光學(xué)傳感器模塊及用于制造該光學(xué)傳感器模塊的方法
【專利摘要】一種光學(xué)傳感器模塊包括界定一第一腔室及與該第一腔室隔離之一第二腔室之一蓋體、一發(fā)光組件、及一光感測組件。該發(fā)光組件安置于該第一腔室內(nèi),且該光感測組件安置于該第二腔室內(nèi)。該蓋體包括一第一透鏡,該第一透鏡具有非凸面上表面及面向該發(fā)光組件之凸面下表面。該第一透鏡之該上表面可為實質(zhì)上平面的。該蓋體可進(jìn)一步包括一第二透鏡及一封蓋基板,其中該第一腔室之頂部及該第二腔室之頂部由該封蓋基板訂出界線,且其中該封蓋基板界定該第一透鏡形成或安置所在的一第一穿孔,及該第二透鏡形成或安置所在的一第二穿孔。
【專利說明】
光學(xué)傳感器模塊及用于制造該光學(xué)傳感器模塊的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明系關(guān)于一種光學(xué)傳感器模塊及一種制造該光學(xué)傳感器模塊的方法。本發(fā)明 亦系關(guān)于一種包括該光學(xué)傳感器模塊的攜帶型電子裝置。
[醒]先前技術(shù)
[0003] 諸如接近傳感器模塊(proximity sensor module)的光學(xué)傳感器模塊可用于偵測 光學(xué)傳感器模塊附近的物體的存在。光學(xué)傳感器模塊包括光源及光學(xué)傳感器。光學(xué)傳感器 接收或感測自光源發(fā)出并由外部物體反射的光(通常為紅外線),藉此偵測物體的存在。
[0004] 習(xí)知光學(xué)傳感器模塊可遭受串?dāng)_影響。串?dāng)_指光學(xué)傳感器接收到非自光源發(fā)出且 自待偵測物體反射的光。串?dāng)_為一種干擾或噪聲,其可造成光學(xué)模塊效能降低。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的一實施例,提供一種光學(xué)傳感器模塊。該光學(xué)傳感器模塊包括一蓋 體,其界定一第一腔室及與該第一腔室隔離的一第二腔室;一發(fā)光組件,其安置于該第一腔 室內(nèi);及一光感測組件,其安置于該第二腔室內(nèi)。該蓋體包括安置于該第一腔室之頂部的第 一透鏡,該第一透鏡包括非凸面之上表面及面向該發(fā)光組件的凸面下表面。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的另一實施例,提供一種光學(xué)傳感器模塊。該光學(xué)傳感器模塊包括一 基底基板、一周邊障壁、一分隔組件及一封蓋基板。該基底基板包括具有一發(fā)光區(qū)域及一光 感測區(qū)域的一表面。該周邊障壁及該分隔組件安置于該基底基板的該表面上,其中該周邊 障壁及該分隔組件一起界定包圍該發(fā)光區(qū)域的一第一腔室及包圍該光感測區(qū)域的一第二 腔室,且該第一腔室提供具有一第一波長之來自該發(fā)光區(qū)域的光。該封蓋基板安置于該第 一腔室及該第二腔室上,且該封蓋基板之上表面為平面的。該封蓋基板包括用于阻斷處于 該第一波長之光的一阻斷部分。
[0007] 根據(jù)另一實施例,提供一種制造光學(xué)傳感器模塊的方法。該方法包括提供一基底 基板,提供一蓋體,及將該蓋體安置于該基底基板上。該基底基板包括安置于其上的一發(fā)光 組件及一光感測組件。該蓋體界定一第一腔室;與該第一腔室隔離的一第二腔室。該蓋體包 括安置于該第一腔室之頂部的一第一透鏡,該第一透鏡包括凸面下表面及非凸面之上表 面;及安置于該第二腔室之頂部的一第二透鏡或一透光板。該蓋體系安置于該基底基板上, 使得該第一透鏡之該下表面面向該發(fā)光組件,且該第二透鏡之一下表面面向該光感測組 件。
[000引圖式簡單說明
[0009]圖1A及圖1B說明光學(xué)傳感器模塊中串?dāng)_的實例;
[0010]圖2A及圖2B說明根據(jù)本發(fā)明實施例的光學(xué)傳感器模塊;
[0011 ]圖2抗兌明根據(jù)本發(fā)明實施例的光學(xué)傳感器模塊;
[0012 ]圖2的兌明根據(jù)本發(fā)明實施例的光學(xué)傳感器模塊;
[OOK]圖3、圖4及圖5說明根據(jù)本發(fā)明實施例的封蓋基板;
[0014]圖6A及圖6B說明根據(jù)本發(fā)明實施例具有不同透鏡配置之光學(xué)傳感器模塊;
[0015] 圖7A、圖7B及圖7抗兌明根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步實施例的光學(xué)傳感器模塊;
[0016] 圖8A及圖8B說明根據(jù)本發(fā)明實施例用于制造光學(xué)傳感器模塊的方法;
[0017]圖9A、圖9B、圖9C及圖9的兌明根據(jù)本發(fā)明一些實施例的提供蓋體的步驟;且
[0018] 圖10A、圖10B、圖10C、圖10D及圖10E說明根據(jù)本發(fā)明另一實施例的提供蓋體的步 驟。
[0019] 圖式及實施方式中使用共同編號來表示相同或類似組件。本發(fā)明的內(nèi)容結(jié)合隨附 圖式及W下實施方式將更為清楚。
[0020] 實施方式
[0021] 圖1A及圖1B說明光學(xué)傳感器模塊及光學(xué)傳感器模塊中串?dāng)_的實例。如圖1A中所展 示,發(fā)光組件11及光學(xué)傳感器12系被透明成形材料13覆蓋,W保護(hù)該發(fā)光組件11及該光學(xué) 傳感器12不受環(huán)境影響;透鏡15用W匯聚自發(fā)光組件11發(fā)出的光。自發(fā)光組件11發(fā)出的光 (W位于C1與C2之范圍的光為例)穿過面板130,到達(dá)外部物體140且接著由物體140反射。由 物體140反射之光的實例為在D1與D2之范圍。當(dāng)由物體140反射之光到達(dá)光學(xué)傳感器12的光 感測區(qū)123時,光學(xué)傳感器模塊感測到物體140的存在。
[0022] 盡管蓋體16用于圖1A的光學(xué)傳感器模塊中W防止所發(fā)出的光直接進(jìn)入光學(xué)傳感 器12的光感測區(qū)123,但所發(fā)出光中的約80%可能成為串?dāng)_。舉例而言,如圖1B中所展示,自 發(fā)光組件11發(fā)出位于C3與C4范圍的光,由面板130的第二表面132反射,成為在D3與D4范圍 的反射光并進(jìn)入光感測區(qū)123。03與D4范圍的光并非由物體140反射,而是由面板130的第二 表面132反射,因此成為串?dāng)_且影響光學(xué)模塊的準(zhǔn)確性。此種類的串?dāng)_亦可能來自由面板 130的第一表面131反射的光。
[0023] 此外,蓋體16可保護(hù)透鏡15不受擦傷或損傷影響;然而,蓋體16會增加光學(xué)模塊的 尺寸、制程的復(fù)雜度、制造成本及產(chǎn)品成本。
[0024] 圖2A及圖2B說明根據(jù)本發(fā)明實施例的光學(xué)傳感器模塊200的示意圖。圖2B說明光 學(xué)傳感器模塊200的示意性俯視圖。圖2A說明沿著圖2B的線Ι-Γ獲得的橫截面圖。
[0025] 參看圖2A,光學(xué)傳感器模塊200包括基底基板201、基底基板201上的發(fā)光組件207 及光感測組件209、第一透鏡204及第二透鏡206。發(fā)光組件207位于發(fā)光區(qū)域(例如,基底基 板201中具有發(fā)光組件207安置于其上的收納區(qū)域)中。光感測組件209位于光感測區(qū)域(例 如,基底基板201中具有光感測組件209安置于其上的收納區(qū)域)中。
[00%]第一透鏡204安置于第一腔室203之頂部,且具有上表面204a及下表面204b。第一 透鏡204之下表面204b為凸面表面,且面向發(fā)光組件207。第一透鏡204之上表面204a為平面 或大體上平面的表面,使得光學(xué)傳感器模塊200可經(jīng)由取放(pick and place)制程附接至 另一基板或印刷電路板。因此,用于吸取及放置光學(xué)傳感器模塊的真空噴嘴可直接附接至 平面表面;不需要施加額外蓋體W保護(hù)第一透鏡204及提供一可供取放制程用的平面表面。 因此,可減少光學(xué)傳感器模塊200的成本及厚度。
[0027]發(fā)光組件207安置于第一腔室203中,且可發(fā)出紅外線或其他波長的光或福射。在 一些實施例中,發(fā)光組件207安置于第一腔室203之底部上。在一些實施例中,可調(diào)整發(fā)光組 件207的位置W增加穿過第一透鏡204之發(fā)出光。發(fā)光組件207可為(但不限于)發(fā)光二極管 或垂直腔面發(fā)射激光器(Vertical-hvity Surface-血itting laser ,VCSE;L)。在一些實施 例中,VCS化可減少發(fā)光角(例如,使其位在約20度內(nèi)),且使光散射最小化,藉此減少串?dāng)_。
[0028] 第二透鏡206安置于第二腔室205之頂部,且具有上表面206a及下表面206b。第二 腔室205與第一腔室203系藉由(例如)位于其之間的分隔組件211隔離。如圖2A中所展示,第 二透鏡206之下表面20化為凸面表面且面向感測組件209。
[0029] 光感測組件209安置于第二腔室205中W感測或偵測由外部物體反射的光。在一些 實施例中,光感測組件209安置于第二腔室205之底部。在一些實施例中,可調(diào)整光感測組件 209的位置W增加穿過第二透鏡206之經(jīng)反射光的接收。在一些實施例中,發(fā)光組件207的中 屯、自第一透鏡204的軸線偏移。在一些實施例中,光感測組件209的中屯、自第二透鏡206的軸 線偏移??山?jīng)調(diào)整發(fā)光組件207及光感測組件209的位置W靠近分隔組件211;所得光學(xué)傳感 器模塊200相較于如下光學(xué)傳感器模塊可具有更好效能:發(fā)光組件207的中屯、與第一透鏡 204的軸線對準(zhǔn)且光感測組件209的中屯、與第二透鏡206的軸線對準(zhǔn)。
[0030] 參看圖2A及圖2B,封蓋基板202形成于第一腔室203與第二腔室205之頂部。封蓋基 板202包括第一穿孔214及第二穿孔216。第一透鏡204及第二透鏡206分別形成于第一穿孔 214及第二穿孔216中。在一些實施例中,第一透鏡204及第二透鏡206中之一者(或兩者)可 進(jìn)一步為非球面透鏡;在此實施例中,可減少光學(xué)傳感器模塊200的尺寸。
[0031] 第二透鏡206之上表面206a為平面或大體上平面的表面。在一些實施例中,第一透 鏡204之上表面204a及第二透鏡206之上表面206a與封蓋基板202之上表面大體上共面;因 此,相較于需施加蓋體W保護(hù)透鏡204、206中之一者或兩者(其凸出超過封蓋基板202)的實 施例,此實施例可不添加蓋體W保護(hù)透鏡。因此,在此實施例中,可減少光學(xué)傳感器模塊200 的尺寸。
[0032] 在一些實施例中,封蓋基板202為金屬基板,諸如銅或其合金。在一些實施例中,封 蓋基板202為塑料基板,諸如液晶聚合物或環(huán)氧樹脂或復(fù)合基板。
[0033] 在一些實施例中,第一光吸收層(圖中未示)安置于封蓋基板202之下表面。在一些 實施例中,封蓋基板202之下表面(亦即,封蓋基板202之不包括第一穿孔214及第二穿孔216 的下表面)由第一光吸收層覆蓋。在一些實施例中,在封蓋基板202之下表面具有第一光吸 收層外,另具有第二光吸收層(圖中未示)安置于封蓋基板202之上表面(亦即,封蓋基板202 之不包括第一穿孔214及第二穿孔216之上表面),或替代該第一光吸收層。該或該等光吸收 層吸收來至少一些自發(fā)光組件207的發(fā)射(諸如,紅外或其他類型的光或福射)。因此,封蓋 基板202的一部分(阻斷部分)可阻斷導(dǎo)致串?dāng)_的發(fā)射。阻斷部分的面積為可調(diào)整的。光吸收 層可(例如)藉由使用黑色氧化處理、碳黑涂層、色料或其他合適的光吸收材料來形成。額外 地或替代地,封蓋基板202可包括光吸收材料,諸如碳黑或光吸收顏料。在封蓋基板202中使 用該或該等光吸收層及/或使用該或該等光吸收材料,可吸收來自發(fā)光組件207且未穿過第 一透鏡204的發(fā)射及吸收未穿過第二透鏡206的反射;藉此可減少串?dāng)_。
[0034] 第一腔室203及第二腔室205由周邊障壁210包圍且由分隔組件211彼此隔離,使得 周邊障壁210及分隔組件211界定第一腔室203及第二腔室205。在一些實施例中,該周邊障 壁210的一或多個側(cè)壁及該分隔組件211具有形成于其上的光吸收層,或可由光吸收材料形 成。周邊障壁210及分隔組件211連接至封蓋基板202之下表面?;谆?01形成光學(xué)傳感 器模塊200之底部(在圖2A之定向中);因此第一腔室203及第二腔室205之底部由基底基板 201訂出界線。
[0035] 表1說明由根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)傳感器模塊達(dá)成之串?dāng)_減少。測試Ξ個光學(xué)傳感器 模塊A、B及C,且將結(jié)果提供于表1中。模塊A為根據(jù)圖2A及圖2B所示的光學(xué)傳感器設(shè)計。模塊 B為如圖1A及圖1B所示的光學(xué)傳感器設(shè)計。模塊C為商用光學(xué)傳感器模塊,雙凸面透鏡安置 于兩個腔室的每一者。對模塊A、B及C之每一者執(zhí)行的測試為偵測在距光學(xué)傳感器模塊10mm 之距離處的外部物體。
[0036] 表1
[0037]
[0038] 比較模塊A與模塊B,對于約相同尺寸的封裝而言,模塊A相較于模塊B達(dá)成顯著較 好的串?dāng)_效能(亦即,模塊A的串?dāng)_為0.40%v.s.模塊B的串?dāng)_為68.93%)。比較模塊A與模 塊C,模塊A相較于模塊C具有較小的封裝尺寸,且模塊A相較于模塊C進(jìn)一步達(dá)成更好串?dāng)_效 能(亦即,模塊A的串?dāng)_為0.40 % V. S.模塊C的串?dāng)_為0.47 % )。
[0039] 圖2C說明根據(jù)本發(fā)明實施例之光學(xué)傳感器模塊300的示意圖。展示于圖2C中的光 學(xué)傳感器模塊300類似于展示于于圖2A中的光學(xué)傳感器模塊200,除了圖2A的第二透鏡206 由圖2C中的透射面板220替代外。透射面板220具有上表面220a及下表面22化。透射面板220 之上表面220a及下表面22化為平面或大體上平面的表面。在一些實施例中,上表面220a與 封蓋基板202之上表面大體上共面。在一些實施例中,下表面22化與封蓋基板202之下表面 大體上共面。透射面板220可由諸如玻璃、娃、透光聚合物(諸如聚酷亞胺)的透光材料或干 膜(諸如聚酷亞胺膜)制成。透射面板220可經(jīng)選擇W允許特定波長通過。
[0040] 在替代實施例中,透射面板220可附接于封蓋基板202之上表面。在此實施例中,透 射面板220可覆蓋光學(xué)傳感器模塊300中之孔(例如,第一穿孔214及第二穿孔216,且該等穿 孔不存在形成于其中的透鏡結(jié)構(gòu))。
[0041] 圖2D說明根據(jù)本發(fā)明另一實施例之光學(xué)傳感器模塊400的示意圖。展示于圖2D中 的光學(xué)傳感器模塊400類似于展示于圖2C中的光學(xué)傳感器模塊300,其中圖2D中的基底基板 201由娃晶圓實施,且至少一光感測組件309形成于娃晶圓的光感測區(qū)域中。如圖2D中所說 明,發(fā)光組件207可安置于基底基板201的發(fā)光區(qū)域中且電連接至該發(fā)光區(qū)域。在一些實施 例中,發(fā)光組件207及光感測組件309可整合于用W形成基底基板201的同一晶圓內(nèi)。
[0042] 圖3說明根據(jù)本發(fā)明實施例之封蓋基板202的示意圖。如圖3中所展示,封蓋基板 202界定第一穿孔214及第二穿孔216。第一透鏡204(圖中未示)置放于或形成于第一穿孔 214中,且第二透鏡206(圖中未示)或透射面板220置放于或形成于第二穿孔216中。
[0043] 如圖3中所展示,根據(jù)一些實施例,第一穿孔214的側(cè)壁及/或第二穿孔216的側(cè)壁 界定一或多個延伸至封蓋基板202上表面(圖3中標(biāo)記為202a)的凹槽223。在一些實施例中, 第一穿孔214的側(cè)壁及/或第二穿孔216的側(cè)壁額外地或替代地界定一或多個延伸至封蓋基 板202之下表面(圖3中標(biāo)記為202b)的凹槽(圖中未示)。凹槽的形狀并不特別受限。舉例而 言,凹槽可呈如矩形、=角形或錐形的形狀。凹槽可用W將透鏡(例如,第一透鏡204或第二 透鏡206)緊固至封蓋基板202。
[0044] 圖4說明封蓋基板202的橫截面圖,其中第一透鏡204及第二透鏡206置放或形成于 封蓋基板202內(nèi)。根據(jù)一些實施例,圖4的視圖系沿著圖2B的線Ι-Γ獲得。如圖4中所展示,第 一穿孔214及第二穿孔216的側(cè)壁中之每一者包括分別適配或嵌入至第一透鏡204及第二透 鏡206中的凸起224, W便將第一透鏡204及第二透鏡206更牢固地緊固于封蓋基板202中。
[0045] 圖5說明根據(jù)本發(fā)明實施例之封蓋基板202的示意圖。在此實施例中,封蓋基板202 界定一或多個流道233。如圖5中所展示,存在兩個流道233,各自連接至第一穿孔214及第二 穿孔216中之一者。在用于成形透鏡的制程中,諸如在轉(zhuǎn)注成形或壓縮成形中,用于制造透 鏡的樹脂組成物可穿過流道233W填充第一穿孔214及第二穿孔216;在固化后,保持于流道 233中的樹脂可進(jìn)一步將第一透鏡204及第二透鏡206 (或透射面板220)緊固于封蓋基板中。 流道233可充分嵌埋于封蓋基板202內(nèi),或可自封蓋基板202之上表面部分暴露(如圖5中所 說明)。
[0046] 圖6A說明根據(jù)本發(fā)明實施例之光學(xué)傳感器模塊500的示意性俯視圖。在圖6A中,流 道233連接第一穿孔214之側(cè)壁,且流道233'連接第二穿孔216的側(cè)壁。流道233大體上平行 于流道233'。此外,平行于參考軸線X且穿過第一穿孔214之中屯、的第一線A'與平行于參考 軸線X且穿過第二穿孔216之中屯、的第二線A"共線。
[0047] 圖6B說明根據(jù)本發(fā)明實施例光學(xué)傳感器模塊600的示意性俯視圖。如圖6B中所展 示,平行于參考軸線X且穿過第一穿孔214之中屯、的第一線B'與平行于參考軸線X且穿過第 二穿孔216之中屯、的第二線B"不共線。已發(fā)現(xiàn),與圖6A的配置相比較,圖6B的配置可進(jìn)一步 減少串?dāng)_(例如,自0.15%至0.07%)。
[004引圖7A說明根據(jù)本發(fā)明再一實施例之光學(xué)傳感器模塊700的示意圖。光學(xué)傳感器模 塊700包括具有第一表面201a的基底基板201、周邊障壁210及安置于基底基板201之第一表 面201a上的分隔組件211。第一表面201a包括發(fā)光組件207及光感測組件209。周邊障壁210 及分隔組件211界定包圍發(fā)光組件207的第一腔室203及包圍光感測組件209的第二腔室 205。第一腔室203及第二腔室205由安置于其之間的分隔組件211彼此隔離。第一腔室中的 發(fā)光組件207發(fā)出約第一波長(例如,在包括該第一波長的波長范圍內(nèi))的光。
[0049] 光學(xué)傳感器模塊700包括安置于第一腔室203及第二腔室205之頂部的封蓋基板 202。封蓋基板202可由透光材料或光阻斷材料制成。封蓋基板202之上表面202a為平面的。 封蓋基板202在此實施例中包括阻斷部分230,其能夠阻斷或吸收約第一波長的光。阻斷部 分230位于第一腔室之頂部處(例如,在封蓋基板202之下表面20化及封蓋基板202之上表面 202a中之一者或兩者上)。在一些實施例中,阻斷部分230可鄰近于(例如,直接鄰近于)分隔 組件m安置。藉由此配置,可引起串?dāng)_的發(fā)射(例如,圖1B中在C3與C4范圍的光)將由阻斷 部分230阻斷或吸收,使得可減少串?dāng)_。阻斷部分230可由阻斷或吸收約第一波長之光的材 料制成。在一些實施例中,阻斷部分230可額外地或替代地安置于第二腔室205上方之封蓋 基板202之上表面上,且可鄰近于分隔組件211。在此實施例中,阻斷部分230可阻斷或吸收 約第一波長的串?dāng)_或其他不欲的光。第一波長之發(fā)射的實例包括具有在850奈米(nm)至 950nm范圍之波長的窄頻帶發(fā)射。
[0050] 圖7B說明根據(jù)本發(fā)明實施例之光學(xué)傳感器模塊800的示意圖。圖7A及圖7B的光學(xué) 傳感器模塊具有類似于彼此的結(jié)構(gòu),除了在圖7A中,光感測組件209置放于基底基板201上, 而在圖7B中,光感測組件309嵌埋或嵌入于基底基板201中。圖7A與圖7B的另一差異為阻斷 部分230的尺寸及/或位置。
[0051] 圖7C說明根據(jù)本發(fā)明之實施例之光學(xué)傳感器模塊900的示意圖。展示于圖7C中的 光學(xué)傳感器模塊900類似于圖7A中展示的光學(xué)傳感器模塊,除阻斷部分230外。
[0052] 在圖7C中,阻斷部分230位于第二腔室205之頂部,使得來自第一腔室203約第一波 長的發(fā)射不進(jìn)入第二腔室205。在一些實施例中,如圖7C中所說明,阻斷部分230為封蓋基板 202的一區(qū)段,該區(qū)段包含位于第二腔室205上方之封蓋基板202的全部或?qū)嵸|(zhì)部分,且阻斷 部分230占該區(qū)段的整個體積。在其他實施例中,阻斷部分230是在封蓋基板202之上表面 202a及下表面20化中之一者或兩者上,且覆蓋至少第二腔室205。
[0053] 阻斷部分230可由阻斷具有約第一波長的發(fā)射但允許具有約第二波長的發(fā)射通過 的材料制成。娃為此材料的一個實例。在一些實施例中,第一波長為近紅外光或可見光的波 長,且第二波長為中間波長紅外光或遠(yuǎn)紅外光之波長。在其他實施例中,第一波長及第二波 長在數(shù)值上可為靠近的。在一些實施例中,具有在850nm與95化m之間的波長的光自第一腔 室203發(fā)出,且第二腔室205由阻斷部分230覆蓋,該阻斷部分阻斷具有850nm與950nm之間的 波長之光,但允許其他波長之光(例如,微米波長)通過并由第二腔室205的光感測組件209 或309偵測。
[0054] 在圖7C中所展示的實施例中,第二腔室205可用W(例如)偵測人類生理參數(shù),諸如 人類體溫。對于此用途,光學(xué)傳感器模塊900可進(jìn)一步包括第Ξ腔室(圖中未示),其為光感 測腔室并與第一腔室一起形成接近傳感器。此接近傳感器模塊的第一腔室、第二腔室及第 Ξ腔室可由周邊障壁及安置于基底基板上的兩個分隔組件界定,并由分隔組件彼此隔離。 在具有Ξ個腔室的接近傳感器模塊的一些實施例中,第二腔室205可經(jīng)設(shè)計用于偵測脈沖 或氧飽和度,使得第一腔室203發(fā)出綠光或紅光。
[0055] 根據(jù)本發(fā)明一些實施例的光學(xué)傳感器模塊(諸如針對光學(xué)傳感器模塊200、300、 400、500、600、700、800及900所說明并描述)為空氣類型光學(xué)傳感器模塊,其為大體上氣密 的,而未使用成形化合物或其他包覆劑W包覆該發(fā)光組件或光感測組件。腔室(例如,203、 205)由封蓋基板(例如,202)、基底基板(例如,201)、周邊障壁(例如,210)及一或多個分隔 組件(例如,211)包封W形成封閉空間,使得來自外部環(huán)境的影響(例如,濕度)可得W減少。 此外,相較于如圖1A中所說明的光學(xué)傳感器模塊,本發(fā)明一些實施例的光學(xué)傳感器模塊允 許入射光之兩次折射(例如,當(dāng)光自第一腔室中的空氣進(jìn)入透鏡時之折射及在光自透鏡進(jìn) 入周圍空氣時之另一折射),且因此可更有效地匯聚光;從而可減少封裝尺寸。
[0056] 圖8A及圖8B說明根據(jù)本發(fā)明實施例的用于制造光學(xué)傳感器模塊的方法。
[0057] 圖8A說明提供基底基板201。基底基板201包括安置于其上的發(fā)光組件207及光感 測組件209。
[005引圖8B說明提供蓋體并將蓋體安置于基底基板201上。蓋體包括封蓋基板202、第一 腔室203;與第一腔室203隔離的第二腔室205;安置于第一腔室203之頂部的第一透鏡204; 及安置于第二腔室205之頂部的第二透鏡206。第一透鏡204之下表面204b為凸面表面,且第 一透鏡之上表面204a為大體上平面的表面。第二透鏡206之下表面206b為凸面表面,且第二 透鏡之上表面206a為大體上平面的表面。在一些實施例中,第二透鏡206可由透射面板220 (例如,如圖2C中所展示)替代。第一透鏡204之上表面204a及第二透鏡206之上表面206a(或 透射面板220之上表面)彼此大體上共面且與封蓋基板202之頂表面大體上共面。如圖8B中 所說明,蓋體安置于基底基板201上,使得第一透鏡204之下表面204b面向發(fā)光組件207,且 第二透鏡206之下表面20化(或透射面板220之下表面)面向光感測組件209。
[0059] 圖9A至圖9的兌明根據(jù)本發(fā)明的實施例提供蓋體。
[0060] 在圖9A中,提供具有第一穿孔214及第二穿孔216的封蓋基板202。封蓋基板202可 為金屬基板(例如,由銅、侶或其他金屬或合金制成);晶圓(例如,娃晶圓或玻璃晶圓);由例 如液晶聚合物、環(huán)氧樹脂制成的塑料基板;或復(fù)合基板。第一穿孔214及第二穿孔216之側(cè)壁 可界定如圖3及圖4所描述之凹槽或凸起(圖9A中未展示)。第一穿孔214及第二穿孔216可藉 由蝕刻或其他孔形成技術(shù)(例如,激光鉆孔)來形成。凹槽及凸起可與第一穿孔214及第二穿 孔216-起形成。在一些實施例中,凹槽可在后續(xù)蝕刻或激光鉆孔制程中形成。
[0061] 在圖9B中,光吸收層901(例如,黑色氧化處理層)形成于封蓋基板202上。舉例而 言,光吸收層901可形成于封蓋基板901之頂表面及底表面中之一者或兩者上。在一些實施 例中,光吸收層901可藉由在封蓋基板中添加碳黑或其他顏料而形成于封蓋基板202內(nèi)。在 一些實施例中,可省略光吸收層901。
[0062] 在圖9C中,將聚合物注入至封蓋基板202的第一穿孔214及第二穿孔216中;且在固 化后形成第一透鏡204及第二透鏡206。在第一穿孔214及/或第二穿孔216含有如上文所描 述的凹槽(例如,如圖3所描述)時,聚合物填充第一穿孔214、第二穿孔216及凹槽。第一透鏡 204及第二透鏡206中之每一者具有凸面表面及非凸面表面。非凸面表面優(yōu)選地為大體上平 面的。在一些實施例中,所注入聚合物用W形成透射面板(例如,220),而非形成第二透鏡 206。在一些實施例中,除填充第一穿孔214、第二穿孔216及凹槽外,聚合物亦覆蓋封蓋基板 202之部分上表面W形成透射面板。
[00創(chuàng)在一些實施例中,封蓋基板包括流道(例如,如圖5、圖6A及圖6B所描述),且聚合物 藉由穿過流道而注入至第一穿孔214及第二穿孔216中。
[0064] 在圖9D中,提供周邊障壁210及分隔組件211并將其附接至封蓋基板202。在一些實 施例中,周邊障壁210及分隔組件211可自晶圓制成,例如在該晶圓中形成第一腔室203及第 二腔室205的腔體。封蓋基板202形成蓋體的頂部,周邊障壁210形成蓋體的側(cè)壁。蓋體的第 一腔室及第二腔室藉由周邊障壁210及分隔組件211界定,且第一腔室及第二腔室的頂部由 封蓋基板202訂出界線。封蓋基板202W使得第一透鏡204及第二透鏡206的凸面表面分別向 內(nèi)朝向第一腔室203及第二腔室205的方式,附接至周邊障壁210及分隔組件211。第一透鏡 204及第二透鏡206之非凸面表面及封蓋基板202之上表面為大體上共面的;因此,具有第一 透鏡204及第二透鏡206的封蓋基板202可(例如,藉由真空噴嘴)容易地移動并附接至周邊 障壁210及分隔組件211。就比較而言,若第一透鏡204或第二透鏡206自封蓋基板202之上表 面凸起,則需要額外的罩蓋W保護(hù)透鏡及利于附接制程,然而,此情形將增加光學(xué)傳感器模 塊的尺寸及光學(xué)傳感器模塊制造時的復(fù)雜度。在圖9D的實施例中,周邊障壁210及分隔組件 211經(jīng)置放,使得光吸收層901是在封蓋基板202面向第一腔室203及第二腔室205之側(cè)。在其 他實施例中,周邊障壁210及分隔組件211經(jīng)置放,使得光吸收層901形成于封蓋基板202之 對側(cè)并背離第一腔室203及第二腔室205。在又其他實施例中,可省略光吸收層901,或者在 封蓋基板202之兩側(cè)均有光吸收層901。
[0065] 圖10A至圖10D說明根據(jù)本發(fā)明的實施例提供蓋體。圖10A說明成形透鏡1000的示 意性俯視圖,其包括框架910、由第一流道911連接至框架910的第一透鏡204及由第二流道 912連接至框架910的第二透鏡206(或透射面板)。成形透鏡1000可例如藉由轉(zhuǎn)注成形或壓 縮成形所形成。在一些實施例中,聚合物經(jīng)注入至具有透鏡(及視需要的透射面板)之預(yù)定 型樣的模具中。圖lOB說明沿著圖lOA的線ΙΙ-ΙΓ獲得之成形透鏡1000的橫截面圖。
[0066] 圖10抗兌明施加成形化合物層920(如圖10D中所展示)W便覆蓋框架910、第一流道 911及第二流道912,并暴露第一透鏡204及第二透鏡206(或透射面板)。
[0067] 在圖10Ε中,周邊障壁210及分隔組件211附接至成形化合物層920。成形化合物層 920及成形透鏡1000-起形成蓋體的頂部,周邊障壁210形成蓋體的側(cè)壁。第一腔室203由周 邊障壁210及分隔組件211界定,且由成形化合物層920向下之面訂出界線。第二腔室205由 周邊障壁210及分隔組件211界定,且由成形化合物層920向下之面訂出界線。第一透鏡204 及第二透鏡206各自具有凸面表面及非凸面表面,其中非凸面表面為透鏡向下之面。第一透 鏡204之非凸面表面為大體上平面的表面;因此具有施加于其上之成形化合物層920的成形 透鏡1000(例如,如圖10D所示)可易于移動并附接至周邊障壁210及分隔組件211;例如,藉 由真空噴嘴移動并附接至該周邊障壁及該分離組件。優(yōu)選地,第一透鏡204及第二透鏡206 之非凸面表面中之兩者為大體上平面的表面,且與所形成蓋體之頂表面大體上共面(例如, 第一流道911、第二流道912、第一透鏡204、第二透鏡206及成形化合物層920之上表面如圖 10D中所說明為大體上共面)。然而,若第一透鏡204及第二透鏡206中之一者或兩者自蓋體 之頂表面凸起,則可施加額外罩蓋W保護(hù)透鏡并利于附接制程。
[006引在根據(jù)圖9A至圖9D或圖10A至圖10E提供蓋體后,蓋體安置于基底基板(例如,201) 上,使得第一透鏡(例如,204)向下之面面向發(fā)光組件(例如,207),且第二透鏡(例如,206或 透射面板)向下之面面向光感測組件(例如,209、309)。
[0069] 在一些實施例中,根據(jù)本發(fā)明之光學(xué)傳感器模塊可整合至具有屏幕之?dāng)y帶型電子 裝置中。
[0070] 如本文中所使用,術(shù)語「大體上」、「實質(zhì)的」、「大約」及「約」用W描述及考慮小變 化。當(dāng)與事件或情形結(jié)合使用時,術(shù)語可指事件或情形明確發(fā)生之情況W及事件或情形極 近似于發(fā)生之情況。舉例而言,術(shù)語可指小于或等于±10%,諸如小于或等于±5%、小于或 等于±4%、小于或等于±3%、小于或等于±2%、小于或等于±1 %、小于或等于±0.5%、 小于或等于±0.1 %或小于或等于±0.05 %。
[0071] 若表面上之最高點與最低點之間的差異小,諸如不大于1皿、不大于扣m、不大于10 μπι或不大于50μπι,則可將該表面認(rèn)為是平面或大體上平面的。若兩個表面之間的位移小,諸 如不大于Ιμπι、不大于扣m、不大于ΙΟμπι或不大于50μπι,則可認(rèn)為該等兩個表面為共面或大體 上共面的。
[0072 ]量、比率及其他數(shù)值在本文中有時W范圍格式來呈現(xiàn)。應(yīng)理解,此類范圍格式系為 便利及簡潔起見而使用,且應(yīng)靈活地理解為不僅包括明確指定為范圍限值之?dāng)?shù)值,且亦包 括涵蓋于彼范圍內(nèi)之所有個別數(shù)值或子范圍,如同明確指定每一數(shù)值及子范圍一般。
[0073]雖然已參考本發(fā)明的特定實施例描述并說明本發(fā)明,但此等描述及說明并不限制 本發(fā)明。熟習(xí)此項技術(shù)者應(yīng)理解,在不脫離如由所附申請專利范圍界定的本發(fā)明的真實精 神及范疇的情況下,可作出各種改變且可取代等效物。圖例可能不是按比例繪制。歸因于制 造制程及容限,本發(fā)明中的藝術(shù)再現(xiàn)與實際設(shè)備之間可存在區(qū)別??纱嬖诓⑽刺囟ㄕf明的 本發(fā)明之其他實施例。應(yīng)將本說明書及圖式視為說明性而非限制性的。可作出修改,W使特 定情形、材料、物質(zhì)組成、方法或制程適于本發(fā)明的目標(biāo)、精神及范疇。所有此等修改均意欲 處于此處隨附之權(quán)利要求書之范疇內(nèi)。雖然已參考按特定次序執(zhí)行之特定操作描述本文中 所掲示的方法,但應(yīng)理解,在不脫離本發(fā)明之教示的情況下,可組合、再細(xì)分,或重新定序此 等操作W形成等效方法。因此,除非本文中具體指示,否則操作的次序及分組并非本發(fā)明限 制要件。
[0074] 符號說明
[0075] 11發(fā)光組件
[0076] 12 光學(xué)傳感器
[0077] 13 透明成形材料
[007引 15 透鏡
[0079] 16 蓋體
[0080] 123 光感測區(qū)
[00川 130 面板
[0082] 131 第一表面
[0083] 132 第二表面
[0084] 140 外部物體
[00化]200 光學(xué)傳感器模塊
[00化]201 基底基板
[0087] 202 封蓋基板
[0088] 202a 上表面
[0089] 202b 下表面
[0090] 203 第一腔室
[0091] 204 第一透鏡
[0092] 204a 上表面
[0093] 204b 下表面
[0094] 205 第二腔室
[00巧]206 第二透鏡
[0096] 206a 上表面
[0097] 206b 下表面
[009引 207 發(fā)光組件
[0099] 209 光感測組件
[0100] 210 周邊障壁
[0101] 211 分隔組件
[0102] 214 第一穿孔
[0103] 216 第二穿孔
[0104] 220 透射面板
[0105] 220a 上表面
[0106] 220b 下表面
[0107] 223 凹槽
[010引 224 凸起
[0109] 230 阻斷部分
[0110] 233 流道
[0111] 233' 流道
[0112] 300 光學(xué)傳感器模塊
[011引 309 光感測組件
[0114] 400 光學(xué)傳感器模塊
[0115] 500 光學(xué)傳感器模塊
[0116] 600 光學(xué)傳感器模塊
[0117] 700 光學(xué)傳感器模塊
[0118] 800 光學(xué)傳感器模塊
[0119] 900 光學(xué)傳感器模塊
[0120] 901 光吸收層
[0121] 910 框架
[0122] 911 第一流道
[0123] 912 第二流道
[0124] 920 成形化合物
[0125] 1000 成形透鏡
[0126] A' 第一線
[0127] A" 第二線
[012引 B' 第一線
[0129] 第二線
【主權(quán)項】
1. 一種光學(xué)傳感器模塊,其包含: 一蓋體,其界定一第一腔室及與該第一腔室隔離的一第二腔室; 一發(fā)光組件,其安置于該第一腔室內(nèi);及 一光感測組件,其安置于該第二腔室內(nèi), 該蓋體包含安置于該第一腔室之頂部的一第一透鏡,該第一透鏡包括非凸面上表面及 面向該發(fā)光組件之凸面下表面。2. 如權(quán)利要求1所述的光學(xué)傳感器模塊,其中該第一透鏡之上表面為平面的,該蓋體進(jìn) 一步包含封蓋基板以及第二透鏡或與透射面板中的一者,該第二透鏡或透射面板安置于該 第二腔室之頂部。3. 如權(quán)利要求2所述的光學(xué)傳感器模塊,其中該封蓋基板包圍該第一透鏡及該第二透 鏡或該透射面板,且其中該第二透鏡或該透射面板包括與該第一透鏡之上表面及該封蓋基 板之上表面實質(zhì)上共面之平面上表面。4. 如權(quán)利要求2所述的光學(xué)傳感器模塊,其中平行于一參考軸線且穿過該第一透鏡中 心的一第一線與平行于該參考軸線且穿過該第二透鏡或該透射面板中心的一第二線共線。5. 如權(quán)利要求2所述的光學(xué)傳感器模塊,其中平行于一參考軸線且穿過該第一透鏡中 心之一第一線與平行于該參考軸線且穿過該第二透鏡或透射面板中心的一第二線并不共 線。6. 如權(quán)利要求1所述的光學(xué)傳感器模塊,該蓋體進(jìn)一步包含一第二透鏡及一封蓋基板, 其中該第一腔室之頂部及該第二腔室之頂部藉由該封蓋基板訂出界線,且其中該封蓋基板 界定該第一透鏡形成或安置所在的一第一穿孔,及界定該第二透鏡形成或安置所在的一第 二穿孔。7. 如權(quán)利要求6所述的光學(xué)傳感器模塊,其中該第一穿孔及該第二穿孔的側(cè)壁界定延 伸至該封蓋基板之上表面的凹槽。8. 如權(quán)利要求6所述的光學(xué)傳感器模塊,其中該第一穿孔及該第二穿孔的側(cè)壁界定分 別嵌入至該第一透鏡及該第二透鏡中的凸起。9. 如權(quán)利要求6所述的光學(xué)傳感器模塊,該封蓋基板進(jìn)一步界定連接該第一穿孔之該 側(cè)壁或該第二穿孔之該側(cè)壁的流道。10. 如權(quán)利要求6所述的光學(xué)傳感器模塊,該蓋體進(jìn)一步包含位于該封蓋基板之下表面 的一光吸收層。11. 如權(quán)利要求6所述的光學(xué)傳感器模塊,該蓋體進(jìn)一步包含位于該封蓋基板之上表面 上的一光吸收層。12. 如權(quán)利要求6所述的光學(xué)傳感器模塊,該蓋體進(jìn)一步包含一周邊障壁及一分隔組 件,其連接至該封蓋基板之下表面并界定該第一腔室及該第二腔室。13. -種制造光學(xué)傳感器模塊的方法,其包含: 提供一基底基板,其具有安置于其上的一發(fā)光組件及一光感測組件; 提供界定一第一腔室及與該第一腔室分離的一第二腔室的一蓋體,該蓋體包含: 安置于該第一腔室之頂部的一第一透鏡,該第一透鏡包括凸面下表面及非凸面上表 面;及 安置于該第二腔室之頂部的一第二透鏡或一透光面板;及 將該蓋體安置于該基底基板上,使得該第一透鏡之下表面面向該發(fā)光組件,且該第二 透鏡之下表面面向該光感測組件。14. 如權(quán)利要求13所述的方法,其中該蓋體進(jìn)一步包含一封蓋基板。15. 如權(quán)利要求14所述的方法,其中該封蓋基板界定一第一穿孔及一第二穿孔,其中該 第一穿孔及該第二穿孔的側(cè)壁界定延伸至該封蓋基板之上表面的各別凹槽,且該第一穿孔 及該第二穿孔以及該等凹槽填充有一樹脂組成物。16. 如權(quán)利要求13所述的方法,其進(jìn)一步包含在提供該蓋體之前,藉由以下操作形成該 蓋體: 提供一成形透鏡,其中該成形透鏡包含一框架,由一第一流道連接至該框架的一第一 透鏡及由一第二流道連接至該框架的一第二透鏡; 形成一成形化合物層,其覆蓋該框架以及該第一流道及該第二流道且暴露該第一透鏡 及該第二透鏡;及 在該成形化合物層上形成一周邊障壁及一分隔組件,其中該周邊障壁形成于該成形化 合物層的周邊處,且與該分隔組件一起界定該第一腔室及該第二腔室。17. -種光學(xué)傳感器模塊,其包含: 具有一表面的一基底基板,該表面包括一發(fā)光區(qū)域及一光感測區(qū)域; 安置于該基底基板之該表面上的一周邊障壁及一分隔組件,其中該周邊障壁及該分隔 組件一起界定包圍該發(fā)光區(qū)域的一第一腔室及包圍該光感測區(qū)域的一第二腔室,且該第一 腔室提供具有第一波長之來自該發(fā)光區(qū)域的光;及 安置于該第一腔室及該第二腔室上的一封蓋基板,其中該封蓋基板之上表面為平面 的,且該封蓋基板包括一阻斷部分以阻斷處于該第一波長的光。18. 如權(quán)利要求17所述的光學(xué)傳感器模塊,其中該分隔組件分離該第一腔室與該第二 腔室,且該阻斷部分位于該第一腔室的頂部。19. 如權(quán)利要求17所述的光學(xué)傳感器模塊,其中該分隔組件分離該第一腔室及該第二 腔室,且該阻斷部分位于該第二腔室的頂部。20. 如權(quán)利要求17所述的光學(xué)傳感器模塊,其中該阻斷部分允許處于第二波長的光通 過。
【文檔編號】G01V8/10GK106066495SQ201610242463
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年4月19日 公開號201610242463.8, CN 106066495 A, CN 106066495A, CN 201610242463, CN-A-106066495, CN106066495 A, CN106066495A, CN201610242463, CN201610242463.8
【發(fā)明人】何信穎
【申請人】日月光半導(dǎo)體制造股份有限公司