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TW201505135A - 光學模組的封裝結構 - Google Patents

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TW201505135A
TW201505135A TW102126697A TW102126697A TW201505135A TW 201505135 A TW201505135 A TW 201505135A TW 102126697 A TW102126697 A TW 102126697A TW 102126697 A TW102126697 A TW 102126697A TW 201505135 A TW201505135 A TW 201505135A
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light emitting
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Lingsen Precision Ind Ltd
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Abstract

本發明有關於一種光學模組的封裝結構，主要將光發射晶片及光接收晶片分別設於基板之光發射區及光接收區；二封裝膠體分別包覆於光發射晶片及光接收晶片，且分別於光發射晶片及光接收晶片之上方形成一具半球狀之第一、第二透鏡部；一封蓋固設於該基板與各該封裝膠體之上，具有一光發射孔及一光接收孔，且第一、第二透鏡部分別容置於光發射孔及光接收孔之中；以及一設在各封裝膠體與封蓋於水平向之鄰接面之接合手段。藉此，本發明之光學模組的封裝結構可增加各封裝膠體與封蓋之間的接著面積，以增強其接合力。

Description

光學模組的封裝結構
本發明係與封裝結構有關，特別是指一種光學模組的封裝結構。
目前近接光學感測模組儼然已成為新一代智慧型電子裝置(例如智慧型手機)的主流技術選擇，當該電子裝置貼近耳朵(臉部偵測)或者放置於口袋中時，該模組將立即關閉螢幕顯示以節省耗電並避免意外的碰觸，以帶來更佳的使用體驗，而該模組之作動原理係利用一光發射晶片發射(例如發光二極體LED)一光源，該光源經由物體表面之反射而投射至一光接收晶片，再轉換成電子訊號進行後續處理，而上述習用之近接光學感測模組於封裝完成後，由於該模組之光發射晶片所發出之光源經由物體表面反射後，該光源之功率往往已大為降低，使得相鄰之光接收晶片所接收之光訊號產生不良，甚至接收不到，進而造成上述智慧型電子裝置之訊號無法穩定且精確地作判讀。
為改善此缺失，如台灣第M399313號專利案之近接感測封裝結構，該案之封裝結構包含有一基座、一垂直連結基座四周圍之檔牆，以及一蓋合於檔牆上之蓋板，並以此形成一容置空間，容置空間中設有一隔板，用以區隔容置空間，藉此，光發射晶片與光接收晶片得以區隔設置於基板上，以避免相互受到光源之干擾而降低產品效能。
然而，上述專利案之蓋板係以黏固之方式設置於擋牆上，其接著面積僅為擋牆之四周緣，故於側向施一作用力時，蓋板則會因與擋牆之接著面積不足而容易產生錯位，甚至分離於擋牆之缺失產生。
本發明之主要目的在於提供一種光學模組的封裝結構，其可有效提高光發射晶片之發光效率，並改善光接收晶片接收不良之缺失。
本發明之次要目的在於提供一種光學模組的封裝結構，其可有效地增加封裝結構之結著面積，以增強其接合力。
為了達成上述之目的，本發明之光學模組的封裝結構包含有一基板、一光發射晶片、一光接收晶片、二封裝膠體、一封蓋以及一接合手段，該基板定義出一光發射區及一光接收區；該光發射晶片及該光接收晶片分別設於該基板之光發射區及光接收區；各該封裝膠體分別包覆於該光發射晶片及該光接收晶片，且各該封裝膠體分別於該光發射晶片及該光接收晶片之上方形成一呈半球狀之第一、第二透鏡部；該封蓋係設置於該基板與各該封裝膠體之上，且該封蓋具有一光發射孔及一光接收孔，該光發射孔及該光接孔分別位於該光發射晶片及該光接收晶片之上方，且該第一、第二透鏡部分別容置於該光發射孔及該光接收孔之中；以及該接合手段設於各該封裝膠體與該封蓋於水平向之鄰接面。
其中該接合手段係於各該封裝膠體之水平向表 面具有至少一凹孔，且於該封蓋對應該凹孔之位置具有一凸緣，該凸緣嵌卡於該凹孔之中。
其中各該封裝膠體及該封蓋係以模壓之方式所形成。
其中各該封裝膠體之第一、第二透鏡部的屈率可為相同或不相同。
其中各該封裝膠體為透光之樹脂。
其中該封蓋為一體成型，且為不透光之樹脂。
其中該基板為有機材質之雙馬來醯亞胺三嗪(Bismaleimide Triazine)基板等非陶瓷基板。
本發明另提供一種光學模組的封裝方法，該方法包含有下列步驟：(a)於該基板上定義出該光發射區及該光接收區；(b)將該光發射晶片與該光接收晶片電性連接於該基板上；(c)形成一可透光之該封裝膠體於該光發射晶片與該光接收晶片；以及(d)固設一不透光之該封蓋於該封裝膠體及該基板之上。
其中該電性連接之方法係為打線製程及上片製程。
其中更包含有一步驟(e)，係將該步驟(a)至步驟(d)所製成之該光學模組進行切割或衝切。
於此，本發明之光學模組的封裝結構可依需求作 出不同屈率之封裝膠體，以有效提高光發射晶片之發光效率，並提升光接收晶片之接收品質，更可藉由該接合手段來增加各封裝膠體與封蓋之間的接著面積，以增強封裝結構之接合力。
為使 貴審查委員能進一步了解本發明之構成、特徵及其目的，以下乃舉本發明之若干實施例，並配合圖式詳細說明如後，同時讓熟悉該技術領域者能夠具體實施，惟以下所述者，僅係為了說明本發明之技術內容及特徵而提供之一實施方式，凡為本發明領域中具有一般通常知識者，於了解本發明之技術內容及特徵之後，以不違背本發明之精神下，所為之種種簡單之修飾、替換或構件之減省，皆應屬於本發明意圖保護之範疇。
10‧‧‧光學模組的封裝結構
20‧‧‧基板
22‧‧‧光發射區
24‧‧‧光接收區
30‧‧‧光發射晶片
40‧‧‧光接收晶片
50‧‧‧封裝膠體
52‧‧‧第一透鏡部
54‧‧‧第二透鏡部
56‧‧‧凹孔
60‧‧‧封蓋
62‧‧‧光發射孔
64‧‧‧光接收孔
66‧‧‧凸緣
第1圖為本發明一較佳實施例所提供之俯視圖。
第2圖為本發明該較佳實施例所提供之剖視圖，其為第1圖沿2-2剖線。
第3圖為本發明第二圖之局部放大圖，主要顯示各該封裝膠體與該封蓋之間的接合手段。
第4圖為本發明該較佳實施例所提供之封裝流程示意圖。
為了詳細說明本發明之結構、特徵及功效所在，茲列舉一較佳實施例並配合下列圖式說明如後，其中：
請先參閱第1圖至第3圖所示，本發明一較佳實 施例所提供之光學模組的封裝結構10，係切割取自於一般封裝陣列(Array)之一模組，包含有一基板20、一光發射晶片30、光接收晶片40、二封裝膠體50、一封蓋60以及一接合手段70。
該基板20於本較佳實施例係以有機材質之雙馬來醯亞胺三嗪(Bismaleimide Triazine，通稱BT)基板或玻璃纖維板(通稱FR4)等非陶瓷基板，藉此，該基板20之材料成本較低，且於該基板20之表面定義出一光發射區22及一光接收區24；該光發射晶片30及該光接收晶片40分別經上片(Die Attach)及打線(Wire Bond)製程而設於該基板20之光發射區22以及光接收區24中，其中該光發射晶片30用以發射光源，該光接收晶片40則用以接收由該光發射晶片30所發射出之光源；各該封裝膠體50之材質為透光之樹脂，例如透明的環氧樹脂(Epoxy Resin)為例，各該封裝膠體50係利用第一次模壓之方式分別包覆於該光發射晶片30及該光接收晶片40，各該封裝膠體50分別於該光發射晶片30及該光接收晶片40之上方形成一呈半球狀之第一、第二透鏡部52、54；以及該封蓋60為一體成型且材質為不透光之樹脂，例如不透光之環氧樹脂(Epoxy Resin)為例，該封蓋60係以第二次模壓之方式固設於該基板20與各該封裝膠體50之上，且該封蓋60具有一光發射孔62及一光接收孔64，該光發射孔62及該光接孔64分別位於該光發射晶片30及該光接收晶 片40之上方，且各該封裝膠體50之第一、第二透鏡部52、54分別容置於該光發射孔30及該光接收孔40之中。如本發明較佳實施例中，該第一、第二透鏡部52、54的屈率可為相同或不相同，藉此以符合不同使用上之需求，當該第一透鏡部52之屈率越大時，該光發射晶片30所發射出之光源則可涵蓋較廣之區域，而當該第二透鏡部54之屈率越小時，該第二透鏡54部則會更有效地將反射之光源進行聚焦，於此使本發明之光學模組能有效地提高光發射晶片30之發光效率，並改善光接收晶片40接收不良之缺失。
該接合手段70設在各該封裝膠體50與該封蓋60於水平向之鄰接面，且於各該封裝膠體50之水平向表面具有至少一凹孔56，且於該封蓋50對應該凹孔56之位置具有一凸緣66，該凸緣66嵌卡於該凹孔56之中，藉此增加各封裝膠體50與封蓋60之間的接著面積，以增強其接合力。
請再參閱第4圖A至D所示，本發明之光學模組封裝流程，第一步驟A係於每一陣列基板(Substrate array)之單一基板20上定義出該光發射區22以及該光接收區24；第二步驟B接著將該光發射晶片30及該光接收晶片40分別利用上片(Die Attach)及打線(Wire Bond)製程而設置於該基板20之光發射區22與光接收區24中；第三步驟C為將各該透明之封裝膠體50以模壓(Mold)方式分別於該光發射晶片30及該光接收晶片40之上方形成一具有半球狀之第一、第二透鏡部52、54，以及於各該封裝膠體50之水平表面形成至少一凹孔56；第四步驟D為將該不透明之封蓋60再次以模壓(Mold) 之方式固設於該基板20與各該封裝膠體50之上，且該封蓋具有該光發射孔62、該光接收孔64以及該凸緣66，該光發射孔62及該光接孔64分別位於該光發射晶片30及該光接收晶片40之上方，且各該封裝膠體之第一、第二透鏡部52、54分別容置於該光發射孔62及該光接收孔64之中，而該凸緣66即相對應於該凹孔56之位置，且彼此相互嵌卡。
如本發明之該較佳實施例，該第二步驟B至該第四步驟D係先將具該第一、第二透鏡部52、54之半球狀結構的模具對位於該光發射晶片30及該光接收晶片40之預定位置，且位於該基板20之表面，接著將透明之樹脂填入該模具中並使該樹脂覆蓋於各該晶片30、40，又因該模具之內部具有該封裝膠體之凹孔56的公模結構，故該透明之樹脂於定型後退離該模具即會形成一具有半球狀結構且於水平表面具該凹孔56結構之封裝膠體50，接著將具有該封蓋60結構之模具置於該基板20上，並把該不透光之樹脂填入該模具之中，直到該不透光之樹脂填滿該模具或達預定值時，待該不透光之樹脂定型後退離該模具即完成一體成型之該封蓋60，且該封蓋60同時也就具有與各該封裝膠體50之第一、第二透鏡部52、54相對應之該光發射孔62及該光接收孔64，以及可供該凹孔56嵌卡之凸緣66，藉此增加各封裝膠體50與封蓋60之間的接著面積，以增強其接合力。
總括來說，本發明光學模組之光發射晶片30所發射的光源會透過該封裝膠體50之第一透鏡部52再經由該封蓋60的光發射孔62投射於物體之表面，並由該物體表面 所反射的光源會再經由該封蓋60之光接收孔64接收而投射在該封裝膠體50之第二透鏡部54，並將該聚焦之光源透射至該光接收晶片40，最後該光接收晶片40會將所接收到的光訊號轉換成電子訊號來做運算處理，而在發射光源與接收光源之過程中，透過該封裝膠體50之第一透鏡部52讓該光發射晶片30所發出之光源的發光功率提升，更藉由該封裝膠體50之第二透鏡部54來提升該光接收晶片40之接收功率，進而使得該光發射晶片30所發射的光源投射在不平整之物體表面上仍可讓該光接收晶片40確實且穩定地接收到反射之光源，更可藉由設置於各該封裝膠體50與該蓋封60之間之該接合手段70來有效地增加封裝結構之結著面積，以增強其接合力。
本發明於前揭露實施例中所揭露的構成元件，僅為舉例說明，並非用來限制本案之範圍，其他等效元件的替代或變化，亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋。
10‧‧‧光學模組封裝結構
20‧‧‧基板
22‧‧‧光發射區
24‧‧‧光接收區
30‧‧‧光發射晶片
40‧‧‧光接收晶片
50‧‧‧封裝膠體
52‧‧‧第一透鏡部
54‧‧‧第二透鏡部
60‧‧‧封蓋
62‧‧‧光發射孔
64‧‧‧光接收孔

Claims (10)

  1. 一種光學模組的封裝結構，包含有：一基板，定義出一光發射區及一光接收區；一光發射晶片，設於該基板之光發射區；一光接收晶片，設於該基板之光接收區；二封裝膠體，分別包覆於該光發射晶片及該光接收晶片，各該封裝膠體分別於該光發射晶片及該光接收晶片之上方形成一具半球狀之第一、第二透鏡部；一封蓋，設置於該基板與各該封裝膠體之上，具有一光發射孔及一光接收孔，該光發射孔及該光接孔分別位於該光發射晶片及該光接收晶片之上方，且該第一、第二透鏡部分別容置於該光發射孔及該光接收孔之中；以及一接合手段，係設在各該封裝膠體與該封蓋於水平向之鄰接面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光學模組的封裝結構，其中該接合手段係於各該封裝膠體之水平向表面具有至少一凹孔，且於該封蓋對應該凹孔之位置具有一凸緣，該凸緣嵌卡於該凹孔之中。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之光學模組的封裝結構，其中各該封裝膠體及該封蓋係以模壓之方式所形成。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之光學模組的封裝結構，其中各該封裝膠體之第一、第二透鏡部的屈率可為相同或不相同。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之光學模組的封裝結構，其中各該封裝膠體為透光之樹脂。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之光學模組的封裝結構，其中該封蓋為一體成型，且為不透光之樹脂。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之光學模組的封裝結構，其中該基板為有機材質之雙馬來醯亞胺三嗪(Bismaleimide Triazine)基板等非陶瓷基板。
  8. 一種光學模組的封裝方法，該方法包含有下列步驟：(a)於該基板上定義出該光發射區及該光接收區；(b)將該光發射晶片與該光接收晶片電性連接於該基板上；(c)形成一可透光之該封裝膠體於該光發射晶片與該光接收晶片；以及(d)固設一不透光之該封蓋於該封裝膠體及該基板之上。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之光學模組的封裝方法，其中該電性連接之方法係為打線製程及上片製程。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之光學模組的封裝方法，其中更包含有一步驟(e)，係將該步驟(a)至步驟(d)所製成之該光學模組進行切割或衝切。
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