CN111917003B

CN111917003B - 光源装置

Info

Publication number: CN111917003B
Application number: CN202010004957.9A
Authority: CN
Inventors: 李文; 洪祥致; 吕大鹏; 杨淑桦; 苏渝宏
Original assignee: Lite On Opto Technology Changzhou Co Ltd; Lite On Technology Corp
Current assignee: Lite On Opto Technology Changzhou Co Ltd; Lite On Technology Corp
Priority date: 2019-05-07
Filing date: 2020-01-03
Publication date: 2021-11-30
Anticipated expiration: 2040-01-03
Also published as: CN111917001A; CN111917001B; CN111917003A; CN111917002B; CN111917002A

Abstract

本发明公开一种光源装置，包括基板、分别设置于基板两侧的上电极层与下电极层、安装于上电极层的发光单元、设置于基板并围绕于发光单元的围墙、设置于围墙并电性耦接于下电极层的导电单元、设置于围墙的透光件、形成于透光件的侦测回路、及多个导电黏结部。导电单元包含远离基板的多个上接垫，侦测回路包含邻近多个上接垫的多个接点。多个导电黏结部包各含有胶体及埋置于胶体内的多个支撑体，每个导电黏结部的所述胶体和多个所述支撑体部分填入所述缝隙，使多个接点电性通过多个导电黏结部电性耦接至多个上接垫。据此，导电黏结部的支撑体填入围墙和透光件之间的缝隙，导电黏结部与围墙的上接垫不因缝隙而产生塌陷，以形成较佳的电连接架桥。

Description

光源装置

技术领域

本发明涉及一种光源装置，尤其涉及一种具有支撑体的导电黏结部的光源装置。

背景技术

现有光源装置多采用TO-CAN(Transistor Outline-CAN晶体管外形罐)封装，于近年来并未有大幅的结构改良，因而逐渐难以符合各式不同要求。于是，本发明人认为上述缺陷可改善，特潜心研究并配合科学原理的运用，终于提出一种设计合理且有效改善上述缺陷的本发明。

发明内容

本发明实施例在于提供一种光源装置，其能有效地改善现有光源装置所可能产生的缺陷。

本发明实施例公开一种光源装置，所述光源装置包括：一基板，包含有位于相反侧的一第一板面与一第二板面；一上电极层与一下电极层，分别设置于所述基板的所述第一板面与所述第二板面，并且所述下电极层包含有一第一下电极层与一第二下电极层；一发光单元，安装于所述上电极层，并且所述发光单元通过所述上电极层电性耦接于所述第一下电极层；一围墙，设置于所述第一板面、并围绕于所述发光单元的外侧；一导电单元，设置于所述围墙并电性耦接于所述第二下电极层，所述导电单元包含有位置远离所述基板的多个上接垫；一透光件，设置于所述围墙上，并且所述透光件的外侧缘与所述围墙的内表面形成有一缝隙；至少一个侦测回路，形成于所述透光件、并包含有分别邻近于多个所述上接垫的多个接点；以及多个导电黏结部，各包含有一胶体及埋置于所述胶体内的多个支撑体，每个所述导电黏结部的所述胶体和多个所述支撑体部分填入所述缝隙，使多个所述接点电性通过多个所述导电黏结部电性耦接至多个所述上接垫。

优选地，所述缝隙的一宽度定义为b，任一个所述导电黏结部的多个所述支撑体的一等效外径定义为a；其中，a(D90)<b且a(D10)>b/2。

优选地，所述支撑体的等效外径分布宽度满足0.3<(D90-D10)/D50<1.6。

优选地，任一个所述导电黏结部的多个所述支撑体是由金属、玻璃及高分子的至少其中之一或其组合所制成。

优选地，任一个所述导电黏结部的多个所述支撑体呈球状、片状、长条状及不规则状的至少其中之一或其组合。

优选地，所述胶体为粒径小于2μm的银胶，所述支撑体为锡银铜合金颗粒。

优选地，所述支撑体在所述导电黏结部中的质量分数为10％～30％。

优选地，所述围墙呈环形阶梯状且包含有：一上阶面，远离所述基板；一上梯面，相连于所述上阶面的内缘；一下阶面，位于所述上梯面的内侧，并且所述下阶面与所述第一板面的一距离小于所述上阶面与所述第一板面的一距离；及一下梯面，相连于所述下阶面内缘且远离所述上阶面；其中，所述下梯面与所述第一板面包围形成有一容置槽；其中，所述发光单元位于所述容置槽内，多个所述上接垫设置于所述上阶面，所述透光件设置于所述下阶面，并且所述缝隙位于所述透光件的所述外侧缘与所述上梯面之间。

优选地，所述围墙自所述下阶面与所述下梯面共同凹设形成有连通于所述容置槽的至少一个凹口，并且至少一个所述凹口构成能够连通所述容置槽与一外部空间的一气流通道。

优选地，任一个所述导电黏结部未接触所述下阶面。

优选地，每个所述导电黏结部通过多个所述支撑体部分填入所述缝隙，以使所述胶体的顶缘未落在所述缝隙之内。

综上所述，本发明实施例所公开的光源装置，其采用不同于TO-CAN封装的构造，以符合现今各式不同要求。进一步地说，所述导电黏结部的支撑体填入围墙和透光件之间的缝隙，导电黏结部与围墙的上接垫不因缝隙而产生塌陷，以形成较佳的电连接架桥。

为能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与附图仅用来说明本发明，而非对本发明的保护范围作任何的限制。

附图说明

图1～图3为本发明实施例的基本架构示意图。

图4～图8为基于所述基板架构的示意图。

图9为本发明实施例的光源装置的立体示意图。

图10为图9的分解示意图。

图11为图9沿剖线XI-XI的剖视示意图。

图12～图14为图11的局部放大示意图。

图15和图16为所述光源装置的局部成形示意图。

具体实施方式

请参阅图1至图16，其为本发明的实施例，需先说明的是，本实施例对应附图所提及的相关数量与外型，仅用来具体地说明本发明的实施方式，以便于了解本发明的内容，而非用来局限本发明的保护范围。

本实施例公开一种光源装置100，特别是指用于三维感测的光源装置100，如使用垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)或红外灯的光源装置100，但本发明不以此为限，光源装置100也可选用发光二极管(LED)或激光(Laser)等。

如图1至图3所示，其公开一种基本架构；也就是说，所述基本架构能够视设计需求调整而构成本实施例的光源装置100，但不受限于此。其中，所述基本架构包含一基板1、位于上述基板1相反两侧的一上电极层2与一下电极层3、埋置于所述基板1内的多个导通柱4、设置于所述基板1上的一围墙5、安装于所述上电极层2的一发光单元6、设置于所述围墙5上的一透光件8及连接固定上述透光件8与围墙5的一黏着胶9。

所述基板1在本实施例中大致呈方形(如：长方形或正方形)。其中，本实施例的基板1是以一陶瓷基板来说明、并包含有位于相反侧的一第一板面11与一第二板面12，基板1的材料不以上述为限，基板1也可以是电路板或其他绝缘基板。

所述上电极层2设置于上述基板1的第一板面11，所述下电极层3设置于上述基板1的第二板面12，并且埋置于上述基板1内的每个导通柱4的两端分别连接于上电极层2和下电极层3，以使所述上电极层2至下电极层3能够通过上述多个导通柱4而彼此电性连接。

所述围墙5由液晶高分子所制成且设置于基板1的第一板面11上，并且围墙5的外侧缘切齐于基板1的外侧缘，而所述上电极层2的外围部位被埋置于上述围墙5内。其中，所述围墙5呈环形阶梯状，并且本实施例的围墙5为模制成形的单件式构造，但本发明不受限于此。

进一步地说，上述围墙5由外而内依序包含有一上阶面51、相连于所述上阶面51内缘的一上梯面52、一下阶面53及相连于所述下阶面53内缘的一下梯面54。再者，所述围墙5在本实施例中包含有连接于所述上梯面52与下阶面53的两个倾斜面55，并且上述两个倾斜面55是分别相连于下阶面53的相反两侧(如：图2中的下阶面53的两个短边缘)。

其中，所述上阶面51呈方环状(如：长方环状或正方环状)且远离所述基板1，上阶面51在本实施例中也就是所述围墙5的顶面，并且较佳是平行于所述基板1的第一板面11。所述上梯面52呈方环状且垂直地相连于上阶面51内缘。所述下阶面53呈方环状且位于上梯面52的内侧，并且下阶面53较佳是平行于上阶面51，而所述下阶面53与第一板面11的一距离小于所述上阶面51与第一板面11的一距离。所述下梯面54呈方环状，下梯面54垂直地相连于下阶面53内缘且远离上阶面51，并且所述下梯面54与基板1的第一板面11包围形成有一容置槽S。

再者，所述每个倾斜面55的一侧(如：图3中的每个倾斜面55的内侧缘)与下阶面53相连形成有超过90度的一夹角，并且所述每个倾斜面55的另一侧(如：图3中的每个倾斜面55的外侧缘)与上梯面52共同构成夹角小于90度的一收容沟56。也就是说，所述围墙5的两个收容沟56位置彼此相向，但本发明不受限于此。举例来说，在本发明未绘示的其他实施例中，所述围墙5也可以形成有至少一个倾斜面55及其对应的至少一个收容沟56。也就是说，所述收容沟56是位于所述下阶面53与上梯面52之间。

另，所述围墙5自下阶面53与下梯面54共同凹设形成有连通于所述容置槽S的两个凹口58，并且上述两个凹口58的位置彼此相向。其中，所述围墙5的两个凹口58较佳是分别位于下阶面53的两个长边缘中央处；也就是说，所述围墙5的两个收容沟56与两个凹口58的位置是分别对应于下阶面53的四个边缘，但本发明不受限于此。举例来说，在本发明的其他实施例中，所述围墙5也可以形成有至少一个凹口58。

如图1至图3所示，所述发光单元6在本实施例中是以一垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)来说明，以提供一红外光。其中，所述发光单元6位于上述容置槽S内，并且上述发光单元6的位置较佳是对应于第一板面11的中央处。

所述透光件8在本实施例中为一透明玻璃板和设置于透明玻璃板上的光扩散聚合物(light-diffusing polymer)，上述透光件8设置于所述围墙5的下阶面53、并与上梯面52之间呈间隔设置(也就是，透光件8未接触于上梯面52)，以使上述每个凹口58构成能够连通容置槽S与一外部空间的一气流通道。

如图4至图6所示，其为调整图1至图3所示的基本架构所构成，所以相同处不在加以赘述，而图4至图6所示的构造相较于上述基本架构的差异大致说明如下：

所述下电极层3包含有一第一下电极层31与一第二下电极层32，并且所述发光单元6通过所述上电极层2电性耦接于所述第一下电极层31。再者，所述光源装置100进一步包含有设置于所述围墙5并电性耦接于所述第二下电极层32的一导电单元50、形成于所述透光件8的至少一个侦测回路80及多个胶体901。

其中，所述导电单元50包含有位置远离所述基板1的多个上接垫501，并且导电单元50能于围墙5与基板1形成有分别将上述多个上接垫501电性连接至第二下电极层32的多条传输线路504。上述侦测回路80较佳为透明导电状、并包含有分别邻近于多个所述上接垫501的多个接点801，而多个胶体901分别使多个所述接点801电性耦接至多个所述上接垫501。

需额外说明的是，高功率激光封装越来越多被应用于消费电子领域，所以人眼安全也变得愈加重要。所述侦测回路80是相关于垂直腔面发射激光器6的一种人眼保护机制，即在透光件8的出光面上制作薄层侦测回路80，此侦测回路80与基板1导通，所以一旦发生透光件8脱落或者破裂，则侦测回路80会断路，可立即触发断电保护机制，保障人眼安全。

如图9至图11所示，其为调整图1至图3所示的基本架构而构成的光源装置100，所以相同处不在加以赘述，而图9至图11所示的光源装置100相较于上述基本架构的差异大致说明如下：

所述光源装置100包含有一基板1、位于上述基板1相反两侧的一上电极层2与一下电极层3、埋置于所述基板1内的多个导通柱4、设置于所述上电极层2的一发光单元6、设置于所述基板1上并围绕发光单元6的一围墙5、设置于所述围墙5的一导电单元50、设置于围墙5上并覆盖发光单元6的一透光件8、形成于所述透光件8的两条侦测回路80、及连接固定上述透光件8与围墙5的多个导电黏结部90。其中，上述组件类似或相同于图1至图3的部分(如：基板1、围墙5、发光单元6及透光件8)则不再加以赘述。

所述下电极层3设置于上述基板1的第二板面12上，并且下电极层3包含有共平面设置的一第一下电极层31和一第二下电极层32。其中，所述第一下电极层31包含有两个第一下电极垫311，第二下电极层32包含有两个第二下电极垫321，并且第一下电极层31的两个第一下电极垫311分别通过多个导通柱4而电性耦接于上电极层2，而所述第二下电极层32的两个第二下电极垫321则是电性耦接于上述导电单元50。所述发光单元6安装于上电极层2(的大致中央部位)，以通过上电极层2电性耦接于所述第一下电极层31。

所述导电单元50设置于所述围墙5并且电性耦接于所述第二下电极层32。在本实施例中，所述导电单元50包含有多个下接垫502、位置分别对应于多个下接垫502的多个上接垫501、分别连接上述多个下接垫502至多个上接垫501的多条连接线503、分别连接上述多个下接垫502的两条传输线路504、及分别连接于上述两条传输线路504的两个导电柱505。

其中，所述多个下接垫502与多个上接垫501皆设置于围墙5上，并且多个下接垫502于围墙5上的一第一高度位置不同于(如：低于)多个上接垫501于围墙5上的一第二高度位置。而在本实施例中，所述多个下接垫502设置于围墙5的下阶面53，并且多个上接垫501设置于所述上梯面52与上阶面51的至少其中之一。

进一步地说，多个上接垫501设置于上梯面52(及上阶面51)，并且多个上接垫501的位置分别邻近于上述多个下接垫502的位置。其中，所述多条连接线503埋置于围墙5内，并且每条连接线503的两端分别连接于一个下接垫502及其相邻的上接垫501，据以使多个下接垫502(能通过多条连接线503)分别电性耦接于多个上接垫501。

再者，上述两条传输线路504埋置于所述围墙5内，而所述每条传输线路504在本实施例中是大部分位于下阶面53的下方，并且每条传输线路504的两端分别连接于被容置槽S所隔开的两个下接垫502。换个角度来看，上述每条传输线路504于围墙5内的一第三高度位置低于上述多个下接垫502于围墙5上的第一高度位置。

所述两条传输线路504的局部分别位于第二下电极层32的两个第二下电极垫321的上方。所述两个导电柱505埋置于上述围墙5与基板1内，并且上述两个导电柱505的一端分别连接于两条传输线路504，而两个导电柱505的另一端则分别连接于所述第二下电极层32的两个第二下电极垫321，据以使两条传输线路504分别电性耦接于所述第二下电极层32的两个第二下电极垫321。

需额外说明的是，所述导电单元50在本实施例中虽是以包含上述构件来说明，但导电单元50也可以根据设计需求而加以调整变化。举例来说，在本发明未绘示的其他实施例中，所述导电单元50可以不包含有任何下接垫502。

所述两条侦测回路80形成于上述透光件8的外表面，并且上述两条侦测回路80及透光件8外表面的高度位置大致对应于所述围墙5的上阶面51，据以使两条侦测回路80的多个接点801通过导电黏结部90能够连接于多个上接垫501。其中，上述侦测回路80的任一个接点801与相对应上接垫501之间的连接可以是：以导电黏结部90充填于透光件8与围墙5上梯面52之间的缝隙G2(也就是说，支撑体902是位于所述透光件8的外侧缘与所述上梯面52之间，并且任一个所述导电黏结部90于本实施例中未接触所述下阶面53)，并通过导电黏结部90电性连接上述接点801及上接垫501，但本发明不以此为限。

如图12至图16所示，本实施例的多个导电黏结部90分别使多个所述接点801电性耦接至多个所述上接垫501。其中，在每个导电黏结部90及其所对应的接点801与上接垫501之中，所述导电黏结部90包含有一胶体901及埋置于所述胶体901内的多个支撑体902，并且所述接点801与上接垫501之间的所述缝隙G2的一部位充填有多个所述支撑体902中的部分，以使所述胶体901填满所述缝隙G2的所述部位。支撑体902可以全部或者部分嵌入缝隙G2中，优选a(D90)<b且a(D10)>b/2，其中a(D90)指累计粒度分布数达到90％时对应支撑体902的等效外径a，则a(D90)<b表示90％的支撑体902等效外径a要小于缝隙G2的宽度b；同理a(D10)>b/2指10％数量的支撑体902等效外径a要大于缝隙G2的宽度b的一半。支撑体902等效外径分布宽度满足0.3<(D90-D10)/D50<1.6，优选(D90-D10)/D50＝1.2。此外，增加粒度分布宽度说明，因为实际缝隙G2的宽度b会有剪刀差或者分布情况，粒度需要有一定的分布宽度；太过集中则支撑体902不能进入小缝隙G2，太过分散则缝隙G2被支撑体902桥连的概率会减小。

再者，任一个所述导电黏结部90的多个所述支撑体902是由金属(包含：金属合金)、玻璃、及高分子的至少其中之一或其组合所制成，并且任一个所述导电黏结部90的多个所述支撑体902呈球状、片状、长条状及不规则状的至少其中之一，但本发明不受限于此。

所述胶体901为低温固化导电胶或者光固化导电胶，例如含有质量分数为70％～90％粒径小于2μm银粉的环氧银胶。所述支撑体902为金属颗粒，含量在10％～30％之间。举例来说，对一变化范围在20～60μm之间的缝隙G2宽度b，支撑体902可选熔点为217℃的锡银铜合金颗粒，合金颗粒的分布为D10＝13.5μm,D50＝18μm,D90＝34.5μm，则粒径分布宽度(D90-D10)/D50＝1.17。所述导电黏结部90为上述导电银胶和锡银铜合金颗粒混合后固化形成，其中锡银铜合金颗粒的质量分数为20％，固化温度为100℃恒温半小时。

换个角度来看，支撑体902优选为球形金属颗粒(如：金属镍球、金属银球、锡银铜合金、金锡合金等锡球)，据以更容易被针头挤压进入缝隙G2，从而阻挡胶体901向内凹陷，并可以提高导电黏结部90的导电率，减少因导电黏结部90形状变异而导致的阻抗差异。

此外，在本发明未绘示的其他实施例中，所述侦测回路80也可以形成在透光件8的内表面，并且上述侦测回路80的多个接点801分别连接于导电单元50的多个下接垫502。

综上所述，于本实施例所公开的光源装置中，所述导电黏结部的支撑体填入围墙和透光件之间的缝隙，导电黏结部与围墙的上接垫不因缝隙而产生塌陷，以形成较佳的电连接架桥。再者，所述光源装置来能通过导电黏结部的支撑体填入围墙和透光件之间的缝隙，据以避免导致胶体在侧壁过薄，容易发生破裂或者导致阻抗增加。

以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的专利范围，所以凡是运用本发明说明书及图式内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的专利范围内。

Claims

1.一种光源装置，其特征在于，所述光源装置包括：

一基板，包含有位于相反侧的一第一板面与一第二板面；

一上电极层与一下电极层，分别设置于所述基板的所述第一板面与所述第二板面，并且所述下电极层包含有一第一下电极层与一第二下电极层；

一发光单元，安装于所述上电极层，并且所述发光单元通过所述上电极层电性耦接于所述第一下电极层；

一围墙，设置于所述第一板面、并围绕于所述发光单元的外侧；

一导电单元，设置于所述围墙并电性耦接于所述第二下电极层，所述导电单元包含有位置远离所述基板的多个上接垫；

一透光件，设置于所述围墙上，并且所述透光件的外侧缘与所述围墙的内表面形成有一缝隙；

至少一个侦测回路，形成于所述透光件、并包含有分别邻近于多个所述上接垫的多个接点；以及

多个导电黏结部，各包含有一胶体及埋置于所述胶体内的多个支撑体，每个所述导电黏结部的所述胶体和多个所述支撑体部分填入所述缝隙，使多个所述接点通过多个所述导电黏结部电性耦接至多个所述上接垫。

2.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述缝隙的一宽度定义为b，任一个所述导电黏结部的多个所述支撑体的一等效外径定义为a；其中，a(D90)<b且a(D10)>b/2；其中，a(D90)指累计粒度分布数达到90％时对应所述支撑体的所述等效外径，a(D90)<b表示90％数量的所述支撑体的所述等效外径要小于所述缝隙的所述宽度，a(D10)>b/2指10％数量的所述支撑体的所述等效外径要大于所述缝隙的所述宽度的一半。

3.如权利要求2所述的光源装置，其特征在于，所述支撑体的等效外径分布宽度满足0.3<(D90-D10)/D50<1.6。

4.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，任一个所述导电黏结部的多个所述支撑体是由金属、玻璃及高分子的至少其中之一或其组合所制成。

5.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，任一个所述导电黏结部的多个所述支撑体呈球状、片状、长条状及不规则状的至少其中之一或其组合。

6.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述胶体为粒径小于2μm的银胶，所述支撑体为锡银铜合金颗粒。

7.如权利要求6所述的光源装置，其特征在于，所述支撑体在所述导电黏结部中的质量分数为10％～30％。

8.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述围墙呈环形阶梯状且包含有：

一上阶面，远离所述基板；

一上梯面，相连于所述上阶面的内缘；

一下阶面，位于所述上梯面的内侧，并且所述下阶面与所述第一板面的一距离小于所述上阶面与所述第一板面的一距离；及

一下梯面，相连于所述下阶面内缘且远离所述上阶面；其中，所述下梯面与所述第一板面包围形成有一容置槽；

其中，所述发光单元位于所述容置槽内，多个所述上接垫设置于所述上阶面，所述透光件设置于所述下阶面，并且所述缝隙位于所述透光件的所述外侧缘与所述上梯面之间。

9.如权利要求8所述的光源装置，其特征在于，所述围墙自所述下阶面与所述下梯面共同凹设形成有连通于所述容置槽的至少一个凹口，并且至少一个所述凹口构成能够连通所述容置槽与一外部空间的一气流通道。

10.如权利要求8所述的光源装置，其特征在于，任一个所述导电黏结部未接触所述下阶面。

11.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，每个所述导电黏结部通过多个所述支撑体部分填入所述缝隙，以使所述胶体的顶缘未落在所述缝隙之内。