TWI822707B - 具有鎖定總成的光電模組及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明描述具有鎖定總成的光電模組及其製造方法。在一些例項中，該等鎖定總成可在製造期間改良安裝步驟，並可增加經併入該等鎖定總成之該等光電模組的使用壽命。該等鎖定總成可包含包覆模製突部，及光學元件外殼突部，以及經併入於包覆模製外殼總成中的鎖定邊緣。

Description

具有鎖定總成的光電模組及其製造方法
本發明係關於具有鎖定總成的光電模組及用於製造此等模組之方法。
一光電模組(諸如一近接感測器、一結構光產生器、一二維或三維成像攝影機或一環境光感測器)通常包含安裝至一光電組件(諸如一發光二極體、一光電二極體或一成像感測器)之一光學總成。安裝(即，涉及對準及接合此等組件)可為一個挑戰。此外，當一光學總成在正常使用期間相對於一對應光電組件變得未對準時，一光電模組之使用壽命會顯著縮減。因此，需要改良安裝技術之光電模組及其等製造。
本發明描述具有鎖定總成的光電模組及其製造方法。在一些情況中，該等鎖定總成可在製造期間改良安裝步驟並可增加併入該等鎖定總成之該等光電模組之使用壽命。例如，在一第一態樣中，一光電模組包含一光學元件總成。該光學元件總成包含安裝於一光學元件外殼內之一光學元件。該光電模組進一步包含一包覆模製總成。該包覆模製總成包含經由電連接件而安裝至一基板之一光電組件。該光電組件及電連接件係由一包覆模製件予以囊封，且該包覆模製件係由一包覆模製外殼側向外接。該光學元件總成經由一鎖定總成而安裝至該包覆模製總成，使得實質上限制該光學元件總成相對於該包覆模製總成之側向移動。
在另一態樣中，本發明描述一種用於製造具有鎖定總成之光電模組之方法。該方法包含： o 構造一晶圓總成，該晶圓總成藉由將複數個光電組件安裝至具有電連接件之一基板而部分構造； o 將一包覆模製工具安裝至該晶圓總成，該包覆模製工具包含複數個包覆模製工具通道及複數個包覆模製工具溝槽； o 經由該複數個包覆模製工具通道而將一可成形包覆模製材料引入於該晶圓總成中，使得該複數個光電組件及電連接件被囊封，且該複數個包覆模製工具溝槽至少部分填充有可成形包覆模製材料； o 固化該可成形包覆模製材料，使得該可成形包覆模製材料實質上係固體；自該晶圓總成移除該包覆模製工具； o 切割至該包覆模製件及基板中，使得形成複數個模組溝槽； o 將一外殼工具安裝至該晶圓總成，該外殼工具包含複數個外殼工具通道及複數個外殼工具突部；經由該複數個外殼工具通道而將一可成形外殼材料引入於該晶圓總成中，使得該等模組溝槽至少部分填充有可成形外殼材料； o 固化該可成形外殼材料，使得該可成形外殼材料實質上係固體；自該晶圓總成移除該外殼工具；及 o 切割穿過該實質上固體外殼材料而產生複數個離散包覆模製總成。
自以下實施方式、隨附圖式及申請專利範圍，將明白其他態樣、特徵及優勢。
圖1A至圖1E中各別地描繪光電模組100A至100E之實例。各例示性光電模組包含一鎖定總成。鎖定總成在製造期間改良安裝步驟，並增加經併入鎖定總成之光電模組的使用壽命。共同參考元件符號指示類似特徵。
光電模組100A至100E之各者包含一包覆模製總成102及一光學元件總成104。光學元件總成104可係經由黏著劑106安裝至包覆模製總成102。包覆模製總成包含經由電連接件112 (例如，引線接合)安裝至一基板110 (例如，印刷電路板)之一光電組件108。又其他電子組件114 (例如，電容器)可係經由電連接件112安裝至基板110。
包覆模製總成102進一步包含一包覆模製件116。包覆模製件116與基板110一起囊封光電組件108、電連接件112及任何其他電子組件114 (若存在)。包覆模製總成102進一步包含外接包覆模製件116之一包覆模製外殼118。包覆模製件116可包含包覆模製突部120及一包覆模製溝槽122，兩者被併入於包覆模製件116之一第一側124中。在一些例項中，包覆模製總成102可包含一基板溝槽126 (即，在基板110中切割或以其他方式形成之一溝槽)。當存在時，包覆模製外殼118可延伸至基板溝槽126中。在一些例項中，基板溝槽126可改良光電模組100A之機械穩健性，及/或可消除自基板110與包覆模製外殼118之間通過的雜散光。此外，在一些例項中，包覆模製件116之第一側124可包含一或多個光學元件。例如，一光學元件(諸如一光學濾光器)可經塗覆於第一側124上。在一些例項中，一光學元件可經形成於包覆模製件116之第一側124中，如圖1D中所描繪。
光學元件總成104包含安裝於一光學元件外殼130內之一光學元件128。光學元件128可包含一折射透鏡、一繞射透鏡、一微透鏡陣列、一擴散器、其他繞射元件、一光學濾光器(例如，一紅外濾光器)或上文提及之任何組合。光學元件總成104進一步包含自光學元件外殼130延伸之一光學元件外殼突部132。光學元件外殼130及光學元件外殼突部132兩者可至少部分由固化環氧樹脂組成。在一些例項中，可同時形成光學外殼突部132及光學元件外殼130，並可在材料上連續，但非必要。在一些例項中，光學外殼突部132及光學元件外殼130可分開地形成並用例如黏著劑而安裝一起。在一些例項中，包覆模製外殼118可包含經組態以與光學元件外殼突部132接合之一鎖定邊緣134 (如圖1A至圖1D中所描繪)。光電模組100A至100E可經安裝至一撓性纜線136上(為清楚起見，圖1A至圖1C中未描繪)。
圖2A至圖2K描繪用於製造具有鎖定總成的光電模組(諸如各別地在圖1A至圖1E中描繪之光電模組100A至100E)之一方法之一實例。在一步驟中，構造一晶圓總成202。晶圓總成202可包含各種膜及安裝組件，如對熟習此項技術者顯而易見。例如，在例示性製造方法之各種步驟期間，晶圓總成202可經安裝至一真空卡盤。晶圓總成202藉由經由電連接件112而將複數個光電組件108安裝至基板110來部分構造，如圖2A中所描繪。在另一步驟中，一包覆模製工具204經安裝至晶圓總成202。包覆模製工具204包含複數個包覆模製工具通道206及複數個包覆模製工具溝槽208，如圖2B中所描繪。
在另一步驟中，一可成形包覆模製材料210係經由複數個包覆模製工具通道206引入於晶圓總成202中，使得複數個光電組件108及電連接件112 (且在一些列項中其他電子組件114)被囊封，且複數個包覆模製工具溝槽208至少部分經填充有可成形包覆模製材料210，如圖2B中所進一步描繪。接著，在一後續步驟中，用電磁輻射(例如，紅外或紫外光)及/或熱能來固化可成形包覆模製材料210，使得可成形包覆模製材料210實質上係固體。接著，在一後續步驟中，自晶圓總成202移除包覆模製工具204，如圖2C中所描繪。
在另一步驟中，切割至包覆模製件116及基板110中，使得形成複數個模組溝槽212。在一些例項中，僅切割至包覆模製件116中。在另一步驟中，一外殼工具214經安裝至晶圓總成202。外殼工具214包含複數個外殼工具通道216及複數個外殼工具突部218。在另一步驟中，一可成形外殼材料220係經由複數個外殼工具通道216引入於晶圓總成202中，使得模組溝槽212至少部分經填充有可成形外殼材料220，如圖2E中所描繪。
圖2F描繪圖2E之一放大部分。在一些例項中，如圖2E及圖2F中所描繪，外殼工具214不與包覆模製突部120接觸。相反地，在所描繪之一些例項中，外殼工具214 (經由外殼工具突部218)與包覆模製件116之第一側124之一小部分接觸。在一些例項中，此一特徵可防止可成形外殼材料220遷移至包覆模製件116之第一側124的一大部分上。
在另一步驟中，用電磁輻射及/或熱能來固化可成形外殼材料220，使得可成形外殼材料220實質上係固體。在另一步驟中，自晶圓總成202移除外殼工具214，如圖2G中所描繪。在另一步驟中，沿著切割線222 (圖2H)切割實質上固體外殼材料，而產生複數個離散包覆模製總成202，如圖2I中所描繪。在一些例項中，包覆模製總成202可被安裝至撓性纜線136；例如，光電組件108可經電連接至撓性纜線136。
在另一步驟中，如圖2J中所描繪，光學元件總成104經由黏著劑及上述之一鎖定總成之組件(例如，包覆模製突部120及光學元件突部132)而安裝至包覆模製總成102。在一些例項中，可(例如，用電磁輻射及/或熱能)使黏著劑部分或完全固化，儘管非必要。在另一步驟中，可評估經組裝光電模組100C之效能，如圖2K中所描繪。例如，光電組件108可經由撓性纜線136而啟動，並測試效能、效率等。
上文提及之一些實施方案描述用於製造複數個離散光電模組之一系列步驟。循序地描述各種步驟，儘管不必按順序描述步驟。此外，可同時實行循序描述之步驟。此外，在一些例項中，可重複上述例示性步驟。此外，可對上文實施方案進行修改，例如可在上文提及之實施方案之任一者中包含例如額外步驟(諸如涉及施加一脫模劑之步驟及涉及氧電漿處理之步驟)。
此外，上文提及之一些實施方案描述離散光電模組。可對上文實施方案進行修改；例如，上文實施方案之任一者可包含(例如，經由光微影技術、網板印刷等)安裝或沈積於光學元件128之任一者上之一孔徑(例如，至少部分由黑鉻組成)。此外，可在相同實施方案中組合上述在不同實施方案中之特徵。
因此，其他實施方案係在申請專利範圍之範疇內。
100A‧‧‧光電模組 100B‧‧‧光電模組 100C‧‧‧光電模組 100D‧‧‧光電模組 100E‧‧‧光電模組 102‧‧‧包覆模製總成 104‧‧‧光學元件總成 106‧‧‧黏著劑 108‧‧‧光電組件 110‧‧‧基板 112‧‧‧電連接件 114‧‧‧其他電子組件 116‧‧‧包覆模製件 118‧‧‧包覆模製外殼 120‧‧‧包覆模製突部 122‧‧‧包覆模製溝槽 124‧‧‧第一側 126‧‧‧基板溝槽 128‧‧‧光學元件 130‧‧‧光學元件外殼 132‧‧‧光學元件外殼突部 134‧‧‧鎖定邊緣 136‧‧‧撓性纜線 202‧‧‧晶圓總成/包覆模製總成 204‧‧‧包覆模製工具 206‧‧‧包覆模製工具通道 208‧‧‧包覆模製工具溝槽 210‧‧‧可成形包覆模製材料 212‧‧‧模組溝槽 214‧‧‧外殼工具 216‧‧‧外殼工具通道 218‧‧‧外殼工具突部 220‧‧‧可成形外殼材料 222‧‧‧切割線
圖1A至圖1E描繪具有鎖定總成之例示性光電模組。
圖2A至圖2K描繪用於製造具有鎖定總成之光電模組之一例示性方法。
100A‧‧‧光電模組
102‧‧‧包覆模製總成
104‧‧‧光學元件總成
106‧‧‧黏著劑
108‧‧‧光電組件
110‧‧‧基板
112‧‧‧電連接件
114‧‧‧其他電子組件
116‧‧‧包覆模製件
118‧‧‧包覆模製外殼
124‧‧‧第一側
126‧‧‧基板溝槽
128‧‧‧光學元件
130‧‧‧光學元件外殼
132‧‧‧光學元件外殼突部
134‧‧‧鎖定邊緣

Claims (15)

  1. 一種光電模組，其包括：一光學元件總成，其包含經安裝於一光學元件外殼內之一光學元件；一包覆模製總成，該包覆模製總成包含經由電連接件而被安裝至一基板之一光電總成，該光電總成及電連接件係由一包覆模製件囊封，且該包覆模製件係由一包覆模製外殼側向外接；及該光學元件總成係經由一鎖定總成安裝至該包覆模製總成，使得實質上限制該光學元件總成相對於該包覆模製總成的側向移動，其中該鎖定總成包含：自該光學元件外殼延伸之一光學元件外殼突部，該光學元件外殼突部係與該包覆模製件之一第一側接觸；一鎖定邊緣，其經併入於該包覆模製外殼中，該鎖定邊緣係鄰近該光學元件外殼突部安置，並經組態以實質上限制該光學元件總成相對於該包覆模製總成的側向移動；及一包覆模製溝槽，其經安置於該包覆模製件之該第一側內，該光學元件外殼突部係經由該包覆模製溝槽而與該包覆模製件之該第一側接觸，該包覆模製溝槽經組態與該鎖定邊緣一起實質上限制該光學元件總成相對於該包覆模製總成的側向移動。
  2. 如請求項1之光電模組，其中該光電總成係可操作以感測及/或發射一特定波長之電磁輻射。
  3. 如請求項2之光電模組，其中該包覆模製外殼實質上對該特定波長係透明的，且該光學元件外殼對該特定波長實質上係非透明的。
  4. 如請求項3之光電模組，其中該光學元件包含一擴散器、一折射光學元件、一繞射光學元件、一微透鏡陣列，及/或一光學濾光器。
  5. 如請求項1之光電模組，進一步包含該光學元件外殼經由黏著劑而與該包覆模製外殼接觸。
  6. 如請求項1之光電模組，其中該鎖定總成包含自該包覆模製件之該第一側延伸之一包覆模製突部，該包覆模製突部與該包覆模製溝槽及鎖定邊緣一起實質上限制該光學元件總成相對於該包覆模製總成的側向移動。
  7. 如請求項6之光電模組，進一步包含該包覆模製突部經組態以實質上阻擋該黏著劑遷移至該包覆模製件之該第一側上。
  8. 如請求項1之光電模組，其中該包覆模製外殼延伸至該包覆模製總成之該基板中。
  9. 如請求項1之光電模組，其中該包覆模製件之該第一側包含一光學元件。
  10. 如請求項9之光電模組，其中該光學元件係形成於該包覆模製件之該第一側中。
  11. 如請求項1之光電模組，其中該光電總成包含一邊緣發射雷射二極體、一垂直腔表面發射雷射、一發光二極體、一光電二極體、一解調變像素，及/或一影像感測器。
  12. 一種用於製造光電模組之方法，其中各光電模組包含一鎖定總成，該方法包括：構造一晶圓總成，該晶圓總成係藉由將複數個光電組件安裝至具有多個電連接件之一基板而部分構造；將一包覆模製工具安裝至該晶圓總成，該包覆模製工具包含複數個包覆模製工具通道及複數個包覆模製工具溝槽；經由該複數個包覆模製工具通道，將一可成形包覆模製材料引入於該晶圓總成中，使得該複數個光電組件及該等電連接件被囊封，且該複數個包覆模製工具溝槽至少部分經填充有可成形包覆模製材料；固化該可成形包覆模製材料，使得該可成形包覆模製材料實質上係固體；自該晶圓總成移除該包覆模製工具；切割至該包覆模製件及基板中，使得形成複數個模組溝槽；將一外殼工具安裝至該晶圓總成，該外殼工具包含複數個外殼工具通道及複數個外殼工具突部；經由該複數個外殼工具通道，將一可成形外殼材料引入於該晶圓總 成中，使得該等模組溝槽至少部分經填充有可成形外殼材料；固化該可成形外殼材料，使得該可成形外殼材料實質上係固體；自該晶圓總成移除該外殼工具；及切割穿過該實質上固體外殼材料來產生複數個離散包覆模製總成。
  13. 如請求項12之方法，進一步包含將該複數個離散包覆模製總成之至少一者安裝至一撓性纜線上。
  14. 如請求項13之方法，進一步包含經由該鎖定總成來將一光學元件總成安裝至該至少一個離散包覆模製總成上，該總成因此形成為一光電模組。
  15. 如請求項13之方法，進一步包含藉由經由該撓性纜線啟動該光電模組來評估該光電模組的效能。
TW107139264A 2017-11-07 2018-11-06 具有鎖定總成的光電模組及其製造方法 TWI822707B (zh)

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