CN111602245A - 具有锁定组件的光电模块及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本公开描述了具有锁定组件的光电模块及其制造方法。在一些情况下，锁定组件可以改善制造过程中的安装步骤，并且可以增加锁定组件被结合于其中的光电模块的使用寿命。锁定组件可以包括包覆成型件突起和光学元件壳体突起、以及被结合于包覆成型件壳体部件中的锁定边缘。

Description

具有锁定组件的光电模块及其制造方法
技术领域
本公开涉及具有锁定组件的光电模块以及用于制造这种模块的方法。
背景技术
诸如接近传感器、结构化光发生器、二维或三维成像摄影机、或环境光传感器等光电模块通常包括安装至光电部件(诸如发光二极管、光电二极管、激光二极管或成像传感器等)的光学组件。安装(即，涉及这些部件的对准和结合)可能是一种挑战。此外，当光学组件在正常使用期间相对于对应的光电部件变得不对准时，能够显著降低光电模块的使用寿命。因此，需要具有改进的安装技术的光电模块，并且需要这些光电模块的制造。
发明内容
本公开描述了具有锁定组件的光电模块及其制造方法。在一些情况下，锁定组件可以改善制造过程中的安装步骤，并且可以增加锁定组件被结合于其中的光电模块的使用寿命。在第一方面，例如，光电模块包括光学元件组件。光学元件组件包括安装在光学元件壳体内的光学元件。光电模块进一步包括包覆成型件组件。包覆成型件组件包括经由电气连接件被安装到基板上的光电部件。光电部件和电气连接件通过包覆成型件被封装，并且包覆成型件被包覆成型件壳体横向限制。光学元件组件经由锁定组件被安装到包覆成型件组件上，使得光学元件组件相对于包覆成型件组件的横向运动基本上被抑制。
在另一方面，本公开描述了一种用于制造具有锁定组件的光电模块的方法。该方法包括：
构造晶片组件，通过利用电气连接件将多个光电部件安装到基板上来部分地构造晶片组件；
将包覆成型件工具安装到晶片组件，该包覆成型件工具包括多个包覆成型件工具通道和多个包覆成型件工具沟槽；
经由多个包覆成型件工具通道将可成型的包覆成型件材料引入到晶片组件中，使得多个光电部件和电气连接件被封装，并且多个包覆成型件工具沟槽被至少部分地填充有可成型的包覆成型件材料；
固化可成型的包覆成型件材料，使得可成型的包覆成型件材料基本上为固体；
从晶片组件移除包覆成型件工具；
切割包覆成型件和基板，从而形成多个模块沟槽；
将壳体工具安装到晶片组件，该壳体工具包括多个壳体工具通道和多个壳体工具突起；
经由多个壳体工具通道将可成型的壳体材料引入到晶片组件中，使得模块沟槽被至少部分地填充有可成型的壳体材料；
固化可成型的壳体材料，使得可成型的壳体材料基本上为固体；
从晶片组件移除壳体工具；并且
切割基本上为固体的壳体材料，产生多个离散的包覆成型件组件。
根据以下的详细描述、附图以及权利要求书，其他方面、特征以及优点将变得显而易见。
附图说明
图1A至图1E描绘了具有锁定组件的示例光电模块。
图2A至图2K描绘了用于制造具有锁定组件的光电模块的示例方法。
具体实施方式
分别在图1A至图1E中描绘出光电模块100A至100E的示例。每个示例光电模块包括锁定组件。锁定组件改善了制造过程中的安装步骤，并且增加了锁定组件被结合于其中的光电模块的使用寿命。共同的附图标记指示相似的特征。
光电模块100A至100E中的每个光电模块包括包覆成型件组件(overmoldassembly)102和光学元件组件104。光学元件组件104可以通过粘合剂106被安装到包覆成型件组件102上。包覆成型件组件包括经由电气连接件112(例如，焊线)被安装到基板110(例如，印刷电路板)上的光电部件108。还有其他的电气部件114(例如，电容器)可以经由电气连接件112被安装到基板110上。
包覆成型件组件102还包括包覆成型件(overmold)116。包覆成型件116与基板110一起将光电部件108、电气连接件112和任何其他的电气部件114(如果存在的话)封装。包覆成型件组件102进一步包括限制包覆成型件116的包覆成型件壳体118。包覆成型件116可以包括包覆成型件突起120和包覆成型件沟槽122，这二者均被结合到包覆成型件116的第一侧124上。在一些情况下，包覆成型件组件102可以包括基板沟槽126(即，在基板110中切割而成或者以其他方式形成的沟槽)。当存在时，包覆成型件壳体118可以延伸至基板沟槽126中。在一些情况下，基板沟槽126能够提高光电模块100A的机械鲁棒性和/或能够消除杂散光从基板110与包覆成型件壳体118之间穿过。此外，在一些情况下，包覆成型件116的第一侧124可以包括一个或多个光学元件。例如，可以将诸如光学滤光片等光学元件涂覆在第一侧124上。在一些情况下，光学元件可以形成在包覆成型件116的第一侧124中，如图1D所示。
光学元件组件104包括安装在光学元件壳体130内的光学元件128。光学元件128可以包括折射透镜、衍射透镜、微透镜阵列、漫射器、其他衍射元件、光学滤光片(例如，红外滤光片)或上述的任意组合。光学元件组件104进一步包括从光学元件壳体130延伸的光学元件壳体突起132。光学元件壳体130和光学元件壳体132可以至少部分地由固化的环氧树脂构成。在一些情况下，光学元件壳体突起132和光学元件壳体130可以同时形成并且可以在实质上相连，尽管它们并不需要如此。在一些情况下，例如，它们可以单独形成并且用粘合剂安装在一起。在一些情况下，包覆成型件壳体118可以包括被配置为与光学元件壳体突起132接合的锁定边缘134(如图1A至图1D所示)。光电模块100A至100E可以安装在柔性电缆136上(为了清楚起见，在图1A至图1C中并未示出)。
图2A至图2K示出了用于制造具有锁定组件的光电模块(诸如，分别在图1A至图1E中描绘的光电模块100A至100E)的方法的示例。在一步骤中，晶片组件202被构造。晶片组件202可以包括各种膜和安装部件，这对于本领域普通技术人员而言是显而易见的。例如，晶片组件202可以在示例制造方法的各个步骤期间被安装到真空吸盘上。如图2A所描绘的，通过经由电气连接件112将多个光电部件108安装到基板110上来部分地构造晶片组件202。在另一步骤中，将包覆成型件工具204安装到晶片组件202上。包覆成型件工具204包括多个包覆成型件工具通道206和多个包覆成型件工具沟槽206，如图2B所示。
在另一步骤中，经由多个包覆成型件工具通道206将可成型的包覆成型件材料210引入到晶片组件202中，使得多个光电部件108和电气连接件112(以及在一些情况下的其他的电气部件114)被封装，并且多个包覆成型件工具沟槽208被至少部分地填充有可成型的包覆成型件材料210，如图2B中进一步所描绘的。然后在随后的步骤中利用电磁辐射(例如，红外或紫外光)和/或热能来将可成型的包覆成型件材料210固化，使得可成型的包覆成型件材料210基本上为固体。然后，在后续步骤中将包覆成型件工具204从晶片组件202移除，如图2C所描绘的，。
在另一步骤中，切割包覆成型件116和基板110，从而形成多个模块沟槽212。在一些情况下，仅切割包覆成型件116。在另一步骤中，将壳体工具214安装到晶片组件202上。壳体工具214包括多个壳体工具通道216和多个壳体工具突起218。在另一步骤中，如图2E所示，经由多个壳体工具通道216将可成型的壳体材料220引入到晶片组件202中，使得模块沟槽212被至少部分填充有可成型的壳体材料220。
图2F描绘了图2E的放大的部分。在一些情况下，如图2E和图2F所描绘的，壳体工具214不与包覆成型件突起120接触。相反，在所描绘的一些情况下，壳体工具214(经由壳体工具突起218)与包覆成型件116的第一侧124的一小部分接触。在一些情况下，这样的特征可以防止可成型的壳体材料220迁移到包覆成型件116的第一侧124的大部分上。
在另一步骤中，利用电磁辐射和/或热能来固化可成型的壳体材料220，使得可成型的壳体材料220基本上为固体。在另一步骤中，如图2G所示，将壳体工具214从晶片组件202移除。在另一步骤中，沿着切割线222(如图2H所示)来切割基本上为固体的壳体材料，从而产生多个离散的包覆成型件组件202，如图21所示。在一些情况下，可以将包覆成型件组件202安装到柔性电缆136上；例如，光电部件108可以电连接到柔性电缆136。
在另一步骤中，如图2J所示，光学元件组件104通过粘合剂和上述的锁定组件的部件(例如，包覆成型件突起120和光学元件突起132)被安装到包覆成型件组件102。在一些情况下，粘合剂可以部分或完全地固化(例如，利用电磁辐射和/或热能)，尽管这不是必须的。在另一步骤中，可以评估如图2K所示的组件化的光电模块100C的性能。例如可以经由柔性电缆136激活光电部件108并且测试性能、效率等。
前述实施方式中的一些实施方式描述了用于制造多个离散的光电模块的步骤的集合。顺序地描述了各个步骤，尽管这些步骤不必按照所描述的顺序来执行。而且，被顺序描述的步骤可以同时执行。此外，在一些情况下可以重复上述的示例步骤。此外，可以对前述实施方式进行修改，例如，任何前述实施方式中都可以包括附加的步骤，诸如涉及应用脱模剂的步骤以及涉及氧等离子体处理的步骤等。
此外，一些前述实施方式描述了离散的光电模块。可以对前述实施方式进行修改，例如，以上任何实施方式都可以包括(例如，通过光刻技术、丝网印刷等)安装或沉积在任意的光学元件128上的孔(例如，至少部分地由黑铬组成)。更进一步地，以上在不同实施方式中描述的特征可以在相同的实施方式中相组合。
因此，其他的实施方式都处在权利要求的范围内。

Claims (18)

1.一种光电模块，包括：
光学元件组件，包括安装在光学元件壳体内的光学元件；以及
包覆成型件组件，所述包覆成型件组件包括经由电气连接件被安装到基板上的光电部件，所述光电部件和所述电气连接件通过包覆成型件被封装，并且所述包覆成型件被包覆成型件壳体横向限制，并且
所述光学元件组件经由锁定组件被安装到所述包覆成型件组件，使得所述光学元件组件相对于所述包覆成型件组件的横向运动基本上被抑制。
2.根据权利要求1所述的光电模块，其中，
所述光电部件可操作，以感测和/或发射特定波长的电磁辐射。
3.根据权利要求2所述的光电模块，其中，
所述包覆成型件组件壳体对于所述特定波长基本上透明，并且所述光学元件壳体对于所述特定波长基本上不透明。
4.根据权利要求3所述的光电模块，其中，
所述光学元件包括漫射器、折射光学元件、衍射光学元件、微透镜阵列和/或光学滤光片。
5.根据权利要求4所述的光电模块，其中，
所述锁定组件包括从所述光学元件壳体延伸的光学元件壳体突起，所述光学元件壳体突起与所述包覆成型件的第一侧接触。
6.根据权利要求5所述的光电模块，进一步包括：
所述光学元件壳体，所述光学元件壳体通过粘合剂与所述包覆成型件组件壳体接触。
7.根据权利要求6所述的光电模块，其中，所述锁定组件包括：
锁定边缘，被结合到所述包覆成型件组件壳体中，所述锁定边缘被设置为与所述光学元件壳体突起邻近，并且被配置为基本上抑制所述光学元件组件相对于所述包覆成型件组件的横向运动。
8.根据权利要求6所述的光电模块，其中，所述锁定组件包括：
锁定边缘，被结合到所述包覆成型件组件壳体中，所述锁定边缘被设置为与所述光学元件壳体突起邻近，并且被配置为基本上抑制所述光学元件组件相对于所述包覆成型件组件的横向运动；以及
包覆成型件沟槽，设置在所述包覆成型件的所述第一侧内，所述光学元件壳体突起经由所述包覆成型件沟槽与所述包覆成型件的所述第一侧接触，所述包覆成型件沟槽被配置为与所述锁定边缘一起基本上抑制所述光学元件组件相对于所述包覆成型件组件的横向运动。
9.根据权利要求8所述的光电模块，其中，
所述锁定组件包括从所述包覆成型件的所述第一侧延伸的包覆成型件突起，所述包覆成型件突起与所述包覆成型件沟槽以及所述锁定边缘一起，用以基本上抑制所述光学元件组件相对于所述包覆成型件组件的横向运动。
10.根据权利要求9所述的光电模块，进一步包括：
所述包覆成型件突起，所述包覆成型件突起被配置为基本上阻止所述粘合剂到所述包覆成型件的所述第一侧上的迁移。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的光电模块，其中，
所述光学元件壳体延伸至所述包覆成型件组件的所述基板中。
12.根据权利要求5至10中的一项所述的光电模块，其中，
所述包覆成型件的所述第一侧能够包括光学元件。
13.根据权利要求12所述的光电模块，其中，
所述光学元件能够形成在所述包覆成型件的所述第一侧中。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的光电模块，其中，
所述光电部件包括边缘发射激光二极管、垂直腔表面发射激光器、发光二极管、光电二极管、解调像素和/或图像传感器。
15.一种用于制造光电模块的方法，其中，每个光电模块包括锁定组件，所述方法包括：
构造晶片组件，通过利用电气连接件将多个光电部件安装到基板上来部分地构造所述晶片组件；
将包覆成型件工具安装到所述晶片组件，所述包覆成型件工具包括多个包覆成型件工具通道和多个包覆成型件工具沟槽；
经由所述多个包覆成型件工具通道将可成型的包覆成型件材料引入到所述晶片组件中，使得所述多个光电部件和所述电气连接件被封装，并且所述多个包覆成型件工具沟槽被至少部分地被填充有可成型的包覆成型件材料；
固化所述可成型的包覆成型件材料，使得所述可成型的包覆成型件材料基本上为固体；
从所述晶片组件移除所述包覆成型件工具；
切割所述包覆成型件和所述基板，从而形成多个模块沟槽；
将壳体工具安装到所述晶片组件，所述壳体工具包括多个壳体工具通道和多个壳体工具突起；
经由所述多个壳体工具通道将可成型的壳体材料引入到所述晶片组件中，使得所述模块沟槽被至少部分地填充有可成型的壳体材料；
固化所述可成型的壳体材料，使得所述可成型的壳体材料基本上为固体；
从所述晶片组件移除所述壳体工具；并且
切割基本上为固体的所述壳体材料，生成多个离散的包覆成型件组件。
16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：
将所述多个离散的包覆成型件组件中的至少一个安装到柔性电缆上。
17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：
经由所述锁定组件将光学元件组件安装到至少一个所述离散的包覆成型件组件上，这样形成的所述组件为光电模块。
18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括：
通过经由所述柔性电缆激活所述光电模块来评估所述光电模块的性能。
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