光学传感器封装体和帽盖的制作方法

本披露的实施例涉及光学传感器封装体，具体涉及光学传感器封装体和帽盖，并且更具体地涉及具有包含液体或以其他方式防止粘接剂材料溢出的帽盖的光学传感器封装体。

背景技术：

光学传感器(如接近度传感器)用于检测附近物体的存在并且能够在没有物理接触物体的情况下这样做。接近度传感器可以用于各种电子设备中，如相机、电话(包括智能电话)、车辆、机器以及可能想要检测附近物体的存在的其他设备。在检测附近物体的存在之后，电子设备可以被配置成用于执行如将机械特征移至安全位置、耦接或解耦电通信的功能或者任何其他期望的功能。

接近度传感器通常包括如发光二极管(LED)的发光器件以及如光电二极管的光接收传感器。LED和光电二极管被一起封装于传感器封装体中。概括地描述，LED通过传感器封装体的第一开口将辐射发射出去。如果物体靠近传感器封装体，则适量的发射辐射被反射离开物体并返回朝向传感器封装体。部分经反射的辐射进入传感器封装体中接近光电二极管的第二开口。光电二极管接收经反射的辐射并生成指示接收的辐射的电信号。

传感器封装体通常与图像传感器处理器进行电通信。图像传感器处理器使LED发射辐射并接收来自指示所接收的经反射的辐射的光电二极管的电信号。典型地，图像传感器处理器被封闭于其自身的封装体中，并且传感器封装体与图像传感器处理器封装体都耦接于板(如电路板)并且通过该板与彼此电耦接。

此外，帽盖通常被包括在接近度传感器封装体中。帽盖包括用于发送已发射的辐射的开口以及用于接收经反射的辐射的开口。通气口可被包括在帽盖中，用于从内部将传感器封装体内的气体排放至外部环境，尤其是在如将帽盖附接至图像传感器处理器和板上的热处理过程中。帽盖由粘接剂材料(如粘胶)附接于基底和图像传感器处理器上。然而，在粘胶安装和/或固化过程中，可能发生粘胶溢出的问题，其中，粘胶沿着帽盖的内壁向上流动并且可能阻塞通气口并且进一步地可能遮盖用于发射或接收光的开口。

技术实现要素：

一个或多个实施例涉及一种用于光学装置(如接近度感测或测距装置)的系统级封装(System in Package，SiP)。一个实施例涉及一种光学传感器封装体，该光学传感器封装体包括基底；传感器裸片，传感器裸片耦接到基底；发光器件，发光器件耦接到基底；以及帽盖，帽盖定位在传感器裸片的侧表面周围并且覆盖基底的至少一部分，帽盖包括：第一侧壁和第二侧壁，内壁，该内壁具有第一和第二侧表面以及安装表面，第一和第二侧表面垂直于安装表面，内壁包括自安装表面延伸进入内壁的开口，以及盖件，该盖件与第一和第二侧壁以及内壁相接触；以及第一粘接剂材料，该第一粘接剂材料位于传感器裸片之上且至少部分位于开口之内，第一粘接剂材料将内壁固定至传感器裸片。

在一个实施例中，开口包括自所述内壁的所述安装表面延伸穿过所述内壁并穿过所述盖件的槽。

在一个实施例中，开口包括自所述安装表面并且自所述内壁的所述第一侧表面延伸进入所述内壁的第一凹部。

在一个实施例中，进一步包括自所述安装表面并自所述内壁的所述第二侧表面延伸进入所述内壁的第二凹部，所述第一粘接剂材料至少部分位于所述第二凹部之内。

在一个实施例中，内壁包括向外延伸超出所述第二侧表面的延伸部，其中所述开口包括自所述安装表面延伸进入所述内壁并邻接所述延伸部第一表面的第一凹部。

在一个实施例中，进一步包括自所述内壁的所述第二侧表面延伸进入所述内壁并邻接所述延伸部第二表面的第二凹部。

在一个实施例中，进一步包括自所述内壁的所述第一侧表面延伸进入所述内壁的第三凹部。

在一个实施例中，发光器件包括垂直腔表面发射激光器(VCSEL)和发光二极管(LED)中的至少一个。

在一个实施例中，进一步包括：定位在所述盖件的所述第一侧壁和所述基底之间的第二粘接剂材料；以及定位在所述盖件的所述第二侧壁和所述基底之间的第三粘接剂材料，所述第二和第三粘接剂材料将所述第一和第二侧壁分别固定至所述基底。

在一个实施例中，第一粘接剂、所述第二粘接剂、和所述第三粘接剂包括粘胶。

提供的另一实施例涉及一种用于光学传感器封装体的帽盖，帽盖包括：第一侧壁和第二侧壁；内壁；以及盖件，该盖件与所述第一和第二侧壁及所述内壁相接触，所述内壁包括自所述内壁的第一表面延伸进入所述内壁的开口，所述开口被配置成用于容纳粘接剂材料。

在一个实施例中，开口包括自所述内壁的所述第一侧表面延伸进入所述内壁的槽。

在一个实施例中，槽延伸穿过所述内壁并且穿过所述盖件。

在一个实施例中，开口包括自所述内壁的所述第一表面并自所述内壁的第一侧表面延伸进入所述内壁的第一凹部，所述第一侧表面横向于所述第一表面。

在一个实施例中，内壁进一步包括自所述内壁的所述第一表面并且自所述内壁的第二侧表面延伸进入所述内壁的第二凹部，所述第二侧表面与所述第一侧表面相对并且横向于所述第一表面。

在一个实施例中，内壁包括横向于所述第一表面的第一侧表面和第二侧表面、以及向外延伸超出所述第二侧表面的延伸部，其中所述开口包括自所述内壁的所述第一表面延伸进入所述内壁并邻接所述延伸部的第一表面的第一凹部。

在一个实施例中，内壁进一步包括自所述内壁的所述第一侧表面延伸进入所述内壁的第二凹部。

具体地，帽盖允许粘接剂材料流入到在帽盖的内壁中形成的开口内，由此防止粘接剂材料沿着帽盖的侧壁向上溢出，这种溢出会遮盖光学传感器封装体的光发射或光接收开口。此外，这种溢出(由在此提供的帽盖和光学传感器封装体所防止)会导致形成于帽盖中的一个或多个通风口阻塞。

在一个或多个实施例中，通过用粘接剂材料填充内壁中的开口，帽盖可被附接至基底和/或传感器裸片。例如，在实施例中，开口可以包括完全穿过帽盖的内壁和盖件而形成的槽。粘接剂材料然后可以被施加于槽中、穿过盖件并且到传感器裸片上。在其他实施例中，帽盖中的开口可以仅部分地穿过内壁形成，在这种情况下，粘接剂材料可被施加于传感器裸片的表面上，并且帽盖的内壁可以定位在粘接剂材料上。开口因此可以容纳粘接剂材料流，由此防止沿着内壁的侧表面向上溢出。

此外，另一个实施例涉及一种用于光学传感器封装体的帽盖，帽盖包括：第一侧壁和第二侧壁；内壁；以及盖件，该盖件与第一和第二侧壁及内壁相接触，内壁包括自内壁的第一表面延伸进入内壁的开口，开口被配置成用于容纳粘接剂材料。

附图说明

图1是在其中发生粘胶溢出问题的光学传感器封装体的横截面视图。

图2A是根据本披露的实施例的包括帽盖的光学传感器封装体的俯视图。

图2B是图2A中所示的光传感器封装体的横截面视图。

图3A至图3C是根据本披露的实施例的展示形成在图2A和图2B中所示的光学传感器封装体的方法的横截面视图。

图4是根据本披露的另一个实施例的光学传感器封装体的横截面视图。

图5是根据本披露的又另一个实施例的光学传感器封装体的横截面视图。

具体实施方式

图1展示了如在本领域中可能已知的光学传感器封装体10。光学传感器封装体10包括固定到基底12的传感器裸片14。发光器件16被固定到基底12上。光学传感器封装体10进一步包括帽盖20，该帽盖20包括侧壁22、盖件24和内壁26。帽盖20包括第一开口32和第二开口34，通过该第一开口和第二开口，由发光器件16发射的光被发送(例如，通过第一开口32)，并且由物体反射的光被在传感器裸片14中形成的传感器区18接收(例如，通过第二开口34)。

第一透明窗口42和第二透明窗口44附接于帽盖20上(例如，如所示的附接于盖件24的下表面上)，并且分别地第一通气口36形成于第一开口32与第一透明窗口42之间，而第二通气口38形成于第二开口34与第二透明窗口44之间。如所示，帽盖20附接于基底12上(例如，侧壁22附接于基底12上)并且附接于传感器裸片14上(例如，内壁26附接于传感器裸片14上)。帽盖20由粘接剂材料(如粘胶46)固定。

如图1所示，在将帽盖20附接于基底12和传感器裸片14的过程期间或之后，粘胶46可以从内壁26溢出(例如，从内壁26的下表面或侧表面溢出)超过内壁26的侧表面并且进入和/或穿过通气口36、38的任一者或两者，由此阻塞通气口36、38并防止或以其他方式阻碍气流穿过通气口36、38。这可能例如发生在粘胶46的安装和/或固化过程中。此外，如图1所示，粘胶46可以部分地或完全地遮蔽第一开口32和第二开口34中的一者或两者。

根据本披露提供的一个或多个实施例，图2A是包括帽盖120的光学传感器封装体200的俯视图，而图2B是图2A的光学传感器封装体200的沿着线2B截取的横截面视图。图2A和图2B的光学传感器封装体200在结构和功能上与图1所示的光学封装体10类似；然而，光学传感器封装体200的帽盖120是不同的，并且减少或消除与图1的光学封装体10的帽盖20相关联的粘胶溢出问题。

如从图2A和图2B可见，帽盖120包括侧壁122，盖件124和内壁126。帽盖120进一步包括第一开口32和第二开口34，该第一开口和第二开口用于发送由发光器件16发射的光(例如，通过第一开口32)并且用于接收由物体反射的光(例如，通过第二开口34)。

第一透明窗口42和第二透明窗口44被粘接剂材料150粘接于帽盖120上(例如，如所示的粘接于盖件124的下表面上)，该粘接剂材料150可以是被配置成用于将第一透明窗口42和第二透明窗口44牢固地附接于帽盖120上的任何材料。在一个或多个实施例中，粘接剂材料150可以是粘胶。在其他实施例中，粘接剂材料150可以是任何粘接剂材料，如粘膏、环氧树脂、薄膜、胶带等等。如图2B所示，第一透明窗口42和第二透明窗口44可以附接于帽盖的盖件124的下表面(即，帽盖120的在内壁126与侧壁122之间水平延伸的部分)。

在一个或多个实施例中，并且与图1所示的帽盖20对比，帽盖20可以形成为在透明窗口42、44与盖件124之间没有通气口。因此，当与图1所示的帽盖20相比时，帽盖120的高度可以被降低。

该帽盖120的内壁126包括槽160。如图2B所示，槽160可以被形成为完全穿过内壁126(例如，从盖件124的上表面穿过到内壁126的下表面或安装表面)。然而，在一个或多个实施例中，槽160可以形成为仅部分地在内壁126之内。例如，槽160可以在内壁126的下表面处具有开口并且可以向上延伸进入内壁126至低于内壁126的上表面的水平。

如在图2A的俯视图中可见，槽160可以具有跨帽盖120的盖件124的上表面延伸的开口。槽160可以具有不同的形状和/或大小。例如，在一个或多个实施例中，槽160可以是穿过帽盖120的内壁126的中心部分形成的一个或多个通孔。槽160可以是通过用于在内壁126中形成槽或通孔的任何方法形成的，例如，通过蚀刻、穿孔、钻孔等穿过帽盖120的内壁126。

如图2B中所示，光学传感器封装体200包括固定于基底12的上表面的传感器裸片14。概括地描述，基底12包括一个或多个绝缘层和导电层。基底12的第一表面11(例如，上表面)包括焊盘(未示出)，而基底12的第二表面13(例如，下表面)包括焊盘或焊区(未示出)。第一表面11上的焊盘通过导电迹线和/或在基底12中形成的过孔与第二表面13上的一个或多个焊盘进行电通信。基底12的第二表面13形成光学传感器封装体200的外表面，而第二表面13上的焊区用于将光学传感器封装体200电耦接至另一个装置或板(未示出)。

传感器裸片14通过粘接剂材料252被固定于基底12的第一表面11。粘接剂材料252可以是被配置成用于在装配工艺过程中使传感器裸片14保持在位的任何材料。例如，粘接剂材料252可以是胶带、粘膏、粘胶或任何其它合适的材料。在一个或多个实施例中，粘接剂材料252是裸片附接膜。

传感器裸片14由半导体材料(如硅)制成。传感器裸片14包括活性表面，该活性表面包括一个或多个电气部件(如集成电路)。集成电路可以是模拟或数字电路，该模拟或数字电路被实现为在裸片内形成的并且根据裸片的电气设计与功能电互连的有源器件、无源器件、导电层和介电层。具体地，传感器裸片14包括形成专用集成电路(ASIC)的电气部件。因此，如本领域中众所周知的，传感器裸片14包括用于发送、接收和分析电信号的电路。在所展示的实施例中，活性表面位于传感器裸片14的上部部分处。传感器裸片14的上表面包括用于将传感器裸片电耦接至基底12的焊盘。

如所示的，发光器件16被固定到基底12的第一表面11上。在替代实施例中，可以将发光器件16定位在传感器裸片14上。发光器件16可以通过粘接剂材料254固定到基底12的第一表面11上。粘接剂材料254可以是适用于将发光器件16固定到传感器裸片14的上表面的任何材料，如胶带、粘膏、粘胶、裸片附接膜或任何其它合适的材料。

发光器件16被配置成用于以特定频率或频率范围发射辐射。在一个实施例中，发光器件16发射红外(IR)辐射。发光器件16可以是垂直腔表面发射激光器(VCSEL)或发光二极管(LED)(例如，红外LED)。

发光器件16电耦接至该传感器裸片14(例如，直接电耦接至传感器裸片14和/或穿过如图2B的实施例中所示的基底12直接耦接至传感器裸片14)并且被配置成用于接收电信号(如，来自传感器裸片14的功率信号)并响应于接收该信号来以特定的频率或频率范围发射辐射。具体地，传感器裸片14通过一个或多个导电连接器电耦接至基底12，该一个或多个导电连接器在所展示的实施例中为导电线62。就此而言，导电线62的第一端耦接至传感器裸片14上的键合焊盘，而导电线62的第二端耦接至基底12第一表面11上的焊盘。类似地，发光器件16通过一条或多条导电线64电耦接至基底12的第一表面11。例如，导电线64的第一端可以耦接至发光器件16上的键合焊盘，而导电线64的第二端可以耦接至基底12的第一表面11上的焊盘。以此方式，发光器件16可以穿过基底12与传感器裸片14进行电通信。

在另一个实施例中，导电连接器为导电凸块，使得传感器裸片14和/或发光器件16通过本领域中众所周知的倒装芯片配置耦接至基底12。

传感器裸片14包括传感器区18，该传感器区18形成于传感器裸片14的上表面中或以其他方式耦接至传感器裸片14的上表面。发光器件16响应于从传感器裸片14接收到的电信号发射辐射，而传感器区18接收经反射的辐射并为传感器裸片14提供用于处理的电信号。在一个或多个实施例中，传感器区18可以是或包括光敏元件的阵列，如，光电二极管阵列、单光子雪崩二极管(SPAD)阵列以及被配置成用于检测经反射的辐射的类似阵列。

帽盖120的侧壁122固定于基底12的第一表面11，并且帽盖120的内壁126固定于在发光器件16与传感器区18之间的传感器裸片14的上表面。帽盖120被粘接剂材料146固定，该粘接剂材料可以是任何粘接剂材料并且可以与上述那些粘接剂材料不同或相同。在一个实施例中，粘接剂材料146是由被配置成用于形成挡光板的粘接剂材料制成的，如黑胶。在一个或多个实施例中，粘接剂材料146是可流动的粘接剂材料。

帽盖120的内壁126在发光器件16与传感器区18之间形成挡光板。即，帽盖120的内壁126防止从发光器件16射出的光通过内壁126被传感器区18接收。相比而言，除了通过第二开口34接收的光之外，传感器区18被帽盖120光学地隔离。

帽盖120可以是由任何刚性或半刚性材料(如塑料材料)形成的。在一个实施例中，帽盖120是由液晶塑料形成的。

在操作中，传感器裸片14被配置成用于使得发光器件16通过第一开口32发射光。发射的光被附近物体反射且行进通过第二开口34，而传感器区18接收经反射的光。传感器裸片14从传感器区18接收信号并且被配置成用于当接收经反射的光时处理由传感区18生成的信号。

图3A至图3C根据各实施例展示了制造图2A和图2B的光学传感器封装体200的方法的各个不同的步骤。如图3A所示，提供帽盖120，该帽盖可以是如图2B所示的包括槽160的帽盖120。类似地，提供基底12，其中，传感器裸片14和发光器件16分别通过粘接剂材料252、254附接于基底12的第一表面11。如上所述，传感器裸片14和发光器件16分别通过导电线62、64电耦接至基底12。

粘接剂材料146在传感器裸片14和发光器件16之外的位置处被施加于基底12的第一表面11上。替代地，粘接剂材料146可以被施加于帽盖120的侧壁122的下表面。帽盖120被定位从而使得侧壁122直接位于粘接剂材料146之上，而包括所槽160的内壁126被定位在传感器裸片14的上表面之上。

如图3B所示，帽盖120下降至基底12上从而使得侧壁122的下表面与基底12上的粘接剂材料146接触。向下的压力可以被施加到帽盖120上以如所期望的将帽盖120定位在基底12上。

如图3C所示，在已经将帽盖120附接至基底12(即，通过粘接剂材料146将帽盖120的侧壁122附接于基底12)之后，槽160可以被粘接剂材料146(如粘胶)完全地或部分地填充。槽160可以通过穿过槽160将粘接剂材料146施加于传感器裸片14的上表面上直到适量的粘接剂材料146填充完槽160而被填充。粘接剂材料146然后可以被留下固化，由此将帽盖120牢固地附接于基底12和传感器裸片14。

如以上关于图2A和图2B指出的，槽160可以形成为仅部分地在内壁126之内。例如，槽160可以在内壁126的下表面处具有开口并且可以向上延伸进入内壁126至低于内壁126的上表面的水平。在这种情况下，一种用于形成具有这种帽盖的光学传感器封装体的方法与图3A至图3C中所示的方法类似；然而，粘接剂材料146可以被施加于传感器裸片14的上表面以及基底12上(例如，如上所述用于将侧壁122附接至基底12)，而不是通过帽盖顶部处的开口用粘接剂材料146来填充槽160。然后，帽盖可以在单个步骤中被压到粘接剂材料146上，而施加于传感器裸片14的上表面上的粘接剂材料146可以被推入在内壁126中形成的槽160之中。因此，粘接剂材料146可以通过槽160向上移动，而不是溢出超过内壁126的外表面。

图4是根据一个或多个实施例的包括帽盖220的光学传感器封装体300的横截面视图。除了以下将要讨论的差异之外，图4的光学传感器封装体300在结构和功能上与图2A和图2B的光学传感器封装体200类似。简洁起见，在此将不再描述光学传感器封装体200和300共有的特征。

图2A和图2B所示的光学传感器封装体200与图4所示的光学传感器封装体300之间的一个差异在于光学传感器封装体300的帽盖220不包括穿过内壁226的槽。另一个差异在于帽盖220的内壁226包括台阶式凹部262。与图1所示的帽盖20的具有均匀轮廓并因此当帽盖20附接于基底12时导致粘胶46向上溢出并超过内壁26的外表面的内壁26对比，内壁226的台阶式凹部262在内壁226的每一侧上提供体积用于在帽盖20被安装和固化时(例如，当帽盖220被压到施加于基底12和传感器裸片14上的粘接剂材料146之上时，以及当粘接剂材料146固化以将帽盖220牢固地附接于基底12和传感器裸片14上时)容纳粘接剂材料146的流。

如图4所示，光学传感器封装体300可以包括第一通气口36和第二通气口38，该第一通气口和第二通气口分别位于第一和第二开口32、34与第一和第二透明窗口42、44之间。此外，如所示，帽盖220可以包括位于侧壁222与盖件224接合处的台阶式延伸物。

图5是根据一个或多个实施例的包括帽盖320的光学传感器封装体400的横截面视图。除了以下将要讨论的差异之外，图5的光学传感器封装体400在结构和功能上与图4的光学传感器封装体400类似。简洁起见，在此将不再描述光学传感器封装体300和400共有的特征。

图4所示的光学传感器封装体300与图5所示的光学传感器封装体400之间的主要差异在于光学传感器封装体400的帽盖320不包括台阶式凹部，但是代替地包括形成于帽盖320的内壁326的各个部分中的凹部361、362、363。这些凹部361、362、363可以形成在同一水平上(即，在离内壁326的上表面或下表面的距离相同之处)，或者它们可以相对于彼此交错。例如，第一凹部361可以形成为从第一侧表面370延伸进入内壁326，而第二凹部362可以形成为从第二侧表面372延伸进入内壁326。如图5所示，第一凹部361和第二凹部362可以形成在同一水平上。第三凹部363可以沿着内壁326形成在与第一凹部361和第二凹部362不同的水平上。进一步地，内壁326可以包括一个或多个延伸物380。如图5所示，延伸物380可以是内壁326的一部分，该延伸物向外延伸(例如，如所示的相对于内壁326的基本竖直方向水平地)超出第二侧表面372。延伸物380包括第一表面、第二表面和第三表面(例如，如所示的上表面、下表面和侧表面)。

在内壁326中形成的凹部361、362、363沿着内壁326的每一侧在不同高度处提供体积以用于当帽盖320被安装和固化时容纳粘接剂材料146的流。此外，在内壁326中形成的延伸物380可以提供增大的体积(即，在第二凹部362和第三凹部363中)以用于容纳粘接剂材料146的流，由此储存粘接剂材料146并防止粘接剂材料146沿着内壁326的侧表面向上溢出并阻塞通气口或遮蔽开口32、34。任何数目的凹部都可以形成于内壁326中并且可以沿着内壁326定位在任何地方。进一步地，一个或多个延伸物380可以沿着内壁326形成于任何地方、向外延伸以形成具有增大的体积的凹部，该增大的体积用于储存粘接剂材料的流并且防止或以其他方式容纳以粘接剂材料的溢出。

如图5所示，在一个或多个实施例中，帽盖320可以包括位于侧壁322与盖件324接合处的台阶式延伸物。

具有在此描述的帽盖中的任何帽盖(例如，分别为光学传感器封装体200、300、400的帽盖120、220、320)的光学传感器封装体可以被包括在不同的电子装置中并且可以例如耦接至微处理器、电源、存储器或其他这种电子部件。电子装置包括在此所描述的光学传感器封装体，还可以包括例如蜂窝电话、智能电话、平板计算机、照相机和/或可以位于衣服、鞋子、手表、眼镜或是其他任意可穿戴结构中的可穿戴计算装置。在某些实施例中，这类电子装置或在此描述的光学传感器封装体可以位于如轮船和汽车的交通工具、机器人或者任何其他可移动结构或机器中。

上述各实施例可以被组合以提供进一步的实施例。鉴于以上的详细说明，可以对实施例做出这些和其他改变。总之，在以下权利要求书中，所使用的术语不应当被解释为将权利要求书局限于本说明书和权利要求书中所披露的特定实施例，而是应当被解释为包括所有可能的实施例、连同这些权利要求有权获得的等效物的整个范围。相应地，权利要求书不受本披露的限制。