本发明涉及一种光学感测封装模块及其制造方法，特别是涉及一种具有感测芯片的光学感测封装模块及其制造方法。
背景技术：
现有的光学感测芯片根据不同的应用范畴，而被设计用于接收或感测具有特定波段的光。举例而言，当光学感测芯片应用于指纹识别装置或虹膜识别装置时，会接收由对象(如:手指或虹膜)所反射的红外光，并根据所接收的红外光来进行指纹识别或虹膜识别，以判断使用者身分。
然而，当这类具有光学感测芯片的装置在户外使用时，包含其他波段的环境光也可能会被光学感测芯片接收，而产生杂讯。特别是在阳光下，环境光进入光学感测芯片的入光量会远大于信号光进入光学感测芯片的入光量，导致信噪比(signal-to-noiseratio)降低，从而影响检测的准确性。
技术实现要素：
本发明其中一目的在于提供一种光学感测模块，通过在封装时，设置具有一开孔的遮蔽组件于感测芯片上，而仅暴露感测芯片的其中一像素群组。如此，可减少进入感测芯片的环境光的入光量，从而提高信噪比。
为了达到上述的目的，本发明所采用的其中一技术方案是，提供一种光学感测封装模块，其包括载板、感测芯片以及遮蔽组件。感测芯片设置在载板上且包括一用以感测光束的像素阵列，感测像素阵列位于感测芯片的顶部。遮蔽组件设置在载板上并围绕感测芯片，以限制进入感测芯片的入光量。遮蔽组件具有一第一开孔，以暴露像素阵列的一用以接收第一光束的第一像素群组。
更进一步地，第一光束的波长是落在一第一预定波长范围内。
更进一步地，光学感测封装模块进一步包括一用以产生第一光束的第一发光组件，且第一发光组件设置在载板上。
更进一步地，遮蔽组件包括一具有第一开孔的遮蔽件以及一设置在载板上的框体，其中，框体包括一顶板以及一由顶板向下延伸的侧壁，侧壁隔离感测芯片与第一发光组件，且顶板具有一对准感测芯片的光接收开口。
更进一步地，遮蔽件具有一主体部以及一连接于主体部的凸出部，主体部埋入框体，凸出部凸出于框体的其中一用以定义光接收开口的边缘，以限制进入感测芯片的入光量。
更进一步地，遮蔽组件进一步包括一遮蔽结构，遮蔽结构与侧壁的一部分共同形成一用以容纳第一发光组件的容置空间。
更进一步地，遮蔽件具有一第二开孔，以暴露像素阵列中的一用以接收一第二光束的第二像素群组，其中，第二光束的波长是落在一第二预定波长范围内。
更进一步地，第二预定波长范围与第一预定波长范围部分重叠或完全不重叠。
更进一步地，第一开孔的尺寸与第二开孔的尺寸不同。
更进一步地，光学感测封装模块更进一步包括一用以产生第二光束的第二发光组件，其中，第二发光组件设置在载板上并位于容置空间内。
更进一步地，遮蔽组件包括一具有第一开孔的遮蔽件，且遮蔽件通过一黏着结构设置在感测芯片上。
更进一步地，黏着结构为一用以使第一光束穿透的黏着层，黏着层覆盖第一像素群组。
更进一步地，黏着结构为一黏着层，黏着层设置在感测芯片与遮蔽件之间，且黏着层具有一对应于第一开孔设置的通孔，以暴露第一像素群组。
更进一步地，黏着结构设置在感测芯片与遮蔽件之间，并具有多个彼此分离的子结构，且多个子结构未覆盖第一像素群组。
更进一步地，构成黏着结构的材料的肖氏硬度不低于60，且杨氏模量不超过2000mpa。
更进一步地，遮蔽件为金属片，且遮蔽件的厚度是介于20至250微米(μm)之间。
更进一步地，第一开孔的孔径是介于20至500微米(μm)之间。
更进一步地，光学感测封装模块更进一步包括一覆盖第一像素群组的滤光层。
本发明所采用的其中一技术方案是，提供一种光学感测封装模块的制造方法。光学感测封装模块的制造方法包括：设置一感测芯片于一载板上；以及设置一遮蔽组件于载板上并遮盖感测芯片，其中，遮蔽组件具有至少一开孔，且开孔对准感测芯片以至少暴露一用以接收一第一光束的第一像素群组。
更进一步地，形成遮蔽组件的步骤包括：形成一具有至少一开孔的遮蔽件，其中，遮蔽件是通过对一金属片执行蚀刻工艺或冲压成型工艺而形成。
更进一步地，形成遮蔽组件的步骤包括：通过一嵌件注塑成型工艺形成一框体，框体具有一顶板以及一由顶板向下延伸的侧壁，顶板具有一光接收开口，且遮蔽件在嵌件注塑成型工艺中作为一嵌件，以使遮蔽件的其中一部分被埋入顶板中，而遮蔽件的另一部分凸出于框体的其中一用于定义光接收开口的边缘，并定义至少一开孔。
据此，在本发明实施例所提供的光学感测封装模块中，波长落于特定波长范围的信号光的入光量以及环境光的入光量之间的比值，可通过设置具有开孔的遮蔽组件来控制，其中，遮蔽组件的开孔用以暴露一部分用以接收信号光的像素群组。据此，大部分的环境光可以被遮蔽组件遮挡而滤除，且光学感测封装模块的信噪比(signal-to-noiseratio)可显着增加。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为本发明一实施例的光学感测封装模块的俯视示意图。
图2为图1的光学感测封装模块在线ii-ii的剖面示意图。
图3为本发明另一实施例的光学感测封装模块在无显示框体时的局部放大剖面示意图。
图4为本发明另一实施例的光学感测封装模块在无显示框体时的局部放大剖面示意图。
图5为本发明另一实施例的光学感测封装模块的俯视示意图。
图6为本发明另一实施例的光学感测封装模块的俯视示意图。
图7为图6的光学感测封装模块在线vii-vii的剖面示意图。
图8为本发明另一实施例的遮蔽组件的剖面示意图。
具体实施方式
为了进一步解释本公开的范围，上述说明和以下详细描述是示例性的。与本公开相关的其他目的和优点将在随后的描述和附图中示出。参照本文的公开内容，仅出于方便和清楚的目的，诸如顶部，底部，左侧，右侧，上，下，上，上，下，下，后，前，远，近等方向术语是相对于附图使用。这样的方向术语不应被解释为以任何方式限制本发明的范围。另外，对相同或相似的部件给予相同的附图标记。
请参照图1以及图2。图1为本发明一实施例的光学感测封装模块的俯视示意图。图2为图1的光学感测封装模块在线ii-ii的剖面示意图。
本发明实施例的光学感测封装模块1可被应用于不同种类的组件或装置，例如是指纹识别装置、汗孔识别装置，血氧浓度检测器，心跳感测器，环境光感测器或近接感测器等等。在本发明实施例中，光学感测封装模块1包括载板10、感测芯片11以及一遮蔽组件12。
载板10可以是金属板、绝缘板或者是复合板，其中复合板例如是硬式印刷线路板(printedcircuitboard,pcb)或是软式印刷线路板(flexibleprintedcircuit,fpc)。在本实施例中，载板10为印刷线路板，且在载板10包括埋设于其中的多条线路(图1未显示)及多个焊垫100、101，其中多个焊垫100的位置可根据感测芯片11的配置需求而设置。
另外，在图1所示的实施例中，载板10的俯视形状为方形，然而本发明并未限制载板10的形状。在其他实施例中，载板10的俯视形状也可以是其他几何形状，例如：圆形、椭圆形、正方形、长方形或者是三角形等。
感测芯片11设置于载板10上，并通过至少一条焊线电性连接于载板10。详细而言，感测芯片11具有一顶侧11a及与顶侧11a相反的一底侧11b。感测芯片11包括一用以接收光束的像素阵列110以及一围绕像素阵列110的布线区113。此外，像素阵列110以及布线区113都是位于感测芯片11的顶侧11a。在布线区113内已设有和像素阵列110电性连接的控制电路(图1中未显示)，以接收像素阵列110所感测的信号。
在本实施例中，光学感测封装模块1可进一步包括多条焊线13，这些焊线13分别连接于布线区113以及载板10的多个焊垫100之间，以建立感测芯片11与载板10之间的电性连结。在另一实施例中，感测芯片11可通过覆晶接合方式电性连接于载板10。也就是说，只要可以使感测芯片11电性连接于载板10，在本发明中并不限制用于使感测芯片11电性连接于载板10的方式。
在本实施例中，像素阵列110可被设计用于检测具有不同波长的光束，例如:可见光，或者用于检测单色光(monochromaticlight)，如:红外光、紫外光、绿光或者是蓝光。在一实施例中，像素阵列110可包括多个像素群组，且这些像素群组分别用以接收具有不同波长的光束。当感测芯片11被应用于特定装置中时，感测芯片11主要是用于接收具有特定波段的光束。举例而言，应用于心跳感测器中的感测芯片11主要是检测由对象所反射的绿光或红外光。在本实施例中，通过设置具有至少一开孔的遮蔽组件12于载板10上，可以限制环境光进入像素阵列110的入光量，以抑制环境光的干扰。后续将进一步说明不同实施例的遮蔽组件12及其结构。
在图1以及图2的实施例中，遮蔽组件12包括一遮蔽件120以及一框体121。遮蔽件120设置在感测芯片11上。此外，遮蔽件120具有一第一开孔h1，以暴露一用以接收对应光束(第一光束)的至少一第一像素群组110a。具体而言，第一像素群组110a所接收的第一光束的波长是落在第一预定波长范围内。举例而言，假如光学感测封装模块1将被应用于心跳感测器，用来接收绿光或者红外光的第一像素群组110a会从第一开孔h1被暴露出来。在一实施例中，第一开孔h1的孔径是介于20微米(μm)至500微米(μm)之间。第一开孔h1的直径大小可根据实际需求而定。
此外，感测芯片11中，用以接收波长落在第一预定波长范围之外的像素会被遮蔽件120遮盖。据此，大部分的环境光会被遮蔽件120所遮挡，从而减少信号干扰。
在一实施例中，遮蔽件120可通过对金属片执行冲压成型工艺或者执行蚀刻工艺而制备，其中，金属片可以是铜片、铝片或者不锈钢片。在另一实施例中，只要能达到遮挡环境光的效果，遮蔽件120也可以由其他材料所构成，本发明并不限制。此外，遮蔽件120的厚度是介于20微米(μm)至250微米(μm)，以兼顾制作便利性以及遮光效果。在另一实施例中，遮蔽件120可以由聚碳酸酯(pc)塑胶所制成。
遮蔽件120可通过一黏着结构14设置在感测芯片11上。黏着结构14可以是一连续的黏着层或者是具有多个彼此分离的子结构。具体而言，在图1以及图2的实施例中，黏着结构14是一连续的黏着层，且黏着层会覆盖第一像素群组110a，且黏着层可使波长落在第一预定波长范围的第一光束穿透。
详细而言，可以先将液态黏着材料形成在像素阵列110上，或者是形成在遮蔽件120相对于感测芯片11的内表面上，再将液态黏着材料固化，以使遮蔽件120固定在感测芯片11上。黏着材料在固化过程中可能因其本身的硬度而对感测芯片11施加应力，从而可能在感测芯片11上产生裂纹。据此，在本实施例中，黏着结构14的材料的肖氏硬度(shorehardness)不低于60，且杨氏模量(young'smodulus)不超过2000mpa，以避免在感测芯片11上产生裂纹。在另一实施例中，液态黏着材料也可以替换为胶带。
在本实施例中，黏着结构14的厚度小于50微米(μm)，以使第一像素群组110a所设定接收的第一光束可穿透黏着结构14。换句话说，黏着结构14的材料对于波长落在第一预定波长范围内的第一光束的穿透率至少是90％。
请参照图3，其为本发明另一实施例的光学感测封装模块在无显示框体时的局部放大剖面示意图。在图3所示的实施例中，黏着结构14也可以是夹设在感测芯片11以及遮蔽件120之间的黏着层。在本实施例中，黏着层具有一对应于第一开孔h1所设置的通孔14h，以暴露第一像素群组110a。也就是说，通孔14h的孔径至少等于或大于第一开孔h1的孔径，从而使第一像素群组110a不会被黏着结构14所覆盖。在本实施例中，黏着结构14不需要由可让第一光束穿透的材料所构成，其中第一光束的波长落在第一预定波长范围内。
请参照图4，其为本发明另一实施例的光学感测封装模块在无显示框体时的局部放大剖面示意图。在本实施例中，设置在遮蔽件120以及感测芯片11之间的黏着结构14具有多个彼此分离的子结构140。此外，这些子结构140没有覆盖第一像素群组110a。如图4所示，多个子结构140可以呈分散颗粒状且分别位于在遮蔽件120的四个角落。在另一实施例中，多个子结构140可以以其他的形态设置在遮蔽件120与感测芯片11之间。每一个子结构140的形状不一定要相同，且每一个子结构140的形状并不限于本发明所提供的实施例。
请再参照图1以及图2。在本发明实施例中，光学感测封装模块1进一步包括一覆盖第一像素群组110a的滤光层15。如图2所示，滤光层15是设置在黏着结构14以及感测芯片11之间。在另一实施例中，滤光层15也可以设置在遮蔽件120上，并覆盖第一开孔h1。通过设置滤光层15，波长落在第一预定波长范围之外的光束可以被过滤，以进一步增加信噪比(signal-to-noiseratio)。在一实施例中，滤光层15可包括一玻璃(图2未显示)以及一设置在玻璃上的过滤层(图2未显示)。然而，在其他实施例中，滤光层15也可以根据实际需求而被省略。
另外，遮蔽组件12也可以包括框体121以及遮蔽结构122，且框体121以及遮蔽结构122是设置在载板10上。框体121包括一顶板121a以及一由顶板121a向下延伸的侧壁121b。具体而言，框体121会围绕感测芯片11以及焊线13，以保护感测芯片11以及焊线13不被损坏。此外，顶板121a具有一对准感测芯片11的光接收开口121h，以使光束可进入感测芯片11的第一像素群组110a。据此，光接收开口121h的孔径会大于第一开孔h1的孔径。
遮蔽结构122与侧壁121b的一部分共同形成一容置空间s1，且容置空间s1可用以容纳一被动芯片(passivechip)，例如是发光组件。在图2所示的实施例中，光学感测封装模块1进一步包括一第一发光组件16，用以产生波长落在第一预定波长范围内的第一光束。第一发光组件16设置在载板10上，并且位于容置空间s1内。第一发光组件16可以是发光二极管(led)或者是激光二极管，其用以产生单色光或是多色光(polychromaticlight)，例如:可见光、紫外光或者是红外光。
此外，第一发光组件16电性连接于载板10。详细而言，在本实施例中，载板10包括一开关控制电路。第一发光组件16可通过位于其顶部的电压输入端、另一焊线以及焊垫101电性连接至开关控制电路，从而使开关控制电路可控制第一发光组件16的开启与关闭。
侧壁121b以及遮蔽结构122可以使感测芯片11与第一发光组件16相互隔离。详细而言，侧壁121b的一部分所定义出的容置空间s1可限制第一发光组件的发光角度，以避免由第一发光组件16所产生的光束(未投射到对象之前)直接地被感测芯片11所接收。据此，在本实施例中，只有由第一发光组件16所产生的光束投射到物件(如:用户的手指或手腕)，并且被对象反射之后，才会被第一像素群组110a所接收。如此，杂散光(包括环境光以及未被对象所反射的光束)照射到感测芯片11的入光量可被减少，从而可使信噪比被显着地增加。
请参照图5，其为本发明另一实施例的光学感测封装模块的俯视示意图。在本实施例中，光学感测封装模块1进一步包括一第二发光组件17，其用以产生波长落在第二预定波长范围内的第二光束。在一实施例中，第二预定波长范围与第一预定波长范围会部分重叠或者是完全不重叠。也就是说，第一预定波长范围的中间值会与第二预定波长范围的中间值不同。举例而言，第一发光组件16可以用于产生绿光，且第二发光组件17可用于产生红外光。
如图5所示，第二发光组件17是设置在载板10上，且第二发光组件17电性连接于载板10。在本实施例中，第一发光组件16以及第二发光组件17都位于容置空间s1内。
此外，遮蔽件120具有一用以暴露一第二像素群组110b的第二开孔h2，其中第二像素群组110b适用于接收波长落在第二预定波长范围内的第二光束。根据不同的情况，第二开孔h2的尺寸与第一开孔h1的尺寸可以相同或者不同。在一实施例中，第二开孔h2的孔径小于第一开孔h1的孔径，从而使得由第二发光组件17所产生的第二光束进入感测芯片11的入光量，少于由第一发光组件16所产生的第一光束进入感测芯片11的入光量。
换言之，可根据实际需求，通过改变第一开孔h1的孔径以及第二开孔h2的孔径，来控制由第一发光组件16所产生的第一光束的入光量以及由第二发光组件17所产生的第二光束的入光量。据此，通过调整遮蔽件120的开孔的数量、位置以及孔径，感测芯片11所接收的光束之入光量以及波长也可以被调整。
请参照图6以及图7。图6为本发明另一实施例的光学感测封装模块的俯视示意图。图7为图6的光学感测封装模块在线vii-vii的剖面示意图。在本实施例的光学感测封装模块1’中，遮蔽组件12的遮蔽件120以及框体121可以被整合为同一组件(一体成型)。详细而言，遮蔽件120可以具有一主体部120a以及一连接于主体部120a的凸出部120b。主体部120a被埋入框体121的顶板121a内。
此外，凸出部120b会凸出于框体121的其中一边缘，且该边缘用以定义前述的光接收开口121h，以使光束进入感测芯片11的入光量被凸出部120b所限制。更进一步而言，凸出部121b是呈环形并且径向地由框体121的边缘朝光接收开口121h的几何中心延伸，从而定义出第一开孔h1，如图6以及图7所示。
值得注意的是，当遮蔽件120的厚度小于200微米(μm)，遮蔽件120的机械强度可能会不够强。据此，在本实施例中，遮蔽件120与框体121相互结合可提升遮蔽组件12整体的机械强度。
在一实施例中，遮蔽组件12可以通过下列步骤来制备。具有第一开孔h1的遮蔽件120可以通过对一金属片执行蚀刻工艺或冲压成型工艺而形成。随后，通过一嵌件注塑成型工艺形成一框体121，且遮蔽件120在嵌件注塑成型工艺中作为一嵌件。需说明的是，在光学感测封装模块1中，对于第一开孔h1的加工精准度要求较高。因此，通过上述步骤来形成遮蔽组件12，可以在形成具有第一开孔h1的遮蔽件120时，有较高的加工精准度。第一开孔h1的孔径大小以及第一开孔h1的位置与预设的孔径大小以及位置之误差值越小，即代表加工精准度越高。
请参照图8，图8为本发明另一实施例的遮蔽组件12的剖面示意图。图7中所示的遮蔽组件12也可以被取代为图8所示的遮蔽组件12。在实施例中，凸出部120b在连接于主体部120a的一端的厚度，会大于凸出部120b的另一端(用以定义第一开孔h1)的厚度。也就是说，在图8所示的实施例中，凸出部120b的厚度是在径向方向上向内递减。
综上所述，本发明实施例所提供的光学感测封装模块1，通过设置具有至少一开孔的遮蔽组件12，从而只暴露用以接收信号光的像素群组，可以控制信号光(其波长落在预定波长范围内)的入光量以及杂散光的入光量之间的比值。如此，大部分的杂散光，例如:环境光，可以被遮蔽组件12所遮挡而不会进入感测芯片11，从而可增加光学感测封装模块1,1’的信噪比。
除此之外，遮蔽件120并不是在制造感测芯片11的晶圆制备过程中，形成于感测芯片11上。具体而言，是在晶圆切割步骤之后，才将遮蔽组件12的遮蔽件120设置在感测芯片11上。值得注意的是，若是在制造感测芯片11的晶圆制备过程中，通过化学气相沉积工艺或者是物理气相沉积工艺来直接形成覆盖在感测芯片11上，且功能与本案的遮蔽件120相似的遮蔽层虽无不可，但制造成本较高。据此，在晶圆切割步骤之后，才将遮蔽组件12的遮蔽件120设置在感测芯片11上，可进一步降低制造成本。除此之外，要被感测芯片11所检测的光束的波长范围，以及根据前述波长范围而将要被暴露出来的像素群组，可以根据后续的应用以及实际需求再决定。如此，本发明实施例的光学感测模块的制造方法提供了选择上的弹性以及便利性。
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求书的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的权利要求书的保护范围内。