封裝中的晶圓級透鏡的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種封裝中的晶圓級透鏡。
【背景技術(shù)】
[0002]電子器件(例如智能手機、平板電腦、數(shù)字媒體播放器等)越來越多地采用光傳感器來控制由該器件提供的各種功能的操作。例如，光傳感器通常被電子器件用來檢測環(huán)境照明條件以控制該器件的顯示屏幕的亮度。典型的光傳感器采用將接收到的光轉(zhuǎn)換成電信號(例如，電流或電壓)的光電探測器(諸如光電二極管、光電晶體管等)。
[0003]光傳感器通常用在基于紅外線(IR)的傳感器件(諸如手勢傳感器件)中。手勢傳感器件使得在用戶實際上沒有觸摸到其中存在有手勢傳感器件的器件時也能夠檢測物理運動(例如，“手勢”)。檢測的運動可以被隨后用作用于器件的輸入命令。在實施方式中，電子器件被編程以辨識不同的非接觸手部運動，諸如從左到右、從右到左、從上到下、從下到上、從內(nèi)到外、從外到內(nèi)等。手勢傳感器件在手持式電子器件(諸如平板計算器件和智能手機)和其他便攜式電子器件(諸如膝上型電腦、視頻游戲控制臺等)中被廣泛使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]描述了一種晶圓級光學(xué)器件、系統(tǒng)和方法，其包括基板、設(shè)置在基板上的電子器件、設(shè)置在電子器件上的照明源、設(shè)置在基板上的外殼和設(shè)置在基板的遠(yuǎn)離電子器件的一側(cè)上的至少一個焊球，其中所述外殼包括至少一個光學(xué)表面并且覆蓋電子器件和照明源。在一個實施方式中，透鏡集成封裝系統(tǒng)包括印刷電路板和晶圓透鏡器件。在實施方式中，一種用于使用采用了本發(fā)明的技術(shù)的晶圓級光學(xué)器件和透鏡集成的封裝系統(tǒng)的方法，所述方法包括:接收基板；將電子器件放置在所述基板上；將照明源放置在所述電子器件上以及將外殼放置在所述基板上，其中所述外殼覆蓋所述電子器件和所述照明源，并且所述外殼和壁結(jié)構(gòu)形成第一隔室和第二隔室。
[0005]該
【發(fā)明內(nèi)容】
被提供以便以簡單的形式引入在下面的【具體實施方式】中被進一步描述的概念的選擇。該
【發(fā)明內(nèi)容】
并不旨在確定要求保護的主題的關(guān)鍵特征或基本特征，也不旨在被用來幫助確定要求保護的主題的范圍。
【附圖說明】
[0006]參考附圖進行詳細(xì)說明的描述。在說明書和附圖中的不同示例中的相同附圖標(biāo)記的使用可以表示相似或相同的部件。
[0007]圖1A是示出根據(jù)本發(fā)明的示例實施方式包括設(shè)置在電子器件(諸如傳感器)上的照明源的晶圓級光學(xué)器件的圖解橫截面視圖。
[0008]圖1B是示出根據(jù)本發(fā)明的示例實施方式包括設(shè)置在電子器件(諸如傳感器)上的照明源的晶圓級光學(xué)器件的圖解橫截面視圖。在這種情況下能夠包括具有一個或兩個表面的透鏡。
[0009]圖1C是示出根據(jù)本發(fā)明的示例實施方式包括設(shè)置在電子器件(諸如傳感器)上的照明源的晶圓級光學(xué)器件的圖解俯視平面圖。
[0010]圖2是示出用于制造晶圓級光學(xué)器件(諸如圖1A至圖1C中示出的晶圓級光學(xué)器件)的示例方法的流程圖。
[0011]圖3A是示出根據(jù)圖2中示出的方法制造晶圓級光學(xué)器件(諸如圖1A和IB中示出的器件)的圖解局部橫截面?zhèn)纫晥D。
[0012]圖3B是示出根據(jù)圖2中示出的方法制造晶圓級光學(xué)器件(諸如圖1A和IB中示出的器件)的圖解局部橫截面?zhèn)纫晥D。
[0013]圖3C是示出根據(jù)圖2中示出的方法制造晶圓級光學(xué)器件(諸如圖1A和IB中示出的器件)的圖解局部橫截面?zhèn)纫晥D。
[0014]圖3D是示出根據(jù)圖2中示出的方法制造晶圓級光學(xué)器件(諸如圖1A和IB中示出的器件)的圖解局部橫截面?zhèn)纫晥D。
【具體實施方式】
[0015]綜述
[0016]手勢、光學(xué)、生物學(xué)或者接近傳感器件通常包括光傳感器件以允許檢測接近傳感器件的光和/或物理運動。這些光傳感器件被構(gòu)造以檢測從照明源產(chǎn)生的并且從接近傳感器的物體(諸如，手指或手)反射的光(諸如，電磁輻射)。有時光傳感器件包括傳感器和其他部件(例如，光源)。由于部件被增加到光傳感器，空間、傳感器占地面積的大小、可靠性以及光學(xué)質(zhì)量是一個問題。
[0017]因此，描述了一種晶圓級光學(xué)器件、系統(tǒng)和方法，所述晶圓級光學(xué)器件包括:基板；設(shè)置在基板上的電子器件；設(shè)置在電子器件上的照明源；設(shè)置在基板上的外殼，其中所述外殼包括至少一個光學(xué)表面和一個或多個透鏡(例如，在照明源和電子器件之上)，并且所述外殼覆蓋電子器件和照明源；以及設(shè)置在基板的遠(yuǎn)離電子器件的一側(cè)上的至少一個焊球(或用來電連接到所述器件的其他器件)。在一個實施方式中，透鏡集成封裝系統(tǒng)包括印刷電路板和晶圓級透鏡器件。在實施方式中，一種用于使用采用了本發(fā)明的技術(shù)的晶圓級光學(xué)器件和透鏡集成的封裝系統(tǒng)的方法，所述方法包括:接收基板；將電子器件放置在所述基板上；將照明源放置在所述電子器件上以及將外殼放置在所述基板上，其中所述外殼覆蓋所述電子器件和所述照明源，并且所述外殼和壁結(jié)構(gòu)形成第一隔室和第二隔室。晶圓級光學(xué)器件不限于手勢傳感器，而且還能夠用于醫(yī)學(xué)的或其他基于波長的傳感器(例如，光學(xué)傳感器、紅外傳感器、生物傳感器(諸如心率和脈搏血氧飽和度儀))。
[0018]示例實施方式
[0019]圖1A至IC示出根據(jù)本發(fā)明的示例實施方式的晶圓級光學(xué)器件100。如圖1A至IC中所示，晶圓級光學(xué)器件100包括基板102。在一些實施方式中，基板102可以包括具有布線的印刷電路板。印刷電路板可以包括使用從層壓到不導(dǎo)電基板上的銅板蝕刻出的導(dǎo)電軌跡、墊和其他特征機械地支撐和電氣地連接電子元件的板。在一個實施例中，基板102可以包括具有布線的印刷電路板，所述布線被構(gòu)造以提供用于電子器件104的電連接。在其他實施方式中，基板102可以包括陶瓷材料(例如，陶瓷、轉(zhuǎn)換成陶瓷的玻璃、具有用于機械支撐和/或電互連的金屬的陶瓷等)。在另外的其他實施方式中，基板102可以包括晶圓，諸如半導(dǎo)體晶圓和/或載體晶圓和/或集成電路芯片。額外地，基板102可以包括形成在其中的電互連(例如，集成電路、再分布層、通孔、接觸墊等)。
[0020]在一些實施方式中，至少一個焊盤112可以形成在基板102上。焊盤112可以被提供以在基板102和形成在印刷電路板(例如，在透鏡集成封裝系統(tǒng)中)或另一半導(dǎo)體/電氣器件的表面上的相應(yīng)觸點之間提供機械和/或電互連。在一個或更多實施方式中，焊盤112可以由無鉛焊料(諸如錫-銀-銅(Sn-Ag-Cu)合金焊料(即，SAC)、錫-銀(Sn-Ag)合金焊料、錫-銅(Sn-Cu)合金焊料等)制成。在一些實施方式中，錫-鉛(PbSn)焊料可被使用。在其他實施方式中，其他器件可被用來將晶圓級光學(xué)器件100附接和/或固定到另一器件。例如，粘合劑可被使用而代替或附加到至少一個焊盤112。
[0021]如圖1A至IC所示，晶圓級光學(xué)器件100包括設(shè)置在基板102上的電子器件104。在實施方式中，電子器件104可以包括半導(dǎo)體器件(諸如集成電路芯片)。在一個實施例中，半導(dǎo)體器件可包括傳感器(例如，形成在半導(dǎo)體器件一側(cè)的光學(xué)有源元件)。在這些實施例中，一個示例傳感器可以包括被構(gòu)造以檢測在有限頻譜的波長(例如，紅外光、可見光等)內(nèi)發(fā)生的電磁輻射的光傳感器器件(例如，光電探測器)。該(這些)用作電子器件104的傳感器可以被構(gòu)造用于不同應(yīng)用(例如，諸如手勢傳感器、生物傳感器和/或其他光學(xué)傳感器)。額外地，電子器件104可以包括這樣的器件，其中電子器件104的一側(cè)的一部分包括光學(xué)有源部118 (例如，傳感器部)，并且電子器件104的所述一側(cè)的另一部分包括非光學(xué)有源部。電子器件104可通過各種方式被固定到基板102。在一個實施例中，電子器件104可以使用引線接合固定和電連接到基板102，引線接合包括使用引線將電子器件104連接到基板102。在另一實施例中，電子器件104可以使用接觸墊、再分布層和/或焊球112的陣列連接到基板?？梢栽O(shè)想的是其他方法可以被用來將電子器件104固定到基板102，諸如使用粘合劑。在一些實施例中，電子器件104可以包括被構(gòu)造以執(zhí)行數(shù)字處理的處理器。
[0022]如圖1A至IC中所示，晶圓級光學(xué)器件100包括設(shè)置在電子器件104上的照明源106。在實施方式中，照明源106被放置在電子器件104的非光學(xué)有源部上。照明源106可使用不同方法(諸如使用引線接合或焊盤)在電子器件104的一位置上固定到電子器件104，所述位置包括被構(gòu)造以將照明源106電連接到電子器件104的電路。在一個實施方式中，照明源106使用隆起和回流方法放置在電子器件104上，在所述方法中，設(shè)置在照明源106 一側(cè)上的一排焊盤陣列被用來將照明源106固定和連接到電子器件104。在另一實施例中，照明源106使用粘合劑和引線接合被固定到電子器件104。將照明源106放置在電子器件104的表面上可用以減小晶圓級光學(xué)器件100的尺寸和占地面積。
[0023]照明源106可以包括不同器件。在實施方式中，照明源106可包括發(fā)光二極管、垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)、傳感器和/或另一激光二極管。在一個實施例中，照明源106包括垂直腔面發(fā)射激光器，其包括具有垂直于VCSEL頂面的激光束發(fā)射的半導(dǎo)體激光二極管。照明源106的其他示例可以包括在可見光和/或非可見光范圍內(nèi)的光源。
[0024]如圖1A至IC中所示，晶圓級光學(xué)器件100包括放置在基板102上并覆蓋電子器件104和照明源106的外殼108。在實施方式中，外殼108可以包括覆蓋但不接觸電子器件104和/或照明源106的結(jié)構(gòu)。例如，如圖1A至圖1C所示，外殼108可以包括形成為外殼并覆蓋電子器件104和照明源106的基本上阻光的環(huán)氧材料。在一個實施例中，外殼108可以包括布置在至少一個表面上的防反射層。
[0025]額外地，外殼108可以包括至少一個透鏡110。在一些實施方式中和如圖1B中所示，該(這些)透鏡I1可以被放置在外殼108上和/或作為外殼108的一部分。透鏡110可以被放置以使得實現(xiàn)與電子器件104的光學(xué)有源部118對齊(例如，通過使用至少一個對齊目標(biāo))。在一個實施例中，被構(gòu)造以放置在外殼108中的透鏡110與電子器件104的光學(xué)有源部