CN110345985A - 光学传感器装置和包含此光学传感器装置的封装件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种使用表面声波的光学传感器装置以及一种光学传感器装置封装件。光学传感器装置包含：基板，包含第一光传感区域以及温度传感区域，且包含压电材料；第一输入电极以及第一输出电极，设置在第一光传感区域中且以在其间的第一延迟间隙彼此隔开；第一感测膜，与第一延迟间隙重叠且配置成覆盖第一输入电极以及第一输出电极的至少一些部分；以及第二输入电极以及第二输出电极，设置在温度传感区域中且以在其间的第二延迟间隙彼此隔开。第二延迟间隙暴露于空气。

Description

光学传感器装置和包含此光学传感器装置的封装件
技术领域
一个或多个实施例涉及一种光学传感器装置，并且更具体地说，涉及一 种能够使用表面声波来测量照度和/或紫外线的光学传感器装置以及一种包 含所述光学传感器装置的光学传感器装置封装件。
背景技术
光学传感器是测量光量或光频率的传感器。主要通过使用光电二极管来 制造这类光学传感器。然而，使用光电二极管的光学传感器包含放大电路且 因此易受噪声影响。
使用将机械能转换成电能或将电能转换成机械能的原理的表面声波技术 对于噪声可能相对稳定。因此，已引入通过使用生物传感器来使用表面声波 的技术，但现有表面声波传感器太大而不能用作移动装置或可穿戴装置中的 传感器。
发明内容
一个或多个实施例包含一种使用表面声波的光学传感器装置以及一种光 学传感器装置封装件，光学传感器装置具有小尺寸但测量可靠性高。
额外方面将部分地在以下描述中得到阐述，并且部分地将从所述描述显 而易见，或可以通过对所提出的实施例的实践而获悉。
根据一个或多个实施例，光学传感器装置包含：基板，包含第一光传感 区域和温度传感区域，且包含压电材料；第一输入电极和第一输出电极，设 置在第一光传感区域中且以在第一输入电极与第一输出电极之间的第一延迟 间隙彼此隔开；第一感测膜，与第一延迟间隙重叠且配置成覆盖第一输入电 极和第一输出电极的至少一些部分；以及第二输入电极和第二输出电极，设 置在温度传感区域中且以在第二输入电极与第二输出电极之间的第二延迟间 隙彼此隔开。第二延迟间隙暴露于空气。
第一输入电极可配置成接收第一电信号且将第一输入声波提供到第一光 传感区域；第一输出电极可配置成输出由第一感测膜调制的第一输出声波， 所述第一感测膜的特性根据外部光而变化；第二输入电极可配置成接收第二 电信号且将第二输入声波提供到温度传感区域；以及第二输出电极可配置成 输出由基板调制的第二输出声波，所述基板的特性根据温度而变化。
第一输出声波可具有介于约200兆赫到约300兆赫范围内的第一峰值和 第二峰值，第一峰值处的Q因数可介于约200与约600之间，且第一峰值和 第二峰值的插入损耗之间的差值可等于或大于3分贝。
第一输入电极和第一输出电极可包含叉指换能器(Inter Digit Transducer，IDT)电极，所述叉指换能器电极包含多个具有梳齿形状的指状件，且第一感 测膜可配置成覆盖所有多个指状件。
第一输入电极和第一输出电极中所包含的指状件的数目可以介于35与 121之间。
光学传感器装置可更包含设置在第一光传感区域与温度传感区域之间的 接地电极，且第一输入电极和第二输入电极可相对于接地电极对称地设置。
第一输入电极、第一输出电极、第二输入电极以及第二输出电极可包含 多个IDT指状件和多个棒电极。第一输入电极、第一输出电极、第二输入电 极以及第二输出电极可在基板的一侧上排列成一行，且第一输出电极和第二 输出电极的多个棒电极的长度可不同于第一输入电极和第二输入电极的多个 棒电极的长度。
第一输入电极、第一输出电极、第二输入电极以及第二输出电极可包含 多个IDT电极，所述IDT电极包含多个IDT指状件和多个棒电极。第一孔径 大于第二孔径，所述第一孔径是第一输入电极中所包含的多个IDT指状件彼 此交叉并重叠的长度，所述第二孔径是第二输入电极中的每一个中所包含的 多个IDT指状件的长度。
基板可包含接近于第一光传感区域的第二光传感区域。在第二光传感区 域中，可设置有第三输入电极、第三输出电极以及第二感测膜，所述第三输 入电极与所述第三输出电极以在所述第三输入电极与所述第三输出电极之间 的第三延迟间隙彼此隔开，所述第二感测膜配置成覆盖第三延迟间隙。第一 感测膜和第二感测膜中的一个可配置成检测可见光，且第一感测膜和第二感 测膜中的另一个可配置成检测紫外线。
根据一个或多个实施例，光学传感器封装件包含：印刷电路板，包含第 一接合垫区域和第二接合垫区域；光学传感器装置，设置在印刷电路板上且 经由打线接合连接到第一接合垫区域；集成电路(integrated circuit，IC)芯 片，设置在印刷电路板上且连接到第二接合垫区域；模制部分，包围光学传 感器装置且模制第二接合垫区域和读出集成电路(read out integrated circuit， ROIC)；以及透明基板，设置在模制部分上且与光学传感器装置形成气隙。 光学传感器装置包含：基板，包含第一光传感区域和温度传感区域，且包含 压电材料；第一输入电极和第一输出电极，设置在第一光传感区域中且以在 第一输入电极与第一输出电极之间的第一延迟间隙彼此隔开；第一感测膜， 与第一延迟间隙重叠且配置成覆盖第一输入电极和第一输出电极的至少一些 部分；以及第二输入电极和第二输出电极，设置在温度传感区域中且以在第 二输入电极与第二输出电极之间的第二延迟间隙彼此隔开。第二延迟间隙暴 露于空气。
附图说明
通过结合附图对实施例进行的以下描述，这些和/或其他方面将变得显而 易见并且更加容易了解，在所述附图中：
图1A是根据一实施例的光学传感器装置的示意性平面图。
图1B是沿图1A的线I-I'截取的截面图。
图2是示出图1A的区域A的平面图。
图3是示出根据一实施例设计的光学传感器装置的频率响应特征的模拟 的图。
图4是示出根据一实施例设计的光学传感器装置的频率移动特征的模拟 的图。
图5是根据另一实施例的光学传感器装置的示意性平面图。
图6是根据另一实施例的光学传感器装置的示意性平面图。
图7是根据另一实施例的光学传感器装置的示意性平面图。
图8是通过捕获图7的光学传感器装置的形状而获得的图像。
图9是根据一个或多个实施例的包含光学传感器装置的光学传感器装置 封装件的平面图。
图10光学传感器装置封装件的示意性截面图。
图11是示出根据一实施例的输出声波的中心频率根据光量的变化的图。
图12是示出根据一实施例的输出声波的波形的图。
附图标号说明
10、20、30、40：光学传感器装置；
110：基板；
120、120'、150、150'、150"、170：输入电极；
121、131、151、151"、161、161"、171、181：IDT指状件；
121a、121b：指状件；
123、123a、123b、133、153、163、173、183：棒电极；
130、130'、160、160'、160"、180：输出电极；
140、141、142：感测膜；
200：电路板；
300：IC芯片；
400：模制部分；
500：透明板；
1000：光学传感器装置封装件；
a、b：情况；
A1、A2：孔径；
A：区域；
BA1、BA2：接合垫区域；
BP1_1～BP1_n、BP2_1～BP2_n：接合垫；
DG1、DG2、DG3：延迟间隙；
f1、f2：峰值；
fc_in1、fc_in2、fc_out1、fc_out2：中心频率；
G：接地电极；
GP：接地垫；
IN1、IN1a、IN1b、IN2、IN2a、IN2b、IN3a、IN3b：输入垫；
I-I'：线；
LS、LS1、LS2：光传感区域；
OUT1、OUT1a、OUT1b、OUT2、OUT2a、OUT2b、OUT3a、OUT3b： 输出垫；
TS：温度传感区域；
△F：变化；
△fc1、△fc2：差值；
λ/2：距离。
具体实施方式
由于本公开允许各种变化以及众多实施例，特定实施例将于附图中示出 且以书面描述详细地描述。参考用于说明本公开的实施例的附图以便获得对 本公开、本公开的优点以及通过实施本公开而实现的目标的充分理解。然而， 本公开可以按许多不同形式实施，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施 例。如本文中所使用，术语“和/或”包含相关联的所列项中的一个或多个的 任何和所有组合。例如“中的至少一个”等表述当在元件列表之前时修饰整 个元件列表而不是修饰列表的个别元件。
在下文中，将通过参考附图解释本公开的实施例来详细描述本公开。附 图中的相似附图标号指示相似元件，且因此将省略其描述。
应理解，虽然术语“第一”、“第二”等可在本文中用以描述各种组件， 但这些组件不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个组件与另一组件区 分开来。
如本文中所使用，单数形式“一(a、an)”以及“所述(the)”意图还包 含复数形式，除非上下文另外明确指示。
应进一步理解，本文中所使用的术语“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”指明所陈述特征或组件的存在，但不排除一个或多个其它特征 或组件的存在或添加。
应理解，在提及一层、区或组件“形成在”另一层、区或组件“上”时， 所述层、区或组件可直接地或间接地形成在另一层、区或组件上。举例来说， 即可能存在插入层、区或组件。
在图式中，为解释方便起见，可放大组件的尺寸。换句话说，由于在附 图中，为解释方便起见任意示出组件的尺寸和厚度，因此以下实施例并不限 于此。
应理解，在提及一层、区或组件“连接到”另一层、区或组件时，所述 层、区或组件可直接在另一层、区或组件上或在其间可存在插入层、区或组 件。举例来说，在本说明书中，在提及一层、区或组件直接地或间接地电性 连接到另一层、区或组件时。
图1是根据一实施例的光学传感器装置10的示意性平面图。图1B是沿 图1A的线I-I'截取的截面图。图2是示出图1A的区域A的平面图。
参看图1A到图2，光学传感器装置10包含在基板110上的光传感区域 LS以及温度传感区域TS，制备所述光传感区域LS以传感光，制备所述温度 传感区域TS以测量温度，所述基板110包含压电材料。在光传感区域LS中， 设置有第一输入电极120、第一输出电极130以及感测膜140，且在温度传感 区域TS中，设置有第二输入电极150和第二输出电极160。
第一输入电极120与第一输出电极130以在其间的第一延迟间隙DG1彼 此隔开，且通过覆盖第一输入电极120和第一输出电极130的至少一些部分 来设置感测膜140。第二输入电极150与第二输出电极160以在其间的第二 延迟间隙DG2彼此隔开，且第二延迟间隙DG2暴露于空气。
根据本发明的实施例的光学传感器装置10可以是能够基于表面声波的 变化来测量光量和温度的装置。也就是说，第一输入电极120可在接收第一 电信号之后将第一输入声波提供到光传感区域LS，且第一输出电极130可输 出由感测膜140调制的第一输出声波，所述感测膜140具有根据外部光而变 化的特性。
第二输入电极150可在接收第二电信号之后将第二输入声波提供到温度 传感区域TS，且第二输出电极160可输出由基板110调制的第二输出声波， 所述基板110具有根据温度而变化的特性。
也就是说，基板110可包含能够响应于电信号产生表面声波的压电材料， 且基板110的材料可从压电材料之中选择并且可具有根据温度而变化的特 性。举例来说，基板110可包含LiNbO3(LN)或LiTaO3(LT)。在一些实施 例中，基板110可包含一种压电材料，所述压电材料的机械能转换成电能的 转换率K2为至少5％且温度系数(temperaturecoefficient，TDC)为50ppm/ ℃。
感测膜140包含用于检测可见光或紫外线的材料，且材料可具有随可见 光或紫外线的反应而变化的特性。也就是说，感测膜140可接收光且可改变 传播通过基板110的声波的传播速度。
在感测膜140检测可见光时，感测膜140可包含CdS或CdSe。可通过沉 积CdS或CdSe来形成感测膜140，且感测膜140的厚度可介于约50纳米与 约300纳米之间。
在感测膜140检测紫外线时，感测膜140可包含氧化锌(zinc oxide，ZnO) 或氮化镓(gallium nitride，GaN)。在一些实施例中，可通过沉积ZnO来形成 感测膜140，且在这种情况下，感测膜140的厚度可介于约50纳米与约300 纳米之间。在其它实施例中，可通过旋转涂布ZnO纳米粒子来形成感测膜 140。在这种情况下，感测膜140的厚度可介于约500纳米与约1500纳米之 间。
第一输入电极120可通过接收外部电信号来形成电场，且基板110可通 过使用电场来产生表面声波，所述表面声波是机械振动。将所产生的表面声 波提供到感测膜140。
第一输出电极130可与第一输入电极120以在其间的第一延迟间隙DG1 隔开，且可使由感测膜140改变的表面声波产生为电信号，由此输出电信号。 举例来说，在感测膜140包含用于检测紫外线的ZnO时，声波的中心频率可 根据检测到的紫外线的量移动若干兆赫。在感测膜140包含用于检测可见光 的CdS或CdSe时，声波的中心频率可根据检测到的光量移动数十到数百千 赫(KHz)。
第一输入电极120和第一输出电极130可以是叉指换能器(Inter DigitalTransducer，IDT)电极。IDT电极可包含多个具有梳齿形状的IDT指状件 121和IDT指状件131、以及分别连接到IDT指状件121和IDT指状件131 的两个棒电极123和棒电极133。
第一输入电极120的棒电极123可连接到第一输入垫IN1a和第一输入垫 IN1b，且第一输出电极130的棒电极133可连接到第一输出垫OUT1a和第一 输出垫OUT1b。第一输入垫IN1a和第一输入垫IN1b中的任一个以及第一输 出垫OUT1a和第一输出垫OUT1b中的任一个可用作接地电极垫。
第二输入电极150可通过接收外部电信号来形成电场，且基板110可通 过使用所形成的电场来产生作为机械振动的表面声波。
第二输出电极160可与第二输入电极150以在其间的第二延迟间隙DG2 隔开，且可使沿基板110的表面传输的声波产生为电信号，由此输出电信号。 由于基板110的特性可根据温度而变化，因此应用于第二输出电极160的声 波的特性可根据温度而不同。
第二输入电极150和第二输出电极160可以是IDT电极。IDT电极可包 含多个具有梳齿形状的IDT指状件151和IDT指状件161，以及分别连接到 IDT指状件151和IDT指状件161的两个棒电极153和棒电极163。
第二输入电极150的棒电极153可连接到第二输入垫IN2a和第二输入垫 IN2b，且第二输出电极160的棒电极163可连接到第二输出垫OUT2a和第二 输出垫OUT2b。第二输入垫IN2a和第二输入垫IN2b中的任一个以及第二输 出垫OUT2a和第二输出垫OUT2b中的任一个可用作接地电极垫。
在一些实施例中，第一输入电极120、第一输出电极130、第二输入电极 150以及第二输出电极160可包含铝(Al)，且第一输入电极120、第一输出 电极130的厚度、第二输入电极150的厚度以及第二输出电极160的厚度可 介于约100纳米与约300纳米之间。
第一输入垫IN1a和第一输入垫IN1b、第一输出垫OUT1a和第一输出垫 OUT1b、第二输入垫IN2a和第二输入垫IN2b以及第二输出垫OUT2a和第二 输出垫OUT2b排列在基板110的一侧上。第一输入电极120的棒电极123的 长度与第一输出电极130的棒电极133的长度可彼此不同，且第二输入电极 150的棒电极153的长度与第二输出电极160的棒电极163的长度可彼此不 同。
在一些实施例中，第一输入电极120的棒电极123的长度可小于第一输 出电极130的棒电极133的长度，且第二输入电极150的棒电极153的长度 可小于第二输出电极160的棒电极163的长度。
由于上述电极垫的排列，即第一输入垫IN1a、IN1b和第一输出垫OUT1a、 OUT1b以及第二输入垫IN2a、IN2b和第二输出垫OUT2a、OUT2b，可减小 光学传感器装置10的总尺寸，且因此可减小封装光学传感器装置10的光学 传感器装置封装件的总尺寸。
根据本发明的实施例的光学传感器装置10具有光传感区域LS和温度传 感区域TS，且因此同时测量光量和温度。光量和温度可从输入声波和输出声 波的中心频率之间的差值导出。换句话说，光量可从第一输入声波的中心频 率fc_in1与第一输出声波的中心频率fc_out1之间的差值△fc1导出，且温度 可从第二输入声波的中心频率fc_in2与第二输出声波的中心频率fc_out2之间 的差值△fc2导出。差值△fc1和差值△fc2以及光量和/或温度的关系或表存储 在控制器等的中央处理单元(central processing unit，CPU)中，其连接到光 学传感器装置10且因此可通过测量差值△fc1和差值△fc2来导出光量和温度。
基板110的温度变化反映到用于测量光量的第一输出声波的中心频率 fc_out1的值，且用于测量温度的第二输出声波可用作相对于第一输出声波的 参考值。第二输出声波的中心频率fc_out2可以是用于测量温度的参数，且也 可用作参考值，用于测量排除温度特性的光量。
根据本发明的实施例的光学传感器装置10设计成具有小于约2.5毫米 ×2.5毫米的微小尺寸。另外，为了使连接到光学传感器装置10并检测声波的 频率变化的集成电路(integrated circuit，IC)芯片(例如读出集成电路(read out integrated circuit，ROIC))的尺寸最小化，将由光学传感器装置10获得 的声波的Q值设定得非常高。
为满足所述条件，检测光量的感测膜140可覆盖第一输入电极120的IDT 指状件121以及第一输出电极130的IDT指状件131。这类排列的目的是最 大限度地确保检测区域与光学传感器装置10的空间限制相对应，并最多限制 可能由于反射而产生的反射波。在一实施例中，感测膜140的区域可介于约 0.5平方毫米到约1.25平方毫米的范围内。
从光学传感器装置10输出的声波的中心频率可设定成介于约200兆赫 (MHz)与约300兆赫之间，这是因为在中心频率等于或大于300兆赫时，噪 声增加，且因此ROIC的设计可能变得复杂，或其尺寸可能增大，且在中心 频率小于或等于200兆赫时，输入电极和输出电极的尺寸增大。
在将从光学传感器装置10输出的声波的中心频率称为第一峰值时，第一 峰值处的Q因数(中心频率/3分贝的带宽)的值可能较大。通过这种方式， 通过减小第一峰值的带宽来减小ROIC中的频率扫描，且易于识别第一峰值 的变化。在一些实施例中，第一峰值处的Q因数可介于约200与约600之间， 并且优选地介于约240与约500之间，这意味着3分贝的带宽设定成小于或 等于约1兆赫且等于或大于约0.5兆赫。
另外，从光学传感器装置10输出的声波可具有除中心频率(第一峰值) 以外的第二峰值，所述第二峰值具有下一插入损耗(insertion loss)，且因此， 可将第一峰值的插入损耗和第二峰值的插入损耗之间的差值设计成等于或大 于3分贝。随着第一峰值的插入损耗和第二峰值的插入损耗之间的差值增大， 第一峰值可能不与第二峰值混淆，且ROIC的容量可减小。
在本发明的实施例中，已固定以下设计参数以确保空间限制小于或等于 2.5毫米×2.5毫米，第一峰值的插入损耗和第二峰值的插入损耗之间的差值等 于或大于3分贝，且第一峰值处的Q因数介于约200与约600之间。
首先，第一输入电极120和第一输出电极130中的每一个中所包含的IDT 指状件的数目可优选地介于约35与约121之间。
另外，参看图2，可将第一指状件121中的一个指状件121a的中心与相 邻指状件121b的中心之间的距离调整为约λ/2，且λ/2可介于约6.6微米到约 10微米范围内。第一指状件121和第二指状件131中的一个的宽度W可介于 约3.3微米与约4.1微米之间。第一延迟间隙DG1可介于约15微米与约600 微米之间。孔径可介于约30微米与约650微米之间，所述孔径是由连接到第 一输入电极120的第一棒电极123a的第一指状件121的一个指状件121a与 连接到第一输入电极120的第二棒电极123b的相邻指状件121b交叉和重叠 而获得的长度。
图3和图4是示出通过对光学传感器装置应用以上参数而设计的光学传 感器装置的频率响应特征的模拟的图。
参看图3，x轴表示频率，且y轴表示插入损耗。第一峰值f1为约255 兆赫，且第一峰值处的Q值为约250，这意味着中心频率的特征非常尖锐。 另外，第一峰值f1和第二峰值f2的插入损耗之间的差值为约5分贝，且因此， 可容易地将第一峰值f1与第二峰值f2彼此区分开。
图4示出在不透射光的情况a中以及在透射光(例如紫外线)的情况b 中的声波的频率应用特征。在透射光时，中心频率与光量成比例地变化，且 因此，测量透光率和透射光的量为可能的。
图5是根据另一实施例的光学传感器装置20的示意性平面图。图1A和 图5中的相似附图标号指示相似元件，且因此将省略其描述。
参看图5，光学传感器装置20具有光传感区域LS和温度传感区域TS， 且光传感区域LS中设置有第一输入电极120'、第一输出电极130'以及感测膜 140，且温度传感区域TS中设置有第二输入电极150'和第二输出电极160'。
第一输入电极120'与第一输出电极130'以在其间的第一延迟间隙DG1彼 此隔开，且通过覆盖第一输入电极120'和第一输出电极130'的至少一些部分 来设置感测膜140。第二输入电极150'与第二输出电极160'以在其间的第二延 迟间隙DG2彼此隔开，且第二延迟间隙DG2暴露于空气。
在本发明的实施例中，接地电极G设置在光传感区域LS和温度传感区 域TS的边界上。接地电极G可连接到接地垫GP。
接地电极G可相对于第一输入声波和第二输入声波充当共同接地。因此， 相对于接地电极G，可对称地设置第一输入电极120'和第二输入电极150'。 也就是说，第一输入声波可经由第一输入电极120'和接地电极G传输到基板 110和感测膜140，且第二输入声波可经由第二输入电极150'和接地电极G传 输到基板110。
第一输入电极120'可连接到第一输入垫IN1，且第二输入电极150'可连接 到第二输入垫IN2。第一输出电极130'可连接到第一输出垫OUT1，且第二输 出电极160'可连接到第二输出垫OUT2。接地电极G可连接到接地垫GP。
由于接地电极G相对于第一输入声波和第二输入声波充当共同接地，因 此电极和电极垫的数目可减小，且因此，光学传感器装置20的总尺寸可减小。
图6是根据另一实施例的光学传感器装置30的示意性平面图。图1A和 图6中的相似附图标号指示相似元件，且因此将省略其描述。
参看图6，光学传感器装置30具有光传感区域LS和温度传感区域TS。 在光传感区域LS中，设置有第一输入电极120、第一输出电极130以及感测 膜140，且在温度传感区域TS中，设置有第二输入电极150"和第二输出电极 160"。
第一输入电极120与第一输出电极130以在其间的第一延迟间隙DG1彼 此隔开，且感测膜140覆盖第一输入电极120和第一输出电极130的至少一 些部分。第二输入电极150"与第二输出电极160"以在其间的第二延迟间隙DG2彼此隔开，且第二延迟间隙DG2暴露于空气。
在本发明的实施例中，温度传感区域TS所占据的区域可能比光传感区域 LS所占据的区域窄。感测膜并不设置在温度传感区域TS中，且由于基板110 的根据温度的物理特性变化的特征，温度传感区域TS可能比光传感区域LS 窄。
具体地说，第一孔径A1的长度(其中IDT指状件121彼此交叉并重叠) 可大于第二孔径A2的长度(其中IDT指状件151"彼此交叉并重叠)。也就是 说，第二孔径A2的长度可小于第一孔径A1的长度，且因此，可减小光学传 感器装置30的总尺寸。
或者，第二输入电极150"的IDT指状件151"的长度以及第二输出电极 160"的IDT指状件161"的长度可小于第一输入电极120的IDT指状件121的 长度以及第一输出电极130的IDT指状件131的长度。因此，可减小光学传 感器装置30的总尺寸。
图7是根据另一实施例的光学传感器装置40的示意性平面图。图1A和 图7中的相似附图标号指示相似元件，且因此将省略其描述。
参看图7，光学传感器装置40具有第一光传感区域LS1、第二光传感区 域LS2以及温度传感区域TS。在第一光传感区域LS1中，设置有第一输入 电极120、第一输出电极130以及第一感测膜141，且在第二光传感区域LS2 中，设置有第三输入电极170、第三输出电极180以及第二感测膜142。第三 输入电极170与第三输出电极180以第三延迟间隙DG3隔开。在温度传感区 域TS中，设置有第二输入电极150和第二输出电极160。
第一光传感区域LS1和第二光传感区域LS2中的一个可以是其中检测可 见光的区域，且所述第一光传感区域LS1和所述第二光传感区域LS2中的另 一个可以是其中检测紫外线的区域。也就是说，第一感测膜141和第二感测 膜142中的一个可检测可见光，且所述第一感测膜141和所述第二感测膜142 中的另一个可检测紫外线。
举例来说，在第一感测膜141包含用于检测可见光的材料时，第二感测 膜142可包含用于检测紫外线的材料。
第一感测膜141可包含CdS或CdSe。可通过沉积CdS或CdSe来形成第 一感测膜141，且第一感测膜141的厚度可介于约50纳米与约300纳米之间。
第二感测膜142可包含ZnO或GaN。在一些实施例中，可通过沉积ZnO 来形成第二感测膜142，且在这种情况下，第二感测膜142的厚度可介于约 50纳米与约300纳米之间。在其它实施例中，可通过旋转涂布ZnO纳米粒子 来形成第二感测膜142。在这种情况下，第二感测膜142的厚度可介于约500 纳米与约1500纳米之间。
第一输入电极120可接收第一电信号且将第一输入声波提供到第一光传 感区域LS1。第一输出电极130可与第一输入电极120以在其间的第一延迟 间隙DG1隔开，且可使由感测膜140改变的表面声波产生为电信号，由此输 出电信号。
第三输入电极170可接收第三电信号且将第三输入声波提供到第二光传 感区域LS2。第三输出电极180可与第三输入电极170以第三延迟间隙DG3 隔开且可使由第二感测膜142改变的表面声波产生为电信号，由此输出电信 号。
第三输入电极170和第三输出电极180可以是IDT电极。IDT电极可包 含多个具有梳齿形状的IDT指状件171和181，以及分别连接到IDT指状件 171和IDT指状件181的两个棒电极173和183。
第三输入电极170的棒电极173可连接到第三输入垫IN3a和第三输入垫 IN3b，且第三输出电极180的棒电极183可连接到第三输出垫OUT3a和第三 输出垫OUT3b。第三输入垫IN3a和第三输入垫IN3b中的任一个以及第三输 出垫OUT3a和第三输出垫OUT3b中的任一个可用作接地电极垫。
在一些实施例中，第三输入电极170和第三输出电极180可包含铝(Al)， 且第三输入电极170和第三输出电极180的厚度可介于约100纳米与约300 纳米之间。
在本发明的实施例中，光学传感器装置40具有第一光传感区域LS1、第 二光传感区域LS2以及温度传感区域TS，且因此可充当能够同时测量光强 度、紫外线以及温度的复合传感器。
根据本发明的实施例的光学传感器装置40设计成具有小于或等于约2.5 毫米×2.5毫米的微小尺寸。另外，为了使连接到光学传感器装置40并检测声 波的频率变化的ROIC最小化，将由光学传感器装置40获得的声波的Q值设 定得非常高。
为满足所述条件，检测光量的第一感测膜141可覆盖第一输入电极120 的IDT指状件121以及第一输出电极130的IDT指状件131。第二感测膜142 覆盖第三输入电极170的IDT指状件171以及第三输出电极180的IDT指状 件181。这类排列的目的是最大限度地确保检测区域与光学传感器装置40的 空间限制相对应，并最多限制可能由于反射而产生的反射波。
从光学传感器装置40输出的声波的中心频率可设定成介于约200兆赫与 约300兆赫之间，这是因为在中心频率等于或大于300兆赫时，噪声增加， 且因此ROIC的设计可能变得复杂，或其尺寸可能增大，且在中心频率小于 或等于200兆赫时，输入电极和输出电极的尺寸增大。
在将从光学传感器装置40输出的声波的中心频率称为第一峰值时，第一 峰值处的Q因数(中心频率/3分贝的带宽)的值可能较大。通过这种方式， 通过减小第一峰值的带宽来减小ROIC中的频率扫描，且易于识别第一峰值 的变化。在一些实施例中，第一峰值处的Q因数可介于约200与约600之间， 并且优选地介于约240与约500之间。
另外，从光学传感器装置40输出的声波可具有除中心频率(第一峰值) 以外的第二峰值，所述第二峰值具有下一插入损耗，且因此，可将第一峰值 的插入损耗和第二峰值的插入损耗之间的差值设计成等于或大于3分贝。随 着第一峰值的插入损耗和第二峰值的插入损耗之间的差值增大，第一峰值可 能不与第二峰值混淆，且ROIC的容量可减小。
在本发明的实施例中，已固定以下设计参数以确保空间限制小于或等于 2.5毫米×2.5毫米，第一峰值的插入损耗和第二峰值的插入损耗之间的差值等 于或大于3分贝，且第一峰值处的Q因数得以最大化。
首先，第一输入电极120、第一输出电极130、第三输入电极170以及第 三输出电极180中的每一个中所包含的IDT指状件的数目可优选地介于约35 与约121之间。
另外，可将IDT指状件的中心之间的距离调整为约λ/2，且λ/2可介于约 6.6微米到约10微米范围内。指状件中的一个的宽度可介于约3.3微米与约 4.1微米之间。第一延迟间隙DG1和/或第三延迟间隙DG3可介于约15微米 与约600微米之间。第一延迟间隙DG1和/或第三延迟间隙DG3的孔径可介 于约30微米与约650微米之间。
图8是通过捕获图7的光学传感器装置40的形状而获得的图像。参看图 8，可见光传感区域、紫外线传感区域以及温度传感区域从左侧设置在基板上， 且光学传感器装置40的总尺寸为约2毫米×2毫米。
图9是根据一个或多个实施例的包含光学传感器装置的光学传感器装置 封装件1000的平面图。图10光学传感器装置封装件1000的示意性截面图。 图9和图10示出图7的光学传感器装置40已封装。然而，可包含图1到图 6的光学传感器装置10、光学传感器装置20以及光学传感器装置30，且也 可包含转换的光学传感器装置。
参看图9和图10，光学传感器装置封装件1000包含：电路板200，包含 第一接合垫区域BA1和第二接合垫区域BA2；光学传感器装置40和IC芯片 300，安装在电路板200上；模制部分400，包围光学传感器装置40且模制 IC芯片300；以及透明板500，与光学传感器装置40形成气隙。
电路板200包含第一接合垫区域BA1和第二接合垫区域BA2。第一接合 垫区域BA1包含第一接合垫BP1_1到第一接合垫BP1_n，且第一接合垫 BP1_1到第一接合垫BP1_n可经由打线接合等分别连接到光学传感器装置40 的电极垫。第二接合垫区域BA2包含第二接合垫BP2_1到第二接合垫BP2_n， 且第二接合垫BP2_1到第二接合垫BP2_n可经由打线接合、倒装芯片接合或 类似物分别连接到IC芯片300的端子。
第一接合垫BP1_1到第一接合垫BP1_n可在光学传感器装置40的外侧 上排列成一行。第二接合垫BP2_1到第二接合垫BP2_n可在IC芯片300的 外侧上排列成一行。第二接合垫区域BA2可在其边缘处与电路板200的一侧 相对应。
电路板200可包含一层或多层，且使第一接合垫区域BA1与第二接合垫 区域BA2彼此连接的导线可形成在电路板200上或形成在电路板200中。
IC芯片300可包含ROIC、产生输入声波并通过读取输出声波的频率响 应来计算光量和温度值。
光学传感器装置40设置在电路板200的中心处且设置在电路板200的边 缘上，模制部分400可设置成包围光学传感器装置40。模制部分400可模制 IC芯片300和第二接合垫区域BA2，并防止外界噪声影响IC芯片300。
在光学传感器装置40上方，可形成透明板500，所述透明板500与光学 传感器装置40形成气隙。透明板500可包含玻璃材料。
透明板500不仅通过使光穿透来允许光学传感器装置40测量光量，并且 还保护光学传感器装置40免受异物侵害。
图11和图12是示出根据一实施例的光学传感器装置的性能的测量结果 的图。图11示出通过测量声波的中心频率中的变化△F而获得的数据，所述 声波从检测可见光的光传感区域输出。变化△F的值可以是基于从温度传感区 域输出的声波的中心频率的值而去除对温度的影响的值。参看图11，从可见 光区域输出的声波的中心频率的变化根据光强度的增大而线性地增大，且所 述变化共计数百千赫。
图12是示出根据一实施例的输出声波的波形的图。参看图12，根据本 发明的实施例的声波的中心频率fc为251.1兆赫，且3分贝带宽测量 f"(△3dB)-f'(△3dB)＝251.4兆赫-250.75兆赫＝0.65兆赫。因此，得出声波的Q 因数等于251.1/0.65＝386.3。
另外，在声波之中插入损耗最小处的第一峰值(即中心频率)为251.1 兆赫，且在这种情况下，插入损耗为-9.9分贝。下一插入损耗处的第二峰值 为249.7兆赫，且在这种情况下，插入损耗为-16.9分贝。因此，第一峰值和 第二峰值处的插入损耗之间的差值为7.0分贝。
根据一个或多个实施例的光学传感器装置和光学传感器装置封装件可同 时测量光量和温度。输出声波具有高Q值，且因此，尽管光学传感器装置和 光学传感器装置封装件尺寸小，但其可具有高测量可靠性。
根据一个或多个实施例的光学传感器装置可包含光传感区域和温度传感 区域，且因此可同时测量光量和温度。另外，由于用于测量温度值的第二声 波可用作第一输出声波的参考值，因此可在不考虑温度值的情况下测量光量。
根据一个或多个实施例的光学传感器装置具有小尺寸，但具有高Q值， 且因此可使用具有低容量的IC芯片。因此，可减小光学传感器装置封装件的 总尺寸。然而，本公开的范围不限于此。
应理解，本文中所描述的实施例应被认为仅具有描述性意义，而非出于 限制性目的。每一个实施例内的特征或方面的描述通常应被认为是可用于其 它实施例中的其它类似特征或方面。
尽管已参考图式描述一个或多个实施例，但本领域的普通技术人员应了 解，可在不脱离由随附权利要求书定义的本公开的精神和范围的情况下在本 文中对形式和细节进行各种改变。

Claims (10)

1.一种光学传感器装置，其特征在于，包括：
基板，包括第一光传感区域以及温度传感区域，且所述基板包括压电材料；
第一输入电极以及第一输出电极，设置在所述第一光传感区域中且以在所述第一输入电极与所述第一输出电极之间的第一延迟间隙彼此隔开；
第一感测膜，与所述第一延迟间隙重叠且配置成覆盖所述第一输入电极以及所述第一输出电极的至少一些部分；以及
第二输入电极以及第二输出电极，设置在所述温度传感区域中且以在所述第二输入电极与所述第二输出电极之间的第二延迟间隙彼此隔开，
其中所述第二延迟间隙暴露于空气。
2.根据权利要求1所述的光学传感器装置，其特征在于，所述第一输入电极配置成接收第一电信号且将第一输入声波提供到所述第一光传感区域，
所述第一输出电极配置成输出由所述第一感测膜调制的第一输出声波，所述第一感测膜的特性根据外部光而变化，
所述第二输入电极配置成接收第二电信号且将第二输入声波提供到所述温度传感区域，以及
所述第二输出电极配置成输出由所述基板调制的第二输出声波，所述基板的特性根据温度而变化。
3.根据权利要求2所述的光学传感器装置，其特征在于，所述第一输出声波具有介于200兆赫到300兆赫范围内的第一峰值以及第二峰值，
所述第一峰值处的Q因数介于200与600之间，以及
所述第一峰值的插入损耗以及所述第二峰值的插入损耗之间的差值等于或大于3分贝。
4.根据权利要求1所述的光学传感器装置，其特征在于，所述第一输入电极以及所述第一输出电极包括叉指换能器电极，所述叉指换能器电极包括多个具有梳齿形状的指状件，以及
所述第一感测膜配置成覆盖所有所述多个指状件。
5.根据权利要求4所述的光学传感器装置，其特征在于，所述第一输入电极以及所述第一输出电极中所包括的指状件的数目介于35与121之间。
6.根据权利要求1所述的光学传感器装置，其特征在于，更包括设置在所述第一光传感区域与所述温度传感区域之间的接地电极，
其中所述第一输入电极以及所述第二输入电极相对于所述接地电极对称地设置。
7.根据权利要求1所述的光学传感器装置，其特征在于，所述第一输入电极、所述第一输出电极、所述第二输入电极以及所述第二输出电极包括多个叉指换能器指状件以及多个棒电极，
所述第一输入电极、所述第一输出电极、所述第二输入电极以及所述第二输出电极在所述基板的一侧上排列成一行，以及
所述第一输出电极的所述多个棒电极的长度以及所述第二输出电极的所述多个棒电极的长度不同于所述第一输入电极的所述多个棒电极的长度以及所述第二输入电极的所述多个棒电极的长度。
8.根据权利要求1所述的光学传感器装置，其特征在于，所述第一输入电极、所述第一输出电极、所述第二输入电极以及所述第二输出电极包括多个叉指换能器电极，所述叉指换能器电极包括多个叉指换能器指状件以及多个棒电极，以及
第一孔径大于第二孔径，所述第一孔径是所述第一输入电极中所包括的所述多个叉指换能器指状件彼此交叉并重叠的长度，所述第二孔径是所述第二输入电极中的每一个中所包括的所述多个叉指换能器指状件的长度。
9.根据权利要求1所述的光学传感器装置，其特征在于，所述基板包括接近于所述第一光传感区域的第二光传感区域，
在所述第二光传感区域中，设置有第三输入电极、第三输出电极以及第二感测膜，所述第三输入电极与所述第三输出电极以在所述第三输入电极与所述第三输出电极之间的第三延迟间隙彼此隔开，所述第二感测膜配置成覆盖所述第三延迟间隙，以及
所述第一感测膜以及所述第二感测膜中的一个配置成检测可见光，且所述第一感测膜以及所述第二感测膜中的另一个配置成检测紫外线。
10.一种光学传感器封装件，其特征在于，包括：
印刷电路板，包括第一接合垫区域以及第二接合垫区域；
光学传感器装置，设置在所述印刷电路板上且经由打线接合连接到所述第一接合垫区域；
集成电路芯片，设置在所述印刷电路板上且连接到所述第二接合垫区域；
模制部分，包围所述光学传感器装置且模制所述第二接合垫区域以及读出集成电路；以及
透明基板，设置在所述模制部分上且与所述光学传感器装置形成气隙，
其中所述光学传感器装置包括：
基板，包括第一光传感区域以及温度传感区域，且所述基板包括压电材料；
第一输入电极以及第一输出电极，设置在所述第一光传感区域中且以在所述第一输入电极与所述第一输出电极之间的第一延迟间隙彼此隔开；
第一感测膜，与所述第一延迟间隙重叠且配置成覆盖所述第一输入电极以及所述第一输出电极的至少一些部分；以及
第二输入电极以及第二输出电极，设置在所述温度传感区域中且以在所述第二输入电极与所述第二输出电极之间的第二延迟间隙彼此隔开，且
其中所述第二延迟间隙暴露于空气。
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