[发明专利]具有硅衬底的光电子模块以及此类模块的制造方法

说明书

光电子模块包括其中或其上具有光电子装置的硅衬底。光学组件设置在所述光电子装置之上，并且间隔物将所述硅衬底与所述光学组件分开。还描述了制造此类模块的方法。

公开领域

本公开涉及具有硅衬底的光电子模块以及此类模块的制造方法。

背景技术

智能电话和其他装置有时包括小型化的光电子模块，诸如光模块、传感器或摄像机。光模块可包括通过透镜将光发射到装置外部的发光元件，诸如发光二极管(LED)、红外(IR)LED，有机LED(OLED)、红外(IR)激光器或垂直腔表面发射激光器(VCSEL)。其他模块可包括光检测元件。例如，CMOS和CCD图像传感器可用在主摄像机或前向摄像机中。同样地，接近传感器和环境光传感器可包括光感测元件，诸如光电二极管。发光和光检测模块以及摄像机可以各种组合使用。因此，例如，光模块(诸如闪光模块)可以与具有成像传感器的摄像机组合使用。与光检测模块组合的发光模块也可用于诸如手势识别或IR照明的其他应用。

虽然已经提出了各种模块设计，但是在工业中存在对改进此类模块的各个方面的持续需要。例如，在设计模块的装置中的空间通常是非常宝贵的。因此，期望模块具有尽可能小的占地面积。此外，在一些情况下，远离模块的热传递不良可能是有问题的。同样地，在一些情况下，当温度从标称值改变时，模块的光学特性可能会劣化。

概述

本公开描述了具有硅衬底的光电子模块以及此类模块的制造方法。

一些实现方式提供了以下优点中的一个或多个。例如，通过使用其中可以形成各种电子和/或光电子部件的硅衬底，所述模块可具有相对小的占地面积。在一些情况下，可通过消除对印刷电路板衬底的需要(和其成本)来降低模块的总成本。同样地，在一些情况下，可通过使用硅衬底来避免可能另外需要的到衬底的至少一些布线。此外，由于硅的热导率相对较高，可以提高远离模块的热传递。此外，考虑到硅的热膨胀系数，当温度从标称值改变时，使用硅衬底可以帮助减少模块的光学特性的劣化。

根据应用，模块可具有单个光学通道或多个光学通道。例如，根据一个方面，光电子模块包括其中或其上具有光电子装置的硅衬底。光学组件设置在光电子装置上。间隔物将硅衬底与光学组件分开。

间隔物优选地对由光电子装置发射和/或可由光电子装置检测的特定波长的光是基本上不透明的，或使所述光显著衰减，所述光电子装置可以实现为形成在硅衬底中或安装在硅衬底上的发光元件，或实现为形成在硅衬底中的光检测元件。在一些实施方案中，间隔物横向地围绕硅衬底并且与硅衬底直接接触，并且可延伸超过硅衬底的外表面。也可以提供其他光学特征，诸如光学滤波器或焦距校正层。

在另一个方面中，光电子模块包括第一光学通道和第二光学通道。第一光学通道中的第一光电子装置集成在第一硅衬底中或设置在第一硅衬底上，并且第二光学通道中的第二光电子装置集成在第二硅衬底中或设置在第二硅衬底上。第一光学组件和第二光学组件分别设置在第一光电子装置和第二光电子装置之上。间隔物将硅衬底与光学组件分开，并且所述间隔物的一部分将第一通道和第二通道彼此分开。间隔物横向地围绕第一硅衬底和第二硅衬底，并且与它们直接接触。

在一些情况下，第一光学组件在与第一衬底相距第一距离处设置在间隔物上，并且第二光学组件在与第二衬底相距不同的第二距离处设置在间隔物上。在一些情况下，第一光学组件和第二光学组件形成横向连续的光学组件阵列。

本公开还描述了制造光电子模块的方法。例如，在一些实施方式中，一种晶片级方法包括将上部真空注入工具和下部真空注入工具施加到多个光电子装置，每个光电子装置集成在相应的硅衬底中或设置在相应的硅衬底上。所述工具限定将硅衬底彼此分开的空间。所述方法还包括将聚合物材料注入所述空间中，以及固化所述聚合物材料以形成间隔物。一个或多个光学组件附接到间隔物，以便获得所得到的结构，其中一个或多个光学组件中的每一个设置在至少一个光电子装置之上。然后将所得到的结构分成多个光电子模块，每个光电子模块包括至少一个光学通道。