. 일반적으로, 웨이퍼는 실질적으로 디스크형 또는 판형의 물건을 일컫는데, 이것의 한 방향(y축 방향 또는 수직 방향)으로의 연장범위는 다른 두 방향들(x축 및 z축 또는 횡측 방향들)로의 연장범위에 비하여 작다. 몇몇 구현들에서, 웨이퍼의 직경은 5cm와 40cm 사이이고, 예를 들어 10cm와 31cm 사이일 수 있다. 웨이퍼는 예를 들어 2, 4, 6, 8, 또는 12인치의 직경을 갖는 원통형일 수 있고, 1인치는 대략 2.54cm이다. 웨이퍼 레벨 프로세스의 몇몇 구현들에서, 각 횡측 방향에서 적어도 10개의 모듈들을 위하여 제공될 수 있고, 몇몇 경우들에서는 각 횡측 방향에서 적어도 30개 또는 심지어는 50개 이상의 모듈들을 위하여 제공될 수 있다.
제조 프로세스의 한 부분으로서, 복수의 광전자 디바이스들(22A, 22B)은 PCB 또는 다른 지지 웨이퍼(102) 상에 {예를 들어, 픽 앤 플레이스(pick-and-place) 장비에 의하여} 장착될 수 있다(도 2a 참조). 몇몇 구현들에서, 디바이스들(22)의 어레이는 PCB 지지 웨이퍼(102) 상에 장착되고, 각 발광 디바이스(22A)는 감광 디바이스(22B)와 인접하게 장착된다. 다음으로, 스페이서 웨이퍼(104)가 예를 들어, PCB 지지 웨이퍼(102)의 디바이스 측에 부착될 수 있다(도 2b). 다르게는, 스페이서 웨이퍼(104)는 아래에서 설명되는 광학 웨이퍼(116)에 부착될 수 있다. 몇몇 구현들에서, 스페이서 웨이퍼(104)는 카본 블랙 또는 다른 어두운 안료를 포함하는, UV 또는 열적으로 경화된 에폭시(또는 다른 폴리머)로 만들어진다. 다양한 폴리머 물질들(예를 들어, 에폭시 수지, 아크릴레이트, 폴리우레탄 또는 실리콘 물질들)이 관심 대상인 파장(들){즉, 디바이스(22A)에 의하여 방출되는 빛의 파장(들)} 에서의 스페이서 웨이퍼의 광 투과 성질들을 감소시키기 위한 하나 이상의 안료들 또는 다른 접착제들의 첨가와 함께, 스페이서 웨이퍼(104)를 위한 기재(base material)로서 사용될 수 있다. 스페이서 웨이퍼(104)는 발광 및 감광 채널들을 위한 위치에 상응하는 개구부들(openings)을 포함한다. 따라서, 스페이서 웨이퍼(104)는 디바이스들(22A, 22B)의 각각을 횡적으로 둘러싸고, 스페이서 웨이퍼의 일부분은 인접한 디바이스들(22A, 22B)을 서로로부터 분리시킨다. 몇몇 구현들에서, 별개의 스페이서 웨이퍼(104) 대신, 스페이서들이 예를 들어, PCB 지지 웨이퍼(102)의 디바이스 측에 또는 광학 웨이퍼(116) 상에 복제 또는 진공 사출 성형술에 의하여 형성될 수 있다.
상술한 제조 단계들에 더하여, (렌즈들과 같은) 수동 광학 소자들을 광학 웨이퍼의 투명 부분들 상에 포함하는 광학 웨이퍼가 준비된다. 도 3a 내지 도 3c는 이러한 광학 웨이퍼를 제조하기 위한 기술을 도해한다. 도 3a에 도시된 바와 같이, (금속 또는 폴리머와 같은) 불투명 물질의 얇은 코팅(106)이 예를 들어, PCB, 폴리머 또는 세라믹 물질로 조성된 웨이퍼(108)의 표면상에 제공되어 복합 기판(110)을 형성한다. 도 3b에 나타난 바와 같이, 복합 기판(110)에서 개구부들이 형성되고, {디바이스(22A)에 의하여 방출되고, 디바이스(22B)에 의하여 감지될 수 있는 빛의 파장(들)에 대하여 투명한 플라스틱과 같은} 광 투과성 물질로 채워져 투과성 창들(112)을 형성한다. 다음으로, (렌즈들과 같은) 수동 광학 소자(114)가 각 투과성 영역(112)의 표면들 중 한쪽 면(또는 양면 모두)에 형성된다(도 3c). 렌즈들(114)은 투과성 영역들(112) 상에, 예를 들어, 복제 기술에 의하여 형성될 수 있다. 그 결과는 광학 웨이퍼의 투과성 영역들(112) 상에 수동 광학 소자들(114)을 포함하는 광학 웨이퍼(116)이고, 투과성 영역들(112)은 PCB, 폴리머 또는 세라믹 물질의 더 두꺼운 레이어(108) 상의 (금속 또는 폴리머와 같은) 불투명 물질의 얇은 코팅(106)으로 조성된 불투명 섹션들에 의하여 횡적으로 둘러싸인다. 몇몇 구현들에서, 수동 광학 소자들은 복합 기판(110) 내의 개구부로 직접 복제될 수 있다.
다음으로, 도 4에 도해된 바와 같이, (커버 웨이퍼라고도 일컬어질 수 있는) 광학 웨이퍼(116)는 스페이서 웨이퍼(104)가 광학 웨이퍼(116)와 PCB 지지 웨이퍼(102) 사이에 놓이도록 스페이서 웨이퍼(104) 위에 부착된다. 몇몇 실시예들에서, 별도의 웨이퍼로서 제공될 수 있는 배플 웨이퍼 또한 광학 웨이퍼(116) 위에 부착된다. 다르게는, 배플 특징부들은 광학 웨이퍼(116)의 상부 표면상에, 예를 들어, 진공 주입 기술에 의하여 형성될 수 있다. 웨이퍼들은 예를 들어, 접착제에 의하여 함께 고정될 수 있다. 그 결과는 도 1의 모듈(20)과 같은 개별 모듈들로 선들(120)을 따라 {예를 들어, 다이싱(dicing)에 의하여} 분리될 수 있는 웨이퍼 스택(118)이다.
도 1의 도해된 모듈(20)에서, 커버(26)는 레이어(30)의 디바이스 측의 얇은 코팅(32)을 포함한다. 다른 구현들에서, 코팅(32)은 레이어(30)의 반대편(즉, 외측) 상에 배치될 수 있다. 앞에서 언급되기도 한 바와 같이, 몇몇 구현들에서, 레이어(30)의 양쪽 면 위에 불투명 물질의 얇은 코팅이 제공된다. 도 5는 그러한 모듈(20A)의 예시를 도해한다.
커버(26A)가 레이어(30)의 디바이스 측에 (금속 또는 폴리머와 같은) 불투명 물질의 제1 코팅(32A) 및 레이어(30)의 외측에 제2 코팅(32B)을 포함한다는 점을 제외하면, 모듈(20A)은 도 1의 모듈(20)과 유사하다. 도 6a 내지 도 6d는 웨이퍼 레벨 프로세스의 부분으로서 복수의 모듈들(20A)을 만들기 위한 제조 단계들을 도해한다. 도 6a 내지 도 6c는 광학 웨이퍼(116A)를 만들기 위한 단계들을 도시하고, 예를 들어, PCB, 폴리머 또는 세라믹 물질로 조성된 웨이퍼(108)의 양 표면들 모두에 (금속 또는 폴리머와 같은) 불투명 물질의 얇은 코팅들(106A, 106B)이 제공되어 복합 기판(110A)을 형성한다는 점을 제외하면, 각각 도 3a 내지 도 3c와 유사하다. 코팅들(106A, 106B)은 동일한 또는 상이한 불투명 물질들로 조성될 수 있다. 투과성 창들(112) 및 렌즈들(114)은 광학 웨이퍼(116A)를 형성하기 위하여 제공된다(도 6c). 그러고 나면, 도 6d에 도해된 바와 같이, 스페이서 웨이퍼(104)가 광학 웨이퍼(116A)와 PCB 지지 웨이퍼(102) 사이에 놓이도록, 광학 웨이퍼(116A)가 스페이서 웨이퍼(104) 위에 부착된다. 그 결과가 되는 웨이퍼 스택은 그 후 도 5의 모듈(20A)과 같은 개별 모듈들을 형성하기 위하여 (예를 들어, 다이싱에 의하여) 분리될 수 있다.
상술한 예시들에서, 코팅들(32, 32A, 32B)의 각각은 레이어(30)의 외측 표면상에 제공된다. 다른 구현들에서, (금속 또는 폴리머와 같은) 불투명 물질의 얇은 코팅(32)은 두 PCB, 폴리머 또는 세라믹 레이어들(30A, 30B) 사이에 놓일 수 있다{도 7의 모듈(20B) 참조}. 몇몇 경우들에서, 두 레이어들(30A, 30B)은 동일한 물질로 조성되는 반면, 다른 구현들에서는 그들은 상이한 물질들로 조성될 수 있다.
도 8a 내지 도 8d는 웨이퍼 레벨 프로세스의 부분으로서 복수의 모듈들(20B)을 만들기 위한 제조 단계들을 도해한다. 도 8a 내지 도 8c는 광학 웨이퍼(116B)를 만들기 위한 단계들을 도시하고, 각각 예를 들어 PCB, 폴리머, 또는 세라믹 물질로 조성되는 두 웨이퍼들(108A, 108B) 사이에 (금속 또는 폴리머와 같은) 불투명 물질의 얇은 코팅(106)이 놓여 복합 기판(110B)을 형성한다는 점을 제외하면 각각 도 3a 내지 도 3c와 유사하다. 웨이퍼들(108A, 108B)은 동일하거나 상이한 물질들로 조성될 수 있다. 투과성 창들(112) 및 렌즈들(114)은 광학 웨이퍼(116B)를 형성하기 위하여 제공된다(도 8c). 그러고 나면, 도 8d에서 도해된 바와 같이, 스페이서 웨이퍼(104)가 광학 웨이퍼(116B)와 PCB 지지 웨이퍼(102) 사이에 놓이도록 광학 웨이퍼(116B)가 스페이서 웨이퍼(104) 위에 부착된다. 그 결과가 되는 웨이퍼 스택은 그 후 도 7의 모듈(20B)과 같은 개별 모듈들을 형성하기 위하여 (예를 들어, 다이싱에 의하여) 분리될 수 있다.
이 개시에서 사용된 바와 같은 "투명한" 및 "불투명한"이라는 용어들은 광전자 디바이스들 내의 발광 소자에 의하여 방출되거나 감광 소자에 의하여 감지될 수 있는 스펙트럼의 가시 및/또는 (적외선과 같은) 비가시 부분들의 빛의 파장(들)에 대하여 사용된 것이다. 따라서, 예를 들어, 모듈의 특정 특징부가 불투명한 경우, 그 특징부는 광전자 디바이스 내의 발광 또는 감광 소자들에 의하여 방출되거나 감지될 수 있는 빛의 특정 파장(들)에 대하여 실질적으로 불투명한 것이다. 그러나 특정 특징부는 다른 파장들에 대해서는 투명하거나 부분적으로 투명할 수 있다.
다양한 모듈들, 및 모듈들을 만들기 위한 제조 기술들이 여기에 설명되었다. 몇몇 구현들에서, 모듈들은 실질적으로 차광성{즉, 허용하더라도 매우 적은 양의 미광만을 모듈 내로 들어오도록 허용하고, 발광 및 감광 채널들(38A, 38B) 사이의 광 크로스토크의 양을 감소시킴}일 수 있다. 나아가, 모듈들은 비교적 작은 총 높이를 포함하여, 매우 작은 치수들{예를 들어, 대략 2.0mm(길이)×2.3mm(폭)×0.75mm(높이)}을 가질 수 있다.
상술한 구현들은 예시로서 의도된 것이고, 다양한 변형들이 통상의 기술자에게 용이하게 드러날 것이다. 따라서, 다른 구현들은 청구항들의 범위 내에 있다.

Claims (26)

  1. 발광 또는 감광 채널을 갖는 광전자 모듈로서:
    발광 또는 감광 소자가 장착된 지지체;
    상기 발광 또는 감광 소자 위의, 광 투과성 부분을 포함하는 커버 - 상기 광 투과성 부분은 상기 발광 또는 감광 소자에 의하여 방출되거나 감지될 수 있는 빛의 하나 이상의 파장들에 대하여 불투명한 상기 커버의 섹션들에 의하여 횡적으로 둘러싸이고, 상기 커버의 상기 불투명한 섹션들은 불투명 물질의 코팅을 갖는 불투명한 PCB, 폴리머, 또는 세라믹 레이어로 조성됨 -;
    상기 광 투과성 부분의 표면상의 렌즈; 및
    상기 지지체를 상기 커버로부터 분리하는 스페이서
    를 포함하고,
    상기 커버는 150㎛를 초과하지 않는 두께를 가지는 광전자 모듈.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 PCB, 폴리머, 또는 세라믹 레이어의 양쪽 면에 불투명 물질의 코팅을 포함하는, 광전자 모듈.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 코팅의 상기 불투명 물질은 금속 또는 폴리머인, 광전자 모듈.
  12. 제1항 또는 제11항에 있어서,
    상기 모듈의 높이는 750㎛를 초과하지 않는, 광전자 모듈.
  13. 복수의 광전자 모듈들을 만들기 위한 웨이퍼 레벨 제조 방법으로서:
    복수의 광전자 디바이스들이 장착된 지지 웨이퍼를 제공하는 단계 - 각 광전자 디바이스는 특정한 하나 이상의 파장들에서의 빛을 방출 또는 감지하도록 되어 있음 -;
    상기 하나 이상의 파장들에 대하여 불투명한 섹션들에 의하여 횡적으로 둘러싸인 광 투과성 부분들을 포함하는 광학 웨이퍼를 제공하는 단계 - 상기 투과성 부분들의 각각은 각자의 렌즈를 자신의 표면 위에 포함하고, 상기 불투명한 섹션들은 150㎛를 초과하지 않는 두께를 가짐 -; 및
    웨이퍼 스택을 형성하기 위하여, 스페이서를 거쳐 상기 광학 웨이퍼에 상기 지지 웨이퍼를 부착하는 단계
    를 포함하고,
    상기 광학 웨이퍼의 상기 불투명한 섹션들은 적어도 한쪽 면에 불투명 물질의 코팅을 갖는 불투명한 PCB, 폴리머, 또는 세라믹 레이어로 조성되는 웨이퍼 레벨 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 웨이퍼 스택을 복수의 광전자 모듈들로 분리하는 단계를 더 포함하고, 각 광전자 모듈은 발광 채널 및 감광 채널을 포함하는, 웨이퍼 레벨 제조 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 지지 웨이퍼, 상기 광학 웨이퍼, 및 상기 스페이서의 높이의 합은 750㎛를 초과하지 않는, 웨이퍼 레벨 제조 방법.
  16. 삭제
  17. 제13항에 있어서,
    상기 코팅의 상기 불투명한 물질은 금속 또는 폴리머인, 웨이퍼 레벨 제조 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 PCB, 폴리머, 또는 세라믹 레이어의 양면 모두는 불투명 물질의 코팅을 포함하는, 웨이퍼 레벨 제조 방법.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 코팅의 두께는 20㎛를 초과하지 않는, 웨이퍼 레벨 제조 방법.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 코팅의 두께는 1㎛를 초과하지 않는, 웨이퍼 레벨 제조 방법.
  21. 제13항에 있어서,
    상기 광학 웨이퍼의 상기 불투명한 섹션들은 PCB, 폴리머, 또는 세라믹 물질의 제1 및 제2 레이어들 사이에 놓인 불투명한 금속 또는 폴리머 물질로 조성되는, 웨이퍼 레벨 제조 방법.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 발광 소자 및 상기 감광 소자가 상기 지지체에 장착되고,
    상기 커버는 상기 발광 소자 위의 제1 광 투과성 부분 및 상기 감광 소자 위의 제2 광 투과성 부분을 포함하고,
    상기 광 투과성 부분들은 상기 발광 소자에 의하여 방출되고 상기 감광 소자에 의하여 감지될 수 있는 빛의 하나 이상의 파장들에 대하여 불투명한 상기 커버의 섹션들에 의하여 횡적으로 둘러싸이고, 상기 커버의 상기 불투명한 섹션들은 불투명 물질의 코팅을 갖는 PCB, 폴리머, 또는 세라믹 레이어로 조성되고,
    상기 모듈은 상기 제1 광 투과성 부분의 표면상의 렌즈 및 상기 제2 광 투과성 부분의 표면상의 렌즈를 포함하는, 광전자 모듈.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 코팅은 20㎛를 초과하지 않는 두께를 가지는, 광전자 모듈.
  24. 제22항 또는 제23항에 있어서,
    상기 코팅은 금속 또는 폴리머를 포함하는, 광전자 모듈.
  25. 제22항 또는 제23항에 있어서,
    상기 모듈은 750㎛ 이하의 높이를 갖는 광전자 모듈.
  26. 제22항 또는 제23항에 있어서,
    상기 코팅은 구리, 크롬, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 페놀 포름알데히드 수지, 및 에폭시 기반 포토레지스트를 포함하는 그룹으로부터 선택된 물질로 조성된, 광전자 모듈.
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