CN111246054A - 光电模组、深度获取组件及电子装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种光电模组、深度获取组件及电子装置。光电模组包括基板、金属的支架及发热元件。所述基板包括承载面，所述金属的支架设置在所述承载面上并与所述基板围合形成收容腔，所述发热元件设置在所述承载面上并收容在所述收容腔内。本发明的光电模组中，基板和金属的支架围合形成收容腔，当发热元件(芯片)收容在收容腔内时，发热元件产生的热量可以由支架传导至光电模组的外部，从而避免了光电模组内部的温度过高而影响芯片的正常工作。
Description
技术领域
本发明涉及光学器件相关技术领域，更具体而言，涉及一种光电模组、深度获取组件及电子装置。
背景技术
相关技术中的光电模组可以为光发射模组，例如LED灯、激光发生器、泛光灯等，也可以为光接收模组，例如相机。光电模组通常利用芯片实现光电转换，因此芯片在工作时发热量较大，当光电模组内部的热量无法及时消散，使得光电模组内部温度较高时，容易影响芯片的正常工作，更严重地，出现烧毁芯片的现象。
发明内容
本发明实施方式提供一种光电模组、深度获取组件及电子装置。
本发明实施方式的光电模组包括基板、金属的支架及发热元件。所述基板包括承载面，所述金属的支架设置在所述承载面上并与所述基板围合形成收容腔，所述发热元件设置在所述承载面上并收容在所述收容腔内。
本发明实施方式的光电模组中，基板和金属的支架围合形成收容腔，当发热元件收容在收容腔内时，发热元件(芯片)产生的热量可以由支架传导至光电模组的外部，从而避免了光电模组内部的温度过高而影响芯片的正常工作。
在某些实施方式中，所述基板为陶瓷电路板。
陶瓷电路板具有良好的导热性，基板能够较好地对发热元件进行散热，避免发热元件因温度过高而出现发热元件烧毁的现象。
在某些实施方式中，所述支架由铜、铝、银、金中的任意一种或多种制成。
铜、铝、银、金均具有良好的导热性，因此，发热元件产生的热量可以由支架传导至光电模组的外部，从而避免了光电模组内部温度过高而影响芯片以及光学组件的正常工作。
在某些实施方式中，所述光电模组还包括至少一个导电件，所述导电件与所述支架间隔，一个所述导电件设置在所述发热元件与所述承载面之间，所述光电模组还包括填充在所述发热元件与所述导电件之间的导电银浆。
其中一个导电件设置在发热元件与承载面之间，使得导电件能够与基板上的连接线路电连接。另外，导电银浆具有良好的导热性，导电银浆能够在电连接发热元件与导电件的同时，还能将发热元件产生的热量及时地传导至基板散掉或继续传导至支架上再散掉，进一步提高了光电模组对发热元件的散热效果。
在某些实施方式中，所述支架包括相背的顶面及底面，所述底面设置在所述承载面上，所述顶面向所述底面凹陷形成阶梯通孔，所述阶梯通孔包括第一子通孔及第二子通孔，所述第一子通孔的尺寸大于所述第二子通孔的尺寸以形成安装面，所述光电模组还包括光学组件，所述光学组件设置在所述安装面上并收容在所述第一子通孔内，所述发热元件收容在所述第二子通孔内。
由于第一子通孔与第二子通孔之间形成有安装面，光学组件可以承载在安装面上，如此，在第一子通孔的侧壁的限制下，光学组件能够较稳定地收容在第一子通孔内。
在某些实施方式中，所述第二子通孔的内侧面、所述第一子通孔的内侧面中的至少一个设置有吸光层。
当发热元件为发光元件时，吸光层能够吸收发热元件发射的光线，可以防止发热元件发射的光线被支架的内侧面反射，从而避免光线串扰。
在某些实施方式中，所述支架的所述顶面及外侧面均设置有绝缘层。
在支架的顶面及外侧面上设置绝缘层，绝缘层能够防止光电模组与其他电子器件发生短路，保证了光电模组的使用安全性。
在某些实施方式中，所述顶面开设有与所述第一子通孔连通的凹槽，所述光电模组还包括检测组件，所述检测组件包括设置在所述光学组件上的检测线路、输入端、及输出端，所述输入端的一端与所述检测线路的一端连接，所述输入端的另一端承载在所述凹槽的底面上；所述输出端的一端与所述检测线路的另一端连接，所述输出端的另一端承载在所述凹槽的底面上，所述输入端与所述输出端间隔。
检测组件可用于检测光学组件是否破裂、发生移位或者掉落等，从而保证了光学组件能够正常工作。
在某些实施方式中，所述支架通过电镀工艺或者化学镀工艺形成在所述基板上。
相较于支架与基板通过胶合、焊接等方式连接，通过电镀工艺或者化学镀工艺形成的支架与基板之间的结合更加可靠。
在某些实施方式中，所述光电模组还包括至少一个导电件，所述导电件与所述支架间隔，所述光电模组还包括热敏元件，一个所述导电件设置在所述热敏元件与所述承载面之间，所述光电模组还包括填充在所述热敏元件与所述导电件之间的导电银浆。
热敏元件可用于实时检测光电模组内部的温度，从而在温度异常时进行相应的处理，防止温度过高影响发热元件及光学组件正常工作。另外，导电银浆能够将热敏元件产生的热量及时地传导至基板上散掉或继续传导至支架上再散掉，避免热敏元件自身产生的热量影响热敏元件的检测精度。
在某些实施方式中，所述光电模组包括发光二极管灯、激光发生器、泛光灯、影像传感器中的至少一种。
每种光电模组的发热元件在工作时产生的热量均较多，本实施方式中，金属的支架对发热元件散热，能够有效将热量传到至光电模组的外部，使得每种光电模组的发热元件均能够正常工作。
本发明实施方式的深度获取组件包括上述任一实施方式所述的光电模组及相机模组。所述发热元件为光源并用于向目标物体发射激光；所述相机模组用于采集经所述目标物体反射后的激光。
本发明实施方式的深度获取组件中，基板和金属的支架围合形成收容腔，当发热元件收容在收容腔内时，发热元件产生的热量可以由支架传导至光电模组的外部，从而避免了光电模组内部的温度过高而影响芯片的正常工作。
本发明实施方式的电子装置包括壳体及上述实施方式所述的深度获取组件。所述深度获取组件设置在所述壳体上。
本发明实施方式的电子装置中，基板和金属的支架围合形成收容腔，当发热元件收容在收容腔内时，发热元件产生的热量可以由支架传导至光电模组的外部，从而避免了光电模组内部的温度过高而影响芯片的正常工作。
本发明的实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实施方式的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施方式的光电模组的结构示意图；
图2为图1的光电模组的立体分解示意图；
图3为图1的光电模组沿III-III线的剖面示意图；
图4为本发明实施方式的深度获取组件的结构示意图；及
图5为本发明实施方式的电子装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。附图中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。
另外，下面结合附图描述的本发明的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明的实施方式，而不能理解为对本发明的限制。
请一并参阅图1至图3，本发明实施方式的光电模组10包括基板11、金属的支架12、发热元件13及光学组件14。
基板11可以用于承载发热元件13。具体地，基板11包括承载面111，发热元件13设置在承载面111上。基板11上可以设置有过孔，光电模组10还包括连接线路，连接线路的一端穿过过孔与光电模组10内的发热元件13等电子器件电连接，连接线路的另一端与光电模组10的外部电路电连接。在一个例子中，基板11为陶瓷电路板。基板11由陶瓷材料制成，例如氮化铝AlN、氧化铝Al2O3等。相较于常规柔性电路板的热导系数(<＝0.5W/(m·K))，氮化铝AlN基板11的热导系数高达170W/(m·K)，氧化铝Al2O3基板11的热导系数可达到24W/(m·K)，因此，陶瓷电路板具有良好的导热性，基板11能够较好地对发热元件13进行散热，避免发热元件13因温度过高而出现发热元件13烧毁的现象。
金属的支架12设置在承载面111上并与基板11围合形成收容腔121。具体地，支架12包括相背的顶面122及底面123。底面123设置在承载面111上。支架12通过电镀工艺或者化学镀工艺形成在基板11上。具体地，通过电镀工艺或者化学镀工艺的方式，在承载面111上逐层镀支架材料，最终将支架材料堆积为支架12。如此，相较于支架12与基板11通过胶合、焊接等方式连接，通过电镀工艺或者化学镀工艺形成的支架12与基板11之间的结合更加可靠。在一个例子中，支架12由铜、铝、银、金中的任意一种或多种制成，即支架12可以为铜支架、铝支架、银支架、或金支架，还可以为上述材料制成的合金支架。相较于常规塑料镜筒的热导系数(<＝2W/(m·K))，由铜制成的支架12的热导系数高达400W/(m·K)，由银制成的支架12的热导系数高达429W/(m·K)，由金制成的支架12的热导系数高达317W/(m·K)，由铝制成的支架12的热导系数高达237W/(m·K)。由于铜、铝、银、金均由具有良好的导热性的材料制成，因此，发热元件13产生的热量可以由支架12传导至光电模组10的外部，从而避免了光电模组10内部的温度过高而影响发热元件13(芯片)以及光学组件14的正常工作。
发热元件13设置在承载面111上并收容在收容腔121内。具体地，发热元件13的类型与光电模组10的类型有关。光电模组10包括发光二极管灯(LED灯)、激光发生器、泛光灯、影像传感器中的至少一种，每种光电模组10的发热元件13在工作时产生的热量均较多。本实施方式中，金属的支架12对发热元件13散热，能够有效将热量传到至光电模组10的外部，使得每种光电模组10的发热元件13均能够正常工作。在某些实施方式中，光电模组10可以为光接收模组，例如影像传感器。以影像传感器为例，发热元件13可以为互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)图像传感器或者电荷耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)图像传感器，发热元件13可以用于成像。光学组件14可以为滤光片及镜头。发热元件13设置在镜头的像侧，滤光片设置在发热元件13与镜头之间。滤光片用于调整成像的光线波长区段，例如红外滤光片可以隔绝红外光进入发热元件13，从而防止红外光对正常影像色彩与清晰度造成影响。镜头用于调整外界进入光电模组10的光线的光学品质，使得发热元件13能够更好地成像。其中，影像传感器为可见光相机、红外光相机等。
在某些实施方式中，光电模组10还可以为光发射模组，例如LED灯、激光发生器、泛光灯、光通讯发射器(如发光二极管发射器、激光二极管发射器)等。以LED灯为例，发热元件13为发光二极管，光学组件14包括透明塑料罩、透明玻璃等。下面的实施方式以光电模组10为激光发生器为例进行说明。发热元件13可以为光源，例如为垂直腔面发射器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)或者边缘发射激光器(Edge Emitting Laser，EEL)。发热元件13用于向目标物体发射激光。其中，光学组件14可以衍射光学元件(Diffractive Optical Elements，DOE)、掩膜(Mask)、或扩散器(Diffuser)等。
综上所述，本发明实施方式的光电模组10中，基板11和金属的支架12围合形成收容腔121，当发热元件13收容在收容腔121内时，发热元件13产生的热量可以由支架12传导至光电模组10的外部，从而避免了光电模组10内部的温度过高而影响芯片的正常工作。
请参阅图2和图3，在某些实施方式中，光电模组10还包括至少一个导电件15，导电件15与支架12间隔。一个导电件15设置在发热元件13与承载面111之间，光电模组10还包括填充在发热元件13与导电件15之间的导电银浆16。
具体地，导电件15的数量包括一个、两个、三个或者三个以上。导电件15设置在承载面111之间并与支架12间隔，以防止导电件15与支架12电连接。其中一个导电件15设置在发热元件13与承载面111之间，使得导电件15能够与基板11上的连接线路电连接。光电模组10还包括填充在发热元件13与导电件15之间的导电银浆16。相较于常规用焊锡连接发热元件13与导电件15，焊锡用的锡膏的热导系数为57W/(m·K)，导电银浆16的热导系数高达230W/(m·K)，因此导电银浆16具有良好的导热性，导电银浆16能够在电连接发热元件13与导电件15的同时，还能将发热元件13产生的热量及时地传导至基板11散掉或继续传导至支架12上再散掉，进一步提高了光电模组10对发热元件13的散热效果。在一个例子中，导电件15包括焊盘。
请参阅图2和图3，在某些实施方式中，支架12包括相背的顶面122及底面123，底面123设置在承载面111上。顶面122向底面123凹陷形成阶梯通孔124，阶梯通孔124包括第一子通孔1241及第二子通孔1242，第一子通孔1241的尺寸大于第二子通孔1242的尺寸以形成安装面125。光学组件14设置在安装面125上并收容在第一子通孔1241内，发热元件13收容在第二子通孔1242内。
具体地，支架12的中间形成有阶梯通孔124。发热元件13发射的光线穿过阶梯通孔124后出射至光电模组10的外部，或者光电模组10外部的光线穿过阶梯通孔124后被发热元件13接收。阶梯通孔124包括第一子通孔1241及第二子通孔1242，第一子通孔1241的尺寸大于第二子通孔1242的尺寸，例如在与顶面122平行的方向上，第一子通孔1241的横向尺寸大于第二子通孔1242的横向尺寸。由于第一子通孔1241与第二子通孔1242之间形成有安装面125，光学组件14可以承载在安装面125上，如此，在第一子通孔1241的侧壁的限制下，光学组件14能够较稳定地收容在第一子通孔1241内。在组装光电模组10时，光学组件14设置在安装面125上并且收容在第一子通孔1241内，发热元件13收容在第二子通孔1242内。在一个例子中，光学组件14与安装面125之间设置有胶层140，以使光学组件14与安装面125连接可靠。
请参阅图3，在某些实施方式中，第二子通孔1242的内侧面126、第一子通孔1241的内侧面126中的至少一个设置有吸光层17。由于支架12由金属制成，发热元件13发射的光线容易被支架12的内侧面126一次或者多次反射，反射后的光线与发热元件13发射的光线一起进入光学组件14，从而产生光线串扰。当发热元件13为发光元件时，吸光层17能够吸收发热元件13发射的光线，可以防止发热元件13发射的光线被支架12的内侧面126反射，从而避免光线串扰。在本实施例中，吸光层17可以设置在第二子通孔1242的内侧面126上，也可以设置在第一子通孔1241的内侧面126上，还可以同时设置在第二子通孔1242的内侧面126及第一子通孔1241的内侧面126上，从而避免反射光线与发热元件13发射的光线产生串扰。其中，吸光层17可以为油墨层。
请参阅图3，在某些实施方式中，支架12的顶面122及外侧面127均设置有绝缘层170。由于支架12由金属制成，当光电模组10与其他电子器件接触时，容易发生短路。因此，在支架12的顶面122及外侧面127上设置绝缘层170，绝缘层170能够防止光电模组10与其他电子器件发生短路，保证了光电模组10的使用安全性。在一个例子中，吸光层17的材料与绝缘层170的材料相同，例如均为绝缘油墨。
请参阅图2和图3，在某些实施方式中，顶面122开设有与第一子通孔1241连通的凹槽128。光电模组10还包括检测组件18，检测组件18包括设置在光学组件14上的检测线路181、输入端182、及输出端183。输入端182的一端与检测线路181的一端连接，输入端182的另一端承载在凹槽128的底面1281上；输出端183的一端与检测线路181的另一端连接，输出端183的另一端承载在凹槽128的底面1281上，输入端182与输出端183间隔。具体地，光学组件14包括相背的第一面141和第二面142，检测组件18可以设置在光学组件14的第一面141上，也可以设置在光学组件14的第二面142上。检测组件18可以为氧化铟锡(Indium tinoxide，ITO)、纳米银丝、金属银线中的任意一种。检测组件18用于检测光学组件14是否破裂、发生移位或者掉落等，从而保证了光学组件14能够正常工作。在其他例子中，顶面122也可以不用开设凹槽128，检测组件18的输入端182及输出端183直接设置在顶面122上。
请参阅图2和图3，在某些实施方式中，光电模组10还包括至少一个导电件15，导电件15与支架12间隔。光电模组10还包括热敏元件19。一个导电件15设置在热敏元件19与承载面111之间。光电模组10还包括填充在热敏元件19与导电件15之间的导电银浆16。
具体地，在一个例子中，热敏元件19直接设置在导电件15上。热敏元件19可用于实时检测光电模组10内部的温度，从而在温度异常时进行相应的处理，防止温度过高影响发热元件13及光学组件14正常工作。当然，在热敏元件19设置在靠近发热元件13的导电件15上时，热敏元件19还可以直接检测发热元件13的温度，从而在温度异常时进行相应的处理，防止温度过高烧毁发热元件13。在另一个例子中，热敏元件19与导电件15之间还设置有导电银浆16。导电银浆16能够将热敏元件19产生的热量及时地传导至基板11上散掉或继续传导至支架12上再散掉，避免热敏元件19自身产生的热量影响热敏元件19的检测精度。
请参阅图4，本发明还提供一种深度获取组件100。深度获取组件100包括上述任一实施方式中的光电模组10以及相机模组20。发热元件13为光源并用于向目标物体发射激光，相机模组20用于采集经目标物体反射后的激光。
在一个例子中，深度获取组件100为结构光组件。光电模组10为结构光模组，发热元件13为激光发生器，光学组件14包括衍射光学元件和准直元件。发热元件13发射的激光经准直元件准直后入射至衍射光学元件，并经由衍射元件扩束成激光图案，激光图案投射至目标物体上。相机模组20采集被目标物体反射的激光图案。请继续参阅图4，深度获取组件100还包括处理器30，处理器30依据相机模组20采集的激光图案以获取目标物体的深度信息。其中，结构光组件可以为包括一个光电模组10及一个相机模组20的单目结构光组件，也可以为包括一个光电模组10及两个相机模组20的双目结构光组件。
在另一个例子中，深度获取组件100为飞行时间组件。光电模组10为飞行时间模组，发热元件13为激光发生器，光学组件14包括扩散器。发热元件13发射的激光经扩散器扩散后入射至目标物体上，相机模组20采集被目标物体反射后的激光。请继续参阅图4，深度获取组件100还包括处理器30，处理器30依据光电模组10发射激光与相机模组20采集激光之间的时间差以获取目标物体的深度信息。
本发明实施方式的深度获取组件100中，基板11和金属的支架12围合形成收容腔121，当发热元件13收容在收容腔121内时，发热元件13产生的热量可以由支架12传导至光电模组10的外部，从而避免了光电模组10内部的温度过高而影响芯片的正常工作。
请参阅图5，本发明实施方式的深度获取组件100可应用于电子装置1000。电子装置1000可以是能够获取深度的电子装置，例如手机、平板电脑、手提电脑、游戏机、头显设备、监控设备、门禁系统等。本发明以电子装置1000是手机为例进行说明。具体地，电子装置1000包括深度获取组件100和壳体200。壳体200可以给设置在壳体200上的深度获取组件100提供保护，例如防尘、防水、隔离电磁波等。在一个例子中，壳体200上开设有与深度获取组件100对应的孔，光线可以从孔中穿出或穿入壳体200。
本发明实施方式的电子装置1000中，基板11和金属的支架12围合形成收容腔121，当发热元件13收容在收容腔121内时，发热元件13产生的热量可以由支架12传导至光电模组10的外部，从而避免了光电模组10内部的温度过高而影响芯片的正常工作。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (13)
1.一种光电模组，其特征在于，包括：
基板，所述基板包括承载面；
金属的支架，所述金属的支架设置在所述承载面上并与所述基板围合形成收容腔；及
发热元件，所述发热元件设置在所述承载面上并收容在所述收容腔内。
2.根据权利要求1所述的光电模组，其特征在于，所述基板为陶瓷电路板。
3.根据权利要求1所述的光电模组，其特征在于，所述支架由铜、铝、银、金中的任意一种或多种制成。
4.根据权利要求1所述的光电模组，其特征在于，所述光电模组还包括至少一个导电件，所述导电件与所述支架间隔，一个所述导电件设置在所述发热元件与所述承载面之间，所述光电模组还包括填充在所述发热元件与所述导电件之间的导电银浆。
5.根据权利要求1所述的光电模组，其特征在于，所述支架包括相背的顶面及底面，所述底面设置在所述承载面上，所述顶面向所述底面凹陷形成阶梯通孔，所述阶梯通孔包括第一子通孔及第二子通孔，所述第一子通孔的尺寸大于所述第二子通孔的尺寸以形成安装面，所述光电模组还包括光学组件，所述光学组件设置在所述安装面上并收容在所述第一子通孔内，所述发热元件收容在所述第二子通孔内。
6.根据权利要求5所述的光电模组，其特征在于，所述第二子通孔的内侧面、所述第一子通孔的内侧面中的至少一个设置有吸光层。
7.根据权利要求5所述的光电模组，其特征在于，所述支架的所述顶面及外侧面均设置有绝缘层。
8.根据权利要求5所述的光电模组，其特征在于，所述顶面开设有与所述第一子通孔连通的凹槽，所述光电模组还包括检测组件，所述检测组件包括设置在所述光学组件上的检测线路、输入端、及输出端，所述输入端的一端与所述检测线路的一端连接，所述输入端的另一端承载在所述凹槽的底面上；所述输出端的一端与所述检测线路的另一端连接，所述输出端的另一端承载在所述凹槽的底面上，所述输入端与所述输出端间隔。
9.根据权利要求1所述的光电模组，其特征在于，所述支架通过电镀工艺或者化学镀工艺形成在所述基板上。
10.根据权利要求1所述的光电模组，其特征在于，所述光电模组还包括至少一个导电件，所述导电件与所述支架间隔，所述光电模组还包括热敏元件，一个所述导电件设置在所述热敏元件与所述承载面之间，所述光电模组还包括填充在所述热敏元件与所述导电件之间的导电银浆。
11.根据权利要求1至10任意一项所述的光电模组，其特征在于，所述光电模组包括发光二极管灯、激光发生器、泛光灯、影像传感器中的至少一种。
12.一种深度获取组件，其特征在于，包括：
权利要求1至10任意一项所述的光电模组，所述发热元件为光源并用于向目标物体发射激光；及
相机模组，所述相机模组用于采集经所述目标物体反射后的激光。
13.一种电子装置，其特征在于，包括：
壳体；及
权利要求12所述的深度获取组件，所述深度获取组件设置在所述壳体上。
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