TWM547221U - 接觸式影像感測器及發光模組 - Google Patents

Description

接觸式影像感測器及發光模組

本創作是關於用於閱讀或識別印刷或書寫文字或者用於識別圖形之方法或裝置，且特別是有關於接觸式影像感測器。

光電二極體(photodiode)為一種半導體元件，其可感應光線強弱變化，並依據所接受到光線的強度產生相對應的電流輸出。在實際應用中，多將一或多個光電二極體及一轉換電路以半導體製程整合於單一半導體晶片之內而形成感光晶片；其中，轉換電路可將光電二極體產生的電流轉換為類比電壓輸出。多個感光晶片可以一定次序排列於一電路板上而達到截取一物件的影像的功能。

一般來說，感光晶片多以半導體製程製作而來。在半導體製程中，感光晶片12可形成在圖1所示的晶圓10上，每個感光晶片12可包含一或多個光電二極體14；其中，晶圓10主要由圖2所繪示的圓柱狀晶柱1沿著方向A切割而形成。

由於晶圓10的外型為圓形，而感光晶片12的外型呈矩形，如圖2所示；因此在晶圓10的周邊會形成寬度或長度不符合感光形晶片12製造需求的複數無用區域16，這使得晶圓10利用率降低。

完成切割後的複數感光晶片12可以一定次序排列於一電路板18上以形成一感光陣列，如圖3所示，並可與一光源及一柱狀透鏡配合形成所謂的接觸式影像感測器。

一般來說，接觸式影像感測器中的感光陣列的長度必須超過掃描紙張的寬度，才能夠接收完整的影像資訊；然而，受限於晶圓尺寸及成本考量，目前市面上常見的接觸式影像感測器多以拼接複數感光晶片12來形成長度超過掃描紙張的寬度的感光陣列。舉例來說，掃描寬度為105毫米的A6紙張需要使用6個感光晶片才能完整接收到紙張影像。

在感光晶片12完成定位後，接著會利用打線製程以於每個感光晶片12及電路板18之間形成複數金線19來讓感光晶片12與電路板18形成電性連接；如圖3所示。當感光晶片12的數量愈多，則跨接在感光晶片12及電路板18之間的金線19隨之增加，接觸式影像感測器的製作成本也隨之增加。

再者，如圖3所示，一般在相鄰的二感光晶片12間存在有一間隙G，藉以避免在將感光晶片12定位在電路板18上，碰觸位於鄰近感光晶片12邊緣的光電二極體14而讓光電二極體14毀損。然而，間隙G也可能導致接觸式影像感測器所產生的影像出現線條或異常，進而影響影像品質。在過去，一般都會在產線中增設一工作站來檢測感光晶片12之間的間隙G，以確保接觸式影像感測器的影像品質能落在安全規格中；但這樣卻讓製造工序及成本增加。

又，類似的問題也發生於印表機中用以曝光感光鼓的曝光光源中。更具體言之，一般用於曝光感光鼓用的曝光光源主要以拼接複數發光晶片來實現，故具有晶圓的利用率降低、製作成本增加等問題；相鄰二發光晶片間的間隙將導致光斑的產生，影響曝光品質。

依據本創作提供一種接觸式影像感測器，用以擷取一物件的影像；接觸式影像感測器包含一座體、一光源模組、一感光晶片及一成像模組。座體包含一容置槽及一穿槽，物件位於座體之一側；光源模組設於容置槽中並供產生一線型光線來照射物件，感光晶片位於座體之另一側並接收物件反射線型光線產生之一影像光線；成像模組設於穿槽中並使影像光線成像於感光晶片。當感光晶片的長度為X，寬度為Y時，滿足下列條件：X/Y ≥ 500。

在本創作之一實施方式中，當感光晶片的長度為X，可滿足下列條件：  X ≥ 105 mm。

在本創作之一實施方式中，當感光晶片的長度為X，感光晶片的寬度為Y時，可滿足下列條件：X/Y ≥ 1000。

在本創作之一實施方式中，感光晶片的長度可大於物件的寬度。

在本創作之一實施方式中，接觸式影像感測器可更包含一電路板、一膠材及複數金線，感光晶片設於電路板上，膠材設於電路板及感光晶片之間，以將感光晶片緊固於電路板上；金線跨接於電路板及感光晶片之間，使感光晶片與電路板形成電性連接。

在本創作之一實施方式中，發光模組可包含一接合件、一發光件、一光導桿及一反光件；發光件設於接合件之一側，光導桿設於接合件之另一側並接收發光件發出的光線，光導桿具有一出光面，線性光線經出光面照射物件；反光件部分包覆光導桿，出光面露出在該反光件之外。

在本創作之一實施方式中，感光晶片可包含複數光電二極體，感光晶片的寬度相同於光電二極體的寬度。

在本創作之一實施方式中，感光晶片可形成於沿著一矩形晶柱之一長度方向切割而成的矩形晶片上，感光晶片之一長度方向平行於矩形晶柱之長度方向。

在本創作之一實施方式中，感光晶片的長度可大於物件的寬度。

本創作的接觸式影像感測器僅包含單一個感光晶片，故可降低製作工序、製作成本，並提升成像品質。

本創作另提供一種發光模組，其用以朝向一物件發出一光線。發光模組包含一座體及一發光晶片，發光晶片設置於座體之一側並產生光線以照射物件；當發光晶片的長度為X，發光晶片的寬度為Y時，滿足下列條件： X/Y ≥ 500。

在本創作之一實施方式中，當發光晶片的長度為X，發光晶片的寬度為Y時，可滿足下列條件： X/Y ≥ 1000。

在本創作之一實施方式中，發光晶片可包含複數發光二極體，發光晶片的寬度相同於發光二極體的寬度。

在本創作之一實施方式中，發光模組可更包含一成像模組，安裝於座體中，並位於物件及發光晶片之間，使光線投射於物件的特定位置。

在本創作之一實施方式中，發光模組更包含一電路板、一膠材及複數金線，發光晶片設於該電路板上，膠材設於電路板及發光晶片之間，以將發光晶片緊固於電路板上，金線跨接於電路板及發光晶片之間，使發光晶片與電路板形成電性連接。

本創作的發光模組僅包含單一個發光晶片，除了可降低製作工序、製作成本之外，更可避免非必要光斑的產生。

請參見圖4及圖5，其等分別繪示依照本創作之接觸式影像感測器之立體分解圖及剖視圖。接觸式影像感測器2用以擷取一(平面)物件的影像，並將物件的光學影像轉換為類比或數位電子信號以利於儲存及傳輸。接觸式影像感測器2包含一座體20、一光源模組22、一成像模組24及一感光模組26。

座體20包含一頂面200、一相對於頂面200的底面202、一容置槽204及一穿槽206；底面202大致平行於頂面200。容置槽204形成在頂面200並朝向底面202的方向凹陷，穿槽206為貫穿頂面200及底面202的槽孔結構。座體20可使用塑膠或其它高分子材料利用射出成型或鑄模技術製作而成。座體20可呈黑色或其它不具反光效果的深色材料製程，藉以避免經物件反射而產生的光學影像受到座體20反射而影響成像對比度。

光源模組22安裝於容置槽204中，並供產生一線性光線以照射物件。光源模組22包含一接合件220、至少一發光件222、一光導桿224及一反光件226。發光件222設於固定座220之一側，光導桿224設於固定座220之另一側並接收發光件222發出的光線。

接合座220用以緊固發光件222及光導桿224，使發光件222及光導桿224達到定位效果，據此發光件222發出的光線才能夠進入光導桿224。發光件222可為發光二極體或小型燈泡，並可供產生白色光線。光導桿224可透光並包含一出光面2240；由發光件222發出並進入光導桿224光線是由出光面2240射出並傳遞至物件。光導桿224用以將發光件222產生的點狀光源轉換為線性光形。

反光件226部分包覆光導桿224，出光面2240露出反光件226之外。反光件226是使用白色或銀色等具有反光效果的材料製作而成，用以反射不是由光導桿224的出光面2240出射的光線，藉以提高光線的使用效率。

成像模組24容設於穿槽206中，用以使位於座體20一側的物件的影像得以成像於位在座體20另一側的感光模組26；成像模組24可例如包含沿著預定方向D排列的複數折射率漸變透鏡240。

感光模組26用以接收物件反射線性光線所產生並通過成像模組24的影像光線；感光模組26包含一電路板260及一感光晶片262。電路板260可例如(但不限定)為印刷電路板。感光晶片262設於電路板260上，並與電路板260形成電性連接；其中，感光晶片262可先以膠材264固定於電路板260上，之後再以打線製程形成跨接於感光晶片262的焊墊2620及電路板260的焊墊2600間複數金線266(如圖3所示)，來讓感光晶片262與電路板260形成電性連接。感光晶片262可對應於成像模組24設置，且感光晶片262可為電荷耦合元件、互補式金屬氧化物半導體或其他具有光電轉換特性之元件；每個感光晶片262包含一或多個光電二極體。在本創作中，接觸式影像感測器2僅包含一感光晶片262，故可簡化打線製程、打線時間，降低製作成本，且因無需進行對感光晶片262進行拼接，故可提高成像品質。

其次，為了能完整地接收物件的影像資訊，感光晶片262的長度必須超過物件的寬度；同時如圖6所示，當感光晶片262的長度為X時，則當其用以掃描寬度為105毫米(mm)的A6紙張，滿足下列條件： X ≥ 105 mm。

換言之，當感光晶片262用以掃描寬度為105毫米的A6紙張時，其長度不得小於105毫米，才能完整地接收紙張的影像。

其次，當感光晶片262的長度為X，寬度為Y，滿足下列條件： X/Y ≥ 500。

感光晶片262也可用以截取更大尺寸的物件的影像資訊；當感光晶片262的長度為X，寬度為Y，可滿足下列條件： X/Y ≥ 1000。

為了製造出長度及寬度符合前述條件的感光晶片262，本創作的感光晶片262必須形成在圖7所繪示的矩形晶片30上。矩形晶片30上可形成有複數感光晶片262，且每個感光晶片262可包含一或多個光電二極體2622及一轉換電路(圖中未示)；其中，光電二極體2622可感應光線強弱變化，並依據所接受到光線的強度產生相對應的電流輸出，轉換電路則用以將光電二極體產生的電流轉換為類比電壓輸出。

長條形晶片30可由圖8所繪示的矩形晶柱32沿著方向B切割而成，方向B為矩形晶柱32的長度方向。藉此，除了可以達到節省時間、減少設備耗損之外，且因本創作的感光晶片262非拼接而成，故並無間隙存在，可不需額外的工作站來檢察，進而可增加製造效率。

請參見圖9及圖10，其等分別繪示依照本創作之發光模組之剖視圖及俯視圖。發光模組4包含一座體40、一發光單元42及一成像模組44。座體40包含一頂面400、一相對於頂面400的底面402，以及一穿槽406；底面402大致平行於頂面400；穿槽406為貫穿頂面400及底面402的槽孔結構。

發光單元42包含一電路板420及一發光晶片422。電路板420可例如(但不限定)為印刷電路板。發光晶片422設於電路板420上，並與電路板420形成電性連接；其中，發光晶片422可先以膠材424固定於電路板420上，之後再以打線製程形成跨接於發光晶片422的焊墊4220及電路板420的焊墊4200間複數金線426(如圖10所示)，來讓發光晶片422與電路板420形成電性連接。每個發光晶片422包含一或多個發光二極體4222。在本創作中，發光模組40僅包含一發光晶片422，故可簡化打線製程及打線時間，降低製作成本，且因無需進行發光晶片422的拼接，故可避免光斑產生而達爆高出光均勻度的效果。

在本創作中，當發光晶片422的長度為X，寬度為Y，滿足下列條件： X/Y ≥ 500。

發光晶片422也可用以提供更大照射面積；於此，當發光晶片422的長度為X，寬度為Y，可滿足下列條件： X/Y ≥ 1000。

為了製造出長度及寬度符合前述條件的發光晶片422，本創作的發光晶片422必須形成在圖11所繪示的矩形晶片50上。矩形晶片50可由圖12所繪示的矩形晶柱52沿著方向B切割而成，方向B為矩形晶柱52的長度方向。

矩形晶片50上可形成有複數發光晶片422，且每個發光晶片422可包含一或多個發光二極體4222。發光晶片422上亦可覆蓋有波長轉換層(圖中未視)來達到改變光色的效果。舉例來說，當發光模組4供產生白光時，發光晶片422可供產生藍色光線，波長轉換層吸收發光晶片產生的藍色光線後可產生黃色光線。

在此要特別說明的是，發光單元42可用於取代前述的光源模組22，以提供圖4所繪示之接觸式影像感測器2感測物件時所需之一線性光線；如此一來，接觸式影像感測器2即不需使用高價及不易製造的光導桿來提供線性光源，達到降低成本及亦於製造等特點。

復參見9及圖10；成像模組44容設於穿槽406中，用以使位於座體40一側的光線得以投射於位在座體40另一側的物件(例如感光鼓)上；成像模組44可例如包含沿著預定方向D排列的複數折射率漸變透鏡(未另標號)，其等用以使發光晶片422產生的光線得以投影至物件的特定位置，以對物件進行曝光。

雖然本創作已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何熟習此技藝者，在不脫離本創作的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本創作的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧晶柱

10‧‧‧晶圓

12、262‧‧‧感光晶片

14‧‧‧光電二極體

16‧‧‧無用區域

18、260、420‧‧‧電路板

19、266、426‧‧‧金線

2‧‧‧接觸式影像感測器

20、40‧‧‧座體

200、400‧‧‧頂面

202、402‧‧‧底面

204‧‧‧容置槽

206、406‧‧‧穿槽

22‧‧‧光源模組

220‧‧‧接合件

222‧‧‧發光件

224‧‧‧光導桿

2240‧‧‧出光面

226‧‧‧反光件

24、44‧‧‧成像模組

240‧‧‧折射率漸變透鏡

26‧‧‧感光模組

2600、2620、4200、4220‧‧‧焊墊

2622‧‧‧光電二極體

264、424‧‧‧膠材

30、50‧‧‧矩形晶片

32、52‧‧‧矩形晶柱

4‧‧‧光源模組

42‧‧‧發光模組

422‧‧‧發光晶片

4222‧‧‧發光二極體A、B切割方向

D‧‧‧預定方向

G‧‧‧間隙

圖1繪示一晶圓之示意圖；

圖2繪示一圓型晶柱之示意圖；

圖3繪示一感光晶片及一電路板之俯視圖；

圖4繪示依照本創作之接觸式影像感測器之立體分解圖；

圖5繪示依照本創作之接觸式影像感測器之剖視圖；

圖6繪示依照本創作之影像感光模組之俯視圖；

圖7繪示一矩形晶片之示意圖；

圖8繪示一矩形晶柱之示意圖；

圖9繪示依照本創作之發光模組之剖視圖；

圖10繪示依照本創作之發光單元之俯視圖；

圖11繪示一矩形晶片之示意圖；以及

圖12繪示一矩形晶柱之示意圖。

2‧‧‧接觸式影像感測器

20‧‧‧座體

200‧‧‧頂面

204‧‧‧容置槽

206‧‧‧穿槽

22‧‧‧光源模組

220‧‧‧接合件

222‧‧‧發光件

224‧‧‧光導桿

226‧‧‧反光件

24‧‧‧成像模組

240‧‧‧折射率漸變透鏡

26‧‧‧感光模組

260‧‧‧電路板

262‧‧‧感光晶片

D‧‧‧預定方向

Claims (14)

1. 一種接觸式影像感測器，用以擷取一物件的影像，該接觸式影像感測器包含：      一座體，包含一容置槽及一穿槽，該物件位於該座體之一側；      一光源模組，設於該容置槽中並供產生一線型光線來照射該物件；      一感光晶片，位於該座體之另一側並接收該物件反射該線型光線產生之一影像光線；以及      一成像模組，設於該穿槽中，並使該影像光線成像於該感光晶片；      其中，當該感光晶片的長度為X，該感光晶片的寬度為Y時，滿足下列條件：      X/Y ≥ 500。
2. 如請求項第1項所述之接觸式影像感測器，其中當該感光晶片的長度為X，滿足下列條件：      X ≥ 105 mm。
3. 如請求項第1項或第2項所述之接觸式影像感測器，其中當該感光晶片的長度為X，該感光晶片的寬度為Y時，滿足下列條件：      X/Y ≥ 1000。
4. 如請求項第3項所述之接觸式影像感測器，更包含：      一電路板，該感光晶片設於該電路板上；      一膠材，設於該電路板及該感光晶片之間，以將該感光晶片緊固於該電路板上；以及      複數金線，跨接於該電路板及該感光晶片之間，使該感光晶片與該電路板形成電性連接。
5. 如請求項第4項所述之接觸式影像感測器，其中該發光模組包含：      一接合件；      一發光件，設於該接合件之一側；      一光導桿，設於該接合件之另一側並接收該發光件發出的光線，該光導桿具有一出光面；以及      一反光件，部分包覆該光導桿，該出光面露出在該反光件之外。
6. 如請求項第4項所述之接觸式影像感測器，其中該發光模組包含一發光晶片，當該發光晶片的長度為X，該發光晶片的寬度為Y時，滿足下列條件：      X/Y ≥ 1000。
7. 如請求項第6項所述之接觸式影像感測器，其中該感光晶片包含複數光電二極體，該感光晶片的寬度相同於該光電二極體的寬度。
8. 如請求項第6項所述之接觸式影像感測器，其中該感光晶片形成於沿著一矩形晶柱的長度方向切割形成之一矩形晶片上，該感光晶片的長度方向平行於該矩形晶柱的長度方向。
9. 如請求項第8項所述之接觸式影像感測器，其中該感光晶片的長度大於該物件的寬度。
10. 一種發光模組，用以朝向一物件發出一光線，該發光模組包含：      一座體；以及      一發光晶片，安裝於該座體之一側並產生該光線以照射該物件；      其中，當該發光晶片的長度為X，該發光晶片的寬度為Y時，滿足下列條件：      X/Y ≥ 500。
11. 如請求項第10項所述之發光模組，其中當該發光晶片的長度為X，該發光晶片的寬度為Y時，滿足下列條件：      X/Y ≥ 1000。
12. 如請求項第11項所述之發光模組，其中該發光晶片包含複數發光二極體，該發光晶片的寬度相同於該發光二極體的寬度。
13. 如請求項第10項或第11項或第12項所述之發光模組，更包含一成像模組，安裝於該座體中，並位於該物件及該發光晶片之間，使該光線投射於該物件的特定位置。
14. 如請求項第12項所述之發光模組，更包含：      一電路板，該發光晶片設於該電路板上；      一膠材，設於該電路板及該發光晶片之間，以將該發光晶片緊固於該電路板上；以及      複數金線，跨接於該電路板及該發光晶片之間，使該發光晶片與該電路板形成電性連接。