KR20160039645A - 광 누설 또는 미광을 감소시키는 차폐를 갖는 광전자 모듈들, 및 이러한 모듈들의 제조 방법들 - Google Patents

광 누설 또는 미광을 감소시키는 차폐를 갖는 광전자 모듈들, 및 이러한 모듈들의 제조 방법들 Download PDF

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Abstract

광전자 디바이스(예를 들어, 발광 또는 광 검출 요소) 및 투명 커버를 포함하는 다양한 광전자 모듈이 설명된다. 투명 커버의 측벽들 상에 불투명 재료가 제공되고, 이것은, 일부 구현에서, 투명 커버의 측면들로부터의 광 누설의 감소를 돕거나, 미광이 모듈에 입사하는 것의 방지를 도울 수 있다. 모듈들을 제조하기 위한 제조 기술도 또한 설명된다.

Description

광 누설 또는 미광을 감소시키는 차폐를 갖는 광전자 모듈들, 및 이러한 모듈들의 제조 방법들{OPTOELECTRONIC MODULES THAT HAVE SHIELDING TO REDUCE LIGHT LEAKAGE OR STRAY LIGHT, AND FABRICATION METHODS FOR SUCH MODULES}
본 개시물은 광 누설 또는 미광의 감소를 돕는 차폐를 갖는 광전자 모듈들, 및 이러한 모듈들의 제조 방법들에 관한 것이다.
스마트폰 및 다른 디바이스들은, 때때로, 광 모듈, 센서 또는 카메라 등의 소형화된 광전자 모듈을 포함한다. 광 모듈은, 발광 다이오드(LED), 적외선(IR) LED, 유기 LED(OLED), 적외선(IR) 레이저 또는 렌즈를 통해 디바이스 바깥으로 광을 방출하는 수직 공동 표면 방출 레이저(vertical cavity surface emitting laser)(VCSEL) 등의 발광 요소를 포함할 수 있다. 다른 모듈들은 광 검출 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, CMOS 및 CCD 이미지 센서는 주 또는 정면향 카메라에서 이용될 수 있다. 마찬가지로, 근접 센서 및 주변 광 센서는 포토다이오드 등의 광 감지 요소를 포함할 수 있다. 발광 및 광 검출 모듈뿐만 아니라 카메라는 다양한 조합으로 이용될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 플래시 모듈 등의 광 모듈은 촬상 센서를 갖는 카메라와 조합하여 이용될 수 있다. 광 검출 모듈과 조합한 발광 모듈은 또한, 제스쳐 인식이나 IR 조명 등의 다른 응용에 이용될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 광전자 모듈(10)을 스마트폰 등의 디바이스 내에 통합할 때의 한 해결과제는, 광 모듈 내의 광원(16)으로부터의 광 누설(14)을 어떻게 감소시키는지, 또는 예를 들어, 센서 또는 카메라의 경우, 인입 미광이 입사하는 것을 어떻게 방지하는지이다. 바람직하게는, 광원(16)으로부터 방출된 광(또는 모듈 내의 센서에 의해 검출되는 광)은 렌즈(12)를 통과하여 직접 모듈(10)의 투명 커버(18)를 통해 출사(또는 입사)해야 한다. 그러나, 일부 경우에, 광의 일부(14)는 투명 커버(18)의 측면들을 통해 출사(또는 입사)하고, 이것은 바람직하지 않을 수 있다.
본 개시물은, 광전자 디바이스(예를 들어, 발광 또는 광 검출 요소) 및 투명 커버를 포함하는 다양한 광전자 모듈을 설명한다. 투명 커버의 외측 측벽 상에 불투명(non-transparent) 재료가 제공되고, 이것은, 일부 구현에서, 투명 커버의 측면으로부터의 광 누설의 감소를 돕거나, 미광이 모듈에 입사하는 것의 방지를 도울 수 있다.
또한, 모듈을 제조하기 위한 다양한 기술들이 설명된다. 일부 구현에서, 모듈들은 웨이퍼-스케일 프로세스에서 제조될 수 있다. 이러한 프로세스는 많은 모듈들이 동시에 제조되는 것을 허용한다. 일부 구현에서, 다양한 요소들(예를 들어, 렌즈, 광학 필터, 또는 초점 길이 보정 층 등의 광학 요소; 또는 스페이서)이 하나 이상의 진공 주입 및/또는 복제 툴을 이용하여 투명 웨이퍼의 한 측 또는 양 측 상에 직접 형성될 수 있다.
예를 들어, 한 양태에서, 광전자 모듈은, 기판 상에 탑재된 광전자 디바이스, 및 스페이서에 의해 기판으로부터 소정 거리에 유지된 투명 커버를 포함한다. 스페이서는, 광전자 디바이스에 의해 방출되거나 검출가능한 광에 대해 불투명한 재료로 구성된다. 투명 커버의 측벽은 광전자 디바이스에 의해 방출되거나 검출가능한 광에 대해 불투명한 재료로 덮인다.
일부 구현은 다음과 같은 피쳐들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 모듈은 또한, 광학 요소(예를 들어, 렌즈, 광학 필터(유전체 대역-통과 필터) 및/또는 투명 커버의 표면 상의 초점 길이 보정 층)를 포함할 수 있다. 투명 커버의 측벽을 덮는 불투명 재료는, 예를 들어, 스페이서를 구성하는 재료와 동일한 재료일 수 있다. 일부 경우에, 투명 커버의 측벽을 덮는 불투명 재료는 불투명 충진재(예를 들어, 카본 블랙, 안료 또는 염료)를 포함하는 폴리머 재료(예를 들어, 에폭시, 아크릴레이트, 폴리우레탄, 또는 실리콘)이다. 투명 커버는 기판의 평면에 실질적으로 평행하거나 기판의 평면에 관해 소정 각도로 기울어져 있을 수 있다.
또 다른 양태에서, 광전자 모듈들을 제조하는 방법은, 지지 표면 상에, 서로 측방향으로 분리된 복수의 싱귤레이팅된(singulated) 투명 기판들을 제공하는 단계를 포함한다. 싱귤레이팅된 투명 기판들 각각의 측벽을 불투명 재료로 덮기 위해 진공 주입 기술이 이용되고, 지지 표면으로부터 돌출된 스페이서 요소들이 형성된다. 일부 경우에, 이 방법은 또한, 싱귤레이팅된 투명 기판들 각각의 표면 상에 각각의 광학 요소(예를 들어, 렌즈, 광학 필터(유전체 대역-통과 필터) 및/또는 투명 커버의 표면 상의 초점 길이 보정 층)를 형성하거나 부가(applying)하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 구현은 다음과 같은 피쳐들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 스페이서 요소들은, 싱귤레이팅된 투명 기판의 측벽을 불투명 재료로 덮는데 이용되는 동일한 진공 주입 기술의 일부로서 형성될 수 있다. 일부 경우에, 복제 기술과 진공 주입 기술에 대해 동일한 결합된 복제 및 진공 주입 툴(들)이 이용된다.
일부 구현에서, 이 방법은, 제1 진공 주입 툴을 이용하여 투명 기판들의 측벽들을 불투명 재료로 덮고 제1 진공 주입 프로세스 동안에 투명 기판들이 위치해 있는 평면의 제1 측 상에 스페이서 요소들을 형성하며, 제2 결합된 복제 및 진공 주입 툴을 이용하여 복제 프로세스 동안에 평면의 제2 측 상에 광학 요소들을 형성하고 제2 진공 주입 프로세스 동안에 평면의 제2 측 상에 돌출부를 형성하는 단계를 포함한다. 돌출부는, 예를 들어, 광전자 모듈에 대한 불투명 배플(baffles) 및/또는 정렬 피쳐(alignment features)의 역할을 할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 광전자 모듈들을 제조하는 방법은, 지지 표면 상에 배치된 불투명 웨이퍼의 개구들 내에 복수의 싱귤레이팅된 투명 기판을 제공하는 단계를 포함한다. 투명 기판들과 불투명 웨이퍼는 평면 내에 있고, 지지 표면은 이 평면의 제1 측에 인접한 개구들을 가진다. 이 방법은, 복제 기술을 이용하여 평면의 제2 측 상에서 투명 기판들 각각 상에 각각의 광학 요소를 형성하고, 제1 진공 주입 프로세스를 이용하여 지지 표면 내의 개구들을 제1 불투명 재료로 채우며, 제2 진공 주입 프로세스를 이용하여 평면의 제2 측 상에 불투명 스페이서 요소들을 형성하는 단계를 포함한다.
역시 또 다른 양태에 따르면, 광전자 모듈들을 제조하는 방법은, 서로 측방향으로 분리된 복수의 투명 부분을 갖는 웨이퍼를 제공하는 단계를 포함한다. 투명 부분들 각각은 불투명 재료에 의해 측방향으로 둘러싸이고, 웨이퍼는 평면 내에 있으며 평면의 제1 측에 인접한 개구들을 갖는 지지 표면 상에 배치된다. 이 방법은 결합된 복제 및 진공 주입 툴을 평면의 제2 측 상에 제공하는 단계를 포함한다. 각각의 광학 요소는, 결합된 복제 및 진공 주입 툴을 이용한 복제 기술에 의해 평면의 제2 측 상에서 투명 기판들 각각 상에 형성된다. 지지 표면 내의 개구들은 제1 불투명 재료로 채워지고, 결합된 복제 및 진공 주입 툴을 이용한 진공 주입 프로세스에 의해 평면의 제2 측 상에 불투명 재료로 구성된 스페이서 요소들이 형성된다.
또 다른 양태에 따르면, 광전자 모듈은, 기판 상에 탑재된 광전자 디바이스, 스페이서에 의해 기판으로부터 분리된 투명 커버, 및 투명 커버에 부착된 광학 요소를 포함한다. 투명 커버의 측벽들은 광전자 디바이스에 의해 방출되거나 검출가능한 광에 대해 불투명한 제1 재료에 의해 덮이고, 제1 불투명 재료는 제2의 상이한 불투명 재료에 의해 측방향으로 둘러싸인다. 일부 구현에서, 제1 불투명 재료는 불투명 충진재(예를 들어, 카본 블랙, 안료 또는 염료)를 포함하는 폴리머 재료(예를 들어, 에폭시, 아크릴레이트, 폴리우레탄, 또는 실리콘)이고, 제2 불투명 재료는 유리-강화된 에폭시 라미네이트 재료이다. 다른 불투명 재료도 역시 이용될 수 있다.
역시 또 다른 양태에 따르면, 광전자 모듈들을 제조하는 방법은, 금속 프레임과 몰딩된 공동을 포함하는 기판 웨이퍼를 제공하는 단계를 포함하고, 금속 프레임의 부분들은 몰딩된 공동에 의해 측방향으로 캡슐화되며, 금속 프레임은 그 위에 탑재되고 서로 측방향으로 분리된 광전자 디바이스들을 가진다. 이 방법은, 서로 측방향으로 분리된 싱귤레이팅된 투명 기판들을 포함하는 스페이서/광학계 구조체를 제공하는 단계를 포함하고, 스페이서/광학계 구조체는 투명 기판들로부터 돌출된 스페이서 요소를 포함하며, 투명 기판들 각각의 측벽은 불투명 재료에 의해 측방향으로 캡슐화된다. 스페이서 요소의 단부는 몰딩된 공동에 부착되어 스택을 형성한다.
일부 사례에서, 모듈은 투명 커버의 물체측 상에 광학계 어셈블리를 포함할 수 있다. 광학계 어셈블리는, 예를 들어, 하나 이상의 렌즈(예를 들어, 주입 몰딩된 렌즈들의 수직 스택)를 포함할 수 있다.
다른 양태들, 피쳐들 및 이점들은, 이하의 상세한 설명, 도면, 및 청구항들로부터 용이하게 명백해질 것이다.
도 1은 광전자 모듈의 예를 도시한다.
도 2a 내지 도 2h는 광전자 모듈의 예들을 도시한다.
도 3a 내지 도 3e는 싱귤레이팅된 투명 기판을 이용하여 광전자 모듈을 제조하는 방법에서의 단계들을 나타낸다.
도 4a 내지 도 4c는 기울어진 투명 기판을 갖는 광전자 모듈을 제조하는 방법에서의 단계들을 나타낸다.
도 5a 내지 도 5e는 기울어진 투명 기판을 갖는 광전자 모듈을 제조하는 또 다른 방법에서의 단계들을 나타낸다.
도 6a 내지 도 6c는 기울어진 투명 기판을 갖는 광전자 모듈을 제조하는 역시 추가적인 방법에서의 단계들을 나타낸다.
도 7a 내지 도 7e는 싱귤레이팅된 투명 기판을 이용하여 광전자 모듈을 제조하는 또 다른 방법에서의 단계들을 나타낸다.
도 8a 내지 도 8d는 싱귤레이팅된 투명 기판을 이용하여 광전자 모듈을 제조하는 역시 추가적인 방법에서의 단계들을 나타낸다.
도 9a 내지 도 9d는 싱귤레이팅된 투명 기판을 이용하여 광전자 모듈을 제조하는 또 다른 방법에서의 단계들을 나타낸다.
도 10a 및 도 10b는 싱귤레이팅된 투명 기판을 이용하여 광전자 모듈을 제조하는 추가적인 방법에서의 단계들을 나타낸다.
도 11a 및 도 11b는 싱귤레이팅된 투명 기판을 이용하여 광전자 모듈을 제조하는 역시 추가적인 방법에서의 단계들을 나타낸다.
도 12a 내지 도 12d는 싱귤레이팅된 투명 기판을 이용하여 광전자 모듈을 제조하는 역시 추가적인 방법에서의 단계들을 나타낸다.
도 13a 내지 도 13e는 인접한 채널들에서 발광 요소와 광 검출 요소 양쪽 모두를 포함하는 근접 센서 모듈의 제조를 위한 단계들을 나타낸다.
도 14a 내지 도 14d는 불투명 재료에 의해 둘러싸인 투명 부분들을 갖는 웨이퍼를 이용하여 광전자 모듈을 제조하는 방법에서의 단계들을 나타낸다.
도 15a 내지 도 15f는 복수의 광전자 디바이스들에 걸치는 투과성 기판을 이용하여 광전자 모듈을 제조하는 또 다른 방법에 따른 단계들을 나타낸다.
도 16은 도 15a 내지 도 15f의 프로세스에 의해 얻어지는 모듈의 예이다.
도 17a 내지 도 17f는 복수의 광전자 디바이스들에 걸치는 투과성 기판을 이용하여 광전자 모듈을 제조하는 역시 또 다른 방법에 따른 단계들을 나타낸다.
도 18a 및 도 18b는 일부 구현에 따른 광전자 모듈을 제조하기 위한 추가의 단계들을 나타낸다.
도 19는 도 18b의 구조체를 분리하는 제1 예를 나타낸다.
도 20은 도 19의 분리에 의해 얻어지는 모듈의 예이다.
도 21은 도 18b의 구조체를 분리하는 제1 예를 나타낸다.
도 22는 도 21의 분리에 의해 얻어지는 모듈의 예이다.
도 23a 내지 도 23c는 모듈들의 추가 예이다.
도 24a 및 도 24b는 광전자 모듈을 제조하는 방법에서의 단계들을 나타낸다.
도 25a 내지 도 25g는 모듈들의 추가 예이다.
본 개시물은, 투명 커버의 외측 측벽 상에 불투명 재료를 포함하는 광전자 모듈을 제조하기 위한 다양한 기술들을 설명한다. 이러한 모듈의 한 예가 도 2a에 도시되어 있고, 이 도면은 인쇄 회로 보드(PCB) 또는 다른 기판(24) 상에 탑재된 광전자 디바이스(22)를 포함하는 모듈(20)을 도시한다. 광전자 디바이스(22)의 예로서는, 발광 요소(예를 들어, LED, IR LED, OLED, IR 레이저 또는 VCSEL) 또는 광 검출 요소(예를 들어, 포토다이오드 또는 다른 광 센서)를 포함한다.
예를 들어, 유리, 사파이어, 또는 폴리머 재료로 구성된 투명 커버(26)는 스페이서(28)에 의해 기판(24)으로부터 분리된다. 스페이서(28)는 광전자 디바이스(22)를 둘러싸고 모듈에 대한 측벽의 역할을 한다. 투명 커버(26)는 일반적으로 광전자 디바이스(22)에 의해 방출되거나 검출가능한 광의 파장에 대해 투명하다. 스페이서(28)는 바람직하게는, 불투명 충진재(예를 들어, 카본 블랙, 안료 또는 염료)를 포함하는 진공 주입된 폴리머 재료(예를 들어, 에폭시, 아크릴레이트, 폴리우레탄, 또는 실리콘) 등의, 불투명 재료로 구성된다. 투명 커버(26)의 한 측에는 렌즈(30) 등의 광학 요소가 부착된다. 도 2a에 도시된 예에서, 렌즈(30)는 복제 기술에 의해 형성되고, 광전자 디바이스(22)와 함께, 모듈(20)의 내부 영역(32)에(즉, 투명 커버의 센서측 상에) 존재한다. 투명 커버(26)의 측벽(34)은 또한, 도 2a의 도시된 예에서는 스페이서(28)에 대해 이용되는 재료와 동일한 재료로 구성된 불투명 재료(36)에 의해 덮인다. 기판(24)의 외측 표면은, 기판(24)을 통해 연장되는 도전성 비아에 의해 광전자 디바이스(22)에 전기적으로 결합될 수 있는 하나 이상의 땜납 볼 또는 다른 도전성 콘택(38)을 포함한다.
도 2a의 예에서, 투명 커버(26)는 모듈의 광학 축에 실질적으로 수직이고 기판(24)에 실질적으로 평행하다. 그러나, 일부 구현에서, 투명 커버(26)는 기판(24)의 평면에 관하여 소정의 각도로 기울어질 수 있다. 예가 도 2b, 도 2c 및 도 2d에 도시되어 있다. 이들 예들 각각에서, 투명 커버(26)의 측벽(34)은, 예를 들어, 스페이서(28)에 대해 이용되는 재료와 동일한 재료로 구성될 수 있는 불투명 재료(36)에 의해 덮인다. 도 2c의 구현에서, 스페이서(28)는 또한, 기판(24)의 평면에 관하여 소정의 각도로 기울어진다.
일부 경우에, 투명 커버(26)의 측벽(34)을 덮는 불투명 재료(36)는 또 다른 불투명 재료(예를 들어, 유리-강화된 에폭시 라미네이트 재료에 할당된 등급 표기인 FR4 등의 PCB 재료(40))에 의해 둘러싸인다. 도 2e의 모듈(20A)을 참조한다. 유리-강화된 에폭시 라미네이트 재료(40)는 또한 광전자 디바이스(22)에 의해 방출되거나 검출가능한 광에 대해 실질적으로 불투명할 수 있다.
일부 구현에서, 모듈은 투명 커버(26)의 물체측 표면을 넘어 연장되는 정렬 피쳐(42)를 포함한다(도 2f의 모듈(20B) 참조). 이러한 정렬 피쳐(42)는 스마트폰이나 다른 기기 내에서의 모듈의 위치결정을 용이하게 할 수 있다. 정렬 피쳐(42)는, 예를 들어, 스페이서(28)와 동일하거나 상이한 불투명 재료로 구성될 수 있다. 이들은 유리-강화된 에폭시 라미네이트 재료(40)를 통해 연장되는 불투명 재료의 구획에 의해 스페이서(28)에 부착될 수 있다.
일부 구현은, 도 2g의 모듈(20C)에 도시된 바와 같이, 그것의 측면 에지에서 또는 그 부근에서 투명 커버(26)의 상부를 넘어 연장되는 돌출부(44)를 포함한다. 불투명 재료(예를 들어, 카본 블랙을 갖는 에폭시 등의 폴리머)로 구성될 수 있는 돌출부(44)는 모듈을 출사하거나 모듈에 입사하는 광의 안내를 돕는 배플의 역할을 할 수 있다.
일부 구현에서, 광학 요소(30)는 투명 커버(26)의 센서측 표면 상에 배치된다. 다른 구현에서, 광학 요소(30)(예를 들어, 렌즈 또는 확산기)는 투명 커버(26)의 물체측 표면 상에 배치되거나(예를 들어, 도 2h 참조), 광학 요소는 투명 커버의 양측에 배치될 수 있다.
이하의 단락들은 상기 광전자 모듈들 및 발광 요소(예를 들어, LED, IR 레이저 또는 VCSEL) 또는 광 검출 요소(예를 들어, 포토다이오드)와 모듈의 일부로서 통합된 렌즈나 확산기 등의 광학 요소를 포함하는 다른 유사한 모듈을 제조하기 위한 다양한 제조 기술들을 설명한다. 일부 모듈들은 복수의 광전자 디바이스(예를 들어, 발광 요소 및 광 검출 요소)를 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 모듈들은 웨이퍼-스케일 프로세스에서 제조되어 복수의 모듈(예를 들어, 수백 또는 심지어 수천개)이 동시에 제조될 수 있다. 일부 구현은, 먼저 투명 웨이퍼를 UV 다이싱 테이프 상에 탑재 또는 부착한 다음, 투명 테이프를 싱귤레이팅된 투명 커버들로 다이싱하는 단계를 포함한다. 또한, 일부 구현에서 코팅(예를 들어, 광학 필터)이 투명 웨이퍼에 부가될 수 있다. 웨이퍼는 후속해서 UV 다이싱 테이프 상에 탑재된 다음, 싱귤레이팅된 투명 커버들로 다이싱될 수 있다. 일부 구현은, 진공 주입 기술을 이용하여 구조화된 기판(즉, 비평탄형 또는 비평면형 표면을 갖는 기판) 상에 다양한 요소들을 형성하는 단계를 포함한다. 다양한 요소들(예를 들어, 광학 요소 또는 스페이서)이 하나 이상의 진공 주입 및/또는 복제 툴을 이용하여 투명 웨이퍼의 한 측 또는 양 측 상에 직접 형성될 수 있다. 일부 구현은, 캐리어 웨이퍼, 진공 척 또는 UV 다이싱 테이프 등의 지지 표면 상으로의 싱귤레이팅된 투명 커버들의 배치를 수반한다. 싱귤레이팅된 투명 커버들은 다양한 형상(예를 들어, 원형, 정사각형)을 가질 수 있다.
도 3a 내지 도 3e는, 예를 들어, 도 2a의 모듈(20)과 같은 모듈들을 제조하기 위한 웨이퍼-레벨 프로세스를 나타낸다. 복제된 광학 요소(62)와 진공 주입된 스페이서(64)를 포함하는 웨이퍼-스케일 스페이서/광학계 구조체(72)를 형성하기 위해 광학 요소 복제 구획(58) 및 스페이서 구획(60)을 갖는 복제 및 진공 주입 툴(50)이 이용된다(도 3c 참조). 특히, 도 3a에 도시된 바와 같이, 광학 요소(예를 들어, 렌즈)가 형성되는 싱귤레이팅된 투명 기판(66)이 지지 표면(68) 상에 배치된다. 지지 표면(68)은, 예를 들어, 폴리디메틸실록산("PDMS") 진공 실링 척(70) 상에 놓이는 캐리어 웨이퍼로서 구현될 수 있다. 대안으로서, 진공 실링 척(70) 자체가 지지 표면의 역할을 할 수 있다. 일부 구현에서, 지지 표면(68)은 일시적 기판(예를 들어, 복제된 광학 요소(62) 및/또는 스페이서(64), 또는 상기 예들 중 임의의 것의 조합을 형성하는데 이용되는 UV 다이싱 테이프, PDMS, 유리, 폴리머 웨이퍼, 툴(들))으로서 구현될 수 있다. 싱귤레이팅된 기판(66)은, 예를 들어, 유리나 투명 플라스틱 또는 폴리머 재료 등의 투명 재료로 구성될 수 있다.
본 개시물에서 이용될 때, 복제란, 구조화된 표면이 액체의, 점성의 또는 소성 변형가능한 재료(plastically deformable material) 내에 엠보싱된 다음, 예를 들어, 자외선 복사 또는 가열을 이용한 큐어링에 의해 그 재료가 경화되는 기술을 말한다. 이런 방식으로, 구조화된 표면의 복제판이 얻어진다. 복제를 위한 적절한 재료는, 예를 들어, 경화가능한(예를 들어, 큐어링가능한) 폴리머 재료나 다른 복제 재료, 즉, 경화 또는 고화 단계(예를 들어, 큐어링 단계)에서, 액체의, 점성의 또는 소성 변형가능한 상태로부터 고체 상태로의 변형가능한 재료이다. 예를 들어, 도 3a에서 도시된 바와 같이, 복제 재료(예를 들어, 액체의, 점성의 또는 소성 변형가능한 재료)가 복제 툴(50)의 광학적 복제 구획(58) 상에 배치되고(도 3a), 복제 구획(58)이 싱귤레이팅된 투명 기판(66)과 접촉하게 되어, 복제 재료가 싱귤레이팅된 투명 기판(66)의 상위 표면과 광학적 복제 구획(58) 사이에서 압착된다. 그 다음, 복제 재료가 (예를 들어, UV 또는 열적 큐어링에 의해) 경화되어 싱귤레이팅된 투명 기판(66)의 표면 상에 복제된 광학 요소(62)(예를 들어, 렌즈)를 형성한다.
그 다음, 진공 주입 재료(예를 들어, 액체의, 점성의 또는 소성 변형가능한 재료)가, 스페이서 구획(60)을 실질적으로 채워 스페이서 요소(64)를 형성하도록 진공 실링 척(70)의 입구를 통해 주입된다(도 3b 참조). 동시에, 투명 기판(66)들 사이의 공간은, 투명 기판들의 측벽들이 진공 주입된 재료에 의해 덮이거나 진공 주입된 재료 내에 임베딩되도록 채워진다. 일부 구현에서, 진공 실링 척(70)의 출구 부근에 제공된 진공 펌프는 진공 주입 재료가 스페이서 구획(60)을 채우는 것을 용이하게 한다. 렌즈(62)를 형성하는데 이용되는 복제 재료는 (즉 광전자 디바이스에 의해 방출되거나 검출가능한 광의 파장에 대해) 투명하지만, 스페이서(64)에 대한 진공 주입 재료는 바람직하게는 불투명이고, 예를 들어, 카본 블랙을 갖는 에폭시 등의 폴리머로 구성될 수 있다. 그 다음, 스페이서(64)에 대한 진공 주입 재료가 (예를 들어, UV 또는 열적 큐어링에 의해) 경화되고, 그에 따라 지지 표면(68) 상에 스페이서 요소(64)를 형성한다(도 3b). 복제 및 진공 주입 툴(50)의 제거 시에, 그 결과는, 스페이서 요소(64)의 부분들에 의해 서로 측방향으로 분리된, 투명 기판(66) 상의 광학 요소(62)를 포함하는 웨이퍼-스케일 스페이서/광학계 구조체(72)이다(도 3c). 일부 구현에서 도 3a 및 도 3b의 프로세스에 적용가능할 수 있는 추가의 상세사항들은, 그 내용이 참조에 의해 본 명세서에 포함되는 미국 가특허 출원 제61/746,347호에 설명되어 있다.
그 다음, 스페이서/광학계 구조체(72)가, 복수의 광전자 디바이스(예를 들어, 발광 요소 또는 광 검출 요소)(76)가 탑재되는 PCB나 다른 기판(74)에 부착된다(도 3d). 기판(74)의 반대측 표면은, 기판(74)을 통해 연장되는 도전성 비아에 의해 광전자 디바이스(76)에 전기적으로 결합될 수 있는 하나 이상의 땜납 볼 또는 다른 도전성 콘택(78)을 포함한다. 기판(74)은, 예를 들어, 열적으로 안정적인 접착제를 이용하여 스페이서/광학계 구조체(72) 상의 스페이서 요소(64)에 부착된다. 그 결과는, 각각이 광학 요소(예를 들어, 렌즈)(62)들 중 각각의 것과 정렬되는, 광전자 디바이스(76)의 어레이를 포함하는 스택(80)이다. 일부 경우에, 불투명 배플 웨이퍼가, 결과 모듈들의 물체측 상에 배플을 제공하도록 투명 기판(66)의 반대측 상에 부착된다. 일부 구현에서, 이미지 센서는 PCB 기판에 부착되거나 전기적으로 접속될 수 있고, 후속해서 프로세스에서 나중에 (예를 들어, 도 3d의 단계들의 수행 이후에) 스페이서 광학계 구조체(72)에 부착된다.
그 다음, 스택(80)이 다이싱 라인(82)을 따라 분리되어 개개의 플래시 모듈(20)을 형성할 수 있고, 플래시 모듈들 각각은, 외측 측벽이 불투명 재료로 덮이거나 불투명 재료 내에 임베딩된 투명 커버에 부착된 렌즈 요소와 정렬된 광전자 디바이스를 포함한다(도 3e 및 도 2a 참조). 따라서, 상기 기술은 웨이퍼-레벨 스케일로 복수의 모듈(20)을 제조하는데 이용될 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 도 2b에 도시된 바와 같은 (즉, 소정 각도로 기울어진 투명 커버(26)를 갖는) 광전자 모듈(21A)을 제조하기 위한 웨이퍼-레벨 프로세스에서의 단계들을 나타낸다. 광학 요소(예를 들어, 렌즈)는, 예를 들어, (예를 들어, 유리나 투명 플라스틱 또는 폴리머 재료로 구성된) 투명 웨이퍼 상에서 복제될 수 있다. 그 다음, 웨이퍼는 (예를 들어, 다이싱에 의해), 각각이 그 표면 상에 복제된 광학 요소(62)를 포함하는 싱귤레이팅된 투명 기판(66)들로 분리될 수 있다. 그 다음, 도 4a에 도시된 바와 같이, 싱귤레이팅된 기판(66)은 제1 진공 주입 툴(51A) 상에 배치되고, 제2 진공 주입 툴(51B)은 기판(66) 위에서 접촉하도록 된다. 툴(51A, 51B)은 각각의 기울어진 표면들(63A, 63B)을 포함하며, 이들 사이에는 기판(66)과 광학 요소(62)가 배치되어 있다.
그 다음, 진공 주입 재료(예를 들어, 액체의, 점성의 또는 소성 변형가능한 재료)가, 공간들(60)을 실질적으로 채워 불투명 스페이서/측벽 요소(64)를 형성하도록 주입될 수 있다(도 4b 참조). 툴들(51A, 51B) 사이의 공간이 채워짐에 따라, 투명 기판(66)들의 측벽들이 진공 주입된 재료에 의해 덮이거나 진공 주입된 재료 내에 임베딩된다. 일부 구현에서, 진공 펌프는 진공 주입 재료가 공간(60)을 채우는 것을 용이하게 한다. 진공 주입 재료는 바람직하게는 불투명이고, 예를 들어, 카본 블랙을 갖는 에폭시 등의 폴리머로 구성될 수 있다. 각각의 싱귤레이팅된 투명 기판(66)의 렌즈 야드(lens yard)는, 진공 주입된 재료로부터 광학 요소(62)를 보호할 수 있도록(즉, 에폭시 재료가 광학 요소를 침수(flooding)하는 것을 방지할 수 있도록) 선택되어야 한다. 그 다음 스페이서/측벽 요소(64)에 대한 진공 주입 재료가 (예를 들어, UV 또는 열적 큐어링에 의해) 경화된다. 진공 주입 툴(51A, 51B)의 제거 시에, 그 결과는, 스페이서/측벽 요소(64)의 부분들에 의해 서로 측방향으로 분리된, 투명 기판(66) 상의 광학 요소(62)를 포함하는 웨이퍼-스케일 스페이서/광학계 구조체(72A)이다(도 4c). 웨이퍼-스케일 스페이서/광학계 구조체(72A)의 후속된 처리는 도 3d와 관련하여 전술된 바와 같이 진행될 수 있다. 다이싱 후에, 복수의 모듈(21)이 얻어질 수 있고, 각각의 모듈은 광학 요소가 존재하는 기울어진 투명 기판을 포함한다. 모듈의 투명 기판의 측면 에지들은 불투명 재료에 의해 덮인다.
도 5a 내지 도 5e는 도 2c에 도시된 바와 같은 (즉, 소정 각도로 기울어진 투명 커버(26)를 갖는) 광전자 모듈(21A)을 제조하기 위한 웨이퍼-레벨 프로세스에서의 단계들을 나타낸다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 제1 결합된 복제 및 진공 주입 툴(51C)은 투명 싱귤레이팅된 기판(66)의 (센서측) 표면 상에서 광학 요소(예를 들어, 렌즈)(62)를 복제하는데 이용된다. 제1 툴(51C)은 서로 상이한 높이의 기울어진 표면(61)에 의해 부분적으로 정의된 공동(60A)을 포함한다.
제1 툴(51C)이 제자리에 머무는 동안, 제2 진공 주입 툴(51D)은 기판(66)의 반대측 (물체측) 표면과 접촉하게 된다(도 5b 참조). 그 다음, 진공 주입 재료(예를 들어, 액체의, 점성의 또는 소성 변형가능한 재료)가, 툴들(51C, 51D)간의 공간을 실질적으로 채워 불투명 스페이서/측벽 요소(64A)를 형성하도록 주입될 수 있다(도 5c 참조). 툴들(51C, 51D) 사이의 공간이 채워짐에 따라, 투명 기판(66)들의 측벽들이 진공 주입된 재료에 의해 덮이거나 진공 주입된 재료 내에 임베딩된다. 또한, 스페이서/측벽 요소(64A)는 기울어진 단부 부분(65)을 포함한다. 진공 주입된 재료를 큐어링한 후에, 툴들(51C, 51D)은 결과의 광학계/스페이서 구조체로부터 제거되고, 그 다음, 이러한 구조체는 개개의 광학계/스페이서 컴포넌트(73)로 분리될 수 있다(도 5d 참조). 그 다음, 광학계/스페이서 컴포넌트(73)는 반전되어, 그 표면 상에 탑재된 광전자 디바이스(예를 들어, 발광 요소 또는 광 검출 요소)(76)를 포함하는 PCB나 다른 기판(74)에 부착될 수 있다(도 5e). 광학계/스페이서 컴포넌트(73)는, 기울어진 단부 부분(65)이 기판(74)의 표면에 부착되도록 탑재되어, 결과적으로, 각각의 컴포넌트(73)의 스페이서/측벽(28)은 기판(74)에 관하여 소정 각도로 기울어진다. 그 다음, 결과적인 구조체는, 도 2c에 도시된 바와 같이, (예를 들어 다이싱에 의해) 복수의 모듈(21A)로 분리될 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 도 2c에 도시된 바와 같은 (즉, 소정 각도로 기울어진 투명 커버(26)를 갖는) 광전자 모듈(21B)을 제조하기 위한 웨이퍼-레벨 프로세스에서의 단계들을 나타낸다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 개개의 싱귤레이팅된 투명 기판(66)은 제1 결합된 복제 및 진공 주입 툴(51E)의 기울어진 표면 상에서 지지된다. 제2 진공 주입 툴(51F)은 싱귤레이팅된 기판(66) 위에 배치된다. 제1 툴(51E)은 각각의 싱귤레이팅된 기판(66)의 (센서측) 표면 상에서 광학 요소(예를 들어, 렌즈)(62)를 복제하는데 이용된다. 양쪽 툴(51E, 51F)을 제 위치에 둔 채, 진공 주입 재료(예를 들어, 액체의, 점성의 또는 소성 변형가능한 재료)가, 툴들간의 공간을 실질적으로 채워 불투명 스페이서/측벽 요소(64B)를 형성하도록 주입된다(도 5c 참조). 툴들(51E, 51F) 사이의 공간이 채워짐에 따라, 투명 기판(66)들의 측벽들이 진공 주입된 재료에 의해 덮이거나 진공 주입된 재료 내에 임베딩된다. 진공 주입된 재료를 큐어링한 후에, 툴들(51E, 51F)이, 스페이서/측벽 요소(64)의 부분들에 의해 서로 측방향으로 분리된 투명 기판(66) 상의 광학 요소(62)를 포함하는 결과적 광학계/스페이서 구조체(72B)로부터 제거된다(도 6c 참조). 웨이퍼-스케일 스페이서/광학계 구조체(72B)의 후속된 처리는 도 3d와 관련하여 전술된 바와 같이 진행될 수 있다. 다이싱 후에, 복수의 모듈(21B)이 얻어질 수 있고, 각각의 모듈은 광학 요소가 존재하는 기울어진 투명 기판을 포함한다. 모듈의 투명 기판의 측면 에지들은 불투명 재료에 의해 덮인다.
도 7a 내지 도 7e는, 투명 커버의 측벽을 덮는 불투명 재료가, 예를 들어, 유리-강화된 에폭시 라미네이트 재료(예를 들어, FR4)에 의해 둘러싸이는, 도 2e에 도시된 바와 같은 광전자 모듈(20A)을 제조하기 위한 단계들을 나타낸다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 광학 요소들이 형성되는 싱귤레이팅된 투명 기판(66)은, 예를 들어, FR4 등의 인쇄 회로 보드(PCB) 재료로 구성될 수 있는 비교적 견고한 불투명 웨이퍼(90)의 각각의 개구(예를 들어, 공동)(92) 내에 배치된다. 전술된 바와 같이, 싱귤레이팅된 기판(66)은, 예를 들어, 유리나 투명 플라스틱 또는 폴리머 재료 등의 투명 재료로 구성될 수 있다. 각각의 개구(92)는 바람직하게는, 개구 내에 놓인 싱귤레이팅된 투명 기판(66)의 직경(또는 폭)보다 약간 커서, 싱귤레이팅된 투명 기판(66)과 불투명 웨이퍼(90)의 인접한 부분간에 작은 갭(93)이 존재한다. 싱귤레이팅된 투명 기판(66)뿐만 아니라 불투명 웨이퍼(90)는, 지지 표면의 역할을 하는 PDMS 진공 실링 척(70) 상에 놓일 수 있다. 일부 경우에, 진공 실링 척(70) 상에 놓이는 별개의 캐리어 웨이퍼가 지지 표면의 역할을 한다.
그 다음, 복제된 광학 요소(62)(예를 들어, 렌즈)가, 도 3a 및 도 3b와 관련하여 전술된 기술과 유사한 방식으로, 복제 및 진공 주입 툴(50)을 이용하여 싱귤레이팅된 투명 기판(66)의 표면 상에 형성된다(도 7b 참조). 또한, 불투명 스페이서 요소(64)가, 도 3a 및 도 3b와 관련하여 전술된 것과 유사한 방식으로 진공 주입 기술에 의해 형성된다(도 7b 참조). 싱귤레이팅된 투명 기판(66)과 불투명 웨이퍼(90)의 인접 부분 사이의 갭(93)은 또한 진공 주입된 스페이서 재료로 채워진다. 따라서, 투명 기판(66)의 측벽들은, 불투명 웨이퍼(90)의 재료(예를 들어, FR4)에 의해 둘러싸인, 진공 주입된 스페이서 재료(예를 들어, 카본 블랙을 갖는 에폭시)에 의해 덮이거나 그 내부에 임베딩된다. 따라서 특정한 투명 기판(66)의 측벽 상에 있는 진공 주입된 스페이서 재료(예를 들어, 카본 블랙을 갖는 에폭시)는 스페이서 요소(64)와 단일의 연속적 영역을 형성한다. 복제 및 진공 주입 툴(50)의 제거 시에, 그 결과는 웨이퍼-스케일 스페이서/광학계 구조체(94)(도 7c)이다.
그 다음, 스페이서/광학계 구조체(94)가, 복수의 광전자 디바이스(76)가 탑재되는 PCB나 다른 기판(74)에 부착된다(도 7d). 이전 예와 관련하여 설명된 바와 같이, 기판(74)은, 예를 들어, 열적으로 안정적인 접착제를 이용하여 스페이서/광학계 구조체(94) 상의 스페이서 요소(64)에 부착될 수 있다. 그 결과는, 각각이 광학 요소(예를 들어, 렌즈)(62)들 중 각각의 것과 정렬되는, 광전자 디바이스(76)의 어레이를 포함하는 스택(96)이다. 일부 경우에, 불투명 배플 웨이퍼가, 결과 모듈들의 물체측 상에 배플을 제공하도록 투명 기판(66)의 반대측 상에 부착된다.
그 다음, 스택(96)이 다이싱 라인(82)을 따라 분리되어 개개의 모듈(20A)을 형성할 수 있고, 모듈들 각각은, 외측 측벽이 제2 불투명 재료(예를 들어, FR4 등의 유리-강화된 에폭시 라미네이트 재료)에 의해 둘러싸인 제1 불투명 재료(예를 들어, 카본 블랙을 갖는 에폭시)로 덮이거나 그 내부에 임베딩된 투명 커버에 부착된 광학 요소와 정렬된 광전자 디바이스를 포함한다. 따라서, 상기 기술은 웨이퍼-레벨 스케일로 복수의 모듈(20A)을 제조하는데 이용될 수 있다(도 7e 및 도 2e 참조).
도 8a 내지 도 8d는, 도 7a 내지 도 7e의 이전 프로세스와 같이, 비교적 견고한 불투명 웨이퍼의 각각의 개구(예를 들어, 공동) 내의 광학 요소에 대한 싱귤레이팅된 투명 기판을 배치하는 단계를 역시 포함하는 또 다른 웨이퍼-레벨 프로세스의 단계들을 나타낸다. 도 8a 내지 도 8d의 프로세스는, 광학 요소(예를 들어, 렌즈)가 투명 커버의 물체측 표면에 배치되는, 도 2h의 모듈(20D)과 같은 복수의 광전자 모듈을 제조하는데 이용될 수 있다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 싱귤레이팅된 투명 기판(66)은, 예를 들어, FR4 등의 PCB 재료로 구성될 수 있는 비교적 견고한 불투명 웨이퍼(102)의 각각의 개구(예를 들어, 공동)(92) 내에 배치된다. 여기서도, 싱귤레이팅된 기판(66)은, 예를 들어, 유리나 투명 플라스틱 또는 폴리머 재료 등의 투명 재료로 구성될 수 있다. 각각의 개구(92)는 바람직하게는, 개구 내에 놓인 싱귤레이팅된 투명 기판(66)의 직경(또는 폭)보다 약간 커서, 싱귤레이팅된 투명 기판(66)과 불투명 웨이퍼(102)의 인접한 부분간에 작은 갭(93)이 존재한다. 싱귤레이팅된 투명 기판(66)뿐만 아니라 불투명 웨이퍼(102)는, 지지 표면의 역할을 하는 PDMS 진공 실링 척(70) 상에 놓일 수 있다. 일부 경우에, 진공 실링 척(70) 상에 놓이는 별개의 캐리어 웨이퍼가 지지 표면의 역할을 한다.
그 다음, 웨이퍼-스케일 스페이서 구조체를 형성하기 위해 스페이서 구획(60)을 갖는 진공 주입 툴(100)이 이용된다(도 8b 참조). 특히, 스페이서 요소(64)는, 스페이서 구획(60)을 불투명 재료로 채우는 진공 주입 기술에 의해 형성된다. 진공 주입 프로세스는 도 3a 및 도 3b와 관련하여 전술된 것과 유사할 수 있다. 싱귤레이팅된 투명 기판(66)과 불투명 웨이퍼(102)의 인접 부분 사이의 갭(93)은 또한 진공 주입된 스페이서 재료로 채워진다. 따라서, 투명 기판(66)의 측벽들은, 불투명 웨이퍼(102)의 재료(예를 들어, FR4)에 의해 둘러싸인, 진공 주입된 스페이서 재료(예를 들어, 카본 블랙을 갖는 에폭시)에 의해 덮이거나 그 내부에 임베딩된다. 복제 및 진공 주입 툴(100)의 제거 시에, 그 결과는, 투명 기판(66), 불투명 웨이퍼(102)의 구획, 및 투명 기판(66)의 측벽 상의 불투명 스페이서 재료(예를 들어, 카본 블랙을 갖는 에폭시)의 부분들로 구성된 실질적으로 평면형의 지지 구조체(101) 상의 불투명 스페이서(64)를 포함하는 웨이퍼-스케일 스페이서 구조체(104)이다(도 8c 참조). 이전 예들(즉, 도 3a 내지 도 3e와 도 7a 내지 도 7e)과는 대조적으로, 광학 요소(예를 들어, 렌즈)는 진공 주입된 스페이서(64)를 형성하는데 이용되는 동일한 툴에 의해 형성되지 않는다. 대신에, 광학 요소들은 상이한 프로세스 단계들에서 형성된다.
도 8c에 도시된 바와 같이, 스페이서 구조체(104)가, 복수의 광전자 디바이스(76)가 탑재되는 PCB나 다른 기판(74)에 부착될 수 있다. 이전 예와 관련하여 설명된 바와 같이, 기판(74)은, 예를 들어, 열적으로 안정적인 접착제를 이용하여 스페이서 구조체(104) 상의 스페이서 요소(64)에 부착될 수 있다. 그 결과는 불투명 스페이서 요소(64)에 의해 측방향으로 둘러싸인 광전자 디바이스(76)의 어레이를 포함하는 스택(106)이다.
도 8c에 역시 도시된 바와 같이, 결합된 복제 및 진공 주입 툴(108)은 스페이서 요소(64)와 반대편 측 상의 평면 지지 구조체(101) 위에 제공된다. 복제 및 진공 주입 툴(108)은, 투명 기판(66)의 물체측 표면 상에 복제된 렌즈 요소(111)를 형성하기 위한 광학 요소 복제 구획(110)을 포함한다. 복제 및 진공 주입 툴(108)은, 배플 및 정렬 피쳐(예를 들어, 도 2h의 피쳐(42 및 44))를 각각 형성하기 위한 배플 구획(112) 및 정렬 구획(114)을 더 포함한다.
복제된 렌즈 요소(111)를 형성하기 위해, 복제 재료(예를 들어, 액체의, 점성의 또는 소성 변형가능한 재료)가 복제 툴(108)의 광학적 복제 구획(110) 상에 배치되고, 복제 구획(110)이 싱귤레이팅된 투명 기판(66)과 접촉하게 되어, 복제 재료가 싱귤레이팅된 투명 기판(66)의 상위 표면과 광학적 복제 구획(110) 사이에서 압착된다. 그 다음, 복제 재료가 (예를 들어, UV 또는 열적 큐어링에 의해) 경화되어 싱귤레이팅된 투명 기판(66)의 물체측 표면 상에 복제된 렌즈를 형성한다.
또한, 진공 주입 재료(예를 들어, 액체의, 점성의 또는 소성 변형가능한 재료)가 툴(108)의 배플 구획(112)과 정렬 구획(114)을 실질적으로 채우도록 주입된다. 렌즈(111)를 형성하는데 이용되는 복제 재료는 (적어도 광전자 디바이스에 의해 방출되거나 검출가능한 광의 파장에 대해) 투명하지만, 배플 구획(112) 및 정렬 구획(114)을 채우는 진공 주입 재료는 바람직하게는 불투명이고, 예를 들어, 카본 블랙을 갖는 에폭시 등의 폴리머로 구성될 수 있다. 그러나, 일반적으로, 제1 진공 주입 툴(100)을 이용하여 스페이서(64)를 형성하고 제2 진공 주입 툴(108)을 이용하여 배플 및 정렬 피쳐를 형성하는 것은 배플 구획(112) 및 정렬 구획(114)을 채우는 재료가 스페이서 구획(64)을 형성하는 재료와 동일하거나 상이하게 되는 것을 허용한다. 그 다음 배플 및 정렬 피쳐에 대한 진공 주입 재료가 (예를 들어, UV 또는 열적 큐어링에 의해) 경화된다. 복제 및 진공 주입 툴(108)의 제거 시에, 그 결과는, 그 외측 표면 상에서, 배플 및 정렬 피쳐뿐만 아니라 광학 요소(예를 들어, 렌즈)를 포함하는 스택이다.
그 다음, 스택이 다이싱 라인을 따라 분리되어 개개의 모듈(20D)을 형성할 수 있고, 모듈들 각각은, 외측 측벽이 제2 불투명 재료(예를 들어, FR4 등의 유리-강화된 에폭시 라미네이트 재료)에 의해 둘러싸인 제1 불투명 재료(예를 들어, 카본 블랙을 갖는 에폭시)로 덮이거나 그 내부에 임베딩된 투명 커버의 물체측 표면에 부착된 광학 요소와 정렬된 광전자 디바이스를 포함한다. 각각의 모듈(20D)은 또한, 진공 주입된 배플 피쳐(44)와 정렬 피쳐(42)를 포함한다(도 8d 참조). 따라서, 상기 기술은 웨이퍼-레벨 스케일로 복수의 광전자 모듈(20D)을 제조하는데 이용될 수 있다.
도 8c와 관련하여 전술된 바와 같이, 일부 경우에, 투명 기판(66) 상에 렌즈들을 복제하고 배플 피쳐(44) 및 정렬 피쳐(42)를 형성하기 위해 결합된 복제 및 진공 주입 툴(108)이 이용된다. 다른 구현에서, 투명 기판(66) 상에 직접 렌즈들을 복제하는 것 대신에, 하나 이상의 광학 요소(예를 들어, 렌즈)를 포함하는 이전-형성된 광학적 스택이 각각의 투명 기판(66) 위에 부착될 수 있다.
상기 예는 투명 커버(26)의 물체측 표면 상에 광학 요소(예를 들어, 렌즈)(30)를 포함하는 모듈을 제공한다. 다음으로 도 9a 내지 도 9d와 관련하여 설명되는 방법은, 발광 요소(22) 쪽으로 향하는 투명 커버(26)의 표면(즉, 투명 커버의 센서측) 상에 광학 요소(예를 들어, 렌즈)를 갖는, 도 2g의 모듈(20C)과 같은, 광전자 모듈을 제조하기 위한 웨이퍼-레벨 기술을 제공한다. 도 9a 내지 도 9d의 방법은 또한, 이전 예의 것들과 유사한 진공 주입된 배플 피쳐 및 정렬 피쳐를 제공한다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 광학 요소를 위한 싱귤레이팅된 투명 기판(66)은, 예를 들어, FR4 등의 PCB 재료 또는 다른 유리-강화된 에폭시 라미네이트 재료로 구성될 수 있는 비교적 견고한 불투명 웨이퍼(120)의 각각의 개구(예를 들어, 공동)(92) 내에 배치된다. 이 경우에도, 각각의 개구(92)는 바람직하게는, 개구 내에 놓이는 싱귤레이팅된 투명 기판(66)의 직경(또는 폭)보다 약간 더 크다. 싱귤레이팅된 투명 기판(66)에 대한 개구(92) 외에도, 불투명 웨이퍼(120)는, 지지 표면의 역할을 하는 PDMS 진공 실링 척(122) 상에서 배플 구획(126)과 정렬 구획(128)을 정의하는 개구와 정렬된 채널들을 형성하는 그 폭을 통한 작은 수직 갭(124)들을 가진다.
그 다음, 복제된 광학 요소(62)(예를 들어, 렌즈)가, 도 3a 및 도 3b와 관련하여 전술된 기술과 유사한 방식으로, 결합된 복제 및 진공 주입 툴(100A)을 이용하여 싱귤레이팅된 투명 기판(66)의 표면 상에 형성된다(도 b 참조). 또한, 불투명 스페이서 요소(64)가, 도 3a 및 도 3b와 관련하여 전술된 것과 유사한 방식으로 진공 주입 기술에 의해 형성된다. 동시에, 진공 실링 척(122)에서의 배플 구획(126) 및 정렬 구획(128)뿐만 아니라 갭(124)도 역시 진공 주입된 스페이서 재료(예를 들어, 카본 블랙을 갖는 에폭시)로 채워진다. 따라서, 불투명 웨이퍼(120)의 한 측 상에 스페이서 요소(64)를 형성할 뿐만 아니라 불투명 웨이퍼(120)의 다른 측 상에 배플 피쳐(130) 및 정렬 피쳐(132)를 형성하기 위해 단일의 진공 주입 단계가 이용될 수 있다. 이들 피쳐들의 진공 주입뿐만 아니라 광학 요소(62)의 복제 양쪽 모두를 위해 동일한 툴(100A)이 이용될 수 있다. 도 9a 및 도 9b에 도시된 단계들은 또한, 결과적으로, 투명 기판(66)의 측벽들이, 불투명 웨이퍼(120)의 재료(예를 들어, FR4)에 의해 둘러싸인, 진공 주입된 스페이서 재료(예를 들어, 카본 블랙을 갖는 에폭시)에 의해 덮이거나 그 내부에 임베딩된다. 따라서 특정한 투명 기판(66)의 측벽 상에 있는 진공 주입된 스페이서 재료(예를 들어, 카본 블랙을 갖는 에폭시)는 스페이서 요소(64)와 그리고 배플 피쳐(130) 및 정렬 피쳐(132)와 단일의 연속적 영역을 형성한다. 복제 및 진공 주입 툴(100A)의 제거 시에, 그 결과는 웨이퍼-스케일 스페이서/광학계 구조체(134)(도 c)이다.
그 다음, 스페이서/광학계 구조체(134)가, 복수의 광전자 디바이스(76)가 탑재되는 PCB나 다른 기판(74)에 부착된다(도 9c 참조). 이전 예와 관련하여 설명된 바와 같이, 기판(74)은, 예를 들어, 열적으로 안정적인 접착제를 이용하여 스페이서/광학계 구조체(134) 상의 스페이서 요소(64)에 부착될 수 있다. 그 결과는, 각각이 광학 요소(예를 들어, 렌즈)(62)들 중 각각의 것과 정렬되는, 광전자 디바이스(76)의 어레이를 포함하는 스택(136)이다.
그 다음, 스택(136)이 다이싱 라인을 따라 분리되어 개개의 광전자 모듈(20C)을 형성할 수 있고, 광전자 모듈들 각각은, 외측 측벽이 제2 불투명 재료(예를 들어, FR4 등의 유리-강화된 에폭시 라미네이트 재료)에 의해 둘러싸인 제1 불투명 재료(예를 들어, 카본 블랙을 갖는 에폭시)로 덮이거나 그 내부에 임베딩된 투명 커버에 부착된 광학 요소와 정렬된 광전자 디바이스를 포함한다. 따라서, 상기 기술은 웨이퍼-레벨 스케일로 복수의 광전자 모듈(20C)을 제조하는데 이용될 수 있다(도 9e 및 도 2g 참조).
도 7a 내지 도 7e와 도 9a 내지 도 9d의 예들에서, 광학 요소(예를 들어, 렌즈)는 모듈의 센서측에만 제공된다. 그러나, 이들 프로세스는 또한 모듈의 물체측 상에 광학 요소의 형성을 통합하도록 수정될 수 있다. 예를 들어, 도 7a 내지 도 7d에 도시된 단계들을 수행한 후에, 제2 광학 요소(예를 들어, 렌즈)(62A)가 각각의 투명 기판(66)의 상위측 상에 형성될 수 있다(도 10a 참조). 제2 광학 요소(62A)는 (광전자 디바이스(76)가 탑재되어 있는) PCB 기판(74)이 스페이서 요소(64)에 부착되기 이전에 또는 이후에 형성될 수 있다. 또한, 제2 광학 요소(62A)는, 예를 들어, 복제 기술에 의해 형성될 수 있다. 그 결과는, 각각이 불투명 스페이서(64)에 의해 측방향으로 둘러싸이고, 투명 기판(66)의 어느 한 표면 상에서 한 쌍의 광학 요소(62, 62A)와 정렬되어 있는, 광전자 디바이스(76)들의 어레이를 포함하는 스택(140)이다.
그 다음, 스택(140)이 다이싱 라인을 따라 분리되어 개개의 광전자 모듈(20F)을 형성할 수 있고(도 10b 참조), 광전자 모듈들 각각은, 외측 측벽이 제2 불투명 재료(예를 들어, FR4 등의 유리-강화된 에폭시 라미네이트 재료)에 의해 둘러싸인 제1 불투명 재료(예를 들어, 카본 블랙을 갖는 에폭시)로 덮이거나 그 내부에 임베딩된 투명 커버에 부착된 한 쌍의 수직 적층된 광학 요소와 정렬된 광전자 디바이스를 포함한다. 따라서, 상기 기술은 웨이퍼-레벨 스케일로 복수의 광전자 모듈(20F)을 제조하는데 이용될 수 있다.
제2 그룹의 복제된 광학 요소(예를 들어, 렌즈)는 또한 도 9a 내지 도 9d의 프로세스의 일부로서 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 9a 내지 도 9c에 도시된 단계들을 수행한 후에, 제2 광학 요소(예를 들어, 렌즈)(62A)가 각각의 투명 기판(66)의 상위측 상의 복제에 형성될 수 있다(도 11a 참조). 제2 광학 요소(62A)는 (광전자 디바이스(76)가 탑재되어 있는) PCB 기판(74)이 스페이서 요소(64)에 부착되기 이전에 또는 이후에 형성될 수 있다. 그 결과는, 각각이 불투명 스페이서(64)에 의해 측방향으로 둘러싸이고, 투명 기판(66)의 어느 한 표면 상에서 한 쌍의 광학 요소(62, 62A)와 정렬되어 있는, 광전자 디바이스(76)들의 어레이를 포함하는 스택(142)이다.
그 다음, 스택(142)이 다이싱 라인을 따라 분리되어 개개의 광전자 모듈(20G)을 형성할 수 있고(도 11b 참조), 광전자 모듈들 각각은, 외측 측벽이 제2 불투명 재료(예를 들어, FR4 등의 유리-강화된 에폭시 라미네이트 재료)에 의해 둘러싸인 제1 불투명 재료(예를 들어, 카본 블랙을 갖는 에폭시)로 덮이거나 그 내부에 임베딩된 투명 커버에 부착된 한 쌍의 수직 적층된 광학 요소와 정렬된 광전자 디바이스를 포함한다. 이 예에서, 각각의 모듈(20G)은 또한, 배플 및 정렬 피쳐(42, 44)를 포함한다. 따라서, 상기 기술은 웨이퍼-레벨 스케일로 복수의 광전자 모듈(20G)을 제조하는데 이용될 수 있다.
도 8a 내지 도 8d의 예와 관련하여 전술된 바와 같이, 스페이서를 형성하는 재료와는 상이한 불투명 재료로 배플 및 정렬 피쳐를 형성하는 것이 가능하다. 도 12a 내지 도 12e는, 배플 및 정렬 피쳐를 위한 불투명 재료가 스페이서를 형성하는 재료와는 상이한(또는 동일한) 것을 허용하는 또 다른 예를 나타낸다. 상이한 재료를 이용하는 것은, 예를 들어, 모듈들의 다양한 불투명 부분들이 상이한 투명도를 갖는 것을 허용하기 위해 바람직할 수 있다.
도 12a에 도시된 바와 같이, 광학 요소를 위한 싱귤레이팅된 투명 기판(66)은, 예를 들어, FR4 등의 인쇄 회로 보드(PCB) 재료 또는 다른 유리-강화된 에폭시 라미네이트 재료로 구성될 수 있는 비교적 견고한 불투명 웨이퍼(120)의 각각의 개구(예를 들어, 공동)(92) 내에 배치된다. 각각의 개구(92)는 바람직하게는, 개구 내에 놓이는 싱귤레이팅된 투명 기판(66)의 직경(또는 폭)보다 약간 더 크다. 싱귤레이팅된 투명 기판(66)에 대한 개구(92) 외에도, 불투명 웨이퍼(120)는, 지지 표면의 역할을 하는 PDMS 진공 실링 척(122) 상에서 배플 구획(126) 및 정렬 구획(128)과 정렬된 채널들을 형성하는 그 폭을 통한 작은 수직 갭(124)들을 가진다.
그 다음, 복제된 광학 요소(62)(예를 들어, 렌즈)가, 광학 요소 복제 구획(58)을 포함하는 결합된 복제 및 진공 주입 툴(100B)을 이용하여 싱귤레이팅된 투명 기판(66)의 표면 상에 형성된다(도 12b 참조). 또한, 갭(124)뿐만 아니라, 진공 실링 척(122)에서의 배플 구획(126) 및 정렬 구획(128)도 역시, 툴(100B)이 제 위치에 머무는 동안 불투명 진공 주입된 재료(예를 들어, 카본 블랙을 갖는 에폭시)로 채워진다. 따라서 이들 피쳐들의 진공 주입뿐만 아니라 광학 요소(62)의 복제 양쪽 모두를 위해 동일한 툴(100B)이 이용될 수 있다. 도 12a에 도시된 단계들의 결과, 투명 기판(66)의 측벽들이, 불투명 웨이퍼(120)의 재료(예를 들어, FR4)에 의해 둘러싸인, 불투명 진공 주입된 스페이서 재료(예를 들어, 카본 블랙을 갖는 에폭시)에 의해 덮이거나 그 내부에 임베딩된다. 따라서 특정한 투명 기판(66)의 측벽 상에 있는 진공 주입된 재료(예를 들어, 카본 블랙을 갖는 에폭시)는 배플 피쳐(130) 및 정렬 피쳐(132)와 단일의 연속적 영역을 형성한다(도 12b 참조).
그 다음, 복제 및 진공 주입 툴(100B)이 제거되고, 도 12b에 도시된 바와 같이, 제2 진공 주입 툴(100C)이 제공되어 스페이서 요소(64)를 형성한다. 제2 진공 주입 툴(100C)은, 진공 주입에 의해 불투명 재료로 채워지는 스페이서 구획(60)을 포함한다. 앞서 언급된 바와 같이, 스페이서를 위한 재료는 배플 및 정렬 피쳐를 위한 재료와는 상이할 수 있다. 스페이서 구획(60)이 채워진 후에, 제2 진공 주입 툴(100C)이 결과의 스페이서/광학계 구조체(148)로부터 제거된다(도 12c 참조).
도 9a 내지 도 9c와 도 8a 내지 도 8c의 프로세스들간의 한 차이는 투명 웨이퍼(120) 내의 갭(124)을 채우는 불투명 재료와 관련되어 있다. 도 8a 내지 도 8c에서, 갭(124)은 스페이서 구획(60)과 동일한 재료로 동시에 채워진다. 반면, 도 12a 내지 도 12c에서, 갭(124)은 배플 및 정렬 구획(126, 128)과 동일한 재료로 동시에 채워진다. 따라서, 스페이서(64) 및 배플/정렬 피쳐(130, 132)를 형성하기 위해 상이한 재료들이 이용된다면, 갭(124) 내의 재료는 도 8a 내지 도 8c의 프로세스가 이용되는지 또는 도 12a 내지 도 12c의 프로세스가 이용되는지에 의존할 것이다.
제2 툴(100C)을 제거한 후에, 스페이서/광학계 구조체(148)가, 복수의 광전자 디바이스(76)가 탑재되는 인쇄 회로 보드(PCB)나 다른 기판(74)에 부착된다(도 12c 참조). 이전 예와 관련하여 설명된 바와 같이, 기판(74)은, 예를 들어, 열적으로 안정적인 접착제를 이용하여 스페이서/광학계 구조체(148) 상의 스페이서 요소(64)에 부착될 수 있다. 그 결과는, 각각이 광학 요소(예를 들어, 렌즈)(62)들 중 각각의 것과 정렬되는, 광전자 디바이스(76)의 어레이를 포함하는 스택(150)이다.
그 다음, 스택(150)이 다이싱 라인을 따라 분리되어 개개의 광전자 모듈(20H)을 형성할 수 있고, 광전자 모듈들 각각은, 외측 측벽이 제2 불투명 재료(예를 들어, FR4 등의 유리-강화된 에폭시 라미네이트 재료)에 의해 둘러싸인 제1 불투명 재료(예를 들어, 카본 블랙을 갖는 에폭시)로 덮이거나 그 내부에 임베딩된 투명 커버에 부착된 광학 요소와 정렬된 광전자 디바이스를 포함한다. 따라서, 상기 기술은 웨이퍼-레벨 스케일로 복수의 광전자 모듈(20H)을 제조하는데 이용될 수 있다.
몇 가지 점에서 전술된 프로세스와 유사하게, 웨이퍼-레벨 프로세스는, 발광 요소 및 광 검출 요소 양쪽 모두를 포함하는 모듈을 제조하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 도 13a에 도시된 바와 같이, 광학 요소들이 형성되는 싱귤레이팅된 투명 기판(66)은, 지지 표면의 역할을 하는 PDMS 진공 척(70) 상에 있는 비교적 견고한 불투명 웨이퍼(90A)의 각각의 개구(예를 들어, 공동) 내에 배치된다. 복제된 광학 요소(62)(예를 들어, 렌즈)가, 결합된 복제 및 진공 주입 툴(50A)을 이용하여 싱귤레이팅된 투명 기판(66)의 표면 상에 형성된다. 또한, 불투명 스페이서 요소(64A, 64B, 64C)가 결합된 복제 및 진공 주입 툴(50A)을 이용하여 진공 주입에 의해 형성된다(도 13a 및 도 13b 참조). 동시에, 투명 기판(66)과 불투명 웨이퍼(90A)의 인접 부분 사이의 갭(93)은 불투명 진공 주입된 재료로 채워져, 투명 기판의 측벽들이 불투명 재료에 의해 덮이거나, 그 내부에 임베딩된다. 도 13a 및 도 13b는, 툴(50A)의 스페이서 구획(60A, 60B 및 60C)이 서로 상이한 크기를 가질 수 있다는 점을 제외하고는, 도 7a 및 도 7b와 유사하다. 특히, 이하의 설명에서 명백한 바와 같이, 각각의 더 좁은 스페이서 구획(60B)은 단일 모듈에 대해 인접한 광학 채널들 사이에 형성된 스페이서 요소(64B)에 대응한다. 더 넓은 스페이서 구획(60C)은 2개의 인접한 모듈에 대한 벽을 형성하는 스페이서 요소(64C)에 대응한다. 복제 및 진공 주입 툴(50A)의 제거 시에, 그 결과는, 광학 요소(62)와 스페이서 요소(64A, 64B, 64C)를 포함하는 웨이퍼-스케일 스페이서/광학계 구조체(94A)이다(도 13c).
그 다음, 도 13d에 도시된 바와 같이, 일부 구현에서, 제2 그룹의 광학 요소들(예를 들어, 렌즈들)(62A)은 각각의 투명 기판(66)의 제2 측 상의 복제에 의해 형성될 수 있다. 또한, 일부 구현에서, 배플 웨이퍼가, 결과 모듈들의 물체측 상에 배플을 제공하도록 투명 기판(66)의 반대측 상에 부착된다. 스페이서/광학계 구조체(94A)는 상이한 유형들의 광전자 디바이스들(76A, 76B)(예를 들어, 발광 요소(76A) 및 광 검출 요소(76B))이 탑재된 PCB나 다른 기판(74)에 부착된다. 발광 및 광 검출 요소들(76A, 76B)은 각각의 발광 요소(76A)가 광 검출 요소(76B)에 인접하도록 교대한다. 대안으로서, 싱귤레이팅된 발광 및 광 검출 디바이스들은 스페이서/광학계 구조체(94A)에 부착될 수 있다. 결과적 구조체는, 각각이 인접한 광학 채널들을 포함하는 복수의 모듈들(20I)로 (예를 들어, 다이싱에 의해) 분리될 수 있고, 채널들 중 하나는 발광 요소(76A)(예를 들어, LED)를 포함하고 채널들 중 하나는 광 검출 요소(76B)(예를 들어, 포토다이오드)를 포함한다. 인접한 광학 채널들은 불투명 스페이서(64)에 의해 서로 분리된다. 또한, 투명 커버의 측벽들은, 제2 불투명 재료(예를 들어, FR4 등의 유리-강화된 에폭시 라미네이트 재료)에 의해 둘러싸인 제1 불투명 재료(예를 들어, 카본 블랙을 갖는 에폭시) 내에 임베딩된다. 이러한 모듈은, 예를 들어, 근접 센서로서 이용될 수 있다.
상기 예에서, 광학 요소(예를 들어, 렌즈)에 대한 싱귤레이팅된 투명 기판(66)은 비교적 견고한 불투명 PCB 웨이퍼의 개구(예를 들어, 공동) 내에 배치된다. 일부 구현에서, 미리 형성된 싱귤레이팅된 투명 기판을 불투명 웨이퍼 내의 개구 내에 삽입하는 것 대신에, PCB-타입 웨이퍼는 모듈을 위한 투명 커버에 대응하는 투명 구획으로 미리 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 14a에 도시된 바와 같이, 예를 들어, FR4 등의 불투명 인쇄 회로 보드(PCB) 재료나 다른 유리-강화된 에폭시 라미네이트 재료로 구성될 수 있는, 비교적 견고한 웨이퍼(220)는 또한, 모듈을 위한 투명 커버에 대응하는 투명 구획(266)을 포함한다. 웨이퍼(220)는, 지지 표면의 역할을 하는 PDMS 진공 실링 척(222) 상의 피쳐(228)(예를 들어, 정렬 또는 배플 구획)와 정렬되어 있는 채널들을 형성하는 그 폭을 통한 작은 수직 갭(224)을 가진다.
그 다음, 복제된 광학 요소(262)(예를 들어, 렌즈)가, 결합된 복제 및 진공 주입 툴(200)을 이용하여 투명 구획(266)의 표면 상에 형성된다. 또한, 도 14a 및 도 14b에 의해 도시된 바와 같이, 툴(200)의 스페이서 구획(260)은 불투명 스페이서 요소(264)를 형성하기 위해 설명된 바와 같은 불투명 재료로 채워진다. 동시에, 갭(224)뿐만 아니라, 진공 실링 척(222)에서의 정렬(및/또는 배플) 구획(228)도 역시 진공 주입된 스페이서 재료(예를 들어, 카본 블랙을 갖는 에폭시)로 채워진다. 따라서, 웨이퍼(220)의 한 측 상에 스페이서 요소(264)를 형성할 뿐만 아니라 웨이퍼(220)의 다른 측 상에 정렬(및/또는 배플) 피쳐(232)를 형성하기 위해 단일의 진공 주입 단계가 이용될 수 있다. 또한, 이들 피쳐들의 진공 주입뿐만 아니라 광학 요소(262)의 복제 양쪽 모두를 위해 동일한 툴(200)이 이용될 수 있다. 도 14a 및 도 14b에서 알 수 있는 바와 같이, 투명 구획(266)의 측면들은, 웨이퍼(220)의 주변 불투명 구획(예를 들어, FR4)에 의해 덮이거나 그 내부에 임베딩되어 유지된다. 복제 및 진공 주입 툴(200)의 제거 시에, 그 결과는 웨이퍼-스케일 스페이서/광학계 구조체(234)이다(도 14c). 일부 구현에서, 툴(200)을 이용한 진공 주입에 의해 스페이서 요소(264)를 형성하는 것 대신에, 그 위에 복제된 렌즈와 진공 주입된 정렬(및/또는 배플) 피쳐가 형성되어 있는 구조체에 스페이서 웨이퍼를 부착함으로써 스페이서 요소(264)가 제공될 수 있다.
그 다음, 스페이서/광학계 구조체(234)가, 복수의 광전자 디바이스(76)가 탑재되는 인쇄 회로 보드(PCB)나 다른 기판(74)에 부착된다(도 14c 참조). 이전 예와 관련하여 설명된 바와 같이, 기판(74)은, 예를 들어, 열적으로 안정적인 접착제를 이용하여 스페이서/광학계 구조체(234) 상의 스페이서 요소(64)에 부착될 수 있다. 그 결과는, 각각이 광학 요소(예를 들어, 렌즈)(262)들 중 각각의 것과 정렬되는, 광전자 디바이스(76)의 어레이를 포함하는 스택(236)이다.
그 다음, 스택(236)이 다이싱 라인을 따라 분리되어 개개의 광전자 모듈(20I)을 형성할 수 있고(도 14d), 광전자 모듈들 각각은, 외측 측벽이 불투명 재료(예를 들어, FR4 등의 유리-강화된 에폭시 라미네이트 재료)로 덮이거나 그 내부에 임베딩된 투명 커버에 부착된 광학 요소와 정렬된 광전자 디바이스를 포함한다. 따라서, 상기 기술은 웨이퍼-레벨 스케일로 복수의 광전자 모듈(20J)을 제조하는데 이용될 수 있다.
상기 예에서, 제조 방법은, 복수의 광전자 디바이스가 탑재되어 있는 PCB나 다른 기판에 스페이서/광학계 구조체를 부착하는 단계를 포함한다. 다른 구현에서, 광전자 디바이스가 탑재되어 있는 웨이퍼-크기 기판을 부착하는 것 대신에, 싱귤레이팅된 광전자 디바이스가 스페이서/광학계 구조체에 부착될 수 있다.
또한, 상기 예들 중 일부는 각각의 모듈에서 단일의 광전자 디바이스(예를 들어, 발광 요소 또는 광 검출 요소)를 포함하고 있지만, 각각이 하나 이상의 각각의 광학 요소와 정렬되어 있는 2개 이상의 발광 요소들을 포함하는 모듈을 제조하기 위해 상기 기술과 유사한 기술이 이용될 수 있다. 발광 요소들을 서로 분리시키는 스페이서 없이 2개 이상의 발광 요소를 둘러싸는 불투명 측벽을 포함할 수 있는 이러한 모듈은, 예를 들어, 듀얼 LED 플래시 모듈의 역할을 할 수 있다. 일부 구현에서, 모듈은 또한 다른 광전자 또는 광학적 컴포넌트를 포함할 수 있다.
상기 예들 중 일부에서, 제조 프로세스 동안에, 각각의 싱귤레이팅된 투명 기판(66)은, 단일의 광학 채널에 대한 영역에 걸쳐 있다. 그러나, 일부 구현에서, 예를 들어, 2개의 광학 채널에 걸쳐 있는 다소 더 큰 싱귤레이팅된 투명 기판을 이용하는 것이 유익할 수 있다. 이러한 더 넓은 싱귤레이팅된 투명 기판을 이용하는 것은, 일부 경우에, 제조 동안의 안정성을 증가시킬 수 있다. 또한, 더 넓은 싱귤레이팅된 투명 기판은, 일부 사례에서, 집어 놓기(pick-and-place) 장비를 이용하여 위치결정에 더 용이할 수 있다. 복수의 (예를 들어, 2개의) 광학 채널에 걸치는 싱귤레이팅된 투명 기판을 이용하여 광전자 모듈을 제조하기 위한 프로세스가 도 15a 내지 도 15f와 관련하여 이하에서 설명된다. 결과적인 모듈을 각각은, 예를 들어, 2개의 광전자 디바이스(예를 들어, 발광 디바이스 및 광 검출 디바이스)를 포함할 수 있다.
도 15a 내지 도 15e는, 투과성 기판 상에 수동 광학 요소(예를 들어, 렌즈)를 형성하는 것뿐만 아니라 스페이서 피쳐, 배플 피쳐 및 벽 피쳐를 형성하기 위한 단계들을 나타낸다. 도 15a에 도시된 바와 같이, 이들 피쳐들은, 수동 광학 요소들을 투과성 기판 상에 복제함에 의한 이들 요소들의 형성, 및 진공 주입 기술에 의한 스페이서, 배플 및 벽 피쳐의 형성을 용이하게 하는 상위 및 하위 PDMS 툴(300A, 300B)을 이용하여 형성될 수 있다. 상위 툴(300A)은, 투과성 기판의 상위 표면 상에 형성될 수동 광학 요소(예를 들어, 렌즈)에 대응하는 복제 피쳐(302A)를 포함한다. 마찬가지로, 하위 툴(300B)은, 투과성 기판의 하위 표면 상에 형성될 수동 광학 요소(예를 들어, 렌즈)에 대응하는 복제 피쳐(302B)를 포함한다.
상위 및 하위 툴(300A, 300B)은 또한, 모듈의 벽 피쳐에 대한 영역에 대응하는 각각의 공간(304A, 304B)을 포함한다. 또한, 하위 툴(300B)은 모듈의 스페이서 피쳐에 대한 영역에 대응하는 각각의 공간(306)을 포함한다. 또한, 상위 툴(100A)은 모듈의 배플 피쳐에 대한 영역에 대응하는 각각의 공간(308)을 포함한다.
렌즈 요소를 형성하기 위해, 큐어링가능한 에폭시(310)가 상위 툴(300A)의 복제 피쳐(302A) 상에 뿐만 아니라 하위 툴(300B)의 복제 피쳐(302B) 상에 분배된다. 도 15b를 참조한다. 또한, 도 15c에 도시된 바와 같이, 싱귤레이팅된 투과성 기판(312)이 하위 툴(300A) 상의 큐어링가능한 에폭시(310)의 각각의 영역 위에 배치된다. 각각의 싱귤레이팅된 투과성 기판(312)은, 공간(306)들 중 하나에 의해 분리된 에폭시(310)의 2개의 인접한 영역들에 걸쳐 있다. 앞서와 같이, 기판(312)은, 예를 들어, 특정한 관심대상 파장(들)에 투명한 유리, 사파이어 또는 폴리머로 구성될 수 있다.
그 다음, 도 15d에 도시된 바와 같이, 상위 및 하위 툴(300A, 300B)은 서로 정렬되고 접촉하게 되어 상위 툴(100A)의 복제 피쳐(302A) 상의 에폭시 재료(310)가 각각의 투과성 기판(312)의 상부 표면과 접촉하게 된다. 그 다음, 렌즈에 대한 에폭시 재료(310)는, 예를 들어, UV 또는 열적 큐어링에 의해 경화된다. 후속해서 큐어링될 때, 에폭시 재료(310)는 (적어도 모듈로부터 방출되거나 검출되는 광의 파장에 대해) 투명해야 한다.
그 다음, 툴들(300A, 300B) 사이의 공간들(304A, 304B, 306, 308)에서 불투명 큐어링가능한 재료가 진공 주입에 의해 제공되어, 공간들이 불투명 재료로 채워진다. 불투명 재료는, 예를 들어, 불투명 충진재(예를 들어, 카본 블랙, 안료, 무기 충진재 또는 염료)를 포함하는 액상 폴리머 재료(예를 들어, 에폭시, 아크릴레이트, 폴리우레탄, 또는 실리콘)로 구성될 수 있다. 도 15e를 참조한다. 불투명 재료는 후속해서 (예를 들어, UV 또는 열적 큐어링에 의해) 경화된다. 경화된 불투명 재료는, 벽 피쳐(314), 배플 피쳐(318), 및 스페이서 피쳐(316)를 형성한다. 그 다음, 툴들(300A, 300B)이 제거될 수 있다. (투과성 기판(312), 렌즈(310), 스페이서 피쳐(316), 배플 피쳐(318) 및 벽 피쳐(314)를 포함하는) 결과적 구조체(319)는, 도 15f에 도시된 바와 같이, 광전자 디바이스(즉, 발광 디바이스(76A) 및 광 검출 디바이스(76B))가 탑재되어 있는 기판 웨이퍼(320)에 부착될 수 있다. 기판 웨이퍼(320)는, 예를 들어, PCB 웨이퍼일 수 있다. 결과적 스택(321)은 라인(322)을 따라 (예를 들어, 다이싱에 의해) 복수의 모듈로 분리될 수 있고, 모듈들 각각은 각각의 광학 채널에서 발광 디바이스(76A) 및 광 검출 디바이스(76B)를 포함한다.
도 15f에 도시된 바와 같이 다이싱에 수행된다면, 결과적 모듈의 투명 커버(312)의 외측 측벽(326)은 불투명 재료로 덮이지 않을 것이고(도 16 참조), 이것은 일부 경우에 모듈로부터의 광 누설 및/또는 모듈 내로의 미광이 발생하는 것을 허용할 수 있다. 모듈의 외측 측벽 위에 불투명 재료를 제공하기 위한 기술이 도 15 및 도 16과 관련하여 이하에서 설명된다.
일부 구현에서, 도 15f의 구조체(319)는 기판 웨이퍼(320)로의 부착에 앞서 다이싱될 수 있다. 또한, 일부 구현에서, 복수의 발광 및 광 검출 디바이스(76A, 76B)가 탑재되어 있는 기판 웨이퍼(320)에 구조체(319)를 부착하는 것 대신에, 싱귤레이팅된 광전자 디바이스(76A, 76B)가 구조체(319)에 부착될 수 있다. 상기 방법은, 조립에 앞서 (즉, 디바이스(76A, 76B)가 탑재되어 있는 지지체의 구조체(319)로의 부착에 앞서) 광학 및/또는 광전자 컴포넌트들의 테스팅을 가능케 할 수 있다.
상위 및 하위 툴(300A, 300B)의 이용을 포함한 도 15a 내지 도 15f의 프로세스는 또한, 각각의 투명 기판이 오직 단일 채널에 대한 영역에 걸쳐 있는 상황에 대해 이용될 수 있다.
도 17a 내지 도 17f는, 도 15f의 스택(321)과 유사한 스택을 얻기 위한 또 다른 제조 기술을 나타낸다. 이 경우, 도 16a에 도시된 바와 같이, 복수의 싱귤레이팅된 투과성 기판(312)이 희생 기판(410) 상에 탑재된다. 앞서와 같이, 투과성 기판(312)은, 예를 들어, 관심대상 파장(들)(즉, 발광 디바이스(76A)에 의해 방출되거나 광 검출 디바이스(76B)에 의해 검출가능한 광의 파장(들))에 대해 투명한 유리, 사파이어, 또는 폴리머로 구성될 수 있다. 결합된 복제 및 진공 주입 툴(400A)이 제공되고, 큐어링가능한 에폭시 재료가 툴의 복제 피쳐(402) 상에 분배된 다음, 투과성 기판(312)의 노출된 표면과 접촉하게 되어 도 17b에 도시된 바와 같은 복제된 렌즈 요소(310)를 형성한다. 그 다음, 에폭시 재료는, 예를 들어, 열적 또는 UV 큐어링에 의해 경화된다. 또한, 툴(400A)과 희생 기판(410) 사이의 공간(404)뿐만 아니라 툴(400A)과 투과성 기판(312) 사이의 공간(406)은, 불투명 충진재(예를 들어, 카본 블랙, 안료, 무기 충진재, 또는 염료)를 포함하는 액상 폴리머 재료(예를 들어, 에폭시, 아크릴레이트, 폴리우레탄, 또는 실리콘) 등의 불투명 재료로 채워진다. 도 17b를 참조한다. 불투명 재료는 후속해서 (예를 들어, UV 또는 열적 큐어링에 의해) 경화되어 벽 피쳐(416) 및 스페이서 피쳐(418)를 형성할 수 있다. 그 다음, 툴(400A)과 희생 기판(410)이 제거된다. (투과성 기판(312), 렌즈(310), 스페이서 피쳐(418) 및 벽 피쳐(416)를 포함하는) 결과적 구조체(420)가 도 17c에 도시되어 있다.
그 다음, 도 17d에 도시된 바와 같이, 구조체(420)가 광전자 디바이스들(즉, 발광 디바이스(76A) 및 광 검출 디바이스(76B))이 탑재되어 있는 기판 웨이퍼(320)(예를 들어, PCB 웨이퍼) 상에 탑재된다. 투과성 기판(312)의 제2 측, 배플 피쳐 및 벽 피쳐(416)의 상위 부분 상에 렌즈를 형성하기 위해 제2 결합된 복제 및 진공 주입 툴(400B)이 이용될 수 있다. 큐어링가능한 에폭시 재료가 툴(400B)의 복제 피쳐(422) 상에 분배된 다음, 투과성 기판(312)의 노출된 표면과 접촉하게 되어 도 17e에 도시된 바와 같은 복제된 렌즈 요소(310B)를 형성한다. 그 다음, 에폭시 재료는, 예를 들어, 열적 또는 UV 큐어링에 의해 경화될 수 있다. 또한, 툴(400B)과 벽 피쳐의 이전에-형성된 구획(416) 사이의 공간(424)뿐만 아니라 툴(400B)과 투과성 기판(312) 사이의 공간(426)은, 불투명 충진재(예를 들어, 카본 블랙, 안료, 무기 충진재, 또는 염료)를 포함하는 액상 폴리머 재료(예를 들어, 에폭시, 아크릴레이트, 폴리우레탄, 또는 실리콘) 등의 불투명 재료로 채워진다. 도 15를 참조한다. 불투명 재료는 후속해서 (예를 들어, UV 또는 열적 큐어링에 의해) 경화되어 벽 피쳐(416)의 상위 구획(416B) 및 배플 피쳐(428)를 형성할 수 있다. 그 다음, 제2 툴(400B)이 제거될 수 있다. 도 17f에 도시된 결과적 구조체(421)는, 도 15a 내지 도 15f의 프로세스로부터 얻어진 도 15f의 구조체(321)와 유사하다. 도 17f의 구조체(412)는 라인(322)을 따라 (예를 들어, 다이싱에 의해) 복수의 모듈로 분리될 수 있고, 모듈들 각각은 각각의 광학 채널에서 발광 디바이스(76A) 및 광 검출 디바이스(76B)를 포함한다.
앞서 언급된 바와 같이, 다이싱이 도 15f 또는 도 14f에 도시된 바와 같이 수행된다면, 결과적 모듈의 투명 커버(312)의 외측 측벽(326)은 투명 재료로 덮이지 않을 것이고(예를 들어, 도 16 참조), 이것은 일부 경우에 모듈로부터의 광 누설 및/또는 모듈 내로의 미광이 발생하는 것을 허용할 수 있다. 투명 커버의 측벽을 덮기 위해 불투명 재료를 제공하기 위한 기술이 이제 설명된다.
투과성 커버(312)의 측벽(326)이 불투명 재료에 의해 덮일 수 있는 한 방식이 도 15a 및 도 15b에 도시되어 있다. 예를 들어, 도 15f의 구조체(321)(또는 도 17f의 구조체(421))에서 시작하여, 개구(예를 들어, 트렌치)(510)가, 도 18a에 도시된 바와 같이, 아래에 놓인 투과성 기판(312)을 통해 각각의 배플 피쳐(예를 들어, 318)의 상부로부터 형성된다. 트렌치(510)는 투과성 기판(312)의 두께를 완전히 관통하여 연장되어야 하고, 바람직하게는, 아래의 스페이서 피쳐(예를 들어, 316) 내로 부분적으로 연장되어야 한다. 트렌치(510)는, 예를 들어, 다이싱, 마이크로머시닝(micromachining), 또는 레이저 커팅 기술에 의해 형성될 수 있다. 트렌치(510)는 후속해서, 투과성 기판(312)의 다양한 부분들의 측면 에지들 상에 불투명 층을 제공하도록, 예를 들어, 진공 주입 기술을 이용하여 불투명 재료(512)로 채워질 수 있다. 도 18b를 참조한다. 진공 주입 기술은, 도 18a에 도시된 구조체의 상부 상에 PDMS 툴을 배치하는 단계를 수반할 수 있다. 투과성 기판(312)의 측면 에지들을 덮는 불투명 재료(510)는, 예를 들어, 불투명 충진재(예를 들어, 카본 블랙, 안료 또는 염료)를 포함하는 큐어링가능한 폴리머 재료(예를 들어, 에폭시, 아크릴레이트, 폴리우레탄, 또는 실리콘)일 수 있다. 그 다음, 도 18b의 구조체(520)는 (예를 들어, 다이싱에 의해) 복수의 개별 모듈들로 분리될 수 있다.
예를 들어, 도 19에 도시된 바와 같이, 구조체(520)는 벽 피쳐(416, 416B)을 통한 라인(522)을 따른 다이싱에 의해 분리되어 도 20의 모듈(530)과 같은 모듈을 형성할 수 있다. 모듈(530)은, 불투명 내부 벽의 역할을 하는 스페이서(418)에 의해 서로 분리된 발광 디바이스(76A)와 광 검출 디바이스(76B)를 포함한다. 불투명 재료(512)는 또한 투과성 기판(312)들을 서로 분리하여 미광이 광학적 검출 채널에 입사하는 것을 방지하는 것을 돕는다. 모듈의 외측 벽(416)은 또한 불투명 재료로 구성되고 투과성 커버(312)의 외측 측벽(326)을 덮어, 투과성 커버의 측면들로부터의 광 누설을 방지하는 것을 도울 수 있다. 도 15f의 구조체(321)는, 도 20의 모듈과 유사한 복수의 모듈을 얻기 위해 유사한 방식으로 처리될 수 있다.
일부 구현에서, 도 19에서와 같이 다이싱 라인(522)을 따라 구조체(520)를 분리하는 것 대신에, 구조체(520)는 불투명 재료(512)와 스페이서(418)를 통과하는 다이싱 라인(524)을 따라 분리되어(도 21 참조) 도 22의 모듈(540)과 같은 모듈 광 모듈들을 형성할 수 있다. 모듈(540)은 또한, 미광이 광학적 검출 채널에 입사하는 것의 방지를 도울 수 있는 내부 벽(416)에 의해 서로 분리된 발광 디바이스(76A)와 광 검출 디바이스(76B)를 포함한다. 모듈의 외측 벽은, 투과성 커버(312)의 외측 측벽(326)을 덮는 불투명 스페이서(418)와 불투명 재료(512)로 구성된다. 불투명 재료(512)는 투과성 커버(312)의 측면들로부터의 광 누설을 방지하는 것을 도울 수 있다. 도 15f의 구조체(321)는, 도 22의 모듈과 유사한 복수의 모듈을 얻기 위해 유사한 방식으로 처리될 수 있다.
상기 예들 중 많은 것들이 광학 요소로서 렌즈를 포함하고 있지만, 일부 구현은, 렌즈 외에도, 또는 렌즈 대신에, 다른 유형의 광학 요소(예를 들어, 광학 필터 및/또는 FFL 보정 층들)를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 이러한 광학 요소는 싱귤레이션에 앞서 투명 기판(예를 들어, 웨이퍼) 상에 제공될 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 광학 필터 층 또는 초점 길이 보정 층이 투명 커버 기판(예를 들어, 웨이퍼)에 부가된 다음, 각각이 그 표면 상에 광학 필터 또는 초점 길이 보정 층 중 적어도 하나를 갖는 싱귤레이팅된 커버들로 다이싱된다. 초점 길이 보정 층은, 예를 들어, 초점 플랜지 길이(focal flange length)(FFL) 보정 층일 수 있다. FFL은 때때로 플랜지 초점 거리(flange focal distance)라고 한다. 그 다음, 각각이 그 표면 상에 광학 필터 층 또는 초점 길이 보정 층을 포함하는 싱귤레이팅된 커버들은, 전술된 제조 기술들(예를 들어, 도 3a 내지 도 3e; 도 4a 내지 도 4c; 도 5a 내지 도 5e; 도 6a 내지 도 6c; 도 7a 내지 도 7e; 도 8a 내지 도 8d; 도 9a 내지 도 9d; 도 10a 및 도 10b 등) 중 임의의 것 내에 통합될 수 있다.
FFL 보정 층을 포함하는 것은, 예를 들어, 이미지 센서 응용의 경우에 특히 유익할 수 있다. 따라서, 일부 사례에서, 투명 커버는, 한 측에만 복제된 렌즈를 포함할 수 있고, 일부 경우에는 어느 측에도 복제된 렌즈를 포함하지 않을 수 있다. 각각 다채널 모듈(500A 및 500B)을 도시하는 예가 도 23a 및 도 23b에 도시되어 있다.
도 23a 및 도 12b의 모듈들(500A 및 500B)은 PCB나 다른 기판(524) 상에서 지지되는 이미지 센서(522)를 포함한다. 이미지 센서(522)는, 모듈의 센서측에 대한 측벽으로서도 역할을 하는 스페이서(528)에 의해 측방향으로 둘러싸인 광학적 감응 영역(523)을 가진다. 투명 커버(526)의 측면 에지들은 불투명 재료(예를 들어, 카본 블랙을 갖는 에폭시)에 의해 측방향으로 둘러싸이고 덮인다. 일부 경우에, 투명 커버(526)를 둘러싸는 불투명 재료는 스페이서(228)와 동일한 재료이다. 투명 커버(526)는, 예를 들어, 유리, 사파이어, 또는 폴리머 재료로 구성될 수 있고, 스페이서(528)에 의해 이미지 센서(522)으로부터 분리된다. 도 23a 및 도 23b에 도시된 예에서, 각각의 투명 커버(526)의 물체측은, 예를 들어, 얇은 코팅으로서 구현될 수 있는, 광학 필터(530)를 포함한다. 마찬가지로, 각각의 투명 커버의 센서측은, 채널 초점 길이를 보정하기 위한 FFL 보정 층(532)을 포함할 수 있다. 각각의 채널에서의 FFL 보정 층(532)의 두께는 또 다른 채널에서의 FFL 층(532)의 두께와는 다를 수 있다. 일부 경우에, 채널들의 일부만이 FFL 보정 층을 가진다.
불투명 재료(539)는 투명 커버(526)들의 상부를 넘어 그들의 에지 부근까지 연장될 수 있다. 구현에 따라, 투명 커버(526)의 측벽을 덮는 불투명 재료(536)는, 투명 커버(526)의 상부를 넘어 연장되는 스페이서(528)의 재료 및/또는 불투명 재료(539)와 동일하거나 상이할 수 있다. PCB 기판(524)의 외측은, 기판(524)을 통해 연장되는 도전성 비아에 의해 이미지 센서(522)에 전기적으로 결합될 수 있는 도전성 콘택을 포함할 수 있다.
모듈들(500A, 500B)은 하나 이상의 광학계 어셈블리(550)를 포함할 수 있다. 광학계 어셈블리는, (존재한다면, 렌즈 요소, FFL 보정 층(532) 또는 필터 층(530)을 포함하는) 투명 커버(526)와 불투명 벽/스페이서(528, 536, 539)로 구성된 어셈블리(540)에 부착될 수 있다. 각각의 광학계 어셈블리(550)는, 예를 들어, 렌즈 배럴(554)에 놓인 하나 이상의 주입 몰딩된 광학 요소(예를 들어, 렌즈)(552)의 스택을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 하나보다 많은 광학 채널에 대해 주입 몰딩된 렌즈 스택의 어레이가 집합적으로 제공될 수 있는 반면(도 23a 참조), 다른 구현에서는, 각각의 해당 채널에 대해 별개의 렌즈 스택이 제공된다(도 23b 참조).
(FFL 보정 층(532) 및/또는 필터 층(530)과 함께) 투명 커버(526)와 불투명 벽/스페이서(528, 536, 539)를 포함하는 복수의 어셈블리(540)는 웨이퍼-레벨 프로세스의 일부로서 제조될 수 있다. 일부 구현에서, 채널 FFL 보정 층은 투명 웨이퍼의 한 측 상에 제공된다. FFL 보정 층은, 예를 들어, 유리 또는 폴리머 재료로 구성될 수 있고, 예를 들어, 스핀 코팅, 스프레잉 또는 스퍼터링에 의해 부가될 수 있다. 광학 필터 층이 투명 웨이퍼의 다른 측에 부가될 수 있다. 모듈에 대한 스페이서 및 벽은, 앞서 상세히 설명된 기술들(예를 들어, 복제 또는 진공 주입뿐만 아니라, 일부 경우에는 트렌치 형성 및 불투명 재료로 트렌치를 채우는 것)을 이용하여 형성될 수 있다. 상기 단계들 동안에 구조체를 지지하기 위해 임시 기판(예를 들어, UV 다이싱 테이프, PDMS 기판, 유리 기판, 폴리머 웨이퍼)이 이용될 수 있다. 일부 경우에, 렌즈는 광학 필터 층의 표면 상에서 복제될 수 있다. 또한, 광학 필터 층이 투명 웨이퍼 상에 제공되지 않는다면, 일부 경우에, 렌즈는 투명 웨이퍼의 표면 상에서 직접 복제될 수 있다.
그 다음, 광학계 어셈블리(즉, 렌즈 스택)가 스페이서/광학계/임베딩된 투명 커버 어셈블리의 물체측에 부착될 수 있다. 이것은, 웨이퍼-레벨 스케일 상에서 또는 개별 렌즈 스택을 스페이서/광학계/임베딩된 투명 커버 어셈블리에 부착함으로써 달성될 수 있다. 그 다음, 각각의 광학 채널의 초점 길이(예를 들어, FFL)가 측정되고 명시된 값과 비교될 수 있다. 특정한 채널에 대한 측정된 FFL이 원하는 값으로부터 이탈된다면, FFL 값을 보정하기 위해 그 채널 내의 FFL 보정 층이 선택적으로 제거될 수 있다. 필요하다면, FFL 보정 층을 부분적으로 또는 완전히 제거하기 위해, 예를 들어, 포토리소그래피 기술이 이용될 수 있다. 채널들은 상이한 FFL 값들을 가질 수 있기 때문에, 다양한 채널들에 대한 보정된 FFL 값을 달성하기 위해 상이한 양의 채널 FFL 보정 층이 필요할 수 있다. 일부 채널들의 경우, 어떠한 FFL 보정도 필요하지 않을 수도 있다. 다른 경우에는, 채널 FFL 보정 층의 일부가 제거될 수 있다. 역시 다른 경우에는, 채널 FFL 보정 층의 어떠한 부분도 제거되지 않을 수도 있다. 따라서, 구현에 따라, 채널들 모두에 대해 또는 채널들 중 일부에 대해서만 채널 FFL 보정 층이 존재할 수 있다. 또한, 최종 채널 FFL 보정 층의 두께는, 각각의 채널에서 필요한 FFL 보정의 양에 따라, 채널마다 다를 수 있다.
그 다음, (스페이서, 측면 에지가 불투명 재료로 둘러싸이고 이에 의해 덮이는 투명 커버, 및 광학계 어셈블리를 포함한) 웨이퍼-레벨 구조체가, 각각이, 예를 들어, 광학 채널들의 어레이를 포함하는 개개의 어셈블리들로 분리될 수 있다. 그 다음, 분리된 어셈블리들 각각은 개별 이미지 센서 어셈블리(즉, 이미지 센서가 탑재되어 있는 PCB 기판)에 부착될 수 있다.
일부 구현에서, 이미지 센서(522)의 활성 광감응 영역(523) 상에 직접 광학 필터(530A)를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 필터들은, 예를 들어, 필터(530) 대신에 투명 커버(526) 상에 제공될 수 있다. 예를 들어, 렌즈가 각각의 투명 커버(526)의 표면 상에서 복제되는 경우에, 이러한 배열이 유용할 수 있다.
도 23a 및 도 23b의 모듈들 각각은 복수의 광학 채널을 포함한다. 유사한 피쳐들을 포함하는 단일 모듈이 역시 제공될 수 있다. 이러한 모듈(500C)의 예가 도 23c에 도시되어 있다. 투명 커버(526)의 측벽뿐만 아니라 광학 필터(530)의 측벽은 스페이서(228)의 불투명 재료에 의해 덮인다. 모듈(500C)은 또한, 렌즈 배럴(554)에 놓인 하나 이상의 주입 몰딩된 광학 요소(예를 들어, 렌즈)(552)의 스택으로서 구현된 광학계 어셈블리를 포함한다. 도시된 예에서, 모듈(500C)은 FFL 보정 층(532)을 포함하지 않는다.
앞서 논의된 광학 필터는 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 일부 구현에서, 유전체 대역-통과 필터가 광 감지 요소(예를 들어, 이미지 센서)의 광 감응 표면에 또는 광 감지 요소 위에 배치된 투명 커버의 표면에 부가될 수 있다. 일부 경우에, 이러한 대역-통과 필터는 증착 또는 스퍼터링에 의해 투명 커버 상에(또는 웨이퍼-레벨 프로세스의 경우에는 투명 웨이퍼 상에) 퇴적된다. 바람직하게는, 유전체 필터는, 예를 들어, 유리, 사파이어, 또는 유리나 사파이어와 유사한 기계적/열적 팽창 속성을 갖는 다른 투명 재료로 구성된 투명 커버 상에 퇴적된다. 대역-통과 필터는, 광 감지 요소(예를 들어, 포토다이오드 또는 이미지 센서) 상에 매우 좁은 범위의 파장이 입사하는 것을 허용하기 때문에 유익할 수 있다. 유전체 대역-통과 필터는, 일부 경우에, 고도로 선택적인 필터링을 허용할 수 있다. 예를 들어, 주변 IR 복사를 필터링 제거하면서 IR(예를 들어, 돌출된 광원으로부터 생성된 광)의 명시된 원하는 파장의 투과를 허용하기 위해 유전체 대역-통과 필터가 이용될 수 있다.
상기 제조 예에서, 스페이서/광학계 구조체(예를 들어, 도 3c의 72)가, 복수의 광전자 디바이스(예를 들어, 발광 요소 또는 광 검출 요소)가 탑재되는 PCB나 다른 기판 웨이퍼에 접착제에 의해 부착된다(예를 들어, 도 3d 참조). 특히, 스페이서/광학계 구조체의 스페이서 요소들의 자유 단부들(free ends)은 접착제에 의해 PCB나 다른 기판 웨이퍼에 직접 부착된다. 결과적 모듈에서, 투명 커버(26)로부터 PCB나 다른 기판(24)을 분리하는 스페이서(28)는, 불투명 충진재(예를 들어, 카본 블랙, 안료 또는 염료)를 포함하는 진공 주입된 폴리머 재료(예를 들어, 에폭시, 아크릴레이트, 폴리우레탄, 또는 실리콘) 등의 불투명 재료로 구성된다. 예를 들어, 도 2a 내지 도 2h를 참조한다. 그러나, 일부 구현에서, 스페이서/광학계 구조체를 PCB나 다른 기판 웨이퍼에 직접 부착하는 것 대신에, 스페이서/광학계 구조체는 기판 웨이퍼의 일부를 형성하는 구조적 요소에 부착된다. 한 예가 도 24a 및 도 24b에 도시되어 있고, 이하에서 논의된다.
도 24a에 도시된 바와 같이, 스페이서/광학계 구조체(602)는, 그 측벽(606)이 스페이서(608)를 형성하는 진공-주입된 불투명 재료와 동일한 재료에 의해 덮인 투명 커버(604)를 포함한다. 기판 웨이퍼(618)은 개구를 갖는 금속 프레임(610)과 몰딩된 공동(614)을 포함한다. 몰딩된 공동(614)은, 금속 프레임(610)의 측벽이 몰딩된 공동(614)에 의해 측방향으로 캡슐화되도록 금속 프레임(610)의 개구 내에 들어맞는다. 기판 웨이퍼(618)(즉, 금속 프레임(610)과 몰딩된 공동(614)의 조합)은 또한, "리드 프레임(lead frame)"이라 부를 수 있다. 예를 들어, 구리, 알루미늄, 또는 니켈 등의 금속으로 구성될 수 있는 금속 프레임(610)은, 그 표면 상에 탑재되고 서로 측방향으로 이격된 광전자 디바이스들(612)을 가진다. 또한, 몰딩된 공동(614)은, 몰딩된 공동(614)과 스페이서 요소(608)의 자유 단부들이 도 24b에 도시된 바와 같이 접착제에 의해 서로 직접 부착될 수 있도록, 스페이서(608)의 치수와 정합하는 치수를 가져야 한다. 이것은, 예를 들어, 광전자 디바이스(612)가 고전력 방출기(예를 들어, 고전력 LED 또는 VCSEL)인 경우에 특히 유익할 수 있는데, 그 이유는, 몰딩된 공동(614)의 재료는 비교적 비싸지 않게 만들어질 수 있고 또한 고도로 반사성일 수 있으며 높은 온도에 내성이 있기 때문이다. 스페이서/광학계 구조체(602)와 기판 웨이퍼(618)에 의해 형성된 스택은 다이싱 라인(616)을 따라 분리되어, 도 25a의 모듈과 같은, 복수의 모듈을 형성할 수 있다. 일부 구현에서, 기판 웨이퍼 구조체(618)는 앞서 논의된 다른 유형들의 스페이서/광학계 구조체들 중 임의의 것에 부착되어, 불투명 스페이서 재료가 투명 커버의 측벽을 덮는 다른 유형들의 모듈들을 형성할 수 있다. 일부 예가 도 25b 내지 도 25f에 도시되어 있다. 따라서, 일부 경우에 투명 커버(604)는 그 표면들 중 하나 또는 양쪽 모두 상에 광학 요소를 포함할 수 있다. 광학 요소는, 렌즈(도 25a, 도 25b 또는 도 25c를 참조), 광학 필터(도 25d 및 도 25e를 참조), 또는 FFL 보정 층일 수 있다. 일부 경우에, 렌즈들의 스택을 포함하는 광학계 어셈블리(550)는 투명 커버(604) 위에 부착될 수 있다(도 25f 및 도 25g 참조).
도 25a 내지 도 25g의 모듈들에서, 스페이서(608)의 하나의 단부는 몰딩된 공동(614)의 단부에 (예를 들어, 접착제에 의해) 부착된다. 따라서, 몰딩된 공동(614)은, 예를 들어, 카본 블랙, 안료 또는 염료 등의 불투명 충진재를 포함하는 에폭시, 아크릴레이트, 폴리우레탄, 또는 실리콘 등의 진공 주입된 폴리머 재료로 구성될 수 있는 스페이서(608)에 부착된다. 각각의 모듈 내의 투명 커버(604)의 측벽(606)은 스페이서(608)와 동일하거나 유사한 재료에 의해 측방향으로 캡슐화될 수 있다; 마찬가지로, 각각의 모듈 내의 금속 기판(610)의 측벽은 몰딩된 공동(614)에 의해 측방향으로 캡슐화될 수 있다.
본 개시물에서 이용될 때, 용어 "투명", "불투명" 및 "투과성"은 모듈 내의 디바이스들(예를 들어, 22A, 22B, 76A, 76B)에 의해 방출되거나 검출가능한 특정한 파장(들)에 관한 것이다. 따라서, 특정한 피쳐는, 예를 들어, 다른 파장의 광이 통과하는 것을 허용하더라도 "불투명"인 것으로 간주될 수 있다.
본 발명의 사상 내에서 다양한 수정이 이루어질 수 있다. 따라서, 다른 구현들도 청구항들의 범위 내에 있다.

Claims (72)

  1. 광전자 모듈들(optoelectronic modules)을 제조하는 방법으로서 ― 상기 광전자 모듈들 각각은 적어도 하나의 광전자 디바이스 및 적어도 하나의 광학 요소를 포함함 ―,
    지지 표면 상에, 서로 측방향으로 분리된 복수의 싱귤레이팅된 투명 기판(singulated transparent substrates)을 제공하는 단계;
    진공 주입 기술(vacuum injection technique)을 이용하여, 상기 싱귤레이팅된 투명 기판들 중의 각각의 싱귤레이팅된 투명 기판의 측벽들을 불투명 재료(non-transparent material)로 덮는 단계; 및
    상기 지지 표면으로부터 돌출하는 스페이서 요소들을 형성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지 표면 상에 상기 싱귤레이팅된 투명 기판들을 배치한 이후에, 엠보싱-유형 복제 기술(embossing-type replication technique)에 의해 각각의 싱귤레이팅된 투명 기판의 표면 상에 광학 요소를 형성하거나 부가(applying)하는 단계를 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    투명 웨이퍼 상에 광학 요소를 형성하거나 부가하고, 후속해서 상기 투명 웨이퍼를 상기 복수의 싱귤레이팅된 투명 기판으로 분리하는 단계를 더 포함하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 투명 웨이퍼를 상기 복수의 싱귤레이팅된 투명 기판으로 분리하기 이전에, 상기 투명 웨이퍼를 UV 다이싱 테이프에 부착하는 단계를 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 싱귤레이팅된 투명 기판들의 측벽들을 불투명 재료로 덮는데 이용되는 동일한 진공 주입 기술의 일부로서 상기 스페이서 요소들을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 엠보싱-유형 복제 기술 및 상기 진공 주입 기술을 위해 단일의 결합된 복제 및 진공 주입 툴이 이용되는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투명 기판들은 평면에 있고, 상기 광학 요소들은 상기 평면의 제1 측 상에 있고, 상기 스페이서 요소들은 상기 평면의 제2 측 상에 있는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광학 요소들은 상기 스페이서 요소들의 형성 이후에 엠보싱-유형 복제 기술에 의해 형성되고, 상기 스페이서 요소들은 상기 싱귤레이팅된 투명 기판들의 측벽들을 불투명 재료로 덮는데 이용되는 동일한 진공 주입 프로세스의 일부로서 형성되는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 싱귤레이팅된 투명 기판들 중의 각각의 싱귤레이팅된 투명 기판의 표면 상에 각각의 광학 요소를 형성하기 이전에, 상기 지지 표면 상에 있는 불투명 웨이퍼의 개구들 내에 상기 싱귤레이팅된 투명 기판들을 삽입하는 단계를 더 포함하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 투명 기판들은 평면에 있고,
    상기 방법은,
    제1 진공 주입 프로세스 동안 상기 평면의 제1 측 상에 상기 스페이서 요소들을 형성하고 상기 투명 기판들의 측벽들을 불투명 재료로 덮기 위해서, 제1 진공 주입 툴을 이용하는 단계; 및
    엠보싱-유형 복제 프로세스 동안 상기 평면의 제2 측 상에 상기 광학 요소들을 형성하고, 제2 진공 주입 프로세스 동안 상기 평면의 제2 측 상에 돌출부들을 형성하기 위해서, 제2 결합된 복제 및 진공 주입 툴을 이용하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 돌출부들은 상기 광전자 모듈들에 대한 불투명 배플들(baffles)의 역할을 하는 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 돌출부들은 상기 광전자 모듈들에 대한 정렬 피쳐들(alignment features)의 역할을 하는 방법.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평면의 제2 측 상에 돌출부들을 형성하는 것은 상기 제2 결합된 복제 및 진공 주입 툴에서의 개구들을 불투명 재료로 채우는 것을 포함하는 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 투명 기판들은 상기 지지 표면 상에 있는 불투명 웨이퍼의 개구들 내에 배치되고, 상기 투명 기판들 및 상기 불투명 웨이퍼는 평면에 있고, 상기 지지 표면은 상기 평면의 일 측에 인접한 개구들을 갖고,
    상기 방법은,
    결합된 복제 및 진공 주입 툴을 상기 평면의 제2 측 상에 제공하는 단계;
    엠보싱-유형 복제 프로세스를 수행하여, 상기 투명 기판들 상에 상기 광학 요소들을 형성하는 단계; 및
    진공 주입 프로세스를 수행하여, 상기 스페이서 요소들을 형성하고, 상기 지지 표면에서의 개구들을 불투명 재료로 채우는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 투명 기판들과 상기 불투명 웨이퍼에 의해 정의되는 상기 평면을 통하는 채널들이 존재하고, 상기 채널들 중 적어도 일부는 상기 투명 기판들의 측벽들의 바로 옆에 있고, 상기 채널들은, 상기 스페이서 요소들에 대응하는 상기 결합된 복제 및 진공 주입 툴에서의 공간들과 상기 지지 표면에서의 개구들 사이에 연장되고, 상기 방법은, 단일의 진공 주입 프로세스를 수행하여, 상기 채널들, 상기 지지 표면에서의 개구들, 및 상기 결합된 복제 및 진공 주입 툴에서의 공간들을 불투명 재료로 채우는 단계를 포함하는 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 지지 표면은 진공 척(vacuum chuck)의 표면인 방법.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 싱귤레이팅된 투명 기판들의 측벽들을 덮는 상기 불투명 재료는 불투명 충진재(filler)를 포함하는 폴리머인 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 폴리머는 에폭시를 포함하는 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 불투명 충진재는 카본 블랙을 포함하는 방법.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 스페이서 요소는 각각의 자유 단부(free end)를 갖고, 상기 방법은, 수직 스택을 형성하도록 기판 웨이퍼를 상기 스페이서 요소들의 자유 단부들에 부착하는 단계를 더 포함하고, 상기 기판 웨이퍼 상에는 복수의 광전자 디바이스가 탑재되는 방법.
  21. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 스페이서 요소는 각각의 자유 단부를 갖고, 상기 방법은, 수직 스택을 형성하도록 구조적 요소를 상기 스페이서 요소들의 자유 단부들에 부착하는 단계를 더 포함하고, 상기 구조적 요소는, 상기 구조적 요소에 의해 측방향으로 각각 둘러싸이는 복수의 광전자 디바이스가 탑재되어 있는 기판 웨이퍼의 표면 상에 있는 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 구조적 요소는 금속 프레임을 포함하는 방법.
  23. 제21항 또는 제22항에 있어서,
    상기 수직 스택을 복수의 개별 모듈로 분리하는 단계를 더 포함하고, 상기 복수의 개별 모듈 각각은 상기 광전자 디바이스들 중 적어도 하나 및 상기 광학 요소들 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  24. 광전자 모듈들을 제조하는 방법으로서 ― 상기 광전자 모듈들 각각은 적어도 하나의 광전자 디바이스 및 적어도 하나의 광학 요소를 포함함 ―,
    지지 표면 상에 배치된 불투명 웨이퍼의 개구들 내에 복수의 싱귤레이팅된 투명 기판을 제공하는 단계 ― 상기 투명 기판들 및 상기 불투명 웨이퍼는 평면에 있고, 상기 지지 표면은 상기 평면의 제1 측에 인접한 개구들을 갖고, 상기 싱귤레이팅된 투명 기판들 각각은 그것의 표면 상에 각각의 광학 요소를 가짐 ―;
    제1 진공 주입 프로세스를 이용하여 상기 지지 표면에서의 개구들을 제1 불투명 재료로 채우는 단계; 및
    제2 진공 주입 프로세스를 이용하여 상기 평면의 제2 측 상에 불투명 스페이서 요소들을 형성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    엠보싱-유형 복제 기술을 이용하여 상기 평면의 제2 측 상에서 상기 투명 기판들 각각 상에 각각의 광학 요소를 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  26. 제24항에 있어서,
    투명 웨이퍼에 광학 요소를 부가하거나 형성하고, 후속해서 상기 투명 웨이퍼를 상기 복수의 싱귤레이팅된 투명 기판으로 분리하는 단계를 더 포함하는 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 투명 웨이퍼를 상기 복수의 싱귤레이팅된 투명 기판으로 분리하기 이전에, 상기 투명 웨이퍼를 UV 다이싱 테이프에 부착하는 단계를 포함하는 방법.
  28. 제24항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투명 기판들과 상기 불투명 웨이퍼에 의해 정의되는 상기 평면을 통하는 채널들이 존재하고, 상기 채널들은 상기 지지 표면에서의 개구들 바로 옆에 있고, 상기 채널들 중 적어도 일부는 상기 투면 기판들의 측벽들 바로 옆에 있고, 상기 방법은, 단일의 진공 주입 프로세스를 수행하여, 상기 지지 표면에서의 개구들 및 상기 채널들을 상기 제1 불투명 재료로 채우는 단계를 포함하는 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 스페이서 요소들은 상기 제1 불투명 재료와는 상이한 제2 불투명 재료로 구성되는 방법.
  30. 제24항에 있어서,
    상기 지지 표면은 진공 척의 표면인 방법.
  31. 제24항에 있어서,
    상기 지지 표면에서의 채워진 개구들은 상기 광전자 모듈들에 대한 배플들에 대응하는 방법.
  32. 제24항에 있어서,
    상기 지지 표면에서의 채워진 개구들은 상기 광전자 모듈들에 대한 정렬 피쳐들에 대응하는 방법.
  33. 제25항에 있어서,
    단일의 결합된 복제 및 진공 주입 툴을 이용하여, 상기 엠보싱-유형 복제 기술 및 상기 제1 진공 주입 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 방법.
  34. 광전자 모듈들을 제조하는 방법으로서 ― 상기 광전자 모듈들 각각은 적어도 하나의 광전자 디바이스 및 적어도 하나의 광학 요소를 포함함 ―,
    서로 측방향으로 이격된 복수의 투명 부분을 갖는 웨이퍼를 제공하는 단계 ― 상기 투명 부분들 각각은 불투명 재료에 의해 측방향으로 둘러싸이고, 상기 웨이퍼는 평면에 있고, 상기 평면의 제1 측에 인접한 개구들을 갖는 지지 표면 상에 배치됨 ―;
    결합된 복제 및 진공 주입 툴을 상기 평면의 제2 측 상에 제공하는 단계;
    상기 결합된 복제 및 진공 주입 툴을 이용한 엠보싱-유형 복제 기술에 의해 상기 평면의 제2 측 상에서 상기 투명 부분들 각각 상에 각각의 광학 요소를 형성하는 단계; 및
    상기 결합된 복제 및 진공 주입 툴을 이용한 진공 주입 프로세스에 의해, 상기 지지 표면에서의 개구들을 제1 불투명 재료로 채우고, 상기 평면의 제2 측 상에 상기 불투명 재료로 구성된 스페이서 요소들을 형성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  35. 제34항에 있어서,
    수직 스택을 형성하도록 기판 웨이퍼를 상기 스페이서 요소들의 자유 단부들에 부착하는 단계를 더 포함하고, 상기 기판 웨이퍼 상에는 복수의 광전자 디바이스가 탑재되는 방법.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 수직 스택을 복수의 개별 모듈로 분리하는 단계를 더 포함하고, 상기 복수의 개별 모듈 각각은 상기 광전자 디바이스들 중 적어도 하나 및 상기 광학 요소들 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  37. 제34항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 웨이퍼에 의해 정의되는 상기 평면을 통하는 채널들이 존재하고, 상기 채널들은, 상기 스페이서 요소들에 대응하는 상기 결합된 복제 및 진공 주입 툴에서의 공간들과 상기 지지 표면에서의 개구들 사이에 연장되고, 상기 방법은, 단일의 진공 주입 프로세스를 수행하여, 상기 채널들, 상기 지지 표면에서의 개구들, 및 상기 결합된 복제 및 진공 주입 툴에서의 공간들을 상기 불투명 재료로 채우는 단계를 포함하는 방법.
  38. 제34항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 표면은 진공 척의 표면인 방법.
  39. 광전자 모듈로서,
    기판 상에 탑재된 광전자 디바이스;
    스페이서에 의해 상기 기판으로부터 분리된 투명 커버; 및
    상기 투명 커버 상의 광학 요소
    를 포함하고,
    상기 투명 커버의 측벽들은 상기 광전자 디바이스에 의해 방출되거나 검출가능한 광에 대해 불투명한 제1 재료에 의해 덮이고, 상기 제1 불투명 재료는 상이한 제2 불투명 재료에 의해 측방향으로 둘러싸이는 광전자 모듈.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 제1 불투명 재료는 불투명 충진재를 포함하는 폴리머인 광전자 모듈.
  41. 제39항 또는 제40항에 있어서,
    상기 제2 불투명 재료는 유리-강화된 에폭시 라미네이트 재료(glass-reinforced epoxy laminate material)인 광전자 모듈.
  42. 제39항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투명 커버는 상기 기판의 평면에 대하여 소정 각도로 기울어지는 광전자 모듈.
  43. 제39항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스페이서도 또한 상기 기판의 평면에 대하여 기울어지는 광전자 모듈.
  44. 광전자 모듈들을 제조하는 방법으로서,
    결합된 복제 및 진공 주입 툴에 의해 복수의 싱귤레이팅된 투과성 기판(singulated transmissive substrates)을 지지하는 단계;
    상기 싱귤레이팅된 투과성 기판들이 상기 결합된 복제 및 진공 주입 툴에 의해 지지되는 동안, 엠보싱-유형 복제 기술을 이용하여 각각의 싱귤레이팅된 투과성 기판의 적어도 일 측 상으로 광학 요소들을 복제하는 단계;
    상기 싱귤레이팅된 투과성 기판들이 상기 결합된 복제 및 진공 주입 툴에 의해 지지되는 동안, 진공 주입 기술을 이용하여, 각각의 싱귤레이팅된 투과성 기판의 제1 측 상에 각각의 스페이서 피쳐를 형성하고, 상기 싱귤레이팅된 투과성 기판들 중 인접한 싱귤레이팅된 투과성 기판들을 서로 분리하는 벽 피쳐들(wall features)을 형성하는 단계;
    상기 결합된 복제 및 진공 주입 툴로부터, 상기 투과성 기판들, 상기 수동 광학 요소들, 상기 스페이서 피쳐들 및 상기 벽 피쳐들을 포함하는 구조체를 제거하는 단계; 및
    각각의 투과성이 상기 스페이서 피쳐들 중 하나에 의해 서로 분리되는 복수의 광전자 디바이스에 걸쳐 있는 스택을 얻도록, 상기 복수의 광전자 디바이스가 탑재되는 지지 기판에 상기 구조체를 부착하는 단계
    를 포함하는 방법.
  45. 제44항에 있어서,
    각각의 투과성 기판을 통해 개구를 형성하는 단계 ― 각각의 개구는 상기 스페이서 피쳐들 중의 각각의 스페이서 피쳐 위에 배치됨 ―; 및
    상기 광전자 디바이스들에 의해 방출되거나 검출가능한 광에 대해 불투명한 재료로 상기 투과성 기판들에서의 개구들을 실질적으로 채우는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  46. 제45항에 있어서,
    개구를 형성하는 단계는 상기 투과성 기판에 트렌치를 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  47. 제45항 또는 제46항에 있어서,
    상기 개구들은 다이싱, 마이크로머시닝(micromachining) 또는 레이저 커팅에 의해 형성되는 방법.
  48. 제45항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개구들 각각은 상기 스페이서 피쳐들 중의 각각의 스페이서 피쳐 내로 부분적으로 연장되는 방법.
  49. 제44항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서,
    후속해서 결과적인 구조체를 복수의 광전자 모듈로 분리하는 단계를 더 포함하고, 상기 복수의 광전자 모듈 각각은 상기 광전자 디바이스들 중의 제1 광전자 디바이스 위의 제1 투과성 커버, 및 상기 광전자 디바이스들 중의 제2 광전자 디바이스 위의 제2 투과성 커버를 포함하는 방법.
  50. 광전자 모듈들을 제조하는 방법으로서,
    제1 진공 주입 툴에서 희생 기판 상에 복수의 싱귤레이팅된 투과성 기판을 지지하는 단계;
    상기 투과성 기판들이 상기 제1 진공 주입 툴에서 지지되는 동안, 진공 주입 기술을 이용하여, 각각의 투과성 기판의 제1 측 상에 각각의 스페이서 피쳐를 형성하고, 상기 투과성 기판들 중 인접한 투과성 기판들을 서로 분리하는 벽 피쳐들을 형성하는 단계;
    엠보싱-유형 복제 기술을 이용하여 각각의 투과성 기판의 적어도 일 측 상으로 광학 요소들을 복제하는 단계;
    상기 제1 진공 주입 툴로부터 제1 구조체를 제거하고, 상기 제1 구조체를 상기 희생 기판으로부터 분리하는 단계 ― 상기 제1 구조체는 상기 투과성 기판들, 상기 수동 광학 요소들, 상기 스페이서 피쳐들 및 상기 벽 피쳐들을 포함함 ―; 및
    상기 스페이서 피쳐들이 상기 투과성 기판들로부터 지지 기판을 분리하도록 상기 스페이서 피쳐들에 상기 지지 기판을 부착하는 단계 ― 상기 지지 기판 상에 탑재된 복수의 광전자 디바이스가 존재하고, 각각의 투과성 기판은 상기 스페이서 피쳐들 중 하나에 의해 서로 분리되는 복수의 광전자 디바이스에 걸쳐 있음 ―
    를 포함하는 방법.
  51. 제50항에 있어서,
    엠보싱-유형 복제 기술을 이용하여 각각의 투과성 기판의 제2 측 상으로 수동 광학 요소들을 복제하는 단계를 더 포함하는 방법.
  52. 제50항 또는 제51항에 있어서,
    각각의 투과성 기판을 통해 개구를 형성하는 단계 ― 각각의 개구는 상기 스페이서 피쳐들 중의 각각의 스페이서 피쳐 위에 배치됨 ―; 및
    상기 광전자 디바이스들에 의해 방출되거나 검출가능한 광에 대해 불투명한 재료로 상기 투과성 기판들에서의 개구들을 실질적으로 채우는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  53. 제52항에 있어서,
    개구를 형성하는 단계는 상기 투과성 기판에 트렌치를 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  54. 제52항 또는 제53항에 있어서,
    상기 개구들은 다이싱, 마이크로머시닝 또는 레이저 커팅에 의해 형성되는 방법.
  55. 제52항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개구들 각각은 상기 스페이서 피쳐들 중의 각각의 스페이서 피쳐 내로 부분적으로 연장되는 방법.
  56. 제50항 내지 제55항 중 어느 한 항에 있어서,
    후속해서 결과적인 구조체를 복수의 광전자 모듈로 분리하는 단계를 더 포함하고, 상기 복수의 광전자 모듈 각각은 상기 광전자 디바이스들 중의 제1 광전자 디바이스 위의 제1 투과성 커버, 및 상기 광전자 디바이스들 중의 제2 광전자 디바이스 위의 제2 투과성 커버를 포함하는 방법.
  57. 광전자 모듈로서,
    기판 상에 탑재된 광전자 디바이스; 및
    스페이서에 의해 상기 기판으로부터의 소정 거리에 유지된 투명 커버 ― 상기 스페이서는 상기 광전자 디바이스에 의해 방출되거나 검출가능한 광에 대해 불투명한 재료로 구성됨 ―
    를 포함하고,
    상기 투명 커버의 측벽들은 상기 광전자 디바이스에 의해 방출되거나 검출가능한 광에 대해 불투명한 재료로 덮이는 광전자 모듈.
  58. 제57항에 있어서,
    상기 투명 커버의 표면 상의 광학 요소, 광학 필터 또는 초점 길이 보정 층(focal length correction layer) 중 적어도 하나를 더 포함하는 광전자 모듈.
  59. 제57항에 있어서,
    상기 투명 커버의 표면 상의 유전체 대역-통과 필터를 포함하는 광전자 모듈.
  60. 제57항 내지 제59항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투명 커버의 물체측(object-side) 위의 광학계 어셈블리(optics assembly)를 더 포함하고, 상기 광학계 어셈블리는 상기 투명 커버 위에 적층되는 하나 이상의 렌즈를 포함하는 광전자 모듈.
  61. 제60항에 있어서,
    각각의 광학계 어셈블리는 주입 몰딩된 렌즈들(injection molded lenses)의 스택을 포함하는 광전자 모듈.
  62. 광전자 모듈로서,
    몰딩된 공동(molded cavity)에 의해 측방향으로 캡슐화된 측벽들을 갖는 금속 기판;
    상기 금속 기판 상에 탑재된 광전자 디바이스 ― 상기 몰딩된 공동은 상기 광전자 디바이스를 측방향으로 둘러쌈 ―;
    상기 광전자 디바이스에 의해 방출되거나 검출가능한 광에 대해 불투명한 재료에 의해 측방향으로 캡슐화된 측벽들을 갖는 투명 커버; 및
    상기 몰딩된 공동에 부착된 하나의 단부를 갖고, 상기 몰딩된 공동을 상기 투명 커버로부터 분리하는 스페이서
    를 포함하는 광전자 모듈.
  63. 제62항에 있어서,
    상기 투명 커버의 측벽들을 측방향으로 캡슐화하는 재료는 불투명 충진재를 포함하는 폴리머인 광전자 모듈.
  64. 제65항에 있어서,
    상기 폴리머 재료는 에폭시, 아크릴레이트, 폴리우레탄 또는 실리콘을 포함하고, 상기 불투명 충진재는 카본 블랙, 안료(pigment) 또는 염료(dye)를 포함하는 광전자 모듈.
  65. 제62항 내지 제64항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스페이서는, 상기 투명 커버의 측벽들을 측방향으로 캡슐화하는 재료와 동일한 재료로 구성되는 광전자 모듈.
  66. 제62항 내지 제65항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광전자 디바이스는 발광 요소인 광전자 모듈.
  67. 광전자 모듈들을 제조하는 방법으로서 ― 상기 광전자 모듈들 각각은 적어도 하나의 광전자 디바이스 및 적어도 하나의 광학 요소를 포함함 ―,
    금속 프레임 및 몰딩된 공동을 포함하는 기판 웨이퍼를 제공하는 단계 ― 상기 금속 프레임의 부분들은 상기 몰딩된 공동에 의해 측방향으로 캡슐화되고, 상기 금속 프레임은, 그 위에 탑재되며 서로 측방향으로 분리되는 복수의 광전자 디바이스를 가짐 ―;
    서로 측방향으로 분리된 복수의 싱귤레이팅된 투명 기판을 포함하는 스페이서/광학계 구조체를 제공하는 단계 ― 상기 스페이서/광학계 구조체는 상기 투명 기판들로부터 돌출하는 스페이서 요소를 포함하고, 상기 투명 기판들 중의 각각의 투명 기판의 측벽들은 불투명 재료에 의해 측방향으로 캡슐화됨 ―; 및
    상기 스페이서 요소의 단부를 상기 몰딩된 공동에 부착하여, 스택을 형성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  68. 제67항에 있어서,
    상기 몰딩된 공동의 부분들은 상기 광전자 디바이스들 중의 각각의 광전자 디바이스를 측방향으로 둘러싸는 방법.
  69. 제67항 또는 제68항에 있어서,
    상기 투명 기판들의 측벽들을 측방향으로 캡슐화하는 재료는 불투명 충진재를 포함하는 폴리머인 방법.
  70. 제69항에 있어서,
    상기 폴리머 재료는 에폭시, 아크릴레이트, 폴리우레탄 또는 실리콘을 포함하고, 상기 불투명 충진재는 카본 블랙, 안료 또는 염료를 포함하는 방법.
  71. 제67항 내지 제70항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스페이서 요소들은, 상기 투명 기판들의 측벽들을 측방향으로 캡슐화하는 재료와 동일한 재료로 구성되는 방법.
  72. 제67항 내지 제71항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스택을 상기 복수의 모듈로 분리하는 단계를 더 포함하는 방법.
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