CN222339920U - 光电封装结构 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种光电封装结构，其包括基板、感测组件、发光组件、第一挡坝结构及第二挡坝结构。感测组件及发光组件设置于基板上。第一挡坝结构设置于基板上，并覆盖于感测组件的侧边。第二挡坝结构设置于第一挡坝结构上。第一挡坝结构及第二挡坝结构位于感测组件与发光组件之间。借此，本申请所提供的光电封装结构，能够有效减少串扰，提升感测组件的光接收效能，并且缩小整体结构的高度。

Description

光电封装结构

技术领域

本申请涉及一种光电封装结构，特别是涉及一种小型化且能提高信号噪声比的光电封装结构。

背景技术

现有技术中，光学式的生理传感器是采用对比探测信号差异的方式来感测人体生理特征。一般来说，光学式的生理传感器仅会感测特定波长范围的光线。因此，为了减少不必要的光线(即所谓的杂光)进入传感器内部，使感测结果更为准确，会利用滤光片将不在波长感测范围内的光过滤掉，减少光通过滤光片造成的能量损耗。

然而，现有技术的光学式生理传感器通常利用一塑料壳体盖设于感测组件以及发光组件，并利用滤光片贴附于塑料壳体的方式遮蔽塑料壳体的开口，以达到滤光作用。这类的传感器封装结构其尺寸较大。另外，塑料壳体固定在基板上所需的黏胶量不易控制。当胶量过多时，容易造成溢胶且使塑料壳体产生偏移。

实用新型内容

本申请所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种具有小型化尺寸且能提高信号噪声比的光电封装结构。

为了解决上述的技术问题，本申请所采用的其中一技术方案是提供一种光电封装结构，其包括基板、感测组件、发光组件、第一挡坝结构及第二挡坝结构。感测组件及发光组件设置于基板上。第一挡坝结构设置于基板上并覆盖于感测组件的侧边。第二挡坝结构设置于第一挡坝结构上。第一挡坝结构及第二挡坝结构位于感测组件与发光组件之间。

可选地，第一挡坝结构包括一本体与连接于本体一侧的一延伸部，延伸部延伸至感测组件的上表面。

可选地，由光电封装结构的剖面视角来看，本体及延伸部皆为由下而上渐缩的锥形结构。

可选地，延伸部于连接感测组件的上表面的位置具有一第一宽度，本体底部具有一第二宽度，第一宽度小于或等于第二宽度的1/3。

可选地，第一挡坝结构的高宽比大于1。

可选地，第二挡坝结构的宽度大于第一挡坝结构的宽度。

可选地，光电封装结构还包括一第一封装体，设置于基板上，并包覆感测组件及发光组件。

可选地，光电封装结构还包括一第二封装体，并围绕在第一封装体的周围。

可选地，第一挡坝结构及第二挡坝结构将第一封装体分成彼此分离且不相互接触的一第一部分与一第二部分，第一部分包覆发光组件，第二部分包覆感测组件。

可选地，由光电封装结构的剖面视角来看，第一部分的顶部与发光组件上表面的一第一中心位置之间具有一第一垂直距离，第一中心位置与第二挡坝结构的侧边之间具有一第一水平距离，第二部分的顶部与感测组件上表面的一第二中心位置之间具有一第二垂直距离，第二中心位置与第二挡坝结构的侧边之间具有一第二水平距离，第一水平距离与第一垂直距离的比值等于第二水平距离与第二垂直距离的比值。

可选地，由光电封装结构的剖面视角来看，第一挡坝结构包括一本体与连接于本体一侧的一延伸部，延伸部延伸至感测组件的上表面，延伸部于连接感测组件的上表面的位置具有一第一宽度，延伸部的顶部与感测组件的上表面之间具有一第一高度，第一宽度与第一高度的比值等于第一水平距离与第一垂直距离的比值。

可选地，基板具有一顶表面，顶表面包括一第一上表面与一第二上表面，第一上表面及第二上表面之间具有段差。

可选地，基板还包括多个第一金属垫与多个第二金属垫，多个第一金属垫电性连接于多个第二金属垫，多个第一金属垫设置于第一上表面，多个第二金属垫设置于基板的底表面。

可选地，光电封装结构还包括一滤光结构，设置于第一封装体的顶表面上，滤光结构包括一吸光件与一滤光件，吸光件具有一开口，滤光件外露于开口。

可选地，吸光件包括一第一吸光件与一第二吸光件，滤光件包括一第一滤光件与一第二滤光件，其中，第一滤光件外露于第一吸光件的一开口，开口的中心正投影对应发光组件的中心位置；其中，第二滤光件外露于第二吸光件的一圆弧形开口，圆弧形开口的轮廓边缘的一部分为一直线段，直线段的正投影对应感测组件邻近第一挡坝结构及第二挡坝结构。

实用新型有益效果

本申请的其中一有益效果在于，本申请所提供的光电封装结构，其能通过第一挡坝结构覆盖于感测组件的侧边，并且第二挡坝结构设置于第一挡坝结构上的结构设计，有效减少串扰，提升感测组件的光接收效能。此外，本申请所提供的光电封装结构，能够缩小整体结构的高度，符合小型化的发展趋势。

为使能更进一步了解本申请的特征及技术内容，请参阅以下有关本申请的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本申请加以限制。

附图说明

图1为本申请第一实施例的光电封装结构的立体示意图。

图2为本申请第一实施例的光电封装结构的部分分解图。图3为本申请第一实施例的光电封装结构的一实施态样的剖面示意图。

图4为图3的IV部分的放大示意图。

图5为本申请第一实施例的光电封装结构的另一实施态样的剖面示意图。

图6为本申请的光电封装结构的基板的分解示意图。

图7为本申请第二实施例的光电封装结构的立体示意图。

图8为本申请第二实施例的光电封装结构的部分分解图。

图9为本申请第二实施例的光电封装结构的剖面示意图。

具体实施方式

以下是通过特定的具体实施例来说明本申请所公开有关“光电封装结构”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本申请的优点与效果。本申请可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本申请的构思下进行各种修改与变更。另外，本申请的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本申请的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本申请的保护范围。

应当可以理解的是，虽然本文中可能会使用到“第一”、“第二”、“第三”等术语来描述各种元件，但这些元件不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一元件与另一元件。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。

第一实施例

参阅图1与图2所示，本申请第一实施例提供一种光电封装结构M，其包括基板1、感测组件、发光组件4、第一挡坝结构5以及第二挡坝结构6。基板1可为一电路板，感测组件与发光组件4设置于基板1上。

举例来说，本申请的光电封装结构M为光电传感器，用于感测人体生理特征。发光组件4为一或多个的发光二极管(Light emitting diode，LED)、激光二极管的组合，可发出不同波长的光线，例如红外光、紫外光或可见光，以便感测组件检测。参阅图3与图5，在一些实施例中，感测组件可以为感测单元3设置在载板2上(如图3)或是表面具有光检测区域21的载板2’(如图5)。

如图3所示，载板2够透过其内部线路或内部结构电性连接感测单元3与基板1(电路板)，达到传递信号的作用。或如图5所示，感测组件为具有一或多个的光检测区域21的载板2’，其中还可包括具有用于环境光感测(ALS)的滤波器结构。换言之，当感测组件包含载板2,2’，载板2,2’做为载体来承载感测单元，则载板2,2’可为控制器、处理器、存储器、专用集成电路(ASIC)、模拟前端(Analog front end，AFE)的IC组件等等。此外，须说明的是，光电封装结构M’在图5所示的态样能够进一步缩小尺寸。

感测单元3可为光传感器(photodetector)、光敏晶体管(phototransistor，PTR)、光二极管(Photo Diode)或是光敏IC(Photo IC)。发光组件4可发出光线至外界物体表面(例如人体皮肤表面)后被反射回来由感测组件接收并转换成电信号，以检测物体状态(例如人体的生理特征状态)的变化。

在本申请的实施例中，发光组件4包括两个发光单元41、42，用于发出波长介于700nm～1500nm的近红外线，但本申请不以为限制。

参阅图3与图4所示，第一挡坝结构5设置于基板1上，第二挡坝结构6设置于第一挡坝结构5上，确切地说，第二挡坝结构6的底部会接触并覆盖第一挡坝结构5的顶部。第二挡坝结构6在水平方向的最大宽度大于第一挡坝结构5在水平方向的最大宽度。第一挡坝结构5及第二挡坝结构6位于发光组件4与感测组件之间。换言之，第一挡坝结构5及第二挡坝结构6共同形成一挡墙结构来分隔发光组件4及感测组件。

如图2所示，光电封装结构M还包括第一封装体7与第二封装体8。第一封装体7设置于基板1上，第二封装体8围绕在第一封装体7的周围。第一封装体7包覆载板2、感测组件及发光组件4。进一步地，如图3所示，第一挡坝结构5及第二挡坝结构6共同将第一封装体7分成彼此分离且不相互接触的第一部分71与第二部分72。第一部分71包覆发光组件4，第二部分72包覆载板2与感测单元3。

第二挡坝结构6与第二封装体8是由相同材料制成的一体成形结构，仔细来说，第二挡坝结构6为第二封装体8的一部分。在制作光电封装结构M的流程上，首先把载板2置于基板1上，感测组件置于载板2上，发光组件4置于基板1上。接着，利用点胶的方式将一第一不透光胶材设置于紧邻于载板2的侧边，来形成第一挡坝结构5。第一挡坝结构5覆盖于载板2的侧边，且第一挡坝结构5的其中一部分延伸至载板2的上表面21。接着，在基板1上设置一透明胶体，也就是第一封装体7来覆盖载板2、感测组件、发光组件4以及第一挡坝结构5。之后，将第一封装体7的外侧周围部位以及位于第一挡坝结构5上方的部位去除而形成一些容置空间，再利用模塑成型的方式将一第二不透光胶材覆盖于该些容置空间中。因此，填充于第一封装体7的外侧周围的第二不透光胶材形成第二封装体8的外围结构，填充于第一挡坝结构5上方的第二不透光胶材形成第二挡坝结构6。

由上述可知，第一挡坝结构5及第二挡坝结构6都是不透光结构。然而，由于两者的制成方式不同，因此组成材料的比例也会有所不同。位于下层的第一挡坝结构5需要起到支撑的作用，因此具有较高的硬度。此外，第一挡坝结构5相较于第二挡坝结构6更靠近发光组件4，因此需要有更好的吸旋光性，即光穿透率较低。具体来说，第一挡坝结构5的邵氏硬度(Shore Hardness)大于或等于D70，第一挡坝结构5内部掺杂碳黑(Carbon black)的比例大于25％。第二挡坝结构6的邵氏硬度为D65，第二挡坝结构6内部掺杂碳黑(Carbon black)的比例小于25％。本申请的第一挡坝结构5及第二挡坝结构6可使700nm～1500nm波段的光穿透率小于0.2％，有效减少感测组件受到杂光所造成的串扰(crosstalk)，并提升光接收效能。值得一提的是，第二挡坝结构6的硬度较佳为接近第一封装体7的硬度，避免产生剥离现象。

仔细来说，第一挡坝结构5包括本体51与连接于本体51一侧的延伸部52，而延伸部52即为第一挡坝结构5延伸至载板2的上表面21的部分。第一挡坝结构5可通过紧邻且覆盖于载板2的侧边且利用延伸部52的结构设计，来进一步加强支撑性，并降低串扰的现象产生。由于成型方式的不同，第一挡坝结构5的摇变系数(Thixotropic Index，简称Ti值)较高，较佳为大于5，最佳为10。第二挡坝结构6的摇变系数则较低，一般是小于或等于2。摇变系数是指结构(例如本申请中的第一挡坝结构5与第二挡坝结构6)受到剪切力破坏后恢复原有型态的能力。Ti值越高，代表流体恢复原有型态的能力越强。

进一步来说，如图3所示，由光电封装结构M的剖面视角来看，本体51及延伸部52皆为由下而上渐缩的锥形结构。更进一步来说，本申请利用硬度较大且摇变系数较高(Ti值最佳为10)的第一不透光胶材来形成第一挡坝结构5，使第一挡坝结构5的高宽比大于1。延伸部52于连接载板2的上表面21的位置具有第一宽度W1，本体51底部具有第二宽度W2，第一宽度W1小于或等于第二宽度W2的1/3。较佳地，第一宽度W1大于50μm。第二挡坝结构6的宽度W3大于第一挡坝结构5的宽度(第一宽度W1与第二宽度W2的和)。通过上述的结构设计，第一挡坝结构5能够稳定地附着于载板2一侧。此外，第一挡坝结构5的延伸部52的顶部(即第一挡坝结构5与第二挡坝结构6的接触位置)与载板2的上表面21之间还具有第一高度H1。较佳地，第一高度H1大于50μm。

参阅图3与图4，由光电封装结构M的剖面视角来看，第一封装体7的第一部分71的顶部与发光组件4之上表面41的第一中心位置4C之间具有第一垂直距离VL1。第二部分72的顶部与感测组件之上表面，准确来说是与感测单元3之上表面31的第二中心位置3C之间具有第二垂直距离VL2。进一步地，第一中心位置4C与第二挡坝结构6的一侧边61之间具有第一水平距离HL1，第二中心位置3C与第二挡坝结构6的另一侧边62之间具有第二水平距离HL2。第一水平距离HL1与第一垂直距离VL1的比值等于第二水平距离HL2与第二垂直距离VL2的比值。此外，延伸部52的第一宽度W1与第一高度H1的比值等于第一水平距离HL1与第一垂直距离VL1的比值。

经由上述在图3与图4示出的距离比例关系，可获得挡墙(第一挡坝结构5及第二挡坝结构6)、感测组件及发光组件4在封装结构内的相对位置，借此优化封装结构的整体尺寸，并减少串扰而提升发光效率。换言之，本申请的光电封装结构M能够同时满足提升发光效率以及结构小型化的需求。相较于现有技术，本申请所提供的光电封装结构M能够提升发光效率达20％以上，并且缩小封装结构的高度达20％以上。

另外需说明的是，现有技术的光电传感器一般采用平面式封装，其面积较大。相较之下，本申请的光电封装结构M通过重布线层(Redistribution layer，RDL)制程，将感测单元3堆叠在载板2上进行重新布线，借此缩小封装结构的面积，降低布线复杂度并提升产品良率。此外，本申请的光电封装结构M还进一步利用硅穿孔(Through Silicon Via，TSV)制程在载板2内部形成多个导电通孔取代部分打线，以减少打线数量并简化线路设计。此外，由于感测单元3堆叠在载板2上，因此能够提升光接收效能。

参阅图3所示，基板1具有相对设置的顶表面101与底表面102。基板1的顶表面101是由第一上表面P11以及第二上表面P21共同形成的阶梯状结构，亦即第一上表面P11及第二上表面P21之间具有段差。

参阅图3与图6所示，基板1还包括多个第一金属垫11与多个第二金属垫12。多个第一金属垫11设置于第一上表面P11，多个第二金属垫12设置于基板1的底表面102。多个第一金属垫11可通过导电通孔T电性连接于多个第二金属垫12。基板1还包括第一阻焊层SM1与第二阻焊层SM2，第一阻焊层SM1设置于第一上表面P11上，并围绕多个第一金属垫11以及填充于多个第一金属垫11之间的间隙。其中，第一阻焊层SM1的顶部与多个第一金属垫11的顶部齐平。第一封装体7、感测组件、发光组件4及第一挡坝结构5设置于第一阻焊层SM1及第一金属垫11所形成的平坦表面上方。第二阻焊层SM2堆叠于第一阻焊层SM1及多个第一金属垫11所形成的平坦化表面的上方，感测组件及第一挡坝结构5设置于第二阻焊层SM2上。平坦化表面大部分为第二阻焊层SM2所覆盖，仅露出部分的多个第一金属垫11用以形成多个焊接区域SR。因此，当载板2置放在基板1上时是直接接触第二阻焊层SM2。通过两层阻焊层的设计，能够维持载板2底部接触面的平整，避免载板2置放于基板1上产生倾斜，增加打线稳定性提升产品信赖性。

感测单元3与载板之间，以及载板2与基板1上的多个焊接区域SR之间能透过多个金属导线E进行电性连接。值得一提的是，基板1的底表面102也设有第三阻焊层SM3围绕多个第一金属垫11。

第二实施例

参阅图7至图9所示，本申请第二实施例所提供的光电封装结构M与第一实施例的结构相仿，其相仿之处不再赘述。主要差异在于，本申请第二实施例的光电封装结构M还包括一滤光结构9。举例来说，滤光结构9设置于第一封装体7的顶表面7S上。滤光结构9可包括相互堆叠的吸光件91与滤光件92。具体地说，吸光件91为一层不透光膜，滤光件92可为彩色滤光膜(color filter)。吸光件91具有一开口，滤光件92设置于吸光件91下方并正对开口910。吸光件91覆盖第一封装体7的顶表面7S。当吸光件91与滤光件92堆叠时，开口910被滤光件92遮盖，使滤光件92外露于开口910。在制作时，是先将滤光件92以溅镀方式形成于第一封装体7的顶表面7S上，再将吸光件91覆盖于滤光件92上方，形成滤光结构9。

由于第一封装体7被第一挡坝结构5及第二挡坝结构6分为第一部分71与第二部分72，因此滤光结构9可相应地包括两部分，亦即吸光件91可包括第一吸光件911与第二吸光件912，滤光件92可包括第一滤光件921与第二滤光件922。第一吸光件911及第一滤光件921位于第一部分71的顶部，第一吸光件911堆叠于第一滤光件921上方，第一滤光件921外露于第一吸光件911的开口9110。第二吸光件912及第二滤光件922位于第二部分72的顶部，第二吸光件912堆叠于第二滤光件922上方，第二滤光件922外露于第二吸光件912的开口9120。

参阅图8与图9所示，第一滤光件921外露于第一吸光件911的开口9110为椭圆形，其中椭圆形开口9110的中心正投影对应发光组件的位置中心点，更确切地说，椭圆形开口9110的中心正投影到两个发光单元41,42的位置会重叠两个发光单元41,42的中心点。且第二滤光件922外露于第二吸光件912的开口9120为圆弧形(接近半圆形)。该半圆形的轮廓边缘的其中一部分为一直线段QL，其中该直线段QL的正投影较佳对应感测单元/感测区域的一侧边，该侧边为邻近挡墙结构与发光组件4，换言之，该直线段QL正投影到感测组件中的感测单元/感测区域的投影线会邻近挡墙结构与发光组件4。藉由上述第一滤光件921及第二滤光件922的结构，可进一步降低噪声产生。

因此，本申请通过滤光结构9(吸光件91与滤光件92)的设计来过滤掉不必要的光线，使感测组件接收到特定波长范围的光线，以便减少串扰。进一步来说，滤光结构9是直接形成于第一封装体7上，相较于现有技术中滤光片是设置于壳体内腔中，本申请的滤光结构9的尺寸能够不受到壳体内部的有限空间限制。

实施例的有益效果

本申请所提供的光电封装结构M，其通过第一挡坝结构5及第二挡坝结构6形成一挡墙结构，第一挡坝结构5覆盖于感测组件的侧边，第二挡坝结构6设置于第一挡坝结构5上，以便有效减少串扰，提升感测组件的光接收效能。

此外，本申请所提供的光电封装结构，还能通过由第一封装体7及第二封装体8组成的双封装成型(double molding)结构，以及感测组件(表面具有光检测区域21的载板2’，或是感测单元3堆叠于载板2上)的结构设计，来进一步缩小封装结构的整体尺寸，满足对结构小型化的需求。

以上所公开的内容仅为本申请的优选可行实施例，并非因此局限本申请的权利要求书的保护范围，所以凡是运用本申请说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本申请的权利要求书的保护范围内。

Claims (15)

1.一种光电封装结构，其特征在于，所述光电封装结构包括：

一基板；

一感测组件，设置于所述基板上；

一发光组件，设置于所述基板上；

一第一挡坝结构，设置于所述基板上，并覆盖于所述感测组件的侧边；以及

一第二挡坝结构，设置于所述第一挡坝结构上；

其中，所述第一挡坝结构及所述第二挡坝结构位于所述感测组件与所述发光组件之间。

2.根据权利要求1所述的光电封装结构，其特征在于，所述第一挡坝结构包括一本体与连接于所述本体一侧的一延伸部，所述延伸部延伸至所述感测组件的上表面。

3.根据权利要求2所述的光电封装结构，其特征在于，由所述光电封装结构的剖面视角来看，所述本体及所述延伸部皆为由下而上渐缩的锥形结构。

4.根据权利要求2所述的光电封装结构，其特征在于，所述延伸部于连接所述感测组件的所述上表面的位置具有一第一宽度，所述本体底部具有一第二宽度，所述第一宽度小于或等于所述第二宽度的1/3。

5.根据权利要求1所述的光电封装结构，其特征在于，所述第一挡坝结构的高宽比大于1。

6.根据权利要求1所述的光电封装结构，其特征在于，所述第二挡坝结构的宽度大于所述第一挡坝结构的宽度。

7.根据权利要求1至6任一项所述的光电封装结构，其特征在于，所述光电封装结构还包括一第一封装体，设置于所述基板上，并包覆所述感测组件及所述发光组件。

8.根据权利要求7所述的光电封装结构，其特征在于，所述光电封装结构还包括一第二封装体，并围绕在所述第一封装体的周围。

9.根据权利要求7所述的光电封装结构，其特征在于，所述第一挡坝结构及所述第二挡坝结构将所述第一封装体分成彼此分离且不相互接触的一第一部分与一第二部分，所述第一部分包覆所述发光组件，所述第二部分包覆所述感测组件。

10.根据权利要求9所述的光电封装结构，其特征在于，由所述光电封装结构的剖面视角来看，所述第一部分的顶部与所述发光组件上表面的一第一中心位置之间具有一第一垂直距离，所述第一中心位置与所述第二挡坝结构的侧边之间具有一第一水平距离，所述第二部分的顶部与所述感测组件上表面的一第二中心位置之间具有一第二垂直距离，所述第二中心位置与所述第二挡坝结构的侧边之间具有一第二水平距离，所述第一水平距离与所述第一垂直距离的比值等于所述第二水平距离与所述第二垂直距离的比值。

11.根据权利要求10所述的光电封装结构，其特征在于，由所述光电封装结构的剖面视角来看，所述第一挡坝结构包括一本体与连接于所述本体一侧的一延伸部，所述延伸部延伸至所述感测组件的上表面，所述延伸部于连接所述感测组件的所述上表面的位置具有一第一宽度，所述延伸部的顶部与所述感测组件的所述上表面之间具有一第一高度，所述第一宽度与所述第一高度的比值等于所述第一水平距离与所述第一垂直距离的比值。

12.根据权利要求8所述的光电封装结构，其特征在于，所述基板具有一顶表面，所述顶表面包括一第一上表面与一第二上表面，所述第一上表面及所述第二上表面之间具有段差。

13.根据权利要求12所述的光电封装结构，其特征在于，所述基板还包括多个第一金属垫与多个第二金属垫，多个所述第一金属垫电性连接于多个所述第二金属垫，多个所述第一金属垫设置于所述第一上表面，多个所述第二金属垫设置于所述基板的底表面。

14.根据权利要求7所述的光电封装结构，其特征在于，所述光电封装结构还包括一滤光结构，设置于所述第一封装体的一顶表面上，所述滤光结构包括一吸光件与一滤光件，所述吸光件具有一开口，所述滤光件外露于所述开口。

15.根据权利要求14所述的光电封装结构，其特征在于，所述吸光件包括一第一吸光件与一第二吸光件，所述滤光件包括一第一滤光件与一第二滤光件，其中，所述第一滤光件外露于所述第一吸光件的一开口，所述开口的中心正投影对应所述发光组件的中心位置；其中，所述第二滤光件外露于所述第二吸光件的一圆弧形开口，所述圆弧形开口的轮廓边缘的一部分为一直线段，所述直线段的正投影对应感测组件邻近所述第一挡坝结构及所述第二挡坝结构。