CN110444608A - 一种距离测量的光传感器及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于检测技术领域，提供了一种距离测量的光传感器及其制作方法，该距离测量的光传感器包括基板；设置于基板上且与基板电连接的发射管和接收管；封装于发射管上方的第一封装层；封装于接收管上方的第二封装层；以及围绕第一封装层和第二封装层的第三封装层；第三封装层的材质不同于基板的材质，第一封装层包括第一本体和出光部，第三封装层开设有与出光部对应的出光孔；第二封装层包括第二本体和入光部，第三封装层开设有与入光部对应的入光孔。本发明的距离测量的光传感器，通过两次封装成型，使得接收管和发射管被封装为一单元，占用空间小。并通过分别在第三封装层对应出光部开设出光孔以及对应入光部开设入光孔，避免漏光以及干扰。
Description
技术领域
本发明涉及检测技术领域，更具体地说，是涉及一种距离测量的光传感器及其制作方法。
背景技术
现有的LED(Light Emitting Diode，发光二极管)封装技术产品主要由直插型或者表面贴装型等方式组成，而且产品的封装主要将单功能的产品进行封装，例如只封装红外接收管或者红外发射管，使用普遍的红外射线，其相应速度慢，射程距离短，且单体式封装的产品当应用至灯具等具体产品上时，会造成占用空间大，导致产品无法简小化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种距离测量的光传感器，旨在解决现有的LED封装技术产品单体式封装使得整个产品占用面积大的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种距离测量的光传感器，包括
基板；
发射管，设置于所述基板上，且与所述基板电连接；
接收管，设置于所述基板上，且与所述基板电连接；
第一封装层，封装于所述发射管上方；
第二封装层，封装于所述接收管上方；以及
第三封装层，围绕所述第一封装层和所述第二封装层，用于遮光，所述第三封装层的材质不同于所述基板的材质；
所述第一封装层包括第一本体以及设置于所述第一本体背离所述发射管一侧的出光部，所述第三封装层开设有与所述出光部对应的出光孔；所述第二封装层包括第二本体以及设置于所述第二本体背离所述接收管一侧的入光部，所述第三封装层开设有与所述入光部对应的入光孔。
进一步地，所述出光部为从所述第一本体背离所述发射管的方向凸起的第一凸起部，所述第一凸起部的纵截面形状为曲形或者矩形。
进一步地，所述出光部为所述第一本体背离所述发射管的第一平面部。
进一步地，所述入光部为从所述第二本体背离所述接收管的方向凸起的第二凸起部，所述第二凸起部的纵截面形状为曲形或者矩形。
进一步地，所述入光部为所述第二本体背离所述接收管的第二平面部。
进一步地，所述出光孔或所述入光孔呈喇叭状，呈喇叭状的所述出光孔靠近所述基板的一端的端面直径小于其远离所述基板的一端的端面直径；
呈喇叭状的所述入光孔靠近所述基板的一端的端面直径小于其远离所述基板的一端的端面直径。
进一步地，所述第三封装层与所述第二本体设置有所述入光部的一侧接触。
进一步地，所述第三封装层的材质不同于所述第一封装层的材质及所述第二封装层的材质。
本发明还提供了一种距离测量的光传感器的制作方法，用于形成上述所述的距离测量的光传感器，包括以下步骤：
在所述基板上设置复数个所述发射管和复数个所述接收管，其中复数个所述发射管和复数个所述接收管各自呈复数行排列，呈复数行排列的所述发射管与呈复数行排列的所述接收管呈交错状排列，复数个所述发射管和复数个所述接收管分别与所述基板电性连接；
形成复数个设置在所述基板上且各自包覆所述发射管的第一封装层，以及复数个设置在所述基板上且各自包覆所述接收管的第二封装层，其中每一相邻的所述第一封装层与所述第二封装层之间，每一相邻的两所述第一封装层之间及每一相邻的两所述第二封装层之间形成容置空间；
在所述容置空间内形成所述第三封装层，其中所述第三封装层围绕所述第一封装层及所述第二封装层，且所述第三封装层对应所述发射管的位置开设有供对应的所述发射管外露的出光孔，所述第三封装层对应所述接收管的位置开设有供对应的所述接收管外露的入光孔；以及
对所述第三封装层及所述基板进行切割，形成复数个所述距离测量的光传感器，各所述距离测量的光传感器均包括相邻设置的一个所述发射管和一个所述接收管。
进一步地，其中所述容置空间通过切割或模具形成，所述第一封装层和所第二封装层具有相同的材料。
与现有技术相比，本发明提供的距离测量的光传感器的有益效果在于：通过第一封装层和第二封装层分别封装发射管和接收管，再将第三封装层一次性封装在第一封装层和第二封装层上，也即采用两次封装成型的工艺技术，使得接收管和发射管被封装为一单元，使得产品封装工艺上更加简洁，生产效率更快，相比于单体式封装，单体式封装的发射管以及接收管需要单独安装在应用产品上，安装距离较大，本发明的封装成型发射管和接收管应用于产品上时，可以使得发射管和接收管之间的安装距离较近，从而使得整体占用空间小。
并另外，通过分别在第三封装层对应出光部的部位开设出光孔以及对应入光部的部位开设入光孔，在保证发射管出光和接收管收光的同时，也避免了整个传感器漏光以及被其他光线干扰的问题，较普遍的红外线传感器，其发射管的光谱准确性更高，响应速度快、使用寿命以及发射距离较长。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的距离测量的光传感器的主视结构示意图；
图2是图1中沿A-A方向的剖视结构示意图的第一种实施方式；
图3是图1中沿A-A方向的剖视结构示意图的第二种实施方式；
图4是图1中沿A-A方向的剖视结构示意图的第三种实施方式；
图5是图1中沿A-A方向的剖视结构示意图的第四种实施方式；
图6是图1中沿A-A方向的剖视结构示意图的第五种实施方式；
图7是图1中的距离测量的光传感器的侧视结构示意图；
图8是图1中的基板的仰视结构示意图；
图9是图8中的基板的极性结构示意图；
图10是图1中的发射管的内部线路图；
图11是图1中的接收管的内部线路图。
其中，附图中的标号如下：
1-距离测量的光传感器；11-基板；12-发射管；13-接收管；14-第一封装层；140-第一本体；141-出光部；1411-第一凸起部；1412-第一平面部；15-第二封装层；150-第二本体；151-入光部；1511-第二凸起部；1512-第二平面部；16-第三封装层；161-出光孔；162-入光孔；163-缺口；171-第一引线；172-第二引线；181-第一焊盘；182-第二焊盘；183-第三焊盘；184-第四焊盘；185-第一连接焊盘；186-第二连接焊盘；187-第三连接焊盘；188-第四连接焊盘；191-第一极性；192-第二极性。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
为了说明本发明所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。
需说明的是，该距离测量的光传感器1可以应用于LED、手机通讯、消费电子等领域中，当然实际上，还可使用在其它合适的技术领域中。
请参阅图1及图2，本发明实施例提供了一种距离测量的光传感器1，其包括基板11、发射管12、接收管13、第一封装层14、第二封装层15以及第三封装层16。其中，发射管12和接收管13都设置于基板11上，且均与基板11电连接。第一封装层14封装于发射管12上方，以便于发射管12发出的光线射出；
第二封装层15封装于接收管13上方，以便于接收管13接收发射管12发出的光线；第三封装层16围绕第一封装层14和第二封装层15，用于遮光，可以实现整个传感器无漏光以及防止其他光束干扰。
第三封装层15的材质不同于基板11的材质，该基板11采用超薄的氮化铝基板11材料，第三封装层15采用黑胶层。为方便发射管12出光以及接收管13收光，第一封装层14包括第一本体140以及设置于第一本体140背离发射管12一侧的出光部141，第三封装层16开设有与出光部141对应的出光孔161，不至于第三封装层16将光线全部遮住，不便于出光，第二封装层15包括第二本体150以及设置于第二本体150背离接收管13一侧的入光部151，第三封装层16开设有与入光部151对应的入光孔162，不至于第三封装层16将光线全部遮住，不便于收光。
在本实施例中，第一封装层14和第二封装层15为一次封装，主要是方便发射管12出光和接收管13收光，进一步通过第三封装层16进行二次封装，并通过分别在第三封装层16对应出光部141的部位开设出光孔161以及对应入光部151的部位开设入光孔162，在保证发射管12出光和接收管13收光的同时，也避免了整个传感器漏光以及被其他光线干扰的问题。
显然，本发明实施例中的距离测量的光传感器1，通过第一封装层14和第二封装层15分别封装发射管12和接收管13，再将第三封装层16一次性封装在第一封装层14和第二封装层15上，也即采用两次封装成型的工艺技术，使得接收管13和发射管12被封装为一单元，使得产品封装工艺上更加简洁，生产效率更快，相比于单体式封装，单体式封装的发射管以及接收管需要单独安装在应用产品上，安装距离较大，本发明的封装成型发射管12和接收管13应用于产品上时，可以使得发射管12和接收管13之间的安装距离较近，从而使得整体占用空间小；
并另外通过分别在第三封装层16对应出光部141的部位开设出光孔161以及对应入光部151的部位开设入光孔162，在保证发射管12出光和接收管13收光的同时，也避免了整个距离测量的光传感器1漏光以及被其他光线干扰的问题，由于不被其他光线所干扰，从而使得该距离测量的光传感器1较现有的红外线传感器，其发射管12的光谱准确性更高，响应速度快、使用寿命以及发射距离较长。
在具体应用中，接收管13为红外线接收管13，发射管12为红外线发射管12。
进一步结合图2至图4，在本实施例中，出光部141为从第一本体140背离发射管12的方向凸起的第一凸起部1411。通过将出光部141设置为第一凸起部1411，减小了光照面，使得出射光尽可能汇聚，并打到探测物上，从而被反射便于接收管13接收。
在本实施例中，图2至图4中的出光部141均从第一本体140背离发射管12的方向凸起，但是图2中的出光部141的最顶端低于第三封装层16的上表面，图3中的出光部141的最顶端与第三封装层16的上表面平齐；图4中的出光部141的最底端与第三封装层16的上表面平齐。
在本实施例中，请参阅图2至图5，第一凸起部1411的纵截面形状为曲形或者矩形。优选地，该第一凸起部1411的纵截面形状为半圆形，半圆形的第一凸起部1411更有利于出射光进行汇聚，从而汇聚发射至探测物上，并被反射至接收管13接收。
具体地，在本实施例中，图2至图5中的第一凸起部1411的形状存在不同，图2及图5中的第一凸起部1411的纵截面形状为半圆形，图3中的第一凸起部1411的形状为矩形。
在一个实施例中，请参阅图4，当该出光部141为纵截面形状为曲形的第一凸起部1411时，该第一凸起部1411的最底端与第三封装层16的上表面平齐，即该出光部141发出的光线直接出光。
当然，在其他实施例中，请参阅图2、图3及图5，当该出光部141为第一凸起部时，该第一凸起部1411的最顶端不高于第三封装层16的上表面。
在一个实施例中，请参阅图6，与上述出光部141存在区别，图6的出光部141为第一本体140背离发射管12的一第一平面部1412，即该出光部141用于出光的一面为平面。
在一个实施例中，请参阅图2及图3，为便于接收管13接收光信号，入光部151为从第二本体150背离接收管13的方向凸起的第二凸起部1511，且第二凸起部1511的最顶端不高于第三封装层16的上表面，使得入射光经过该第二凸起部1511时，能够将光线尽可能的收聚，使得光线尽可能被接收管13探测到，即使得接收管13尽可能地收光。
在本实施例中，该第二凸起部1511的纵截面形状为曲形或者矩形，第二凸起部1511的纵截面形状为曲形时，第二凸起部1511的最顶端低于第三封装层16的上表面，第二凸起部1511的纵截面形状为矩形时，第二凸起部1511的最顶端齐平于第三封装层16的上表面，优选地，该第二凸起部1511的纵截面形状为半圆形。半圆形的第二凸起部1511便于入射光经过该第二凸起部1511时，尽可能地被收聚，便于接收管13接收光线，即便于该接收管13收光。
在一个实施例中，请参阅图4至图6，与上述的入光部151存在区别，本实施例的入光部151为第二本体150背离接收管13的一第二平面部1512，即该用于入光的一面为平面。
在一个实施例中，请参阅图2、图5及图6，为了使得发射光尽可能地出射，即为了避免出射的发射光照射在第三封装层16上而被第三封装层16所吸收。出光孔161的形状呈喇叭状，且呈喇叭状的出光孔161靠近基板11的一端的端面直径小于其远离基板11的一端的端面直径，即出光孔161远离基板11的一端的开口较大。这样使得尽可能多的光线可以发射出光，而不至于被第三封装层16所遮挡。
在一个实施例中，请参阅图2、图4、图5及图6，为了使得入射光尽可能的照射进入光孔162而被接收管13所接收。入光孔162的形状呈喇叭状，且该喇叭状的入光孔162靠近基板11的一端的端面直径小于其远离基板11的一端的端面直径，即入光孔162远离基板11的一端的开口较大。这样使得尽可能多的光线可以通过该入光孔162入射，而不至于被第三封装层16所遮挡。
当然，在其他实施例中，请参阅图3，出光孔161和入光孔162的形状可以是其他形状。具体地，该出光孔161为圆柱孔，即该出光孔161的纵截面形状为矩形；该入光孔162为圆柱孔，即该入光孔162的纵截面形状为矩形。
在一个实施例中，具体参见图2至图6，第三封装层16与第二本体150设置有入光部151的一侧接触，用于定义入光孔162的大小。
在一个实施例中，第三封装层16的材质不同于第一封装层14的材质及第二封装层15的材质。具体地，第一封装层14和第二封装层15均为透明封装层，第三封装层16为黑胶层。
在一个实施例中，请参阅图2，该基板11为PCB板(Printed circuit board,印制电路板)，基板11的上方贴装有发射管12和接收管13以及线路，发射管12通过第一引线171与基板11电性连接，接收管13通过第二引线172与基板11电性连接。
在一个实施例中，进一步结合图8及图9，在基板11的底部连接有四个焊盘，每两个焊盘之间连接有极性，该四个焊盘分别与外部电路形成电性连接。具体地，该四个焊盘分别为第一焊盘181、第二焊盘182、第三焊盘183和第四焊盘184，第一焊盘181和第二焊盘182之间设有第一极性191，第三焊盘183和第四焊盘184之间设有第二极性192，第一极性191的方向朝向第一焊盘181，第二极性192的方向朝向第二焊盘182。
在本实施例中，进一步结合图10及图11，基板11的上方对应第一焊盘181设有第一连接焊盘185，对应第二焊盘182设有第二连接焊盘186，第一焊盘181与第一连接焊盘185导通，第二焊盘182与第二连接焊盘186导通。发射管12设置于第一连接焊盘185靠近第二连接焊盘186的一端，发射管12通过一根第一引线171与第二连接焊盘186导通，避免使用两根第一引线171。具体地，将发射管12的负极与第一连接焊盘185焊接在一起，并使得发射管12的负极与第一连接焊盘185电性连接，并通过焊接的方式将发射管12的正极与第一引线171的一端焊接在一起，第一引线171的另一端与第二连接焊盘186焊接，从而使得发射管12的正极与第二连接焊盘186电性连接。
基板11的上方对应第三焊盘183设有第三连接焊盘187，对应第四焊盘184设有第四连接焊盘188，第三焊盘183与第三连接焊盘187导通，第四焊盘184与第四连接焊盘188导通。接收管13设置于第三连接焊盘187靠近第四连接焊盘188的一端，接收管13通过一根第二引线172与第四连接焊盘188导通，避免使用两根第二引线172。具体地，将接收管13的负极与第三连接焊盘187焊接在一起，并使得接收管13的负极与第三连接焊盘187电性连接，随后通过焊接的方式将接收管13的正极与第二引线172的一端焊接在一起，第二引线172的另一端与第四连接焊盘188焊接，从而使得接收管13的正极与第四连接焊盘188电性连接。
在一个实施例中，进一步结合图1及图7，在第三封装层16的一侧还设有缺口163。具体地，该缺口163呈条状，且该缺口163对应设置于负极的一侧，便于区别该产品的正负极。
下面将对本实施例中的距离测量的光传感器1的制程进行详细介绍：
步骤1：首先准备一块基板11，在基板11上设置复数个发射管12和复数个接收管13，其中，复数个发射管12和复数个接收管13各自呈复数行排列，呈复数行排列的发射管12和呈复数行排列的接收管13呈交错状排列，复数个发射管12和复数个接收管13分别与基板11电性连接。
具体地，将发射管12的负极与第一连接焊盘185焊接在一起，并使得发射管12的负极与第一连接焊盘185电性连接，并通过焊接的方式将发射管12的正极与第一引线171的一端焊接在一起，第一引线171的另一端与第二连接焊盘186焊接，从而使得发射管12的正极与第二连接焊盘186电性连接。将接收管13的负极与第三连接焊盘187焊接在一起，并使得接收管13的负极与第三连接焊盘187电性连接，随后通过焊接的方式将接收管13的正极与第二引线172的一端焊接在一起，第二引线172的另一端与第四连接焊盘188焊接，从而使得接收管13的正极与第四连接焊盘188电性连接。
步骤2：形成复数个设置在基板11上且各自包裹发射管12的第一封装层14，以及复数个设置在基板11上且各自包裹接收管13的第二封装层15，其中，每一个相邻的第一封装层14与第二封装层15之间，每一相邻的两第一封装层14之间及每一相邻的两第二封装层15之间形成容置空间；
具体地，主要通过注射成型的方式分别在发射管12和接收管13上形成第一封装层14和第二封装层15；
步骤3：在该容置空间内形成第三封装层16，其中，第三封装层16围绕第一封装层14及第二封装层15，且第三封装层16对应发射管12的位置开设有供对应的发射管12外露的出光孔161，第三封装层16对应接收管13的位置开设有供对应的接收管13外露的入光孔162；以及
步骤4：对第三封装层16及基板11进行切割形成复数个距离测量的光传感器1，各距离测量的光传感器1均包括相邻设置的一个发射管12和一个接收管13。
具体地，通过二次注射成型的方式在第一封装层14和第二封装层15上注射第三封装层16，并透过模具在第三封装层16中对应发射管12和接收管13的位置开设相应的出光孔161和入光孔162；其中，出光孔161和入光孔162的形状可以根据具体需求进行设计，例如，出光孔161和入光孔162的形状均呈喇叭状或者两者的纵截面形状均为矩形。
此外，出光部141对应出光孔161的位置设置，其形状以及高度等可以根据具体需求进行设计，如在本实施例中，出光部141的纵截面形状可以是矩形或者半圆形，可以凸起也可以是平面。入光部151的形状以及高度等也可以根据具体需求进行设计，入光部151的纵截面形状为半圆形或者矩形，可以凸起也可以是平面。从而得到本实施例中的距离测量的光传感器1。
采用上述多种不同注塑成型(molding)成型工艺技术方式，使发射光束更加聚光，接收光器件更加收光，也即第一封装层14可以确保发射管12发射光束更加聚光，第二封装层15可以确保接收管13接收光束更加收光。
在一个实施例中，上述的容置空间通过切割或模具形成，第一封装层14和第二封装层15具有相同的材料，如第一封装层14和第二封装层15均为透明胶层。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种距离测量的光传感器，其特征在于，包括：
基板；
发射管，设置于所述基板上，且与所述基板电连接；
接收管，设置于所述基板上，且与所述基板电连接；
第一封装层，封装于所述发射管上方；
第二封装层，封装于所述接收管上方；以及
第三封装层，围绕所述第一封装层和所述第二封装层，用于遮光，所述第三封装层的材质不同于所述基板的材质；
所述第一封装层包括第一本体以及设置于所述第一本体背离所述发射管一侧的出光部，所述第三封装层开设有与所述出光部对应的出光孔；所述第二封装层包括第二本体以及设置于所述第二本体背离所述接收管一侧的入光部，所述第三封装层开设有与所述入光部对应的入光孔。
2.如权利要求1所述的距离测量的光传感器，其特征在于，所述出光部为从所述第一本体背离所述发射管的方向凸起的第一凸起部，所述第一凸起部的纵截面形状为曲形或者矩形。
3.如权利要求1所述的距离测量的光传感器，其特征在于，所述出光部为所述第一本体背离所述发射管的第一平面部。
4.如权利要求1所述的距离测量的光传感器，其特征在于，所述入光部为从所述第二本体背离所述接收管的方向凸起的第二凸起部，所述第二凸起部的纵截面形状为曲形或者矩形。
5.如权利要求1所述的距离测量的光传感器，其特征在于，所述入光部为所述第二本体背离所述接收管的第二平面部。
6.如权利要求1所述的距离测量的光传感器，其特征在于，所述出光孔或所述入光孔呈喇叭状，呈喇叭状的所述出光孔靠近所述基板的一端的端面直径小于其远离所述基板的一端的端面直径；
呈喇叭状的所述入光孔靠近所述基板的一端的端面直径小于其远离所述基板的一端的端面直径。
7.如权利要求1所述的距离测量的光传感器，其特征在于，所述第三封装层与所述第二本体设置有所述入光部的一侧接触。
8.如权利要求1所述的距离测量的光传感器，其特征在于，所述第三封装层的材质不同于所述第一封装层的材质及所述第二封装层的材质。
9.一种距离测量的光传感器的制作方法，其特征在于，用于形成如权利要求1至8任一项所述的距离测量的光传感器，包括以下步骤：
在所述基板上设置复数个所述发射管和复数个所述接收管，其中复数个所述发射管和复数个所述接收管各自呈复数行排列，呈复数行排列的所述发射管与呈复数行排列的所述接收管呈交错状排列，复数个所述发射管和复数个所述接收管分别与所述基板电性连接；
形成复数个设置在所述基板上且各自包覆所述发射管的第一封装层，以及复数个设置在所述基板上且各自包覆所述接收管的第二封装层，其中每一相邻的所述第一封装层与所述第二封装层之间，每一相邻的两所述第一封装层之间及每一相邻的两所述第二封装层之间形成容置空间；
在所述容置空间内形成所述第三封装层，其中，所述第三封装层围绕所述第一封装层及所述第二封装层，且所述第三封装层对应所述发射管的位置开设有供对应的所述发射管外露的出光孔，所述第三封装层对应所述接收管的位置开设有供对应的所述接收管外露的入光孔；以及
对所述第三封装层及所述基板进行切割，形成复数个所述距离测量的光传感器，各所述距离测量的光传感器均包括相邻设置的一个所述发射管和一个所述接收管。
10.如权利要求9所述的距离测量的光传感器的制作方法，其特征在于，其中所述容置空间通过切割或模具形成，所述第一封装层和所第二封装层具有相同的材料。
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