TWI596368B - 電子裝置及其製造方法 - Google Patents

Description

電子裝置及其製造方法

本發明關於光學領域，尤其關於微光學領域。其關於根據請求項之標的之方法和設備。尤其，關於光學系統、光電模組、電子裝置、設備以及製造光學系統的方法。

〔語詞定義〕

「主動光學構件」(active optical component)：感測光或發光的構件。譬如光二極體、影像感測器、LED、OLED、雷射晶片。

「被動光學構件」(passive optical component)：藉由折射和/或繞射和/或反射來將光改向的光學構件，例如透鏡、稜鏡、鏡子或光學系統，其中光學系統是此種光學構件的集合，其也可能包括機械元件，例如光圈、螢幕、支架。

「光電模組」(opto-electronic module)：當中包括至少一主動光學構件和至少一被動光學構件的構件。

「複製」(replication)：複製給定之結構或其負模的技術。譬如蝕刻、浮花壓製法、壓印、鑄造、模製。

「晶圓」(wafer)：實質類似碟或板形的物品，其於一方向(z方向或垂直方向)的延伸相對於其於其他二方向(x和y方向或側向)的延伸為小。通常而言，在(非毛胚)晶圓上，其中安排或提供了多個相同的結構或物品，典型是在矩形格子上。晶圓可以具有開口或孔洞，並 且晶圓可以在其側向區域的主要部分甚至沒有材料。晶圓可以具有任何側向形狀，其中圓形和矩形是極常見的。雖然於許多情況下，晶圓要了解主要是由半導體材料所做成，但是於本案，這顯然不是限制。據此，晶圓可以譬如主要是由半導體材料、聚合材料、複合材料(其包括金屬和聚合物或聚合物和玻璃材料)所做成。尤其，可硬化的材料(例如可熱熟化或可紫外光熟化的聚合物)是配合本發明而有興趣的晶圓材料。

「側向的」(lateral)：參見「晶圓」。

「垂直的」(vertical)：參見「晶圓」。

「光」(light)：最普通的電磁輻射；更特別的是電磁光譜中之紅外光、可見光或紫外光部分的電磁輻射。

於今日的智慧型手機，已知提供微小化光學元件，例如閃光LED，其經由繞射透鏡而發光到智慧型手機的外面。

本發明的一個目的是要提供新的概念來設計和/或製造微小化光學系統。此外，分別將提供包括此種光學系統之對應的光電模組以及包括此種光學系統和光電模組的電子裝置。再者，將提供製造光學系統的方法。

本發明的另一目的是要提供另外可選擇的方式來將構 件安排於光學系統或於光電模組，特別是於微小化光學系統或微小化光電模組。

本發明的另一目的是要提供新的概念來將微小化光學系統或光電模組安排於電子裝置。

本發明的另一目的是要提供製造光學系統(特別是微小化光學系統)的改善方法。

本發明的另一目的是要提供改善可製造性的光學系統和/或光電模組和/或電子裝置，而特別允許穩定的和/或再現的和/或高產率的大量生產。

本發明的另一目的是要達成光學系統或光電模組(特別是微小化光學系統或微小化光電模組)中之構件的特別嚴謹校準公差。

進一步之目的從下面的描述和實施例顯現。

這些目的當中至少一者是藉由根據專利請求項的設備和方法而至少部分達成。

光學系統包括具有第一板側和第二板側的基板、實質位在該第一板側上的光導元件、及位在該第二板側的透鏡元件，其中該基板和該光導元件是一體成形的或是個別區分的部件。該基板是至少部分透明的，並且光學系統形成光路徑而讓光通過該透鏡元件、跨越該基板、及穿過該光導元件，並且該基板包括至少一機械導引元件。

如本案所用的「透明的」(transparent)和「非透明的」(non-transparent)等詞將一般解讀成帶有其通常指定的意義。更特定而言，本案使用「透明的」一詞，我們意謂對 於光(特別是指至少部分的可見光)而言是透明的或可穿透的；並且使用「非透明的」一詞，我們意謂對於至少部分的光(特別是指至少部分的可見光)而言是不透明的或不可穿透的，更特別的是對於可見光而言係不透明的或不可穿透的。關於光電模組，透明度或非透明度可以更特定的理解為關於可以由包括於光電模組中之主動光學構件所發出或偵測的光波長範圍。

該光導元件可以實質是一塊透明材料。該基板特別因為其至少一機械導引元件以及可能連同該光導元件，而可以便於精確校準光學系統和/或精確固定光學系統。如果該基板和該光導元件是個別區分的部件，則它們可以使用不同的材料，並且可以分別輕易對它們應用處理步驟。如果它們是一體成形的，則它們可以於共同的處理步驟來製造，因而簡化製造。

光學系統可以有效率的製造，特別是以晶圓級而言，如以下將變得清楚。有可能可以免除一或更多個組合步驟和/或校準步驟。

光學系統可以描繪出光路徑，其不僅良好界定於光學系統裡，還可相對於其他部件(例如相對於電子裝置的罩蓋)而輕易的精確校準。

於一實施例，該光導元件具有其形狀所描繪的軸線，並且該透鏡元件具有其形狀所描繪的軸線，而這些軸線是相同的並且校準成垂直於該基板。

於可以組合以一或更多個前述實施例的一實施例，光 學系統是以晶圓級來製造。該透鏡元件的施加和/或製造可以在晶圓層級上進行。

於可以組合以前述實施例的一實施例，該基板是：- 實質由透明材料所做成；或者- 包括非透明材料做的第一部分和透明材料做的第二部分，特別是其中該第二部分是由該第一部分所包圍。

前一個可能性可以簡化製造。後一個可能性可以藉由形成孔洞和/或藉由將在或往不想要之位置而逃離光學系統的光量減到最少，來改善光學系統的光學性質。

有效率的(尤其以晶圓級)製造包括非透明材料做的第一部分和透明材料做的第二部分之基板(特別是其中該第二部分是由該第一部分所包圍)的方法，可以從尚未公開的美國專利臨時申請案(2011年7月19日申請，案號為61/509,357)推導，其因而在此併入本案以為參考。尤其要指出美國專利臨時申請案第61/509,357號當中稱為「半完成部件」(semi-finished part)或「組合的半完成部件」(combined semi-finished part)的東西，譬如參見參考符號ow、ow’、圖4、8到11、15、16和對應的描述文字。雖然機械導引元件的準備可能沒有揭示於美國專利臨時申請案第61/509,357號，但是這可以藉由以下來完成：譬如鑽孔或提供校準栓，譬如膠黏這些或複製這些，或者以其他方式，譬如以本案所述的其他方式(來提供機械導引元件)。

通常而言，該基板是實質板形的。

於可以組合以一或更多個前述實施例的一實施例，提供該至少一機械導引元件來界定光學系統相對於將用來固定光學系統之構件的校準。尤其，該至少一導引元件可以是機械固定元件，更特別的是將該光學系統機械固定於將用來固定光學系統的構件(譬如電子裝置的罩蓋)的機械固定元件。

於可以組合以一或更多個前述實施例的一實施例，該至少一機械導引元件包括以下至少一者：- 突出自該基板的突出物；- 該基板中的凹陷；以及- 邊緣，特別是該基板的邊緣。

尤其，該至少一機械導引元件可以包括以下至少一者：- 校準栓；以及- 該基板中的孔洞；其中孔洞可以是通孔或盲孔。

於可以組合以一或更多個前述實施例的一實施例，提供至少二機械導引元件。提供至少二機械導引元件在該第一板側上，可達成相對於將光學系統固定在其第一板側之構件的改善校準正確度和/或改善此種構件的固定。提供至少一機械導引元件在該第一板側上以及至少一機械導引元件在該第二板側上，則可達成相對於光學系統將在其第一板側所校準之構件和相對於光學系統將在其第二板側所校準之構件的高校準正確度，以及/或者可達成此種構件的改 善固定。在任一側(尤其在該第二板側)上的至少第二機械導引元件可達成改善的校準正確度和/或改善固定。

於可以組合以一或更多個前述實施例的一實施例，該透鏡元件是由已硬化之可硬化的材料所做成，特別是由已熟化之可熟化的材料所做成。譬如該透鏡元件可以由環氧樹脂或熱可塑性塑膠所做成。

於可以組合以一或更多個前述實施例的一實施例，該透鏡元件使用複製來製造。藉由複製，尤其藉由浮花壓製法，有可能以極高精確度來製造小光學結構。它可以應用於晶圓上，因而能夠有效率的大量生產。

於可以組合以一或更多個前述實施例的一實施例，該透鏡元件包括(尤其是)透鏡，其中透鏡可以是繞射或折射透鏡，或是繞射兼折射透鏡。有可能該透鏡元件利用全內反射(total internal reflection，TIR)。

於可以組合以一或更多個前述實施例的一實施例，該透鏡元件突出自該基板。尤其，透鏡元件可以製造成座落於基板上。

於可以組合以一或更多個前述實施例的一實施例，該光導元件是實質稜柱形，特別是實質圓柱形。

於可以組合以一或更多個前述實施例的一實施例，該光導元件突出自該基板。

於可以組合以一或更多個前述實施例的一實施例，該光導元件包括上面施加了塗層的至少一側壁。非透明塗層可以避免或者最小化一光量在或往不想要的位置逃離光學 系統(更特別的是逃離光導元件)。

於可以組合以一或更多個前述實施例的一實施例，該光導元件在遠離該基板的末端包括頂壁，該頂壁係實質平坦的並且校準成實質平行於該基板。對於該頂壁，可以施加塗層，特別是耐刮塗層和/或抗髒塗層。抗髒塗層(或耐髒塗層)減少附著，致使塵土或其他材料(特別是溼氣)僅微弱附著於表面以及/或者讓表面更容易清潔。

將塗層施加於光學系統部件的建議技術一般是物理氣相沉積(physical vapor deposition，PVD)(譬如濺鍍)、化學氣相沉積(chemical vapor deposition，CVD)、噴塗、滴塗和/或其他。

為了僅在部分的構件上完成塗層，譬如僅在部分的該光學系統、該基板或該光導元件上，則有可能使用譬如微影過程。有可能施加塗層至多於要塗覆的部分，並且後續從表面不想要有塗層之處移除塗層，譬如藉由蝕刻或拋光來移除。

於可以組合以一或更多個前述實施例的一實施例，該基板於至少二方向上是側向超過該光導元件和該透鏡元件。當將光學系統固定於另一構件時，這可以提供改善的機械穩定度。並且，這能夠適合的安排二機械導引元件，亦即安排於該基板側向超過該光導元件和該透鏡元件的區域。

光電模組包括根據本發明的光學系統和至少一主動光學構件。

於光電模組的一實施例，該至少一主動光學構件包括至少一發光元件，特別是至少一發光二極體(light emitting diode，LED)。更特別而言，該發光元件可以是發出閃光(亦即高強度、短時間的光脈衝)的發光元件，像是用於閃光照相。適合的LED是也稱為「高亮度LED」的LED。

另外可選擇的是提供例如光二極體或像素感測器的光偵測元件做為主動光學構件。

於可以組合以前述實施例之光電模組的一實施例，光電模組包括殼罩部分，而該至少一主動光學構件係附接於此，其中該殼罩部分係附接於該基板。尤其，該殼罩部分可以附接於該第二板側；以及/或者該殼罩部分可以使用一或更多個該機械導引元件而相對於該基板來校準和/或附接於該基板。可以進一步提供的是該至少一主動光學構件和該至少一被動光學構件之間的距離是由該殼罩部分所界定。

此種實施例能夠以晶圓級來製造高精確度的光電模組，更特別的是該光電模組中的主動光學構件和透鏡元件係以高精確度而相對於彼此來校準，其中因為機械導引元件而可達成側向精確度，並且因為殼罩部分而可達成垂直精確度。

電子裝置包括根據本發明的光學系統或者甚至根據本發明的光電模組。

於一實施例，電子裝置包括罩蓋，該罩蓋包括： - 當中安排了至少部分之該光導元件的開口；以及- 至少一機械導引元件，其建構和安排成配合該光學系統的該至少一機械導引元件。

以此方式，可以完成良好界定、精確校準的光入口以穿過罩蓋。並且，有可能提供光學系統(或光電模組)對罩蓋的適合之良好校準固定。

電子裝置譬如可以是手持通訊裝置或手持數位音樂播放裝置或照相裝置，特別是智慧型手機或者照相機或攝影機。於此種應用，空間經常是極珍貴的。本發明則有可能以高精確度來生產和校準以及固定光學系統，特別是其中光學系統的尺寸係極小，譬如最大側向尺寸低於10毫米，特別是低於7毫米，而最大垂直尺寸低於6毫米，更特別是低於4毫米。可以於晶圓層級的大量生產下達成優於±50微米，甚至優於±40微米的側向校準精確度。

根據本發明的設備包括根據本發明的多個光學系統，其安排成讓個別的基板係實質共平面。這設備可以視為光學系統的晶圓。光學系統可以藉由製造此種晶圓並且後續將晶圓分離成獨立的光學系統而生產。於晶圓，光學系統典型安排成邊靠邊。於晶圓，基板經常是單一相同板的部分，該板則是晶圓的構成。

根據本發明之製造光學系統的方法包括提供包括多個該基板的晶圓。這可以使晶圓層級的製造變成可能。

於方法的一實施例，該方法包括使用複製來製造該透鏡元件，特別是使用浮花壓製法。尤其，透鏡元件是使用 未用於製造該光導元件期間和/或未用於製造該基板期間的過程所製造。結果，尤其是浮花壓製法有可能可以達成比今日射出成形所能達成之更小和/或更佳界定的結構。

於可以組合以前述方法實施例之方法的一實施例，該晶圓包括至少一第一校準標記，並且該方法包括使用包括至少一第二校準標記的複製工具而將透鏡元件複製在該晶圓上，並且該方法進一步包括校準步驟，其中該至少一第一校準標記乃相對於該至少一第二校準標記而校準。此種校準標記有可能可以於單一校準步驟中相對於關聯的基板而精確定位多個透鏡元件。通常而言，將有至少二第一校準標記和至少二第二校準標記。

於可以組合以一或二個前述方法實施例之方法的一實施例，該晶圓包括多個該光學系統。

於係指最後所述實施例之方法的一實施例，該方法包括將該晶圓分離成多個該光學系統。分離有時也稱為切塊，其可以譬如藉由雷射切割、衝擊或鋸開(譬如使用晶圓鋸或晶片鋸)來完成。

於可以組合以一或更多個前述方法實施例之方法的一實施例，該方法包括施加塗層至該光導機構的側壁，特別是非透明塗層。這可以譬如藉由施加塗層並且後續拋光或蝕刻該光導機構須為透明的一或更多個其他壁而完成，該壁譬如為光導元件的頂壁，特別是在實質平坦的並且應該校準成實質平行於該晶圓的頂壁。

以下描述三種不同的製造方法，其都可以組合以一或 更多個前述方法實施例。

第一方法：

第一方法包括使用射出成形過程來製造包括該多個基板的該晶圓。這方法稱為第一方法。以此方式，有可能於實質一個過程中製造該多個基板。另外可選擇的是或可使用其他複製方法以代替射出成形。

於第一方法的一實施例，該多個光導機構也是於該射出成形過程中製造。這對於製造光學系統而言可以減少處理步驟。

於可以組合以第一方法最後所述實施例之該第一方法的一實施例，該方法包括提供塗層給該光導機構的頂壁，該頂壁是實質平坦的並且校準成實質平行於該晶圓，特別是提供耐刮塗層和/或耐髒塗層。

於可以組合以第一方法最後所述二實施例當中一或二者之該第一方法的一實施例，該方法包括應用薄化過程來薄化射出成形的材料，特別是要達到該基板預定的薄度。薄化過程可以包括譬如研光和/或拋光和/或機製和/或銑製。有可能起初準備較厚的晶圓是有利的，譬如因為它提供更多的機械穩定性，以及/或者因為它提供更多的尺寸穩定性，以及/或者因為它允許以特別高的精確度和/或正確度來達成基板所想要的或預定的厚度。

第二方法：

第二方法包括使用微機製過程來製造該光導元件，特別是於機械微機製過程中為之，更特別的是銑製過程

於該第二方法的一實施例，該機械導引元件也藉由該微機製來形成。這在製造光學系統時可以減少處理步驟。

於可以組合以最後所述實施例之該第二方法的一實施例，該微機製過程應用於毛胚晶圓，其中尤其可能的是該毛胚晶圓包括塗層，特別是耐刮塗層和/或耐髒塗層。這有可能可以使用較少的製造步驟而得到塗覆的光導元件。

於係指第二方法最後所述實施之該第二方法的一實施例，該方法包括應用薄化過程來薄化已進行該微機製過程之後的該毛胚晶圓之材料。尤其，這可以進行來達到該基板的預定厚度。薄化過程可以包括譬如研光和/或拋光和/或機製和/或銑製。有可能起初準備較厚的晶圓是有利的，譬如因為它提供更多的機械穩定性，以及/或者因為它提供更多的尺寸穩定性，以及/或者因為它允許以更高的精確度或正確度來達成基板所想要的或預定的厚度。

要注意以下實施例可以是指第一和第二方法的任何實施例：一實施例，其中該方法包括使用同一過程來聯合製造該晶圓和該光導元件。這可以使用譬如複製過程(譬如使用射出成形)或微機製(例如銑製)而完成。

第三方法：

第三方法包括組合多個該光導元件在該晶圓上。組合可以包括譬如膠黏，特別是使用環氧樹脂，更特別的是可輻射熟化的環氧樹脂。

於第三方法的一實施例，該方法包括製造該多個該光導元件，特別是其中該光導元件的製造乃使用沒有助於製 造該基板和/或該透鏡元件的處理步驟來進行。再者，該製造該多個該光導元件可以包括藉由將一大塊材料劃分成多個部分而獲得至少部分的該多個該光導元件。

於係指最後所述實施例之第三方法的一實施例，該製造該多個該光導元件包括藉由將至少一桿切割成多個部分而得到該多個該光導元件，特別是其中該至少一桿是實質由玻璃或透明聚合材料所做成。該切割該桿可以尤其包括鋸開或雷射切割。譬如可以使用具有與光導元件將具有之相同截面形狀的桿。

於係指最後所述實施例之第三方法的一實施例，該方法包括提供該多個該光導元件至少一塗層，特別是提供該光導機構的側壁非透明塗層以及/或者提供該光導機構的頂壁耐刮塗層或耐髒塗層。此種塗層可以施加於尚未安排在晶圓上的光導元件。

於係指最後第三所述實施例之第三方法的一實施例，該製造該多個該光導元件包括藉由將至少一板或碟切割成多個部分而獲得該多個該光導元件，特別是其中該至少一板或碟是實質由玻璃或透明聚合材料所做成。

於係指最後所述實施例之第三方法的一實施例，該板或碟包括的頂壁包括塗層，特別是耐刮塗層。

本發明包括的方法具有根據本發明之對應光學系統的特徵，並且反之亦然，光學系統也具有根據本發明之對應方法的特徵。

本方法的優點基本上對應於對應光學系統的優點，並 且反之亦然，光學系統的優點基本上對應於對應方法的優點。

本發明有可以與製造公差有關的高要求來大量生產光學系統和裝置或包括光學系統的構件。

進一步的實施例和優點則從附屬請求項和圖式顯現。

以下所述的實施例僅為範例且將不限制本發明。

圖1顯示電子裝置50之細節的示意截面圖，其包括光電模組40，光電模組40包括光學系統1。電子裝置50包括罩蓋51，其中提供了開口52，其譬如呈通孔形式而譬如為圓形截面。光學系統1包括光導元件11、基板12、透鏡元件13。光導元件11和基板12可以是個別區分的部件或形成單一部件。光導元件11或至少其部分是安排於開口52中。

光電模組40包括光學系統1、主動光學構件20(例如LED 20)、握持LED 20的殼罩部分。殼罩部分25可以是單一部件，如圖1所示意顯示，或者可以包括二或更多個部件。它確保了LED 20相對於光學系統1在側向和垂直方向上有精確和固定不變的定位。垂直方向於圖1係標示為z，並且是垂直於基板12的方向；而側向是基板12所界定之平面方向，例如圖1中的方向x和/或圖2中的方向y。

殼罩部分25藉由提供的至少一機械導引元件55(其 經常為二或甚至三或四個)，而相對於於光學系統1做側向定位。這些機械導引元件55都配合在個別其他部件的機械導引元件，譬如殼罩部分25的導引栓與基板12中的孔洞交互作用，或者反之亦然。垂直校準主要是由殼罩25的垂直延伸所確保，而主動光學構件20在良好界定且精確垂直的位置附接於殼罩25。主動光學構件20在殼罩25中的側向位置當然也必須良好界定和精確。

基板12包括二機械導引元件5(例如校準栓)，其配合罩蓋51的機械導引元件(例如孔洞)，其中也可能僅提供一機械導引元件，特別也是因為光導元件11也可以具有做為機械導引元件的功能，以及/或者因為導引元件5可以設計成當配合罩蓋51的機械導引元件時提供保護以抵抗光學系統1的旋轉，譬如藉由提供矩形或三角形或星形側向截面來為之。也可能在基板12中產生孔洞以做為機械導引元件5來配合罩蓋51的栓。

也可以額外提供機械導引元件5和55或其一些以分別將光學系統1固定至罩蓋51和殼罩部分25，譬如藉由提供螺紋或捲繞或扣合來為之。但也可能至少部分不同的提供真正的固定，譬如膠黏，例如施加環氧樹脂膠並且硬化此膠，譬如藉由熟化(例如輻射熟化或熱熟化)來為之。

通常而言，光導元件11描繪出軸線，譬如中央軸線。並且通常而言，透鏡元件13也描繪出軸線，經常是其光學軸線。這些軸線經常是垂直校準的，並且在製造光 學系統1期間乃嘗試將這些軸線盡可能精確的重合而形成一軸線A。再者，主動光學構件20也經常描繪出軸線，譬如是其發光的主要方向，並且此軸線也經常意謂要與軸線A重合。

來去主動光學構件20之光的(中央)光路徑8因而會沿著軸線A經過透鏡元件13、基板12、光導元件11。於像素感測器做為主動光學構件20的情形，像素感測器的中央垂直對稱軸線意謂要與軸線A重合。

基板12可以實質由例如透明聚合物的透明材料所做成。於該情形，至少在其側壁(具有側向校準的表面法線)提供塗層可以是有幫助的，特別是非透明塗層。但也可能提供的是基板12具有至少一透明部分和至少一非透明部分(未顯示於圖1)，譬如非透明部分是實質由非透明材料所做成。

透鏡元件13譬如可以為繞射或折射透鏡或是折射兼繞射透鏡，或者可以包括二或更多個透鏡。它也可以利用全內反射(total internal reflection，TIR)。

電子裝置50譬如可以為照相裝置或手持通訊裝置，例如行動電話，特別是智慧型手機。特別是於後者，空間是極珍貴的，致使安排其中的光學系統1必須盡可能的小。

基板12的典型尺寸為側向低於10毫米，特別是低於7毫米，並且垂直低於0.6毫米，特別是低於0.4毫米。光導元件11的典型尺寸為側向低於5毫米，特別是低於 3.5毫米，並且垂直低於3毫米，特別是低於2毫米。透鏡元件13的典型尺寸為側向低於5毫米，特別是低於3.5毫米，並且垂直低於1.5毫米，特別是低於1毫米。

圖2是圖1之光學系統1的示意俯視圖。如圖2可見，由於機械導引元件5並不在光學系統1的中央x軸線，故它們於圖1係以虛線繪出。

圖3是設備30的示意俯視圖，更特別的是圖1之光學系統的晶圓30之示意俯視圖。使用晶圓級的製造方法則有可能大量生產光學系統1。以此方式可以完成高校準精確度、高產率、高生產力的製造。下面更詳細描述三種不同的製造方法。

圖4是類似圖1和2所示之光學系統的立體圖。雖然分別參考圖5到10、圖11到16、圖17到23所述的製造方法是針對這光學系統1，但也可以應用於製造圖1到3的光學系統。圖4所示之基板12的圓角譬如可以使用雷射切割或超音波切割而輕易產生。

圖5到10提供製造圖4光學系統之第一晶圓層級製造方法的截面示範。

於第一方法，以射出成形技術製出晶圓60(圖5)。晶圓典型包括多於10個、更典型多於50個或者甚至多於100個或多於500個相等的物品，也參見圖3，其中示範的是包括35個光學系統1的晶圓30。光導元件11以射出成形過程來形成，並且機械導引元件5也可以已於射出成形過程中形成。

然後，光導元件11的側壁可選用供以塗層，特別是非透明塗層3，譬如黑鉻塗層，參見圖6。為此，譬如整個晶圓60可加以塗覆，然後譬如藉由拋光或蝕刻來移除不想要的塗層，譬如光導元件11的頂面上和晶圓60的(平坦)背面(底面)上。

然後，可選用地，例如耐刮塗層的塗層4施加於光導元件11的頂面，參見圖7。也為此，譬如整個晶圓60可加以塗覆。

本案提到的塗層可以使用PVD、CVD、滴塗、噴塗、濺鍍、蒸鍍當中至少一者來施加。

然而，可選用的步驟由於起初增加了晶圓穩定度而可以導致可製造性有所改善，該步驟係從背面來薄化晶圓60。這譬如可以藉由研光而完成。這可以允許基板12的厚度達成高於僅使用射出成形所能達到的精確度。再者，同時達成了移除晶圓背面上不想要的塗層。並且，當進行拋光或機製時，表面品質/光學品質相對於射出成形所能達到者可以有所改善。所得晶圓示範於圖8。

然後，透鏡元件13施加在晶圓背面上，參見圖9。這可以藉由複製(更特別的是藉由浮花壓製法)而以極高精確度來完成。尤其是於複製的情形，這可以導致精確度增加以提供一或更多個校準標記在用於複製的複製工具上和在晶圓上。也可能使用膠黏來施加透鏡元件13，例如施加(譬如液態的)黏膠到晶圓背面或預先製造的透鏡，然後把預先製造的透鏡置於晶圓背面上，譬如藉由拾取和放置 來為之。

於浮花壓製法中，晶圓30上的多個透鏡元件13或甚至所有透鏡元件13可以一次生產出來，亦即於一次浮花壓製法中為之。有可能提供的是用於製造透鏡元件13的複製工具或壓印器相對於透鏡元件的位置乃根據射出成形所用的模而特定適於光導元件的位置。這可以大大提升產率和和精確度。譬如製出模之後，在模本身測量出對應於光導元件的位置，或者使用該模而以射出成形來產生晶圓，然後在如此獲得的晶圓測量出光導元件的位置。然後，譬如使用重組來製造出例如壓印器的複製工具以供製造透鏡元件，其中取決於在模所進行的測量來選擇透鏡元件13的位置。據此，複製工具可以設計成讓每個透鏡元件係相對於光導元件而適當校準，並且模的位置誤差和不精確度乃再生於複製工具。因此，單體化(singulation)之後，每個光學系統將包括透鏡元件，其係相對於光導元件而精確校準。

以此方式，獲得光學系統1的晶圓30，參見圖9。這晶圓30然後分離成個別區分的光學系統1，譬如使用雷射切割或鋸開來為之，參見圖10。

圖11到16提供製造圖4光學系統之第二晶圓層級製造方法的截面示範。這第二方法開始於毛胚晶圓70，其如圖11所示可以包括塗層4，例如抗刮和/或抗髒塗層。

毛胚晶圓70然後以微機製(譬如銑製)來處理以形成光導元件11和機械導引元件5。圖12示範如此獲得的 晶圓。

然後，可選用的塗層3施加於光導元件11的側壁，參見圖13。關於細節，參見配合圖6所做解說。

然後，可選用地以及如果毛胚晶圓尚未適當的塗覆，則以例如耐刮塗層的塗層4施加於光導元件11的頂面。關於細節，參見配合圖7所做解說。

然後，可選用地，從背面完成晶圓的薄化，參見圖14。關於細節，參見配合圖8所做解說。

然後，透鏡元件13施加至晶圓背面，參見圖15。關於細節，參見配合圖9所做解說。

然後，如此獲得之光學系統1的晶圓分離成多個光學系統1。關於細節，參見配合圖10所做解說。

圖17到23提供製造圖4光學系統之第三晶圓層級製造方法的截面示範。於此第三方法，光導元件13是在施加至包括多個基板12的晶圓之前先從一大塊材料所製造。另外可選擇的是有可能以不同方式來製造光導元件13，譬如使用射出成形來製造各個光導元件，或者譬如藉由玻璃模製而於玻璃中產生各個光導元件。

從一大塊材料得到光導元件11的第一種可能性是從桿80來得到它們，如圖17所示範。桿80使用譬如鋸開或雷射切割而切割成多個光導元件，並且可能接著是拋光步驟。圖18示範從一大塊材料獲得光導元件11的替代選擇方式，亦即從板或碟90來獲得它們，譬如使用中空鑽來鑽出。有可能形成板或碟90的堆疊，並且譬如以鑽來 處理這些，如此以節省處理時間和/或處理步驟。

然後，頂塗層4施加至光導元件，經常是以批次過程而於一過程中塗覆多個光導元件。如此塗覆的光導元件11示範於圖19。塗層4譬如是防刮和/或防髒塗層。

然後，側壁塗層3施加於光導元件，經常是以批次過程而於一過程中塗覆多個光導元件。如此塗覆的光導元件11示範於圖20。塗層3譬如是非透明塗層。

也可能交換塗層3和4的施加次序。並且也可能略過這些塗層當中一或二者。

於另一處理步驟，提供包括多個基板12的晶圓，其中該晶圓可以於射出成形過程中獲得，而已經包括機械導引元件。另外可選擇的是晶圓(譬如毛胚晶圓)或可做微機製以便生產包括多個基板12的晶圓。並且，以另一替代選項來說，這或可藉由切割來完成，譬如晶片切割例如毛胚晶圓的晶圓。

然後，該晶圓提供以透鏡元件13，譬如藉由複製來為之，特別是藉由浮花壓製法。如此獲得的晶圓示範於圖21。關於細節，參見配合圖9所做解說。注意有可能提供的是：於複製過程中，將校準標記產生在晶圓上，特別是每個透鏡元件13至少一個。此種校準標記可以用於接下來要附接光導元件11的處理步驟。

在晶圓的反面上，然後譬如使用拾取和放置過程來施加光導元件11。光導元件11可以固定於包括多個基板12的晶圓，譬如藉由膠黏來為之，譬如使用環氧樹脂。校準 標記存在於晶圓上，則拾取和放置過程可以極為精確的進行，此乃由於校準標記(每個光導元件11譬如有一或二個)可以極靠近將放置光導元件11的地方，並且因為可以提供的是校準標記位置相對於個別透鏡元件13的位置而言是極精確的。後者係輕易達成，譬如這是當用於製造透鏡元件的複製工具乃使用複製法所製出，以及當製造複製工具期間所用的工具包括透鏡元件和伴隨之一或更多個校準標記二者的正或負模。

也可能會在製造透鏡元件13之前就已經將光導元件11固定至基板12的晶圓。

圖22顯示單體化之前的多個光學系統之晶圓30。

然後，如此獲得之光學系統1的晶圓分離成多個光學系統1。關於細節，參見配合圖10所做解說。

所述製造方法有可能有效率的生產大量具有高精確度和優異光學性質的光學系統1。

基板12和光導元件可以實質由可射出成形的聚合物所做成。特別適合的材料可以是透明聚合物，例如聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯(縮寫為PMMA)。於第三方法(參見圖17到23)的情形，玻璃也可能是光導元件11的選項。透鏡元件13可以實質由複製材料所做成，例如已熟化之可熟化的材料，譬如紫外光可熟化的或熱可熟化的聚合物。

內建於電子裝置50(參見圖1)，所述光學系統1不僅有高精確度和優異光學性質，還可以高精確度定位於電 子裝置50中，此係由於整合製造機械導引元件5的緣故。並且，光學系統1在電子裝置50中所佔的空間量極小。使用所述方法，有可能大量生產。

還要注意的是光電模組40(參見圖1)的組合可以晶圓級來進行。可以製造出包括多個殼罩部分25、多個主動光學構件20、多個機械導引元件55的晶圓或晶圓堆疊。然後，晶圓堆疊可以由該晶圓或晶圓堆疊加上包括多個光學系統1的晶圓30(參見圖3、9、15、22)所形成。單體化如此獲得的晶圓堆疊則以高精確度、高產率和高產量的製程而產出多個光電模組40。

1‧‧‧光學系統

3‧‧‧非透明塗層

4‧‧‧塗層

5‧‧‧機械導引元件

8‧‧‧(中央)光路徑

11‧‧‧光導元件

12‧‧‧基板

13‧‧‧透鏡元件

20‧‧‧主動光學構件(LED)

25‧‧‧殼罩部分

30‧‧‧設備(晶圓)

40‧‧‧光電模組

50‧‧‧電子裝置

51‧‧‧罩蓋

52‧‧‧開口

55‧‧‧機械導引元件

60‧‧‧晶圓

70‧‧‧毛胚晶圓

80‧‧‧桿

90‧‧‧板或碟

A‧‧‧軸線

如上，本發明藉由範例和所含圖式而詳細描述。圖式顯示：圖1 電子裝置之細節的示意截面圖，其包括的光電模組包括光學系統；圖2 圖1之光學系統的示意俯視圖；圖3 圖1光學系統之晶圓的示意俯視圖；圖4 光學系統的立體圖；圖5到10 製造圖4光學系統之第一晶圓層級製造方法的截面示圖；圖11到16 製造圖4光學系統之第二晶圓層級製造方法的截面示圖；圖17到23 製造圖4光學系統之第三晶圓層級製造方 法的截面示圖。

1‧‧‧光學系統

5‧‧‧機械導引元件

8‧‧‧(中央)光路徑

11‧‧‧光導元件

12‧‧‧基板

13‧‧‧透鏡元件

20‧‧‧主動光學構件(LED)

25‧‧‧殼罩部分

40‧‧‧光電模組

50‧‧‧電子裝置

51‧‧‧罩蓋

52‧‧‧開口

55‧‧‧機械導引元件

A‧‧‧軸線

Claims (35)

1. 一種電子裝置，可操作以產生照明，該電子裝置包括光學系統，該光學系統包括：具有第一板側和第二板側的基板，該基板包括至少一機械導引元件；及實質位在該第一板側上的光導元件、及位在該第二板側上的透鏡元件，其中該基板和該光導元件是一體成形的或是個別區分的部件，其中該基板是至少部分透明的，並且其中該光學系統形成用於來自該電子裝置的照明的光路徑而讓光通過該透鏡元件、跨越該基板、及穿過該光導元件，該電子裝置更包括罩蓋，該罩蓋包括：開口，當中安排了至少部分之該光導元件，其中該光導元件構成該罩蓋的另一機械導引元件；及至少一機械導引元件，其建構和安排成與該基板的該至少一機械導引元件配合。
2. 根據申請專利範圍第1項的電子裝置，其中該光導元件具有其形狀所描繪的軸線，以及該透鏡元件具有其形狀所描繪的軸線，並且其中這些軸線重合並且校準成垂直於該基板。
3. 根據申請專利範圍第1項的電子裝置，其中該基板是：- 實質由透明的材料所做成；或者- 包括非透明材料的第一部分和透明材料的第二部 分。
4. 根據申請專利範圍第1項的電子裝置，其中該基板的該至少一機械導引元件包括以下至少一者：- 突出自該基板的突出物；- 該基板中的凹陷；或者- 邊緣。
5. 根據申請專利範圍第1項的電子裝置，該基板包括安排在該第一板側上的至少一機械導引元件和安排在該第二板側上的至少一機械導引元件。
6. 根據申請專利範圍第1項的電子裝置，其中該透鏡元件是以下至少一者：- 使用複製所製造；或者- 由已硬化之可硬化的材料所做成。
7. 根據申請專利範圍第1項的電子裝置，其中該光導元件為實質稜柱形。
8. 根據申請專利範圍第1項的電子裝置，其中該光導元件包括上面施加了塗層的至少一側壁。
9. 根據申請專利範圍第1項的電子裝置，其中該光導元件包括在該基板末端的頂壁，該頂壁係實質平坦的並且校準成實質平行於該基板。
10. 根據申請專利範圍第1項的電子裝置，其中該基板在至少二方向上側向超過該光導元件和該透鏡元件。
11. 根據申請專利範圍第1項的電子裝置，其中該光學系統形成部分之光電模組，其還包括至少一主動光學構 件。
12. 根據申請專利範圍第11項的電子裝置，其中該至少一主動光學構件包括至少一發光元件。
13. 根據申請專利範圍第11項的電子裝置，其中該光電模組包括附接了該至少一主動光學構件的殼罩部分，其中該殼罩部分係附接於該基板。
14. 根據申請專利範圍第1項的電子裝置，其係手持通訊裝置或照相裝置。
15. 根據申請專利範圍第1項的電子裝置，其中該光導元件包括至少一側壁以及在該基板末端的頂壁。
16. 根據申請專利範圍第1項的電子裝置，其中該光導元件實質上為圓柱形。
17. 根據申請專利範圍第8項的電子裝置，其中該塗層為非透明塗層。
18. 根據申請專利範圍第13項的電子裝置，其中該殼罩部分為以下之一：附接於該第二板側；或者使用一或更多個該機械導引元件而相對於該基板來校準。
19. 根據申請專利範圍第8項的電子裝置，其中該塗層為以下之一：耐刮塗層；或者抗髒塗層。
20. 一種製造根據申請專利範圍第1項之可操作以產 生照明的電子裝置的方法，該方法包括：提供包括多個基板的晶圓，各該基板具有第一板側和第二板側，光導元件實質位在該第一板側上且透鏡元件位在該第二板側上，各該基板包括至少一機械導引元件；組合多個該光導元件於該晶圓上，將該晶圓分離成多個獨立的光學系統，各該光學系統在相應的該些基板之一上包括至少一該光導元件；及將罩蓋附加至相應的該些光學系統之一，其中該罩蓋包括至少一機械導引元件，其建構和安排成與該基板的該至少一機械導引元件配合，且該罩蓋還包括開口，當中安排了至少部分之該光導元件，其中該光導元件作為該罩蓋的另一機械導引元件。
21. 根據申請專利範圍第20項的方法，其包括使用複製來製造該透鏡元件。
22. 根據申請專利範圍第20項的方法，其中該晶圓包括至少一第一校準標記，該方法包括使用包括至少一第二校準標記的複製工具來複製該晶圓上的透鏡元件，該方法進一步包括將該至少一第一校準標記相對於該至少一第二校準標記而校準的校準步驟。
23. 根據申請專利範圍第20項的方法，其中該晶圓包括多個該光學系統。
24. 根據申請專利範圍第20項的方法，其包括將塗層施加到該光導元件的側壁。
25. 根據申請專利範圍第20項的方法，其包括使用同 一種過程來聯合製造該晶圓和該光導元件。
26. 根據申請專利範圍第20項的方法，其包括使用微機製過程來製造該光導元件。
27. 根據申請專利範圍第26項的方法，其中該微機製過程係應用於毛胚晶圓。
28. 根據申請專利範圍第27項的方法，其包括應用薄化過程來薄化已進行該微機製過程之後的該毛胚晶圓之材料。
29. 根據申請專利範圍第20項的方法，其包括使用射出成型過程來製造該晶圓。
30. 根據申請專利範圍第29項的方法，其包括對該光導元件之實質平坦的並且校準成實質平行於該晶圓的頂壁提供塗層。
31. 根據申請專利範圍第29項的方法，其包括應用薄化過程以薄化該射出成型的材料。
32. 根據申請專利範圍第20項的方法，包括製造多個該光導元件，其中該製造多個該光導元件包括藉由將至少一桿切割成多個部分而獲得多個該光導元件。
33. 根據申請專利範圍第32項的方法，其包括對多個該光導元件提供至少一塗層。
34. 根據申請專利範圍第20項的方法，包括製造多個該光導元件，其中該製造多個該光導元件包括藉由將至少一板或碟切割成多個部分而獲得多個該光導元件。
35. 根據申請專利範圍第34項的方法，其中該板或碟 包括頂壁，其包括塗層。