[发明专利]光学传感器装置、设备和光学传感器装置的制造方法

说明书

一种制造光学传感器装置的方法，其包括以下步骤：设置具有表面(11)的衬底(10)，并且设置集成电路(20)，该集成电路包括被设置用于检测期望的波长范围的光的光学检测器(21)。集成电路(20)和光发射器(30)安装到表面(11)上，其中，所述光发射器(30)被设置用于发射期望的波长范围内的光。所述集成电路(20)和光发射器(30)彼此电连接，并且电连接到衬底(10)。通过沿着所述集成电路(20)的轮廓(24)分配第一光学不透明材料来在光学检测器(21)与光发射器(30)之间形成光屏障(40)。通过用光学透明材料至少部分地封装衬底(10)、集成电路(20)和光发射器(30)来形成模层(50)。由第二光学不透明材料制成的壳体(60)安装在光屏障(40)上，并且由此包围壳体(60)与模层(50)之间的中空空间。

本发明涉及一种制造光学传感器装置的方法、一种光学传感器装置、以及一种包括该光学传感器装置的设备。例如，该设备包括被设置为接近传感器模块或被设置为飞行时间传感器模块的光学传感器装置。

诸如移动电话、平板电脑、显示器和便携式计算机之类的电子设备包括越来越多的传感器，诸如接近传感器、飞行时间传感器、环境光传感器、颜色传感器或手势传感器。传感器封装被专门设计用于容纳一个或更多个光传感器，以及用于设置高度复杂的传感器模块。根据传感器部件的应用和数量，光学传感器封装能够是非常复杂的，并因此制造成本很高。对于依赖于其光学封装中内置的专用光学设计的接近传感器和飞行时间传感器来说，尤其如此。

例如，基于直接飞行时间TOF传感器的距离测量的方法是测量两个事件之间的持续时间，诸如当一系列光脉冲离开测距仪时，被外部物体反射并当所述外部物体最终被TOF传感器接收时。这两个事件(即发射和检测)之间的持续时间与外部物体的距离成正比。明显地，距离测量的精度与时间测量的精度成正比。提高准确性的常用方法是在发射器和接收器之间设置光学参考路径，而不依赖于电子信号来启动计时器。在最先进的集成系统中，垂直腔面发射激光器VCSEL用作发射器，并且集成在单个晶片上的两个单光子雪崩二极管SPAD阵列用作测量信号和参考信号的检测器。为了区分参考信号和测量信号，所述两个SPAD阵列被光学隔离。因此，一个阵列仅接收来自外部目标的信号，并且另一个阵列仅检测直接来自VCSEL的信号。

当前的封装解决方案通常依赖于测量SPAD阵列与参考SPAD阵列之间的光学光屏障。这种屏障尤其难以制造，因为它通常需要在覆盖晶片的边缘的不平坦的表面上进行光学防漏密封。已经尝试使用粘粘到衬底的框架和屏障。透镜可以集成在罩盖中。然而，由于大量的单独部件，这种结构制造起来相当复杂，因此很昂贵。

目的是提供一种光学传感器装置、一种设备和一种制造光学传感器装置的方法，其提供一种能够更有效地制造的光学传感器装置的封装解决方案。

这些目的通过独立权利要求的主题来实现。在从属权利要求中描述了进一步的发展和实施例。

应当理解，除非明确描述为替代，在下文中描述的关于任何一个实施例的任何特征可以单独使用，或者与在下文中描述的其他特征组合使用，并且也可以与任何其他实施例的一个或更多个特征、或者任何其他实施例的任何组合进行组合使用。此外，在不脱离如所附权利要求所限定的光学传感器装置、设备和制造光学传感器装置的方法的范围的情况下，也可以采用以下未描述的等效物和修改。

制造光学传感器装置的方法包括以下步骤。首先，设置具有表面的衬底，该衬底可以是主表面。此外，还设置了集成电路。例如，集成电路包括光学检测器，例如主光学检测器或第一光学检测器，该光学检测器可操作以检测一波长范围(例如期望的波长范围)内的光。集成电路和光发射器被安装到表面上。光发射器可操作以发射波长范围内的光。然后，集成电路和光发射器彼此电连接，并且连接到衬底。

光屏障形成在第一光学检测器与光发射器之间。形成光屏障包含沿着集成电路的轮廓分配第一光学不透明材料。然后，通过用光学透明材料封装衬底、集成电路和光发射器来形成模层。

最后，壳体安装在光屏障上，并由此包围壳体与模层之间的中空空间。壳体由第二光学不透明材料制成，即其在期望的波长范围内不透明。