TWM445768U - 疊設式光感測晶片封裝結構 - Google Patents

疊設式光感測晶片封裝結構 Download PDF

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TWM445768U
TWM445768U TW101214587U TW101214587U TWM445768U TW M445768 U TWM445768 U TW M445768U TW 101214587 U TW101214587 U TW 101214587U TW 101214587 U TW101214587 U TW 101214587U TW M445768 U TWM445768 U TW M445768U
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Taiwan
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light
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TW101214587U
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Jian-Wei Jiang
Ying-Ming Peng
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Txc Corp
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched

Description

疊設式光感測晶片封裝結構
本創作係有關一種光感測式晶片封裝結構，特別是指一種具有環境光線感測單元與近接感測單元之疊設式光感測晶片封裝結構。
消費性電子產品，例如手機，使用越來越多的感測器，以達到節省能源並且增進人機間的互動性。舉例來說，目前最新的手機使用到十種以上的感測器。因此工程師們無不汲汲尋求將感測器整合的方法，以期減少能源、空間與成本。
環境光線感測器(ambient light sensor)是用來感測環境光源的變化，改變手機面板的使用亮度。當周遭亮度較暗時，面板亮度跟著變暗避免刺激眼睛，在戶外光源較強時，手機面板背光會跟著變亮增加可視度。環境光線感測器根據環境光源改變面板使用亮度，也能達到節能效果，增加手機使用時間。近距感測器(proximity sensor)是一種非接觸的物體偵測感應器，在行動裝置方面的應用，例如手機的接聽防觸控功能，一旦使用者的頭部靠近聽筒，手機觸控功能會自動關閉，防止講電話時臉與面板接觸造成的功能誤觸。環境光線感測器與近接感測器兩者因同樣都是感測光線，進行作動的光學系統，因此被整合於一封裝結構，以共享空間、耗材並且合併電力供應的線路佈局。
請參閱第1圖，其係現有的光感測式晶片封裝結構示意圖。如圖所示，現有的結構是將一具有環境光線感測單元10與近接感測單元12之感測器13與一IR LED 14並列整合於一封裝體16內，也就是目前所謂的三合一封 裝結構，以節省後續將此封裝體16設置於電路板上時所需佔據的空間，並簡化系統設計時的複雜度。IR LED 14是用以發射紅外線光線經靠近手機之物體反射後，供近接感測單元12接收進行作動。但在IR LED 14發光的特性下，IR LED 14的光線也會從IR LED 14的側面射出，使得光訊號干擾難以處理。因此，在此架構下的解決方式是在感測器13與IR LED 14間利用各種不同的厚阻光材及封裝結構，形成一阻光牆18，來防止IR LED 14與感測器13間的干擾，再者增加感測器13與IR LED14的間距。但厚的阻光材以及感測器與IR LED的間距導致封裝面積無法縮小，且因為阻光材的存在也使的封裝結構較為複雜。
有鑑於此，本創作遂針對上述習知技術之缺失，提出一種嶄新的疊設式光感測晶片封裝結構，以有效克服上述之該等問題。
本創作之主要目的在提供一種疊設式光感測式片封裝結構，其採疊設的設計，因此可縮小封裝面積。
本創作之另一目的在提供一種疊設式光感測晶片封裝結構，其無須使用習知的阻光牆，因此簡化封裝結構及製程。
為達上述之目的，本創作提出一種疊設式光感測晶片封裝結構，其主要包含有一光學感測晶片封裝模組與一疊設於光學感測晶片封裝模組上的發光晶片封裝模組。
光學感測晶片封裝模組包含有一第一基板與一設置於第一基板上的光學感測晶片，光學感測晶片具有一環境光線感測單元與一近接感測單元。發光晶片封裝模組包含有一第二基板，第二基板具有一凹槽，凹槽內設置 有一發光晶片，光學感測晶片感測發光晶片產生的光線與環境光源，以進行作動。
茲為使 貴審查委員對本創作之結構特徵及所達成之功效更有進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例圖及配合詳細之說明，說明如後：
本創作之精神所在是提出一種疊設式光感測晶片封裝結構，其主要包含有一光學感測晶片封裝模組與一疊設於光學感測晶片封裝模組之發光晶片封裝模組。
光學感測晶片封裝模組主要包含有一第一基板與一設置於第一基板上的光學感測晶片，光學感測晶片具有一環境光線感測單元與一近接感測單元。發光晶片封裝模組主要包含有一第二基板，第二基板具有一凹槽，凹槽內設置有一發光晶片。光學感測晶片感測發光晶片產生的光線與環境光源，以進行作動。
本創作藉由發光晶片封裝模組疊設於光學感測晶片封裝模組上的方式，以縮小封裝面積。再者，相較於習知技術，本創作無須使用習知的阻光牆，因此簡化封裝結構及製程。
接續，係依照上述本創作之精神提出三個具體實施例說明如下：
請一併參閱第2(a)圖、第2(b)圖與第2(c)圖，其係各為本創作之疊設式光感測晶片封裝結構的一實施例剖視圖、俯視圖與仰視圖。如圖所示，本創作之光學感測晶片封裝模組20包含有作為第一基板的一ㄇ字型的基板22，且具有一貫穿基板22之光線導引穿槽24。光線導引槽24的開口大小是由上往下漸縮。光學感測晶片26是覆晶封裝於基板22之容置空 間28內。光學感測晶片26具有一環境光線感測單元30與一近接感測單元32，且環境光線感測單元30與近接感測單元32是面朝上方並正對光線導引穿槽24。
發光晶片封裝模組34疊設於光學感測晶片封裝模組20上，發光晶片封裝模組34包含有作為第二基板的一基板36，基板36具有一凹槽38，凹槽38內設置有一發光晶片40，此發光晶片40是紅外線LED。凹槽38之底面或表面上有一光反射層42或阻光層。
在此實施例中，更包含有一第一封裝膠體44與一第二封裝膠體46。第一封裝膠體44是填設於凹槽38內且覆蓋發光晶片40，第二封裝膠體46是填設於光線導引槽24內且覆蓋光學感測晶片26，第一封裝膠體44與第二封裝膠體46是透光材料。
再者，基板22上方更設有一具備開口48之上蓋50，以增加抗光訊號干擾能力。
此外，如圖所示，上述之基板22可以為含有內部導線的陶瓷基板或印刷電路板；上述之基板36亦可為含有內部導線的陶瓷基板或印刷電路板；基板22上之焊墊51係利用錫膏49或是導電膠等連接至基板36下表面的焊墊53，使基板22和基板36形成電性連接；且基板22底部亦設有銲墊52，以形成表面安裝(SMD)元件。基板22與基板36可以是由數個含有內部導線的陶瓷基板疊置而成的堆疊式陶瓷基板，或是由數個含有內部導線的印刷電路板疊置而成的堆疊式印刷電路板。
請參閱第5圖，其係本創作之疊設式光感測晶片封裝結構感測光線時的作動示意圖。如圖所述，環境光源可經由光線導引穿槽24導引至光學感 測晶片26之環境光線感測單元30。當物體37接近時，則會將發光晶片40產生的光線反射並經由光線導引穿槽24導引至近接感測單元32感測。
請一併參閱第3(a)圖、第3(b)圖與第3(c)圖，其係各為本創作之疊設式光感測晶片封裝結構的另一實施例剖視圖、俯視圖與仰視圖。此實施例與上述之實施例之差異在於，本創作之光學感測晶片封裝模組54之基板56是ㄩ字型。光學感測晶片26是設置於基板56之容置空間58內。
發光晶片封裝模組34如同上述之實施例疊設於光學感測晶片封裝模組54上。發光晶片封裝模組34與先前之實施例相同，因此不再贅述。
在此實施例中，第一封裝膠體44是填設於凹槽38內且覆蓋發光晶片40，第二封裝膠體46是填設於基板56之容置空間58內且覆蓋光學感測晶片26，第一封裝膠體44與第二封裝膠體46皆是透光材料。
再者，如先前所載，基板56上方更設有一具備開口48之上蓋50，以增加抗光訊號干擾能力。
上述之基板56同樣可以為含有內部導線的陶瓷基板或印刷電路板，基板56上之焊墊51係利用錫膏49或是導電膠等連接至基板36下表面的焊墊53，使基板56和基板36形成電性連接；且基板56底部設有銲墊52，以形成SMD元件。基板56也可以是由數個含有內部導線的陶瓷基板或印刷電路板疊置而成。
請一併參閱第4(a)圖、第4(b)圖與第4(c)圖，其係各為本創作之疊設式光感測晶片封裝結構的又一實施例剖視圖、俯視圖與仰視圖。如圖所示，此實施例與上述之實施例之差異在於，基板60是平板型。光學感測晶片26是設置於基板60之表面上。
再者，第二封裝膠體46是覆蓋基板60與光學感測晶片26。基板60之焊墊61上更設置有至少二個錫球62，以作為光學感測晶片封裝模組64與發光晶片封裝模組34的電性接點。
此外，基板60同樣可以為含有內部導線的陶瓷基板或印刷電路板，且底部設有銲墊52，以形成SMD元件。基板60同樣可以是由數個含有內部導線的陶瓷基板或印刷電路板疊置而成。
在本創作之疊設式光感測晶片封裝結構下，具有下列幾項優點：
1.因為採疊的設計，因此可縮小封裝面積。
2.無須使用習知的阻光牆，因此能簡化為了防止光訊號干擾的複雜封裝結構及製程。
唯以上所述者，僅為本創作之較佳實施例而已，並非用來限定本創作實施之範圍。故即凡依本創作申請範圍所述之特徵及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本創作之申請專利範圍內。
10‧‧‧環境光線感測器
12‧‧‧近接感測器
13‧‧‧感測器
14‧‧‧IR LED
16‧‧‧封裝體
18‧‧‧阻光牆
20‧‧‧光學感測晶片封裝模組
22‧‧‧基板
24‧‧‧光線導引穿槽
26‧‧‧光學感測晶片
28‧‧‧容置空間
30‧‧‧環境光線感測單元
32‧‧‧近接感測單元
34‧‧‧發光晶片封裝模組
36‧‧‧基板
37‧‧‧物體
38‧‧‧凹槽
40‧‧‧發光晶片
42‧‧‧光反射層
44‧‧‧第一封裝膠體
46‧‧‧第二封裝膠體
48‧‧‧開口
49‧‧‧錫膏
50‧‧‧上蓋
51‧‧‧焊墊
52‧‧‧銲墊
53‧‧‧焊墊
54‧‧‧光學感測晶片封裝模組
56‧‧‧基板
58‧‧‧容置空間
60‧‧‧基板
61‧‧‧焊墊
62‧‧‧錫球
64‧‧‧光學感測晶片封裝模組
第1圖是現有的光感測式晶片封裝結構示意圖。
第2(a)圖、第2(b)圖與第2(c)圖是各為本創作之疊設式光感測晶片封裝結構的一實施例剖視圖、俯視圖與仰視圖。
第3(a)圖、第3(b)圖與第3(c)圖是本創作之疊設式光感測晶片封裝結構的另一實施例剖視圖、俯視圖與仰視圖。
第4(a)圖、第4(b)圖與第4(c)圖是本創作之疊設式光感測晶片封裝結構的又一實施例剖視圖、俯視圖與仰視圖。
第5圖是本創作之疊設式光感測晶片封裝結構感測光線時的作動示意圖。
20‧‧‧光學感測晶片封裝模組
22‧‧‧基板
24‧‧‧光線導引穿槽
26‧‧‧光學感測晶片
28‧‧‧容置空間
30‧‧‧環境光線感測單元
32‧‧‧近接感測單元
34‧‧‧發光晶片封裝模組
36‧‧‧基板
38‧‧‧凹槽
40‧‧‧發光晶片
42‧‧‧光反射層
44‧‧‧第一封裝膠體
46‧‧‧第二封裝膠體
48‧‧‧開口
49‧‧‧錫膏
50‧‧‧上蓋
52‧‧‧銲墊
53‧‧‧焊墊

Claims (17)

  1. 一種疊設式光感測晶片封裝結構，其包含有：一光學感測晶片封裝模組，其包含有一第一基板與一設置於該第一基板上的光學感測晶片，該光學感測晶片具有一環境光線感測單元與一近接感測單元；以及一發光晶片封裝模組，其疊設於該光學感測晶片封裝模組上，該發光晶片封裝模組包含有一第二基板，該第二基板具有一凹槽，該凹槽內設置有一發光晶片，該光學感測晶片感測該發光晶片產生的光線與環境光源，以進行作動。
  2. 如請求項1所述之疊設式光感測晶片封裝結構，其中該第一基板是ㄇ字型，且具有一貫穿該基板之光線導引穿槽，該光學感測晶片是覆晶封裝於該第一基板之容置空間內，且該環境光線感測單元與該近接感測單元是正對該光線導引穿槽。
  3. 如請求項2所述之疊設式光感測晶片封裝結構，更包含有一第一封裝膠體與一第二封裝膠體，該第一封裝膠體是填設於該凹槽內且覆蓋該發光晶片，該第二封裝膠體是填設於該光線導引槽內且覆蓋該光學感測晶片，該第一封裝膠體與該第二封裝膠體是透光材料。
  4. 如請求項2所述之疊設式光感測晶片封裝結構，其中該光線導引穿槽的開口大小是由上往下漸縮。
  5. 如請求項2所述之疊設式光感測晶片封裝結構，其中該第一基板上方更設有一具備開口之上蓋，以增加抗光訊號干擾能力。
  6. 如請求項1所述之疊設式光感測晶片封裝結構，其中該第一基板是ㄩ字 型，該光學感測晶片是設置於該第一基板之容置空間內，且該環境光線感測單元與該近接感測單元是面朝上方。
  7. 如請求項6所述之疊設式光感測晶片封裝結構，更包含有一第一封裝膠體與一第二封裝膠體，該第一封裝膠體是填設於該凹槽內且覆蓋該發光晶片，該第二封裝膠體是填設於該第一基板之容置空間內且覆蓋該光學感測晶片，該第一封裝膠體與該第二封裝膠體是透光材料。
  8. 如請求項6所述之疊設式光感測晶片封裝結構，其中該第一基板上方更設有一具備開口之上蓋，以增加抗光訊號干擾能力。
  9. 如請求項1所述之疊設式光感測晶片封裝結構，其中該第一基板是平板狀，該光學感測晶片是設置於該第一基板之表面上，且該環境光線感測單元與該近接感測單元是面朝上方。
  10. 如請求項1所述之疊設式光感測晶片封裝結構，其中該光學感測晶片封裝模組更包含有一第二封裝膠體，其係覆蓋該第一基板與該光學感測晶片。
  11. 如請求項10所述之疊設式光感測晶片封裝結構，其中該第一基板上更設置有至少二個錫球，其係作為該發光晶片封裝模組與該光學感測晶片封裝模組的電性接點。
  12. 如請求項10所述之疊設式光感測晶片封裝結構，更包含有一第一封裝膠體，其填設於該凹槽內且覆蓋該發光晶片，該第一封裝膠體是透光材料。
  13. 如請求項1所述之疊設式光感測晶片封裝結構，其中該凹槽之底面或表面上有一光反射層或阻光層。
  14. 如請求項1所述之疊設式光感測晶片封裝結構，其中該發光晶片是紅外 線LED。
  15. 如請求項1所述之疊設式光感測晶片封裝結構，其中該第一基板與該第二基板可分別選自含有內部導線的陶瓷基板或印刷電路板，且該第一基板底部設有銲墊(Solder Pad)，以形成SMD元件。
  16. 如請求項15所述之疊設式光感測晶片封裝結構，其中該陶瓷基板係為堆疊式陶瓷基板；以及該印刷電路板係為堆疊式印刷電路板。
  17. 如請求項2或9所述之疊設式光感測晶片封裝結構，其中該第一基板與該第二基板是利用錫膏或導電膠形成電性連接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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TWI585437B (zh) * 2016-03-30 2017-06-01 Composite optical sensor for small aperture and its preparation method
WO2022105733A1 (zh) * 2020-11-19 2022-05-27 神盾股份有限公司 堆叠式光学感测封装体

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