TW201637229A - 反射式感測模組 - Google Patents
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Abstract
本發明公開了一種反射式感測模組,包含透光上蓋、第一底面電路、發光晶片和感測晶片;第一底面電路設置於透光上蓋的下表面;發光晶片電性耦合至第一底面電路;感測晶片電性耦合到第一底面電路;發光晶片向上出射光線穿過透光上蓋,照射至目標物體;感測晶片偵測來自於目標物體反射向下穿過透光上蓋的光線,產生對應的信號,提供系統作進一步處理。本發明可以埋入於軟性腕帶中,提供使用者套戴於手腕上,用以偵測使用者的健康資訊等功能。健康資訊可以透過無線傳輸技術,直接或是間接傳遞到網際網路,作進一步處理。
Description
本發明涉及一種反射式感測模組,特別是一種不必開挖凹槽(cavity)的反射式感測模組。
如圖1所示,美國專利US20140231635A1於2014年08月21日公開了一種反射式感測模組,其具有光學元件110-1設置於承載基材104的第一凹槽(cavity)108-1內,感測晶片110-3設置於承載基材104的第二凹槽108-3中。圖1顯示矽(silicon)承載基材104開挖有兩個凹槽108-1,108-3;一片光學元件110-1設置於第一凹槽108-1內,一片感測晶片110-3製作於處理器晶片128上方,連同處理器晶片128一併設置於第二凹槽108-3內。上蓋112設置於承載基材104上方,透鏡114-1,114-2分別設置於晶片110-1,110-3上方。基材貫穿金屬(Through-substrate-vias,TSV)116-1,116-2由下向上延伸穿過承載基材104連接到位於凹槽108-1底部的對應金屬墊118。焊錫凸塊(solder bumps)120將光學元件110-1電性連接到金屬墊118,基材貫穿金屬(TSV)116-3,116-4由下向上延伸穿過承載基材104到達凹槽108-3底部的電路重新分佈層122。感測晶片110-3堆疊在處理器晶片128上方。基材貫穿金屬(TSV)126延伸穿過處理器晶片128電性耦合於感測晶片110-3、處理器晶片128、以及電路重新分佈層122。前述反射式感
測模組存在如下缺點:需要製作兩個凹槽108-1,108-3於承載基材104中,製程與結構都很複雜。一種製程與結構都較為簡單的產品,是此行業研發人員所積極開發的。
針對現有技術的上述不足,根據本發明的實施例,希望提供一種製程與結構都較為簡單的反射式感測模組,該反射式感測模組可以埋入於軟性腕帶(flexible wristband)中,提供使用者套戴於手腕上,用以偵測使用者的健康資訊等;健康資訊可以透過無線傳輸技術,直接或是間接傳遞到網際網路,作進一步處理。
根據實施例,本發明提供的一種反射式感測模組,包含透光上蓋、第一底面電路、發光晶片和感測晶片;第一底面電路設置於透光上蓋的下表面;發光晶片電性耦合至第一底面電路;感測晶片電性耦合到第一底面電路,其特徵是,發光晶片向上出射光線穿過透光上蓋,照射至目標物體;感測晶片偵測來自於目標物體反射向下穿過透光上蓋的光線,產生對應的信號,提供系統作進一步使用。
根據實施例,本發明反射式感測模組中,進一步包含封裝膠體、第二底面電路和複數個導通金屬,封裝膠體封裝發光晶片以及感測晶片;第二底面電路設置於封裝膠體的下表面;複數個導通金屬穿過封裝膠體,電性耦合第一底面電路與第二底面電路。
根據實施例,本發明反射式感測模組中,進一步包含電路重新分佈層、複數個底面金屬墊和複數個焊錫球,電路重新分佈層設置於第二底面電路的下方;複數個底面金屬墊設置於電路重新分佈層的底面;複數個焊錫球中的每一個焊錫球,設置於對應的底面金屬墊下方。
根據實施例,本發明反射式感測模組中,進一步包含封裝膠體、複數個底面金屬墊和複數個焊錫球,封裝膠體用以封裝發光晶片以及感測晶片,曝露發光晶片下表面與感測晶片下表面,提供散熱用;複數個底面金屬墊設置於封裝膠體下方;複數個焊錫球中每一個焊錫球,設置於對應的底面金屬墊下方。
根據實施例,本發明反射式感測模組中,進一步包含第一菲涅耳透鏡和第二菲涅耳透鏡,第一菲涅耳透鏡設置於發光晶片的上方;第二菲涅耳透鏡設置於感測晶片的上方。
根據實施例,本發明反射式感測模組應用於腕帶,進一步包含軟性電路板、控制晶片和軟性封裝膠體;軟性電路板具有電路,電性耦合於反射式感測模組;控制晶片電性耦合於軟性電路板上的電路;軟性封裝膠體封裝反射式感測模組與控制晶片。
相對於現有技術,隨後的實施例將具體說明,本發明反射式感測模組的製程與結構都較為簡單,該反射式感測模組可以應用於軟性腕帶中,提供使用者套戴於手腕上,用以偵測使用者的健康資訊等;健康資訊可以透過無線傳輸技術,直接或是間接傳遞到網際網路,作進一步處理。
21‧‧‧發光晶片
211‧‧‧上電極
212‧‧‧焊錫球
22‧‧‧感測晶片
221‧‧‧上電極
222‧‧‧焊錫球
23‧‧‧透光上蓋
24‧‧‧第一底面電路
25‧‧‧底部填充材料(underfill)
26‧‧‧封裝膠體
261‧‧‧貫穿金屬
262‧‧‧第二底面電路
26H‧‧‧通孔
265‧‧‧平面底部
27‧‧‧電路重新分佈層(RDL)
271‧‧‧導通金屬
272‧‧‧金屬墊
273‧‧‧介電材料
281‧‧‧焊錫球
282‧‧‧防焊漆
351,352‧‧‧菲涅耳透鏡
362‧‧‧金屬墊
38‧‧‧偵測區域
400‧‧‧感測模組
41‧‧‧控制晶片
42‧‧‧電池
43‧‧‧軟性電路板
44‧‧‧軟性封裝膠體
48‧‧‧手機
500‧‧‧腕帶
L1,L2‧‧‧光線
圖1是美國專利US20140231635A1公開的反射式感測模組的結構示意圖。
圖2A-2G顯示本發明反射式感測模組的製程第一實施例。
圖3A-3G顯示本發明反射式感測模組的製程第二實施例。
圖4為本發明實施例修飾版本的結構示意圖。
圖5為本發明反射式感測模組應用於腕帶的結構示意圖。
圖6為埋入本發明反射式感測模組的腕帶的配戴狀態示意圖。
下面結合附圖和具體實施例,進一步闡述本發明。這些實施例應理解為僅用於說明本發明而不是用於限制本發明的保護範圍。在閱讀了本發明記載的內容之後,本領域技術人員可以對本發明作出各種改變或是修改,這些等效變化和修改應被視為同樣落入本發明權利要求的範圍中。
圖2A-2G顯示本發明的製程第一實施例。
圖2A顯示一個透光上蓋23(例如玻璃上蓋)被準備了,然後,第一底面電路24製作於玻璃上蓋23下表面。
圖2B顯示一片發光晶片21電性耦合到第一底面電路24;其中,發光晶片21具有複數個上電極211,經由焊錫球212電性耦合到玻璃上蓋23下方的第一底面電路24。一片感測晶片22,電性耦合到第一底面電路24;其中,該感測晶片22具有複數個上電極221經由焊錫球222電性耦合到玻璃上蓋23下方的第一底面電路24。
本發明所使用的發光晶片21,可以是雷射二極體(laser diode)、垂直共振腔面射型雷射(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser,VCSEL)、或是其他發光二極體。可以依據需要,選擇不同的底部填充材料(underfill)25用以填充發光晶片21與玻璃上蓋23之間的細縫,讓光線可以穿過透光上蓋23。例如:紅外線可以穿過的填充材料可以是矽樹脂(silicone)或是苯並環丁烯(Benzocyclobutene,BCB)。
圖2C顯示一種封裝膠體26用以封裝發光晶片21以及感測晶
片22。
圖2D顯示複數個通孔26H貫穿封裝膠體26使得第一底面電路24指定區域裸露出來。
圖2E顯示以金屬電鍍或是其他適當方式,填充金屬於每一個通孔26H,形成複數個貫穿金屬261穿過封裝膠體26。貫穿金屬261的上端電性耦合於玻璃上蓋23下方的第一底面電路24。第二底面電路262設置於封裝膠體26的下表面,第二底面電路262電性耦合到貫穿金屬261的下端。
圖2F顯示電路重新分佈層(redistribution layer,RDL)27設置於封裝膠體26的第二底面電路262下方。電路重新分佈層(redistribution layer,RDL)27的結構,包含有導通金屬271、介電材料273、以及複數個底部金屬墊272。導通金屬271埋在介電材料273中,底部金屬墊272設置於介電材料273的底面;底部金屬墊272電性耦合到導通金屬271下端。
圖2G顯示複數個焊錫球281被設置於下方,每一個焊錫球281係設置於一個對應的底部金屬墊272下表面。防焊漆282設置於金屬墊272外圍周邊;發光晶片21可以出射複數個向上的光線L1(圖4),光線穿過玻璃上蓋23照射至上方偵測區域38(圖4)的目標物體。感測晶片22偵測經由目標物體反射向下穿過玻璃上蓋23的光線L2(圖4),產生對應的信號,提供系統作進一步處理。
圖3A-3G顯示本發明的製程第二實施例。
圖3A顯示玻璃上蓋23被準備了;然後,第一底面電路24設置於玻璃上蓋23的下表面。
圖3B顯示一片發光晶片21電性耦合到第一底面電路24;其中,發光晶片21具有複數個上電極211,經由焊錫球212,電性耦合到玻璃上蓋23下方的第一底面電路24。一片感測晶片22,電性耦合到第一底面電路24;其中,該感測晶片22具有複數個上電極221經由焊錫球222電性耦合到玻璃上蓋23下方的第一底面電路24。
圖3C顯示一種封裝膠體26用以封裝發光晶片21以及感測晶片22。
圖3D顯示磨薄製程,由下往上磨薄使得發光晶片21以及感測晶片22下表面裸露,形成平面底部265提供晶片散熱用;其中,封裝膠體26下表面、發光晶片21下表面、以及感測晶片22下表面呈共平面265。
圖3E顯示複數個通孔26H貫穿封裝膠體26裸露出第一底面電路24事先設定的區域。
圖3F顯示採用電鍍或是其他適當方式,將金屬填入通孔26H,形成複數個貫穿金屬261穿過封裝膠體26。貫穿金屬261的上端,電性耦合於玻璃上蓋23下方的第一底面電路24。第二底面電路包含有底面金屬墊362形成於封裝膠體26的下表面,底面金屬墊362電性耦合到貫穿金屬261的下端。
圖3G顯示複數個焊錫球381被製備了,每一個焊錫球381係設置於對應的底面金屬墊362。發光晶片21可以出射複數個光線L1(圖4),向上穿過玻璃上蓋23照射至上方偵測區域38(圖4)的目標物體;感測晶片22偵測目標物體反射向下穿過玻璃上蓋23的光線L2(圖4),產生一個對應的信號,提供系統進一步使用。
圖4顯示本發明實施例修飾版本。
圖4顯示反射式感測模組的修飾版本。第一菲涅耳透鏡(Fresnel lens)351係設置於發光晶片21的上方;以及第二菲涅耳透鏡(Fresnel lens)352係設置於感測晶片22的上方。
第一菲涅耳透鏡351將發光晶片21出射的複數條光線L1聚焦於偵測區域38,偵測安置於偵測區域38的目標物體(圖中未表示);複數條反射光線L2自目標物體反射出來,感測晶片22偵測反射光線L2,並產生對應的信號,提供系統作進一步處理。
圖5顯示本發明反射式感測模組應用於腕帶。
圖5顯示一條腕帶500具有一個埋入的反射式感測模組400。
軟性電路板43具有電路(圖中未表示)電性耦合到反射式感測模組400,控制晶片41設置於軟性電路板43上,且電性耦合到軟性電路板43。軟性封裝膠體44用以封裝反射式感測模組400以及控制晶片41;轉換器(transducer)(圖中未表示)可以被整合到控制晶片41中,處理信號的轉換。電池42埋入於封裝膠體44中,提供控制晶片41以及腕帶系統所需要的電能。
圖6顯示本發明的腕帶的配戴狀態。
圖6顯示軟性腕帶500穿戴在使用者手腕上。複數條光線L1自發光晶片21出射,感測晶片22可以用來偵測使用者的健康資訊,例如:心跳、血壓...等資訊。感測晶片22偵測到的健康資訊可以經由控制晶片41內的轉換器傳輸到手機48,手機48再將健康資訊傳送到網際網路上預設的主機,例如設置於醫院內部,資訊也可以傳輸到指定的醫師手機,提供醫
師作為參考以便對潛在的病人相關的健康資訊有事先瞭解,事先準備,待病人到院以後,可以迅速提供有效的治療。
21‧‧‧發光晶片
211‧‧‧上電極
212‧‧‧焊錫球
22‧‧‧感測晶片
221‧‧‧上電極
222‧‧‧焊錫球
23‧‧‧透光上蓋
24‧‧‧第一底面電路
25‧‧‧底部填充材料(underfill)
26‧‧‧封裝膠體
261‧‧‧貫穿金屬
262‧‧‧第二底面電路
27‧‧‧電路重新分佈層(RDL)
271‧‧‧導通金屬
272‧‧‧金屬墊
273‧‧‧介電材料
281‧‧‧焊錫球
282‧‧‧防焊漆
Claims (6)
- 一種反射式感測模組,包含透光上蓋、第一底面電路、發光晶片和感測晶片;第一底面電路設置於透光上蓋的下表面;發光晶片電性耦合至第一底面電路;感測晶片電性耦合到第一底面電路,其特徵是,發光晶片向上出射光線穿過透光上蓋,照射至目標物體;感測晶片偵測來自於目標物體反射向下穿過透光上蓋的光線,產生對應的信號。
- 如權利要求1所述的反射式感測模組,其特徵是,進一步包含封裝膠體、第二底面電路和複數個導通金屬,封裝膠體封裝發光晶片以及感測晶片;第二底面電路設置於封裝膠體的下表面;複數個導通金屬穿過封裝膠體,電性耦合第一底面電路與第二底面電路。
- 如權利要求2所述的反射式感測模組,其特徵是,進一步包含電路重新分佈層、複數個底面金屬墊和複數個焊錫球,電路重新分佈層設置於第二底面電路的下方;複數個底面金屬墊設置於電路重新分佈層的底面;複數個焊錫球中的每一個焊錫球,設置於對應的底面金屬墊下方。
- 如權利要求1所述的反射式感測模組,其特徵是,進一步包含封裝膠體、複數個底面金屬墊和複數個焊錫球,封裝膠體用以封裝發光晶片以及感測晶片,曝露發光晶片下表面與感測晶片下表面;複數個底面金屬墊設置於封裝膠體下方;複數個焊錫球中每一個焊錫球,設置於對應的底面金屬墊下方。
- 如權利要求1所述的反射式感測模組,其特徵是,進一步包含第一菲涅耳透鏡和第二菲涅耳透鏡,第一菲涅耳透鏡設置於發光晶片的上方;第二菲涅耳透鏡設置於感測晶片的上方。
- 如權利要求5所述的反射式感測模組,其特徵是,其應用於腕帶,進一步包含軟性電路板、控制晶片和軟性封裝膠體;軟性電路板具有電路,電性耦合於反射式感測模組;控制晶片電性耦合於軟性電路板上的電路;軟性封裝膠體封裝反射式感測模組與控制晶片。
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