TWI384635B - Light sensing module package structure and its packaging method - Google Patents

Description

光感測模組封裝結構及其封裝方法

本發明是有關於一種光感測模組封裝結構及其封裝方法，特別是有關於一種整合發光元件及光感測元件於同一模組之封裝結構。

目前，光感測元件已經普遍應用於日常生活中，例如使用光感測元件來偵測環境光以決定發光裝置的啟閉(turn on/turn off)，此結合應用可達到節省耗電的功效；或是使用趨近感應器(proximity sensor)與發光二極體結合應用，以偵測外物是否接近，或進一步偵測外物與趨近感應器之間的距離，此應用普遍應用於手持式裝置以判斷使用者的臉部是否靠近來決定螢幕的啟閉。而上述應用可讓生活更便利，或是進一步提高電子裝置的使用效率。

然而，在習知技藝中，光感測元件及發光元件係分開設置於電子裝置中，此舉造成廠商設計電子裝置之電路及機構的複雜度提高。因此，亦有廠商將發光元件與光感測元件封裝於同一模組中，如第1圖所示，其係為習知技藝之光感測模組封裝結構的第1示例側視圖。圖中，光感測模組封裝結構包含一基板11、一光感測元件12、一發光元件13、一透光頂蓋20及一隔離體22(isolation wall)。基板具有一第一凹槽14及一第二凹槽15，而光感測元件12係設置於第一凹槽14中，發光元件13係設置於第二凹槽15中。透光頂蓋20係覆蓋於基板11上方，由於透光頂蓋20介面可能會反射發光元件13所發出的光造成雜訊光，因此需要將隔離體22設置於基板11及透光頂蓋20之間，以及光感測元件12及發光元件13之間，隔離體22可擋住透光頂蓋20所反射的雜訊光。

然而，當上述凹槽的表面皆相同高度時，習知技藝之光感測模組封裝結構在製造時難免有機械公差(Mechanical Tolerance)存在，造成隔離體不易與封裝體密合，如第2圖所示，使得發光元件13所發出的光會於隔離體22底部漏到光感測元件12而造成誤測。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之其中一目的就是在提供一種光感測模組封裝結構及其封裝方法，以提高使用便利性。

本發明之其中一目的就是在提供一種光感測模組封裝結構及其封裝方法，以降低使用此光感測模組的電子裝置之電路及機構的複雜度。

根據上述本發明之目的，提出一種光感測模組封裝結構，包含一基板、一光感測元件及一發光元件。基板具有一第一凹槽及一第二凹槽，且第二凹槽之第二側壁上表面係高於第一凹槽之第一側壁上表面，而第二凹槽之部分內表面上可具有一反射層或一光阻絕層，而光感測元件係設置於第一凹槽，發光元件係設置於第二凹槽。

其中，基板之材料係為不透光材質或吸光材質。

其中，反射層或光阻絕層係位於第二凹槽之內側或底表面。

其中，此光感測模組封裝結構於應用時更包含一透光頂蓋及一隔離體(isolation wall)，此透光頂蓋係覆蓋於基板，而此隔離體係位於基板及透光頂蓋之間，以及光感測元件及發光元件之間。

根據上述本發明之目的，提出一種光感測模組之封裝方法，包含下列步驟。首先，提供一具有一第一凹槽及一第二凹槽的基板，且第二凹槽之第二側壁上表面係高於該第一凹槽之第一側壁上表面，接著在第二凹槽之部分表面或一光阻絕層或一光反射層。最後，設置一光感測元件於第一凹槽，設置一發光元件於第二凹槽。

其中，基板之材料係為不透光材質或吸光材質。

其中，此封裝方法於實際應用時更包含設置一透光頂蓋覆蓋基板，並設置一此隔離體於基板及透光頂蓋之間，以及光感測元件及發光元件之間。

請參閱第3A圖、第3B圖及第5圖，第3A圖為本發明之光感測模組封裝結構之第1實施例俯視圖，而第3B圖係為第3A圖中沿著剖面線AA’的剖面側視圖。第5圖為本發明之光感測模組封裝結構之第1實施例立體圖。圖中，光感測模組封裝結構包含一基板31、一光感測元件32及一發光元件33。

基板具有一第一凹槽34及一第二凹槽35，其中，第二凹槽35之第二側壁上表面351係高於第一凹槽34之第一側壁上表面341。第二凹槽35之部分表面上可進一步設置一薄層36，此薄層36可為一反射層或一光阻絕層，以增強光反射或光阻絕之效果。

例如，可在第二凹槽35的內側或底表面塗佈(coat)反射材質，例如金或金合金、銅或銅合金、鋁或鋁合金、銀或銀合金以形成此薄層36。薄層36可反射發光元件33所發出的光使其射向光感測模組封裝結構的外部並阻絕側部或底部漏光至光感測元件。發光元件33係設置於第二凹槽35中，較佳的是發光二極體，特別是可發出非可見光的發光二極體。

光感測元件32係設置於第一凹槽34中，用以感側一光束，並將光束的能量轉為電能，以產生一代表光強度的電性訊號，例如電壓訊號或電流訊號。接著，再透過連接線39將此電性訊號傳送至外部電路進行訊號處理。光感測元件32可用以偵測環境光，或是作為一趨近感應器(proximity sensor)，用以感應發光元件33所發出的光被一外物反射的反射光。

在本發明第1實施例中，光感測元件32及發光元件33分別設置於第一凹槽34及第二凹槽35後，可使用透光材質包覆光感測元件32及發光元件33以形成保護層38，此保護層38可避免光感測元件32及發光元件33受到灰塵或水氣影響而損害。

其中，基板31之材料較佳為不透光材質或吸光材質。不透光材質包含陶瓷(Ceramic)或塑料，而吸光材質包含不反光黑色塗料或黑材質，以降低光反射的比例。光感測元件32及發光元件33置於不同的凹槽的設置方式，可避免光感測元件32直接接收到發光元件33所發出的光。

請續參閱第4圖，其係為本發明之光感測模組封裝結構的第1實施例結合蓋體之側視圖。在此第1實施例與第1實施例之差異在於在第2實施例中，光感測模組封裝結構更包含裝配有一透光頂蓋40及一第一隔離體(isolation wall)42(isolation wall)。透光頂蓋40係覆蓋於基板31上方。透光頂蓋40會反射發光元件33所發出的光而形成雜訊光，造成光感測元件32之干擾而導致誤判。而由薄層36所反射的光亦可能形成雜訊光而造成光感測元件32之干擾。因此需要將第一隔離體42設置於基板31及透光頂蓋40之間，以及光感測元件32及發光元件33之間。藉此，第一隔離體42可擋住透光頂蓋40所反射的雜訊光及由薄層36所反射的雜訊光，進而避免光感測元件32之干擾。

根據本發明此第1實施例，即使第一隔離體42在製造過程中可能有機械公差(Mechanical Tolerance)存在，造成組裝後第一隔離體42與基板31之各方向可能會有間隙d、d’、d”。此時，第二凹槽35較高的第二側壁上表面351可遮蔽由透光頂蓋40所反射的雜訊光或由薄層36所反射的雜訊光，而避免上述干擾現象。此外，第二凹槽35較高的第二側壁上表面351視需要亦可做為第一隔離體42之對準位置(alignment)，此對準功能可讓第一隔離體42的設置位置更具彈性，可具有d、d’、d”等方向位移的設置容忍度，而不需嚴格要求封裝時要對準第二凹槽35的邊緣。

請參閱第7A圖、第7B圖及第8圖。其中，第7A圖為本發明之光感測模組封裝結構之第2實施例俯視圖。第7B圖係為第7A圖中沿著剖面線BB’的剖面側視圖。第8圖係為本發明之光感測模組封裝結構之第2實施例結合蓋體的側視圖與第1實施例的差異在於，第2實施例中光感測模組封裝結構之第一凹槽34與第二凹槽35係間隔設置，其間隔部分形成一第三凹槽70。其中第一凹槽34之一側壁上緣741係高於第二凹槽35之一側壁上緣751。如此，第一凹槽34之一側壁上緣741可進一步阻隔發光元件33所發出的光射到第一凹槽34中而影響光感測元件32。

在實際製造時，第2實施例亦可以在基板31上形成一第一凹槽34、一第二凹槽35及一第三凹槽70的方式來進行，其中第三凹槽70係位於第一凹槽34及第二凹槽之間35，光感測元件32設置於第一凹槽34中而發光元件33設置於第二凹槽35。其中藉由第一凹槽34之一側壁上緣741高於第二凹槽35之一側壁上緣751之設置，可達到阻隔發光元件所發出的光的效果。

此外，如第8圖所示，第2實施例與第1實施例相比，亦可有效地讓第一隔離體42的設置位置更具彈性，而可具有d、d’、d”等方向位移的設置容忍度，不需嚴格要求封裝時要對準第一凹槽34或第二凹槽35的邊緣。

請參閱第6圖，其係為本發明之光感測模組之封裝方法之實施步驟流程圖。圖中，此封裝方法包含下列步驟。在步驟S1，提供一具有一第一凹槽及一第二凹槽之基板，且第二凹槽之第二側壁上表面高於第一凹槽之第一側壁上表面。其中，在基板上形成凹槽的方法已為此領域技術者所熟知，故在此不再贅述。此基板可用不透光材質或吸光材質製成。不透光材質包含陶瓷(Ceramic)或塑料，而吸光材質包含不反光黑色塗料或黑材質，以降低光反射的比例。在步驟S2，可進一步於第二凹槽之部分表面上形成一反射層或一光阻絕層，以增強光反射或光阻絕之效果。在步驟S3，將一光感測元件及一發光元件分別設置於第一凹槽及第二凹槽。

在步驟S4設置一透光頂蓋覆蓋基板，並設置一隔離體(isolation wall)於基板及透光頂蓋之間，以及光感測元件及發光元件之間。其中，設置隔離體時可以根據第二凹槽之側壁進行對準。

此外，此封裝方法視需要更可包含將第一凹槽與第二凹槽間隔設置，其間隔部分形成一第三凹槽。其中第一凹槽之一側壁上緣係高於第二凹槽之一側壁上緣。如此亦可達成阻隔發光元件所發出的雜訊光的效果，而且讓隔離體的設置位置更具彈性。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

11．．．基板

12．．．光感測元件

13．．．發光元件

14．．．第一凹槽

15．．．第二凹槽

20．．．透光頂蓋

22．．．隔離體

31．．．基板

32．．．光感測元件

33．．．發光元件

34．．．第一凹槽

341．．．第一側壁上表面

35．．．第二凹槽

351．．．第二側壁上表面

36．．．薄層

38．．．保護層

39．．．連接線

40．．．透光頂蓋

42．．．第一隔離體

70．．．第三凹槽

741、751．．．側壁上緣

AA’、BB’．．．剖面線

以及

d、d’、d”．．．間隙

S1、S2、S3、S4．．．步驟

第1圖係為習知技藝之光感測模組封裝結構之第1示例側視圖；

第2圖係為習知技藝之光感測模組封裝結構之第2示例側視圖；

第3A圖係為本發明之光感測模組封裝結構之第1實施例俯視圖；

第3B圖係為本發明之光感測模組封裝結構沿著第3A圖之剖面線AA’的剖面側視圖；

第4圖係為本發明之光感測模組封裝結構之第1實施例結合蓋體之側視圖；

第5圖係為本發明之光感測模組之封裝3D圖；

第6圖係為本發明之光感測模組之封裝方法之步驟流程圖；

第7A圖係為本發明之光感測模組封裝結構之第2實施例俯視圖；

第7B圖係為本發明之光感測模組封裝結構沿著第7A圖之剖面線BB’的剖面側視圖；以及

第8圖係為本發明之光感測模組封裝結構之第2實施例結合蓋體的側視圖。

31．．．基板

32．．．光感測元件

33．．．發光元件

34．．．第一凹槽

341．．．第一側壁上表面

35．．．第二凹槽

351．．．第二側壁上表面

36．．．薄層

38．．．保護層

40．．．透光頂蓋

42．．．第一隔離體

以及

d、d’、d”．．．間隙

Claims (22)

1. 一種光感測模組封裝結構，包含：一基板，係具有一第一凹槽及一第二凹槽，且該第二凹槽之一第二側壁上表面係高於該第一凹槽之一第一側壁上表面；一光感測元件，係設置於該第一凹槽；以及一發光元件，係設置於該第二凹槽。
2. 一種光感測模組封裝結構，包含：一基板，係具有一第一凹槽、一第二凹槽及一第三凹槽，該第三凹槽係位於第一凹槽及第二凹槽之間，且該第一凹槽之一第一側壁上表面係高於該第二凹槽之一第二側壁上表面；一光感測元件，係設置於該第一凹槽；以及一發光元件，係設置於該第二凹槽。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之光感測模組封裝結構，其中該第二凹槽之部分表面上進一步設置有一光阻絕層或一光反射層。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之光感測模組封裝結構，其中該光感測元件係為一趨近感應器(proximity sensor)，用以感應該發光元件所發出的光被一外物反射的反射光。
5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之光感測模組封裝結構，其中該發光元件係為一發光二極體。
6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之光感測模組封裝結構，其中該基板之材料係為不透光材質。
7. 如申請專利範圍第6項所述之光感測模組封裝結構，其中該不透光材質包含陶瓷(Ceramic)或塑料。
8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之光感測模組封裝結構，其中該基板之材料係為吸光材質。
9. 如申請專利範圍第8項所述之光感測模組封裝結構，其中該吸光材質包含不反光黑色塗料或黑材質。
10. 如申請專利範圍第1項所述之光感測模組封裝結構，更包含一透光頂蓋及一隔離體(isolation wall)，該透光頂蓋係覆蓋於該基板上方，該隔離體係位於該基板及該透光頂蓋之間，以及該光感測元件及該發光元件之間。
11. 如申請專利範圍第2項所述之光感測模組封裝結構，更包含一透光頂蓋及一隔離體(isolation wall)，該透光頂蓋係覆蓋於該基板上方，該隔離體係位於該基板及該透光頂蓋之間，以及該第三凹槽之上方。
12. 一種光感測模組之封裝方法，包含下列步驟：提供一基板，該基板具有一第一凹槽及一第二凹槽，且該第二凹槽之一第二側壁上表面高於該第一凹之一第一槽側壁上表面；設置一光感測元件於該第一凹槽；以及設置一發光元件於該第二凹槽。
13. 如申請專利範圍第12項所述之光感測模組之封裝方法，其中進一步包含在該第二凹槽之部分表面上形成一光阻絕層或一光反射層之步驟。
14. 如申請專利範圍第12項所述之光感測模組之封裝方法，其中該光感測元件係為一趨近感應器(proximity sensor)，用以感應該發光元件所發出的光被一外物反射的反射光。
15. 如申請專利範圍第12項所述之光感測模組之封裝方法，其中該發光元件係為一發光二極體。
16. 如申請專利範圍第12項所述之光感測模組之封裝方法，其中該基板之材料係為不透光材質。
17. 如申請專利範圍第16項所述之光感測模組之封裝方法，其中該不透光材質係包含陶瓷(Ceramic)或塑料。
18. 如申請專利範圍第12項所述之光感測模組之封裝方法，其中該基板之材料係為吸光材質。
19. 如申請專利範圍第18項所述之光感測模組之封裝方法，其中該吸光材質係包含不反光黑色塗料或黑材質。
20. 如申請專利範圍第12項所述之光感測模組之封裝方法，更包含設置一透光頂蓋覆蓋該基板。
21. 如申請專利範圍第20項所述之光感測模組之封裝方法，更包含設置一隔離體(isolation wall)於該基板及該透光頂蓋之間，以及該光感測元件及該發光元件之間。
22. 如申請專利範圍第21項所述之光感測模組之封裝方法，其中該隔離體(isolation wall)係以該第一側壁上表面或該第二側壁上表面為對準位置(alignment)而設置。