光学传感器封装的制作方法

1.本发明涉及一种光学传感器封装，特别有关于具有直接放置在一传感器有效表面上的一玻璃盖的一平面网格阵列(land grid array，lga)封装，使得降低了该传感器有效表面和该光学传感器封装的顶部之间的距离。


背景技术：

2.标准的光学传感器封装包括有具有一光学传感器和形成在其上的至少一个发光二极管的基板，以及安装在该基板上并围绕该光学传感器和该发光二极管所形成的一不透明的外壳。该发光二极管向一表面/物体发射光，接着反射回来并由该光学传感器进行侦测。诸如导线的多个导电元件是设置在该光学传感器封装内，以用以将信号从该光学传感器传送到一处理装置。该不透明的外壳被设计用于允许接受从某些特定角度所发射的光，同时阻挡来自于不需要的光源的光。
3.请参考图1，其显示了传统技术的光学传感器封装100。光学传感器封装100包括一印刷电路板(pcb)110，而一发光二极管管芯(led die)130和一传感器管芯(sensor die)120都设置在该印刷电路板110上。孔隙(aperture)140形成于两个管芯的周围。如图1所示，孔隙140在顶部缩进以形成一凹口(pocket)。一玻璃盖150位于该凹口中，并用于保护该传感器管芯120和该发光二极管管芯130免于受到灰尘和污垢的影响，同时仍可以允许来自于该发光二极管管芯130所发射的光并允许反射光传输到该传感器管芯120。最后，将聚酰亚胺胶带(kapton tape)160放置于该孔隙140的顶部以作为绝缘体和保护层。
4.该孔隙140需要具有特定尺寸以使该光学传感器封装100能够正常工作。用来传送从传感器管芯120来的信号的导线环(wire looping，并未显示于图1)需要0.15mm的最小间隙，并且孔隙140在其底部具有一凹口(notched)形状以适应该间隙。孔隙140从导线环的顶部到该凹口的一高度应具有0.30mm的最小厚度，这对任何将阻止孔隙140向下压在导线上的外力提供了足够的阻力。孔隙140的凹口(从玻璃盖150的底部到聚酰亚胺胶带160的底部)的高度为0.21mm，以用于容纳高度为0.10mm的玻璃盖150。这进一步允许了该玻璃盖150的顶部和聚酰亚胺胶带160的底部之间有足够的间隙，以防止来自该聚酰亚胺胶带160的任何残留物或污染物留在该玻璃盖150上。
5.图2显示出了光学传感器封装100的多个制造阶段步骤。图2的底部显示出了该印刷电路板110及其上所形成的传感器管芯120和发光二极管管芯130。图2的中间部分显示了孔隙140，该孔隙140包括该缩进去的凹口以及传感器管芯120和发光二极管管芯130之间的分隔区域。该孔隙140是直接放置在该印刷电路板110上。图2的顶部显示了玻璃盖150，它被放置在缩进去的凹口中以覆盖该传感器管芯120和发光二极管管芯130。接着，将在该光学传感器封装100的顶部上方形成聚酰亚胺胶带160(图2中未显示出)以保护和绝缘整个结构。
6.如图2所显示的尺寸是该光学传感器封装100能够正常运作的最小数值。由于电子设备的趋势是要更小且要更便携的，因此需要该光学传感器封装的尺寸也减小。


技术实现要素：

7.本发明公开了一种光学传感器封装。该光学传感器封装包括有：一印刷电路板；设置在该印刷电路板上的一传感器；直接设置在该传感器上的一玻璃盖；以及设置在印刷电路板上的孔隙，该孔隙由围绕该传感器的实心周边(solid perimeter)和在该玻璃盖上方具有一切口部分(cut-out section)的一天花板顶部(ceiling)所组成。该天花板顶部的切口部分的面积小于该玻璃盖。悬垂在玻璃盖上的孔隙天花板顶部的部分比其余的部分来得厚。该光学传感器封装另包括设置在该印刷电路板上的一发光二极管管芯和设置在该孔隙的顶部上方的聚酰亚胺胶带。
附图说明
8.图1是一传统的光学传感器封装的示意图。
9.图2是图1所示的传统的光学传感器封装的制造阶段步骤的示意图。
10.图3是根据本发明一实施例的一光学传感器封装的示意图。
11.图4是根据本发明一实施例的光学传感器封装的制造阶段步骤的示意图。
12.图5是图4所示的光学传感器封装的一截面图。
13.图6是根据本发明另一实施例的一光学传感器封装的制造阶段步骤的示意图。
14.图7是图6所示的光学传感器封装的截面图。
15.图8是图3所示的光学传感器封装的俯视图。
16.其中，附图标记说明如下：
17.100、200、300
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光学传感器封装
18.110、210、310
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印刷电路板
19.120、220
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传感器管芯
20.130丶30
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发光二极管管芯
21.140、240、340
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孔隙
22.150、250
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玻璃盖
23.160、260
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聚酰亚胺胶带
24.280
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与玻璃盖所接触的孔隙顶部部分
具体实施方式
25.本发明公开了一种新颖的光学传感器封装结构，其可以减小封装的厚度。这是通过设计具有与传统技术所不同的结构的一孔隙并将一玻璃盖直接放置在一传感器管芯上来实现的。
26.请参考图3，图3是本发明一实施例的光学传感器封装200的示意图。光学传感器封装200是由一传感器管芯220放置于一印刷电路板210上所形成的。一玻璃盖250直接放置在传感器管芯220上。孔隙240被放置在该印刷电路板210上，其中该孔隙具有四个不透明的壁和具有对应于玻璃盖250的一切口部分的一顶部(roof)。该切口部分的截面略小于玻璃盖250。另外，与玻璃盖250所接触的孔隙顶部的多个部分(由虚线和标号280所表示)较顶部的其余部分稍厚。
27.请参照图4，其为本发明一实施例的光学传感器封装200的制造阶段步骤的示意
图。如图4的底部所示，印刷电路板210具有形成在其上的一传感器管芯220。接着，将玻璃盖250直接放置在传感器芯片220上。最后，如图4的顶部所示，将在顶部中具有切口部分的孔隙240放置在印刷电路板210上。
28.请参照图5，图5是图4所示的光学传感器封装200沿着图4所示的b-b'线的剖面图。图5所示的剖面图包括有各种尺寸的可能数值。如图5所示，孔隙240的顶部包括有由虚线和标号280所表示的两个较厚的部分，它们与玻璃盖250接触。与现有技术一样，玻璃盖250的高度也是0.10mm。传感器管芯220的顶部与孔隙240的较薄部分的底部之间的距离为0.15mm。这给从传感器管芯220传输信号所需的导线环(未示出)留出了足够的空间。与现有技术中的0.30mm相比，孔隙240的较薄部分的高度为0.20mm。
29.孔隙240的所减小的厚度意味着它对外力的抵抗力更小。其中的任何压力都可能使该孔隙240的顶部向下倾斜，这可能接触并损坏下面的导线环。因此该孔隙240包括有较厚部分280以解决这个问题。此外，玻璃盖250的面积被设计为较大于孔隙240的切口部分。这样一来，较厚的部分280会作为用于孔隙240的硬性停止使用(hard stop)。另一个优点是玻璃盖250是放置在离该聚酰亚胺胶带260更远的一距离处，而这降低了胶带上的任何残留物污染玻璃的可能性。此外，将玻璃盖250直接放置在传感器管芯220上可以防止对有源区域的任何污染，同时也较容易清洁。
30.为了进一步加强固化该光学传感器封装200，印刷电路板210的厚度可以相对于现有技术增加例如0.4mm，这将防止在玻璃盖250或光学传感器封装200发生由于任何外力所造成的任何损坏。
31.应注意的是，图4与图5中所示的光学传感器封装200不包括一发光二极管。请参照图6，其为本发明另一实施例的光传感器封装300的制造阶段步骤的示意图。如图6的底部所示，一印刷电路板310具有其上所形成的一传感器管芯220和一发光二极管管芯330。接着，将玻璃盖250直接放置在传感器管芯220上。最后，如图6的顶部所示，在其顶部中具有用于该发光二极管管芯的第一切口部分以及在其顶部中具有用于该传感器芯片的一第二切口部分的孔隙340将被放置在印刷电路板310上。
32.请参照图7，图7是图6所示的光学传感器封装300沿a-a'线的剖面示意图。图7包括各种尺寸的可能数值。如图7所示，从该角度所看到的孔隙340的顶部具有0.22mm的均匀厚度。该发光二极管管芯230的顶部与孔隙340的顶部之间的距离为0.25mm。
33.虽然发光二极管管芯330也可以是与现有技术中相同的一发光二极管管芯，然而，由于孔隙340的高度低于现有技术的高度，因此更多的光能够离开光学传感器封装300，并且来自发光二极管管芯330的较少光束将会被周围结构所夹住。此外，所降低的高度意味着该发光二极管管芯330将更接近其目标，允许了可以提高精度。同时，也进一步提高了效率。
34.图8显示出了图3所示的光学传感器封装200的俯视图，其示出了孔隙240在两个方向上的厚度。如图8所示，孔隙240在传感器开口周围的部分具有0.22mm的厚度。传感器开口两侧的两个部分的厚度为0.20mm。
35.需要说明的是，玻璃盖250的面积应大于孔隙天花板顶部的切口部分的面积。然而，玻璃盖250不能大于该印刷电路板210/310的整体尺寸，这是因为这会在安装孔隙240/340时引起问题，并且如果有突出的边缘超出印刷电路板210/310的表面，也会受到损坏。
36.在制造阶段步骤上，与现有技术的唯一区别在于该玻璃盖的安装应在孔隙之前，
这是因为在本发明中玻璃盖位于孔隙下方，而不是孔隙的上方。该孔隙天花板顶部的切口部分的大小将根据传感器管芯的有效区域的大小，但也应设计为小于玻璃盖的面积。
37.本发明的光学传感器封装相对于现有技术具有一减小的厚度。这使得当光学传感器封装包括一发光二极管管芯时，传感器管芯能够被放置地更靠近一目标，从而提高效率并进一步允许增加照明。此外，通过将玻璃盖放置在孔隙天花板顶部的下方，玻璃和聚酰亚胺胶带之间的距离将会增加，从而防止任何污染或残留物留在玻璃上。
38.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种厚度减小的光学传感器封装，其特征在于，包括有：一印刷电路板；一传感器，设置在所述印刷电路板上；一玻璃盖，直接设置在所述传感器的上方；以及布置在所述印刷电路板上的孔隙，所述孔隙由围绕着所述传感器的实心周边和在所述玻璃盖上方具有切口部分的天花板顶部所组成；其中所述孔隙的所述天花板顶板的厚度为0.20mm。2.如权利要求1所述的光学传感器封装，其特征在于，所述天花板顶部的所述切口部分的面积小于所述玻璃盖，使得所述天花板顶部的一部分悬垂在所述玻璃盖上。3.如权利要求2所述的光学传感器封装，其特征在于，悬垂在所述玻璃盖上的所述孔隙的天花板顶部的部分具有0.22mm的厚度。4.如权利要求1所述的光学传感器封装，其特征在于，所述光学传感器封装另包括设置在所述印刷电路板上的发光二极管管芯，其中所述孔隙的所述天花板顶板在所述发光二极管管芯上方具有另一个切口部分。5.如权利要求1所述的光学传感器封装，其特征在于，所述印刷电路板具有0.4mm的厚度。6.如权利要求1所述的光学传感器封装，其特征在于，所述光学传感器封装另包括放置在所述孔隙的所述天花板顶部上方的聚酰亚胺胶带。7.如权利要求1所述的光学传感器封装，其特征在于，所述光学传感器封装是平面网格阵列光学传感器封装。

技术总结
本发明公开了一种光学传感器封装。所述光学传感器封装包括：印刷电路板；设置在印刷电路板上的传感器；直接设置在传感器上的玻璃盖；以及设置在印刷电路板上的孔隙，该孔隙由围绕传感器的实心周边和在玻璃盖上方具有切口部分的天花板顶部所组成。天花板顶部的切口部分面积小于玻璃盖。悬垂在玻璃盖上的孔隙天花板顶部部分比其余部分厚。光学传感器封装另包括放置在印刷电路板上的发光二极管管芯和放置在孔隙顶部上方的聚酰亚胺胶带。本发明的光学传感器封装相对于现有技术具有一减小的厚度。厚度。厚度。


技术研发人员：李世民 唐志斌
受保护的技术使用者：原相科技股份有限公司
技术研发日：2022.06.24
技术公布日：2023/7/22