CN108074918A - 光学式生医感测器模组及其制作方法 - Google Patents

光学式生医感测器模组及其制作方法 Download PDF

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Abstract

一种光学式生医感测器模组，包含一电路板、一叠置于电路板的收光单元以及一叠置于该收光单元的发光单元。发光单元与收光单元间具有对应的挡光结构，以避免发光单元所发出的光直接射至收光单元。将该发光单元与该收光单元间呈上下叠置的关系，不仅能达到缩小元件尺寸的功效以使穿戴装置的体积更为短小，还能使该发光单元更接近一使用者，以借此缩短自该发光件所放射的一入射光行进至该使用者皮肤的光程，从而减少光的损耗并达到省电效果。本发明还提供一种前述光学式生医感测器模组的制作方法。

Description

光学式生医感测器模组及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种感测器模组，特别是涉及一种光学式生医感测器模组及其制作方法。
背景技术
随着现代人注重健康管理的观念及穿戴装置的兴起，通过检测光体积变化描记图(photoplethysmography，PPG)来量测人体心律或血氧等相关健康资讯的感测器已逐步应用在许多穿戴装置中。
参阅图1，一种现有的光学式生医感测器模组1，其包含一印刷电路板(PCB)11、一收光件12与一发光件13设置于该印刷电路板11的相同水平的一设置面111上，及一环围该收光件12与该发光件13的挡光壁14。在该光学式生医感测器模组1中，该收光件12便是使用前述光体积变化描记图(PPG)的感测器。
然而，随着穿戴装置等数位电子产品不断地轻薄短小化，该现有的光学式生医感测器模组1因该收光件12与该发光件13均是设置在该印刷电路板11相同水平的该设置面111上，而令该现有的光学式生医感测器模组1的结构应用于穿戴装置中时难以进一步微小化。
因此，改良该现有的光学式生医感测器模组1的结构，以缩小元件尺寸并使穿戴装置的体积更为轻薄短小，是此技术领域的相关技术人员所待突破的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能缩小元件尺寸的光学式生医感测器模组。
本发明光学式生医感测器模组包含一电路板、一收光单元，及一发光单元。该电路板包括一设置面、一第一线路，及一第二线路。该收光单元叠置于该电路板的该设置面上，并包括一具有一背向该设置面的收光面且电连接至该电路板的该第一线路的收光件。该发光单元叠置于该收光件的该收光面上，并包括一具有一背向该收光面的出光面且电连接至该电路板的该第二线路的发光件，及一环围该发光件的发光件挡光壁。在本发明中，该收光件与该发光件间是不透光，且该发光件挡光壁的一顶面不低于该出光面。
在本发明的一实施例中，本发明光学式生医感测器模组，该收光面包括一位于该发光件挡光壁内的固晶区，该收光单元还包括一对第一电极垫，该发光单元还包括一N型接触垫及一P型接触垫，且该收光单元的所述第一电极垫电连接该电路板的该第一线路，该发光件固晶于该固晶区上，并通过该N型接触垫及该P型接触垫以电连接于该电路板的该第二线路。
本发明光学式生医感测器模组，该收光单元还包括一对第二电极垫，该收光单元的所述第二电极垫是间隔地设置在该收光面上，且各该第二电极垫具有一位于该固晶区内的内部及一自各内部延伸至该固晶区外的延伸部，该发光单元的该N型接触垫及该P型接触垫分别对应电连接所述第二电极垫的所述内部，且所述第二电极垫的各延伸部电连接该电路板的该第二线路。
本发明光学式生医感测器模组，该收光单元还包括一环围该收光件的收光件挡光壁，且该发光件挡光壁的该顶面是不低于该收光件挡光壁的该顶面。
较佳地，本发明光学式生医感测器模组，该收光面还包括一围绕该固晶区的收光区，该收光区具有一由该发光件挡光壁的一外围面背向该发光件挡光壁的一内围面延伸至该收光件的一边缘的距离(X)，该发光件挡光壁具有一自该收光面至该发光件挡光壁的顶面的高度(y)，且定义该收光面至一使用者的皮肤的一真皮层的一厚度深为一距离(Y)，定义一与该距离(X)相关的常数因子(K)，该发光件具有一可视角(θV)，该出光面的一中心点至该发光件挡光壁的该内围面与其顶面的一连接处的一假想线是与该出光面夹有一夹角(θ)，该距离(X)是表示为：
及
当该夹角(θ)大于30度时，该常数因子(K)等于该夹角(θ)，当该夹角(θ)小于等于30度时，该常数因子(K)等于该可视角(θV)。
本发明光学式生医感测器模组，该发光单元还包括一发光件透明封装胶，该发光件透明封装胶填充于该发光件挡光壁所围绕的一空间以包覆该发光件。
本发明光学式生医感测器模组，该收光单元还包括一收光件透明封装胶，该收光件透明封装胶填充于该收光件挡光壁及该发光件挡光壁所共同界定的一空间以包覆该收光件并覆盖该设置面。
本发明光学式生医感测器模组，该发光件透明封装胶具有一朝该发光件凹陷的顶面，该收光件透明封装胶具有一朝该收光件凹陷的顶面。
本发明光学式生医感测器模组，该发光件能发出一入射光，该发光件挡光壁与该收光件挡光壁分别是由该入射光无法穿透的一胶材所构成。
本发明光学式生医感测器模组，该设置面至该发光件挡光壁的该顶面的一高度是高于该设置面至该收光件挡光壁的该顶面的一高度至少3％，且不超过该设置面至该收光件挡光壁的该顶面的一高度的两倍。
本发明的另一目的在于提供一种光学式生医感测器模组的制作方法。
本发明光学式生医感测器模组的制作方法包含一准备步骤、一晶粒叠置步骤。该准备步骤是准备一包括一设置面的电路板、一具有一收光面的收光件，及一具有一出光面的发光件。该晶粒叠置步骤是依序将该收光件与该发光件分别叠置于该设置面上与该收光面的一固晶区上的一不透光层上。
本发明光学式生医感测器模组的制作方法还包含一发光件挡光壁形成步骤，是形成一环围该固晶区与该发光件的发光件挡光壁于该收光面上或是提供一具有发光件挡光壁的该发光件。
本发明光学式生医感测器模组的制作方法还包含一收光件挡光壁形成步骤，是形成一环围该收光件的收光件挡光壁于该电路板的该设置面上或是提供一具有预设收光件挡光壁的该电路板。
本发明光学式生医感测器模组的制作方法还包含一灌胶步骤，于该收光件挡光壁与该发光件挡光壁所共同定义的空间中灌入该收光件透明封装胶，以包覆该收光件。
本发明光学式生医感测器模组的制作方法，该收光面还包括一围绕该固晶区的收光区，该收光区具有一由该发光件挡光壁的一外围面背向该发光件挡光壁的一内围面延伸至该收光件的一边缘的距离(X)，该发光件挡光壁具有一自该收光面至该发光件挡光壁的顶面的高度(y)，且定义该收光面至一使用者的皮肤的一真皮层的一厚度深为一距离(Y)，定义一与该距离(X)相关的常数因子(K)，该发光件具有一可视角(θV)，该出光面的一中心点至该发光件挡光壁的该内围面与其顶面的一连接处的一假想线是与该出光面夹有一夹角(θ)，该距离(X)是表示为：
及
当该夹角(θ)大于30度时，该常数因子(K)等于该夹角(θ)，当该夹角(θ)小于等于30度时，该常数因子(K)等于该可视角(θV)。
本发明的有益效果在于：将该发光单元与该收光单元间呈上下叠置的关系，不仅能达到缩小元件尺寸的功效以使穿戴装置的体积更为短小，还能使该发光单元更接近一使用者，以借此缩短自该发光件所放射的一入射光行进至该使用者皮肤的光程，从而减少光的损耗并达到省电效果。
附图说明
图1是一局部剖面示意图，说明一种现有的光学式生医感测器模组；
图2是一俯视示意图，说明本发明光学式生医感测器模组的一第一实施例；
图3是沿图2的一直线III-III所取得的一局部剖视示意图，辅助说明该第一实施例的细部元件间的连接关系与相对位置；
图4是一俯视示意图，说明本发明光学式生医感测器模组的一第二实施例；
图5是沿图4的一直线V-V所取得的一局部剖视示意图，辅助说明该第二实施例的细部元件间的连接关系与相对位置；
图6是一俯视示意图，说明本发明光学式生医感测器模组的一第三实施例；
图7是沿图6的一直线VII-VII所取得的一局部剖视示意图，辅助说明该第三实施例的细部元件间的连接关系与相对位置；
图8是一局部剖视示意图，说明该第三实施例的另一态样；
图9是一侧视局部剖视示意图，说明本发明该第一实施例、第二实施例，及第三实施例的一发光单元与一收光单元间的相对位置及其尺寸关系；
图10是一俯视示意图，说明本发明光学式生医感测器模组的一第四实施例；
图11是沿图10的一直线XI-XI所取得的一局部剖视示意图，辅助说明该第四实施例的细部元件间的连接关系与相对位置；
图12是一流程示意图，说明本发明光学式生医感测器模组的制作流程；
图13是一流程示意图，说明本发明该第一实施例的制作流程；及
图14是一流程示意图，说明本发明该第二实施例的制作流程。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
参阅图2与图3，本发明光学式生医感测器模组的一第一实施例。该光学式生医感测器模组包含一电路板2、一叠置于该电路板2上的收光单元3，及一叠置于该收光单元3上的发光单元4。
具体地说，该电路板2包括一设置面20，及间隔设置于该设置面20且分别电连接至该收光单元3与该发光单元4的一第一线路21与一第二线路22。
该收光单元3叠置于该电路板2的该设置面20上，并包括一收光件31、一收光件挡光壁32、一对第一电极垫33，及一对第二电极垫34。该收光件31电连接至该电路板2的第一线路21并具有一收光面311。该收光面311背向该设置面20，且包括一固晶区312与一收光区313。该收光区313是位于该收光面311的未被该发光单元4所占据的一区域。该收光件挡光壁32设置于该设置面20且环围该收光件31。本实施态样中，该收光件31为一垂直式晶片，该收光单元3的所述第一电极垫33，其一是位于该固晶区312外而设置在该收光面311上，另一是位于邻接该电路板2的该设置面20处，更者，也可直接固晶(die bonding)于该第一线路21的一电极垫211上。该收光单元3的所述第二电极垫34是间隔地设置在该收光面311上以与该第一电极垫33间隔地设置，且各第二电极垫34具有一位于该固晶区312内的内部P1及一自各内部P1延伸至该固晶区312外的延伸部P2。适用于本实施例的该收光件31是一能接收并检测光体积变化描记图(PPG)讯号的感测器。
详细地说，于本实施例中，该收光件31与该电路板2的电连接其一是通过该收光单元3的一导线35连接位于该收光面311上的该第一电极垫33与该电路板2的该第一线路21的一电极垫211，另一是通过位于该收光件31的背向该收光面311的一底面314的该第一电极垫33与该电路板2的该第一线路21的另一电极垫211以封装焊料(如焊锡)相接合，从而使该收光件31与该电路板2电连接。
该发光单元4叠置于该收光面311上，并包括一发光件41、一发光件挡光壁42，及设置于该发光件41上的一N型接触垫413及一P型接触垫414。该发光件41电连接至该电路板2的该第二线路22并具有一背向该收光面311的出光面411。较佳地，该发光件41是固晶(diebonding)于该固晶区312上，并通过该N型接触垫413及该P型接触垫414电连接于该第二线路22。该发光件挡光壁42设置于该收光面311上，且环围该发光件41与该收光面311的固晶区312。要说明的是，该发光件41主要是由发光二极体(LED)磊晶结构所构成，该发光件41的光色与数量并无特别限制，可视用途调整该发光件41的光色及增减该发光件41的数量。
详细地说，于本实施例中，该发光件41为水平式晶片，所以该N型接触垫413及该P型接触垫414是设置于该发光件41该出光面411上，并以一固晶胶(图未示)让该发光件41固晶于所述第二电极垫34上的所述内部P1上，并通过一对第一导线43分别连接该发光件41的该N型接触垫413与该P型接触垫414及位于该固晶区312内的相对应的所述第二电极垫34的该内部P1，再通过一对第二导线44分别连接该固晶区312外的所述第二电极垫34的该延伸部P2与该电路板2的该第二线路22的相对应两电极垫221，从而使该发光件41与该电路板2电连接。其中要特别注意的，该收光件31与该发光件41间必须是不透光的，更者，该固晶区312内的该发光件41所发出的一入射光不可以由该固晶区312直接穿透至该收光面311，本实施例的不透光结构主要是所述第二电极垫34的该内部P1所构成，所述第二电极垫34的材料为无法令该发光件41的该入射光穿透，或能反射该入射光的导电材料如金或银，更者，还可包含不透光的该固晶胶，如银胶。要说明的是，该发光件41与该收光件31间的接合态样并不以前述为限，其也可以是先在该收光件31的该固晶区312上形成一分散式布拉格反射镜(distributed bragg reflector，DBR)后，再于其上形成所述第二电极垫34并使该发光件41的一相反于该出光面411的另一面固晶于所述第二电极垫34的该内部P1上，同样也能达成反射该入射光的目的。
此处要特别说明的是，该发光件41于该固晶区312的连接关系并不限于该第一实施例的连接方式。举例来说，该发光件41可通过一不透光固晶胶直接固晶于该收光件31的收光面311上；或，先于该收光件31的收光面311上设置一不透光层(图未示)后，再将该发光件41设置于该不透光层(如黑胶层)上；或，当该发光件41为水平结构(horizontal)时，可先于该收光件31的收光面311上设置一散热佳的金属层(图未示)后，再将该发光件41设置于该金属层上，并于该收光件31上设置一对与该金属层相间隔的电极垫，而通过一对导线连接该发光件41与所述电极垫；或，当该发光件41为垂直结构(vertical)时，可直接于该收光件31上设置一对相间隔的电极垫，而将该发光件41设置于其中一该电极垫上，再通过导线连接该发光件41与其中另一该电极垫；或，当该发光件41为覆晶结构(flip chip)态样时，通过先在该收光件31上形成一对邻近且相间隔的电极垫，再将该发光件41覆晶于所述电极垫上。由于发光件41固晶方式为所属技术领域人员所周知，且非本发明的重点，于此不加以赘述。
值得一提的是，为了保护该收光单元3、该发光单元4，及其相关的电连接结构与线路(如本实施例中的所述第一电极垫33、所述第二电极垫34，及该些导线35、43、44)，该收光单元3与该发光单元4还分别包括一收光件透明封装胶36及一发光件透明封装胶45。该发光件透明封装胶45是填充于该发光件挡光壁42所围绕的一空间420，以包覆该发光件41并覆盖该收光件31的该固晶区312。该收光件透明封装胶36是填充于该收光件挡光壁32与该发光件挡光壁42所共同界定出的一空间320以包覆裸露在该发光件挡光壁42以外的部分的该收光件31，特别是该收光面311的该收光区313，并覆盖该设置面20。
详细地说，当该光学式生医感测器模组是面向一使用者(图未示)的皮肤设置时，该发光件41能发出入射至该使用者的皮肤内的该入射光(图未示)，令该入射光于该皮肤内转换成一光讯号(图未示)后以经由该皮肤反射该光讯号至该收光面311的该收光区313，以让该收光件31接收并分析该光讯号。于本实施例中，该发光件41的该出光面411是低于该收光件挡光壁32的一顶面321与该发光件挡光壁42的一顶面421，该发光件挡光壁42的该顶面421是高于该收光件挡光壁32的该顶面321，且该收光件挡光壁32与该发光件挡光壁42分别是由该入射光无法穿透的胶材所构成。较佳地，该发光单元4相对该收光单元3的高度关系由该设置面20至该发光单元4的该发光件挡光壁42的顶面421的高度不超过该收光件挡光壁32的由该设置面20至其顶面321的高度两倍以上。更佳地，基于避免溢胶考量，该发光单元4相对该收光单元3的高度关系是由该设置面20至该发光件挡光壁42的顶面421的高度高于该收光件挡光壁32的由该设置面20至其顶面321的高度至少3％以上。
由此可知，于本实施例中，通过让该发光件挡光壁42具有最高的高度(也就是，高于该收光件挡光壁32与该发光件41的该出光面411)，使自该发光件41所发出的该入射光不至于直接侧向地入射至该收光件31的该收光面311，因而影响该收光件31接收该光讯号，能有效地提升该收光件31的收光效能。要说明的是，适用于该第一实施例的该收光件挡光壁32与该发光件挡光壁42的该胶材可以是模压成型材料(sheet molding compound，SMC)。举例来说，模压成型材料(SMC)可以是环氧模压树脂(epoxy molding compound，EMC)、环氧树脂(epoxy resin)、硅氧树脂(silicone)、液晶高分子聚合物(liquid crystal polymer，LCP)、聚邻苯二酰胺(polyphthalamide，PPA)，或聚对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯(PCT)。另外要说明的是，当使用前述不同材料作为该收光件挡光壁32与该发光件挡光壁42时，其厚度的范围也有所不同。举例来说，当使用液晶高分子聚合物(LCP)时，其厚度较佳为≥0.2mm；而当使用环氧树脂时，其厚度较佳为≥0.3mm。
此处值得一提的是，由于该发光单元4的该发光件41是叠置于该收光单元3的该收光件31上。换句话说，该发光件41是更靠近于该使用者的皮肤。因此，能缩短该发光件41所发出的该入射光至使用者皮肤的光程，从而减少光的损耗，使整体光学式生医感测器模组达到省电功效。
此处值得一提的是，为了达到良好的讯杂比(SNR)，该收光单元3的该收光件透明封装胶36可含有染料。更具体地来说，当该收光件透明封装胶36含有染料时，可使该光讯号行进至该收光件31前，先过滤掉不必要的杂讯从而提升整体模组的讯杂比。
其中，该发光件透明封装胶45系构成该发光单元4的一出光面(也就是顶面451)，该收光件透明封装胶36系构成该收光单元3的一入光面(也就是顶面361)，更佳地，该发光件透明封装胶45的该顶面451系朝该发光件41凹陷，且该收光件透明封装胶36的该顶面361朝该收光件挡光壁32与该发光件挡光壁42所共同界定的该空间320凹陷(图3只显示顶面361、451为平面，非凹陷的曲面)。对该入射光而言，呈凹陷状的该发光件透明封装胶45的该顶面451可被视为一凹透镜，用于增加该发光件41的该入射光离开该发光件透明封装胶45的发散角。此外，对由该使用者的皮肤反射至该收光件31的该光讯号而言，呈凹陷状的该收光件透明封装胶36的该顶面361可被视为一凸透镜，用于提升收光效果。更者，该发光件透明封装胶45的凹陷的顶面451高于该收光件透明封装胶36的凹陷的顶面361。
参阅图4与图5，本发明该光学式生医感测器模组的一第二实施例，大致是相同于该第一实施例，其不同处是在于，该第二实施例的收光单元3仅包括所述第一电极垫33，并未包括所述第二电极垫34(见图3)，该发光单元4则仅通过所述第一导线43与该第二线路22电连接(见图3)。详细地说，于该第二实施例中，该发光件41直接固晶于该收光面311的固晶区312的一不透光层37上，该发光件41与该不透光层37直接被该发光件挡光壁42环绕，也就是说，该发光件41的一周面与该不透光层37的一周面与发光件挡光壁42相连接，所述第一导线43是分别由该发光件41上的该N型接触垫413及该P型接触垫414穿过该发光件挡光壁42而直接连接于该电路板2的该第二线路22的所述电极垫221。其中，该不透光层37可以为一不透光固晶胶、黑胶、金属散热层，或前述各层的堆叠结构。
参阅图6与图7，本发明该光学式生医感测器模组的一第三实施例，大致是相同于该第一实施例，其主要不同处是在于，该发光单元4无须通过如图3所示的所述第一导线43与所述第二电极垫34电连接。具体地说，该收光单元3的所述第二电极垫34是彼此间隔地设置在该收光面311上，则该发光件41是覆晶(flip chip)于所述第二电极垫34上，也就是说，该发光件41上的该N型接触垫413及该P型接触垫414(见图2)是分别朝下设置，并分别与所述第二电极垫34的内部P1电连接，且各第二电极垫34具有延伸至该固晶区312外的该延伸部P2，该第三实施例可通过所述延伸部P2电连接至该电路板2的该第二线路(图6与图7未显示出该第二线路)。其中，所述延伸部P2与该第二线路的连接方式可以为如该第一实施例中通过所述第二导线44分别连接该固晶区312外的所述第二电极垫34的所述延伸部P2与该电路板2的该第二线路22；或，该收光件31内部形成一与所述第二电极垫34连接的成对内连接线路(图未示)；或，该收光件31外表面形成一3D印刷电路(图未示)，由所述延伸部P2经该收光面311与该收光件31的周面延伸至该收光件31的该底面314，以与该电路板2的该第二线路22的相对应的所述电极垫221电连接。配合参阅图8，于本实施例中的另一实施态样，较佳地，该收光件透明封装胶36的顶面361也可低于该发光件41的出光面411。更者，该发光件透明封装胶45所定义的该发光单元4的出光面高于该收光单元3的该收光件透明封装胶36所定义的入光面(收光面)。要说明的是，于本实施例中，该发光单元4可以为该发光件41、该发光件挡光壁42与该发光件透明封装胶45一体成形的结构，例如一晶片级封装(chip scalepackage，CSP)元件。
此处需补充说明的是，参阅图9，本发明该光学式生医感测器模组该第一实施例至该第三实施例的该发光件41是叠置于该收光件31上，且为了避免该发光件41的设置阻挡了由皮肤反射的光讯号进入该收光件31中。因此，于所述实施例中，可视该发光件41的尺寸来选用决定该收光件31的尺寸，使该收光件31的收光面311上的收光区313足以接收来自皮肤所反射的该光讯号。详细地说，于所述实施例中的该收光区313具有一由该发光件挡光壁42的一外围面422背向该发光件挡光壁42的一内围面423延伸至该收光件31的一边缘的距离X，该发光件挡光壁42具有一自该收光面311至该发光件挡光壁42的该顶面421的高度y，且定义该收光面311至该使用者的皮肤的一真皮层D的一厚度深为一距离Y；其中，该出光面411的一中心点C至该发光件挡光壁42的该内围面423与其顶面421的一连接处的一假想线L是与该出光面411夹有一夹角θ。由图9显示可知，该距离X可表示如下关系式(1)：
X＝2×x1+x2…………………………(1)
其中，定义一与该距离X相关的常数因子K，该发光件41具有一可视角(viewangle；θV)，x1与x2的关系可由该距离Y、该高度y，及该常数因子K表示如下关系式(2)：
要说明的是，当该夹角θ大于30度时，该常数因子K等于该夹角θ，当该夹角θ小于30度时，该常数因子K等于该可视角θV。因此，通过该关系式(2)可得知该收光区313需预留多少距离X，使该收光件31能有效地接收由该使用者皮肤所反射的该光讯号。其中，该发光件41能置于该收光件31中心，也可舍去部分讯号使该发光件41置于该收光件31的角落，只要使该发光件41与该收光件31间具有至少一个符合前述的该距离X的尺寸关系便可。
参阅图10与图11，本发明该光学式生医感测器模组的一第四实施例，大致是相同于该第三实施例，其主要不同处是在于，该发光件41的该出光面411、该收光件挡光壁32的该顶面321，及该发光件挡光壁42的该顶面421是等高。详细地说，本实施中，于该收光件31底面形成一所述第一电极垫33，则该收光单元3是以位于该收光件31的底面314上的所述第一电极垫33分别与该电路板2的该第一线路21的相对应所述电极垫211电连接；且该收光件31内部形成一与所述第二电极垫34连接的成对内连接线路，则该覆晶(flip chip)式发光件41系通过其位于底面的该N型接触垫413及该P型接触垫414(参阅见图2)固晶于相对应的所述第二电极垫34上，再通过所述第二电极垫34延伸至该收光件31底面的成对内连接线路与该电路板2的该第二线路22的相对应所述电极垫221电连接。配合参阅图11，本实施例中，该收光件透明封装胶36的顶面361与该发光件41的出光面411齐平，也就是说，该发光单元4的出光面与该收光单元3的透明封装胶36所定义的入光面(收光面)齐平。更者，于本实施例中，该发光单元4可以为该发光件41与该发光件挡光壁42一体成形的结构，例如一晶片级封装(chip scale package，CSP)元件。
同样地，为避免该发光件41的设置阻碍自皮肤所反射的光讯号进入该收光件31中，也可视该发光件41的尺寸来决定该收光件31的尺寸，以令该收光件31的收光面311上的收光区313具有该足以接收来自皮肤所反射的该光讯号的距离X。于该第四实施例中，由于该夹角小于30度，因此，以前述关系式(2)计算该距离X时，该常数因子K等于该可视角θV。
为了更清楚地呈现出所述实施例的该光学式生医感测器模组各元件间的连接关系，以下进一步地分别说明所述实施例的一制作流程。
参阅图12，本发明光学式生医感测器模组的制作流程，大致上依序包含一准备步骤500、一晶粒叠置步骤501、一发光件挡光壁形成步骤503、一收光件挡光壁形成步骤505，及一灌胶(encapsulating)步骤506。
该准备步骤500是准备具有该设置面20、该第一线路21与该第二线路22的该电路板2、该收光面具有不透光的该固晶区的收光件31，及至少一发光件41。
该晶粒叠置步骤501是依序先将该收光件31固定该电路板2的该设置面20，再将该发光件41固定在有不透光的该固晶区的该收光件31上。本实施例中，不透光的该固晶区系通过所述第二电极垫34所构成，其也可通过或搭配不透光固晶胶或另行配置不透光层(如黑胶层或金属层)于该固晶区。
该发光件挡光壁形成步骤503是通过自动点胶机(dispensing robot dispenser)或自动点胶机搭配打件/贴件(pick&place)机台将该发光件挡光壁42形成于该收光面311上且环围不透光的固晶区，也就是包含发光件41以及不透光层，使得该发光件所发出的光无法直接发射至收光面。其中该发光件挡光壁成形步骤503也直接可搭配一具有发光件挡光壁的发光件。
该收光件挡光壁形成步骤505是通过模压成型方式或自动点胶机搭配打件/贴件(pick&place)机台将该收光件挡光壁32形成于该电路板2的该设置面20上而环围该收光件31，其中要特别注意的是该收光件挡光壁也可于提供该电路板2时，已成形于该电路板上。
该灌胶步骤506是分别于该收光件挡光壁32与该发光件挡光壁42各自所围绕的空间320、420中灌入该收光件透明封装胶36与该发光件透明封装胶45，以分别包覆该收光件31与该发光件41。其中当该发光件为具有挡光壁的发光件时，其表面可能已经有了发光件透明封装胶45于其上，则仅需于收光件挡光壁与发光件挡光壁间所定义的空间灌入收光件透明封装胶36便可。
此外，依据收光件与发光件形式的不同有其不同选项的电连接手法选择性的于该流程步骤中；也就是说，提供表面具有一对该第一电极垫33及一对该第二电极垫34的该收光单元的该收光件31；所述第一电极垫33与该电路板2的该第二线路22的该电极垫221电连接，所述第二电极垫34与该电路板2的该第一线路21的该电极垫211电连接，该电路板2的该第一线路21的该电极垫211与该收光件31的该收光面311上的所述第二电极垫34电连接。
此外，关于挑选合适的发光件41与收光件31，主要考量为避免该发光件41的设置阻碍自皮肤所反射的光讯号进入该收光件31中，也就是须视该发光件41的尺寸来决定该收光件31的尺寸，以令该收光件31的收光面311上的收光区313具有该足以接收来自皮肤所反射的该光讯号的距离X。
参阅图9，于发光件挡光壁形成步骤503中将该发光件挡光壁42设置于该收光件31上时，便会预留该距离X，也就是会让该发光件挡光壁42的该外围面422延伸至该收光件31的该边缘的距离X，并让该发光件挡光壁42具有高度y，且该收光面311至该使用者的皮肤的该真皮层D的该厚度深为距离Y，该出光面411的该中心点C至该发光件挡光壁42的该内围面423与其顶面421的连接处的假想线L是与该出光面411夹有该夹角θ。如图9显示可知，该距离X表示成X＝2×x1+x2，其中，与该发光件41的可视角θV，x1与x2的关系可由该距离Y、该高度y，及该距离X的相关常数因子K表示成
当该夹角θ大于30度时，该常数因子K等于该夹角θ，当该夹角θ小于30度时，该常数因子K等于该可视角θV，因而可得知该收光区313需预留多少距离X，使该收光件31能有效地接收由该使用者皮肤所反射的该光讯号。
更进一步的说，参阅图13与同时参阅图2与图3，本发明制作该第一实施例的制作流程，大致是相同于图12的制作流程，其不同处在于，该晶粒叠置步骤501、该发光件挡光壁形成步骤503，及该收光件挡光壁形成步骤505，且还包含一实施于该晶粒叠置步骤501后的一第一打线(wire bonding)步骤502，及一实施于该发光件挡光壁形成步骤503的第二打线步骤504。具体地说，该晶粒叠置步骤501是依序将该收光件31的底面314上的第一电极垫33与该发光件41，分别叠置于该电路板2的该设置面20上的该第一线路21的该电极垫211上与该收光件31的该收光面311上的所述第二电极垫34的该内部P1上，以令该发光件41位于该收光面311的固晶区312内，且令该出光面411背向该收光面311。具体地来说，所述第二电极垫34为该第一实施例的不透光层，且该晶粒叠置步骤501是通过固晶法令位于该收光件31底面314上的该第一电极垫33与该发光件41，分别叠置于该设置面20上的该第一线路21的该电极垫211上与该收光面311上的所述第二电极垫34的该内部P1上。
该第一打线步骤502是以打线方式将所述第一导线43分别连接至该发光件41的出光面411上的该N型接触垫413及该P型接触垫414与所述第二电极垫34的该延伸部P2。
该发光件挡光壁形成步骤503是通过自动点胶机(dispensing robot dispenser)或自动点胶机搭配打件/贴件(pick&place)机台将该发光件挡光壁42形成于该收光面311上且环围该发光件41、所述第二电极垫34的该内部P1与所述第一导线43，以让所述第二电极垫34的该延伸部P2裸露于该发光件挡光壁42外。
该第二打线步骤504是以打线方式将该收光单元3的该导线35与该发光单元4的所述第二导线44，分别连接于该收光面311的固晶区312外的该第一电极垫33及该电路板2的该第一线路21，与位于该固晶区312外的所述第二电极垫34的该延伸部P2及该电路板2的该第二线路22。
该收光件挡光壁形成步骤505是通过模压成型方式或自动点胶机搭配打件/贴件(pick&place)机台将该收光件挡光壁32形成于该电路板2的该设置面20上而环围该收光件31。
参阅图14并同时参阅图4与图5，本发明该第二实施例的制作流程，大致相同于图12的的制作流程，其不同处是在于，该发光件挡光壁形成步骤503被分成先后实施的一下部形成次步骤5031、一上部形成次步骤5032，及一介于该下部形成次步骤5031与该上部形成次步骤5032间的第二打线步骤504。
具体地说，于该晶粒叠置步骤501完成后，先执行该发光件挡光壁形成步骤503的下部形成次步骤5031，通过自动点胶机将该发光件挡光壁42的一下部形成于该收光面311上且环围该发光件41。
该第二打线步骤504，是以打线的方式将该收光单元3的该导线35与该发光单元4的所述第一导线43，分别连接于该收光面311的固晶区312外的该第一电极垫33及该电路板2的该第一线路21，与该发光件41的该出光面411上的该N型接触垫413、该P型接触垫414及该电路板2的该第二线路22，以令所述第一导线43跨过预先形成的该发光件挡光壁42的该下部。
该发光件挡光壁形成步骤503的上部形成次步骤5032是通过自动点胶机，于该发光件挡光壁42的该下部上形成该发光件挡光壁42的一上部从而取得该发光件挡光壁42。
再同时参阅图6与图7，本发明该第三实施例的制作流程与该第一实施例的制作流程(图13)大致相同，其不同处是在于，该晶粒叠置步骤501与该第二打线步骤504，且该第三实施例无实施该第一打线步骤502。具体地说，该第三实施例的该晶粒叠置步骤501中的该发光件41是采用覆晶方式直接覆晶于该收光件31的所述第二电极垫34上。进一步地就该发光件41与该电路板2间的电连接关系来说，其已于前述制作流程说明过，于此不再多加赘述。因此，本发明该第三实施例的制作流程无需实施该第一打线步骤502，且该第二打线步骤504则是仅将该收光单元3的该导线35连接于该收光件31的固晶区312外的该第一电极垫33与该电路板2的该第一线路21。
再同时参阅图10与图11，该第四实施例的制作流程与该第三实施例的制作流程大致相同，其不同处是在于，该第四实施例的该晶粒叠置步骤501，且是未实施该第二打线步骤504。具体地说，该第四实施例的该晶粒叠置步骤501的该收光件31是以该底面314上的所述第一电极垫33直接与该电路板2的该第一线路21的所述电极垫211电连接。
整合本发明上述各段的详细说明可知，本发明所述实施例将该发光单元4叠置于该收光件31的该收光面311上，使该发光件41与收光件31呈上下叠置关系，不仅能缩减各实施例的二维空间以达到缩小元件尺寸的功效并使穿戴装置的体积更为短小，还能使面向该使用者皮肤的该发光件41更接近该使用者，从而缩短该入射光的光程并减少光的损耗以达到省电效果。
此外，该第一实施例至该第三实施例一方面让该发光件挡光壁42的顶面421高于该收光件挡光壁32的顶面321与该发光件41的出光面411，令该发光件挡光壁42的顶面421相较于收光单元3与该发光单元4的发光件41具有最高的高度，能使该发光件41所发出的该入射光不会直接侧向地入射至该收光件31的该收光面311以干扰该收光件31所接收该光讯号。另一方面，所述实施例令该收光件31与该发光件41间呈不透光，能避免该发光件41所发出的入射光直接往该收光件31的收光面311入射，也减少对该收光件31的讯号干扰。
又，所述实施例更令该收光件透明封装胶36内含有染料，以借此达到过滤掉不必要的杂讯等功效。再者，呈凹陷状的该收光件透明封装胶36的顶面361与该发光件透明封装胶45的顶面451，还可分别增加该发光件41所发射的入射光离开该发光件透明封装胶45的发散角与提升该收光件31的收光效果。
综上所述，本发明该光学式生医感测器模组令该发光单元4与该收光单元3呈上下叠置关系，可缩减模组的元件尺寸以使穿戴装置的体积更为短小，也可缩短该发光件41与该使用者间的光程以降低光耗并节省用电；又，令该发光件透明封装胶45所定义的该发光单元4的出光面不低于该收光单元3的收光件透明封装胶36所定义的入光面(收光面)，又令该发光件挡光壁42顶面421不低于该出光面411与该收光件挡光壁32顶面321，并令该收光件31与发光件41间呈不透光，能避免该发光件41的入射光侧向行进或朝该收光面311行进以减少对该收光件31的讯号干扰；此外，含有染料的该第一收光件封装胶36也可过滤杂讯，而呈凹陷状的收光件透明封装胶、发光件透明封装胶36、45的顶面361、451更可分别增加发光件41的入射光的发射视角与提升收光件31的收光效果，所以确实能达成本发明的目的。

Claims (15)

1.一种光学式生医感测器模组，包含：一电路板、一收光单元，及一发光单元；其特征在于：
该电路板包括一设置面、一第一线路，及一第二线路；
该收光单元叠置于该电路板的该设置面上，并包括一具有一背向该设置面的收光面且电连接至该电路板的该第一线路的收光件；及
该发光单元叠置于该收光件的该收光面上，并包括一具有一背向该收光面的出光面且电连接至该电路板的该第二线路的发光件，及一环围该发光件的发光件挡光壁；
该收光件与该发光件间是不透光，且该发光件挡光壁的一顶面不低于该出光面。
2.根据权利要求1所述的光学式生医感测器模组，其特征在于：该收光面包括一位于该发光件挡光壁内的固晶区，该收光单元还包括一对第一电极垫，该发光单元还包括一N型接触垫及一P型接触垫，且该收光单元的所述第一电极垫电连接该电路板的该第一线路，该发光件固晶于该固晶区上，并通过该N型接触垫及该P型接触垫以电连接于该电路板的该第二线路。
3.根据权利要求2所述的光学式生医感测器模组，其特征在于：该收光单元还包括一对第二电极垫，该收光单元的所述第二电极垫是间隔地设置在该收光面上，且各该第二电极垫具有一位于该固晶区内的内部及一自各内部延伸至该固晶区外的延伸部，该发光单元的该N型接触垫及该P型接触垫分别对应电连接所述第二电极垫的所述内部，且所述第二电极垫的各延伸部电连接该电路板的该第二线路。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的光学式生医感测器模组，其特征在于：该收光单元还包括一环围该收光件的收光件挡光壁，且该发光件挡光壁的该顶面是不低于该收光件挡光壁的一顶面。
5.根据权利要求4所述的光学式生医感测器模组组，其特征在于：该收光面还包括一围绕该发光件挡光壁的收光区，该收光区具有一由该发光件挡光壁的一外围面背向该发光件挡光壁的一内围面延伸至该收光件的一边缘的距离(X)，该发光件挡光壁具有一自该收光面至该发光件挡光壁的顶面的高度(y)，且定义该收光面至一使用者的皮肤的一真皮层的一厚度深为一距离(Y)，定义一与该距离(X)相关的常数因子(K)，该发光件具有一可视角(θV)，该出光面的一中心点至该发光件挡光壁的该内围面与其顶面的一连接处的一假想线是与该出光面夹有一夹角(θ)，该距离(X)是表示为：
及
当该夹角(θ)大于30度时，该常数因子(K)等于该夹角(θ)，当该夹角(θ)小于等于30度时，该常数因子(K)等于该可视角(θV)。
6.根据权利要求4所述的光学式生医感测器模组，其特征在于：该发光单元还包括一发光件透明封装胶，该发光件透明封装胶填充于该发光件挡光壁所围绕的一空间以包覆该发光件。
7.根据权利要求4所述的光学式生医感测器模组，其特征在于：该收光单元还包括一收光件透明封装胶，该收光件透明封装胶填充于该收光件挡光壁及该发光件挡光壁所共同界定的一空间以包覆该收光件并覆盖该设置面。
8.根据权利要求7所述的光学式生医感测器模组，其特征在于：该发光件透明封装胶具有一朝该发光件凹陷的顶面，该收光件透明封装胶具有一朝该收光件凹陷的顶面。
9.根据权利要求4所述的光学式生医感测器模组，其特征在于：该发光件能发出一入射光，该发光件挡光壁与该收光件挡光壁分别是由该入射光无法穿透的一胶材所构成。
10.根据权利要求4所述的光学式生医感测器模组，其特征在于：该设置面至该发光件挡光壁的该顶面的一高度是高于该设置面至该收光件挡光壁的该顶面的一高度至少3％，且不超过该设置面至该收光件挡光壁的该顶面的一高度的两倍。
11.一种光学式生医感测器模组的制作方法，其特征在于：该光学式生医感测器模组的制作方法包含一准备步骤，及一晶粒叠置步骤，该准备步骤是准备一包括一设置面的电路板、一具有一收光面的收光件，及一具有一出光面的发光件，该晶粒叠置步骤是依序将该收光件与该发光件分别叠置于该设置面上与该收光面的一固晶区上的一不透光层上。
12.根据权利要求11所述的光学式生医感测器模组的制作方法，其特征在于：还包含一发光件挡光壁形成步骤，是形成一环围该固晶区与该发光件的发光件挡光壁于该收光面上或是提供一具有发光件挡光壁的该发光件。
13.根据权利要求12所述的光学式生医感测器模组的制作方法，其特征在于：还包含一收光件挡光壁形成步骤，是形成一环围该收光件的收光件挡光壁于该电路板的该设置面上或是提供一具有预设收光件挡光壁的该电路板。
14.根据权利要求13所述的光学式生医感测器模组的制作方法，其特征在于：还包含一灌胶步骤，于该收光件挡光壁与该发光件挡光壁所共同定义的空间中灌入收光件透明封装胶，以包覆该收光件。
15.根据权利要求14所述的光学式生医感测器模组的制作方法，其特征在于：该收光面还包括一围绕该固晶区的收光区，该收光区具有一由该发光件挡光壁的一外围面背向该发光件挡光壁的一内围面延伸至该收光件的一边缘的距离(X)，该发光件挡光壁具有一自该收光面至该发光件挡光壁的顶面的高度(y)，且定义该收光面至一使用者的皮肤的一真皮层的一厚度深为一距离(Y)，定义一与该距离(X)相关的常数因子(K)，该发光件具有一可视角(θV)，该出光面的一中心点至该发光件挡光壁的该内围面与其顶面的一连接处的一假想线是与该出光面夹有一夹角(θ)，该距离(X)是表示为：
及
当该夹角(θ)大于30度时，该常数因子(K)等于该夹角(θ)，当该夹角(θ)小于等于30度时，该常数因子(K)等于该可视角(θV)。
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