CN106037630A - 反射式感测模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种反射式感测模块，包含透光上盖、第一底面电路、发光芯片和感测芯片；第一底面电路设置于透光上盖的下表面；发光芯片电性耦合至第一底面电路；感测芯片电性耦合到第一底面电路；发光芯片向上出射光线穿过透光上盖，照射至目标物体；感测芯片侦测来自于目标物体反射向下穿过透光上盖的光线，产生对应的信号，提供系统作进一步处理。本发明可以埋入于软性腕带中，提供使用者套戴于手腕上，用以侦测用户的健康信息等功能。健康信息可以透过无线传输技术，直接或是间接传递到因特网，作进一步处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种反射式感测模块，特别是一种不必开挖凹槽(cavity)的反射式感测模块。
背景技术
如图1所示，美国专利US20140231635A1于2014年08月21日公开了一种反射式感测模块，其具有光学组件110-1设置于承载基材104的第一凹槽(cavity)108-1内，感测芯片110-3设置于承载基材104的第二凹槽108-3中。图1显示硅(silicon)承载基材104开挖有两个凹槽108-1,108-3；一片光学组件110-1设置于第一凹槽108-1内，一片感测芯片110-3制作于处理器芯片128上方，连同处理器芯片128一并设置于第二凹槽108-3内。上盖112设置于承载基材104上方，透镜114-1,114-2分别设置于芯片110-1,110-3上方。基材贯穿金属(Through-substrate-vias,TSV)116-1,116-2由下向上延伸穿过承载基材104连接到位于凹槽108-1底部的对应金属垫118。焊锡凸块(solder bumps)120将光学组件110-1电性连接到金属垫118，基材贯穿金属(TSV)116-3,116-4由下向上延伸穿过承载基材104到达凹槽108-3底部的电路重新分布层122。感测芯片110-3堆栈在处理器芯片128上方。基材贯穿金属(TSV)126延伸穿过处理器芯片128电性耦合于感测芯片110-3、处理器芯片128、以及电路重新分布层122。
前述反射式感测模块存在如下缺点：需要制作两个凹槽于承载基材104中，制程与结构都很复杂。一种制程与结构都较为简单的产品，是此行业研发人员所积极开发的。
发明内容
针对现有技术的上述不足，根据本发明的实施例，希望提供一种制程与结构都较为简单的反射式感测模块，该反射式感测模块可以埋入于软性腕带中，提供使用者套戴于手腕上，用以侦测用户的健康信息等；健康信息可以透过无线传输技术，直接或是间接传递到因特网，作进一步处理。
根据实施例，本发明提供的一种反射式感测模块，包含透光上盖、第一底面电路、发光芯片和感测芯片；第一底面电路设置于透光上盖的下表面；发光芯片电性耦合至第一底面电路；感测芯片电性耦合到第一底面电路，其特征是，发光芯片向上出射光线穿过透光上盖，照射至目标物体；感测芯片侦测来自于目标物体反射向下穿过透光上盖的光线，产生对应的信号，提供系统作进一步使用。
根据实施例，本发明前述反射式感测模块中，进一步包含封装胶体、第二底面电路和复数个导通金属，封装胶体封装发光芯片以及感测芯片；第二底面电路设置于封装胶体的下表面；复数个导通金属穿过封装胶体，电性耦合第一底面电路与第二底面电路。
根据实施例，本发明前述反射式感测模块中，进一步包含电路重新分布层、复数个底面金属垫和复数个焊锡球，电路重新分布层设置于第二底面电路的下方；复数个底面金属垫设置于电路重新分布层的底面；复数个焊锡球中的每一个焊锡球，设置于对应的底面金属垫下方。
根据实施例，本发明前述反射式感测模块中，进一步包含封装胶体、复数个底面金属垫和复数个焊锡球，封装胶体用以封装发光芯片以及感测芯片，曝露发光芯片下表面与感测芯片下表面；复数个底面金属垫设置于封装胶体下方；复数个焊锡球中每一个焊锡球，设置于对应的底面金属垫下方。
根据实施例，本发明前述反射式感测模块中，进一步包含第一菲涅耳透镜和第二菲涅耳透镜，第一菲涅耳透镜设置于发光芯片的上方；第二菲涅耳透镜设置于感测芯片的上方。
根据实施例，本发明前述反射式感测模块应用于腕带，进一步包含软性电路板、控制芯片和软性封装胶体；软性电路板具有电路，电性耦合于反射式感测模块；控制芯片电性耦合于软性电路板上的电路；软性封装胶体封装反射式感测模块与控制芯片。
相对于现有技术，随后的实施例将具体说明，本发明反射式感测模块的制程与结构都较为简单，该反射式感测模块可以应用于软性腕带中，提供使用者套戴于手腕上，用以侦测用户的健康信息等；健康信息可以透过无线传输技术，直接或是间接传递到因特网，作进一步处理。
附图说明
图1是美国专利US20140231635A1公开的反射式感测模块的结构示意图。
图2A-2G显示本发明反射式感测模块的制程第一实施例。
图3A-3G显示本发明反射式感测模块的制程第二实施例。
图4为本发明实施例修饰版本的结构示意图。
图5为本发明反射式感测模块应用于腕带的结构示意图。
图6为埋入本发明反射式感测模块的腕带的配戴状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修改同样落入本发明权利要求所限定的范围。
图2A-2G显示本发明的制程第一实施例。
图2A显示一个透光上盖23(例如玻璃上盖)被准备了，然后，第一底面电路24制作于玻璃上盖23下表面。
图2B显示一片发光芯片21电性耦合到第一底面电路24；其中，发光芯片21具有复数个上电极211，经由焊锡球212电性耦合到玻璃上盖23下方的第一底面电路24。一片感测芯片22，电性耦合到第一底面电路24；其中，该感测芯片22具有复数个上电极221经由焊锡球222电性耦合到玻璃上盖23下方的第一底面电路24。
本发明所使用的发光芯片21，可以是雷射二极管(laser diode)、垂直共振腔面射型雷射(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser,VCSEL)、或是其他发光二极管。可以依据需要，选择不同的底部填充材料(underfill)用以填充发光芯片21与玻璃上盖23之间的细缝25，让光线可以穿过透光上盖23。例如：红外线可以穿过的填充材料可以是硅树脂(silicone)或是苯并环丁烯(Benzocyclobutene,BCB)。
图2C显示一种封装胶体26用以封装发光芯片21以及感测芯片22。
图2D显示复数个通孔26H贯穿封装胶体26使得第一底面电路24指定区域裸露出来。
图2E显示以金属电镀或是其他适当方式，填充金属于每一个通孔26H，形成复数个贯穿金属261穿过封装胶体26。贯穿金属261的上端电性耦合于玻璃上盖23下方的第一底面电路24。第二底面电路262设置于封装胶体26的下表面，第二底面电路262电性耦合到贯穿金属261的下端。
图2F显示电路重新分布层(redistribution layer,RDL)27设置于封装胶体26的第二底面电路262下方。电路重新分布层(redistribution layer,RDL)27的结构，包含有导通金属271、介电材料273、以及复数个底部金属垫272。导通金属271埋在介电材料273中，底部金属垫272设置于介电材料273的底面；底部金属垫272电性耦合到导通金属271下端。
图2G显示复数个焊锡球281被设置于下方，每一个焊锡球281系设置于一个对应的底部金属垫272下表面。发光芯片21可以出射复数个向上的光线L1(图4)，光线穿过玻璃上盖23照射至上方侦测区域38(图4)的目标物体。感测芯片22侦测经由目标物体反射向下穿过玻璃上盖23的光线L2(图4)，产生对应的信号，提供系统作进一步处理。
图3A-3G显示本发明的制程第二实施例。
图3A显示玻璃上盖23被准备了；然后，第一底面电路24设置于玻璃上盖23的下表面。
图3B显示一片发光芯片21电性耦合到第一底面电路24；其中，发光芯片21具有复数个上电极211，经由焊锡球212，电性耦合到玻璃上盖23下方的第一底面电路24。一片感测芯片22，电性耦合到第一底面电路24；其中，该感测芯片22具有复数个上电极221经由焊锡球222电性耦合到玻璃上盖23下方的第一底面电路24。
图3C显示一种封装胶体26用以封装发光芯片21以及感测芯片22。
图3D显示磨薄制程，由下往上磨薄使得发光芯片21以及感测芯片22下表面裸露，形成平面底部265；其中，封装胶体26下表面、发光芯片21下表面、以及感测芯片22下表面呈共平面265。
图3E显示复数个通孔26H贯穿封装胶体26裸露出第一底面电路24事先设定的区域。
图3F显示采用电镀或是其他适当方式，将金属填入通孔26H，形成复数个贯穿金属261穿过封装胶体26。贯穿金属261的上端，电性耦合于玻璃上盖23下方的第一底面电路24。第二底面电路包含有底面金属垫362形成于封装胶体26的下表面，底面金属垫362电性耦合到贯穿金属261的下端。
图3G显示复数个焊锡球381被制备了，每一个焊锡球381系设置于对应的底面金属垫362。发光芯片21可以出射复数个光线L1(图4)，向上穿过玻璃上盖23照射至上方侦测区域38(图4)的目标物体；感测芯片22侦测目标物体反射向下穿过玻璃上盖23的光线L2(图4)，产生一个对应的信号，提供系统进一步使用。
图4显示本发明实施例修饰版本。
图4显示反射式感测模块的修饰版本400。第一菲涅耳透镜(Fresnel lens)351系设置于发光芯片21的上方；以及第二菲涅耳透镜(Fresnel lens)352系设置于感测芯片22的上方。
第一菲涅耳透镜351将发光芯片21出射的复数条光线L1聚焦于侦测区域38，侦测安置于侦测区域38的目标物体(图中未表示)；复数条反射光线L2自目标物体反射出来，感测芯片22侦测反射光线L2，并产生对应的信号，提供系统作进一步处理。
图5显示本发明反射式感测模块应用于腕带。
图5显示一条腕带500具有一个埋入的反射式感测模块400。
软性电路板43具有电路(图中未表示)电性耦合到反射式感测模块400，控制芯片41设置于软性电路板43上，且电性耦合到软性电路板43。软性封装胶体44用以封装反射式感测模块400以及控制芯片41；转换器(transducer)(图中未表示)可以被整合到控制芯片41中，处理信号的转换。电池42埋入于封装胶体44中，提供控制芯片41以及腕带系统所需要的电能。
图6显示本发明的腕带的配戴状态。
图6显示软性腕带500穿戴在使用者手腕上。复数条光线L1自发光芯片21出射，感测芯片22可以用来侦测用户的健康信息，例如：心跳、血压…等信息。感测芯片22侦测到的健康信息可以经由控制芯片41内的转换器传输到手机48，手机48再将健康信息传送到因特网上默认的主机，例如设置于医院内部，信息也可以传输到指定的医师手机，提供医师作为参考以便对潜在的病人相关的健康信息有事先了解，事先准备，待病人到院以后，可以迅速提供有效的治疗。
Claims (6)
1.一种反射式感测模块，包含透光上盖、第一底面电路、发光芯片和感测芯片；第一底面电路设置于透光上盖的下表面；发光芯片电性耦合至第一底面电路；感测芯片电性耦合到第一底面电路，其特征是，发光芯片向上出射光线穿过透光上盖，照射至目标物体；感测芯片侦测来自于目标物体反射向下穿过透光上盖的光线，产生对应的信号。
2.如权利要求1所述的反射式感测模块，其特征是，进一步包含封装胶体、第二底面电路和复数个导通金属，封装胶体封装发光芯片以及感测芯片；第二底面电路设置于封装胶体的下表面；复数个导通金属穿过封装胶体，电性耦合第一底面电路与第二底面电路。
3.如权利要求2所述的反射式感测模块，其特征是，进一步包含电路重新分布层、复数个底面金属垫和复数个焊锡球，电路重新分布层设置于第二底面电路的下方；复数个底面金属垫设置于电路重新分布层的底面；复数个焊锡球中的每一个焊锡球，设置于对应的底面金属垫下方。
4.如权利要求1所述的反射式感测模块，其特征是，进一步包含封装胶体、复数个底面金属垫和复数个焊锡球，封装胶体用以封装发光芯片以及感测芯片，曝露发光芯片下表面与感测芯片下表面；复数个底面金属垫设置于封装胶体下方；复数个焊锡球中每一个焊锡球，设置于对应的底面金属垫下方。
5.如权利要求1所述的反射式感测模块，其特征是，进一步包含第一菲涅耳透镜和第二菲涅耳透镜，第一菲涅耳透镜设置于发光芯片的上方；第二菲涅耳透镜设置于感测芯片的上方。
6.如权利要求5所述的反射式感测模块，其特征是，其应用于腕带，进一步包含软性电路板、控制芯片和软性封装胶体；软性电路板具有电路，电性耦合于反射式感测模块；控制芯片电性耦合于软性电路板上的电路；软性封装胶体封装反射式感测模块与控制芯片。
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