光学封装和生产光学封装的方法技术

提出了一种光学封装，其包括载体(4)、光电部件(2)、非球面透镜(1)和反射层(3)。载体(4)包括电互连件(5)，并且光电部件(2)被布置用于发射和/或检测指定的波长范围内的电磁辐射。此外，光电部件(2)被安装在载体(4)上或被集成到载体(4)中，并且被电连接至电互连件(5)。非球面透镜(1)具有上表面(11)、侧表面(12)和底表面(13)，并且底表面(13)被布置在光电部件(2)上或其附近。非球面透镜(1)包括在指定的波长范围内是至少部分透明的材料。反射层(3)包括反射材料，其中，反射层至少部分地覆盖非球面透镜(1)的侧表面(12)，并且其中，反射材料在指定的波长范围内是至少部分反射的。

Optical Encapsulation and production of optical packaging

An optical package including carrier (4), photoelectric component (2), aspherical lens (1) and reflecting layer (3) is proposed. The carrier (4) includes an electrical interconnect (5), and the photoelectric component (2) is arranged for transmitting and / or detecting electromagnetic radiation within a specified wavelength range. In addition, the photoelectric component (2) is mounted on the carrier (4) or integrated into the carrier (4) and is electrically connected to the electrical interconnect part (5). The aspherical lens (1) has an upper surface (11), a side surface (12) and a bottom surface (13), and the bottom surface (13) is arranged on or near the photoelectric component (2). Aspherical lens (1) includes materials that are at least partially transparent within a specified wavelength range. The reflection layer (3) includes a reflection material, in which the reflection layer at least partially covers the side surface (12) of the aspherical lens (1), and in which the reflection material is at least partially reflected in the specified wavelength range.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学封装和生产光学封装的方法
此专利技术涉及光学封装和生产光学封装的方法。
技术介绍
现有的光学传感器封装典型地采用光学干涉滤波器，并且通常必须满足相冲突的要求。例如，环境光感测(ALS)应用通常寻求具有广的角视场，但在滤波器和传感器上具有小范围的入射角。例如，干涉滤波器通常具有在入射光以渐增的离轴角入射时其频谱响应曲线中的渐进增大的波长偏移问题。解决此问题的常规方法是通过使用靠近嵌入了传感器的设备(例如，手机或平板电脑)的外表面放置的小的漫射器光圈，同时在传感器与光圈之间使用大的气隙，使得来自覆盖传感器的干涉滤波器的角度的视角对着小得多的角。尽管以非常显著的光信号的减少(典型地10倍至20倍衰减)为代价，但这完成了目标。许多封装中的另一个现有问题是阻塞串扰的问题，特别是红外(IR)光。例如，当模塑化合物的厚度没有厚到足以完全衰减光时，该光可以以非常小的封装穿透黑色模塑化合物。在较长(近可见IR或NIR)波长下光泄漏趋向于显著增加。不幸的是，诸如阳光和室内卤素灯/白炽灯的环境含有大量的NIR光。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供光学封装和生产光学封装的方法，其允许增加的灵敏度并且不易于发生光学串扰。由独立权利要求的主题实现此目的。在从属权利要求中描述另外的开发和实施例。在至少一个实施例中，光学封装包括载体、和光电部件、和非球面透镜以及反射层。载体包括电互连件。例如，载体是半导体衬底或晶片。例如，互连件可以形成布线，特别地，贯通衬底通孔，并且可以在标准CMOS工艺中生产。此外，电互连件可以提供有用于外部电连接至另外的集成部件的凸起触点(bumpercontact)。光电部件被布置用于发射特定波长范围内的电磁辐射。光电部件也可以被布置用于检测特定波长范围内的电磁辐射。示例包括光学传感器或光学发射器。指定的波长范围包括电磁波谱的至少部分，如波谱的可见、红外和/或紫外部分。光电部件可以或被安装在载体上，或被集成到载体中。在任一种情况下，光电部件都被电连接至电互连件。例如，光电部件和载体可以以CMOS工艺来生产，或者可以形成三维集成电路。非球面透镜具有上表面、侧表面和底表面。侧表面包围非球面透镜。底表面被布置在光电部件上或靠近光电部件。非球面透镜包括在特定波长范围内是至少透明的透镜材料。透镜材料可以包括可模塑的玻璃，使得非球面透镜可以借助于晶片级的模塑工艺(例如，通过精密玻璃模塑)来制造。反射层包括反射材料并且至少部分地覆盖非球面透镜的侧表面。反射材料在指定的波长范围内是至少部分反射的。例如，反射层可以与侧表面直接接触、被涂覆到侧表面上或者以小间隙或空隙布置在侧表面周围。该间隙可以是足够小的，以防止非球面透镜内的全内反射。反射层可以是外部的层，其可以被单独制造并被附着到非球面透镜上。反射层也可以被涂覆在非球面透镜的侧面上。例如，反射层可以是包括金属和/或金属基合金中的一个或多个类型的金属层。反射层可以是基于一个或多个电介质层的反射涂层。非球面透镜将来自其上表面的入射光经由其底表面引导朝向光电部件。来自小入射角的入射的光被透镜材料折射。然而，来自较大入射角的入射光也可以到达光电器件。此类光不仅被透镜折射，而且由于反射层的反射材料而经历一次或多次反射。然而，反射层具有额外效果。光可以大部分进入非球面透镜，并经由非球面透镜的上表面到达光电部件。反射层的反射材料将非球面透镜与投射到透镜侧表面上的光屏蔽。反射材料的实际选择很大程度上限定了此类杂散光是否可以进入非球面透镜并最终引起光学串扰。术语“非球面透镜”指代具有不一定完全衍生自球体或圆柱体的表面轮廓的透镜。例如，表面轮廓可以采取各种各样的形式，并且可以被描述为相对于透镜的光轴的距离的函数。一般来说，非球面透镜不一定具有曲率半径。优选地，非球面透镜具有例如相对于光轴的至少一个旋转对称轴。另外，非球面透镜可以是圆锥形的，例如具有截顶的圆锥形状，或者其也可以包括没有旋转对称的形状，诸如截顶的金字塔形状，包括例如典型地也在金字塔顶部被截断的三面和四面金字塔形状。术语“光电部件”指代获得、检测和/或控制光的电子设备。在此情况下，除了可见光之外，光通常还包括人眼不可见的电磁辐射形式，诸如紫外光和红外光。后面的形式在下文中被认为是“光学的”。光电部件是电到光或光到电的换能器或在其操作中使用此类设备的仪器。因此，光学传感器或光学发射器被认为是被布置用于发射和/或检测光波长范围内的电磁辐射的设备。术语“透明”指代材料的光学特性，其允许光波穿过材料至少部分地传播。在至少一个实施例中，反射层完整地覆盖侧表面。另外或可替选地，反射层覆盖载体的主表面的至少部分。特别地，载体的主表面可以被反射层完整覆盖。反射层使非球面透镜和/或载体的主表面与杂散光屏蔽。通过完整地覆盖较大的部分或各个表面，入射光可以仅进入非球面透镜，并经由非球面透镜的上表面到达光电部件，通过这可以有效地减少光学串扰。在至少一个实施例中，封套(encasement)包括填充材料并且被布置在载体上。封套包括至少部分地封围非球面透镜的侧表面的侧壁。优选地，封套包封非球面透镜，即侧壁直接接触或接近侧表面。填充材料可以被选择为不透明的材料，使得其阻止光线穿透非球面透镜的封围的侧表面。此外，填充材料可以被选择为比透镜材料具有更高的折射率。这样，在封套的侧壁与包装的侧壁的边界处不会发生全内反射。光学封装可以仅与反射层一起使用。然而，封套给予了强健的、易于操作的光学封装。例如，没有封套的最终产品的非矩形形状可能使得难以通过组装工艺等中使用的拾放(pick-and-place)机器来处理。因此，优选的选择是用黑色或者两外颜色的填充材料来填充透镜之间的空隙以到达矩形封装。在至少一个实施例中，反射层被涂覆或另外方式附着到非球面透镜的侧表面上。另外，或可替选地，反射层被涂覆或另外方式附着到封套的侧壁上。例如，取决于优选的工艺流程，反射层可以被涂覆或附着到侧表面、侧壁或该两者上。例如，封套可以在单独的工艺中生产并且在稍后阶段与具有透镜的载体组装(包括反射层)。在至少一个实施例中，反射层的反射材料包括金属和/或金属合金中的至少一个类型。金属的类型可以包括例如铝、铬、金、银和/或其合金。例如，因为反射率通常取决于波长，所以指定的波长范围确定了材料的选择。在至少一个实施例中，填充材料至少在指定的波长范围内是不透明的。特别地，填充材料包括可模塑的材料。例如，填充材料可以具有不同的颜色，诸如黑色或白色。例如，当仅使用金属化的非球面透镜时，其将在外部看起来是反射的和闪亮的，使得该部分对于例如可以容易地看到闪亮部分的手机用户来说高度可见，因为典型地他们位于手机光圈下方。不透明和/或有色填充材料允许更大的设计自由度。在一个实施例中，光学电子部件包括以下部件中的至少一个：光学传感器、环境光传感器、颜色传感器、光学接近传感器或姿势传感器。光学电子部件可以包括一个或多个转换的光电二极管(photodiodetranslated)或发光二极管。在至少一个实施例中，非球面透镜具有光轴。该侧表面至少部分地具有相对于光轴限定的非球面表面轮廓。非球面表面轮廓的曲率跨侧表面变化，并且因此通常由分析公式或借助于普通锥形表面(或其截顶锥)来限定。典型地，非球表面是相对于在上表面与底表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学封装，包括：‑载体(4)，其包括电互连件(5)；‑光电部件(2)，其被布置用于在指定波长范围内发射电磁辐射，被安装在所述载体(4)上或被集成在所述载体(4)中，并且被电连接至所述电互连件(5)；‑非球面透镜(1)，其具有上表面(11)、侧表面(12)和底表面(13)，其中，所述底表面(13)被布置在所述光电部件(2)处或其附近，并且其中，所述非球面透镜(1)包括在所述指定的波长范围内是至少透明的材料；以及‑反射层(3)，其包括反射材料，其中，所述反射层(3)至少部分地覆盖所述非球面透镜(1)的侧表面(12)，并且，其中，所述反射材料在指定波长范围内是至少部分反射的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.08 EP 15198468.9;2015.11.06 US 62/252,3201.一种光学封装，包括：-载体(4)，其包括电互连件(5)；-光电部件(2)，其被布置用于在指定波长范围内发射电磁辐射，被安装在所述载体(4)上或被集成在所述载体(4)中，并且被电连接至所述电互连件(5)；-非球面透镜(1)，其具有上表面(11)、侧表面(12)和底表面(13)，其中，所述底表面(13)被布置在所述光电部件(2)处或其附近，并且其中，所述非球面透镜(1)包括在所述指定的波长范围内是至少透明的材料；以及-反射层(3)，其包括反射材料，其中，所述反射层(3)至少部分地覆盖所述非球面透镜(1)的侧表面(12)，并且，其中，所述反射材料在指定波长范围内是至少部分反射的。2.一种光学封装，包括：-载体(4)，其包括电互连件(5)；-光电部件(2)，其被布置用于在指定波长范围内检测电磁辐射，被安装在所述载体(4)上或被集成在所述载体(4)中，并且被电连接至所述电互连件(5)；-非球面透镜(1)，其具有上表面(11)、侧表面(12)和底表面(13)，其中，所述底表面(13)被布置在所述光电部件(2)处或其附近，并且其中，所述非球面透镜(1)包括在所述指定的波长范围内是至少透明的材料；以及-反射层(3)，其包括反射材料，其中，所述反射层(3)至少部分地覆盖所述非球面透镜(1)的侧表面(12)，并且，其中，所述反射材料在指定波长范围内是至少部分反射的。3.根据权利要求1至2中的任意一项所述的光学封装，其中：-所述反射层(3)完整地覆盖所述侧表面(12)，和/或-所述反射层(3)覆盖所述载体(4)的主表面的至少部分，特别地，完整地覆盖所述载体(4)的主表面。4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的光学封装，还包括封套(7)，其被布置在所述载体(4)上，其中：-所述封套(7)包括填充材料，并且-所述封套(7)包括侧壁，其至少部分地封围所述非球面透镜(1)的侧表面(12)。5.根据权利要求4所述的光学封装，其中：-所述反射层(3)被涂覆在所述非球面透镜(1)的侧表面(12)上，或者-所述反射层(3)被涂覆在所述封套(7)的侧壁上。6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的光学封装，其中，所述反射层(3)的反射材料包括金属和/金属合金中的至少一个类型，特别地，铝、铬、金、银和/或其合金。7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的光学封装，其中，所述填充材料至少在所述指定的波长范围内是不透明的，特别地，所述填充材料包括可模塑的材料。8.根据权利要求2至7中的任意一项所述的光学封装，其中，所述光电部件(2)包括：-光学传感器，-环境光传感器，-颜色传感器，和/或-光学接近传感器。9.根据权利要求1或者权利要求1结合权利要求3至7中的任意一项所述的光学封装，其中，所述光电部件(2)包括：-光电二极管，和/或-发光二极管。10.根据权利要求1至9中的任意一项所述的光学封装，其中：-所述非球面透镜(1)具有光轴，并且-所述侧表面(12)至少部分地具有相对于所述光轴的非球面表面轮廓。11.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·梅尔，托马斯·波德纳，格雷戈尔·托施科夫，哈拉尔德·埃奇迈尔，弗朗茨·施兰克，
申请(专利权)人：AMS有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT