KR101890457B1 - 광전자 모듈 및 그것을 제조하기 위한 방법 - Google Patents

광전자 모듈 및 그것을 제조하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

장치(1)를 제조하기 위한 방법이 제시된다. 장치는 적어도 하나의 광전자 모듈(1)을 포함하고, 이 방법은 기판 웨이퍼(PW) 및 광학 웨이퍼(OW)를 포함하는 웨이퍼 스택(2)을 생성하는 단계를 포함하며; 여기에서 다수의 능동 광학 부품(E)이 기판 웨이퍼(PW) 상에 실장되고, 광학 웨이퍼(OW)는 다수의 수동 광학 부품(L)을 포함한다. 광전자 모듈(1) 각각은 적어도 하나의 능동 광학 부품(E) 및 적어도 하나의 수동 광학 부품(L)을 포함한다. 광학 웨이퍼(OW)는 적어도 특정 파장 범위에 대해 적어도 실질적으로 불투명한, 차단 부분으로 지칭되는 적어도 하나의 부분과 적어도 상기 특정 파장 범위에 대해 적어도 실질적으로 불투명한, 투명 부분으로 지칭되는 적어도 하나의 다른 부분을 포함할 수 있다. 광전자 모듈은 기판 부재; 광학 부재; 상기 기판 부재 상에 실장되는 적어도 하나의 능동 광학 부품; 및 상기 광학 부재 내에 포함되는 적어도 하나의 수동 광학 부품을 포함한다. 광학 부재(OW)는 상기 기판 부재(PW)에 직접적으로 또는 간접적으로 고정된다. 광전자 모듈(1)은 우수한 제조성을 가짐과 동시에 치수가 작고 높은 정렬 정확성을 가질 수 있다.

Description

광전자 모듈 및 그것을 제조하기 위한 방법{OPTO-ELECTRONIC MODULE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 광전자 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 광전자 부품의 패키징 및 제조에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 그것은 광전자 모듈 및 그것을 제조하는 방법과 그러한 모듈을 포함하는 기기 및 전자 장치에 관한 것이며, 특히 여기에서 모듈은 발광기를 포함한다. 본 발명은 특허청구범위의 전제부(opening clause)에 따른 방법 및 장치에 관한 것이다.
용어의 정의
"능동 광학 부품(active optical component)": 감광 또는 발광 부품. 예컨대, 포토다이오드, 이미지 센서, LED, OLED, 레이저 칩.
"수동 광학 부품(passive optical component)": 렌즈, 프리즘, 거울 또는 광학계와 같은 굴절 및/또는 회절 및/또는 반사에 의해 광을 방향 전환시키는 광학 부품으로서, 여기에서 광학계는 구경 조리개(aperture stop), 이미지 스크린, 홀더와 같은 기계 요소를 또한 포함할 수 있는 일군의 그러한 광학 부품이다.
"광전자 모듈(opto-electronic module)": 적어도 하나의 능동 및 적어도 하나의 수동 광학 부품이 포함되는 부품.
"복제(replication)": 주어진 구조 또는 그 역상(negative)을 재현하는 기술. 예컨대, 에칭, 엠보싱, 각인, 주조, 몰딩.
"웨이퍼(wafer)": 실질적으로 디스크형 또는 플레이트형 물품으로서, 한 방향(z 방향 또는 수직 방향)으로의 그 연장 범위가 다른 두 방향(x 및 y 방향 또는 측방향)으로의 그 연장 범위에 대해 작다. 보통, [비-블랭크(non-blank)] 웨이퍼 상에, 복수의 동일한 구조체 또는 물품이 전형적으로 직사각형 격자로 배치되거나 그것 내에 제공된다. 웨이퍼는 개구 또는 구멍을 구비할 수 있고, 웨이퍼는 심지어 그 측부 영역의 주된 부분에서 재료가 없을 수도 있다. 많은 맥락에서, 웨이퍼가 주로 반도체 재료로 제조되는 것으로 이해되지만, 본 특허 출원에서, 이는 명백히 제한 사항이 아니다. 따라서, 웨이퍼는 주로 예컨대 반도체 재료, 중합체 재료, 금속 및 중합체 또는 중합체 및 유리 재료를 포함하는 복합 재료로 제조될 수 있다. 특히, 열 또는 UV 경화성 중합체와 같은 경화가능한 재료가 제시된 발명과 관련하여 흥미로운 웨이퍼 재료이다.
"측방향(lateral)": "웨이퍼" 참조.
"수직(vertical)": "웨이퍼" 참조.
"광(light)": 가장 일반적으로는 전자기 방사선; 특히 전자기 스펙트럼의 적외선, 가시 또는 자외선 부분의 전자기 방사선.
광전자 모듈을 제조하는 알려진 방법에 따르면, 단일의 패키징된 능동 광학 부품이 단일 수동 능동 광학 부품에 대해 배치되고 정렬되며, 부품은 서로에 대해 고정된다.
US 5912872는 광원 및 그것에 인접하게 실장되는 검출기를 갖춘 광학적으로 투명한 기판을 포함하는 집적 광학 장치를 개시한다. 기판은 광원으로부터 원거리 표적으로의 전송 경로 내에 광학 소자를 포함한다. 광학 소자는 광을 하나 초과의 빔으로 분할한다. 검출기는 표적에 의해 반사되는 빔을 수용한다. 하나 초과의 빔을 생성하고 하나 초과의 빔을 표적 상으로 지향시키며 하나 초과의 빔을 표적으로부터 검출기로 지향시키는데 필요한 모든 광학 소자는 기판상에 있고/있거나 기판에 본딩되는 임의의 구조체이다. 집적 광학 장치를 웨이퍼 레벨로 제조하는 방법이 개시된다.
본 발명의 하나의 목적은 광전자 모듈을 제조하는 대안적인 방법을 생성하는 것이다. 특히, 광전자 모듈을 제조하는 특히 신속한 방법 및/또는 광전자 모듈을 제조하는 특히 간단한 방법이 제공될 것이다. 또한, 각각의 광전자 모듈, 그러한 광전자 모듈을 포함하는 전자 장치 및 다수의 그러한 광전자 모듈을 포함하는 기기가 제공될 것이다.
본 발명의 다른 목적은 특히 우수한 제조성을 갖는 광전자 모듈 및 상응하는 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 특히 적은 수의 제조 단계로 제조가능한 광전자 모듈 및 상응하는 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 특히 안정된 제조 공정인 광전자 모듈을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 대량 생산에 특히 적합한 광전자 모듈을 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 개선된 취급, 특히 간단화된 취급을 수반하는 광전자 모듈을 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 특히 정확한 정렬을 갖는 광전자 모듈 및 상응하는 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 특히 작은 치수의 광전자 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 모듈 밖으로의 원하지 않는 광의 방출 및/또는 모듈 내로의 원하지 않는 광의 진입으로부터 양호하게 보호되는 광전자 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 적어도 하나의 광전자 모듈을 포함하는 특히 작은 전자 장치를 제공하는 것이다.
추가의 목적이 아래의 설명과 실시 형태로부터 도출된다.
이들 목적 중 적어도 하나가 특허청구범위에 따른 장치 및 방법에 의해 적어도 부분적으로 달성된다.
본 발명의 일반적인 태양
본 발명의 일반적인 태양에서, 이러한 방법은 적어도 하나의 광전자 모듈을 포함하는 장치를 제조하기 위한 방법으로서,
c) 기판 웨이퍼로 지칭되는 제1 웨이퍼 및 광학 웨이퍼로 지칭되는 제2 웨이퍼를 포함하는 웨이퍼 스택을 생성하는 단계
를 포함하고,
상기 기판 웨이퍼 상에 다수의 능동 광학 부품이 실장되고, 상기 광학 웨이퍼는 다수의 수동 광학 부품을 포함하며, 상기 광전자 모듈 각각은 상기 능동 광학 부품 중 적어도 하나와 상기 수동 광학 부품 중 적어도 하나를 포함하는 방법이다.
그러한 웨이퍼-레벨 제조는 매우 적은 수의 제조 단계만을 필요로 한다. 또한, 달성가능한 정렬 정확성(특히 측방향 정렬에 대해)이 매우 높다. 또한, 달성가능한 공정 안정성이 높다. 그러한 방법은 대량 생산에 매우 적합하다.
또한, 조립체에 사용되기 전에 추가의 패키징을 필요로 하지 않는 패키징된 광전자 모듈을 제공한 것이 가능하다. 이미 웨이퍼 레벨로 모든 필요한 하우징 부분이 존재할 수 있고, 모든 그 하우징 부분을 포함하는 패키징된 광전자 패키지가 분리 단계(아래의 단계 d) 참조)를 수행하여 쉽게 얻어질 수 있다.
장치는 예컨대 상기 광전자 모듈일 수 있지만, 장치는 또한 상기 웨이퍼 스택일 수 있다. 또한, 장치는 상기 광전자 모듈을 포함하는 장치, 예컨대 스마트 폰과 같은 상기 광전자 모듈을 포함하는 전자 장치 또는 촬영 장치, 예컨대 사진 카메라 또는 비디오 카메라일 수 있다.
적어도 장치가 상기 광전자 모듈이거나 상기 광전자 모듈 중 1개 또는 2개를 포함하면, 이 방법은 전형적으로,
d) 상기 웨이퍼 스택을 다수의 상기 광전자 모듈로 분리시키는 단계
를 포함한다.
이러한 분리[또는 다이싱(dicing)]는 예컨대 소(saw)[다이싱 소(dicing saw) 또는 웨이퍼 소(wafer saw)] 또는 펀치 커터와 같은 기계 공구에 의해 또는 레이저에 의해 달성될 수 있다.
보통, 이미 웨이퍼 레벨로 그리고 또한 각각의 광전자 모듈 내에, 상기 능동 광학 부품 각각이 상기 수동 광학 부품 중 적어도 하나에 할당된다.
능동 광학 부품은 패키징된 부품일 수 있지만, 능동 광학 부품이 베어 다이(bare die)의 형태로, 즉 패키징되지 않은 형태로 사용되는 것을 제공하는 것이 또한 가능하다. 후자는 보통 보다 작은 광전자 모듈의 제조를 허용할 것이다.
광학 웨이퍼의 제조에 그리고/또는 기판 웨이퍼의 제조에 복제가 사용될 수 있다. 이는 광전자 모듈의 효율적인 제조에 기여할 수 있다.
본 발명의 일반적인 태양의 일 실시 형태에서, 이 방법은,
a) 상기 기판 웨이퍼를 제공하는 단계; 및/또는
b) 상기 광학 웨이퍼를 제공하는 단계
를 포함한다.
일반적인 태양의 전술된 실시 형태 중 하나 이상과 조합될 수 있는 본 발명의 일반적인 태양의 일 실시 형태에서, 이 방법은,
e) 상기 능동 광학 부품을 픽 앤드 플레이스(pick-and-place)에 의해 상기 제1 웨이퍼 상에 배치하는 단계
를 포함한다.
이는 예컨대 픽 앤드 플레이스 기계를 사용하여 달성될 수 있다. 픽 앤드 플레이스는 웨이퍼 레벨로 잘 수행되어 높은 배치 정확성을 제공할 수 있는 신속한 공정이다.
본 발명의 일반적인 태양에서, 광전자 모듈은,
- 기판 부재;
- 광학 부재;
- 상기 기판 부재 상에 실장되는 적어도 하나의 능동 광학 부품;
- 상기 광학 부재 내에 포함되는 적어도 하나의 수동 광학 부품
을 포함하고,
여기에서 광학 부재는 상기 기판 부재에 직접적으로 또는 간접적으로 고정된다.
특정 실시 형태에서, 광전자 모듈의 수직 윤곽의 외측 경계(즉, 측면 내로의 투영에서 광전자 모듈에 의해 형성되는 형상의 외측 경계)는 실질적으로 직사각형 형상을 형성한다. 이는 향상된 제조성을 달성할 수 있다(또한 위에 언급된 분리 단계 d) 참조).
본 발명은 본 발명에 따른 상응하는 방법의 특징을 갖는 광전자 모듈과 그 반대로 또한 본 발명에 따른 상응하는 광전자 모듈의 특징을 갖는 방법을 포함한다.
광전자 모듈의 이점은 기본적으로 상응하는 방법의 이점에 해당하고, 그 반대로 방법의 이점은 기본적으로 상응하는 광전자 모듈의 이점에 해당한다.
본 발명의 일반적인 태양에서, 기기는 본 발명에 따른 다수의 광전자 모듈을 포함하며, 여기에서 기기는 기판 웨이퍼로 지칭되는 제1 웨이퍼와 광학 웨이퍼로 지칭되는 제2 웨이퍼를 포함하고, 다수의 기판 부재는 상기 기판 웨이퍼 내에 포함되며, 다수의 광학 부재는 상기 광학 웨이퍼 내에 포함된다.
본 발명의 일반적인 태양에서, 전자 장치는 인쇄 회로 기판(PCB)과 상기 인쇄 회로 기판 상에 실장되는 본 발명에 따른 광전자 모듈을 포함한다. 그러한 전자 장치는 예컨대 스마트 폰과 같은 헨드헬드(hand-held) 통신 장치일 수 있다. 장치는 또한 사진 카메라와 같은 촬영 장치일 수 있다.
본 발명의 일반적인 태양은 아래에서 논의되는 본 발명의 여러 가지 더욱 특정한 태양과 조합될 수 있다.
본 발명의 제1 태양
본 발명의 제1 태양에서, 상기 능동 광학 부품은 발광 부품이다. 특히, 상기 광전자 부품은 예컨대 적어도 주로 가시광 및/또는 적외선 광을 방출시키기 위한, 발광 다이오드(LED), 레이저, 유기 LED(OLED)와 같은 발광 부재이다. 특히, 상기 광전자 모듈 각각은 정확히 하나의 발광 부재를 포함한다.
이러한 본 발명의 제1 태양에서, 상기 제1 웨이퍼는 보통 다른 유형의 능동 광학 부품이 아니라 발광 부재를 구비할 것이며, 따라서 보통 상기 광전자 모듈 내에 다른 유형의 능동 광학 부품이 아니라 발광 부재가 포함될 것이다.
예를 들어, 광전자 모듈은 플래시 모듈, 즉 촬영, 예컨대 소형 사진 카메라 또는 스마트 폰 또는 핸드헬드 통신 장치와 같은 핸드헬드 통신 장치에 사용되는 것과 같은 광 플래시를 방출시키기 위한 부품이다. 따라서, 제조된 장치는 또한 전술된 것과 같은 전자 장치일 수 있다. 광전자 모듈이 플래시 모듈인 경우에, 상기 발광 부재는 보통 현재의 사진 카메라 또는 스마트 폰에 사용되는 LED와 같은 고강도 단펄스(short-pulse) 발광기이다. 특히, "고휘도 LED"로 지칭되는 LED가 사용될 수 있다.
이러한 본 발명의 제1 태양에서, 수동 광학 소자는 보통 렌즈 부재이거나 그것을 포함한다. 또한, 많은 응용에서, 광전자 모듈의 각각에 정확히 하나의 렌즈 부재가 제공된다. 예컨대, 하나의 렌즈가 그것이 회절 렌즈이든 굴절 렌즈이든 회절 및 굴절 렌즈이든 간에 각각의 광전자 모듈 내에 포함될 것이며, 보통 고강도 단펄스 발광기와 같은 하나의 발광 부재에 할당될 것이다. 렌즈 부재는 적어도 하나의 렌즈 요소를 포함하며, 여기에서 렌즈 부재가 2개 이상의 투명 부품으로 구성되는 것이 가능하다.
본 발명의 제2 태양
본 발명의 제2 태양에서, 상기 광학 웨이퍼와 상기 광학 부재는 각각 적어도 특정 파장 범위에 대해 적어도 실질적으로 불투명한, 불투명 부분 또는 차단 부분으로 지칭되는 적어도 하나의 부분과, 적어도 상기 특정 파장 범위에 대해 적어도 실질적으로 투명한, 투명 부분으로 지칭되는 적어도 하나의 다른 부분을 포함한다. 용어 파장 범위는 그것이 연속적임을 의미하지 않는 것에 유의하여야 한다. 보통, 상기 특정 파장 범위는 상기 다수의 능동 광학 부품의 적어도 일부분에 대한, 특히 상기 다수의 능동 광학 부품 모두에 대한 특성이다. 예컨대, 능동 광학 부품으로서의 검출기의 경우에, 상기 특정 파장 범위는 검출기 또는 그 일부분에 의해 검출가능한 광의 파장 범위이고, 능동 광학 부품으로서의 발광 부품의 경우에, 상기 특정 파장 범위는 발광 부품 또는 그 일부분에 의해 방출가능한 광의 파장 범위이다. 본 특허 출원에서 "투명" 또는 "불투명"을 언급할 때, 그것은 그러한 파장 범위와 관련된다.
차단 부분은 하나 이상의 투명 부분을 유지(고정)시킬 수 있고, 동시에 예컨대 조리개(aperture)로서 기능함으로써 그리고/또는 원하지 않는 경로를 따라 광전자 모듈로부터 출사하거나 광전자 모듈에 입사하는 광을 회피함으로써 원하지 않는 광의 전파를 억제할 수 있으며; 후자는 특히 차단 부분이 광전자 모듈의 하우징의 일부분을 형성할 때 그러하다.
광학 부재가 하나의 차단 부분 및 하나의 투명 부분을 포함하거나 심지어 그것으로 구성되는 것을 제공하는 것으로 충분할 수 있다. 그러나, 광학 웨이퍼는 보통 다수의 투명 부분, 전형적으로는 관련 수동 광학 부품당 하나의 투명 부분을 포함할 것인 반면에, 하나의 차단 부분이 충분한 것을 제공하는 것이 가능하다. 광학 웨이퍼가 하나의 차단 부분 및 다수의 투명 부분을 포함하거나 심지어 그것으로 구성되는 것이 제공될 수 있다.
기술된 투명성 및 불투명성 각각이 상기 투명 부분 및 상기 차단 부분 각각을 제조하는 재료에 기인하는 것이 제공될 수 있다.
특히, 상기 차단 부분은 실질적으로 하나의 재료, 예컨대 큐어링(curing)된 큐어링가능한 에폭시 수지와 같은 중합체 재료로 제조될 수 있다. 상기 차단 부분을 제조하기에 특히 적합한 재료는 큐어링가능한 재료와 같은 경화가능한 재료이며, 여기에서 큐어링은 가열에 의해 또는 광, 예컨대 자외선 광에 의한 조사에 의해 달성될 수 있으며, 여기에서 가열은 많은 경우에 차단 부분의 불투명한 특성으로 인해 조사보다 더욱 적합할 것이다.
차단 부분은 예컨대 복제에 의해, 특히 엠보싱을 사용하여 제조될 수 있다. 이는 대량 생산에 적합한 안정된 제조 공정을 제공하는 면에서 매우 효율적일 수 있다. 엠보싱을 사용하는 예시적인 복제 공정에서, 구조화된 표면이 액체, 점성 또는 소성 변형가능한 재료(복제 재료) 내로 엠보싱되고, 이어서 재료가 예컨대 자외선 방사선 또는 가열을 사용하여 큐어링함으로써 경화된 다음에, 구조화된 표면이 제거된다. 따라서, 구조화된 표면의 복제물(이 경우에 역상 복제물)이 얻어진다. 복제에 적합한 재료는 예컨대 경화가능한(특히 큐어링가능한) 중합체 재료, 예컨대 에폭시 수지, 또는 다른 복제 재료, 즉 경화 단계(특히 큐어링 단계)에서 액체, 점성 또는 소성 변형가능한 상태로부터 고체 상태로 변화가능한 재료이다. 복제는 알려져 있는 기술이며, 이에 관한 더욱 세부적인 사항에 대해 예컨대 WO　2005/083789　A2를 참조하라.
상기 차단 부분(상기 광학 웨이퍼 및 상기 광학 부재의)이 특히 복제에 의해 형성되면 단일 부품으로서 구현되는 것을 제공하는 것이 가능하다. 이는 제조 공정을 간단하게 하는 면에서 매우 효율적일 수 있다.
광학 웨이퍼와 또한 광전자 모듈은 각각의 투명 부분이 측부에서 상기한(또는 어떤 하나의) 차단 부분에 의해 둘러싸이도록 설계될 수 있다.
광학 웨이퍼 및 광학 부재의 투명 부분 각각은 보통 하나의 또는 수개의, 보통 더 정확히 말하면 하나의 수동 광학 부품을 포함한다.
또한, 투명 부분의 제조에, 특히 수동 광학 부품의 제조에 복제 단계가 포함될 수 있다. 따라서, 투명 부분은 경화된 경화가능한 재료, 특히 큐어링된 큐어링가능한 재료, 예컨대 에폭시 수지와 같은 중합체 재료로 적어도 부분적으로 제조될 수 있다.
장치, 특히 웨이퍼 스택 또는 광전자 모듈의 제조는,
d) 상기 광학 웨이퍼를 제조하는 단계
를 포함할 수 있고, 상기 단계 d)는,
d1) 상기 투명 부분이 위치되어야 하는 장소에 개구를 구비하는 불투명한 재료로 실질적으로 제조되는 전구체 웨이퍼를 제공하는 단계;
d5) 상기 개구 각각 내에 상기 수동 광학 부품 중 적어도 하나, 보통 정확히 하나를 제조하는 단계
를 포함한다.
이전에 언급된 바와 같이, 용어 투명 및 불투명은 전술된 특정 파장 범위와 관련된다.
단계 d1) 및 d5)는 상기 광학 웨이퍼를 제조하는 특히 효율적인 방식에 기여할 수 있다.
전구체 웨이퍼는 상기 적어도 하나의 차단 부분을 포함할 수 있다. 전구체 웨이퍼를 제조하는 상이한 방식이 존재한다. 전구체 웨이퍼를 제조하는 한가지 방식은 예컨대 전술된 바와 같이 복제를 사용한다. 이는 매우 효율적일 수 있다. 상기 복제 중 경화 단계, 예컨대 큐어링 단계가 수행될 때, 이는 차라리 가열에 의해 수행될 것인데, 왜냐하면 차단 부분의 불투명한 재료의 불투명성이 많은 경우에 방사선 경화를 달성하기 위해 사용될 방사선에 대한 불투명성을 동반할 수 있기 때문이다.
복제에 대한 대안은 상기 개구를 드릴링 또는 에칭에 의해 생성하는 것이다. 전구체 웨이퍼를 제조하기 위해 몰딩이 사용되면, 몰딩을 사용하여, 듀로플라스틱(duroplastic) 사출 성형이 다양한 응용에 특히 적합한 방법일 수 있다.
투명 부분과 특히 수동 광학 부품을 제조하는, 즉 단계 d5)를 수행하기 위한 적어도 2가지 방식이 존재한다:
수동 광학 부품, 예컨대 렌즈가 전구체 웨이퍼의 개구 내에 위치되도록, 투명 부분 또는 적어도 수동 광학 부품을 예컨대 복제에 의해 단일 부품으로서 제조할 수 있다. 렌즈를 복제에 의해 웨이퍼 내의 개구에 제조하는 방식은 예컨대 US　2011/043923　A1에 개시된다.
또는, 투명 부분 또는 적어도 수동 광학 부품을 적어도 2개의 부품으로 구성되는 부품으로서 제조할 수 있다. 특히 흥미로운 것은 우선 전구체 웨이퍼의 개구 각각 내에 하나씩 투명 요소를 포함하는 반완성품(semi-finished part)을 제조하는 것이며, 여기에서 투명 요소 각각은 수직 방향에 실질적으로 수직한 2개의 대향하는 적어도 대략 평평한 표면을 구비한다.
따라서, 그러한 경우에 단계 d)는,
d2) 상기 개구를 투명 재료로 적어도 부분적으로 충전하는 단계
를 포함한다.
전형적으로, 단계 d2) 중에, 상기 투명 재료는 액체 또는 점성 상태이고, 단계 d2)에 후속하여,
d3) 상기 투명 재료를 경화시키는 단계
가 수행된다. 특히, 여기에서 상기 경화는 큐어링을 포함한다.
단계 d2)는 디스펜서를 사용하여 수행될 수 있다. 여기에서, 상기 개구 중 하나 또는 수개가 동시에 충전될 수 있다. 디스펜서를 사용하는 것에 대한 대안은 예컨대 스크린-인쇄 공정에 사용되는 바와 같은 스퀴지(squeegee) 공정을 사용하는 것이다.
이렇게 얻어진 반완성품은 전형적으로 웨이퍼를 관통하는 구멍을 구비하지 않는(또는 적어도 투명 부분이 있는 영역에서 웨이퍼를 관통하는 구멍을 구비하지 않는) 웨이퍼이다. 전구체 웨이퍼, 특히 그것이 갖는 수직 방향으로의 파형부(corrugation) 또는 돌출부의 형상에 따라(수직 단면에서 볼 수 있는 바와 같이), 수동 광학 부품의 형성을 진행하기 전에 이렇게 얻어진 웨이퍼에 폴리싱 단계를 적용하는 것이 가능하고 유용할 수 있다.
단계 d2) 및 d3)가 수행되면, 단계 d5)는,
d55) 상기 다수의 투명 요소 각각 상에 적어도 하나의 광학 구조체를 제조함으로써 상기 다수의 수동 광학 부품을 제조하는 단계
를 포함할 수 있다.
보통, 상기 적어도 하나의 광학 구조체는 광에 영향을 주기 위해, 특히 광을 안내하기 위해, 더욱 특별하게는 광을 방향 전환시키기 위해 제공된다. 예컨대, 상기 광학 구조체는 렌즈 요소이거나 그것을 포함할 수 있지만, 프리즘, 거울 및 내부 전반사(TIR)를 이용하는 광학 구조체도 또한 제공될 수 있다.
단계 d55)는 예컨대 복제를 사용하여, 예컨대 엠보싱을 사용하여, 예컨대 차단 부분에 대해 위에 더욱 상세히 기술된 바와 같은 방식으로 수행될 수 있다.
인식될 바와 같이, 본 발명의 제2 태양은 또한 본 발명의 제1 태양과 조합될 수 있다. 이는 예컨대 방출된 광이 단지 원하는 경로를 따라 광전자 모듈로부터 출사하는 것을 보장하는데 도움이 될 수 있다.
본 발명의 제3 태양
기판 웨이퍼는 - 적어도 상기 능동 광학 부품이 실장되는 영역에서 - 불투명할 수 있다. 그러나, 본 발명의 제3 태양에서, 상기 능동 광학 부품 각각은 광학 활성 표면을 구비하고, 기판 웨이퍼는 적어도 부분적으로 투명하며, 능동 광학 부품은 그 각각의 광학 활성 표면이 기판 웨이퍼가 투명한 위치에서 상기 기판 웨이퍼를 향하도록 기판 웨이퍼 상에 실장된다. 용어 "부분적으로 투명"은 이번에도 전술된 특정 파장 범위와 관련된다. 광학 활성 표면은 광이 능동 광학 부품에 의해 검출되도록 능동 광학 부품에 입사할 수 있는 또는 그것으로부터 광이 능동 광학 부품에 의해 방출가능한 능동 광학 부품의 표면의 부분이다. 후자는 보통 광전자 모듈이 LED와 같은 발광기일 때 그러하고, 전자는 광전자 모듈이 포토 다이오드와 같은 검출기일 때 그러하다.
그러한 웨이퍼는 예컨대 유리 플레이트 또는 투명 중합체 재료의 플레이트와 같은 투명 플레이트일 수 있다. 몇몇 응응에 대해, 전체 표면이 아니라 단지 그 일부분만이 투명하면 유용할 수 있다. 이는 광을 더욱 정확하게 안내하는데 그리고 원하지 않는 광 전파를 억제하는데, 예컨대 더욱 명확한 광원뿔을 생성하는데 또는 단지 사전-규정된 입사 방향으로부터의 광을 검출하는데 유용할 수 있다. 예컨대, 기판 웨이퍼는 광학 웨이퍼에 대해 본 발명의 제2 태양에서 전술된 바와 유사하게 실현될 수 있다. 광학 웨이퍼 또는 그 제조에 관해 거기에 기술된 모든 것이 제3 태양의 기판 웨이퍼에 적용될 수 있다. 여기에서, 기판 웨이퍼가 수동 광학 부품을 포함하는 것은 선택적이다(그리고 필수적이지 않음). 기판 웨이퍼는 예컨대 전구체 웨이퍼로서 전술된 것일 수 있으며, 이때 기판 웨이퍼 내의 구멍 또는 개구가 투명 부분의 역할을 하는 능동 광학 부품의 광학 활성 표면에 할당되고, 구멍 또는 개구를 둘러싸는 불투명 부분이 능동 광학 부품에 의해 방출되거나 그것에 의해 검출가능한 광을 차단한다. 또는, 기판은 예컨대 반완성품으로서 전술된 것일 수 있으며, 이때 기판 웨이퍼 내의 투명 요소가 투명 부분의 역할을 하는 능동 광학 부품의 광학 활성 표면에 할당되고, 구멍 또는 개구를 둘러싸는 불투명 부분이 능동 광학 부품에 의해 방출되거나 그것에 의해 검출가능한 광을 차단한다.
기판 웨이퍼가 인쇄 회로 기판(PCB)으로서 또는 인쇄 회로 기판 조립체(PCBA)로서 구현되는 것이 가능하다. 이는 본 발명의 제3 태양과 제4 태양의 조합일 것이다(아래 참조). PCB 또는 PCBA는 예컨대 능동 광학 부품의 광학 활성 표면에 할당되는 투명 부분의 역할을 하는, 예컨대 드릴링에 의해 제조되는 구멍을 구비할 수 있고, 능동 광학 부품의 전기 접촉자와 PCB의 전기 접촉자 사이에 전기적 연결이 제공될 수 있다. 그러한 전기적 연결은 동시에 능동 광학 부품을 PCB에 고정시키는 기계적 연결의 역할을 할 수 있으며, 여기에서 가능하게는 기판 웨이퍼에 대한 능동 광학 부품의 고정에 기여하는 추가의 설비가 존재할 수 있다. 실질적으로 PCB를 제조하는 인쇄 회로 기판(PCB) 재료(금속을 무시하고)는 예컨대 경성 또는 연성 PCB 재료, 섬유 강화 또는 비-섬유 강화 재료일 수 있으며, 그것은 FR4 또는 폴리이미드와 같은 에폭시계일 수 있다.
능동 광학 소자는 픽 앤드 플레이스에 의해, 예컨대 전자 산업에 알려진 픽 앤드 플레이스 기계를 사용하여 기판 웨이퍼 상에 배치될 수 있다.
능동 광학 부품을 기판 웨이퍼에 예컨대 그것에 능동 광학 부품을 본딩함으로써, 예컨대 특히 열경화성 및/또는 UV-경화성 접착제를 사용하여 접착함으로써 고정시키는 것이 가능하다. 기판 웨이퍼에 대한 능동 광학 부품의 전기적 연결은 필수적이 아니라 선택적이다. 예컨대 능동 광학 부품이 기판 웨이퍼에 전기적으로 연결되지 않으면, 능동 광학 부품의 전기 접촉자가 제조된 광전자 모듈의 전기 접촉자로서 사용되는 것을 제공하는 것이 가능하거나, 또는 예컨대 다른 (추가의, 제2) 기판 웨이퍼가 능동 광학 부품과 전기적으로 접촉하기 위해 제공될 수 있다.
후자의 경우에, 그러한 추가의 (제2) 기판 웨이퍼는 제조될 광전자 모듈의 전기 접촉자를 제공할 수 있다. 몇몇 경우에, 예컨대 추가의 (제2) 기판 웨이퍼에 대한 전기적 연결이 납접에 의해 달성될 때, 제1 기판 웨이퍼에 대한 적합한 고정에 의해 달성가능한 능동 광학 부품의 (측방향) 위치 설정 정확성이 제2 웨이퍼 기판에 대한 고정에 의해 달성가능한 정확성보다 훨씬 우수할 수 있는 것에 유의하여야 한다. 그러한 경우에, 제2 기판 웨이퍼에 대한 전기적 연결은 보통 제1 기판 웨이퍼에 대한 고정의 생성 후(또는 적어도 그것 전은 아님) 생성될 것이다.
추가의 (제2) 기판 웨이퍼는 예컨대 PCB 또는 PCBA일 수 있다. 예컨대 수동 광학 부품의 풋프린트가 제조될 광전자 모듈에 요망되는 것보다 작으면, 추가의 기판 웨이퍼는 풋프린트를 넓히기 위해 사용될 수 있고, 광전자 모듈에 요망되는 풋프린트를 제공할 수 있다.
광전자 모듈의 전기 접촉자와 본 발명의 제3 태양 내에 적용될 수 있는 능동 광학 부품과 전기적으로 접촉할 가능성에 관한 세부 사항이 본 발명의 제4 태양과 함께 아래에 주어진다.
인식될 바와 같이, 본 발명의 제3 태양은 본 발명의 제1 태양 및/또는 제2 태양과 조합될 수 있다.
비록 주로 웨이퍼가 위에서 언급되었지만, 동일하거나 유사한 고려 사항이 광전자 모듈의 상응하는 부재와 기술된 웨이퍼를 사용하여 제조되는 광전자 모듈에 적용된다. 이는 또한 아래의 기재에 적용된다.
본 발명의 제4 태양
본 발명의 제4 태양에서, 능동 광학 부품과 기판 웨이퍼 사이에 전기적 연결이 존재한다. 이는 기판 웨이퍼를 사용하여 능동 광학 부품의 전기적 연결을 재배선하도록 허용한다. 기판 웨이퍼는 예컨대 PCB 또는 PCBA일 수 있다. 보통, 기판 웨이퍼는 주로 불투명 재료로 제조될 것이며; 본 발명의 제3 태양과 함께, 투명 부분을 기판 웨이퍼 내에 예컨대 기판 웨이퍼 내의 구멍 또는 개구의 형태로 제공하는 것이 가능하다.
능동 광학 부품과 기판 웨이퍼 사이의 전기적 연결은 특히 능동 광학 부품이 패키징된 부품으로서 제공되면 예컨대 관통구 기술 또는 표면 실장 기술(SMT)에 의해 달성될 수 있다. 그러나, 특히 능동 광학 부품이 베어 다이로서 제공되면, 능동 광학 부품과 기판 웨이퍼 사이의 전기적 연결은 예컨대 와이어 본딩 또는 플립 칩 기술에 의해 또는 전도성 접착제를 사용하여 또는 이들 중 적어도 2가지의 조합에 의해, 예컨대 베어 다이의 그 비-발광측을 전도성 접착제에 의해 기판 웨이퍼에 전기적으로 그리고 기계적으로 접촉시키고 와이어 본딩에 의해 기판 웨이퍼와 베어 다이의 대향(발광)측 사이의 전기적 연결을 생성함으로써 달성될 수 있다.
광전자 모듈의 전기 접촉자는 또한 본 발명의 다른 태양에서 예컨대 부착된 솔더 볼이 있거나 없는 접촉 패드에 의해 또는 리드 프레임 접촉자에 의해 제공될 수 있다. 기판 웨이퍼의 전기 접촉자는 또한 그것들이 존재하는 존 발명의 다른 태양에서 예컨대 접촉 패드 또는 관통구에 의해 제공될 수 있다.
일반적으로, 본 발명의 제4 태양은 전술된 본 발명의 제1 및/또는 제2 및/또는 제3 태양과 조합될 수 있다. 완전히 투명한 기판 웨이퍼(제3 태양의 가능한 실시 형태임)와 제4 태양의 조합에 관하여, 전기 접촉자를 달성하기 위한 투명 재료, 예컨대 ITO(인듐 주석 산화물), ZnO(산화 아연) 또는 SnO2(산화 주석)와 같은 투명 전도성 산화물을 제공하는 것이 가능한 것에 유의하여야 한다.
본 발명의 제4 및 제3 태양의 조합에서, 본 발명의 제3 태양과 함께 이미 위에서 언급된 바와 같이, 2개의 기판 웨이퍼가 제공되는 것을 제공하는 것이 가능하다. 여기에서, 우선 능동 광학 부품이 제3 태양에 따른 기판(투명하거나 투명 부분을 구비함) 상에 배치되고 그것에 (기계적으로) 고정된 다음에, 제4 태양에 따른 기판에 대한 전기적 연결이 달성되는 것을 제공하는 것이 가능하다. 그러나, 이 순서를 역으로 하는 것, 즉 우선 능동 광학 부품을 제4 태양에 따른 기판 상에 배치하고, 능동 광학 부품과 그 기판 사이의 전기적 연결을 확립한 다음에, 능동 광학 부품을 제2(적어도 부분적으로 투명한) 기판에 (기계적으로) 고정시키는 것도 또한 가능하다. 또한, 능동 광학 부품을 이들 기판 중 하나 상에 배치한 다음에, 양쪽 연결(하나의 기판 웨이퍼에 대한 전기적 연결 및 다른 하나의 기판 웨이퍼에 대한 기계적 연결)을 실질적으로 동시에 예컨대 가열에 의해, 예컨대 본딩 재료를 가열 큐어링하고(제3 태양에 따른 기판에 대한 기계적 연결을 위해) 또한 솔더 페이스틀 용융시키거나 전기 전도성 접착제를 큐어링함으로써(제4 태양에 따른 기판에 대한 전기적 연결을 위해) 확립하는 것도 가능하다.
능동 광학 부품이 예컨대 전술된 바와 같이 두 기판 웨이퍼에 연결되는 실시 형태에서, 능동 광학 부품은 보통 이들 두 웨이퍼 사이에 배치될 것이며, 즉 그것에 능동 광학 부품이 단지 기계적으로 고정되는 하나의 기판 웨이퍼가 능동 광학 부품의 일측에, 보통 능동 광학 부품의 상기 광학 활성 표면이 향하는 측에 배치될 것이고, 다른 하나의 기판 웨이퍼(그것에 능동 광학 부품이 전기적으로 연결되는)가 능동 광학 부품의 타측에(보통 능동 광학 부품의 상기 광학 활성 표면이 향하는 측에 대향하는 측에) 배치될 것이다.
보다 일반적으로, 하나의 기판 웨이퍼(본 발명의 제3 태양에 따른)에 대한 (기계적) 고정이 필요없어질 수 있어, 상응하는 웨이퍼 스택에서, 능동 광학 부품이 그 기판 웨이퍼와 제4 태양에 따른 기판 웨이퍼 사이에 배치되고, 후자에 전기적으로 연결된다. 전기적 연결은 보통 또한 각각의 기판 웨이퍼에 대한 기계적 연결을 제공할 것이고, 전기적 연결이 추가의 기계적 고정에 의해, 예컨대 능동 광학 부품을 본 발명의 제4 태양에 따른 기판에 본딩함으로써 보완될 수 있는 것을 제공하는 것도 또한 가능하다.
본 발명의 제5 태양
본 발명의 제5 태양에서, 상기 기판 웨이퍼와 상기 광학 웨이퍼 사이의 명확한(그리고 보통 또한 사전-규정된) 거리를 보장하는 수단이 제공된다. 능동 및 수동 광학 부품의 정확한 수직 배열이 일반적으로 양질의 광전자 모듈을 제조하는데 중요하다. (측방향 정렬도 또한 중요한 것에 유의하여야 하지만; 이는 보통 전반적으로 본 특허 출원에서 제시되는 바와 같이 웨이퍼-스케일로 제조시 양호하게 달성될 수 있다.) 보다 구체적으로, 이들 수단은 예컨대 실질적으로 불투명 재료로 제조됨으로써 적어도 부분적으로 불투명할 수 있으며, 여기에서 그러한 재료는 특히 중합체 재료 및/또는 큐어링가능한 재료, 예컨대 큐어링가능한 에폭시 수지와 같은 경화된 경화가능한 재료일 수 있다. 이는 본 발명의 제2 태양과 함께 적어도 하나의 차단 부분을 갖춘 광학 웨이퍼에 대해 설명된 바와 유사하게 원하지 않는 방향으로의 광 전파를 억제하는데 도움이 될 수 있다.
또한, 전술된 수단은 제조될 광전자 모듈의 하우징의 일부를 형성할 수 있다. 이는 광전자 모듈의 제조를 크게 향상시키고/향상시키거나 간단하게 할 수 있고, 그 경우에 수단의 전술된 (적어도 부분적인) 불투명성을 제공하는 것이 특히 유용할 수 있다.
그러한 수단을 제공하는 적어도 3가지 방식이 존재한다. 하나는 이들 수단이 스페이서 웨이퍼로 지칭되는 웨이퍼의 형태로 제공되는 것을 제공하는 것이며, 이때 스페이서 웨이퍼는 상기 기판 웨이퍼 또는 상기 광학 웨이퍼와 동일하지 않다. 그러한 스페이서 웨이퍼는 실질적으로 큐어링된 큐어링가능한 재료, 예컨대 에폭시 수지와 같은 경화된 경화가능한 재료로 제조될 수 있다. 또한, 그러한 스페이서 웨이퍼는 복제를 사용하여 제조될 수 있다. 다른 방식은 이들 수단이 광학 웨이퍼의 일부분을 구성하는 것을 제공하는 것이다. 이는 제조 단계의 수를 최소화시키는데 도움이 될 수 있다. 이는 마치 광학 웨이퍼와 스페이서 웨이퍼가 동일 부품이었고 그리고/또는 예컨대 스페이서 웨이퍼의 적어도 일부분(보통 전체 스페이서 웨이퍼)과 광학 웨이퍼의 적어도 일부분이 단일 부품을 형성하는 것과 같다. 세번째 방식은 이들 수단이 기판 웨이퍼의 일부분을 구성하는 것을 제공하는 것이다. 이도 또한 제조 단계의 수를 최소화시키는데 도움이 될 수 있다. 이는 마치 기판 웨이퍼와 스페이서 웨이퍼가 동일 부품이었고 그리고/또는 예컨대 스페이서 웨이퍼의 적어도 일부분(보통 전체 스페이서 웨이퍼)과 기판 웨이퍼의 적어도 일부분이 단일 부품을 형성하는 것과 같다. 광학 웨이퍼 또는 기판 웨이퍼와 동일하지 않은 스페이서 웨이퍼가 제공되는 경우에, 그 스페이서 웨이퍼는 물론 제조된 광전자 모듈의 (외측) 하우징에 기여할 그리고 원하지 않는 광 전파를 차단할 전술된 가능성과 같은 추가 기능을 추가로 수행할 수 있다.
광학 웨이퍼 또는 기판 웨이퍼 제조 중, 복제가 사용될 때, 이러한 가능성은 유용할 수 있고, 제조 단계를 절약할 수 있다. 예를 들어, 예컨대 큐어링된 불투명한 복제 재료로 제조되는 그리고 광학 웨이퍼 또는 기판 웨이퍼의 적어도 하나의 차단 부분(불투명 부분)을 형성하고 또한 능동 광학 부품과 수동 광학 부품 사이의 거리(보통 수직 거리)를 규정하기 위한 수단을 형성하는 단일 부품이 복제에 의해 제조될 수 있다.
본 발명의 제6 태양
본 발명의 제6 태양은 적어도 하나의 광전자 모듈을 포함하는 장치를 제조하는 동안, 특히 광전자 모듈을 제조하는 동안 제조 단계의 순서와 관련된다. 우선 광학 웨이퍼와 수동 및 능동 광학 부품 사이의 명확한 수직 거리를 보장하기 위한 수단을 제공하는 것이 제시되며, 여기에서 이들 수단 또는 적어도 그 일부분이 광학 웨이퍼 내에 포함될 수 있거나, 별개의 부품 그리고 특히 단일 부품일 수 있으며, 그리고/또는 이들 수단은 2개 이상의 부품으로 구성된다. 이 웨이퍼가 제공될 때에만, 또는 광학 웨이퍼와 상기 수단이 적어도 2개의 별개의 부품을 포함하면, 상응하는 2개 이상의 웨이퍼가 제공되고 서로에 대해 고정될 때, 능동 광학 부품이 상기 수단 상에 보통 개별적으로, 예컨대 픽 앤드 플레이스 공정을 사용하여, 또는 웨이퍼식으로, 즉 그것 상에 다수의 능동 광학 부품이 실장되는 웨이퍼를 부착시킴으로써 부착되거나 실장된다.
이는 수동 광학 부품에 대한 능동 광학 부품의 특히 높은 정렬 정확성을 달성하는 것을 가능하게 할 수 있다.
이러한 제6 태양은 본 발명의 제1 내지 제5 태양 중 하나 이상과 조합될 수 있다.
예를 들어, 플래시 모듈과 같은 발광 광전자 모듈(본 발명의 제1 태양 참조)이 부분적으로 불투명할 수 있는 광학 웨이퍼(본 발명의 제2 태양 참조)의 제조를 포함하여 제조되며, 여기에서 실질적으로 불투명할 수 있는 스페이서 웨이퍼(본 발명의 제5 태양 참조)가 광학 웨이퍼에 제공되고 부착되거나, 또는 광학 웨이퍼가 스페이서 웨이퍼와 같이 기능하는 돌출부를 포함한다.
이어서, 능동 광학 부품이 부착된다(보통 전기적이 아닌 보통 기계적으로). 이는 광학 웨이퍼 상으로의 또는 존재하는 경우 스페이서 웨이퍼 상으로의 능동 광학 부품의 픽 앤드 플레이스에 의해 달성될 수 있다. 또는, 능동 광학 부품은 그것 상에 능동 광학 부품이 배치되는 다른 웨이퍼, 즉 기판 웨이퍼를 광학 웨이퍼 또는 스페이서 웨이퍼에 부착시킴으로써 부착되며, 이 경우에 능동 광학 부품은 이전에 그 추가의 웨이퍼(기판 웨이퍼) 상에 실장되었거나 그것에 부착되었다.
능동 광학 부품을 부착시킬 또 다른 가능성은 다른 웨이퍼, 즉 기판 웨이퍼를 광학 웨이퍼 또는 존재하는 경우 스페이서 웨이퍼에 부착시키는 것이며, 이어서 능동 광학 부품이 기판 웨이퍼 상에 실장되며, 여기에서 기판 웨이퍼를 다른 웨이퍼에 부착시키는 단계 및 능동 광학 부품을 기판 웨이퍼에 부착시키는 단계를 하나의 공정 단계로, 따라서 실질적으로 동시에 예컨대 가열에 의해[리플로우 오븐(reflow oven) 내에서와 같은] 수행하는 것도 또한 가능하며, 이때 가열은 접착제 및/또는 솔더와 같은 본딩 재료의 경화 또는 큐어링을 달성한다.
그러나, 기판 웨이퍼를 부착시키고 능동 광학 부품을 기판 웨이퍼에 부착시키는 시간 순서, 기판 웨이퍼는 완전히 또는 부분적으로 투명할 수 있고(본 발명의 제3 태양 참조), 능동 광학 부품은 기판에 대한 전기적 연결을 가질 수 있으며(본 발명의 제4 태양 참조), 예컨대 기판은 PCB 또는 PCBA이거나, 또는 능동 광학 부품과 기판 웨이퍼 사이의 전기적 연결이 제공되지 않는다. 특히 후자의 경우에, 능동 광학 부품의 전기 접촉자가 또한 광전자 모듈의 전기 접촉자의 역할을 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제6 태양에서, 하기의 방법이 제공될 수 있다:
본 발명의 일반적인 태양에 따른 방법으로서, 웨이퍼 스택이 상기 능동 광학 부품과 상기 수동 광학 부품 사이의 명확한 거리를 보장하기 위한 수단을 포함하고, 상기 방법은,
- 상기 수단이 상기 광학 웨이퍼 내에 포함되는 경우에,
f) 상기 광학 웨이퍼를 제공하는 단계로서, 상기 광학 웨이퍼는 상기 수단으로서 상기 능동 광학 부품과 상기 수동 광학 부품 사이의 상기 명확한 거리를 보장하기 위한 수직 돌출부를 포함하는 단계; 및
h) 상기 능동 광학 부품을 상기 웨이퍼 스택에 부착시키는 단계
를 포함하고,
단계 f)가 수행되기 전에 단계 h)가 수행되지 않으며;
- 상기 수단이 상기 광학 웨이퍼 내에 포함되지 않는 경우에,
g1) 상기 광학 웨이퍼를 제공하는 단계; 및
g2) 상기 수단으로서, 상기 능동 광학 부품과 상기 수동 광학 부품 사이의 명확한 거리를 보장하기 위한 적어도 하나의 스페이서 웨이퍼를 제공하는 단계;
h') 상기 능동 광학 부품을 상기 웨이퍼 스택에 부착시키는 단계
를 포함하고,
단계 g1) 및 g2)가 수행되기 전에 단계 h)가 수행되지 않는다.
추가의 실시 형태와 이점이 종속항과 도면으로부터 도출된다.
본 발명에 의하면, 광전자 모듈을 제조하는 대안적인 방법이 제공된다. 특히, 광전자 모듈을 제조하는 특히 신속한 방법 및/또는 광전자 모듈을 제조하는 특히 간단한 방법이 제공된다. 또한, 각각의 광전자 모듈, 그러한 광전자 모듈을 포함하는 전자 장치 및 다수의 그러한 광전자 모듈을 포함하는 기기가 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 특히 우수한 제조성을 갖는 광전자 모듈 및 상응하는 제조 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 특히 적은 수의 제조 단계로 제조가능한 광전자 모듈 및 상응하는 제조 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 특히 안정된 제조 공정인 광전자 모듈을 제조하는 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 대량 생산에 특히 적합한 광전자 모듈을 제조하기 위한 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 개선된 취급, 특히 간단화된 취급을 수반하는 광전자 모듈을 제조하기 위한 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 특히 정확한 정렬을 갖는 광전자 모듈 및 상응하는 제조 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 특히 작은 치수의 광전자 모듈이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 모듈 밖으로의 원하지 않는 광의 방출 및/또는 모듈 내로의 원하지 않는 광의 진입으로부터 양호하게 보호되는 광전자 모듈이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 적어도 하나의 광전자 모듈을 포함하는 특히 작은 전자 장치가 제공된다.
이하에서는, 본 발명이 실시예 및 첨부 도면에 의해 더욱 상세히 기술된다. 도면은 개략적으로 도시된다.
도 1은 광전자 모듈의 단면도이다.
도 2는 도 1의 구성요소의 다양한 단면도이다.
도 3은 도 1의 다수의 모듈을 제조하기 위한 웨이퍼 스택을 형성하기 위한 웨이퍼의 단면도이다.
도 4는 도 1의 다수의 모듈을 제조하기 위한 웨이퍼 스택의 단면도이다.
도 5는 제조 단계의 개략적인 단면도이다.
도 6은 제조 단계의 개략적인 단면도이다.
도 7은 반완성품이 도시된, 제조 단계의 개략적인 단면도이다.
도 8은 제조 단계의 개략적인 단면도이다.
도 9는 광학 웨이퍼를 통한 개략적인 단면도이다.
도 10은 구조화된 표면을 갖춘 반완성품의 단면도이다.
도 11은 광전자 모듈의 제조를 예시한 웨이퍼 스택의 단면도이다.
도 12는 광전자 모듈의 단면도이다.
도 13은 광전자 모듈의 단면도이다.
도 14는 광전자 모듈의 단면도이다.
도 15는 광전자 모듈의 단면도이다.
도 16은 광전자 모듈의 단면도이다.
도 17은 광전자 모듈의 단면도이다.
도 18은 광전자 모듈의 단면도이다.
도 19는 광전자 모듈의 단면도이다.
도면에 사용된 도면 부호와 그 의미가 도면 부호의 목록에 요약된다. 기술된 실시 형태는 실시예로서 의도되고, 본 발명을 제한하지 않아야 한다.
도 1은 광전자 모듈(1), 예컨대 촬영 카메라 또는 스마트 폰에 사용가능한 바와 같은 플래시 라이트 모듈과 같은 발광 모듈의 개략적인 단면도를 도시한다. 예시된 단면은 수직 단면이다. 도 2는 도 1의 모듈의 구성요소의 다양한 개략적인 측단면도를 도시하며, 여기에서 이들 측단면의 대략적인 위치가 도 1에서 s1 내지 s5와 파선에 의해 지시된다. s4 및 s5에 대해, 관찰 방향이 화살표에 의해 지시된다.
모듈(1)은 용어 "수직"이 규정되는 방향으로 서로 적층되는 수개의 구성요소(P, S, O, B)를 포함하며; 그러한 방향은 z 방향(도 1 참조)에 해당한다. 수직(z) 방향에 수직하는 x-y 평면(도 2 참조) 내에서의 방향이 "측방향(lateral)"으로 지칭된다.
모듈(1)은 서로 적층되는 기판 부재(P), 스페이서 부재(S), 광학 부재(O) 및 배플 부재(B)를 포함한다. 기판 부재(P)는 예컨대 능동 광학 부품(E)이 그것 상에 실장되는 인쇄 회로 기판이거나 그것을 포함한다. 인쇄 회로 기판(PCB)은 보다 구체적으로는 인터포저(interposer)로도 지칭될 수 있다. 능동 광학 부품(E)은 특히 광을 방출시키기 위한, 특히 광 플래시(고강도의 짧은 광 펄스)를 방출시키기 위한 방출 부재(E), 예컨대 발광 다이오드(LED)일 수 있다. 방출 부재(E)의 전기 접촉자(도 1에 도시되지 않음)가 솔더 볼(7)이 부착되는 모듈(1)의 외부에 전기적으로 연결된다. 솔더 볼(7)을 제공하는 대신에, 솔더 볼 또는 전도성 접착제를 구비하지 않거나 추후 구비하는 접촉 패드를 기판 부재(P)에 제공하는 것도 또한 가능할 것이다.
이 방식으로, 모듈(1)은 다른 전자 부품(미도시)과 나란히 예컨대 표면 실장 기술(SMT)로 인쇄 회로 기판(9) 상에 실장될 수 있다. 인쇄 회로 기판(9)은 핸드헬드(hand-held) 통신 장치 또는 사진 카메라와 같은 전자 장치(10)의 구성요소일 수 있다. 모듈(1)은 그러한 응용에 특히 적합한데, 왜냐하면 그것이 특히 작은 크기를 갖고서 제조될 수 있기 때문이다.
스페이서 부재(S)는 방출 부재(E)가 그것 내에 배치되는 개구(4)를 구비한다. 방출 부재(E)는 측부에서 스페이서 부재(S)에 의해 둘러싸인다.
스페이서 부재(S)는 여러 가지 작업을 수행할 수 있다. 그것은 기판 부재(P)와 광학 부재(O) 사이의 명확한 거리를 보장할 수 있으며(그 수직 연장부를 통해), 이는 방출 부재(E)로부터 광학 부재(O)를 통한 모듈(1)의 외부로의 명확한 광 경로를 달성하는데 도움이 된다. 또한, 스페이서 부재(S)는 모듈(1)의 외벽의 일부분을 형성한다. 특히 스페이서 부재(S)가 특정 파장 범위의 광에 대해, 특히 방출 부재(E)에 의해 방출가능한 파장의 광에 대해 적어도 실질적으로 불투명하면, 그것은 광의 방출이 요망되지 않는 모듈(1)의 부분으로부터 광의 방출을 억제하는데 도움이 될 수 있다.
전형적으로, 이격 부재(S)는 중합체 재료, 특히 경화된 경화가능한 또는 보다 구체적으로는 큐어링(curing)된 큐어링가능한 중합체 재료, 예컨대 에폭시 수지로 제조된다.
광학 부재(O)는 차단 부분(b)과 투명 부분(t)을 포함하며, 이때 후자는 방출 부재(E)에 의해 방출되는 광이 모듈(1)로부터 출사하도록 허용하기 위한 것이다.
차단 부분(b)은 예컨대 적합한 (중합체) 재료로 제조됨으로써 특정 파장 범위의 광에 대해, 특히 전술된 특정 파장 범위의 광에 대해 실질적으로 불투명하다. 투명 부분(t)은 수동 광학 부품(L) 또는 특히 그리고 일례로서, 광 안내를 위한, 특히 방출 부재(E)로부터 방출되는 광을 안내하기 위한 렌즈 부재 각각을 포함한다(원하는 방식으로). 렌즈 부재(L)는 예컨대 도 1에 도시된 바와 같이 투명 요소(6)에 밀접 접촉하는 2개의 렌즈 요소(5)를 포함할 수 있다. 투명 요소(6)는 광학 부재(O)가 차단 부분(b)을 형성하는 경우에 광학 부재(O)와 동일한 수직 치수를 가질 수 있어, 광학 부재(O)가 그것이 차단 부분(b)과 함께 투명 요소(6)를 형성하는 경우에 (완벽에 가까운) 평평한 고체 플레이트 형상을 형성한다. 렌즈 요소(5)는 광을 굴절(도 1 참조) 및/또는 회절에 의해 방향 전환시킨다. 예컨대, 렌즈 요소는 대체로 볼록한 형상을 가질 수 있지만(도 1에 도시된 바와 같이), 상이하게, 예컨대 전반적으로 또는 부분적으로 오목하게 형상화될 수 있다.
광전자 모듈(1)에서 선택적인 배플 부재(B)는 광전자 모듈(1)에 의해 방출되는 광원뿔을 제한하도록 허용하며; 그것은 조리개(aperture)로서 기능할 수 있다. 그러나, 그것은 또한 수동 광학 부품(L)을 기계적으로 보호하는 역할을 할 수 있다. 보통, 배플 부재(B)는 개구로서 또는 투명 재료에 의해 구현될 수 있는 투명 영역(3)을 구비할 것이다. 배플 부재(B)는 투명 영역(3) 외부에서 특정 또는 하나의 전술된 파장 범위 내의 파장을 갖는 광을 실질적으로 감쇠시키거나 차단하는 재료로 제조될 수 있거나, 또는 그것은 그러한 특성을 갖는 코팅을 구비할 수 있으며, 여기에서 후자는 보통 제조하기에 더욱 복잡할 것이다. 배플 부재(B) 또는 더욱 정확히는 투명 영역(3)의 형상은 물론 도 1 및 도 2에 도시된 것과 상이할 수 있으며, 예컨대 원뿔형 형상을 형성하거나 절두 피라미드를 형성할 수 있다.
투명 영역(3)의 측방향 형상뿐만 아니라 투명 부분(t) 및 개구(4)의 측방향 형상도 또한 원형일 필요가 없으며, 다른 외양, 예컨대 둥근 모서리를 갖는 다각형 또는 직사각형을 가질 수 있다.
모듈(1)은 광전자 부품, 더욱 정확히는 패키징된 광전자 부품이다. 모듈(1)의 수직 측벽은 물품(P, S, O 및 B)에 의해 형성된다. 하벽이 기판 부재(P)에 의해 형성되고, 상벽이 배플 부재(B)에 의해 또는 배플 부재(B)와 함께 광학 부재(O)에 의해 형성된다.
도 2에서 잘 볼 수 있는 바와 같이, 위의 이유로 하우징 부품으로도 지칭될 수 있는 4개의 물품(P, S, O, B)이 모두 실질적으로 동일한 측방향 형상 및 측방향 치수를 갖는다. 이는 도 3 및 도 4를 참조하여 더욱 상세히 후술되는 그러한 모듈(1)을 제조하는 가능한 그리고 매우 효율적인 방법과 관련된다. 이들 하우징 부품(P, S, O, 및 B)은 모두 구멍 또는 개구[배플 부재(B) 및 스페이서 부재(S)가 그러한 바와 같이] 또는 돌출부[광학 부재(O)가 그러한 바와 같이]를 구비할 수 있는 대체로 블록형 또는 플레이트형 형상 또는 더욱 일반적으로는 대체로 직육면체 형상을 갖는다.
위에서 논의된 바와 동일한 원리에 따라 설계되지만 방출 부재(E) 대신에 또는 그것에 더하여 하나 이상의 전기 또는 전자 부품, 특히 능동 광학 부품, 예컨대 하나 이상의 추가의 광원, 또는 하나 이상의 집적 회로, 또는 광 검출기를 포함하는 모듈을 제공하는 것이 가능하다.
모듈 내에 포함되는 능동 광학 부품[도 1의 실시예의 방출 부재(E)와 같은]은 패키징된 또는 패키징되지 않은 전자 부품일 수 있다. 기판 부재(P)와 전기적으로 접촉하기 위해, 와이어-본딩 또는 플립 칩 기술과 같은 기술, 또는 전기 전도성 페이스트 또는 접착제를 사용하는 접촉, 또는 또한 임의의 다른 알려진 표면 실장 기술, 또는 심지어 종래의 관통구 기술이 사용될 수 있다. 보다 많은 세부 사항 및 실시예가 다른 도면과 함께 아래에서 주어질 것이다.
본 특허 출원에 기술되는 광전자 모듈(1)의 전형적으로 구상되는 치수는 측방향으로는 15　mm 이하, 더욱 전형적으로는 0.5　mm 내지 8　mm, 특히 1　mm 내지 5　mm이고, 수직 방향으로는 30　mm 이하, 더욱 전형적으로는 1　mm 내지 15　mm, 특히 1.5　mm 내지 10　mm이다. 그러나 일반적으로, 다른 치수도 또한 적용가능할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 바와 같은 다수의 모듈을 제조하기 위한 웨이퍼 스택을 형성하기 위한 웨이퍼의 개략적인 단면도를 도시한다. 그러한 모듈(1)을 (사실상) 완전히 웨이퍼-스케일로 물론 후속 분리 단계로 제조하는 것이 가능하다. 도 3과 도 4가 단지 3개의 모듈(1)이 제공되는 것만을 도시하지만, 보통 하나의 웨이퍼 스택(2) 내에 각각의 측방향으로 적어도 10개, 더 정확히 말하면 적어도 30개 또는 심지어 50개 초과의 모듈이 제공될 것이다. 웨이퍼 각각의 전형적인 치수는 측방향으로는 적어도 5 cm 또는 10 cm 그리고 최대 30 cm 또는 40　cm 또는 심지어 50 cm이고; 수직 방향으로는[기판 웨이퍼(PW) 상에 배치되는 부품이 없는 상태에서 측정시] 적어도 0.2 mm 또는 0.4 mm 또는 심지어 1 mm 그리고 최대 6 mm 또는 10 mm 또는 심지어 20　mm이다. 그러나 일반적으로, 다른 치수도 또한 적용가능할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같은 다수의 모듈을 제조하는데 4개의 웨이퍼, 즉 기판 웨이퍼(PW), 스페이서 웨이퍼(SW), 광학 웨이퍼(OW) 및 배플 웨이퍼(BW)로 충분하다. 각각의 웨이퍼는 전형적으로는 웨이퍼 분리 단계를 위해 서로 약간의 거리를 두고서, 보통 직사각형 격자로 배치되는, 해당 모듈(1)(도 1 및 도 2 참조) 내에 포함되는 다수의 해당 부재를 포함한다.
기판 웨이퍼(PW)는 다수의 수동 광학 부품(E)이 일측에 실장되고 솔더 볼(7)이 타측에 구비되는 표준 PCB 재료의 PCB로서 구현될 수 있다. 방출 부재(E)는 전자 산업에서 잘 알려진 표준 픽 앤드 플레이스(pick-and-place) 기계를 사용하여 픽 앤드 플레이스에 의해 기판 웨이퍼(PW) 상에 배치될 수 있다.
모듈(1)의 원하지 않는 부분으로부터의 발광의 최대 억제를 제공하기 위해, 뭬이퍼(PW, SW, OW, BW) 각각이 물론 투명 부분(t) 및 투명 영역(3)과 같은 투명 영역을 제외하고서, 방출 부재(E)에 의해 방출되는 광에 대해 실질적으로 불투명한 재료로 실질적으로 제조될 수 있다.
웨이퍼(SW, BW)와 가능하게는 또한 웨이퍼(OW)의 전부 또는 일부가 복제에 의해 제조될 수 있다. 예시적인 복제 공정에서, 구조화된 표면이 액체, 점성 또는 소성 변형가능한 재료 내로 엠보싱되고, 이어서 재료가 예컨대 자외선 방사선 또는 가열을 사용하여 큐어링됨으로써 경화된 다음에, 구조화된 표면이 제거된다. 따라서, 구조화된 표면의 복제물(이 경우에 역상 복제물)이 얻어진다. 복제에 적합한 재료는 예컨대 경화가능한(특히 큐어링가능한) 중합체 재료 또는 다른 복제 재료, 즉 경화 단계(특히 큐어링 단계)에서 액체, 점성 또는 소성 변형가능한 상태로부터 고체 상태로 변화가능한 재료이다. 복제는 알려져 있는 기술이며, 이에 관한 더욱 세부적인 사항에 대해 예컨대 WO　2005/083789　A2를 참조하라.
광학 웨이퍼(OW)의 경우에, 불투명 부분[차단 부분(b)]을 얻기 위해 엠보싱 또는 몰딩을 사용하는 복제가 사용될 수 있다. 투명 부분(t)이 있어야 하는 곳에 구멍을 드릴링 또는 에칭에 의해 제공하는 것도 또한 가능할 것이다.
이어서, 광학 웨이퍼(OW)를 산출하기 위해, 이렇게 얻어진 전구체 웨이퍼에 렌즈 부재(L)가 제공된다. 이는 예컨대 US 2011/0043923 A1에 기술된 바와 같이 복제에 의해, 예컨대 렌즈 부재(L)를 단일 부품으로서 형성함으로써 달성될 수 있다. 그러나, 렌즈 부재(L)는 또한 도 5 내지 도 9를 참조하여 기술될 상이한 방식으로 제조될 수 있다. 도 5 내지 도 8은 상응하는 제조 단계의 개략적인 단면도이며, 여기에서 도 7은 도면 부호 ow로 표기되는 반완성품(semi-finished part)을 예시한다. 도 9는 이렇게 얻어진 광학 웨이퍼(OW)를 통한 개략적인 단면도이다.
이러한 특정 제조 방법은 도 7에 도시된 반완성품(ow)이 투명 부분(t)이 그것에 의해 규정되는 구멍 내에 투명 요소(6)를 포함하는 웨이퍼인 것에 기초한다. 이는 렌즈 부재(L) 각각이 적어도 하나의 정점을 형성하고, 이들 정점이 광학 웨이퍼(OW)의 수직 단면 밖에 위치될 때 특히 유용할 수 있다. 그러한 반완성품(ow)은 (보통 그리고 도 1 내지 도 9에 예시된 예시적인 경우에) 투명 부분(t)에서 웨이퍼를 관통하는 구멍을 구비하지 않는 그리고 사실상 표면 파형부(surface corrugation)를 구비하지 않거나 단지 얕은 표면 파형부만을 구비하는 평평한 디스크형 웨이퍼이며, 이때 그러한 표면 파형부는 보통 오목하며, 즉 차단 부분(b)에 의해 형성되는 바와 같은 웨이퍼 표면을 넘어 연장되지 않는다.
그와 같은 반완성품(ow)(도 7 참조)은 투명 부분(t)이 있어야 하는 곳에 구멍 또는 개구(11)를 구비하는 평평한 전구체 웨이퍼(8)(전형적으로 하나의 재료로 제조됨)로부터 시작하여(도 5 참조), 이어서 예컨대 분배 공정을 사용하여 구멍(11)을 투명 재료(T)로 충전하되(도 6 참조), 예컨대 플립-칩 기술 등에서 저충전(underfilling) 공정을 위해 사용되는 것과 같은 디스펜서를 사용하여 전구체 웨이퍼(8) 내의 구멍(11)을 하나씩 충전하거나, 예컨대 스퀴지(squeegee) 공정(예컨대, 스크린 인쇄로부터 알려진 바와 같은) 또는 재료(T)를 토출하는 수개의 중공 니들을 갖춘 디스펜서를 사용하여 수개의 구멍(11)을 동시에 충전함으로써 얻어질 수 있다.
분배 중(도 6 참조), 웨이퍼는 예컨대 실리콘으로 제조되는 평평한 지지체 상에, 예컨대 지지 층(12) 상에 놓일 수 있으며, 이러한 지지체는 다시 안정성의 이유로 지지 기판(13), 예컨대 유리 플레이트 상에 안착된다. 분배된 재료(T) 내에 기포 또는 공동이 형성되지 못하게 하도록 주의하여야 하는데, 왜냐하면 이것이 제조될 렌즈 부재(L)의 광학 특성을 열화시킬 것이기 때문이다. 예컨대, 웨이퍼와 밑에 있는 지지 층(12)에 의해 형성되는 에지에서(또는 그러한 에지에 근접한 장소에서) 웨이퍼 재료의 습윤이 시작되도록, 예컨대 재료(T)를 토출하는 중공 니들을 그러한 에지에 근접하게 적합하게 안내함으로써 분배를 수행할 수 있다. 이어서, 경화된 투명 재료를 얻기 위해, 분배된 재료가 예컨대 열 또는 UV 방사선에 의해 큐어링된다. 이는 도 7에 도시된 반완성품(ow)을 산출한다.
이러한 방식으로 형성될 수 있는 볼록한 메니스커스(meniscus)가 웨이퍼 두께에 맞추어진 평행 표면을 갖춘 투명 요소(6)를 얻기 위해 폴리싱에 의해 평평해질 수 있으며, 여기에서 폴리싱을 웨이퍼 두께가 원하는 값으로 감소되는 방식으로 수행하는 것이 가능하다. 이어서, 복제에 의해, 렌즈 요소(5)가 반완성품(ow)의 일측 또는 양측(상측 및 하측)에 적용된다. 도 8은 렌즈 요소(5)를 단지 일측에만 추가한 후의 상태를 예시한다. 투명 요소의 오목한 메니스커스의 경우에, 이것들에 대해 복제가 수행될 수 있으며, 여기에서 적용되는 복제 재료의 양은 상응하게 조절되어야 할 수 있다. 대안적으로, 폴리싱이 사용될 수 있으며, 여기에서 폴리싱 중에, 투명 요소(6)의 표면뿐만 아니라 차단 부분(b)도 또한 평평해진다.
도 9는 렌즈 요소(5)가 양측에 추가된, 전술된 방법으로 얻어진 바와 같은 광학 웨이퍼(OW)를 예시한다.
많은 경우에, 웨이퍼 스택 내에서 인접할 2개 이상의 웨이퍼의 기능을 하나의 단일 웨이퍼("조합 웨이퍼")로 조합하는 것이 가능하다. 예컨대, 적합하게 설계된 광학 웨이퍼가 도 3 및 도 4에 도시된 하기의 웨이퍼, 즉 웨이퍼(OW, SW); 또는 웨이퍼(OW, BW); 또는 웨이퍼(BW, OW, SW)를 대체할 수 있다.
따라서, 기능상 스페이서 웨이퍼(SW)를 대체하는 특정 유형의 광학 웨이퍼가 제공된다는 점에서 상기 스페이서 웨이퍼(SW)가 소용없어지는 것을 제공하는 것이 가능하다. 상기 스페이서 웨이퍼(SW)의 특징 및 기능을 통합하는 광학 웨이퍼("조합 광학 웨이퍼")가 제공될 수 있다. 그러한 "조합 광학 웨이퍼"를 제조하는 것은 특정 전구체 웨이퍼 및 그것에 기초하여 제조되는 특정 반완성품을 사용하여 달성될 수 있다. 그러한 전구체 웨이퍼와 반완성품은 각각 보통 각각 전구체 웨이퍼 내에 제공될 그리고 반완성품 내에 존재할 투명 요소(6)의 2개의 표면 중 적어도 하나를 넘어 수직으로 연장되는 돌출부를 구비하는 적어도 하나의 구조화된 표면을 구비한다.
도 10에, 하나의 구조화된 표면을 갖춘 그러한 반완성품(ow')("조합 반완성품")의 일례가 개략적으로 예시된다. 도 10으로부터 반완성품이 도 1에 도시된 모듈을 제조하기 위해 사용될 때 그것이 어떻게 보일 수 있는지가 쉽게 도출된다. 도 4의 웨이퍼(OW, SW)[또는 웨이퍼(OW, BW), 또는 웨이퍼(OW, SW, BW)]를 하나의 단일 부품으로 간주할 때, 도 1에 따른 모듈을 제조하기 위한 해당 광학 웨이퍼("조합 광학 웨이퍼")와 또한 해당 반완성품이 어떻게 보일 것인지가 쉽게 구상화될 수 있다.
이전에 언급된 바와 같이, 유사하게, 배플 웨이퍼(BW) 및 스페이서 웨이퍼(SW)를 대체하기 위해, 예컨대 광학 웨이퍼가 양측에서 구조화되도록, 다른 "조합 웨이퍼"의 제공이 가능하다.
다시 도 4를 참조하면, 웨이퍼 스택(2)을 형성하기 위해, 웨이퍼가 정렬되고 예컨대 접착에 의해, 예컨대 열-경화성 에폭시 수지를 사용하여 함께 본딩된다. 보통 각각의 능동 광학 부품[기판 웨이퍼(PW) 상의 방출 부재(E)와 같은]이 대응하는 수동 광학 부품[광학 웨이퍼(OW)의 렌즈 부재(L)와 같은]에 대해 충분히 정확하게 정렬되는 것을 보장하는 것이 중요한 점이다.
도 4는 도 1에 도시된 바와 같은 다수의 모듈(1)을 제조하기 위한 이렇게 얻어진 웨이퍼 스택(2)의 단면도를 도시한다. 가는 파선 직사각형은 예컨대 다이싱 소(dicing saw)에 의해 분리가 일어나는 곳을 지시한다.
대부분의 정렬 단계가 웨이퍼 레벨로 수행된다는 사실은 상당히 간단하고 매우 신속한 방식으로 우수한 정렬[특히 부재(L)에 대한 부재(E)의]을 달성하는 것을 가능하게 한다. 전체 제조 공정이 매우 신속하고 정확하다. 웨이퍼-스케일 제조로 인해, 다수의 모듈(1)을 제조하는데 단지 매우 적은 수의 제조 단계만이 요구된다. 높은 정확성이 쉽게 달성되며, 예컨대 웨이퍼 스택 내에 조합될 웨이퍼가 제조되고, 방출 부재(E)가 픽 앤드 플레이스를 사용하여 실장되며, 이어서 하나의 단일 정렬 단계에서, 모든 능동 광학 부품(E) 및 수동 광학 부품(L)이 서로에 대해 (측방향으로) 정렬되고, 여기에서 수직 정렬은 스페이서 웨이퍼(SW)에 의해 또는 적합하게 설계되는 광학 웨이퍼(OW) 또는 기판 웨이퍼(PW)에 의해 처리된다.
도 1 내지 도 10을 참조하여 기술된 실시 형태에서, 본 발명의 여러 가지 태양("본 발명의 배경기술" 부분 참조)이 실현된다. 발광 모듈이 실현되기 때문에, 본 발명의 제1 태양이 실현되고, 광학 웨이퍼(OW)가 부분적으로 투명하고 부분적으로 불투명하기 때문에[투명 부분(t) 및 차단 부분(b)], 제2 태양이 실현되며, 기판 웨이퍼가 PCB 또는 PCBA이기 때문에, 제4 태양이 실현된다.
도 11은 다른 광전자 모듈(1)의 제조를 개략적으로 예시하고, 웨이퍼 스택(2)을 도시하며, 이때 가는 파선 직사각형은 분리가 일어나는 곳을 지시한다. 투명 광학 웨이퍼(OW)가 제공되고, 수동 광학 부품(L)은 단지 매우 개략적으로만 묘사된다. 예컨대, 광학 부품(L)은 예컨대 복제에 의해, 예컨대 엠보싱을 사용하여 유리 또는 투명 중합체 플레이트 상에 제조될 수 있다. 그러한 광학 웨이퍼는 차단 부분이 없는 투명 부분으로 간주될 수 있다.
예컨대 복제를 사용하여, 예컨데 엠보싱을 사용하여 제조되는 불투명 스페이서 웨이퍼와 투명 기판 웨이퍼, 예컨대 유리 플레이트 또는 중합체-기반 플레이트가 제공된다. 웨이퍼 스택(2)이 웨이퍼(OW, SW, PW)로 형성되기 전이나 그 후에, LED와 같은 능동 광학 부품(E)이 보통 본딩에 의해, 예컨대 접착에 의해 (기계적으로) 부착된다. 능동 광학 부품(E)을 부착하는 것은 분명히 웨이퍼 스택(2)을 개별 광전자 모듈(1)로 분리시키기 전에 수행되는데, 즉 웨이퍼 레벨로 수행되는데, 왜냐하면 이 방식으로, 취급이 간단해지고, 높은 (측방향) 정렬 정확성이 비교적 쉽게 달성될 수 있기 때문이다.
능동 광학 부품(E)의 광학 활성 표면(14)이 기판 웨이퍼(PW)를 향하고, 그것들에 의해 방출되는 광(점선에 의해 지시됨)이 기판 웨이퍼(PW)를 통해 진행한다. 광전자 모듈(1)의 전기 접촉자가 능동 광학 부품(E)의 전기 접촉자에 의해 형성된다. 전기 접촉자는 도 11에 도시된 바와 같이 솔더 볼(7)일 수 있지만, 또한 접촉 패드이거나 능동 광학 부품(E)의 리드 프레임에 의해 형성되거나 상이하게 제공될 수 있다.
따라서, 도 11의 실시 형태에서, 본 발명의 제1 및 제3과 제5 및 제6 태양이 조합된다. 광학 웨이퍼(OW)가 예컨대 도 3 및 도 4(또한 도 5 내지 도 9 참조)에 도시된 바와 같이 부분적으로 불투명한 것을 제공하여 또한 본 발명의 제2 태양을 포함하는 것도 또한 가능할 것이다.
능동 광학 부품(E)의 전기 접촉자를 광전자 모듈(1)의 접촉자로서 사용하는 것은 보통 예시된 실시 형태에서 본 발명의 제4 태양을 포함하도록 허용하지 않을 것이다. 그러나, 부분적으로 불투명한 기판 웨이퍼(PW)가 예컨대 전술된 바에 기초하여 예컨대 도 5 내지 도 7에 예시된 바와 같이 제조되는 반완성품(ow)(도 7 참조)으로서 제공될 수 있다. 대안적으로, 부분적으로 불투명한 기판 웨이퍼(PW)가 전술된 바와 유사하게 전구체 웨이퍼(8)(도 5 참조)로서 제공될 수 있다.
특히 기판 웨이퍼(PW) 및 광학 웨이퍼(OW) 중 적어도 하나가 부분적으로 투명하고 부분적으로 불투명하면, 스페이서 웨이퍼(SW)가 각각의 두 웨이퍼(OW, SW 또는 PW, SW)의 기능을 하나의 웨이퍼로 조합함으로써 이것들 중 하나에 의해 대체될 수 있다.
기판 웨이퍼(PW) 및 광학 웨이퍼(OW) 둘 모두가 부분적으로 투명하고 부분적으로 불투명할 때, 그리고 존재하는 경우 스페이서 웨이퍼(SW)가 불투명한 경우에, 광이 단지 원하는 명확히 규정된 방식으로, 특히 단지 원하는 투명 부분을 통해, 예컨대 수동 광학 부품(L)을 통해 방출되는 광전자 모듈(1)이 제조될 수 있다.
도 12 내지 도 19는 본 발명의 제1 및 제4와 제6 태양이 실현되는 반면에, 제3 태양은 실현되지 않고 보통 실현될 필요가 없을 광전자 모듈(1)을 도시한다. 이들 실시 형태에서, PCB 또는 인터포저가 기판 부재(P)로서 사용될 수 있으며, 이때 능동 광학 부품(E)의 전기 접촉자는 어떻게 실현되든 기판 부재(P)에 의해 경로변경 가능하고, 광전자 모듈(1)의 전기 접촉자는 예컨대 솔더 볼 없는 또는 도면에 도시된 바와 같이 솔더 볼(7)을 갖춘 접촉 패드로서 실현되는 기판 부재(P)에 의해 실현된다. 모듈(1)은 일례로서 촬영 카메라 또는 스마트 폰에 사용가능한 바와 같은 플래시 모듈과 같은 발광 모듈로 이해될 수 있으며, 이때 따라서 능동 광학 부품(E)은 LED와 같은 발광기이다. 수동 광학 부품(L)이 대부분 도면에 단지 매우 개략적으로만 묘사되고 때때로 더욱 명백하게 도시되지만, 그것들은 임의의 수동 광학 부품 또는 임의의 수동 광학 부품의 임의의 조합일 수 있다. 많은 전형적인 응용에 대해, 렌즈가 사용될 것이며, 여기에서 이것들은 회절 및/또는 굴절 렌즈일 수 있고, 그것들은 단일 부품이거나 2개 이상의 부품으로 구성될 수 있다(예컨대, 도 1, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이).
위에 주어진 웨이퍼-레벨 기반 제조 공정의 설명으로부터, 후술되는 실시 형태가 어떻게 제조될 수 있는지가 명확할 것이다.
도 12는 리드-프레임 패키지[리드 프레임(15)]로서 실현되는 그리고 기판 부재(P) 상에 실장되는 능동 광학 부품(E)을 포함하는 광전자 모듈(1)을 예시한다. 기판 부재(P)와 광학 부재(O)는 능동 광학 부품(E)과 수동 광학 부품(L) 사이의 수직 거리를 조절하는 스페이서 부재(S)에 의해 서로에 대해 고정된다. 광학 부재(O)는 예컨대 도 11과 함께 전술된 바와 같이 실현될 수 있다. 스페이서 부재(S)가 불투명한 경우에, 이 실시예에서 또한 본 발명의 제5 태양이 실현된다.
도 13은 도 12와 유시한 광전자 모듈(1)을 예시하지만, 여기에서 능동 광학 부품(E)은 후면으로부터의, 즉 능동 광학 부품(E)의 그 광학 활성 표면(14)에 대향하는 면으로부터의 납접을 사용하여 전기적으로 접촉된다. 능동 광학 부품(E)은 패키징된 부품 또는 베어 다이(bare die)일 수 있다. 또한, 도 13은 수동 광학 부품(L)이 광, 특히 능동 광학 부품(E)에 의해 방출되는 광을 적합하게 안내하기 위한 임의의 적합한 형상을 갖고서 다양한 방식으로 구현될 수 있는 것을 예시한다.
도 14는 도 12 및 도 13과 유사한 광전자 모듈(1)을 예시하지만, 여기에서 예컨대 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 차단 부분(b) 및 투명 부분(t)을 갖춘 부분적으로 불투명한 광학 부재(O)에 의해 본 발명의 제2 태양이 실현된다. 유사하게, 제2 태양은 또한 도 12 및 도 13의 실시 형태에서 실현될 수 있다.
또한, 도 14에, 베어-다이 능동 광학 부품(E)과 전기적으로 접촉하는 다른 방식, 즉 와이어본딩[와이어본드(16)] 및 전기 전도성 접착제(17)를 사용하는 방식이 도시된다. 예컨대 그리고 도 14에 도시된 바와 같이, 와이어 본드(16)에 의해 능동 광학 부품(E)의 전면(그것으로부터 광이 방출됨)과 전기적으로 접촉함과 동시에, 전도성 접착제(17)에 의해 후면과 전기적으로 접촉할 수 있다. 양쪽 접촉자는 기판 부재(P)를 대신하는 PCB 또는 인터포저의 접촉 패드로 지향될 수 있다.
패킹되지 않은 (베어 다이) 능동 광학 부품(E)을 모듈(1) 내에 포함하는 것은 특히 작은 모듈(1)을 실현하도록 허용할 수 있다.
도 15는 도 12 내지 도 14와 유사한 광전자 모듈(1)을 예시하지만, 광학 부재(O)가 또한 스페이서 웨이퍼의 기능을 갖는다. 이는 또한 도 12 내지 도 14의 실시 형태에서 실현될 수 있다. 이 방식으로 제조 단계 및 정렬 단계가 절약될 수 있고, 상응하는 모듈이 특히 작을 수 있다. 또한, 능동 광학 부품(E)(패키징되거나 패키징되지 않은)이 (오로지) 전도성 솔더(17)를 사용하여 전기적으로 접촉될 수 있는 것이 도 15에 예시된다. 또한, 수동 광학 부품(L)이 렌즈로서, 특히 돌출 렌즈로서 더욱 명백히 도시되며, 여기에서 그러한 유형의 수동 광학 부품(L)은 또한 다른 기술된 실시 형태에서 실현될 수 있다. 본 발명의 제2 태양이 또한 도 15의 실시 형태에서 실현되는데, 왜냐하면 광학 부재(O)가 투명 부분(t) 및 차단 부분(b)을 포함하기 때문이다.
도 16은 코팅된 스페이서 부재(S)가 포함되는 광전자 모듈(1)을 예시한다. 스페이서 부재(S)는 예컨대 그것 상에 하나 이상의 층을 적용함으로써, 예컨대 그것을 적합한 금속-함유 증기에 노출시킴으로써 또는 알루미늄과 같은 금속을 스퍼터링함으로써 얻어지는 반사 코팅(18)을 포함한다. 대안적으로, 유전성 코팅, 특히 반사 유전성 코팅이 적용될 수 있다. 코팅을 적용하는 방법에 관하여, 기상에 의한 증착 외에, 예컨대 침지 코팅(dip coating)이 채용될 수 있다. 코팅은 모듈(1)의 광학 특성을 향상시키고/향상시키거나 모듈(1)을 관찰하는[광학 부재(O)를 통해] 사람을 위한 특정 효과를 달성하기 위해 적용될 수 있다. 특히, 모듈(1) 내부를 향하는 스페이서 부재(S)의 표면이 부분적으로 또는 완전히 코팅된다. 또한, 이들 표면은 도 16에 도시된 바와 같이 수직 방향에 대해 경사질 수 있고, 특히 원뿔을 형성할 수 있다.
스페이서 부재(S)는 실질적으로 예컨대 복제 및 후속 코팅에 의해 제조되는 불투명한 재료로 제조될 수 있지만, 그것은 또한 실질적으로 투명한 재료로 제조될 수 있는데, 왜냐하면 코팅이 만약 완전히 적용되면 스페이서 부재(S)를 통한 광의 방출을 억제할 수 있기 때문이다.
투명 부분(t) 및 차단 부분(b)의 제공으로 인해, 모듈(1)은 본 발명의 제2 태양을 구현한다. 이를 실현하는 방식은 본 명세서에 전술되었다. 그러나, 완전히 투명한 광학 부재(O)가 또한 제공될 수 있다. 베어-다이 능동 광학 부품(E)이 솔더에 의해 PCB 기판 부재(P)와 전기적으로 접촉한다. 대안적으로, 본 명세서에 기술된 능동 광학 부품(E)(패키징되거나 패키징되지 않은)을 부착시키고 접촉시키는 다른 방식들 중 하나가 사용될 수 있다. 능동 광학 부품(E)과 기판 부재(P) 사이의 기계적 접촉을 강화시키기 위해, 적합한 에폭시와 같은 언더필러(underfiller)가 둘 사이에 적용될 수 있다(미도시).
도 17 내지 도 19는 광전자 모듈의 또 다른 실시 형태를 개략적으로 예시한다. 도 17 내지 도 19의 실시 형태에서, 모듈(1)은 2개의 기판 부재(P, P')를 포함한다. 능동 광학 부품(E)이 적어도 부분적으로 투명한 기판 부재(P), 예컨대 유리 또는 중합체 플레이트에 (기계적으로) 고정되고, 기판 부재(P'), 예컨대 PCB에 전기적으로 연결된다. 보통, 능동 광학 부품은 기판 부재(P)에 기계적으로 고정된 후 전기적으로 접촉될 것이거나, 또는 이러한 저니적 접촉은 기계적 고정과 함께 하나의 공정으로, 예컨대 리플로우(reflow) 공정으로 달성된다. 그러나, 우선 기판 부재(P')에 대한 전기적 연결을 확립한 다음에 기판 부재(P)에 대한 기계적 고정을 달성하는 것도 또한 가능하다. 어느 쪽이든, 보통, 능동 광학 부품은 웨이퍼 스택(2)이 형성되기 전에 각각의 웨이퍼 상으로의 픽 앤드 플레이스에 의해 하나의 또는 다른 하나의 웨이퍼(P 또는 P') 상에 배치될 것이다.
기판 웨이퍼(S')를 고려할 때, 도 17 내지 도 19에서 본 발명의 제4 태양이 구현되며, 여기에서 기판 웨이퍼(S')는 보통 본 발명의 제3 태양을 구현하지 않을 것이다. 반면에, 기판 웨이퍼(S)를 고려할 때, 도 17 내지 도 19에서 본 발명의 제3 태양이 구현되며, 여기에서 기판 웨이퍼(S)는 보통 본 발명의 제4 태양을 구현하지 않을 것이다.
능동 광학 부품은 패키징되거나 패키징되지 않을 수 있다. 그것들은 임의의 기술된 방식으로 전기적으로 접촉될 수 있으며, 여기에서 상부 표면[기판 부재(P)를 향하는]에 대한 와이어본딩은 광학 부재(O)에 대한 능동 광학 부품(E)의 명확한 그리고 재현가능한 거리의 실현을 어렵게 만들 것으로 예상된다.
도 17에, 2개의 스페이서 부재(S, S')가 제공될 수 있는 것이 예시되며, 이때 스페이서 부재(S)는 기판 부재(P)[따라서 능동 광학 부품(E)]와 광학 부재(O) 사이의 원하는 수직 거리를 보장한다. 스페이서 부재(S)는 도 16과 함께 논의된 바와 같이 코팅될 수 있고/있거나 도 16과 함께 논의된 바와 같이 형상화될 수 있다. 다른 하나의 스페이서 부재(S')는 두 기판 웨이퍼(P, P') 사이에 배치된다. 그것은 모듈(1)의 기계적 안정성을 증가시키고, 특히 능동 광학 부품(E)과 기판 부재(E) 사이의 전기적 연결이 노출되는 기계적 응력(열-기계적 응력을 포함함)을 흡수함으로써 모듈의 증가된 수명으로 이어질 수 있다. (적어도) 2개의 기판(P, P')을 갖춘 실시 형태에서, 그것은 능동 광학 부품(E)이 다른 하나의 기판 웨이퍼(도 17의 P)에 (배치되고) 고정된 후 하나의 기판 웨이퍼(도 17의 P')에 대한 능동 광학 부품(E)의 전기적 연결이 생성되면 증가된 (측방향) 정렬 정확성으로 이어질 수 있다.
두 기판 부재(P, P')를 갖춘 모듈(1)에서, 적어도 하나의 스페이서 부재는 상응하게 설계되는 다른 부재, 즉 기판 부재(P 또는 P')에 의해 또는 도 18에 도시된 바와 같이 상응하게 설계되는 광학 부재(O)에 의해 대체될 수 있다. 그리고/또는, 하나의 스페이서 부재(S')는 도 19에 예시된 바와 같이 대체없이 생략될 수 있으며, 여기에서 도 19의 실시 형태에서, 관형 슬리브 또는 외측 재킷(19)이 분리 후 각각의 모듈에 개별적으로 적용된다. 유사한 원주 방향 외측 커버가 또한 임의의 다른 기술된 실시 형태에 적용될 수 있다. 그러한 커버는 불투명한 재료로 제조될 수 있고, 그러한 경우에, 적어도 부분적으로 투명하여야 하는 부재(P 및 O와 같은) 내에 불투명 부분을 생성시키기 위한 노력이 필요없어질 수 있으며, 예컨대 도 19의 기판 부재(P) 및 광학 부재(O)를 참조하라.
도 19에 예시된 바와 같은 모듈(1)은 도 11에 예시된 모듈(1)과 같이 얻어질 수 있으며, 여기에서 (보통 분리 전) PCB와 같은 (제2) 기판 웨이퍼가 웨이퍼 스택(2) 내에 포함된다. 그리고 분리 후, 슬리브(19)가 예컨대 수직 방향으로의 활주 또는 이동에 의해 각각의 모듈(1)에 부착된다.
도 19에, 수동 광학 부품(L)의 다른 예시적인 실시 형태, 즉 본 명세서에 기술된 다른 실시 형태에 사용될 수 있는 오목 렌즈가 예시되고, 그 반대로, 도 19에 따른 모듈에, 또한 다른 수동 광학 부품, 예컨대 위에서 논의된 것들 중 하나가 적용될 수 있다.
도 18에, 모듈의 모든 측벽이 불투명한 재료로 제조되는 방식으로 모듈(1)의 모든 부재가 설계될 수 있는 것이 예시된다. 이는 광이 모듈(1)로부터 출사할 수 있는 장소를 제한하는데 도움이 되고, 모듈의 특정 (보통 어두운) 외양이 달성될 수 있다.
또한, 도 18은 프리즘(20)을 포함하는 광전자 모듈(1)을 예시한다. 그러한 프리즘(20)과 또한 광전자 모듈의 상부를 형성하는 상이하게 형상화된 완전 투명 또는 부분 투명 부품 또는 요소는 웨이퍼-레벨로 제조될 수 있다. 예컨대, 상응하는 웨이퍼를 제조하기 위해 몰딩이 사용될 수 있으며, 여기에서 투명 중합체 또는 유리가 사용될 수 있지만(중합체에 대해 특히 사출 성형), 그러한 웨이퍼는 또한 복제를 사용하여 제조될 수 있다. 특히 유리의 경우에, 상응하는 웨이퍼를 하나 이상의 폴리싱 공정을 사용하여 제조하는 것도 또한 가능하다.
전술된 그리고 불투명하거나 적어도 하나의 불투명 부분을 포함하는 웨이퍼(그리고 상응하는 부재)에 대해, 중합체 재료가 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 불투명 부분을 금속 재료, 예컨대 몰딩된 금속, 가능하게는 폴리싱된 금속으로 제조하는 것도 또한 가능할 것임에 유의하여야 한다. 금속은 특히 우수한 치수 안정성 및 기계적 안정성을 제공할 수 있다. 예컨대, 도 5에 도시된 전구체 웨이퍼(8)와 같은 전구체 웨이퍼가 금속 웨이퍼로서 구현될 수 있다. 그러나, 많은 경우에 중합체 웨이퍼가 보다 가볍고 보다 저렴할 것이다.
본 특허 출원에 기술된 광전자 모듈(1)은 우수한 제조성을 가짐과 동시에 치수가 매우 작고 높은 정렬 정확성과 따라서 높은 품질을 가질 수 있다.
1: 장치, 광전자 모듈, 발광 모듈, LED 모듈, 플래시 라이트 모듈
2: 장치, 기기, 웨이퍼 스택 3: 투명 영역
4: 개구 5: 광학 구조체, 렌즈 요소
6: 투명 요소 7: 솔더 볼
8: 전구체 웨이퍼 9: 인쇄 회로 기판
10: 장치, 전자 장치, 스마트 폰 11: 구멍, 개구
12: 지지 층 13: 지지 기판
14: 광학 활성 표면 15: 리드 프레임
16: 와이어 본드, 와이어-본딩 와이어
17: 전기 전도성 접착제 18: 코팅, 반사 코팅
19: 슬리브, 관, 재킷, 커버 20: 수동 광학 부품, 프리즘
b: 차단 부분, 불투명 부분 B: 배플 부재
BW: 배플 웨이퍼 D: 검출 부재, 검출기, 포토 다이오드
E: 능동 광학 부품, 방출 부재, 발광기, 발광 다이오드
L: 수동 광학 부품, 렌즈 부재 O: 광학 부재
ow: 반완성품 ow': 반완성품, "조합 반완성품"
OW: 광학 웨이퍼 P: 기판
P': 기판 PW: 기판 웨이퍼
s1, s2,...: 단면도를 지칭함 S: 스페이서 부재
S': 스페이서 부재 SW: 스페이서 웨이퍼
t: 투명 부분 T: 투명 재료

Claims (30)

  1. 적어도 하나의 광전자 모듈을 포함하는 장치를 제조하기 위한 방법으로서, 상기 방법은
    c) 기판 웨이퍼로 지칭되는 제1 웨이퍼 및 광학 웨이퍼로 지칭되는 제2 웨이퍼를 포함하는 웨이퍼 스택을 생성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 기판 웨이퍼 상에 다수의 능동 광학 부품이 실장되고, 상기 광학 웨이퍼는 다수의 수동 광학 부품을 포함하며, 상기 광전자 모듈 각각은 상기 능동 광학 부품 중 적어도 하나와 상기 수동 광학 부품 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 광학 웨이퍼는 적어도 특정 파장 범위에 대해 불투명한, 차단 부분으로 지칭되는 적어도 하나의 부분과, 적어도 상기 특정 파장 범위에 대해 투명한, 투명 부분으로 지칭되는 다수의 다른 부분을 포함하며,
    상기 방법은 상기 광학 웨이퍼를 제조하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 광학 웨이퍼를 제조하는 단계는
    - 상기 투명 부분이 위치되어야 하는 장소에 개구를 구비하는 불투명한 재료로 제조되는 전구체 웨이퍼를 제공하는 단계;
    - 상기 개구 내에 투명 요소를 제조하는 단계로서, 상기 개구를 투명한 재료로 적어도 부분적으로 충전하고 상기 투명한 재료를 경화시키는 것을 포함하는 단계;
    - 상기 다수의 투명 요소 각각 상에 적어도 하나의 광학 구조체를 제조함으로써 상기 다수의 수동 광학 부품을 제조하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 적어도 하나의 광전자 모듈을 포함하는 장치를 제조하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    e) 상기 능동 광학 부품을 픽 앤드 플레이스에 의해 상기 기판 웨이퍼 상에 배치하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 적어도 하나의 광전자 모듈을 포함하는 장치를 제조하기 위한 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    웨이퍼 스택은 상기 능동 광학 부품과 상기 수동 광학 부품 사이의 명확한 거리를 보장하기 위한 수단을 포함하고, 상기 방법은,
    - 상기 수단이 상기 광학 웨이퍼 내에 포함되는 경우에,
    f) 상기 광학 웨이퍼를 제공하는 단계로서, 상기 광학 웨이퍼는 상기 수단으로서 상기 능동 광학 부품과 상기 수동 광학 부품 사이의 상기 명확한 거리를 보장하기 위한 수직 돌출부를 포함하는 단계; 및
    h) 상기 능동 광학 부품을 상기 웨이퍼 스택에 부착시키는 단계
    를 포함하고,
    단계 f)가 수행되기 전에 단계 h)가 수행되지 않으며;
    - 상기 수단이 상기 광학 웨이퍼 내에 포함되지 않는 경우에,
    g1) 상기 광학 웨이퍼를 제공하는 단계; 및
    g2) 상기 수단으로서, 상기 능동 광학 부품과 상기 수동 광학 부품 사이의 명확한 거리를 보장하기 위한 적어도 하나의 스페이서 웨이퍼를 제공하는 단계;
    h') 상기 능동 광학 부품을 상기 웨이퍼 스택에 부착시키는 단계
    를 포함하고,
    단계 g1) 및 g2)가 수행되기 전에 단계 h')가 수행되지 않는 것을 특징으로 하는, 적어도 하나의 광전자 모듈을 포함하는 장치를 제조하기 위한 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 능동 광학 부품은 발광 부품이고, 상기 광전자 모듈 각각은 상기 발광 부품 중 정확히 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 적어도 하나의 광전자 모듈을 포함하는 장치를 제조하기 위한 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광학 웨이퍼는 관련 수동 광학 부품당 하나의 투명 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는, 적어도 하나의 광전자 모듈을 포함하는 장치를 제조하기 위한 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기판 웨이퍼는 적어도 특정 파장 범위에 대해 전부 투명하거나 그것이 적어도 특정 파장 범위에 대해 투명한 하나 이상의 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는, 적어도 하나의 광전자 모듈을 포함하는 장치를 제조하기 위한 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    j) 상기 능동 광학 부품 각각과 상기 기판 웨이퍼 사이의 전기적 연결을 확립하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 적어도 하나의 광전자 모듈을 포함하는 장치를 제조하기 위한 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기판 웨이퍼는 인쇄 회로 기판 또는 인쇄 회로 기판 조립체인 것을 특징으로 하는, 적어도 하나의 광전자 모듈을 포함하는 장치를 제조하기 위한 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    웨이퍼 스택은 상기 능동 광학 부품과 상기 수동 광학 부품 사이의 명확한 거리를 보장하기 위한 수단을 포함하고, 상기 수단은 상기 광학 웨이퍼 내에 포함되거나 상기 기판 웨이퍼 내에 포함되거나 이것들과 별개이며, 상기 수단은 적어도 특정 파장 범위에 대해 불투명한 재료로 적어도 부분적으로 제조되는 것을 특징으로 하는, 적어도 하나의 광전자 모듈을 포함하는 장치를 제조하기 위한 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 능동 광학 부품은 베어 다이로서 제공되는 것을 특징으로 하는, 적어도 하나의 광전자 모듈을 포함하는 장치를 제조하기 위한 방법.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    d) 상기 웨이퍼 스택을 각각 상기 수동 광학 부품 중 적어도 하나와 그리고 그것에 수직으로 또한 광학적으로 정렬되는 상기 능동 광학 부품 중 적어도 하나를 포함하는 다수의 상기 광전자 모듈로 분리시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 적어도 하나의 광전자 모듈을 포함하는 장치를 제조하기 위한 방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    k) 상기 광학 웨이퍼의 적어도 일부분을 복제를 사용하여 제조하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 적어도 하나의 광전자 모듈을 포함하는 장치를 제조하기 위한 방법.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    l) 상기 수동 광학 부품을 복제를 사용하여 제조하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 적어도 하나의 광전자 모듈을 포함하는 장치를 제조하기 위한 방법.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 수동 광학 부품 각각은 상기 능동 광학 부품 중 적어도 하나와 관련되는 것을 특징으로 하는, 적어도 하나의 광전자 모듈을 포함하는 장치를 제조하기 위한 방법.
  15. 광전자 모듈로서,
    - 기판 부재;
    - 광학 부재;
    - 상기 기판 부재 상에 실장되는 적어도 하나의 능동 광학 부품;
    - 상기 광학 부재 내에 포함되는 적어도 하나의 수동 광학 부품
    을 포함하고,
    광학 부재는 상기 기판 부재에 직접적으로 또는 간접적으로 고정되며,
    상기 광학 부재는 적어도 특정 파장 범위에 대해 불투명한, 차단 부분으로 지칭되는 적어도 하나의 부분과, 적어도 상기 특정 파장 범위에 대해 투명한, 투명 부분으로 지칭되는 다수의 다른 부분을 포함하며,
    상기 차단 부분은 적어도 하나의 개구를 포함하고, 각각의 투명 부분은, 각각의 개구를 적어도 부분적으로 충전하는, 경화된 투명한 재료로 이루어진 투명 요소를 포함하고, 평행한 2개의 평평한 표면을 포함하며,
    각각의 수동 광학 부품은, 평행한 평평한 표면들 중 하나 상에 배치되는 적어도 하나의 광학 구조체를 포함하는, 각각의 투명 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광전자 모듈.
  16. 제15항에 있어서,
    광전자 모듈의 수직 윤곽의 외측 경계와 상기 광학 부재 및 상기 기판 부재의 수직 윤곽의 외측 경계는 각각 직사각형 형상을 형성하는 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 능동 광학 부품은 정확히 하나의 발광 부품인 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 광학 부재는 관련 수동 광학 부품당 하나의 투명 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 기판 부재는 적어도 특정 파장 범위에 대해 전부 투명하거나 그것이 적어도 특정 파장 범위에 대해 투명한 하나 이상의 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 능동 광학 부품과 상기 기판 부재 사이의 적어도 하나의 전기적 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 기판 부재는 인쇄 회로 기판 또는 인쇄 회로 기판 조립체인 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  22. 제15항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 능동 광학 부품과 상기 적어도 하나의 수동 광학 부품 사이의 명확한 거리를 보장하기 위한 수단을 포함하고, 상기 수단은 상기 광학 부재 내에 포함되거나 상기 기판 부재 내에 포함되거나 이것들과 별개이며, 상기 수단은 적어도 특정 파장 범위에 대해 불투명한 재료로 적어도 부분적으로 제조되는 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  23. 제15항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 능동 광학 부품은 적어도 하나의 베어 다이인 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  24. 제15항에 있어서,
    상기 기판 부재는 상기 능동 광학 부품으로부터 상기 기판 부재를 가로질러 적어도 하나의 전기적 연결부를 제공하는 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  25. 제15항에 있어서,
    상기 기판 부재 및 상기 광학 부재의 측방향 치수는 동일한 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  26. 제15항에 있어서,
    상기 광학 부재는 상기 기판 부재에 평행하게 정렬되는 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  27. 제15항에 있어서,
    상기 기판 부재와 상기 광학 부재는 가능하게는 적어도 하나의 구멍을 포함하는 블록형 또는 플레이트형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 광전자 모듈.
  28. 제15항 내지 제27항 중 어느 한 항에 따른 다수의 광전자 모듈을 포함하는 기기로서,
    기기는 기판 웨이퍼로 지칭되는 제1 웨이퍼와 광학 웨이퍼로 지칭되는 제2 웨이퍼를 포함하고, 다수의 기판 부재는 상기 기판 웨이퍼 내에 포함되며, 다수의 광학 부재는 상기 광학 웨이퍼 내에 포함되는 것을 특징으로 하는 기기.
  29. 인쇄 회로 기판과 상기 인쇄 회로 기판 상에 실장되는 제15항 내지 제27항 중 어느 한 항에 따른 광전자 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  30. 제29항에 있어서,
    전자 장치는 핸드헬드 통신 장치 또는 촬영 장치인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
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