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TWI888019B - 光電傳感器封裝結構、其製備方法及攝像模組 - Google Patents

光電傳感器封裝結構、其製備方法及攝像模組 Download PDF

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TWI888019B
TWI888019B TW113106040A TW113106040A TWI888019B TW I888019 B TWI888019 B TW I888019B TW 113106040 A TW113106040 A TW 113106040A TW 113106040 A TW113106040 A TW 113106040A TW I888019 B TWI888019 B TW I888019B
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Inventor
許信彥
馮自立
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新煒科技有限公司
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Abstract

本申請提供了一種光電傳感器封裝結構、其製備方法及攝像模組，包括基板模組、光發射單元和光接收單元。基板模組包括基板，基板模組具有多個第一通道和多個第二通道；光發射單元和光接收單元設置於基板上，光接收單元包括感光區域和非感光區域；第一通道兩端分別延伸至基板和非感光區域，第一通道的內壁設有第一導電層，以形成第一中空導電通道，第一中空導電通道電連接於基板和非感光區域；第二通道兩端分別延伸至基板和光發射單元，第二通道的內壁設有第二導電層，以形成第二中空導電通道，第二中空導電通道電連接於基板和光發射單元。

Description

光電傳感器封裝結構、其製備方法及攝像模組
本申請涉及半導體封裝技術領域，尤其涉及一種光電傳感器封裝結構、其製備方法及攝像模組。
攝像模組(如TOF相機)通常包括基板、設於基板上的接收器和發光器。在攝像模組中，發光器向物體發射紅外光，紅外光遇到物體後反射至接收器，藉由計算發射到反射回接收器的時間差或相位差，形成一組距離深度資料，從而實現對物體的三維結構或三維輪廓的測量。
在上述結構中，通常採用打線封裝技術或覆晶封裝技術來實現基板和接收器或發光器之間的信號連接。然而，打線封裝技術受限於打線工具的限制，使得接收器(或發光器)和基板之間連接路徑的橫向尺寸較大，不利於小型化發展。而且，覆晶封裝技術要求基板具有較高的平整度和對稱分佈的焊點，導致普適性不強。
有鑑於此，本申請提供一種光電傳感器封裝結構、其製備方法及攝像模組，用以解決以上問題。
本申請提供了一種光電傳感器封裝結構，包括基板模組、光發射單元和光接收單元。基板模組包括基板，所述基板模組具有多個第一通道和多個第二通道；光發射單元和光接收單元設置於所述基板上，所述光接收單元包括感光區域和連接於所述感光區域的非感光區域；所述第一通道兩端分別延伸至所述基板和所述非感光區域，所述第一通道的內壁設有第一導電層，以形成第一中空導電通道，所述第一中空導電通道電連接於所述基板和所述非感光區域；所述第二通道兩端分別延伸至所述基板和所述光發射單元，所述第二通道的內壁設有第二導電層，以形成第二中空導電通道，所述第二中空導電通道電連接於所述基板和所述光發射單元。
在一些實施方式中，所述光發射單元包括驅動晶片和設置於所述驅動晶片上的光源，所述驅動晶片與所述光源電連接，所述基板模組還包括塑封體，所述基板包括相對設置的第一表面和第二表面，所述塑封體與所述光接收單元和所述驅動晶片設置於所述基板的同一表面，所述塑封體至少貼合於所述光接收單元和所述驅動晶片的側壁，所述第二中空導電通道電連接所述基板和所述驅動晶片。
在一些實施方式中，所述驅動晶片和所述光接收單元均位於所述第一表面，所述第一通道和所述第二通道均設置於所述塑封體；所述第一通道包括第一部分、第二部分以及連接所述第一部分和所述第二部分之間的第三部分，所述第一部分和所述第二部分均沿著所述光電傳感器封裝結構的厚度方向延伸，所述第一部分的一端貫通至所述基板，所述第二部分的一端連通至所述非感光區域。
在一些實施方式中，所述塑封體包括第一塑封塊和設置於所述第一塑封塊上的第二塑封塊，所述第一塑封塊貼合於所述光接收單元和所述驅動晶片的側壁，所述第二塑封塊至少覆蓋部分所述非感光區域及部分所述驅動晶片的頂面，所述第一部分貫穿所述第一塑封塊並延伸至所述第二塑封塊，所述第二部分貫穿所述第二塑封塊，所述第三部分裸露於所述第二塑封塊。
在一些實施方式中，所述第二塑封塊的表面還設有保護膜，所述保護膜覆蓋所述第三部分。
在一些實施方式中，所述第一導電層和所述第二導電層的導電材料均包括導電油墨或導電銀漿。
在一些實施方式中，所述第一通道和所述第二通道均設置於所述基板，所述基板上設有第一開孔和第二開孔，所述光接收單元設置於所述第二表面且所述感光區域暴露於所述第一開孔，所述第一中空導電通道貫穿所述基板且延伸至所述非感光區域；所述驅動晶片設置於所述第二表面，且所述光源暴露於所述第二開孔，所述第二中空導電通道貫穿所述基板且延伸至所述驅動晶片的頂面。
在一些實施方式中，所述光電傳感器封裝結構還包括多個元器件，所述元器件密封於所述塑封體內，或設置於所述塑封體外，或設於所述基板上。
在一些實施方式中，所述第一導電層的厚度大於或等於500nm。
本申請還提供一種光電傳感器封裝結構的製備方法，包括：將光接收單元和光發射單元設置於基板模組的基板上，所述光接收單元包括感光區域和連接於所述感光區域的非感光區域；在所述基板模組內開設多條第一通道和多條第二通道，所述第一通道兩端分別延伸至所述基板和所述非感光區域，所述第二通道兩端分別延伸至所述基板和所述光發射單元；在所述第一通道的內壁設置第一導電層，以形成第一中空導電通道，在所述第二通道的內壁設置第二導電層，以形成第二中空導電通道，所述第一中空導電通道電連接於所述基板和所述非感光區域，所述第二中空導電通道電連接於所述基板和所述光發射單元，得到所述光電傳感器封裝結構。
在一些實施方式中，所述基板模組還包括塑封體，所述光發射單元包括驅動晶片和設置於所述驅動晶片上的光源，所述基板包括相對設置的第一表面和第二表面，所述塑封體與所述光接收單元和所述驅動晶片設置於所述 基板的同一表面，所述塑封體至少貼合於所述驅動晶片和所述光接收單元的側壁，且部分還位於所述驅動晶片和所述光接收單元之間。
在一些實施方式中，所述第一通道和所述第二通道均設置於所述塑封體上。
在一些實施方式中，將所述光發射單元和所述光接收單元設置於所述基板還包括：將第二塑封塊設置在所述光接收單元的所述非感光區域以及所述驅動晶片上；將具有所述第二塑封塊的所述光接收單元和所述驅動晶片固定於所述第一表面上，所述基板上還設有塑封預製體，所述塑封預製體至少貼合於所述光接收單元的側壁及所述驅動晶片的側壁；固化所述塑封預製體，得到第一塑封塊，所述第一塑封塊和所述第二塑封塊形成所述塑封體。
在一些實施方式中，所述塑封預製體設置於所述光接收單元和所述基板之間並延伸至所述光接收單元和所述驅動晶片的側壁。
在一些實施方式中，所述第一通道和所述第二通道均設置於所述基板上。
在一些實施方式中，將所述光發射單元和所述光接收單元設置於所述基板還包括：將所述光接收單元和所述驅動晶片固定於所述第二表面，所述感光區域裸露於所述基板的第一開孔，所述光源暴露於所述基板的第二開孔，所述第二表面上還設有塑封預製體，所述塑封預製體至少貼合於所述光接收單元和所述驅動晶片的側壁且部分所述塑封預製體位於所述光接收單元和所述驅動晶片之間；固化所述塑封預製體，得到所述塑封體。
在一些實施方式中，設置所述第一導電層和所述第二導電層還包括：在所述第一通道和所述第二通道內設置導電材料，固化所述導電材料以分別形成所述第一導電層和所述第二導電層。
在一些實施方式中，所述導電材料包括導電油墨或導電銀漿。
在一些實施方式中，所述導電材料為所述導電油墨時，固化所述導電油墨包括依次進行的第一固化階段和第二固化階段；所述第一固化階段包括：在所述第一通道和所述第二通道內噴塗所述導電油墨後，採用紫外線照射所述導電油墨，使所述導電油墨預固化；所述第二固化階段包括：將預固化的所述導電油墨進行烘烤，得到所述第一導電層和所述第二導電層。
在一些實施方式中，所述製備方法還包括：提供一板材，所述板材包括多個陣列排布的所述基板，相鄰的所述基板之間形成有待切割區；將每一所述基板製作為封裝單元，所述封裝單元包括所述基板以及設於所述基板上的所述驅動晶片、所述塑封體、所述光發射單元和所述光接收單元；在所述封裝單元內設置所述第一導電層和所述第二導電層，以形成所述第一中空導電通道和所述第二中空導電通道後，沿著所述待切割區切割所述板材，從而得到多個所述光電傳感器封裝結構。
本申請還提供一種攝像模組，包括鏡頭和光電傳感器封裝結構，所述鏡頭設置於所述光電傳感器封裝結構的所述基板模組上。
本申請中，藉由在基板模組上開設第一通道和第二通道，並在第一通道內設有第一導電層，第二通道內設有第二導電層，從而得到第一中空導電通道和第二中空導電通道，並藉由第一中空導電通道電連接基板和非感光區域，第二中空導電通道電連接基板和光發射單元，省去了金屬絲的設置，且也不會受到打線工具形狀的限制。本申請中可以根據需求調整通道的形狀以導向層的位置，並不會受限於金屬絲打線工具的限制，可以減小基板和非感光區域橫向路徑，以及基板和光發射單元的橫向路徑，由於本申請中還可以根據其他元件的安裝位置，對應調整通道的形狀，這在一定程度上還可以減小光電傳感器封裝的厚度，且也不會受制於金屬絲的脆性而在金屬絲所在區域的周圍無法設置其他功能性元件，利於封裝結構的小型化發展。同時，相較於覆晶封裝技術，本申請藉由在通道的內壁上形成導電層，因此不限於採用焊點對稱分佈的 晶片，且也不會受限於金屬球的尺寸而導致如相關技術的對基板平整度的要求過高。
100:光電傳感器封裝結構
10:基板模組
11:基板
111:第一表面
112:第二表面
113:第一開孔
114:第二開孔
12:塑封體
121:第一塑封塊
122:第二塑封塊
13:第一中空導電通道
131:第一通道
132:第一導電層
133:第一部分
134:第二部分
135:第三部分
14:第二中空導電通道
141:第二通道
142:第二導電層
20:光發射單元
21:驅動晶片
22:光源
23:電連接部
30:光接收單元
31:感光區域
32:非感光區域
40:保護膜
50:元器件
60:膠層
70:塑封預製體
200:板材
210:封裝單元
220:待切割區
1000:攝像模組
300:鏡頭組件
310:鏡頭
320:鏡座
410:基座
420:光學透鏡元件
圖1為本申請提供的一種攝像模組的結構示意圖。
圖2為一實施方式中圖1所示的攝像模組的光電傳感器封裝結構的結構示意圖。
圖3為圖2所示的光電傳感器封裝結構於另一實施例中的結構示意圖。
圖4為圖2所示的光電傳感器封裝結構於另一實施例中結構示意圖。
圖5為圖2所示的光電傳感器封裝結構於另一實施例中的結構示意圖。
圖6為圖2所示的光電傳感器封裝結構的板材的俯視圖。
圖7為將第二塑封塊設置於光接收單元和驅動晶片後的結構示意圖。
圖8為在圖7所示的光接收單元和驅動晶片上設置板材後的結構示意圖。
圖9為將圖8所示的基板和光接收單元以及驅動晶片壓合後的結構示意圖。
圖10為在圖9所示的塑封體上開設通道的結構示意圖。
圖11為在圖10所示的通道內形成導電層的結構示意圖。
圖12為本申請另一實施方式提供的光電傳感器封裝結構的結構示意圖。
下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。
需要說明的是，當元件被稱為“固定於”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。當一個元件被認為是“設置於”另一個元件，它可以是直接設置在另一個元件上或者可能同時存在居中元件。
除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本申請的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本申請的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在於限制本申請。
在打線封裝技術中，採用金屬絲連接基板和晶片，以實現晶片與基板的信號連接。但是此技術受限於打線工具的形狀，使得晶片端至基板端的連接路徑需預留出較大的橫向距離。並且金屬絲極細且具有脆性，使得金屬絲所佔用的區域無法再安裝其他元件。
在覆晶封裝技術中，採用金屬球或短金屬柱連接基板和晶片，以實現晶片與基板的信號連接。在封裝過程中，由於金屬球的尺寸限制，不僅對基板的平整度要求相當高，而且進行覆晶焊接製程時，所有焊點一次進行接合，對晶片表面施加壓力或超音波能量時，由於考慮到能量傳遞的平均程度，所以只能使用焊點對稱分佈的晶片，這種技術的普適性不強，也不利於晶片小型化的發展。
為能進一步闡述本申請達成預定目的所採取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施方式，對本申請作出如下詳細說明。
為了改善上述問題，參閱圖1，本申請提供一種攝像模組1000，攝像模組1000包括光電傳感器封裝結構100和鏡頭組件300。光電傳感器封裝結構100用於將光線發射器和環境光線感測器整合，並藉由飛行時間法測量光 線發射器發射的脈衝信號到環境光線感測器接受的時間間隔或鐳射往返被測物體一次所產生的相位差，以實現對被測物體的三維結構或三維輪廓的測量。光電傳感器封裝結構100可應用於體感控制、人工智慧、機器視覺等領域。本實施例中，以光電傳感器封裝結構100應用於攝像模組，如TOF相機為例進行說明。
請參閱圖1和圖2，光電傳感器封裝結構100包括基板模組10、光發射單元20和光接收單元30。基板模組10包括基板11。光發射單元20和光接收單元30設置於基板11上。鏡頭組件300設置於基板模組10上，光接收單元30位於鏡頭組件300內。光發射單元20用於射出光束至被測物體，射出光束經由被測物體反射並經過鏡頭組件300的感光路徑至光接收單元30，並被光接收單元30接收，光接收單元30將光信號轉換為對應電信號，即實現光電轉換，從而實現對被測物體距離的測量。
參閱圖1和圖2，基板模組10具有多個第一通道131和多個第二通道141。光接收單元30包括感光區域31和連接於感光區域31的非感光區域32。光接收單元30包括感光晶片。第一通道131兩端分別延伸至基板11和非感光區域32。第一通道131的內壁設有第一導電層132，以形成第一中空導電通道13。第一中空導電通道13電連接於基板11和非感光區域32。第二通道141兩端分別延伸至基板11和光發射單元20。第二通道141的內壁設有第二導電層142，以形成第二中空導電通道14，第二中空導電通道14電連接於基板11和光發射單元20。
相較於現有技術，在上述技術方案中，第一中空導電通道13和第二中空導電通道14替代了金屬絲的設置，第一中空導電通道13和第二中空導電通道14的設置不會受到打線工具形狀的限制。本申請中可以根據需求調整通道的形狀以導向層的位置，並不會受限於金屬絲打線工具的限制，可以減小基板11和非感光區域32橫向路徑，以及基板11和光發射單元20的橫向路徑。由於本申請中還可以根據其他元件的安裝位置，對應調整通道的形狀，這在一定程 度上還可以減小光電傳感器封裝的厚度，且也不會受制於金屬絲的脆性而在金屬絲所在區域的周圍無法設置其他功能性元件，利於封裝結構的小型化發展。同時，相較於覆晶封裝技術，本申請藉由在通道的內壁上形成導電層，因此不限於採用焊點對稱分佈的晶片，且也不會受限於金屬球的尺寸而導致如相關技術的對基板11平整度的要求過高。
參閱圖1，基板模組10還包括塑封體12。塑封體12設置於基板11上，塑封體12至少貼合於光接收單元30和驅動晶片21的側壁。塑封體12的設置可以提高光電傳感器封裝結構100的穩固性。
鏡頭組件300包括鏡頭310和鏡座320。鏡座320設置於塑封體12上，且光接收單元30置於鏡座320內。鏡頭310設置於鏡座320上。經由被測物體反射的光束藉由鏡頭310進入攝像模組1000內。鏡頭310包括多個鏡片，光束透過多個鏡片被光接收單元30接收。在其他一些實施例中，鏡座320也可以設置於基板11上。當鏡座320設置於塑封體12上利於減小攝像模組1000的橫向尺寸。
參閱圖1，基板模組10上還設有基座410和光學透鏡元件420，光學透鏡元件420設置於基座410且位於光發射單元20的射出光路上。在一些實施例中，基座410設置於基板11或塑封體12上。當基座410設置於塑封體12上，可以減小攝像模組1000的橫向尺寸，利於攝像模組1000的小型化發展。
參閱圖1和圖2，光發射單元20包括驅動晶片21和設置於驅動晶片21上的光源22，驅動晶片21與光源22電連接，本實施例以基座410設置於塑封體12為例進行說明。基座410與基板模組10圍合形成腔體，光發射單元20位於腔體內。光學透鏡元件420設置於基座410背離基板11的一端。光學透鏡元件420可以為透明玻璃，或者透鏡，或者散光鏡片，或者為以上至少兩者的結合。其中散光鏡片用於調整光源22發射光線的角度，透鏡用於彙聚或者發散光線。光源22發出的光束經過光學透鏡元件420射至被測物體。
在一些實施例中，光源22為垂直腔面發射雷射器(簡稱VCSEL)或垂直外腔面發射半導體雷射器(簡稱VECSEL)。驅動晶片21為鐳射測距晶片。驅動晶片21設置於光源22的下方，且驅動晶片21用於輸出信號，以驅動光源22發光。在一些實施例中，驅動晶片21和光源22之間還設有電連接部23，光源22藉由電連接部23電驅動晶片21上。電連接部23可以為導電膠或錫膏。
在一些實施例中，第二中空導電通道14電連接基板11和驅動晶片21。第一中空導電通道13和第二中空導電通道14均同時設置於基板11或塑封體12。基板11包括相對設置的第一表面111和第二表面112，塑封體12與驅動晶片21和光接收單元30設置於基板11的同一表面。
在一些實施例中，至少部分第一中空導電通道13和至少部分第二中空導電通道14沿著光電傳感器封裝結構100的厚度方向延伸，以便於開孔，同時也利於在通道內形成導電層。如在一些實施例中，採用噴塗導電油墨等方式，在通道內塗布導電油墨，導電油墨固化形成導電層。
本申請中以光接收單元30和光發射單元20同時設置於第一表面111和第二表面112為例，藉由以下實施方式具體闡述光電傳感器封裝結構100。在一些實施例中，光接收單元30和光發射單元20還可以設置於基板11的不同表面。
實施方式一
參閱圖2，本實施方式中，光發射單元20和光接收單元30均位於第一表面111，第一通道131和第二通道141均設置於塑封體12。第一通道131包括第一部分133、第二部分134以及連接於第一部分133和第二部分134之間的第三部分135。第一部分133和第二部分134均沿著塑封體12的厚度延伸，第一部分133和第二部分134均可以為孔結構。第一部分133的一端貫通至基板11，用於使得基板11上的焊盤(圖未示)裸露於第一通道131，以實現第一部分133與焊盤電連接。第二部分134的一端連通至非感光區域32，用於使得非感光區域32上的焊盤(圖未示)裸露於第一通道131，以實現第二部分134與 焊盤電連接。本實施例中，所指的非感光區域32的焊盤連接處位於光接收單元30背離基板11的表面。
在一些實施例中，塑封體12作為中空導電通道的載體，可以根據實際需求調整通道的形狀和位置，從而調整中空導電通道的形狀和位置。
參閱圖2，在一些實施例中，塑封體12包括第一塑封塊121和設置於第一塑封塊121上的第二塑封塊122。第一塑封塊121和第二塑封塊122黏結固定。第一塑封塊121貼合於光接收單元30和驅動晶片21的側壁。第二塑封塊122至少覆蓋部分非感光區域32以及部分驅動晶片21背離基板11的頂面。第一部分133貫穿第一塑封塊121並延伸至第二塑封塊122，第二部分134貫穿第二塑封塊122。
在一些實施例中，第三部分135裸露於第二塑封塊122。第三部分135位於第二塑封塊122的頂面或由第二塑封塊122的頂面內凹形成。當第三部分135位於第二塑封塊122的頂面時，部分導電層平鋪於第二塑封塊122上，並分別與第一部分133內的導電層和第二部分134內的導電層電連接，形成第一導電層132。第二通道141也可與第一通道131的結構形狀相同。
當第三部分135由第二塑封塊122內凹形成槽結構，槽結構內形成有導電層，槽開口的朝向背離第一塑封塊121，槽結構的設置利於在後續將導電材料(如導電油墨)噴塗在第三部分135內，導電材料固化形成導電層。且也利於導電材料噴塗過程中，沿著水準方向依次噴塗整個第一通道131。
第二塑封塊122用於作為第二部分134和第三部分135路徑的載體。由於塑封體12包括第一塑封塊121和第二塑封塊122，在封裝過程中，可以先將第二塑封塊122覆蓋於非感光區域32和驅動晶片21，再將第一塑封塊121貼合於光接收單元30和驅動晶片21的側壁，從而便於組裝，且也可以提高光電傳感器封裝結構100的良率。在其他一些實施例中，也可藉由合適的模具在基板11上安裝光接收單元30和驅動晶片21後，在基板11上注塑形成一體的塑封體12。
在一些實施例中，第一中空導電通道13和第二中空導電通道14的結構相同，在形成第一中空導電通道13和第二中空導電通道14的步驟中可以同時進行，比如，同時先形成結構相同第一通道131和第二通道141，並設置第一導電層132和第二導電層142(如噴塗導電材料時，可在同一步驟直接在第一通道131和第二通道141內噴塗，固化形成導電層)，最後同時得到對應的導電通道，從而可以簡化獲得第一中空導電通道13和第二中空導電通道14的步驟。在另一些實施例中，也可以根據具體情況調整第一通道131和第二通道141，第一中空導電通道13和第二中空導電通道14的結構不相同。
在一些實施例中，為了避免裸露於第二塑封塊122上的第三部分135中的導電層與其他功能性元件電連接造成短路，在第二塑封塊122上還設有保護膜40，保護膜40覆蓋第三部分135上。在一些實施例中，保護膜40鋪設於整個第二塑封塊122的表面同時也覆蓋於部分裸露於第二塑封塊122上的第二中空導電通道14。保護膜40可以採用UV膠。
第一導電層132和第二導電層142的導電材料均包括導電油墨或導電銀漿。導電油墨可以選擇無顆粒型導電油墨，導電油墨具有銀、鉑、金、銅、鎳、鋁中的至少一種元素。
在一些實施例中，光電傳感器封裝結構100還包括多個元器件50，元器件50包括被動元件和主動元件中的至少一種。元器件50包括主動元件和被動元件。被動元件包括電阻、電容器等，主動元件包括電晶體、積體電路或影像管等。
在一些實施例中，元器件50設置於基板11的第二表面112上。
參閱圖3，在另一些實施例中，元器件50設置於基板11的第一表面111上且密封於第一塑封塊121內。部分元器件50密封於光接收單元30和基板11之間，另一部分元器件50密封於驅動晶片21和基板11之間。第一塑封塊121設置於光接收單元30和基板11之間，且延伸至光接收單元30外並包裹光 接收單元30和驅動晶片21的側壁，從而可以提高光接收單元30、驅動晶片21和元器件50安裝的穩固性。
參閱圖4，在另一些實施例中，元器件50設置於光接收單元30的一側且密封於第一塑封塊121內，元器件50位於光接收單元30和驅動晶片21之間。
參閱圖5，在另一些實施例中，元器件50位於光接收單元30的一側且位於塑封體12上，元器件50並未被塑封體12密封。
在一些實施例中，在一些實施例中，第一導電層132的厚度大於或等於500nm，第二導電層142的厚度也大於或等於500nm。在一些實施例中，導電層為導電油墨。導電油墨噴塗於通道內，固化後得到所述的厚度。在一些實施例中，導電層的厚度可以根據實際需求進行設置，從而可以調整每一導電層的阻抗。
本申請提供的光電傳感器封裝結構100的表面平整，利於在光電傳感器封裝結構100的表面安裝鏡頭組件300。本申請提供的光電傳感器封裝結構100在長度上與光接收單元30對應的長度之差小於500μm，光電傳感器封裝結構100在寬度上與光接收單元30對應的寬度之差也小於500μm。同時，光電傳感器封裝結構100的面積上均小於打線封裝技術和覆晶封裝技術製備的封裝體，且厚度上也小於覆晶封裝技術得到的封裝體。
本申請一實施方式還提供一種光電傳感器封裝結構100的製備方法，包括以下步驟：
S1.參閱圖6，提供一板材200，板材200包括多個陣列排布的基板11，相鄰的基板11之間形成有待切割區220。
S2.參閱圖6，將每一基板11製作為封裝單元210。
製作封裝單元210具體包括以下步驟：
(1)參閱圖7，將第二塑封塊122設置在光接收單元30的非感光區域32以及光發射單元20的驅動晶片21上。
光接收單元30包括感光區域31和連接於感光區域31的非感光區域32。第二塑封塊122可以黏結在光接收單元30和驅動晶片21上，一部分第二塑封塊122分別黏結於光接收單元30和驅動晶片21，另一部第二塑封塊122同時黏結於光接收單元30和驅動晶片21。驅動晶片21和光接收單元30設置於第二塑封塊122的同一表面且兩者之間留有間隙。
光發射單元20包括驅動晶片21和設置於驅動晶片21上的光源22，驅動晶片21和光源22電連接。在驅動晶片21上設置第二塑封塊122之前，將光源22組裝於驅動晶片21上。
(2)參閱圖8和圖9，將具有第二塑封塊122的光接收單元30和驅動晶片21壓合固定於對應基板11上，基板11上還設有塑封預製體70，塑封預製體70至少貼合於光接收單元30的側壁以及驅動晶片21的側壁。
同時，部分塑封預製體70至少設於光接收單元30和驅動晶片21之間，以使兩者間隔設置。
光接收單元30和驅動晶片21可以藉由絕緣膠層黏結於基板11上。塑封預製體70塗布於基板11上並壓合覆蓋設置於光接收單元30和驅動晶片21的側壁以及光接收單元30和驅動晶片21之間。塑封預製體70至少位於第二塑封塊122和基板11之間。
在一些實施例中，元器件50黏貼在基板11背離光接收單元30的表面上。或者，元器件50密封於塑封預製體70內且位於光接收單元30和基板11之間，則塑封預製體70設置於光接收單元30和基板11之間並延伸至光接收單元30的側壁。或者，元器件50密封於塑封預製體70內且位於光接收單元30和驅動晶片21之間。或者，元器件50位於光接收單元30的一側且位於第二塑封塊122上，元器件50並未被塑封體12密封。元器件50的位置可以根據實際需求進行設置。
在一些實施例中，第一塑封塊121的材質為環氧樹脂或酚醛樹脂中的至少一種，第二塑封塊122的材質為聚醯亞胺膠、UV膠、黑膠或矽膠中的至少一種。
(3)參閱圖9，固化塑封預製體70，得到第一塑封塊121，第一塑封塊121和第二塑封塊122形成塑封體12。
塑封預製體70藉由加熱加壓固化，得到結構和強度穩定的第一塑封塊121，以使光接收單元30和驅動晶片21被密封於第一塑封塊121，第一塑封塊121位於第二塑封塊122和基板11之間。在塑封預製體70固化過程中，塑封預製體70還與第二塑封塊122黏結。
在一些實施例中，塑封體12為遮光材料，塑封體12中可以引入一些遮光材料(如黑色油墨)，以避免光源22中的光束藉由塑封體12透光至光接收單元30並被光接收單元30吸收，造成光束的串擾，從而影響被測物體數值的準確性。
S3.參閱圖10，在封裝單元210中的塑封體12上開設多個第一通道131和多個第二通道141，第一通道131兩端分別延伸至基板11和非感光區域32，第二通道141兩端分別延伸至基板11和光發射單元20。
基板11上的焊盤分別裸露於第一通道131和第二通道141，非感光區域32上的焊盤裸露於第一通道131，光發射單元20中驅動晶片21上的焊盤裸露於第二通道141。
在一些實施例中，第一通道131和第二通道141藉由鐳射鑽孔獲得。
第一通道131包括第一部分133、第二部分134和第三部分135，第三部分135連接於第一部分133和第二部分134之間。第一部分133和第二部分134均沿著塑封體12的厚度方向延伸，第三部分135位於第二塑封塊122上，第三部分135可以為沿著垂直於塑封體12的厚度方向的水準方向鑽孔獲得，以 得到開口朝向背離基板11的槽結構。在另一些實施例中，第二部分134位於第二塑封塊122的頂面上，並未對第二塑封塊122進行鑽孔處理。
在本實施例中，第二通道141具有和第一通道131相同的形狀。
S4.參閱圖11，在第一通道131和第二通道141內噴塗導電材料，固化導電材料以在第一通道131和第二通道141分別形成第一導電層132和第二導電層142，以形成對應的第一中空導電通道13和第二中空導電通道14。
利用噴頭依次噴塗第一通道131和第二通道141，以使第一通道131和第二通道141內塗布導電材料。導電材料包括導電油墨或導電銀漿。本申請採用導電油墨進行噴塗，其通道的內徑可以小於50μm設置，而採用其它導電材料，如，導電銀漿，則所需通道的內徑需大於250μm才能使得導電銀漿形成於通道內。本申請採用導電油墨，可以適用於小孔徑的通道，更利於光電傳感器封裝結構100的小型化發展。
當導電材料為導電油墨時，固化導電油墨包括依次進行的第一固化階段和第二固化階段。
第一固化階段包括：在第一通道131和第二通道141內噴塗導電油墨後，採用紫外線照射導電油墨，導電油墨預固化。此階段藉由紫外線照射，使得導電油墨快速預固化，避免導電油墨的流動。紫外照射時間為幾秒，具體可以為1~5s。
第二固化階段包括：將預固化的導電油墨進行烘烤，得到導電層。導電油墨經過第一固化階段後，導電油墨預固化於第一通道131和第二通道141的內壁上，之後在60℃~100℃內烘烤0.5h~3h，導電油墨完全固化於第一通道131和第二通道141的內壁。
S5.參閱圖2，在第二塑封塊122的表面塗布保護膜40，得到光電傳感器封裝結構100。
保護膜40的設置以遮擋部分裸露於第二塑封塊122上第一中空導電通道13以及第二中空導電通道14，阻擋第一通道131和第二通道141內的導電層與光電傳感器封裝結構100中的其他帶電元件接觸，發生短路。
在封裝單元210上形成有保護膜40後，沿著待切割區220切割劃分板材200，得到多個光電傳感器封裝結構100。
實施方式二
實施方式二與實施方式一的不同之處在於，光接收單元30和驅動晶片21均設置於第二表面112，第一通道131和第二通道141均設置於基板11。
參閱圖12，基板11上設有第一開孔113和第二開孔114，光接收單元30設置於第二表面112且感光區域31暴露於第一開孔113，非感光區域32貼合於第二表面112。第一中空導電通道13貫穿基板11，第一中空導電通道13的一端延伸至非感光區域32，第一中空導電通道13與基板11電連接。
驅動晶片21設置於第二表面112，且光源22暴露於第二開孔114，第二中空導電通道14貫穿基板11且延伸至驅動晶片21的頂面。
在本實施例中，第一中空導電通道13和第二中空導電通道14均沿著基板11的厚度方向延伸。非感光區域32上的焊盤裸露於第一通道131，第一中空導電通道13兩端分別與非感光區域32上的焊盤和基板11的第一表面111上的焊盤電連接。第二中空導電通道14分別與驅動晶片21的頂面上的焊盤和基板11的第一表面111上的焊盤電連接。
在本實施例中塑封體12為第一塑封塊121，不設置第二塑封塊122。塑封體12設於光接收單元30和驅動晶片21相互遠離的兩側壁以及光接收單元30和驅動晶片21之間。光接收單元30和第二表面112之間還設有膠層60，塑封體12也藉由膠層60黏結於第二表面112上。
本實施例中，光電傳感器封裝結構100的製備方法與實施方式一的不同之處在於：在製作封裝單元210時，省略實施方式一的步驟(1)中的第二塑封塊122，且光接收單元30和驅動晶片21均設置於基板11的第二表面112； 在實施方式一的步驟S2中第一通道131和第二通道141設置於基板11上，具體為在基板11上開設第一通道131和第二通道141，並在第一通道131和第二通道141內噴塗導電油墨，導電油墨固化在第一通道131和第二通道141的內壁形成第一導電層132和第二導電層142。
以上的實施方式僅是用來說明本申請，但在實際的應用過程中不能僅僅局限於這種實施方式。對本領域的普通技術人員來說，根據本申請的技術構思做出的其他變形和改變，都應該屬於本申請專利範圍。
100:光電傳感器封裝結構
10:基板模組
11:基板
12:塑封體
13:第一中空導電通道
14:第二中空導電通道
20:光發射單元
30:光接收單元
40:保護膜
1000:攝像模組
300:鏡頭組件
310:鏡頭
320:鏡座
410:基座
420:光學透鏡元件

Claims (19)

  1. 一種光電傳感器封裝結構，其改良在於，包括： 基板模組，包括基板，所述基板模組具有多個第一通道和多個第二通道；以及 光發射單元和光接收單元，設置於所述基板上，所述光接收單元包括感光區域和連接於所述感光區域的非感光區域； 所述第一通道兩端分別延伸至所述基板和所述非感光區域，所述第一通道的內壁設有第一導電層，以形成第一中空導電通道，所述第一中空導電通道電連接於所述基板和所述非感光區域；所述第二通道兩端分別延伸至所述基板和所述光發射單元，所述第二通道的內壁設有第二導電層，以形成第二中空導電通道，所述第二中空導電通道電連接於所述基板和所述光發射單元； 所述光發射單元包括驅動晶片和設置於所述驅動晶片上的光源，所述驅動晶片與所述光源電連接，所述基板模組還包括塑封體，所述基板包括相對設置的第一表面和第二表面，所述塑封體與所述光接收單元和所述驅動晶片設置於所述基板的同一表面，所述塑封體至少貼合於所述光接收單元和所述驅動晶片的側壁，所述第二中空導電通道電連接所述基板和所述驅動晶片。
  2. 如請求項1所述之光電傳感器封裝結構，其中，所述驅動晶片和所述光接收單元均位於所述第一表面，所述第一通道和所述第二通道均設置於所述塑封體；所述第一通道包括第一部分、第二部分以及連接所述第一部分和所述第二部分之間的第三部分，所述第一部分和所述第二部分均沿著所述光電傳感器封裝結構的厚度方向延伸，所述第一部分的一端貫通至所述基板，所述第二部分的一端連通至所述非感光區域。
  3. 如請求項2所述之光電傳感器封裝結構，其中，所述塑封體包括第一塑封塊和設置於所述第一塑封塊上的第二塑封塊，所述第一塑封塊貼合於所述光接收單元和所述驅動晶片的側壁，所述第二塑封塊至少覆蓋部分所述非感光區域及部分所述驅動晶片的頂面，所述第一部分貫穿所述第一塑封塊並延伸至所述第二塑封塊，所述第二部分貫穿所述第二塑封塊，所述第三部分裸露於所述第二塑封塊。
  4. 如請求項3所述之光電傳感器封裝結構，其中，所述第二塑封塊的表面還設有保護膜，所述保護膜覆蓋所述第三部分。
  5. 如請求項1所述之光電傳感器封裝結構，其中，所述第一導電層和所述第二導電層的導電材料均包括導電油墨或導電銀漿。
  6. 如請求項1所述之光電傳感器封裝結構，其中，所述第一通道和所述第二通道均設置於所述基板，所述基板上設有第一開孔和第二開孔，所述光接收單元設置於所述第二表面且所述感光區域暴露於所述第一開孔，所述第一中空導電通道貫穿所述基板且延伸至所述非感光區域； 所述驅動晶片設置於所述第二表面，且所述光源暴露於所述第二開孔，所述第二中空導電通道貫穿所述基板且延伸至所述驅動晶片的頂面。
  7. 如請求項1至6中任一項所述之光電傳感器封裝結構，其中，所述光電傳感器封裝結構還包括多個元器件，所述元器件密封於所述塑封體內，或設置於所述塑封體外，或設於所述基板上。
  8. 如請求項1至6中任一項所述之光電傳感器封裝結構，其中，所述第一導電層的厚度大於或等於500 nm。
  9. 一種光電傳感器封裝結構的製備方法，其改良在於，包括： 將光接收單元和光發射單元設置於基板模組的基板上，所述光接收單元包括感光區域和連接於所述感光區域的非感光區域； 在所述基板模組內開設多條第一通道和多條第二通道，所述第一通道兩端分別延伸至所述基板和所述非感光區域，所述第二通道兩端分別延伸至所述基板和所述光發射單元；所述基板模組還包括塑封體，所述光發射單元包括驅動晶片和設置於所述驅動晶片上的光源，所述基板包括相對設置的第一表面和第二表面，所述塑封體與所述光接收單元和所述驅動晶片設置於所述基板的同一表面，所述塑封體至少貼合於所述驅動晶片和所述光接收單元的側壁，且部分還位於所述驅動晶片和所述光接收單元之間；以及 在所述第一通道的內壁設置第一導電層，以形成第一中空導電通道，在所述第二通道的內壁設置第二導電層，以形成第二中空導電通道，所述第一中空導電通道電連接於所述基板和所述非感光區域，所述第二中空導電通道電連接於所述基板和所述光發射單元，得到所述光電傳感器封裝結構。
  10. 如請求項9所述之光電傳感器封裝結構的製備方法，其中，所述第一通道和所述第二通道均設置於所述塑封體上。
  11. 如請求項10所述之光電傳感器封裝結構的製備方法，其中，將所述光發射單元和所述光接收單元設置於所述基板還包括： 將第二塑封塊設置在所述光接收單元的所述非感光區域以及所述驅動晶片上； 將具有所述第二塑封塊的所述光接收單元和所述驅動晶片固定於所述第一表面上，所述基板上還設有塑封預製體，所述塑封預製體至少貼合於所述光接收單元的側壁及所述驅動晶片的側壁； 固化所述塑封預製體，得到第一塑封塊，所述第一塑封塊和所述第二塑封塊形成所述塑封體。
  12. 如請求項11所述之光電傳感器封裝結構的製備方法，其中，所述塑封預製體設置於所述光接收單元和所述基板之間並延伸至所述光接收單元和所述驅動晶片的側壁。
  13. 如請求項9所述之光電傳感器封裝結構的製備方法，其中，所述第一通道和所述第二通道均設置於所述基板上。
  14. 如請求項13所述之光電傳感器封裝結構的製備方法，其中，將所述光發射單元和所述光接收單元設置於所述基板還包括： 將所述光接收單元和所述驅動晶片固定於所述第二表面，所述感光區域裸露於所述基板的第一開孔，所述光源暴露於所述基板的第二開孔，所述第二表面上還設有塑封預製體，所述塑封預製體至少貼合於所述光接收單元和所述驅動晶片的側壁且部分所述塑封預製體位於所述光接收單元和所述驅動晶片之間； 固化所述塑封預製體，得到所述塑封體。
  15. 如請求項9所述之光電傳感器封裝結構的製備方法，其中，設置所述第一導電層和所述第二導電層還包括： 在所述第一通道和所述第二通道內設置導電材料，固化所述導電材料以分別形成所述第一導電層和所述第二導電層。
  16. 如請求項15所述之光電傳感器封裝結構的製備方法，其中，所述導電材料包括導電油墨或導電銀漿。
  17. 如請求項16所述之光電傳感器封裝結構的製備方法，其中，所述導電材料為所述導電油墨時，固化所述導電油墨包括依次進行的第一固化階段和第二固化階段； 所述第一固化階段包括：在所述第一通道和所述第二通道內噴塗所述導電油墨後，採用紫外線照射所述導電油墨，使所述導電油墨預固化； 所述第二固化階段包括：將預固化的所述導電油墨進行烘烤，得到所述第一導電層和所述第二導電層。
  18. 如請求項9所述之光電傳感器封裝結構的製備方法，其中，所述製備方法還包括： 提供一板材，所述板材包括多個陣列排布的所述基板，相鄰的所述基板之間形成有待切割區； 將每一所述基板製作為封裝單元，所述封裝單元包括所述基板以及設於所述基板上的所述驅動晶片、所述塑封體、所述光發射單元和所述光接收單元； 在所述封裝單元內設置所述第一導電層和所述第二導電層，以形成所述第一中空導電通道和所述第二中空導電通道後，沿著所述待切割區切割所述板材，從而得到多個所述光電傳感器封裝結構。
  19. 一種攝像模組，包括鏡頭，其改良在於，所述攝像模組還包括如請求項1至8中任一項所述之光電傳感器封裝結構，所述鏡頭設置於所述光電傳感器封裝結構的所述基板模組上。
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