光学元件堆叠组件制造技术

本公开描述了包括彼此堆叠的多个基底的光学元件堆叠组件。至少一个所述基底在其表面上包括光学元件(诸如DOE)。所述堆叠组件能够例如在晶片级方法中制造。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学元件堆叠组件相关申请的交叉引用本申请要求2014年10月14日提交的美国临时专利申请号62/063,532的优先权的权益。较早申请的公开内容以引用方式全文并入本文。
本公开涉及光学元件堆叠组件。
技术介绍
各种光电子模块被例如用于成像应用(诸如三维(3D)成像)或距离测量应用(诸如近接感测)。在一些应用中，光发射器组件可操作来发射结构化光学图案，其可用于成像以及距离感测应用。结构化光可以导致投射到物体上的离散特征(即纹理)的图案。物体所反射的光可以被引导回图像传感器，在所述图像传感器处感测所述光。感测信号可用于距离计算。在一些情况下，结构化光在立体成像应用中提供了用于匹配像素的附加纹理。在一些模块中，光学元件诸如衍射光学元件(DOE)被引入到由光源发射的光的路径中，所述光源诸如垂直腔面半导体发射激光器(VCSEL)或VCSEL阵列。DOE可用于创建结构化光图案。它还可以促进放大由VCSEL或其他光源产生的结构化光图案。
技术实现思路
本公开描述了可以例如通过晶片级方法制造的光学元件堆叠组件。例如，在一个方面中，制造堆叠组件的晶片级方法包括将第一晶片附接到第二晶片以便形成晶片子堆叠。第一晶片或第二晶片中的至少一个在其表面上具有光学元件。附接第一晶片和第二晶片，使得每个光学元件设置在第一晶片与第二晶片之间。方法还包括将间隔件晶片附接到晶片子堆叠以便形成晶片堆叠，以及将晶片堆叠分成堆叠组件，每个所述组件包括至少一个光学元件。在另一方面中，制造堆叠组件的晶片级方法包括提供第一晶片和第二晶片，其中第一晶片或第二晶片中的至少一个在其表面上具有光学元件。方法包括使用单真空注射技术，以便在第二晶片的相对表面上形成上间隔件和下间隔件。方法还包括将第一晶片附接到第二晶片以便形成晶片堆叠。可以附接第一晶片和第二晶片，使得每个光学元件设置在第一晶片与第二晶片之间。然后可以将晶片堆叠分成堆叠组件，每个所述组件包括至少一个光学元件。在又另一方面中，制造堆叠组件的晶片级方法包括提供第一晶片和第二晶片，其中第一晶片或第二晶片中的至少一个在其表面上具有光学元件。方法包括将第二晶片附接到带材，并且将第二晶片分成单一化基底。将单一化基底放置到真空注射工具中，以便在单一化基底的相对表面上形成上间隔件和下间隔件。将第一晶片附接到单一化基底以便形成堆叠，使得每个光学元件设置在第一晶片与一个单一化基底之间。然后，将堆叠分成堆叠组件，每个所述组件包括至少一个光学元件。本公开还描述了一种堆叠组件，所述堆叠组件包括第一基底、附接到第一基底的第二基底、以及位于至少第一基底或第二基底上的光学元件，其中至少一个光学元件设置在第一基底与第二基底之间。堆叠组件包括附接到第一基底或第二基底的外侧的第一间隔件。在一些实现方式中，堆叠组件还包括在第一基底与第二基底之间的第二间隔件，其中第一间隔件和第二间隔件为相同真空注射模制件的部分。此外，在一些情况下，真空注射模制件横向地围绕第二基底的侧边缘。此外，第一基底和第二基底可以通过粘合剂彼此附接在一个或多个光学元件的横向侧面部分上。各种实现方式包括以下特征中的一个或多个。例如，第一晶片和第二晶片中的每个可以在其表面上具有相应的光学元件，光学元件彼此面对。在一些情况下，光学元件为衍射光学元件。在一些实现方式中，光学元件为复制光学元件。晶片级方法允许同时并行地制造多个组件。此外，取决于应用，可以有利地使用技术在第一晶片与第二晶片之间提供更小或更大的距离。以下更详细地描述各种实例。其他方面、特征和优点将从以下详述、附图和权利要求书中显而易见。附图简述图1示出了光学元件堆叠组件的第一实例。图2A至图2F示出了图1的光学元件堆叠组件的制造步骤的实例。图3示出了光学元件堆叠组件的第二实例。图4A至图4F示出了图3的光学元件堆叠组件的制造步骤的实例。详述本公开描述了包括彼此堆叠的多个基底的光学元件堆叠组件。至少一个基底在其表面上包括光学元件(诸如DOE)。在一些情况下，两个基底在其相应的表面上具有光学元件。基底和光学元件对准，使得穿过堆叠的光信号可穿过基底和光学元件。如图1所示，堆叠组件10包括彼此堆叠的第一基底12和第二基底14。每个基底12、14可以例如由玻璃、聚合物或对规定的波长或波长范围(例如，在光谱的可见部分、红外(IR)部分和/或近红外部分中)透明的其他材料构成。在图1的实例中，基底12、14具有在其相对表面上形成的无源光学元件16、18。在所示的实例中，光学元件16、18为DOE。在一些实现方式中，可以提供其他类型的无源光学元件(例如，折射透镜或衍射透镜、或诸如微透镜阵列的光学元件阵列)。此外，在一些情况下，一个基底12可以具有与另一个基底14上的光学元件类型不同的类型的光学元件。在一些情况下，基底12、14中仅有一个可以在其表面上具有光学元件。形成光学元件16、18的材料的横向侧部分20可以用作间隔件，以便在相对的光学元件16、18之间提供明确限定的分离‘d’。横向侧部分20的通常的厚度“t”为50μm或更小(例如，25-50μm)。在所示的实例中，光学元件16、18由对规定的波长或波长范围透明的环氧树脂材料构成。基底12、14通过设置在横向侧部分20上的胶水或其他粘合剂22的薄层而连接在一起。粘合剂22的通常的厚度小于10μm(例如，7μm)。上述尺寸在一些实现方式中可能不同。在上基底14的光学元件侧上的薄的非透明涂层24限定光阑26，其用于限定规定波长的光或者在规定波长范围内的光可以穿过的透明窗口。每个基底12、14的外表面可以涂覆有薄抗反射涂层(ARC)28。下基底12的ARC侧包括间隔件30，以便在光学元件16、18与将组件10安装在其上的表面之间提供良好限定的距离。可以通过粘合剂固定到下基底12的ARC侧的间隔件30在光阑26下方具有开口32。图2A至图2F示出了用于制造诸如图1的组件10的光学元件堆叠组件的晶片级方法的步骤。晶片级方法允许同时制造多个组件10。通常，晶片是指基本上圆盘样或板样形状的物品，其在一个方向(z方向或垂直方向)上的延伸相对于其在另两个方向(x方向和y方向或横向)上的延伸是小的。在一些实现方式中，晶片直径在5cm与40cm之间，并且可以例如在10cm与31cm之间。晶片可以是圆柱形的，其直径例如为2、4、6、8或12英寸，一英寸为约2.54cm。在晶片级方法的一些实现方式中，可以在每个横向方向上规定至少十个模块，并且在一些情况下可以在每个横向方向上规定至少三十个或甚至五十个或更多个模块。为了便于理解，在图2A至图2F中仅示出了对应于单个组件10的每个晶片的一部分。如图2A所示，提供第一透明晶片114，并且第一透明晶片114具有在第一表面上的ARC128和在其相对第二表面上的不透明层(例如，光致抗蚀剂)123。晶片114可以例如由玻璃、聚合物或对规定的波长或波长范围透明的其他材料构成。如图2B所示，将层123图案化(例如，使用标准光刻技术)以便形成限定每个组件10的不透明涂层24的不透明材料区域124。接下来，如图2C所示，在基底114的第二表面上形成光学元件118(例如，DOE)。其中一个如图1C所示的光学元件118可以例如通过晶片级复制来形成。一般而言，复制是指通过例如蚀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造多个堆叠组件的晶片级方法，所述方法包括：将第一晶片附接到第二晶片以便形成晶片子堆叠，其中所述第一晶片或所述第二晶片中的至少一个在其表面上具有多个光学元件，所述第一晶片和所述第二晶片被附接使得每个光学元件设置在所述第一晶片与所述第二晶片之间；将间隔件晶片附接到所述晶片子堆叠以便形成晶片堆叠；以及将所述晶片堆叠分成多个堆叠组件，每个所述堆叠组件包括至少一个所述光学元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.14 US 62/063,5321.一种制造多个堆叠组件的晶片级方法，所述方法包括：将第一晶片附接到第二晶片以便形成晶片子堆叠，其中所述第一晶片或所述第二晶片中的至少一个在其表面上具有多个光学元件，所述第一晶片和所述第二晶片被附接使得每个光学元件设置在所述第一晶片与所述第二晶片之间；将间隔件晶片附接到所述晶片子堆叠以便形成晶片堆叠；以及将所述晶片堆叠分成多个堆叠组件，每个所述堆叠组件包括至少一个所述光学元件。2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一晶片和所述第二晶片中的每一个在其相应表面上具有多个光学元件，并且其中每个堆叠组件包括至少两个所述光学元件。3.如权利要求2所述的方法，其中附接所述第一晶片和所述第二晶片包括在所述光学元件的横向侧部分处通过粘合剂将所述第一晶片和所述第二晶片彼此附接。4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述光学元件为衍射光学元件。5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述光学元件为复制的光学元件。6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中每个堆叠组件包括由所述间隔件晶片形成的间隔件，以便在所述至少一个光学元件与将所述堆叠组件安装在其上的表面之间提供良好限定的距离。7.一种制造多个堆叠组件的晶片级方法，所述方法包括：提供第一晶片和第二晶片，其中所述第一晶片或所述第二晶片中的至少一个在其表面上具有多个光学元件；使用单真空注射技术，以便在所述第二晶片的相对表面上形成上间隔件和下间隔件；将所述第一晶片附接到所述第二晶片以便形成晶片堆叠，所述第一晶片和所述第二晶片被附接使得每个光学元件设置在所述第一晶片与所述第二晶片之间；以及将所述晶片堆叠分成多个堆叠组件，每个所述堆叠组件包括至少一个所述光学元件。8.如权利要求7所述的方法，其还包括在所述第二基底中形成通孔，其中所述真空注射技术用形成所述上间隔件和所述下间隔件的相同材料来填充所述通孔。9.如权利要求7和8中任一项所述的方法，其中所述第一晶片和所述第二晶片中的每一个在其相应表面上具有多个光学元件，并且其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬·海曼加特纳，亚历山大·比特斯，彼得·瑞尔，
申请(专利权)人：赫普塔冈微光有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡,SG