CN102768581B - 输入模块及其基座及基座的制作方法 - Google Patents

Abstract

一种输入模块及其基座及基座的制作方法，基座，供设置一具有一光轴的发光元件或收光元件，该基座设置于一平面，该基座包含一本体，该本体包含一第一表面及一第二表面，该第一表面大致平行于该平面且远离该平面，该第二表面大致平行于该平面且邻近于该平面；其中，该第一表面的一设置部相对该第二表面倾斜一预定角度，该发光元件或收光元件设置于该设置部，且该发光元件或收光元件的该光轴与该第二表面的法线形成该预定角度。

Description

输入模块及其基座及基座的制作方法

技术领域

本发明涉及一种输入模块，尤其涉及一种光学指向输入模块。

背景技术

光学指向(optical finger navigation,OFN)模块具有体积小、高定位准确性及功耗低等优点，被广泛地应用于智能型手机、个人媒体播放器、数码相机、GPS导航仪等移动设备。

配合参阅图8，为现有的光学指向模块的剖视图。该光学指向模块90包含有一发光元件92、一感测元件94、一第一透镜元件96及一第二透镜元件98。该发光元件92是出射一光线，该光线是经由该第一透镜元件96以偏折该光线的传递路径，使该光线投射至一使用平面S。该感测元件94是感测经由使用者使用手指等外物点触该使用平面S反射后并经该第二透镜元件98聚光的反射光线。

然而，用于使该光学指向模块90的该发光元件92出射光线可以投射至该使用平面S的第一透镜元件96，以及使该感测元件94可以顺利地感测到由该发光元件射出、并经由使用者使用手指等外物点触该使用平面S所产生的反射光线的该第二透镜元件98是使得该光学指向模块90的厚度无法有效的下降，如此将不适用于装配于市面上以为薄小及轻巧而易于携带作为设计目标的移动设备。

发明内容

鉴于现有技术所述，本发明的一目的，在于提供一种输入模块及其基座及基座的制作方法。

为了达到上述目的，本发明提供一种基座，供设置一具有一光轴的发光元件或收光元件，该基座是设置于一平面，该基座包含一本体，该本体包含一第一表面及一第二表面，该第一表面大致平行于该平面且远离该平面，该第二表面大致平行于该平面且邻近于该平面；其中，该第一表面的一设置部相对该第二表面倾斜一预定角度，该发光元件或收光元件设置于该设置部，且该发光元件或收光的该光轴与该第二表面的法线形成该预定角度。

另外，本发明还提供一种输入模块，该输入模块包含一电路板、一发光元件封装及一感测元件。该电路板具有一上表面及一下表面。该发光元件封装设置于该电路板的上表面，该发光元件封装包含一基座及一发光元件。该基座包含有一第一表面及一相对于该第一表面的第二表面，该第一表面的一设置部是与该第二表面倾斜一预定角度；该发光元件具有一光轴，该发光元件设置于该设置部，且该光轴与该第二表面的法线形成该预定角度。该感测元件设置于该电路板的上表面，该感测元件包含一感测面及一相对于该感测面的背面，且该感测面具有一感测区。

又，本发明还提供一种基座的制作方法，该制作方法包含：一种基座的制作方法，包含：提供一硅晶棒；由该硅晶棒的一预定晶格平面沿着一预定角度切割该硅晶棒使成为多个圆片；涂布一光阻层于该圆片的其中一表面；提供一掩膜，设置于该圆片涂布有该光阻层的表面；利用一光源照射该圆片，使该掩膜曝光于该光阻层；去除该掩膜；提供一显影液，将曝光后的该圆片置入该显影液，以移除非必要部分的光阻层；提供一蚀刻溶液，并将该圆片置入该蚀刻溶液进行蚀刻，使该圆片对应该光阻层形成多个凹槽；提供至少一电极，并将该电极设置于该圆片。最后，将该圆片切割为多个基座。

本发明的该输入模块是通过具有该设置部的基座以有效地偏折该发光元件的光轴方向，而不须再额外使用一透光元件来达到偏折该发光元件光轴方向，使得该输入模块的整体厚度大大的降低，而适用于薄型化的移动设备。以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明的发光元件封装的第一实施例的剖视图；

图2A为本发明的发光元件封装的第一实施例的立体图；

图2B为本发明的发光元件封装的第一实施例的另一立体图；

图3A为本发明的输入模块的第一实施例的局部剖视图；

图3B为本发明的输入模块的第二实施例的局部剖视图；

图4A为本发明的输入模块的第三实施例的局部剖视图；

图4B为本发明的输入模块的第四实施例的局部剖视图；

图5为本发明的发光元件封装的第二实施例的剖视图；

图6为本发明的输入模块的第五实施例局部的剖视图；

图7为本发明的基座的制作流程图；

图8为现有的光学指向模块的剖视图。

其中，附图标记

10、30  发光元件封装

12、32  基座

120、320  本体

122、322  第一表面

123  电极

124、324  第二表面

126、326  凹槽

127、327  底面

128  平台

14、34  发光元件

142  导电电极

16、36  导线

20  基座

22  第一表面

224  凹槽

225  底面

24  第二表面

35  透光胶材

38  中介板

382  上表面

384  下表面

386  电极

39  焊垫

50  输入模块

52  电路板

520  上表面

522  下表面

54  感测元件

540  感测面

541  感测区

542  背面

56  屏蔽

562  穿孔

90  光学指向模块

92  发光元件

94  感测元件

96  第一透镜元件

98  第二透镜元件

A  平面

D  预定距离

I  光轴

N  法线

S  使用平面

Ω  第一夹角

ψ  第二夹角

θ  预定角度

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

配合参阅图1及图2A，分别为本发明的发光元件封装的第一实施例的剖视图及本发明的发光元件封装的第一实施例的立体图。该发光元件封装10包含一基座12及一发光元件14。该基座12设置于一平面A，该基座12具有一本体120，该本体120包含一第一表面122及一相对于该第一表面122的第二表面124，该第一表面122大致平行于该平面A且远离该平面A，该第二表面124大致平行于该平面A且邻近于该平面A。该第一表面122包含一设置部及相对于该设置部的平台128，于本实施例中，该设置部为一凹槽126，且该凹槽126为一非对称的V型凹槽，该凹槽126具有一底面127，该底面127是相对该第二表面124倾斜一预定角度θ，其中该预定角度θ介于5度至45度之间。该基座12是使用半导体材料，如:硅，制作而成。该第一表面122设置有二电极123，该两电极123的其中的一电极123设置于该凹槽126的该底面127，另一电极123则设置于该平台128，或者，该两电极123是可以同时设置于该凹槽126的该底面127(如图2B所示)。

该发光元件14为垂直共振腔面射型激光(Vertical-Cavity Surface EmittingLaser,VCSEL)芯片，以供发射一激光光线。该发光元件14是设置于该基座12的该凹槽126的底面127，其中该发光元件14可以通过一导电胶(未图示)黏着于该底面127。该发光元件14具有一光轴(optical axis)I，且该光轴I是大致位于该发光元件14投射光线的中心位置。一般而言，光轴I是指一具有对称特性的光学系统的中心轴线。

该发光元件14还包含有二导电电极142，该两导电电极142是分别电性连接于该两电极123，其中该两电极123是设置于该基座12的第一表面122。该发光元件14的其中一导电电极142可以经由具有导电特性的黏着剂(未图示)，如导电胶，直接地电性连接于设置于该底面127的其中的一电极123，另一导电电极142则通过一导线16而电性连接于设置于该第一表面122的另一电极123，或者，该两导电电极142可以分别经由二导线16以电性连接于该两电极123。

当该发光元件14设置于该凹槽126时，该发光元件14是贴设于该凹槽126的底面127，由于该底面127是相对于该第二表面124倾斜该预定角度θ，因此，该发光元件14的光轴I是与该第二表面124的法线N形成该预定角度θ，其中法线N是垂直于该第二表面124。该发光元件14是投射出一对称于光轴I的光束，为便于说明，在此仅讨论与该光轴I重合的一光线。由该发光元件14出射的光线是与该第二表面124具有一第一夹角Ω，该第一夹角Ω为该预定角度θ的余角，且该第一夹角Ω是对应该预定角度θ而改变。

此外，该基座12也可以用以摆放一收光元件，该收光元件设置于该底面127并电连接于该两电极123，如此，使该收光元件的光轴I可以相对于该第二表面124的法线倾斜该预定角度θ。

配合参阅图3A，为本发明的输入模块的第一实施例的局部剖视图。该输入模块50包含一电路板52、一发光元件封装10、一感测元件54及一屏蔽(shield)56。

该电路板52具有一上表面520及一下表面522，该下表面522是相反于该上表面520，该电路板52可以通过印刷蚀刻等工法预先设置有电路布线，其中该电路板52可以为印刷电路板(printed circuit board,PCB)或软性电路板(flexible printed circuit,FPC)。

该发光元件封装10设置于该电路板52的上表面520并电连接于该电路板52，该发光元件封装10包含一基座12及一发光元件14，该基座12包含一第一表面122及一相对于该第一表面122的第二表面124(请同时参阅图1)，该第一表面122大致平行于电路板52且远离该电路板52，该第二表面124大致平行于该电路板52且平贴于该电路板52的上表面520。

该第一表面122包含一设置部及相对于该设置部的平台128，于本实施例中，该设置部为一凹槽126，且该凹槽126为一非对称的V型凹槽，该凹槽126具有一底面127，该底面127是相对该第二表面124倾斜一预定角度θ，其中该预定角度θ介于5度至45度之间。

该发光元件14设置于该凹槽126，且贴设于该底面127，由于该底面127是相对于该第二表面124倾斜该预定角度θ，因此，该发光元件14的光轴I是与该第二表面124的法线N形成该预定角度θ，其中法线N是垂直于该第二表面124。由该发光元件14出射的光线是与该第二表面124具有一第一夹角Ω，其中该第一夹角Ω为该预定角度θ的余角，且该第一夹角Ω是对应该预定角度θ而改变。

该发光元件封装10的该本体12的第二表面124(如图1所示)是平贴于该电路板52的该上表面520，使该发光元件14的该光轴I是与该上表面520具有该第一夹角Ω，并沿着该光轴I出射光线，且该光线是投射至一使用平面S，其中该使用平面S可例如为一移动设备的透光壳体，或者为具有一贯穿孔的机壳，可供使用者使用手指等外物点触。

该感测元件54设置于该电路板52并电连接于该电路板52，且该感测元件54是与该发光元件封装10具有一预定距离D，其中该预定距离D是对应该预定角度θ的不同而调整。

该感测元件54包含一感测面540及一相反于该感测面540的背面542，且该感测元件54的背面542是平贴于该电路板52的上表面520，又，该感测面540还包含有一感测区541，该感测区541主要用以感测光线，并将该感测光线转换为一电信号。其中该感测元件54为互补式金属氧化物半导体(Complementary metal-oxide-semiconductor,CMOS)影像感测元件，但不以此为限，其它可以达到相等功效的均等元件均应包含在本发明的范畴中。该感测元件54是接收经由外物于该使用平面S点触或移动而产生的反射光线，并将该光线转换为对应的电信号。

该屏蔽56是设置于该感测元件54上方，且该屏蔽56具有一穿孔562，该穿孔562是使得经由该使用平面S反射的光线可以有效地进入该感测区541，并避免背景散射光进入该感测区541而影响该感测元件54的感测效果。

该输入模块50是利用将该发光元件14设置于该凹槽126的底面127上，使该发光元件14的光轴I与该电路板52具有该第一夹角Ω(如图1所示)，且该发光元件14是沿着该光轴I方向投射一光线，如此，装设有该输入模块50的移动装置不须额外的通过透镜元件以达到光线的偏折，可有效地降低该输入模块50的厚度，以适用于薄型化的移动设备。

配合参阅图3B，为本发明的输入模块的第二实施例的局部剖视图。该输入模块是与上述第一实施例的输入模块大致相同，其不同之处在于：该使用平面S及该感测元件54之间设置有一聚光元件58，以将经由使用者使用手指等外物点触该使用平面S反射后的光线聚焦于该感测元件54。该聚光元件58可例如为一双凸透镜，但不以此限，其它可以达到相同功效的均等元件均应包含在本发明的范畴中。

配合参阅图4A，为本发明的输入模块的第三实施例的局部剖视图。该输入模块是与上述第一实施例的输入模块大致相同，其不同之处在于：该感测元件54的背面542还设置有一基座20，该基座20具有一第一表面22及一相对于该第一表面22的第二表面24，该第一表面22包含一设置部，且于本实施例中，该设置部为一凹槽224，其中该凹槽224为一非对称的V型凹槽，该凹槽224具有一底面225，该底面225是相对该第二表面24倾斜一预定角度θ，其中该预定角度θ介于5度至45度之间。该基座20是使用半导体材料，如:硅，制作而成。

该感测元件54是设置于该基座20，且更佳地，该感测元件54可以通过一黏着剂(未图示)以固定于该基座20。该基座20的第二表面24是平贴于该电路板52的该上表面520，使该感测元件54相对于该电路板52的该上表面522一第二夹角ψ的感测光线，使由该使用平面S反射的光线可以更轻易地进入该感测元件54。其中，该感测元件54为互补式金属氧化物半导体影像感测元件，但不以此为限，其它可以达到相等功效的均等元件均应包含在本发明的范畴中。

配合参阅图4B，为本发明的输入模块的第四实施例的局部剖视图。该输入模块是大致与上述第三实施例的输入模块大致相同，其不同之处在于：该使用平面S与该感测元件54之间设置有一聚光元件58，以将经由使用者使用手指等外物点触该使用平面S反射后的光线聚焦于该感测元件54。该聚光元件58可例如为一双凸透镜，但不以此限，其它可以达到相同功效的均等元件均应包含在本发明的范畴中。

配合参阅图5及图6，分别对应为本发明的发光元件封装的第二实施例的剖视图及本发明的输入模块的第五实施例局部的剖视图。该输入模块50包含一电路板52、一发光元件封装30、一感测元件54及一屏蔽56。

该电路板52包含有一上表面520及一相反于该上表面520的下表面522，该电路板52可以通过印刷蚀刻等工法预先设置有电路布线，其中该电路板52可以为印刷电路板(printed circuit board,PCB)或软性电路板(flexible printed circuit,FPC)。

该发光元件封装30是为表面黏着式的发光元件封装，该发光元件封装30具有一基座32、一发光元件34、至少一导线36、一中介板38及二焊垫39。该基座32具有一本体320，该本体320包含有一第一表面322及一第二表面324，该第一表面322包含一设置部，于本实施例中，该设置部为一朝向该第二表面324方向凹陷的凹槽326，该凹槽326具有一底面327。该底面327是相对该第二表面324倾斜一预定角度θ，其中该预定角度θ介于5度至45度之间。该基座32是使用半导体材料，如:硅，制作而成。

该发光元件34具有一光轴I，该发光元件34设置于该凹槽326的该底面327，且该发光元件34的该光轴I与该第二表面324的法线形成该预定角度θ。其中该发光元件34为垂直共振腔面射型激光芯片。此外，该发光元件34还包含有二导电电极(未图示)。

该中介板38包含一上表面382、一相对于该上表面382的下表面384及二电极386，该两电极386设置于该中介板38的上表面382。设置有该发光元件34的该基座32是设置于其中的一电极386，并电连接于该电极386，其中该发光元件34是可以通过具有导电特性的黏着剂，如导电胶，以电连接该发光元件34的其中一导电电极及其中一电极386。该发光元件34的另一导电电极是通过该导线36电连接至另一电极386，并使该发光元件34的该光轴I与该中介板38的该上表面382具有一第一夹角Ω。该两焊垫39是设置于该中介板38的下表面384，并且该焊垫39是可以通过该中介板38的贯穿孔(未图示)电连接于该电极386。

此外，该发光元件封装30还包含一透光胶材35，该透光胶材35封闭该发光元件34及该导线36，以避免该发光元件34受水气及微粉尘附着而降低其发光效率或使用寿命。

再参阅图6，该发光元件封装30的该本体320的第二表面324是平贴于该电路板52的该上表面520，使该发光元件34的该光轴I与该上表面520具有该第一夹角Ω，并沿着该光轴I出射光线，且该光线是投射至一使用平面S。

该感测元件54包含有一感测面540及一相对于该感测面540的背面542，该感测面540具有一感测区541。该感测元件54是设置于该电路板52，且该感测元件54的背面542是平贴于该电路板52的该上表面520。该感测元件54可以为互补式金属氧化物半导体影像感测元件，但不以此为限，其它可以达到相等功效的均等元件均应包含在本发明的范畴中。

该屏蔽56设置于该电路板52，且位于该感测元件54上方；该屏蔽56具有一穿孔562，该穿孔562是大致对应于该感测元件54的该感测区541，以供光线经由该穿孔562以进入该感测区54。

此外，该感测元件54是可以经由一基座30而设置于该电路板52，其作用与相关说明与在第三实施例的输入装置相同，在此不予赘述。

又，该输入装置50还包含一聚光元件(未图标)，其作用与相关说明与在第一实施例的输入装置相同，在此不予赘述。

配合参阅图7，为本发明的基座的制作流程图。首先，提供一硅晶棒(S800)，将该硅晶棒由其(1,1,1)或(0,0,1)晶格面方向沿着一预定角度切割为至少一圆片(S802)，使该圆片具有对应该预定角度的一晶格面特性。提供一光阻层，涂布于该圆片的一表面(S804)。提供一掩膜(mask)，设置于该圆片涂布有该光阻的该表面(S806)。提供一光源，并经由该掩膜照射涂布有该光阻层的圆片(S808)。去除该掩膜(S810)，并将该圆片置入显影液中，以移除非必要部分的光阻(S812)。提供一蚀刻溶液，如:氢氧化钾(KOH)，将该圆片置入该蚀刻溶液进行蚀刻，使该圆片对应该光阻层形成多个非对称性的凹槽(S814)。最后，提供至少一电极，该电极是设置于该圆片上(S816)，并进行切割(S818)。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (20)

1.一种基座，供设置一具有一光轴的发光元件或收光元件，该基座是设置于一平面，其特征在于，该基座包含：

一本体，该本体包含：

一第一表面，平行于该平面且远离该平面；

一第二表面，平行于该平面且邻近于该平面；及

一非对称的V型凹槽，形成于该第一表面并朝向该第二表面方向凹陷，该非对称的V型凹槽具有一底面，该底面相对于该第二表面倾斜一预定角度；

其中，该发光元件或收光元件贴设于该非对称的V型凹槽的该底面，且该发光元件或收光元件的该光轴与该第二表面的法线形成该预定角度。

2.根据权利要求1所述的基座，其特征在于，该预定角度介于5度至45度之间。

3.根据权利要求1所述的基座，其特征在于，还包含二电极，分别设置于该第一表面。

4.根据权利要求1所述的基座，其特征在于，该V型凹槽的该底面相对该第二表面倾斜该预定角度。

5.一种输入模块，用以感测点触一使用平面之外物或于该使用平面上移动之外物，其特征在于，包含：

一电路板，具有一上表面及一下表面；

一发光元件封装，设置于该电路板的该上表面，该发光元件封装包含：

一第一基座，该第一基座又包含：

一第一表面，平行于该电路板且远离该电路板；

一第二表面，平行于该电路板且平贴于该电路板的该上表面；

一非对称的V型凹槽，形成于该第一表面，该非对称的V型凹槽朝向该第二表面凹陷并具有一底面，该底面相对于该第二表面倾斜一第一预定角度；

一发光元件，具有一光轴，该发光元件贴设于该底面，且该光轴与该第二表面的法线形成该第一预定角度，该发光元件出射的光线投射至该使用平面；及

一感测元件，包含一感测面及一相对于该感测面的背面，该背面平贴于该电路板的上表面，并与该发光元件封装具有一预定距离，该感测面具有一感测区，该感测区接收经由外物于该使用平面点触或移动产生的反射光线，并将反射光线转换为对应的电信号。

6.根据权利要求5所述的输入模块，其特征在于，该第一预定角度介于5度至45度之间。

7.根据权利要求5所述的输入模块，其中该发光元件为垂直共振腔面射型激光芯片。

8.根据权利要求5所述的输入模块，其特征在于，该第一表面还包含有相对于该非对称的V型凹槽的平台。

9.根据权利要求5所述的输入模块，其特征在于，该第一基座还包含有二电极，分别设置于该第一表面，该二电极分别电性连接于该发光元件的二导电电极。

10.根据权利要求9所述的输入模块，其特征在于，还包含至少一导线，跨接于该发光元件的该导电电极及该电极。

11.根据权利要求5所述的输入模块，其特征在于，还包含：

一中介板，包含一上表面及一相对于该上表面的下表面，该中介板的上表面贴设于该第一基座的第二表面；

二电极，设置于该中介板的该上表面并电连接于该发光元件的二导电电极；

二焊垫，设置于该中介板的下表面，并电连接于该电极。

12.根据权利要求11所述的输入模块，其特征在于，还包含至少一导线，跨接于该导电电极及该发光元件的该电极。

13.根据权利要求12所述的输入模块，其特征在于，还包含一透光胶材，设置于该中介板的上表面，并密封该发光元件及该导线。

14.根据权利要求5所述的输入模块，其特征在于，该感测元件为互补式金属氧化物半导体影像感测元件。

15.根据权利要求5所述的输入模块，其特征在于，还包含一屏蔽，具有一穿孔，该屏蔽罩设于该感测元件，且该穿孔位于该感测元件的感测区。

16.根据权利要求5所述的输入模块，其特征在于，该感测元件还包含有一第二基座，该第二基座包含：

一第三表面，平行于该电路板且远离该电路板；

一第四表面，平行于该电路板且邻近于该电路板，该第三表面的一设置部相对该第四表面倾斜一第二预定角度；

其中，该感测元件设置于该设置部，且该感测元件的一光轴与该第四表面的法线形成该第二预定角度。

17.一种基座的制作方法，其特征在于，包含步骤：

A.提供一硅晶棒；

B.由该硅晶棒的一预定晶格平面沿着一预定角度切割该硅晶棒使成为多个圆片；

C.涂布一光阻层于该圆片的其中一表面；

D.提供一掩膜，设置于该圆片涂布有该光阻层的表面；

E.利用一光源照射该圆片，使该掩膜曝光于该光阻层；

F.去除该掩膜；

G.提供一显影液，将曝光后的该圆片置入该显影液，以移除非必要部分的光阻层；

H.提供一蚀刻溶液，并将该圆片置入该蚀刻溶液进行蚀刻，使该圆片对应该光阻层形成多个非对称性的凹槽；

I.提供至少一电极，并将该电极设置于该圆片；

J.将该圆片切割为多个基座，其中，各该基座包含一本体，该本体包含一第一表面及一相对于该第一表面的第二表面，一非对称的V型凹槽形成于该第一表面，该非对称的V型凹槽具有一底面，该底面相对于该第二表面倾斜该预定角度。

18.根据权利要求17所述的基座的制作方法，其特征在于，该预定角度介于5度至45度之间。

19.根据权利要求17所述的基座的制作方法，其特征在于，该蚀刻溶液为氢氧化钾。

20.根据权利要求17所述的基座的制作方法，其特征在于，该预定晶格平面为(1,1,1)晶格平面或(0,0,1)晶格平面。