DE102010040011A1 - Package-on-Package (POP)-optischer-Näherungssensor - Google Patents

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Abstract

Verschiedene Ausführungsformen eines Package-on-Package-optischen-Sensors, welcher drei individuelle verschiedene Baugruppen (packages) aufweist, sind offenbart. Die drei verschiedenen Baugruppen sind kombiniert, um den optischen Näherungssensor zu bilden, wobei die erste Baugruppe eine Lichtemitter-Baugruppe, die zweite Baugruppe eine Lichtdetektor-Baugruppe und die dritte Baugruppe eine integrierte-Schaltung-Baugruppe ist. Eine erste und eine zweite Infrarotlicht-Passier-Komponente sind auf der Lichtemitter-Baugruppe und der Lichtdetektor-Baugruppe gespritzt oder gegossen, nachdem sie auf der integrierte-Schaltung-Baugruppe montiert worden sind. Eine Infrarotlicht-Beschneide-Komponente ist dann zwischen und über Teile der Lichterritter-Baugruppe und der Lichtdetektor-Baugruppe gespritzt oder gegossen.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Verschiedene Ausführungsformen der hierin beschriebenen Erfindungen betreffen das Gebiet von Näherungssensoren und von damit assoziierten Komponenten, Geräten, Systemen und Verfahren.
  • Hintergrund
  • Optische Näherungssensoren, wie etwa der Oberflächen-montierte Näherungssensor HSDL-9100 von Avago TechnologiesTM, der integrierte reflektive Sensor APDS-9101 von Avago TechnologiesTM, der integrierte optische Näherungssensor APDS-9120 von Avago TechnologiesTM, und der integrierte Umgebungslicht- und Näherungssensor APDS-9800 von Avago TechnologiesTM sind in der Technik bekannt. Solche Sensoren weisen typischerweise einen integrierten, hocheffizienten Infrarotemitter oder -lichtquelle und einen entsprechenden Fotodiode- oder Lichtdetektor auf und werden in einer großen Anzahl von handgehaltenen elektronischen Geräten eingesetzt, wie etwa Mobiltelefone, persönliche Datenassistenten („PDAs”), Laptop-Computer und tragbare Computer, tragbare und handgehaltene Geräte, Unterhaltungsgeräte und Automatengeräte, industrielle Automationsmaschinerie und -ausstattung, kontaktlose Schalter (contactless switches), Sanitärautomationsmaschinerie und -ausstattung, und dergleichen.
  • Mit Bezug auf 1 ist ein optischer Näherungssensor 10 des Standes der Technik gezeigt, welcher einen Infrarotlichtemitter 16, eine Lichtemitterantriebsschaltung 51, einen Lichtdetektor oder eine Fotodiode 12, eine Lichtdetektorregistrierschaltung 53, ein Metallgehäuse oder eine Abschirmung bzw. einen Schild 18 mit Aperturen 52 und 54 und ein zu detektierendes (sensed) Objekt 60 aufweist. Mittels des Emitters 16 emittierte Lichtstrahlen 15, welche als Lichtstrahlen 19 von dem Objekt 60 (welches in relativ enger Nähe zu dem optischen Näherungssensor 10 ist) reflektiert werden, werden mittels der Fotodiode 12 detektiert und stellen somit ein Anzeichen bereit, dass sich das Objekt 60 eng oder nahe bei dem Sensor 10 befindet.
  • Wie ferner in 1 gezeigt, weist der optische Näherungssensor 10 ferner ein Metallgehäuse oder einen Schild 18 auf, welches aus Metall gebildet ist und Aperturen 52 und 54 aufweist, welche über dem Lichtemitter 16 bzw. dem Lichtdetektor 12 derart lokalisiert sind, dass zumindest ein erster Teil von mittels des Lichtdetektors 12 emittiertem Licht 15 durch die Apertur 55 passiert (passes) und dass zumindest ein zweiter Teil des ersten Teils 19 von Licht, welches von dem Objekt 50 in der Nähe des Sensors 10 reflektiert wird, durch die Apertur 57 passiert zur Detektion mittels des Lichtdetektors 12. Wie gezeigt, mag das Metallgehäuse oder der Schild (die Abschirmung) 18 ferner ein erstes Modul 61 und ein zweites Modul 63 aufweisen, innerhalb derer der Lichterritter 16 bzw. der Lichtdetektor 12 angeordnet sind. Das erste Modul 61 und das zweite Modul 63 weisen angrenzende optisch opake Metallinnenseitenwände 25 auf, um eine optische Isolation zwischen dem ersten Modul 61 und dem zweiten Modul 63 bereitzustellen.
  • Viele optische Näherungssensoren umfassen im Allgemeinen einen Metallschild, wie etwa einen Schirm oder ein Gehäuse 18 des in 1 gezeigten Typs, um eine optische Isolation zwischen dem Lichtemitter 16 und dem Lichtdetektor oder der Fotodiode 12 bereitzustellen, so dass ein unerwünschtes optisches Übersprechen zwischen dem Emitter 16 und dem Detektor 12 minimiert ist. Siehe zum Beispiel die Datenblätter, welche dem integrierter-optischer-Sensor APDS-9120 von Avago TechnologiesTM entsprechen, und das vorläufige Datenblatt des integrierter-Umgebungslicht- und Näherungssensors APDS-9800 von Avago TechnologiesTM, wobei jedes der Datenblätter hiermit durch Bezugnahme hierin in jeweils seiner Gänze inkorporiert ist.
  • 2 zeigt einen Näherungssensor 10 des Standes der Technik mit einem Metallschild oder einem Gehäuse 18. Der in 2 gezeigte optische Näherungssensor ist ein integrierter-optischer-Näherungssensor APDS-9120 von Avago TechnologiesTM, welcher ein gespritztes oder geformtes (molded) Plastiksubstrat 11 beinhaltet, auf welchem eine LED 16 und ein Lichtdetektor oder eine Fotodiode 12 montiert sind. Der einstückige Metallschild oder Metallabschirmung 18 bedeckt die LED 16 und den Lichtdetektor oder die Fotodiode 12 und beinhaltet eine nach unten hervorragende (projecting) Lichtbarriere 65, welche dazwischen angeordnet ist (nicht in 2 gezeigt). Elektrische Kontakte 17 stellen ein Mittel bereit, elektrische Verbindungen zwischen dem Näherungssensor 10 und externen Geräten zu etablieren. In dem optischen Näherungssensor APDS-9120 ist die Metallabschirmung 18 unter Benutzung konventioneller Metallstanztechniken (metal stamping techniques) gebildet und dünn gemacht und ist an das darunterliegende Plastiksubstrat 11 mittels Klebens angebracht. Der APDS-9120-Sensor hat eine Basisfläche von nur 4 mm × 4 mm und ist somit ziemlich klein.
  • 3 zeigt einen optischen Näherungssensor 10 des Standes der Technik mit einer komplizierteren Metallabschirmung oder Gehäuse 18 als die Abschirmung bzw. das Gehäuse der 2. Der in 3 gezeigte optische Näherungssensor ist ein integrierter-Umgebungslicht- und -Näherungssensor APDS-9800 von Avago TechnologiesTM, welcher ein gedruckte-Schaltungsplatte-(„PCB”)-Substrat 11 beinhaltet, auf welchem die LED 16, Lichtdetektor oder Fotodiode 12 und Umgebungslichtsensor 14 montiert sind. Die zweistückige oder zweiteilige Metallabschirmung 18 bedeckt die LED 16, den Lichtdetektor oder die Fotodiode 12 und den Umgebungslichtsensor 14 und beinhaltet eine nach unten hervorragende Lichtbarriere 65, welche dazwischen angeordnet ist. In dem optischen Näherungssensor APDS-9800 ist die Metallabschirmung 18, welche von einer bedeutend komplizierteren Form und Geometrie als die der 2 ist, unter Benutzung von fortschrittlicheren progressiven Metallstanztechniken gebildet und gedünnt und muss an die darunterliegende PCT handangepasst und an die darunterliegende PCT mittels Klebens angebracht werden, um eine korrekte Ausrichtung und Passung sicherzustellen.
  • Wie nun gesehen werden wird, stützen sich zumindest einige der optischen Näherungssensoren des Standes der Technik auf die Benutzung einer extern montierten Metallabschirmung 18, welche erforderlich ist, um den Grad (amount) von Übersprechen (crosstalk) oder Interferenz zu vermindern, welche andererseits zwischen der LED 16 und dem Lichtdetektor 12 auftreten könnte, sowie um dabei zu helfen, den Detektionsabstand des Gerätes zu erhöhen. Metallabschirmungen 18 sind jedoch ziemlich klein, was es schwierig macht, sie in großen Stückzahlen herzustellen, weswegen sie teuer in der Herstellung sind. Solche Metallabschirmungen 18 erfordern auch im Allgemeinen eine kostspielige automatische Ausstattung, um dieselben in einer Massenproduktionseinrichtung an die Sensoren 10 anzubringen. Außerdem variiert oft die Qualität von Metallabschirmungen 18 und gemeinhin treten Probleme mit den Zulieferern auf, welche nicht in der Lage sind, die engen dimensionalen oder größenmäßigen Toleranzen zu erfüllen, welche für solche kleinen Geräte erforderlich sind. Metallabschirmungen 18 können auch von dem Sensor 10 abgehen, wodurch sie einen anderen Fehlerpunkt für den Sensor 10 hinzufügen.
  • Zusätzlich fragt der kommerzielle Markt nach noch kleineren tragbaren elektronischen Geräten an. Das bedeutet natürlich, dass es eine Motivation gibt, optische Näherungssensoren noch kleiner herzustellen. Wenn die optischen Näherungssensoren kleiner werden, wird es zunehmend schwierig, die zuvor erwähnten Metallabschirmungen in einer Massenproduktionseinrichtung herzustellen und sie an die Sensoren anzubringen. Die Metallabschirmungen selbst vergrößern auch die Ausdehnung und das Volumen des resultierenden Sensors oder der Baugruppe oder des Paketes oder Gehäuses (package).
  • Was benötigt ist, ist ein optischer-Näherungssensor-Design, welches das Erfordernis eliminiert, eine Metallabschirmung 18 zu umfassen, welches jedoch eine hohe Übersprechen- und Interferenz-Unterdrückungscharakteristik beibehält, so dass ein optischer Näherungssensor bereitgestellt werden kann, welcher eine verbesserte Performanz, geringere Kosten, verbesserte oder erhöhte Herstellbarkeit und verbesserte Zuverlässigkeit aufweist. Was auch benötigt ist, ist ein kleinerer optischer Näherungssensor.
  • Zusammenfassung
  • In einigen Ausführungsformen ist ein optischer Näherungssensor bereitgestellt, welcher einen Infrarotlichtemitter, welcher auf oder oberhalb einem ersten Substrat montiert ist; einen Lichtdetektor, welcher auf oder oberhalb (atop) einem zweiten Substrat montiert ist; und eine integrierte Schaltung oder einen integrierten Schaltkreis umfasst, welche auf oder oberhalb (atop) einem dritten Substrat montiert ist und mittels eines Überspritzungsmaterials (overmolding material) oder eines Übergussmaterials eingekapselt ist, wobei die integrierte Schaltung eine Lichtemittertreiberschaltung oder Lichtemitterantriebsschaltung und eine Lichtdetektionsschaltung aufweist, wobei das dritte Substrat ferner zumindest einen ersten Satz und einen zweiten Satz von Drahtbondpads oder Drahtbondfeldern (wire bond pads) aufweist, welche elektrisch mit der integrierten Schaltung verbunden sind und nicht mittels des Überspritzungsmaterials bedeckt sind, wobei das erste Substrat und das zweite Substrat auf der Überspritzungsmasse (overmolding compound) montiert sind, wobei der Lichtemitter elektrisch mit der Lichtemitterantriebsschaltung durch den ersten Satz von Drahtbondfeldern hindurch verbunden ist, wobei der Lichtdetektor mit der Lichtdetektionsschaltung durch den zweiten Satz von Drahtbondfeldern hindurch elektrisch verbunden ist, wobei eine erste gespritzte Infrarotlicht-Passier-Komponente (molded infrared light pass component) über dem Lichtemitter angeordnet ist und den Lichtemitter bedeckt, wobei eine zweite gespritzte Infrarotlicht-Passier-Komponente über dem Lichtdetektor angeordnet ist und den Lichtdetektor bedeckt, und wobei eine gespritzte Infrarotlicht-Beschneide-Komponente (infrared light cut component) zwischen und über Teilen des dritten Substrats und der ersten Infrarotlicht-Passier-Komponente und der zweiten Infrarotlicht-Passier-Komponente angeordnet ist.
  • In anderen Ausführungsformen ist ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Näherungssensors bereitgestellt, wobei das Verfahren aufweist Montieren eines Infralichtemitters auf einem ersten Substrat; Montieren eines Lichtdetektors auf einem zweiten Substrat; Montieren einer integrierten Schaltung auf einem dritten Substrat, welches zumindest einen ersten Satz und einen zweiten Satz von Drahtbondfeldern aufweist, welche elektrisch mit der integrierten Schaltung verbunden sind, wobei die integrierte Schaltung eine Lichtemittertreiberschaltung oder Lichtemitterantriebsschaltung und eine Lichtdetektionsschaltung aufweist; zumindest teilweise Einkapseln der integrierten Schaltung mit einem Überspritzungsmaterial derart, dass die Drahtbondfelder mittels des Überspritzungsmaterials abgedeckt sind; Montieren des ersten Substrats und des zweiten Substrats auf der Überspritzungsmasse; elektrisches Verbinden des Lichtemitters mit der Lichtemitterantriebsschaltung durch den ersten Satz von Drahtbondfeldern hindurch; elektrisch Verbinden des Lichtdetektors mit der Lichtdetektionsschaltung durch den zweiten Satz von Drahtbondfeldern hindurch; Spritzen oder Gießen einer ersten Infrarotlicht-Passier-Komponente bei dem Lichtemitter; Spritzen (molding) oder Gießen (casting)) einer zweiten Infrarotlicht-Passier-Komponente über dem Lichtdetektor; und Spritzen oder Gießen einer Infrarotlicht-Beschneide-Komponente zwischen und über Teilen des dritten Substrats und der ersten und der zweiten Infrarotlicht-Passier-Komponente.
  • Weitere Ausführungsformen sind hierin offenbart oder werden für die Fachleute in der Technik ersichtlich werden, nachdem sie die Spezifikation und die Zeichnungen davon gelesen und verstanden haben.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Verschiedene Aspekte der verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung werden von der folgenden Spezifikation, den Zeichnungen und den Ansprüchen ersichtlich, in welchen:
  • 1 einen optischen Näherungssensor (optical proximity sensor) und assoziierte Schaltung des Standes der Technik zeigt;
  • 2 einen optischen Näherungssensor mit einer Metallabschirmung oder einem Gehäuse des Standes der Technik zeigt;
  • 3 einen optischen Näherungssensor des Standes der Technik mit einer komplizierteren Metallabschirmung oder Gehäuse als der Abschirmung bzw. dem Gehäuse, welche in 2 gezeigt ist, zeigt;
  • 4 einen optischen Näherungssensor zeigt, welcher einen Lichtemitter aufweist, welcher auf einem Substrat montiert ist und von einem Lichtdetektor mittels eines optisch durchlässigen Materials getrennt ist;
  • 5 einen optischen Näherungssensor zeigt, welcher einen Lichtemitter aufweist, welcher auf einem Substrat montiert ist und von einem Lichtdetektor mittels eines optisch durchlässigen Materials getrennt ist, und ein Fenster, welches über dem optischen Näherungssensor angeordnet ist;
  • 6 einen optischen Näherungssensor zeigt, welcher einen Lichtemitter aufweist, welcher auf einem Substrat montiert ist und von einem Lichtdetektor mittels einer Metalllichtbarriere getrennt ist;
  • 7 ein Substrat 11 der Lichtemitter-Package oder -Baugruppe (package) 51 mit darauf montiertem Lichtemitter 16 zeigt;
  • 8 ein Substrat 11 der Lichtemitter-Baugruppe 51 mit darauf montiertem Lichtemitter 16 und mit einer optisch durchlässigen ersten Infrarot-Passier-Masse oder Komponente (compound) 31 überspritzt (overmolded) zeigt;
  • 9 ein Substrat 3 der Lichtdetektor-Baugruppe 53 mit darauf montierten Lichtdetektoren 12 und 14 zeigt;
  • 10 ein Substrat 3 der Lichtdetektor-Baugruppe 53 mit darauf montierten Lichtdetektoren 12 und 14 und mit einer optisch durchlässigen zweiten Infrarot-Passier-Masse 32 überspritzt zeigt;
  • 11 ein Substrat 5 der integrierte-Schaltung-Baugruppe 55 mit darauf montierter integrierter Schaltung 35 zeigt;
  • 12 ein Substrat 5 der integrierte-Schaltung-Baugruppe 55 mit darauf montierter integrierter Schaltung 35 und mit einer optisch nicht durchlässigen Infrarot-Beschneide-Masse (compound) 33 überspritzt zeigt;
  • 13 eine Lichterritter-Baugruppe 51 und eine Lichtdetektor-Baugruppe 53 zeigt, welche auf der integrierten Schaltung 55 montiert sind, um den optischen Sensor 10 zu bilden;
  • 14 eine Lichtemitter-Baugruppe 51 und eine Lichtdetektor-Baugruppe 53 zeigt, welche mittels Drahtbondens mit der integrierten Schaltung 55 verbunden sind;
  • 15 den optischen Sensor 10 der 14 überspritzt mit einer optisch nicht durchlässigen Infrarot-Beschneide-Masse 33 zeigt;
  • 16 eine Ausführungsform 100 eines Verfahrens zum Herstellen der Lichtemitter-Baugruppe 51 zeigt;
  • 17 eine Ausführungsform eines Verfahrens 200 zum Herstellen der Lichtdetektor-Baugruppe 53 zeigt; und
  • 18 eine Ausführungsform eines Verfahrens 300 zum Herstellen eines Näherungssensors 10 unter Benutzung der Lichterritter-Baugruppe 51, der Lichtdetektor-Baugruppe 53 und der integrierte-Schaltung-Baugruppe 55 zeigt.
  • Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht. Ähnliche Nummern beziehen sich durch die Zeichnungen auf ähnliche Teile oder Schritte hinweg, es sei denn, es ist andererweitig bemerkt.
  • Detaillierte Beschreibungen von einigen bevorzugten Ausführungsformen
  • Mit Bezug nun auf 4 ist ein optischer Näherungssensor 10 gezeigt, welcher einen Lichtemitter 16 aufweist, welcher auf einem Substrat 11 montiert ist und von einem Lichtdetektor 12 mittels eines optisch durchlässigen Materials 21 getrennt ist, welches eine Einzelguss-(single mold)-zweiteilige-(two-part)-Epoxid- oder Transfer Molding-Masse ist (transfer-molding compound). Wie in 4 gezeigt, kann, während Lichtstrahlen 15 durch das Material 21 transmittiert werden, andere reflektierte, gebeugte oder gebrochene IR-Strahlung 19 hinüber zu Lichtdetektor 12 durch die Einzelgussmasse 21 lecken (leck), was sich als unerwünschtes Übersprechen (crosstalk) oder Interferenz zwischen dem Lichtemitter 16 und dem Lichtdetektor 12 manifestiert, wodurch die Performanz des Näherungssensors 10 herabgestuft ist.
  • Wie ferner in 5 gezeigt, ist die Menge von reflektierter, gebeugter oder gebrochener IR-Strahlung 19 und das unerwünschte Übersprechen oder die Interferenz zwischen dem Lichtemitter 16 und dem Lichtdetektor 12 typischerweise aufgrund des Vorhandenseins des Fensters 23 verschlimmert, welches in einigen Anwendungen als ein Teil des tragbaren elektronischen Gerätes oder eines anderen Typs von elektronischen Gerätes bereitgestellt ist, in welchem der Näherungssensor 10 gehäust ist und montiert ist.
  • Wie in 6 gezeigt, mögen die Probleme, welche von einem unerwünschten Übersprechen oder Interferenz herrühren, welche mittels der reflektierten, gebeugten oder gebrochenen IR-Strahlung 19 bewirkt ist, mittels Anordnens einer Metalllichtbarriere 25 zwischen dem Lichtemitter 16 und dem Lichtdetektor 12 vermindert werden. Ein Bereitstellen einer solchen Metallbarriere 25 in dem Näherungssensor 10 ergibt jedoch Probleme bezüglich von erhöhten Herstellungskosten und erhöhter Komplexität.
  • Mit Bezug nun auf 7 bis 15 ist eine Ausführungsform eines optischen Näherungssensors 10 und seine verschiedenen Komponenten während verschiedener Schritte eines Zusammensetzens gezeigt. Der komplette optische Näherungssensor solch einer Ausführungsform ist in 15 gezeigt. Wie ersichtlich werden wird, überwindet die Ausführungsform eines optischen Näherungssensors 10, welcher in 15 gezeigt ist, viele der mit optischen Näherungssensoren des Standes der Technik assoziierten Probleme mittels vollständigen Eliminierens des Bedarfs für eine Metallabschirmung, was die Gesamtgröße, -volumen und Basisfläche (footprint) des optischen Näherungssensors 10 vermindert und damit assoziierte Herstellungs- und Materialkosten vermindert. Zum Beispiel mag in einer Ausführungsform der in 15 gezeigte optische Sensor 10 konfiguriert sein, Dimensionen von ungefähr 4,0 mm × 3,0 mm × 1,65 mm zu haben. Viele andere Vorteile der Ausführungsform des in 7 bis 15 illustrierten optischen Näherungssensors 10 werden für die Fachleute in der Technik ersichtlich werden, nachdem sie die vorliegende Spezifikation und die Zeichnungen gelesen, verstanden und berücksichtigt haben.
  • Man bemerke, dass der in 15 gezeigte optische Näherungssensor 10 ein Package-auf-Package- oder Baugruppe-auf-Baugruppe (package-on-package)-optischer-Sensor ist, welcher drei individuelle verschiedene Baugruppen aufweist, welche kombiniert sind, um den in 15 illustrierten optischen Näherungssensor 10 zu bilden. Die erste Baugruppe ist die Lichtemitter-Baugruppe 51, welche in 7 und 8 illustriert ist. Die zweite Baugruppe ist die Lichtdetektor-Baugruppe 53, welche in 9 und 10 illustriert ist. Die dritte Baugruppe ist die integrierte-Schaltung-Baugruppe 55, welche in den 11 und 12 illustriert ist. 13, 14 und 15 illustrieren die Baugruppen 51, 53 und 55, wie sie während verschiedener Schritte einer Ausführungsform eines Herstellungsprozesses zusammen kombiniert sind.
  • Mit Bezug nun auf 7 ist eine erste Lichtemitter-Baugruppe 51 gezeigt, welche ein erstes Substrat 11 aufweist, welches darauf einen Lichtemitter 16 montiert hat, welcher operativ über Draht 41 mit einem der Drahtbondpads oder Drahtbondfelder (wire bond pads) 43 verbunden ist. Gemäß einer Ausführungsform ist der Lichtemitter 16 eine Halbleiter-Infrarot-LED, wie etwa ein Modell Nr. TK116IRA TYNTEKTM AlGaAs/GaAs-Infrarotchip, wobei das Datenblatt für diesen Chip in einer Informationsoffenbarungserklärung (Information Disclosure Statement) umfasst ist, welche zum selben Datum wie die Prioritätsanmeldung eingereicht ist und wobei die Gänze dieses Datenblattes hiermit durch Bezugnahme hierin inkorporiert ist. In einer Ausführungsform ist das erste Substrat 11 eine gedruckte Schaltungsplatte oder Platine (printed circuit board), welche Bahnen (traces), Drahtbondfelder und/oder Vias hat, welche darauf oder darin angeordnet sind. Konventionelle Materialien, welche wohlbekannt für die Fachleute in der Technik sind, mögen eingesetzt werden, um das erste Substrat 11 zu bilden. 8 zeigt eine erste Lichterritter-Baugruppe 51, nachdem eine erste gespritzte oder ausgeformte (molded) optisch durchlässige Infrarotlicht-Passier-Komponente (infrared light pass component) 31 über dem Lichtemitter 16 angeordnet worden ist und den Lichterritter 16 bedeckt. Man bemerke, dass die erste gespritzte optisch durchlässige Infrarotlicht-Passier-Komponente 31 geformt sein mag, um eine Linse 27 zu umfassen, wie in 8 gezeigt, wobei die Linse 27 konfiguriert ist, Licht, welches mittels des Lichtemitters 16 emittiert ist, zu kollimieren und nach außen weg von der ersten Baugruppe 51 zu einem zu detektierenden Objekt 60 (nicht in 8 gezeigt) zu richten.
  • Mit Bezug nun auf 9 ist eine zweite Lichtdetektor-Baugruppe 53 gezeigt, welche ein zweites Substrat 3 aufweist, welches darauf einen Lichtdetektor 12 und einen Umgebungslichtdetektor 14 montiert hat, welche über Drähte 47 operativ mit Drahtbondfeldern 45 verbunden sind. Gemäß einer Ausführungsform ist der Lichtdetektor 12 ein ASIC, wie etwa ein integrierteroptischer-Näherungssensor APDS-9120 von Avago TechnologiesTM und der Umgebungslichtdetektor ist ein integrierter-Umgebungslicht- und Näherungssensor APDS-9800 von Avago TechnologiesTM. In einer Ausführungsform ist das zweite Substrat 3 eine gedruckte Schaltungsplatte, welche Bahnen, Drahtbondfelder und/oder Vias hat, welche darauf oder darin angeordnet sind. Konventionelle Materialien, welche für die Fachleute in der Technik wohlbekannt sind, mögen eingesetzt werden, um das zweite Substrat 3 zu bilden. 10 zeigt eine zweite Lichtdetektor-Baugruppe 53, nachdem eine zweite gespritzte optisch durchlässige Infrarotlicht-Passier-Komponente 32 über den Lichtdetektor 12 und den Umgebungslichtdetektor 14 angeordnet worden ist und den Lichtdetektor 12 und den Umgebungslichtdetektor 14 bedeckt. Man bemerke, dass die zweite gespritzte optisch durchlässige Infrarotlicht-Passier-Komponente 32 geformt sein mag, um Linsen 29 und 30 zu umfassen, wie in 10 gezeigt, wobei die Linsen 29 und 30 konfiguriert sind, Licht, welches von dem zu detektierenden Objekt 60 (nicht in 10 gezeigt) reflektiert wird, zu kollimieren und nach innen zu dem Lichtdetektor 12 hin und zu dem Umgebungslichtdetektor 14 hin zu richten. Die optischen Linsen 27, 29 und 30 der 8 und 10 sind vorzugsweise aus demselben Material gebildet und zu derselben Zeit während des Herstellungsprozesses gebildet, wie die erste gespritzte optisch durchlässige Infrarotlicht-Passier-Komponente 31 und die zweite gespritzte optisch durchlässige Infrarotlicht-Passier-Komponente 32 und sind operativ über dem Lichtemitter 16, Lichtdetektor 12 bzw. Umgebungslichtdetektor 14 angeordnet, wie in 8 und 10 gezeigt.
  • Mit Bezug nun auf 11 ist eine dritte integrierte-Schaltung-Baugruppe 55 gezeigt, welche ein drittes Substrat 5 aufweist, welches darauf eine integrierte Schaltung 35 montiert hat, welche über Drähte 7 operativ mit den Drahtbondfeldern 8 verbunden ist. Gemäß einer Ausführungsform ist die integrierte Schaltung 35 ein Signalkonditionierungs-IC APDS-9700 von Avago TechnologiesTM für optische Näherungssensoren, wobei das Datenblatt für diesen IC hiermit durch Bezugnahme in seiner Gänze inkorporiert ist. In einer Ausführungsform ist das dritte Substrat 5 eine gedruckte Schaltungsplatte, welche Spuren, Drahtbondfelder und/oder Vias hat, welche darauf oder darin angeordnet sind. Konventionelle Materialien, welche für die Fachleute in der Technik wohlbekannt sind, mögen eingesetzt werden, um das dritte Substrat 5 zu bilden. 12 zeigt die dritte integrierte-Schaltung-Baugruppe 55, nachdem Überspritzungsmaterial (Quer-molding material) 2 die integrierte Schaltung 35 derart teilweise eingekapselt hat, dass die Drahtbondfelder 9 nicht mittels des Überspritzungsmaterials 2 abgedeckt sind. Das Überspritzungsmaterial 2 dichtet und schützt die integrierte Schaltung 35 darin und stellt auch eine Plattform für die erste Baugruppe 51 und die zweite Baugruppe 53, welche darauf zu montieren sind, bereit, wobei mehr hierüber unten gesagt wird. Man bemerke, dass mittels Platzierens der integrierte-Schaltung-Baugruppe 55 unter der ersten Baugruppe 51 und der zweiten Baugruppe 53 wesentliche Volumen- und Raumverminderungen erreicht sind. Dies ist, weil die integrierte Schaltung 35 vertikal bezüglich der ersten Baugruppe 51 und der zweiten Baugruppe 53 gestapelt ist, anstatt dass sie auf einem einzigen Substrat oder einer einzigen gedruckten Schaltung ausgebreitet ist, wie im Stand der Technik.
  • Mit Bezug nun auf 13 ist ein optischer Sensor 10 gezeigt, wobei alle drei Baugruppen 51, 53 und 55 in eine einzelne Baugruppe 10 kombiniert sind. Wie in 13 gezeigt, ist die erste Lichtemitter-Baugruppe 51 auf dem Überspritzungsmaterial 2 der darunterliegenden integrierte-Schaltung-Baugruppe 55 montiert, vorzugsweise unter Benutzung von Epoxid oder mittels Klebens daran. Ähnlich ist auch die zweite Lichtdetektor-Baugruppe 53 auf dem Überspritzungsmaterial 2 der darunterliegenden integrierte-Schaltung-Baugruppe 55 montiert, vorzugsweise unter Benutzung von Epoxid oder mittels Klebens daran. Man bemerke, dass die Drahtbondfelder 9 der integrierte-Schaltung-Baugruppe 55 nicht von dem Überspritzungsmaterial 2 bedeckt sind. Man bemerke ferner, dass die erste Lichtemitter-Baugruppe 51 und die zweite Lichtdetektor-Baugruppe 53 auf dem Überspritzungsmaterial 2 und der dritten integrierte-Schaltung-Baugruppe 55 montiert sind und voneinander derart beabstandet sind, dass Licht, welches nach oben mittels der Lichtemitter-Baugruppe 51 emittiert ist und auf dem zu detektierenden Objekt 60 (nicht in 13 gezeigt) einfallend ist, nach unten für einen Empfang und eine Detektion mittels des Lichtdetektors 14 reflektiert ist. 14 zeigt den optischen Sensor 10, nachdem Drähte 49 mittels Drahtbondens zwischen der ersten Baugruppe 51 und der zweiten Baugruppe 53 und mit der dritten Baugruppe verbunden worden sind, um dadurch elektrische Verbindungen zwischen Drahtbondfeldern 9 auf der dritten Baugruppe 55 und Drahtbondfeldern 43 und 45 auf der ersten Baugruppe 51 und der zweiten Baugruppe 53 zu etablieren.
  • 15 zeigt den optischen Sensor 10, nachdem eine Infrarotlicht-Beschneide-Komponente (infrared light cut component) 33 über die erste Baugruppe 51, die zweite Baugruppe 53 und die oberen Teile der dritten Baugruppe 55 gespritzt oder gegossen worden ist. Man bemerke, dass die Infrarotlicht-Beschneide-Komponente 33 sich nicht über die Aperturen 52, 54 und 56 erstreckt, welche konfiguriert sind, die Passage von direktem, reflektiertem bzw. Umgebungslicht dadurch zu erlauben. Infrarotlicht-Beschneide-Komponente 33 erstreckt sich und ist zwischen der ersten Baugruppe 51 und der zweiten Baugruppe 53 gespritzt, um so unerwünschte gestreute, reflektierte oder direkte Lichtstrahlen abzuschwächen oder zu absorbieren, welche andererseits zwischen dem Lichterritter 16 und den Lichtdetektoren 12 und 14 propagieren könnten. Das heißt, Infrarotlicht-Beschneide-Komponente 33 ist konfiguriert und gespritzt, gegossen oder ausgeformt (molded), um die Transmission von unerwünschtem direkten, gestreuten oder zwischen Lichterritter 16 und Lichtdetektor 12 reflektierten Licht im Wesentlichen abzuschwächen oder zu blockieren, und dadurch ein optisches Übersprechen und Interferenz zwischen Lichterritter 16 und Lichtdetektor 12 zu minimieren. Über Drähte 41 und 43 ist der Infrarotlichtemitter 16 operativ mit der integrierten Schaltung 35 verbunden und ist mittels einer Lichtemitterantriebsschaltung, welche darin beinhaltet ist, angetrieben. Ähnlich ist der Lichtdetektor 12 über Drähte 47 und 49 operativ mit der integrierten Schaltung 35 verbunden, welche eine Lichtdetektionsschaltung darin inkorporiert aufweist. Umgebungslichtdetektor oder -sensor 14 ist über Drähte 47 und 45 mit der integrierten Schaltung 35 operativ verbunden, welche eine Umgebungslichtdetektionsschaltung darin inkorporiert beinhaltet. Zwischen Lichterritter 16 und der ersten gespritzten optisch durchlässigen Infrarotlicht-Passier-Komponente 31 einerseits und Lichtdetektor 12 und der zweiten gespritzten optisch durchlässigen Infrarotlicht-Passier-Komponente 32 ist die im Wesentlichen optisch nicht durchlässige Infrarotlicht-Barriere-Komponente 33. Zumindest ein erster Teil des mittels des Lichtemitters 16 emittierten Lichts 15 passiert durch die erste Komponente 31 und zumindest ein zweiter Teil 19 des ersten Teil des Lichts 15, welches von einem interessierenden Objekt in der Nähe des Näherungssensors 10 reflektiert ist, passiert durch die zweite Komponente 32 für eine Detektion mittels des Lichtdetektors 12. Infrarotlicht-Barriere-Komponente 33 schwächt im Wesentlichen ab oder blockiert im Wesentlichen die Transmission von unerwünschtem direkten, gestreuten oder zwischen dem Lichtemitter 16 und dem Lichtdetektor 12 reflektierten Licht und minimiert dadurch ein optisches Übersprechen und Interferenz zwischen dem Lichtemitter 16 und dem Lichtdetektor 12.
  • Mittels des Lichtemitters oder der LED 16 emittierte Infrarotstrahlen verlassen den Sensor 10 und kehren zu dem Lichtdetektor 12 als Strahlen zurück, wodurch eine Detektion des sich in der Nähe befindlichen zu detektierenden Objekts ermöglicht ist. Von der Oberfläche der gespritzten Komponente 31 reflektierte Lichtstrahlen werden mittels der gespritzten im Wesentlichen optisch nicht durchlässigen Infrarotlicht-Beschneide-Komponente 33 blockiert, den Lichtdetektor 12 zu erreichen. Lichtstrahlen, welche von einem Fenster reflektiert sind, welches zwischen den optischen Sensor 10 und das zu detektierende Objekt 60 angeordnet (interposed) ist, werden auch mittels der gespritzten im Wesentlichen optisch nicht durchlässigen Infrarotlicht-Beschneide-Komponente 33 blockiert. Totale interne Reflexion zwischen Komponenten 31, 32 und 33 hilft, die Performance des Näherungssensors 10 zu verbessern. Wie nun gesehen werden wird, eliminiert die in 7 bis 15 gezeigte Ausführungsform von Sensor 10 den Bedarf, eine Metallabschirmung bereitzustellen, während die optische Performance des Sensors 10 mittels Reduzierens eines Übersprechens und einer Interferenz verbessert ist, wenn unerwünschte reflektierte, gebrochene oder gebeugte Lichtstrahlen nicht zu den Lichtdetektoren 12 oder 14 hindurchtreten und hindurchlaufen können.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind die erste gespritzte optisch durchlässige Infrarotlicht-Passier-Komponente 31 und die zweite gespritzte optisch durchlässige Infrarotlicht-Passier-Komponente 32 unter Benutzung einer Infrarot-passierbaren und optisch durchlässigen Transfer-Molding-Masse (infrared-pass and optically transmissive transfer-molding compound) gebildet, wie etwa NITTO DENKOTM NT-8506-Clear Transfer-Molding Compound 8506 oder PENCHEM TechnologiesTM OP 579 Infrared Pass Optoelectronic Epoxy. Andere geeignete optisch durchlässige Eiloxide, Plastiken, Polymere oder andere Materialien mögen auch eingesetzt werden. In einigen Ausführungsformen, und wie in weiterem Detail unten diskutiert ist, werden die optisch durchlässigen Infrarotlicht-Passier-Komponenten 31 und 32 während desselben Herstellungsschrittes gespritzt oder mögen separat gespritzt werden. Siehe technisches Datenblatt NT-8506 mit Titel „Clear Transfer-Molding Compound NT-8506", datiert 2001, und PENCHEM OP 579 IR Pass Optoelectronic Epoxy Datasheet, Revision 1, datiert April 2009, wobei diese beiden Dokumente hierdurch durch Bezugnahme hierin jeweils in ihrer Gänze inkorporiert sind.
  • In einer Ausführungsform ist die gespritzte im Wesentlichen optisch nicht durchlässige Infrarotlicht-Beschneide-Komponente 33 unter Benutzung einer Infrarot-blockierenden, -filternden oder -beschneidenden Transfer-Molding-Masse gebildet (transfer-molding compound), wie etwa NITTO DENKOTM NT-MB-IRL 3801 zweiteiliges Epoxidharzmaterial oder PENCHEM TechnologiesTM OP 580 Infrarotfilter-Optoelektronikepoxid, wobei jede oder irgendeine vorzugsweise eine Menge von Infrarot-beschneidendem Material (infrared cutting material) beinhaltet, welches von dem Benutzer ausgewählt worden ist, um eine akzeptable Infrarotlicht-Blockierperformance zu erreichen, während die Menge solch eines Infrarot-Beschneide-Materials, welches eingesetzt wird, minimiert wird, um die Kosten bei einem Minimum zu halten. Andere geeignete optisch nicht durchlässige Eiloxide, Plastikmaterialien, Polymere oder andere Materialien mögen auch eingesetzt werden. Siehe technisches Datenblatt NT-MB-IRL 3801, veröffentlicht von DENKOTM, datiert 2008, und PENCHEM OP 580 IR Filter Optoelectronic Epoxy Datasheet, Revision 1, datiert April 2009, welche beiden Dokumente hierbei durch Bezugnahme jeweils in ihrer Gänze hierin inkorporiert sind.
  • 16 illustriert eine Ausführungsform eines Verfahrens 100 zum Herstellen einer Lichtemitter-Baugruppe 51. Verfahren 100 beginnt damit, dass eine LED oder erste Substrate 11 und LEDs oder Lichtemitter 16 bereitgestellt werden. LED-Halbleiterwafer, welche Lichterritter-Dies 16 beinhalten, werden vorzugsweise auf blauem Band (blue tape) montiert, von hinten geschliffen (back-grinded) und geschnitten oder vereinzelt (diced). Dann werden individuelle Dies 16 auf Substrate 11 in Schritt 105 unter Benutzung eines elektrisch leitfähigen Epoxids, wie etwa FDP5053 oder FDP5100, aufgebracht. Das Epoxid wird in Schritt 107 ausgehärtet (cured). Nach der Die-Anbringung wird bei Schritt 109 eine Plasmareinigung (plasma cleaning) durchgeführt, um die Oberflächen von Substraten 11 und insbesondere deren Drahtbonding-Oberflächen zu reinigen, bevor Drahtbonden bei Schritt 111 durchgeführt wird. Nach dem Drahtbonden wird bei Schritt 113 eine 100%-visuelle-Inspektion durchgeführt, um die Bondqualität und -integrität zu verifizieren. Nach der visuellen Inspektion wird ein zweiter Plasmareinigungsschritt 115 durchgeführt. Als nächstes wird bei Schritt 117 ein Transfer-Molding-Prozess (transfer-molding process) unter Benutzung einer klaren oder Infrarot passierbaren NT8506-Masse durchgeführt, was bei Schritt 119 nach dem Spritzpressen von einem Aushärten gefolgt wird. Nach Aushärten werden die Substrate 111 bei Schritt 121 vereinzelt (diced), um individuelle Baugruppen 51 zu bilden, welche dann bei Schritt 123 gebacken werden (baked). Testen auf elektrische Offenheit (electrical open) und elektrischen Kurzschluss (short) wird dann bei Schritt 125 auf den individuellen Baugruppen 51 durchgeführt. Nach dem Testen werden die individuellen Baugruppen 51, welche die bei Schritt 125 durchgeführten Tests bestanden haben, für nachfolgende Herstellungsprozesse vorbereitet.
  • 17 illustriert eine Ausführungsform eines Verfahrens 200 zum Herstellen von Lichtdetektor-Baugruppe 53. Verfahren 200 beginnt mittels Bereitstellens von Lichtdetektor oder zweiten Substraten 3 und Lichtdetektoren 12 und 14. Lichtdetektor-Halbleiterwafer, welche Lichtdetektor-Dies 12 oder 14 beinhalten, werden vorzugsweise auf blauem Band montiert, von hinten geschliffen und vereinzelt. Dann werden individuelle Dies 14 (wie etwa PD TK 043 ASICs von Avago Technologies) in Schritt 209 unter Benutzung eines elektrisch leitfähigen Epoxids, wie etwa FDP5053 oder FDP5100, an Substraten 3 angebracht und individuelle Dies 12, wie etwa Umgebungslichtsensor(„ALS”)-ASICs von Avago Technologies, werden in Schritt 205 unter Benutzung eines elektrisch nicht leitfähigen Epoxids, wie etwa ABLESTIKTM 2025, an Substrate 3 angebracht. Die Epoxide werden in Schritten 207 und 211 ausgehärtet. Nach Die-Anbringung wird in Schritt 213 Plasmareinigung durchgeführt, um die Oberflächen von Substraten 3 und insbesondere deren Drahtbonding-Oberflächen zu reinigen, bevor bei Schritt 215 Drahtbonden durchgeführt wird. Nach Drahtbonden wird bei Schritt 217 eine 100%-visuelle Inspektion durchgeführt, um die Bondqualität und -integrität zu verifizieren. Nach der visuellen Inspektion wird ein zweiter Plasmareinigungsschritt 219 durchgeführt. Als nächstes wird bei Schritt 221 ein Transfer-Molding-Prozess unter Benutzung von der klaren oder Infrarot-passierenden Masse NT8506 durchgeführt, gefolgt bei Schritt 223 von Aushärten nach Spritzen bzw. Gießen. Nach dem Aushärten werden die Substrate 3 bei Schritt 225 vereinzelt, um individuelle Baugruppen 53 zu bilden, welche dann bei Schritt 227 gebacken werden. Testen einer elektrischen Offenheit und eines elektrischen Kurzschlusses wird dann bei Schritt 229 an den individuellen Baugruppen 53 durchgeführt. Nach dem Testen werden individuelle Baugruppen 53, welche die bei Schritt 229 durchgeführten Tests bestanden haben, für nachfolgende Herstellungsprozesse vorbereitet.
  • 18 illustriert eine Ausführungsform eines Verfahrens 300 zum Herstellen einer integrierte-Schaltung-Baugruppe 55 und dann Kombinieren der Lichtemitter-Baugruppe 51 und der Lichtdetektor-Baugruppe 53 damit, um den vollständigen Package-on-Package optischen Sensor 10 zu bilden. Verfahren 300 beginnt mittels Bereitstellens einer integrierten Schaltung oder eines dritten Substrats 5 und einer integrierten Schaltung oder ASIC 35. ASIC-Halbleiterwafer, welche integrierte-Schaltung- oder ASIC-Dies 35 beinhalten, werden vorzugsweise auf blauem Band montiert, von hinten geschliffen und vereinzelt. In einer Ausführungsform werden für die integrierte Schaltung oder ASIC 35 9700 ASICs von Avago TechnologiesTM eingesetzt. Individuelle Dies 35 werden zunächst an Substrate 5 in Schritt 305 unter Benutzung eines elektrisch nicht leitfähigen Epoxids, wie etwa ABLESTIKTM 2025, angebracht, welches dann bei Schritt 307 ausgehärtet wird. Nach Die-Anbringung wird bei Schritt 309 Plasmareinigung durchgeführt, um die Oberflächen von Substraten 5 und insbesondere deren Drahtbonding-Oberflächen zu reinigen, bevor Drahtbonden bei Schritt 311 durchgeführt wird. Nach Drahtbonden wird bei Schritt 313 eine 100%-visuelle-Inspektion durchgeführt, um Bondqualität und -integrität zu verifizieren. Nach der visuellen Inspektion wird ein zweiter Plasmareinigungsschritt 315 durchgeführt. Als nächstes wird bei Schritt 317 ein Transfer-Molding- und Einkapselungsprozess unter Benutzung einer schwarzen IR-Beschneide-Masse (black IR cut compound) NT8570 durchgeführt, gefolgt bei Schritt 319 von Aushärten nach Spritzen bzw. Gießen. Als nächstes wird die Lichterritter-Baugruppe 51 an die überspritzte obere Oberfläche der integrierte-Schaltung-Baugruppe 55 bei Schritt 325 angebracht und die Lichtdetektor-Baugruppe 53 wird an die überspritzte obere Oberfläche der integrierte-Schaltung-Baugruppe 55 bei Schritt 327 angebracht. In Schritten 325 und 327 wird ein elektrisch nicht leitfähiges Epoxid, wie etwa ABLESTIKTM 2025, eingesetzt. Nach Baugruppenanbringung wird bei Schritt 333 Plasmareinigung durchgeführt, um die Oberflächen von Baugruppen 51, 53 und 55 zu reinigen, und insbesondere deren Drahtbonding-Oberflächen, bevor bei Schritt 335 Drahtbonden durchgeführt wird. Nach Drahtbonden wird bei Schritt 337 eine 100%-visuelle-Inspektion durchgeführt, um Bondqualität und -integrität zu verifizieren. Nach visueller Inspektion wird bei Schritt 339 Plasmareinigung durchgeführt. Als nächstes wird bei Schritt 341 ein Transfer-Molding-Prozess unter Benutzung einer schwarzen, IR-Beschneide-Masse NT8570 durchgeführt, gefolgt bei Schritt 343 von einem Aushärten nach Spritzen bzw. Gießen (post-mold). Nach dem Aushärten werden die optischen Sensoren 10 bei Schritt 345 vereinzelt, um individuelle Sensoren 10 zu bilden, welche dann bei Schritt 347 gebacken werden. Testen einer elektrischen Offenheit und eines elektrischen Kurzschlusses wird dann bei Schritt 351 an individuellen Sensoren 10 durchgeführt. Nach dem Testen werden die Sensoren 10, welche die elektrischen Tests bei Schritt 351 bestanden haben, mit getaped, gebacken und zum Versenden gepackt.
  • Die oben beschriebenen Transfer-Molding-Prozesse umfassen Verfahren, wo aushärtbare Materialien mittels Wärme und Druck in einer Transfer-Kammer weichgemacht werden und dann bei hohem Druck durch geeignete Angussspinnen (sprues and runners) und Tore (gates) in eine geschlossene Form (mold) für finales Aushärten gezwungen werden.
  • Umfasst innerhalb des Geltungsbereichs der vorliegenden Erfindung sind Verfahren die verschiedenen hierin beschriebenen Komponenten, Geräte und Systeme und Verfahren herzustellen oder hergestellt zu haben.
  • Die Fachleute in der Technik werden verstehen, dass verschiedene Ausführungsformen des hierin offenbarten Näherungssensors in tragbare elektronische Geräte, wie etwa Mobiltelefone, Smarttelefone, persönliche Datenassistenten (PDAs), Laptop-Computer, Notebook-Computer, Computer und andere Geräte inkorporiert sein mögen.
  • Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung sind zusätzlich zu denjenigen betrachtet, welche hierin oben offenbart sind. Die oben beschriebenen Ausführungsformen sollten als Beispiele der vorliegenden Erfindung betrachtet werden anstatt als den Geltungsbereich der Erfindung begrenzend. Zusätzlich zu den vorgenannten Ausführungsformen der Erfindung wird Durchsicht der detaillierten Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen zeigen, dass es andere Ausführungsformen der Erfindung gibt. Demgemäß werden viele Komponenten, Permutationen, Variationen und Modifikationen der vorangehenden Ausführungsformen der Erfindung, welche nicht explizit hierin ausgeführt sind, nichtsdestotrotz innerhalb des Geltungsbereichs der Erfindung fallen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • technisches Datenblatt NT-8506 mit Titel „Clear Transfer-Molding Compound NT-8506”, datiert 2001 [0045]
    • PENCHEM OP 579 IR Pass Optoelectronic Epoxy Datasheet, Revision 1, datiert April 2009 [0045]
    • technisches Datenblatt NT-MB-IRL 3801, veröffentlicht von DENKOTM, datiert 2008 [0046]
    • PENCHEM OP 580 IR Filter Optoelectronic Epoxy Datasheet, Revision 1, datiert April 2009 [0046]

Claims (14)

  1. Optischer Näherungssensor, aufweisend: einen Infrarotlichtemitter, welcher auf einem ersten Substrat montiert ist; einen Lichtdetektor, welcher auf einem zweiten Substrat montiert ist; und eine integrierte Schaltung, welche auf einem dritten Substrat montiert ist und mittels eines Überspritzungsmaterials eingekapselt ist, wobei die integrierte Schaltung Lichtemittertreiber- und Lichtdetektionsschaltungen aufweist, wobei das dritte Substrat ferner zumindest einen ersten Satz und einen zweiten Satz von Drahtbondpads aufweist, welche elektrisch mit der integrierten Schaltung verbunden sind und nicht mittels des Überspritzungsmaterials bedeckt sind, wobei das erste Substrat und das zweite Substrat auf der Überspritzungsmasse montiert sind, wobei der Lichtemitter elektrisch mit der Lichtemittertreiberschaltung durch den ersten Satz von Drahtbondpads verbunden ist, wobei der Lichtdetektor mit der Lichtdetektionsschaltung durch den zweiten Satz von Drahtbondpads elektrisch verbunden ist, wobei eine erste gespritzte Infrarotlicht-Passier-Komponente über dem Lichtemitter angeordnet ist und den Lichtemitter bedeckt, wobei eine zweite gespritzte Infrarotlicht-Passier-Komponente über dem Lichtdetektor angeordnet ist und den Lichtdetektor bedeckt, und wobei eine gespritzte Infrarotlicht-Beschneide-Komponente zwischen und über Teilen des dritten Substrats und der ersten Infrarotlicht-Passier-Komponente und der zweiten Infrarotlicht-Passier-Komponente angeordnet ist.
  2. Optischer Näherungssensor nach Anspruch 1, wobei zumindest ein erster Teil eines mittels des Lichtemitters emittierten Lichts durch die erste Komponente passiert und zumindest ein zweiter Teil des ersten Teils von Licht, welches von einem interessierenden Objekt in einer Nähe des Sensors reflektiert ist, durch die zweite Komponente zur Detektion mittels des Lichtdetektors passiert, und wobei die Infrarotlicht-Beschneide-Komponente im Wesentlichen die Transmission von unerwünschtem direkten, gestreuten oder zwischen dem Lichtemitter und dem Lichtdetektor reflektierten Licht abschwächt oder blockiert und dadurch ein optisches Übersprechen und Interferenz zwischen dem Lichtemitter und dem Lichtdetektor minimiert.
  3. Optischer Näherungssensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest eine der ersten Infrarotlicht-Passier-Komponente und der zweiten Infrarotlicht-Passier-Komponente ein optisch durchlässiges Epoxid, Polymer oder Plastik aufweist und/oder wobei die Infrarotlicht-Beschneide-Komponente ein im Wesentlichen optisch nicht durchlässiges formbares Material, Epoxid, Polymer oder Plastik aufweist.
  4. Optischer Näherungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Infrarotlicht-Beschneide-Komponente ferner ein Infrarot-Beschneide- oder -Blockieradditiv aufweist und/oder wobei zumindest eines des ersten Substrats, des zweiten Substrats und des dritten Substrats eine gedruckte Schaltungsplatte (PCB) ist.
  5. Optischer Näherungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei zumindest einer des Lichterritters und des Lichtdetektors ein Halbleiter-Die ist und/oder wobei die integrierte Schaltung eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) ist.
  6. Optischer Näherungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiterhin aufweisend einen Umgebungslichtsensor, welcher insbesondere auf dem zweiten Substrat montiert sein kann.
  7. Optischer Näherungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der optische Näherungssensor in ein tragbares elektronisches Gerät inkorporiert ist, wobei das tragbare elektronische Gerät insbesondere ein Mobiltelefon, ein persönlicher Datenassistent, insbesondere ein Laptop-Computer, insbesondere ein Notebook-Computer oder insbesondere ein Computer sein kann.
  8. Optischer Näherungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Lichtemitter eine LED ist und/oder wobei der Lichtdetektor eine positive-intrinsische-negative-Diode (PIN) ist.
  9. Optischer Näherungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine gespritzte optisch durchlässige Linse über zumindest einem von dem Lichtemitter oder von dem Lichtdetektor gebildet ist.
  10. Verfahren zum Herstellen eines optischen Näherungssensors, welches aufweist: Montieren eines Infralichtemitters auf einem ersten Substrat; Montieren eines Lichtdetektors auf einem zweiten Substrat; Montieren einer integrierten Schaltung auf einem dritten Substrat, welches zumindest einen ersten Satz und einen zweiten Satz von Drahtbondpads aufweist, welche elektrisch mit der integrierten Schaltung verbunden sind, wobei die integrierte Schaltung Lichtemittertreiber- und Lichtdetektionsschaltungen aufweist; zumindest teilweise Einkapseln der integrierten Schaltung mit einem Überspritzungsmaterial derart, dass die Drahtbondpads mittels des Überspritzungsmaterials bedeckt sind; Montieren der ersten und zweiten Substrate auf der Überspritzungsmasse; elektrisches Verbinden des Lichtemitters mit der Lichtemittertreiberschaltung durch den ersten Satz von Drahtbondpads; elektrisches Verbinden des Lichtdetektors mit der Lichtdetektionsschaltung durch den zweiten Satz von Drahtbondpads; Spritzen oder Gießen einer ersten Infrarotlicht-Passier-Komponente über dem Lichtemitter; Spritzen oder Gießen einer zweiten Infrarotlicht-Passier-Komponente über dem Lichtdetektor; und Spritzen oder Gießen einer Infrarotlicht-Beschneide-Komponente zwischen und über Teilen des dritten Substrats und der ersten und zweiten Infrarotlicht-Passier-Komponenten.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, ferner aufweisend Konfigurieren des Lichtdetektors und des Lichtemitters derart bezüglich zueinander, dass zumindest ein erster Teil von Licht, welches mittels des Lichterritters emittiert ist, durch die erste Komponente passiert und dass zumindest ein zweiter Teil des ersten Teils von Licht, welches von einem interessierenden Objekt in einer Nähe des Sensors reflektiert wird, durch die zweite Komponente passiert zur Detektion mittels des Lichtdetektors.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, ferner aufweisend Konfigurieren der Infrarotlicht-Beschneide-Komponente, um die Transmission von unerwünschtem direkten, gestreuten oder zwischen dem Lichtemitter und dem Lichtdetektor reflektierten Licht abzuschwächen oder zu blockieren und dadurch ein optisches Übersprechen und Interferenz zwischen dem Lichtemitter und dem Lichtdetektor minimiert.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei optisch durchlässige Linsen über dem Lichtemitter und dem Lichtdetektor gebildet werden, wenn die erste und zweite optisch durchlässiges Infrarotlicht-Passier-Komponenten gespritzt wird oder gegossen werden.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der Lichtemitter oder der Lichtdetektor an das erste Substrat bzw. das zweite Substrat Die-angebracht wird und/oder wobei der Lichtemitter oder der Lichtdetektor mittels Drahtbondens mit dem ersten bzw. zweiten Substrat verbunden wird und/oder wobei die erste optisch durchlässige Infrarotlicht-Passier-Komponente und die zweite optisch durchlässige Infrarotlicht-Passier-Komponente mittels Transfer-Molding gebildet werden.
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