[发明专利]低高度光电模块和封装

说明书

一种光电模块，包括滤光器，并且可以具有相对较小的总高度。该模块包括用于滤光器的半导体管芯，其中管芯在其下侧具有空腔。空腔提供了容纳诸如光传感器或光发射器的光电器件的空间。这种布置可以降低模块的总高度，从而有助于将其集成到其中空间宝贵的主机设备中。

技术领域

本公开涉及低高度光电模块和封装。

背景技术

各种消费品和诸如智能电话的其他电子设备结合了光电模块，该光电模块可以包括各种光学和光电组件，包括光学传感器、光发射器、光束整形元件(例如，透镜)和/或滤光器。

例如，法布里-珀罗干涉仪(Fabry-Perot interferometer，FPI)可以用作滤光器。FPI是基于两个反射镜(mirror)，从而在反射镜之间的间隙中形成法布里-珀罗空腔(Fabry-Perot cavity)。FPI的通带波长(pass band wavelength)通过调节反射镜之间的距离来控制，换句话说，通过调节间隙的宽度来控制。

例如，将这些和其他组件集成到智能电话或其他消费产品中的一个挑战是这种设备中的空间非常宝贵。特别是，这种设备的高度或z轮廓(z-profile)通常被设计得相对较小，例如只有几毫米(例如，2.5mm)的量级。如此小的尺寸使得难以结合光学和光电组件或模块中的一些。

发明内容

本公开描述了包括滤光器并且可以具有相对较小的总高度的光电模块和封装。如下文更详细描述的，模块可以包括用于滤光器的半导体管芯(die)，其中管芯在其下侧具有空腔。空腔提供了容纳诸如光传感器或光发射器等光电器件的空间。这种布置可以降低模块或封装的总高度(即z高度)，从而有助于将其集成到智能电话或空间宝贵的其他设备中。

在一个方面，例如，一种模块，包括安装在衬底上的光电器件和设置在光电器件上的半导体管芯。管芯在背离光电器件的第一表面上包括滤光器。管芯还在面向光电器件的第二表面中具有空腔，使得光电器件被容纳在由空腔限定的区域内。

在另一方面，一种封装，包括外壳，该外壳具有附接到衬底的盖。该盖有孔。光电器件设置在外壳内、安装在衬底上、并且具有与孔相交的光轴。半导体管芯设置在外壳内在光电器件的上方。管芯在背离光电器件的第一表面上包括滤光器。管芯在面向光电器件的第二表面中具有空腔，使得光电器件被容纳在由空腔限定的区域内。

各种实施方式包括以下特征中的一个或多个。例如，在一些情况下，半导体管芯是MEMS管芯，并且滤光器包括法布里-珀罗干涉仪(FPI)可调谐滤光器。在一些实施方式中，MEMS管芯包括硅衬底，并且空腔在硅衬底中。硅衬底可以具有例如100晶向。

光电器件可以包括例如光传感器(例如，光电二极管)或光源(例如激光二极管或LED)。

在一些情况下，模块或封装被集成到例如主机设备中。例如，主机设备可以包括印刷电路板，并且封装可以安装到该印刷电路板。主机设备还可以包括安装在印刷电路板上并且可操作用于与模块或封装内的一个或多个组件(例如，光电器件和/或滤光器)通信的处理器。

另一方面，本公开描述了一种用于制造子配件、模块和/或封装的方法。该方法包括提供其上安装有多个光电器件的第一晶片(wafer)，以及提供具有第一表面的第二晶片，其中第一表面上有多个滤光器。第二晶片具有第二表面(第二表面在第二晶片的与第一表面相对的一侧上)，第二表面中有多个空腔。该方法包括将第一晶片和第二晶片彼此附接以形成晶片叠层(stack)，使得光电器件中的每一个被容纳在空腔中的相应一个空腔中。

该方法的一些实施方式包括以下特征中的一个或多个。例如，在一些情况下，滤光器是法布里-珀罗干涉仪(FPI)可调谐滤光器，并且该方法包括将空腔蚀刻到第二晶片的第二表面中。

在一些情况下，第二晶片包括具有100晶向的硅晶片。在这种情况下，可以例如使用KOH蚀刻来蚀刻空腔。