可撓性光學(xué)傳感器模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明關(guān)于光學(xué)傳感器，特別涉及一種用于一光學(xué)感測系統(tǒng)中測量振動的可撓性光學(xué)傳感器模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]一般而言，光學(xué)傳感器是將光或電磁波的能量轉(zhuǎn)換成電能。先前技術(shù)的光學(xué)傳感器包括光電二極管、雪崩光電二極管、光電晶體管、光電MOS、具有半導(dǎo)體作為其主要組成部分的CXD感測器以及CMOS感測器、利用光電效應(yīng)的光電倍增器等。
[0003]對于前述半導(dǎo)體光學(xué)傳感器，有些是借由直接將載流子轉(zhuǎn)變?yōu)橥獠侩娏鞫崛≥敵鲂盘栕鳛殡娏?，其中所述的載流子是通過光照射而產(chǎn)生的電子或電穴。其他的是提取輸出信號作為多數(shù)電流的調(diào)制，其中此調(diào)制是借由在一預(yù)訂的區(qū)域中所積累的光生載流子所產(chǎn)生的區(qū)域電場而形成。
[0004]近年來，光纖光學(xué)傳感器模組的使用在感測方面的應(yīng)用已經(jīng)越來越普遍，特別是在那些應(yīng)用中的傳感器必須被放置在惡劣的環(huán)境中，其嚴(yán)重影響了相關(guān)的電子的性能/可靠性。光纖光學(xué)傳感器模組具有一優(yōu)勢，即它們沒有要求電子產(chǎn)品在或接近傳感器。在光纖光學(xué)傳感器模組中，光通過光纖而傳送至一遠(yuǎn)端位置。
[0005]光纖傳感器一般分為兩類，那些專為高速動能測量所設(shè)計的傳感器，以及那些專為低速、相對靜能測量所設(shè)計的傳感器。動能傳感器的例子包括檢波器、聲音器與聲波速度傳感器，在信號變化率在I赫茲及其以上。低速(靜能)傳感器的例子包括溫度、壓力和結(jié)構(gòu)的變化，其信號變化率可能在幾秒鐘、幾分鐘或幾小時的數(shù)量級。許多應(yīng)用中主要涉及到的加速度、聲波速度以及利用光纖光學(xué)傳感器模組的振動的動能測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種新的具振動感測功能的可撓性光學(xué)傳感器模塊。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
本發(fā)明提供一種可撓性光學(xué)傳感器模塊。此可撓性光學(xué)傳感器模塊包含兩部分，包括光學(xué)模塊與振動感測單元以偵測訊號波。振動感測單元為一可撓性波導(dǎo)。可撓性波導(dǎo)可以配置(附著)于一支撐基板、一振動薄膜或一可撓性印刷電路板之上或之下?？蓳闲怨鈱W(xué)傳感器模塊包括一支撐板、一可撓性波導(dǎo)、一光源與一光檢測器。支撐基板包括一第一基板具有一第一凹槽結(jié)構(gòu)與一第二基板具有一第二凹槽結(jié)構(gòu)，其中第一基板配置于第二基板之上。在一例子中，包括一振動薄膜，其中振動薄膜可以配置于第一基板與第二基板之間。在另一例子中，振動薄膜可以整合可撓性波導(dǎo)以作為一振動感測單元。光源與光檢測器可以配置于基板或振動薄膜之上?？蓳闲怨鈱W(xué)傳感器可以為單一光學(xué)傳感器或光學(xué)傳感器陣列。
[0008]根據(jù)本發(fā)明之一觀點，基板具有光學(xué)微反射表面、凹槽平臺結(jié)構(gòu)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明之另一觀點，基板具有一開口以裸露振動薄膜或可撓性波導(dǎo)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明之又一觀點，可撓性波導(dǎo)包括一第一 V型凹槽結(jié)構(gòu)與一第二 V型凹槽結(jié)構(gòu)，使得第一光學(xué)微反射表面與第二光學(xué)微反射表面分別形成于可撓性波導(dǎo)的第一 V型凹槽結(jié)構(gòu)的一側(cè)與第二V型凹槽結(jié)構(gòu)的另一側(cè)。光學(xué)波導(dǎo)(可撓性波導(dǎo))可以整合可撓性印刷電路板(FPC)。一慣性傳感器配置于可撓性印刷電路板之上而延伸至可撓性印刷電路板的第一開口與可撓性波導(dǎo)的第二開口。
[0011]光源可以發(fā)射可見光與非可見光。在一實施例中，至少一凹槽形成于第二基板的凹槽結(jié)構(gòu)之上。根據(jù)此至少一凹槽，光學(xué)組件(纜線)可以被動式地對準(zhǔn)此至少一凹槽。
[0012]本發(fā)明的可撓性光學(xué)傳感器模塊可具有振動感測功能的。
[0013]這些優(yōu)點及其它優(yōu)點從以下較佳實施例的敘述及權(quán)利要求將使讀者得以清楚了解本發(fā)明。
【附圖說明】
[0014]如下所述的對本發(fā)明的詳細(xì)描述與實施例的示意圖，應(yīng)使本發(fā)明更被充分地理解；然而，應(yīng)可理解此僅限于作為理解本發(fā)明應(yīng)用的參考，而非限制本發(fā)明于一特定實施例之中。
[0015]圖1顯不根據(jù)本發(fā)明的一實施例的可燒性光學(xué)傳感器模塊；
圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的可撓性光學(xué)傳感器模塊；
圖3顯示根據(jù)本發(fā)明的再一實施例的可撓性光學(xué)傳感器模塊；
圖4顯示根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的可撓性光學(xué)傳感器模塊；
圖5顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施例的可撓性光學(xué)傳感器模塊；
圖6顯示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的具有一慣性傳感器與一光學(xué)波導(dǎo)于FPC上的可撓性光學(xué)傳感器模塊；
圖7顯示根據(jù)本發(fā)明的慣性傳感器。
[0016]附圖標(biāo)記說明基板100
第一光學(xué)微反射表面100a、301a、401a、501a 第二光學(xué)微反射表面100b、301b、401b、501b 可撓性波導(dǎo)101、203、301、401 開口 304 第一基板200 第二基板201 振動薄膜202、300、300a 光源 102、204、302、402、502 光檢測器 103、205、303、403、503 第一凹槽結(jié)構(gòu)104、206 第二凹槽結(jié)構(gòu)105、207 可撓性印刷電路板400、500 驅(qū)動器集成電路404 轉(zhuǎn)阻放大器芯片405 V型凹槽結(jié)構(gòu)406、407 光學(xué)波導(dǎo)501 電性連接墊502a、503a 慣性傳感器504 硅基底505 錐體形狀結(jié)構(gòu)506。
【具體實施方式】
[0017]此處本發(fā)明將針對發(fā)明具體實施例及其觀點加以詳細(xì)描述，此類描述為解釋本發(fā)明的結(jié)構(gòu)或步驟流程，其是供以說明之用而非用以限制本發(fā)明的權(quán)利要求。因此，除說明書中的具體實施例與較佳實施例外，本發(fā)明亦可廣泛施行于其它不同的實施例中。
[0018]圖1顯不根據(jù)本發(fā)明的一實施例的可燒性光學(xué)傳感器模塊的截面結(jié)構(gòu)?？蔁怨鈱W(xué)傳感器模塊可以用于作為一振動感測組件，其可以借由一標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體工藝來制作。光學(xué)組件應(yīng)用于振動感測組件以作為感測系統(tǒng)。感測系統(tǒng)或感測組件可以用于檢測聲波、機(jī)械波、地震波、脈搏或者其它任何介質(zhì)振動所產(chǎn)生震動波能量。在本實施例中，可撓性光學(xué)傳感器模塊包括一基板100、一可燒性波導(dǎo)101、一光源102與一光檢測器103?；?00具有一第一凹槽結(jié)構(gòu)(trench) 104與一第二凹槽結(jié)構(gòu)105。第一凹槽結(jié)構(gòu)104具有一開口朝上。第二凹槽結(jié)構(gòu)105具有一開口朝下。基板100具有一第一光學(xué)微反射表面10a與一第二光學(xué)微反射表面100b，其位于基板100的第一凹槽結(jié)構(gòu)104中的二側(cè)?？蓳闲圆▽?dǎo)101是由一可撓性材料所構(gòu)成。可撓性波導(dǎo)101可以為一振動薄膜用于振動偵測?？蓳闲圆▽?dǎo)101配置(附著)于基板100的第一凹槽結(jié)構(gòu)104的底部表面之上以利于導(dǎo)光，而裸露可撓性波導(dǎo)101的上表面并且裸露可撓性波導(dǎo)101的一部分的下表面。在一實施例中，可撓性波導(dǎo)101的下表面的裸露區(qū)域等于第二凹槽結(jié)構(gòu)105的底部表面的區(qū)域。在一實施例中，可撓性波導(dǎo)101的二側(cè)具有斜面分別接觸至第一光學(xué)微反射表面10a與一第二光學(xué)微反射表面100b?？蓳闲圆▽?dǎo)101可以允許光路徑通過其中，以利于從光源102所發(fā)射的光通過其中。第一凹槽結(jié)構(gòu)104的底部表面部分重疊第二凹槽結(jié)構(gòu)105的底部表面，以裸露可撓性波導(dǎo)101的部分的底部表面。光源102與光檢測器103配置于基板100的上表面的二側(cè)的上。光源102可以發(fā)射可見光或非可見光。光源105例如為一激光光源、紅外光源或發(fā)光二極管(LED)。紅外光存在于紅外光頻帶中，其可以借由激光或發(fā)光二極管所發(fā)射。
[0019]基板100用以作為一微光學(xué)平臺(optical bench)，并且具有一凹槽平臺于基板100的第一凹槽結(jié)構(gòu)104的底部表面之上，以利于可撓性波導(dǎo)101配置于其中，以及具有一特定角度(例如45度角或其它角度)的光學(xué)微反射表面100a、100b。在一實施例中，基板100的第一凹槽結(jié)構(gòu)104位于基板100的上表面之下一特定深度，基板100的第二凹槽結(jié)構(gòu)105位于基板100的下表面之下一特定深度。一第一反射面定義于基板100的第一凹槽結(jié)構(gòu)104的一第一側(cè)邊，而一第二反射面定義于基板100的第二凹槽結(jié)構(gòu)105的一第二側(cè)邊?；?00的第一凹槽結(jié)構(gòu)104的第一側(cè)邊構(gòu)成一第一反射表面，而基板100的第一凹槽結(jié)構(gòu)104的一第二側(cè)邊構(gòu)成一第二反射表面?；?00的第一凹槽結(jié)構(gòu)104具有一第一斜面10a與一第二斜面100b。在一實施例中，第一斜面10a相對(對面)于第二斜面100b。
[0020]舉例而言，光源102位于(附著于)基板100的左側(cè)的上表面之上(靠近光學(xué)微反射表面100a)，而光檢測器103配置(附著)于基板100的右側(cè)的上表面之上(靠近光學(xué)微反射表面100b)。因此，光源102發(fā)射的光訊號被基板100的第一反射表面10a所反射而前進(jìn)通過可撓性波導(dǎo)101，接著由基板100的第二反射表面10b所反射而被光檢測器103所接收。
[0021]當(dāng)訊號波到達(dá)可撓性光學(xué)傳感器模塊(振動感測組件)100的可撓性波導(dǎo)101時，可撓性波導(dǎo)101即由于此訊號波而上與下而振動。光源102所發(fā)射的光訊號即受到可撓性波導(dǎo)101的振動的影響。因此，光源102所激發(fā)出(產(chǎn)生)的光功率即于可撓性波導(dǎo)101之中而改變。通過可撓性波導(dǎo)101的部分光訊號將脫離可撓性波導(dǎo)101。因此，被光檢測器103所檢測到的光強(qiáng)度將隨著可燒性波導(dǎo)101的振動而改變，其光強(qiáng)度與未振動的可燒性波導(dǎo)101比較將逐漸減少。檢測光的強(qiáng)度將轉(zhuǎn)變?yōu)殡娪嵦柖敵?。結(jié)果，振動檢測的功能可以被達(dá)成。
[0022]根據(jù)可撓性光學(xué)傳感器模塊(振動感測組件)100的感測，振動檢測的功能可以被達(dá)成。可撓性波導(dǎo)101用以作為一振動偵測組件，其具有振動感測功能以用于檢測聲波、機(jī)械波、地震波、脈搏或者其它任何介質(zhì)振動所產(chǎn)生震動波能量。可撓性波導(dǎo)101整合光源102以及光檢測器103以成為一光學(xué)感測系統(tǒng)。因此，本發(fā)明利用一光學(xué)感測系統(tǒng)作為振動感測系統(tǒng)。
[0023]此外，基板100與可撓性波導(dǎo)101的材料與厚度可以依照實際的應(yīng)用(不同的訊號波、檢測源)所需而選擇。舉例而言，基板100的材料為硅。因此，第一凹槽結(jié)構(gòu)104與第二凹槽結(jié)構(gòu)105可以利用一標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體工藝(微影工藝、蝕刻工藝)來制作。舉例而言，可撓性波導(dǎo)101為一可撓性薄膜?？蓳闲圆▽?dǎo)101的材料包括高分子材料或介電層材料。
[0024]圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的可撓性光學(xué)傳感器模塊的截面結(jié)構(gòu)。在本實施例中，可撓性光學(xué)傳感器模塊包括一第一基板200、一第二基板201、一振動薄模202、一可撓性波導(dǎo)203、一光源204與一光檢測器205。第一基板200具有一第一凹槽結(jié)構(gòu)(開口)206，而第二基板201具有一第二凹槽結(jié)構(gòu)(開口)207。第一凹槽結(jié)構(gòu)206朝上。第二凹槽結(jié)構(gòu)207朝下。類