光电模块制造技术

实施方式涉及光电模块

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光电模块


[0001]本公开内容涉及具有光学传感器晶粒
(die)
的光电模块
。

技术介绍

[0002]诸如智能电话
、
平板电脑
、
膝上型计算机和其他便携式计算设备的移动通信设备可以包括用于记录三维图像
、
感测运动和
/
或姿势的技术
。
数字记录方法使用各种类型的微型光电模块，这些微型光电模块与摄像装置交互以记录三维区域中的动态事件
。
这些光电模块可以具有各种形式并且提供不同类型的功能
。
一些用非常短的脉冲照射广阔的区域以用于光探测和测距
(LIDAR)
类型测量，
LIDAR
类型测量记录飞行时间信息
。
其他的是脉冲波或连续波
(CW)
，并且将结构化的光图案投射到场景上
。
数码摄像装置记录结构化光图案的图像，并且软件算法用于根据图案化图像的改变来确定三维场景信息
。
[0003]光电模块可以包括光学检测器或传感器，例如光电检测器
、
光电二极管
、
图像传感器，例如互补金属氧化物半导体
(CMOS)
传感器或电荷耦合器件
CCD、
光电倍增器
、
单光子雪崩二极管等
。
检测器可以包括多个辐射敏感元件，例如多个像素
。
[0004]光电模块可以另外包括用于发射可见和
/
或不可见辐射的一个或更多个器件，例如发光二极管，或者激光器例如垂直腔面发射激光器
(VCSEL)
器件
。
各种光学部件
(
例如，光学扩散器和
/
或微透镜阵列
)
可以放置在光束路径中，以针对特定应用修改光束特性
。
[0005]经常期望使光学部件
(
例如透镜
、
孔径等
)
与光学检测器很好地对准
。
例如，飞行时间摄像装置传感器封装需要具有与光学检测器
(
例如，传感器阵列
)
很好地对准的光学部件，以便实现所需的空间分辨率
(3D
感测
)。
针对移动应用的当前解决方案基于镜筒光学器件，例如应用于智能电话摄像装置的镜筒光学器件
。
螺纹镜筒包围多个透镜，该多个透镜以堆叠布置而设置在光学传感器上方
。
由图像传感器与透镜堆叠的中心之间的距离限定焦距
。
镜筒由螺纹壳体支承
。
这种已知的光电模块具有多个部件
(
例如，螺纹镜筒
、
螺纹壳体
、
透镜
、
设置在透镜之间的间隔件
)
，每个部件与对公差链
(tolerance chain)
有贡献的公差相关联
。
为了应对该公差链，壳体和镜筒上的螺纹允许拧紧动作来调节焦距
(z
高度
)
，并且由制造商在光电模块的测试阶段期间在被称为主动对准的过程中执行这种调节
。

技术实现思路

[0006]标准摄像装置光学器件和主动对准的应用使得高空间分辨率得以实现
。
然而，专利技术人已经认识到，针对这种已知的光电模块可实现的最小尺寸是有限制的
。
例如，已知的飞行时间摄像装置光电模块具有在至少一个横向尺寸上
>10mm
以及在高度上
>2mm
的典型尺寸
。
[0007]此外，光电模块的鲁棒性和可靠性通常受到光学部件的限制
。
特别地，在已知的光电模块中使用的热塑性材料
(
注射成型透镜
)
的最高温度是有限制的，并且不能应用标准回流焊工艺
(SMT
安装
)。
[0008]根据本公开内容的一个方面，提供了一种光电模块，包括：驱动器晶粒，其安装在
基板上；光学传感器晶粒，其安装在驱动器晶粒的上表面上，该光学传感器晶粒包括至少一个光学检测器，其中，驱动器晶粒电连接至光学传感器晶粒；光学堆叠，其经由粘合剂层安装到至少一个光学检测器上方的光学传感器晶粒的上表面；以及封装材料，其横向地封装光学堆叠
。
[0009]对大量光学堆叠进行晶圆级预组装，并且基于诸如准确焦距的性能进行预筛选
。
使用粘合剂层将这种预筛选的光学堆叠直接附接至光学传感器晶粒
。
通过这种方法，不需要主动对准，因为与基于圆筒光学器件的已知光电模块相比，对公差链唯一有贡献的是粘合剂层，并且与粘合剂层相关联的公差最小
。
因此，由于不需要主动对准，所以简化了制造过程
。
[0010]光电模块的占用面积显著低于已知的光电模块
。
这是通过高度集成的封装概念
(
其中部件被堆叠在驱动器晶粒上
)
实现的
。
[0011]已知光电模块的鲁棒性和可靠性通常受到光学部件
(
例如，透镜
)
的限制
。
特别地，当使用热塑性材料
(
注射成型透镜
)
时，最高温度是有限制的，并且不能应用标准回流焊工艺
(SMT
安装
)。
在实施方式中，光学堆叠的部件由能够耐受高温的材料制成，使得能够通过标准表面安装技术
(SMT)
工艺将光电模块与器件的其他部件一起组装在
PCB
上
。
例如，当使用用于光学堆叠的回流稳定部件时，可以使用回流焊接工艺来安装光电模块
。
[0012]本公开内容的光电模块提供了高可靠性，这是通过许多有贡献的因素实现的，所述因素包括封装材料的保护性密封
、
所使用的最少数目的部件以及光学堆叠的可焊性
。
[0013]此外，封装材料有利地使部件和线接合
(wire bonds)
上的热
‑
机械应力最小化
。
[0014]驱动器晶粒可以经由一个或更多个线接合电连接至光学传感器晶粒，并且封装材料可以封装一个或更多个线接合
。
[0015]基板可以是印刷电路板
(PCB)、
层压基板
、
引线框架基板等
。
驱动器晶粒可以经由一个或更多个另外的线接合电连接至基板，其中，封装材料封装该一个或更多个另外的线接合
。
[0016]在一些实现方式中，封装材料覆盖基板的一部分的上表面
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种光电模块，包括：驱动器晶粒
(108)
，其安装在基板
(114)
上；光学传感器晶粒
(106)
，其安装在所述驱动器晶粒的上表面上，所述光学传感器晶粒包括至少一个光学检测器
(306)
，其中，所述驱动器晶粒电连接至所述光学传感器晶粒；光学堆叠
(102)
，其经由粘合剂层
(104)
安装到所述至少一个光学检测器上方的所述光学传感器晶粒
(106)
的上表面；以及封装材料
(116)
，其横向地封装所述光学堆叠
。2.
根据权利要求1所述的光电模块，其中，所述驱动器晶粒经由一个或更多个线接合
(110)
电连接至所述光学传感器晶粒，并且所述封装材料封装所述一个或更多个线接合
。3.
根据权利要求1所述的光电模块，其中，所述驱动器晶粒经由一个或更多个另外的线接合
(112)
电连接至所述基板，其中，所述封装材料封装所述一个或更多个另外的线接合
。4.
根据权利要求1所述的光电模块，其中，所述封装材料覆盖所述基板的一部分的上表面
。5.
根据权利要求1所述的光电模块，其中，所述封装材料横向地封装所述驱动器晶粒，并且覆盖所述驱动器晶粒的上表面的一部分
。6.
根据权利要求1所述的光电模块，其中，所述封装材料横向地封装所述光学传感器晶粒，并且覆盖所述光学传感器晶粒的上表面的一部分
。7.
根据权利要求1所述的光电模块，其中，所述粘合剂层是晶粒附接膜
。8.
根据权利要求1所述的光电模块，其中，所述粘合剂层是胶
。9.
根据权利要求1所述的光电模块，其中，所述封装材料由环氧模塑料组成
。10.

【专利技术属性】
技术研发人员：哈拉尔德，
申请(专利权)人：艾迈斯欧司朗亚太私人有限公司，
类型：发明
国别省市：