阅读说明：本技术 光学传输/接收电路 (Optical delivery/reception circuit ) 是由 A·库尔洛姆布 R·科菲 J-M·里维雷 于 2019-05-17 设计创作，主要内容包括：本申请的各实施例涉及光学传输和接收电路。一种光电设备,包括衬底和与该衬底的表面齐平的第一光电芯片。该设备包括覆盖该衬底和该第一光电芯片的盖。该盖包括在该第一光电芯片的第一光学换能区域上方的腔。该设备还包括第二光电芯片,该第二光电芯片具有与该第一光学换能区域间隔开的第二光学换能区域,并且该腔在该第二光学换能区域上方延续。(Present embodiments are related to optical delivery and receive circuit.A kind of optoelectronic device, including substrate and the first photoelectric chip flushed with the surface of the substrate.The equipment includes the lid for covering the substrate and first photoelectric chip.The lid includes the chamber in the first optics transducing overlying regions of first photoelectric chip.The equipment further includes the second photoelectric chip, which has the second optics transducing region being spaced apart with the first optics transducing region, and the chamber continues in the second optics transducing overlying regions.)

光学传输/接收电路

技术领域

本公开一般涉及电子电路，并且更具体地，涉及光学换能电路。

背景技术

某些电子电路包括被容纳在封装中的电子芯片。这种封装通常包括其上粘贴有芯片的衬底，以及覆盖芯片和衬底的盖。

当这种设备是光学信号换能电路，例如飞行时间测量接近传感器时，电子芯片包括一个或多个光学信号换能区域。然后，封装包括适合于光学信号(例如红外辐射)波长的透明元件。透明元件被相对于传输/接收区域被放置，并且例如由玻璃制成。

发明内容

一个实施例克服了已知光学换能设备的全部或部分缺点。

一个实施例提供了一种设备，包括衬底和与衬底的表面齐平的光电芯片。

根据一个实施例，设备包括覆盖衬底和芯片的盖。

根据一个实施例，盖具有机械地被耦合到衬底的平坦表面，优选地胶合到衬底或者与衬底直接粘合接触。

根据一个实施例，盖包括与芯片接触的电连接。

根据一个实施例，盖包括在芯片的第一光学换能区域上方的腔。

根据一个实施例，腔填充由透明材料。

根据一个实施例，腔在第二光学换能区域上方延续，优选地是与衬底的所述表面齐平的附加芯片。

根据一个实施例，盖包括在第一区域上方与盖交叉的元件。

根据一个实施例，盖包括在第一光学换能区域上方与盖交叉的元件，优选地是透明的。

根据一个实施例，贯穿元件在第二光学换能区域上方延续。

根据一个实施例，贯穿元件在第二区域上方延续。

根据一个实施例，护罩在第二区域上方部分地覆盖贯穿元件。

一个实施例提供了一种制造如上文定义的设备的方法。

根据一个实施方案，该方法包括在衬底上包覆成型盖的步骤，优选地是薄膜辅助的。

根据一个实施例，该方法包括在包覆成型步骤之前布置与芯片接触的电连接的步骤。

根据一个实施例，该方法包括在包覆成型步骤之前在芯片上布置透明元件的步骤。

在下面结合附图在特定实施例的非限制性描述中将详细讨论前述和其他特征和优点。

附图说明

图1是图示光学换能设备的实施例的简化截面视图；

图2A至图2C是图示图1的设备的备选实施例的简化截面视图；

图3A至图3G是图示制造图1的设备的方法的步骤的简化截面视图；

图4A至图4C是图示光学换能设备的另一个实施例的简化截面视图；以及

图5A至图5C是图示制造图4A的设备的方法的步骤的简化截面视图。

具体实施方式

在各个附图中，相同的元件已经用相同的附图标记指定，以及，并且各个附图未按比例绘制。为清楚起见，仅示出了并且详细描述了对理解所描述的实施例有用的那些步骤和元件。特别地，芯片没有被详细描述，所描述的实施例和变型与大多数当前芯片兼容。

在以下描述中，当提及限定绝对位置的术语时，例如术语“前”、“后”、“顶”、“底”、“左”、“右”等，或者相对位置，例如术语“上方”、“下方”、“上”、“下”等，或限定方向的术语，例如“水平”、“垂直”等术语，其指的是有关方向在相关附图中的相关元件的方向，可以理解，在实践中，所描述的设备可以被不同地定向。除非另有说明，否则术语“近似地”、“基本上”和“大约”在本文中被用于指定所讨论的值的正负10％的公差，优选的是正负5％，或者，与方向有关，正负10度，优选的是正负5度。

图1是图示用于传输和/或接收光学信号的光学换能设备100的实施例的简化截面视图。更具体地，图1图示了飞行时间测量接近传感器的示例。

设备100包括衬底110。衬底110例如是玻璃纤维的组件、树脂的组件和导电层的组件。衬底110优选地具有板的形状，例如具有两个相对的表面112(上表面)和114(下表面)。作为示例，下表面114是平坦的。

该设备包括芯片120A。芯片120A优选地包括半导体晶片的一部分，例如，由硅制成。芯片120A被埋在衬底中，也就是说，它被埋在衬底中并至少部分地被衬底的一部分覆盖。芯片120A被完全包括在衬底110的表面112和114的层之间。作为示例，芯片120A具有面向衬底110的表面112的侧面的表面122A，优选地是平坦的。电子电路(未示出)位于在表面122A的一侧的芯片120A中。优选地，芯片120A是光电芯片。作为示例，芯片120A在表面122A的一侧包括光学换能区域124A，优选地是光学传输区域。芯片120A可包括多个光学换能区域。

作为示例，设备100还包括被埋在衬底110中的附加芯片120B。优选地，芯片120B包括例如由硅制成的半导体晶片部分。芯片120A和120B例如具有相同的厚度。优选地，芯片120A和120B使它们各自的上表面122A和122B位于与衬底110的表面112平行的同一平面中。优选地，芯片120B是光电芯片，包括电子电路和在表面122B的一侧的一个或多个光学换能区域两者。在所示的示例中，芯片120B包括两个光学接收区域124B和124C。区域124C优选地位于芯片120B的光学区域124B和芯片120A的光学区域124A之间。

作为示例，衬底110包括区域124A上方的开口116A。开口116A从衬底110的表面112的层延伸到表面122A的层。开口116A例如是空的，或者可以填充由诸如空气的气体。优选地，开口116A填充由透明材料。这里的“透明”是指让位于由光电芯片的光学换能区域发送或接收的全部或部分光学信号的材料。透明材料可以是光学树脂。对于这些光学信号，衬底110的材料优选地是不透明的。

在所示的示例中，衬底还包括位于区域124B上方的开口116B。优选地，开口116A和116B由不透明壁118分开。开口116B可以填充由透明材料。优选地，开口116A在区域124C上方延伸。然后，区域124A和124C位于同一开口116A下方。

作为变型，芯片124A和124B由包括三个区域124A、124B和124C的单个芯片代替。在另一个变型中，设备包括多于两个的芯片。

作为示例，设备100还包括位于衬底110的下表面114上的金属化部分130。金属化部分130使得能够将设备100电耦合到外部电路(未示出)，例如PCB(“印刷电路板”)。电连接132将金属化部分130耦合到芯片120A和可选芯片120B。电连接位于衬底110的内部。优选地，电连接在其表面122A的一侧与芯片120A接触，并且在其表面122B的一侧与可选芯片120B接触。电连接132将金属化部分130耦合到芯片120A和/或可选芯片120B的电路。

优选地，盖140在其表面112的一侧覆盖衬底110。盖140优选地由聚合物材料制成，例如由诸如环氧树脂的热固性聚合物制成。盖140的材料优选地是不透明的。盖140优选地具有板的形状。盖140具有机械地被耦合到衬底110的上表面112的平坦表面142。盖140和衬底110之间的机械地耦合可以通过胶144来执行。作为变型，盖140和衬底110之间的机械地耦合通过与衬底直接粘合接触被实现，例如，通过在衬底110上的盖140的包覆成型获得。盖140还包括位于光学换能区124A上方的通孔146A。透明元件150A被容纳在通孔146A中。透明元件150A优选地由玻璃制成。透明元件150A例如形成光学透镜或滤光器。在所示的示例中，盖还包括位于区域124B上方的通孔146B，以及被容纳在开口146B中的透明元件150B。

由于光电芯片被埋在衬底110中，设备100在衬底110的下表面114和盖140的上表面之间具有特定的小的总厚度，小于通常设备的总厚度。小于500μm的总厚度通常可以被获得。这使得能够解决各种集成问题，例如，在设备必须被集成在诸如蜂窝电话的紧凑组件中的情况下。优选地，表面112和114之间的衬底110的厚度小于300μm，例如，在150μm至250μm的范围内。优选地，盖140的厚度小于300μm，例如，大约250μm。

在所示的示例中，当飞行时间测量距离传感器工作时，传输区域124A通过开口116A和透明元件150A传输光学信号。由于区域124A和124C位于同一开口116A下方，接收区域124C接收光学信号的一部分。不透明的壁118阻止部分光学信号的一部分到达接收区域124B而不会从设备中出来。部分光学信号在被反射并且穿过透明元件150B和开口116B之后到达接收区域124B。飞行时间对应于区域124C和124B的接收时间之间的差异。

图2A至2C是图示图1的设备的替代实施例的简化截面视图。

图2A的设备包括衬底210，被掩埋在衬底210中的芯片120A和120B，以及覆盖衬底210的盖240A。衬底210对应于图1的设备的衬底110，其中开口116A不在区域124C上方延伸，并且衬底在区域124C上方包括与开口116A分开的开口116C。作为变型，芯片120A和120B由包括三个区域124A、124B和124C的单个芯片替换，或者用多于两个芯片替换。盖240A与图1的盖140的不同之处在于它包括在区域124A上方的腔246A。腔246A位于面向芯片的盖的一侧。优选地，腔246A在区域124C上方延伸。作为示例，透明元件150A具有小于盖的总厚度的厚度。

腔246A优选地填充由透明材料。透明材料例如是光学树脂。在操作中，图2A的设备的腔246A朝向区域124C传输由区域124A发射的光学信号的一部分。

图2B的设备包括衬底210和芯片120A和120B，与图2A的设备中的那些相同或相似，以相同或相似的方式被布置。衬底210覆盖有盖240B。盖240B与图2A的设备的盖240A的不同之处在于它还包括在区域124B上方的腔246B。腔246B从开口116B上方延伸到衬底210的表面112上的开口116B周围。因此，腔246B具有大于开口116B的横向尺寸的横向尺寸。腔246B位于盖的面向芯片124B的一侧。作为示例，透明元件150B具有小于盖240B的总厚度的厚度。

优选地，透明元件150A和150B具有相同的厚度。位于开口246A和246B之间和周围的盖的部分248因此形成具有相同高度的脚。由于空腔246A和246B的横向尺寸大于相应开口116A和116B的横向尺寸，开口116A和116B中的胶溢出的问题因此被避免。

图2C的设备包括衬底210和芯片120A和120B，它们与图2A的设备相同或相似，以相同或相似的方式排列。衬底210覆盖有盖240C。盖240C与图1的盖的不同之处在于，开口146A和透明贯穿元件150A在区域124C上方被延续。不透明护罩260，例如，不透明材料层，在区域124C上方覆盖透明元件150A。在操作中，不透明护罩260阻止区域124C接收反射的光学信号。

图3A至3G是图示在包括两个芯片120A和120B的设备的示例中的图1的设备的实施例的步骤的简化截面视图。

作为示例，被排列成阵列的多个设备被同时制造。

在图3A的步骤中，未来衬底110的材料的第一层110-1被提供，其包括在芯片120A和120B的位置处的开口300。层110-1优选地具有与芯片120A和120B相同的厚度。开口300可以是通孔。

层110-1位于粘合剂支撑件的平坦表面上，例如，粘合剂膜310。作为示例，粘合剂膜310是聚合物膜，具有优选地在10μm至400μm的范围内的厚度。聚合物膜覆盖有一层粘合剂，允许临时机械连接。

在图3B的步骤中，芯片120A和120B被放置在开口300中。芯片120A和120B被粘贴到粘合剂膜310上。优选地，开口300具有与芯片120A和120B功能间隙内的相同的尺寸。

芯片120A和层110-1在未来开口116A和116B的相应位置处部分地覆盖有元件320A和320B，例如，层的部分。优选地，元件320A和320B由在未来衬底110的材料上选择性地可蚀刻的聚合物材料制成。保护元件320A和320B例如是树脂膜、不透明膜、干膜或者聚合物膜的部分。

在图3C的步骤中，层110-1和芯片120A和120B被层110-2覆盖。优选地，层110-2的材料与层110-1的材料相同。层110-2优选地具有平坦的上表面112。层110-2的厚度对应于未来开口116A和116B的高度，即，对应于将芯片120A和120B的上表面与未来衬底110的表面112分开的距离。

优选地，元件320A和320B具有小于层110-2的厚度的厚度。元件320A和320B在开口的位置处保护芯片120A和120B以及层110-1的上表面，以防止与层110-2直接接触。

在图3D的步骤中，粘合剂膜310被移除。芯片120A和120B与层1102直接粘合接触。位于保护元件320A和320B上方的层110-2的部分在未来开口116A和116B的位置处被蚀刻。然后，优选地，通过选择性蚀刻去除保护元件320A和320B。开口116A和116B由此被获得。

作为变型，保护元件320A和320B具有与层110-2相同的厚度。蚀刻位于保护元件320A和320B上方的层110-2的部分的步骤然后被省略。

在图3E的步骤中，层110-1和芯片120A和120B的下表面覆盖有层110-3，并且连接132和金属化部分130被形成。层110-3的材料优选地与层110-1和110-2的材料相同。层110-3的下表面形成衬底110的下表面114。

在图3F的步骤中，开口116A和116B填充由透明材料330。然后，透明元件150A和150B被布置在区域124A和124B上方的它们的相应位置处。

在图3G的步骤中，盖140通过薄膜辅助模制形成。为此，元件150A和150B覆盖有薄膜340。薄膜340靠在元件150A和150B的上表面上。膜340例如是平行于层的平面。然后整个获得的结构被置于模具中(未示出)。层140-1(例如具有恒定厚度)通过模制被形成。在模制期间，薄膜340贴靠在模具的内表面上。层140-1例如由热固性材料制成。层140-1的材料可以与衬底110的材料相同。然后，元件150A和150B在其整个厚度上穿过层140-1。然后膜340被移除。薄膜340使从模具的释放变得容易，并且避免了层140-1的一部分材料覆盖元件150A和150B。尽管上述模制由薄膜340辅助，但是薄膜340可以被省略，并且非薄膜辅助的模制可以被执行。

此后，通过沿切割线350切割，设备被分成单独的设备。

在每个获得的设备中，衬底110由层110-3、110-1和110-2形成，并且盖140由层140-1形成。已经被包覆成型在衬底上的盖140通过直接粘合剂被机械地耦合到层110-2。

作为变型，步骤3E和3F可以由独立于在图3D的步骤获得的结构制造盖140的步骤代替，然后是将盖140粘合到在图3D的步骤获得的结构的步骤。

上述方法与图2A至2C的替代实施例兼容，并且与任何数量的芯片(例如，光电子的)兼容。

图4A至4C是图示光学换能设备400的另一实施例的示例的简化截面视图。更具体地，图4A至4C图示了飞行时间测量接近传感器的示例。

在图4A至4C的示例中，设备400包括衬底410。衬底410例如是玻璃纤维、树脂和导电层的组件。衬底410优选地由不透明材料制成。衬底410例如呈板状，例如具有两个相对的表面412(上表面)和414(下表面)。作为示例，表面412是平坦的。

设备400包括芯片120A和可选芯片120B，与图1中的那些相同或相似。芯片120A具有表面122A，优选地是平坦的，其与衬底410的表面412齐平。可选芯片120B具有表面122B，优选地是平坦的，其与衬底410的表面412齐平。作为变型，芯片120A和120B由包括三个光学传输/接收区域124A、124B和124C的单个芯片代替。作为变型，设备400包括两个以上的芯片。

设备400还可以在表面414上包括与图1的设备的金属化部分130相同或相似的金属化部分130。电连接432完全穿过衬底，从金属化部分130到表面412，优选地垂直地穿过。

在图4A至4C的每个示例中，衬底410覆盖有不同的覆盖示例。由于芯片120A和可选芯片120B与衬底的上表面齐平，因此该设备具有从衬底的下表面到盖的上表面的总厚度，在这些示例的每一个中，该厚度特别地是减小的。

在图4A的示例中，设备400包括覆盖表面412侧面上的衬底410的盖440A。盖440A包括与图2A的盖240A相同或相似的元件，以相同或相似的方式被布置。因此，盖440A在衬底410的侧面上包括腔246A。区域124A和124C位于同一腔246A下方。盖440A还包括贯穿元件150A和150B，优选地是透明的。贯穿元件150A和150B分别位于区域124A和124B的上方。腔246A优选地填充由透明材料。

盖440A还包括电连接434。连接434将连接顶部432耦合到芯片120A和可选芯片120B的上表面。某些连接434可以被包括在盖440A的材料中。某些连接434可以被包括在腔246A的透明材料中。某些连接434可以部分地被包括在盖440A的材料中并且部分地被包括在腔246A的材料中。

在图4B的示例中，设备400还包括在表面412侧面上覆盖衬底410的盖440。盖440B包括与图2B的盖140B的元件相同或相似的元件。特别地，除了腔246A之外，盖还包括腔246B。腔246A和246B可以是空的或填充由空气。然后盖440B可以独立于衬底410和位于衬底中的元件被形成，然后将其粘合到表面412。为此，提供连接434以完全位于空腔246A和246B中。此外，由于盖的位于腔246A和246B之间和周围的部分形成相同高度的脚248，盖440B在衬底410上的布置使得能够在开口246A和246B之间容易地获得不透明的壁，该壁与芯片120B的上表面接触，与衬底410的上表面齐平。

在图4C的示例中，设备400还包括覆盖表面412侧面上的衬底410的盖440C。盖440C包括与图2C的盖240C的元件相同或相似的元件。不透明护罩260在区域124C上方覆盖盖440C的透明元件150A。连接434优选地被包括在盖440C的材料中。

图5A至图5C是图示在包括两个芯片120A和120B的设备的示例中制造图4A的设备的方法的示例的步骤的简化截面视图。

作为示例，被排列成阵列的多个设备被同时制造。

在图5A的步骤中，包括以阵列布置的多个衬底410的层被提供。单个衬底410在图5A至5C中被示出。衬底410在其上表面412的侧面包括针对芯片120A的壳体500A。壳体500A的深度对应于芯片120A的厚度。衬底410在其上表面412的侧面包括针对芯片120B的壳体500B。壳体500B的深度对应于芯片120B的厚度。衬底还包括金属化部分130和连接432。

然后芯片120A和120B被布置在它们各自的壳体500A和500B中。芯片与衬底410的上表面412齐平。连接434被形成，每个连接434将连接432的顶部耦合到其中一个芯片的上表面。

在图5B的步骤中，透明材料层510的一部分被形成在未来腔246A的位置处。层510的部分覆盖区域124A和区域124C二者。层510的部分可以部分或完全覆盖一些连接434。然后，元件150A和150B被布置在相应的区域124A和124B上。作为示例，元件150B可以通过透明胶520被粘合到区域124B。

在图5C的步骤中，类似于关于图3G描述的模制，模制被进行，优选地是薄膜辅助的。元件150A和150B由薄膜540覆盖。薄膜540靠在元件150A和150B的上表面上。然后通过模制层440-1被形成，膜540靠在模具的内壁上。

然后通过沿线550切割，设备被分成单独的设备。

上述方法与图4B和4C的示例兼容，并且与任何数量的芯片(例如，光电子的)兼容。

特定实施例已经被描述。本领域技术人员将容易想到各种改变、修改和改进。

具有不同变型的各种实施例已经在上文被描述。应当注意，本领域技术人员可以组合这些各种实施例和变型的各种元件而不示出任何创造性步骤。

最后，基于在上文给出的功能指示，所描述的实施例的实际实现在本领域技术人员的能力范围内。

这些改变、修改和改进旨在成为本公开的一部分，并且旨在落入本发明的精神和范围内。因此，前面的描述仅是示例性的，而不是限制性的。

上述各种实施例可以被组合以提供进一步的实施例。根据以上详细描述，可以对实施例进行这些和其他改变。通常，在权利要求中，所使用的术语不应被解释为将权利要求限制于说明书和权利要求中公开的特定实施例，而是应该被解释为包括所有可能的实施例以及这样的权利要求授权的等同物的全部范围。因此，权利要求不受本公开的限制。