CN116476296A - 一种光学芯片透镜压膜模具及其制造方法 - Google Patents

一种光学芯片透镜压膜模具及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光学芯片透镜压膜模具及其制造方法，包括第一模座、第二模座、模芯和移动构件；其中，所述第一模座、所述第二模座和所述模芯合模后形成密闭空间；所述模芯设置有空腔，所述空腔的形状根据所述光学芯片透镜的形状设置，所述空腔的位置与所述光学芯片透镜的位置对应设置；所述模芯和所述移动构件固定连接，所述移动构件可带动所述模芯在所述密闭空间范围内移动。本发明实施例中的压膜模具可根据生产需求制成不同厚度的透镜结构，提高了模具的利用率和透镜的良率，可广泛应用于光学透镜技术领域。

Description

一种光学芯片透镜压膜模具及其制造方法
技术领域
本发明涉及光学透镜技术领域，尤其涉及一种光学芯片透镜压膜模具及其制造方法。
背景技术
在光学芯片的制备中，通常会在芯片表面模压一层透镜结构。但通常的压膜模具是固定形状的，一种模具只能制成单一厚度的透镜结构，模具利用率不高；用固定模具模压也易造成透镜缺胶或溢胶的问题，导致透镜良率不高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种光学芯片透镜压膜模具及其制造方法，所述压膜模具可根据生产需求制成不同厚度的透镜结构，提高了模具的利用率和透镜的良率。
第一方面，本发明提供了一种光学芯片透镜压膜模具，用于制作光学芯片透镜，包括第一模座、第二模座、模芯和移动构件；其中，所述第一模座、所述第二模座和所述模芯合模后形成密闭空间；所述模芯设置有空腔，所述空腔的形状根据所述光学芯片透镜的形状设置，所述空腔的位置与所述光学芯片透镜的位置对应设置；所述模芯和所述移动构件固定连接，所述移动构件可带动所述模芯在所述密闭空间范围内移动。
可选地，所述移动构件包括支撑结构、弹簧结构和卡扣结构，所述支撑结构用于支撑所述模芯，所述弹簧结构用于带动所述模芯移动，所述卡扣结构用于将所述模芯固定在目标位置。
可选地，所述移动构件还包括压力传感器，所述压力传感器用于检测密闭空间内流质材料的压力。
可选地，所述移动构件还包括距离传感器，所述距离传感器用于检测模芯所在位置。
第二方面，本发明提供了一种光学芯片透镜的制造方法，其采用如上所述的光学芯片透镜压膜模具，所述光学芯片透镜的制造方法包括以下步骤：将固晶焊线后的芯片基板固定在第一模座的对应位置；将光学芯片透镜目标厚度对应目标重量的流质材料注入到模芯的空腔；将第一模座、第二模座和模芯合模，形成密闭空间；通过移动构件带动模芯运动，以对流质材料进行压合；当流质材料固定成型后，脱模取出芯片基板，得到光学芯片透镜。
可选地，所述流质材料的重量通过以下方式确定：获取样品芯片的第一透镜厚度对应的流质材料的第一重量；根据目标厚度及第一透镜厚度确定厚度差，根据所述厚度差确定重量差；根据所述重量差和第一重量确定目标重量。
可选地，所述通过移动构件带动模芯运动，以对流质材料进行压合，具体包括：在所述移动构件带动模芯运动的同时对密闭空间进行抽真空处理；当所述移动构件的距离传感器检测到模芯到达光学芯片透镜目标厚度对应的位置时，控制移动构件停止移动；待流质材料在模腔中受热，凝固成型。
可选地，所述通过移动构件带动模芯运动，以对流质材料进行压合，具体包括：
在所述移动构件带动模芯运动的同时对密闭空间进行抽真空处理；当所述移动构件的压力传感器检测到流质材料达到预设压力值，控制移动构件停止移动；待流质材料在模腔中受热，凝固成型。
可选地，所述流质材料固定成型后，脱模取出芯片基板，得到光学芯片透镜，具体包括：所述流质材料固定成型后，将第一模座、第二模座及模芯分离；对所述芯片基板进行脱模，取出芯片基板，并进行切割，得到光学芯片透镜。
可选地，所述制造方法还包括：在注入流质材料前，在模芯表面喷洒离模剂；或，在注入流质材料前，在模芯表面覆盖一层离型膜。
本发明包括以下有益效果：本发明所提供的压膜模具包括第一模座、第二模座、模芯和移动构件，其中，所述第一模座、所述第二模座和所述模芯合模后形成密闭空间，所述模芯设置有空腔，所述空腔的形状根据所述光学芯片透镜的形状设置，所述空腔的位置与所述光学芯片透镜的位置对应设置，所述模芯和所述移动构件固定连接，所述移动构件可带动所述模芯在所述密闭空间范围内移动。相应地，本发明提供了一种光学芯片透镜的制造方法，其采用如上所述的光学芯片透镜压膜模具，所述光学芯片透镜的制造方法包括以下步骤：将固晶焊线后的芯片基板固定在第一模座的对应位置；将光学芯片透镜目标厚度对应目标重量的流质材料注入到模芯的空腔；将第一模座、第二模座和模芯合模，形成密闭空间；通过移动构件带动模芯运动，以对流质材料进行压合；当流质材料固定成型后，脱模取出芯片基板，得到光学芯片透镜。所述压膜模具及所述制造方法使得可根据生产需求制成不同厚度的透镜结构，提高了模具利用率，使得流质材料不会溢出或缺少，提高了透镜的良率。
附图说明
图1是相关技术中光学芯片透镜的制备流程；
图2是相关技术中光学芯片透镜的结构和工作原理示意图；
图3是相关技术中光学芯片透镜的不同芯片厚度的结构示意图；
图4是相关技术中制备光学芯片透镜过程中的缺陷结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种光学透镜压膜模具的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的一种光学芯片透镜的制造方法的流程示意图；
图7是本发明实施例提供的一种不同厚度的光学芯片透镜的结构示意图；
图8是本实施例提供一种不同厚度的光学芯片透镜的制造方法的流程示意图；
图9是本发明实施例提供的一种对流质材料进行压合的流程示意图；
图10是本发明实施例提供的在模芯表面喷洒离模剂的流程示意图；
图11是本发明实施例提供的在模芯表面覆盖一层离型膜的流程示意图。
附图标记说明：101、芯片基板；102、芯片；103、键合线；104、透镜结构；601、第一模座；602、第二模座；603、模芯；604、移动构件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。
在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本发明实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。
除非另有定义，本发明实施例所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明实施例中所使用的术语只是为了描述本发明实施例的目的，不是旨在限制本发明。
如图1所示，光学芯片透镜的制备过程包括：首先提供芯片基板101，然后在基板101表面安装芯片102，然后通过键合线103实现芯片102与芯片基板101的电性连接，然后在芯片102表面制备光学透镜。具体地，光学芯片包括感光芯片和发光芯片等。
模压透镜结构的目的在于让光学芯片发挥其最佳效果；如图2中(a)所示，对感光芯片，透镜结构使得外界光信号经过透镜结构后，尽可能多地聚焦在感光芯片的感光区域上，以达到最佳收光效果，所述感光区域为图2中(a)所示虚线所在位置对应的最佳芯片平面；如图2中(b)所示，对发光芯片，透镜结构使得发光区域发出的光经过透镜结构后，更加集中地向外界发出，以达到最佳发光效果，所述发光区域为图2中(b)所示虚线所在位置对应的最佳芯片平面。
如图3所示，在实际生产中，由于不同批次的芯片基板存在厚度差异，固晶时固晶胶水用量存在差异，不同批次的晶元芯片厚度存在差异等，会导致不同批次的芯片固晶焊线后的光学面不在同一高度的平面上，出现相对于标准芯片的光学面所在高度偏低或偏高的情况；所述光学面为感光芯片的感光区域所在平面，或发光芯片的发光区域所在平面等。
如图4所示，现有技术制备方法，易造成图4(a)溢胶或图4(b)缺胶的状况。
如图5所示，本发明实施例提供了一种光学芯片透镜压膜模具，用于制作光学芯片透镜，包括第一模座601、第二模座602、模芯603和移动构件604；其中，所述第一模座601、所述第二模座602和所述模芯603合模后形成密闭空间；所述模芯603设置有空腔，所述空腔的形状根据所述光学芯片透镜的形状设置，所述空腔的位置与所述光学芯片透镜的位置对应设置；所述模芯603和所述移动构件604固定连接，所述移动构件604可带动所述模芯603在所述密闭空间范围内移动。
具体地，第一模座用于固定芯片基板，如第一模座为矩形平板；第二模座用于与第一模座和模芯对接形成密闭空间，第二模座的形状根据实际应用确定，例如第二模座为圆形管道或矩形管道等；模芯的横截面与第二模座的横截面对应匹配。所述空腔的形状与透镜形状相适应；如，若透镜为凸透镜，则空腔形状相应地为凹陷空腔；若透镜为凹透镜，则空腔形状相应地为凸起形状。
可选地，所述移动构件604包括支撑结构、弹簧结构和卡扣结构，所述支撑结构用于支撑所述模芯603，所述弹簧结构用于带动所述模芯603移动，所述卡扣结构用于将所述模芯603固定在目标位置。
具体地，所述支撑结构可为规则对称的形状，与模芯底面固定连接，位于模芯底面中心，使得压合时模芯受力均匀，不会倾斜；所述弹簧结构可为压缩弹簧，压合前弹簧结构为被压缩变形的状态，开始压合后弹簧结构恢复形变，通过支撑结构向模芯施加压力。
可选地，所述移动构件604还包括压力传感器，所述压力传感器用于检测密闭空间内流质材料的压力。
具体地，所述压力传感器可采用压电式传感器，在压合过程中以一定的时间间隔多次检测或实时检测密闭空间内流质材料的压力。
可选地，所述移动构件604还包括距离传感器，所述距离传感器用于检测模芯603所在位置。
具体地，所述距离传感器可采用激光距离传感器，检测到模芯所在位置达到设定位置时，控制模芯停止移动，所述设定位置为透镜结构目标厚度对应的位置。
如图6所示，本发明实施例提供了一种光学芯片透镜的制造方法，其采用如图5所示的光学芯片透镜压膜模具，所述光学芯片透镜的制造方法包括以下步骤：
步骤S1：将固晶焊线后的芯片基板固定在第一模座601的对应位置；
步骤S2：将光学芯片透镜目标厚度对应目标重量的流质材料注入到模芯603的空腔；
步骤S3：将第一模座601、第二模座602和模芯603合模，形成密闭空间；
步骤S4：通过移动构件604带动模芯603运动，以对流质材料进行压合；
步骤S5：当流质材料固定成型后，脱模取出芯片基板，得到光学芯片透镜。
具体地，步骤S1中所述芯片基板还可以为芯片支架等放置芯片的装置；所述芯片基板可通过真空吸附的方式固定在第一模座601的对应位置。
具体地，步骤S2中的流质材料为模压胶水，如硅胶或荧光胶等。
具体地，步骤S2中注入流质材料的方式可采用自动注入的方式，如机械臂注入；或采用手动注入的方式。
可选地，所述流质材料的重量通过以下方式确定：获取样品芯片的第一透镜厚度对应的流质材料的第一重量；根据目标厚度及第一透镜厚度确定厚度差，根据所述厚度差确定重量差；根据所述重量差和第一重量确定目标重量。
具体地，如图7，设样品芯片的第一透镜厚度为h0，其对应的流质材料的第一重量为M0，目标厚度为h，其对应的流质材料的重量为M，虚线处芯片的截面积S，流质材料的密度为ρ，采用以下公式根据所述厚度差确定重量差：
M-M0＝ρ*S*(h-h0)
得到目标厚度h与对应的流质材料的重量M的函数式为：
h＝[(M-M0)/(ρ*S)]+h0
具体地，在实际生产中，对不同批次的光学芯片由于各种差异导致的光学面所在位置不同，透镜结构需要根据光学芯片的出光平面或收光平面的位置变化进行调整，并相应地改变所需流质材料的重量；如图8所示，调低出光平面或收光平面，相应地需减少流质材料的重量，使得模压后的透镜结构厚度更小；调高出光平面或收光平面，相应地需增加流质材料的重量，使得模压后的透镜结构厚度更大。
可选地，如图9所示，所述步骤S4，具体包括以下步骤：
步骤S411：在所述移动构件604带动模芯603运动的同时对密闭空间进行抽真空处理；
步骤S412：当所述移动构件604的距离传感器检测到模芯603到达光学芯片透镜目标厚度对应的位置时，控制移动构件604停止移动；
步骤S413：待流质材料在模腔中受热，凝固成型。
可选地，如图9所示，所述步骤S4，具体包括以下步骤：
步骤S421：在所述移动构件604带动模芯603运动的同时对密闭空间进行抽真空处理；
步骤S422：当所述移动构件604的压力传感器检测到流质材料达到预设压力值，控制移动构件604停止移动；
步骤S423：待流质材料在模腔中受热，凝固成型。
具体地，在步骤S411和步骤S421中，抽真空的方法为在压膜模具的第二模座602靠近芯片基板的位置预先设置一个或多个小孔，所述小孔连接抽真空装置，当第一模座601、第二模座602和模芯603形成密闭空间，压膜模具开始压合时对密闭空间进行抽真空处理。
可选地，所述步骤S5，具体包括：所述流质材料固定成型后，将第一模座601、第二模座602及模芯603分离；对所述芯片基板进行脱模，取出芯片基板，并进行切割，得到光学芯片透镜。
可选地，所述制造方法还包括：在注入流质材料前，在模芯表面喷洒离模剂；或，在注入流质材料前，在模芯表面覆盖一层离型膜。
具体地，所述步骤S5，具体包括：脱模所用的方法有两种：
方法1：如图10所示，在注入流质材料前，在模芯603表面喷洒离模剂，以便在流质材料凝固成型后将模芯603与芯片基板分离，完成脱模。
方法2：如图11所示，在注入流质材料前，在模芯603表面覆盖一层离型膜，利用真空吸附使所述离型膜紧贴在模芯603表面，在流质材料凝固成型后将模芯603与芯片基板分离，撕去光学芯片透镜表面的离型膜，完成脱模。
实施本发明实施例包括以下有益效果：本发明包括以下有益效果：本发明所提供的压膜模具包括第一模座、第二模座、模芯和移动构件，其中，所述第一模座、所述第二模座和所述模芯合模后形成密闭空间，所述模芯设置有空腔，所述空腔的形状根据所述光学芯片透镜的形状设置，所述空腔的位置与所述光学芯片透镜的位置对应设置，所述模芯和所述移动构件固定连接，所述移动构件可带动所述模芯在所述密闭空间范围内移动。相应地，本发明提供了一种光学芯片透镜的制造方法，其采用如上所述的光学芯片透镜压膜模具，所述光学芯片透镜的制造方法包括以下步骤：将固晶焊线后的芯片基板固定在第一模座的对应位置；将光学芯片透镜目标厚度对应目标重量的流质材料注入到模芯的空腔；将第一模座、第二模座和模芯合模，形成密闭空间；通过移动构件带动模芯运动，以对流质材料进行压合；当流质材料固定成型后，脱模取出芯片基板，得到光学芯片透镜。所述压膜模具及所述制造方法使得可根据生产需求制成不同厚度的透镜结构，提高了模具利用率，使得流质材料不会溢出或缺少，提高了透镜的良率。
可见，上述方法实施例中的内容均适用于本装置实施例中，本装置实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种光学芯片透镜压膜模具，用于制作光学芯片透镜，其特征在于，包括第一模座、第二模座、模芯和移动构件；其中，所述第一模座、所述第二模座和所述模芯合模后形成密闭空间；所述模芯设置有空腔，所述空腔的形状根据所述光学芯片透镜的形状设置，所述空腔的位置与所述光学芯片透镜的位置对应设置；所述模芯和所述移动构件固定连接，所述移动构件可带动所述模芯在所述密闭空间范围内移动。
2.根据权利要求1所述的光学芯片透镜压膜模具，其特征在于，所述移动构件包括支撑结构、弹簧结构和卡扣结构，所述支撑结构用于支撑所述模芯，所述弹簧结构用于带动所述模芯移动，所述卡扣结构用于将所述模芯固定在目标位置。
3.根据权利要求2所述的光学芯片透镜压膜模具，其特征在于，所述移动构件还包括压力传感器，所述压力传感器用于检测密闭空间内流质材料的压力。
4.根据权利要求2所述的光学芯片透镜压膜模具，其特征在于，所述移动构件还包括距离传感器，所述距离传感器用于检测模芯所在位置。
5.一种光学芯片透镜的制造方法，其特征在于，应用于权利要求1所述的光学芯片透镜压膜模具，包括：
将固晶焊线后的芯片基板固定在第一模座的对应位置；
将光学芯片透镜目标厚度对应目标重量的流质材料注入到模芯的空腔；
将第一模座、第二模座和模芯合模，形成密闭空间；
通过移动构件带动模芯运动，以对流质材料进行压合；
当流质材料固定成型后，脱模取出芯片基板，得到光学芯片透镜。
6.根据权利要求5所述的光学芯片透镜的制造方法，其特征在于，所述流质材料的重量通过以下方式确定：
获取样品芯片的第一透镜厚度对应的流质材料的第一重量；
根据目标厚度及第一透镜厚度确定厚度差，根据所述厚度差确定重量差；
根据所述重量差和第一重量确定目标重量。
7.根据权利要求5所述的光学芯片透镜的制造方法，其特征在于，所述通过移动构件带动模芯运动，以对流质材料进行压合，具体包括：
在所述移动构件带动模芯运动的同时对密闭空间进行抽真空处理；
当所述移动构件的距离传感器检测到模芯到达光学芯片透镜目标厚度对应的位置时，控制移动构件停止移动；
待流质材料在模腔中受热，凝固成型。
8.根据权利要求5所述的光学芯片透镜的制造方法，其特征在于，所述通过移动构件带动模芯运动，以对流质材料进行压合，具体包括：
在所述移动构件带动模芯运动的同时对密闭空间进行抽真空处理；
当所述移动构件的压力传感器检测到流质材料达到预设压力值，控制移动构件停止移动；
待流质材料在模腔中受热，凝固成型。
9.根据权利要求5所述的光学芯片透镜的制造方法，其特征在于，所述流质材料固定成型后，脱模取出芯片基板，得到光学芯片透镜，具体包括：
所述流质材料固定成型后，将第一模座、第二模座及模芯分离；
对所述芯片基板进行脱模，取出芯片基板，并进行切割，得到光学芯片透镜。
10.根据权利要求5所述的光学芯片透镜的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括：
在注入流质材料前，在模芯表面喷洒离模剂；
或，在注入流质材料前，在模芯表面覆盖一层离型膜。
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