CN103477242B - 光电子装置 - Google Patents

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Abstract

提出一种光电子装置（1），所述光电子装置具有光电子器件（21），所述光电子器件设置为用于接收或者用于产生辐射并且具有主辐射穿透面（210），其中所述器件分配有孔（51），所述孔限定了用于穿过所述主辐射穿透面的辐射的辐射锥体（71），以及所述孔具有内面（510），所述内面具有倾斜地离开所述主辐射穿透面的区域（61）。

Description

光电子装置
技术领域
本申请涉及一种光电子装置。
背景技术
在接近传感器中，散射辐射可能导致测量结果的扭曲，所述接近传感器检测由辐射源发射的并且在目标物体上被反射的辐射。
发明内容
本申请的目的在于，提出一种可简单地并且成本有利地制造的光电子装置，其中减小了散射辐射的影响。
这个目的通过根据本发明的光电子装置来实现。设计方案和改进方案在下文中给出。
本发明提出一种光电子装置，所述光电子装置具有光电子器件，所述光电子器件设置为用于接收或者用于产生辐射并且具有主辐射穿透面，其中所述器件分配有孔，所述孔限定了用于穿过所述主辐射穿透面的所述辐射的辐射锥体，所述孔具有内面，所述内面具有倾斜地离开所述主辐射穿透面的区域，所述器件固定在载体上，其中在所述载体上固定有框架，留空部在所述框架中形成所述孔并且所述孔的内面构成为有针对性地吸收待接收的或待产生的辐射，以及所述主辐射穿透面和所述倾斜的区域彼此设置为使得在所述主辐射穿透面和所述倾斜的区域之间不存在直接的辐射路径。
在一个实施方式中，光电子装置具有光电子器件，所述光电子器件设置为用于接收或者用于产生辐射并且具有主辐射穿透面。器件分配有孔，所述孔限定了用于穿过主辐射穿透面的辐射的辐射锥体。孔具有内面，所述内面具有倾斜地离开主辐射穿透面的区域。
“倾斜地离开主辐射穿透面”在本文中意味着，在垂直于主辐射穿透面伸展的竖直方向上，倾斜的区域与主辐射穿透面的间距随着倾斜的区域在垂直于竖直方向伸展的横向方向上离主辐射穿透面的距离增加而增加。
在一个优选的设计方案中，主辐射穿透面和倾斜的区域彼此设置为，使得在主辐射穿透面和倾斜的区域之间不存在直接的辐射路径。
换句话说，在主辐射穿透面和倾斜的区域之间的辐射走向没有直接的辐射路径。
在本文中将两个部位或者区域之间的直接的辐射路径理解为辐射能够直线地并且没有偏转地在光电子装置的内部或外部从所述的一个部位到达另一个并且反之亦然。
在侧面的倾斜的区域上定向的或者扩散地被反射的辐射因此能够仅射在主辐射穿透面上，如果它在之前经历了偏转。类似地，穿过主辐射穿透面的被发射的辐射不能直接地射在倾斜的区域上，而是仅在前述的偏转之后才射在倾斜的区域上。
在孔的内面上反射之后被发射的或者被反射的辐射占总的被发射或者被反射的辐射的份额因此能够以简单并且成本有利的方式减小。
术语辐射锥体一般而言表示一个区域，在辐射检测器的情况下辐射从所述区域离开穿过孔射在主辐射穿透面上或者在辐射发射器的情况下辐射从主辐射穿透面穿过孔发射到所述区域中。在孔的背离主辐射穿透面的一侧上，辐射锥体能够随着与主辐射穿透面的间距增大而在横截面上增大。辐射锥体的横截面能够具有圆形的、椭圆形的或者多边形的基本形状。
在一个优选的设计方案中，倾斜的区域在垂直于主辐射穿透面伸展的方向上与主辐射穿透面间隔开。
在另一个优选的设计方案中，孔借助于倾斜的区域的朝向光电子器件的边界形成。倾斜的区域的边界因此局部地限定了辐射锥体。通过孔的内面引起的散射辐射份额因此能够以简单的方式减小。
在另一个优选的设计方案中，倾斜的区域的延长线在主辐射穿透面的背离倾斜的区域的一侧上穿过主辐射穿透面。因此在任意的角度下在倾斜的区域上被反射的辐射不能直接地射在主辐射穿透面上。类似地，从主辐射穿透面射出的辐射不能直接地射在倾斜的区域上。
在另一个优选的设计方案中，孔的内面在倾斜的区域的朝向器件的一侧上具有底切的区域。在横向的方向上底切的区域与倾斜的区域相比因此至少在局部上离器件更远。
在一个优选的改进方案中，内面借助倾斜的区域和底切的区域构成为，使得以相对于竖直方向最大的角度穿过孔的射束的在底切的区域上的交点与主辐射穿透面相比在竖直方向上离孔特别是离倾斜的区域的边界至少一样远。通过孔直接射在底切的区域上的并且在该处扩散地或者定向地被反射的辐射因此不能直接地从底切的区域射在主辐射穿透面上。类似地，从主辐射穿透面发出的并且直接射在底切的区域上的辐射不能直接从底切的区域穿过孔射出。
在另一个优选的设计方案中，孔的倾斜的区域与孔的内面的另一个区域相比更倾斜地离开光电子器件。特别地，另一个区域设置在孔的与倾斜的区域相对置的一侧上，内面的另一个区域也能够在竖直方向上伸展。
器件优选固定在载体上。作为载体，电路板例如是适合的，例如印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)。
此外优选的是，孔借助于框架形成。特别地，在框架中能够构成留空部，所述留空部形成孔。框架符合目的地设置在载体上并且此外优选固定在其上。
在一个优选的改进方案中，框架，特别是孔的内面，构成为有针对性地吸收待接收的或待产生的辐射。有针对性地吸收意味着，框架吸收辐射超出由于技术原因不可避免的剩余吸收。优选吸收至少60％，特别是优选至少80％的射入的辐射。吸收越高，在框架上被反射的辐射的份额越小。
框架能够由进行吸收的材料制成或者设置有这样的材料，例如被涂层。特别优选的是，框架对于人眼而言构成为是黑色的。
优选光电子装置具有另一个光电子器件，所述另一个光电子器件与光电子器件形成发射器-检测器-对。所述器件因此能够构成为发射器并且所述另一个器件构成为检测器或者反之亦然。
所述器件优选设计为半导体器件。发射器优选构成为荧光二极管，特别是构成为发光二极管。也能够使用激光二极管。检测器优选构成为二极管、光电晶体管或者作为对辐射敏感的集成电路(IntegratedCircuit,IC)。
之前关于器件所提到的特征也能够用于另一个器件。特别地，另一个器件优选分配有另一个孔，所述另一个孔限定了用于穿透过另一个主辐射穿透面的辐射的辐射锥体。另一个孔优选具有另一个内面，所述另一个内面具有另一个倾斜地离开主辐射穿透面的区域。此外优选的是，另一个主辐射穿透面和另一个倾斜的区域彼此设置为，使得在所述另一个主辐射穿透面和所述另一个倾斜的区域之间不存在直接的辐射路径。
在一个优选的改进方案中，另一个倾斜的区域在另一个孔的内面的进一步离开光电子器件的侧上构成。此外优选的是，倾斜的区域在孔的内面的进一步离开另一个光电子器件的侧上构成。从器件到另一个器件或者从另一个器件到器件的散射辐射的份额因此能够进一步减小。
所描述的光电子装置可特别紧凑地并且成本有利地制造并且因此适合于多种应用。光电子装置在一个优选的设计方案中构成为接近传感器。特别地，光电子装置适合于作为电子设备中例如手持设备例如手机中的接近传感器。
附图说明
结合附图从下述对实施例的描述中得出其它的特征、设计方案和符合目的性。
其示出：
图1在示意性的剖视图中示出用于光电子装置的第一个实施例；
图2在示意性的剖视图中示出用于光电子装置的第二个实施例；
图3在示意性的剖视图中示出用于光电子装置的第三个实施例；以及
图4在示意性的剖视图中示出用于光电子装置的第四个实施例。
相同的、相同类型的或者起相同作用的元件在附图中设有相同的附图标记。
附图和在附图中所描述的元件彼此的大小关系不视为是按比例的。相反，为了更好的描述和/或为了更好的理解能够夸张大地描述各个元件。
具体实施方式
用于光电子装置的第一个实施例在图1中在示意性的剖视图中被示出。在这个实施例中，光电子装置构成为接近传感器。
光电子装置1包括器件21和另一个器件22，所述器件和所述另一个器件形成发射器-检测器-对。在所示出的实施例中，示范性地，器件构成为发射器并且另一个器件构成为检测器。器件21，22设置在载体3上，例如电路板上，例如印刷电路板上。器件21和另一个器件22在与载体相对置的一侧上具有主辐射穿透面210或另一个主辐射穿透面220。
在载体3上设置框架4。框架4中的留空部形成用于器件21的孔51。另一个留空部形成用于另一个器件的另一个孔52。孔51限定了在附图中通过点状的界线来描述的辐射锥体71，所述辐射锥体用于从主辐射穿透面210发射的辐射。在这个辐射锥体中，辐射能够直接穿过孔被发出。相应地，另一个孔52限定了通过点状的界线所描述的另一个辐射锥体72，所述另一个辐射锥体用于直接射在另一个器件22的另一个主辐射穿透面220上的辐射。
倾斜的区域61的朝向器件21的边界53局部地形成孔51并且因此在这个区域中限定了辐射锥体71。边界53在垂直于主辐射穿透面210伸展的竖直方向上与主辐射穿透面210间隔开。相应地，另一个倾斜的区域62的朝向另一个器件22的边界53形成另一个孔52并且限定了另一个辐射锥体72。
孔51的内面510具有倾斜地离开主辐射穿透面210的区域61。在竖直方向上，孔51的倾斜的区域61与主辐射穿透面间隔。特别地，倾斜的区域在发射方向上设置在主辐射穿透面的下游。倾斜的区域61和主辐射穿透面210彼此设置为，使得在任意的角度下从主辐射穿透面210发射的辐射不能直接射在倾斜的区域61上。
倾斜的区域61在孔51的离另一个器件22最远的侧上构成。因此，进一步减小在这个区域中射在内面510上的辐射在朝另一个器件22的方向上转向的风险。
内面510的与倾斜的区域61相对置的另一个区域515反之能够设置为与主辐射穿透面210的法线成相对小的角度。与在图1中示出的实施例不同的是，另一个区域也垂直于或者基本上垂直于主辐射穿透面伸展。
孔51的内面510在边界53的朝向器件的一侧上具有底切的区域63。底切的区域63在这个实施例中平行于或者至少基本上平行于竖直方向伸展。但是底切的区域也能够相对于竖直方向倾斜，特别是倾斜地离开器件21。
如通过箭头81所图解说明的，射在底切的区域63上的辐射不能直接地离开孔而是仅在孔510的内面的另一个区域515上的另一个反射之后才离开孔。这个辐射份额被转向离开另一个器件22，以至于射在另一个器件22上的散射辐射的份额进一步被减小。
器件21设置为用于发出穿过窗口9的电磁辐射。窗口例如能够在壳体中构成，在所述壳体中设置光电子装置1。该射出的辐射份额通过箭头91来图解说明。如通过箭头92所说明的，被发出的有用辐射部分地被位于窗口9附近的物体向回反射穿过窗口9并且能够射在另一个器件22上。
另一个孔52具有另一个内面520，所述另一个内面具有另一个倾斜的区域62。如与设计为发射器的器件21结合所描述的，在另一个倾斜的区域62和另一个主辐射穿透面220之间不存在直接的辐射路径。因此以简单的方式确保了射在倾斜的区域62上的、通过箭头82图解说明的辐射不能直接地也就是说不能在没有另一个反射的情况下就射在另一个主辐射穿透面220上。因此，例如在窗口9上被反射的散射辐射射在另一个器件22上的风险被进一步减小。如与孔51结合所描述的，另一个孔52的另一个倾斜的区域62与另一个内面520的与倾斜的区域62相对置的另一个区域525相比更加地倾斜。
此外另一个内面520具有另一个底切的区域64。该另一个底切的区域的设计方案结合图4来详细阐述。
器件21优选构成为荧光二极管，特别是构成为发光二极管。器件优选发射在近红外范围(Near Infrared,NIR；真空波长750nm至1400nm)中的辐射，特别优选在800nm和1000nm之间包括边界值的波长范围中。
另一个器件22优选构成为光电二级管或者构成为光电晶体管。也能够使用光敏的集成电路，例如特殊构成的专用集成电路(application-specific integrated circuit,ASIC)。
另一个器件优选基于硅。与此不同的是，另一个器件也能够基于另一种半导体材料，例如III-V族半导体材料。
框架4优选构成为有针对性地吸收由器件21产生的辐射。优选至少60％，特别优选至少80％的射在框架4上的辐射被吸收。吸收越高，在框架上被反射的辐射在多次反射后射在另一个器件22上的风险越小。
框架4优选由塑料制成，例如黑色的塑料。与此不同的是，框架4也能够至少局部地涂层有吸收辐射的材料。
框架4例如能够借助于注塑法(injection molding)或者转送成形法(transfer molding)成本有利地制造。可替选的是，框架也能够借助于机械处理，例如借助于铣削来制造。
器件21和/或另一个器件22优选在板载芯片技术中固定在载体3上。这意味着，器件无壳体的以半导体芯片的形式安装在载体3上。
所描述的装置1可特别紧凑并且成本有利地制造，并且例如适合于作为手持的电子设备、例如手机中的接近传感器。
用于光电子装置的第二个实施例在图2中示意性地在剖面图中被描述。这个第二个实施例基本上相应于结合图1所描述的第一个实施例。与此不同的是，在框架4的背离载体3的一侧上构成遮盖物45。遮盖物45特别是设置为用于保护器件21，22，特别是用于防止灰尘或者湿气通过孔51，52侵入。符合目的的是，遮盖物对于在运行中被发射的或者被检测的辐射是透明的或者至少是半透明的。
对于遮盖物而言，小板或者薄膜例如是适合的。
与所描述的实施例不同的是，替代遮盖物45或者除了遮盖物45也能够借助于封装件来保护器件21，22，所述器件被嵌入在所述封装件中。对于封装件，环氧化物、硅酮或者具有至少一种环氧化物和硅酮的混合材料是适合的。
在图3中示意性地在剖视图中描述的第三个实施例基本上相应于结合图1所描述的第一个实施例。与此不同的是，分别与倾斜的区域61或另一个倾斜的区域62相对置的、孔51的内面510的另一个区域515或者另一个孔52的另一个内面520的另一个区域525构成为是垂直的。但是所述另一个区域515，525也能够如结合图1所描述的来设计。为了更好的描述，辐射锥体71，72在图3和4中不详尽地标示。这些辐射锥体如结合图1所描述的通过孔51，52，特别是局部地通过边界53来限定。
器件21和倾斜的区域61彼此设置为，使得倾斜的区域的延长线73在主辐射穿透面的背离倾斜的区域的一侧上经过主辐射穿透面210。因此以简单的方式确保了从主辐射穿透面210离开的辐射不能直接地射在倾斜的区域61上。在朝向倾斜的区域61的方向上发出的辐射因此或者在朝向底切的区域的方向上偏转(通过箭头83来描述)或者没有在孔的内面上的反射就直接穿过孔51离开(通过箭头84来描述)。
对此类似的是，另一个倾斜的区域62的延长线73在背离另一个倾斜的区域62的一侧上经过另一个器件22，以至于射在另一个倾斜的区域62上的辐射(通过箭头85来描述)即使在以任意的角度扩散地反射时不能直接地射在另一个主辐射穿透面220上。
根据在图4中所描述的第四个实施例详细阐述底切的区域63的或另一个底切的区域64的设计方案。
孔51的内面510借助底切的区域63和倾斜的区域61构成为，使得以相对于竖直方向最大的角度穿过孔的辐射的与底切的区域的交点89与主辐射穿透面210相比在竖直的方向上离孔51特别是离倾斜的区域61的边界53至少一样远。这通过在主辐射穿透面210的延长部中伸展的虚线来图解说明。
因此以简单的方式确保了从器件21发出的并且射在底切的区域63上的并且在任意的角度下扩散的或者定向地被反射的辐射不能直接地离开孔51。这通过箭头86和87来图解说明。
对此类似的是，构成另一个孔52的另一个底切的区域64。因此射在底切的区域64上的并且在任意的角度下扩散的或者定向地被反射的辐射不能直接地射在另一个主辐射穿透面220上(箭头88)。
显然，孔51，52与所描述的实施例不同的是，不必构成为一定是相同类型的。根据对散射辐射的抑制的要求，也可足够的是，所述孔51，52的仅一个具有倾斜的区域。
借助所描述的孔51，52的设计方案，以简单的方式实现了光电子装置，其中非期望的散射辐射在整个信号上所占的份额能够以简单并且成本有利的方式被减小。此外散射辐射的份额在孔同时相对较大时被减小到最低程度。
与所描述的实施例不同的是，结合发射器-检测器-对所描述的孔51，52的设计方案也适合于具有仅一个光电子器件的光电子装置。因此在发射器这种情况下射在孔上的散射辐射在整个被发出的辐射功率上所占的份额减少并且在检测器这种情况下被检测到的散射辐射的份额减少。
本发明不通过根据实施例的描述而受限。相反，本发明包括各个新的特征以及特征的各个组合，这特别包含权利要求中的特征的各个组合，即使这个特征或者这个组合本身未详尽地在权利要求或者实施例中给出。

Claims (15)

1.一种光电子装置(1)，所述光电子装置具有光电子器件(21)，所述光电子器件设置为用于接收或者用于产生辐射并且具有主辐射穿透面(210)，其中
-所述器件分配有孔(51)，所述孔限定了用于穿过所述主辐射穿透面的所述辐射的辐射锥体，
-所述孔具有内面(510)，所述内面具有倾斜地离开所述主辐射穿透面的区域(61)，
-所述器件固定在载体(3)上，其中在所述载体上固定有框架(4)，
-留空部在所述框架中形成所述孔并且所述孔的内面构成为有针对性地吸收待接收的或待产生的辐射，以及
-所述主辐射穿透面和所述倾斜的区域彼此设置为使得在所述主辐射穿透面和所述倾斜的区域之间不存在直接的辐射路径。
2.根据权利要求1所述的光电子装置，
其中射在所述框架上的辐射的至少60％被吸收。
3.根据权利要求1所述的光电子装置，
其中所述倾斜的区域在垂直于所述主辐射穿透面伸展的方向上与所述主辐射穿透面间隔开。
4.根据权利要求3所述的光电子装置，
其中所述倾斜的区域的朝向所述光电子器件的边界(53)局部地限定所述辐射锥体。
5.根据权利要求3所述的光电子装置，
其中所述倾斜的区域的延长线(73)在所述主辐射穿透面的背离所述倾斜的区域的一侧上穿过所述主辐射穿透面。
6.根据权利要求3所述的光电子装置，
其中所述孔的所述内面在所述倾斜的区域的朝向所述器件的一侧上具有底切的区域(63)。
7.根据权利要求6所述的光电子装置，
其中所述内面借助所述倾斜的区域和所述底切的区域构成为使得以相对于竖直方向最大的角度穿透过所述孔的辐射的在所述底切的区域上的交点(89)在竖直的方向上离所述孔的距离与所述主辐射穿透面离所述孔的距离一样远。
8.根据权利要求1至7之一所述的光电子装置，
其中所述孔的所述倾斜的区域与所述孔的所述内面的另一个区域(515)相比更倾斜地离开所述光电子器件。
9.根据权利要求1至7之一所述的光电子装置，
其中所述框架构成为有针对性地吸收所述待接收的或待产生的辐射。
10.根据权利要求1至7之一所述的光电子装置，
其中所述光电子装置具有另一个光电子器件(22)，所述另一个光电子器件与所述光电子器件形成发射器-检测器-对。
11.根据权利要求10所述的光电子装置，
其中所述发射器构成为荧光二极管并且所述检测器构成为二极管、光电晶体管或者构成为对辐射敏感的集成电路器件。
12.根据权利要求10所述的光电子装置，
其中所述另一个器件分配有另一个孔(52)，所述另一个孔限定了用于穿过另一个主辐射穿透面的辐射的辐射锥体，
-所述另一个孔具有另一个内面(520)，所述另一个内面具有另一个倾斜地离开所述另一个主辐射穿透面的区域(62)，以及
-所述另一个主辐射穿透面和所述另一个倾斜的区域彼此设置为使得在所述另一个主辐射穿透面和所述另一个倾斜的区域之间不存在直接的辐射路径。
13.根据权利要求10所述的光电子装置，
其中所述倾斜的区域在所述孔的所述内面的进一步远离所述另一个光电子器件的侧上构成。
14.根据权利要求13所述的光电子装置，
其中所述另一个倾斜的区域在所述另一个孔的所述另一个内面的进一步远离所述光电子器件的侧上构成。
15.根据权利要求1至7之一所述的光电子装置，
其中所述光电子装置构成为接近传感器。
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