光學模塊及其製造方法與流程

2023-05-26 11:38:01 1

本發明系關於一種光學模塊及其製造方法。

背景技術：

一光學模塊，例如一接近(proximity)傳感器，可用於檢測接近該光學模塊的一物體。該光學模塊可包括一光源和一光傳感器，其中該光學傳感器可接收或檢測從該光源發射的光並從一物體反射的光，以使得該物體的接近可被檢測。

為了實現光學模塊之尺寸和重量的減少。然而，這種減少可能導致需要提高製造上精確度，高製程要求可能導致製造的良率降低。改良的製造技術是希望在不降低製造良率的情況下可以縮小光學模塊的尺寸和重量。

技術實現要素：

在一實施例中，一種光學模塊包含：一載體、一光源、一光傳感器、一封裝體及一蓋體。該光源設置成鄰近該載體的一表面上。該光傳感器設置成鄰近該載體的該表面上。該封裝體封裝該光源和該光傳感器，及包括至少一引導結構。該蓋體設置在該光源和該光傳感器之間，並圍繞該光源和該光傳感器。

在一實施例中，一種用於製造一光學模塊之方法包含：提供一載體；設置至少一光源及鄰近該載體的一表面之至少一光傳感器；藉由一封裝體以封裝該光源和該光傳感器，該封裝體經形成以包括至少一引導結構；及施加圍繞該光源和該光傳感器之一蓋體，其中該蓋體的一部分定位在該光源與該光傳感器之間。

附圖說明

圖1說明根據本發明之一實施例之一光學模塊的橫截面圖。

圖2說明根據本發明之一實施例之一光學模塊的橫截面圖。

圖3、圖4、圖5、圖6、圖7及圖8說明根據本發明之一實施例之製造一光學模塊之方法。

貫穿圖式及詳細描述使用共同參考數字以指示相同組件。本發明將從結合附圖進行的以下詳細描述更顯而易見。

具體實施方式

空間描述，例如「之上」、「之下」、「上」、「左」、「右」、「下」、「頂部」、「底部」、「垂直」、「水平」、「側」、「更高」「下部」、「上部」、「上方」、「下方」等系相對於如相關聯圖中所展示的定向而描述某一組件或一組件的某一平面。應理解，本文中所使用的空間描述僅是出於說明的目的，且本文中所描述的結構的實際實施可以任何定向或方式在空間上布置，其限制條件為本發明的實施例的優點是不因此布置而有偏差。

本發明所描述的是光學模塊的改良及用於製造該光學模塊之技術，使得光學模塊具有降低的尺寸和重量，而不會降低製造良率。

圖1說明根據本發明之一實施例之一光學模塊的橫截面圖。光學模塊10包括一載體11、一光源12、一光傳感器13、一封裝體(例如封裝體14)及一蓋體15。載體11包括一表面111。一或多個接合墊(圖未示出)可被設置在表面111上、或嵌入在表面111中。一或多個電路(圖未示出)可被包括在載體11上或載體11內，且該(等)電路可電連接到(等)接合墊。載體11可用於一覆晶型的封裝配置。

光源12被設置為鄰近表面111。光傳感器13被設置為鄰近表面111。在一實施例中，光源12和光傳感器13被設置在載體11的表面111上。光源12包括一或多個發光區域。光傳感器13可以是，例如一或多個光電二極體。在一或多個實施例中，光源12被用來發射紅外(infraredray；ir)光、綠光或紅光，且光傳感器13系用於檢測該紅外光、綠光或紅光。在一或多個實施例中，光源12是一垂直腔(vertical-cavity)表面發射雷射(vcsel)或一發光二極體(led)晶片。

光源12和光傳感器13電連接到載體11。在一實施例中，光源12和光傳感器13可電連接到載體11之電路。例如，載體11可包括一電路以啟動光源12以發射光，及/或可包括一電路以將由光傳感器13所接收的一光信號轉換為一電信號。

封裝體14封裝光源12和光傳感器13，且包括一或多個引導結構，例如在圖1中所示之引導結構141、142、143、144。封裝體14經設置鄰近載體11的表面111。在一或多個實施例中，對所發射和所接收之光而言，封裝體14(或者部分地)是一透明材料。在一或多個實施例中，封裝體14封裝光源12、光傳感器13及載體11之表面111之一部分。例如，封裝體14可以是，或可以包括一經施加的環氧樹脂(epoxy)。封裝體14用於保護光學模塊10的組件，而不會影響該光學模塊10的光學特性。

一部分封裝體14封裝光源12，且封裝光源12之部分封裝體14形成一封裝光源16。另一部分封裝體14之封裝光傳感器13，且該另一部份封裝體14封裝之光傳感器13系形成一封裝光傳感器17。封裝光源16包括一頂表面161及一側表面162，且封裝光傳感器17包括一頂面171和一側表面172。在一實施例中，封裝光源16之頂表面的161具有一透鏡結構用於聚焦發射光，且封裝光傳感器17之頂表面171是一大體上水平的平面(相對於所示的方向)，其與載體11的表面111大體上平行。封裝光傳感器17之頂表面171及側表面172大體上正交，因為側表面172系一藉由切割而形成。封裝光源16的頂表面161的粗糙度不同於(例如：小於)側表面162之粗糙度，且封裝光傳感器17之頂表面171的粗糙度不同於(例如：小於)側表面172的粗糙度。

引導結構141、142被設置在封裝光源16之頂表面161與側表面162之間。引導結構143、144被設置在封裝檢測器17的頂表面171與側表面172之間。在一或多個實施例中，在封裝光源16上之引導結構141、142被省略。在一或多個實施例中，在封裝光傳感器17上之引導結構143、144被省略。在一實施例中，引導結構141、142、143、144是倒角。

蓋體15圍繞光源12和光傳感器13，並進一步設置在光源12與光傳感器13之間。提供蓋體15以防止從光源12所發射的光直接到達光傳感器13。蓋體15可包括硬化的液晶聚合物。在一實施例中，在封裝光源16與封裝光傳感器17之間存在間隙g1，且蓋體15的一部分被設置在間隙g1中。為減少光學模塊10的尺寸，間隙g1應較小。然而，當間隙g1是較小時，可能難以在間隙g1中設置蓋體，因此隨著間隙g1之寬度減小，將增加對光學模塊10損壞的風險。這種風險可藉由使用引導結構141、142、143、144而減少，使得當蓋體15被引導至間隙g1中時，蓋體15與封裝光源16和光傳感器17之間的接觸的風險降低。因此，光學模塊10的尺寸可以減小，並且提高製造良率。在一實施例中，間隙g1為0.05毫米(mm)至約0.5mm，而在間隙g1中的蓋體15的該部分的尺寸d1為約0.03mm至約0.3mm。

圖2說明根據本發明之一實施例之一光學模塊的橫截面圖。圖。圖2是類似於圖1，不同之處在於引導結構243、244具有一大體上圓形或弧形(arcuate)形狀。在一或多個實施例中，引導結構241、242亦具有一個大體上圓形或弧形形狀。

圖3至8說明根據本發明之一實施例之製造一光學模塊之方法。請參照圖3，提供載體11。載體11具有一表面111。載體可以是一印刷電路板、一基板或其它的載體。在一或多個實施例中，載體11包括一或多個線路、一或多個導線接合墊、一或多個通孔，或它們的組合，其可被定位在表面111上及/或表面111下方。在一或多個實施例中，載體11包括有機材料、聚合物材料、矽、二氧化矽、或其它的矽化物中之一者或組合。

一或多個光源12及一或多個光傳感器13經設置鄰接於載體11之表面111。在一或多個實施例中，光源12和光傳感器13藉由粘合劑附著至載體11，其可以是一導電的或不導電的粘合劑。在一或多個實施方案中，光源12是一發光二極體。在一或多個實施例中，光傳感器13是一光電二極體。

請參照圖4，一封裝體(諸如封裝體34)被施加到封裝光源12和光傳感器13。一光源12和一鄰近光傳感器13是一光學對33；因此，兩個光學對33如圖4中所示。在每個光學對33內，光源12與光傳感器13之間存在有間隙g2，且封裝體34設置在間隙g2內。鄰近光學對33之間，存在有一連接部分p1，且封裝體34進一步設置在連接部分p1上。在一實施例中，在間隙g2中的封裝體34的高度h1比在連接部分p1上的封裝體34的高度h2更高。

封裝體34包括至少一引導結構，例如在圖4中所示的引導結構341、342、343、344，其可以利用一模具來形成。引導結構341、342、343、344被設置在間隙g2和連接部分p1上方。在4圖中所示的實施例中，引導結構341、342、343、344是傾斜面(slopedsurfaces)。

請參照圖5和圖6，一個切割裝置(以虛線示出)是用來切割在間隙g1中之封裝體34之一部分及連接部分p1上的封裝體34的一部分。

如圖5所示，在間隙g1中的封裝體34的一表面形成一第一凹部(recess)35。第一凹部35的底部351之一尺寸是d2，且第一凹部35的一外周緣352之一尺寸是d4。切割裝置的一尺寸為d3。在一實施例中，d4大於d3，且d3大於d2。

請參照圖6，封裝體34的一部分被移除(藉由如圖5所示之切割裝置)，以形成封裝光源16和封裝光傳感器17，且載體11的表面111的一部分被暴露。封裝光源16包括一頂表面161和一側表面162，且封裝光傳感器17包括一頂表面171和一側表面172。在一實施例中，封裝光源16之頂表面161具有一透鏡結構用於聚焦發射的光，且封裝光傳感器17之頂表面171是一大體上水平的平面(相對於所示的方向)，其與載體11的表面111大體上平行。封裝光傳感器17之頂表面171及側表面172大體上正交，因為側表面172系一藉由切割而形成。頂表面161的粗糙度不同於側表面162之粗糙度，且頂表面171的粗糙度不同於側表面172的粗糙度。

引導結構141、142被設置在封裝光源16的頂表面161和側表面162。引導結構143、144被設置在封裝光傳感器17之頂表面171和側表面172之間。在一或多個實施例中，在封裝光源16上之引導結構141、142被省略。在一或多個實施例中，在封裝光傳感器17上之引導結構143、144被省略。在一實施例中，引導結構141、142、143、144是倒角。

切割裝置(圖5和6)在一光學對33中之封裝光源16與封裝光傳感器17之間留下一間隙g1。使用關於圖3至6中所描述的技術，間隙g1可以被最小化至約0.05mm至約0.5mm。通過比較的方式，如果一模具被用來分別封裝光源12和光傳感器13，則由於結構和製程因素，例如封裝光源16與封裝光傳感器17之間的一較小間隙g1將不能達成。因此，使用本發明的製造技術可以減少光學模塊的尺寸。

請參照圖7及圖8，一蓋體總成37設置於載體11的表面111上。若在設置蓋體總成37期間發生對準誤差時，則蓋體總成37可從欲放置(placement)路徑偏移一距離。舉例而言，蓋體總成37可以偏移到右側並碰觸引導結構141、143(如圖7所示)，或向左移動和碰觸引導結構142、144，其中「左」和「右「是相對於圖7中所示的定向。由於引導結構141、142、143、144是如圖7所示的實施例中的傾斜表面，因此蓋體總成37可以在放置期間按照(follow)引導結構141、143或142、144以用於在組裝期間降低損壞的風險來改進對準。

蓋體總成37及載體11在光學對33之間被切割(圖未示出)，以形成複數個光學模塊，如圖1所示的光學模塊10。

在一或多個實施例中，不是一單一蓋體總成37被設置在載體11上(例如：圖7和8)，而是個別蓋體經由各自的光學對33而設置在載體11上，並接著載體11被切割，以形成多個光學模塊10。

如本文中所使用，詞語「近似地」、「大體上」、「大體的」及「約」用以描述及說明小變化。當與事件或情形結合使用時，該等詞語可指事件或情形明確發生之情況及事件或情形極近似於發生之情況。舉例而言，當結合數值使用時，該等詞語可指小於或等於彼數值之±10％的變化範圍，諸如小於或等於±5％、小於或等於±4％、小於或等於±3％、小於或等於±2％、小於或等於±1％、小於或等於±0.5％、小於或等於±0.1％、或小於或等於±0.05％。舉另一例來說，「大體正交」可指一變化範圍小於或等於90°的±10％(諸如，小於或等於±5％、小於或等於±4％、小於或等於±3％、小於或等於±2％、小於或等於±1％、小於或等於±0.5％、小於或等於±0.1％、或小於或等於±0.05％)。

相對於兩個表面之術語「大體上平行」可指沿一平面橫躺(lying)的每個表面，其中在該等平面之間之一角度系小於或等於10度(10°)。

另外，有時在本文中按範圍格式呈現量、比率及其他數值。應理解，此類範圍格式係為便利及簡潔起見而使用，且應靈活地理解為不僅包括明確指定為範圍極限之數值，且亦包括涵蓋體於彼範圍內之所有個別數值或子範圍，就如同明確指定每一數值及子範圍一般。

儘管已參考本發明之特定實施例描述並說明本發明，但此等描述及說明並不限制本發明。熟習此項技術者應理解，在不脫離如由所附申請專利範圍界定的本發明之真實精神及範疇的情況下，可作出各種改變且可用等效物取代。說明可不一定按比例繪製。歸因於製程及容限，本發明中之藝術再現與實際裝置之間可存在區別。可存在並未特定說明的本發明之其他實施例。應將本說明書及圖式視為說明性而非限制性的。可作出修改，以使特定情形、材料、物質組成、方法或製程適應於本發明之目標、精神及範疇。所有該等修改均意欲處於此處隨附之申請專利範圍之範疇內。儘管已參看按特定次序執行之特定操作描述本文中所揭示之方法，但應理解，在不脫離本發明之教示的情況下，可組合、再分或重新定序此等操作以形成等效方法。因此，除非本文中具體指示，否則操作之次序及分組並非對本發明之限制。