CN105870070A - 一种光学传感器封装结构及其集成板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学传感器封装结构及其集成板，包括衬底以及设置在衬底上并由间隔部分隔开的第一容腔、第二容腔，在所述第一容腔、第二容腔中分别设置有光学传感器芯片、LED芯片；还包括覆盖在第一容腔上端的第一透光板，以及覆盖在第二容腔上端的第二透光板；所述间隔部上端位于第一容腔的一侧设有用于承载第一透光板的第一台阶，所述间隔部上端位于第二容腔的一侧设有用于承载第二透光板的第二台阶。本发明的封装结构，有效防止了LED芯片发出的光直接被光学传感器芯片感应到，有效地解决了芯片之间光串扰的问题，提高了光学传感器的检测精度。

Description

一种光学传感器封装结构及其集成板

技术领域

本发明涉及一种芯片的封装结构，更具体地，本发明涉及一种光学传感器的封装结构；本发明还涉及一种光学传感器封装结构的集成板。

背景技术

目前，光学传感器在消费电子类的应用越来越广泛，如手机、智能手表、智能手环等。利用光学传感器，可以实现接近光检测、环境光检测、心率检测、血氧检测、手势识别等。其基本原理是LED芯片发出特定波长的光线，该光线到达待测物体后，会返回一束与待测物体相关的光线，到达光学接收芯片的光学接收区。

一般来说，在进行封装的时候，首先将芯片贴装在PCB板上，通过引线将芯片上的电极与PCB板上的引脚连接在一起，再用透光材料将光学传感器、LED芯片进行塑封，以保护芯片，完成封装。上述的封装结构，LED芯片发出的光，一部分光线有可能会在透光材料内部经过多次反射，然后直接被光学芯片所接收，从而产生信号的串扰。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种光学传感器封装结构的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种光学传感器封装结构，包括不透光的封装管壳，所述封装管壳包括衬底以及设置在衬底上并由间隔部分隔开的第一容腔、第二容腔，在所述第一容腔、第二容腔中分别设置有光学传感器芯片、LED芯片；还包括覆盖在第一容腔上端的第一透光板，以及覆盖在第二容腔上端的第二透光板；所述间隔部上端位于第一容腔的一侧设有用于承载第一透光板的第一台阶，所述间隔部上端位于第二容腔的一侧设有用于承载第二透光板的第二台阶。

可选的是，所述第一台阶的高度等于或大于第一透光板的厚度；所述第二台阶的高度等于或大于第二透光板的厚度。

可选的是，所述第一透光板、第二透光板为玻璃板。

可选的是，所述封装管壳为陶瓷管壳，或者为模压注塑成型的注塑件。

可选的是，在所述第一透光板、第二透光板的上端还设置有不透光覆层，在所述不透光覆层上设置有对应于光学传感器芯片光学区域的第一光学窗口，以及对应于LED芯片光学区域的第二光学窗口。

可选的是，所述不透光覆层以及位于不透光覆层上的第一光学窗口、第二光学窗口通过丝网印刷得到。

可选的是，所述不透光覆层为不透光油墨材料。

可选的是，在所述衬底的底端还设置有用于接入外部电路的外接焊盘。

可选的是，所述光学传感器芯片、LED芯片通过植锡球或者引线的方式电连接在设置于衬底的相应焊盘上。

根据本发明的另一方面，还提供了一种光学传感器封装结构的集成板，其特征在于，包括封装管壳集合体，在所述封装管壳集合体上形成有多个上述的光学传感器封装结构。

本发明的封装结构，由于第一透光板、第二透光板分别承载在间隔部的第一台阶、第二台阶中，这就使得LED芯片发出的光信号不会从第一透光板直接传递给第二透光板，从而实现了两个光学芯片的完全光隔离。可有效防止LED芯片发出的光直接被光学传感器芯片感应到，有效地解决了芯片之间光串扰的问题，提高了光学传感器的检测精度。

本发明的发明人发现，在现有技术中，LED芯片发出的光，一部分光线有可能会在透光材料内部经过多次反射，然后直接被光学芯片所接收，从而产生信号的串扰。因此，本发明所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本发明是一种新的技术方案。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明封装结构的示意图。

图2是图1中封装管壳的结构示意图。

图3是本发明封装结构另一实施方式的示意图。

图4是本发明集成板的结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

参考图1、图2，本发明提供了一种光学传感器封装结构，包括不透光的封装管壳，所述封装管壳包括衬底1，在所述衬底1上设置有第一容腔3、第二容腔4，所述第一容腔3、第二容腔4彼此隔绝，在本发明一个具体的实施方式中，所述第一容腔3、第二容腔4由间隔部2分隔开。本发明的衬底1可以采用本领域技术人员所熟知的材料，例如该衬底1可以是电路板结构等。第一容腔3、第二容腔4可通过本领域技术人员所熟知的方式形成在衬底1上。当衬底1采用注塑料时，可通过注塑的方式形成衬底1以及位于衬底1上的第一容腔3、第二容腔4、间隔部2；当衬底1采用PCB或金属框架类材料时，可通过注塑的方式在衬底1上形成所述第一容腔3、第二容腔4、间隔部2。在本发明一个优选的实施方式中，封装管壳选用陶瓷材料的管壳。

本发明的封装结构，还包括光学传感器芯片5、LED芯片6；其中，光学传感器芯片5具有光学区域11，光学传感器芯片5通过其光学区域11来接收外界的光信号，使得可以根据光学传感器芯片5接收到的不同信号来发出相应的控制信号。LED芯片6具有光学区域，LED芯片6通过其光学区域向外发出光信号。LED芯片6与光学传感器芯片5配合在一起，可以实现接近光检测、环境光检测、心率检测、血氧检测、手势识别等，这属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。

所述光学传感器芯片5设置在第一容腔3中，所述LED芯片6设置在第二容腔4中；这就使得可以通过间隔部2来实现光学传感器芯片5与LED芯片6的光隔离。光学传感器芯片5、LED芯片6均可贴装在衬底1上，这种芯片的贴装工艺属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。其中，为了将光学传感器芯片5、LED芯片6的电信号引出，可通过打线的方式将两个芯片的引脚电连接在衬底1上设置的相应焊盘9中。当然，对于本领域的技术人员而言，还可以采用植锡球的方式将两个芯片的引脚直接焊接在相应的焊盘9上。在所述衬底1的底端还设置有外接焊盘10，通过该外接焊盘10可以连接外部的电路，从而可将光学传感器封装结构连接到终端的电路板中。

为了将第一容腔3、第二容腔4封装起来，在所述第一容腔3的上端还设置有覆盖所述第一容腔3的第一透光板7，在所述第二容腔4的上端设置有覆盖所述第二容腔4的第二透光板8。所述第一透光板7、第二透光板8可以采用玻璃板，也可以采用本领域技术人员所熟知的其它的透光材料。采用第一透光板7、第二透光板8分别将第一容腔3、第二容腔4封装起来后，可以对位于第一容腔3内的光学传感器芯片5，以及对位于第二容腔4内的LED芯片6进行很好的保护，同时还不会影响光学传感器芯片5、LED芯片6接收、发送光信号。

第一透光板7、第二透光板8分别设置在第一容腔3、第二容腔4的上端，由于该第一容腔3、第二容腔4由间隔部2隔开，因此，第一透光板7、第二透光板8的部分位置会搭载在间隔部2上。所述间隔部2上端位于第一容腔3的一侧设有第一台阶13，其位于第二容腔4的一侧设有第二台阶14，该第一台阶13、第二台阶14的位置、形状，使得在二者之间的位置形成一凸起12结构，参考图2。当然也可以看成，在间隔部2上端的中部位置设置一凸起12，该凸起12与间隔部2上端的两侧分别形成了第一台阶13、第二台阶14，且该凸起12的高度即为第一台阶13、第二台阶14的高度。在封装的时候，第一透光板7的部分位置会承载在该第一台阶13中，第二透光板8的部分位置会承载在所述第二台阶14中，使得第一透光板7、第二透光板8之间通过该凸起12间隔开。

本发明的封装结构，由于第一透光板、第二透光板分别承载在间隔部的第一台阶、第二台阶中，这就使得LED芯片发出的光信号不会从第一透光板直接传递给第二透光板，从而实现了两个光学芯片的完全光隔离。可有效防止LED芯片发出的光直接被光学传感器芯片感应到，有效地解决了芯片之间光串扰的问题，提高了光学传感器的检测精度。

在本发明一个优选的实施方式中，所述第一台阶13的高度等于或大于第一透光板7的厚度；所述第二台阶14的高度等于或大于第二透光板8的厚度。这就可以保证第一透光板7不会超出第一台阶13的上端面，第二透光板8也不会超出第二台阶14的上端面。

在本发明一个优选的实施方式中，为提高光信号的导向性，在所述第一透光板7、第二透光板8的上端还设置有不透光覆层15，参考图3。在所述不透光覆层15上设置有对应于光学传感器芯片5光学区域11的第一光学窗口16，以及对应于LED芯片6光学区域的第二光学窗口17。第一光学窗口16对应设置在不透光覆层15上对应光学传感器芯片5光学区域11的位置，第二光学窗口17对应设置在不透光覆层15上对应LED芯片6光学区域11的位置；这就使得LED芯片6发出的光信号可以经过第二透光板8、第二光学窗口17传递至外界，该光信号遇到被测物体后，会经过第一光学窗口16、第一透光板7进入到第一容腔3内，并被光学传感器芯片5的光学区域11感应到。

所述不透光覆层15可以采用由不透光材料制成的板状结构，例如可通过注塑的方式形成板状的不透光覆层15。也可以是在第一透光板7、第二透光板8上沉积一层不透光覆层15，之后对该不透光覆层15进行刻蚀，从而得到所述第一光学窗口16、第二光学窗口17。在本发明进一步优选的实施方式中，所述不透光覆层15采用不透光的油墨材料，例如黑色油墨。采用油墨材料，使得可以通过丝网印刷的方式在第一透光板7、第二透光板8的上端形成不透光覆层15，并可通过对印刷图案的控制，同时形成第一光学窗口16、第二光学窗口17，这提高了工艺的效率。

为了提高光学传感器封装结构的制造效率，本发明还提供了一种光学传感器封装结构的集成板，其包括封装管壳集合体19，在所述封装管壳集合体19上形成多个上述的光学传感器封装结构。在本发明一个具体的实施方式中，参考图4，例如在封装管壳集合体19中同时贴装多个LED芯片6、光学传感器芯片5，并在封装管壳集合体19的相应位置贴装第一透光板、第二透光板，从而构成了多个光学传感器封装结构，这些光学传感器封装结构可以呈矩阵排列，通过切割可以得到多个独立的光学传感器封装结构。

以第一光学传感器封装结构a、第二光学传感器封装结构b为例，利用刀具18切割第一光学传感器封装结构a与第二光学传感器封装结构b之间的位置，从而将第一光学传感器封装结构a、第二光学传感器封装结构b分割开，实现了光学传感器封装结构的连续批量生产。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种光学传感器封装结构，其特征在于：包括不透光的封装管壳，所述封装管壳包括衬底(1)以及设置在衬底(1)上并由间隔部(2)分隔开的第一容腔(3)、第二容腔(4)，在所述第一容腔(3)、第二容腔(4)中分别设置有光学传感器芯片(5)、LED芯片(6)；还包括覆盖在第一容腔(3)上端的第一透光板(7)，以及覆盖在第二容腔(4)上端的第二透光板(8)；所述间隔部(2)上端位于第一容腔(3)的一侧设有用于承载第一透光板(7)的第一台阶(13)，所述间隔部(2)上端位于第二容腔(4)的一侧设有用于承载第二透光板(8)的第二台阶(14)。

2.根据权利要求1所述的光学传感器封装结构，其特征在于：所述第一台阶(13)的高度等于或大于第一透光板(7)的厚度；所述第二台阶(14)的高度等于或大于第二透光板(8)的厚度。

3.根据权利要求1所述的光学传感器封装结构，其特征在于：所述第一透光板(7)、第二透光板(8)为玻璃板。

4.根据权利要求1所述的光学传感器封装结构，其特征在于：所述封装管壳为陶瓷管壳，或者为模压注塑成型的注塑件。

5.根据权利要求1所述的光学传感器封装结构，其特征在于：在所述第一透光板(7)、第二透光板(8)的上端还设置有不透光覆层(15)，在所述不透光覆层(15)上设置有对应于光学传感器芯片(5)光学区域(11)的第一光学窗口(16)，以及对应于LED芯片(6)光学区域的第二光学窗口(17)。

6.根据权利要求5所述的光学传感器封装结构，其特征在于：所述不透光覆层(15)以及位于不透光覆层(15)上的第一光学窗口(16)、第二光学窗口(17)通过丝网印刷得到。

7.根据权利要求6所述的光学传感器封装结构，其特征在于：所述不透光覆层(15)为不透光油墨材料。

8.根据权利要求1所述的光学传感器封装结构，其特征在于：在所述衬底(1)的底端还设置有用于接入外部电路的外接焊盘(10)。

9.根据权利要求1所述的光学传感器封装结构，其特征在于：所述光学传感器芯片(5)、LED芯片(6)通过植锡球或者引线的方式电连接在设置于衬底(1)的相应焊盘(9)上。

10.一种光学传感器封装结构的集成板，其特征在于，包括封装管壳集合体(19)，在所述封装管壳集合体(19)上形成有多个如权利要求1至9任一项所述的光学传感器封装结构。