TW201809740A - 包括微間隔物之光學及光電總成以及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明描述在一些情況中包含網版印刷之微間隔物之光學及光電總成以及用於製造此等總成及模組之方法。例如，微間隔物可係施加於一第一光學元件層上，且一第二光學元件層可係提供於第一微間隔物上。藉由將該第二光學元件層提供於第一微間隔物上，該第二光學元件層及該第一光學元件層可係藉由氣隙或真空間隙而彼此分離，氣隙或真空間隙之各者係由第一微間隔物之一部分橫向包圍。

Description

包括微間隔物之光學及光電總成以及其製造方法
本發明係關於包含微間隔物之光學及光電總成以及用於製造此等總成之方法。
小型光電模組(諸如成像器件及光投射器)採用包含透鏡或沿器件之光學軸堆疊之其他光學元件之光學總成以達成所要光學性能。在一些應用中，期望一些光學元件之一或兩側上存在一間隙(例如空氣或真空)，器件之光學路徑通過該間隙。空氣(或真空)間隙可幫助確保當燈光信號通過各光學元件時光學元件在燈光信號上提供所要光學效應。間隙亦可幫助防止光學元件與周圍材料之間的化學交互作用。此等化學交互作用可不當影響到光學元件之光學性質。 然而，製造具有此等間隙之總成或模組係不常用的。尤其在諸多應用中，非常需要空間。因此，重要的可係對模組或光學總成維持一相對小總z高度。由於引入空氣(或真空)間隙一般增加總成或模組之總高度，所以將期望提供允許間隙相對薄之技術。
本發明描述包含微間隔物之光學及光電總成以及用於製造此等總成之方法。 例如，在一態樣中，一種方法包含將第一微間隔物施加於一第一光學元件層上，其中第一微間隔物彼此橫向分離。該方法亦包含將一第二光學元件層提供於第一微間隔物上。 一些實施方案包含以下特徵之一或多者。例如，藉由將該第二光學元件層提供於第一微間隔物上，該第二光學元件層及該第一光學元件層可由氣隙或真空間隙彼此分離，氣隙或真空間隙之各者由第一微間隔物之一部分橫向包圍。微間隔物可由(例如)一黏著材料構成。在一些例項中，第一微間隔物及第二微間隔物由一可固化材料形成，且第一微間隔物之材料在使第二微間隔物形成於第二光學元件層上之前部分地固化。在一些情況中，方法進一步包含使第二微間隔物形成於該第二光學元件層上。微間隔物可由(例如)一網版印刷、螺旋閥施配或噴射技術形成。在一些情況中，微間隔物可藉由將一模切壓感層施加於光學元件層之一者上而形成。 在一些例項中，該第一光學元件層或該第二光學元件層之至少一者包括一IR吸收器層、一介電光學濾波器層或一光學干擾濾波器層。在一些情況中，將一第二光學元件層提供於第一微間隔物上包含使該第二光學元件層輥壓於第一微間隔物上。此外，在一些情況中，將一第二光學元件層提供於第一微間隔物上包含使用一真空吸盤將該第二光學元件層放置於第一微間隔物上。在一些實施方案中，微間隔物可相對較薄(例如在20微米至50微米之一範圍內之一厚度)。 方法可包含分離該第一光學元件層及該第二光學元件層以形成大量光學子總成，光學子總成之各者包含由一微間隔物橫向包圍之一氣隙或真空間隙分離之第一光學元件及第二光學元件。 在另一態樣中，一種裝置包含：一第一光學元件；一第二光學元件，其由一氣隙或真空間隙自該第一光學元件分離；及一第一微間隔物，其位於該第一光學元件或該第二光學元件上，且橫向包圍該氣隙或真空間隙。 一些實施方案包含以下特徵之一或多者。例如，一第二微間隔物可位於該第二光學元件上。在一些情況中，該第一光學元件或該第二光學元件之至少一者包括一IR吸收器、一介電光學濾波器或一光學干擾濾波器。在一些例項中，微間隔物由一固化材料構成。在一些實施方案中，微間隔物係網版印刷、螺旋閥施配或噴射微間隔物。在一些情況中，微間隔物係模切壓感層。微間隔物可由(例如)一黏著劑構成。在一些實施方案中，微間隔物係相對較薄(例如在20微米至50微米之一範圍內之一厚度)。 在另一態樣中，一種光電模組包含安裝於一基板上之一光電器件。該模組亦包含具有一第一光學元件及位於該光學元件上之一第一微間隔物之一光學子總成。該光學子總成安置於該光電器件上，一第一氣隙或真空間隙使該第一光學元件自該光電器件分離，且該第一微間隔物橫向包圍該第一氣隙或真空間隙。 在一些例項中，該光學子總成包含一第二光學元件，該第一光學元件及該第二光學元件由一第二微間隔物橫向包圍之一第二氣隙或真空間隙分離。同樣地，在一些情況中，該模組包含具有由一第二微間隔物橫向包圍之一第二氣隙或真空間隙分離之第三光學元件及第四光學元件之另一光學子總成。各微間隔物可由(例如)一黏著材料構成。 一些實施方案提供以下優點之一或多者。例如，在一些情況中，氣隙或真空間隙可設置為毗鄰於光學元件且不會顯著增加子總成及模組之總高度。形成微間隔物作為晶圓級程序之部分之能力可促進大規模製造子總成及模組。 根據另一態樣，本發明描述包含具有安裝於一基板上之一光電器件之一光電子總成之模組，壁橫向包圍該光電器件，且一第一凸部自壁朝向該模組之一內部區域橫向突出。壁及該第一凸部形成由彼此相同之材料構成之一單式件。該模組亦包含由該第一凸部支撐之一光學總成使得該光學總成安置於該光電器件上。 在一些實施方案中，壁由對於由該光電器件發射或可由該光電器件偵測之一波長之輻射不透明之一材料構成。該第一凸部可為(例如)環形。壁亦殼包含用於將一光電總成支撐於該光學總成上之一第二凸部。該第二凸部亦可為環形。在一些例項中，該第二凸部具有大於該第一凸部之一直徑之一直徑。該模組亦可包含由該第二凸部支撐之一光導。 本發明亦描述製造各種子總成及模組之方法。 下文更詳細描述各種實例。將自以下詳細描述、附圖及技術方案易於明白其他態樣、特徵及優點。
如圖1中所展示，一光學子總成20之一實例包含光學元件之一堆疊。在一些實施方案中，光學元件22、24之一或兩者可為經設計以與一特定折射率(例如空氣或真空)接觸操作之一介電濾波器或干擾濾波器。此外，在一些實施方案中，光學元件22、24之一或兩者係一基於聚合物之濾波器(例如一IR吸收器)。若放置成與(例如)其他聚合物或環氧樹脂材料直接接觸，則此等濾波器可依一負面影響濾波器之光學性質的方式化學地交互作用。在一些實施方案中，光學元件22、24之一或兩者係可經設計以與一特定折射率(例如空氣或真空)接觸操作之擴散器(例如擴散器箔)。 在所繪示之實例中，光學元件之堆疊包含由一小氣隙或真空間隙26彼此分離之一第一光學元件22及一第二光學元件24。第一微間隔物28及第二微間隔物30分別沈積於第二光學元件24之任一側上。微間隔物28、30之各者可具有(例如)橫向包圍氣隙或真空間隙26之一環形形狀或一閉合矩形環圈形狀。因此，第一微間隔物28使第一光學元件22及第二光學元件24彼此分離且在第一光學元件22與第二光學元件24之間建立一小固定距離。第二微間隔物30自第二光學元件24之相對側提出且可用以在第二光學元件24與子總成20安裝於其上之一器件之間建立另一小氣隙或真空間隙。 例如，如圖2中所展示，子總成20可整合至包含(例如)安裝於一基板(諸如一印刷電路板44)上之一主動光電器件42之一光電模組40中。器件42可為(例如)包含輻射敏感元件(例如像素)之一光發射器(例如發光二極體(LED)、紅外線(IR) LED、有機LED (OLED)、紅外線(IR)雷射或垂直空腔表面發光雷射(VCSEL))或一光感測器(例如一CCD或CMOS感測器)。在一些情況中，器件42實施為一積體電路(IC)半導體晶片或一專用積體電路(ASIC)半導體晶片。 一透明囊封件46可覆蓋器件42，且子總成20可放置於囊封件46上使得第二微間隔物30擱置於囊封件之表面上。依此方式，一第二氣隙或真空間隙32可提供於第二光學元件24與囊封件46之間。囊封件46應對於由器件42發射或可由器件42偵測之(若干)特定波長係實質上透明。另一方面，模組40之外壁48可由對於由器件42發射或可由器件42偵測之(若干)特定波長係實質上不透明之一材料構成。例如，橫向包圍器件42及子總成20之2外壁48可由含有一非透明填料(例如碳黑、一顏料、一無機填料或一染料)之一固化可流動聚合物材料(例如環氧樹脂、丙烯酸酯、聚胺酯或聚矽氧)所構成。在一些例項中，壁48之不透明材料可部分地延伸於第一光學元件22之表面上以界定用於將燈光信號發射出模組40外或接收至模組40中的開口50。 以下段落描述製造包含具有微間隔物28、30之子總成20之模組40之一晶圓級方法之一實例。晶圓級程序允許多個子總成及/或模組同時並行製造。 如圖3中所展示，一第一光學元件層122安裝於由(例如)聚二甲基矽氧烷(PDMS)構成之一基板100上，其提供良好黏著性，但其允許基板在後續處理期間相對容易地移除。在一些例項中，基板100實施為安裝於一玻璃載體上之一雙側UV可固化帶。取決於實施方案，第一光學元件層122可為(例如)一IR吸收器層、一介電光學濾波器層或一光學干擾濾波器層。接著，如圖4A中所展示，第一微間隔物128形成於第一光學元件層122之表面上。圖4B繪示微間隔物128之一俯視圖之一實例。在一些例項中微間隔物128可具有約數十微米(例如20 µm至50 µm)之一高度(h)。 各種技術可用以提供微間隔物128。例如，在一些實施方案中，可使用一網版印刷、螺旋閥施配或噴射技術。在一些情況中，微間隔物128可藉由將一模切壓感層施加於光學元件層122、124之一者上而形成。 在本內文中，網版印刷指稱一種技術，除黏著劑不可透之區域以外，材料(例如黏著劑)透過一篩網或其他網中之孔隙被推動至一基板(例如一光學元件層)上。例如，黏著劑(一黑色熱可固化環氧樹脂(諸如可自Henkel Technologies獲得之LOCTITE® 3128™環氧樹脂) 104可透過一網102中之孔隙被推動，以形成微間隔物128。一葉片或刮板可跨越網移動，以使用黏著劑來填充敞開網孔隙。 在一些實施方案中，螺旋閥施配可包含使用一馬達操作之施配技術來使黏著劑沈積，其中一馬達使一螺旋閥螺釘旋轉。黏著劑可自(例如)一進給管被推動至螺旋閥螺釘上。當螺旋鑚旋轉時，黏著劑係自一針施配。 取決於實施方案，施配噴射技術可使用(例如)具有一球尖端之一機械致動、電致動或氣動活塞，以推動黏著劑通過噴嘴之末端處之一窄孔口。例如，氣壓可升高活塞，從而允許黏著劑圍繞其流動至噴嘴中。當氣壓被移除時，一彈簧使活塞返回，使得球再次位於噴嘴孔口中。當球再定位時，其將一滴黏著劑射出噴嘴之末端外。調整噴嘴孔口、氣壓及液壓，以控制液滴大小。噴嘴處之精確熱控制可維持一最佳黏性下之黏著溫度以噴射，且可減少生產之變動。以各種軟體控制之模式(例如基於距離、基於時間、每行固定數目個點或具有斷線之連續行)依(例如)高達200 Hz之速率自噴射機構推動之小點達成諸多不同大小及形狀之點及行的構造。因為黏著劑之動量來自噴射動作，所以接近於基板(施配間隙)可不如針施配關鍵。在一些情況中，噴射可比針施配快。噴嘴可藉由在不會干擾先前所施配之高黏性黏著劑的情況下將諸多低黏性黏著劑之散粒施加於相同位置中來快速建立一點。 在一些實施方案中，網版印刷、螺旋閥施配及/或施配噴射技術之細節可不同於上文所描述之具體細節。在一些情況中，經沈積之黏著劑在此階段中經部分地固化。在一些情況中，藉由將一模切壓感層施加於光學元件層122、124上來形成微間隔物128可消除固化之需要。 接著，如圖5中所展示，一第二光學元件層124係施加於第一微間隔物128上。在一些情況中，使用一滾輪125來施加第二光學元件層124。在其他情況中，第二光學元件層124係由一真空吸盤施加(參閱(例如)圖14)。取決於實施方案，第二光學元件層124可為(例如)一IR吸收器層、一介電光學濾波器層，或一光學干擾濾波器層。第一光學元件層122及第二光學元件層124可為相同類型或不同類型。接著，形成第一微間隔物128之黏著劑可係完全固化。 接著，如圖6中所展示，第二微間隔物130係形成於第二光學元件層124之表面上。各種技術可被用以提供第二微間隔物130。因此，在一些實施方案中，可使用一網版印刷、螺旋閥施配或噴射技術。例如，在一網版印刷技術中，黏著劑(例如一黑色熱可固化環氧樹脂(諸如LOCTITE® 3128™環氧樹脂)) 108可被推動通過一網106以形成微間隔物130。在一些情況中，微間隔物130可係藉由將一模切壓感層施加於光學元件層124上而形成。可使用相同於或不同於用以形成第一微間隔物128之技術之一技術來形成第二微間隔物130。在一些例項中，微間隔物130亦可具有約數十微米(例如20 µm至50 µm)之一高度。在一些情況中，黏著劑在此階段中經部分地固化。在一些例項中，可(例如)在一高壓腔室(例如30 psi)中或藉由將一重量放置於光學元件及微間隔物之堆疊之頂上來施加壓力。結果係包含由第一微間隔物128分離之第一光學元件層122及第二光學元件層124之一光學子總成晶圓110，以及自第二光學元件層124之相對側突出之第二微間隔物130。 光學子總成晶圓110可自基板100移除且安裝於(例如)一光電模組晶圓112上，如圖7中所展示。光電模組晶圓112包含由透明囊封件46覆蓋之多個器件42 (例如光發射器或光感測器)安裝於其上之一PCB晶圓144。如圖7中所展示，子總成110之第二微間隔物130可放置於光電模組晶圓112之囊封件46的表面上。接著，第二微間隔物130之黏著劑可完全固化，其引起第二微間隔物130黏附於囊封件46。 在一替代程序中，替代使第二微間隔物130形成於第二光學元件層124上，第二微間隔物130沈積於光電模組晶圓112之囊封件46上。在該情況中，子總成將包含低由第一微間隔物128分離之第一光學元件層122及第二光學元件層124，但不包含自第二光學元件層124突出之第二微間隔物130。然而，光學子總成及光電模組晶圓將依類似於上文所描述之一方式彼此附接使得第二微間隔物130使第二光學元件層124自囊封件46分離，如圖7中所繪示。 在進一步處理之前，光學子總成110及光電模組晶圓112之組合可放置於一載體晶圓114上(參閱圖8)。接著，溝渠116藉由(例如)在不對應於光電模組之區域中切割穿過第一光學元件層122及第二光學元件層124而形成。在一些情況中，溝渠116延伸穿過囊封件46且可甚至稍微(例如20 µm)延伸至PCB晶圓144之上表面中。光學元件層122、124之剩餘部分分別形成各模組之第一光學元件22及第二光學元件24。 在形成溝渠116之後，所得總成可放置於(例如) PDMS工具118中(參閱圖9)，且一真空射出成形或其他技術可用以使用透明或不透明材料120填充溝渠116，藉此橫向囊封光學元件22、24之邊緣。若溝渠116延伸至PCB晶圓144之表面，則真空射出成形材料亦可提供所得模組之側壁。接著，可固化(例如藉由UV及/或熱固化)真空射出成形材料。 如由圖10所指示，自PDMS工具118移除所得總成150，且自總成150移除載體晶圓114。接著，總成150可被沿線152分割(例如藉由切割)，以形成如圖2中之多個模組40。 在前述實例中，第一微間隔物28及第二微間隔物30經展示為彼此對準，使得第一微間隔物28係直接位於第二微間隔物30上。然而，在一些實施方案中，第一微間隔物28及第二微間隔物30不需要彼此直接對準。下文結合圖28來描述此一實施方案之一實例。 在圖7至圖10之前述實例中，光學子總成晶圓110係安裝於一光電模組晶圓112上，且在後續處理之後，所得晶圓總成150被分割(例如藉由切割)成多個模組。然而，在一些情況中，切割所得晶圓總成150可存在挑戰。因此，在一些實施方案中，替代將一整個光學子總成晶圓110安裝於光電模組晶圓112上，光學子總成晶圓110被分離成(例如藉由切割或雷射切割)個別光學子總成，其等接著被配置於光電模組晶圓112上。在一些情況中，此方法可幫助增加總良率。以下段落中更詳細描述此方法之一實例。 如圖11中所展示，多個器件42 (例如光發射器或光感測器)經安裝於其上之一PCB晶圓144係由透明囊封件46覆蓋以形成一光電模組晶圓112。接著，如圖12中所展示，藉由(例如)在使器件42彼此分離之區域中切割成囊封件46來形成溝渠116。在一些情況中，溝渠116延伸穿過囊封件46，且可甚至稍微(例如20 µm)延伸至PCB晶圓144之上表面中。 在形成溝渠116之後，所得總成可被放置於一載體114上且被安置於(例如) PDMS工具118內(參閱圖13)。接著，一真空射出成形或其他技術可被用以使用透明或不透明材料(例如黑色環氧樹脂) 120來填充溝渠116。例如，在一些情況中，注入溝渠中之材料對於由器件42發射或可由器件42偵測之輻射之一波長或波長之範圍係不透明的。真空射出成形材料隨後可經固化(例如藉由UV及/或熱固化)。因此，真空射出成形材料可提供模組之側壁。另外，材料120之部分121充當個別光學子總成隨後可被放置於其上之支撐間隔物(參閱圖15)。 如由圖14所指示，自PDMS工具118移除所得總成151，且自總成151移除載體晶圓114。接著，如圖15中所展示，個別光學子總成20A (例如)係由取放式設備放置於支撐間隔物121上。光學子總成20A可類似於(例如)下文結合圖20所描述之子總成220。接著，總成151可係沿線152分離(例如藉由切割)以形成多個模組。替代地，在一些例項中，分割光電子總成晶圓151，且接著可由取放式設備來裝配經分割之光電子總成145及個別子總成20A。 因此，各光電子總成145包含安裝於一PCB或其他基板上之一光電器件42。器件42由經無縫形成以具有由相同於壁之材料(例如黑色環氧樹脂)構成之一支撐間隔物121之不透明壁46橫向包圍。支撐間隔物121可自壁146朝向子總成之內部空間突出且可具有直接位於器件42上之一開口。因此，在一些例項中，支撐間隔物121形成一環形凸部。壁146及支撐間隔物121之材料可對於由器件42發射或可由器件42偵測之輻射之一或多個波長係不透明的。如圖15中所展示，各光電模組147可包含安置於支撐間隔物121上之一光學子總成20A使得光學子總成20A安置於器件42上。在一些情況中，壁146包含用於支撐一光導或堆疊於光學子總成20A上之其他光學總成之一第二支撐凸部148 (參閱(例如)下文之圖19)。第二凸部148可形成為(例如)壁146中之一環形壓痕使得第一凸部121及第二凸部148及壁146係一無縫單式件。如圖14及圖15中所繪示，第二凸部148可具有大於第一凸部121 (其比第二凸部148靠近器件42)之一直徑。 在一些例項中，一光導及/或光學擴散器可放置於各光學子總成20A上(參閱圖28)。光導及光學擴散器可在將總成151切割成個別模組之前或之後放置於子總成20A上。 前述實施方案包含提供一光電模組晶圓112 (包含器件42安裝於其上之PCB晶圓144)且將光學子總成晶圓110或個別光學子總成20A附接至光電模組晶圓112。在其他實施方案中，替代提供一光電模組晶圓112，一經分割之子總成模組可附接至一器件42安裝於其上之一撓性電纜。以下段落中繪示此一程序之一實例。 如圖16中所繪示，PDMS工具318可用以界定一間隔物壁結構153之不透明材料120可藉由(例如)一真空射出成形或其他技術提供至其中之空間。間隔物壁結構153可形成於一載體晶圓或其他支撐件319上且包含光學子總成20A可隨後放置於其上之支撐間隔物154。就此，間隔物壁結構153可被分割(例如藉由切割)，且接著經分割之間隔物壁子總成及個別子總成可由(例如)取放式設備裝配。替代地，在一些例項中，間隔物壁結構153自工具318移除，且個別光學子總成20A由取放式設備放置於支撐間隔物121上(參閱圖17)。接著，載體319可自間隔物壁結構153移除。在一些例項中，一光導402及/或光學擴散器220可放置於各光學子總成20A上(參閱圖18)。在切割之後，個別模組330 (具有或不具有光導402及光學擴散器220)可附接至一器件42安裝於其上之一撓性電纜332，如圖19中所展示。因此，圖19之模組330包含堆疊於安裝至一撓性電纜332之一感測器子總成334上之一或多個光學子總成20A、220及一光導402。 圖20繪示包含由一小氣隙或真空間隙226彼此分離之一第一光學元件222及一第二光學元件224之一堆疊之一子總成220之一實例。一微間隔物228使第一光學元件222及第二光學元件224彼此分離達一固定距離。以下段落描述並行製造多個子總成220之一晶圓級方法之一實例。微間隔物228可具有(例如)橫向包圍氣隙或真空間隙226之一環形形狀或一閉合矩形環圈形狀。以下段落描述製造包含微間隔物228之子總成220之一晶圓級方法之一實例。 如圖21中所展示，一第一光學元件層322安裝於由(例如) PDMS構成之一基板300上，其提供良好黏性但其允許基板在後續處理期間相對容易地移除。取決於實施方案，第一光學元件層322可為(例如)一IR吸收器層、一介電光學濾波器層或一光學干擾濾波器層。接著，如圖22中所展示，微間隔物328形成(例如藉由網版印刷、螺旋閥施配或噴射)於第一光學元件層322之表面上。為此，黏著劑(例如一黑色熱可固化環氧樹脂(諸如可自Henkel Technologies獲得之LOCTITE® 3128™環氧樹脂)) 304可透過一網302推動以形成微間隔物328。在一些情況中，微間隔物328可藉由將一模切壓感層施加於光學元件層之一者上而形成。在一些例項中，微間隔物328可具有約數十微米(例如20 µm至50 µm)之一高度(h)。在一些情況中，黏著劑在此階段中部分地固化。 接著，如圖23中所展示，一第二光學元件層324施加於微間隔物328上。在其他情況中，第二光學元件層324藉由使用一真空吸盤325來施加，真空吸盤325固持光學元件層324，將其放置於微間隔物328上且接著釋放光學元件層324。在一些情況中，第二光學元件層324使用一滾輪來施加(參閱(例如)圖4A)。取決於實施方案，第二光學元件層324可為(例如)一IR吸收器層、一介電光學濾波器層或一光學干擾濾波器層。第一光學元件層322及第二光學元件層324可為相同類型或不同類型。接著，形成微間隔物328之黏著劑可完全固化。結果係包含由微間隔物328分離之第一光學元件層322及第二光學元件層324之一光學子總成晶圓310 (參閱圖24)。 所得光學子總成晶圓310自PDMS基板300移除且放置於(例如) UV切割帶302上(參閱圖25)。接著，溝渠316藉由(例如)切割穿過第一及第二光學元件層322、324及使層322、324彼此分離之微間隔物328而形成。切割形成包含使第一光學元件222及第二光學元件224分離之微間隔物228的多個子總成220。各子總成220具有介於第一光學元件222與第二光學元件224之間的一氣隙226。在一些例項中，子總成220接著自切割帶302移除且可整合至(例如)光電模組中(參閱(例如)圖28)。 在一些例項中，多個層(包含一雷射切割壓感黏著劑)可彼此層壓。其他層可包含層壓於壓感黏著劑之雙側上之紅外線(IR)吸收及/或光學擴散器層。接著，光學堆疊可分割成個別光學子總成。 在一些實施方案中，可期望使用(例如)一不透明或透明材料囊封光學元件222、224及微間隔物228之側邊緣。如(例如)圖26中所展示，儘管子總成220仍附接至切割帶302，但子總成220可放置於PDMS工具318中，且一真空射出成形或其他技術可用以使用不透明(或透明)材料320填充溝渠316且藉此橫向囊封光學元件222、224之邊緣。接著，真空射出成形材料320可固化(例如藉由UV及/或熱固化)。 如由圖27所指示，所得總成350自PDMS工具318移除。接著，總成350可分割(例如藉由切割)以形成包含使第一光學元件222及第二光學元件224分離之微間隔物228之多個光學子總成220A，第一光學元件222及第二光學元件224之側邊緣有不透明(或透明)材料橫向包圍。各子總成220A具有介於第一光學元件222及第二光學元件224之間的一氣隙226。切割帶302可在子總成220A併入(例如)光電模組中之前自子總成220A移除。 在一些實施方案中，光學子總成(諸如子總成20 (圖1)及總成220 (圖20))之晶圓級製造可組合以提供更複雜模組。圖28中繪示一實例，其展示包含安置於一光導402上之一光學子總成220之一模組400，其繼而安置於包含一子總成20之一光電模組40A上。子總成220可由(例如)另一微間隔物404自光導402分離。同樣地，光導402可安置於光電模組40中之第二微間隔物28。如自圖28所明白，微間隔物28、30、228、404允許光學元件22、24、222、224毗鄰各自氣隙26、32、226、406。 各種修改可在本發明之精神內實行，且在一些情況中，上述特徵連同不同實施例可在相同實施方案中組合。因此，其他實施方案在申請專利範圍之範疇內。
20‧‧‧子總成
20A‧‧‧光學子總成
22‧‧‧第一光學元件
24‧‧‧第二光學元件
26‧‧‧氣隙/真空間隙
28‧‧‧第一微間隔物
30‧‧‧第二微間隔物
32‧‧‧第二氣隙/真空間隙
40‧‧‧光電模組
40A‧‧‧光電模組
42‧‧‧主動光電器件/安裝器件
44‧‧‧印刷電路板
46‧‧‧透明囊封件
48‧‧‧外壁
50‧‧‧開口
100‧‧‧基板
102‧‧‧網
104‧‧‧黏著劑
106‧‧‧網
108‧‧‧黏著劑
110‧‧‧光學子總成晶圓
112‧‧‧光電模組晶圓
114‧‧‧載體晶圓
116‧‧‧溝渠
118‧‧‧聚二甲基矽氧烷(PDMS)工具
120‧‧‧不透明材料
121‧‧‧部分/第一凸部
122‧‧‧第一光學元件層
124‧‧‧第二光學元件層
125‧‧‧滾輪
128‧‧‧微間隔物
130‧‧‧微間隔物
144‧‧‧印刷電路板(PCB)晶圓
145‧‧‧光電子總成
146‧‧‧不透明壁
147‧‧‧光電模組
148‧‧‧第二支架凸部
150‧‧‧總成
151‧‧‧總成/光電子總成晶圓
152‧‧‧線
153‧‧‧間隔物壁結構
154‧‧‧支撐間隔物
220‧‧‧光學子總成
222‧‧‧光學元件
224‧‧‧光學元件
226‧‧‧氣隙
228‧‧‧微間隔物
300‧‧‧基板
302‧‧‧紫外線(UV)切割帶
304‧‧‧黏著劑
310‧‧‧光學子總成晶圓
316‧‧‧溝渠
318‧‧‧聚二甲基矽氧烷(PDMS)工具
319‧‧‧載體
320‧‧‧不透明材料
322‧‧‧第一光學元件層
324‧‧‧第二光學元件層
325‧‧‧真空吸盤
328‧‧‧微間隔物
330‧‧‧模組
332‧‧‧撓性電纜
334‧‧‧感測器子總成
350‧‧‧總成
400‧‧‧模組
402‧‧‧光導
404‧‧‧微間隔物
406‧‧‧氣隙
h‧‧‧高度
圖1繪示包含微間隔物之一光學子總成之一實例。 圖2繪示包含圖1之光學子總成之一光電模組之一實例。 圖3、圖4A、圖4B、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9及圖10繪示用於製造光電模組之一晶圓級製程中之步驟。 圖11至圖15繪示用於製造光電模組之另一晶圓級製程中之步驟。 圖16至圖18繪示用於製造光電模組之又一晶圓級製程中之步驟。 圖19繪示可使用圖16至圖18之程序獲得之一光電模組之一實例。 圖20繪示包含一微間隔物之一光學子總成之另一實例。 圖21、圖22、圖23、圖24及圖25繪示用於製造包含微間隔物之光學子總成之另一晶圓級製程中之步驟。 圖26及圖27繪示可包含於用於製造光學子總成之一些晶圓級製程中之額外步驟。 圖28繪示包含具有一或多個微間隔物之光學總成之一光電模組之一實例。
20A‧‧‧光學子總成
42‧‧‧主動光電器件/安裝器件
120‧‧‧不透明材料
121‧‧‧部分/第一凸部
144‧‧‧印刷電路板(PCB)晶圓
146‧‧‧不透明壁
147‧‧‧光電模組
148‧‧‧第二支架凸部
152‧‧‧線

Claims (46)

  1. 一種方法，其包括： 將第一微間隔物施加於一第一光學元件層上，其中第一微間隔物係彼此橫向分離；及 將一第二光學元件層提供於第一微間隔物上。
  2. 如請求項1之方法，其中藉由將該第二光學元件層提供於第一微間隔物上，該第二光學元件層及該第一光學元件層係由氣隙或真空間隙彼此分離，氣隙或真空間隙之各者係由第一微間隔物之一部分橫向包圍。
  3. 如請求項1或2之方法，其中第一微間隔物係由一網版印刷、螺旋閥施配或噴射技術形成。
  4. 如請求項1或2之方法，其包含將第二微間隔物提供於該第二光學元件層上，其中第二微間隔物係由一網版印刷、螺旋閥施配或噴射技術形成。
  5. 如請求項1或2之方法，其中施加第一微間隔物包含將一模切壓感層施加於該第一光學元件層。
  6. 如請求項1或2之方法，其中該第一光學元件層或該第二光學元件層之至少一者包括一IR吸收器層、一介電光學濾波器層，或一光學干擾濾波器層。
  7. 如請求項1或2之方法，其中第一微間隔物係由一黏著材料構成。
  8. 如請求項4之方法，其包含形成一可固化材料之該第一微間隔物及該第二微間隔物，該方法包含在使第二微間隔物形成於該第二光學元件層上之前，部分地固化第一微間隔物之材料。
  9. 如請求項1或2之方法，其中將一第二光學元件層提供於第一微間隔物上包含使該第二光學元件層輥壓於第一微間隔物上。
  10. 如請求項1或2之方法，其中將一第二光學元件層提供於第一微間隔物上包含使用一真空吸盤將該第二光學元件層放置於第一微間隔物上。
  11. 如請求項1或2之方法，其中第一微間隔物具有在20微米至50微米之一範圍內之一厚度。
  12. 如請求項1或2之方法，其包含使該第一光學元件層及該第二光學元件層分離以形成複數個光學子總成，光學子總成之各者包含由一微間隔物橫向包圍之一氣隙或真空間隙所分離之第一光學元件及第二光學元件。
  13. 如請求項12之方法，進一步包含將一或多個經分割之光學子總成放置於真空注射之支撐間隔物上，使得該一或多個光學子總成之各者係安置於經安裝至一印刷電路板之一各自光電器件上。
  14. 如請求項1或2之方法，其中該第一光學元件層、第一微間隔物及該第二光學元件層組合形成一光學子總成晶圓，該方法進一步包含： 將該光學子總成晶圓附接至包含由一囊封件覆蓋之複數個光電器件安裝於其上之一印刷電路之一光電模組晶圓，該囊封件對由光電器件發射或可由光電器件偵測之一波長係實質上透明。
  15. 如請求項14之方法，進一步包含： 形成延伸穿過該第一光學元件層及該第二光學元件層且至少部分地穿過該囊封件之溝渠；及 在溝渠中提供一真空注射材料，其中該真空注射材料對於由光電器件發射或可由光電器件偵測之一波長係實質上不透明。
  16. 一種裝置，其包括： 一第一光學元件； 一第二光學元件，其係由一氣隙或真空間隙自該第一光學元件分離；及 一第一微間隔物，其位於該第一光學元件或該第二光學元件上，且橫向包圍該氣隙或真空間隙。
  17. 如請求項16之裝置，進一步包含位於該第二光學元件上之一第二微間隔物。
  18. 如請求項16或17之裝置，其中各微間隔物係一網版印刷、螺旋閥施配，或噴射微間隔物。
  19. 如請求項17之裝置，其中該微間隔物包含一模切壓感層。
  20. 如請求項16或17之裝置，其中該第一光學元件或該第二光學元件之至少一者包括一IR吸收器層、一介電光學濾波器層，或一光學干擾濾波器層。
  21. 如請求項16或17之裝置，其中該第一微間隔物係由一固化材料構成。
  22. 如請求項16或17之裝置，其中該第一微間隔物係由一黏著劑構成。
  23. 如請求項16或17之裝置，其中該第一微間隔物具有在20微米至50微米之一範圍內之一厚度。
  24. 一種光電模組，其包括： 一光電器件，其係安裝於一基板上； 一光學子總成，其包含一第一光學元件及位於該光學元件上一第一微間隔物； 其中該光學子總成係安置於該光電器件上，一第一氣隙或真空間隙使該第一光學元件自該光電器件分離，且其中該第一微間隔物橫向包圍該第一氣隙或真空間隙。
  25. 如請求項24之光電模組，其中該光學子總成包含一第二光學元件，該第一光學元件及該第二光學元件係由被一第二微間隔物橫向包圍之一第二氣隙或真空間隙分離。
  26. 如請求項24之光電模組，進一步包含另一光學子總成，其具有由被一第二微間隔物橫向包圍之一第二氣隙或真空間隙分離之第三光學元件及第四光學元件。
  27. 如請求項24或25之光電模組，其中各微間隔物係由一黏著材料構成。
  28. 一種方法，其包括： 使溝渠形成於覆蓋光電器件經安裝於其上之一晶圓之一囊封件中，使得溝渠係形成於使光電器件彼此分離之區域中； 在溝渠中提供一材料，其中該材料對於由光電器件發射或可由光電器件偵測之輻射之一波長或波長之範圍係不透明；及 將一或多個經分割之光學子總成放置於由該不透明材料之部分形成之支撐間隔物上，使得該一或多個光學子總成之各者係安置於光電器件之一各自者上，其中光學子總成之各者包括：一第一光學元件；一第二光學元件，其係由一氣隙或真空間隙自該第一光學元件分離；及一第一微間隔物，其位於該第一光學元件或該第二光學元件上，且橫向包圍該氣隙或真空間隙。
  29. 如請求項28之方法，其中該第一光學元件或該第二光學元件之至少一者包括一IR吸收器層、一介電光學濾波器層，或一光學干擾濾波器層。
  30. 如請求項28或29之方法，其中該材料係由一真空射出成形技術提供於溝渠中。
  31. 如請求項30之方法，其包含使用取放式設備將該一或多個經分割之光學子總成放置於支撐間隔物上。
  32. 如請求項28或29之方法，其包含切割穿過該不透明材料以形成模組，模組之各者包含經安置於光電器件之一各自至少一者上之光學子總成之至少一者。
  33. 如請求項28或29之方法，進一步包含將一光導或光學擴散器之至少一者附接至光學子總成之一或多者上。
  34. 一種方法，其包括： 使一間隔物壁結構形成於一載體晶圓上，其中該間隔物壁結構包含用於支撐各自光學子總成的支撐間隔物，及用於橫向包圍光學子總成之各自一者的壁部分； 將經分割之光學子總成放置於支撐間隔物上； 將該載體晶圓自該間隔物壁結構移除； 切割穿過壁部分之區域以形成模組，模組之各者包含光學子總成之至少一者；及 將模組之一者附接至一光電器件經安裝於其上之一撓性電纜，使得該模組之該光學子總成係安置於該光電器件上。
  35. 如請求項34之方法，其中各光學子總成包括：一第一光學元件；一第二光學元件，其係由一氣隙或真空間隙自該第一光學元件分離；及一第一微間隔物，其位於該第一光學元件或該第二光學元件上，且橫向包圍該氣隙或真空間隙。
  36. 如請求項35之方法，其中該第一光學元件或該第二光學元件之至少一者包括一IR吸收器層、一介電光學濾波器層，或一光學干擾濾波器層。
  37. 如請求項34至36中任一項之方法，其中該間隔物壁結構係由一真空射出成形技術形成。
  38. 如請求項37之方法，其包含使用取放式設備將經分割之光學子總成放置於支撐間隔物上。
  39. 如請求項34至36中任一項之方法，進一步包含將一光導或光學擴散器之至少一者附接至光學子總成之一或多者上。
  40. 一種模組，其包括： 一光電子總成，其包含： 一光電器件，其係安裝於一基板上； 壁，其等橫向包圍該光電器件；及 一第一凸部，其自壁朝向該模組之一內部區域橫向突出，其中該等壁及該第一凸部形成由彼此相同之材料構成之一單式件；及 一光學總成，其係由該第一凸部支撐，使得該光學總成係安置於該光電器件上。
  41. 如請求項40之模組，其中壁係由對於由該光電器件發射或可由該光電器件偵測之輻射之一波長係不透明之一材料構成。
  42. 如請求項40或41之模組，其中該第一凸部係環形。
  43. 如請求項40或41在模組，其中壁包含用於將一光電總成支撐於該光學總成上之一第二凸部。
  44. 如請求項43之模組，其中該第二凸部係環形。
  45. 如請求項43之模組，其中該第二凸部具有大於該第一凸部之一直徑之一直徑。
  46. 如請求項43之模組，其包含由該第二凸部支撐之一光導。
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