具有对准间隔件的光电子模块和用于组装所述光电子模块的方法与流程

光电子模块可包括光学组件、装配到衬底的有源光电子部件，和设置在光学组件与有源光电子部件之间的间隔件。光学组件可包括光学元件诸如折射或衍射光学元件、微透镜阵列、孔径，和一个或多个光谱滤波器。光学组件可进一步包括间隔件或桶体，所述间隔件或桶体被配置来容置光学元件。有源光电子部件可为发光有源光电子部件(例如，激光二极管、发光二极管，或各自的阵列)或光敏有源光电子部件(例如，基于光电二极管、互补金属氧化物半导体-(cmos)或电荷耦合器件-(ccd)的图像传感器)。在一些情况下，光电子模块可含有发光有源光电子部件和光敏有源光电子部件两者，其中每个有源光电子部件可与对应的光学组件对准。光学组件到有源光电子部件的精确对准可为最佳的模块性能所必需的。

例如，光电子模块诸如摄像机可包括以特定焦距为特征的光学组件，和光敏有源光电子部件诸如图像传感器。在这类情况下，光学组件焦距必须与图像传感器对准。

对准可通过有源对准过程实现。在一些情况下，有源对准过程涉及将光学组件固定至间隔件(例如，通过粘合剂)，而在一些情况下间隔件可与光学组件包括在一起(例如，与所述光学组件成整体或形成到所述光学组件中)。然后，将过量粘合剂沉积至衬底上借此形成结合线，并且光学组件通过间隔件与有源光电子部件大致对准，使得间隔件通过沉积的(未固化)粘合剂大致固定至衬底。在一些情况下，其中光电子模块包括图像传感器，从测试目标反射的光可通过光学组件大致导向至光敏光电子部件。对准数据诸如从测试目标反射的光的强度然后可由光电子部件收集。当先前沉积的粘合剂处于未固化状态中时，对准数据然后可用来完善相对于有源光电子部件的光学组件的位置。在这类情况下，当光学组件固定至间隔件或与所述间隔件成整体时，可调整(例如，侧向地、垂直地，或两者)间隔件位置，直到光学组件与有源光电子部件精密地对准。粘合剂(例如，沿结合线)然后至少部分地被固化借此将光学组件和有源光电子部件相对于彼此固定在适当位置。因为过量的粘合剂沉积在衬底与间隔件之间，所以对间隔件衬底位置的调整(例如，侧向地和/或垂直地)可在不暴露无粘合剂间隙或损害沿间隔件与衬底之间的结合线的机械完整性的情况下实现。

此外，充分的粘合剂可用来维持衬底与间隔件之间的不透光密封，使得杂散光(或串扰)可不通过结合线。杂散光否则可撞击在光敏有源光电子部件上，或从发光有源光电子部件发射，从而潜在地引起眼睛安全问题。

前面提到的有源对准过程也可适于包括发光有源光电子部件的光电子模块。在这类情况下，有源光电子部件可通过光学组件导向光，而不是收集对准数据的有源光电子部件。然后外部成像装置可收集对准数据。过程如在先前段落中所描述地进行，直到达到光学组件与有源光电子部件之间的精确对准。

如以上所描述，有源对准过程需要光电子模块覆盖区(即，侧向尺寸)的增加以适应从间隔件与衬底之间的空间排出的过量粘合剂。降低覆盖区的试图可导致粘合剂迁移至有源光电子部件上借此破坏所述有源光电子部件。此外，降低沿结合线的粘合剂的量的试图可导致：1)衬底与间隔件之间的无粘合剂间隙、2)衬底与间隔件之间的不是充分不透光的区域，和3)衬底与间隔件之间的具有不良机械性质的区域(例如，衬底和间隔件可分层的区域)。

技术实现要素：

本公开描述具有一个或多个对准间隔件的光电子模块。一个或多个对准间隔件包括可操作以将粘合剂的侧向迁移限制于有源光电子部件上的特征。在一些情况下，对准间隔件可容许小结合线和借此小模块覆盖区。在一些情况下，对准间隔件可结合粘合剂提供优越的机械稳定性。此外，在一些情况下，一个或多个对准间隔件可提供不透光密封。

例如，在一方面，光电子模块包括光学组件，所述光学组件固定至对准间隔件的第一延伸部。所述光学组件是用光学组件粘合剂定位至所述第一延伸部。所述光电子模块进一步包括衬底，所述衬底固定至所述对准间隔件的第二延伸部。所述衬底是用衬底粘合剂固定至所述第二延伸部。所述光电子模块进一步包括有源光电子部件，所述有源光电子部件装配到所述衬底并且与所述光学组件大致上对准。所述第一延伸部和第二延伸部安置在所述对准间隔件的侧向相对侧上。所述对准间隔件的所述第二延伸部包括表面，所述表面可操作以限制所述衬底粘合剂的侧向迁移。

在另一方面，例如，光电子模块包括对准间隔件，所述对准间隔件具有安置在所述对准间隔件的侧向相对侧上的第一延伸部和第二延伸部，其中所述第二延伸部包括一个或多个倒角表面。所述一个或多个倒角表面划定可操作以限制衬底粘合剂的侧向迁移的表面。

在另一方面，例如，光电子模块包括对准间隔件，所述对准间隔件具有安置在所述对准间隔件的侧向相对侧上的第一延伸部和第二延伸部，其中所述第二延伸部包括一个或多个倒角表面，所述一个或多个倒角表面具有沟槽。所述一个或多个倒角表面划定可操作以限制衬底粘合剂的侧向迁移的表面。

在另一方面，例如，光电子模块包括对准间隔件，所述对准间隔件具有安置在所述对准间隔件的侧向相对侧上的第一延伸部和第二延伸部，其中所述第二延伸部包括一个或多个沟槽。

在另一方面，例如，光电子模块包括衬底，其中所述衬底包括一个或多个对准延伸部。所述一个或多个对准延伸部可操作以与所述一个或多个沟槽整合。

在另一方面，例如，光电子模块包括衬底，其中所述衬底包括一个或多个插座。所述插座被配置使得一个或多个第二延伸部可整合在所述一个或多个插座内。

在另一方面，例如，光电子模块包括光学组件。所述光学组件包括一个或多个光学元件。

在另一方面，例如，光电子模块包括以焦距为特征的光学组件。所述光学组件与有源光电子部件之间的距离大致上等于所述焦距。

在另一方面，例如，光电子模块包括光学组件。所述光学组件包括一个或多个光学元件。所述一个或多个光学元件是微透镜阵列、折射光学元件，和/或衍射光学元件。

在另一方面，例如，光电子模块包括有源光电子部件。所述有源光电子部件是可操作以生成电磁辐射的波长或波长范围的发光二极管、激光二极管，和/或发光二极管二极管和/或激光二极管的阵列。

在另一方面，例如，光电子模块包括光学组件。所述光学组件进一步包括光谱滤波器。

在另一方面，例如，光电子模块包括有源光电子部件。所述有源光电子部件是可操作以生成电磁辐射的波长或波长范围的发光二极管、激光二极管，和/或发光二极管二极管和/或激光二极管的阵列。所述光电子模块进一步包括光学组件粘合剂和衬底粘合剂。所述衬底粘合剂和所述光学组件粘合剂是对于由所述有源光电子部件生成的电磁辐射的所述波长或波长范围大致上不透明的。

在另一方面，例如，光电子模块包括有源光电子部件。所述有源光电子部件是一个或多个光敏像素。所述一个或多个光敏像素对电磁辐射的波长或波长范围敏感。

在另一方面，例如，光电子模块包括有源光电子部件。所述有源光电子部件是一个或多个光敏像素。所述一个或多个光敏像素对电磁辐射的波长或波长范围敏感。所述光电子模块进一步包括光学组件粘合剂和衬底粘合剂。所述衬底粘合剂和所述光学组件粘合剂是对于所述有源光电子部件敏感的电磁辐射的所述波长或波长范围大致上不透明的。

在另一方面，例如，光电子模块包括补充粘合剂。所述补充粘合剂是对于由有源光电子部件生成的电磁辐射的所述波长或波长范围大致上不透明的。所述补充粘合剂至少处于与所述衬底、衬底粘合剂、对准间隔件、光学组件粘合剂，和/或光学组件部分接触中，借此形成侧向地包围所述有源光电子部件的不透光屏障。

在另一方面，例如，光电子模块包括补充粘合剂。所述补充粘合剂是对于有源光电子部件敏感的电磁辐射的所述波长或波长范围大致上不透明的。所述补充粘合剂至少处于与所述衬底、衬底粘合剂、对准间隔件、光学组件粘合剂，和/或光学组件部分接触中，借此形成侧向地包围所述有源光电子部件的不透光屏障。

本公开还描述用于制造具有一个或多个对准间隔件的光电子模块的方法。所述方法包括将未固化衬底粘合剂沉积至衬底上，和将光学组件和对准间隔件装配到所述衬底上。所述方法进一步包括以下步骤：通过所述对准间隔件调整相对于所述有源光电子部件的所述光学组件的位置；和将电磁辐射导向至所述未固化衬底粘合剂，使得所述未固化衬底粘合剂至少部分地固化。

在另一方面，例如，方法包括以下步骤：将未固化补充粘合剂沉积至所述衬底、衬底粘合剂、对准间隔件、光学组件粘合剂，和/或光学组件的至少一部分上。所述方法进一步包括以下步骤：将电磁辐射导向至所述未固化补充粘合剂，使得所述未固化补充粘合剂至少部分地固化，借此形成侧向地包围所述有源光电子部件的不透光屏障。

在另一方面，例如，方法包括启动所述有源光电子部件，和通过所述光学组件将电磁辐射导向至所述有源光电子部件。所述方法进一步包括以下步骤：用所述有源光电子部件收集对准数据，和通过所述对准间隔件调整相对于所述有源光电子部件的所述光学组件的位置。所述位置是通过由所述有源光电子部件收集的所述对准数据确定。

在另一方面，例如，方法包括启动所述有源光电子部件，和通过所述光学组件导向来自所述有源光电子部件的电磁辐射。所述方法进一步包括以下步骤：用外部成像装置收集对准数据，和通过所述对准间隔件调整相对于所述有源光电子部件的所述光学组件的位置。所述位置是通过由所述成像装置收集的所述对准数据确定。

其它方面、特征和优点将由以下详细描述、附图和权利要求书而显而易见。

附图说明

图1a至图1c描绘具有对准间隔件的示例性光电子模块。

图2a至图2c描绘示例性光电子模块的一部分。

图3a至图3d描绘示例性对准间隔件。

图4描绘用于制造具有一个或多个对准间隔件的光电子模块的示例性方法。

具体实施方式

如图1a中所示，光电子模块100包括光学组件103、对准间隔件105、衬底107，和装配到衬底107的有源光电子部件109。光电子模块100可为可操作来收集光、发射光，或两者的任何模块。例如，光电子模块100可为接近性传感器、二维摄像机、三维摄像机、飞行时间摄像机、图案或编码光投影仪，或图像投影仪。

如以上提到的光学组件103可包括光学元件110诸如折射或衍射光学元件、微透镜阵列或前面提到的任何组合。光学元件110可构成自光学树脂或玻璃并且共同地可以焦距f或对于有源对准过程必需有用的其它光学参数为特征。光学组件103可进一步包括一个或多个孔径(例如，构成自黑铬)，和光谱滤波器(例如，构成自聚酯、树脂，或介电材料)。并且可进一步包括被配置来容置光学元件110的间隔件或桶体。间隔件或桶体可通过注射模制制造或甚至可以由已并入通孔(例如，分别充满光学折射材料)的不透明衬底(例如，印刷电路板)形成。

对准间隔件105是不透明的，并且在一些情况下可通过注射模制制造。对准间隔件105包括第一延伸部111。在一些情况下，光学组件103可通过光学组件粘合剂113固定至第一延伸部111。光学组件粘合剂113可通过电磁辐射(例如，紫外光或红外光)至少部分地固化。在其它情况下，对准间隔件105可与光学组件103成整体(例如，与所述光学组件制造在一起)，其中第一延伸部111，和根据推理对准间隔件105，将被归类到光学组件103中。例如，光学组件103可包括桶体，所述桶体被配置来容置光学元件110并且包括形成对准间隔件105的相连延伸部。在这类情况下，对准间隔件105可被视为光学组件103的一部分。

对准间隔件105进一步包括第二延伸部115。第一延伸部111和第二延伸部115可安置在对准间隔件105的侧向相对侧上。衬底107可通过衬底粘合剂117固定至第二延伸部115。衬底107可为例如印刷电路板，或可合适地装配有源光电子部件109的其它材料，诸如引线框架。有源光电子部件109可为发光有源光电子部件(例如，激光二极管、发光二极管，或各自的阵列)或光敏有源光电子部件(例如，基于光电二极管、互补金属氧化物半导体-(cmos)或电荷耦合器件-(ccd)的图像传感器)。因此，有源光电子部件可为可操作以发射电磁辐射118(即，光)的特定波长或波长范围或对所述特定波长或波长范围敏感。

如以上所描述，因为光学组件103固定至对准间隔件105，所以对准间隔件105可用来将光学组件103主动地对准到有源光电子部件109并且可通过衬底粘合剂117固定在适当位置。第二延伸部115包括表面119，所述表面可操作以限制衬底粘合剂117的侧向迁移。通过限制衬底粘合剂117的侧向迁移，表面119可防止过量衬底粘合剂117迁移至有源光电子部件109上，借此容许较小的光电子模块覆盖区。此外，衬底粘合剂117可展现较好的机械稳定性，并且提供衬底107与对准间隔件105之间的不透光、无间隙结合线，如以下更详细地论述。

图1a至图1c描绘具有不同衬底107和不同有源光电子部件109的示例性光电子模块100。图1a描绘装配到衬底107(在这里描绘为印刷电路板)的光敏有源光电子部件109(在这里描绘为cmos或ccd图像传感器)。光学组件103以焦距f为特征并且通过间隔件107和衬底粘合剂117对准到有源光电子部件109，使得光学组件103与有源光电子部件109之间的距离大致上等于焦距f。在这类情况下，光118可通过光学组件103聚焦至有源光电子部件109上。

图1b描绘装配到衬底107(在这里描绘为印刷电路板)的发光有源光电子部件109(在这里描绘为发光二极管、激光二极管，或二极管的阵列)。在这里，光学组件103以焦距f为特征并且通过间隔件107和衬底粘合剂117对准到有源光电子部件109，使得光学组件103与有源光电子部件109之间的距离大致上等于焦距f。在这类情况下，由有源光电子部件109发射的光118可通过光学组件103例如聚焦、投射，或放大。图1b还描绘补充粘合剂120。补充粘合剂120可为对于光118不透明的。此外，补充粘合剂120可处于与光电子模块100的至少一部分接触中(即，补充粘合剂120可至少处于与衬底107、衬底粘合剂117、对准间隔件105、光学组件粘合剂113，和/或光学组件103部分接触中)借此形成侧向地包围有源光电子部件109的不透光屏障。

图1c描绘装配到衬底107(在这里描绘为引线框架)的发光有源光电子部件109(在这里描绘为发光二极管、激光二极管，或二极管的阵列)。另外，光学组件103以焦距f为特征并且通过间隔件107和衬底粘合剂117对准到有源光电子部件109，使得光学组件103与有源光电子部件109之间的距离大致上等于焦距f。在这类情况下，由有源光电子部件109发射的光118可通过光学组件103例如聚焦、投射，或放大。

图2a至图2c描绘图1a至图1c中所描绘的光电子模块100的一部分的放大视图。图2a描绘对准间隔件105的第二延伸部115。如以上所描述，延伸部包括表面119，所述表面可操作以限制衬底粘合剂117的侧向迁移。第二延伸部115以如所描绘实例中的角度成倒角，使得表面119为可操作的，以将衬底粘合剂117拖离衬底107。衬底粘合剂117与表面119之间的表面相互作用与诸如粘合剂粘度、比重、触变指数，和倒角的其它因素一起可被完善，使得将衬底粘合剂117拖离衬底107，如所描绘。例如，衬底粘合剂117可具有54,000mpas的沉积粘度、1.3g/cm³的比重、4.4(1/10s^-1)的触变指数，和30°的倒角。

图2a至图2c描绘对准间隔件105的相同第二延伸部115，但是每个图描绘对准间隔件105与衬底107之间的不同间隙g，和衬底粘合剂107的侧向散布l(即，结合线宽度)。图2a至图2c例示可由对准间隔件105适应的若干可接受间隙g和侧向散布l。在所有情况下，一些过量衬底粘合剂117被拖离衬底107。在一些情况下，例如如图2b和图2c中所描绘，衬底粘合剂117可粘合至较大区域(即，表面119的较大部分)借此增强机械稳定性。

图3a至图3d描绘图1a至图1c中所描绘的具有若干不同示例性对准间隔件的光电子模块100的一部分的放大视图。图3a描绘具有插座127的衬底107。插座127可被配置使得第二延伸部115可整合在插座127内。在这种情况下，衬底粘合剂117可通过插座127以及表面119限制。图3b描绘插座127的另一个版本。在这种情况下，插座127可成倒角，使得第二延伸部115可整合在插座127内。如以上，插座127和表面119两者可限制衬底粘合剂117的侧向迁移。

图3c描绘具有倒角第二延伸部115的对准间隔件105。划定表面119的倒角第二延伸部115包括至少一个沟槽121。在这种情况下，衬底粘合剂117可被拖离衬底107并且沟槽可充当用于过量衬底粘合剂117的储器，借此限制衬底粘合剂117的侧向迁移。

图3d描绘对准间隔件105，其中第二延伸部115包括沟槽123。图3d也描绘具有对准延伸部125的衬底107。对准延伸部125是可操作的以被整合在沟槽123内。在这种和其它配置中，即使例如衬底粘合剂117的分层发生也可以维持眼睛安全。

图4描绘用于制造具有一个或多个对准间隔件的光电子模块的示例性方法。在步骤402中，将衬底粘合剂117沉积至具有有源光电子部件109的衬底107上。

在另一个步骤404中，通过对准间隔件105将光学组件103装配到衬底107。在另一个步骤406中，启动有源光电子部件109。例如，在有源光电子部件109为光敏的情况下，使部件109上电、初始化并且以其它方式准备好收集光并存储强度值。在其它情况下，例如，在有源光电子部件109为发光的情况下，使部件109上电并且使所述部件生成光。

在另一个步骤408中，通过光学组件103导向电磁辐射。例如，电磁辐射可通过光学组件103内的一个或多个光学元件聚焦在光电子部件109上(在其中部件109是光敏的情况下)或聚焦至光电子模块100外部的成像装置上(在其中部件109是发光的情况下)。

在另一个步骤410中，用有源光电子部件109收集对准数据。也就是说，有源光电子部件109可在部件109是光敏的情况下用来收集数据，或光电子模块100外部的成像装置可在部件109是发光的情况下用来收集数据。

在另一个步骤412中，光学组件103相对于有源光电子部件109的位置通过对准间隔件105调整。在光学组件103包括以焦距为特征的光学元件110的情况下，可调整光学组件103的位置直到焦距入射在有源光电子部件109上。

在另一个步骤414中，将电磁辐射导向至衬底粘合剂117，使得衬底粘合剂117至少部分地被固化。电磁辐射可为例如红外线的或紫外线的。

在另一个步骤416中，将补充粘合剂120沉积至衬底107、衬底粘合剂117、对准间隔件105、光学组件粘合剂113，和/或光学组件115的至少一部分上。

在另一个步骤418中，将电磁辐射导向至补充粘合剂120上借此形成侧向地包围有源光电子部件的不透光屏障。电磁辐射可为例如红外线的或紫外线的。

可对先前实施方式做出各种修改。以上在不同实施方式中所描述的特征可以组合在同一实现方式中。因此，其它实施方式也在权利要求的范围内。