本發(fā)明涉及一種感測模塊，且特別是涉及一種光學(xué)感測模塊。

背景技術(shù)：

近年來，隨著工業(yè)發(fā)展以及城市的現(xiàn)代化建設(shè)，導(dǎo)致大氣中大量的污染物快速地增加，造成空氣品質(zhì)惡化，并危害人類的健康。

因此，氣體感測器被開發(fā)并用以感測大氣中的污染物。舉例來說，一般的氣體感測器中配置有特定的金屬氧化物，而此特定的金屬氧化物會與特定的氣體污染物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，以感測氣體污染物的存在或其特性。然而，上述利用金屬氧化物的氣體感測器由于僅能與特定的氣體污染物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，并無法感測其他氣體。也就是說，利用金屬氧化物的氣體感測器僅能一對一地感測特定的氣體污染物，對于使用者來說并不具有使用上的便利性。另一方面，在濕度較高的環(huán)境下(例如浴室)，金屬氧化物易受潮而變質(zhì)，而此會導(dǎo)致氣體感測器無法達(dá)到感測氣體污染物的功能。

于是，光學(xué)氣體感測器則被開發(fā)出來以解決上述的問題，其原理主要是通過感測光束經(jīng)過氣體污染物后，光學(xué)氣體感測器接收感測光束以得到氣體污染物的物質(zhì)特性。但是，現(xiàn)階段利用光學(xué)氣體感測器由于光傳遞路徑的距離長，模塊的體積過大，攜帶不方便，缺乏即時監(jiān)測的優(yōu)勢。此外，由于光傳遞路徑的距離較長，而容易使得光強(qiáng)度衰減，影響感測結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此如何更進(jìn)一步地降低氣體感測器的體積以提升氣體感測器的實(shí)用性且提升感測結(jié)果的準(zhǔn)確性，實(shí)為目前研發(fā)人員亟欲尋求突破的議題之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種光學(xué)感測模塊，其具有較小的體積與較高的準(zhǔn)確性。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種光學(xué)感測模塊，通過感測光束感測待測物的特性，其包括承載基板、透光蓋體、側(cè)壁、光柵以及光學(xué)感測器。透光 蓋體上配置反射面。反射面具有透光開口，且透光開口暴露出部分透光蓋體。側(cè)壁配置于承載基板的周圍，且位于承載基板與透光蓋體之間。光柵配置于承載基板上，且光柵的位置對應(yīng)于透光開口。光學(xué)感測器配置于承載基板上，且位于光柵旁，其中承載基板、側(cè)壁以及透光蓋體形成真空腔室，且光柵與光學(xué)感測器配置于真空腔室內(nèi)。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的感測光束經(jīng)由透光開口進(jìn)入真空腔室并傳遞至光柵，光柵使在真空腔室中傳遞的感測光束產(chǎn)生繞射而傳遞至反射面，且產(chǎn)生繞射后的感測光束被反射面反射至光學(xué)感測器。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的光柵包括繞射面，且繞射面具有多個繞射結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的這些繞射結(jié)構(gòu)的形狀為鋸齒狀或波浪狀。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的這些繞射結(jié)構(gòu)沿著曲面或平面排列，其中曲面為朝向透光蓋體的凹面或朝向透光蓋體的凸面。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的光柵還包括第一端與相對于第一端的第二端。第一端遠(yuǎn)離光學(xué)感測器。第二端鄰近于光學(xué)感測器，其中第一端與反射面的距離小于第二端與反射面的距離。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的透光開口延伸的方向與這些繞射結(jié)構(gòu)延伸的方向?qū)嵸|(zhì)上相同。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的承載基板還包括基材、線路層、多個接墊、鈍化層以及多個導(dǎo)電貫孔。基材具有第一表面與相對于第一表面的第二表面，其中側(cè)壁、光柵以及光學(xué)感測器配置于第一表面上。線路層配置于第二表面上。這些接墊電連接于線路層。鈍化層配置于線路層上，且暴露出這些接墊。各導(dǎo)電貫孔貫穿基材，各導(dǎo)電貫孔的一端連接至光學(xué)感測器，且各導(dǎo)電貫孔的另一端則連接至線路層。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的光學(xué)感測模塊還包括吸光層，吸光層配置于未被側(cè)壁、光柵以及光學(xué)感測器覆蓋的第一表面上。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的光學(xué)感測模塊還包括控制單元，其存儲比對信息?？刂茊卧ㄟ^線路層電連接于光學(xué)感測器，控制單元用以接收由光學(xué)感測器傳送的光度信息，且將光度信息與該比對信息進(jìn)行比對，其中經(jīng)過待測物的感測光束決定光度信息。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的光學(xué)感測模塊還包括溫度感測器，溫度感測器通過線路層電連接于控制單元，溫度感測器用以感測光學(xué)感測模塊的溫度信息，并將溫度信息傳送至控制單元，且控制單元依據(jù)溫度信息決定比對信息。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的光學(xué)感測模塊還包括透光腔體、光源以及聚焦透鏡。透光腔體包括進(jìn)入口與排出口，其中進(jìn)入口用以使待測物進(jìn)入透光腔體，而排出口用以使待測物離開透光腔體。光源用以發(fā)出感測光束，其中光源配置于透光腔體的外表面上，且感測光束穿透透光腔體進(jìn)入透光開口。聚焦透鏡配置于感測光束的傳遞路徑上，且位于光源與透光開口之間。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的透光腔體還包括反射層，反射層配置于透光腔體的內(nèi)表面上。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的光學(xué)感測模塊還包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器配置于承載基板與光學(xué)感測器之間。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的光學(xué)感測模塊還包括遮光件，遮光件配置于透光蓋體、側(cè)壁與承載基板的周邊。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的真空腔體的氣體壓力范圍落在1×10^-2托耳至1×10^-7托耳的范圍內(nèi)。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的光學(xué)感測器為可見光感測器、紅外光感測器或紫外光感測器。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的透光開口為狹縫。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的側(cè)壁為氣體吸附層。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的氣體吸附層的材料包括銅、鋁、釩、鋯、鈷或其組合。

基于上述，本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)感測模塊通過承載基板、側(cè)壁與透光腔體形成真空腔室，并將光柵與光學(xué)感測器配置于真空腔室內(nèi)，此配置可使感測光束較不受殘留于真空腔室內(nèi)的氣體影響感測結(jié)果。此外，光學(xué)感測器與光柵配置于基材的第一表面上，且光柵的位置對應(yīng)于透光開口。此光路配置可使得感測光束以較短的光傳遞路徑傳遞至光學(xué)感測器，而具有體積較小、攜帶方便，更能夠達(dá)到即時監(jiān)測的效果。

為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附的附圖作詳細(xì)說明如下。

附圖說明

圖1A為本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)感測模塊的剖面示意圖；

圖1B為圖1A的實(shí)施例的部分光學(xué)感測模塊的剖面示意圖；

圖1C至圖1F為本發(fā)明不同實(shí)施例的部分光學(xué)感測模塊的剖面示意圖；

圖2A至圖2F為本發(fā)明一實(shí)施例的部分光學(xué)感測模塊的制作流程示意圖。

符號說明

100a、100b、100c、100d、100e：光學(xué)感測模塊

101：控制單元

102：模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器

103：溫度感測器

104：吸光層

105：遮光件

110：承載基板

112：基材

112a：第一表面

112b：第二表面

113：導(dǎo)電貫孔

114：線路層

115：凸塊

116：接墊

118：鈍化層

120：透光蓋體

122：反射面

122a：透光開口

130：側(cè)壁

140：光柵

142：繞射面

142a：繞射結(jié)構(gòu)

150：光學(xué)感測器

160：真空腔室

170：透光腔體

172：進(jìn)入口

174：排出口

176：反射層

176a：開口

180：光源

190：聚焦透鏡

X：X軸

Y：Y軸

Z：Z軸

D：間距

G：待測物

S1：第一端

S2：第二端

B：感測光束

B1、B2、B3：繞射光

具體實(shí)施方式

為了詳細(xì)說明本發(fā)明多個實(shí)施例的光學(xué)感測模塊的配置關(guān)系，在本發(fā)明多個實(shí)施例中，光學(xué)感測模塊可視為處于由X軸、Y軸以及Z軸所建構(gòu)的空間中。X軸方向沿著水平方向延伸，Z軸方向垂直于X軸方向且沿著垂直方向延伸，而Y軸方向垂直于X軸方向也垂直于Z軸方向。

圖1A繪示為本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)感測模塊100a的剖面示意圖，通過感測光束B感測待測物G的特性。請參照圖1A。光學(xué)感測模塊100a包括承載基板110、透光蓋體120、側(cè)壁130、光柵140以及光學(xué)感測器150。透光蓋體120上配置反射面122，反射面122具有透光開口122a，且透光開口122a暴露出部分透光蓋體120。側(cè)壁130配置于承載基板110的周圍，且位于承載基板110與透光蓋體120之間。光柵140配置于承載基板110上，且光柵140的位置對應(yīng)于透光開口122a。光學(xué)感測器150配置于承載基板110上，且位于光柵140旁，其中承載基板110、側(cè)壁130以及透光蓋體120形 成真空腔室160，且光柵140與光學(xué)感測器150配置于真空腔室160內(nèi)。

透光蓋體120的材料例如是玻璃或者是其他具有較高氣密性且高透光度的材料；而承載基板110的材料例如是玻璃、硅或者是其他具有較高氣密性的材料，本發(fā)明不以此為限。由于透光蓋體120與承載基板110為具有高氣密性的特性，不易使外部氣體或者是液體進(jìn)入真空腔室160，可以維持真空腔室160維持在一定的氣壓范圍。此外，更可以避免光學(xué)感測器150受到雜質(zhì)或微粒的污染。

應(yīng)注意的是，于此處所提到的真空腔室160中的“真空”一詞并非指絕對的真空(舉例而言，絕對的真空是指真空腔室160的氣體壓力為0托耳)，而是相對于外部環(huán)境的真空。舉例來說，真空腔室160中在制造光學(xué)感測模塊100a的過程中會有少許的殘存氣體留于真空腔室160中。在本實(shí)施例中，真空腔室160中的氣體壓力范圍落在1×10^-2托耳至1×10^-7托耳的范圍內(nèi)。

接著，在本實(shí)施例中，側(cè)壁130例如是氣體吸附層，其中氣體吸附層的材料包括銅(Cu)、鋁(Al)、釩(V)、鋯(Zr)、鈷(Co)或其組合，本發(fā)明并不以此為限。換言之，氣體吸附層為具有化學(xué)活性的金屬或其合金，其可以與真空腔室160中的部分氣體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。也就是說，本實(shí)施例的側(cè)壁130(氣體吸附層)可以與真空腔室160中的不同氣體進(jìn)行不同的化學(xué)反應(yīng)，舉例而言：

GM+O₂→GMO；

GM+N₂→GMN；

GM+CO₂→CO+GMO→GMC+GMO；

GM+CO→GMC+GMO；

GM+H₂O→H+GMO→GMO+H

GM+H₂→GM+H；

GM+碳?xì)浠衔?C_xH_x)→GMC+H；

GM+惰性氣體→無反應(yīng)

其中，上述化學(xué)方程式中注記的GM代表是側(cè)壁130(氣體吸附層)。由上述的化學(xué)方程式可知，側(cè)壁130(氣體吸附層)可以進(jìn)一步地與真空腔室160中的氣體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，并形成具有較低蒸氣壓的化合物于側(cè)壁130(氣體吸附層)的表面上。因此，通過側(cè)壁130(氣體吸附層)不斷地與真空腔室160中的部分氣體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，使真空腔室160內(nèi)的氣壓動態(tài)平衡， 而此可以使得真空腔室160相對于外部環(huán)境能夠維持在上述所提到的較低的氣體壓力范圍。值得一提的是，本實(shí)施例的光學(xué)感測模塊100a由于側(cè)壁130(氣體吸附層)會與在真空腔室160中的氣體進(jìn)行反應(yīng)，因此當(dāng)感測光束B由透光開口122a進(jìn)入真空腔室160后可以有較少的機(jī)率經(jīng)過殘留于真空腔室160中的氣體，以避免殘留于真空腔室160的氣體影響整體的感測結(jié)果。因此本實(shí)施例的光學(xué)感測模塊100a可以有較高的準(zhǔn)確性。

在接下來的段落中提供一比較實(shí)施例的光學(xué)感測模塊與本實(shí)施例的光學(xué)感測模塊100a做比較，兩者主要差異在于：比較實(shí)施例的側(cè)壁不具有氣體吸附的功能，而本實(shí)施例的光學(xué)感測模塊100a具有氣體吸附的功能。下表一提供關(guān)于比較實(shí)施例的光學(xué)感測模塊其腔室內(nèi)的氣體特性與本實(shí)施例的光學(xué)感測模塊100a的真空腔室160內(nèi)的氣體特性，如下所示。

表一

由上表一可知，由于本實(shí)施例的側(cè)壁130(氣體吸附層)具有氣體吸附的功能，因此可以使得真空腔室160具有較低的氣體壓力。此外，側(cè)壁130 (氣體吸附層)更能夠與殘留于真空腔室160中的氣體的碳?xì)浠衔?例如是CH₄、C₂H₆或C₃H₈)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，以避免其影響感測結(jié)果。值得一提的是，本實(shí)施例中的真空腔室160所殘留的氣體大部份為惰性氣體：氦(He)或氬(Ar)，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，并不會與感測光束B進(jìn)行反應(yīng)，因此本實(shí)施例的光學(xué)感測模塊100a具有較高的準(zhǔn)確性。

值得注意的是，本實(shí)施例的透光蓋體120與承載基板110的間距D可小于300μm。若間距D過大，進(jìn)入真空腔室160的感測光束B的光強(qiáng)度會衰減，影響感測結(jié)果。

請?jiān)賲⒄請D1A，本實(shí)施例的光學(xué)感測模塊100a是通過感測光束B來感測待測物G的特性，在本實(shí)施例中，待測物G例如是待測氣體。具體而言，光學(xué)感測模塊100a還包括透光腔體170、光源180以及聚焦透鏡190。透光腔體170包括進(jìn)入口172與排出口174，其中進(jìn)入口172用以使待測物G進(jìn)入透光腔體170，而排出口174用以使待測物G離開透光腔體170。光源180用以發(fā)出感測光束B，光源180配置于透光腔體170的外表面上，且感測光束B穿透透光腔體170進(jìn)入透光開口122a。在本實(shí)施例中，透光開口122a例如是狹縫。聚焦透鏡190配置于偵側(cè)光束B的傳遞路徑上，且位于光源180與透光開口122a之間，聚焦透鏡190用以聚焦感測光束B，以避免感測光束B因光路徑過長而導(dǎo)致其光強(qiáng)度衰減，影響光學(xué)感測模塊100a的感測結(jié)果。

值得一提的是，待測物G也可以是待測液體，本發(fā)明并不以待測物的形態(tài)為限。因此，本實(shí)施例的光學(xué)感測模塊100a除了感測大氣中的待測氣體之外(大氣中污染物偵測)，也可以用于感測待測液體中的不同成分(水質(zhì)污染物偵測)。只要是能透光的待測物G，都不脫離本實(shí)施例的光學(xué)感測模塊所能感測的待測物。

在本實(shí)施例中，透光腔體170還包括反射層176，其中反射層176配置于透光腔體170的內(nèi)表面上，且反射層176具有開口176a，開口176a使光源180所發(fā)出的感測光束B穿透透光腔體170，其中反射層176的材料可以是金屬或者是其他具有高光反射率的材料，本發(fā)明并不以此為限。值得一提的是，反射層176除了可以避免外在光束進(jìn)入透光腔體170以影響光學(xué)感測模塊100a的感測結(jié)果之外，更可以使得未進(jìn)入透光開口122a的部分感測光束B再經(jīng)過一至多次的反射，而進(jìn)入透光開口122a。換言之，反射層172 的配置可以提高感測光束B進(jìn)入透光開口122a的機(jī)率。

應(yīng)注意的是，透光開口122a與透光腔體170的“透光”一詞是指相對于感測光束B的波段來說可以穿透。此外，光源180所使用的發(fā)光裝置可以是發(fā)光二極管(Light Emitting Diode)、激光(Laser)或者是任何類型的發(fā)光裝置，本發(fā)明并不以此為限。進(jìn)一步來說，光源180所發(fā)出的感測光束B所發(fā)出的波段可以是可見光、紅外線、紫外線或者是其他不同的光波段，本發(fā)明并不以此為限。接著，根據(jù)不同的感測光束B所發(fā)出的波段，光學(xué)感測器150例如可以是可見光感測器、紅外光感測器、紫外光感測器或者是其他能夠感測不同波段的感測器，只要是光學(xué)感測器150能夠感應(yīng)到感測光束B即可。另一方面，關(guān)于光學(xué)感測器150所使用的種類，例如是互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)影像感測器、電荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)等固體光學(xué)攝像元件或其他類似裝置，本發(fā)明并不以此為限。而對于光學(xué)感測器150所感測的維度來說，光學(xué)感測器150可以是一維影像感測器或二維影像感測器，本發(fā)明并不以此為限。

為了更清楚地說明本實(shí)施例的感測光束B在真空腔室160中的光傳遞路徑，圖1B繪示的是本實(shí)施例的部分光學(xué)感測模塊100a。請參照圖1B，在本實(shí)施例中，感測光束B經(jīng)由透光開口122a(狹縫)進(jìn)入真空腔室160并傳遞至光柵140，光柵140使在真空腔室160中傳遞的感測光束B產(chǎn)生繞射，而使感測光束B形成多道具有不同波長的繞射光B1、B2、B3(在圖1A與圖1B中繪示為三道不同的繞射光，其僅為示意)，而傳遞至反射面122，且產(chǎn)生繞射后的感測光束B(繞射光B1、B2、B3)被反射面122反射至光學(xué)感測器150。至少部分的繞射光B1、B2、B3傳遞至光學(xué)感測器150上形成光譜。詳言之，光學(xué)感測器150所測量到的光譜為待測物G的吸收光譜。應(yīng)注意的是，在本實(shí)施例中，由于光學(xué)感測器150所測量到的光譜為待測物G的吸收光譜。因此，在本實(shí)施例中，感測光束B所感測的待測物G的特性例如是待測物G的分子吸收特征光譜。換言之，在此處待測物G的特性是以待測物G的吸收光譜為例。在其他實(shí)施例中，也可以是待測物G的發(fā)射光譜、光調(diào)制光譜、光激發(fā)熒光光譜、拉曼光譜、穿透光譜、反射光譜或者是其他的光譜種類，本發(fā)明并不以此為限。當(dāng)然，待測物G的特性也不僅是光譜本身，也可以是由光譜中得到的關(guān)于待測物G的各種特性，本發(fā)明并不 以此為限。

值得一提的是，由于本實(shí)施例的光學(xué)感測器150與光柵140配置于第一表面112a上，光柵140的位置對應(yīng)于透光開口122a，且光柵140位于光學(xué)感測器150旁。感測光束B由透光開口122a進(jìn)入真空腔體160后，再經(jīng)由上述所提到的光傳遞路徑被反射面122反射至光學(xué)感測器150。所以本實(shí)施例的感測光束B可以以較短的光傳遞路徑傳遞至光學(xué)感測器150，而具有體積較小、攜帶方便，更能夠達(dá)到即時監(jiān)測的效果。此外，也可以大幅地降低光傳遞路徑，可提升感測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

具體來說，本實(shí)施例的光學(xué)感測器150包括多個像素(Pixel，未繪示)，且這些像素例如是以陣列的方式排列，例如是M×N個像素陣列，其中M、N為大于等于1的正整數(shù)，且M≠N。每一個像素還包括光二極管(Photo Diode，PD，未繪示)與信號輸出端(未繪示)，光二極管可將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，并將電信號由信號輸出端輸出。當(dāng)繞射光B1、B2、B3傳遞至光學(xué)感測器150上的不同位置時，各像素可以感測上述繞射光(B1、B2、B3)所對應(yīng)不同波長的光強(qiáng)度，而光二極管可以針對不同的光強(qiáng)度對應(yīng)發(fā)出不同強(qiáng)度的電信號，電信號并由對應(yīng)的信號輸出端輸出。因此，光學(xué)感測器150測量出經(jīng)過待測物G的感測光束B的光度信息。詳細(xì)來說，光學(xué)感測器150根據(jù)各繞射光(B1、B2、B3)的光強(qiáng)度，所測量出經(jīng)過待測物G的感測光束B的光度信息。

在本實(shí)施例中，光學(xué)感測模塊100a還包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Analog/Digital Converter)102，其中模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器102配置于承載基板110與光學(xué)感測器150之間。具體來說，光學(xué)感測器150將上述所測量到的光度信息轉(zhuǎn)換成模擬信號，并輸出至模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器102。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器102對光學(xué)感測器150所輸出的模擬信號(光度信息)進(jìn)行數(shù)字信號處理(Digital Signal Processing，DSP)。也就是將光度信息由模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。

另一方面，請?jiān)賲⒄請D1A。在本實(shí)施例中，承載基板110還包括基材112、線路層114、多個接墊116、鈍化層118以及多個導(dǎo)電貫孔113?；?12具有第一表面112a與相對于第一表面112a的第二表面112b。為簡化說明，基材112的內(nèi)部連結(jié)結(jié)構(gòu)并未繪示出來，基材112例如是單面線路板、雙面線路板或多層線路板，本發(fā)明并不以此為限。側(cè)壁130、光柵140以及 光學(xué)感測器150配置于第一表面112a上。換言之，光柵140以及光學(xué)感測器150配置于第一表面112a、側(cè)壁130與承載基板110所定義出的真空腔室160內(nèi)。線路層114則配置于第二表面112b上。這些接墊116電連接于線路層114。鈍化層118配置于線路層114上，且暴露出這些接墊116，其中鈍化層118的材料例如是氧化物絕緣材料或者是高分子絕緣材料，本發(fā)明并不以此為限。各導(dǎo)電貫孔113貫穿基材112，且各導(dǎo)電貫孔113的一端連接至光學(xué)感測器150，而各導(dǎo)電貫孔113的另一端則連接至線路層114。此外，承載基板110還包括多個凸塊115，其中各凸塊115一對一地對應(yīng)配置于各接墊116上。

應(yīng)注意的是，接墊116可以是集成電路芯片(integrated circuit chip)上的輸入輸出接墊(Input/Output pad)。而對應(yīng)于配置在接墊116上的各凸塊115則是輸入輸出凸塊(Input/Output pad)。此外，凸塊115的材料例如是選自錫(Sn)、銀(Ag)、銅(Cu)或是其合金所構(gòu)成族群中的其中一種材質(zhì)，或者是其他非鉛(Pb)或無鉛的合金，以避免造成環(huán)境污染，本發(fā)明并不以此為限。接著，在本實(shí)施例中，光學(xué)感測模塊100a還包括控制單元101，其存儲比對信息。具體而言，控制單元101可以是計(jì)算器、微處理器(Micro Controller Unit,MCU)、中央處理單元(Central Processing Unit，CPU)，或是其他可編程的控制器(Microprocessor)、數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor，DSP)、可編程控制器、特殊應(yīng)用集成電路(Application Specific Integrated Circuits，ASIC)、可編程邏輯裝置(Programmable Logic Device，PLD)或其他類似裝置，本發(fā)明并不以此為限。控制單元101通過線路層114、接墊116以及凸塊115電連接于光學(xué)感測器150?？刂茊卧?01用以接收光學(xué)感測器150傳送的光度信息。具體而言，控制單元101是接收由模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器102轉(zhuǎn)換的光度信息(數(shù)字信號)?？刂茊卧?01將光度信息與比對信息進(jìn)行比對，其中經(jīng)過待測物G的感測光束B決定光度信息。在下方的段落中會具體的說明光度信息與比對信息的具體比對過程。

此外，在本實(shí)施例中，光學(xué)感測模塊100a還包括溫度感測器103。溫度感測器103通過線路層114、接墊116以及凸塊115電連接于控制單元101。溫度感測器103感測光學(xué)感測模塊100a的溫度信息，且溫度信息例如是光學(xué)感測模塊100a的溫度?？刂茊卧?01根據(jù)此溫度信息決定比對信息。

具體而言，在本實(shí)施例中，控制單元101所存儲的比對信息例如是不同 的化學(xué)鍵鍵結(jié)形式對應(yīng)的吸收波長或者是針對各種氣體的吸收波段。由于不同的化學(xué)鍵鍵結(jié)形式對應(yīng)的吸收波長或者是針對各種氣體的吸收波段為溫度的函數(shù)。因此，當(dāng)控制單元101接收溫度信息后，得知光學(xué)感測模塊100a的溫度，并且根據(jù)光學(xué)感測模塊100a的溫度來選出在此溫度下所對應(yīng)的比對信息。而當(dāng)控制單元101接收到光度信息后，會與上述選出的比對信息進(jìn)行比對，以確定待測物G的性質(zhì)。下表二與下表三是在環(huán)境溫度(室溫，T＝300K)，比對信息的具體實(shí)施例。

表二

表三

應(yīng)注意的是，此處所揭示的比對信息僅為范例，比對信息還可以是其他上表二所未提到的氣體、固體、液體或不同化學(xué)鍵鍵結(jié)形式的吸收波長，本發(fā)明并不以此為限。

值得一提的是，由于部分傳遞于真空腔室160中的感測光束B并不一定會直接經(jīng)由反射面122反射至光學(xué)感測器150。而是有可能先傳遞至未被側(cè)壁130、光柵140以及光學(xué)感測器150覆蓋的第一表面112a上再反射至反射面122，并再經(jīng)由反射面122反射至光學(xué)感測器150，而此會影響光學(xué)感測模塊100a的感測結(jié)果。在本實(shí)施例中，光學(xué)感測模塊100a還包括吸光層104，其配置于未被側(cè)壁130、光柵140以及光學(xué)感測器150覆蓋的第一表面112a上。吸光層104用以吸收部分感測光束B。因此，吸光層104的配置可以有效地降低整體感測光束B的反射次數(shù)，以使光學(xué)感測模塊100a的感測結(jié)果更為準(zhǔn)確。

在本實(shí)施例中，光學(xué)感測模塊100a還包括遮光件105，其中遮光件105配置于透光蓋體120、側(cè)壁130以及承載基板110的周邊。在本實(shí)施例中，遮光件105例如是塑膠制成的殼體，殼體用以使透光蓋體120、側(cè)壁130以及承載基板110固定。遮光件105用以遮蔽由透光蓋體120、側(cè)壁130以及承載基板110的周邊，而此配置可以避免環(huán)境光束進(jìn)入真空腔室160，以避免環(huán)境光束影響光學(xué)感測模塊100a的感測結(jié)果。在其他的實(shí)施例中，遮光件105例如是金屬薄膜，其可以通過蒸鍍或?yàn)R鍍的方式沉積金屬薄膜于透光蓋體120、側(cè)壁130以及承載基板110組成的周邊。當(dāng)然，遮光件105并不限于上述的實(shí)施例，只要是具有遮住光束功能的構(gòu)件都可當(dāng)作本發(fā)明的遮光件105，本發(fā)明并不以此為限。

請?jiān)賲⒄請D1B，在本實(shí)施例中，光柵140包括繞射面142、第一端S1與第二端S2。繞射面142具有多個繞射結(jié)構(gòu)142a，其中這些繞射結(jié)構(gòu)142a的形狀為鋸齒狀。在其他的實(shí)施例中，這些繞射結(jié)構(gòu)142a的形狀則為波浪狀，本發(fā)明并不以此為限。第一端S1遠(yuǎn)離光學(xué)感測器150。第二端S2相對于第一端S1，第二端S2鄰近光學(xué)感測器150，其中第一端S1與反射面122的距離等于第二端S2與反射面122的距離。換言之，繞射面142的巨觀輪廓包括圖1B所示的平面，且這些繞射結(jié)構(gòu)142a沿著平面排列。接著，在本實(shí)施例中，透光開口122a延伸的方向例如是沿著Z軸方向延伸，而這些繞射結(jié)構(gòu)142a延伸的方向同樣沿著Z軸方向延伸。也就是說，透光開口122a延伸的方向與這些繞射結(jié)構(gòu)142a延伸的方向?qū)嵸|(zhì)上相同。

當(dāng)然，在本實(shí)施例中，光學(xué)感測模塊100a還可包括如運(yùn)算模塊、存儲模塊、通訊模塊、電源模塊等適當(dāng)?shù)墓δ苄栽?，本發(fā)明并不加以限制。

在此必須說明的是，下述實(shí)施例沿用前述實(shí)施例的元件標(biāo)號與部分內(nèi)容，其中采用相同的標(biāo)號來表示相同或近似的元件，并且省略了相同技術(shù)內(nèi)容的說明。關(guān)于省略部分的說明可參考前述實(shí)施例，下述實(shí)施例不再重復(fù)贅述。

圖1C與圖1D分別繪示為本發(fā)明不同實(shí)施例的部分光學(xué)感測模塊100b與100c，此兩者分別對圖1A與圖1B所繪示的部分光學(xué)感測模塊100a的主要差異在于：光學(xué)感測模塊100b與100c的繞射面142的巨觀輪廓包括圖1C與圖1D所繪示的曲面，且這些繞射結(jié)構(gòu)142a沿著曲面排列。更具體來說，光學(xué)感測模塊100b與100c的曲面朝向透光蓋體120，其中光學(xué)感測模塊100b朝向透光蓋體120的曲面為凹面，而光學(xué)感測模塊100c朝向透光蓋體120的曲面為凸面。

圖1E與圖1F分別繪示為本發(fā)明不同實(shí)施例的部分光學(xué)感測模塊100d與100e，其中光學(xué)感測模塊100d與光學(xué)感測模塊100b主要差異在于：第一端S1與反射面122的距離小于第二端S2與反射面122的距離。換言之，曲面由離反射面122較小的距離的第一端S1往離反射面122較大的距離的第二端S2傾斜。而光學(xué)感測模塊100e與光學(xué)感測模塊100c的主要差異與上述光學(xué)感測模塊100d與光學(xué)感測模塊100b主要差異相同，在此不再贅述。

以下舉出利用上述任一光學(xué)感測模塊(100a、100b、100c、100d、100e)的一種測量待測物G的方法。首先，關(guān)閉進(jìn)入口172與排出口174，并使光 源180發(fā)出感測光束B，以測量出尚未帶有待測物G的透光腔體170內(nèi)的光度信息，以作為校正。也就是先對原本透光腔體170內(nèi)部的氣體偵測其光度信息。接著，關(guān)閉光源180。然后，開啟進(jìn)入口172并關(guān)閉排出口174，以使待測物G通過進(jìn)入口172進(jìn)入透光腔體170內(nèi)部。接著，再一次開啟光源180開關(guān)以使光源180發(fā)出感測光束B，使感測光束B經(jīng)過待測物G，以測量出帶有待測物G的透光腔體170內(nèi)的光度信息。為方便起見，以下將未帶有待測物G的透光腔體170內(nèi)的光度信息稱作校正信息，而帶有待測物G的透光腔體170內(nèi)的光度信息仍稱作光度信息。由于透光腔體170內(nèi)也可能帶有影響感測結(jié)果的物體(例如是氣體或液體)，因此在控制單元101對光度信息與比對信息進(jìn)行比對之前，控制單元101會根據(jù)校正信息對光度信息做校正。以避免原本在透光腔體170內(nèi)的帶有影響感測結(jié)果的物體(例如是氣體或液體)影響光學(xué)感測模塊的感測結(jié)果，因此可以更進(jìn)一步地提升本實(shí)施例的光學(xué)感測模塊的準(zhǔn)確性。此外，一般的氣體感測器在測量時需要抽氣裝置，抽氣裝置用以將容置待測物G的腔室中的氣體抽出，以避免原先在腔室中的氣體影響感測結(jié)果的準(zhǔn)確性。相對于一般的氣體感測器，本發(fā)明上述提到的多個實(shí)施例的光學(xué)感測模塊更具有節(jié)省成本，且具有較小的體積的優(yōu)勢。

因此，當(dāng)控制單元101將光度信息與校正信息進(jìn)行校正后，再把光度信息校正后的結(jié)果與比對信息進(jìn)行比對。若控制單元101感測到光度信息校正后的結(jié)果后在特定波段的吸收光譜的光強(qiáng)度較弱，則代表待測物G吸收了待測光束B于此波段的光束。舉例來說，若控制單元101感測到在波長4.3μm有一吸收波峰，則代表待測物G中包括二氧化碳。進(jìn)一步來說，比對信息包括不同待測物G的吸收系數(shù)，因此控制單元101可以針對吸收波峰百分比下降的程度，進(jìn)一步地計(jì)算出待測物G的濃度。當(dāng)然，上述的實(shí)施例僅為舉例，本發(fā)明并不以此為限。

值得一提的是，經(jīng)過一定的時間之后，光源180所發(fā)出的感測光束B的光強(qiáng)度會隨著時間衰減。若依據(jù)上述的測量方式，也就是先以校正信息對光度信息進(jìn)行校正，可以避免透光腔體170內(nèi)的帶有影響感測結(jié)果的物體(例如是氣體或液體)影響光學(xué)感測模塊的感測結(jié)果，且同時也避免因?yàn)楣庠?80的光強(qiáng)度衰減而影響到光學(xué)感測模塊的感測結(jié)果。

圖2A至圖2F為制作上述任一部分光學(xué)感測模塊(100a、100b、100c、 100d、100e)的制作流程示意圖，此處以光學(xué)感測模塊100a為例。請先參照圖2A，提供承載基板110。承載基板110包括基材112、多個導(dǎo)電貫孔113、線路層114、多個接墊116以及鈍化層118。具體而言，這些導(dǎo)電貫孔113的形成方式例如是對基材112進(jìn)行光刻制作工藝，利用光刻制作工藝定義出這些導(dǎo)電貫孔113在基材112上的位置。接著，針對上述利用光刻制作工藝定義出導(dǎo)電貫孔113的位置進(jìn)行蝕刻制作工藝，蝕刻并貫穿基材112，以形成多個貫孔。然后，填入導(dǎo)電性佳的金屬或金屬合金于這些貫孔中，形成這些導(dǎo)電貫孔113，并除去光刻制作工藝留下來的光致抗蝕劑。

請?jiān)賲⒄請D2A，基材112包括相對的第一表面112a與第二表面112b。形成線路層114的方式例如是利用光刻制作工藝在第二表面上112b定義出線路層114的位置。接著，針對上述利用光刻制作工藝定義出線路層114的位置，并利用蒸鍍、濺鍍或其他沉積技術(shù)以沉積導(dǎo)電性佳的金屬或金屬合金，以在第二表面112b上形成線路層114，并除去光刻制作工藝留下來的光致抗蝕劑。

在本實(shí)施例中，形成鈍化層118的方式例如是利用光刻制作工藝在第二表面112b上定義出鈍化層118的位置，并且利用蒸鍍、濺鍍或其他沉積技術(shù)以沉積鈍化層118，其中鈍化層118的材料例如是氧化物絕緣材料或者是高分子絕緣材料，本發(fā)明并不以此為限。并除去光刻制作工藝留下來的光致抗蝕劑。應(yīng)注意的是，除去光致抗蝕劑后，鈍化層118暴露出這些接墊116。

請參照圖2B，在承載基板110的周邊配置側(cè)壁130，其中側(cè)壁130材料例如是銅(Cu)、鋁(Al)、釩(V)、鋯(Zr)、鈷(Co)或其組合，且側(cè)壁130具有氣體吸附的功能。

請參照圖2C，提供透光蓋體120，其中透光蓋體120的材料例如是玻璃或者是其他具有較高氣密性且高透光度的材料，本發(fā)明并不以此為限。接著，利用光刻制作工藝定義出透光開口122a的位置，并且利用蒸鍍、濺鍍或其他沉積技術(shù)以沉積反射層176。并除去光刻制作工藝留下的光致抗蝕劑。

請參照圖2D，利用芯片晶片接合技術(shù)(chip-to-wafer，C2W)將光學(xué)感測器150與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器102接合于第一表面112a上，其中模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器102位于光學(xué)感測器150與承載基板110之間。各導(dǎo)電貫孔113的一端連接至光學(xué)感測器150，且各導(dǎo)電貫孔113的另一端連接至線路層114。接著，使這些凸塊115分別形成于這些接墊116上，其中形成這些凸塊115的 方式例如是利用電鍍或焊接的方式形成，且這些凸塊115的材料是選自錫(Sn)、銀(Ag)、銅(Cu)或是其合金所構(gòu)成族群中的其中一種材質(zhì)，或者是其他非鉛(Pb)或無鉛的合金，以避免造成環(huán)境污染，本發(fā)明并不以此為限。

請參照圖2E，利用芯片晶片接合技術(shù)將具有多個繞射結(jié)構(gòu)142a的光柵140接合于第一表面112a上，且光柵140位于光學(xué)感測器150旁。應(yīng)注意的是，由于在此處以光學(xué)感測模塊100a為例。在其他的實(shí)施例中，光柵140也可以是如同圖1B、圖1C、圖1D或圖1E所繪示的任一部分光學(xué)感測模塊中的光柵140，本發(fā)明并不以此為限。

最后，請參照圖2F，利用微蓋接合技術(shù)(Cap Chip Bonding)將透光蓋體120接合于側(cè)壁130上，其中透光開口122a的位置對應(yīng)于光柵140的位置，完成光學(xué)感測模塊100a的制作。

綜上所述，本發(fā)明上述多個實(shí)施例的光學(xué)感測模塊通過承載基板、側(cè)壁與透光腔體形成真空腔室，并將光柵與光學(xué)感測器配置于真空腔室內(nèi)，其中真空腔室的氣體壓力范圍在1×10^-2托耳至1×10^-7托耳的范圍內(nèi)，此配置可使感測光束較不受殘留于真空腔室內(nèi)的氣體影響感測結(jié)果。接著，側(cè)壁為氣體吸附層，此配置可以與殘留于真空腔室中的不同氣體進(jìn)行不同的化學(xué)反應(yīng)，以形成具有較低蒸氣壓的化合物于側(cè)壁的表面上，因此可以將真空腔室內(nèi)的壓力維持在上述的氣體壓力范圍。值得一提的是，遮光件與反射面的配置可以避免環(huán)境光束進(jìn)入真空腔體中，避免環(huán)境光束影響感測結(jié)果，因此本發(fā)明上述多個實(shí)施例的光學(xué)感測模塊的測量結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確性。此外，光學(xué)感測器與光柵配置于基材的第一表面上，且光柵的位置對應(yīng)于透光開口。此光路配置可使得感測光束以較短的光傳遞路徑傳遞至光學(xué)感測器，而具有體積較小、攜帶方便，更能夠達(dá)到即時監(jiān)測的效果。

雖然結(jié)合以上實(shí)施例公開了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作些許的更動與潤飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以附上的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。