CN105206627A - 光传感器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一光传感器，其包含：一基板，具有一表面，且在该表面上形成有一凹槽；一围墙结构，设置于该基板的周围并在该表面上形成一封闭空间，该围墙结构具有一挡墙嵌入至该凹槽中；一光发射芯片，设置于该基板的该表面上，与该基板电性连接，且位于该挡墙的一侧；一光接收芯片，设置于该基板的该表面上，与该基板电性连接，且位于该挡墙的另一侧；以及一封胶体，覆盖该光发射芯片及该光接收芯片。本发明另提一光传感器制造方法，其可制造上述的光传感器。藉此，光传感器可具有易于制造、且结合性较好的围墙结构。

Description

光传感器及其制造方法

技术领域

本发明有关一种传感器及其制造方法，特别关于一种光传感器及其制造方法。

背景技术

习知的光传感器至少包含一光发射组件及一光接收组件，该光发射组件可向外发射光线，若该发射的光线撞击到侦测物而反射时，该光接收组件可接收该反射光线并使光传感器输出一感测讯号。

为了使光发射组件所发射出的光线不会直接传递至光接收组件，习知的光传感器另包含一金属外壳。该金属外壳覆盖该光发射及光接收组件，且将该光发射组件及该光接收组件相间隔开；如此，金属外壳可阻挡光发射组件所发射出的光线直接地传递至光接收组件，藉此增加光传感器的感测可靠度。

然而，该金属外壳较难适用于体积较小的光传感器中，因为金属外壳不易制造成小尺寸者；易言之，金属外壳若需制作成小尺寸者时，金属外壳的制造成本会较高，而制造精度亦较难控制。此外，小尺寸的金属外壳与光发射器的其他部分之间的结合力亦会较差，造成光发射器较难组装；若使用黏胶来增加结合力时，该黏胶亦不易涂布在小尺寸的金属外壳上。

另一方面，在组装金属外壳至光发射器中的时候，仅能一次组装一个金属外壳至一个光发射器中，无法同时组装多个金属外壳至多个光发射器中，造成组装时间增加。

有鉴于此，如何改善至少一种上述缺失，乃为此业界待解决的问题。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种光传感器及其制造方法，其解决的技术问题至少为：「使光传感器易于制造，进而使制造成本降低」。

为达上述目的，本发明所揭露的光传感器包含：一基板，具有一表面，且在该表面上形成有一凹槽；一围墙结构，设置于该基板的周围并在该表面上形成一封闭空间，该围墙结构具有一挡墙嵌入至该凹槽中；一光发射芯片，设置于该基板的该表面上，与该基板电性连接，且位于该挡墙的一侧；一光接收芯片，设置于该基板的该表面上，与该基板电性连接，且位于该挡墙的另一侧；以及一封胶体，覆盖该光发射芯片及该光接收芯片。

为达上述目的，本发明所揭露的光传感器的制造方法包含：提供一基板；形成多个凹槽于该基板的一表面上；形成多个围墙结构于该基板的该表面上，各该围墙结构具有一挡墙，各该挡墙嵌入至各该凹槽中；设置多个光发射芯片于该基板的该表面上，并电性连接该些光发射芯片与该基板，其中各该光发射芯片位于各该挡墙的一侧；设置多个光接收芯片于该基板的该表面上，并电性连接该些光发射芯片与该基板，其中各该光接收芯片位于各该挡墙的另一侧；形成一封胶体于该基板上，以覆盖该些光发射芯片及该些光接收芯片；以及切割该基板，以形成该光传感器。

为让上述目的、技术特征及优点能更明显易懂，下文系以较佳的实施例配合所附图式进行详细说明。

附图说明

图1为依据本发明的第一实施例的光传感器的俯视图。

图2为依据本发明的第一实施例的光传感器的剖视图。

图3为依据本发明的第一实施例的光传感器的俯视图(遮光盖体未示)。

图4为依据本发明的第二实施例的光传感器的剖视图。

图5为依据本发明的第二实施例的光传感器的俯视图。

图6为依据本发明的第二实施例的光传感器的立体图。

图7为依据本发明的第三实施例的光传感器的剖视图。

图8A至图8H为依据本发明的第四较佳实施例的光传感器的制造方法的步骤示意图。

图9A至图9G为依据本发明的第五较佳实施例的光传感器的制造方法的步骤示意图。

符号说明

1、2、3光传感器

10基板

11表面

12凹槽

20、20’围墙结构

21挡墙

211露出部

212嵌入部

22侧墙

23遮光盖体

231开口

30光发射芯片、芯片

40光接收芯片、芯片

50、50’封胶体

51透镜部

52、53凹槽

60、60’遮光盖体

61开口

S801～S813、S901～S911步骤

具体实施方式

请参阅图1至图3，其为依据本发明的第一较佳实施例的光传感器的俯视图及剖视图。于第一实施例中，一光传感器1被揭露，而该光传感器1可包含一基板10、一围墙结构20、一光发射芯片30、一光接收芯片40及一封胶体50。上述组件特征将依序说明如下。

该基板10用以承载其他组件，且可具有传递电流讯号的功能，故其可具有电路结构、接点等(图未示)。在结构上，该基板10具有一表面11及一凹槽12，该表面11可为上表面，而在该表面11上形成该凹槽12；该凹槽12的深度较佳地可大于等于(≧)该基板10的厚度的二分之一，以增加后述的挡墙21的遮光效果。

该围墙结构20设置于该基板10的周围，即该围墙结构20沿着基板10的周围而设置、并非集中于基板10的中央处。该围墙结构20可在基板10的表面11上形成一封闭空间(或称一限制空间)，以定义出该光发射芯片30及该光接收芯片40在表面11上的设置区域。

在材料上，该围墙结构20可由透光材料(例如环氧化合物(epoxy)、塑材(plastic)或硅材(silicon))为基材，然后添加不透光的染料，使整体成为不透光者。易言之，该围墙结构20包括一光阻隔胶体。该围墙结构20可藉由压模成型(compressionmolding)、射出成型(injectionmolding)、点胶(dispensing)或转移成型(transfermolding)等来形成，具体的说明将于后述的制造方法部分为之。

在结构上，该围墙结构20可具有一挡墙21及多个侧墙22，该挡墙21嵌入至基板10的凹槽12中，而该些侧墙22设置于基板10的表面11上；该些侧墙22与挡墙21相连接，以围绕出该封闭空间。该挡墙21及该侧墙22用以阻挡光线穿过其中，而嵌入至基板10的凹槽12中的挡墙21更可使光线难以从挡墙21与基板10之间的空隙中穿过。

此外，该挡墙21可分为一露出部211及一嵌入部212，该露出部211系位于该表面11上，而该嵌入部212系位于凹槽12中。该嵌入部212的高度与该凹槽12的深度相同，故该嵌入部212的高度较佳地大于等于该基板10的厚度的二分之一；当嵌入部212具有如此的高度时，可有效地阻挡光线穿过。

另一方面，较佳地，该露出部211可厚于该嵌入部212；换言之，该露出部211的厚度不受限于该凹槽12的宽度。当露出部211的厚度较大时，可增加挡墙21的遮光效果。该挡墙21的最大厚度较佳地可为0.3mm～0.5mm。

该侧墙22的厚度可较小，且可小于该挡墙21的厚度，原因在于：该侧墙22系用以阻挡来自外界光线，而外界光线的强度通常较弱，故较薄的侧墙22即足以阻挡。

该光发射芯片30及该光接收芯片40皆设置于该基板10的该表面11，且皆与该基板10电性地连接(透过打线方式或覆晶方式)；该些芯片30及40皆被围墙结构20围绕，且该光发射芯片30位于该挡墙21的一侧，而该光接收芯片40位于该挡墙21的另一侧。该光发射芯片30可受控制而发射一光线(如红外光)，该所发射的光线接触到一外物而反射时，该光接收芯片40可接收该反射的光线，然后因应产生一感测讯号给基板10传递。

另说明的是，该些芯片30及40的具体规格(例如功率、光波长范围等)可依据光传感器1的实际应用情况而选择不同者。

该封胶体50亦设置于该基板10的表面11上、被该围墙结构20围绕、且覆盖该光发射芯片30及该光接收芯片40。该封胶体50可保护该些芯片30及40不易受到环境因素影响。

在材料上，该封胶体50可由透光材料(例如环氧化合物(epoxy)、塑材(plastic)或硅材(silcon))等为基材，且整体为透光者。易言之，该封胶体50包括一可透光胶体，不会阻挡光线传递。该封胶体50可藉由一压模成型、一射出成型、一点胶或一转移成型等来形成，具体的说明将于后述的制造方法部分为之。

藉由上述特征，光传感器1可藉由光发射芯片30及光接收芯片40来感测一外物是否接近光传感器1，且光传感器1可藉由围墙结构20来增加本身的感测准确度，亦即围墙结构20可阻挡非预期的光线被光接收芯片40感测，例如阻挡来自环境的光线、或是阻挡来自光发射芯片30的直接光线。

此外，本发明的光传感器1可选择包含一遮光盖体60，以进一步增加光传感器1的感测准确度。

具体而言，该遮光盖体60设置于该围墙结构20上，且该遮光盖体60具有多个开口61(本实施例中，该些开口61为两个，以对应该些芯片30及40的数目)。该些开口61暴露出部分的该封胶体50，且分别位于该些芯片30及40的上方。该光发射芯片30的光线可透过该些开口61的其中之一向外发射，而该光接收芯片40可透过该些开口61的其中另一接收反射自该光发射芯片30的光线。

该遮光盖体60可由不透光材料所制成，且可藉由印刷工艺(printingprocess)、喷涂或贴片来形成。该贴片系指先将遮光盖体60独立制作出，然后再贴固于围墙结构20上。

该遮光盖体60可限制光线通过的区域，使得特定路径的反射光线才得以通过遮光盖体60、然后进入至封胶体50而被该光接收芯片40接收。该特定路径可对应光传感器1的特定感测范围，在该特定感测范围内的外物才得以被光传感器1感测。

请参阅图4至图6，其为依据本发明的第二较佳实施例的光传感器的俯视图、剖视图及立体图。于第二实施例中，另一光传感器2被揭露，而该光传感器2如同光传感器1般可包含一基板10、一围墙结构20、一光发射芯片30、一光接收芯片40及一封胶体50。

不同的是，光传感器2包含另一遮光盖体60’，该遮光盖体60’可仅设置于封胶体50上、或延伸地覆盖至该围墙结构20上；不论是何种形式，该遮光盖体60’同样地具有多个开口61，以限制光线通过的区域。

请参阅图7，其为依据本发明的第三较佳实施例的光传感器的剖视图。于第三实施例中，又一光传感器3被揭露，而该光传感器3如同光传感器1般可包含一基板10、一光发射芯片30、一光接收芯片40及一封胶体50’。

不同的是，光传感器3包含另一围墙结构20’，该围墙界够20’本身具有一遮光盖体23，即该围墙结构20’的挡墙21及侧墙22与遮光盖体23为一体成型；此外，该挡墙21具有均一的厚度。另一方面，封胶体50’更具有多个透镜部51，该些透镜部51分别设置于该遮光盖体23的多个开口231中；该些透镜部51用以汇聚光线，以使光线更易被该光接收芯片40感测。

上述段落说明了依据本发明的实施例的光传感器1～3，而从上述段落应可知悉到，光传感器1～3的围墙结构20(20’)可直接形成于基板10上(即围墙结构20并非是预先制作出，然后才组装至基板10上)，因此围墙结构20与基板10之间的结合性可较佳，且可省略围墙结构20与基板10的组装步骤；此外，藉由压模或射出成型来形成围墙结构20时，围墙结构20的尺寸较易控制。

请参阅图8A至图8H，其为依据本发明的第四较佳实施例的光传感器的制造方法的步骤示意图。于第四实施例中，一光传感器的制造方法(以下简称为制造方法)被揭露，该制造方法可制造出一个或多个如上述光传感器1及2般的光传感器，因此该制造方法的技术内容与光传感器1及2的技术内容可相互参考。该制造方法可包括以下步骤：

如图8A及图8B所示，于步骤S801及步骤S803中，先提供一基板10，然后形成多个凹槽12于该基板10的一表面11上。该些凹槽12可藉由一切割工艺来形成，且在切割出该些凹槽12时，该基板10的表面11应是一平面者、没有被弯曲；因此，在切割该些凹槽12时，该些凹槽12的切割深度可较为一致，且较易控制。

如图8C所示，于步骤S805中，接着形成多个围墙结构20于该基板10的该表面11上，各该围墙结构20具有一挡墙21，各该挡墙21嵌入至各该凹槽12中。该些围墙结构20可藉由包括一压模成型、一射出成型、一点胶或一转移成型来直接地形成于基板10上，也就是，具有凹槽12的基板10可放置入一模具(图未示)中，然后围墙结构20的原料再注入该模具中、然后固化成该围墙结构20。

步骤S805可限制于S803后实行，也就是，于该些凹槽12形成于该基板10的该表面11上之后，该些围墙结构20才被形成于该基板10的该表面11上。

如图8D所示，于步骤S807-1中，接着设置多个光发射芯片30及多个光接收芯片40于该基板10的该表面11上，其中各该光发射芯片30位于各该挡墙21的一侧，而各该光接收芯片40位于各该挡墙21的另一侧。如图8E所示，于步骤S807-2中，接着藉由打线方式(亦可藉由覆晶方式)，电性连接该些芯片30及40与该基板10。

步骤S807-1及S807-2通常是在步骤S805之后才执行，然而步骤S807-1及S807-2亦可于步骤S805之前执行，也就是，于该些芯片30及40设置于该基板10的该表面11上之后，该些围墙结构20才被形成于该基板10的该表面11上。

如图8F所示，于步骤S809中，接着形成一封胶体50于该基板10上，以覆盖该些光发射芯片30及该些光接收芯片40。该封胶体50可藉由一压模成型、一射出成型、一点胶或一转移成型等来形成；若藉由点胶时，封胶体50的原料会通过一或多个喷嘴(图未标号)而注入至基板10上及该些围墙结构20的封闭空间中，然后固化成该封胶体50。相较于压模成型或射出成型，藉由点胶来形成封胶体50时，可不需使用模具。

如图8G所示，于步骤S811中，接着形成一遮光盖体60于该围墙结构20上，并使该遮光盖体60具有多个开孔61。藉此，该些光发射芯片30的光线分别透过一部分的该些开口61向外发射，而该些光接收芯片40分别透过另一部分的该些开口61接收反射自该些光发射芯片30的光线。该遮光盖体60可藉由一印刷工艺、喷涂或贴片来形成。

如图8H所示，于步骤S813中，最后切割该基板10，以形成一个或多个光传感器1。切割时，刀具会切过该遮光盖体60、该封胶体50、该些围墙结构20及该基板10。

另说明的是，若光传感器1选择不包括遮光盖体60时，该步骤S811可省略，而该步骤S813即可于步骤S809后立即执行。

藉此，该制造方法可同时制造出多个具有围墙结构20的光传感器1或2，且该制造方法可使基板10的凹槽12的切割深度易于控制(即不会使凹槽12的切割深度过大而不慎切断基板10)，此外该制造方法可节省模具的使用数目，以减少制造成本(即封胶体50的形成可不需藉助模具)。

请参阅图9A至图9G，其为依据本发明的第五较佳实施例的光传感器的制造方法的步骤示意图。于第五实施例中，另一光传感器的制造方法(以下简称为另一制造方法)被揭露，该另一制造方法可制造出一个或多个如上述光传感器3般的光传感器，因此该另一制造方法的技术内容与光传感器3的技术内容可相互参考；该另一制造方法与前述的该制造方法的技术内容亦可相互参考。该另一制造方法可包括以下步骤：

如图9A所示，于步骤S901中，先提供一基板10，该基板10具有一表面11。如图9B及图9C所示，于步骤S903-1及S903-2中，接着设置多个光发射芯片30及多个光接收芯片40于该基板10的该表面11上，然后藉由打线方式(或覆晶方式)，电性连接该些芯片30及40与该基板10。

如图9D所示，于步骤S905中，接着形成一封胶体50’于该基板10上，以覆盖该些芯片30及40；该封胶体50’可藉由一压模成型或一射出成型来形成。该封胶体50’具有多个凹槽52，各该凹槽52位于各该光发射芯片30及各该光接收芯片40之间。

该些凹槽52可于压模成型或射出成型时，一并形成于封胶体50’上；该些凹槽52亦可藉由切割工艺来形成于封胶体50’上。

该封胶体50’的形成过程中可能会导致基板10弯曲(原因可能是封胶体50’固化时的收缩、或成型时的压力)，故于封胶体50’形成后，可进行一整平工艺，以使弯曲的基板10恢复平整。

如图9E所示，于步骤S907中，接着，沿着该封胶体50的该些凹槽52，于该基板10的该表面11上形成多个凹槽12；该些凹槽12分别形成于该些凹槽52之下。该些凹槽12可藉由一切割工艺来形成，具体而言，一或多个切割刀具会通过该些凹槽52，然后切除基板10的部分材料，以形成该些凹槽12。该些凹槽12与该些凹槽52可具有相同的宽度。

另外，在该些凹槽12形成的同时、之前、或之后，可于封胶体50’上形成多个凹槽53，各该凹槽53位于各该两凹槽52之间。

如图9F所示，于步骤S909中，接着形成多个围墙结构20’于该基板10的该表面11上，各该围墙结构20’具有一挡墙21，各该挡墙21嵌入至各该凹槽12及各该凹槽52中；各该围墙结构20’具有多个侧墙22，各该侧墙22嵌入至各该凹槽53中。

由上述步骤可知，于该封胶体50’形成该基板10上、且覆盖该些光发射芯片30及该些光接收芯片40之后，该些凹槽12才被形成于该基板10的该表面11上；此外，当该些凹槽12形成后，该些围墙结构20’才被形成于该基板10的该表面11上。

于该些围墙结构20’形成时，可同时形成一遮光盖体23于各该围墙结构20’上，并使该遮光盖体23具有多个开孔231。该遮光盖体23可与该围墙结构20’为一体成型。

如图9G所示，于步骤S911中，最后切割该基板10，以形成一个或多个光传感器3。

另说明的是，基板10及其凹槽12亦可以下列步骤来制作(图未示)：先提供二板体，即一上板及一下板；然后，利用钻孔、切割，或与前述钻孔或切割相似或同等的方式来形成多个贯穿槽于该上板，而此时该下板未有被形成凹槽或贯穿槽；尔后，结合该上板与该下板(藉由黏胶等固定手段)，以形成该基板10；该上板的该些贯穿槽即分别构成该基板的该些凹槽。

综合上述，本发明的各实施例所揭露的光传感器及其制造方法可具有特点如下：

1、光传感器可不需外加的金属外壳来遮光，故光传感器没有习知金属外壳所带来的缺失。

2、光传感器的围墙结构可有效地阻挡光线穿过，增加传感器的准确度；此外，围墙结构的挡墙还嵌入至基板中，以进一步增加阻挡光线的效果。

3、围墙结构可直接形成于基板上，故不需额外的组装步骤；此外，围墙结构与基板之间能有良好的结合力。

4、封胶体可不需藉由模具来形成于基板上，因此可节省模具的制造成本。

5、基板的凹槽在形成前，基板可为平整状态，故凹槽的形成深度较易控制。

6、遮光盖体可采用印刷工艺来形成，使得遮光盖体的形成位置及开口尺寸可轻易控制。

上述的实施例仅用来例举本发明的实施态样，以及阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的保护范畴。任何熟悉此技术者可轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围，本发明的权利保护范围应以申请专利范围为准。

Claims (19)

1.一种光传感器，包含：

基板，具有表面，且在该表面上形成有凹槽；

围墙结构，设置于该基板的周围并在该表面上形成封闭空间，该围墙结构具有挡墙嵌入至该凹槽中；

光发射芯片，设置于该基板的该表面上，与该基板电性连接，且位于该挡墙的一侧；

光接收芯片，设置于该基板的该表面上，与该基板电性连接，且位于该挡墙的另一侧；以及

封胶体，覆盖该光发射芯片及该光接收芯片。

2.如权利要求1所述的光传感器，其特征在于，该封胶体包括可透光胶体，而该围墙结构包括光阻隔胶体。

3.如权利要求1所述的光传感器，其特征在于，更包含遮光盖体，设置于该围墙结构上且具有多个开口，该些开口暴露出部分的该封胶体；该光发射芯片的光线透过该些开口的其中之一向外发射，而该光接收芯片透过该些开口的其中另一接收反射自该光发射芯片的光线。

4.如权利要求3所述的光传感器，其特征在于，该遮光盖体与该围墙结构为一体成型。

5.如权利要求3所述的光传感器，其特征在于，该围墙结构的该挡墙的厚度为0.3mm～0.5mm。

6.如权利要求1所述的光传感器，其特征在于，该基板的该凹槽的深度，大于等于该基板厚度的二分之一。

7.如权利要求1所述的光传感器，其特征在于，该围墙结构的该挡墙的位于该表面上的部分，厚于该挡墙的嵌入该凹槽的部分。

8.一种光传感器的制造方法，包含：

提供基板；

形成多个凹槽于该基板的表面上；

形成多个围墙结构于该基板的该表面上，各该围墙结构具有挡墙，各该挡墙嵌入至各该凹槽中；

设置多个光发射芯片于该基板的该表面上，并电性连接该些光发射芯片与该基板，其中各该光发射芯片位于各该挡墙的一侧；

设置多个光接收芯片于该基板的该表面上，并电性连接该些光发射芯片与该基板，其中各该光接收芯片位于各该挡墙的另一侧；

形成封胶体于该基板上，以覆盖该些光发射芯片及该些光接收芯片；以及

切割该基板，以形成该光传感器。

9.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，是藉由切割工艺来形成该些凹槽。

10.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，于该些凹槽形成于该基板的该表面上之后，该些围墙结构才被形成于该基板的该表面上。

11.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，于该些光发射芯片及该些光接收芯片设置于该基板的该表面上之后，该些围墙结构才被形成于该基板的该表面上。

12.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，该些围墙结构是藉由包括压模成型、点胶、转移成型或射出成型来形成。

13.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，于该封胶体形成该基板上、且覆盖该些光发射芯片及该些光接收芯片之后，该些凹槽才被形成于该基板的该表面上；当该些凹槽形成后，该些围墙结构才被形成于该基板的该表面上。

14.如权利要求13所述的制造方法，其特征在于，该封胶体被形成有多个凹槽，而该基板的该些凹槽分别形成于该封胶体的该些凹槽之下。

15.如权利要求13所述的制造方法，其特征在于，该封胶体是藉由包括压模成型、点胶、转移成型或射出成型来形成。

16.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，该基板的提供及该凹槽的形成包含：

提供上板及下板；

形成有多个贯穿槽于该上板；以及

结合该上板与该下板，以形成该基板；

其中，该些贯穿槽分别构成该基板的该些凹槽。

17.如权利要求8～16任一项所述的制造方法，其特征在于，更包含：

于切割该基板之前，形成遮光盖体于各该围墙结构上，该遮光盖体具有多个开孔，该些光发射芯片的光线分别透过一部分的该些开口向外发射，而该些光接收芯片分别透过另一部分的该些开口接收反射自该些光发射芯片的光线。

18.如权利要求17所述的制造方法，其特征在于，该遮光盖体与该些围墙结构为一体成型。

19.如权利要求17所述的制造方法，其特征在于，该遮光盖体是藉由印刷工艺、喷涂或贴片来形成。