CN111613692A - 光电开关封装结构及封装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭露一种光电开关封装结构及封装方法，光电开关封装结构包括基板、发射型芯片、接收型芯片、封胶层以及壳体，发射型芯片和接收型芯片分别设置于基板上，封胶层设置于基板上，用于分别封装发射型芯片以及接收型芯片，壳体是以不透光的材料制作，具有二个透光孔，壳体安装于基板上且包覆封胶层，并将发射型芯片以及接收型芯片隔离，二个透光孔分别设置于发射型芯片以及接收型芯片的正上方。藉此，本发明的一种光电开关封装结构及封装方法不仅可以解决内部干扰的问题，还可以缩小整体封装结构的尺寸，更利于满足现有模块中都要轻薄短小的需求。

Description

光电开关封装结构及封装方法
技术领域
本发明涉及一种光电开关，尤其涉及一种光电开关封装结构及封装方法。
背景技术
光电开关，全称是光电接近开关。光电开关是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路接通电路，从而检测物体的有无。物体不限于金属，所有能反射光线(或者对光线有遮挡作用)的物体均可以被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无，对目标物体进行探测。光电开关的应用相当广泛，例如安防系统中常见的光电开关烟雾报警器，此外，在工业中也经常用它来计数机械臂的运动次数。
现有的光电开关所采用的封装形式多为SMD(表面贴装器件)封装。此种SMD类型的封装结构虽然整体尺寸较小，但是由于其用于隔离发射器与接收器的外部树脂无法使光线完全不穿透，因此，该类封装结构存在会受到内部干扰(cross talk)，进而影响产品效能的问题。
现有改善内部干扰方式分为物理结构阻隔、程序截止两种方式。
物理阻隔方式：由于更换树脂的效果有限，因此一般方式会将两个外部树脂开孔距离加大、增加发射器与接收器间的树脂宽度以减少干扰。此方式的缺点是难以缩小整体封装尺寸。
程序截止方式：通过将算法写入到接收器中以解决内部互相干扰的问题，此方式需要搭配特定芯片厂与模块厂，提高了整体封装成本并且还难以适用到所有的应用端。
因此，本发明的主要目的在于提供一种光电开关封装结构及封装方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明之目的在于提供一种光电开关封装结构及封装方法，不仅可以解决内部干扰的问题，还可以缩小整体封装结构的尺寸，更利于满足现有模块中都要轻薄短小的需求。
为达所述优点至少其中之一或其他优点，本发明的一实施例提出一种光电开关封装结构，包括基板、发射型芯片、接收型芯片、封胶层以及壳体，发射型芯片和接收型芯片分别耦接于基板上，封胶层设置于基板上，以分别封装发射型芯片以及接收型芯片，壳体是以不透光的材料制作，具有至少二个透光孔，壳体安装于基板上且包覆封胶层，并将发射型芯片以及接收型芯片隔离，该至少二个透光孔分别设置于发射型芯片以及接收型芯片的正上方，以使得发射型芯片和接收型芯片能顺利的发射或接收光。
在一些实施例中，基板的上表面可以开设一个凹槽，凹槽位于发射型芯片和接收型芯片之间，并且壳体耦接于凹槽中。
在一些实施例中，未被封胶层所覆盖的基板具有第一高度，被封胶层所覆盖的基板具有第二高度，其中第一高度小于第二高度。
进一步地，第一高度与第二高度相差0.05mm至0.10mm。
在一些实施例中，壳体的下缘黏贴于未被封胶层所覆盖的基板上表面。
在一些实施例中，壳体是以金属、PCT、PPA、LCP、UP、EMC其中之一材料制成。
在一些实施例中，壳体是将完全不透光的材料以转注成型或射出成型的方式制成。
为达所述优点至少其中之一或其他优点，本发明的又一实施例进一步提出一种光电开关封装方法，包括下列步骤：将发射型芯片以及接收型芯片焊接于基板上；使用封胶材料对基板进行封装程序，分别将发射型芯片以及接收型芯片封装于基板上；对未被封胶材料所覆盖的基板上表面向下切割，以与被封胶材料所覆盖的基板上表面产生高度差；将完全不透光的壳体安装于基板的下切区域且包覆封胶材料，其中于壳体上开设有至少二个透光孔，且该至少二个透光孔分别开设于发射型芯片以及接收型芯片的正上方。
在一些实施例中，上述高度差的范围是0.05mm至0.10mm。
在一些实施例中，壳体是以金属、PCT、PPA、LCP、UP、EMC其中之一材料制成。
因此，利用本发明所提供一种光电开关封装结构及封装方法，不仅可以解决内部干扰的问题，还可以缩小整体封装结构的尺寸，更利于满足现有模块中都要轻薄短小的需求。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下列举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。
附图说明
所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，并非用于限定本发明的实施方式仅限于此，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衍生而获得其他的附图。所述附图包括：
图1是本发明光电开关封装结构的结构示意图；
图2是本发明光电开关封装结构另一实施例的结构示意图；以及
图3是本发明光电开关封装方法的流程示意图。
附图标注：10-光电开关封装结构；12-基板；1202-凹槽；14-发射型芯片；16-接收型芯片；20-封胶层；22-壳体；2202-透光孔；H1-第一高度；H2-第二高度。
具体实施方式
这里所公开的具体结构和功能细节仅仅是代表性的，并且是用于描述本发明的示例性实施例的目的。但是本发明可以通过许多替换形式来具体实现，并且不应当被解释成仅仅受限于这里所阐述的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、或以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。另外，术语“包括”及其任何变形，皆为“至少包含”的意思。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸的连接，或一体成型的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
这里所使用的术语仅仅是为了描述具体实施例而不意图限制示例性实施例。除非上下文明确地另有所指，否则这里所使用的单数形式“一个”、“一项”还意图包括复数。还应当理解的是，这里所使用的术语“包括”和/或“包含”规定所陈述的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在，而不排除存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。
请参阅图1，图1是本发明光电开关封装结构10的结构示意图。为达所述优点至少其中之一或其他优点，本发明的一实施例提出一种光电开关封装结构10。如图1所示，光电开关封装结构10包括基板12、发射型芯片14、接收型芯片16、封胶层20以及壳体22。进一步看，基板12上具有一个凹槽1202。
发射型芯片14和接收型芯片16是以焊接的方式固定于基板12上，并且，发射型芯片14和接收型芯片16分别位于凹槽1202的左侧和右侧。发射型芯片14用于对准目标发射光，接收型芯片16用于接收发射型芯片14所发出的被目标遮挡以反射回来的光。
使用转注成型或射出成型的方式将加有染剂的可透光树脂与基板12、发射型芯片14、接收型芯片16进行封装结合以形成一个封胶层20。进一步说明，该封胶层20可以使光线自由进出，并且封胶层20是分别封装发射型芯片14和接收型芯片16。换句话说，封装发射型芯片14的封胶层20与封装接收型芯片16的封胶层20之间存在间隙。
如图1所示，未被封胶层20所覆盖的基板12具有第一高度H1，也就是说，凹槽1202亦具有第一高度H1，被封胶层20所覆盖的基板12具有第二高度H2，其中第一高度H1小于第二高度H2，第一高度H1与第二高度H2相差的范围是0.05mm至0.10mm，包括0.05mm和0.10mm。
壳体22的下缘是以黏贴的方式安装于未被封胶层20所覆盖的基板12上表面以及凹槽1202中，以加强壳体22与基板12之间的连接。并且壳体22还包覆封胶层20，以将发射型芯片14和接收型芯片16隔离开。由于该壳体22是以完全不透光的材料制作，又隔离了发射型芯片14和接收型芯片16，因此，可以避免发射型芯片14与接收型芯片16之间互相干扰，极大的提升了光电开关封装结构10的效能。
在壳体22上还开设有二个透光孔2202，该二个透光孔2202分别设置于发射型芯片14以及接收型芯片16的正上方，以使得发射型芯片14和接收型芯片16可以顺利的发射和接收光。不过，本案亦不限于此，该壳体22上亦可以开设多个透光孔2202，只需要使得发射型芯片14和接收型芯片16可以顺利的发射和接收光即可。
所述完全不透光的材料可以是金属、PCT(又称聚对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯)、PPA(又称聚邻苯二甲酰胺)、LCP(又称液晶高分子)、UP(又称不饱和聚酯)或EMC(又称环氧树脂模塑料、或环氧塑封料)等材料。该壳体22是将上述完全不透光的材料以转注成型或射出成型的方式制成。
在本实施例中，发射型芯片14是一个发光二极管，接收型芯片16是一个光敏二极管。不过，本案亦不限于此，发射型芯片14亦可以是激光二极管等能够发射出光束的芯片或二极管。接收型芯片16亦可以是光敏三极管等能够将光信号变成电信号的半导体器件。此外，发射型芯片14和接收型芯片16亦可以是以黏贴等固定方式安装于基板12上。
又，一实施例中，如图2所示，未被封胶层20所覆盖的基板12(除了凹槽1202处)与被封胶层20所覆盖的基板12处于同一高度。也就是说，只有凹槽1202具有第一高度H1，如此，就足以保证壳体22与基板12之间稳固连接。
结合图1请参阅图3，图3是本发明光电开关封装方法的流程示意图。为达所述优点至少其中之一或其他优点，本发明的又一实施例进一步提出一种光电开关封装方法。如图3所示，包括下列步骤：
S02：将发射型芯片以及接收型芯片焊接于基板上；
S04：使用封胶材料对基板进行封装程序，分别将发射型芯片以及接收型芯片封装于基板上；
S06：对未被封胶材料所覆盖的基板上表面向下切割，以与被封胶材料所覆盖的基板上表面产生高度差；
S08：将完全不透光的壳体安装于基板的下切区域且包覆所述封胶材料，其中于所述壳体上开设有至少二个透光孔，且所述至少二个透光孔分别开设于所述发射型芯片以及所述接收型芯片的正上方。
其中，上述S04步骤中，使用封胶材料对基板12进行封装程序是将封胶材料以转注成型或射出成型的方式对发射型芯片14和接收型芯片16进行封装。该封胶材料是一种加有染剂的可透光树脂，也就是说，是使用转注成型或射出成型的方式将加有染剂的可透光树脂与基板12、发射型芯片14、接收型芯片16进行封装结合以形成一个封胶层20。上述S06步骤中，产生的高度差范围是0.05mm至0.10mm，包括0.05mm和0.10mm。上述S08步骤中，完全不透光的壳体22是将完全不透光的材料以转注成型或射出成型的方式制成。所述完全不透光的材料可以是金属、PCT(又称聚对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯)、PPA(又称聚邻苯二甲酰胺)、LCP(又称液晶高分子)、UP(又称不饱和聚酯)或EMC(又称环氧树脂模塑料、或环氧塑封料)等材料。
综上所述，利用本发明所提供一种光电开关封装结构10及封装方法，藉由壳体22是以完全不透光的材料制作而成以及基板12下切之技术，不仅可以解决封装结构的内部干扰问题，还可以缩小整体封装结构的尺寸，更利于满足现有模块中都要轻薄短小的需求。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种光电开关封装结构，其特征在于，所述光电开关封装结构包括：
基板；
发射型芯片，耦接于所述基板上；
接收型芯片，耦接于所述基板上；
封胶层，设置于所述基板上，分别封装所述发射型芯片以及所述接收型芯片；以及
壳体，以完全不透光的材料制作，具有至少二个透光孔，所述壳体安装于所述基板上且包覆所述封胶层，并将所述发射型芯片以及所述接收型芯片隔离，所述至少二个透光孔分别设置于所述发射型芯片以及所述接收型芯片的正上方。
2.如权利要求1所述的光电开关封装结构，其特征在于，所述基板具有凹槽，所述凹槽位于所述发射型芯片和所述接收型芯片之间，所述壳体耦接于所述凹槽。
3.如权利要求1所述的光电开关封装结构，其特征在于，未被所述封胶层所覆盖的基板具有第一高度，被所述封胶层所覆盖的基板具有第二高度，其中所述第一高度小于所述第二高度。
4.如权利要求3所述的光电开关封装结构，其特征在于，所述第一高度与所述第二高度相差0.05mm至0.10mm。
5.如权利要求1所述的光电开关封装结构，其特征在于，所述壳体的下缘黏贴于未被所述封胶层所覆盖的基板上表面。
6.如权利要求1所述的光电开关封装结构，其特征在于，所述壳体是以金属、PCT、PPA、LCP、UP、EMC其中之一材料制成。
7.如权利要求1所述的光电开关封装结构，其特征在于，所述壳体是将所述完全不透光的材料以转注成型或射出成型的方式制成。
8.一种光电开关封装方法，其特征在于，所述光电开关封装方法包括下列步骤：
将发射型芯片以及接收型芯片焊接于基板上；
使用封胶材料对所述基板进行封装程序，分别将所述发射型芯片以及所述接收型芯片封装于所述基板上；
对未被所述封胶材料所覆盖的基板上表面向下切割，以与被所述封胶材料所覆盖的基板上表面产生高度差；
将完全不透光的壳体安装于所述基板的下切区域且包覆所述封胶材料，其中于所述壳体上开设有至少二个透光孔，且所述至少二个透光孔分别开设于所述发射型芯片以及所述接收型芯片的正上方。
9.如权利要求8所述的光电开关封装方法，其特征在于，所述高度差的范围是0.05mm至0.10mm。
10.如权利要求8所述的光电开关封装方法，其特征在于，所述壳体是以金属、PCT、PPA、LCP、UP、EMC其中之一材料制成。
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