TWI644114B - 接近感測器的結構改良 - Google Patents

Abstract

本發明公開一種接近感測器的結構改良，其包括基板、發射單元、接收單元、封裝單元及遮蔽單元，基板具有一發射端區域及一接收端區域，發射單元設置於發射端區域上，接收單元設置於接收端區域上，封裝單元包括一用於覆蓋發射單元的第一封裝體及一用於覆蓋接收單元的第二封裝體，遮蔽單元包括一形成於第一封裝體的外表面上的第一金屬遮蔽薄膜及一形成於第二封裝體的外表面上的第二金屬遮蔽薄膜，其中第一封裝體的外表面與第二封裝體的外表面之間的最小距離小於50微米。藉此，能有效縮減感測器的體積。

Description

接近感測器的結構改良

本發明涉及一種接近感測器(proximity sensor)，特別是涉及一種能有效縮小感測器的體積並避免雜訊交互干擾(cross-talk)的接近感測器的結構改良。

目前於觸控螢幕上常會和環境光感測器(ambient light sensor)及接近感測器(proximity sensor)搭配使用，環境光感測器用以調節螢幕的亮度，使螢幕隨著環境光變化以達到節能和保護眼睛的功效，接近感測器則用以感測前方是否有物體存在，舉例來說，接近感測器能結合於智慧型手機上，並通過光學或電磁方式來判斷使用者是否靠近接聽，藉以觸發智慧型手機在通訊過程中暫時關閉觸控螢幕的功能。

請參閱圖1及圖2，傳統的接近感測器100’通常包括基板1’、光發射單元2’、光接收單元3’、透明封裝膠體4’以及金屬材質(如不鏽鋼)的遮蔽外殼5’，一般來說，光發射單元2’及光接收單元3’並排設置於基板1’上，且分別被一透明封裝膠體4’所覆蓋保護，遮蔽外殼5’具有一阻隔板51’及由阻隔板51’分隔而成的兩個容置空間52’、53’，一旦遮蔽外殼5’結合於基板1’上，便同時將光發射單元2’及光接收單元3’收容於容置空間52’、53’內，並以阻隔板51’阻擋於光發射單元2’與光接收單元3’之間。接近感測器100’通過遮蔽外殼5’的設置，可消除外界光(如燈光、太陽光等)的干擾，並可避免光發射單元2’與光接收單元3’之間的串擾現象。

為符合電子產品輕、薄、短、小的設計訴求，產品內電子零 件的體積、厚度及重量也需要相對縮減。然而，傳統的接近感測器100’內因為配置有遮蔽外殼5’，所以其不僅無法滿足產品輕量化需求，而且阻隔板51’的厚度將導致光發射單元2’與光接收單元3’的間距無法有效縮減，從而使感測器的體積難以縮小。

此外，從產品量產的角度來看，傳統的接近感測器100’的製造，需使用特殊置件機台來將遮蔽外殼5’進行固定，且遮蔽外殼5’一般是通過黏膠(圖未示)以固定於基板1’上，而機台不易精準地控制黏膠量及其分佈位置，膠量太多會產生溢膠的問題，膠量太少或分佈的均勻性不佳都容易造成遮蔽外殼5’脫落或位移，從而影響屏蔽效果，這些問題都將使產品良率降低。

綜上所述，如何通過結構設計的改良來克服上述的缺陷，已成為本領域技術人員所欲解決的重要課題之一。

本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種不需要通過金屬材質的遮蔽殼體或插件來避免雜訊交互干擾的接近感測器的結構改良。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的技術方案是，提供一種接近感測器的結構改良，其包括一基板、一發射單元、一接收單元、一封裝單元以及一遮蔽單元，所述基板具有一發射端區域以及一位於所述發射端區域一側的接收端區域，所述發射單元設置於所述發射端區域上，所述接收單元設置於所述接收端區域上，所述封裝單元包括一第一封裝體以及一第二封裝體，所述第一封裝體覆蓋所述發射單元，所述第二封裝體覆蓋所述接收單元，所述遮蔽單元包括一形成於所述第一封裝體的外表面上的第一金屬遮蔽薄膜以及一形成於所述第二封裝體的外表面上的第二金屬遮蔽薄膜，所述第一金屬遮蔽薄膜具有一對應於所述發射單元的第一開口，所述第二金屬遮蔽薄膜具有一對應於所述接收單元的第二開口，其中所述第一封裝體的外表面與所述第二封裝體 的外表面之間的最小距離小於50微米。

更進一步地，所述第一金屬遮蔽薄膜以及所述第二金屬遮蔽薄膜各為一無電鍍金屬薄膜。

更進一步地，所述無電鍍金屬薄膜的材料為銅、鋁、銀、金或其組合。

更進一步地，所述第一封裝體的外表面包含一面向所述第二封裝體的第一側表面，所述第二封裝體的外表面包含一面向所述第一封裝體且平行與所述第一側表面的第二側表面，且所述最小距離為所述第一側表面與所述第二側表面之間的距離。

更進一步地，所述基板具有一位於所述發射端區域與所述接收端區域之間的溝槽。

更進一步地，所述第一金屬遮蔽薄膜與所述第一封裝體之間具有一第一觸媒層，所述第一觸媒層通過避開所述第一開口的涵蓋區域的方式以形成於所述第一封裝體的外表面上，所述第二金屬遮蔽薄膜與所述第二封裝體之間具有一第二觸媒層，所述第二觸媒層通過避開所述第二開口的涵蓋區域的方式以形成於所述第二封裝體的外表面上，所述第一觸媒層以及所述第二觸媒層中包含催化性金屬。

更進一步地，所述催化性金屬為金(Au)、銀(Ag)、鈀(Pd)、鉑(Pt)或釕(Ru)。

更進一步地，所述第一觸媒層通過一第一表面改質層以形成於所述第一封裝體的外表面上，所述第二觸媒層通過一第二表面改質層以形成於所述第二封裝體的外表面上。

更進一步地，所述發射單元為一紅外線二極體，所述接收單元為一紅外線感測器。

更進一步地，所述發射單元為一雷射二極體，所述接收單元為一雷射感測器。

本發明的有益效果在於，本發明實施例所提供接近感測器的 結構改良，其可通過“在包覆發射單元的第一封裝體的外表面上形成第一金屬遮蔽薄膜，並同時在包覆接收單元的第二封裝體的外表面上形成面向第一金屬遮蔽薄膜的第二金屬遮蔽薄膜”的設計，可在兼顧環境光遮蔽與避免發射單元與接收單元之間的串擾現象的產生的前提下，又進一步縮小感測器的體積，其中第一封裝體與第二封裝體的間距可以從約0.5毫米(500微米)縮小到約0.05毫米(50微米)以下，即，第一封裝體與第二封裝體的間距可以縮小到只有原來的十分之一左右，甚至更小。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而所提供的附圖僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

(先前技術)

100’‧‧‧接近感測器

1’‧‧‧基板

2’‧‧‧光發射單元

3’‧‧‧光接收單元

4’‧‧‧透明封裝膠體

5’‧‧‧遮蔽外殼

51’‧‧‧阻隔板

52’、53’‧‧‧容置空間

(本發明)

100‧‧‧接近感測器的結構改良

1‧‧‧基板

11‧‧‧發射端區域

12‧‧‧接收端區域

13‧‧‧溝槽

2‧‧‧發射單元

3‧‧‧接收單元

4‧‧‧封裝單元

41‧‧‧第一封裝體

411‧‧‧第一側表面

42‧‧‧第二封裝體

421‧‧‧第二側表面

5‧‧‧遮蔽單元

51‧‧‧第一金屬遮蔽薄膜

511‧‧‧第一開口

52‧‧‧第二金屬遮蔽薄膜

521‧‧‧第二開口

D‧‧‧最小距離

61‧‧‧第一觸媒層

62‧‧‧第二觸媒層

71‧‧‧第一表面改質層

72‧‧‧第二表面改質層

圖1為傳統的接近感測器的立體視圖。

圖2為傳統的接近感測器的側視剖視圖。

圖3為本發明的接近感測器的結構改良的立體圖(一)。

圖4為本發明的接近感測器的結構改良的立體剖視圖。

圖5為本發明的接近感測器的結構改良的側視剖視圖(一)。

圖6為本發明的接近感測器的結構改良的立體圖(二)。

圖7為本發明的接近感測器的結構改良的側視剖視圖(二)。

圖8為本發明的接近感測器的結構改良的側視剖視圖(三)。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“接近感測器的結構改良”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的精神下進行各種修飾與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，予以聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相 關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的技術範圍。

請參閱圖3至圖5，圖3為本發明一較佳實施例的接近感測器的結構改良的立體圖，圖4為立體剖視圖，圖5為側視剖視圖。本發明接近感測器的結構改良100包括一基板1、一發射單元2、一接收單元3、一封裝單元4及一遮蔽單元5。

基板1可以是一般常見的印刷電路板(Printed Circuit Board,PCB)，但不限於此，且基板1具有一發射端區域11及一位於發射端區域11一側的接收端區域12，具體地說，發射端區域11與接收端區域12是相鄰的設置，兩者並非相互鄰接，其中發射單元2固接於發射端區域11上，接收單元3固接於接收端區域12上，而發射單元2與接收單元3的控制電路可以整合於基板1上，用以控制發射單元2與接收單元3的操作。須說明的是，發射單元2與接收單元3可利用常見的半導體封裝製程例如黏晶製程(die-attach process)以分別固接於發射端區域11及接收端區域12上，在此不予贅述。

更進一步地說，發射單元2可選用一發光二極體(Light Emitting Diode,LED)，接收單元3可選用一光學感測器(optical sensor)；也就是說，本發明接近感測器的結構改良100是通過光學方式感測其前方是否有物體或障礙物，因此，可用於智慧型手機以判斷使用者是否接近接聽，但不限於此，例如，也可用於家務機器人以判斷是否有家具或人員擋住其行進路徑。於實際應用中，發光二極體可以是紅外線發光二極體(IR-LED)或雷射二極體(Laser diode)，相對地，光感測器可以是紅外線感測器或雷射感測器。

封裝單元4是由透明封裝材料所形成，透明封裝材料可以是環氧樹脂(Epoxy)系統、矽膠(Silicone)、尿素樹脂(Urea resin)系統或壓克力樹脂系統，但不限於此。封裝單元4包括一第一封裝體41及一第二封裝體42，第一和第二封裝體41、42具有適當的高 度和厚度，其中第一封裝體41覆蓋發射單元2，第二封裝體42覆蓋接收單元3。於實際應用中，第一封裝體41的出光面可以設計成非球面(Aspheric Surface)、弧形面(Cambered Surface)、拋物面(Parabolic Surface)、雙曲面(Hyperbolic Surface)或自由曲面(Free-Form Surface)等，以增強發射單元2的出光強度。

遮蔽單元5包括一形成於第一封裝體41的外表面上的第一金屬遮蔽薄膜51及一形成於第二封裝體42的外表面上的第二金屬遮蔽薄膜52，具體地說，第一和第二金屬遮蔽薄膜51、52為利用無電鍍方法(electroless plating)形成的次微米厚的塗層，其覆蓋第一和第二封裝體41、42的所有外露表面且向下延伸覆蓋基板1的側邊，其中基板1的底面因為需要配置焊墊，所以沒有光遮蔽的需求。值得一提的是，習用的光遮蔽手段並無法有效遮蔽外部光和雜光(spurious light)，而本發明之遮蔽單元5可藉由覆蓋於基板1側邊的第一和第二金屬遮蔽薄膜51、52來阻止光線從外界入射至接收單元3。

更進一步地說，第一和第二金屬遮蔽薄膜51、52能避免發射單元2與接收單元3之間的訊號串擾，例如由發射單元2出射的光線散射至接收端區域12而造成接收單元3誤判，也能作為屏障以屏蔽外部干擾源，例如外界的光線干擾。其中，第一金屬遮蔽薄膜51具有一第一開口511，發射單元2所發出的光線可通過第一開口511向外射出，第二金屬遮蔽薄膜52具有一第二開口521，接收單元3可通過第二開口521反射光線。第一和第二金屬遮蔽薄膜51、52的材料可以是任何無電鍍金屬，例如銅、鋁、銀、金或其組合，但不限於此。

值得注意的是，在傳統的接近感測器中，因金屬材質的遮蔽外殼具有相當的厚度(一般在100微米左右)，導致發射端區域與接收端區域間距(一般在500微米左右)無法縮減；本發明以第一和第二金屬遮蔽薄膜51、52取代傳統金屬材質的遮蔽殼體及插件，由 於第一和第二金屬遮蔽薄膜51、52是通過化學無電鍍(electroless plating)而形成的金屬薄膜，因此，其厚度可以做到非常薄(<1μm)，第一封裝體41與第二封裝體42的間距也因此可以做到非常微小，具體地說，第一封裝體41的外表面與第二封裝體42的外表面之間的最小距離D可以縮小到0.05毫米(50微米)以下，藉此，可有效縮減發射單元2與接收單元3的間距，從而可實現感測器的微型化。

在此，術語“最小距離”是指第一封裝體41的外表面中面向第二封裝體42的一第一側表面411與第二封裝體42的外表面中面向第一封裝體41的一第二側表面421之間的距離。

請參閱圖6，可進一步於基板1上形成一溝槽13用以區隔發射端區域11與接收端區域12，溝槽13可以對一部分由發射單元2出射的光線進行干涉，以避免其散射至接收端區域12。

請參閱圖7，更進一步地說，為使一特定金屬沉積於第一和第二封裝體41、42的外表面上以形成第一和第二金屬遮蔽薄膜51、52，本發明採用的技術手段是，先在第一封裝體41的外表面上形成一第一觸媒層61，並同時在第二封裝體42的外表面上形成一第二觸媒層62，其中第一和第二觸媒層61、62中包含催化性金屬，例如金(Au)、銀(Ag)、鈀(Pd)、鉑(Pt)或釕(Ru)，然後通過催化性金屬粒子使特定金屬的離子還原沉積於第一和第二觸媒層61、62的表面上。

本實施例中，可使用噴印機將包含催化性金屬粒子的觸媒材料(如觸媒墨水)印刷在第一和第二封裝體41、42的外表面上，並經乾燥以形成第一和第二觸媒層61、62，但本發明並不限於此。順帶一提的是，第一觸媒層61是通過避開第一開口511的涵蓋區域的方式而形成於第一封裝體41的外表面上，第二觸媒層62是通過避開第二開口521的涵蓋區域的方式而形成於第二封裝體42的外表面上。

請參閱圖8，或者在形成第一和第二觸媒層61、62之前，也可以先在第一封裝體41的外表面上形成一第一表面改質層71，使第一觸媒層61通過第一表面改質層71以良好地結合於第一封裝體41的外表面上，並同時在第二封裝體42的外表面上形成一第二表面改質層72，使第二觸媒層62通過第二表面改質層72以良好地結合於第二封裝體42的外表面上，其中第一和第二表面改質層71、72的材料可選用含有矽烷的高分子聚合物，但不限於此。

[實施例的有益效果]

綜上所述，本發明的有益效果在於，本發明實施例所提供的接近感測器的結構改良，其可通過“在包覆發射單元的第一封裝體的外表面上形成第一金屬遮蔽薄膜，並同時在包覆接收單元的第二封裝體的外表面上形成面向第一金屬遮蔽薄膜的第二金屬遮蔽薄膜”的設計，可在兼顧環境光遮蔽與避免發射單元與接收單元之間的串擾現象的產生的前提下，又進一步縮小感測器的體積，其中第一封裝體與第二封裝體的間距可以從約0.5毫米(500微米)縮小到約0.05毫米(50微米)以下。

再者，第一金屬遮蔽薄膜及第二金屬遮蔽薄膜不僅覆蓋第一封裝體及第二封裝體的所有外露表面，還向下延伸覆蓋基板的側邊，因此，可以改善感測器的準確度及靈敏度。

此外，本發明以第一和第二金屬遮蔽薄膜取代傳統金屬材質的遮蔽殼體及插件，除了不需要特殊置件機台來將遮蔽外殼進行固定外，也不必考慮遮蔽外殼脫落或位移的問題，有利於產品良率的提高及產品量產。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及附圖內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

Claims (10)

1. 一種接近感測器的結構改良，其包括：一基板，其具有一發射端區域以及一位於所述發射端區域一側的接收端區域；一發射單元，其設置於所述發射端區域上；一接收單元，其設置於所述接收端區域上；一封裝單元，其包括一第一封裝體以及一第二封裝體，所述第一封裝體覆蓋所述發射單元，所述第二封裝體覆蓋所述接收單元；以及一遮蔽單元，其包括一形成於所述第一封裝體的外表面上的第一金屬遮蔽薄膜以及一形成於所述第二封裝體的外表面上的第二金屬遮蔽薄膜，所述第一金屬遮蔽薄膜具有一對應於所述發射單元的第一開口，所述第二金屬遮蔽薄膜具有一對應於所述接收單元的第二開口；其中，所述第一封裝體的外表面與所述第二封裝體的外表面之間的最小距離小於50微米。
2. 如請求項1所述的接近感測器的結構改良，其中，所述第一金屬遮蔽薄膜以及所述第二金屬遮蔽薄膜各為一無電鍍金屬薄膜。
3. 如請求項2所述的接近感測器的結構改良，其中，所述無電鍍金屬薄膜的材料為銅、鋁、銀、金或其組合。
4. 如請求項1所述的接近感測器的結構改良，其中，所述第一封裝體的外表面包含一面向所述第二封裝體的第一側表面，所述第二封裝體的外表面包含一面向所述第一封裝體且平行與所述第一側表面的第二側表面，且所述最小距離為所述第一側表面與所述第二側表面之間的距離。
5. 如請求項1所述的接近感測器的結構改良，其中，所述基板具 有一位於所述發射端區域與所述接收端區域之間的溝槽。
6. 如請求項1所述的接近感測器的結構改良，其中，所述第一金屬遮蔽薄膜與所述第一封裝體之間具有一第一觸媒層，所述第一觸媒層通過避開所述第一開口的涵蓋區域的方式以形成於所述第一封裝體的外表面上，所述第二金屬遮蔽薄膜與所述第二封裝體之間具有一第二觸媒層，所述第二觸媒層通過避開所述第二開口的涵蓋區域的方式以形成於所述第二封裝體的外表面上，所述第一觸媒層以及所述第二觸媒層中包含催化性金屬。
7. 如請求項6所述的接近感測器的結構改良，其中，所述催化性金屬為金(Au)、銀(Ag)、鈀(Pd)、鉑(Pt)或釕(Ru)。
8. 如請求項6所述的接近感測器的結構改良，其中，所述第一觸媒層通過一第一表面改質層以形成於所述第一封裝體的外表面上，所述第二觸媒層通過一第二表面改質層以形成於所述第二封裝體的外表面上。
9. 如請求項1所述的接近感測器的結構改良，其中，所述發射單元為一紅外線二極體，所述接收單元為一紅外線感測器。
10. 如請求項1所述的接近感測器的結構改良，其中，所述發射單元為一雷射二極體，所述接收單元為一雷射感測器。