CN114788103A - 光电模块 - Google Patents

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Abstract

用于在光电器件上方安装光学组件的支撑结构,所述光学组件包括导电结构,所述支撑结构包括:用于支撑光学组件的第一表面;以及导电引线,其中所述导电引线包括:与第一表面相邻的第一电接口部分,用于与由第一表面支撑的光学组件的导电结构形成电接触;在与第一表面相对的一侧上的第二电接口部分,并且其中导电引线从第一电接口部分延伸到第二电接口部分,以便保持支撑在第一表面上的光学组件和第二电接口部分电接触。

Description

光电模块
技术领域
本公开内容涉及紧凑型光电模块及其制造。
背景技术
各种消费电子产品和其他设备包括专为精密光投影或检测应用而设计的封装式发光器或探测器模块。这种模块的空间尺寸通常非常小,因此能够将其集成到便携式设备中。适用于微型照明器的一种技术是大功率垂直空腔面发射激光器(VCSEL)器件和VCSEL阵列器件。
必须以高精度控制这种微型电子封装的尺寸,以确保模块的最佳功能。然而,某些制造技术,例如在封装中应用粘合剂,可能难以实现必要的精度标准。
此外,在某些情况下,裸的VCSEL的光学输出功率通常可以如此之高,以至于如果光学元件的质量受损,它可能会对人的眼睛或皮肤造成损害。因此,重要的是确保高功率激光照明器在运行时符合激光安全法规。例如,照明器可以是组件的一部分,该组件在正常操作条件下通过防止人过于靠近照明器来保持眼睛安全操作。然而,在某些情况下,修改输出光束以进行安全操作的光学结构的损坏(例如裂纹)或者光学结构上存在湿气或化学污染可能导致安全危害。同样,如果光学结构要脱落或移除,则安全性可能会受到损害。
因此,本公开内容所要解决的技术问题是提供一种光电模块,该光电模块解决上述一个或多个问题,或至少提供一种有用的替代方案。
发明内容
概括而言,该公开内容建议,通过促进针对光学结构损坏或水分或化学污染存在的检测来克服上述问题。该装置这样做而不会损害模块的光学性能并实现直接制造。
根据本公开内容的一个方面,提供一种用于在光电设备上方安装光学组件的支撑结构,所述光学组件包括导电结构,所述支撑结构包括:用于支撑光学组件的第一表面;以及导电引线,其中所述导电引线包括:与第一表面相邻的第一电接口部分,用于与由第一表面支撑的光学组件的导电结构形成电接触;在与第一表面相对的一侧上的第二电接口部分,并且其中导电引线从第一电接口部分延伸到第二电接口部分,以便保持支撑在第一表面上的光学组件和第二电接口部分的电接触。
根据本发明的另一个方面,提供一种用于在光电设备上方安装光学组件的支撑结构,所述光学组件包括导电结构,所述支撑结构包括:用于支撑光学组件的第一表面;以及导电性引线,其中所述导电性引线包括:与第一表面相邻的第一电接口部分;在所述第一表面中的第一凹槽,其中第一凹槽包括限定用于容纳导电流体的体积的一个或多个壁,其中该体积在第一表面处是敞露的但除此之外是封闭的,并且其中凹槽的一个或多个壁的至少一部分由导电引线的第一电接口部分形成,使得在凹槽中容纳的导电流体保持导电引线的第一电接口部分和由表面支撑的光学组件的导电结构处于电连接中。
光学组件可以包括光学组件,例如微透镜阵列(MLA),光学散射器,透镜,折射或衍射光学元件,散射器,光谱滤波器,偏振滤波器和/或可操作以修改光源的输出光束的光学特性的一些其它光学结构,光束射到光学组件上。在某些情况下,光学组件可操作以产生结构化光发射。
光电器件可以包括VCSEL,VCSEL的阵列,一个或多个发光二极管(LED),红外线(IR)LED,有机LED(OLED),红外线(IR)激光器或边缘发射激光二极管。
应该理解的是,此处使用术语导电流体来表示能够通过加热或任何其他手段固化并且在固化后至少在其硬化状态下导电的流体。导电流体可以包括导电粘合剂。导电流体可以包括导电环氧树脂。导电流体可以是可热固化的流体。
导电结构可以是线路(或者说迹线)。线路可以是电阻性或电容性线路。线路可以被配置以检测光学组件表面上的水分或光学组件的损坏。导电结构可以是透明的。导电结构可以是不透明的。导电结构可以包括用于形成与引线的电连接的接口部分。导电结构的接口部分可以是一个或多个接触垫。
支撑结构可以是间隔件。支撑结构可以包括电绝缘材料。支撑结构可以在与光电器件的正确距离处支撑光学组件以产生结构化光发射。
导电引线可以包括线路。可以将第二电气接口部分配置为启用与引线框架的电气连接。与第一表面相对的一侧可以配置为与在其上配置光电器件的引线框架接口。与第一表面相对的侧可以与引线框架集成,在引线框架上配置光电器件。
第二电接口部分可以与安装光学元件的引线框架电接触。因此,导电引线可以保持支撑在第一表面上的光学组件与引线框架电接触,在该引线框架上可以安装或可以不安装光学元件。第二电气接口部分可以与引线框架电接触,光学元件通过导电流体安装在引线框架上。
支撑结构可以包括用于容纳导电流体的多个凹槽。支撑结构可以包括两个引线和两个用于容纳导电流体的相应的凹槽。
因此,该公开内容的实施例提供了一种支撑结构,该支撑结构能够在从光学组件到引线框架的支撑结构的Z方向上实现电连接。
第一凹槽的所有一个或多个壁可以由导电引线的第一接口部分形成。
因此,该公开内容的实施例能够在光电结构的组装期间直接分配导电流体并且确保光学组件到引线框架的电连接。
支撑结构可以包括从第一表面延伸的多个侧壁,使得侧壁限定围绕由第一表面支撑的光学组件的连续边界。侧壁可以定义用于容纳光学组件的基座。侧壁可以与光学组件充分间隔开,以便当光学组件由第一表面支撑时能够将导电流体分配到凹槽。
支撑结构可以是电绝缘的并节省导电引线。
第一凹槽可以被定位成使得其至少部分地被支撑在第一表面上的光学组件覆盖。第一凹槽可以定位为当光学组件支撑在第一表面上时,凹槽的一部分保持未覆盖。未覆盖的部分可以足够大,以允许在光学组件位于第一表面上时将导电流体分配到凹槽。
第一凹槽的一个或多个壁可以基本上是弯曲的。第一凹槽可以具有基本上凹陷的球形帽形状或凹陷的椭球帽形状。
因此,该公开内容的实施例使得光学模块的直接组装成为可能,因为凹槽的弯曲形状在分配时将导电流体朝向光学组件的接触区域驱动。
支撑结构在第一表面上具有分隔件(支架)。支撑结构可以在第一表面上具有多个分隔件(支架)。支撑结构可以在第一表面上具有五个或更多分隔件(支架)。光学组件可以安装在间隔件/多个间隔件(一个/多个支架)上。一个/多个隔件(一个/多个支架)可以充当屏障以防止机械粘合剂进入第一凹槽。可以将机械粘合剂施加到分隔件(支架)之间的第一表面。
因此,该公开的实施例能够将光学组件精确定位在光电器件上方,因为分隔件意味着光学组件的位置与所使用的机械粘合剂的厚度不变。
在本公开的另一个方面中,提供了一种光电模块,其包括:用于在光电器件上方安装光学组件的支撑结构,光学组件包括导电结构,支撑结构包括:用于支撑光学组件的第一表面;以及导电性引线,其中所述导电性引线包括:与第一表面相邻的第一电接口部分;在所述第一表面中的第一凹槽,其中第一凹槽包括一个或多个壁,所述壁限定用于容纳导电流体的体积,其中所述体积在第一表面处是打开的,但除此之外是封闭的,并且其中凹槽的一个或多个壁的至少一部分由导电引线的第一电接口部分形成,使得在凹槽中容纳的导电流体保持导电引线的第一电接口部分和被表面支撑的光学组件的导电结构的电连接;光学组件,包括位于第一表面上的导电结构;将所述光学组件连接到第一表面的粘合剂;以及导电流体,其设置在所述第一凹槽中并与所述导电结构接触,以保持所述导电引线和所述导电结构电连接。
将光学组件附接到第一表面的粘合剂可以是机械粘合剂。将光学组件附接到第一表面的粘合剂可以是热固化粘合剂。将光学组件附接到第一表面的粘合剂可能不同于导电流体。将光学组件附接到第一表面的粘合剂可具有与导电流体不同的固化特性。
光电模块可以进一步包括:导电线路;安装在导电线路上并且可操作以通过光学组件发射或检测光的光电器件,其中导电引线与导电线路电连接。
在本公开的另一个方面中,提供了一种制造光电模块的方法,光电模块包括:用于在光电器件上方安装光学组件的支撑结构,光学组件包括导电结构,支撑结构包括:用于支撑光学组件的第一表面;以及导电性引线,其中所述导电性引线包括:与第一表面相邻的第一电接口部分;在所述第一表面中的第一凹槽,其中第一凹槽包括一个或多个壁,所述壁限定用于容纳导电流体的体积,其中所述体积在第一表面处是打开的,但除此之外是封闭的,并且其中凹槽的一个或多个壁的至少一部分由导电引线的第一电接口部分形成,使得在凹槽中容纳的导电流体保持导电引线的第一电接口部分和被表面支撑的光学组件的导电结构的电连接;光学组件,包括位于第一表面上的导电结构;将所述光学组件连接到第一表面的粘合剂;以及导电流体,其设置在所述第一凹槽中并与所述导电结构接触,以保持所述导电引线和所述导电结构电连接,该方法包括:在第一表面上涂覆粘合剂;将光学组件定位在第一表面上;热固化机械粘合剂;一旦机械粘合剂被热固化,将导电流体引入第一凹槽;热固化导电流体。
在热固化粘合剂之前,可使用紫外光部分固化粘合剂。
最后,本文中公开的光学组件在间隔件中提供凹槽时使用了一种新颖的方法,以便实现从线路到引线框架的电连接,光学元件安装在引线框架上。
附图说明
现在仅以示例的方式描述公开内容的一些实施例,并参考附图,在附图中:
图1A示出了根据实施例的红外照明器的立体图;图1B示出了图1A的红外照明器的立体图;
图2A和2B示出了图1A的照明器的横截面视图;
图3A示出了根据实施例的间隔件的一部分的立体图;
图3B示出了图3A的间隔件的横截面视图;
图4示出了图3A的间隔件的完整立体图;
图5示出了组装根据实施例所述的红外照明器的方法;和
图图6详细示出了图5的方法的步骤之一。
具体实施方式
概括而言,该公开内容提供了一种光电模块解决方案,该解决方案在提供了对光学元件的损坏的高灵敏度而不损害光学性能并且易于组装。
附图中给出了解决方案的一些示例。
根据实施例的包括红外照明器的光电模块100在图1A和1B中示出,它们分别显示模块的立体图和爆炸视图。在该实施例中,光电模块包括玻璃形式的光学组件101,该光学组件101具有微透镜阵列(MLA),该微透镜阵列(MLA)位于配置成通过玻璃101发射光的垂直空腔面发射激光器(VCSEL)形式的光电器件103上。VCSEL 103电连接到引线框架107,通过引线框架107向VSCEL 103提供电源。在一个实施例中,VCSEL的电源可以由当前驱动器控制器或其他电子控制单元(ECU)控制(未显示)。例如,控制器可以驻留在其中集成了模块100的主机设备(例如智能手机)中。
虽然图1的实施例针对具有VSCEL的光电模块,根据实施例可以在光电模块中使用其他类型的光学发射器或甚至检测器。示例包括VCSEL阵列,一个或多个发光二极管(LED),红外线(IR)LED,有机LED(OLED),红外线(IR)激光器或边缘发射激光二极管。通常,光源可用于在特定波长或任何波长范围(例如红外线)发射光。在某些实施例中,光源可用于产生相干光。
类似地,其他光学组件例如是光学散射器(或称为漫射器),透镜,折射或衍射光学元件,散射器,光谱滤光器,偏振滤光器和/或其他光学结构(可操作以修改发生在光学组件上的光源的输出光束的光学特性,所述光束射到光学组件上),光学件按照实施例可以在MLA的位置上实施。
呈电线路形式的导电结构109被布置在MLA玻璃101的表面上。在本实施例中,电线路是叉指电阻。在其他实施例中,电线路可以包括电容器或其他导电结构。在某些情况下,线路109由对VCSEL产生的光的波长(例如,红外线)基本上透明的材料(例如,铟锡氧化物(ITO))组成。因此,这种导电结构可以至少部分地重叠由VCSEL发射的光束的足迹。在其他实例中,导电结构可以由对由光发射器产生的光的波长基本上不透明的材料(例如铬)组成。在这种情况下,导电结构优选地不重叠由VCSEL发射的光束的足迹。
线路109连接到MLA玻璃表面上的导电垫303。在某些实例中,线路109被绝缘层(例如SiO2)覆盖,绝缘层具有用于导电垫303的开口,导电垫303在某些情况下由金或另一合适的导电材料组成。
在图1的实施例中,MLA线路的功能是确保模块的眼睛安全。如上所述,VCSEL的未修改的光学输出如果射入人的眼睛或皮肤可能足以造成伤害。因此,重要的是,检测可能由于光学输出的变化而损害光学模块的功能的任何条件或损坏。在本实施例中,这是通过监测线路109的电容或电阻(如适用)来实现的。当玻璃破裂或MLA玻璃上存在水分时,这两者都可能损害封装的眼睛安全性,来自线路的信号将改变。因此,来自线路的信号中的任何变化都可能表明模块不再是眼睛安全的并且应该停止使用。
在一个实施例中,导电线路109形成与电流驱动器控制器或其他电子控制单元(ECU)耦合的电路的一部分,所述电流驱动器控制器或其他电子控制单元控制VCSEL的功率,如上面讨论的那样。该驱动器控制器或ECU可以是模块100外部的。在该实施例中,控制器可用于监控线路109的电气特性(例如,电气连续性;或电容,如合适),使得如果监控的特性变化超过预定量,则控制器根据实施例调节VCSEL或其他光源的光输出。在一个实施例中,控制器可用于监控线路的电气特性,使得如果监控的特性变化超过各自的预定量,则控制器导致由光源产生的光输出停止。例如,驱动器可以关闭VCSEL103,以便它不再发射光。
MLA玻璃101通过根据实施例的间隔件形式的支撑结构105保持在VCSEL 103上方的位置。间隔件具有空腔403,由VCSEL103发射的光通过所述空腔403。VCSEL安装在引线框架107上。间隔件105可以包括,例如,模制互连器件(MID),其允许模制结构的选择性金属化并且能够在器件中创建三维金属图案(例如,使用基于液晶聚合物的材料)。MLA玻璃101位于间隔件的基座117中并且使用粘合剂111机械地附着到间隔件105上。这将在下面更详细地讨论。在一个实施例中,基座117包括当定位在基座中时支撑MLA的表面118和侧壁120,侧壁120从表面118延伸并且在定位时定义围绕MLA的边界。在图1的实施例中,侧壁在就位时定义MLA周围的连续边界。在其他实施例中,可能存在边界中断或根本没有边界。在图1中示出的模块100中,1,通过两者之间的粘接层119实现了间隔件105与引线框架107之间的机械粘接。在其他实施例中,可以使用机械地将间隔件附接到引线框架的其他方法。在一个实施例中,间隔件形成为引线框架的覆盖模。
根据该实施例的间隔物具有根据实施例的许多有利特征,其根据上述眼睛安全特征促进MLA玻璃101在VCSEL103上方的精确定位和线路109的输出信号的监控。
图2B示出了照明器封装体的横截面图,该横截面穿过图2A中所示的线A。为了封装体100的正确的功能性能,重要的是精确控制光电器件(VSCEL)和光学组件(MLA)之间的距离302,以确保MLA的正确聚焦距离。X,Y和Z方向上的运动都会影响器件的光学性能。此外,为了实现所描述的MLA玻璃101的眼睛安全特征,希望线路109位于从间隔件105到引线框架107的电连接301中,从而通过引线框架107实现由当前驱动器控制器或其他电子控制单元(ECU)对线路的监控。间隔件105以多种方式实现这些目标,现在将详细描述。
在该实施例中,通过导电引线113实现MLA玻璃101的电线路与引线框架107之间的电连接,所述导电引线113从间隔件105的顶部向下延伸到间隔件的侧面到引线框架107。
在图1的实施例中,这些引线包括电镀层线路,其延伸过间隔件的整个高度。然而,可以根据实施例使用从间隔件的顶部延伸到底部的其他导电结构。在间隔件的顶部,在MLA玻璃101所在的基座内存在电镀层凹槽123,其与引线113电连接。
虽然在图1的实施例中从凹槽到间隔件的底部存在连续的电镀层线路,但是根据具实施例可以使用确保凹槽与间隔件底座电连接的任何结构。
凹槽123的放大视图在图3A和3B中示出,它们分别示出了没有处于位置的MLA的间隔件的立体图和具有处于位置的MLA玻璃101的间隔件的横截面视图。在这个例子中,凹槽具有帽形几何形状。从下面的讨论中可以看出这种几何形状的重要性。然而,可以根据实施例使用包括直边凹槽的其他凹槽几何形状。从图3b可以看出,有两个连续的电镀层线路,它们延伸到间隔件的侧面(引线113)并越过顶部进入每个凹槽。
从图3B中可以看出,当MLA玻璃101就位时,每个凹槽的一部分在其下方延伸。
在根据该实施例的已组装的模块100中,凹槽包含导电膏形式的导电流体121。适用于本实施例的导电膏的示例是银膏。可以根据实体使用其他导电膏。导电膏121在MLA玻璃的基础上与电触点接触。由于凹槽是电镀层的,这形成MLA玻璃101的线路与凹槽123之间的电连接,凹槽123本身与引线113电连接。因此,导电膏121能够实现MLA玻璃101的线路109与引线113之间的电连接。呈导电膏形式的进一步导电流体125被定位在间隔件105和引线框架107之间,以在引线框架和线路113之间提供电接触。
因此,通过导电膏121、凹槽123、引线113和导电膏125实现从MLA线路109到引线框架107的间隔件的电连接301。
如上所述,在本实施例中,使用MLA线路和引线框架之间的电连接以确保设备中的眼睛安全。在其他实施例中,出于其他原因,从封装件的顶部到底部的电连接是期望的,例如与电容线路组合地使透镜变形等。
如上所述,MLA玻璃101用粘合剂111附着到间隔件105上。图4示出了不具有MLA玻璃101的间隔件的立体图,以强调粘合剂111在间隔件的基座117内的定位。间隔件103具有多个分隔件401,所述间隔件呈支架形式,MLA玻璃101在定位在基座117中时直接安置在所述分隔件401上。在该实施例中,五个支架围绕间隔件的基座间隔开(两个在图1B和图2中不可见),以便在就位时为MLA玻璃提供稳定的支撑。粘合剂层111施加在支架401之间。支架401突出于施加粘合剂的表面上方。没有粘合剂应用于支架本身的上表面。
因为MLA玻璃直接安置在支架401上而不是在涂覆了粘合剂111的表面上,所以支架401的存在有利于MLA玻璃在VCSEL103上方的精确定位,这使得模块100的最佳功能成为可能。特别是,支架允许粘合剂的厚度变化,同时保持MLA玻璃与VCSEL的正确聚焦距离;只要粘合剂的厚度保持在支架401的高度以下,MLA玻璃101的位置就不会变化。支架401还提供了在制造过程中进入凹槽123的机械粘合剂的屏障。这将在下面更详细地描述。在一个实例中,粘合剂是环氧树脂。
类似地,除了促进从封装件100的顶部到底部的电连接之外,凹槽确保VCSEL103与MLA玻璃101的距离将与导电膏的厚度无关,只要它保持在凹槽的高度以下。
有助于MLA相对于VCSEL的精确定位的进一步特征将在下面描述,其与根据实施例制造封装体的过程有关。
图6显示了根据实施例将MLA玻璃在封装体中安装的步骤,封装体以示意性横截面示出。
在步骤S601中,如上面关于图4所讨论的那样,通过喷嘴503将诸如环氧树脂的机械粘合剂111分配或者说点胶(dispense)至支架401之间的间隔件105的基座的表面。支架401提供了防止机械粘合剂在此步骤期间流入凹槽123的屏障。
在步骤S603中,将MLA玻璃101插入到间隔件的基座117中,使得其由支架401支撑。通过支架401的高度确保MLA玻璃101在Z方向上相对于VCSEL距离的正确定位。在X/Y平面中,通过使用标准对齐标记的对齐来实现MLA玻璃101的正确定位。在一个实施例中,可以通过将MLA玻璃101与VCSEL103边缘对齐来实现MLA玻璃101的正确定位。在一个实施例中,MLA玻璃101根据现有技术中已知的方法由拾取和放置机定位。
在步骤S605中,进行环氧树脂的硬烘烤。在一个实施例中,这包括根据环氧树脂的固化温度曲线简单地加热模块。在另一个实施例中,这可以包括使用UV光对粘合剂111进行点固化,以便在对粘合剂进行热固化之前将其保持在位置。
一旦机械粘合剂的固化完成,MLA玻璃101的位置固定在X,Y和Z平面中,并且确保与VCSEL 103的正确对准用于下面描述的其余步骤。
在步骤S607中,使用标准分配或者说标准点胶或喷射工艺(二者在现有技术中是已知的)将导电膏121嵌入凹槽123中。
图6示出了使用喷嘴或针形式的分配器503的该步骤的放大图像。可以看出,根据该实施例的凹槽123的帽形状将导电膏121向上朝向MLA玻璃101的基部驱动,以确保MLA玻璃101的基部上的电接触垫305与引线之间的电连接。因此,帽形状几何形状确保导电膏的适当流动。从该图中可以看出,帽形状将导电膏重定向到电接触垫所在的MLA底部。该形状将导电膏推向MLA玻璃的底部。
要注意的是,在本实施例中,凹槽123是完全电镀层的,因此不必以高精度完成将浆料插入凹槽中。
本领域技术人员将感谢导电膏具有足够的粘性,使得不需要考虑流体动力学。
在步骤S609中,进行导电膏121的硬烘烤。在一个实施例中,这包括根据导电膏121的固化温度曲线加热模块。
因此,在图6的方法中,机械粘合剂和导电膏的硬烘烤步骤分别进行。这确保玻璃在固化过程中不移动,因此在使用对齐标记进行初始对齐之后保持MLA玻璃的正确定位,如上所述。导电膏和机械粘合剂可能具有不同的固化轮廓和表面张力,如果不分离这两者都可能导致MLA玻璃在固化过程中的运动。
本领域技术人员将理解,在前面的描述和所附的权利要求中,诸如“上面”,“沿着”,“侧面”等的位置术语是参考概念性视图,例如附图中所示的那些。这些术语用于便于参考,但不意味着具有限制性质。因此,当在附图中所示的方向上时,这些术语应被理解为涉及一对象。
本公开的实施例可用于许多不同的应用,包括为面部识别传感器提供照明,例如在智能手机和其他技术中,自动驾驶、无人机中的物体识别、用于智能家居的智能设备或设计用于识别物体的任何设备或机器。
附图标记清单:
100 光电模块
101 光学组件
103 光电设备
105 支撑结构
107 引线框架
109 导电结构
111 粘合剂
113 导电引线
117 基座
118 表面
119 粘合层
120 侧壁
121 导电流体
123 凹槽
125 导电流体
301 电连接
302 光电器件与光学组件之间的距离
303 导电垫
401 分隔件
403 空腔
503 分配器
S601 涂覆粘合剂的步骤
S603 定位光学组件的步骤
S605 固化粘合剂的步骤
S607 施加导电流体的步骤
S609 固化导电流体的步骤
虽然已根据上文所述的优选实施例描述了公开内容,但应理解这些实施例仅是说明性的,并且权利要求不限于这些实施例。本领域技术人员将能够根据公开内容进行修改和替代,这些修改和替代被认为属于所附权利要求的范围。本说明书中公开或说明的每个特征可以以任何形式合并,无论是单独的还是与其中公开或说明的任何其他特征的任何适当组合。

Claims (16)

1.一种用于在光电设备上方安装光学组件的支撑结构,所述光学组件包括导电结构,所述支撑结构包括:
用于支撑光学组件的第一表面;和
导电引线,
其中所述导电引线包括:
与第一表面相邻的第一电接口部分,其用于与由第一表面支撑的光学组件的导电结构形成电接触;
在与第一表面相对的一侧上的第二电接口部分,并且
其中导电引线从第一电接口部分延伸到第二电接口部分,以便保持支撑在第一表面上的光学组件和第二电接口部分的电接触。
2.一种用于在光电设备上方安装光学组件的支撑结构,所述光学组件包括导电结构,所述支撑结构包括:
用于支撑光学组件的第一表面;和
导电引线,
其中所述导电引线包括:
与第一表面相邻的第一电接口部分;
在所述第一表面中的第一凹槽,其中第一凹槽包括限定用于容纳导电流体的体积的一个或多个壁,其中该体积在第一表面处是敞露的但除此之外是封闭的,并且
其中,凹槽的一个或多个壁的至少一部分由导电引线的第一电接口部分形成,使得在凹槽中容纳的导电流体保持导电引线的第一电接口部分和由表面支撑的光学组件的导电结构处于电连接中。
3.根据权利要求2所述的支撑结构,其中,第一凹槽的一个或多个壁全部都由导电引线的第一接口部分形成。
4.根据权利要求2所述的支撑结构,该支撑结构进一步包括从第一表面延伸出的多个侧壁,使得侧壁限定出围绕由第一表面支撑的光学组件的连续边界。
5.根据权利要求2所述的支撑结构,其中,支撑结构是电绝缘的,以节省导电引线。
6.根据权利要求2所述的支撑结构,其中,第一凹槽被定位成,该第一凹槽至少部分地被支撑在第一表面上的光学组件覆盖。
7.根据权利要求6所述的支撑结构,其中,第一凹槽被定位成,当光学组件被支撑在第一表面上时,第一凹槽的一部分保持未覆盖。
8.根据权利要求2所述的支撑结构,其中,第一凹槽的一个或多个壁是基本上弯曲的。
9.根据权利要求8所述的支撑结构,其中第一凹槽具有基本上凹陷的球形帽形状或凹陷的椭球帽形状。
10.根据权利要求2所述的支撑结构,其中所述导电流体是导电性环氧树脂。
11.根据权利要求2所述的支撑结构,其中所述导电流体是可热固化的流体。
12.根据权利要求2所述的支撑结构,其中支撑结构进一步包括第一表面上的分隔件。
13.一种光电模块,包括:
根据权利要求2所述的支撑结构;
光学组件,包括位于第一表面上的导电结构;
将所述光学组件连接到第一表面的粘合剂;和
导电流体,其设置在所述第一凹槽中并与所述导电结构接触,以保持所述导电引线和所述导电结构电连接。
14.根据权利要求13的光电模块,进一步包括:
导电线路;
光学设备,其安装在导电线路上并且能够被操作以发出或检测通过光学组件的光,
其中导电引线与导电线路电连接。
15.一种制造根据权利要求13所述的光电模块的方法,所述方法包括:
在第一表面上涂覆粘合剂;
将光学组件定位在第一表面上;
热固化机械粘合剂;
一旦机械粘合剂被热固化,将导电流体引入第一凹槽;
热固化导电流体。
16.根据权利要求13所述的方法,其中,在热固化所述粘合剂之前,使用紫外光部分固化所述粘合剂。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10290993B2 (en) * 2016-06-03 2019-05-14 Princeton Optronics, Inc. VCSEL illuminator package
US11079611B2 (en) * 2018-03-06 2021-08-03 Edison Opto Corporation Optical module for protecting human eyes
CN108832475A (zh) * 2018-04-19 2018-11-16 信利光电股份有限公司 激光发射器及其驱动装置、驱动方法和可读存储介质
TWI681424B (zh) * 2018-06-11 2020-01-01 海華科技股份有限公司 光學元件、光學組件及光學模組

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