CN113363242A - 一种贴片红外线接收头及制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及红外线光电封装技术领域，尤其是指一种贴片红外线接收头及制造方法，该贴片红外线接收头包括基座、接收模块和信息处理模块，基座内嵌设有金属支架；接收模块设置于金属支架，接收模块包括至少两个光敏接收单元，光敏接收单元的负极与金属支架电连接；信息处理模块设置于金属支架，信息处理模块包括红外处理单元和功能脚组件，红外处理单元包括输入端和输出端，光敏接收单元的正极与红外处理单元的输入端电连接，功能脚组件与红外处理单元的输出端电连接，红外处理单元用于将光敏接收单元的光信号转化为电信号。本发明能增加红外线光信号接收性能，使较小体积的贴片红外线接收头能捕捉到更多能量的光信号。

Description

一种贴片红外线接收头及制造方法
技术领域
本发明涉及红外线光电封装技术领域，尤其是指一种贴片红外线接收头及制造方法。
背景技术
贴片红外线接收头是一种小型SMD型红外接收器，已开发和控制系统接收器旨在通过利用最新的IC技术。PIN二极管和前置放大器组装在PCB上，环氧树脂封装设计作为一个红外滤光片。解调输出信号可直接由微处理器解码。贴片红外线接收头主要运用于车载DVD、玩具、家用DVD、机顶盒等方面。
目前，市场上一般的贴片红外线接收头由于零部件体积较小、结构复杂，特别是双窗口的贴片红外线接收头，在封装时非常困难，难以满足贴片红外线接收头的整体性要求，进而影响红外线接收头的光电转化能效。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种贴片红外线接收头，以解决现有贴片红外线接收头在封装时非常困难，难以满足贴片红外线接收头的整体性要求，进而影响红外线接收头的光电转化能效的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种贴片红外线接收头，其包括：
基座，所述基座内嵌设有金属支架；
接收模块，所述接收模块设置于所述金属支架，所述接收模块包括至少两个光敏接收单元，所述光敏接收单元设置有正极和负极，所述光敏接收单元的负极与所述金属支架电连接；
信息处理模块，所述信息处理模块设置于所述金属支架，所述信息处理模块包括红外处理单元和功能脚组件，所述红外处理单元包括输入端和输出端，所述光敏接收单元的正极与所述红外处理单元的输入端电连接，所述功能脚组件与所述红外处理单元的输出端电连接，所述功能脚组件远离所述红外处理单元的一端凸出于所述基座设置，所述红外处理单元用于将光敏接收单元的光信号转化为电信号。
进一步地，至少两个所述光敏接收单元均匀分布于所述红外线接收芯片的四周。
进一步地，所述光敏接收单元为光敏二极管。
进一步地，所述红外处理单元为红外线接收芯片。
进一步地，所述红外线接收芯片包括GND模拟信号地端口和VCC模拟信号电源端口。
进一步地，所述基座由下至上依次包括下层胶体、上层胶体和接收窗口，所述接收窗口远离所述上层胶体的一端呈球面，所述光敏二极管设置于所述接收窗口的底端，所述功能脚组件设置于所述下层胶体和上侧胶体之间。
进一步地，所述接收窗口嵌设于所述上层胶体内，所述接收窗口的嵌设深度大于所述接收窗口厚度的四分之一且小于所述接收窗口厚度的三分之一。
进一步地，所述基座的四周分别设置有第一平衡脚、第二平衡脚、第三平衡脚和第四平衡脚。
进一步地，所述功能脚组件依次沿所述基座的长度方向排列，所述功能脚组件依次包括第一地引脚、信号输出引脚、电源引脚和第二地引脚。
本发明的另一个目的在于克服现有技术的不足，提供一种贴片红外线接收头制造方法，以解决现有贴片红外线接收头在封装时非常困难，难以满足贴片红外线接收头的整体性要求，进而影响红外线接收头的光电转化能效的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种贴片红外线接收头制造方法，包括：
在基座上嵌设金属支架；
通过金属胶水将光敏二极管固定到所述金属支架上，将所述光敏二极管的负极连接所述金属支架；
在所述金属支架上安装红外线接收芯片，将所述光敏二极管的正极连接所述红外线接收芯片；
将所述金属支架延展伸出所述基座以形成四个功能脚；
在所述光敏二极管的顶端设置凸透镜。
本发明的有益效果：本发明能增加红外线光信号接收性能，使较小体积的贴片红外线接收头能捕捉到更多能量的光信号，解决小型贴片式红外线接收头接收距离短及接收角度小的问题；并且本发明适应了市场上部分电器体积小型化后，使用现有大体积红外线接收头无法嵌入安装的问题。
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为本实施例的贴片红外线接收头的俯视图；
图2为本实施例的贴片红外线接收头的纵剖示意图；
图3为本实施例的贴片红外线接收头的横剖示意图；
图4为本实施例的贴片红外线接收头的弯折功能脚组件的示意图；
图5为本实施例的贴片红外线接收头制造方法的流程图；
图6为本实施例的贴片红外线接收头制造方法的成品图。
附图标记说明：10、基座；11、下层胶体；12、上层胶体；13、接收窗口；20、金属支架；30、光敏二极管；40、红外线接收芯片；50、功能脚组件；51、第一地引脚；52、信号输出引脚；53、电源引脚；54、第二地引脚；61、第一平衡脚；62、第二平衡脚；63、第三平衡脚；64、第四平衡脚。
具体实施方式
除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本发明技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，例如，术语“长度”、“宽度”、“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，仅是便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；本发明的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中，当元件被称为“固定于”或“安装于”或“设置于”或“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接位于该另一个元件上。例如，当一个元件被称为“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接连接到该另一个元件上。
此外，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
实施例
如图1至图4所示，本发明提供的一种贴片红外线接收头，其包括：
基座10，所述基座10内嵌设有金属支架20，金属支架20可以采用铜架；
接收模块，所述接收模块设置于所述金属支架20，所述接收模块包括至少两个光敏接收单元，所述光敏接收单元设置有正极和负极，所述光敏接收单元的负极与所述金属支架20电连接；
信息处理模块，所述信息处理模块设置于所述金属支架20，所述信息处理模块包括红外处理单元和功能脚组件50，所述红外处理单元包括输入端和输出端，所述光敏接收单元的正极与所述红外处理单元的输入端电连接，所述功能脚组件50与所述红外处理单元的输出端电连接，所述功能脚组件50远离所述红外处理单元的一端凸出于所述基座10设置，所述红外处理单元用于将光敏接收单元的光信号转化为电信号。
在本实施例中，本发明能增加红外线光信号接收性能，使较小体积的贴片红外线接收头能捕捉到更多能量的光信号，解决小型贴片式红外线接收头接收距离短及接收角度小的问题；并且本发明适应了市场上部分电器体积小型化后，使用现有大体积红外线接收头无法嵌入安装的问题。
如图1所示，至少两个所述光敏接收单元均匀分布于所述红外线接收芯片40的四周。所述光敏接收单元为光敏二极管30，本实施例中设置有两个。所述红外处理单元为红外线接收芯片40。所述红外线接收芯片40包括GND模拟信号地端口和VCC模拟信号电源端口。
光敏二极管30正极通过激光焊线机使金属线焊接在两个光敏二极管30上形成并联或串联。再用金属线把两个光敏二极管30正极连接到红外线接收芯片40的输入端，这样就完成了把红外线光信号转换成接收芯片需要的红外线电信号，转换成的电信号经过红外线接收芯片40内部电路的配合下，经红外线接收芯片40输出端与金属支架20连接后，通过金属支架20把遥控信号传递给外围电器主板的遥控输入口，红外线接收芯片40需要外围提供GND模拟信号地端口和VCC模拟信号电源端口，并使用激光焊线机把金属线焊接在红外线接收芯头的GND模拟信号地端口和VCC模拟信号电源端口。
如图2所示，所述基座10由下至上依次包括下层胶体11、上层胶体12和接收窗口13，所述接收窗口13远离所述上层胶体12的一端呈球面，所述光敏二极管30设置于所述接收窗口13的底端，所述功能脚组件50设置于所述下层胶体11和上侧胶体之间。所述接收窗口13嵌设于所述上层胶体12内，所述接收窗口13的嵌设深度大于所述接收窗口13厚度的四分之一且小于所述接收窗口13厚度的三分之一减轻接收窗口13侧贴时向前倾斜，使之减轻对平衡的影响。在本实施例中，下层胶体11、上层胶体12可以为金属胶水，比如银桨。基座10的设置，适应了市场上部分电器体积小型化后，使用现有大体积红外线接收头无法嵌入安装的问题。
优选地，如图3所示，所述基座10的四周分别设置有第一平衡脚61、第二平衡脚62、第三平衡脚63和第四平衡脚64。通过设置平衡脚解，决了小型化后的红外线接收头由于封装尺寸减小及使用贴片工艺造成重心不稳使贴片焊接后器件偏位的技术问题，保证基座10的前后平衡。
如图3所示，所述功能脚组件50依次沿所述基座10的长度方向排列，所述功能脚组件50依次包括第一地引脚51、信号输出引脚52、电源引脚53和第二地引脚54。
结合图1、图4、图5和图6，本实施还涉及一种贴片红外线接收头制造方法，包括：
S1、在基座10上嵌设金属支架20；
S2、通过金属胶水将光敏二极管30固定到金属支架20上，将光敏二极管30的负极连接金属支架20；
S3、在金属支架20上安装红外线接收芯片40，将光敏二极管30的正极连接红外线接收芯片40；
S4、将金属支架20延展伸出基座10以形成四个功能脚；
S5、在光敏二极管30的顶端设置凸透镜。
在本实施例中，将贴片红外线接收头焊接到基材上，采用双排十六列的形式，比传统红外线接收头支架采用单排的方案，材料利用率提高了一倍、生产设备可以完全兼容、简化了使用多排多列的红外线接收头支架生产工艺复杂的问题。
可以理解地，该一种贴片红外线接收头的工作原理大致如下：贴片红外线接收头除了能正常的把红外线光信号转换成电器产品能读取的电信号外，总是希望能接收到距离更远角度更大的红外线信号，这是贴片红外线接收头很重要的电性能指标之一，通常叫做接收距离和接收角度。这就需要在设计贴片红外线接收头的接收窗口13时，要满足各项光学技术参数。并且要求在使用过程中，必须根据接收窗口13的目的和实际情况来协调各参数的关系。只有这样才能充分发挥贴片红外线接收头对接收窗口13应有的要求，才能得到满意的接收距离和接收角度。收窗口在相同材质时的光学技术参数包括:数值孔径、放大率、焦深、视场宽度、覆盖差、接收芯片表面积及性能、工作距离等等。这些参数并不都是越高越好，它们之间是相互联系又相互制约的，在设计时，应根据接收窗口13的目的和实际情况来协调参数间的关系，以保证接收到有效接收角度内更远的红外线信号。
数值孔径是贴片红外线接收头接收窗口13的主要技术参数，是判断性能高低的重要标志。是接收窗口13接收红外线信号多少的重要指标之一。光源有效直径所形成的角度。孔径角越大，进入接收窗口13的红外线信号能量就越多，它与接收窗口13的有效直径成正比。本实施例在设置数值孔径时：1、确定接收芯片中心为接收窗口13半径的中心点。2、确认正面接收窗口13尺寸的最大值，取大于正面接收窗口13三分之一尺寸半径的凸镜，然后取降低凸镜三分之一的高度使之于正面的接收窗口13尺寸值基本相同，下降后三分之一的凸镜埋入胶体。3、去掉超过正面接收窗口13尺寸的部分凸镜边缘尺寸，使凸镜有效孔径最大化。4、牺牲两个接收窗口13之间需要兼顾贴片机吸嘴的部分凸镜尺寸(经过试验凸镜边缘是接收大角度的红外线信号，在实际使用中受电器外壳的阻挡，这部分的信号是无法采集到的)去掉部分受尺寸限制的凸镜边缘，使数值孔径大于实际窗口尺寸值。
放大率是跟接收窗口13球面的有效直径成正比。由上述叙述增加的数据孔径参数可以用来增加接收窗口13的球面有效直径尺寸。本实施例实施时在有限的正面接收窗口13尺寸内，先放弃接收大角度红外线信号，转而增加接收窗口13的受光面积，把能接收到的红外线光信号提高放大率，使有限的红外线光信号放大后聚焦在接收芯片上，来提高红外线光信号的利用率。使用贴片红外线接收头的电器设备上，由于受实际使用环境的影响，红外线光信号需要经过导光镜片或导光柱的传递，才能平行的射入红外线接收窗口13，接收角度越大接收到的光信号越少越弱。在接收75-90度之间的红外线光信号时，需要摄入尽量多的红外线光信号，只能增加接收光信号表面积、用提高放大率来取得较好的接收效果，采取大于实际接收窗口13尺寸的接收球面，使接收窗口13的有效放大率大于实际窗口能给予的尺寸范围。
焦深是指接收窗口13的接收焦点跟红外线接收芯片40之间的距离，距离越小接收能量越大。本实施例在实施焦深时采用最薄(0.4MM行业内认可的包裹厚度，厚了会增加产品尺寸，薄了要增加注胶压力)的胶料包裹支架，再加上支架跟芯片的安全间隙(0.8MM)，做到了1.2MM的焦深，使接收芯片接收到最强的红外信号，达到了最佳的接收效果。
视场宽度是保证接收红外线信号的另一重要指标，考虑到市场上的电子设备安装贴片红外线接收头时，多以导光镜片或导光柱引导红外线信号给贴片红外线接收头，能使有效的视场宽度最大时，是保证接收头最大接收角度和最大接收距离。本实施例在实施时通过除去两个接收窗口13紧挨的部分凸镜胶料，这样即考虑了器件满足(SMD)贴片机吸嘴抓料的要求，又保证了器件的最大视场宽度。为了最大限度的保留最大视场宽度，本实施例还去掉了器件部分底效视场宽度的胶料。
覆盖差是有效的接收窗口13接收到的红外线信号，占整个覆盖接收平面的红外线信号传输给接收芯片的比例，本实施例由于采用了最大的视场宽度，采用了在接收窗口13下部居中埋装接收芯片的方法，使器件在接收红外线信号光源时保留了最佳的覆盖差。
接收芯片表面积及性能是确保在接收窗口13接收到定量信号时，能最大限度的把红外线光能转换成电信号。本实施例采用了在有限的器件封装空间内安装最大尺寸、性能最好的芯片，使光电之间的能量转换达到最佳状态。
工作距离是指贴片红外线接收头能正常工作的最大距离，由于本实施例采用上述六条措施，能在所使用的电器设备上表现出更好的接收芯片效果。
综上述说：本实施例采用以上措施，保障了接收窗口13最佳的接收效果。
在本实施例中，受电器产品生产向小型化发展的影响，在使用贴片红外线接收头时，要求器件体积尺寸尽量缩小，并且要求贴片红外线接收头能同时满足卧式使用、立式使用、以减轻电器生产企业库存压力。同样的贴片红外线接收头生产企业也面临器件备货压力，需要减少器件种类来降低库存数量。但贴片红外线接收头本身是一个定向接收外来信号的器件，要求接收芯片正面定向射入信号源，信号源又要通过接收窗口13的引导才能正常工作。红外线接收窗口13安置在器件外延的胶体上，会打破器件安装时的平衡，受外力的影响容易偏离安装位置，设置平衡脚可以平衡器件重心，以保证器件贴片安装时不移位。贴片红外线接收头是一个光电转换器件，通过接收红外线信号转换成电子信号，需要有驱动电源正负极和信号输出脚，本实施例通过金属支架20在固封胶体上向外延伸了四个并排相互独立的电子引脚，它们分列在接收窗口13面的侧面，两端为第一地引脚51和第二地引脚54，中间为信号输出引脚52、电源引脚53，四个延伸后的电子引脚通过在生产金属支架20时，预先在胶体和金属支架20结合部，在背面折弯处冲制支架二分之一深度的V字槽，用于定向、定位折弯使用。再通过后道工序挤压使之成为前面叙述的，能兼容卧式使用、立式使用贴片式贴片红外线接收头，兼容了卧式和侧立器件对焊脚的要求。
综上，相比现有技术，该一种贴片红外线接收头至少具有以下有益效果：
本发明能增加红外线光信号接收性能，使较小体积的贴片红外线接收头能捕捉到更多能量的光信号，解决小型贴片式红外线接收头接收距离短及接收角度小的问题；并且本发明适应了市场上部分电器体积小型化后，使用现有大体积红外线接收头无法嵌入安装的问题。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种贴片红外线接收头，其特征在于，包括：
基座，所述基座内嵌设有金属支架；
接收模块，所述接收模块设置于所述金属支架，所述接收模块包括至少两个光敏接收单元，所述光敏接收单元设置有正极和负极，所述光敏接收单元的负极与所述金属支架电连接；
信息处理模块，所述信息处理模块设置于所述金属支架，所述信息处理模块包括红外处理单元和功能脚组件，所述红外处理单元包括输入端和输出端，所述光敏接收单元的正极与所述红外处理单元的输入端电连接，所述功能脚组件与所述红外处理单元的输出端电连接，所述功能脚组件远离所述红外处理单元的一端凸出于所述基座设置，所述红外处理单元用于将光敏接收单元的光信号转化为电信号。
2.根据权利要求1所述的一种贴片红外线接收头，其特征在于，至少两个所述光敏接收单元均匀分布于所述红外线接收芯片的四周。
3.根据权利要求2所述的一种贴片红外线接收头，其特征在于，所述光敏接收单元为光敏二极管。
4.根据权利要求2所述的一种贴片红外线接收头，其特征在于，所述红外处理单元为红外线接收芯片。
5.根据权利要求4所述的一种贴片红外线接收头，其特征在于，所述红外线接收芯片包括GND模拟信号地端口和VCC模拟信号电源端口。
6.根据权利要求2所述的一种贴片红外线接收头，其特征在于，所述基座由下至上依次包括下层胶体、上层胶体和接收窗口，所述接收窗口远离所述上层胶体的一端呈球面，所述光敏二极管设置于所述接收窗口的底端，所述功能脚组件设置于所述下层胶体和上侧胶体之间。
7.根据权利要求6所述的一种贴片红外线接收头，其特征在于，所述接收窗口嵌设于所述上层胶体内，所述接收窗口的嵌设深度大于所述接收窗口厚度的四分之一且小于所述接收窗口厚度的三分之一。
8.根据权利要求1所述的一种贴片红外线接收头，其特征在于，所述基座的四周分别设置有第一平衡脚、第二平衡脚、第三平衡脚和第四平衡脚。
9.根据权利要求1所述的一种贴片红外线接收头，其特征在于，所述功能脚组件依次沿所述基座的长度方向排列，所述功能脚组件依次包括第一地引脚、信号输出引脚、电源引脚和第二地引脚。
10.一种贴片红外线接收头制造方法，其特征在于，包括：
在基座上嵌设金属支架；
通过金属胶水将光敏二极管固定到所述金属支架上，将所述光敏二极管的负极连接所述金属支架；
在所述金属支架上安装红外线接收芯片，将所述光敏二极管的正极连接所述红外线接收芯片；
将所述金属支架延展伸出所述基座以形成四个功能脚；
在所述光敏二极管的顶端设置凸透镜。
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CN115242313A (zh) * 2022-06-24 2022-10-25 苏蕾 一种可立式和可卧式的接收头及其制造方法

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