CN103681649A - 接近感测器的封装体及其封装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种接近感测器的封装体及其封装方法。接近感测器的封装体包括光发射单元及光感测器。光感测器具有第一表面，第一表面具有光感测区域。光发射单元设置于光感测器的第一表面且位于光感测区域之外。

Description

接近感测器的封装体及其封装方法
技术领域
本发明与接近感测器(proximity sensor)有关，特别是关于一种能够有效缩减封装体的体积并避免噪声交互干扰(cross-talk)的接近感测器的封装体及封装方法。
背景技术
顾名思义，所谓的接近感测器(proximity sensor)乃是通过光学方式感测前方是否有物体或障碍物，于实际应用中，接近感测器可供智慧型手机或手持式装置判断使用者是否靠近接听，或者供家务机器人判断前方是否有家具或人员挡在前面。请参照图1，图1绘示传统的接近感测器的封装体结构的剖面示意图。
如图1所示，传统的接近感测器的封装体1通常包括有光发射单元10、光接收单元12、封装胶体14及基板16。当光发射单元10所发出的光线L通过开孔H1射出后，一旦遇到障碍物时，部分光线将会被障碍物所反射而经由开孔H2传递至光接收单元12上的光感测区域SA。接近感测器即可根据光接收单元12所接收到的反射光R来判定前方是否有障碍物并据以做出反应。
然而，由于光发射单元10通常采用的发光二极体(LED)与光接收单元12通常采用的光感测器的半导体工艺完全不同，前者(LED)采用的是三-五族半导体工艺，后者(光接收单元12)采用的是硅工艺，故传统上难以将两种工艺整合在一起。因此，如图1所示，在传统的接近感测器的封装体1中，乃是将光发射单元10与光接收单元12并排，故呈长条状。此外，由于在传统的接近感测器的封装体1中，光发射单元10与光接收单元12大致位于同一水平高度，为了避免噪声交互干扰导致误动作的现象产生，即使封装胶体14可采用阻光材料构成，但光发射单元10与光接收单元12之间仍势必要间隔一定的距离d，却也因而导致传统的接近感测器的封装体1的体积难以缩小，严重影响其于愈来愈轻薄短小的手持电子装置的应用性。
因此，本发明提出一种接近感测器的封装体及封装方法，以解决现有技术所遭遇到的上述种种问题。
发明内容
本发明的一范畴在于提出一种接近感测器的封装体。于一较佳具体实施例中，接近感测器的封装体包括光发射单元及光感测器。光感测器具有第一表面，第一表面具有光感测区域。光发射单元设置于光感测器的第一表面且位于光感测区域之外。
于一实施例中，接近感测器的封装体还包括阻隔部。阻隔部设置于第一表面，且位于光发射单元与光感测区域之间。
于一实施例中，阻隔部为晶粒(die)。
于一实施例中，光感测器的第一表面具有贴附区，光发射单元设置于贴附区上。
于一实施例中，光感测器还包括有控制电路，控制电路用以控制光感测器与光发射单元的操作。
于一实施例中，光感测器还包括有控制电路，贴附区具有金属层，光发射单元的接脚通过金属层与控制电路电性连接。
于一实施例中，光感测器与光发射单元接为晶粒(die)。
于一实施例中，光发射单元上方设置有透镜组或曲线状开孔结构。
于一实施例中，接近感测器的封装体还包括胶体，用以包覆光感测器与光发射单元，以形成接近感测器的封装体。
于一实施例中，光发射单元的发光面与光感测器上的光感测区域分别位于不同平面上。
本发明的另一范畴在于提出一种接近感测器的封装体的封装方法。于一较佳具体实施例中，接近感测器的封装方法包括下列步骤：(a)提供光感测器，光感测器的第一表面具有光感测区域；(b)将光发射单元设置于光感测器的第一表面且位于光感测区域之外。
相较于现有技术，本发明的接近感测器的封装体及其封装方法于光感测器的上表面镀上金属层，使得光发射单元的接脚能够通过金属层与控制电路电性连接，故能有效地缩减整个接近感测器的封装体的体积。此外，由于光发射单元的发光面与光感测器上的光感测区域分别位于不同平面上，再搭配上设置于光发射单元与光感测区域之间的阻隔部，故可避免光发射单元所发出的光线被散射至光感测器上的光感测区域所产生的交互干扰(cross-talk)现象，使得接近感测器不致于因而误判而产生误动作。
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
附图说明
图1绘示传统的接近感测器的封装体结构的剖面示意图。
图2绘示根据本发明的一具体实施例的接近感测器的封装体的剖面示意图。
图3绘示接近感测器的封装体还包括有阻隔部的剖面示意图。
图4绘示接近感测器的封装体还包括有透镜组的剖面示意图。
图5绘示接近感测器的封装体还包括有曲线状的开孔结构的剖面示意图。
图6绘示根据本发明的另一具体实施例的接近感测器的封装方法的流程图。
【主要元件符号说明】
S12~S22：流程步骤         20、30、40：光发射单元
2、2’、3、4：接近感测器的封装体
22、32、42：光感测器     24、34、44：封装胶体
26、36、46：基板          SA：光感测区域
H1：第一开孔              H2：第二开孔
L：光线                  R：反射光
M：金属层                  D：阻隔部
LENS：透镜组               H1’：曲线状的开孔结构
220、320、420：控制电路
222、322、422：第一表面(上表面)
CA：贴附区                 ES：发光面
具体实施方式
根据本发明的一较佳具体实施例为一种接近感测器的封装体。于实际应用中，接近感测器可通过光学方式感测前方是否有物体或障碍物，故可用于智慧型手机或手持式装置以判断使用者是否靠近接听，或者供家务机器人判断前方是否有家具或人员挡在前面等用途。本发明可同时达到缩减接近感测器的封装体的体积以及避免光发射单元所发出的光线被散射至光感测器上的光感测区域所产生的交互干扰(cross-talk)现象等功效。
请参照图2，图2绘示此实施例的接近感测器的封装体的剖面示意图。如图2所示，接近感测器的封装体2包括有光发射单元20、光感测器22、封装胶体24、基板26、第一开孔H1及第二开孔H2。光感测器22包括有控制电路220。光感测器22的第一表面(上表面)222具有光感测区域SA。光感测器22设置于基板26上。光发射单元20设置于光感测器22的第一表面222且位于光感测区域SA之外。光发射单元20可以是发光二极体，用以发出光线L，但不以此为限。
需说明的是，控制电路220用以控制光发射单元20与光感测器22的操作。实际上，控制电路220可以与光感测器22整合在一起，亦可以单独设置于光感测器22之外，并不以此实施例为限。更详细而言，无论光发射单元20、光感测器22与控制电路220是三个不同的晶粒(die)，或是将光感测器22与控制电路220整合于同一个晶粒，控制电路220均能够达到控制光发射单元20与光感测器22的操作的功能。
封装胶体24可采用阻光材料包覆光感测器22与光发射单元20并成型后，再于封装胶体24上形成分别对应于光发射单元20及光感测器22的第一开孔H1及第二开孔H2，以利光发射单元20通过第一开孔H1发出光线L以及光感测器22通过第二开孔H2接收反射光R。
于此实施例中，光感测器22的第一表面222具有贴附区CA，且贴附区CA上具有金属层M，致使光发射单元20的接脚能通过金属层M与光感测器22中的控制电路220电性连接。实际上，位于光感测器22的第一表面222的贴附区CA上的金属层M可采用特殊的电路布局(layout)方式实现，例如于电路布局领域中常用的自动布局绕线(Auto Place and Route, APR)方式，其中光感测器22在布局设计时，少用一层金属层来布线，使得在自动布局绕线(APR)区域上全部都可设计成贴附区CA。
如此一来，即可解决传统上光发射单元(LED)20所采用的三-五族半导体工艺与光感测器22所采用的硅工艺难以整合在一起的难题，使得光发射单元20与光感测器22无需如同现有技术一般采用并排方式设置于封装体内，而能将光发射单元(LED)20整合设置于光感测器22的上，故可大幅缩减整个接近感测器的封装体2的体积。
此外，由图2亦可得：光发射单元20的发光面ES与光感测器22上的光感测区域SA分别位于不同平面上，使得光发射单元20的发光面ES发出的光线L较不易被折射至光感测器22上的光感测区域SA，故可避免现有技术中由于噪声干扰导致误动作的现象产生。
虽然图2中的封装胶体24由阻光材料构成，能够减少光发射单元20所发出的光线L被散射至光感测器22上的光感测区域SA所产生的交互干扰现象，但为了强化阻光效果以增进接近感测器的感测准确率，可于接近感测器的封装体结构内加入一些辅助单元，例如阻隔部、透镜组或曲线状的开孔结构等，分别详述如下。
请参照图3，图3绘示接近感测器的封装体2’还包括有阻隔部D的剖面示意图。如图3所示，阻隔部D设置于光感测器22的第一表面222，且位于光发射单元20与光感测区域SA之间。此实施例设置此一阻隔部D的功用在于：(1)阻挡光发射单元20所发出的光线L被散射至光感测器22上的光感测区域SA所产生的交互干扰现象；(2)将包覆于光发射单元20上的点胶(未图示)与包覆于光感测区域SA上的点胶(未图示)彼此隔离开来，避免两者相连而导致光感测器22误判。于实际应用中，阻隔部D可以是晶粒(die)，例如假晶粒(dummy die)，或是由其他阻光材料构成，且其高度及宽度可视实际需求而调整，并无特定的限制。
请参照图4，图4绘示接近感测器的封装体3还包括有透镜组LENS的剖面示意图。如图4所示，透镜组LENS设置于光发射单元30的上方。设置此一透镜组LENS的功用在于：当光发射单元30所发出的光线L通过第一开孔H1向外射出时，该些光线L将会经过透镜组LENS的聚焦作用而较为远离光感测器32上的光感测区域SA，使得该些光线L较不易被折射至光感测器32上的光感测区域SA，以避免光感测器32误判。
请参照图5，图5绘示接近感测器的封装体4还包括有曲线状的开孔结构H1’的剖面示意图。如图5所示，曲线状的开孔结构H1’设置于光发射单元40的上方。设置此一曲线状的开孔结构H1’的功用在于：当光发射单元40所发出的光线L通过曲线状的开孔结构H1’向外射出时，该些光线L较不会被折射进入封装胶体44，故可减少该些光线L被折射至光感测器42上的光感测区域SA，以避免光感测器42误判。
根据本发明的另一较佳具体实施例为一种接近感测器的封装体的封装方法。于此实施例中，上述接近感测器的封装方法用以封装一接近感测器封装体。请参照图6，图6绘示此实施例的接近感测器的封装方法的流程图。
如图6所示，于步骤S12中，上述方法提供一基板。于步骤S14中，上述方法提供一光感测器于基板上，并且光感测器的第一表面(上表面)具有一光感测区域。于步骤S16中，上述方法将一光发射单元设置于光感测器的第一表面且位于光感测区域之外。这将会使得光发射单元的发光面与光感测器上的光感测区域分别位于不同平面上，可有效避免由光发射单元的发光面所发出的光线被散射至光感测器上的光感测区域。
于实际应用中，光感测器的第一表面具有贴附区，上述方法可将光发射单元设置于贴附区上，并且光发射单元的接脚可通过贴附区上的金属层与光感测器的控制电路电性连接。其中，光感测器的控制电路用以控制光感测器与光发射单元的操作。至于位于光感测器的第一表面的贴附区上的金属层则可采用特殊的电路布局方式实现，例如于电路布局领域中常用的自动布局绕线(Auto Place and Route, APR)方式，但不以此为限。
于步骤S20中，上述方法通过一封装胶体(例如阻光材料，但不以此为限)包覆光感测器与光发射单元，以形成接近感测器的封装体。
于实际应用中，于执行步骤S20之前，上述方法可执行步骤S18，将一阻隔部设置于光感测器的第一表面，且位于光发射单元与光感测区域之间。需说明的是，于光发射单元与光感测区域之间设置阻隔部的目的在于：(1)避免光发射单元所发出的光线被散射至光感测器上的光感测区域所产生的交互干扰现象；(2)将包覆于光发射单元上的点胶与包覆于光感测区域上的点胶彼此隔离，避免两者相连而导致光感测器误判。
此外，上述方法亦可执行步骤S22，于光发射单元上方设置透镜组或曲线状开孔结构，以避免光发射单元所发出的光线被散射至光感测器上的光感测区域。
相较于现有技术，本发明的接近感测器的封装体及其封装方法于光感测器的上表面镀上金属层，使得光发射单元的接脚能够通过金属层与控制电路电性连接，故能有效地缩减整个接近感测器的封装体的体积。此外，由于光发射单元的发光面与光感测器上的光感测区域分别位于不同平面上，再搭配上设置于光发射单元与光感测区域之间的阻隔部，故可避免光发射单元所发出的光线被散射至光感测器上的光感测区域，使得接近感测器不致于因而误判而产生误动作。
通过以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所公开的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。

Claims (18)

1.一种接近感测器的封装体，其特征在于，包括：
一光感测器，具有一第一表面，上述第一表面具有一光感测区域；以及
一光发射单元，设置于上述光感测器的上述第一表面且位于上述光感测区域之外。
2.如权利要求1所述的接近感测器的封装体，其特征在于，还包括：
一阻隔部，设置于上述第一表面，且位于上述光发射单元与上述光感测区域之间。
3.如权利要求2所述的接近感测器的封装体，其特征在于，上述阻隔部为一晶粒。
4.如权利要求1所述的接近感测器的封装体，其特征在于，上述光感测器的上述第一表面具有一贴附区，上述光发射单元设置于上述贴附区上。
5.如权利要求4所述的接近感测器的封装体，其特征在于，上述光感测器还包括有一控制电路，上述控制电路用以控制上述光感测器与上述光发射单元的操作。
6.如权利要求4所述的接近感测器的封装体，其特征在于，上述光感测器还包括有一控制电路，上述贴附区具有一金属层，上述光发射单元的接脚通过上述金属层与上述控制电路电性连接。
7.如权利要求1所述的接近感测器的封装体，其特征在于，上述光感测器与上述光发射单元接为晶粒。
8.如权利要求1所述的接近感测器的封装体，其特征在于，上述光发射单元上方设置有一透镜组或一曲线状开孔结构。
9.如权利要求1所述的接近感测器的封装体，其特征在于，还包括：
一封装胶体，用以包覆上述光感测器与该光发射单元，以形成该接近感测器的封装体。
10.如权利要求1所述的接近感测器的封装体，其特征在于，上述光发射单元的一发光面与上述光感测器上的上述光感测区域分别位于不同平面上。
11.一种接近感测器的封装体的封装方法，其特征在于，包括下列步骤：
(a)提供一光感测器，上述光感测器的一第一表面具有一光感测区域；以及
(b)将一光发射单元设置于上述光感测器的上述第一表面且位于上述光感测区域之外。
12.如权利要求11所述的封装方法，其特征在于，还包括下列步骤：
将一阻隔部设置于上述第一表面，且位于上述光发射单元与上述光感测区域之间。
13.如权利要求11所述的封装方法，其特征在于，上述光感测器的上述第一表面具有一贴附区，上述方法将上述光发射单元设置于上述贴附区上。
14.如权利要求13所述的封装方法，其特征在于，进一步包括下列步骤：
通过上述光感测器的一控制电路控制上述光感测器与上述光发射单元的操作。
15.如权利要求13所述的封装方法，其特征在于，进一步包括下列步骤：
上述光发射单元的接脚通过上述贴附区的一金属层与上述光感测器的一控制电路电性连接。
16.如权利要求11所述的封装方法，其特征在于，进一步包括下列步骤：
于上述光发射单元上方设置一透镜组或一曲线状开孔结构。
17.如权利要求11所述的封装方法，其特征在于，进一步包括下列步骤：
通过一封装胶体包覆上述光感测器与上述光发射单元，以形成上述接近感测器的封装体。
18.如权利要求11所述的封装方法，其特征在于，上述光发射单元的一发光面与上述光感测器上的上述光感测区域分别位于不同平面上。
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