TW201419496A - 具有感應裝置的載板封裝結構及具有感應裝置的載板封裝結構製作方法 - Google Patents

Abstract

一種具有感應裝置的載板封裝結構及具有感應裝置的載板封裝結構製作方法，包含提供一具有第一凹槽、第二凹槽的載板、一發光元件、一光感測元件及相應的封裝層，此種封裝結構能用於光感應裝置的製作，可有效的減少光感應裝置的製作工序、元件及製作成本，並進一步縮小光感應裝置的體積。

Description

具有感應裝置的載板封裝結構及具有感應裝置的載板封裝結構製作方法

本發明係有關於一種具有感應裝置的載板封裝結構及其製作方法，特別是有關於一種將發光元件及光感測元件配置到同一塊載板的封裝結構及方法。

將一發光元件及一光感測元件配置到同一塊載板，可形成一用途相當廣的光感應裝置，當有物件遮斷發光元件及光感測元件間的光路徑時，光感測元件便能判定物件的存在，反之若光感測元件能順利接收發光元件發射的光，光感測元件便能判定物件不存在。反射式光感應裝置即為將發光元件及光感測元件裝置於同一側，靠著是否有物件將發光元件的光反射回光感測元件，以判斷物件是否存在。

為了確保光感應裝置的準確性，在一般的習知技術中，皆希望光感測元件只會接收到由物件反射回來的光，於是要如何避免光感測元件受到額外的影響，尤其是避免發光元件直接從光感應裝置內部照射到光感測元件，便十分的重要。

如前所述，目前已知的習知技術所使用的光感應裝置封裝結構有以下幾種，首先請參閱圖1A，係美國公告專利US8232541所揭露的一種光感應裝置封裝結構示意圖。如圖1A所示，載板90上有發光元件92及光感測元件94，以透明材質在載板上封裝以形成封裝蓋98，在封裝蓋98上切出一溝槽96，在溝槽96中填充不透明材質形成光阻障91。

接著請參閱圖1B，係台灣專利M363080所揭露的一種光感應裝置封裝結構示意圖。如圖1B所示，載板90上有發光元件92及光感測元件94，以透明材質在載板上封裝以形成封裝蓋98，在封裝蓋98上切出一溝槽96，在溝槽96以及封裝蓋98表面塗上不透明塗料95。

接著請參閱圖1C，係美國公開專利20100327164所揭露的一種光感應裝置封裝結構示意圖。如圖1C所示，載板90上有發光元件92及光感測元件94，在兩元件的中間及兩側放上三塊光阻障91，再以透明蓋93蓋住整個載板90。

接著請參閱圖1D，係美國公告專利US7652244所揭露的一種光感應裝置封裝結構示意圖。如圖1D所示，將引線框架97安裝到一塑膠材質的下蓋99上，再將發光元件92及光感測元件94放到引線框架97上，最後在安裝發光元件92及光感測元件94的空間中填充透明材質990。

以上裝置的封裝結構皆有一些缺點，首先是工序麻煩，上述所提到的元件，尺寸大都是以毫米計算，如此的尺寸下所進行的工序每多一道都會造成成本大量增加；接著，因為元件數量多，相對使光感應裝置的厚度無法減少，進一步使運用光感應裝置的產品尺寸無法縮小。

因此，本發明提出一種具有感應裝置的載板封裝結構及其製造方法，此種封裝結構可用於光感應裝置的封裝，透過對封裝結構進行改良，減少了光感應裝置的製造工序，相對的減少了製作成本，也能進一步產出更小尺寸的光感應裝置。

為了解決上述有關的問題，本發明之一主要目的在於提供一種具有感應裝置的載板封裝結構，此種封裝結構可應用於光感應器的封裝，透過一個本身具有阻擋元件的載板，使得在製作光感應裝置時，不需要在載板上加上太多的元件，而能產出尺寸更小的光感應裝置。

本發明之又一主要目的在於提供一種具有感應裝置的載板封裝結構製造方法，透過提供一本身具有阻擋元件的載板，進而能變更工序，進一步使製作成本能夠降低。

依據上述各項目的，本發明提出一種具有感應裝置的載板封裝結構，包含一載板，具有一第一凹槽及一第二凹槽，在第一凹槽及第二凹槽周圍之載板自然形成一隔離圍牆，且於第一凹槽中至少配置一條載板內導線，於第二凹槽中配置複數條載板內導線；一發光元件，配置於第一凹槽中；一光感測元件，配置於第二凹槽中；其中，發光元件透過至少一條導線與第一凹槽中的載板內導線電性連結，及光感測元件透過複數條導線與第二凹槽中的載板內導線電性連結；一第一透明封膠層，填充於第一凹槽中，以覆蓋發光元件及條導線；及一第二透明封膠層，填充於第二凹槽中，以覆蓋光感測元件及複數條導線。

本發明另外提出一種具有感應裝置的載板封裝結構，包含一載板，具有一第一凹槽及一第二凹槽，在第一凹槽及第二凹槽周圍之載板自然形成一隔離圍牆，且於靠近第一凹槽及第二凹槽的隔離圍牆中配置複數條載板內導線；一發光元件，配置於第一凹槽中；一光感測元件，配置於第二凹槽中；其中，發光元件透過至少一條導線與隔離圍牆中的載板內導線電性連結，及光感測元件透過複數條導線與隔離圍牆中的載板內導線電性連結；及一透明封裝層，覆蓋住載板表面，並一併覆蓋第一凹槽、第二凹槽、隔離圍牆及兩凹槽中的發光元件、光感測元件、複數條導線。

本發明另外提出一種具有感應裝置的載板封裝結構的製作方法，包括：提供一載板，載板具有一第一凹槽及一第二凹槽，且載板內部有複數條載板內導線連接到載板外部的複數個導線接腳；配置一發光元件於第一凹槽中；電性連結發光元件與載板內導線；配置一光感測元件於第二凹槽中；電性連結光感測元件與載板內導線；及提供至少一透明封蓋層，透明封蓋層覆蓋住第一凹槽、第二凹槽、發光元件、光感測元件及凹槽內的複數條導線。

由本發明所提出之具有感應裝置的載板封裝結構及具有感應裝置的載板封裝結構製作方法，能以較少的工序及較少的製作成本，生產出尺寸更小的光感應裝置，也使運用光感應裝置的產品尺寸能進一步縮小。

由於本發明主要係揭露一種具有感應裝置的載板封裝結構及其製作方法，透過提供一本身具有阻擋元件的載板，對現行的工序進行變更，以減少製作成本，並產生尺寸更小的光感應裝置產品。而與本發明相關的半導體封裝技術，已為相關技術領域具有通常知識者所能明瞭，故以下文中之說明，僅針對本發明具有感應裝置的載板封裝結構及其製作方法其特徵處進行詳細說明。此外，於下述內文中之圖式，亦並未依據實際之相關尺寸完整繪製，其作用僅在表達與本發明特徵有關之示意圖。

首先，請參閱圖2，係本發明之第一實施例之載板剖視圖。如圖2所示，載板12是由高分子材料所構成，例如：PI或PCB板，其厚度為0.1~1.5mm；其中本實施例之較佳的厚度為0.3~1.3mm；在載板12上形成一第一凹槽122及一第二凹槽124，而在第一凹槽122及第二凹槽124周圍之載板12自然形成一隔離圍牆127；另外，在第一凹槽122中配置一條載板內導線（trace）123，以及在第二凹槽124中配置複數條載板內導線123；第一凹槽122及第二凹槽124中的載板內導線123皆有連接到載板12下方配置的複數個導線接腳125，導線接腳125是做為載板12對外部的連接點。

接著，請參閱圖3，係本發明之第一實施例之具有感應裝置的載板封裝結構剖視圖。如圖3所示，在上述圖2的載板12中，將一發光元件14配置於載板12之第一凹槽122內，並透過一條導線（wire）18與第一凹槽122中的載板內導線123電性連接；另外再將一光感測元件16配置於載板12之第二凹槽124內，並透過複數條導線18與第二凹槽124中的載板內導線123電性連接；其中，導線18是以打線（wire bonding）方式形成。

將發光元件14及光感測元件16配置完成後，分別以透明環氧樹脂填充於第一凹槽122及第二凹槽124中，並構成第一透明封膠層1220及第二透明封膠層1240；第一透明封膠層1220同時將發光元件14及一條導線18覆蓋住；而第二透明封膠層1240則同時將光感測元件16及複數條導線18覆蓋住，且第一透明封膠層1220及第二透明封膠層1240的厚度可低於、等於或高於第一凹槽122及第二凹槽124之深度。而當透明封膠層1220、1240之高度低於或等於第一凹槽122及第二凹槽124之深度時，該具有感應裝置的載板封裝結構1其厚度即為載板12的厚度（0.1~1.5mm）。

另外，在載板12上安裝發光元件14及光感測元件16之前，可在欲安裝兩元件（14、16）的位置上分別加裝一第一金屬平板1224及一第二金屬平板1244，用以作為安裝發光元件14及光感測元件16的插槽。

再接著，請參閱圖4，係本發明之第一實施例之具有感應裝置的載板封裝結構上視圖。如圖4所示，在第一凹槽122之第一透明封膠層1220上方塗有以黑色環氧樹脂構成的不透明塗料126，並在發光元件14的對應位置上留有一照射孔1222，以供發光元件14之光線穿射出；另外在第二凹槽124之第二透明封膠層1240上方亦塗有以黑色環氧樹脂構成的不透明塗料126，並在光感測元件16的對應位置上留有一接收孔1242，以供光感測元件16感測外面的光源。

再接著，請同時參閱圖3、圖5，圖5係本發明之第一實施例之具有感應裝置的載板封裝結構使用其他發光元件剖視圖。圖3所示為本發明之具有感應裝置之載板封裝結構1所使用的發光元件14為紅外光發光二極體（IR-LED）之實施狀態，因IR-LED為上下電極，故發光元件14僅需透過一條導線18與一條載板內導線123連接，若將發光元件14改為同側電極之LED（如藍光LED），則如圖5所示，具有感應裝置的載板封裝結構1’之發光元件14’需以複數條導線18連接到第一凹槽122中的複數條載板內導線123，其餘元件配置方式均與圖3相同，便不再贅述。

請參閱圖6，係本發明之第二實施例之載板剖視圖。如圖6所示，載板22是由高分子材料所構成，例如：PI或PCB板，其厚度為0.1~1.5mm；其中本實施例之較佳的厚度為0.3~1.3mm；在載板22上形成一第一凹槽222及一第二凹槽224，而在第一凹槽222及第二凹槽224周圍之載板22自然形成一隔離圍牆227；另外，在第一凹槽222旁之隔離圍牆227中配置一條載板內導線223，以及在第二凹槽224旁之隔離圍牆227中配置複數條載板內導線223；載板內導線223皆有連接到載板22下方配置的複數個導線接腳225，導線接腳225是做為載板22對外部的連接點。

接著，請參閱圖7，係本發明之第二實施例之具有感應裝置的載板封裝結構剖視圖。如圖7所示，在上述圖6的載板22中，將一發光元件24配置在第一凹槽222內，並透過一條導線28與隔離圍牆227中的載板內導線223電性連接；另外再將一光感測元件26配置在第二凹槽224內，並透過複數條導線28與隔離圍牆227中的載板內導線223電性連接；其中，導線28是以打線方式形成。

將發光元件24及光感測元件26配置完成後，以透明環氧樹脂構成的透明封裝層228覆蓋住載板22之表面，包括：第一凹槽222、第二凹槽224、隔離圍牆227及在兩凹槽（222、224）內的發光元件24、光感測元件26和導線28。

另外，在載板22上安裝發光元件24及光感測元件26之前，可在欲安裝兩元件（24、26）的位置上分別加裝一第一金屬平板2224及一第二金屬平板2244，用以作為安裝發光元件24及光感測元件26的插槽。

再接著，請參閱圖8，係本發明之第二實施例之具有感應裝置的載板封裝結構上視圖。如圖8所示，在透明封裝層228上方塗有以黑色環氧樹脂構成的不透明塗料226，且在發光元件24的對應位置上留有一照射孔2222，以供發光元件24之光線穿射出；另外在光感測元件26的對應位置上各留有一接收孔2242，以供光感測元件26感測外面的光源。

再接著，請同時參閱圖7、圖9，圖9係本發明之第二實施例之具有感應裝置的載板封裝結構使用其他發光元件剖視圖。圖7所示為本發明之具有感應裝置之載板封裝結構2所使用的發光元件24為IR-LED之實施狀態，因IR-LED為上下電極，故發光元件24僅需透過一條導線28與一條載板內導線223連接，若將發光元件24改為同側電極之LED（如藍光LED），則如圖9所示，具有感應裝置的載板封裝結構2’之發光元件24’需以複數條導線28連接到隔離圍牆227中的複數條載板內導線223，其餘元件配置方式均與圖7相同，便不再贅述。

請參閱圖10，係本發明之具有感應裝置的載板封裝結構製作方法流程圖。如圖10所示，具有感應裝置的載板封裝結構製作的方法步驟如下：

步驟801，提供一載板12，載板12具有一第一凹槽122及一第二凹槽124，且載板12內部有複數條導線123連接到載板12外部的複數個導線接腳125；

步驟802，提供一發光元件14並配置於第一凹槽122中；

步驟803，以至少一條導線18將發光元件14與載板12內部的載板內導線123電性連結；

步驟804，提供一光感測元件16並配置於第二凹槽124中；

步驟805，以複數條導線18將光感測元件16與載板12內部的載板內導線123電性連結；及

步驟806，提供至少一透明封蓋層（1220、1240），其覆蓋住第一凹槽122、第二凹槽124、發光元件14、光感測元件16及複數條導線18。

雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

1．．．具有感應裝置的載板封裝結構

224．．．第二凹槽

1’．．．具有感應裝置的載板封裝結構

2242．．．接收孔

12．．．載板

2244．．．第二金屬平板

122．．．第一凹槽

225．．．導線接腳

1220．．．第一透明封膠層

226．．．不透明塗料

1222．．．照射孔

227．．．隔離圍牆

1224．．．第一金屬平板

228．．．透明封裝層

123．．．載板內導線

24．．．發光元件

124．．．第二凹槽

24’．．．發光元件

1240．．．第二透明封膠層

26．．．光感測元件

1242．．．接收孔

28．．．導線

1244．．．第二金屬平板

801~806．．．步驟

125．．．導線接腳

90．．．載板

126．．．不透明塗料

91．．．光阻障

127．．．隔離圍牆

92．．．發光元件

14．．．發光元件

93．．．透明蓋

14’．．．發光元件

94．．．光感測元件

16．．．光感測元件

95．．．不透明塗料

18．．．導線

96．．．溝槽

2．．．具有感應裝置的載板封裝結構

97．．．引線框架

2’．．．具有感應裝置的載板封裝結構

98．．．封裝蓋

22．．．載板

99．．．透明材質

222．．．第一凹槽

990．．．下蓋

2222．．．照射孔

223．．．載板內導線

圖1A 係習知之光感應裝置封裝結構示意圖。

圖1B 係習知之光感應裝置封裝結構示意圖。

圖1C 係習知之光感應裝置封裝結構示意圖。

圖1D 係習知之光感應裝置封裝結構示意圖。

圖2 係本發明之第一實施例之載板剖視圖。

圖3 係本發明之第一實施例之具有感應裝置的載板封裝結構剖視圖。

圖4 係本發明之第一實施例之具有感應裝置的載板封裝結構上視圖。

圖5 係本發明之第一實施例之具有感應裝置的載板封裝結構使用其他發光元件剖視圖。

圖6 係本發明之第二實施例之載板剖視圖。

圖7 係本發明之第二實施例之具有感應裝置的載板封裝結構剖視圖。

圖8 係本發明之第二實施例之具有感應裝置的載板封裝結構上視圖。

圖9 係本發明之第二實施例之具有感應裝置的載板封裝結構使用其他發光元件剖視圖。

圖10 係本發明之製作方法流程圖。

12．．．載板

122．．．第一凹槽

123．．．載板內導線

124．．．第二凹槽

125．．．導線接腳

127．．．隔離圍牆

Claims (16)

1. 一種具有感應裝置的載板封裝結構，包含：
   一載板，具有一第一凹槽及一第二凹槽，在該第一凹槽及該第二凹槽周圍之該載板自然形成一隔離圍牆，且於該第一凹槽中至少配置一條載板內導線，於該第二凹槽中配置複數條載板內導線；
   一發光元件，配置於該第一凹槽中；
   一光感測元件，配置於該第二凹槽中；
   其中，該發光元件透過至少一條導線與該第一凹槽中的該載板內導線電性連結，及該光感測元件透過複數條導線與該第二凹槽中的該等載板內導線電性連結；
   一第一透明封膠層，填充於該第一凹槽中，以覆蓋該發光元件及該導線；及
   一第二透明封膠層，填充於該第二凹槽中，以覆蓋該光感測元件及該複數條導線。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之具有感應裝置的載板封裝結構，其中該兩透明封膠層上方塗有不透明塗料，並分別在該發光元件及該光感測元件的對應位置上留有一照射孔及一接收孔。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之具有感應裝置的載板封裝結構，其中該第一及第二透明封膠層為透明環氧樹脂。
4. 根據申請專利範圍第2項所述之具有感應裝置的載板封裝結構，其中該不透明塗料為黑色環氧樹脂。
5. 根據申請專利範圍第1項所述之具有感應裝置的載板封裝結構，其中該發光元件與該載板之間進一步配置有一第一金屬平板。
6. 根據申請專利範圍第1項所述之具有感應裝置的載板封裝結構，其中該光感測元件與該載板之間進一步配置有一第二金屬平板。
7. 根據申請專利範圍第1項所述之具有感應裝置的載板封裝結構，其中該載板之材質為一種高分子材料所形成。
8. 根據申請專利範圍第1項所述之具有感應裝置的載板封裝結構，該具有感應裝置的載板封裝結構厚度為0.1 ~1.5mm。
9. 一種具有感應裝置的載板封裝結構，包含：
   一載板，具有一第一凹槽及一第二凹槽，在該第一凹槽及該第二凹槽周圍之該載板自然形成一隔離圍牆，且於靠近該第一凹槽及該第二凹槽的該隔離圍牆中配置複數條載板內導線；
   一發光元件，配置於該第一凹槽中；
   一光感測元件，配置於該第二凹槽中；
   其中，該發光元件透過至少一條導線與該隔離圍牆中的該載板內導線電性連結，及該光感測元件透過複數條導線與該隔離圍牆中的該複數條載板內導線電性連結；及
   一透明封裝層，覆蓋住該載板表面，並一併覆蓋該第一凹槽、該第二凹槽、該隔離圍牆及該兩凹槽中的該發光元件、該光感測元件及該複數條導線。
10. 根據申請專利範圍第9項所述之具有感應裝置的載板封裝結構，其中該透明封裝層上方塗有不透明塗料，並分別在該發光元件及該光感測元件的對應位置上留有一照射孔及一接收孔。
11. 根據申請專利範圍第9項所述之具有感應裝置的載板封裝結構，其中該透明封裝層為透明環氧樹脂。
12. 根據申請專利範圍第10項所述之具有感應裝置的載板封裝結構，其中該不透明塗料為黑色環氧樹脂。
13. 根據申請專利範圍第9項所述之具有感應裝置的載板封裝結構，其中該發光元件與該載板之間進一步擁有一第一金屬平板。
14. 根據申請專利範圍第9項所述之具有感應裝置的載板封裝結構，其中該光感測元件與該載板之間進一步擁有一第二金屬平板。
15. 根據申請專利範圍第9項所述之具有感應裝置的載板封裝結構，其中該載板之材質為一種高分子材料所形成。
16. 一種具有感應裝置的載板封裝結構的製作方法，包括：
    提供一載板，該載板具有一第一凹槽及一第二凹槽，且該載板內部有複數條載板內導線連接到該載板外部的複數個導線接腳；
    配置一發光元件於該第一凹槽中；
    電性連結該發光元件與該載板內導線；
    配置一光感測元件於該第二凹槽中；
    電性連結該光感測元件與該載板內導線；及
    提供至少一透明封蓋層，該透明封蓋層覆蓋住該第一凹槽、該第二凹槽、該發光元件、該光感測元件及該兩凹槽內的該複數條導線。