CN219959006U - 光学感测装置 - Google Patents

Abstract

本案揭示一种光学感测装置，包括基板、发光组件、光感测芯片，以及透明胶材。发光组件设置于基板上。光感测芯片设置于基板上，并具有感光区域。透明胶材设置于基板上，并包覆发光组件与光感测芯片。透明胶材的表面设置有光吸收材料。发光组件发出的光线包括自表面出射的第一部份和自表面反射回透明胶材内的第二部份，光吸收材料位于光线的第二部份的光路上。借此，可降低串扰噪声，更有利微型封装设计。

Description

光学感测装置

技术领域

本案涉及一种感测装置，尤其涉及一种光学感测装置。

背景技术

随着科技发展，各式传感器可带来许多应用。像是，光学感测装置可广泛应用于许多消费电子装置之内，而为用户带来各式应用，例如距离测量、近接感测或手势感测等等。光学感测装置一般包括发光组件与光学传感器。发光组件发射的光线打在外部物体上，而光学传感器用以感测由外部物体所反射的反射光。基此，外部物体的距离信息可根据反射光信息来而估测出来。

请参照图1A，其为具有串扰噪声的光学感测装置的示意图。光学感测装置100的封装胶体110包覆光感测芯片120与发光组件130。须注意的是，发光组件130所发射的光线会在封装胶体110与其他材质的交界面I1发生反射，导致光线可能会于封装胶体110内进行多次反射而进入光感测芯片120的感光区域121。这些并非由外部物体所反射的干扰光线会引起串扰噪声(crosstalk noise)，进而造成光学感测装置100的测距误差。目前来说，请参照图1B，其为现有的一种光学感测装置的示意图。现有的一种改良封装作法是于光感测芯片120与发光组件130之间设置不透光挡墙140，以阻隔这些干扰光线进入光感测芯片120的感光区域121。然而，于不透光挡墙140的建置过程中，可能需要对封装胶体110进行大幅度的切割来产生容纳不透光挡墙140的空间，此举可能对光学感测装置100的结构造成伤害。此外，不透光挡墙140的设置也需要预留空间来容纳，并不利于微型化设计。

实用新型内容

本案提供一种光学感测装置，其包括基板、发光组件、光感测芯片，以及透明胶材。发光组件设置于基板上。光感测芯片设置于基板上，并具有感光区域。透明胶材设置于基板上，并包覆发光组件与光感测芯片。透明胶材的表面设置有光吸收材料。发光组件发出的光线包括自表面出射的第一部份和自表面反射回透明胶材内的第二部份，光吸收材料位于光线的第二部份的光路上。

于本案的一实施例中，上述的光吸收材料包括主要区，此主要区自透明胶材的表面的边缘延伸于发光组件与感光区域之间。

于本案的一实施例中，上述的光吸收材料更包括第一辅助区。此第一辅助区连接主要区，第一辅助区的宽度相同或相异于透明胶材的表面的宽度。

于本案的一实施例中，上述的第一辅助区的宽度相同于主要区的宽度。

于本案的一实施例中，上述的光吸收材料更包括第二辅助区。此第二辅助区连接主要区与第一辅助区，且主要区、第一辅助区与第二辅助区环绕感光区域。

于本案的一实施例中，上述的光吸收材料更包括第三辅助区，第三辅助区连接主要区与第一辅助区，且主要区、第一辅助区与第三辅助区环绕发光组件。

于本案的一实施例中，上述的透明胶材的表面具有一凹槽，光吸收材料填充于凹槽中。

于本案的一实施例中，上述的透明胶材的表面具有第一禁制区与第二禁制区。此第一禁制区对准于发光组件而位于发光组件的上方，此第二禁制区对准于感光区域而位于感光区域的上方。光吸收材料未设置于第一禁制区与第二禁制区之内。

于本案的一实施例中，上述的第一禁制区的区域半径是根据发光组件的发光角度以及表面与发光组件之间的距离而决定。

于本案的一实施例中，上述的第一禁制区的区域半径相同于第二禁制区的区域半径。

于本案的一实施例中，上述的感光区域与发光组件相距第一距离，光吸收材料的宽度小于第一距离减去第一禁制区的区域半径与第二禁制区的区域半径。

于本案的一实施例中，上述的光吸收材料以印刷、喷涂、淋涂、贴合、镀膜、溅镀、电镀或化镀方式迭设于透明胶材的表面上。

于本案的一实施例中，上述的光吸收材料的光吸收度至少大于等于50％。

于本案的一实施例中，上述的光吸收材料用以吸收特定波长的光。

基于上述，于本案的实施例中，设置于透明胶材的表面的光吸收材料可吸收透明胶材内部的干扰光线，以降低串扰噪声。此外，光吸收材料的设置无须于基板上预留容纳空间，有利微型封装设计。并且，光吸收材料的设置无须透过繁复或复杂的制程工序，可提升封装良率。

为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1A是具有串扰噪声的光学感测装置的示意图；

图1B是现有的距离感测装置的示意图；

图2是依照本案一实施例的光学感测装置的剖面示意图；

图3是依照本案一实施例的光学感测装置的剖面示意图；

图4是依照本案一实施例的未设置有光吸收材料的禁制区的俯视示意图；

图5A是依照本案一实施例的光学感测装置的俯视示意图；

图5B是依照本案一实施例的光学感测装置的俯视示意图；

图5C是依照本案一实施例的光学感测装置的俯视示意图；

图5D是依照本案一实施例的光学感测装置的俯视示意图。

附图标记说明

100,200:光学感测装置；

110:封装胶体；

I1:交界面；

140:不透光挡墙；

210:基板；

130,220:发光组件；

120,230:光感测芯片；

121,231:感光区域；

240:透明胶材；

250:光吸收材料；

S1:表面；

H:距离；

θ:发光角度；

O1:凹槽；

Z1:第一禁制区；

Z2:第二禁制区；

R1,R2:区域半径；

W1,W2’,W2”:宽度；

L1:第一距离；

E1,E2,E3,E4:边缘；

251:主要区；

252:第一辅助区；

253:第三辅助区；

254:第二辅助区。

具体实施方式

图2是依照本案一实施例的光学感测装置的示意图。请参照图2，光学感测装置200包括基板210、发光组件220、光感测芯片230，以及透明胶材240。于一实施例中，基板210可为铜箔基板、陶瓷基板、树酯基板或印刷电路板，但不限于此。

发光组件220和光感测芯片230设置于基板210上。于一些实施例中，发光组件220和光感测芯片230可以透过打线接合制作的导线连接到基板210。或者，于其他实施例中，发光组件220和光感测芯片230可以透过其他方式连接到基板210，本案对此不限制。发光组件220用来产生发射光，而光感测芯片230用来接收发射光的反射光，以根据发射光和反射光来进行距离估算或判断是否有物体靠近光学感测装置200。于不同实施例中，光感测芯片230可根据反射光的强度或反射时间信息来进行距离估算或判断是否有物体靠近光学感测装置200。

发光组件220所产生的发射光可例如是红外光或其他具有特定波长的光线，本案对此不限制。发光组件220可以是例如发光二极管(LED)、红外线LED、有机LED(OLED)、红外线雷射，或其他种类的光源。于一些实施例中，光感测芯片230可为特定应用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)，通过集成电路制程制作且可包含感光区域231和运算电路。光感测芯片230具有由感光组件构成的感光区域231。或者，于另一些实施例中，由感光组件构成的感光区域231与运算电路可由不同芯片来实现。像是，光感测芯片230可包含由感光组件构成的感光区域231，并连接至包括运算电路的另一运算芯片。

透明胶材240设置于基板210上，并包覆发光组件220与光感测芯片230。换言之，透明胶材240可为一封装胶体，发光组件220及光感测芯片230密封于透明胶材240中。透明胶材240可以通过例如硬化或固化液态聚合材料或环氧树脂来形成。例如，透明胶材240可为环氧树脂或硅胶，且可透过模制成型的方式包覆发光组件220、光感测芯片230与其他组件。

须注意的是，透明胶材240的表面S1设置有光吸收材料250。光吸收材料250于基板210上的正投影位于发光组件在基板210上的正投影与感光区域231于基板210上的正投影之间。于一些实施例中，光吸收材料250可以印刷、喷涂、淋涂、贴合、镀膜、溅镀、电镀或化镀方式迭设于透明胶材240的表面S1上。于一些实施例中，光吸收材料250可以是含光吸收粒子之树脂或含光吸收颜料之树脂，但不以此为限。例如，光吸收材料250可为黑色油墨、掺有黑色碳粉的树脂或其他适当的材料。或者，在一些实施例中，光吸收材料250可以实施为涂胶或胶带，但不以此为限。又或者，于一些实施例中，光吸收材料250可为金属或光阻材料。

此外，于一些实施例中，光吸收材料250上方还可迭加其他封装材料。像是，光吸收材料250上方还可迭加其他透明封装材料或不透明封装材料。于一些实施例中，对于由发光组件220发射的光的特定波长，光吸收材料250的光吸收度至少大于等于50％，以确保光感测芯片230和发光组件220之间的串扰可有效地被降低。于一些实施例中，光吸收材料250可用以吸收特定波长的光，其中发光组件220的发射光具有上述特定波长。举例而言，当发光组件220发射红外光时，光吸收材料250可为红外光吸收材料，但不以此为限。另外需要说明的是，于一些实施例中，若光吸收材料250的厚度增加则光吸收度可相应的提升。因此可知，本实施例根据发光组件220之发光波长及光吸收材料250的材质与厚度的选用，可视光吸收度的需求来设置。

发光组件220发出的光线包括自表面S1出射的第一部份和自表面S1反射回透明胶材240内的第二部份，光吸收材料250位于光线的第二部份的光路上。光线的第二部份在表面S1与基板210之间反射。光吸收材料250可吸收自表面S1反射回透明胶材240内的光线。藉此，透过于透明胶材240的表面S1设置光吸收材料250，光吸收材料250可降低于透明胶材240内多次反射的干扰光线进入感光区域231的强度。由此可见，在透明胶材240的表面S1上设置的光吸收材料250可吸收于透明胶材240内部多次反射的光线，因此有效改善光串扰的问题。

此外，于一些实施例中，透明胶材240可设置于表面S1的凹槽中。请参照图3，其是依照本案一实施例的光学感测装置的剖面示意图。透明胶材240的表面S1可具有一凹槽O1，光吸收材料250填充于凹槽O1中。表面S1上的凹槽O1可透过切割或研磨透明胶材240或透过模具成型来产生。此外，于一些实施例中，凹槽O1内的光吸收材料250上方还可迭加其他封装材料。举例而言，光吸收材料250上方还可迭加其他透明封装材料或不透明封装材料。

须说明的是，于本案的一实施例中，为了避免光吸收材料250降低发光组件220的出光强度或降低外部物体的反射光进入感光区域231的反射光强度，透明胶材240的表面可具有禁止设置光吸收材料250的禁制区。亦即，光吸收材料250的设置以不影响发光组件220的照射视场(Field of View，FOV)为原则。

图4是依照本案一实施例的未设置有光吸收材料的禁制区的俯视示意图。请参照图2与图4，透明胶材240的表面S1具有第一禁制区Z1与第二禁制区Z2。第一禁制区Z1对准于发光组件220而位于发光组件220的上方。第二禁制区Z2对准于感光区域231而位于感光区域231的上方。光吸收材料250未设置于第一禁制区Z1与第二禁制区Z2之内。

于本实施例中，第一禁制区Z1与第二禁制区Z2为圆形区域。第一禁制区Z1的区域半径R1是根据发光组件220的发光角度θ以及表面S1与发光组件220之间的距离H而决定。第一禁制区Z1的区域半径R1与发光组件220的发光角度θ与距离H都呈正相关。于一实施例中，第一禁制区Z1的区域半径R1可根据下列公式(1)决定。

R1＝(tan(θ/2)*H)*2 公式(1)

其中，发光组件220的发光角度θ为发光组件220的规格参数，亦可称为发光组件220的视场(FOV)角。

于一些实施例中，第一禁制区Z1的区域半径R1相同于第二禁制区Z2的区域半径R2。基于第一禁制区Z1与第二禁制区Z2内禁止设置光吸收材料250的原则，于感光区域231与发光组件220之间的光吸收材料250的宽度W1小于第一距离L1减去第一禁制区Z1的区域半径R1与第二禁制区Z2的区域半径R2，即W1<(L1-R1-R2)。感光区域231与发光组件220相距第一距离L1。也就是说，光吸收材料250于透明胶材240的表面S1上的覆盖范围是第一禁制区Z1与第二禁制区Z2以外的范围。在此前提下，光吸收材料250于透明胶材240的表面S1上所形成的图案可以有多种实施样态，以下将分别列举部份。

图5A是依照本案一实施例的光学感测装置的俯视示意图。请参照图5A，于本实施例中，光吸收材料250包括主要区251，此主要区251自透明胶材240的表面S1的边缘E1延伸于发光组件220与感光区域231之间。基于图4说明可知，基于维持光吸收材料250不设置于禁制区之内的原则，感光区域231与发光组件220之间的主要区251的宽度W1小于第一距离L1减去第一禁制区Z1的区域半径R1与第二禁制区Z2的区域半径R2。然而，于其他实施例中，光吸收材料250之主要区251可不接触透明胶材240的表面S1的边缘E1。

图5B是依照本案一实施例的光学感测装置的俯视示意图。请参照图5B，于本实施例中，光吸收材料250包括主要区251，此主要区251自透明胶材240的表面S1的边缘E1延伸于发光组件220与感光区域231之间。此外，光吸收材料250还包括第一辅助区252。第一辅助区252连接主要区251，第一辅助区252的宽度W2’相异于透明胶材240的表面S1的宽度。于本实施例中，第一辅助区252的宽度W2’相同于主要区251的宽度W1。于本实施例中，第一辅助区252可自透明胶材240的表面S1的边缘E2开始延伸至连接主要区251。如图5B所示，光吸收材料250可形成为跨于透明胶材240的表面S1的两个边缘之间的矩形光吸收区块。

图5C是依照本案一实施例的光学感测装置的俯视示意图。请参照图5C，于本实施例中，光吸收材料250包括主要区251，此主要区251自透明胶材240的表面S1的边缘E1延伸于发光组件220与感光区域231之间。此外，光吸收材料250还包括第一辅助区252。第一辅助区252于发光组件220与感光区域231之间连接主要区251，第一辅助区252的宽度W2”相同于透明胶材240的表面S1的宽度。于本实施例中，第一辅助区252自透明胶材240的表面S1的边缘E3延伸至边缘E4，而使其宽度W2”相同于透明胶材240的表面S1的宽度。如图5C所示，光吸收材料250可于透明胶材240的表面S1上形成凸字形光吸收区块。

图5D是依照本案一实施例的光学感测装置的俯视示意图。请参照图5D，于本实施例中，光吸收材料250包括主要区251，此主要区251自透明胶材240的表面S1的边缘E1延伸于发光组件220与感光区域231之间。此外，光吸收材料250还包括第一辅助区252。第一辅助区252于发光组件220与感光区域231之间连接主要区251，第一辅助区252的宽度W2”相同于透明胶材240的表面S1的宽度。于本实施例中，第一辅助区252自透明胶材240的表面S1的边缘E3延伸至边缘E4，而使其宽度W2”相同于透明胶材240的表面S1的宽度。此外，光吸收材料250还包括第二辅助区254与第三辅助区253。

第二辅助区254连接主要区251与第一辅助区252，且主要区251、第一辅助区252与第二辅助区254于透明胶材240的表面S1上环绕感光区域231。第二辅助区254呈现L形。第二辅助区254沿着透明胶材240的表面S1的边缘E3与边缘E1设置。第三辅助区253连接主要区211与第一辅助区252，且主要区251、第一辅助区252与第三辅助区253于透明胶材240的表面S1上环绕发光组件220。第三辅助区253呈现L形。第三辅助区253沿着透明胶材240的表面S1的边缘E4与边缘E1设置。换言之，于本实施例中，光吸收材料250于透明胶材240的表面S1上具有两个开口。

综上所述，于本案的实施例中，设置于透明胶材的表面的光吸收材料可吸收透明胶材内部的干扰光线，以降低串扰噪声。此外，光吸收材料的设置无须于基板上预留容纳空间，有利微型封装设计。并且，光吸收材料的设置无须透过繁复或复杂的制程工序，可提升封装良率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (14)

1.一种光学感测装置，其特征在于，包括：

基板；

发光组件，设置于所述基板上；

光感测芯片，设置于所述基板上，并具有感光区域；以及

透明胶材，设置于所述基板上，并包覆所述发光组件与所述光感测芯片，

其中所述透明胶材的表面设置有光吸收材料，

所述发光组件发出的光线包括自所述表面出射的第一部份和自所述表面反射回所述透明胶材内的第二部份，所述光吸收材料位于所述光线的所述第二部份的光路上。

2.根据权利要求1所述的光学感测装置，其特征在于，所述光吸收材料包括主要区，所述主要区自所述透明胶材的所述表面的边缘延伸于所述发光组件与所述感光区域之间。

3.根据权利要求2所述的光学感测装置，其特征在于，所述光吸收材料更包括第一辅助区，所述第一辅助区连接所述主要区，所述第一辅助区的宽度相同或相异于所述透明胶材的所述表面的宽度。

4.根据权利要求3所述的光学感测装置，其特征在于，所述第一辅助区的宽度相同于所述主要区的宽度。

5.根据权利要求3所述的光学感测装置，其特征在于，所述光吸收材料更包括第二辅助区，所述第二辅助区连接所述主要区与所述第一辅助区，所述主要区、所述第一辅助区与所述第二辅助区环绕所述感光区域。

6.根据权利要求3所述的光学感测装置，其特征在于，所述光吸收材料更包括第三辅助区，所述第三辅助区连接所述主要区与所述第一辅助区，所述主要区、所述第一辅助区与所述第三辅助区环绕所述发光组件。

7.根据权利要求1所述的光学感测装置，其特征在于，所述透明胶材的所述表面具有凹槽，所述光吸收材料填充于所述凹槽中。

8.根据权利要求1所述的光学感测装置，其特征在于，所述透明胶材的所述表面具有第一禁制区与第二禁制区，所述第一禁制区对准于所述发光组件而位于所述发光组件的上方，所述第二禁制区对准于所述感光区域而位于所述感光区域的上方，所述光吸收材料未设置于所述第一禁制区与所述第二禁制区之内。

9.根据权利要求8所述的光学感测装置，其特征在于，所述第一禁制区的区域半径是根据所述发光组件的发光角度以及所述表面与所述发光组件之间的距离而决定。

10.根据权利要求9所述的光学感测装置，其特征在于，所述第一禁制区的区域半径相同于所述第二禁制区的区域半径。

11.根据权利要求9所述的光学感测装置，其特征在于，所述感光区域与所述发光组件相距第一距离，于所述发光组件与所述感光区域之间的所述光吸收材料的宽度小于所述第一距离减去所述第一禁制区的区域半径与所述第二禁制区的区域半径。

12.根据权利要求1所述的光学感测装置，其特征在于，所述光吸收材料以印刷、喷涂、淋涂、贴合、镀膜、溅镀、电镀或化镀方式迭设于所述透明胶材的所述表面上。

13.根据权利要求1所述的光学感测装置，其特征在于，所述光吸收材料的光吸收度至少大于等于50％。

14.根据权利要求1所述的光学感测装置，其特征在于，所述光吸收材料用以吸收特定波长的光。