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TWI651840B - 具濾光層之微型光學封裝結構及其製造方法 - Google Patents

具濾光層之微型光學封裝結構及其製造方法 Download PDF

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TWI651840B
TWI651840B TW102148863A TW102148863A TWI651840B TW I651840 B TWI651840 B TW I651840B TW 102148863 A TW102148863 A TW 102148863A TW 102148863 A TW102148863 A TW 102148863A TW I651840 B TWI651840 B TW I651840B
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杜明德
葉耀庭
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菱生精密工業股份有限公司
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Abstract

一種具濾光層之微型光學封裝結構包含有一具有一光發射區及一光接收區之基板，一設於光發射區光發射晶片，一設於光接收區光接收晶片，二封裝膠體分別包覆光發射晶片及光接收晶片，且彼此呈一間隔地設於光發射區及光接收區，以及一形成於各封裝膠體表面之濾光層，以供過濾不同波長之光源。藉此，本發明之封裝結構不需於各封裝膠體之間及外部設置阻隔件及保護蓋，以達成薄型微小化之功效，此外，本發明不須額外增設濾光片即具有過濾特定波長之可見光的功效。

Description

具濾光層之微型光學封裝結構及其製造方法
本發明係關於一種光學封裝結構，特別是指一種具濾光層之微型光學封裝結構及其製造方法。
現今電子科技日新月異，光學感測技術更是被廣泛的應用，如指紋、瞳孔辨識系統，或是環境光、近光感測系統等應用上。
習用之光學封裝結構1如圖1所示，其主要包含有一基板2、一光發射晶片3、一光接收晶片4以及一封裝殼體5，其中該光發射晶片3與該光接收晶片4係設置於該基板2上，而該封裝殼體5罩蓋於該光發射晶片3及該光接收晶片4且接合於該基板2上，為了避免該光發射晶片3發射之光源經散射或繞射而直接照射到該光接收晶片4所造成的干擾問題，故於該封裝殼體5內形成有一隔板6，藉以阻隔該光發射晶片3與該光接收晶片4，如此一來，該光發射晶片3所產生之光源將受到該隔板6之阻擋，而不會經由散射或繞射之方式傳遞至該光接收晶片4，以增加該光接收晶片4之靈敏度；然而，此類光學封裝結構1雖能達到將該光發射晶片3與該光接收晶片4阻隔之目的，但為達成此目的必須增設具有該擋板6結構之封裝殼體5，因此該光學封裝結構1之體積將無法有效地縮小，而此顯然無法符合現今光學封裝產業薄型化及微小化之需求。
除此之外，會影響光學靈敏度之原因不僅僅只在該光發射晶片3散射或繞設置該光接收晶片4而已，其不同波長之可見光(380nm至780nm)也是影響光學靈敏度的重要關鍵，如第2圖所示，此類光學封裝結構1’為了避免可見光對靈敏度之影響，故於該封裝殼體5之光發射孔7及光接收孔8上增設一濾光片9，藉此將不同之可見光濾除，以提升該光學封裝結構1’之光接收晶片4之辨識力；然而，增加該濾光片9不僅該光學封裝結構1’之體積無法薄型微小化，其製程上需多一道工序，且材料成本更是隨其相對增加，如此顯然有顧此失彼之疑。
綜上所陳，習知的光學封裝結構1、1’仍具上述之缺失而有待改進。
本發明之主要目的在於提供一種具濾光層之微型光學封裝結構，其不需於各封裝膠體之間及外部設置阻隔件及保護蓋，以達成薄型微小化之功效，此外，本發明更不須額外增設濾光片即具有過濾特定波長之可見光的功效。
為了達成上述目的，本發明所提供一種具濾光層之微型光學封裝結構包含有一基板、一光發射晶片、一光接收晶片、二封裝膠體以及一濾光層，其中該基板具有一光發射區及一光接收區，該光發射晶片及該光接收晶片分別設於該光發射區及該光接收區，各該封裝膠體分別包覆該光發射晶片及該光接收晶片，且彼此呈一間隔地設於該光發射區及該光接收區，以及該濾光層係形成於各該封裝膠體之表面， 以供過濾不同波長之光源。
其中該濾光層具有一光發射孔及一光接收孔，且該光發射孔及該光接收孔分別位於該光發射晶片及該光接收晶片之上方。
其中該光發射孔及該光接收孔之形狀為圓形、方形或多邊形。
其中各該封裝膠體可單一或全部具有一聚光單元。
其中該濾光層具有一光發射孔，且該光發射孔位於該光發射晶片之上方。
其中該濾光層具有一光接收孔，且該光接收孔分別位於該光接收晶片之上方。
一種具濾光層之微型光學封裝結構，其包含有：一基板，具有一光發射區；一光發射晶片，設於該光發射區；一封裝膠體，係形成於該光發射區且包覆該光發射晶片；以及一濾光層，形成於該封裝膠體之表面，以供過濾不同波長之光源。
其中該濾光層具有一光發射孔，且該光發射孔位於該光發射晶片之上方。
一種具濾光層之微型光學封裝結構，其包含有：一基板，具有一光接收區；一光接收晶片，設於該光接收區；一封裝膠體，係形成於該光接收區且包覆該光接收晶片；以及一濾光層，形成於該封裝膠體之表面，以供過濾不同波長之光源。
其中該濾光層具有一光接收孔，且該光接收孔位於該光接收晶片之上方。
其中該濾光層係為導電材質。
其中該濾光層係為不透光材質。
一種具濾光層之微型光學封裝結構的製造方法，其包含有下列步驟：提供該基板且定義出該光發射區及該光接收區；分別提供該光發射晶片及該光接收晶片於該光發射區及該光接收區；提供各該封裝膠體且包覆該光發射晶片及該光接收晶片；以及形成該濾光層於各該封裝膠體之表面。
其更包含有提供至少一遮蔽件於各該封裝膠體之表面，且可位於該光發射晶片或該光接收晶片之上方，待形成該濾光層後移除該至少一遮蔽件之步驟。
其更包含有預先提供一聚光單元於單一該封裝膠體或各該封裝膠體之步驟。
其該濾光層係以轉印法、貼覆法、塗佈法、噴塗法、鍍膜法或濺鍍法形成於各該封裝膠體之表面。
其各該封裝膠體係以模壓製程形成且包覆於該發光晶片及該光接收晶片。
藉此，本發明之具濾光層之微型光學封裝結構及其製造方法不需於各該封裝膠體之間及外部設置阻隔件及保護蓋，即可阻隔該光發射晶片之散射或繞射光源傳遞至該光接收晶片，藉以避免光線干擾並達成結構薄型化及微小化之功效，此外，本發明之濾光層係形成於各該封裝膠體之表面， 故不需要額外在光發射孔及光接收孔上增設濾光片即具有過濾特定波長之可見光的功效，以利於減少製程工序及成本。
為使 貴審查委員能進一步了解本發明之構成、特徵及其目的，以下乃舉本發明之若干實施例，並配合圖式詳細說明如後，同時讓熟悉該技術領域者能夠具體實施，惟以下所述者，僅係為了說明本發明之技術內容及特徵而提供之一實施方式，凡為本發明領域中具有一般通常知識者，於了解本發明之技術內容及特徵之後，以不違背本發明之精神下，所為之種種簡單之修飾、替換或構件之減省，皆應屬於本發明意圖保護之範疇。
1‧‧‧光學封裝結構
2‧‧‧基板
3‧‧‧光發射晶片
4‧‧‧光接收晶片
5‧‧‧封裝殼體
6‧‧‧隔板
7‧‧‧光發射孔
8‧‧‧光接收孔
9‧‧‧濾光片
10‧‧‧光學封裝結構
10’‧‧‧光學封裝結構
10”‧‧‧光學封裝結構
20‧‧‧基板
21‧‧‧光發射區
23‧‧‧光接收區
30‧‧‧光發射晶片
40‧‧‧光接收晶片
50‧‧‧封裝膠體
51‧‧‧聚光單元
60‧‧‧濾光層
61‧‧‧光發射孔
63‧‧‧光接收孔
70‧‧‧銲線
80‧‧‧遮蔽件
以下將藉由所列舉之實施例，配合隨附之圖式，詳細說明本發明之技術內容及特徵，其中：第1圖為習用之光學封裝結構的剖面圖。
第2圖為習用之具有濾光片光學封裝結構的剖面圖。
第3圖為本發明第一較佳實施例所提供之具濾光層之微型
光學封裝結構的剖面圖。
第4圖A至F為本發明該第一較佳實施例所提供之具濾光層之微型光學封裝結構及其製造方法的流程圖。
第5圖A至D為本發明該第一較佳實施例所提供之具濾光層之微型光學封裝結構的俯視圖，主要顯示不同遮蔽件之形狀以形成不同態樣的濾光層。
第6圖A至H為本發明該第一較佳實施例所提供之具濾光層之微型光學封裝結構的剖面圖，主要顯示各該封裝膠體 具有不同形狀之聚光單元的態樣。
第7圖為本發明第二較佳實施例所提供之具濾光層之微型光學封裝結構的剖面圖，主要顯示僅具光發射之封裝結構。
第8圖為本發明第三較佳實施例所提供之具濾光層之微型光學封裝結構的剖面圖，主要顯示僅具光接收功能之封裝結構。
為了詳細說明本發明之結構、特徵及功效所在，茲列舉一第一較佳實施例並配合下列圖式說明如後，其中：請參閱第3圖所示，為本發明該較第一佳實施例所提供之具濾光層之微型光學封裝結構10，其包含有：一基板20，具有一光發射區21及一光接收區23。
一光發射晶片30，設於該光發射區21。
一光接收晶片40，設於該光接收區23。
二封裝膠體50，分別包覆該光發射晶片30及該光接收晶片40，且彼此呈一間隔地設於該光發射區21及該光接收區23。
一濾光層60，形成於各該封裝膠體50之表面，以供過濾不同波長之光源。此外，該濾光層60除可為過濾光緣之材質外，其還可為導電之材質或不透光之材質，若該濾光層60為導電材質，其能達到防止電磁干擾(Electro Magnetic Interference，EMI)之功效；若該濾光層60為不透光材質，其 將可有效地阻隔外界之光源。
請參閱第4圖所示，係為本發明該第一較佳實施例之具濾光層之微型光學封裝結構10的製造方法，其包含有下列步驟：步驟A：提供該基板且定義出該光發射區及該光接收區，並分別提供該光發射晶片及該光接收晶片於該光發射區及該光接收區；步驟B：提供銲線70以打線之方式將該基板20與該光發射晶片30及該光接收晶片40作電性連接；步驟C：提供各該封裝膠體40以模壓方式形成且包覆該光發射晶片30及該光接收晶片40，其結構更可如第6圖所示，在模壓時同步提供一聚光單元51於單一該封裝膠體50或各該封裝膠體50上；步驟D：提供至少一遮蔽件80於各該封裝膠體50之表面，且可位於該光發射晶片30或該光接收晶片40之上方；步驟E：形成該濾光層60於各該封裝膠體50之表面，在該第一較佳實施例中，該濾光層60係以轉印法、貼覆法、塗佈法、噴塗法、鍍膜法或濺鍍法形成於各該封裝膠體50之表面；以及步驟F：移除該至少一遮蔽件80之步驟。
於本發明該第一較佳實施例中，該濾光層係具有 一光發射孔61及一光接收孔63，且該光發射孔61及該光接收孔63分別位於該光發射晶片30及該光接收晶片40之上方，而該光發射孔61及該光接收孔63之形狀為圓形，但該光發射孔61及該光接收孔63之形狀將不以此為限，其也可依最佳化設計之需求為方形或多邊形等。值得一提的是，本發明之具濾光層之微型光學封裝結構10的濾光層60也可如同第5圖所揭露之形態呈現，如第5圖A所示，該濾光層60同時具有該光發射孔61以及該光接收孔63，而該光發射孔61及該光接收孔63則分別位於該光發射晶片30及該光接收晶片40之上方；又如第5圖B、第5圖C所示，該濾光層60僅於該光發射晶片30或該光接收晶片40之一側具有該光發射孔61或該光接收孔63；或如第5圖D所示，該濾光層60並不具有任何該光發射孔61及該光接收孔63，藉此以提供特定波長濾除之功效。
請再參閱第6圖所示，本發明之具濾光層之微型光學封裝結構10的各封裝膠體50係具有該聚光單元51，而該聚光單元51之結構為凸透鏡或凹透鏡，如第6圖A、第6圖B所示，凸透鏡結構之聚光單元51僅形成於該光接收晶片40一側之封裝膠體50，或僅形成於該光發射晶片30一側之封裝膠體50；如第6圖C、第6圖F所示，凸透鏡或凹透鏡結構之聚光單元51分別形成於各該封裝膠體50上；如第6圖D、第6圖E所示，凹透鏡結構之聚光單元51僅形成於該光 接收晶片40一側之封裝膠體50，或僅形成於該光發射晶片30一側之封裝膠體50；或如第6圖G、第6圖H所示，一凸透鏡及一凹透鏡結構之聚光單元51各別形成於各該封裝膠體50上，藉此，本發明透過不同結構及形態之聚光單元51形成於各該封裝膠體50上，使得該光發射晶片及該光接收晶片之效率能達到最佳化。
除前述該第一較佳實施例之光學封裝結構10外，本發明之具濾光層之微型光學封裝結構10’、10”也可為第7圖及第8圖之態樣，即為本發明之第二較佳實施例及第三較佳實施例，如第7圖所示，該第二較佳實施例之具濾光層之微型光學封裝結構10’與前述該第一較佳實施例之差異在於此光學封裝結構10’僅具有光發射之功用，其包含該基板20、該光發射晶片30、該封裝膠體50以及該濾光層60，而該光發射晶片30設於該基板20之光發射區21上，該封裝膠體50形成於該光發射區21且包覆該光發射晶片30，以及該濾光層60形成於該封裝膠體50之表面，以供過濾不同波長之光源，在第7圖之結構中，該濾光層60於該光發射晶片30之上方具有該光發射孔61，藉此，未被該濾光層60所濾除之光源僅會由該光發射孔61傳遞出去。如第8圖所示，該第三較佳實施例與該第一較佳實施例之差異在於此光學封裝結構10”僅具有光接收之功用，其包含有該基板20、該光接收晶片40、該封裝膠體50以及該濾光層60，而該光接收晶片 40設於該基板20之光接收區23，該封裝膠體係形成於該光接收區23且包覆該光接收晶片40，以及該濾光層60形成於該封裝膠體50之表面，以供過濾不同波長之光源，在第8圖之結構中，該濾光層60於該光發射晶片30之上方具有該光接收孔63，藉此，外在環境所產生之光源或不需要被接收之光源將會被該濾光層60所濾除，僅能經由該光接收孔63而傳遞至該光接收晶片40，以減低外在雜訊之干擾。
總括來說，本發明之具濾光層之微型光學封裝結構10及其製造方法不需於各該封裝膠體50之間及外部設置阻隔件及保護蓋，即可阻隔該光發射晶片30之散射或繞射光源傳遞至該光接收晶片40，藉以避免光線干擾並達成結構薄型化及微小化之功效，此外，本發明之濾光層60係形成於各該封裝膠體50之表面，故不需要額外在光發射孔61及光接收孔63上增設濾光片即具有過濾特定波長之可見光的功效。
本發明於前揭露實施例中所揭露的構成元件，僅為舉例說明，並非用來限制本案之範圍，其他等效元件的替代或變化，亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋。

Claims (17)

  1. 一種具濾光層之微型光學封裝結構，其包含有：一基板，具有一光發射區及一光接收區；一光發射晶片，設於該光發射區；一光接收晶片，設於該光接收區；二封裝膠體，分別包覆該光發射晶片及該光接收晶片，各封裝膠體彼此呈分離狀且具一間隔地設於該光發射區及該光接收區，各該封裝膠體各具有一頂面以及一側面；以及二濾光層，彼此呈一間隔地分別形成於各該封裝膠體全部之側面以及部分之頂面，以供過濾不同波長之光源。
  2. 根據申請專利範圍第1項之具濾光層之微型光學封裝結構，其中該濾光層具有一光發射孔及一光接收孔，且該光發射孔及該光接收孔分別位於該光發射晶片及該光接收晶片之上方。
  3. 根據根據申請專利範圍第2項之具濾光層之微型光學封裝結構，其中該光發射孔及該光接收孔之形狀為圓形、方形或多邊形。
  4. 根據申請專利範圍第1項之具濾光層之微型光學封裝結構，其中各該封裝膠體可單一或全部具有一聚光單元。
  5. 根據申請專利範圍第1項之具濾光層之微型光學封裝結構，其中該濾光層具有一光發射孔，且該光發射孔位於該光發射晶片之上方。
  6. 根據申請專利範圍第1項之具濾光層之微型光學封裝結構，其中該濾光層具有一光接收孔，且該光接收孔分別位於該光接收晶片之上方。
  7. 一種具濾光層之微型光學封裝結構，其包含有：一基板，具有一光發射區；一光發射晶片，設於該光發射區；一封裝膠體，係形成於該光發射區且包覆該光發射晶片，該封裝膠體具有一頂面以及一側面；以及一濾光層，形成於該封裝膠體全部之側面以及部分之頂面，以供過濾不同波長之光源。
  8. 根據申請專利範圍第6項之具濾光層之微型光學封裝結構，其中該濾光層具有一光發射孔，且該光發射孔位於該光發射晶片之上方。
  9. 一種具濾光層之微型光學封裝結構，其包含有：一基板，具有一光接收區；一光接收晶片，設於該光接收區；一封裝膠體，係形成於該光接收區且包覆該光接收晶片，該封裝膠體具有一頂面以及一側面；以及一濾光層，形成於該封裝膠體全部之側面以及部分之頂面，以供過濾不同波長之光源。
  10. 根據申請專利範圍第9項之具濾光層之微型光學封裝結構，其中該濾光層具有一光接收孔，且該光接收孔位於該光接收晶片之上方。
  11. 根據申請專利範圍第2、8或10項之具濾光層之微型光學封裝結構，其中該濾光層係為導電材質。
  12. 根據申請專利範圍第2、8或10項之具濾光層之微型光學封裝結構，其中該濾光層係為不透光材質。
  13. 如申請專利範圍第1項之具濾光層之微型光學封裝結構的製造方法，其包含有下列步驟：提供該基板且定義出該光發射區及該光接收區；分別提供該光發射晶片及該光接收晶片於該光發射區及該光接收區；提供各該封裝膠體且包覆該光發射晶片及該光接收晶片，且各該封裝膠體分別形成有一頂面以及一側面；以及形成該濾光層於各該封裝膠體之全部側面以及部分頂面。
  14. 根據申請專利範圍第13項之具濾光層之微型光學封裝結構的製造方法，其更包含有提供至少一遮蔽件於各該封裝膠體之表面，且可位於該光發射晶片或該光接收晶片之上方，待形成該濾光層後移除該至少一遮蔽件之步驟。
  15. 根據申請專利範圍第13項之具濾光層之微型光學封裝結構的製造方法，其更包含有同步提供一聚光單元於單一該封裝膠體或各該封裝膠體之步驟。
  16. 根據申請專利範圍第13項之具濾光層之微型光學封裝結構的製造方法，其該濾光層係以轉印法、貼覆法、塗佈法、噴塗法、鍍膜法或濺鍍法形成於各該封裝膠體之表面。
  17. 根據申請專利範圍第13項之具濾光層之微型光學封裝結構的製造方法，其各該封裝膠體係以模壓製程形成且包覆於該發光晶片及該光接收晶片。
TW102148863A 2013-12-27 2013-12-27 具濾光層之微型光學封裝結構及其製造方法 TWI651840B (zh)

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