CN103515371A - 集成型光传感器封装 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种集成型光传感器封装。该集成型光传感器封装包括位于底部的封装基板；位于所述封装基板上面的环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器；封装盖，与所述封装基板相互密封，形成封装壳体。本发明的集成型光传感器封装能够减小封装体积，降低制造成本。

Description

集成型光传感器封装

技术领域

本发明涉及传感器封装，尤其是涉及一种集成环境光传感器、接近传感器和图像传感器封装。

背景技术

近年来，随着笔记本、智能手机等的普及和3G的发展，环境光传感器、接近传感器以及图像传感器得到了迅速推广。环境光传感器可以检测环境光的亮度，并以此为依据，自动调节显示器背光的亮度，以降低产品的功耗，达到绿色节能和产品智能化的目的。接近传感器可以检测到用户将手机贴近耳边开始打电话的动作，此时可以关闭手机背光，达到节能和防止误操作的目的。笔记本的摄像头和智能手机的前置摄像头中的图像传感器可以满足自拍和视频通话等需求。

接近传感器需要接收被反射回来的红外光，而环境光传感器需要尽量避免红外光的干扰，从而使得环境光传感器对环境光亮度的判断结果比较接近人眼的感觉，所以接近传感器和环境光传感器之间需要协调工作。现有的应用中，三种光传感器通常是独立的器件，这样增加了生产成本，并且制作的传感器装置体积较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种集成型光传感器封装，这种集成型光传感器封装能够解决现有的传感器封装体积大，制造成本高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所利用的技术方案是提供一种集成型光传感器封装，包括：

位于底部的封装基板；

位于所述封装基板上面的环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器；

封装盖，与所述封装基板相互密封，形成封装壳体。

优选的，集成型光传感器封装还包括位于封装壳体内的红外光发射器。红外光发射器包括红外LED和驱动电路。

优选的，环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器的上方分别具有镜头。更优选的，红外光发射器上方具有镜头。在集成型光传感器封装的制备工艺过程中，在同一晶圆上制备环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器，并在红外光发射器、环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器上方分别采用晶圆级镜头制造工艺制备。

优选的，图像传感器上方的镜头具有红外截止滤光膜。更优选的，环境光传感器上方的镜头具有红外截止滤光膜。红外截止滤光膜可以有效的避免红外光对传感器的干扰。

优选的，环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器形成在一片芯片上，即采用三合一的结构。环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器所在的芯片具有由MOS器件构成的转换电路，便于传感器之间的协调工作，并且能够制造出高效的综合控制方案。更优选的，红外光发射器、环境光传感器、接近光传感器和图像传感器形成在一片芯片上，即采用四合一的结构。其中，环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器可以形成在同一个的芯片上，也可以形成在不同的芯片上。红外光发射器和环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器可以形成在同一个的芯片上，也可以形成在不同的芯片上。

优选的，封装壳体由红外屏蔽材料制成。

优选的，封装壳体分别在与红外光发射器、环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器的正上方对应位置处设有窗口。

优选的，所述封装壳体内包括至少一个连接所述封装基板与所述封装盖的隔板，所述红外光发射器位于所述隔板的一侧，所述环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器位于所述隔板的另一侧。本领域的技术人员可知，连接封装基板和封装盖的隔板可以是不止一个，还可以是所需的多个，多个隔板可以将环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器分别隔开，也可以将环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器其中的两个与另外一个相互隔开。隔板也可以是红外屏蔽材料制备，能够有效的将红外光屏蔽，避免对传感器造成影响。

优选的，环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器上方具有与所述封装基板平行的透明支撑板，环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器上方的镜头位于所述透明支撑板上面并与所述透明支撑板是一体成型的或所述镜头位于所述透明支撑板的卡合孔内。

优选的，红外光发射器上方具有与所述封装基板平行的透明支撑板，所述镜头位于所述透明支撑板上面并与所述透明支撑板是一体成型的或所述镜头位于所述透明支撑板的卡合孔内。

优选的，透明支撑板和所述红外光发射器、环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器之间具有空腔，所述透明支撑板下面具有垫片。

优选的，所述封装盖是透明的。透明的封装盖可以是由红外屏蔽材料制备的，封装盖在与红外光发射器和接近光传感器的正上方对应位置处设有窗口，封装盖可以分别在与环境光传感器以及图像传感器的正上方对应位置处设有窗口，也可以在与环境光传感器以及图像传感器的正上方对应位置处不设窗口。透明的封装盖也可以是非红外屏蔽材料制备，封装盖可以在与红外光发射器、环境光传感器、图像传感器和接近光传感器的正上方对应位置处设有窗口，也可以在与红外光发射器、环境光传感器、图像传感器和接近光传感器的正上方对应位置处没有窗口。封装壳体在与红外光发射器正上方对应位置处的窗口可以使得红外光线有效的发出，封装壳体在与环境光传感器以及图像传感器的正上方对应位置处的窗口可以使得可见光到达传感器。封装壳体在与接近光传感器正上方对应位置处的窗口可以使得靠近接近光传感器的红外光到达接近光传感器上。

优选的，封装盖是分体结构，用于所述红外光发射器的封装盖与用于所述环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器的封装盖是分开设置的。也可以是用于所述红外光发射器的封装盖与用于所述环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器的封装盖是一体的。

优选的，所述封装盖包括位于所述封装基板周围的封装侧墙和位于所述封装侧墙上面的封装顶。封装顶可以是平面顶部，也可以是具有一定圆弧形的顶部。

本发明的优点在于，将环境光传感器、接近光传感器和图像传感器封装在一起，减小了封装的体积，降低生产成本。

在同一芯片上制备红外光发射器、环境光传感器、接近光传感器和图像传感器，能够和CMOS工艺兼容起来，提高集成度，简化工艺制备，节约成本。

本发明中晶圆级镜头的制造工艺可以减少工艺流程，提高效率，同时晶圆级镜头可以有效地成像。与镜头一体成型的支撑板除了能够对镜头起到一个支撑的作用外，还能够配合支撑板下面的垫片对镜头聚焦进行调节。

封装壳体的红外屏蔽材料可以进一步的将红外光发射器或环境中的红外光屏蔽，避免对图像传感器和环境光传感器造成影响。

附图说明

图1是本发明实施方式的立体示意图。

图2是图1所示去掉封装盖的立体示意图。

图3是沿图1中A-A线的剖视图。

图4是本发明实施方式的第一种变形结构沿图1中A-A线的剖视图。

图5是本发明实施方式的第二种变形结构沿图1中A-A线的剖视图。

图6是本发明实施方式的第三种变形结构沿图1中A-A线的剖视图。

具体实施方式

以下配合附图及本发明的实施例，进一步阐述本发明为了达到目的所采取的技术方案。

本发明提供一种集成型光传感器封装，包括：

位于底部的封装基板；

位于所述封装基板上面的环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器；

封装盖，与所述封装基板相互密封，形成封装壳体。

在本发明的实施例中，集成型光传感器封装还包括位于封装壳体内的红外光发射器。另外红外光发射器包括红外LED和驱动电路。

进一步的，红外光发射器、环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器的上方分别具有镜头。在集成型光传感器封装的制备工艺过程中，在同一晶圆上制备环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器，并在红外光发射器、环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器上方分别采用晶圆级镜头制造工艺制备。

此外，图像传感器上方的镜头具有红外截止滤光膜。环境光传感器上方的镜头具有红外截止滤光膜。

在本发明的第一个实施例中，环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器形成在一片芯片上。环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器所在的芯片具有由MOS器件构成的转换电路，便于传感器之间的协调工作，并且能够制造出高效的综合控制方案。

在本发明的第二个实施例中，红外光发射器、环境光传感器、接近光传感器和图像传感器形成在一片芯片上。本领域的技术人员可知，环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器可以形成在同一个的芯片上，也可以形成在不同的芯片上。红外光发射器和环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器可以形成在同一个的芯片上，也可以形成在不同的芯片上。

封装壳体由红外屏蔽材料制成。

在上述的实施例中，封装壳体分别在与红外光发射器、环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器的正上方对应位置处设有窗口。

所述封装壳体内包括至少一个连接所述封装基板与所述封装盖的隔板，所述红外光发射器位于所述隔板的一侧，所述环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器位于所述隔板的另一侧。本领域的技术人员可知，连接封装基板和封装盖的隔板可以是不止一个，还可以是所需的多个，多个隔板可以将环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器分别隔开，也可以将环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器其中的两个与另外一个相互隔开。隔板也可以是红外屏蔽材料制备，能够有效的将红外光屏蔽，避免对传感器造成影响。

环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器上方具有与所述封装基板平行的透明支撑板，环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器上方的镜头位于所述透明支撑板上面并与所述透明支撑板是一体成型的或所述镜头位于所述透明支撑板的卡合孔内。

红外光发射器上方具有与所述封装基板平行的透明支撑板，所述镜头位于所述透明支撑板上面并与所述透明支撑板是一体成型的或所述镜头位于所述透明支撑板的卡合孔内。透明支撑板和所述红外光发射器、环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器之间具有空腔，所述透明支撑板下面具有垫片。

在本发明的实施例中，所述封装盖是透明的。本领域的技术人员可知，透明的封装盖可以是由红外屏蔽材料制备的，封装盖在与红外光发射器和接近光传感器的正上方对应位置处设有窗口，封装盖可以分别在与环境光传感器以及图像传感器的正上方对应位置处设有窗口，也可以在与环境光传感器以及图像传感器的正上方对应位置处不设窗口。透明的封装盖也可以是非红外屏蔽材料制备，封装盖可以在与红外光发射器、环境光传感器、图像传感器和接近光传感器的正上方对应位置处设有窗口，也可以在与红外光发射器、环境光传感器、图像传感器和接近光传感器的正上方对应位置处没有窗口。

封装盖是分体结构，用于所述红外光发射器的封装盖与用于所述环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器的封装盖是分开设置的。也可以是用于所述红外光发射器的封装盖与用于所述环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器的封装盖是一体的。

其中所述封装盖包括位于所述封装基板周围的封装侧墙和位于所述封装侧墙上面的封装顶。封装顶可以是平面顶部，也可以是具有一定圆弧形的顶部。

下面分别结合附图对本发明的具体实施例作更为详细地说明。

图1是本发明第一个实施方式的立体示意图。图2是图1所示去掉封装盖的立体示意图。如图1至图2所示，集成型光传感器封装100包括位于底部的封装基板111，位于封装基板111上面的封装盖116，封装盖116与所述封装基板111相互密封形成封装壳体117。封装盖116包括位于封装基板111周围的封装侧墙116F和位于封装侧墙116F上面的封装顶116T。环境光传感器112、接近光传感器113、图像传感器114和红外光发射器115（图中未示出）的上方分别具有环境光传感器镜头112L、接近光传感器镜头113L、图像传感器镜头114L和红外光发射器镜头115L。如图1所示，在封装顶116T上与环境光传感器镜头112L、接近光传感器镜头113L、图像传感器镜头114L和红外光发射器镜头115L正上方相对应的位置分别具有环境光传感器窗口112W、接近光传感器窗口113W、图像传感器窗口114W和红外光发射器窗口115W。图像传感器镜头114L具有红外截止滤光膜（图中未示出），环境光传感器镜头112L具有红外截止滤光膜（图中未示出）。

图3是沿图1中A-A线的剖视图。如图3所示，环境光传感器112、接近光传感器113以及图像传感器114形成在一片芯片130上。封装壳体117由红外屏蔽材料制成。封装壳体117内包括一个连接所述封装基板111与封装盖116的隔板131，所述红外光发射器115位于隔板131的一侧，环境光传感器112、接近光传感器113以及图像传感器114位于隔板131的另一侧。环境光传感器112、接近光传感器113以及图像传感器114上方具有与封装基板111平行的透明支撑板132S，红外光发射器115上方具有与封装基板111平行的透明支撑板133S。环境光传感器镜头112L、接近光传感器镜头113L和图像传感器镜头114L位于透明支撑板132S上面并与透明支撑板132S是一体成型的。红外光发射器镜头115L位于透明支撑板133S上面并与透明支撑板133S是一体成型的。透明支撑板132S和环境光传感器112、接近光传感器113以及图像传感器114之间具有空腔134C，透明支撑板133S和红外光发射器115之间具有空腔135C。透明支撑板132S下面两侧具有垫片136P，透明支撑板133S下面两侧具有垫片137P。在本实施例中，透明支撑板132S和133S下面两侧具有垫片，根据实际的实施例，支撑板下面也可以没有垫片，也可以在支撑板下面具有多个垫片，垫片可以位于透明支撑板的下面两侧，也可以是位于透明支撑板下面的外侧周围，还可以是位于透明支撑板下面的外侧圆环，垫片可以是透明材质制备。

图4是本发明第一个实施方式的第一种变形结构沿图1中A-A线的剖视图。如图4所示，与第一个实施方式的区别在于封装盖116是透明的，透明支撑板下面没有垫片，因此透明支撑板132S和环境光传感器112、接近光传感器113以及图像传感器114之间没有空腔，且透明支撑板133S和红外光发射器115之间没有空腔。

图5是本发明第一个实施方式的第二种变形结构沿图1中A-A线的剖视图。如图5所示，与第一个实施方式的区别在于，用于红外光发射器115的封装盖116R与用于环境光传感器112、接近光传感器113以及图像传感器114的封装盖116S是分开设置的。并且封装侧墙116F以及位于四面封装侧墙116F上面的封装顶116T是分体结构，封装顶116T与封装侧墙116F紧密贴合。

图6是本发明实施方式的第三种变形结构沿图1中A-A线的剖视图。如图6所示，与第一个实施方式的区别在于，红外光发射器115、环境光传感器112、接近光传感器113和图像传感器114形成在一片芯片130上。环境光传感器镜头112L、接近光传感器镜头113L、图像传感器镜头114L以及红外光发射器镜头115L位于同一透明支撑板1323S上并与透明支撑板1323S是一体成型的。

上述实施例是用于例示性说明本发明的原理及其功效，但是本发明并不限于上述实施方式。任何熟悉此项技术的人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，在权利要求保护范围内，对上述实施例进行修改。因此本发明的保护范围，应如本发明的权利要求书所列。

Claims (17)

1.一种集成型光传感器封装，其特征在于，所述集成型光传感器封装包括：

位于底部的封装基板；

位于所述封装基板上面的环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器；

封装盖，与所述封装基板相互密封，形成封装壳体。

2.根据权利要求1所述的集成型光传感器封装，其特征在于，所述集成型光传感器封装还包括位于所述封装壳体内的红外光发射器。

3.根据权利要求1或2所述的集成型光传感器封装，其特征在于，所述环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器的上方分别具有镜头。

4.根据权利要求2所述的集成型光传感器封装，其特征在于，所述红外光发射器上方具有镜头。

5.根据权利要求3所述的集成型光传感器封装，其特征在于，所述图像传感器上方的镜头具有红外截止滤光膜。

6.根据权利要求3所述的集成型光传感器封装，其特征在于，所述环境光传感器上方的镜头具有红外截止滤光膜。

7.根据权利要求3所述的集成型光传感器封装，其特征在于，所述环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器形成在一片芯片上。

8.根据权利要求3所述的集成型光传感器封装，其特征在于，所述红外光发射器、环境光传感器、接近光传感器和图像传感器形成在一片芯片上。

9.根据权利要求1所述的集成型光传感器封装，其特征在于，所述封装壳体由红外屏蔽材料制成。

10.根据权利要求3所述的集成型光传感器封装，其特征在于，所述封装壳体分别在与所述红外光发射器、环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器的正上方对应位置处设有窗口。

11.根据权利要求2所述的集成型光传感器封装，其特征在于，所述封装壳体内包括至少一个连接所述封装基板与所述封装盖的隔板，所述红外光发射器位于所述隔板的一侧，所述环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器位于所述隔板的另一侧。

12.根据权利要求1所述的集成型光传感器封装，其特征在于，所述环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器上方具有与所述封装基板平行的透明支撑板；

所述镜头位于所述透明支撑板上面并与所述透明支撑板是一体成型的或所述镜头位于所述透明支撑板的卡合孔内。

13.根据权利要求1或4所述的集成型光传感器封装，其特征在于，所述红外光发射器上方具有与所述封装基板平行的透明支撑板；

所述镜头位于所述透明支撑板上面并与所述透明支撑板是一体成型的或所述镜头位于所述透明支撑板的卡合孔内。

14.根据权利要求11所述的集成型光传感器封装，其特征在于，所述透明支撑板和所述环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器之间具有空腔，所述透明支撑板下面具有垫片。

15.根据权利要求1所述的集成型光传感器封装，其特征在于，所述封装盖是透明的。

16.根据权利要求1所述的集成型光传感器封装，其特征在于，所述封装盖是分体结构，用于所述红外光发射器的封装盖与用于所述环境光传感器、接近光传感器以及图像传感器的封装盖是分开设置的。

17.根据权利要求1所述的集成型光传感器封装，其特征在于，所述封装盖包括位于所述封装基板周围的封装侧墙和位于所述封装侧墙上面的封装顶。

Images