CN108333639A - 接近传感器的改良结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种接近传感器的改良结构，其包括基板、发射单元、接收单元、封装单元及遮蔽单元，基板具有一发射端区域及一接收端区域，发射单元设置于发射端区域上，接收单元设置于接收端区域上，封装单元包括一用于覆盖发射单元的第一封装体及一用于覆盖接收单元的第二封装体，遮蔽单元包括一形成于第一封装体的外表面上的第一金属遮蔽薄膜及一形成于第二封装体的外表面上的第二金属遮蔽薄膜，其中第一封装体的外表面与第二封装体的外表面之间的最小距离小于50微米。通过上述设计，本发明提能有效缩减传感器的体积。

Description

接近传感器的改良结构

技术领域

本发明涉及一种接近传感器(proximity sensor)，特别是涉及一种能有效缩小传感器的体积并避免噪声交互干扰(cross-talk)的接近传感器的改良结构。

背景技术

目前于触控屏幕上常会和环境光传感器(ambient light sensor)及接近传感器(proximity sensor)搭配使用，环境光传感器用以调节屏幕的亮度，使屏幕随着环境光变化以达到节能和保护眼睛的技术效果，接近传感器则用以感测前方是否有物体存在，举例来说，接近传感器能结合于智能型手机上，并通过光学或电磁方式来判断使用者是否靠近接听，借以触发智能型手机在通信过程中暂时关闭触控屏幕的功能。

请参阅图1及图2，传统的接近传感器100’通常包括基板1’、光发射单元2’、光接收单元3’、透明封装胶体4’以及金属材质(如不锈钢)的遮蔽外壳5’，一般来说，光发射单元2’及光接收单元3’并排设置于基板1’上，且分别被一透明封装胶体4’所覆盖保护，遮蔽外壳5’具有一阻隔板51’及由阻隔板51’分隔而成的两个容置空间52’、53’，一旦遮蔽外壳5’结合于基板1’上，便同时将光发射单元2’及光接收单元3’收容于容置空间52’、53’内，并以阻隔板51’阻挡于光发射单元2’与光接收单元3’之间。接近传感器100’通过遮蔽外壳5’的设置，可消除外界光(如灯光、太阳光等)的干扰，并可避免光发射单元2’与光接收单元3’之间的串扰现象。

为符合电子产品轻、薄、短、小的要求，产品内电子零件的体积、厚度及重量也需要相对缩减。然而，传统的接近传感器100’内因为配置有遮蔽外壳5’，所以其不仅无法满足产品轻量化需求，而且阻隔板51’的厚度将导致光发射单元2’与光接收单元3’的间距无法有效缩减，从而使传感器的体积难以缩小。

此外，从产品量产的角度来看，传统的接近传感器100’的制造，需使用特殊置件机台来将遮蔽外壳5’进行固定，且遮蔽外壳5’一般是通过黏胶(图未示)以固定于基板1’上，而机台不易精准地控制黏胶量及其分布位置，胶量太多会产生溢胶的问题，胶量太少或分布的均匀性不佳都容易造成遮蔽外壳5’脱落或位移，从而影响屏蔽效果，这些问题都将使产品良率降低。

综上所述，如何通过结构设计的改良来克服上述的缺陷，已成为本领域技术人员所欲解决的重要课题之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种不需要通过金属材质的遮蔽壳体或插件来避免噪声交互干扰的接近传感器的改良结构。

为了解决上述的技术问题，本发明所采用的技术方案是，提供一种接近传感器的改良结构，其包括一基板、一发射单元、一接收单元、一封装单元以及一遮蔽单元，所述基板具有一发射端区域以及一位于所述发射端区域一侧的接收端区域，所述发射单元设置于所述发射端区域上，所述接收单元设置于所述接收端区域上，所述封装单元包括一第一封装体以及一第二封装体，所述第一封装体覆盖所述发射单元，所述第二封装体覆盖所述接收单元，所述遮蔽单元包括一形成于所述第一封装体的外表面上的第一金属遮蔽薄膜以及一形成于所述第二封装体的外表面上的第二金属遮蔽薄膜，所述第一金属遮蔽薄膜具有一对应于所述发射单元的第一开口，所述第二金属遮蔽薄膜具有一对应于所述接收单元的第二开口，其中所述第一封装体的外表面与所述第二封装体的外表面之间的最小距离小于50微米。

更进一步地，所述第一金属遮蔽薄膜以及所述第二金属遮蔽薄膜各为一无电镀金属薄膜。

更进一步地，所述无电镀金属薄膜的材料为铜、铝、银、金或其组合。

更进一步地，所述第一封装体的外表面包含一面向所述第二封装体的第一侧表面，所述第二封装体的外表面包含一面向所述第一封装体且平行于所述第一侧表面的第二侧表面，且所述最小距离为所述第一侧表面与所述第二侧表面之间的距离。

更进一步地，所述基板具有一位于所述发射端区域与所述接收端区域之间的沟槽。

更进一步地，所述第一金属遮蔽薄膜与所述第一封装体之间具有一第一触媒层，所述第一触媒层通过避开所述第一开口的涵盖区域的方式以形成于所述第一封装体的外表面上，所述第二金属遮蔽薄膜与所述第二封装体之间具有一第二触媒层，所述第二触媒层通过避开所述第二开口的涵盖区域的方式以形成于所述第二封装体的外表面上，所述第一触媒层以及所述第二触媒层中包含催化性金属。

更进一步地，所述催化性金属为金、银、钯、铂或钌。

更进一步地，所述第一触媒层通过一第一表面改质层以形成于所述第一封装体的外表面上，所述第二触媒层通过一第二表面改质层以形成于所述第二封装体的外表面上。

更进一步地，所述发射单元为一红外线二极管，所述接收单元为一红外线传感器。

更进一步地，所述发射单元为一激光二极管，所述接收单元为一激光传感器。

本发明的有益效果在于，本发明实施例所提供接近传感器的改良结构，其通过“在包覆发射单元的第一封装体的外表面上形成第一金属遮蔽薄膜，并同时在包覆接收单元的第二封装体的外表面上形成面向第一金属遮蔽薄膜的第二金属遮蔽薄膜”，可在兼顾环境光遮蔽与避免发射单元与接收单元之间的串扰现象的产生的前提下，又进一步缩小传感器的体积，其中第一封装体与第二封装体的间距可以从约0.5毫米(500微米)缩小到约0.05毫米(50微米)以下，即，第一封装体与第二封装体的间距可以缩小到只有原来的十分之一左右，甚至更小。

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为传统的接近传感器的立体视图。

图2为传统的接近传感器的侧视剖视图。

图3为本发明的接近传感器的改良结构的立体图(一)。

图4为本发明的接近传感器的改良结构的立体剖视图。

图5为本发明的接近传感器的改良结构的侧视剖视图(一)。

图6为本发明的接近传感器的改良结构的立体图(二)。

图7为本发明的接近传感器的改良结构的侧视剖视图(二)。

图8为本发明的接近传感器的改良结构的侧视剖视图(三)。

具体实施方式

以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开有关“接近传感器的改良结构”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，予以声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的技术范围。

请参阅图3至图5，图3为本发明一较佳实施例的接近传感器的改良结构的立体图，图4为立体剖视图，图5为侧视剖视图。本发明接近传感器的改良结构100包括一基板1、一发射单元2、一接收单元3、一封装单元4及一遮蔽单元5。

基板1可以是一般常见的印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)，但不限于此，且基板1具有一发射端区域11及一位于发射端区域11一侧的接收端区域12，具体地说，发射端区域11与接收端区域12是相邻的设置，两者并非相互邻接，其中发射单元2固接于发射端区域11上，接收单元3固接于接收端区域12上，而发射单元2与接收单元3的控制电路可以整合于基板1上，用以控制发射单元2与接收单元3的操作。须说明的是，发射单元2与接收单元3可利用常见的半导体封装制造过程例如黏晶制造过程(die-attach process)以分别固接于发射端区域11及接收端区域12上，在此不予赘述。

更进一步地说，发射单元2可选用一发光二极管(Light Emitting Diode,LED)，接收单元3可选用一光学传感器(optical sensor)；也就是说，本发明接近传感器的改良结构100是通过光学方式感测其前方是否有物体或障碍物，因此，可用于智能型手机以判断使用者是否接近接听，但不限于此，例如，也可用于家务机器人以判断是否有家具或人员挡住其行进路径。于实际应用中，光传感器可以是红外线发光二极管(IR-LED)或激光二极管(Laser diode)，相对地，光传感器可以是红外线传感器或激光传感器。

封装单元4是由透明封装材料所形成，透明封装材料可以是环氧树脂(Epoxy)系统、硅胶(Silicone)、尿素树脂(Urea resin)系统或亚克力树脂系统，但不限于此。封装单元4包括一第一封装体41及一第二封装体42，第一和第二封装体41、42具有适当的高度和厚度，其中第一封装体41覆盖发射单元2，第二封装体42覆盖接收单元3。于实际应用中，第一封装体41的出光面可以设计成非球面(Aspheric Surface)、弧形面(Cambered Surface)、抛物面(Parabolic Surface)、双曲面(Hyperbolic Surface)或自由曲面(Free-FormSurface)等，以增强发射单元2的出光强度。

遮蔽单元5包括一形成于第一封装体41的外表面上的第一金属遮蔽薄膜51及一形成于第二封装体42的外表面上的第二金属遮蔽薄膜52，具体地说，第一和第二金属遮蔽薄膜51、52为利用无电镀方法(electroless plating)形成的次微米厚的涂层，其覆盖第一和第二封装体41、42的所有外露表面且向下延伸覆盖基板1的侧边，其中基板1的底面因为需要配置焊垫，所以没有光遮蔽的需求。值得一提的是，常用的光遮蔽手段并无法有效遮蔽外部光和杂光(spurious light)，而本发明的遮蔽单元5可借由覆盖于基板1侧边的第一和第二金属遮蔽薄膜51、52来阻止光线从外界入射至接收单元3。

更进一步地说，第一和第二金属遮蔽薄膜51、52能避免发射单元2与接收单元3之间的信号串扰，例如由发射单元2出射的光线散射至接收端区域12而造成接收单元3误判，也能作为屏障以屏蔽外部干扰源，例如外界的光线干扰。其中，第一金属遮蔽薄膜51具有一第一开口511，发射单元2所发出的光线可通过第一开口511向外射出，第二金属遮蔽薄膜52具有一第二开口521，接收单元3可通过第二开口521反射光线。第一和第二金属遮蔽薄膜51、52的材料可以是任何无电镀金属，例如铜、铝、银、金或其组合，但不限于此。

值得注意的是，在传统的接近传感器中，因金属材质的遮蔽外壳具有相当的(一般在100微米左右)，导致发射端区域与接收端区域间距(一般在500微米左右)无法缩减；本发明以第一和第二金属遮蔽薄膜51、52取代传统金属材质的遮蔽壳体及插件，由于第一和第二金属遮蔽薄膜51、52是通过化学无电镀(electroless plating)而形成的金属薄膜，因此，其厚度可以做到非常薄(小于1微米)，第一封装体41与第二封装体42的间距也因此可以做到非常微小，具体地说，第一封装体41的外表面与第二封装体42的外表面之间的最小距离D可以缩小到0.05毫米(50微米)以下，借此，可有效缩减发射单元2与接收单元3的间距，从而可实现传感器的微型化。

在此，术语“最小距离”是指第一封装体41的外表面中面向第二封装体42的一第一侧表面411与第二封装体42的外表面中面向第一封装体41的一第二侧表面421之间的距离。

请参阅图6，可进一步于基板1上形成一沟槽13用以区隔发射端区域11与接收端区域12，沟槽13可以对一部分由发射单元2出射的光线进行干涉，以避免其散射至接收端区域12。

请参阅图7，更进一步地说，为使一特定金属沉积于第一和第二封装体41、42的外表面上以形成第一和第二金属遮蔽薄膜51、52，本发明采用的技术手段是，先在第一封装体41的外表面上形成一第一触媒层61，并同时在第二封装体42的外表面上形成一第二触媒层62，其中第一和第二触媒层61、62中包含催化性金属，例如金(Au)、银(Ag)、钯(Pd)、铂(Pt)或钌(Ru)，然后通过催化性金属粒子使特定金属的离子还原沉积于第一和第二触媒层61、62的表面上。

本实施例中，可使用喷印机将包含催化性金属粒子的触媒材料(如触媒墨水)印刷在第一和第二封装体41、42的外表面上，并经干燥以形成第一和第二触媒层61、62，但本发明并不限于此。顺带一提的是，第一触媒层61是通过避开第一开口511的涵盖区域的方式而形成于第一封装体41的外表面上，第二触媒层62是通过避开第二开口521的涵盖区域的方式而形成于第二封装体42的外表面上。

请参阅图8，或者在形成第一和第二触媒层61、62之前，也可以先在第一封装体41的外表面上形成一第一表面改质层71，使第一触媒层61通过第一表面改质层71以良好地结合于第一封装体41的外表面上，并同时在第二封装体42的外表面上形成一第二表面改质层72，使第二触媒层62通过第二表面改质层72以良好地结合于第二封装体42的外表面上，其中第一和第二表面改质层71、72的材料可选用含有硅烷的高分子聚合物，但不限于此。

实施例的有益效果

本发明的有益效果在于，本发明实施例所提供的接近传感器的改良结构，其通过“在包覆发射单元的第一封装体的外表面上形成第一金属遮蔽薄膜，并同时在包覆接收单元的第二封装体的外表面上形成面向第一金属遮蔽薄膜的第二金属遮蔽薄膜”，可在兼顾环境光遮蔽与避免发射单元与接收单元之间的串扰现象的产生的前提下，又进一步缩小传感器的体积，其中第一封装体与第二封装体的间距可以从约0.5毫米(500微米)缩小到约0.05毫米(50微米)以下。

再者，第一金属遮蔽薄膜及第二金属遮蔽薄膜不仅覆盖第一封装体及第二封装体的所有外露表面，还向下延伸覆盖基板的侧边，因此，可以改善传感器的准确度及灵敏度。

此外，本发明以第一和第二金属遮蔽薄膜取代传统金属材质的遮蔽壳体及插件，除了不需要特殊置件机台来将遮蔽外壳进行固定外，也不必考虑遮蔽外壳脱落或位移的问题，有利于产品良率的提高及产品量产。

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，故凡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。

Claims (10)

1.一种接近传感器的改良结构，其特征在于，所述接近传感器的改良结构包括：

一基板，其具有一发射端区域以及一位于所述发射端区域一侧的接收端区域；

一发射单元，其设置于所述发射端区域上；

一接收单元，其设置于所述接收端区域上；

一封装单元，其包括一第一封装体以及一第二封装体，所述第一封装体覆盖所述发射单元，所述第二封装体覆盖所述接收单元；以及

一遮蔽单元，其包括一形成于所述第一封装体的外表面上的第一金属遮蔽薄膜以及一形成于所述第二封装体的外表面上的第二金属遮蔽薄膜，所述第一金属遮蔽薄膜具有一对应于所述发射单元的第一开口，所述第二金属遮蔽薄膜具有一对应于所述接收单元的第二开口；

其中，所述第一封装体的外表面与所述第二封装体的外表面之间的最小距离小于50微米。

2.根据权利要求1所述的接近传感器的改良结构，其特征在于，所述第一金属遮蔽薄膜以及所述第二金属遮蔽薄膜各为一无电镀金属薄膜。

3.根据权利要求2所述的接近传感器的改良结构，其特征在于，所述无电镀金属薄膜的材料为铜、铝、银、金或其组合。

4.根据权利要求1所述的接近传感器的改良结构，其特征在于，所述第一封装体的外表面包含一面向所述第二封装体的第一侧表面，所述第二封装体的外表面包含一面向所述第一封装体且平行于所述第一侧表面的第二侧表面，且所述最小距离为所述第一侧表面与所述第二侧表面之间的距离。

5.根据权利要求1所述的接近传感器的改良结构，其特征在于，所述基板具有一位于所述发射端区域与所述接收端区域之间的沟槽。

6.根据权利要求1所述的接近传感器的改良结构，其特征在于，所述第一金属遮蔽薄膜与所述第一封装体之间具有一第一触媒层，所述第一触媒层通过避开所述第一开口的涵盖区域的方式以形成于所述第一封装体的外表面上，所述第二金属遮蔽薄膜与所述第二封装体之间具有一第二触媒层，所述第二触媒层通过避开所述第二开口的涵盖区域的方式以形成于所述第二封装体的外表面上，所述第一触媒层以及所述第二触媒层中包含催化性金属。

7.根据权利要求6所述的接近传感器的改良结构，其特征在于，所述催化性金属为金、银、钯、铂或钌。

8.根据权利要求6所述的接近传感器的改良结构，其特征在于，所述第一触媒层通过一第一表面改质层以形成于所述第一封装体的外表面上，所述第二触媒层通过一第二表面改质层以形成于所述第二封装体的外表面上。

9.根据权利要求1所述的接近传感器的改良结构，其特征在于，所述发射单元为一红外线二极管，所述接收单元为一红外线传感器。

10.根据权利要求1所述的接近传感器的改良结构，其特征在于，所述发射单元为一激光二极管，所述接收单元为一激光传感器。