JP2015026803A - 光学モジュール、及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 全体の体積を効果的に縮小すると共にパッケージコストを削減可能な光学モジュール、及びその製造方法を提供する。【解決手段】 基板２０、受光チップ３０、発光チップ４０、電子ユニット５０、パッケージ部材６０、および封止用蓋体７０を備える。基板２０は、受光ゾーン２２及び発光ゾーン２４が定義されている。受光チップ３０は、基板２０の受光ゾーン２２に設けられている。発光チップ４０は、基板２０の発光ゾーン２４に設けられている。電子ユニット５０は、基板２０に設けられ、且つ、発光チップ４０に電気的に接続されている。パッケージ部材６０は、受光チップ３０、発光チップ４０、及び、電子ユニット５０を覆う。封止用蓋体７０は、発光チップ４０及び受光チップ３０を覆うよう基板２０に設けられており、発光チップ４０及び受光チップ３０に対応する位置に発光穴７４と受光穴７２とが形成されている。【選択図】 図２

Description

本発明は、光学モジュール、及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、或いは、ポケットの中に入れると、接近センサモジュールが直ちにスクリーン表示をオフし、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、発射された光が物体の表面反射を経由して受光チップに投射された後、電子信号に変換され、その後の処理を行うというものである。
例えば特許文献１の光学モジュールのパッケージユニットのパッケージ構造は、基板と発光チップと受光チップと封止用蓋体と２つのパッケージ部材とを含み、それぞれのチップが基板に設けられている。発光穴及び受光穴を有する封止用蓋体は、基板に固設されており、発光チップと受光チップとをカバーしてチャンバーを形成する。パッケージ部材はチャンバー内に流れ込んで発光チップと受光チップとを覆うことで上記目的を達成する。
しかしながら、特許文献１の光学モジュールの内部素子は、主に発光チップ及び受光チップのみを含むため、その他の機能性を持つモジュール或いは関連の受動素子を別途搭載する必要がある。こうすると、光学モジュールの体積が増えると共に組立コストも高くなる。
台湾特許第Ｍ４２８４９０号明細書
上記を取りまとめると、従来の光学モジュールには、上記の欠陥があるため、改良する必要がある。
本発明は、全体の体積を効果的に縮小すると共にパッケージコストを削減可能な光学モジュール、及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る光学モジュールは、基板、受光チップ、発光チップ、電子ユニット、パッケージ部材、および封止用蓋体を備える。基板は、受光ゾーン及び発光ゾーンが定義されている。受光チップは、基板の受光ゾーンに設けられている。発光チップは、基板の発光ゾーンに設けられている。電子ユニットは、基板に設けられ、且つ、発光チップに電気的に接続されている。パッケージ部材は、受光チップ、発光チップ、及び、電子ユニットを覆う。封止用蓋体は、発光チップ及び受光チップを覆うよう基板に設けられており、発光チップ及び受光チップに対応する位置に発光穴と受光穴とが形成されている。
パッケージ部材は透光性樹脂により形成されており、封止用蓋体は遮光性樹脂により形成されている。
封止用蓋体は、受光穴と連通している第１の収容空間、及び、発光穴と連通している第２の収容空間を有する。
受光チップは第１の収容空間内に収容されており、発光チップは第２の収容空間内に収容されている。
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、以下のステップ（ａ）〜（ｅ）を含む。
（ａ）基板に、発光ゾーン、及び、受光ゾーンを定義する。
（ｂ）電子ユニットを基板に電気的に接続する。
（ｃ）受光チップを基板の受光ゾーンに電気的に接続し、発光チップを発光ゾーンに電気的に接続する。
（ｄ）遮光可能な封止用蓋体を基板に設ける。
（ｅ）発光チップ、受光チップ、および、電子ユニットに、透光可能なパッケージ部材を形成する。
好ましくは、電子ユニットと基板の設置方法は、表面実装技術（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）を利用する。
好ましくは、電子ユニットと発光チップの電気的な接続関係は、直列接続或いは並列接続である。
好ましくは、チップと基板の電気的な接続の方法は、ワイヤボンディングプロセス（Ｗｉｒｅ Ｂｏｎｄ）及びダイアタッチプロセス（Ｄｉｅ Ａｔｔａｃｈ）である。
光学モジュールの製造方法は、ステップ（ａ）〜ステップ（ｅ）で製造し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（ｆ）を更に含む。
これにより、本発明に係る光学モジュールは、電子ユニット（受動素子、機能性を持つＩＣ或いはベアチップ）を同一パッケージ内に統合し、また電子ユニットと発光チップの電気的な接続により、他のモジュールを搭載する必要なく、電流制限或いは機能性調整の機能を持たせる。よって本発明は、従来の技術に比べて組立とパッケージの工順を減らすことができるだけではなく、更に構造全体の体積を縮小すると共に部品のコストを低減することができる。
本発明の実施形態を図面に基いて詳細に説明する。
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に提供する一実施形態であって、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する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技術的範囲内に含まれる。
本発明の一実施形態による光学モジュールを示す平面図である。 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。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
まず、図１、図２を参照しながら説明する。本発明の一実施形態として提供する光学モジュール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と受光チップ３０と発光チップ４０と電子ユニット５０と２つのパッケージ部材６０と封止用蓋体７０とを含む。
基板２０は、本好実施形態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の表面に受光ゾーン２２及び発光ゾーン２４を定義する。
受光チップ３０及び発光チップ４０は、各々ダイアタッチ（Ｄｉｅ Ａｔｔａｃｈ）及びワイヤボンディング（Ｗｉｒｅ Ｂｏｎｄ）のプロセスを経て基板２０の受光ゾーン２２及び発光ゾーン２４内に設けられる。発光チップ４０が、光の発射に用いられ、受光チップ３０が発光チップ４０から発した光を受信するために用いられる。
電子ユニット５０は、表面実装技術（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）を利用して基板２０に設けられ、且つ直列接続又は並列接続の方式で発光チップ４０に電気的に接続することで、発光チップ４０に電流制限或いは機能調整の効果を持たせる。
それぞれパッケージ部材６０の材質は透光性樹脂で、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６０が受光チップ３０及び発光チップ４０を各々覆う。それぞれパッケージ部材６０が発光チップ４０及び受光チップ３０の上方にある。
封止用蓋体７０は、一体成形で且つ材質が不透光性の樹脂（例えば不透光性のエポキシ樹脂（Ｅｐｏｘｙ Ｒｅｓｉｎ））である。封止用蓋体７０は基板２０とそれぞれパッケージ部材６０に設けられ、受光穴７２と発光穴７４と各々受光穴７２、発光穴７４と相互に連通する第１の収容空間７６と第２の収容空間７８とを有する。受光穴７２及び発光穴７４が受光チップ３０及び発光チップ４０の上方に位置し、且つ受光チップ３０及び発光チップ４０が第１の収容空間７６及び第２の収容空間７８の中に各々収容されることができる。
更に図３の（Ａ）〜（Ｅ）に示すのを参照しながら、本発明の光学モジュールの製造法のフローについて説明する。ステップＡは各アレイ基板（Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ａｒｒａｙ）の単一基板２０上で受光ゾーン２２及び発光ゾーン２４を定義する。ステップＢは電子ユニット５０を表面実装技術（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）により基板２０に設ける。ステップＣは受光チップ３０及び発光チップ４０をダイアタッチ（Ｄｉｅ Ａｔｔａｃｈ）及びワイヤボンディング（Ｗｉｒｅ Ｂｏｎｄ）プロセスにより基板２０の受光ゾーン２２と発光ゾーン２４の中に各々設ける。ステップＤは不透明な封止用蓋体７０を所定位置に定位する。所定位置は本実施形態において、封止用蓋体７０の受光穴７２及び発光穴７４が受光チップ３０及び発光チップ４０に対応する位置である。キャップ付方式（Ｃａｐ ａｔｔａｃｈ）で基板２０に設けられ、この場合受光チップ３０及び発光チップ４０は、第１の収容空間７６及び第２の収容空間７８の中に各々収容することができる。ステップＥが封止用蓋体７０の受光穴７２及び発光穴７４を通じて透光可能なパッケージ部材６０を充填し、またパッケージ部材６０を第１、第２の収容空間７６、７８に充満させ且つ受光チップ３０と発光チップ４０を覆うことで、光の発光チップ４０から受光チップ３０までの伝達損失、歪みを減らし、またそれぞれチップ３０、４０の保護目的を達成することができる。
総括すると、本実施形態に係る光学モジュールの電子ユニット５０は、まず電流制限或いは機能性調整効果を持つ電子信号を発光チップ４０に提供し、且つ光の発射を行い、発光チップ４０が発射する光はパッケージ部材６０を透過して封止用蓋体７０の発光穴７４を経由して物体の表面に投射し、また物体の表面で反射した光が封止用蓋体７０の受光穴７２を経由して受信してパッケージ部材６０に投射すると共に受光チップ３０までに透過し、最後に受光チップ３０が受信した光信号を電子信号に変換して演算処理を行う。これを介して、本実施形態に係る光学モジュール１０は、電子ユニット５０（受動素子、機能性を持つＩＣ或いはベアチップ）を同一パッケージ内に統合し、また電子ユニット５０と発光チップ４０の電気的な接続の設計を通じて、本発明に係る光学モジュール１０に他のモジュールを搭載する必要なく電流制限或いは機能性調整の機能を持たせる。よって本実施形態による光学モジュール１０は、従来の技術に比べて組立とパッケージの工順を減らすことができるだけではなく、更に構造全体の体積を縮小すると共にパッケージのコストを低減することができる。
上記実施形態における構成要素は、あくまでも例として説明するものであって、本願発明の範囲が限定されるべきものではなく、その他の均等な要素の代替又は変更も本願発明の技術的範囲内に含まれるものである。
１０・・・光学モジュール、
２０・・・基板、
２２・・・受光ゾーン、
２４・・・発光ゾーン、
３０・・・受光チップ、
４０・・・発光チップ、
５０・・・電子ユニット、
６０・・・パッケージ部材、
７０・・・封止用蓋体、
７２・・・受光穴、
７４・・・発光穴、
７６・・・第１の収容空間、
７８・・・第２の収容空間。

Claims (10)

  1. 発光ゾーン、及び、受光ゾーンが定義されている基板と、
    前記基板の前記受光ゾーンに設けられている受光チップと、
    前記基板の前記発光ゾーンに設けられている発光チップと、
    前記基板に設けられ、且つ、前記発光チップに電気的に接続されている電子ユニットと、
    前記受光チップ、前記発光チップ、及び、前記電子ユニットを覆うパッケージ部材と、
    前記発光チップ及び前記受光チップを覆うよう前記基板に設けられており、前記発光チップ及び前記受光チップに対応する位置に発光穴と受光穴とが形成されている封止用蓋体と、を備えることを特徴とする光学モジュール。
  2. 前記パッケージ部材は透光性樹脂により形成されており、
    前記封止用蓋体は遮光性樹脂により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。
  3. 前記封止用蓋体は、前記受光穴と連通している第１の収容空間、及び、前記発光穴と連通している第２の収容空間を有することを特徴とする請求項１に記載の光学モジュール。
  4. 前記受光チップは前記第１の収容空間内に収容されており、
    前記発光チップは前記第２の収容空間内に収容されていることを特徴とする請求項3に記載の光学モジュール。
  5. 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1に記載の光学モジュール。
  6. （ａ）基板に、発光ゾーン、及び、受光ゾーンを定義するステップと、
    （ｂ）電子ユニットを前記基板に電気的に接続するステップと、
    （ｃ）受光チップを前記基板の前記受光ゾーンに電気的に接続し、前記発光チップを前記発光ゾーンに電気的に接続するステップと、
    （ｄ）遮光可能な封止用蓋体を前記基板に設けるステップと、
    （ｅ）前記発光チップ、前記受光チップ、および、前記電子ユニットに、透光可能なパッケージ部材を形成するステップと、を含むことを特徴とする光学モジュールの製造方法。
  7. 前記電子ユニットと前記基板の設置方法は、表面実装技術を利用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の製造方法。
  8. 前記電子ユニットと前記発光チップとの電気的な接続関係は、直列接続、或いは、並列接続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の製造方法。
  9. 前記チップと前記基板との電気的接続方法は、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ことを特徴とする請求項６に記載の光学モジュールの製造方法。
  10. 前記ステップ（ａ）〜前記ステップ（ｅ）で製造し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（ｆ）を更に含むことを特徴とする請求項６に記載の光学モジュールの製造方法。
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