具体实施方式

图1示出示例光电模块100。光电模块100包括可操作以发射或检测辐射波长的光电装置102。举例来说，光电装置102可用发射器的形式来提供，例如发光二极管(LED)、红外线(IR)LED、有机LED(OLED)、激光二极管、红外(IR)激光、垂直腔表面发射激光器(VCSEL)、或诸如此类。发射器可被配置以发射具有例如可见光谱或红外光谱中的波长的辐射。发射器可包括半导体材料(例如硅或诸如此类)或化合物半导体材料(例如砷化镓(GaAs)、砷化铟(InAs)和/或诸如此类)或由半导体材料或化合物半导体材料形成。

在一些实施例中，光电装置102可以检测器或传感器的形式提供，例如光电检测器、光电二极管、图像传感器(例如互补式金属氧化物半导体(CMOS)传感器或电荷耦合器件(CCD))、光电倍增管、单光子雪崩二极管或诸如此类。检测器可包括多个辐射敏感元件，例如多个像素。辐射敏感元件可被例如空间分布地设置以形成阵列。检测器可被配置为检测或感测具有例如可见光谱或红外光谱中的波长的辐射。应理解，检测器或传感器可包括用于读取和/或处理来自检测器的一个或多个信号的逻辑和/或电子元件。像素、逻辑和/或电子元件可例如在集成芯片或装置中实现，例如集成半导体芯片或诸如此类。

光电模块100包括被设置在光电装置102上的光学元件104。光学元件104可被设置在光电装置102的第一表面102a(例如顶表面)的一部分或全部上。光电装置102的第一表面102a可限定辐射发射或辐射接收表面。在该实施例中，光学元件104被设置在光电装置102的所有第一表面102a上。

光学元件104对于能够通过光电装置102来发射或检测的辐射的波长为透明的(例如基本透明的)。举例来说，光学元件104对于具有可见光光谱和/或近红外光谱中的波长或波长范围的辐射可为透明的。光学元件104可具有平坦表面104a，例如平坦顶表面。光学元件104可被配置为限制可传入或传出光电装置102的辐射束的最大尺寸。在图1所示的实施例中，光学元件104以孔的形式来提供。应理解，在其他实施例中，光学元件可以以透镜的形式来提供，例如凸透镜或凹透镜，或以透镜阵列(例如微透镜阵列)的形式来提供。在光学元件以透镜或透镜阵列的形式来提供的实施例中，光学元件的表面(例如顶表面)的至少一部分或全部可被塑形(shaped)或弯曲。

光学元件104可由可固化材料(例如聚合物材料)来形成。在该实施例中，可固化材料包括第一环氧树脂材料，例如透明环氧树脂材料。然而，应理解，在其他实施例中，可固化材料可包括另一聚合物材料，例如丙烯酸酯(acrylate)、全氟聚醚(PFPE)或另一可固化材料。

光电模块100包括壁106。壁106被配置为侧向地围住光电装置102和光学元件104。换句话说，壁106可被设置为侧向地包围光电装置102和光学元件104。壁106对于能够通过光电装置来发射或检测的辐射的波长为不透明的。举例来说，壁106可被配置以吸收具有可见光谱和/或近红外光谱中的波长或波长范围的辐射。壁106可由另外的可固化材料(例如聚合物材料)形成。在该实施例中，另外的可固化材料包括第二环氧树脂材料，例如黑色和/或不透明的环氧树脂材料。然而，应理解，在其他实施例中，可固化材料可包括另一聚合物材料，例如丙烯酸酯(acrylate)、全氟聚醚(PFPE)或另一可固化材料。

通过配置壁106以侧向地围住光电装置102和光学元件104，光电模块的覆盖区域可被减少和/或光电模块100可更紧凑。减少的光电模块100的覆盖区域可促进光电模块100在另一装置或设备中的集成。此外，壁106对于能够通过光电装置102来发射或检测的辐射的波长为不透明的。依此方式，壁106可例如将光电装置102和光学元件104与其他光电装置光学上隔离，该其他光电装置能够发射或检测该辐射波长和/或促进光电装置102的处理。通过配置壁106以侧向地围住光电装置102和光学元件104，可促进光电模块100的制造和/或可降低用于制造光电模块100的成本。这可以是由于减少了用于制造光电模块100的一些制造步骤和/或一些材料。

光电装置102可包括侧表面108a。侧表面108a可由光电装置102的一个或多个侧壁108b限定。壁106被配置为接触(例如直接地接触)侧表面108a(例如侧壁108b)。

如由图1可见，光学元件104被配置为侧向地延伸超过光电装置102的侧表面108a的至少一部分或全部。换句话说，光学元件104可被配置为侧向地延伸超过光电装置102的侧壁108b的至少一部分或全部。再换句话说，光学元件104可包括一个或多个部分104b，其可延伸超过光电装置102的一些或所有的侧壁108b的垂直平面VP(在图1中以虚线表示)。延伸超过一些或所有的侧壁108b的垂直平面VP的该光学元件104的该部分104b可被称为“庭院(yards)”。应理解，至少在该实施例中，光学元件104的任何部分都没有沿着光电装置102的侧表面108a(例如侧壁108b)延伸。然而，在其他实施例中，光学元件104的一部分可至少部分地沿侧表面108a延伸。

如由图1可见，光学元件104与壁106之间的接合面110可包括弯曲的或椭圆的形状。应理解，在其他实施例中，光学元件与壁之间的接合面可包括有角度的、直的、垂直的、阶梯状的或其他外形的形状。

光电模块100可包括用于将光电装置102电性连接至基板114的一个或多个连接元件112，例如柔性电缆、印刷电路板(PCB)、陶瓷或引线框架或诸如此类。在该实施例中，连接元件112以焊接球或焊接凸块的形式来提供。

基板114可包括一个或多个另外的连接元件114a。另外的连接元件114a可以导电垫或板或诸如此类的形式来提供。另外的连接元件114a可包括金属或金属合金，例如铜、铝、银、金或诸如此类。另外的连接元件114a可被配置用于将光电装置102例如经由连接元件112而电性连接至基板114。连接元件112可被设置以使得每个连接元件112接触相应的另外的连接元件114a。

在每个连接元件112和/或另外的连接元件114之间的间隙116可用底部填充材料填充。底部填充材料可包括聚合物材料。聚合物材料可包括硅或二氧化硅(silica)颗粒，以例如补偿光电装置102、连接元件112和/或另外的连接元件114a之间的不同的热膨胀系数。

光学元件104可被设置在光电装置102的第一表面102a上并且连接元件112可被设置在光电装置102的第二表面102b上。光电装置102的第一表面可与光电装置102的第二表面相对。如上所述，第一表面102a包括光电装置102的顶表面。第二表面102b包括光电装置102的底表面。

光电模块100可包括涂层117。涂层可被设置在壁106(例如其表面或顶表面106a)和光学元件104上。换句话说，涂层117可延伸越过光电模块100的上表面101，如图1所示。涂层可被配置为过滤或阻挡具有不同于能够由光电装置102发射或检测的辐射的波长的波长的辐射。在一些实施例中，涂层可被配置为过滤或阻挡能够由光电装置发射或检测的辐射的一部分。在这种实施例中，涂层可仅延伸越过壁和/或光学元件104的一部分。在这种实施例中，涂层可充当或用作孔。应理解，在其他实施例中，涂层可仅延伸越过光学元件的一部分或全部。虽然涂层117仅显示于图1中，应理解，本文描述的任何光电模块可包括涂层。

光电模块100可包括一个或多个挡板元件115。挡板元件115可为壁106的一部分或被包括在壁106中。挡板元件115可被配置为延伸超过光学元件104的表面104a。挡板元件115可被配置为将光电装置102和光学元件104与例如能够发射或检测辐射波长的其他光电装置光学上隔离(例如进一步光学上隔离)。

图2显示另一示例光电模块200。显示在图2中的光电模块200类似于显示在图1中的光电模块。关于图1中的光电模块100描述的任何特征也可应用于图2中所示的光电模块200。下面将仅描述图1和图2中所示的光电模块100、200之间的差异。

光电模块200可包括连接元件212，用于将光电装置202的至少一部分电性连接至基板214。举例来说，连接元件212可被配置为将光电装置202的至少一个电极连接至基板214。在该实施例中，连接元件212可以引线接合的形式来提供。连接元件212的至少一部分延伸穿过光学元件104的至少一部分。光学元件204可包覆和/或保护连接元件212的该部分。应理解，在其他实施例中，连接元件的一部分可额外地或替代地延伸穿过壁的至少一部分。光学元件204和/或壁206可包覆和/或保护连接元件212的该部分。可以选择光学元件204的厚度T以避免例如在光电模块200的制造期间对连接元件212的损害。举例来说，如图2所示，光学元件204在连接元件212的最上面的部分的平面上可具有厚度dA。

基板214可包括用于将连接元件212电性连接至基板214的第一另外的连接元件214b。基板214可包括用于将光电装置202的另一部分连接至基板214的第二另外的连接元件214c。举例来说，另外的连接元件214c可被配置为将光电装置202的至少一个其他电极连接至基板214。第一与第二另外的连接元件214b、214c可各自以导电垫或板的形式来提供。第一与第二另外的连接元件214b、214c可各自包括金属或金属合金，例如铜、铝、银、金或诸如此类。

接合层218可被设置在光电装置202与基板214的第二另外的连接元件214c之间。接合层218可被配置为将光电装置202接合或连接至基板214的第二另外的连接元件214c。接合层218可包括导电材料。导电材料可包括导电聚合物材料，例如导电环氧树脂或诸如此类。

图3显示另一示例光电模块300。光电模块300包括可操作以发射或检测辐射的波长的至少两个光电装置302c、302d。光电模块300包括至少两个光学元件304c、304d。每个光学元件304c、304d分别被设置在至少两个光电装置302c、302d的其中一个上。

光电模块300可被认为包括第一子模块300a与第二子模块300b。第一子模块300a可以图1中显示的光电模块100的形式来提供。第二子模块300b可以图2中显示的光电模块200的形式来提供。依此方式，以上关于图1与图2所描述的任何特征也可应用于图3中所示的光电模块300，例如第一与第二子模块300a、300b。

至少两个光电装置302c、302d中的至少一个可操作以发射该辐射的波长并且至少两个光电装置302c、302d中的至少另一个可操作以检测该辐射的波长。举例来说，在该实施例中，第一子模块300a的光电装置302c以检测器或传感器的形式来提供。第二子模块300b的光电装置302d以发射器的形式来提供。依此方式，光电模块300可被认为包括辐射检测通道320与辐射发射通道322。举例来说，当这里描述的光电模块被用作接近度传感器的一部分时，由发射器所发射的辐射可被引导出第二子模块300b，并且如果被对象反射回辐射检测通道320，则可由第一子模块300a的检测器感测或检测。

壁306被配置为侧向地围住两个光电装置302c、302d中的每一个以及两个光学元件304c、304d中的每一个。壁306被配置为将两个光电装置302c、302d光学上彼此分开或隔离。壁额外地被配置为将两个光学元件304c、304d光学上彼此分开或隔离。举例来说，壁306的内部部分306a提供在第一与第二子模块300a、300b(例如辐射检测通道320与辐射发射信道322)之间的光学隔离。如图3所示，壁306的内部部分306a完全填充在两个光电装置302c、302d与两个光学元件304c、304d之间的空间。

两个光电装置302c、302d中的每一个包括侧表面308a。壁306被配置为接触(例如直接地接触)两个光电装置302c、302d中的每一个的侧表面308a。换句话说，壁306侧向地包围两个光电装置302c、302d中的每一个并且接触(例如直接接触)两个光电装置302c、302d中的每一个的一个或多个侧壁308b。

两个光学元件304c、304d中的至少一个可被配置为侧向地延伸超过两个光电装置302c、302d中的至少一个的侧表面308a的至少一部分或全部。在图3中所显示的实施例中，两个光学元件304c、304d中的每一个侧向地延伸超过两个光电装置302c、302d中的每一个的侧表面308a。如上所述，两个光学元件304c、304d中的每一个可包括一个或多个部分304b，其可延伸超过两个光电装置302c、302d中的每一个的一些或所有的侧壁308b的垂直平面VP(其在图3中以虚线表示)。

图4显示另一示例光电模块400。显示于图4中的光电模块类似于显示于图3中的光电模块。关于图3中的光电模块300描述的任何特征也可应用于图4中所示的光电模块400。下面将仅描述图3和图4中分别示出的光电模块300、400之间的差异。

如上所述，光电模块400可包括连接元件412a、412b，用于将两个光电装置402c、402d中的每一个的至少一部分电性连接至基板414。两个光电装置402c、402d中的每一个的一部分可包括两个光电装置402c、402d中的每一个的至少一个电极。在该实施例中，每个连接元件412a、412b以引线接合的形式来提供。

每个连接元件412a、412b的至少一部分延伸穿过两个光学元件404c、404d中的每一个的至少一部分。两个光学元件404c、404d中的每一个可包覆和/或保护每个连接元件412a、412b的一部分。应理解，每个连接元件412a、412b的一部分可额外地延伸穿过壁406的至少一部分。两个光学元件404c、404d中的每一个和/或壁406可包覆和/或保护每个连接元件412a、412b的该部分。可选择两个光学元件404c、404d中的每一个的厚度T以避免例如在光电模块400的制造期间对每个连接元件412a、412b的损害。举例来说，如图4所示，第一子模块400a的光学元件404c在连接元件412a的最上面的部分的平面的上可具有厚度dB并且第二子模块400b的光学元件404d在连接元件412b的最上面的部分的平面的上可具有厚度dA。

虽然未显示在图4中，应理解，两个光电装置中的每一个的另一部分(例如至少一个其他电极)可电性连接至基板，例如使用相应的另外的连接元件和/或相应的接合层，如以上关于图2所描述。

图5示出概述制造光电模块的方法500的步骤的示例流程图。在步骤502，该方法包括在光电装置上形成光学元件。该光电装置可操作以发射或检测辐射的波长。该光学元件对于能够通过该光电装置来发射或检测的辐射的波长为透明的。如上所述，光电装置可以发射器、检测器或传感器的形式来提供。

在步骤504，该方法包括形成壁以侧向地围住该光电装置与该光学元件。壁对于能够通过该光电装置来发射或检测的辐射的波长为不透明的。

下面将参考图6与图7描述方法500的步骤502。图6与图7各自图示可用于在光电装置上形成光学元件的示例流程。

形成光学元件的步骤(502)可包括将可固化材料624沉积在光电装置602上。可固化材料可沉积在光电装置的至少一部分或全部(例如其第一表面602a)上。可固化材料624可使用复制工具626(例如模具或诸如此类)而形成在光电装置602上。举例来说，可固化材料624可例如通过喷射或针型配量(needle dispensing)而沉积在复制工具626的表面628(例如模制表面)上或穿过表面628沉积。可选择可固化材料624的量和/或复制工具626的形状(例如表面628的形状)使得待形成的光学元件(图6未示出)延伸超过光电装置602的侧表面608a的至少一部分或全部。可固化材料624可延伸超过光电装置602的侧表面608a的部分或全部，例如由于可固化材料624与复制工具626之间的毛细作用力。

复制工具的表面628可包括例如聚二甲硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)、不锈钢或玻璃或由PDMS、不锈钢或玻璃组成。在将可固化材料624沉积在表面628上之后或之前，复制工具626可朝光电装置602的第一表面602a移动，以例如将可固化材料624压到光电装置602上，例如压到其第一表面602a的至少一部分或全部上。在图6显示的实施例中，可固化材料624沉积在光电装置602的所有第一表面602a上。

如上所述，可选择可固化材料624的量和/或复制工具626的表面628的形状以便以预定义的方式控制可固化材料624的流动。举例来说，如图6所示，在一些情况下，可固化材料624可形成弯月形，使得待形成的光学元件的至少一部分延伸超过光电装置602的侧表面608a。待形成的光学元件的该部分在第一位置630A处可具有或限定弯曲的或椭圆的外形。

在其他情况下，可选择复制工具626的表面628的形状和/或可固化材料624的量，以使得所形成的光学元件的该部分的边界延伸至另一位置，例如第二位置630B或第三位置630C。可选择该方法的一个或多个其他参数(例如步骤502)以使得可固化材料624包覆在该实施例中是以引线接合的形式来提供的连接元件612的一部分。

通过形成光学元件的一部分以延伸超过光电装置602的侧表面608a，可促进对于光电装置的尺寸中的不同公差的处理。本文公开的方法也可防止可固化材料624流下光电装置602的侧表面608a。在如上所述的光电模块包括至少两个光电装置的示例中，这对于帮助防止或限制第一子模块与第二子模块之间的串扰(crosstalk)是期望的。

参照图7，复制工具726可在表面728上具有多个元件732，其在使用时可面对光电装置702。元件732可被配置为限制或控制可固化材料724的流动。在图7中所显示的实施例中，可固化材料724在位置730D处形成弯月形，使得其没有包覆连接元件712的任何部分。换句话说，光学元件可形成在光电装置702的一部分(例如其第一表面702a的一部分)上。连接元件712可被设置在光电装置702的另一部分(例如其第一表面702a的另一部分)上并且可与可固化材料724隔开。

在该实施例中，连接元件可紧接着例如在壁的形成期间被另外的可固化材料包覆，如以下所述。换句话说，连接元件712可延伸穿过壁的至少一部分。

举例来说，紧接在将可固化材料624、724沉积在光电装置602、702上之后，可固化材料624、724可被硬化，例如使用热处理和/或UV固化。这可导致光学元件的形成，如上所述。

方法500可包括形成至少两个光学元件。两个光学元件中的每一个可形成在至少两个光电装置中的每一个上。应理解，以上所述的任何步骤可用于形成两个光学元件。

下面将参照图8描述图5所示的方法500的步骤504。图8图示可用于形成光电模块的壁的示例流程。图8显示两个光电装置802c、802d，其被彼此隔开地设置。光学元件804c、804d分别形成在两个光电装置802c、802d中的每一个上。应理解，例如在形成壁的步骤之前(504)，两个光电装置802c、802d可电性连接至基板814。

壁可被形成为侧向地围住两个光电装置802c、802d中的每一个以及两个光学元件804c、804d中的每一个。支撑构件834可设置在两个光学元件804c、804d上。间隔件836a可在两个光电装置802c、802d与两个光学元件804c、804d之间延伸。一个或多个另外的间隔件836b可在支撑构件834与基板814之间延伸。间隔件836a与另外的间隔件836b可侧向地包围各光电装置802c、802d与各光学元件804c、804d。间隔件836a与另外的间隔件836b可用另外的可固化材料注射或填充。在两个光电装置802c、802d与两个光学元件804c、804d之间的间隔件836a可用另外的可固化材料填充或注射以形成壁的内部部分。壁可被形成使得壁将两个光电装置802c、802d光学上彼此分开或隔离并且使得壁将两个光学元件804c、804d光学上彼此分开或隔离。可使用真空注射成型(vacuum injection molding，VIM)过程或注射成型过程或诸如此类而将另外的可固化材料注射在间隔件836a与另外的间隔件836b中。

举例来说，紧接在将另外的可固化材料注射至间隔件836a与另外的间隔件836b内之后，另外的可固化材料可例如使用热处理和/或UV固化而硬化。这可导致壁的形成，如上所述。

支撑构件834可被配置为模制另外的可固化材料的至少一部分。举例来说，方法500可包括形成一个或多个挡板元件。挡板元件可被形成为延伸超过每个光学元件804c、804d的表面804a。支撑构件834可被配置为允许一个或多个挡板元件的形成。举例来说，支撑构件834可被成形为使得另外的可固化材料的一部分延伸超过每个光学元件804c、804d的表面804a，例如当另外的可固化材料被填充或被注射至间隔件834a或另外的间隔件834b内时。

应理解，在一些实施例中，光电模块包括单个光电装置与单个光学元件。以上所述的任何方法步骤可用于形成光电模块。举例来说，在这种实施例中，形成壁的步骤(504)可包括用另外的可固化材料侧向地围住光电装置与光学元件。另外的可固化材料可沉积在光电装置的侧表面上，使得另外的可固化材料接触光电装置的侧表面。光电装置与光学元件可被另外的可固化材料侧向地围住，例如通过将另外的可固化材料注射或填充至在支撑构件与基板之间的一个或多个间隔件内。

方法500的任何步骤可被执行作为晶圆级(wafer-level)过程的一部分，在其中，多个(例如数十个、数百个、或甚至数千个)光电模块被同时并行形成或处理。

以上所述的任何光电模块可被集成至以下所述的设备的至少一个中：便携式计算装置、蜂窝电话、相机、图像记录装置；和/或视频记录装置。举例来说，以上所述的任何光电模块可以是设备的传感器或模块(例如接近度传感器、飞行时间传感器、距离传感器、光谱传感器、光学模块(例如数据通信(datacom)模块、或其他传感器或模块)中的一部分或被包括在上述设备的传感器或模块中。

基板114、214、314、414、814可被电性地连接至设备内的其他组件。设备可包括一个或多个处理器、一个或多个存储器(例如RAM)、储存器(例如磁盘或闪存)、用户接口(其可包括例如小键盘、TFT LCD或OLED显示屏、触摸或其他姿势传感器、相机或其他光学传感器、罗盘传感器、3D磁力计、3轴加速计、3轴陀螺仪、一个或多个麦克风等，以及用于提供图形用户界面的软件指令)、这些元件之间的互连(例如总线)、以及用以与其他装置通信的接口(其可为无线的(例如GSM、3G、4G、CDMA、WiFi、WiMax、Zigbee或Bluetooth)和/或有线的(例如通过以太网络局域网络、T-1因特网连接等等)。

光电模块的控制与处理电路(例如电子控制电路)可被实现为例如具有适当的数字逻辑和/或其他硬件组件(例如读出(read-out)寄存器；放大器；模拟数字转换器；时钟驱动器；时序逻辑；信号处理电路；和/或微处理器)的一个或多个半导体芯片中的一个或多个集成电路。控制与处理电路(以及相关联的存储器)可与检测器驻留在相同的半导体芯片中或驻留在一个或多个其他半导体芯片中。在一些情况下，控制与处理电路可在模块的外部；举例来说，对于光电模块被设置于其中的设备，控制与处理电路可被集成至处理器内。

附图标记：

100,200,300,400 光电模块

101 光电模块的上表面

300a,400a 第一子模块

300b,400b 第二子模块

102,202,302c,302d,402c,402d,

602,702,802c,802d 光电装置

102a,202a,602a,702a 光电装置的第一表面

102b 光电装置的第二表面

104,204,304c,304d,404c,404d 光学元件

104a,204a,702a 光学元件的表面

104b,204b,304b,404b,804c,804d 光学元件的部分

106,206,306,406 壁

306a,406a 壁的内部部分

106a 壁的表面

108a,208a,308a,408a,608a 光电装置的侧表面

108b,208b,308b,408b,608b 光电装置的侧壁

110 接合面

112,212,312,412a,412b,612,712 连接元件

114,214,314,414,814 基板

114a 另外的连接元件

214b 第一另外的连接元件

214c 第二另外的连接元件

115 挡板元件

117 涂层

218 接合层

320 辐射检测通道

322 辐射发射通道

502,504 方法步骤

624,724 可固化材料

630A,630B,630B,730D 位置

628,728 复制工具

732 元件

834 支撑构件

836a 间隔件

836b 另外的间隔件

T 厚度

VP 垂直平面

应理解，术语“检测器或传感器”可被认为包括术语“接收器或光接收器”。这些术语可被可互换地使用。

应理解，术语“辐射”与“光”可被可互换地使用。

术语“光电装置”可被认为包括术语“光电晶粒”。术语“光电装置”与“光电晶粒”可被可互换地使用。

应理解，以上所述的方法和/或过程流程的一个或多个步骤可被结合或单独使用。

应理解，对多个特征的引用可以与对这些特征的单数形式的引用(例如“至少一个”和/或“每个”)可被可互换地使用。特征的单数形式(例如“至少一个”或“每个”)可被可互换地使用。

本领域技术人员将理解，在之前的描述与所附权利要求中，位置术语例如“在……上”、“重叠”、“在……下”、“侧向”等等是参照设备的概念图做出的，例如那些显示标准横截图透视图和附图中所示的图。使用这些术语是为了便于参考，但不具有限制性。因此，这些术语应被理解为指的是处于如附图所示方位的装置。

虽然本公开已按照上述实施例进行了描述，但应理解，这些实施例仅是说明性的并且权利要求不限于这些实施例。鉴于预期落入所附权利要求的范围内的公开内容，本领域技术人员将能够做出修改和替换。本说明书中公开或图示的每个特征可以单独或与本文公开或图示的任何其他特征的任何适当组合并入本公开。