TWI627761B - 用以感測一量度的感測器模組，其應用器具，其製造方法，裝置的製造方法，及包含光譜計模組的裝置 - Google Patents

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Abstract

一種光電模組(1)包含：一第一基材構件(P)；一第三基材構件(B)；一第二基材構件(O)，其被設置在該第一及第三基材構件之間且包含一或多個光可穿透的透明部分(ta，tb)，該至少一透明部分包含至少一第一光學結構(5a，5a’；5b，5b’)；一第一間隔件構件(S1)，其被包含在該第一基材構件(P)內或被包含在該第二基材構件(O)內或和該第一及第二基材構件不同且被設置在它們之間，該第一間隔件構件包含至少一開口(4a；4b)；一第二間隔件構件(S2)，其被包含在該第二基材構 件(O)內或被包含在該第三基材構件(B)內或和該第二及第三基材構件不同且被設置在它們之間，該第二間隔件構件包含至少一開口(3)；一光偵測元件(D)，其被設置在該第一基材構件(P)上且與之電連接；一光發射元件(E)，其被設置在該第一基材構件(P)上且與之電連接；及一感測元件(8)，其被包含在該第三基材構件(B)內或被設置在該第三基材構件(B)。
此等模組(1)特別適合作為用於感測量值大小(譬如，壓力大小)的感測器模組。

Description

用以感測一量度的感測器模組，其應用器具，其製造方法，裝置的製造方法，及包含光譜計模組的裝置
本發明係有關於感測器及感測領域。更具體地，本發明係關於微型化的感測器模組的封裝及製造。更明確地，本發明係關於光電模組及其製造方法及關於包含此等模組的應用器具及裝置。本發明係關於諸申請專利範圍的開頭句子所述的方法及設備。
〔名詞定義〕
“主動式光學構件”：一種光感測器或光發射構件。例如，光二極體、影像感測器、LED、OLED、雷射晶片。一主動式光學構件可如一裸晶粒(bare die)般呈現或以一封裝體形式(如，一封裝構件)呈現。
“被動式光學構件”：一種藉由折射及/或繞射及/或(內部及/或外部)反射來將光線轉向的光學構件，譬如一鏡片、一稜鏡、一鏡子、或一光學系統，其中一光學系統是此等光學構件的集合，其亦可能包含像是光圈光闌、影像螢幕、固持件的機械元件。
“光電模組”：一種構件，其包含至少一主動式及至少一被動式光學構件。
“複製”：一種技術，一給定的結構或其負形(negative)可藉由此技術被複製。例如，蝕刻、壓花、銘印、澆鑄、模製。
“晶圓”：一種實質圓盤或板片式形狀的物件，其在一個方向(z方向或垂直方向)上的延伸相對於其在另兩個方向(x及y方向或側向)上的延伸小很多。通常，在一(非空白的)晶圓上，多個相類似的結構或物件被配置或設置於其中，典型地在一矩形的格點上。一晶圓可具有開口或孔，且一晶圓可具有任何側向形狀，其中圓的形狀及矩形是極常見的形狀。雖然在許多情境中，一晶圓被理解為主要是用半導體材料製成的，但在本專利申請案中，並不侷限於此。因此，一晶圓可以主要是由例如半導體材料、聚合物材料、包含金屬與聚合物或聚合物與玻璃的複合材料所製成。詳言之，可硬化的材料(譬如，可熱硬化或UV硬化的聚合物)都是本發明感興趣的晶圓材料。
“側向”：參見“晶圓”。
“垂直”：參見“晶圓”。
“光”：最一般性地是電磁輻射；較具體地是電磁光譜的紅外線、可見光或紫外線部分的電磁輻射。
感測器被廣泛地使用在物理、化學及各種工程領域中。各種量值(magnitude)可使用感測器來感測 (如，壓力及溫度)。
對於各種應用而言，提供極小的感測器是所想要的。再者，對於極精確及極靈敏的感測器一直存在著需求。
本發明的目的是要提供特別微小或精巧或微型化的光電模組或感測器模組及/或提供它們的製造方法。再者，相應的應用器具及裝置將被提供。
本發明的另一個目的是要提供一種可大量製造，尤其是以晶圓尺度製造的感測器模組。
本發明的另一個目的是提供一種特別快的方式來製造感測器模組。
本發明的另一個目的是提供一種用特別少的製造步驟來製造感測器模組的方式。
本發明的另一個目的是提供一種具有極高精密度的感測器模組。
本發明的另一個目的是提供一種具有極高靈敏度的感測器模組。
本發明的另一個目的是提供一種用來感測量值大小同時只對被感測的量值產生很小的影響的感測器模組。
本發明的另一個目的是提供一種具有極高整合度的感測器模組。
其它的目的將從下面的描述及實施例中浮現。
這些目的中的至少一個目的係藉由本案申請專利範圍所請的設備及方法而被至少部分地被達成。
一種光電模組包含：一第一基材構件；一第三基材構件；一第二基材構件，其被設置在該第一及第三基材構件之間且包含一或多個光可穿透的透明部分，該至少一透明部分包含至少一第一光學結構；一第一間隔件構件，其被包含在該第一基材構件內或被包含在該第二基材構件內或和該第一及第二基材構件不同且被設置在它們之間，該第一間隔件構件包含至少一開口；一第二間隔件構件，其被包含在該第二基材構件內或被包含在該第三基材構件內或和該第二及第三基材構件不同且被設置在它們之間，該第二間隔件構件包含至少一開口；一光偵測元件，其被設置在該第一基材構件上且與之電連接；一光發射元件，其被設置在該第一基材構件上且與之電連接；及一感測元件，其被包含在該第三基材構件內或被設置在該第三基材構件。
此光電模組可可被大量地製造且可提供高精密度。感測器模組可用此方式被實現，尤其是在該感測器模組內該感測元件所發生的改變的一種無接點式讀出(contact-free read-out)可被達成的感測器模組。
通常，該光發射元件被設置來發射光，尤其是用來發出可被該光偵測元件偵測到的光。而且，該光偵測元件通常被設置來偵測光，更具體地，用來偵測該光發射元件所發出的光。
在典型的模組中，該第二基材構件和該第一及第三基材構件不同。
該第一及/或可能的其它光學結構通常被設置來將光重新導向、用來引導光、或用來形成光束。
如果該第一間隔器構件被包含在該第一基材構件內的話，它通常被設置在該第一基材構件面向該第二基材構件的那一端。
如果該第一間隔器構件被包含在該第二基材構件內的話，它通常被設置在該第二基材構件面向該第一基材構件的那一端。
如果該第二間隔器構件被包含在該第二基材構件內的話，它通常被設置在該第二基材構件面向該第三基材構件的那一端。
如果該第二間隔器構件被包含在該第三基材構件內的話，它通常被設置在該第三基材構件面向該第二基材構件的那一端。
該第一或可能的其它光學結構的任何一者可以是例如一球形或非球形或其它類型雷射或雷射元件、或一稜鏡或任何繞射及/或折射光學元件。
在一實施例中，該模組包含一具有該第一光學結構的鏡片，尤其是其中該鏡片額外地包含一第二光學結構。該第二光學結構可以是例如一繞射及/或折射光學結構，譬如一鏡片元件。
在一可和前述實施例結合的實施例中，該光發射元件，該一或多個透明部分，該感測元件，及該光偵測元件被彼此設置成使得該光發射元件所發出的光可沿著一光路徑傳播，該光路徑將該光發射元件，該一或多個透明部分，該感測元件，及該光偵測元件互連。
在一可和一或多個前述實施例結合的實施例中，該模組是一用來感測量值(magnitude)的感測器模組。
該量值可以例如是下列的至少一者：機械性量值；壓力；溫度； 電磁量值；磁場強度；電場強度；反射性；光吸收或光衰減；透射率。
在該感測器模組的一實施例中，該感測元件對於該量值的改變很敏感。該感測元件被建造及建構成使得當它被曝露在該量值的改變中時，一關於該感測元件的改變被造成。例如，關於該感測器元件的改變的量或強度和該改變的量值有關。
例如，該感測元件可變建造及建構成使得它可被該量值的改變變形。而且，該感測元件可被建造及建構成使得它可被該量值的改變移動，其中該移動包含轉動、傾斜、移位中的至少一者。
該感測元件可被建造及建構成使得它可依據該量值或依據該量值的改變而改變它的形狀或位置或定向。
在一可和前面提到的感測器模組實施例結合的感測器模組實施例中，該感測元件包含下列至少一者：一微機械元件；一轉動軸線及一可繞著該轉動軸線轉動的部分；一傾斜軸線及一可繞著該傾斜軸線傾斜的部分；一可變形的薄膜； 一反射式或鏡面式薄膜；一光學波導。
在光學波導的例子中，該波導尤其可包含兩個繞射光柵，用來將光耦合至該波導中或用來將光耦合出該波導。而且，該波導可包含一表面，在該表面處的波導內部，在該波導內部傳播的光會被完全內反射(尤其是為了要在該波導內部從一輸入光柵傳播至一輸出光柵)，及在該表面處的波導外部，一將被感測的物件或物質會出現在該處，例如被吸收。藉此，可被達成的是，根據該物件或物質的特性(譬如，光學吸收特性、該物件或物質的位置及出現在該表面的該物件或物質的量)，該波導的特性(譬如，它在該表面的反射率)會改變及已經通過該波導的光的特性會改變。例如，在反應一特定物種的分子吸收率時，離開該波導的光的強度相對於饋入到該波導中的光的強度的比率會降低。
在一可和一或多個前面提到的感測器模組實施例結合的感測器模組實施例中，該量值的改變可透過撞擊到該光偵測元件上的光的改變而可在該模組內被感測到。更具體地，該量值的改變可透過光撞擊在該光偵測元件上的位置的改變而在該模組內被感測到。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該感測元件包含一至少部分地反射的部分。該至少部分地反射的部分實質上可以例如是至少部分反射的塗層或塊狀式光學元件，例如一光學面鏡。通常，該至少 部分地反射的部分面向該第二基材晶圓。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該光偵測元件是下面所列的至少一者：一維度的光偵測器；二維度的光偵測器；位置敏感的光偵測器。
通常，同樣適用於所有被描述的實施例中的是，該偵測元件可以是任何光偵測器或光偵測器配置。偵測元件可偵測或感測光線；因此，它亦可被稱為光感測元件或光感測器。它可以是二維度的光偵測器，譬如多畫素影像感測器，例如在CMOS技術或CCD裝置中者、或一維度的光偵測器，譬如光二極體的一直線配置、或零維度的光偵測器，譬如單一的光偵測器。第一類型的偵測元件被認為具有在兩個側向方向上的空間解析度(或位置敏感度)、後者只有在一個側向方向上的空間解析度、及最後一者沒有提供空間解析度(及沒有位置敏感度)。一維度或二維度光偵測器被用於多種應用中，而不是零維度的光偵測器被使用。位置敏感度更具體地係指一相應的偵測元件能夠區別入射在(它本身上)的不同位置的光。
該光偵測元件例如可以是下面所列的至少一者：多畫素光偵測器；直線型的多畫素光偵測器；二維度型的多畫素光偵測器； 影像偵測器，尤其是CMOS型或CCD型影像偵測器；一沿著一線，尤其是沿著一筆直的線，的光偵測器配置；直線式配置的光二極體；二維度配置的光二極體。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該第二基材晶圓包含至少一不透明的遮擋部分。更具體地，每一透明部分被該至少一遮擋部分側向地圍繞。
此遮擋部分通常被設置來至少在光可被該光偵測元件偵測的例子中遮擋光橫越該遮擋部分傳播。
因此，該光學器件晶圓包含至少一被稱為遮擋部分的部分，其對於至少一特定的波長範圍而言至少是實質上不透明的、及至少一被稱為透明部分的另一部分，其至少對於該特定的波長範圍而言至少是實質上透明的。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該第一間隔件構件包含至少一第一開口及一第二開口。這些開口通常彼此分開，尤其是被該第一間隔件晶圓的一部分分隔開。這在具有兩個或更多個通道的模組的情形中特別有用。例如，該光發射元件可被設置在該第一開口內或在該第一開口處，且該光偵測元件被設置在該第二開口內或在該第二開口處。而且，如果有該等開口的話，則該第一透明部分係設置在該第一開口處及該第二透 明部分係設置在該第二開口處。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，在該第一間隔件構件內的該至少一開口係被該第一及該第二基材構件及該第一間隔件構件界定，尤其是被它們完全圍繞。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，在該第二間隔件構件內的該至少一開口係被該第三及該第二基材構件及該第二間隔件構件界定，尤其是被它們完全圍繞。
最後被提到的一個實施例或兩個實施例對於實現光學密封及/或氣密(hermetically)密封的模組或模組部分是有幫助的。至少一個或兩個或三個或甚至更多個腔穴可被形成在該模組內。一或多個被動式光學構件及/或一或多個主動式光學構件可出現在該等腔穴中。尤其是，被包在該模組中的該等開口或腔穴可被氣密地密封。這可保護它們各自的內部不受泥土或灰塵的不利影響。因此，在該模組內的光學構件可藉此受到保護，且在該模組內的光路徑保持良好狀態一段很長的時間。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該第一基材構件具有一實質上平的第一表面；該第三基材構件具有一面向該第一表面的第四表面，其實質上是平的且被實質上平行於該第一表面地對準；該第二基材構件具有一面向該第一表面的第二表面， 其實質上是平的且被實質上平行於該第一表面地對準、及一面向該第四表面的第三表面，其實質上是平的且被實質上平行於該第一表面地對準。
典型地，該光偵測元件及該光發射元件出現在該第一表面上。而且同樣典型的是，該一或多個光學結構係出現在該第二表面及/或該第三表面上。
應指出的是，和該第一表面正交的方向被稱為垂直方向。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，至少一橫跨該第一基材構件的電連被該第一基材構件提供。更具體地，該第一基材構件實質上是一印刷電路板或一印刷電路板組件。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該第一、第二及第三基材構件和該第一及第二間隔件構件通常是塊體狀或板狀形狀，其可包含至少一孔洞。此等模組的晶圓層級製造是很可能的。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該模組的垂直輪廓(vertical silhouette)的外邊界(即，該光學模組在一側向平面上的投影所描繪出來的形狀的外邊界)及該第一、第二及第三基材構件和該第一及第二間隔件構件的垂直輪廓的外邊界(即，各構件在一側向平面上的投影所描繪出來的形狀的外邊界)，其每一者都描繪同一個實質的矩形形狀。這可獲得一更佳的可製造性。詳言之，所有被提到的垂直輪廓可描繪一個且同 一個矩形形狀。所有被提到的構件的側向尺寸係實質相同。用晶圓層級來製造此等光學模組是很有可能的，這可獲得高精密度的大量製造。
在一可和一或多個其面提到的實施例結合的實施例中，該第一、第二及第三基材構件和該第一及第二間隔件構件的至少一者，尤其是所有這些構件至少部分是實質上用至少實質上不透明的材料來製造。當然，該一或多個透明部分不是用至少實質上不透明的材料來製造。此一材料的選擇可以防止所不想要之光線離開該模組及/或避免所不想要的光線進入該模組中。它促成(contribute to)光學地密封該光學模組，其中該光學密封可(局部地)在該感測元件的區域內被中斷，尤其是只被該感測元件的區域中斷。因此，該第一及第二基材構件是實質上完全用一至少實質不透明的材料製造，但該一或多個透明部分除外。而且，該第三基材構件是實質上完全用一至少實質不透明的材料製造，但在有該感測元件的區域則除外。再者，該第一及第二間隔件構件是實質上完全用一至少實質不透明的材料製造。適當的不透明材料可以例如是聚合物材料。該第一基材構件可以實質上(或至少主要地)是用半導體材料，更具體地用矽製造，或者它可以實質上(或至少主要地)是用印刷電路基礎材料(譬如聚醯亞胺或FR4材料)製造。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該第一及第二間隔件構件的至少一者，尤其是 它們兩者、該第一及第二間隔件構件是：用被硬化之可硬化材料製造及使用複製處理獲得，這兩種中的至少一者。這讓達成一更好的可製造性成為可能。而且，這讓用更效率的方式及更高的精確度以單一部件形式提供間隔件構件成為可能。硬化可例如藉由加熱來達成，尤其是如果各個間隔件構件係實質上用不透明的材料製造的話。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該第二基材構件至少部分是：用被硬化之可硬化材料製造及使用複製處理獲得，這兩種中的至少一者。尤其是，至少該第一光學結構可以至少部分是：用被硬化之可硬化材料製造及使用複製處理獲得，這兩種中的至少一者。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該第一及第二間隔件構件的至少一者，尤其是它們兩者、該第一及第二間隔件構件是一單一部件。這尤其是在該等間隔件構件的一者或兩者和所有基材構件不同時可被提供。
典型地，該等間隔件構件的一者或兩者在和該等基材構件不同時，其具有一垂直延伸量(extension)，其被限制在從上述的第一表面至上述的第二表面之間的垂直範圍內。
通常，一間隔件構件，尤其是一分開的(不同的)間隔件構件亦可被稱為一疏遠構件(distancing member)，因為它可實施一介於相鄰的基材構件之間 (更具體地，介於各表面之間)之明確界定的(垂直)距離。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該模組包含一外殼，該外殼除了該第三基材構件之包含該感測元件的部分之外，其餘的完全是不透明的，使得如果有光可進入或離開該模組的一內部空間的話，其只能經由該第三基材構件的該部分，尤其是，其中該第一、第二及第三基材構件及該第一及第二間隔件構件促成(更具體地，其構成)該外殼。該內部空間尤其是可被氣密地密封。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該模組的最大垂直延伸量最多40mm，尤其是最多25mm。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該模組的最大垂直延伸量最多35mm，尤其是最多20mm。
一種應用器具(appliance)包含多個上述類型的光電模組。該應用器具尤其可以是一晶圓堆疊。此一應用器具或晶圓堆疊對於大量製造上述模組特別有用。
在一實施例中，該應用器具包含：一第一基材晶圓，其包含多個該第一基材構件；一第二基材晶圓，其包含多個該第二基材構件；一第三基材晶圓，其包含多個該第三基材構件；一第一間隔件晶圓，其包含多個該第一間隔件構件， 其中該第一間隔件晶圓被包含在該第一基材晶圓中或被包含在該第二基材晶圓中或和該第一及第二基材晶圓不同；一第二間隔件晶圓，其包含多個該第二間隔件構件，其中該第二間隔件晶圓被包含在該第三基材晶圓中或被包含在該第二基材晶圓中或和該第三及第二基材晶圓不同；多個該光偵測元件，其被設置在該第一基材晶圓上；多個該光發射元件，其被設置在該第一基材晶圓上；及多個該感測元件，其被包含在該第三基材晶圓中或被設置在該第三基材晶圓。
在此一應用器具中，通常該等光偵測元件的一者；該等光發射元件的一者；該等透明部分及光學部分的一者或多者；該等感測元件的一者；被分派給彼此。在一分割步驟之後，這些將屬於同一感測器模組。
該第一基材晶圓可以實質上是一印刷電路板或印刷電路板組件。
一用來製造一光電模組的方法包含下列步驟：a)提供一第一基材晶圓，多個光發射元件及多個光偵測元件在該第一基材晶圓上；b)提供一第二基材晶圓，其包含多個光可穿過的透 明部分，該等透明部分的至少多個透明部分的每一者包含至少一第一光學結構；c)提供一第三基材晶圓，其中多個感測元件被包含在該第三基材晶圓內或被設置在該第三基材晶圓；d)提供一第一間隔件晶圓，其被包含在該第一基材晶圓內或被包含在該第二基材晶圓內或該第一及第二基材晶圓不同，其包含多個開口；e)提供一第二間隔件晶圓，其被包含在該第三基材晶圓內或被包含在該第二基材晶圓內或該第三及第二基材晶圓不同，其包含多個開口；f)形成一晶圓堆疊，其包含該第一基材晶圓、該第二基材晶圓、該第三基材晶圓、該第一間隔件晶圓及該第二間隔件晶圓，使得該第二基材晶圓被設置在該第一和第三基材晶圓之間，及該第一間隔件晶圓被設置在該第一和第二基材晶圓之間、及該第二間隔件晶圓被設置在該第三和第二基材晶圓之間。
藉此，高精密度的光電模組或感測器模組的大量製造可被達成。
在一方法實施例中，在該晶圓堆疊中，該等光發射元件的每一者係被分派給該第一間隔件晶圓的該等開口的一個開口及該等透明部分的一個透明部分，及該等光偵測元件的每一者係被分派給該第一間隔件晶圓的該等開口的一個開口及該等透明部分的一個透明部分。
在該晶圓堆疊中，該等光發射元件的每一者 亦可被設置在該第一間隔件晶圓的該等開口的一個開口內，及該等光偵測元件的每一者亦可被設置在該第一間隔件晶圓的該等開口的一個開口內。
在一可和一或多個方法實施例結合的實施例中，該方法包含下面的步驟：l)使用取放(pick-and-place)步驟將該等多個光發射元件的每一者及/或該等多個光偵測元件的每一者放置在該第一基材構件上。
在一可和一或多個前面提到的方法實施例結合的實施例中，該方法包含下列步驟的至少一者：m1)使用複製處理，尤其是浮凸壓印處理，製造該第一間隔件晶圓；m2)使用複製處理，尤其是浮凸壓印處理，製造該第二間隔件晶圓。
在一可和一或多個前面提到的方法實施例結合的實施例中，該方法包含下列步驟的至少一者：n)使用複製處理，尤其是浮凸壓印處理，製造該等光學結構。
在一參考最後被提到的實施例的實施例中，步驟n)包含下面的步驟：n1)沉積複製材料，尤其是沉積在一先驅物(precursor)晶圓上，用以變成該第二基材晶圓；n2)讓一複製工具和該複製材料接觸；n3)將該複製材料硬化； n4)移除該複製工具。
在步驟n3)中，熱或UV輻射可被施加。
在一可和一或多個前面提到的方法實施例結合的實施例中，該等感測元件的每一者包含一至少部分反射的部分，該至少部分反射的部分通常是面向該第二基材晶圓。
在一可和一或多個前面提到的方法實施例結合的實施例中，該方法包含下列步驟的至少一者：g)將該晶圓堆疊分割成該等多個光電模組。
該分割可使用已知的分切(dicing)技術來實施，例如鋸切、雷射切割及其它。該等光電模組的每一者是上文所述類型之光電模組。
本發明包含具有依據本發明的相對應的方法的特徵的模組，反之亦然，本發明包含具有依據本發明的相對應的模組的特徵的方法。
該等模組的好處基本上對應於相應的方法的好處，反之亦然，該等方法的好處基本上對應於相應的模組的好處。
再者，一種製造一裝置的方法被提供。用來製造該裝置(其包含一光電模組)的該方法包含依據上述的方法的一者製造該光電模組，尤其是其中該光電模組是上文所述類型的光電模組。
尤其是，該裝置可以是一感測器或一通信裝置，譬如智慧型手機，它可以是手持式裝置及/或行動運 算裝置。
依據本發明的裝置包含一上文所述類型的模組，尤其是其中該裝置包含一印刷電路板，該模組被操作地連接至該印刷電路板。可能的裝置類型已在上文中提到。
然而，該裝置尤其可以是一電子裝置；它尤其可以是一感測器；該裝置亦可以是一行動裝置及/或手持式裝置；它可以是一通信裝置，譬如智慧型手機。
在本發明的一特殊的態樣中，本發明包含一用來感測量值(magnitude)之特殊的感測器模組。該感測器模組包含一感測元件及一光學讀出配置(optical read-out arrangement)，用來偵測該感測元件的改變，其中該光學讀出配置包含：一第一基材構件；一光偵測元件及一光發射元件，它們兩者都被設置在該第一基材構件上且與之電連接；一第二基材構件，其被設置在該第一基材構件和該感測元件之間，其包含一或多個光可穿過的透明部分，該至少一透明部分包含至少一第一光學結構；及一第一間隔件構件，其被包含在該第一基材構件中或被包含在該第二基材構件中或和該第一及第二基材構件不同且被設置在它們之間，其包含至少一開口。
可被容易瞭解的是，描述於上文中之光電模組的各種特徵亦可存在於此一感測器模組中，且更具體地 可存在於該光學讀出配置中。
在該感測器模組的一實施例中，該光偵測元件是下列的至少一者：一維度的光偵測器；二維度的光偵測器；位置敏感的光偵測器。
在一可和前面提到的感測器模組的實施例結合的實施例中，該感測元件對於該量值的改變很敏感。該感測元件可例如遭遇到自身的位置及/或形狀的改變以回應該量值的改變。
其它的實施例及好處從附屬請求項及圖中浮現。
1‧‧‧光電模組
8‧‧‧感測元件
10‧‧‧裝置
9‧‧‧印刷電路板
P‧‧‧第一基材構晉
O‧‧‧光學器件構件
B‧‧‧感測器基材構件
S1‧‧‧第一間隔件構件
S2‧‧‧第二間隔件構件
F0‧‧‧表面
F1‧‧‧表面
F2‧‧‧表面
F3‧‧‧表面
F4‧‧‧表面
F5‧‧‧表面
7‧‧‧焊錫球
4a‧‧‧開口
4b‧‧‧開口
D‧‧‧光偵測元件
E‧‧‧光發射元件
La‧‧‧鏡片構件
Lb‧‧‧鏡片構件
5a‧‧‧鏡片構件
5a’‧‧‧鏡片構件
5b‧‧‧鏡片構件
5b’‧‧‧鏡片構件
6a‧‧‧透明元件
6b‧‧‧透明元件
3‧‧‧開口
6‧‧‧透明元件
8r‧‧‧反射部分
c‧‧‧積體電路
PW‧‧‧基材晶圓
SW1‧‧‧間隔件晶圓
OW‧‧‧光學器件晶圓
BW‧‧‧遮擋晶圓
SW2‧‧‧間隔件晶圓
ta‧‧‧透明部分
tb‧‧‧透明部分
b‧‧‧遮擋部分
g1‧‧‧輸入光柵
g2‧‧‧輸入光柵
Fa‧‧‧表面
Fb‧‧‧表面
在下文中，本發明藉由例子及圖式來作更詳細的描述。該等圖式以示意的方式顯示：圖1為一被體現為具有薄膜的感測器模組之光電模組的剖面圖；圖2為圖1的模組的構成物的各式剖面圖；圖3為用來形成一用於製造多個圖1的模組的晶圓堆疊的晶圓的剖面圖；圖4為一用來製造多個圖1的模組的晶圓堆疊的晶圓堆疊的剖面圖；圖5為一被體現為具有可轉動的感測元件的感測器模 組之光電模組的剖面圖；圖6為一感測器基材構件的剖面圖；圖7為一感測器基材構件的剖面圖。
被描述的實施例是要作為例子之用，其不應被用來限制本發明。
圖1例示一被體現為具有感測元件8(其被體現為一薄膜)的感測器之光電模組1的剖面圖。同時，圖1例示一包含此一模組1的裝置10。
該被例示的剖面是一垂直剖面。圖2顯示圖1的模組的構成物的側向示意剖面圖，其中這些側向剖面的大致位置在圖1中係以s0至s5及虛線來標示。關於s4及s5，其觀看方向係以箭頭來標示。
裝置10可以例如是電子裝置及/或感測器裝置。它可以例如是手持式通信裝置，例如智慧型手機。模組1特別適合這些應用，因為它可被製造成具有很小的尺寸且可用晶圓層級的製造技術大量製造。裝置10除了模組1之外還包含一印刷電路板9，模組1係安裝於其上。此外，安裝在該印刷電路板9上的還有一積體電路，譬如一控制單元或控制器晶片，其透過該印刷電路板9和該模組1互連。例如，積體電路c可評估該模組1輸出的訊號及/或提供訊號至模組1以控制模組1。
模組1包含數個組成物(P，S1，O，S2， B)，它們彼此堆疊在一被界定為“垂直”的方向上；其對應於z方向(參見圖1)。在x-y平面上(參見圖2)和垂直(z)方向正交的方向被稱為“側向方向(lateral direction)”。
模組1包含一第一基材構件P、一第一間隔件構件S1、一第二基材構件O(其亦被稱為光學器件構件O)、一第二間隔件構件S2及一第三基材構件B(其亦被稱為感測器基材構件B)，它們係彼此堆疊。如圖1所示，該等構件包含表面F0、F1、F2、F3、F4及F5。基材構件P例如是一印刷電路板組件。此印刷電路板(PCB)組件的PCB更具體地亦可被稱為一插入物(interposer)。用來發出光(例如，紅外光或可見光)的光發射元件E被安裝在該PCB上。這例如可以是發光二體或雷射二極體，尤其是VCSEL(垂直腔面射型雷射)。此外，一光偵測元件D被安裝在該基材構件P上，用來偵測光，尤其是該光發射元件E所發出的光。這尤其可以是一影像偵測或一維度偵測器，譬如光二極體的直線陣列。
該光發射元件E和該光偵測元件D的電接點被電連接(橫跨該基材構件P)至模組1的外面，焊錫球7係附裝在該模組1的外面。亦可以提供接點墊片於該PCB上，而不是設置焊錫球7，接點墊片上不設(或在稍後的時間點設有)焊錫球。
藉此，模組1可被安裝在印刷電路板9上， 例如用表面安裝技術(SMT)，並與其它電子構件(譬如，控制器c)比鄰。
間隔件構件S1具有兩個開口4a，4b，該光發射元件E被設置在兩個開口中的一個開口(4a)內及該光偵測元件D被設置在另一個開口(4b)內。藉此，光發射元件E和光偵測元件D被分隔構件S1側向地圍繞，且兩個分隔通道被形成在模組1中，尤其是在一介於基材構件P及O之間的空間內的兩個光學分隔通道。
間隔件構件S1可達成數項作用。它可(透過其垂直的延伸量(extension))確保該基材構件P和光學器件構件O之間一明確界定的距離，這有助於達成從該光發射元件E經由光學器件構件O(穿過透明部分ta)及從開口3經由光學器件構件O(穿過透明部分tb)到達光偵測元件D之明確界定的光路徑。因此，間隔件構件S1亦可被稱為一分隔構件(分隔構件S1)。
間隔件構件S1亦可藉由讓自己對於可被該光偵測元件D偵測到的光而言是實質上不透明及藉由形成該模組1的外壁的一部分來遮擋掉不應被該偵測構件D偵測到的光線以提供該光偵測元件D保護。而且，該間隔件構件S1亦可藉由讓自己實質上不透光(尤其是對於可被該光偵測元件D偵測到的光是不透明的)及藉由在該光發射元件E和該光偵測元件D之間形成一壁(或通道分隔件)來提供該光偵測元件D保護使其不會被(不應到達該光偵測元件D之)該光發射元件E所發出的光照到，用 以降低該光發射元件E和該光偵測元件D之間的光學串音。在該模組1內被反射的光和來自該光發射元件E之雜散光可藉此方式被阻擋使其無法到達該光偵測元件D。典型地，分隔構件S1是用聚合物材料製成，尤其是可硬化的，或更具體地可固化的聚合物材料，如環氧樹脂製成。
該光學器件構件O包含一遮擋部分b及兩個透明部分ta及tb，其中的一個透明部分(ta)讓該光發射元件E發出的光離開開口4a及進入開口3，另一透明部分(tb)讓光從開口3進入開口4b並到達光偵測元件D。
透明部分ta及tb每一者皆包含一被動式光學構件La及Lb，更具體地且在被例示的實施例中是一用於光導引及/或形成光束的鏡片構件。鏡片構件La，Lb可以如圖1所示地分別包含分別和透明元件6a及6b緊密接觸的兩個鏡片元件5a，5a’及5b，5b’。透明元件6a，6b可具有和光學器件構件O的遮擋部分b相同的垂直尺寸，使得光學器件構件O的遮擋部分b和透明元件6一起形成一(接近完美的)實心板形狀。鏡片元件5a，5a’，5b，5b’藉由折射(參見圖1)及/或藉由繞射(未示於圖1中)將光重新導向。例如它們可以全部是大致外凸形狀(如圖1所示)，但一或多個鏡片元件可被不同地塑形，如大致內凹或部分內凹。鏡片元件5a’，5b’可以例如是如圖1所示的非球面鏡片元件。
該間隔件構件S2具有一開口3，其被一介於 基材構件B及O之間的空間所圍繞。
該間隔件構件S2可達成數項作用。它可(透過其垂直的延伸量(extension))確保該基材構件B和光學器件構件O之間一明確界定的距離，這有助於達成感測元件8和每一透明部分ta，tb之間明確界定的光路徑。因此，間隔件構件S2亦可被稱為一分隔構件(分隔構件S2)。
該間隔件構件S2亦可藉由讓自己實質上不透光(至少是對於可被該光偵測元件D偵測到的光是不透明的)及藉由形成該模組1的外壁的一部分來提供保護以防止光進入到前面提到的空間中(光不應進入到該空間中)。典型地，分隔構件S2是用聚合物材料製成，尤其是可硬化的，或更具體地可固化的聚合物材料，如環氧樹脂製成。
基材構件B至少主要是用不透明的材料，譬如不透明的聚合物材料，製成。至少在沒有感測元件8的區域中是用不透明的材料製成。
被間隔件構件S1，S2側向地圍繞的該空間尤其可被氣密地密封，這不只可防止灰塵或其它粒子讓光學特性衰減，而且還可促成使用該模組1來測量壓力的可能性。為了後者所述的目的，感測元件8基本上是一薄膜，它在它的相反側上遇到壓力差(即在和構件B的表面F4，F5相鄰的區域之間的壓力不相同)的時候會變形。該薄膜可以是例如用矽製成的，且被黏合至構件B。
該薄膜的變形可用光線以不接觸的方式在該模組1內被該模組偵測或被監看。在該薄膜面向該光學器件構件O的那一側上，該感測元件8具有一反射部分8r。該反射部分8r可被體現為一在該感測元件8上的塗層，或被體現為附裝至該感測元件8的面鏡。已經通過該透明部分ta之該光發射元件E所發出的光將依據該薄膜的變形及依據將被感測之壓力而被該反射部分8r被反射在不同的路徑上。因此，光從該反射部分8r前進通過該透明部分tb到達光偵測元件D的光路徑及該光最終撞擊在該光偵測元件D上的位置係和將被感測的壓力有關。因此，該待感測的量值(其在被例示的實施例中為壓力)可從該光偵測元件D上的位置推導獲得。因為該光偵測元件D具有位置敏感性，所以這可以輕易地被達成。典型地，在一些測量之後就可透過該積體電路c獲得相應的壓力值。
此模組1因而可以是一壓力感測器模組。
開口3，4a及4b以及透明部分ta，tb的側向形狀可以例如是圓形或具有其它外形，例如具有圓角化的角落之多角形或矩形。
模組1是一光電模組，更精確地是一封裝的光電構件。該模組1的垂直側壁是由物件P、S1、S2、O及B所形成。底壁是由基材構件P所形成，及頂壁是由感測器基構件B所形成。
從圖2中可看出來的是，五個構件P、S1、 S2、O、B(其為了上述的理由亦可被稱為外殼構件)都具有實質相同的側向形狀及側向尺度。這和用一極有效率的方式製造模組1有關，這將於下文中參考圖3及4詳細地討論。這些外殼構件P、S1、S2、O、B都是大致塊狀或板狀形狀或大致矩形的平行四邊形的形狀，其可具有孔洞或開口(譬如，間隔件構件S1，S2就有)或突出部(譬如，光學器件構件O就有)。
此外，亦可提供用和上文所描述的原理相同的原理設計的模組，但包含一或多個額外的電子構件，譬如一或多個額外的主動式光學構件，例如光偵測器或光源、或一或多個積體電路。額外的被動式光學構件亦可被提供。
包含在一模組內的主動式電子構件(譬如在圖1的例子中的光發射元件E及光偵測元件D)可以是封裝的或未封裝的電子構件。為了接觸基材構件P，可使用打線接合(wire bonding)技術或覆晶技術或任何其它已知的表面安裝技術，或甚至傳統的穿孔技術。
圖3顯示用來形成一用於製造多個圖1所示的模組1的晶圓堆疊的晶圓的示意剖面圖。(實際上)完全以晶圓尺度(wafer-scale)來製造該等模組1是可行的，當然具有後續的分割步驟。雖然圖3及4只顯示提供三個模組1，但通常在一個晶圓堆疊中在每一側向方向上可提供至少10個、或至少30個或甚至多於50個的模組。每一個晶圓的典型尺度為：側向地至少5公分或10 公分、及高達30公分或40公分或甚至50公分；及垂直地(在沒有構件被設置在該基材晶圓PW時測量)至少0.2公釐至0.4公釐或甚至1公釐，及高達6公釐或10公釐或甚至20公釐。
五片晶圓就足夠製造多個示於圖1中的模組：一片基材晶圓PW、兩片間隔件晶圓SW1及SW2、一片光學器件晶圓OW、及一感測器晶圓BW。每一片晶圓包含多個包含在相應的模組1內之相應的構件(參見圖1及2)，其通常被設置在一矩形的柵格上，其彼此之間典型地具有一很小的距離以用於晶圓分割步驟。
基材晶圓PW可以是一PCB組件，其包含一標準PCB材料的PCB，其一側上設有焊錫球7且主動式光學元件(E及D)被焊接至其另一側。該等主動式光學元件係藉由使用標準的取放機器實施的取放操作(pick-and-place)而可被置於該基材晶圓PW上。
為了要提供最大保護以防止偵測到所不想要的光，所有晶圓PW、SW1、SW2、OW、BW可實質地用對於可被該光偵測元件D偵測的光而言是不透明的材料製成，但在透明的區域除外，譬如透明部分ta，tb及開口3，4a，4b。
晶圓SW1及SW2以及晶圓OW及BW的全部或一部分可用複製來製造。在一示範性的複製處理中，一結構化的表面被凸浮壓印到一液狀黏滯性的材料或可塑性變形的材料，然後該材料被硬化，譬如使用超紫外線或加 熱予以固化，然後該結構化表面被移除。因此，該結構化表面的一複製品(replica)(其在此例子中為一負形複製品)被獲得。適合用於複製的材料為，例如，可硬化的(更具體地為可固化的)聚合物材料或其它複製材料，即可在硬化步驟中(更明確地為在固化步驟中)從液狀黏滯或可塑性變形的狀態轉變為固態的材料。複製是一種習知的技術，例如參見WO 2005/083789 A2以獲得關於此技術的更多細節。
在光學器件晶圓OW的例子中，複製或模製，可被用來獲得不透明的部分(遮擋部分b)。亦可在應出現透明部分的地方藉由鑽孔或蝕刻來提供孔洞。
接下來，一被如此獲得之包含遮擋部分b的先驅物晶圓設有被動式光學器件構件La，Lb用以形成光學器件晶圓OW。這可藉由複製來完成，如將鏡片構件La，Lb形成為一單一部件，如美國公開案第US 2011/0043923 A1號中所描述者。然而，該等鏡片構件La，Lb亦可從一半完成的(semi-finished)部件開始製造，該半完成的部件是一晶圓其包含設在孔洞內的透明元件6，該等透明部分ta，tb是由這些孔洞所界定。這在等鏡片構件La，Lb的每一者都具有至少一個頂點(apex)，且這些頂點都位在該光學器件晶圓OW的垂直剖面外面的時候很有用。此一半完成的部件(通常且在圖中所示的示範性例子中)是一平的圓盤狀晶圓，其(在稍後將會有透明部分ta，tb的區域)沒有貫穿該晶圓的孔洞 且沒有或只有很淺的表面皺紋，此等表面皺紋通常是下凹的，即不超過該等遮擋部分b所界定的晶圓表面。
一如上文所述的半完成的部件可從一平的先驅物晶圓(其典型地是由單一組成材料製成)開始被製造，該先驅物晶圓在應該要有透明部分的地方具有孔洞或開孔，然後使用例如一配給處理將該等孔洞用透明材料填滿，並例如使用一類似於在覆晶技術中用於底膠填充(underfilling)處理的配給器來將該先驅物晶圓上的該等孔洞一個接著一個地填滿，或例如使用刷塗(squeegee)處理(如，網版印刷所使用者)或一具有數個輸出材料的中空針頭的配給器來一次填充數個孔洞。在該配給期間，該晶圓可被置於一例如用矽製成之平的支撐板上。必須要小心處理以防止氣泡或空穴形成於該被配給的材料中，因為這將會讓所製造的鏡片構件La，Lb的光學特性變差。例如，吾人實施該配給的方式可使得該晶圓材料的弄濕(wetting)是在該晶圓的邊緣及底下的支撐板(或在一靠近此邊緣的地方)開始，藉由適當地引導一輸出該材料的中空針頭靠近此邊緣來達成。接下來，該被配給的材料被熱或UV輻射固化，用以獲得被硬化的透明材料。
此方式可能形成的外凸的新月形(meniscus)可用研磨予以平坦化，用以獲得一透明元件6，其具有被調整至該晶圓厚度的平行表面。然後，藉由複製，鏡片元件5a，5a’，5b，5b’被施加至光學器件晶圓OW的一側或兩側(頂側及底側)上。在該等透明元件的下凹的新月形 的情況中，該複製可實施於這些皺紋上，其中所施用的複製材料需要作相應的調整。
如已被提的，從一特殊類型的光學器件晶圓、一特殊類型的感測器晶圓及/或一特殊類型的基材晶圓被提供的角度來看，該間隔件晶圓SW1及/或SW2有可能是廢棄的(obsolete)。亦即，一種包含了各個間隔件晶圓以及各種其它晶圓的特徵及功能的晶圓(即“組合式光學器件晶圓”或“組合式感測器晶圓”或“組合式基材晶圓”)。製造此“組合式晶圓”可使用一特殊的先驅物晶圓來實施，一特殊的半完成的部件係以該先驅物晶圓為基礎被製造。此一先驅物晶圓及半完成的部件分別具有至少一結構化的表面，其通常具有至少一者突出部，其分別垂直地延伸超過將被設置在該先驅物晶圓內且出現在該半完成的部件內的透明元件的兩個表面。將圖4中的晶圓OW及SW1(或晶圓OW及SW2、或晶圓BW及SW2、或晶圓OW及SW1及SW2)看作是一個單一部件，可輕易地看出來用於製造圖1的模組的“組合式晶圓”以及一相對應之半完成的部件是長什麼樣子。
為了要形成一晶圓堆疊2，該等晶圓被對準且藉由使用一可熱固化的環氧樹脂而被黏結在一起。確保在基材晶圓PW上的每一光學元件(譬如，在基材晶圓PW上的偵測元件D及光發射元件E)被夠精確地分配給一相應的被動式光學構件(譬如，光學器件晶圓OW的鏡片構件La，Lb)是很關鍵的重點。
圖4顯示一被如此獲得之用於製造多個圖1所示的模組1的晶圓堆疊2的剖面圖。該薄薄的矩形虛線是使用分切鋸片或雷射切割來實施分割的地方。
多數對準步驟是在晶圓層級被實施的事實讓以相當簡單且極快速的方式達成良好的對準(尤其是，構件D及E相對於構件La，Lb以及所有這些構件相對於感測元件8的對準)成為可能。整體製程很快速且精確。因為該晶圓尺度製造的關係，所以只需要很少的製造步驟來製造多個模組1。
圖5為一光電模組1的剖面圖，該光電模組被體現為一具有可轉動的感測元件8的感測器模組。此模組1和圖1的模組類似，但它包含不同的感測元件8，及被不同地設計的透明部分ta，tb。和圖1的實施例相反地，在透明部分ta，tb內的光學結構(物件5a，5b，5b’)不是鏡片元件，而是稜鏡，因此，和圖1的實施例不同地，被動式光學構件La，Lb並不是鏡片構件。
在圖5的實施例中的感測元件8是可繞著一軸線A傾斜或轉動的。感測元件8尤其可包含一可轉動地(或可傾斜地)安裝在構件B上的板形部件，且該板形部件可以是一面鏡或可被提供一反射性塗層，用以被體現為一反射部分8r。一和該感測元件8互動以造成該板形部件繞著該軸線A傾斜的量值(magnitude)是一機械的或電的或磁的或力的量值，基本上係藉由評估一最初是由該光發射元件E所發出的光撞擊在該光偵測元件D上的位置 而被模組1感測到。
圖6例示一感測器基材構件B的剖面圖，其可被用作為圖5的模組1的另一種選擇。此構件B提供用於感測元件8的轉動或傾斜的機械式擋止件。而且，此感測器基材構件B(沒有感測元件8)完全可用複製來製造。
在原理及概念被描述之後，各式感測模組及感測器即可被建構。可大量製造之高精密度的微型感測器模組可據此被產生。
圖7例示一感測器基材構件B的剖面圖，其可被使用在例如圖1或圖5的模組1中。此構件B提供一光學波導作為感測元件8。此光學波導具有兩個平行的表面Fa，Fb(總內反射(total internal reflection)可在這兩個表面處發生在該波導內部)且包含一用來將光(尤其是從光發射元件E被定向的光，參見圖1及圖5)耦合入該波導中的輸入光柵g1及一用來將光耦合離開該波導的輸入光柵g2。例如，如果一物件接觸表面Fb或一物質接觸表面Fb或在表面Fb吸收的話，該波導的光學特性會改變。例如，一離開該波導的光的量會減少、或離開該波導的光的光譜成分會改變、或光離開該波導時在該波導(或該光柵g2)上的位置會改變。任何這些改變可被該光偵測元件D偵測到。

Claims (38)

  1. 一種用以感測一量度的感測器模組，該模組是一光電模組，其包含：一第一基材構件；一第三基材構件；一第二基材構件，其被設置在該第一及第三基材構件之間且包含一或多個光可穿透的透明部分，該至少一透明部分包含至少一第一光學結構；一第一間隔件構件，其被包含在該第一基材構件內或被包含在該第二基材構件內或和該第一及第二基材構件不同且被設置在它們之間，該第一間隔件構件包含至少一開口；一第二間隔件構件，其被包含在該第二基材構件內或被包含在該第三基材構件內或和該第二及第三基材構件不同且被設置在它們之間，該第二間隔件構件包含至少一開口；一光偵測元件，其被設置在該第一基材構件上且與之電連接；一光發射元件，其被設置在該第一基材構件上且與之電連接；及一感測元件，其被包含在該第三基材構件內或被設置在該第三基材構件，其中該感測元件是對於該量值之變化敏感；其中該第一間隔件構件包含至少一第一開口及一第二 開口。
  2. 一種用以感測一量度的感測器模組，該模組是一光電模組，其包含：一第一基材構件；一第三基材構件；一第二基材構件，其被設置在該第一及第三基材構件之間且包含一或多個光可穿透的透明部分，該至少一透明部分包含至少一第一光學結構；一第一間隔件構件，其被包含在該第一基材構件內或被包含在該第二基材構件內或和該第一及第二基材構件不同且被設置在它們之間，該第一間隔件構件包含至少一開口；一第二間隔件構件，其被包含在該第二基材構件內或被包含在該第三基材構件內或和該第二及第三基材構件不同且被設置在它們之間，該第二間隔件構件包含至少一開口；一光偵測元件，其被設置在該第一基材構件上且與之電連接；一光發射元件，其被設置在該第一基材構件上且與之電連接；及一感測元件，其被包含在該第三基材構件內或被設置在該第三基材構件，其中該感測元件是對於該量值之變化敏感；其中該第一及第二間隔件構件的至少一者是用被硬化 之可硬化材料製造及使用複製處理獲得，這兩種中的至少一者。
  3. 一種用以感測一量度的感測器模組，該模組是一光電模組，其包含：一第一基材構件；一第三基材構件；一第二基材構件，其被設置在該第一及第三基材構件之間且包含一或多個光可穿透的透明部分，該至少一透明部分包含至少一第一光學結構；一第一間隔件構件，其被包含在該第一基材構件內或被包含在該第二基材構件內或和該第一及第二基材構件不同且被設置在它們之間，該第一間隔件構件包含至少一開口；一第二間隔件構件，其被包含在該第二基材構件內或被包含在該第三基材構件內或和該第二及第三基材構件不同且被設置在它們之間，該第二間隔件構件包含至少一開口；一光偵測元件，其被設置在該第一基材構件上且與之電連接；一光發射元件，其被設置在該第一基材構件上且與之電連接；及一感測元件，其被包含在該第三基材構件內或被設置在該第三基材構件，其中該感測元件是對於該量值之變化敏感； 其中該第二基材構件至少部分是：用被硬化之可硬化材料製造及使用複製處理獲得，這兩種中的至少一者。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之感測器模組，其中該第一光學結構是一鏡片或一鏡片元件；或該模組包含一鏡片，該鏡片包含該第一光學結構。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之感測器模組，其中該光發射元件，該一或多個透明部分，該感測元件，及該光偵測元件被彼此設置成使得該光發射元件所發出的光可沿著一光路徑傳播，該光路徑將該光發射元件，該一或多個透明部分，該感測元件，及該光偵測元件互連。
  6. 如申請專利範圍第5項之感測器模組，其中該量值是下列的至少一者：機械性量值；壓力；溫度；電磁量值；磁場強度； 電場強度；反射性；光吸收或光衰減；透射率。
  7. 如申請專利範圍第1至3項中任一項中之感測器模組，其中該感測元件可被建造及建構成其可被該量值的改變而變形。
  8. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之感測器模組，其中該感測元件可被建造及建構成其可被該量值的改變而變形。
  9. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之感測器模組，其中該感測元件包含下列至少一者：一微機械元件；一轉動軸線及一可繞著該轉動軸線轉動的部分；一傾斜軸線及一可繞著該傾斜軸線傾斜的部分；一可變形的薄膜；一反射式或鏡面式薄膜；一光學波導。
  10. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之感測器模組，其中該量值的改變可透過撞擊到該光偵測元件上的光的改變而在該模組內被偵測到。
  11. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之感測器模組，其中該感測元件包含一至少部分反射的部分。
  12. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之感測器模組，其中該光偵測元件是下面所列的至少一者：一維度的光偵測器；二維度的光偵測器；位置敏感的光偵測器。
  13. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之感測器模組，其中該第二基材構件包含至少一不透明的遮擋部分。
  14. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之感測器模組，其中該第二基材構件包含至少一第一透明部分及一第二透明部分。
  15. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之感測器模組，其中該第一基材構件具有一實質上平的第一表面；該第三基材構件具有一面向該第一表面的第四表面，其實質上是平的且被實質上平行於該第一表面地對準；該第二基材構件具有一面向該第一表面的第二表面，其實質上是平的且被實質上平行於該第一表面地對準、及一面向該第四表面的第三表面，其實質上是平的且被實質上平行於該第一表面地對準。
  16. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之感測器模組，其中至少一橫跨該第一基材構件的電連接被該第一基材構件提供。
  17. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之感測器模 組，其中該第一、第二及第三基材構件和該第一及第二間隔件構件通常是塊體狀或板狀形狀，其可包含至少一孔洞或不包含孔洞。
  18. 如前述申請專利範圍第1至3項中任一項之感測器模組，其中該模組的垂直輪廓(vertical silhouette)的外邊界及該第一、第二及第三基材構件和該第一及第二間隔件構件的垂直輪廓的外邊界，其每一者都描繪同一個實質的矩形形狀。
  19. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之感測器模組，其中該第一、第二及第三基材構件和該第一及第二間隔件構件的至少一者，其至少部分是實質上用至少實質上不透明的材料所製造。
  20. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之感測器模組，其中該第一及第二間隔件構件的至少一者是一單一部件。
  21. 一種應用器具(appliance)，其包含多個如申請專利範圍第1至3項中任一項所述的光電模組。
  22. 一種應用器具，其包含多個用來感測一量度的感測器模組，每一個該等模組是一光電模組，其包含：一第一基材構件；一第三基材構件；一第二基材構件，其被設置在該第一及第三基材構件之間且包含一或多個光可穿透的透明部分，該至少一透明部分包含至少一第一光學結構； 一第一間隔件構件，其被包含在該第一基材構件內或被包含在該第二基材構件內或和該第一及第二基材構件不同且被設置在它們之間，該第一間隔件構件包含至少一開口；一第二間隔件構件，其被包含在該第二基材構件內或被包含在該第三基材構件內或和該第二及第三基材構件不同且被設置在它們之間，該第二間隔件構件包含至少一開口；一光偵測元件，其被設置在該第一基材構件上且與之電連接；一光發射元件，其被設置在該第一基材構件上且與之電連接；及一感測元件，其被包含在該第三基材構件內或被設置在該第三基材構件，其中該應用器具包含：一第一基材晶圓，其包含多個該第一基材構件；一第二基材晶圓，其包含多個該第二基材構件；一第三基材晶圓，其包含多個該第三基材構件；一第一間隔件晶圓，其包含多個該第一間隔件構件，其中該第一間隔件晶圓被包含在該第一基材晶圓中或被包含在該第二基材晶圓中或和該第一及第二基材晶圓不同；一第二間隔件晶圓，其包含多個該第二間隔件構件，其中該第二間隔件晶圓被包含在該第三基材晶圓中或被包含在該第二基材晶圓中或和該第三及第二基材晶圓不同； 多個該光偵測元件，其被設置在該第一基材晶圓上；多個該光發射元件，其被設置在該第一基材晶圓上；及多個該感測元件，其被包含在該第三基材晶圓中或被設置在該第三基材晶圓。
  23. 一種製造感測器模組的方法，該感測器模組是一光電模組，該方法包含下列步驟：a)提供一第一基材晶圓，多個光發射元件及多個光偵測元件在該第一基材晶圓上；b)提供一第二基材晶圓，其包含多個光可穿過的透明部分，該等透明部分的至少多個透明部分的每一者包含至少一第一光學結構；c)提供一第三基材晶圓，其中多個感測元件被包含在該第三基材晶圓內或被設置在該第三基材晶圓；d)提供一第一間隔件晶圓，其被包含在該第一基材晶圓內或被包含在該第二基材晶圓內或該第一及第二基材晶圓不同，其包含多個開口；e)提供一第二間隔件晶圓，其被包含在該第三基材晶圓內或被包含在該第二基材晶圓內或該第三及第二基材晶圓不同，其包含多個開口；f)形成一晶圓堆疊，其包含該第一基材晶圓、該第二基材晶圓、該第三基材晶圓、該第一間隔件晶圓及該第二間隔件晶圓，使得該第二基材晶圓被設置在該第一和第三基材晶圓之間，及該第一間隔件晶圓被設置在該第一和 第二基材晶圓之間、及該第二間隔件晶圓被設置在該第三和第二基材晶圓之間。
  24. 如申請專利範圍第23項的方法，其中在該晶圓堆疊中，該等光發射元件的每一者係被分配給該第一間隔件晶圓的該等開口的一個開口及該等透明部分的一個透明部分，及該等光偵測元件的每一者係被分配給該第一間隔件晶圓的該等開口的一個開口及該等透明部分的一個透明部分。
  25. 如申請專利範圍第23項的方法，其包含下列步驟：1)使用取放操作(pick-and-place)步驟將該等多個光發射元件的每一者及/或該等多個光偵測元件的每一者放置在該第一基材構件上。
  26. 如申請專利範圍第23項的方法，其包含下列步驟的至少一者：m1)使用複製處理製造該第一間隔件晶圓；m2)使用複製處理製造該第二間隔件晶圓。
  27. 如申請專利範圍第25項的方法，其包含下列步驟的至少一者：使用浮凸壓印處理製造該第一間隔件晶圓；使用浮凸壓印處理製造該第二間隔件晶圓。
  28. 如申請專利範圍第23項的方法，其包含下列步驟：n)使用複製處理，製造該光學結構。
  29. 如申請專利範圍第28項的方法，其中步驟n)包含：使用浮凸壓印處理製造該光學結構。
  30. 如申請專利範圍第28項的方法，其中該步驟n)包含下面的步驟：n1)沉積複製材料；n2)讓一複製工具和該複製材料接觸；n3)將該複製材料硬化；n4)移除該複製工具。
  31. 如申請專利範圍第30項的方法，其中步驟n1)包含：沉積複製材料在一先驅物(precursor)晶圓上，用以成為該第二基材晶圓。
  32. 如申請專利範圍第23項的方法，其中該等感測元件的每一者包含一至少部分反射的部分。
  33. 如申請專利範圍第23至32項中任一項的方法，其包含下列步驟：g)將該晶圓堆疊分割成該等多個感測器模組。
  34. 一種製造一裝置的方法，該裝置包含一感測器模組，該感測器模組是光電模組，該方法包含依照申請專利範圍第23至32項中的任一項的方法來製造該感測器模組。
  35. 如申請專利範圍第34項的方法，其中該感測器模組是如申請專利範圍第1至3項中任一項所述的感測器模組。
  36. 如申請專利範圍第34項的方法，其中該裝置是感 測器。
  37. 一種裝置，其包含一光譜計模組，其中該光譜計模組是一如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之感測器模組。
  38. 如申請專利範圍第37項的裝置，其中該裝置包含一印刷電路板，該光譜計模組被操作地連接至該印刷電路板。
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