KR20130002137U - 광학 모듈 패키지 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 광학 모듈 패키지 유닛에 관한 것으로서, 주로 광 방출 칩과 광 수신 칩을 기판의 광 방출 영역 및 광 수신 영역에 각각 설치하고, 실링 캡은 일체로 성형된 플라스틱 하우징으로 상기 기판상에 설치되며, 광 방출 홀 및 광 수신 홀을 구비한다. 각각 광 방출 칩 및 광 수신 칩 주위를 덮어 챔버를 형성하고 2개의 패키지 콜로이드는 상기 광 방출 홀 및 광 수신 홀의 챔버 내에 각각 주입되어 상기 광 방출 칩과 상기 광 수신 칩을 피복 및 보호한다. 이와 같은 구조에 의해 본 고안에 따른 광학 모듈 패키지 유닛은 상기 광 방출 칩과 광 수신 칩을 칩 접착 및 와이어 본딩 공정에 의해 동일한 기판상에 설치한 다음 일체로 성형된 실링 캡으로 기판을 덮고, 2개의 패키지 콜로이드를 상기 광 방출 홀 및 광 수신 홀이 형성한 챔버 내에 주입하여 광 방출 칩과 광 수신 칩의 패키지 작업을 완료하므로 광학 모듈의 패키지 원가를 효과적으로 절감시킨다.

Description

광학 모듈 패키지 유닛 {OPTICAL MODULE PACKAGE UNIT}
본 고안은 광학 모듈 패키지 유닛에 관한 것이며, 특히 패키지 원가를 효과적으로 절감할 수 있는 광학 모듈 패키지 유닛에 관한 것이다.
실수로 패널이 터치되는 것을 방지하거나 또는 전기를 절약하기 위해 현재 사용하고 있는 휴대용 전자장치(예를 들면 스마트 폰)에 일반적으로 근접 광학 센서 모듈이 설치되어 있다. 즉 상기 휴대용 전자장치가 물체의 표면(예를 들면 얼굴 부위)에 접근하기만 하면 바로 센서가 작동하여 일부 전원을 오프한다. 상기 모듈의 작동 방식은 대체로 광 방출 칩으로 광원을 방출하고, 매개 물체(예를 들면 얼굴 부위)의 반사를 통해 광원을 인접한 광 센서 칩에 투사하여 수신하게 한 다음 다시 전자 신호로 변환하여 후속 처리를 진행한다.
그러나, 상기 종래의 광학 센서 모듈의 패키징 형식은 대체로 광 방출 칩과 광 수신 칩을 각각 독립적으로 패키징한 후, 다시 이들을 동일한 모듈 상에 공동으로 설치한다. 이러한 설치 방식은 광학 모듈의 패키지 원가를 높인다.
또한, 상기 종래의 근접 광학 센서 모듈은 패키징된 광 방출 칩의 발광 효율이 좋지 않아, 인접한 광 수신 칩에 광신호 수신이 불량한 현상이 종종 발생하여 상기 휴대용 전자장치의 판독이 불안정하며, 이러한 문제점들은 모두 현재 광학 모듈이 여전히 개선해야 할 점이다.
본 고안의 주된 목적은 패키지 원가를 효과적으로 절감하여 제품의 경쟁력을 향상시킬 수 있는 광학 모듈 패키지 유닛을 제공하는 것이다.
본 고안의 다른 하나의 목적은 광 방출 칩의 발광 효율이 우수하고, 광 수신 칩의 수신 불량의 결함을 효과적으로 개선시키는 광학 모듈 패키지 유닛을 제공하는 것이다.
상기 목적을 실현하기 위하여, 본 고안에 따른 광학 모듈 패키지 유닛은, 기판, 광 방출 칩, 광 수신 칩, 실링 캡 및 2개의 패키지 콜로이드를 포함한다. 그 중 상기 기판은 광 방출 영역과 광 수신 영역으로 구성되고, 광 방출 칩 및 광 수신 칩은 칩 접착(die attach) 및 와이어 본딩(wire bonding) 공정을 거쳐 상기 기판의 광 방출 영역과 광 수신 영역 내에 각각 설치된다, 실링 캡은 일체로 성형된 하우징으로 상기 기판상에 설치되고, 광 방출 홀 및 광 수신 홀을 구비하고, 각각 광 방출 칩 및 광 수신 칩 주위를 덮어 각자의 챔버를 형성한다. 그 중 상기 광 방출 홀은 아래로부터 위로 점차 확장되는 환형의 반사층을 구비하고, 상기 광 수신 홀은 상기 광 방출 홀 측면에 설치된다. 2개의 패키지 콜로이드는 상기 광 방출 홀과 상기 광 수신 홀의 챔버 내에 주입되어 상기 광 방출 칩과 상기 광 수신 칩을 피복하여 상기 광 방출 칩과 상기 광 수신 칩의 보호층이 된다.
본 고안의 광학 모듈 패키지 유닛은, 광 방출 칩과 광 수신 칩을 칩 접착 및 와이어 본딩 공정으로 동일한 기판상에 설치한 다음 일체로 성형된 실링 캡으로 기판 위를 덮고, 2개의 패키지 콜로이드를 상기 광 방출 홀 및 상기 광 수신 홀의 챔버 내에 주입하여 광 방출 칩과 광 수신 칩의 패키지 작업을 완료하므로, 광학 모듈의 패키지 원가를 효과적으로 절감시킨다.
또한, 본 고안에 따른 광학 모듈 패키지 유닛은, 플라스틱 실링 캡의 광 방출 홀의 환형의 반사층 표면에 별도로 스퍼터링 방식 또는 기타 코팅 방식으로 금속 재료를 추가 코팅하고 상기 광 방출 칩을 피복하는 패키지 콜로이드는 챔버 내에서 볼 모양 돌기를 형성하므로 광 방출 칩의 광원 발광 효율을 효과적으로 향상시킨다.
도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 광학 모듈 패키지 유닛의 평면도이다.
도 2는 도 1의 2-2에 따른 단면도이다.
도 3의 A~D는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 패키지 흐름의 개략도이다.
도면과 아래 예시한 바람직한 실시예를 결부하여 본 고안의 구조 및 효과에 대해 구체적으로 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 광학 모듈 패키지 유닛(10)은, 일반적인 패키지 어레이를 커팅하여 얻은 것으로서, 기판(20), 광 방출 칩(30), 광 수신 칩(40), 2개의 패키지 콜로이드(50) 및 실링 캡(60)을 포함한다.
여기서 상기 기판(20)은 광 방출 영역(202)과 광 수신 영역(204)으로 구성되고 예로 들면 유기재료인 BT(BisaleimideTriazine) 기판 또는 FR-4(Flame Retardant composition 4) 등 비세라믹 기판이므로 기판 재료의 원가가 낮다.
상기 광 방출 칩(30) 및 상기 광 수신 칩(40)은 각각 칩 접착 및 와이어 본딩 공정을 거쳐 상기 기판(20)의 광 방출 영역(202)과 광 수신 영역(204) 내에 설치된다. 그 중 상기 광 방출 칩(30)은 광원을 방출하고, 상기 광 수신 칩(40)은 상기 광 방출 칩(30)이 방출한 광원을 수신한다.
상기 실링 캡(60)은, 플라스틱이 일체로 성형된 열가소성 하우징 또는 열경화성 하우징이며, 사출법(Injection) 또는 트랜스퍼 성형법(transfer molding)으로 제조될 수 있고, 그 재료는 예를 들면, 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 또는 액정 폴리에스테르(Liquid Crystal Polyester, LCP)이며, 상기 기판(20) 상에 설치된다. 또한 상기 실링 캡(60)은 광 방출 홀(61) 및 광 수신 홀(65)을 구비하고, 그 중 상기 광 방출 홀(61)은 아래로부터 위로 점차 확장되는 환형의 반사층(62)을 구비하고, 상기 반사층(62)의 개구단 가장자리는 직선 구간(62a) 및 원호 구간(62b)으로 이루어지고, 특히 상기 반사층(62)의 표면은 스퍼터링 방식 또는 기타 코팅 방식으로 금속 재료(G)를 코팅하여 광 방출 칩(30)의 발광 효율을 향상시킨다. 상기 광 수신 홀(65)은 상기 광 방출 홀(61)의 측면에 설치되고, 서로 연통되나 홀 직경이 서로 다른 제1 홀(66) 및 제2 홀(67)을 구비하며, 그 중 상기 제1 홀(66)의 직경은 상기 제2 홀(67)의 직경보다 작다. 본 실시예인 경우, 상기 실링 캡(60)의 상기 광 방출 홀(61) 및 상기 광 수신 홀(65)의 제2 홀(67)은 각각 상기 광 방출 칩(30) 및 상기 광 수신 칩(40) 주위를 덮어 제1 챔버 및 제2 챔버를 형성한다.
예를 들어 투명한 에폭시수지(Epoxy Resin)와 같은 재료를 상기 각 패키지 콜로이드(50)로 하는 경우, 패키지 콜로이드(50)를 상기 실링 캡(60)의 상기 광 방출 홀(61) 및 상기 광 수신 홀(65)의 제2 홀(67)의 챔버 내에 각각 주입하여 각각 광 방출 칩(30)과 광 수신 칩(40)을 피복하므로, 광 방출 칩(30)과 광 수신 칩(40)의 보호층이 된다. 특히 상기 광 방출 칩(30)을 피복한 투명 콜로이드는 챔버 내에서 볼 모양 돌기를 형성하여 광 방출 칩(30)의 광원 발광 효율을 향상시킨다.
도 3의 A~D를 참조하면, 본 고안에 따른 광학 모듈 패키지 흐름에 있어서, 제1 단계는 각 기판 어레이(substrate array)의 단일 기판(20) 상에 광 방출 영역(202)과 광 수신 영역(204)을 제작하고, 제2 단계는 계속하여 광 방출 칩(30) 및 광 수신 칩(40)에 대해 각각 칩 접착(die attach) 및 와이어 본딩(wire bonding) 공정을 진행하여 상기 기판(20)의 상기 광 방출 영역(202)과 상기 광 수신 영역(204) 내에 설치하고, 제3 단계는 리드 어레이(Lid array)를 상기 칩이 설치된 기판 어레이에 대응 접착하고, 제4 단계는 각 광 방출 영역(202) 및 각 광 수신 영역(204)과 실링 캡(60)의 광 방출 홀(61) 및 광 수신 홀(65)의 제2 홀(67)이 형성한 제1 챔버 및 제2 챔버 내에 2개의 투명 콜로이드(50)를 각각 주입하여, 광 방출 칩(30) 및 광 수신 칩(40)의 보호 작업을 완료한다. 마지막으로, 광학 모듈 유닛의 후속 커팅 작업(Singulation)을 진행하는데. 이는 종래기술에 속하므로 상세한 설명을 생략한다.
상기 구조로부터 알 수 있듯이, 본 고안에 따른 광학 모듈은 가격이 낮은 기판(20)(예를 들면 BT 기판 또는 FR4 등 비세라믹 기판) 및 일체로 성형된 플라스틱 실링 캡(60)을 사용하므로 재료의 원가가 낮다. 또한 광 방출 칩(30)과 광 수신 칩(40)은 각각 독립적으로 패키징하는 종래기술과 달리, 동일한 기판(20) 상에 직접 설치하여 패키징을 진행하므로, 제조 원가를 효과적으로 절감하는 목적을 실현할 수 있다.
한편, 본 고안에 따른 광학 모듈의 광 방출 칩(30)이 방출한 광원은 실링 캡(60)의 광 방출 홀(61)의 반사층(62)을 거쳐 물체 표면에 투사되고 물체의 표면에서 반사된 광원은 다시 실링 캡(60)의 광 수신 홀(65)에 수신되어 광 수신 칩(40)에 투사되며, 광 수신 칩(40)은 수신한 광 신호를 전자 신호로 변환하여 연산 처리한다. 광원을 방출하고 수신하는 과정에서 광 반사층(62)의 특수한 개구 모양의 설계를 통하여, 광 방출 칩(30)이 방출한 광원을 평탄하지 않는 물체 표면(얼굴 부위)에 투사할 때, 광 수신 칩(40)이 반사한 광원을 확실하게 수신하게 한다. 또한 반사층(62)에 별도로 설치한 금속층(G) 및 투명 패키지 콜로이드의 볼 모양 설계는 광 방출 칩(30)의 발광 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
앞서 본 고안의 실시예에 공개한 구성소자는 단지 본 발명을 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 고안의 권리범위를 한정하지 않는다. 다른 균등한 소자의 대체 또는 변화는 모두 본 고안의 청구범위에 속한다.
10 : 광학 모듈 패키지 유닛
20 : 기판
202 : 광 방출 영역
204 : 광 수신 영역
30 : 광 방출 칩
40 : 광 수신 칩
50 : 패키지 콜로이드
60 : 실링 캡
61 : 광 방출 홀
65 : 광 수신 홀
G : 금속층
66 : 제1 홀
67 : 제2 홀
62a : 직선 구간
62b : 원호 구간

Claims (8)

  1. 광 방출 영역과 광 수신 영역을 구성하는 기판;
    상기 기판의 광 방출 영역에 설치되는 광 방출 칩;
    상기 기판의 광 수신 영역에 설치되는 광 수신 칩;
    일체로 성형된 플라스틱 하우징으로 상기 기판상에 설치되고, 광 방출 홀 및 광 수신 홀을 구비하고, 상기 광 방출 홀은 아래로부터 위로 점차 확장되는 환형의 반사층을 구비하고 상기 광 방출 칩을 덮어 제1 챔버를 형성하고, 상기 광 수신 홀은 상기 광 방출 홀의 측면에 설치되고 서로 연통되나 홀 직경이 서로 다른 제1 홀 및 제2 홀을 구비하며, 상기 제2 홀이 상기 광 수신 칩 주위를 덮어 제2 챔버를 형성하는 실링 캡(sealing cap); 및
    상기 기판의 제1 챔버와 제2 챔버 내에 각각 주입되며, 각각 상기 광 방출 칩과 상기 광 수신 칩을 피복하는 2개의 패키지 콜로이드
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 모듈 패키지 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실링 캡은 플라스틱이 일체로 성형된 열가소성 하우징 또는 열경화성 하우징인 것을 특징으로 하는 광학 모듈 패키지 유닛.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 실링 캡의 환형의 반사층 표면에 금속 재료가 도금되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 모듈 패키지 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 실링 캡의 제1 홀의 직경이 상기 제2 홀의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 광학 모듈 패키지 유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    각 상기 패키지 콜로이드는 상기 광 방출 칩을 피복하여 챔버 내에 볼 모양 돌기를 형성하는 것을 특징으로 하는 광학 모듈 패키지 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 유기재료의 BT 기판과 같은 비세라믹 기판인 것을 특징으로 하는 광학 모듈 패키지 유닛.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 실링 캡의 재료는 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 또는 액정 폴리에스테르(Liquid Crystal Polyester, LCP)인 것을 특징으로 하는 광학 모듈 패키지 유닛.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 실링 캡의 광 방출 홀의 반사층의 개구단 가장자리는 직선 구간 및 원호 구간으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학 모듈 패키지 유닛.
KR2020110009578U 2011-09-27 2011-10-28 광학 모듈 패키지 유닛 KR200476955Y1 (ko)

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