TW201814321A - 光學模組的封裝結構及其封裝方法 - Google Patents

光學模組的封裝結構及其封裝方法 Download PDF

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Abstract

一種光學模組的封裝結構，其包括：一基板、一遮蔽件、一感光元件及一蓋板。遮蔽件設於基板之上，並與基板的上表面間形成一第一容置空間。感光元件設於基板之上，並位於第一容置空間內部。遮蔽件具有一光接收部，光接收部位於感光元件的上方。其中，遮蔽件在相對於第一容置空間的外側表面上具有至少一凹槽，凹槽上設有一緩衝件，緩衝件凸出於遮蔽件的上表面。蓋板設於緩衝件之上，蓋板透過與緩衝件的接觸以和遮蔽件的上表面保持一固定距離，因而解決蓋板與遮蔽件的間距不一致而造成之量測誤差的問題。

Description

光學模組的封裝結構及其封裝方法
本發明有關於一種封裝結構及其封裝方法，且特別是關於一種可用於光學模組的封裝結構及其封裝方法。
目前近接光學感測模組儼然已成為各式電子裝置的主流技術選擇。例如當電子裝置貼近使用者臉部或放置於口袋中時，光學模組即可偵測到物體，並使電子裝置立即關閉螢幕顯示及/或觸控功能，以避免誤觸並節省電力消耗，以帶來更佳的使用體驗。
其中，此光學模組是利用一光源發射一光線，光線經由物體表面的反射而投射至一感光元件，再轉換成電子訊號進行後續處理，而達成偵測物體的目的。其中光學模組的光源與感光元件必需使用一遮蔽件相互隔開，使光源與感光元件得以區隔地設置在一基板上，以避免相互受到干擾而降低產品效能。
然而，光學模組在組裝至電子裝置時必需覆蓋一蓋板，而蓋板往往無法均勻的貼合光學模組，使得蓋板與光學模組的遮蔽件之間具有空氣間隙(air gap)，而讓蓋板與遮蔽件的間距不一致，造成光學模組量測上的誤差。
為解決蓋板無法均勻的貼合光學模組，使得蓋板與光學模組的遮蔽件之間具有空氣間隙(air gap)，而讓蓋板與遮蔽件的間距 不一致，造成光學模組量測上產生誤差的問題。本發明提供一種光學模組的封裝結構，透過在光學模組的遮蔽件上設置凹槽及緩衝件，而達成使蓋板與遮蔽件的上表面保持固定距離之目的。
為了達到上述目的，本發明實施例提供一種光學模組的封裝結構，其包括：一基板；一感光元件，設置於基板之上；一遮蔽件，設於基板之上，與基板的上表面間形成一第一容置空間，感光元件並位於第一容置空間內部，其中，遮蔽件具有一光接收部，光接收部位於感光元件的上方，其中，遮蔽件的上表面具有至少一凹槽，至少一凹槽上設有一緩衝件，緩衝件凸出於遮蔽件的上表面；一蓋板，設於這些緩衝件之上，蓋板透過與這些緩衝件的接觸以和遮蔽件的上表面保持一固定距離。
為了達到上述目的，本發明實施例提供一種光學模組的封裝方法，其包括：設置一感光元件於一基板之上；設置一遮蔽件於基板之上，遮蔽件與基板的上表面間形成一第一容置空間，感光元件位於第一容置空間內部，其中，遮蔽件具有一光接收部，光接收部位於感光元件的上方，其中，遮蔽件的上表面具有至少一凹槽；設置一緩衝件於至少一凹槽上，緩衝件凸出於遮蔽件的上表面；設置一蓋板於這些緩衝件之上，蓋板透過與這些緩衝件的接觸以和遮蔽件的上表面保持一固定距離。
為了能更進一步瞭解本發明為達成既定目的所採取之技術、方法及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明、圖式，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得以深入且具體之瞭解，然而所附圖式與附件僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
10‧‧‧光學模組
11‧‧‧基板
12‧‧‧感光元件
13‧‧‧光源
14‧‧‧遮蔽件
141‧‧‧凹槽
143‧‧‧第一容置空間
145‧‧‧第二容置空間
147‧‧‧光接收部
149‧‧‧光發射部
15‧‧‧緩衝件
16‧‧‧蓋板
d‧‧‧間距
20‧‧‧光學模組
24‧‧‧遮蔽件
241‧‧‧凹槽
247‧‧‧光接收部
249‧‧‧光發射部
25‧‧‧緩衝件
30‧‧‧光學模組
34‧‧‧遮蔽件
341‧‧‧凹槽
347‧‧‧光接收部
349‧‧‧光發射部
35‧‧‧緩衝件
40‧‧‧光學模組
44‧‧‧遮蔽件
441‧‧‧凹槽
447‧‧‧光接收部
449‧‧‧光發射部
45‧‧‧緩衝件
圖1是本發明光學模組的封裝結構一實施例之俯視圖。
圖2是本發明光學模組的封裝結構一實施例之剖視圖。
圖3A是本發明光學模組的封裝結構另一實施例之俯視圖。
圖3B是本發明光學模組的封裝結構又一實施例之俯視圖。
圖3C是本發明光學模組的封裝結構又一實施例之俯視圖。
圖4A~4D是本發明光學模組的封裝方法一實施例之流程圖。
在下文將參看隨附圖式更充分地描述各種例示性實施例，在隨附圖式中展示一些例示性實施例。然而，本發明概念可能以許多不同形式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之例示性實施例。確切而言，提供此等例示性實施例使得本發明將為詳盡且完整，且將向熟習此項技術者充分傳達本發明概念的範疇。在諸圖式中，可為了清楚而誇示層及區之大小及相對大小。類似數字始終指示類似元件。
應理解，雖然本文中可能使用術語第一、第二、第三等來描述各種元件或訊號等，但此等元件或訊號不應受此等術語限制。此等術語乃用以區分一元件與另一元件，或者一訊號與另一訊號。另外，如本文中所使用，術語「或」視實際情況可能包括相關聯之列出項目中之任一者或者多者之所有組合。
請參閱圖1及圖2，是本發明光學模組的封裝結構一實施例之俯視圖及剖視圖。其中，圖2是圖1沿A-A’剖線之剖面圖。如圖所示，光學模組10具有一基板11、一感光元件12、一光源13、一遮蔽件14、緩衝件15及一蓋板16。其中，遮蔽件14具有一光接收部147、一光發射部149及凹槽141。其中，為方便說明，緩衝件15及蓋板16並未顯示於圖1之上。
基板11例如可以是一PCB(Printed Circuit Board)基板，但不以此為限。感光元件12例如可以是一感光耦合元件(CCD)及/或互補式金屬氧化物半導體(CMOS)。感光元件12設置於基板11之上，並以打線與基板連接。遮蔽件14由一不透光的材料所製 成。遮蔽件14設於基板11之上，並與基板11的上表面間形成一第一容置空間143及一第二容置空間145，而感光元件12即位於第一容置空間143的內部。其中，遮蔽件14在感光元件12的上方處具有一光接收部147。光接收部147為遮蔽件14的一開口，可以讓感光元件12接收到來自第一容置空間143外部的光線。
光源13例如可以是一發光二極體(LED)及/或雷射二極體(Laser Diode)。光源13設置於11基板之上，以打線與基板連接。光源13並位於第二容置空間145的內部。其中，遮蔽件14在光源13的上方處具有一光發射部149。光發射部149為遮蔽件14的一開口，可讓光源13產生的光線發射至第二容置空間145的外部。
由於遮蔽件14是由不透光的材料所製成，因此光學模組10僅可透過光發射部149發射光源13所產生的光線。感光元件12僅可透過光接收部147接收來自第一容置空間143外部的光線。因而透過遮蔽件14的設置可避免元件的相互干擾而降低效能。
在本實施例中，遮蔽件14的上表面具有兩個凹槽141。兩個凹槽141對稱的分佈於光接收部147的兩側。其中，兩凹槽141上皆設有一緩衝件15，緩衝件15部分凸出於遮蔽件14的上表面。
在本發明一實施例中，遮蔽件14之凹槽141的寬度在0.3~3.0公厘之間，但不以此為限。
在本發明一實施例中，遮蔽件14之凹槽141的深度在0.1~1.0公厘之間，但不以此為限。
在本發明一實施例中，緩衝件15凸出於遮蔽件14上表面的高度在0.1~1.0公厘之間，但不以此為限。
其中，緩衝件15是由一具有彈性的材料所組成。緩衝件例如可以是由泡棉及/或矽氧樹脂(silicone)所製成，但不以此為限。
蓋板16設置於兩緩衝件15之上。由於緩衝件15是一具有彈性的材料，因此蓋板16和遮蔽件14的上表面間的間距d即可透 過蓋板16與兩緩衝件15的接觸而保持固定。因而達成使蓋板16與遮蔽件14的上表面保持固定距離之目的，從而解決蓋板16與遮蔽件14之間因具有空氣問隙(air gap)，使得蓋板16與遮蔽件14的間距不一致，而造成光學模組10量測上產生誤差的問題。同時，透過緩衝件15的設置，更可避免置入蓋板16時對元件的擠壓或碰撞。可避免例如擠壓遮蔽件14所造成的破損或變形，或避免壓壞基板11上之元件/接線的問題。
其中，透過於遮蔽件14上設置凹槽141，可讓緩衝件15輕易地穩定設置於遮蔽件14上的特定位置。而當緩衝件15是使用例如矽氧樹脂(silicone)等固化前是流動性的材料時，凹槽141可提供緩衝件15流動所需的空間，使其可以準確的設置於遮蔽件14上的特定位置。
在本發明一實施例中，緩衝件15是由一例如矽氧樹脂(silicone)的耐熱材料所製成。因此，緩衝件15可以在光學模組10初期製作時即置入，而可以承受例如SMT(Surface Mount Technology)製程所需的高溫(大約260℃)。
在本發明一實施例中，緩衝件15是由一例如泡棉的非耐熱材料所製成。因此，緩衝件15可以於應用本發明光學模組10的產品(例如手機或平板電腦)在最終組裝時才進行設置。其中，緩衝件15並可以例如雙面膠帶或是黏膠貼附於遮蔽件14之上。
因此，透過於遮蔽件14上設置凹槽141，並於凹槽141上設置緩衝件15，可輔助應用本發明光學模組10之產品的最終組裝，讓組裝簡易化並輕易達到所需要的精準度。
請參閱圖3A，是本發明光學模組的封裝結構另一實施例之俯視圖。如圖所示，光學模組20具有一基板11、一感光元件12、一光源13、一遮蔽件24、緩衝件25及一蓋板16(未顯示於圖上)。其中，遮蔽件24具有一光接收部247、一光發射部249及凹槽241。
本實施例與圖1及圖2所示的實施例不同之處即在於：本實 施例中，遮蔽件24的上表面具有四個凹槽241。四個凹槽241對稱的分佈於光接收部247的周圍。其中，四個緩衝件25分別設於四個凹槽241之上。因此，當蓋板16設置於四個緩衝件25之上時，蓋板16和遮蔽件24的上表面間的間距即可透過蓋板16與四個緩衝件25的接觸而保持固定。因而達成使蓋板16與遮蔽件24的上表面保持固定距離之目的。
本實施例中，由於具有四個對稱分佈於光接收部247周圍的緩衝件25，因此能讓蓋板16與緩衝件25間的接觸力道更為平均，可使得蓋板16與遮蔽件34的間距更加保持一致。
請參閱圖3B，是本發明光學模組的封裝結構又一實施例之俯視圖。如圖所示，光學模組30具有一基板11、一感光元件12、一光源13、一遮蔽件34、緩衝件35及一蓋板16(未顯示於圖上)。其中，遮蔽件34具有一光接收部347、一光發射部349及凹槽341。
本實施例與圖1及圖2所示的實施例不同之處即在於：本實施例中，遮蔽件34的上表面具有六個凹槽341。六個凹槽341對稱的分佈於光接收部347的周圍。其中，六個緩衝件35分別設於六個凹槽341之上。因此，當蓋板16設置於六個緩衝件35之上時，蓋板16和遮蔽件34的上表面間的間距即可透過蓋板16與六個緩衝件35的接觸而保持固定。因而達成使蓋板16與遮蔽件34的上表面保持固定距離之目的。
本實施例中，由於具有六個對稱分佈於光接收部347周圍的緩衝件35，因此能讓蓋板16與緩衝件35間的接觸力道更為平均，可使得蓋板16與遮蔽件34的間距更加保持一致。
請參閱圖3C，是本發明光學模組的封裝結構又一實施例之俯視圖。如圖所示，光學模組40具有一基板11、一感光元件12、一光源13、一遮蔽件44、一緩衝件45及一蓋板16(未顯示於圖上)。其中，遮蔽件44具有一光接收部447、一光發射部449及一凹槽441。
本實施例與圖1及圖2所示的實施例不同之處即在於：本實施例中，遮蔽件44的凹槽441為一環型的凹槽結構，凹槽441對稱的環繞分佈於光接收部447的周圍。其中，緩衝件45設於凹槽441之上。因此，當蓋板16設置於緩衝件45之上時，蓋板16和遮蔽件44的上表面間的間距即可透過蓋板16與緩衝件45的接觸而保持固定。因而達成使蓋板16與遮蔽件44的上表面保持固定距離之目的。
本實施例中，由於緩衝件45為一對稱環繞於光接收部447周圍的結構，因此能讓蓋板16與緩衝件45間的接觸力道更為平均，可使得蓋板16與遮蔽件44的間距更加保持一致。
請參閱圖4A~4D，圖4A~4D是本發明光學模組的封裝方法一實施例之流程圖，並請同時參閱圖1及圖2。如圖4A所示，設置一感光元件12及一光源13於一基板11之上。接著，如圖4B所示，設置一遮蔽件14於基板11之上，遮蔽件14並與基板11的上表面間形成一第一容置空間143及一第二容置空間145。感光元件12即位於第一容置空間143的內部，光源13則位於第二容置空間145內部。其中，遮蔽件14具有一光接收部147及一光發射部149，光接收部147位於感光元件12的上方，光發射部149位於光源13的上方。其中光接收部147為遮蔽件14的一開口，使感光元件12可接收到來自第一容置空間143外部的光線。光發射部149為遮蔽件14的一開口，使光源13產生的光線可以發射至第二容置空間145的外部。其中，遮蔽件14的上表面具有凹槽141。
接著，如圖4C所示，於每一個凹槽141上設置一緩衝件15，緩衝件15部分凸出於遮蔽件14的上表面。接著，如圖4D所示，設置一蓋板16於緩衝件15之上，蓋板16透過與緩衝件15的接觸以和遮蔽件14的上表面保持一固定距離。從而解決蓋板16與遮蔽件14之間具有空氣間隙(air gap)，使得蓋板16與遮蔽件14的間距不一致，而造成光學模組10量測上的誤差的問題。
是以，透過上述揭露書所載的技術，本發明所提出之光學模組的封裝結構透過在光學模組的遮蔽件上設置凹槽及緩衝件，而達成使蓋板與遮蔽件的上表面保持固定距離之目的，解決蓋板與遮蔽件的間距不一致，而造成光學模組量測上的誤差的問題。更可輔助應用本發明光學模組之產品的最終組裝，讓組裝簡易化並輕易達到所需要的精準度。
以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

Claims (12)

  1. 一種光學模組的封裝結構，其包括：一基板；一感光元件，設置於該基板之上；一遮蔽件，設於該基板之上，與該基板的上表面間形成一第一容置空間，該感光元件並位於該第一容置空間內部，其中，該遮蔽件具有一光接收部，該光接收部位於該感光元件的上方，其中，該遮蔽件的上表面具有至少一凹槽，該至少一凹槽上設有一緩衝件，該緩衝件凸出於該遮蔽件的上表面；以及一蓋板，設於該些緩衝件之上，該蓋板透過與該些緩衝件的接觸以和該遮蔽件的上表面保持一固定距離。
  2. 如請求項1之光學模組的封裝結構，其中該至少一凹槽對稱的分佈於該光接收部的周圍。
  3. 如請求項1之光學模組的封裝結構，其中該光接收部為一開口，使該感光元件接收到來自該第一容置空間外部的光線。
  4. 如請求項1之光學模組的封裝結構，更具一光源，該光源設置於該基板之上；其中，該遮蔽件與該基板的上表面間更具有一第二容置空間，該光源並位於該第二容置空間內部；其中，該遮蔽件更具有一光發射部，該光發射部位於該光源的上方，該光發射部為一開口，使該光源產生的光線發射至該第二容置空間的外部。
  5. 如請求項1之光學模組的封裝結構，其中該緩衝件為一非耐熱材料或一泡棉。
  6. 如請求項1之光學模組的封裝結構，其中該緩衝件為一耐熱材料或一矽氧樹脂(silicone)。
  7. 如請求項1之光學模組的封裝結構，其中該遮蔽件為一不透光的材料。
  8. 如請求項1之光學模組的封裝結構，其中該基板為一PCB基板。
  9. 一種光學模組的封裝方法，其包括：設置一感光元件於一基板之上；設置一遮蔽件於該基板之上，該遮蔽件與該基板的上表面間形成一第一容置空間，該感光元件位於該第一容置空間內部，其中，該遮蔽件具有一光接收部，該光接收部位於該感光元件的上方，其中，該遮蔽件的上表面具有至少一凹槽；設置一緩衝件於該至少一凹槽上，該緩衝件凸出於該遮蔽件的上表面；以及設置一蓋板於該些緩衝件之上，該蓋板透過與該些緩衝件的接觸以和該遮蔽件的上表面保持一固定距離。
  10. 如請求項9之光學模組的封裝方法，其中該至少一凹槽對稱的分佈於該光接收部的周圍。
  11. 如請求項9之光學模組的封裝方法，其中該光接收部為一開口，使該感光元件接收到來自該第一容置空間外部的光線。
  12. 如請求項9之光學模組的封裝方法，其中該遮蔽件與該基板之上表面間更具有一第二容置空間，更包括下列步驟：設置一光源於該基板之上，該光源並位於該第二容置空間內部，其中，該遮蔽件更具有一光發射部，該光發射部位於該光源的上方，該光發射部為一開口，使該光源產生的光線發射至該第二容置空間的外部。
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