CN207730929U - 传感器封装件及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及传感器封装件以及设备。传感器封装件可以包括：被配置为发射信号的源、被配置为接收信号的第一反射的检测器、以及被设置在源与检测器之间的隔离器，其中隔离器的表面具有被配置为引导该信号的第二反射远离检测器的一个或多个凹槽。

Description

传感器封装件及电子设备

技术领域

本公开整体上涉及传感器，并且在特定实施例中，涉及在模块盖中具有一个或多个凹槽的接近传感器封装件。

背景技术

接近传感器或飞行时间传感器通常包括辐射源(例如，光子源) 和相应的检测器。在一些示例中，检测器可以包括多个被暴露的辐射敏感像素(例如，从单个像素到例如10×10的像素阵列)。在最简单的情况下，接近传感器或飞行时间传感器能够指示用户或对象的存在或不存在。附加的计算和电路复杂度可以提供增强的数据(例如，到对象的范围)。

通过以下方法来实现接近或飞行时间感测：从源发射辐射(例如，光子)；捕获由对象反射回到检测器的辐射；以及处理所反射的辐射，以确定对象到传感器的接近。接近传感器或飞行时间传感器被用于许多应用(包括移动通信设备和车辆停车传感器)中。可能期望准确和有效的接近传感器或飞行时间传感器。

实用新型内容

为了至少部分地解决现有的以及其他问题，提出一种传感器封装件，以提供最小化或基本上防止串扰的封装的解决方案。

根据本实用新型的一个方面，传感器封装件可以包括：被配置为发射信号的源；被配置为接收信号的第一反射的检测器；以及被设置在源和检测器之间的隔离器，其中隔离器的表面具有被配置为引导信号的第二反射远离检测器的一个或多个凹槽。

在某些实施例中，所述信号包括光学信号。

在某些实施例中，所述检测器包括光子检测器。

在某些实施例中，所述信号的所述第一反射包括：所述信号的、离开所述传感器封装件外部的对象的反射。

在某些实施例中，传感器封装件还包括：窗口，以及被设置在所述窗口与所述隔离器的所述一个或多个凹槽之间的气隙。

在某些实施例中，所述第二反射包括：所述信号的离开所述窗口的一个表面的反射，所述表面朝向所述检测器、所述源和所述隔离器。

在某些实施例中，所述窗口包括设备的护罩玻璃。

根据本实用新型的另一方面，电子设备可以包括传感器封装件。传感器封装件可以包括：传感器封装件，包括配置为发射光子束的光源；光学检测器，被配置为接收光子束的离开设备外部的对象的反射；以及模块盖，包围光源和光学检测器并定义传感器封装件的外表面，其中模块盖具有被设置在光源与光学检测器之间的部分，模块盖的该部分具有远离光学检测器指向的至少一个表面。

在某些实施例中，所述至少一个表面的表面法线与由所述光源占据的平面之间的夹角小于90度。

在某些实施例中，所述模块盖的所述至少一个表面包括锯齿表面。

在某些实施例中，所述至少一个表面包括多个表面，并且其中所述多个表面的表面法线是平行的。

在某些实施例中，所述传感器封装件还包括被设置在所述光源上的第一孔，所述第一孔定义所述传感器封装件的发射锥体，其中所述传感器封装件还包括被设置在所述光学检测器上的第二孔，所述第二孔定义所述传感器封装件的视场。

在某些实施例中，所述模块盖的所述至少一个表面被配置为引导寄生光子束远离所述光学检测器。

在某些实施例中，设备还包括：护罩玻璃，以及被设置在所述护罩玻璃与所述传感器封装件之间的气隙，其中所述寄生光子束包括所述光子束的如下反射，所述反射离开所述护罩玻璃的面向所述传感器封装件的表面。

在某些实施例中，设备包括以下中的至少一项：蜂窝电话、游戏机、数字平板电脑、膝上型计算机、婴儿监视设备或运动激活摄像机。

以此方式，提供了最小化或基本上防止串扰的封装的解决方案。

附图说明

为了更完整地理解本实用新型及其优点，现在参考以下结合附图进行的描述，其中：

图1示出了根据一个实施例的传感器封装件的透视图；

图2示出了根据各种实施例的图1所示的传感器封装件的截面图。

图3A示出了根据一个实施例的包括图1和图2所示的传感器封装件的设备的示意图。

图3B示出了根据一个实施例的图3A所示的设备的一部分的截面图。

图4示出了根据一个实施例的包括具有被配置为引导辐射远离检测器的表面的模块盖的传感器封装件的截面图。

除非另有说明，否则不同附图中的相应的数字和符号通常指代相应的部分。附图是为了清楚地图示实施例的相关方面而绘制，并且不一定按比例绘制。

具体实施方式

下面详细讨论各种实施例的制作和使用。然而，应当理解，本文所描述的各种实施例可应用于各种各样的特定上下文中。所讨论的特定实施例仅仅是制造和使用各种实施例的特定方式的说明，并且不应当被解释为在有限的范围内。

在单个封装件中封装辐射源(例如，光子源)以及接近传感器或飞行时间传感器的检测器允许源和检测器由共用的电路装置控制。这可以降低传感器封装件的复杂性。此外，传感器封装件可以向客户提供单个工作实体，从而避免分开封装的源和检测器的相对较大的占地面积。然而，存在由源发射的辐射(例如，光子)可以在传感器封装件内从源传播到检测器的可能性。这种被已知为串扰的现象可能会污染辐射检测器对其在接近检测或飞行时间计算期间捕获的经反射的辐射的响应。因此需要最小化或基本上防止串扰的封装的解决方案。

图1是根据一个实施例的传感器封装件100的透视图。传感器封装件100可以用于检测对象到包括传感器封装件100的设备的接近或存在。例如，移动通信设备可以包括传感器封装件100，并且传感器封装件100可以由移动通信设备使用来检测对象(例如，人的手)到移动通信设备的接近。

传感器封装件100可以包括源102(也称为发送器或发射器)以及安装(并且可选地结合到)安装在基本上平坦的附接焊盘106上的检测器104(也称为接收器)。具有第一孔110和第二孔112的模块盖108被装配到围绕附接焊盘106的周边延伸的模块安装件114。在一些实施例中，源102可以是光子源，并且模块安装件114可以包括对由源102发射的光子不透明的材料。模块安装件114可以被结合到附接焊盘106。源102或检测器104不一定需要被直接安装到附接焊盘106。然而，源102和检测器104通常与附接焊盘106保持固定的关系。

源102可以是诸如红外源、调制发光二极管(LED)或半导体激光器的光源，但是也可以是其他光源。检测器104可以包括单个辐射敏感像素或多个辐射敏感像素(例如，以导电模式配置的硅光电二极管，或单光子雪崩检测器)。在检测器104是单光子雪崩检测器(SPAD) 的示例中，检测器104可以包括或可以是偏置在其击穿区域之外的p-n 结器件。高反向偏置电压生成足够的电场强度，使得引入器件的耗尽层的单个电荷载体可以经由碰撞电离引起自持的雪崩。雪崩被主动或被动淬火，以允许器件“复位”来检测其他的光子。可以由撞击高场区域的单个入射光子光电地生成起始电荷载体。传感器封装件100还包括容纳在模块盖108内的共用电路装置(图1中未示出)。这样的共用电路装置可以用于控制源102和检测器104并建立对信号(例如，光学信号)发射和检测的定时。电路还可以用于向源102施加调制信号。

模块盖108可以被定位在附接焊盘106之上。更具体地，第一孔 110可以被定位在源102之上，并且第二孔112可以被定位在检测器 104之上。第一孔110可以用于将由源102发射的光子限定到传感器封装件100的发射锥体308(如图3B所示)，而第二孔112可用于定义传感器封装件100的入射视锥310(或视场)(如图3B所示)。模块盖108可以在单个组装步骤中被装配到模块安装件114之前形成为单个部件。作为示例，模块盖108的下表面107可以与模块安装件 114物理接触，而模块盖108的上表面109可以是传感器封装件100 的最上表面。该单个部件构造确保分别在第一孔110和第二孔112的发射和入射视锥308和310(并且因此分别为源102和检测器104的发射和入射视锥)之间维持对准精度。在一些示例中，可以通过利用光学密封剂(例如，环氧树脂或硅树脂)将附接焊盘106、源102、检测器104和模块安装件114封装来形成模块盖108。这样的示例在图2中示出，图2描绘了根据各种实施例的传感器封装件100的截面图。图2所示的截面图可以沿图1所示的线A-A截取。在图2所示的示例中，源102和检测器104被设置在用作模块盖108的光学密封剂 200的相应开口中。光学密封剂200的相应开口分别定义传感器封装件的第一孔110和第二孔112。在图2所示的示例中，源102和检测器104是分离的组件；然而，在其他实施例中，源102和检测器104 可以由相同的半导体衬底支撑。

图3A和图3B示出了根据一个实施例的包括传感器封装件100 的设备300的各个视图。具体地，图3A示出了包括在图1和图2中示出的传感器封装件的设备300的示意图，而图3B示出了沿线B-B 截取的图3A所示的设备300的截面图。如上所述，传感器封装件100 可以用于检测对象302到设备300的接近、存在或距离。设备300可以是蜂窝电话、游戏控制台、数字平板电脑、膝上型计算机、婴儿监视设备(例如，婴儿监视摄像机)、或运动激活的摄像机，但是也可以使其他设备。设备300可以包括定义设备300的外表面的壳体303。设备300可以包括控制器304以及设置在壳体303内的传感器封装件 100。在设备300是蜂窝电话、膝上型计算机、数字平板电脑等的实施例中，设备300可以附加地包括显示器305。设备300可以包括传感器封装件100之上的窗口306。窗口306允许源102从设备300发射光子，并且这在图3B中被描绘为发射椎体308。窗口306还允许信号(例如，光学反射或环境光)被检测器104接收。通常，检测器 104可以对入射视锥310内接收的信号敏感，入射视锥310可以定义传感器封装件100的视场(例如，如图3B所示)。在一些实施例中 (例如，在设备300是具有触摸屏显示器的蜂窝电话的示例中)，窗口306可以是设备300的护罩玻璃。

通常，如图3B所示，控制器304激活源102，以将发射锥体308 内的光子束312a、312b发射。所发送的光子束312a、312b穿透窗口 306、到达对象302、被对象302反射(例如，部分地反射)。经反射的光子束314a、314b(可以在入射视锥310内)通过借助第二孔112 穿透窗口306并到达检测器104而返回到传感器封装件100。如图3B 所示，入射视锥310内的环境光316也可以由检测器104检测。设备 300与对象302之间的距离可以由光的速度和飞行时间来确定。特别地，当设备300距对象302约1厘米时，在从源102发射所发送的光子束312a、312b之后的大约66皮秒，经反射的光子束314a、314b 可以被检测器104接收。因此，可以根据所发送的光子束312a、312b 的发射(例如，通过源102)与所反射的光子数314a、314b的接收(例如，通过检测器104)之间经过的时间来确定(例如，通过包括在设备300内的处理器)设备300和对象302之间的距离。由于对象302 与设备300的接近、存在或距离的确定是基于光子的行进时间，所以这样的确定可以与对象302的反射率无关，并且基本上免受由设备 300的窗口306或壳体303引入的环境照明和光学路径变化的影响。

图3B示出了设置在窗口306和传感器封装件100之间的气隙AG。如图3B所示，源102可以发射光子束318，光子束318从第一孔110射出，并且借助将传感器封装件100和窗口306分离的气隙 AG传播。该寄生光子束318在源102和检测器104之间创建串扰。图3B所示的光子束318示出了源102和检测器104之间的一个可能的串扰路径。通常，串扰路径可以是由源102发射、反射离开窗口306 的朝向传感器封装件100指向的表面306a并在检测器104处被接收的光子形成的路径。在一些情况下，例如在图3B所示的示例中，光子附加地从模块盖108的朝向窗口306指向的表面108a反射离开，并且表面108a和306a之间的光子的反射继续，直到光子在检测器104 处被接收。串扰对于传感器封装件100的性能是不利的，因为检测器 104可能基于寄生光子束318错误地确定对象302与设备300的接近、存在或距离。可能期望提供被包括在传感器封装件100中、被配置为消除或基本上减少源102和检测器104之间的串扰的结构。

图4示出了根据一个实施例的传感器封装件100的截面图，传感器封装件100包括模块盖400，模块盖400具有被配置为引导辐射(例如，光子)远离检测器104的表面。如图4所示，模块盖400被设置在源102和检测器104之间，并且模块盖400的侧壁402可以定义第一孔110和第二孔112的至少一部分。模块盖400可以包括靠近气隙 AG的上部区域404以及设备300的窗口306(例如，护罩玻璃)。模块盖400的上部区域404可以包括一个或多个凹槽406。在图4所示的示例中，一个或多个凹槽406被示出为在模块盖400的上部区域 404处的锯齿结构。然而，也可以是其他形状。一个或多个凹槽406 用作光学隔离器，用于基本上防止光子束从源102沿将传感器封装件 100和窗口306分离的气隙AG内的光学路径传播到检测器104。类似于图3B所示的实施例，源102可以发射离开第一孔110的光子束 318。然而，一个或多个凹槽被成形为防止光子束318被窗口306反射回到第二孔112中。可以通过将一个或多个凹槽406配置为具有远离检测器104指向的表面法线408来实现该效果。作为示例，一个或多个凹槽406的表面法线408与由源102占据的平面之间的夹角β可以小于约90度(例如，在约30度和45度之间)。换言之，一个或多个凹槽406可以成角度来将入射的光子反射远离传感器封装件100 中设置有检测器104的区域或部分。因此，离开一个或多个凹槽406 的表面的光子反射可以被偏置远离检测器104，从而减少串扰。

在一些实施例中，可能期望离开一个或多个凹槽406的表面的光子反射是镜面反射而不是漫反射。因此，在模块盖400包括多个凹槽 406(例如，在图4的示例中)的实施例中，凹槽406的表面法线408 可以彼此平行。附加地或备选地，一个或多个凹槽406的外表面可以具有平滑的光洁度(例如，诸如小于夏米尔5(charmille 5)的可能的目标最平滑的表面光洁度)。作为示例，一个或多个凹槽406可以具有高度抛光的外表面和/或可以包括LA121(或与LA121具有类似机械特性的材料)。

在一个实施例中，传感器封装件可以包括：被配置为发射信号的源；被配置为接收信号的第一反射的检测器；以及被设置在源和检测器之间的隔离器，其中隔离器的表面具有一个或多个凹槽，一个或多个凹槽被配置为引导信号的第二反射远离检测器。

在一个实施例中，设备可以包括传感器封装件。传感器封装件可以包括：传感器封装件，包括配置为发射光子束的光源；光学检测器，被配置为接收光子束离开设备外部的对象的反射；以及模块盖，包围光源和光学检测器，并定义传感器封装件的外表面，其中模块盖具有被设置在光源和光学检测器之间的部分，模块盖的该部分具有远离光学检测器指向的至少一个表面。

在一个实施例中，方法可以包括：在衬底上设置被配置为发射辐射束的源；在衬底上设置被配置为接收辐射束的第一反射的检测器；以及在源和检测器之间设置隔离结构，隔离结构包括具有远离检测器的一条或多条表面法线指向的一个或多个表面。

虽然已经参考示例性实施例描述了本实用新型，但是本说明书并不旨在以限制性的方式被解释。参考说明书，对于本领域技术人员来说，示例性实施例以及本实用新型的其他实施例的各种修改和组合将是显而易见的。因此，意图是所附权利要求包括任何这样的修改或实施例。

Claims (15)

1.一种传感器封装件，其特征在于，包括：

源，被配置为发射信号；

检测器，被配置为接收所述信号的第一反射；以及

隔离器，被设置在所述源与所述检测器之间，所述隔离器的表面具有一个或多个凹槽，所述一个或多个凹槽被配置为引导所述信号的第二反射远离所述检测器。

2.根据权利要求1所述的传感器封装件，其特征在于，所述信号包括光学信号。

3.根据权利要求1所述的传感器封装件，其特征在于，所述检测器包括光子检测器。

4.根据权利要求1所述的传感器封装件，其特征在于，所述信号的所述第一反射包括：所述信号的、离开所述传感器封装件外部的对象的反射。

5.根据权利要求1所述的传感器封装件，其特征在于，还包括：窗口，以及被设置在所述窗口与所述隔离器的所述一个或多个凹槽之间的气隙。

6.根据权利要求5所述的传感器封装件，其特征在于，所述第二反射包括：所述信号的离开所述窗口的一个表面的反射，所述表面朝向所述检测器、所述源和所述隔离器。

7.根据权利要求5所述的传感器封装件，其特征在于，所述窗口包括设备的护罩玻璃。

8.一种电子设备，其特征在于，包括：

传感器封装件，包括：

光源，被配置为发射光子束；

光学检测器，被配置为接收所述光子束的离开所述设备外部的对象的反射；以及

模块盖，包围所述光源和所述光学检测器，并定义所述传感器封装件的外表面，所述模块盖具有被设置在所述光源与所述光学检测器之间的部分，所述模块盖的所述部分具有远离所述光学检测器指向的至少一个表面。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述至少一个表面的表面法线与由所述光源占据的平面之间的夹角小于90度。

10.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述模块盖的所述至少一个表面包括锯齿表面。

11.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述至少一个表面包括多个表面，并且其中所述多个表面的表面法线是平行的。

12.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述传感器封装件还包括被设置在所述光源上的第一孔，所述第一孔定义所述传感器封装件的发射锥体，其中所述传感器封装件还包括被设置在所述光学检测器上的第二孔，所述第二孔定义所述传感器封装件的视场。

13.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述模块盖的所述至少一个表面被配置为引导寄生光子束远离所述光学检测器。

14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，还包括：护罩玻璃，以及被设置在所述护罩玻璃与所述传感器封装件之间的气隙，其中所述寄生光子束包括所述光子束的如下反射，所述反射离开所述护罩玻璃的面向所述传感器封装件的表面。

15.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，包括以下中的至少一项：蜂窝电话、游戏机、数字平板电脑、膝上型计算机、婴儿监视设备或运动激活摄像机。