CN104864893B - 光传感器及其形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了光传感器,其包括直接附接到透明基板上的光发射器和光电探测器组件。在一个或多个实施方式中,所述光传感器包括至少一个光发射器和光电探测器组件(例如,光电二极管、光电晶体管等)。所述(多个)光发射器和所述光电探测器组件直接安装(例如,附接)到透明基板上。

Description

光传感器及其形成方法
技术领域
本公开内容涉及光传感器及其形成方法。
背景技术
诸如智能电话、平板电脑、数字媒体播放器等的电子设备越来越多地采用光学(例如,光)传感器来控制对设备所提供的多种功能的操控。例如,电子设备通常使用光传感器来检测周围的光照条件,以控制设备的显示屏幕的亮度。典型的光传感器采用将所接收的光转变成电信号(例如,电流或电压)的光电探测器,例如光电二极管、光电晶体管等。
光传感器通常用于手势感测设备中。手势感测设备使得能够在用户没有实际触摸手势感测设备所在的设备的情况下检测物理运动(例如,“手势”)。所检测的运动可以随后被用作设备的输入命令。在实施方式中,电子设备被编程以识别不同的非接触手动作,例如左到右、右到左、上到下、下到上、里到外、外到里等。手势感测设备广泛地应用于手持电子设备中,手持电子设备例如是平板电脑设备和智能电话、以及诸如膝上型电脑、视频游戏控制台等的其它便携式电子设备。
光传感器还用于生物感测和环境感测应用中。例如,光传感器可以用于感测血脉搏率、血氧率、血液酒精含量、以及身体或环境温度。
发明内容
描述了光传感器,其包括直接附接到透明基板上的光发射器和光电探测器组件。在一个或多个实施例中,光传感器包括直接安装(例如,附接)在透明基板上的至少一个光发射器和光电探测器组件(例如,光电二极管、光电晶体管等)。
提供本发明内容以采用简化的形式引入将在下面的具体实施方式中进一步描述的概念的选择。本发明内容既不是要确定所要求保护的主题内容的关键特征或重要特征,也不是要用于帮助确定所要求保护的主题内容的范围。
附图说明
参考附图来描述具体实施方式。在描述和附图中,不同实例中的相同附图标记的使用可以指示相似或相同的项目。
图1A是示出根据本公开内容的示例性实施方式的具有半导体基板和直接附接到半导体基板的透明基板的光传感器的示意性部分截面侧视图。
图1B是示出图1A中所示的光传感器的示意性底视图。
图2是示出用于将光发射器和/或光电传感器组件安装到透明基板上以形成诸如图1A和1B中所示的传感器的光传感器的示例性实施方式中的示例性方法的流程图。
图3是示出根据图2中所示的技术的图1A中所示的示例性光传感器的处理的示意性部分截面视图。
图4是示出根据图2中所示的技术的图1A中所示的示例性光传感器的处理的示意性部分截面视图。
图5是示出根据图2中所示的技术的图1A中所示的示例性光传感器的处理的示意性部分截面视图。
具体实施方式
概述
通常,光感测设备包括设置在光发射器和光传感器之上的模型和外壳。例如,这些架构可以包括包含对应于光发射器和光传感器的空腔的外壳和/或模型结构。由于该结构,这些光感测设备设置在电子设备(例如,平板电脑、智能电话等)的表面的下方,因为水和/或灰尘会在这些空腔中累积。
因此,描述了光传感器,其包括直接附接到透明基板上的光发射器和光电探测器传感器。在一个或多个实施例中,光传感器包括直接安装到透明基板上的至少一个光发射器和至少一个光电探测器传感器(例如,光电二极管、光电晶体管等)。透明基板直接安装(例如,附接)到半导体基板可以允许由于接合材料的减少而减小占地面积并且降低成本(相较于利用模型和/或外壳架构的其它光传感器)。另外,光传感器可以包括提供针对各种环境因素的保护的密封架构。
示例性实施方式
图1A和1B示出根据本公开内容的示例性实施方式的光传感器100。光传感器100包括光电探测器组件102,光电探测器组件102包括一个或多个光敏传感器(例如,光电探测器传感器)。光电探测器传感器可以以多种方式被配置。例如,光电探测器传感器可以包括光传感器二极管、光电晶体管、光敏电阻等。光电探测器组件102能够检测光并且响应于此而提供信号。光电探测器组件102可以通过基于所检测的光的强度将光转变为电流或电压来提供信号。因此,一旦光电探测器组件102暴露于光,则会产生许多自由电子以形成电流。光电探测器组件102被配置为检测可见光光谱、红外光谱、和/或紫外光谱中的光。如本文中所使用的,预期术语“光”包括在可见光光谱、红外光谱、和/或紫外光谱中出现的电磁辐射。可见光光谱(可见光)包括在大约三百九十(390)纳米到大约七百五十(750)纳米的波长范围内出现的电磁辐射。红外光谱(红外光)包括在大约七百(700)纳米到大约三万(30000)纳米的波长范围内出现的电磁辐射。紫外光谱(紫外光)包括在大约一百(100)纳米到大约四百(400)纳米的波长范围内出现的电磁辐射。在实施方式中,互补金属氧化物半导体(CMOS)制备技术可以用于形成光电探测器组件102。在另一个实施例中,可以利用双极制备技术来形成光电探测器组件102。在又一个实施方式中,可以利用BiCMOS制备技术来形成(多个)光电探测器传感器。例如,光电探测器组件102的(多个)光电探测器传感器可以包括硅基光电探测器。在另一个示例中,可以使用Ⅱ-Ⅵ、Ⅲ-Ⅴ、或Ⅳ-Ⅵ族化合物半导体。在该情况下,除了标准晶片制备技术之外,还可以使用外延技术来形成光电探测器传感器。
光传感器100还包括一个或多个光发射器(示出了单个光发射器104)。光发射器104被配置为发射位于有限波长光谱内的电磁辐射并且可以是发光二极管。例如,光发射器104可以是被配置为发射位于红外光谱内的电磁辐射的红外发光二极管(IR-LED)。红外光谱(红外光)包括在大约七百(700)纳米到大约三万(30000)纳米的波长范围内的电磁辐射。光发射器104还可以被配置为以已知的预定模式发射电磁辐射(例如,在预定时间内发射已知宽度和频率的方波)。在另一个实施方式中,光发射器104可以是被配置为发射位于紫外光谱内的电磁辐射的紫外发光二极管(UV-LED)。紫外光谱(UV光)包括在大约一百(100)纳米到大约四百(400)纳米的波长范围内的电磁辐射。在另一个具体实施方式中,光发射器104包括诸如垂直腔面发射激光器(VCSEL)之类的激光二极管,以管理由光发射器104发射的电磁辐射的传输锥体。
在一些实例中,集成电路设备可以电气连接到光电探测器组件102和/或光发射器104。集成电路设备可以被配置为向光发射器提供驱动信号以控制发射器104的操作并且为光电探测器组件102提供信号处理功能。在一个或多个实施方式中,集成电路设备包括驱动器电路、模拟电路、数字电路、信号处理电路、和/或信号转换电路。
在另一个具体实施方式中,如图1B中所示,光发射器104可以包括多个光发射器104(1)-104(4)。虽然只示出了四个光发射器,但是应该理解的是,光传感器100可以根据光传感器100的构造而使用更多或更少的光发射器。在该实施方式中,光发射器104(1)-104(4)可以发射大致相同波长的光或不同波长的光。例如,第一光发射器104(1)可以发射在第一波长范围(例如,大约六百六十(660)纳米到大约六百八十(680)纳米)内出现的电磁辐射,第二光发射器104(2)可以发射在第二波长范围(例如,大约八百六十(860)纳米到大约八百八十(880)纳米)内出现的电磁辐射,第三光发射器104(3)可以发射在第三波长范围(例如,大约三百(300)纳米到大约四百(400)纳米)内出现的电磁辐射,等等。例如,一个光发射器104可以发射出现在紫外光谱内的电磁辐射,另一个光发射器104可以发射出现在红外光谱内的电磁辐射,并且另一个光发射器104可以发射出现在可见光光谱内的电磁辐射。
如图1A中所示,光传感器100包括透明基板106并且被配置为对感兴趣的波长内的光是透明的。例如,透明基板106对在有限波长光谱内出现的光至少大体上是透明的(例如,对在红外波长谱内出现的光是透明的,并且对在可见光波长谱内出现的光是不透明的,反之亦然)。透明基板106可以以多种方式被配置。例如,透明基板106可以是玻璃基板(例如,Corning XG、Schott AF32等)。在另一个实施方式中,透明基板106可以包括硅基板,其对红外电磁辐射至少大体上是透明的。在另一个实施方式中,透明基板106包括蓝宝石基板。在又一个实施方式中,透明基板106包括锌-硫化物基板。在又一个实施方式中,透明基板106包括金刚石基板。透明基板106可以包括具有与硅近似匹配的热膨胀系数的材料。透明基板106可以具有光滤波器结构108,例如光涂层。光滤波器结构108可以包括二向色性或干涉滤波器,其可以包括在波长谱的特定部分内为抗反射或高反射、或者具有能够传输特定波长而阻塞特定的其它波长的带通特性的涂层。在一些实例中,光滤波器结构108应用于一个或多个表面109A、109B,以便使引导光的形成最小化或者使引导光线的衰减最大化。光滤波器结构108可以被调整为在发射锥角范围内在(多个)发射器104的目标波长处抗反射。涂层108可以具有至少小于或等于光发射器104的波长的百分之一(1%)的反射率。在一些实例中,涂层108可以选择性地涂覆和/或图案化在透明基板106上。在一些实例中,具有不同光学性质(例如,特性)的多个涂层可以选择性地涂覆到基板106的不同区域。例如,涂层可以选择性地涂覆和/或图案化在透明基板106的与光发射器104对应的部分上(例如,透明基板106的由从光发射器104延伸的垂直轴所限定的表面109A、109B的部分)。在一些实施方式中,涂层108可以选择性地涂覆在光电探测器组件102之上。在具体实施方式中,光滤波器结构108可以包括但不限于二氧化钛、氧化硅、氧化铪、氧化钒、硅、锗、氟化镁、或化合物半导体涂层。在一些实例中,光滤波器结构108包括以上提及的化合物的多层堆叠体。
如图1A中所示,光传感器100包括设置在透明基板106之上的一个或多个再分布层110。再分布层110可以包括薄膜导电材料(例如,铝、铜、钛、钛-钨、铬、银、金、镍等),其在光发射器104和/或光电探测器传感器102与电气接口112的区域阵列之间起到重新布线和互连系统的作用,这将在本文中得到更详细的介绍。例如,再分布层110通过电气接口112将光发射器104/光电探测器传感器102与外部电子设备电气连接。出于绝缘的目的,一个或多个电介质层114可以形成在再分布层110上。在一些实施方式中,光传感器100可以包括具有设置于其间的电介质层114的多个再分布层110,用于附加电气再分布。
如图1A中所示,光传感器100包括被配置为将光传感器100与电子设备(例如,外部电子设备)的印刷电路板电气连接的一个或多个电气接口112。在一些实施方式中,电气接口112包括焊料凸块116。焊料凸块116被提供用于在电气接口112与形成在印刷电路板的表面上的相应焊盘之间提供机械和/或电气互连。在一个或多个实施方式中,焊料凸块116由诸如锡-银-铜(Sn-Ag-Cu)合金焊料(即,SAC)、锡-银(Sn-Ag)合金焊料、锡-铜(Sn-Cu)合金焊料等的无铅焊料制备。然而,可以预期使用锡-铅(PbSn)焊料。在一些实施方式中,电气接口112可以包括各向异性的连接器。
光传感器100还包括将光传感器102与再分布层110电气连接的一个或多个电气接口118。电气接口118还可以将(多个)光发射器104与再分布层110电气连接。因此,(多个)光发射器104和光电探测器组件102可以直接安装(例如,附接)到透明基板106上。例如,电气接口118用于将(多个)光发射器104和/或(多个)光电探测器传感器102与相应的再分布层110电气连接。电气接口118包括金、铜、金化合物、银化合物、银-锡化合物、铜化合物、铜-银化合物、铜-锡化合物等。在一些情况下,接口118可以包括诸如载银环氧树脂、各向异性导电膜、或各向异性导电膏之类的导电黏合剂。在一些实例中,衬底102经由适合的焊料附接工艺或适合的热-声波接合工艺直接附接到透明基板106。
在一个或多个实施方式中,透明基板106可以包括一个或多个光调整结构120。在一些实施方式中,用于发射器104的路径中的光调整结构120用于基于发射器类型和应用来聚焦或扩展由发射器104发射的光。在一些实施方式中,光调整结构120可以包括一个或多个透镜122以聚焦并传输入射到光电探测器组件102上的光。在一些实施方式中,发射器104的光路中的光调整结构120、124可以包括一个或多个透镜、衍射光学元件、全息光学元件、或散射元件,以使来自发射器的光以期望的形式分布。如图1A中所示,透镜122可以设置在透明基板106的表面109A之上。可以预期,透镜122被配置为聚焦并传输从多个角度入射到透明基板106上的光。透镜122可以被配置作为诸如菲涅耳透镜的衍射透镜、或者折射透镜、另一种类型的透镜、形成(例如,蚀刻)到透明基板106中的透镜结构、聚合物透镜结构、或者形成在表面109A上的玻璃结构等,透镜122被配置为将入射到透镜122上的光聚焦或聚集到组件102上。在实施方式中,透镜122是凹透镜。在其它实施方式中,透镜122是凸透镜。在另一个实施方式中,基于光传感器100的构造,透镜122可以位于透明基板106的任一侧上。在又一个实施方式中,基于光传感器100的构造,透镜122可以设置在透明基板106与光电探测器组件102和/或光发射器104之间。在一个或多个实施方式中,光调整结构120可以形成在基板106中或形成(例如,沉积)在基板106之上。可以预期,光滤波器结构108可以在光调整结构120之上延伸。
光调整结构120还可以包括扩散器124(例如,散射元件)。扩散器124可以设置在透明基板106的表面109A和/或109B之上。在一些实施方式中,扩散器124设置在光发射器104之上以展宽由发射器104发射的电磁辐射。扩散器124可以以多种方式形成在透明基板106中。例如,扩散器124可以蚀刻在透明基板106中。在其它示例中,扩散器124可以印制在透明基板106上。
光传感器100还可以采用设置在透明基板106上的一个或多个间隔体126。如图1A中所示,间隔体126设置在基板106的表面109A上,靠近基板106的边缘128、130。间隔体126可以用于防止外部光学元件与透明基板106或其上的光学结构120、122、124连接。在一些实施方式中,间隔体126可以包括使光传感器100附接到外部设备表面的适合的黏合剂材料。
如图1A和1B中所示,光传感器100可以包括封装结构132,其至少大体上封装光电探测器组件102和(多个)光发射器104。在一些实施方式中,封装结构132可以包括适合的聚合物涂层134,其散射和/或吸收杂散电磁辐射以防止与传感器100发生串扰。在一些实施方式中,涂层134包括具有与透明基板106至少近似相同的反射率的涂层。例如,涂层134可以包括适合的硅树脂材料或适合的环氧树脂材料。例如,涂层134可以包括具有散射特性的涂层,例如还包括二氧化钛成分的颗粒、氧化硅成分的颗粒等的适合的硅树脂或环氧树脂。在其它实例中,涂层134包括具有吸收特性的涂层,例如还包括碳黑成分等的适合的硅树脂或环氧树脂。在其它实例中,涂层134包括具有散射和吸收特性的涂层,例如还包括碳黑成分等、以及二氧化钛成分的颗粒、氧化硅成分的颗粒等的适合的硅树脂或环氧树脂。
示例性安装过程
以下论述描述了用于将包括光发射器和光电探测器组件的光传感器附接到透明基板上的示例性技术。光发射器和光电探测器组件可以利用互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺和包装技术来制备。光发射器制备工艺可以另外包括外延工艺。
图2示出用于将光发射器和/或光电探测器组件直接安装(例如,附接)到透明基板上以形成光传感器300的示例性方法200。提供透明基板(框202)。如上所述,透明基板302对于有限波长光谱内的光至少的大体上是透明的(例如,对红外波长谱内出现的光是透明的,并且对可见光波长谱内的光是不透明的,反之亦然)。在另一个示例中,基板302对所有感兴趣的波长都是透明的。形成一个或多个光调整结构(框204)。在一些实施方式中,在透明基板302中或上形成一个或多个光调整结构306。例如,光调整结构306可以包括但不限于透镜、扩散器、散射元件、衍射光学元件、全息光学元件等。如上所述,光调整结构306可以形成在透明基板302的一个或多个表面上。
在一些实例中,诸如干涉滤波器之类的光滤波器结构应用在透明基板的表面上(框206)。例如,光滤波器结构308应用在透明基板302的表面310上以使引导电磁辐射的衰减最大化。在一些实例中,光滤波器结构308可以选择性地应用在透明基板302上。另外,光滤波器结构308可以包括提供各种光学滤波特性的一个或多个层(例如,二氧化钛、氧化硅、氧化铪、氧化钒、硅、锗、氟化镁、或化合物半导体涂层)。
在透明基板的表面之上形成一个或多个再分布结构(框208)。透明基板302包括形成在透明基板302的表面314之上的一个或多个再分布结构312。可以通过一个或多个适合的沉积和/或蚀刻工艺来形成再分布结构312。在一些实例中,再分布结构312包括具有使相应结构彼此绝缘的钝化层的多个再分布结构。
如图2中所示,将光电探测器组件和至少一个光发射器直接安装在透明基板上(框210)。如上所述,光发射器316和光电探测器组件318经由适合的安装工艺直接安装(例如,附接)在透明基板302上。例如,光发射器316和光电探测器组件318的电气接口320、322与透明基板302的相应的再分布结构312配对。例如,光发射器316和光电探测器组件318可以通过焊料附接工艺(例如,焊料回流)附接到透明基板302。在另一个示例中,光发射器316和光电探测器组件318可以通过热-声接合工艺(例如,可以在配对材料的熔点以下形成的接合)附接到透明基板302。在另一个示例中,光发射器316和光电探测器组件318可以经由诸如各向异性导电膏、各向异性导电膜、或载银环氧树脂之类的导电黏合剂附接到透明基板302。
如图2中所示,形成封装结构以至少大体上封装光发射器和光电探测器组件(框212)。可以通过模版印刷、成型、喷射点胶、针头点胶、层压、或任何其它适合的工艺来形成封装结构324。在实施方式中,封装结构324可以形成为至少大体上封装光发射器316和光电探测器组件318。在一些实施例中,封装结构324可以封装(例如,覆盖)部件中的一些但不是全部。在一些实施例中,封装结构324并不封装部件,但是覆盖玻璃的区域。在一些实施方式中,封装结构324包括聚合物封装结构。在透明基板的再分布结构之上形成一个或多个电气接口(框214)。如图5中所示,在具体实施例中,焊球经受回流工艺以在相应再分布结构312之上形成焊料凸块326。焊料凸块326用于从外部电子设备向发射器316提供信号(例如,驱动信号)以及从光电探测器传感器318向外部电子设备提供信号。在一些实施方式中,外部电子设备可以不与光发射器316通信。例如,外部电子设备可以与驱动发射器316的集成设备通信。要理解,所公开的方法中的步骤的具体顺序或层次是具体实施方式的示例。基于设计偏好,要理解,在保持处于所公开的主题内容的范围内的同时,可以重新布置方法中的步骤的具体顺序或层次。伴随的方法权利要求呈现了样本顺序中的各种步骤的元件,并且不一定被限制于所呈现的具体顺序或层次。
结论
尽管已经以具体到结构特征和/或工艺操作的语言描述了主题内容,但是要理解,所附权利要求中所限定的主题内容不一定被限制于上面所描述的具体特征或动作。相反,上述具体特征和动作被公开作为实施权利要求的示例形式。

Claims (18)

1.一种光传感器,包括:
具有表面的透明基板;
直接安装在所述透明基板的所述表面上的至少一个光发射器,所述至少一个光发射器被配置为发射光;
直接安装在所述透明基板的所述表面上的光电探测器组件,所述光电探测器组件被配置为检测光并且响应于此而提供信号;
设置在所述透明基板的所述表面之上的聚合物封装结构,其至少大体上封装所述至少一个光发射器和所述光电探测器组件,其中,所述聚合物封装结构包括散射元件或吸收元件的至少其中之一,所述聚合物封装结构具有远离所述透明基板的所述表面的表面;
设置在所述透明基板的所述表面之上的多个焊料凸块,其中所述多个焊料凸块中的相应焊料凸块延伸超过与所述聚合物封装结构的所述表面共面的平面;以及
位于所述透明基板与所述光电探测器组件之间和所述透明基板与所述至少一个光发射器之间的第一光调整结构,其用于聚焦并传输入射到所述光电探测器组件上的光并且聚焦或扩展由所述至少一个光发射器发射的光。
2.根据权利要求1所述的光传感器,其中,所述透明基板包括设置于其上的至少一个再分布结构,并且其中,所述至少一个光发射器和所述光电探测器组件电气连接到所述至少一个再分布结构。
3.根据权利要求2所述的光传感器,还包括设置在所述至少一个光发射器与所述至少一个再分布结构之间的电气互连,所述电气互连包括金-金互连、金-锡互连、银-锡互连、铜-锡互连或铜-铜互连的至少其中之一。
4.根据权利要求1所述的光传感器,其中,所述至少一个光发射器被配置为发射位于可见光光谱、紫外光谱或红外光谱的至少其中之一内的光。
5.根据权利要求1所述的光传感器,其中,所述至少一个光发射器包括多个光发射器。
6.根据权利要求1所述的光传感器,其中,所述至少一个光发射器包括发光二极管。
7.根据权利要求1所述的光传感器,其中,所述至少一个光发射器包括垂直腔面发射激光器。
8.根据权利要求1所述的光传感器,其中,所述光电探测器组件包括光电二极管、光敏电阻或光电晶体管的至少其中之一。
9.根据权利要求1所述的光传感器,还包括设置在所述透明基板之上、但不位于所述透明基板与所述光电探测器组件之间和所述透明基板与所述至少一个光发射器之间的被配置为调整光的第二光调整结构。
10.根据权利要求9所述的光传感器,其中,所述第一光调整结构和所述第二光调整结构包括透镜、扩散器、散射元件、衍射光学元件、或全息光学元件的至少其中之一。
11.根据权利要求1所述的光传感器,其中,所述聚合物封装结构包括聚合物涂层,并且所述聚合物涂层包括所述散射元件或所述吸收元件的至少其中之一。
12.根据权利要求1所述的光传感器,还包括设置在所述透明基板之上的抗反射涂层。
13.根据权利要求1所述的光传感器,其中,所述透明基板包括玻璃基板、蓝宝石基板、金刚石基板、锌-硫化物基板、锌-硒化物基板、聚合物基板、锗基板、或硅基板。
14.根据权利要求1所述的光传感器,其中,所述透明基板具有与硅的热膨胀系数近似匹配的热膨胀系数。
15.根据权利要求1所述的光传感器,还包括电气连接到所述光电探测器组件的集成电路,其中,所述集成电路包括驱动器电路、模拟电路、数字电路、信号处理电路、或信号转换电路的至少其中之一。
16.一种用于形成光传感器的方法,包括:
在透明基板之上形成一个或多个再分布结构;
将至少一个光发射器安装在所述透明基板的表面上,所述至少一个光发射器被配置为发射光;
将光电探测器组件安装在所述透明基板的所述表面上,所述光电探测器组件被配置为检测光并且响应于此而提供信号;
形成位于所述透明基板与所述光电探测器组件之间和所述透明基板与所述至少一个光发射器之间的光调整结构,其用于聚焦并传输入射到所述光电探测器组件上的光并且聚焦或扩展由所述至少一个光发射器发射的光;
在所述透明基板的所述表面之上形成封装结构,其中所述封装结构至少大体上封装所述至少一个光发射器和所述光电探测器组件,所述封装结构包括散射元件或吸收元件的至少其中之一,所述封装结构具有远离所述透明基板的所述表面的表面;以及
在所述透明基板的所述表面之上形成多个焊料凸块,其中所述多个焊料凸块中的相应焊料凸块延伸超过与所述封装结构的所述表面共面的平面。
17.一种光传感器,包括:
具有表面的透明基板;
直接安装到所述透明基板的所述表面上的至少一个光发射器,所述至少一个光发射器被配置为发射光;
直接安装到所述透明基板的所述表面上的光电探测器组件,所述光电探测器组件被配置为检测光并且响应于此而提供信号;
设置在所述透明基板之上的至少一个再分布结构,所述至少一个光发射器和所述光电探测器组件电气连接到所述至少一个再分布结构;
设置在所述透明基板的所述表面之上的封装结构,其至少大体上封装所述至少一个光发射器和所述光电探测器组件,其中,所述封装结构包括散射元件或吸收元件的至少其中之一,所述封装结构具有远离所述透明基板的所述表面的表面;
设置在所述透明基板的所述表面之上的多个焊料凸块,其中所述多个焊料凸块中的相应焊料凸块延伸超过与所述封装结构的所述表面共面的平面;以及
位于所述透明基板与所述光电探测器组件之间和所述透明基板与所述至少一个光发射器之间的第一光调整结构,其用于聚焦并传输入射到所述光电探测器组件上的光并且聚焦或扩展由所述至少一个光发射器发射的光。
18.根据权利要求17所述的光传感器,还包括设置在所述透明基板上、但不位于所述透明基板与所述光电探测器组件之间和所述透明基板与所述至少一个光发射器之间的被配置为调整光的第二光调整结构。
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9496247B2 (en) * 2013-08-26 2016-11-15 Optiz, Inc. Integrated camera module and method of making same
US10139340B2 (en) * 2015-06-29 2018-11-27 Hannu Harjunmaa Noninvasive refractometer
US10170658B2 (en) * 2015-11-13 2019-01-01 Advanced Semiconductor Engineering, Inc. Semiconductor package structures and method of manufacturing the same
KR101978913B1 (ko) * 2015-11-16 2019-05-16 한국전자통신연구원 다채널 광 수신기 및 그의 제조 방법
JP6790412B2 (ja) * 2016-03-28 2020-11-25 富士ゼロックス株式会社 生体情報測定装置
DE102017111802A1 (de) * 2017-05-30 2018-12-06 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsdetektor und Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors
US10910507B2 (en) * 2017-06-09 2021-02-02 Advanced Semiconductor Engineering, Inc. Semiconductor package device and method of manufacturing the same
JP2019066675A (ja) * 2017-10-02 2019-04-25 富士通コンポーネント株式会社 光モジュール
TWI637502B (zh) * 2017-12-05 2018-10-01 義明科技股份有限公司 光學感測裝置以及光學感測模組
CN112074960A (zh) * 2017-12-27 2020-12-11 ams传感器新加坡私人有限公司 具有透明基板的光电模块及制造其的方法
TWI672820B (zh) * 2018-02-06 2019-09-21 華星光通科技股份有限公司 光接收器及其製備方法
CN109211287A (zh) * 2018-08-29 2019-01-15 淮阴师范学院 光电薄膜晶体检测传感器
US10811400B2 (en) * 2018-09-28 2020-10-20 Apple Inc. Wafer level optical module
WO2020079727A1 (ja) * 2018-10-15 2020-04-23 住友電気工業株式会社 集光型太陽光発電モジュール用遮蔽板、集光型太陽光発電モジュールおよび集光型太陽光発電モジュールの製造方法
WO2020207830A1 (en) * 2019-04-08 2020-10-15 Ams Ag Optical sensor including integrated diffuser
CN111240472A (zh) * 2019-12-31 2020-06-05 Oppo广东移动通信有限公司 电子设备、手势识别装置和方法
TWI751480B (zh) * 2020-01-22 2022-01-01 晶智達光電股份有限公司 光電感測封裝結構
US20220225006A1 (en) * 2021-01-14 2022-07-14 Apple Inc. Electronic Devices With Skin Sensors
CN113314561B (zh) * 2021-05-27 2023-05-09 复旦大学 一种深紫外波段发光单片集成器件及制备方法
CN114106970A (zh) * 2021-10-09 2022-03-01 郭忠柱 一种醇化酒、水、茶的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5498870A (en) * 1992-09-25 1996-03-12 Canon Kabushiki Kaisha Rotation information detection apparatus
CN1581318A (zh) * 2003-08-05 2005-02-16 曾繁根 微型光学读取头模块与其制造方法及其取景物镜制造方法
CN203191596U (zh) * 2013-04-19 2013-09-11 深圳新飞通光电子技术有限公司 集成并行光组件与光收发模块

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58101476A (ja) * 1981-12-11 1983-06-16 Sanyo Electric Co Ltd 光送受装置
JPH01184965A (ja) * 1988-01-20 1989-07-24 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 反射型ホトセンサ
US6943423B2 (en) 2003-10-01 2005-09-13 Optopac, Inc. Electronic package of photo-image sensors in cellular phone camera modules, and the fabrication and assembly thereof
US6864116B1 (en) 2003-10-01 2005-03-08 Optopac, Inc. Electronic package of photo-sensing semiconductor devices, and the fabrication and assembly thereof
US7122874B2 (en) 2004-04-12 2006-10-17 Optopac, Inc. Electronic package having a sealing structure on predetermined area, and the method thereof
US20050236684A1 (en) * 2004-04-27 2005-10-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Image sensor packaging structure and method
US6943424B1 (en) 2004-05-06 2005-09-13 Optopac, Inc. Electronic package having a patterned layer on backside of its substrate, and the fabrication thereof
KR100498708B1 (ko) 2004-11-08 2005-07-01 옵토팩 주식회사 반도체 소자용 전자패키지 및 그 패키징 방법
WO2011123687A1 (en) * 2010-03-31 2011-10-06 Ultra Communications, Inc. Integrated optical time domain reflectometer

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5498870A (en) * 1992-09-25 1996-03-12 Canon Kabushiki Kaisha Rotation information detection apparatus
CN1581318A (zh) * 2003-08-05 2005-02-16 曾繁根 微型光学读取头模块与其制造方法及其取景物镜制造方法
CN203191596U (zh) * 2013-04-19 2013-09-11 深圳新飞通光电子技术有限公司 集成并行光组件与光收发模块

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