JP2015026802A - 光学モジュール、および、その製造方法 - Google Patents

光学モジュール、および、その製造方法 Download PDF

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明▲徳▼ 杜
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Abstract

【課題】 発光チップの発光効率を効果的にアップし、また受光チップの受信不良という欠陥を改善可能な光学モジュール、およびその製造方法を提供する。【解決手段】 基板２０は、発光ゾーン２２、及び、受光ゾーン２４が定義されている。発光チップ３０は、基板２０の発光ゾーン２２に設けられている。受光チップ４０は、基板２０の受光ゾーン２４に設けられている。パッケージ部材５０は、光透過性材質であり、且つ、発光チップ３０及び受光チップ４０を覆い、発光チップ３０に対応する第１のレンズ部５２、及び、受光チップ４０に対応する第２のレンズ部５４が形成されている。封止用蓋体６０は、パッケージ部材５０の基板２０とは反対側に固設され、発光チップ３０及び受光チップ４０に対応する位置に形成されている発光穴６２および受光穴６４とを有し、発光穴６２が第１のレンズ部５２を収容し、受光穴６４が第２のレンズ５４を収容する。【選択図】 図２

Description

本発明は、光学モジュール、および、その製造方法に関する。
現在、光学式の近接センサモジュールは、新世代のスマート電子機器（例えばスマートフォン）の主流技術となり、電子機器を耳（顔検出）にフィットするか、或いは、ポケットの中に入れると、近接センサモジュールが直ちにスクリーン表示をオフにし、消費電力を節約すると共に不慮の接触を避け、好適な使用実感をもたらす。またモジュールの作動原理は、発光チップにより光を発射（例えば発光ダイオードＬＥＤ）し、光は物体の表面反射を経由して受光チップに投射してから、電子信号に変換してその後の処理を行う。
しかしながら、従来の光学式の近接センサモジュールのパッケージが完成した後、モジュールの発光チップから発せられる光が物体表面の反射を経由した後、光の強度が低下し、隣り合う受光チップにより受信した光信号に不良が起き、更には受信できなくなることでスマート電子機器の信号を安定且つ正確に判読することができないおそれがある。
特開２００５−３５２２０７号公報
本発明は、発光チップの発光効率を効果的にアップし、また受光チップの受信不良という欠陥を改善可能な光学モジュール、およびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、パッケージコストを効果的に削減することで、製品の競争力を高めることが可能な光学モジュール、およびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明に係る光学モジュールは、基板、発光チップ、受光チップ、パッケージ部材、および、封止用蓋体を有する。基板は、発光ゾーン、及び、受光ゾーンが定義されている。発光チップは、基板の発光ゾーンに設けられている。受光チップは、基板の受光ゾーンに設けられている。パッケージ部材は、光透過性材質であり、且つ、発光チップ及び受光チップを覆い、発光チップに対応する第１のレンズ部、及び、受光チップに対応する第２のレンズ部が形成されている。封止用蓋体は、パッケージ部材の基板とは反対側に固設され、発光チップ及び受光チップに対応する位置に形成されている発光穴および受光穴とを有し、発光穴が第１のレンズ部を収容し、受光穴が第２のレンズを収容する。
パッケージコロイドの第１のレンズ部および第２のレンズ部は同じ屈折率又は異なる屈折率を有する。
パッケージ部材は、材質が樹脂である。
封止用蓋体は、一体成形されており、材質が遮光性の樹脂である。
基板は、有機材質のビスマレイミドトリアジン（Ｂｉｓｍａｌｅｉｍｉｄｅ Ｔｒｉａｚｉｎｅ）基板を含む非セラミック基板である。
本発明による光学モジュールの製造方法は、次のステップ（Ａ）〜（Ｄ）を含む。
（Ａ）基板において、発光ゾーン及び受光ゾーンを定義する。
（Ｂ）発光チップと受光チップを基板に電気的に接続する。
（Ｃ）発光チップと受光チップの基板とは反対側に透光可能な該パッケージ部材を形成する。
（Ｄ）パッケージ部材の基板とは反対側に遮光可能な封止用蓋体を設ける。
電気的な接続方法は、ワイヤボンディングプロセス及びダイアタッチプロセスである。
パッケージ部材は、モールド方式で形成される。
封止用蓋体は、閉蓋方式で形成される。
ステップ（Ａ）からステップ（Ｄ）により製造された光学モジュールをカット又はダイカットするステップ（Ｅ）を更に含む。
本発明に係る光学モジュールは、ニーズに応じて屈折率が異なるパッケージ部材を使用することで、発光チップの発光効率を効果的にアップし、また受光チップの受信品質を向上することができる。更に封止用蓋体のパッケージプロセスを介して封止用蓋体を基板の上に覆い、光学モジュールが簡素化することでパッケージのコストを削減することができる。
本発明の一実施形態による光学モジュールの上面図である。 図１の２−２線断面図である。 本発明の一実施形態による光学モジュールの製造方法を示す模式図である。
本発明の構成、特徴及びその目的を説明するため、以下に本発明の複数の実施形態を挙げて図面に基づいて詳細に説明し、当業者が具体的に実施可能にする。ただし、以下に述べるものは、本発明の技術内容及び特徴を明らかにするための一実施形態であり、本発明の当業者が本発明の技術内容及び特徴を理解した後、本発明の精神を逸脱しない限りにおいて、行う種々の修正、変更又は構成要素の減少をなし得ることは本発明の範囲内に含めるものであるのが勿論である。
まず図１乃至図２を参照しながら説明する。本発明の一実施形態による光学モジュール１０は、一般的なパッケージアレイ（Ａｒｒａｙ）からカットして取ったモジュールで、基板２０と発光チップ３０と受光チップ４０と２つのパッケージ部材５０と封止用蓋体６０とを含む。
基板２０が、本好ましい実施例において有機材質のビスマレイミドトリアジン（Ｂｉｓｍａｌｅｉｍｉｄｅ Ｔｒｉａｚｉｎｅ、通称ＢＴ）基板或いはガラス繊維ボード（通称ＦＲ４）等の非セラミック基板である。これを介して、基板２０の材料コストが低く、且つ基板２０の表面に発光ゾーン２２及び一受光ゾーン２４を定義する。
発光チップ３０及び受光チップ４０は、各々ダイアタッチ（Ｄｉｅ Ａｔｔａｃｈ）及びワイヤーボンディング（Ｗｉｒｅ Ｂｏｎｄ）のプロセスを経て基板２０の発光ゾーン２２及び受光ゾーン２４内に設けられる。発光チップ３０は、光の発射に用いられ、受光チップ４０は発光チップ３０から発した光を受信するために用いられる。
パッケージ部材５０の材質は、透光性樹脂であり、例えば透明なエポキシ樹脂（Ｅｐｏｘｙ Ｒｅｓｉｎ）である。それぞれパッケージ部材５０が発光チップ３０及び受光チップ４０を各々覆う。それぞれのパッケージ部材５０は発光チップ３０及び受光チップ４０の上方に半球状を呈する第１のレンズ部５２および第２レンズ部５４を各々形成する。
封止用蓋体６０は、一体成形されており、材質が不透光性の樹脂であり、例えば不透光性のエポキシ樹脂（Ｅｐｏｘｙ Ｒｅｓｉｎ）である。封止用蓋体６０は、閉蓋方式で基板２０とそれぞれのパッケージ部材５０をカバーするよう設けられ、発光チップ３０及び受光チップ４０の上方に各々位置する発光穴６２と受光穴６４を有する。且つパッケージ部材５０の第１のレンズ部５２および第２のレンズ部５４は、発光穴６２及び受光穴６４の中に収容される。本実施形態において、第１のレンズ部５２および第２のレンズ部５４は、異なる屈折率或いは同じ屈折率を有する。よって、使用上の異なる需要を満たすことができる。第１のレンズ部５２の屈折率が大きければ、発光チップ３０が発射する光は、比較的広いエリアをカバーすることができる。また第２のレンズ部５４の屈折率が小さければ、第２のレンズ５４部が反する光を効果的に集光することができる。そこで本発明に係る光学モジュールは、発光チップ３０の発光効率を効果的にアップし、また受光チップ４０の受光不良という欠陥を改善することができる。
更に図３のＡ〜Ｄを参照して、本実施形態の光学モジュールの製造方法を説明する。ステップＡでは、各アレイ基板（Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ａｒｒａｙ）の単一基板２０の上で発光ゾーン２２及び受光ゾーン２４を定義する。ステップＢでは、発光チップ３０及び受光チップ４０をダイアタッチ（Ｄｉｅ Ａｔｔａｃｈ）及びワイヤーボンディング（Ｗｉｒｅ Ｂｏｎｄ）プロセスにより基板２０の発光ゾーン２２と受光ゾーン２４の中に設ける。ステップＣでは、それぞれの透明のパッケージ部材５０をモールド（Ｍｏｌｄ）方式で発光チップ３０及び受光チップ４０の上方に半球状を呈する第１のレンズ５２および第２のレンズ部５４を形成する。ステップＤでは、不透明の封止用蓋体６０を閉蓋方式で基板２０とそれぞれのパッケージ部材５０の上をカバーする。封止用蓋体６０は発光チップ３０及び受光チップ４０の上方に位置する発光穴６２と受光穴６４とを有する。それぞれのパッケージ部材５０の第１のレンズ部５２および第２のレンズ部５４は、発光穴６２及び受光穴６４の中に収容されている。
本発明の好ましい実施形態のように、ステップＢからステップＤは、先に第１のレンズ部５２と第２のレンズ部５４の半球状構造を有する金型を、発光チップ３０及び受光チップ４０の所定位置に合わせ、且つ基板２０の表面に位置させる。次に透明な樹脂を金型の中に充填すると共に樹脂がそれぞれチップ３０、４０を覆うようにする。透明な樹脂が固化してから金型を外すことで、半球状パッケージ部材５０が形成される。最後に、予め加工して完成した封止用蓋体６０を用いて基板２０或いは各パッケージ部材５０を覆い被せる。本発明に係る光学モジュール１０を完成する。このようなパッケージ方法は、複雑なパッケージプロセスを簡素化可能だけではなく、更に全体的なパッケージコストが削減することで、産業の競争力を高めることができる。
総括すると、本実施形態による光学モジュールの発光チップ３０が発射した光は、パッケージ部材５０の第１のレンズ部５２を透過し、更に封止用蓋体６０の発光穴６２を経由して物体の表面に投射される。また物体表面で反射された光は、封止用蓋体６０の受光穴６４を経由して受光されることで、パッケージ部材５０の第２のレンズ部５４に投射され、第２のレンズ部５４により集光した光が受光チップ４０に投射される。最後に受光チップ４０が受信した光信号を電子信号に変換して演算処理をする。発光と受光の過程において、パッケージ部材５０の第１のレンズ部５２を通じて発光チップ３０が発生する光の発光功率をアップし、更にパッケージ部材５０の第２のレンズ部５４を介して受光チップ４０の受信電力をアップする。よって、発光チップ３０から発射された光が不平坦な物体表面に投射されても、受光チップ４０が確実で且つ安定的に反射光を受信することができる。更に封止用蓋体６０の製造方法を介して封止用蓋体６０を基板２０の上に覆い被せ、光学モジュール１０の構造が簡素化することでパッケージのコストを削減することができる。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
１０・・・光学モジュール、
２０・・・基板、
２２・・・発光ゾーン、
２４・・・受光ゾーン、
３０・・・発光チップ、
４０・・・受光チップ、
５０・・・パッケージ部材、
５２・・・第１のレンズ部、
５４・・・第２のレンズ部、
６０・・・封止用蓋体、
６２・・・発光穴、
６４・・・受光穴。

Claims (10)

  1. （Ａ）基板において、発光ゾーン、及び、受光ゾーンを定義するステップと、
    （Ｂ）発光チップと受光チップを前記基板に電気的に接続するステップと、
    （Ｃ）前記発光チップおよび前記受光チップの前記基板とは反対側に透光可能なパッケージ部材を形成するステップと、
    （Ｄ）前記パッケージ部材の前記基板とは反対側に透光不能な封止用蓋体を覆うステップと、を含むことを特徴とする光学モジュールの製造方法。
  2. 前記発光チップと前記受光チップを前記基板に電気的に接続する方法は、ワイヤボンディングプロセス、及び、ダイアタッチプロセスであることを特徴とする請求項１に記載の光学モジュールの製造方法。
  3. 前記パッケージ部材が、モールド方式で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学モジュールの製造方法。
  4. 前記封止用蓋体は、閉蓋方式で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学モジュールの製造方法。
  5. 前記ステップ（Ａ）〜前記ステップ（Ｄ）により製造された前記光学モジュールをカット、又は、ダイカットするステップ（Ｅ）を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の光学モジュールの製造方法。
  6. 発光ゾーン、及び、受光ゾーンが定義されている基板と、
    前記基板の前記発光ゾーンに設けられた発光チップと、
    前記基板の前記受光ゾーンに設けられた受光チップと、
    光透過性材質であり、且つ、前記発光チップ及び前記受光チップを覆い、前記発光チップに対応する第１のレンズ部、及び、前記受光チップに対応する第２のレンズ部が形成されているパッケージ部材と、
    前記パッケージ部材の前記基板とは反対側に固設され、前記発光チップ及び前記受光チップに対応する位置に形成されている発光穴および受光穴とを有し、前記発光穴が前記第１のレンズ部を収容し、前記受光穴が前記第２のレンズを収容する封止用蓋体と、を備えることを特徴とする光学モジュール。
  7. 前記パッケージ部材の前記第１のレンズ部および前記第２のレンズ部は、同一の屈折率又は異なる屈折率を有することを特徴とする請求項６に記載の光学モジュール。
  8. 前記パッケージ部材は、材質が樹脂であることを特徴とする請求項６に記載の光学モジュール。
  9. 前記封止用蓋体は、一体に成形されており、材質が遮光性の樹脂であることを特徴とする請求項６に記載の光学モジュール。
  10. 前記基板は、有機材質のビスマレイミドトリアジン基板を含む非セラミック基板であることを特徴とする請求項６に記載の光学モジュール。
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