电路板组件、光电模组、深度相机及电子装置的制作方法

本实用新型涉及消费性电子领域，更具体而言，涉及一种电路板组件、光电模组、深度相机及电子装置。

背景技术：

由于发光二极体(Light Emitting Diode，LED)灯、人脸识别传感器的激光发射器的电流/发光功率大，故发热量大，尤其是在手机等数码，过大的发热量会造成整机工作温度高、红外激光波段偏移等问题，直接影响产品性能。相关技术的LED灯、人脸识别传感器的激光发射器通过银浆固晶与柔性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)贴合，但FPC中含有聚酰亚胺、黏合剂、阻焊油墨、导电胶膜和铜箔等堆叠材料，平均热导系数仅≤0.38瓦特/(米·开)(W/(m·K))，散热效果差。

技术实现要素：

本实用新型实施方式提供一种电路板组件、光电模组、深度相机及电子装置。

本实用新型实施方式的电路板组件包括散热基板、发热元件、电路板和散热元件。所述散热基板包括承载面和与所述承载面相背的连接面，所述承载面上形成有第一导电元件，所述连接面上形成有第二导电元件。所述发热元件设置在所述承载面上并与所述第一导电元件电连接。所述电路板设置在所述连接面上并与所述第二导电元件电连接，所述电路板开设有至少一个过孔。所述散热元件穿设所述过孔并设置在所述连接面上。

本实用新型实施方式的电路板组件通过将发热元件设置在散热基板的承载面上，将电路板设置在散热基板的连接面上并在电路板上开设过孔以使得散热元件穿设过孔与连接面连接，从而将发热元件的热量通过散热基板和散热元件传导疏散，散热效果好。

在某些实施方式中，所述第一导电元件包括至少一个焊盘，所述发热元件设置在所述第一导电元件的焊盘上，所述第二导电元件包括至少一个焊盘，所述散热元件设置在所述第二导电元件的焊盘上。

由于第一导电元件和第二导电元件可以是焊盘，焊盘相对于常规的导电线路而言，面积相对较大，所以第一导电元件的焊盘连接发热元件，第二导电元件的焊盘连接散热元件，方便焊接且连接比较牢固；而且，焊盘与发热元件之间、焊盘与散热元件之间的接触面积均较大，可以更快速的对发热元件产生的热量疏散和吸收，提升散热效果。

在某些实施方式中，所述散热基板包括陶瓷基板或金属基板。

相对于常规的柔性电路板的热导系数(<＝0.38W/(m·K))，陶瓷基板和金属基板的热导系数较高，散热效果较好。

在某些实施方式中，所述散热基板的热导系数大于或等于2.5W/(m·K)。

相对于常规柔性电路板的热导系数(<＝0.38W/(m·K))，散热基板的热导系数大于或等于2.5W/(m·K)，热导系数较高，散热效果好。

在某些实施方式中，所述散热元件包括石墨片、铜箔、导热胶及铜合金块中的任意一种或多种。

相对于常规柔性电路板的热导系数(<＝0.38W/(m·K))，石墨片、铜箔、导热胶或铜合金块热导系数较高，可以更快的将发热元件传导到散热基板的热量快速疏散，散热效果好。

在某些实施方式中，所述散热基板开设有多个通孔，所述通孔的内壁设置有金属层，所述第一导电元件与所述第二导电元件通过所述金属层电连接，所述电路板的一端设置在所述连接面上并与所述第二导电元件电连接。

第一导电元件和第二导电元件通过金属层电连接，既可以实现第一导电元件和第二导电元件的电连接，从而保证电路板和发热元件的信号传输，还可以进行导热，将发热元件传导到第一导电元件上的热量通过金属层传导到第二导电元件上，从而实现发热元件产生的热量的疏散。

在某些实施方式中，所述电路板组件还包括补强板，所述补强板设置在所述电路板的与所述连接面相背的表面上，所述补强板开设有至少一个穿孔，所述补强板的穿孔与所述电路板的过孔相对且所述补强板的穿孔覆盖所述电路板的过孔。

补强板用来加强电路板与散热基板连接区域的强度，且补强板的穿孔与电路板的过孔对准且覆盖电路板的过孔以保证散热元件穿过，从而保证热量的疏散。

在某些实施方式中，所述补强板还开设有多个散热通孔，所述散热通孔位于所述穿孔所在区域之外的区域。

补强板开设有多个散热通孔且散热通孔位于穿孔区域之外的区域，在保证电路板与散热基板连接区域强度的情况下减轻电路板组件的质量，且散热通孔可以进行热量的疏散。

在某些实施方式中，所述电路板组件还包括热敏元件，所述热敏元件设置在所述承载面上并与所述第一导电元件电连接。

热敏元件设置在承载面上，可以实时检测散热基板的温度，从而在温度异常时进行相应的处理，防止温度过高损坏电路板组件。

本实用新型的光电模组包括上述任一实施方式的电路板组件和设置在所述电路板组件上的光学组件。所述光学组件与所述电路板组件对应。

本实用新型实施方式的光电模组通过将发热元件设置在散热基板的承载面上，将电路板设置在散热基板的连接面上并在电路板上开设过孔以使得散热元件穿设过孔与连接面连接，从而将发热元件的热量通过散热基板和散热元件传导疏散，散热效果好。

本实用新型的深度相机包括上述任一实施方式所述的光电模组、图像采集器、及处理器。所述发热元件为光源并用于发射激光，所述光学组件包括设置在所述电路板组件上的光束生成器，所述光束生成器与所述光源间隔对应并用于将所述激光转换形成激光图案。所述图像采集器用于采集由所述光电模组投射的激光图案。所述处理器分别与所述光电模组及所述图像采集器连接，所述处理器用于处理所述激光图案以获得深度图像。

本实用新型实施方式的深度相机通过将发热元件设置在散热基板的承载面上，将电路板设置在散热基板的连接面上并在电路板上开设过孔以使得散热元件穿设过孔与连接面连接，从而将发热元件的热量通过散热基板和散热元件传导疏散，散热效果好。

本实用新型实施方式的电子装置包括壳体和上述实施方式所述的深度相机。所述深度相机设置在所述壳体内并从所述壳体暴露以获取深度图像。

本实用新型实施方式的电子装置通过将发热元件设置在散热基板的承载面上，将电路板设置在散热基板的连接面上并在电路板上开设过孔以使得散热元件穿设过孔与连接面连接，从而将发热元件的热量通过散热基板和散热元件传导疏散，散热效果好。

本实用新型的实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实施方式的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施方式的电子装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施方式的深度相机的结构示意图；

图3为本实用新型实施方式的光电模组的结构示意图；

图4为本实用新型实施方式的电路板组件的立体示意图；

图5为图4中的电路板组件沿V-V线的部分截面示意图；

图6为图4中的电路板组件的另一视角的平面示意图；和

图7是本实用新型另一实施方式的光电模组的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。附图中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

另外，下面结合附图描述的本实用新型的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型的实施方式，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参阅图1，本实用新型实施方式的电子装置1000包括壳体200和深度相机100。电子装置1000可以是手机、平板电脑、手提电脑、游戏机、头显设备、门禁系统、柜员机等，本实用新型实施例以电子装置1000是手机为例进行说明，可以理解，电子装置1000的具体形式可以是其他，在此不作限制。深度相机100设置在壳体200内并从壳体200暴露以获取深度图像，壳体200可以给深度相机100提供防尘、防水、防摔等保护，壳体200上开设有与深度相机100对应的孔，以使光线从孔中穿出或穿入壳体200。

请参阅图2，深度相机100包括光电模组10(此时，光电模组10为结构光投射模组)、图像采集器20和处理器30。深度相机100上可以形成有与光电模组10对应的投射窗口40，和与图像采集器20对应的采集窗口50。光电模组10用于通过投射窗口40向目标空间投射激光图案。该激光图案为经过编码的结构光(由有限个具有唯一性的子图案的集合组成的编码图案)，例如，二维编码结构光图案，该激光图案称为参考图案，参考图案中每一个唯一的图案窗口中的图案都是唯一的。图像采集器20用于通过采集窗口50采集被目标物体调制后的激光图案，即成像图案。在一个例子中，光电模组10投射的激光为红外光，图像采集器20为红外摄像头。处理器30与光电模组10及图像采集器20均连接，处理器30用于处理成像图案以获得深度图像。具体地，处理器30通过对编码的成像图案解码，找出该成像图案中各像素点与参考图案中的对应各个像素点的对应关系，再根据该对应关系进一步获得该激光图案的深度图像。

上述光电模组10可以为3D景深摄像模组，例如结构光投射模组10、飞行时间(Time of Flight，TOF)成像模组等；当然光电模组10也可以是其他的成像模组，例如人脸识别传感器模组，具体为摄像头模组；光电模组10还可以是纯光源发射器，例如LED、汽车灯具等。可以理解，光电模组10的具体形式还可以是其他装置，例如任意发热量大的元件，在此不作限制。

请参阅图3，在一个例子中，光电模组10为结构光投射模组10。结构光投射模组10用于向目标空间投射激光图案，该激光图案可以为散斑图案，也可以为编码图案。通过采集和处理被目标物体调制后的激光图案，能够获得目标空间中的目标物体的深度图像。

结构光投射模组10包括电路板组件11、镜筒12、光学组件13。

请参阅图4至图6，电路板组件11包括散热基板111、发热元件112、电路板113、散热元件114、补强板115、连接器116和热敏元件117。

具体地，散热基板111包括承载面1111、与承载面1111相背的连接面1112、形成在承载面1111上的第一导电元件1113、形成在连接面1112上的第二导电元件1114、金属层1115、及贯穿承载面1111向连接面1112的多个通孔1116。发热元件112设置在承载面1111上，散热元件114设置在连接面1112上，承载面1111用于承载镜筒12(图3示)和发热元件112。金属层1115设置在通孔1116的内壁上，第二导电元件1114和第一导电元件1113通过金属层1115电连接，金属层1115既可以实现第一导电元件1113和第二导电元件1114的电连接，还可以进行导热。发热元件112发出并传导到第一导电元件1113上的热量通过金属层1115传导到第二导电元件1114上从而实现发热元件112的热量的疏散。其中，通孔1116的数量根据散热需求来确定。金属层1115为既导热又导电的材料，如金属铁、铜和银中至少一种或多种。

散热基板111可以是陶瓷基板或金属基板。陶瓷基板由陶瓷材料制成，陶瓷材料包括氮化铝(AlN)单层板、氮化铝(AlN)多层共烧线路板、氧化铝(Al2O3)单层板、氧化铝(Al2O3)多层共烧线路板、及低温共烧陶瓷多层线路板中的任意一种。其中，氮化铝(AlN)单层板的热导系数高达170W/(m·K)，相较于传统柔性电路板的热导系数(<＝0.38W/(m·K))，氮化铝(AlN)单层板的热导系数较高，高导热率使得散热效率高，而且单层线路板工艺简单，成本低；氮化铝(AlN)多层共烧线路板的热导系数高达170W/(m·K)，高导热率使得散热效率高，且可走多层线路，走线多；氧化铝(Al2O3)单层板的热导系数较高，达到24W/(m·K)，高导热率使得散热效率高，且单层线路板工艺简单，成本低；氧化铝(Al2O3)多层共烧线路板热导系数较高，达到24W/(m·K)，高导热率使得散热效率高，且可走多层线路，走线多；低温共烧陶瓷多层线路板热导系数良，达到2.5W/(m·K)，工艺简单成本低，散热效率较高。金属基板由金属材料制成，金属材料包括铜合金金属基板、铝合金金属基板、及不锈钢合金金属基板中的任意一种。其中，铜合金金属基板热导系数高达385W/(m·K)，相较于传统柔性电路板的热导系数(<＝0.38W/(m·K))，铜合金金属基板的热导系数较高，高导热率使得散热效率高，而且可走单层线路，工艺简单。铝合金金属基板热导系数高达201W/(m·K)且可走多层线路，走线多，高导热率使得散热效率高；不锈钢合金金属基板热导系数较高，达到17W/(m·K)，可走单层线路，成本低且工艺简单，散热效率较高。采用陶瓷基板时，可通过在散热基板111的承载面1111蚀刻形成第一导电元件1113，发热元件112通过导电银浆贴装在第一导电元件1113上，发热元件112产生的热量通过第一导电元件1113及陶瓷基板被疏散和吸收；采用金属基板时，采用镍钯金处理或化学镍金处理散热基板111得到第一导电元件1113，发热元件112贴合在第一导电元件1113上，发热元件112产生的热量通过第一导电元件1113及金属基板被疏散和吸收。当然，散热基板111除了采用上述陶瓷材料和金属材料之外，散热基板111还可以采用其他合适的材料，只需要满足散热需求，例如：热导系数大于或等于2.5W/(m·K)即可。本实用新型实施方式的散热基板111的材料为氮化铝(AlN)单层板。

发热元件112可为光源112，光源112可以是激光发射器，激光发射器可为垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)，光源112也可以为LED灯，本实施方式中，发热元件112为VCSEL。VCSEL包括半导体衬底及设置在衬底上的发光元件，衬底可以设置单个发光元件，也可以设置由多个发光元件组成的阵列激光器，具体地，多个发光元件可以以规则或者不规则的二维图案的形式排布在衬底上。当然，发热元件112也可以是其他的电子元器件，例如：光检测器、温度传感器等。

第一导电元件1113包括至少一个焊盘1117，光源112设置在第一导电元件1113的焊盘1117上。第二导电元件1114包括至少一个焊盘1118，电路板113开设有至少一个过孔1132，散热元件114穿设过孔1132并设置在第二导电元件1114的焊盘1118上，过孔1132的大小与散热元件114的大小相匹配。相对于常规的导电线路而言，第一导电元件1113的焊盘1117和第二导电元件1114的焊盘1118的面积相对较大，方便焊接且连接比较牢固，第一导电元件1113的焊盘1117与光源112接触面积大，第二导电元件1114的焊盘1118与散热元件114的接触面积大，第一导电元件1113、散热基板111、第二导电元件1114及散热元件114相配合从而快速的对光源112产生的热量疏散和吸收，提升散热效果。

电路板113的一端设置在连接面1112上并覆盖第二导电元件1114中位于散热元件114所在区域之外的区域，该区域也可以为焊盘1118。电路板113与第二导电元件1114的焊盘1118的结合面积较大，可以保证结合强度。电路板113的另一端设置有连接器116，连接器116可以将结构光投射模组10连接到图1实施例中的电子装置1000的主板上。电路板113通过表面贴装技术(Surface Mount Technology,SMT)工艺贴装在第二导电元件1114的焊盘1118上，加工难度较低，贴合良率高且容易实现自动化。电路板113与第二导电元件1114电连接，这样可以通过第二导电元件1114、金属层1115和第一导电元件1113配合从而将电路板113和光源112电连接以实现对光源112的控制。电路板113可以是印刷电路板、柔性电路板、软硬结合板中的任意一种。散热元件114包括石墨片、铜箔、导热胶或铜合金块中的任意一种或多种。例如，散热元件114为石墨片；或者，散热元件114为铜箔；或者，散热元件114为导热胶；或者，散热元件114为铜合金块；或者，散热元件114为石墨片与铜箔；或者，散热元件114为石墨片与导热胶；或者，散热元件114为铜箔与导热胶；或者，散热元件114为石墨片、铜箔、及导热胶；或者，散热元件114为石墨片、铜箔、导热胶、及铜合金块。本实用新型实施方式的散热元件114为石墨片，石墨片相对于常规的柔性电路板而言，热导系数较大且质量较轻，有利于提高散热效果及减重。

补强板115开设有至少一个穿孔1152和多个散热通孔1154。补强板115设置在电路板113的与连接面1112相背的表面上，也即是说，电路板113位于连接面1112和补强板115之间，补强板115可以加强电路板113与散热基板111连接区域的强度。穿孔1152与电路板113的过孔1132相对且补强板115的穿孔1152覆盖电路板113的过孔1132，也即是说，散热元件114也可以穿过补强板115的穿孔1152。散热通孔1154与电路板113及光源112对应，可以是：散热通孔1154仅仅和电路板113上与光源112正对的区域相对应，也可以是：散热通孔1154和电路板113与散热基板111连接的整个区域对应，从而将光源112产生的热量快速传导和疏散。散热通孔1154的数量根据电路板组件11的强度需要、减重需求及散热需求确定。补强板115可以是金属，如铜、铁或铜合金等等，方便加工且导热效果好。当然，补强板115也可以是其他材料，只需要满足强度要求及散热要求即可。本实用新型实施方式的补强板115为铜合金补强板。

请结合图2，热敏元件117设置在承载面1111上并与第一导电元件1113电连接，第一导电元件1113与第二导电元件1114电连接，电路板113与第二导电元件1114电连接，从而使得热敏元件117与电路板113电连接。当光源112工作产生热量时，热敏元件117实时检测散热基板111的温度情况，处理器30根据温度情况控制光源112的工作功率。例如，在温度过高时降低光源112的功率以防止温度过高损坏电路板组件11。

在电路板组件11工作时，光源112产生热量，通过第一导电元件1113传导到散热基板111，通过金属层1115和散热基板111传导到第二导电元件1114，然后第二导电元件1114将热量传导到散热元件114以疏散掉。由于第一导电元件1113、散热基板111、金属层1115、第二导电元件1114以及散热元件114都具有很好的热导系数，传导热量的效果好，从而能将发热元件112的热量快速的散失掉，整体散热效率高。

请再次参阅图3，镜筒12承载在电路板组件11上并与电路板组件11共同形成收容腔121，电路板113的一端设置在散热基板111的承载面1111上并位于镜筒12外部，电路板113的另一端延伸至散热基板111的外部并设置有连接器116，连接器116可以将结构光投射模组10连接到图1实施例中的电子装置1000的主板上。镜筒12的材料可以为塑料，光源112与光学组件13均收容在收容腔121内。光源112用于发射激光。光学组件13用于衍射该激光以形成激光图案。光学组件13可以包括准直元件131和衍射元件132(Diffractive Optical Elements，DOE)。准直元件131用于汇聚或准直光源112发出的激光，衍射元件132上形成有能够衍射经过准直元件131后的激光的衍射结构。在结构光投射模组10工作时，VCSEL发出的激光依次经过准直元件131和衍射元件132后，向外投射激光图案。

综上，本实用新型实施方式的电路板组件11通过将发热元件112设置在散热基板111的承载面1111上，将电路板113设置在散热基板111的连接面1112上并在电路板113上开设过孔1132以使得散热元件114穿设过孔1132与连接面1112连接，从而将发热元件112的热量通过散热基板111和散热元件114传导疏散，散热效果好。

在某些实施方式中，通孔1116和散热通孔1154内部可以设置导热材料如导热胶等。如此，可以加快热量的疏散速度，提升散热效果。

请参阅图7，在其他实施方式中，光电模组10可为摄像头模组。摄像头模组可以为可见光摄像头模组，也可以是红外摄像头模组。摄像头模组包括电路板组件11、镜筒12和光学组件13。此时，发热元件112可以为互补金属氧化物半导体(CMOS，Complementary Metal Oxide Semiconductor)图像传感芯片或者电荷耦合元件(CCD，Charge-coupled Device)图像传感芯片，镜筒12承载在电路板组件11上并与电路板组件11共同形成收容腔121。镜筒12与电路板组件11的连接方式包括胶合、卡合。图像传感芯片112与光学组件13均收容在镜筒12内。光学组件13包括镜头133，图像传感芯片112设置在镜头133的像侧，具体地，光学组件13的光轴与图像传感芯片112的中心法线重合。在光电模组10工作时，被目标物体反射的光经过光学组件13后在图像传感芯片112上成像。在本实施例中，镜头133可以为单独的透镜，该透镜为凸透镜或凹透镜；或者为多枚透镜，多枚透镜可均为凸透镜或凹透镜，或部分为凸透镜，部分为凹透镜。

请继续参阅图6，进一步地，光学组件13还包括滤光片134，比如红外截止滤光片(此时光电模组10为可见光摄像头模组)，滤光片134用于调整成像的光线波长区段，具体用于过滤掉自然光中的红外光使其不能进入电路板组件11，从而防止红外光对可见光成像形成的影像色彩与清晰度造成影响。当然，滤光片134还可以是红外通过滤光片(此时光电模组10为红外摄像头模组)，滤光片134用于调整成像的光线波长区段，具体用于仅让红外光进入电路板组件11(阻止可见光进入电路板组件11)，以保证红外光成像形成的影像色彩与清晰度。滤光片134收容在收容腔121内并设置在电路板组件11和光学组件13之间。在光电模组10工作时，被目标物体反射的光进入光电模组10，依次经过镜头133、滤光片134并在图像传感芯片112上成像。

请参阅图1，本实用新型还提供一种电子装置1000，该电子装置1000可包括图7中的光电模组10。换言之，上述为摄像头模组的光电模组10也可应用于电子装置1000。此时，光电模组10可以用于获取可见光图像或红外光图像等等。

同样地，本实用新型实施方式的电子装置1000、光电模组10、及电路板组件11通过将发热元件112设置在散热基板111的承载面1111上，将电路板113设置在散热基板111的连接面1112上并在电路板113上开设过孔1132以使得散热元件114穿设过孔1132与连接面1112连接，从而将发热元件112的热量通过散热基板111和散热元件114传导疏散，散热效果好。

在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个，除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。