光学鼠标的COB模组及该光学鼠标 【技术领域】
本发明关于一种光学鼠标，特别是一种光学鼠标的板上芯片(Chip-On-Board；COB)模组。
背景技术
光学鼠标的光学组成如图1所示，为便于大量生产及组装，其零组件分开生产。在组装时，光源元件12及感应芯片14焊接在印刷电路板(PCB)16上，光源固定座10以紧密配合方式固定于PCB 16上，防止光源元件12动摇，PCB16有开口162让光线通过，开口162的下方摆放透镜18，PCB 16与透镜18以放置组合的方式固定，透镜18借由凹槽192及防呆构造194放置组合于底座19上，将光路对准透光孔196。
图2绘示图1的光学鼠标的光路，光源元件12一般为红光二极体(LED)，光线自光源元件12射出后，经过透镜18的折射及反射，穿过透光孔196投射至鼠标下方的平面上，反射后的光线再经过透镜18成像到感应芯片14上。由于桌面的特征及粗糙程度不同，反射光的能量强弱也不同，借此显示出影像的特征。当鼠标移动的时候，感应芯片14得到连续的图案，借由影像的特征位置不同，对每张影像前后比对分析处理，以判断鼠标移动的方向及位移。换言之，成像品质的好坏为影响鼠标性能的主要因素。因此，当光学鼠标中各个元件间发生松动或错位时，桌面的反射光将无法循着正确的光路投射到感应芯片14，感应芯片14撷取到的影像会漂移或模糊，使得影像辨识不正确。
分散式的光学零组件因为各制造厂的模具不一，造成鼠标底座高低不同、元件间的密合度及固定效果不佳等问题，使得光学鼠标在操作时极易发生垂直方向松动，造成光学路径的偏移与失焦。
为降低生产时的组装误差，美国专利号6462330将透镜包装到感应芯片的封装里，美国专利号7045775将透镜和LED都包装到感应芯片的封装里，美国专利号7199350将透镜、LED以及鼠标的控制器芯片都包装到感应芯片的封装里。虽然这些现有技术的整合度高，但却不是COB结构，会受到芯片脚位的限制，一旦脚位设计变更，整个封装的引线框架(lead frame)必须重新开模，费工费时而且成本高昂。
不同地，美国专利号6541762及6653724以COB封装实现光学鼠标，其将感应芯片以裸晶的形式焊接在一块较小的次PCB上，该次PCB再固定在光学鼠标的主PCB上。这种光学鼠标的整合度不高，需将COB的PCB固定在另一块PCB上，因此也称为次COB。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种高整合度的光学鼠标的COB模组，该模组化的结构使光学元件间的位置绝对固定，光学元件间不易松动或错动，让光路更精准，完全省去光学元件在生产时组装以及校正的时间，有效提高生产成品率。
本发明的另一目的在于提供一种光学鼠标，将人机接口的机构单独设计在COB模组以外，增加光学鼠标变更设计的自由度。
为了实现上述目的，本发明提供了一种光学鼠标的COB模组，包括模组印刷电路板，含有感应器电路的芯片以COB形式焊接在该印刷电路板上，其他的被动元件及光源元件也焊接在该印刷电路板上，控制器电路可以整合在该含有感应器电路的芯片上，或制备在另一个独立的芯片焊接在该印刷电路板上，透镜形成光路让该光源元件的光线可以成像于该含有感应器电路的芯片。
根据本发明，一种光学鼠标包括上述的COB模组固定在鼠标底座上，该鼠标底座具有透光孔供该光路通过，按键及滚轮机构设置于该鼠标底座上，排线连接该按键及滚轮机构与该模组印刷电路板。
本发明整合光学鼠标的光学零组件及控制器电路，因而改善设计自由度、提升成像清晰度、减低制造及变更设计的成本。
【附图说明】
图1为现有光学鼠标的光学元件组成示意图；
图2为现有光学元件组合完成后的剖面图；
图3为根据本发明的COB模组第一实施例的示意图；
图4为根据本发明的光学鼠标实施例地示意图；
图5为本发明的COB模组第二实施例的侧视图；
图6为本发明的COB模组第三实施例的侧视图；以及
图7为本发明的COB模组第四实施例的示意图。
主要元件标号说明：
10 光源固定座
12 光源元件
14 感应芯片
16 印刷电路板
162 开口
18 透镜
19 底座
192 凹槽
194 防呆构造
196 透光孔
30 COB模组
32 模组印刷电路板
36 阻光器
362 开孔
364 开孔
38 壳体
382 卡榫
384 切割槽
40 透镜
42 模组芯片
44 光源元件
46 鼠标底座
461 按键及滚轮机构
462 排线
463 透光孔
464 模组座
465 螺柱
48 USB缆线
50 COB模组
54 阻光器
542 嵌合构造
544 嵌合构造
60 COB模组
64 阻光器
65 透镜
70 COB模组
74 透镜
745 阻光层
【具体实施方式】
如图3所示的实施例，光学鼠标的COB模组30包括模组印刷电路板32，其上布有电路。诸如电阻、电容等被动元件采用双排脚封装(DIP)或表面粘着型元件(Surface-Mount Device；SMD；亦称贴片式元件)封装，以插件焊接或表面安装技术(SMT)固定在模组印刷电路板32上。为了简化，图3中未绘示被动元件及布线等细节，这些是本领域技术人员所熟知的。整合感应器电路与控制器电路的模组芯片42以COB结构焊接在模组印刷电路板32上，例如LED的光源元件44以DIP或SMD封装的形式利用插件焊接或SMT焊接在模组印刷电路板32上，阻光器36固定透镜40的位置，较佳的，其为非透明的材质制成，仅穿设两个开孔362、364让特定光路的光线通过，具有隔绝杂散光的作用，光源元件44产生的光线穿过开孔362，经过透镜40折射，穿过壳体38上的切割槽384及鼠标底座46上的透光孔463，投射在鼠标底座46接触的表面上，透镜40再将漫射或散射回来的光线成像到模组芯片42上，经其辨识获得鼠标移动的距离、方向等信息。本实施例将所有光学零组件整合成模组化结构，因此各光学元件间的位置绝对固定、光路精准度高、成像清晰、省去生产时组装及校正光学元件的时间。在本实施例中，模组芯片42是以COB封装技术焊接在模组印刷电路板32向下的那一面上。此COB模组30让一个光学鼠标只需要一片模组印刷电路板32。在其他实施例中，影像感测器电路与鼠标控制器电路可以分开为两个单独的芯片，分别焊接在模组印刷电路板32上，但是含有感测器电路的芯片必须对准光路。
本发明采用的COB架构使设计还有弹性。当芯片脚位功能有增减等变更时，只要变更模组印刷电路板32上的电路设计并重新洗板即可，不需要重新开模更换封装的引线框架设计，因此增加设计上的弹性，更节省设计变更成本。
图4为根据本发明的光学鼠标的分解图，按键及滚轮机构461独立于COB模组30以外，例如设置在鼠标底座46上，操作按键及滚轮机构461产生的按键信号及滚轮信号通过排线462，送到模组印刷电路板32的输入端328，模组芯片42根据鼠标的移动信息以及滚轮、按键信号进行运算，最后经由输出端326连接的USB缆线48输出鼠标控制信号给主机。参照图3及图4，在本实施例中，阻光器36用来固定并维持透镜40与模组芯片42、光源元件44之间的距离及相对关系，壳体38覆盖并固定阻光器36和透镜40，以卡榫382嵌合模组印刷电路板32上预设的嵌合孔322。在其他实施例中，也可在阻光器36上设置卡榫，或者以其他可互相嵌合的嵌合装置和机构，例如滑轨、螺丝等取代卡榫382和嵌合孔322。COB模组30组合完成后，以螺丝50锁合鼠标底座46上的螺柱465，配合模组座464固定于鼠标底座46上。
现有的光学鼠标仅整合光学组件，鼠标控制器仍是另外以独立的芯片与被动元件一起焊接于主印刷电路板上实现，滚轮和按键机构也设置于该主印刷电路板上，因此鼠标设计者一旦要调整鼠标外型，更动滚轮和按键的位置的话，便必须重新洗板并变更主印刷电路板上的电路，在组装时也必须同时配合按键位置、滚轮位置以及光路精准对位，才能使光学鼠标正确工作。本实施例的光学鼠标由于将透镜40及鼠标控制器整合在COB模组30中，且按键及滚轮机构461独立设置于鼠标底座46上，鼠标设计者可以自由调整按键及滚轮机构461与透光孔463间的相对关系，也能自由改变鼠标底座46的形状及大小，只要COB模组30出光的路径可以穿过透光孔463即可，变更设计的自由度高、对位要求低。本发明提出的COB模组连接PC电缆线以及按键和滚轮信号后，即拥有完整的光学鼠标功能，实际生产上比各前案工艺更节省人力及工时。
图5为本发明的COB模组第二实施例的侧视图，模组芯片42及光源元件44焊接于模组印刷电路板32，阻光器54兼具阻光及保护透镜55的功能，设有嵌合构造542和544供透镜40嵌合，组成COB模组50，光源元件44提供的光线穿过阻光器54，经由透镜40反射穿过鼠标底座46的透光孔，漫射或散射回来的光线再透过透镜40成像于模组芯片52上。在本实施例中，阻光器54相当于整合图3的实施例的阻光器36及壳体38，因此减少零组件。
图6为本发明的COB模组第三实施例的侧视图，COB模组60中的透镜65嵌合模组印刷电路板32且固定住阻光器64，阻光器64的二开口分别对准焊接于模组印刷电路板32的模组芯片42及光源元件44，供光源元件44发射的光线通过。在本实施例中，透镜65相当于整合图3的实施例的透镜40及壳体38，因此减少零组件。
图7为本发明的COB模组第四实施例的示意图，模组芯片42和光源元件44焊接于模组印刷电路板32，透镜74嵌合模组印刷电路板32，组成COB模组70，透镜74邻近模组芯片42的部分，其表面涂布有阻光层745，用来取代前述实施例中阻光器的功能，光源元件44提供的光线经由透镜74反射穿过鼠标底座46的透光孔，漫射或散射回来的光线再透过透镜74成像于模组芯片42上。在本实施例中，不但透镜74相当于整合图3的实施例的透镜40及壳体38，而且减少独立的阻光器36。在其他实施例中，亦可在透镜74邻近光源元件44的表面上涂布阻光层，以调整光源元件44出光的方向。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。