CN208904018U - 一种光学传感器和电子终端设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种光学传感器和电子终端设备。光学传感器，包括衬底和被塑封在衬底上的光学传感器芯片与发光芯片，所述发光芯片被第一透光注塑材料包裹塑封在所述衬底上，第二透光注塑材料围合塑封所述发光芯片的第一透光注塑材料形成有第一透镜结构，所述第一透光注塑材料的折射率大于第二透光注塑材料，所述第一透镜结构将所述发光芯片发出的光线向衬底的上方远离衬底的方向聚集，所述光学传感器芯片位于第一透镜结构外侧且被第一透光注塑材料或第二透光注塑材料包裹塑封在所述衬底上。
Description
技术领域
本实用新型属于电子设备技术领域，更具体地，本实用新型涉及一种光学传感器和电子终端设备。
背景技术
目前，光学传感器在消费电子类的应用越来越广泛，如手机、智能手表、智能手环等。利用光学传感器，可以实现接近光检测、环境光检测、心率检测、血氧检测、手势识别等。其基本原理是发光芯片发出特定波长的光线，该光线到达待测物体后，会返回一束与待测物体相关的光线，到达光学传感器芯片的光学接收区。
现有技术中，如图1中所示的，所述发光芯片和光学传感器芯片被分隔在不同的腔室中，再被透光罩罩住，但隔板的设置增大了装配难度，对装配的要求较高，并且在使用过程中，发光芯片和光学传感器芯片与透光罩之间的间隙有可能产生水雾，影响光路效率。或者如图2所示，采用一次塑封将发光芯片和光学传感器芯片进行塑封，但是光路效率差，发光芯片出光及光学传感器芯片聚光不佳，发光芯片内反射的光线影响光学传感器芯片，对光学传感器芯片产生干扰。
实用新型内容
本实用新型的一个目的是提供一种光学传感器的新技术方案。
根据本实用新型的一个方面，提供一种光学传感器，包括衬底和被塑封在衬底上的光学传感器芯片与发光芯片，所述发光芯片被第一透光注塑材料包裹塑封在所述衬底上，第二透光注塑材料围合塑封所述发光芯片的第一透光注塑材料形成有第一透镜结构，所述第一透光注塑材料的折射率大于第二透光注塑材料，所述第一透镜结构将所述发光芯片发出的光线向衬底的上方远离衬底的方向聚集，所述光学传感器芯片位于第一透镜结构外侧且被第一透光注塑材料或第二透光注塑材料包裹塑封在所述衬底上。
可选地，所述第一透镜结构为内凹透镜结构，所述内凹透镜向衬底的方向凹陷。
可选地，所述光学传感器芯片被第一透光注塑材料包裹塑封在所述衬底上，塑封所述光学传感器的第一透光注塑材料形成有第二透镜结构。
可选地，所述第二透镜结构为平凸透镜结构，所述平凸透镜向衬底的上方凸起。
可选地，还包括有壳体，所述壳体与所述衬底围合成容纳腔，所述容纳腔远离衬底的方向具有开口，所述光学传感器芯片和发光芯片位于所述容纳腔内，所述容纳腔被第一透光注塑材料和第二透光注塑材料充满。
可选地，所述壳体向所述容纳腔内延伸设置有凸起部。
可选地，包括至少两个所述发光芯片，所述发光芯片对称设置在所述光学传感器芯片的周围。
可选地，所述第一透光注塑材料或/和第二透光注塑材料形成的注塑体远离衬底的一面与衬底平行。
根据本实用新型的另一个方面，还提供一种电子终端设备，其特征在于，包括外壳以及设置在外壳内的上述的光学传感器。
可选地，所述光学传感器包括衬底和被塑封在衬底上的光学传感器芯片与发光芯片，所述外壳与所述衬底围合成安装腔，所述安装腔远离衬底的方向具有开口，所述光学传感器芯片和发光芯片位于所述安装腔内，所述安装腔被第一透光注塑材料和第二透光注塑材料充满。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本实用新型的实施例，并且连同说明书一起用于解释本实用新型的原理。
图1是现有技术中一种光学传感器的结构示意图。
图2是现有技术中领一种光学传感器的结构示意图。
图3是本申请实施例1的结构示意图。
图4是本申请实施例2的结构示意图。
图5是本申请实施例3的结构示意图。
图中：1衬底，2光学传感器芯片，3发光芯片，4第一透光注塑材料，41第二透镜结构，5第二透光注塑材料，51第一透镜结构，6壳体，61凸起部，7透光罩。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
根据本实用新型的一个方面，提供的光学传感器，参照图3-5所示的实施例1-3，包括衬底1、光学传感器芯片2和发光芯片3。所述光学传感器芯片2和发光芯片3被一体塑封在衬底1上。
所述发光芯片3可以为LED芯片，例如蓝光LED芯片，可以是发出蓝色波长的光电二极管。所述衬底1可以为电路板或陶瓷管壳等，在电路板或陶瓷管壳上可以预先设置有光学传感器的电路布图。所述光学传感器芯片2用于接收被反射的发光芯片3发出的光线，并根据接收到的光信号产生电信号。
所述发光芯片3被第一透光注塑材料4包裹塑封在所述衬底1上。第二透光注塑材料5围合塑封所述发光芯片3的第一透光注塑材料4形成有第一透镜结构51。可以是先采用第一透光注塑材料4将所述发光芯片3塑封在所述衬底1上，然后在采用第二透光注塑材料5进行二次注塑围合；也可以是先使用第二透光注塑材料5进行注塑，空缺出塑封所述发光芯片3的注塑位置，在第二透光注塑材料5成型后，再使用第一透光注塑材料4进行注塑。采用分批注塑的方式使得所述第一透光注塑材料4和第二透光注塑材料5分别成型。
所述第一透光注塑材料4的折射率大于第二透光注塑材料5。所述第一透镜结构51将所述发光芯片3发出的光线向衬底1的上方远离衬底1的方向聚集，对发光芯片3发出的光线具有引导作用。例如所述第一透镜结构51为内凹镜结构，所述平凸透镜向衬底的上方凸起；内凹镜结构可以进一步为图3-5中所示的反光杯结构，杯口方向朝向所述衬底1的上方，所述发光芯片3位于所述反光杯的杯中，所述第一透光注塑材料4的折射率大于第二透光注塑材料5，使得所述发光芯片3向四周发出与衬底1夹角较小的光线大部分在第一透光注塑材料4和第二透光注塑材料5的交界处被反射向衬底1的上方，减少直接照射进入第二透光注塑材料5的光量，提高了本实用新型中发光芯片3发出的光线的光路效率，更多的朝向了衬底上方。
所述第一透镜结构51引导所述发光芯片3发出的光线朝向所述衬底1的上方，可以是正上方，也可以不是正上方，而是向一侧偏斜的，只要使得光线被反射后能够被光学传感器芯片2所接收到即可，光路设计作为光学传感器的基本条件，本领域技术人员可以根据需要进行设计，具体的光路本申请对此并不限制。
所述光学传感器芯片2位于所述第一透镜结构51的外侧，不对第一透镜结构51的成型造成干扰。并且由于所述第一透光注塑材料4的折射率大于第二透光注塑材料5，发光芯片3发出的光线被第一透镜结构51引导向所述衬底1的上方，进入第二透光注塑材料5的光量减少，所述光学传感器芯片2位于所述第一透镜结构51的外侧，相比较于采用单一注塑材料得到的光学传感器，减少了发光芯片3直接发出的光线对光学传感器芯片2所造成的干扰。
本实用新型提供的光学传感器，能够有效地增强光学传感器的光路效率。此外，还能够减少注塑体内部的光干扰。
在一些实施例中，参照图3，所述光学传感器芯片2被第一透光注塑材料4包裹塑封在所述衬底1上，塑封所述光学传感器2的第一透光注塑材料4形成有第二透镜结构41。可以是采用第一透光注塑材料4分别将光学传感器芯片2和发光芯片3塑封在衬底1上，然后在使用第二透光注塑材料5进行注塑填充。
在一些实施例中，参照图3，所述第二透镜结构41可以为平凸透镜，所述平凸透镜向衬底1的上方凸起，便于将反射后朝向所述光学传感器2的光线进行聚集，将光学传感器芯片2的感光区设置在光线焦点附近即可得到较强的光信号，提高光信号的强度，提升本实用新型的性能。
在一些实施例中，参照图5，所述光学传感器还包括有壳体6。所述壳体6与所述衬底1围合成容纳腔，所述容纳腔远离衬底1的方向具有开口。所述光学传感器芯片2和发光芯片3位于所述容纳腔内。所述第一透光注塑材料4和第二透光注塑材料5分别成型，并将所述容纳腔填充满，防止在光学传感器内部具有间隙，容易形成水雾影响光路效率，进而影响产品性能。还降低了装配的要求，只要将所述光学传感器芯片2和发光芯片3预先通过焊接、粘接等方式固定在衬底1上，然后进行塑封即可，降低了装配时的公差要求。
在一些实施例中，参照图5，所述壳体6向所述容纳腔内延伸设置有凸起部61。所述一透光注塑材料4或/和第二透光注塑材料5成型后形成的注塑体与所述凸起部61相配合，将所述衬底1、光学传感器芯片2和发光芯片3固持于壳体6内，提高转配的结合强度，增强了整体的结构稳固性。
在一些实施例中，塑封后形成的注塑整体，远离衬底1的一面根据注塑顺序的不同，可以是如图4所示的由第一透光注塑材料4形成的，也可以是如图2所示的由第二透光注塑材料5形成，还可以是分别由第一透光注塑材料4和第二透光注塑材料5形成注塑体共同形成的，本申请对此并不限制。
在一些实施例中，参照图3-5，所述光学传感器包括至少两个所述发光芯片3，所述发光芯片3对称设置在所述光学传感器芯片2的周围，能够进行相互较正，保证光学传感器的感应准确度，提高其可靠性。
进行一步的，在一些实施例中，所述第一透光注塑材料4或/和第二透光注塑材料5形成的注塑体远离衬底1的一面与衬底1平行，便于进行对称的光路设计。
在一些实施例中，所述光学传感器包括心率传感器。
在一些实施例中，所述第一透光注塑材料和第一透光注塑材料包括有环氧树脂，聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯，聚对苯二甲酸乙二醇脂等现有的透光注塑材料。
根据本实用新型的另一个方面，还提供一种电子终端设备，包括外壳以及设置在外壳内的上述的光学传感器。所述电子终端设备可以是运动手环、手机等能被人直接使用的终端设备。
进一步的，在一些实施例中，所述壳体6可以是所述电子终端设备的外壳，即可以将衬底1、光学传感器芯片2和发光芯片3直接塑封在所述电子终端设备的外壳内，能够减少对电子终端设备内空间的占用，有利于电子终端设备的小型化；还能够省略将壳体6装入外壳的步骤；还能够提高心律传感器装配后的结合强度。
虽然已经通过示例对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种光学传感器，其特征在于，包括衬底和被塑封在衬底上的光学传感器芯片与发光芯片，所述发光芯片被第一透光注塑材料包裹塑封在所述衬底上，第二透光注塑材料围合塑封所述发光芯片的第一透光注塑材料形成有第一透镜结构，所述第一透光注塑材料的折射率大于第二透光注塑材料，所述第一透镜结构将所述发光芯片发出的光线向衬底的上方远离衬底的方向聚集，所述光学传感器芯片位于第一透镜结构外侧且被第一透光注塑材料或第二透光注塑材料包裹塑封在所述衬底上。
2.根据权利要求1所述的光学传感器，其特征在于，所述第一透镜结构为内凹透镜结构，所述内凹透镜向衬底的方向凹陷。
3.根据权利要求1所述的光学传感器，其特征在于，所述光学传感器芯片被第一透光注塑材料包裹塑封在所述衬底上，塑封所述光学传感器的第一透光注塑材料形成有第二透镜结构。
4.根据权利要求3所述的光学传感器，其特征在于，所述第二透镜结构为平凸透镜结构，所述平凸透镜向衬底的上方凸起。
5.根据权利要求1所述的光学传感器，其特征在于，还包括有壳体，所述壳体与所述衬底围合成容纳腔，所述容纳腔远离衬底的方向具有开口，所述光学传感器芯片和发光芯片位于所述容纳腔内，所述容纳腔被第一透光注塑材料和第二透光注塑材料充满。
6.根据权利要求5所述的光学传感器，其特征在于，所述壳体向所述容纳腔内延伸设置有凸起部。
7.根据权利要求1所述的光学传感器，其特征在于，包括至少两个所述发光芯片，所述发光芯片对称设置在所述光学传感器芯片的周围。
8.根据权利要求7所述的光学传感器，其特征在于，所述第一透光注塑材料或/和第二透光注塑材料形成的注塑体远离衬底的一面与衬底平行。
9.一种电子终端设备，其特征在于，包括外壳以及设置在外壳内的权利要求1-8任一所述的光学传感器。
10.根据权利要求9所述的电子终端设备，其特征在于，所述光学传感器包括衬底和被塑封在衬底上的光学传感器芯片与发光芯片，所述外壳与所述衬底围合成安装腔，所述安装腔远离衬底的方向具有开口，所述光学传感器芯片和发光芯片位于所述安装腔内，所述安装腔被第一透光注塑材料和第二透光注塑材料充满。
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