光学组件及其制造方法、晶片级制造光学结构的方法技术

一种光学晶片包括复制的光学元件(例如透镜)，其可以在不使用否则光学元件将需要在其上复制或安装的单独的玻璃或其他基板的情况下形成。下形成。下形成。

【技术实现步骤摘要】
光学组件及其制造方法、晶片级制造光学结构的方法
[0001]本申请是申请日为2019年6月14日、申请号为201980054636.5、专利技术名称为“光学元件和包括光学元件的晶片”的专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本公开涉及诸如透镜的光学元件，以及包括光学元件的晶片。

技术介绍

[0003]智能电话和其他手持或便携式设备有时包括小型化的光电模块，例如成像设备和/或投光器。光电模块可以采用光学组件，该光学组件包括沿模块的光轴堆叠以实现所需的光学性能的透镜或其他无源光学元件。在一些应用中，空间通常非常宝贵。因此，对于模块或光学组件而言，保持相对较小的整体z高度以实现紧凑的模块可能是重要的。

技术实现思路

[0004]本公开描述了用于形成复制的光学元件的方法，以及包括复制的光学元件(例如透镜)的光学晶片。光学元件可以例如使用组合的复制和真空注入工具来形成，并且在一些情况下，光学元件可以在不使用在其上复制或安装光学元件的单独的玻璃或其他基板的情况下形成。
[0005]例如，在一个方面，一种制造光学组件的方法包括在第一工具和第二工具的相应复制表面上提供第一聚合物材料，使第一工具和第二工具朝向彼此靠近，以使得第一工具的复制表面上的第一聚合物材料与第二工具的相对复制表面上的第一聚合物材料合并，以及随后使第一聚合物材料硬化，以基于在其上设置有第一聚合物的复制表面的相应形状，形成具有光学表面的相应光学元件。不同于第一聚合物材料的第二聚合物材料注入到第一工具和第二工具之间的空间中，以使得第二聚合物材料与光学元件的横向侧边缘接触。随后，第二聚合物材料硬化以形成光学组件，光学组件包括光学元件，光学元件中的每一个被硬化的第二聚合物材料横向地围绕。然后可从光学组件移除第一工具和第二工具。
[0006]通过消除对在其上形成光学晶片的光学元件的玻璃或其他基板的需要，在一些情况下，前述技术可以导致较便宜的制造工艺。此外，在一些情况下，所得的光学晶片可以具有相对较小的整体高度。
[0007]在一些实施方式中，光学组件包括彼此在其上复制的光学元件的堆叠。例如，根据一些实施方式，一种制造光学组件的方法包括在第一工具和第二工具的相应复制表面上提供第一聚合物材料，使第一工具和第二工具朝向彼此靠近，以使得第一工具的复制表面上的第一聚合物材料与第二工具的相对复制表面上的第一聚合物材料合并，以及随后使第一聚合物材料硬化，以基于在其上设置有第一聚合物的复制表面的相应形状，形成具有光学表面的第一组的光学元件。该方法还包括将不同于第一聚合物材料的第二聚合物材料注入到第一工具和第二工具之间的空间中，以使得第二聚合物材料与第一组的光学元件的横向侧边缘接触。随后，第二聚合物材料被硬化。第二组光学元件直接或间接复制在第一组的光
学元件上，并且第三聚合物材料注入到第二组的光学元件的横向侧边缘之间的空间中。然后，第三聚合物被硬化。
[0008]根据另一方面，一种晶片级制造光学结构的方法包括在第一工具和第二工具的相应复制表面上提供第一聚合物材料，使第一工具和第二工具朝向彼此靠近，以使得第一工具的复制表面上的第一聚合物材料与第二工具的相对复制表面上的第一聚合物材料合并，以及随后使第一聚合物材料硬化以形成相应的光学结构，光学结构中的每一个包括光学元件和横向地围绕相应的光学结构的包围部分。不同于第一聚合物材料的第二聚合物材料被真空注入，以使得真空注入的第二聚合物材料中的至少一些与光学元件的包围部分的横向侧接触。该方法还包括在注入第二聚合物材料之后继续施加真空，以去除先前注入的第二聚合物材料的一部分，并且以在包围部分中的每一个的横向侧上留下第二聚合物材料的涂层。随后，第二聚合物材料被硬化以形成光学结构，光学结构中的每一个包括：光学元件中的一个，相应的包围部分，以及相应的包围部分的横向侧上的涂层。然后，从光学结构移除第一工具和第二工具。
[0009]在一些情况下，后一种方法包括从光学结构移除第一工具，并放置承载带以使其与光学结构接触，同时第二工具保持与光学结构接触。随后可以从光学结构移除第二工具。
[0010]本公开还描述了光学晶片和包括光学元件的模块。
[0011]根据以下详细描述、附图和权利要求，其他方面、特征和优点将变得显而易见。
附图说明
[0012]图1至图3示出了用于形成包括复制的光学元件的光学晶片的第一工艺中的步骤。
[0013]图4示出了由图1至图3的工艺产生的光学晶片的截面图。
[0014]图5至图7示出了用于形成包括复制的光学元件的光学晶片的第二工艺中的步骤。
[0015]图8示出了由图5至图7的工艺产生的光学晶片的截面图。
[0016]图9A示出了图5至图7的工艺的变型。
[0017]图9B示出了由图9A的变型产生的光学晶片的截面图。
[0018]图9C示出了图9B的光学晶片的透视图。
[0019]图10A至图10M示出了用于形成包括在彼此上复制的光学元件的光学晶片的第三工艺中的步骤。
[0020]图11至图14示出了用于形成光学结构的工艺中的步骤。
[0021]图15示出了由图11至图14的工艺产生的光学结构的示例。
具体实施方式
[0022]本公开描述了复制的无源光学元件，以及包括复制的无源光学元件(例如透镜)的光学晶片的形成。这种光学晶片可集成到晶片级制造工艺中，其中通过形成光学器件和其他晶片的叠层，并随后将叠层分隔(例如，通过切块)成单个模块，多个光电模块被并行地制造。由于其中设置有光电模块的主机设备(例如，智能电话或其他小型移动计算设备)可能具有有限的z高度(即，厚度)，因此减小光电模块的整体厚度可能是重要的考虑因素。继而，减小光学晶片的厚度是帮助减小模块的整体厚度的一种方法。
[0023]以下段落描述了用于形成光学晶片的技术，该光学晶片包括多个复制的无源光学
元件，其通过分隔壁在横向上彼此分隔开，分隔壁可以由例如不同于光学元件材料的材料(例如，非透明聚合物)构成。无源光学元件可以可操作以例如通过折射和/或衍射和/或反射来重新定向光，其中每个光学元件被非透明材料横向地围绕。这种无源光学元件的示例包括透镜和棱镜，以及其他衍射或折射结构。无源光学元件以及非透明材料可以例如使用组合的复制和真空注入工具来形成，并且可以在不使用否则这些光学元件将需要在其上形成的单独的玻璃或其他基板的情况下形成。
[0024]如图1的示例所示，第一工具20A和第二工具20B分别由玻璃或其他承载件22A，22B保持。工具20A，20B用作组合的复制和真空注入工具，因为它们用于形成复制的光学元件，以及光学晶片的非透明真空注入区域。每个工具20A，20B具有相应的复制表面24A，24B，其限定用于复制无源光学元件的区域。总体上，复制表面的形状包括要形成的光学元件的形状的“阴部(negatives)”。在所示的示例中，复制表面24A，24B包括用于形成双凸形透镜的凹形腔26A，26B。工具20A，20B的复制表面2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制造光学组件的方法，所述方法包括：在第一工具和第二工具的相应复制表面上提供第一聚合物材料；使所述第一工具和所述第二工具朝向彼此靠近，以使得所述第一工具的复制表面上的所述第一聚合物材料与所述第二工具的相对复制表面上的所述第一聚合物材料合并；随后使所述第一聚合物材料硬化，以基于在其上设置有所述第一聚合物的所述复制表面的相应形状，形成具有光学表面的第一组的光学元件；将第二聚合物材料注入到所述第一工具和所述第二工具之间的空间中，以使得所述第二聚合物材料与所述第一组的所述光学元件的横向侧边缘接触，并且其中，所述第二聚合物材料不同于所述第一聚合物材料；随后使所述第二聚合物材料硬化；在所述第一组的所述光学元件上复制第二组的光学元件；以及将第三聚合物材料注入到所述第二组的所述光学元件的横向侧边缘之间的空间中，并使所述第三聚合物硬化。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二组的每个光学元件直接复制在所述第一组的相应光学元件上。3.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述第一组的所述光学元件上形成涂层；以及随后将所述第二组的光学元件直接复制在所述涂层上。4.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述第二组的所述光学元件上复制第三组的光学元件；以及将第四聚合物材料注入到所述第三组的所述光学元件的横向侧边缘之间的空间中，并使所述第四聚合物硬化。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第三组的每个光学元件直接复制在所述第二组的相应光学元件上。6.一种光学组件，包括：多个复制光学元件，所述复制光学元件彼此在其上堆叠，其中，所述光学元件中的每一个熔合至所述光学元件中相邻的一个；其中，每个所述光学元件中的特定一个的侧边缘被相应的第一材料横向地围绕，所述第一材料不同于构成所述光学元件中的所述特定一个的第二材料，并且其中，所述第一材料和所述第二材料彼此融合。7.根据权利要求6所述的光学组件，其中，所述光学元件中的每一个是透镜。8.根据权利要求6所述的光学组件，其中，所述光学元件中的每一个具有至少一个光学表面，所述至少一个光学表面与所述光学元件中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：U马科维奇，尼古拉斯普林，
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：