CN115932872A - 直接飞时测距模组及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种直接飞时测距模组，其包括有：一基板、一晶片组件、一发射雷射组件以及一成型层。该晶片组件以及该发射雷射组件分别连接于该基板二侧，该晶片组件更以一焊线与该基板电讯连接。而该成型层以压模封胶制程制作于该基板表面上，且包覆该晶片组件、该发射雷射组件以及该焊线。由于该成型层仅有150微米(μm)，可达到将本发明直接飞时测距模组进行薄型化的功效。

Description

直接飞时测距模组及其制作方法

技术领域

本发明属于一种飞时测距模组，特别是指一种以压模封胶制程使模组薄型化的直接飞时测距模组及其制作方法。

背景技术

现今的智能电话、平板电脑或其他手持装置搭配有光学模组，来达成手势侦测、三维(3D)成像或近接侦测或者相机对焦等功能。操作时，飞行时间(TOF)感测器向场景中发射近红外光，利用光的飞行时间信息，测量场景中物体的距离。飞行时间(TOF)感测器的优点是深度信息计算量小，抗干扰性强，测量范围远，因此已经渐渐受到青睐。

而飞行时间(TOF)感测器的核心组件包含：光源，特别是红外线垂直共振腔面射雷射(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL)；光感测器，特别是单光子雪崩二极体(Single Photon Avalanche Diode,SPAD)；和时间至数字转换器(Time to DigitalConverter,TDC)。SPAD是一种具有单光子探测能力的光电探测雪崩二极体，只要有微弱的光信号就能产生电流。飞行时间(TOF)感测器中的VCSEL向场景发射脉冲波，SPAD接收从目标物体反射回来的脉冲波，TDC记录发射脉冲和接收脉冲之间的时间间隔，利用飞行时间计算待测物体的深度信息。

现行市面上主流飞行时间(TOF)感测器通常架构为在一载板承载一VCSEL以及一SPAD，再以一壳体封盖的三层架构，使得整体厚度约1毫米(mm)。因此在现今智能手机的薄型化设计趋势下，如何去压缩各组件的模组厚度，去开发出一种更加薄型化的镜头，一直是业界所努力的目标。

发明内容

本发明之目的在于提供一种直接飞时测距模组及其制作方法，其藉由将以压模封胶制程取代壳体制程，以达到薄型化直接飞时测距模组的功效。

本发明之目的在于提供一种直接飞时测距模组及其制作方法，其藉由将窄带滤光片作内嵌式在晶片上，以达到薄型化直接飞时测距模组的功效。

本发明之目的在于提供一种直接飞时测距模组及其制作方法，其藉由将对应垂直腔面发射雷射体位置处设置一透镜体，以平行光束，达到提高光束强度，增加侦测灵敏度的功效。

为达到上述目的，本发明提供一种直接飞时测距模组，其包括有：一基板、一晶片组件、一发射雷射组件以及一成型层。该晶片组件与该基板相连接，该晶片组件位于该基板一侧，包括有：一晶片本体、一单光子崩溃二极体、一第一窄带滤光片以及一第一黑树脂层。该晶片本体具有一开槽，且以一焊线与该基板电讯连接。该单光子崩溃二极体位于该开槽内。该第一窄带滤光片连接于该晶片本体上，且覆盖该单光子崩溃二极体。该第一黑树脂层覆盖该第一窄带滤光片，该第一黑树脂层具有一第一开孔，该第一开孔位置与该单光子崩溃二极体位置相对应。该发射雷射组件与该基板相连接，该发射雷射组件位于该基板另一侧，包括有：一垂直腔面发射雷射体、一第二窄带滤光片以及一第二黑树脂层。该垂直腔面发射雷射体与该基板相连接。该第二窄带滤光片覆盖该垂直腔面发射雷射体。该第二黑树脂层覆盖该第二窄带滤光片，该第二黑树脂层具有一第二开孔。该成型层与该基板相连接，且覆盖该晶片组件以及该发射雷射组件，该成型层表面与该基板相距有一高度。

于本发明之一较佳实施例中，该基板厚度为150微米(Micrometer，μm)、该高度为150微米(μm)以及该晶片本体厚度为70微米(μm)。

于本发明之一较佳实施例中，该基板为一印刷电路板(Printed circuit board，PCB)或一软性印刷电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)。

于本发明之一较佳实施例中，该成型层为环氧树脂(Epoxy)、酚醛树脂(phenolicresins)、聚丁烯对苯二甲酸脂树脂类(Polybutylene Terephthalate，PBT)所制成，且该成型层透光率大于70％。

于本发明之一较佳实施例中，该焊线为金、银或铜所制成。

于本发明之一较佳实施例中，该第一窄带滤光片厚度以及该第二窄带滤光片厚度皆为0.1微米至10微米之间，且以有机材质或无机材质所制成。

于本发明之一较佳实施例中，该第一黑树脂层厚度以及该第二黑树脂层厚度皆为0.1微米至10微米之间，且以环氧树脂、硅胶或压克力材质所制成。

于本发明之一较佳实施例中，该焊线为一曲线形状，该焊线的一顶端与该晶片本体表面相距有40微米，且该顶端与该成型层表面相距有40微米。

于本发明之一较佳实施例中，该直接飞时测距模组更包括有一透镜体，该透镜体与该成型层表面相连接，且该透镜体位置与该垂直腔面发射雷射体位置相对应，该透镜体外缘具有一弧形曲面，该弧形曲面曲率半径为0.1至2毫米(mm)之间，该透镜体顶端与该成型层表面相距0.001至0.1毫米(mm)之间，且该透镜体与该成型层表面相连接为0.05至5毫米(mm)之间，该透镜体为环氧树脂(Epoxy)、酚醛树脂(phenolic resins)、聚丁烯对苯二甲酸脂树脂类(Polybutylene Terephthalate，PBT)所制成。

为达到上述目的，本发明提供一种直接飞时测距模组的制作方法，其包括有下列步骤：

步骤(a)：提供一晶片本体以及一垂直腔面发射雷射体，该晶片本体具有一开槽，且该开槽内容置一单光子崩溃二极体。

步骤(b)：将一窄带滤光片层同时位于该晶片本体表面上以及该垂直腔面发射雷射体表面上，该窄带滤光片层覆盖该单光子崩溃二极体，且使该晶片本体表面具有一接线区。

步骤(c)：将一黑树脂层位于该窄带滤光片层上，该黑树脂层具有一第一开口以及一第二开口，该第一开口位置与该单光子崩溃二极体位置相对应，该第二开口位置与该垂直腔面发射雷射体相对应。

步骤(d)：提供一基板，将该晶片本体以及该垂直腔面发射雷射体连接于该基板二侧。

步骤(e)：将一焊线分别连接该接线区以及该基板表面。

步骤(f)：覆盖一成型层于该基板表面上，该成型层包覆该黑树脂层以及该焊线。

附图说明

图1为本发明直接飞时测距模组较佳实施例剖面结构示意图。

图2为本发明图1中A部分的局部放大示意图。

图3为本发明直接飞时测距模组的制作方法第一动作流程剖面结构示意图。

图4为本发明直接飞时测距模组的制作方法第二动作流程剖面结构示意图。

图5为本发明直接飞时测距模组的制作方法第三动作流程剖面结构示意图。

图6为本发明直接飞时测距模组的制作方法第四动作流程剖面结构示意图。

图7为本发明直接飞时测距模组的制作方法第五动作流程剖面结构示意图。

图8为本发明直接飞时测距模组的制作方法较佳实施例流程方块示意图。

附图标记为：

1：基板

2：晶片组件

21：晶片本体

211：开槽

212：晶片本体表面

22：单光子崩溃二极体

23：第一窄带滤光片

24：第一黑树脂层

241：第一开孔

25：焊线

251：焊线顶端

3：发射雷射组件

31：垂直腔面发射雷射体

32：第二窄带滤光片

33：第二黑树脂层

331：第二开孔

4：成型层

41：成型层表面

5：透镜体

51：透镜体外缘

52：透镜体顶端

60：窄带滤光片层

70：黑树脂层

t：基板厚度

t1：晶片本体厚度

t2：第一窄带滤光片厚度

t3：第一黑树脂层厚度

t4：第二窄带滤光片厚度

t5：第二黑树脂层厚度

h：高度

S91～S96：流程步骤

具体实施方式

为达成上述目的及功效，本发明所采用之技术手段及构造，兹绘图就本创作较佳实施例详加说明其特征与功能如下，俾利完全了解，但须注意的是，所述内容不构成本发明的限定。另外，本说明书中，使用“～”表示之数值范围系指将“～”前后所记载之数值作为下限值及上限值而包含之范围。又，在本说明书中阶段性记载之数值范围中，以某个数值范围记载之上限值或下限值可置换为其他阶段之记载的数值范围的上限值或下限值。又，本说明书中所记载之数值范围中，某个数值范围中所记载之上限值或下限值可置换为实施例所示之值。又，本说明书中的“步骤”这一术语不仅为独立的步骤，即使在无法与其他步骤明确地区别之情况下，只要可达成该步骤的所期望的目的，则亦包含于本术语中。此外，尽管用语「步骤」及/或「方块」在本文或图式中可用于暗指所采用的方法的不同要素，然而除非明确陈述个别步骤的次序且除明确陈述个别步骤的次序以外，该些用语不应被解释为暗示在本文中所揭露的各种步骤中或各种步骤之间的任何特定次序。

请参阅图1及图2所示，其为本发明直接飞时测距模组较佳实施例剖面结构及A部分的局部放大示意图。本发明提供一种直接飞时测距模组，其包括有：一基板1、一晶片组件2、一发射雷射组件3以及一成型层4。本发明较佳实施例中，该基板1为一印刷电路板(Printed circuit board，PCB)或一软性印刷电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)，且该基板1厚度t为150微米(Micrometer，μm)。

该晶片组件2与该基板1相连接，该晶片组件2位于该基板1一侧，包括有：一晶片本体21、一单光子崩溃二极体22、一第一窄带滤光片23以及一第一黑树脂层24。于本发明较佳实施例中，该晶片本体厚度t1为70微米(μm)。该晶片本体21具有一开槽211，该单光子崩溃二极体22位于该开槽211内。该晶片本体21以一焊线25与该基板1电讯连接，该焊线25为金、银或铜所制成。于本发明较佳实施例中，该焊线25为一曲线形状，且该焊线25的一顶端251与该晶片本体表面212相距有40微米。

该第一窄带滤光片23连接于该晶片本体21上，且覆盖该单光子崩溃二极体22。本发明较佳实施例中，该第一窄带滤光片厚度t2为0.1微米至10微米之间，且以有机材质或无机材质所制成。该第一黑树脂层24覆盖该第一窄带滤光片23，该第一黑树脂层厚度t3为0.1微米至10微米之间，且以环氧树脂、硅胶或压克力材质所制成。该第一黑树脂层24具有一第一开孔241，该第一开孔241位置与该单光子崩溃二极体22位置相对应。

该发射雷射组件3与该基板1相连接，该发射雷射组件3位于该基板1另一侧，包括有：一垂直腔面发射雷射体31、一第二窄带滤光片32以及一第二黑树脂层33。该垂直腔面发射雷射体31与该基板1相连接。该第二窄带滤光片32覆盖该垂直腔面发射雷射体31，该第二窄带滤光片厚度t4为0.1微米至10微米之间，且以有机材质或无机材质所制成。该第二黑树脂层33覆盖该第二窄带滤光片32，该第二黑树脂层厚度t5为0.1微米至10微米之间，且以环氧树脂、硅胶或压克力材质所制成。该第二黑树脂层33具有一第二开孔331。

该成型层4以压模封胶制程与该基板1相连接，且覆盖该晶片组件2以及该发射雷射组件3，该成型层表面41与该基板1相距有一高度h，该高度h为150微米(μm)，将使本发明直接飞时测距模组整体高度降低至300微米(μm)内。本发明较佳实施例中，该成型层4为环氧树脂(Epoxy)、酚醛树脂(phenolic resins)、聚丁烯对苯二甲酸脂树脂类(PolybutyleneTerephthalate，PBT)所制成，且该成型层4透光率大于70％。而该焊线顶端251与该成型层4表面41相距有40微米。

于本发明较佳实施例中，该直接飞时测距模组更包括有一透镜体5，该透镜体5与该成型层表面41相连接，且该透镜体5位置与该垂直腔面发射雷射体31位置相对应，该透镜体外缘51具有一弧形曲面，该弧形曲面曲率半径为0.1至2毫米(mm)之间，该透镜体顶端52与该成型层表面相距0.001至0.1毫米(mm)之间，且该透镜体5与该成型层表面41相连接为0.05至5毫米(mm)之间，该透镜体5为环氧树脂(Epoxy)、酚醛树脂(phenolic resins)、聚丁烯对苯二甲酸脂树脂类(Polybutylene Terephthalate，PBT)所制成。

请参阅图3至图8所示，其为本发明直接飞时测距模组的制作方法数个动作流程剖面结构及流程方块示意图。本发明提供一种直接飞时测距模组的制作方法，其包括有下列步骤：

步骤S91：提供一晶片本体21以及一垂直腔面发射雷射体31，该晶片本体21具有一开槽211，且该开槽211内容置一单光子崩溃二极体22。

步骤S92：将一窄带滤光片层60同时位于该晶片本体表面212上以及该垂直腔面发射雷射体31表面上，该窄带滤光片层60具有一第一窄带滤光片23以及一第二窄带滤光片32，该第一窄带滤光片23覆盖该单光子崩溃二极体22，且使该晶片本体表面212具有一接线区21。

步骤S93：将一黑树脂层70位于该窄带滤光片层60上，该黑树脂层70具有一第一黑树脂层24以及一第二黑树脂层33，该第一黑树脂层24位于该第一窄带滤光片23上，该第二黑树脂层33位于该第二窄带滤光片32上，该第一黑树脂层24具有一第一开口241，该第一开口241位置与该单光子崩溃二极体22位置相对应，该第二黑树脂层33具有一第二开口331，该第二开口331位置与该垂直腔面发射雷射体31相对应。

步骤S94：提供一基板1，将该晶片本体21以及该垂直腔面发射雷射体31连接于该基板1二侧。

步骤S95：将一焊线25分别连接该接线区213以及该基板1表面。

步骤S96：覆盖一成型层4于该基板1表面上，该成型层4包覆该黑树脂层70以及该焊线25。

透过上述之详细说明，即可充分显示本发明之目的及功效上均具有实施之进步性，极具产业之利用性价值，完全符合发明专利要件，爰依法提出申请。唯以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种直接飞时测距模组，其特征在于，包括有：

基板；

晶片组件，与所述基板相连接，所述晶片组件位于所述基板一侧，包括有：

晶片本体，具有开槽，且以焊线与所述基板电讯连接；

单光子崩溃二极体，位于所述开槽内；

第一窄带滤光片，连接于所述晶片本体上，且覆盖所述单光子崩溃二极体；

第一黑树脂层，覆盖所述第一窄带滤光片，所述第一黑树脂层具有第一开孔，所述第一开孔位置与所述单光子崩溃二极体位置相对应；

发射雷射组件，与所述基板相连接，所述发射雷射组件位于所述基板另一侧，包括有：

垂直腔面发射雷射体，与所述基板相连接；

第二窄带滤光片，覆盖所述垂直腔面发射雷射体；

第二黑树脂层，覆盖所述第二窄带滤光片，所述第二黑树脂层具有第二开孔；

成型层，与所述基板相连接，且覆盖所述晶片组件以及所述发射雷射组件，所述成型层表面与所述基板相距有高度。

2.如权利要求1所述的直接飞时测距模组，其特征在于，所述基板厚度为150微米、所述高度为150微米以及所述晶片本体厚度为70微米。

3.如权利要求1所述的直接飞时测距模组，其特征在于，所述基板为印刷电路板或软性印刷电路板。

4.如权利要求1所述的直接飞时测距模组，其特征在于，所述成型层为环氧树脂、酚醛树脂、聚丁烯对苯二甲酸脂树脂类所制成，且所述成型层透光率大于70％。

5.如权利要求1所述的直接飞时测距模组，其特征在于，所述焊线为金、银或铜所制成。

6.如权利要求1所述的直接飞时测距模组，其特征在于，所述第一窄带滤光片厚度以及所述第二窄带滤光片厚度皆为0.1微米至10微米之间，且以有机材质或无机材质所制成。

7.如权利要求1所述的直接飞时测距模组，其特征在于，所述第一黑树脂层厚度以及所述第二黑树脂层厚度皆为0.1微米至10微米之间，且以环氧树脂、硅胶或压克力材质所制成。

8.如权利要求1所述的直接飞时测距模组，其特征在于，所述焊线为曲线形状，所述焊线的顶端与所述晶片本体表面相距有40微米，且所述顶端与所述成型层表面相距有40微米。

9.如权利要求1所述的直接飞时测距模组，其特征在于，所述直接飞时测距模组更包括有透镜体，所述透镜体与所述成型层表面相连接，且所述透镜体位置与所述垂直腔面发射雷射体位置相对应，所述透镜体外缘具有弧形曲面，所述弧形曲面曲率半径为0.1至2毫米之间，所述透镜体顶端与所述成型层表面相距0.001至0.1毫米之间，且所述透镜体与所述成型层表面相连接为0.05至5毫米之间，所述透镜体为环氧树脂、酚醛树脂、聚丁烯对苯二甲酸脂树脂类所制成。

10.一种直接飞时测距模组的制作方法，其特征在于，包括有下列步骤：

提供晶片本体以及垂直腔面发射雷射体，所述晶片本体具有开槽，且所述开槽内容置单光子崩溃二极体；

将窄带滤光片层同时位于所述晶片本体表面上以及所述垂直腔面发射雷射体表面上，所述窄带滤光片层覆盖所述单光子崩溃二极体，且使所述晶片本体表面具有接线区；

将黑树脂层位于所述窄带滤光片层上，所述黑树脂层具有第一开口以及第二开口，所述第一开口位置与所述单光子崩溃二极体位置相对应，所述第二开口位置与所述垂直腔面发射雷射体相对应；

提供基板，将所述晶片本体以及所述垂直腔面发射雷射体连接于所述基板二侧；

将焊线分别连接所述接线区以及所述基板表面；

覆盖成型层于所述基板表面上，所述成型层包覆所述黑树脂层以及所述焊线。

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