具有光发射器和光接收器的光电模块制造技术

一种装置，包括光电模块，该光电模块包括被安装在PCB基板上的光发射管芯和光接收器管芯。该光电模块还包括光发射管芯上的光学元件和光接收器管芯上的光学元件，光学元件由第一环氧树脂组成。第二环氧树脂横向地围绕光发射管芯、光接收器管芯和光学元件的相应侧表面并与之接触，其中第二环氧树脂在光发射管芯与光接收器管芯之间提供光学屏障。还描述了制造这些模块的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有光发射器和光接收器的光电模块
本专利技术涉及包括光发射器和光接收器的光电模块。
技术介绍
各种消费者电子产品和其他主机设备包括具有集成了光感测设备或光发射设备的紧凑型光电模块。在一些情况下，在主机设备中，空间非常宝贵。因此，期望使模块尽可能小且紧凑。进一步地，对于包括光发射和光探测组件两者的模块，在这些组件之间提供光学隔离可能是重要的。
技术实现思路
本专利技术描述包括光发射器和光接收器的光电模块以及制造这些模块的方法。在一个方面中，例如，本专利技术描述了一种方法，其包括：将光学元件复制到可操作为发射具有波长的光的多个光发射管芯的相应表面上以及复制到可操作为探测具有该波长的光的多个光接收器管芯的相应表面上。这些光学元件由第一环氧树脂组成，且光发射管芯和光接收器管芯被安装在由双面胶带附接到支撑玻璃的PCB晶圆上。该方法还包括使用真空注射成型技术注射第二环氧树脂。第二环氧树脂对于具有该波长的光实质上是不透明的，并且第二环氧树脂被注射使得其横向地围绕多个光发射管芯中的每一个、多个光接收器管芯中的每一个以及多个光元件中的每一个的相应侧表面并与之接触。该方法包括：在将光发射管芯和光接收器管芯的双工对彼此分离的区域中的第二环氧树脂中形成相应沟渠，其中每个双工对包括光发射管芯中的一个和光接收器管芯中的一个，并且其中这些沟渠部分延伸到PCB晶圆中。该方法还包括：从PCB晶圆卸离双面胶带和支撑玻璃；在这些沟渠的位置处分离PCB晶圆以形成单一化模块；以及在单一化模块中的一个或多个单一化模块的至少暴露表面上方施加IR涂层。这些单一化模块中的每一个包括光发射管芯中的至少一个和光接收器管芯中的至少一个。一些实施方式包括以下特征中的一个或多个。例如，在一些实例中，在复制光学元件和注射第二环氧树脂材料之前，将PCB晶圆的第一侧附接到第一胶带，第一侧与其上安装有光发射管芯和光接收器管芯的PCB晶圆的第二侧相对。该方法可以包括：使用真空卡盘保持PCB晶圆，其中真空卡盘与PCB晶圆的第二侧接触；随后从PCB晶圆移除第一胶带；随后使PCB晶圆的第一侧与附接到支撑玻璃的双面胶带接触；以及随后从真空卡盘释放PCB晶圆。在一些实施方式中，复制光学元件包括：将第一环氧树脂选择性地分配到弹性体层的结构化区域上；以及随后将第一环氧树脂按压到光发射管芯和光接收器管芯上。在一些情况下，光学元件是栅格阵列光学元件。该方法还可以包括形成延伸穿过第二环氧树脂且穿过PCB晶圆的额外沟渠，其中在从PCB晶圆卸离双面胶带和支撑玻璃之前形成这些额外沟渠。在一些情况下，第二环氧树脂是黑色环氧树脂。在一些情况下，双面胶带是可热释放双面胶带。该方法还可以包括在第二环氧树脂中形成这些沟渠之后，在第二环氧树脂的外表面处附接载体；以及施加热以从PCB晶圆移除双面胶带和支撑玻璃。在一些情况下，该方法包括：将单一化模块附接到耐热胶带；随后将IR涂层施加到单一化模块的暴露表面；以及从耐热胶带移除单一化模块。施加IR涂层可以包括(例如)喷涂IR涂层。在一些情况下，IR涂层被施加到单一化模块的顶表面和侧表面。IR涂层可以用作滤光器以仅允许电磁光谱的IR部分中的辐射通过。本专利技术还描述了一种装置，其包括光电模块，该光电模块包括安装在PCB基板上的光发射管芯和光接收器管芯。光电模块还包括光发射管芯上的光学元件和光接收器管芯上的光学元件，这些光学元件由第一环氧树脂组成。第二环氧树脂在横向地围绕光发射管芯、光接收器管芯和这些光学元件的相应侧表面并与之接触，其中第二环氧树脂在光发射管芯与光接收器管芯之间提供光学屏障。在一些实例中，第二环氧树脂实质上填充了光发射管芯与光接收器管芯之间的空间。第二环氧树脂可以是(例如)黑色环氧树脂。在一些实施方式中，这些光学元件是栅格阵列光学元件。该装置还可以包括主机设备，该主机设备包括处理器和显示器屏幕。该光电模块可以被集成为主机设备的组件，其中该处理器可以操作为至少部分基于来自光接收器管芯的信号来控制主机设备的组件。在一些实例中，本技术可以简化整个制造过程且还可以产生更小的模块。在一些实施方式中存在的其他优点包括以下一个或多个。其他技术中可能需要的各种步骤是不必要的且可省略的。进一步地，在一些情况下，本技术可帮助增加晶圆密度，产生更小的模块尺寸，减少因不均匀晶圆平整度而引起的表面渗漏，归因于沟渠切割而提高良品率，避免光学串扰和/或增强光泄漏。将从以下详细描述、附图和权利要求中容易地明白其他方面、特征和优点。附图说明图1示出了光电模块的示例。图2至图8示出了用于制造多个光电模块的晶圆级过程中的各个步骤。图9示出了晶圆级过程的各方面的进一步细节。图10至图16示出了晶圆级过程中的额外步骤。具体实施方式本专利技术描述光电模块，该光电模块可操作为发射特定波长的光(例如，在光谱的红外(IR)部分中)且探测(例如)相同波长的光。本专利技术还描述用于同时并行制造多个模块的晶圆级过程。如图1中所示，光电模块20包括光源(有时被称为光发射器)22和被安装在支撑件(诸如印刷电路板(PCB)基板26)上的光接收器24。光源22可以(例如)实施为VCSEL或LED管芯(即半导体芯片)。同样，光接收器24以(例如)实施在包括探测光的光电二极管和相关联处理电路的集成电路管芯(即半导体芯片)中。可通过相应表面安装技术(SMT)接触垫21、23，将各管芯22、24的底部上的电触点电耦合至PCB基板26。类似地，可通过被连接到垫30的相应焊线28，将各管芯22、24的顶部上的电触点电耦合至PCB基板26。在PCB基板26的底部表面上提供SMT或其他电接触垫32。在PCB基板26的顶表面和底表面上方提供相应焊料掩膜34、36。例如，焊料掩膜可存在于PCB基板的顶部表面的外部、非主动区域上。黑色环氧树脂40横向地包围个别半导体设备管芯(例如，光源22和光接收器24)。在所示示例中，环氧树脂40也与管芯22、24的横向侧表面接触。环氧树脂40优选地对于由光源22发射并由光接收器24感测的光的波长是实质上不透明的。在所示的示例中，环氧树脂40的上部还界定挡板，挡板的部分横向地围绕被布置在管芯22、24的光发射和光探测部分上的相应光学元件42、44(诸如栅格光学器件阵列)。黑色环氧树脂40也与光学元件42、44的横向侧表面接触。黑色环氧树脂40也用作在光源22与光接收器24之间提供光学隔离的光学屏障。光学元件42、44可由(例如)透明环氧树脂组成。在所示的示例中，在模块20的上表面上方以和沿其侧面提供IR喷涂涂层46。涂层46用作滤光器，其仅允许光谱的IR区域中的波长的光通过。图2至图16示出用于并行制造多个模块20的晶圆级过程中的步骤。晶圆级过程对于同时并行制造多个(例如，数十、数百或甚至数千)模块可以是有用的。本程序允许使用可回流材料(即，即使在经历高温(诸如270℃或更高)时仍保持其等机械稳定性和光学效能的材料)。该过程也可以提供不同层之间的改本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：/n将光学元件复制到可操作为发射具有波长的光的多个光发射管芯的相应表面上并复制到可操作为探测具有所述波长的光的多个光接收器管芯的相应表面上，其中，这些光学元件由第一环氧树脂组成，并且其中，所述多个光发射管芯和所述多个光接收器管芯被安装在由双面胶带附接到支撑玻璃的PCB晶圆上；/n使用真空注射成型技术注射第二环氧树脂，其中，第二环氧树脂对具有所述波长的光是实质上不透明的，并且其中，第二环氧树脂被注射使得第二环氧树脂横向地围绕所述多个光发射管芯中的每一个、所述多个光接收器管芯中的每一个和所述光学元件中的每一个的相应侧表面且与之接触；/n在将所述光发射管芯和所述光接收器管芯的双工对彼此分离的区域中的第二环氧树脂中形成相应沟渠，其中，每一个双工对包括所述光发射管芯中的一个和所述光接收器管芯中的一个，并且其中，所述沟渠部分地延伸到所述PCB晶圆中；/n从所述PCB晶圆卸离所述双面胶带和所述支撑玻璃；/n在所述沟渠的位置处分离所述PCB晶圆以形成单一化模块，所述单一化模块中的每一个包括所述光发射管芯中的至少一个和所述光接收器管芯中的至少一个；和/n在所述单一化模块中的一个或多个的至少暴露表面上方施加IR涂层。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181220 US 62/782,577;20190228 US 62/811,6331.一种方法，包括：
将光学元件复制到可操作为发射具有波长的光的多个光发射管芯的相应表面上并复制到可操作为探测具有所述波长的光的多个光接收器管芯的相应表面上，其中，这些光学元件由第一环氧树脂组成，并且其中，所述多个光发射管芯和所述多个光接收器管芯被安装在由双面胶带附接到支撑玻璃的PCB晶圆上；
使用真空注射成型技术注射第二环氧树脂，其中，第二环氧树脂对具有所述波长的光是实质上不透明的，并且其中，第二环氧树脂被注射使得第二环氧树脂横向地围绕所述多个光发射管芯中的每一个、所述多个光接收器管芯中的每一个和所述光学元件中的每一个的相应侧表面且与之接触；
在将所述光发射管芯和所述光接收器管芯的双工对彼此分离的区域中的第二环氧树脂中形成相应沟渠，其中，每一个双工对包括所述光发射管芯中的一个和所述光接收器管芯中的一个，并且其中，所述沟渠部分地延伸到所述PCB晶圆中；
从所述PCB晶圆卸离所述双面胶带和所述支撑玻璃；
在所述沟渠的位置处分离所述PCB晶圆以形成单一化模块，所述单一化模块中的每一个包括所述光发射管芯中的至少一个和所述光接收器管芯中的至少一个；和
在所述单一化模块中的一个或多个的至少暴露表面上方施加IR涂层。


2.如权利要求1所述的方法，其中，在复制所述光学元件和注射第二环氧树脂材料之前，将所述PCB晶圆的第一侧附接到第一胶带，第一侧与其上被安装有所述光发射管芯和所述光接收器管芯的所述PCB晶圆的第二侧相对，所述方法包括：
使用真空卡盘保持所述PCB晶圆，其中，所述真空卡盘与所述PCB晶圆的第二侧接触；
随后从所述PCB晶圆移除第一胶带；
随后使所述PCB晶圆的第一侧与被附接到所述支撑玻璃的所述双面胶带接触；和
随后从所述真空卡盘释放所述PCB晶圆。


3.如权利要求1或2所述的方法，其中，复制所述光学元件包括：
将第一环氧树脂选择性地分配至弹性体层的结构化区域上；和
随后将第一环氧树脂按压到所述光发射管芯和所述光接收器管芯上。


4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述光学元件是栅格阵列光学元件。


5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王吉，余启川，梁金华，哈特姆特鲁德曼，
申请(专利权)人：ams传感器新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG