CN212967699U - 光学传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光学传感器，该光学传感器包括基板、发射光芯片、接收感应芯片以及挡墙，基板具有布线表面；发射光芯片设置在布线表面上，且与基板电连接；接收感应芯片设置在布线表面上，且与基板电连接，以及挡墙设置在布线表面上且至少部分挡墙位于发射光芯片和接收感应芯片之间以将发射光芯片和接收感应芯片之间的光路隔断。本实用新型提供的上述光学传感器不需要额外设计电路，若将本申请的上述光学传感器用于封装装置，使得光学传感器的封装装置达到最小化设计，且包括本申请的光学传感器的封装装置通过挡墙使发射光芯片和接收感应芯片之间的光路隔断，从而避免了发射光芯片上的出射光线与接收感应芯片上的入射光线之间的串扰。

Description

光学传感器

技术领域

本实用新型涉及光学传感器技术领域，具体而言，涉及一种光学传感器。

背景技术

当前光学传感器封装一般要实现光源发射与接收的目的，其发射及接收往往都采用透明封装，而且要避免发射光和接收光相互干扰。因此现有技术进一步地将发射器件与接收器件隔绝开来，但因发射器需要进行外部支持，从而导致其不易控制；且传统封装使用分立器件封装或多槽放置芯片，从而使其体积及设计电路占用较大区域，进而导致封装体积过大，增加了设计难度。同时，传统使用多槽TOP点胶，精度控制及一致性管控有限。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供了一种光学传感器，以解决现有技术中的光学传感器的封装装置的封装体积过大的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种光学传感器，该光学传感器包括基板、发射光芯片、接收感应芯片以及挡墙，基板具有布线表面；发射光芯片设置在布线表面上，且与基板电连接；接收感应芯片设置在布线表面上，且与基板电连接，以及挡墙设置在布线表面上且至少部分挡墙位于发射光芯片和接收感应芯片之间以将发射光芯片和接收感应芯片之间的光路隔断。

进一步地，上述挡墙将布线表面划分为两个相互独立的环形区域且分别为第一环形区域和第二环形区域，发射光芯片设置在第一环形区域中，接收感应芯片的感光功能区设置在第二环形区域中。

进一步地，上述发射光芯片的光源上方设置有平凸透镜，平凸透镜的顶点与布线表面的距离小于挡墙的高度。

进一步地，上述光学传感器还包括第一透明胶体平面部，第一透明胶体平面部设置在发射光芯片和部分布线表面上，平凸透镜设置于第一透明胶体平面部的远离基板的表面上。

进一步地，上述第一透明胶体平面部和平凸透镜为一体设置。

进一步地，上述第一透明胶体平面部为柱状体。

进一步地，上述平凸透镜覆盖发射光芯片设置。

进一步地，上述发射光芯片的出射光在经过平凸透镜折射后的出射角在30°～60°之间。

进一步地，上述接收感应芯片上还设置有第二透明胶体平面部，第二透明胶体平面部覆盖接收感应芯片，第二透明胶体平面部的高度小于挡墙的高度。

进一步地，上述挡墙在对应第一环形区域和第二环形区域处形成空间，在远离基板的方向上，各空间平行于布线表面的截面各自独立地逐渐增大。

应用本实用新型的技术方案，本实用新型提供的上述光学传感器，将发射光芯片、接收感应芯片设置在同一个基板的布线表面上，并且将发射光芯片、接收感应芯片分别与基板进行电连接，不需要额外设计电路，若将本申请的上述光学传感器用于封装装置，与现有技术通用的分立器件封装或者多槽放置芯片的封装装置相比，本申请的上述方案将发射、接收进行集成化设置，使得光学传感器的封装装置达到最小化设计，进一步地在整体上减小了该封装装置的体积。且包括本申请的光学传感器的封装装置通过挡墙使发射光芯片和接收感应芯片之间的光路隔断，从而避免了发射光芯片上的出射光线与接收感应芯片上的入射光线之间的串扰。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本申请一种实施例提供的光学传感器的俯视图；

图2示出了图1所示的光学传感器在A-A处的剖面结构示意图；

图3示出了根据本申请另一种实施例提供的光学传感器的俯视图；以及

图4示出了图3所示的光学传感器在B-B处的剖面结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、基板；20、发射光芯片；30、接收感应芯片；40、挡墙；50、平凸透镜；60、第一透明胶体平面部；70、第二透明胶体平面部。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

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。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，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示例可以具有不同的值。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。

如本实用新型背景技术所分析的，现有技术中存在光学传感器的封装装置的封装体积过大的问题，为解决该问题，本实用新型提供了一种光学传感器。

在本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种光学传感器，如图1至4所示，该光学传感器包括基板10、发射光芯片20、接收感应芯片30以及挡墙40，基板10具有布线表面；发射光芯片20设置在布线表面上，且与基板10电连接；接收感应芯片30设置在布线表面上，且与基板10电连接，以及挡墙40设置在布线表面上且至少部分挡墙40位于发射光芯片20和接收感应芯片30之间以将发射光芯片20和接收感应芯片30之间的光路隔断。

本实用新型提供的上述光学传感器，将发射光芯片20、接收感应芯片30设置在同一个基板的布线表面上，并且将发射光芯片20、接收感应芯片30分别与基板进行电连接，不需要额外设计电路，若将本申请的上述光学传感器用于封装装置，与现有技术通用的分立器件封装或者多槽放置芯片的封装装置相比，本申请的上述方案将发射、接收进行集成化设置，使得光学传感器的封装装置达到最小化设计，进一步地在整体上减小了该封装装置的体积。且包括本申请的光学传感器的封装装置通过挡墙40使发射光芯片20和接收感应芯片30之间的光路隔断，从而避免了发射光芯片20上的出射光线与接收感应芯片30上的入射光线之间的串扰。

上述电连接可以采用导线并通过焊接的方式将基板的布线表面上的焊盘和相应芯片的焊盘进行连接。本申请的上述封装装置可以适用于各种光学传感器的封装，优选上述光学传感器为接近传感器、环境光传感器、颜色传感器、手势传感器中的任意一种或多种的组合。采用本申请的封装装置对上述光学传感器进行封装，可得到封装体积更小、使用范围更广的光学传感器。

本申请挡墙40的作用主要是用于将发射光芯片20和接收感应芯片30之间的光路隔断，为了提高光线集中程度，在本申请的一种实施例中，如图1和3所示，上述挡墙40将布线表面划分为两个相互独立的环形区域且分别为第一环形区域和第二环形区域，发射光芯片20设置在第一环形区域中，接收感应芯片30的感光功能区设置在第二环形区域中。

将发射光芯片20和接收感应芯片30设置在挡墙40的形成的环形封闭区域，该挡墙40一方面可以实现挡墙阻挡光线的基本功能，另一方面还可以起到对发射光芯片20和接收感应芯片30的部分封装作用。而且上述设置使得仅仅是接收感应芯片30的感光功能区露出，其余部分被挡墙40遮挡，从而进一步地减小了封装装置的体积。

用于本申请的发射光芯片20可以采用常规的发光芯片，其出射光的角度没有特定限制，导致其出射光不能被充分接受利用，为了提高发射光芯片20的光利用率，优选如图1至4所示，发射光芯片20的光源上方设置有平凸透镜50，平凸透镜50的顶点与布线表面的距离小于挡墙40的高度，以使挡墙起到充分的阻隔作用。利用平凸透镜50对发射光芯片20发出的光进行折射，通过改变光路使原本不能被接受利用的光线可以被接受，比如将发射光芯片20点光源发出的光转换为平行光或者进行集成，本领域技术人员可以根据基础的光学原理，通过调节发射光芯片20和平凸透镜50之间距离来对出射光的光路进行调整。

在本申请的一种实施例中，如图1和2所示，上述光学传感器还包括第一透明胶体平面部60，第一透明胶体平面部60设置在发射光芯片20和部分布线表面上，平凸透镜50设置于第一透明胶体平面部60的远离基板10的表面上。

设置上述第一透明胶体平面部60，可以更灵活的通过改变第一透明胶体平面部60的厚度来控制发射光芯片20上出射光线的折射程度，从而控制出射光线的线路，进而得到符合不同要求的光学传感器的封装装置。该第一透明胶体平面部60设置在发射光芯片20和部分布线表面上，从而将发射光芯片20和导线进行包覆，保护发射光芯片20和导线的连接，提高封装装置的可靠性，可参考图2。

为避免实际操作过程中第一透明胶体平面部60和平凸透镜50之间的滑动造成对发射光芯片20上发出的光线的失控，如图1和2所示，优选上述第一透明胶体平面部60和平凸透镜50为一体设置，因此二者可以采用相同的材料制作，比如透明胶体。

在一种优选的实施例中，上述第一透明胶体平面部60为柱状体，如上所述，通过调整柱状体的高度来调整位于其上的平凸透镜50的位置，进而调整发射光芯片20与平凸透镜50的焦点相对于位置，实现对出射光线的方向调整。该第一透明胶体平面部60可以为圆柱体、三棱柱、四棱柱、五棱柱等柱状体，本领域技术人员可以通过改变模具灵活调整该柱状体的形状，且该柱状体的横截面积和位于其上的平凸透镜50的底面积可以相同，也可以不同，优选该柱状体的横截面积大于平凸透镜50的底面积以实现对平凸透镜50的稳定支撑。

在本申请的一种实施例中，如图3和4所示，上述平凸透镜50覆盖发射光芯片20设置。

可以通过直接控制平凸透镜50表面弯曲的程度来控制发射光芯片20上出射光线的折射程度，从而控制出射光线的光路。

为提高出射光线的强度，优选上述发射光芯片20的出射光在经过平凸透镜50折射后的出射角在30°～60°之间。

在本申请的一种实施例中，如图1至4所示，上述接收感应芯片30上还设置有第二透明胶体平面部70，第二透明胶体平面部70覆盖接收感应芯片30，第二透明胶体平面部70的高度小于挡墙40的高度。

在上述接收感应芯片30上设置有第二透明胶体平面部70，挡墙40至少覆盖第二透明胶体平面部70的部分表面，尽可能只露出接收感应芯片30的感光部分的第二透明胶体平面部70的表面，以使接收感应芯片30可以接收光线，同时挡墙40对第二透明胶体平面部70以及接收感应芯片30起到保护作用，第二透明胶体平面部70的高度小于挡墙40的高度，以避免发射光芯片发出或遇到物体反射回来的光线在挡墙表面形成散射而干扰接收感应芯片30的感光灵敏度。

在本申请的一种实施例中，如图1至4所示，上述挡墙40在对应第一环形区域和第二环形区域处形成空间，在远离基板10的方向上，各空间平行于布线表面的截面各自独立地逐渐增大。

上述设置的第一环形区域和第二环形区域上的空间开口逐渐增大一方面有助于将透明胶体成型后的模具进行脱除，从而降低模具脱除过程中模具对挡墙40的磨损几率，同时起到控制出射光线的光路的作用。

光学传感器的封装装置的制备方法：第一步，在制备基板10时设计系统电路，赋予各外部电极功能定义；第二步，完成基板10的制作后，在发射光芯片20、接收感应芯片30的位置处点涂或印刷固晶浆；第三步，放置发射光芯片20、接收感应芯片30，固晶浆固化，然后通过导线将发射光芯片20、接收感应芯片30与基板10的外部电极电连接；第四步，在发射光芯片20、接收感应芯片30上塑封透明胶体，比如参考图2，发射光芯片20上部的透明胶体形成柱状体加平凸透镜，或者参考图4，发射光芯片20上部的透明胶体形成为平凸透镜。接收感应芯片30上部的透明胶体形成第二透明胶体平面部70。

其中，透明胶体成型可以是，整块基板10进行透明胶体塑封，基板10上同列或同行发射光芯片20通过模具流道的胶体相连，且发射光芯片20上部具有平凸透镜50，基板10上同列或同行接收感应芯片30通过模具流道的胶体相连，两胶体流道横向或纵向独立；其中，胶体成型可通过两种形式：第一种直接通过模具成型，平凸透镜50的高度及包覆接收感应芯片30的第二透明胶体平面部70的高度分别与模具模芯高度相同；第二种在模具与基板间添加垫片，由垫片高度直接确定包覆发射光芯片20的第一透明胶体平面部60及包覆接收感应芯片30的第二透明胶体平面部70的高度，平凸透镜50的高度由模具模芯确定。

第五步，通过注塑、粘结或塑封形成挡墙40并至少覆盖基板的布线表面的部分表面，同时露出平凸透镜50及接收感应芯片30的感光功能区，挡墙40的高度不低于平凸透镜50的顶点及接收感应芯片30上部的第二透明胶体平面部70的高度。

具体的，挡墙40覆盖基板的布线表面的大部分表面，并且至少部分挡墙40位于发射光芯片20和接收感应芯片30之间以将发射光芯片20和接收感应芯片30之间的光路隔断。同时，挡墙40至少覆盖平凸透镜50和/或第二透明胶体平面部70的部分表面，可对发射光芯片20和接收感应芯片30起到二次保护作用，进一步地在整体上减小了该封装装置的体积。

第六步，将整个基板10划片为单元器件，使用挡墙的胶体成型方式，光学传感器发光区域与光接收区域的横向区域被挡墙40的胶体完全包覆，从而完全不会产生光学串扰。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

本实用新型提供的上述光学传感器，将发射光芯片、接收感应芯片设置在同一个基板的布线表面上，并且将发射光芯片、接收感应芯片分别与基板进行电连接，不需要额外设计电路，若将本申请的上述光学传感器用于封装装置，与现有技术通用的分立器件封装或者多槽放置芯片的封装装置相比，本申请的上述方案将发射、接收进行集成化设置，使得光学传感器的封装装置达到最小化设计，进一步地在整体上减小了该封装装置的体积。且包括本申请的光学传感器的封装装置通过挡墙使发射光芯片和接收感应芯片之间的光路隔断，从而避免了发射光芯片上的出射光线与接收感应芯片上的入射光线之间的串扰。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光学传感器，其特征在于，所述光学传感器包括：

基板(10)，具有布线表面；

发射光芯片(20)，设置在所述布线表面上，且与所述基板(10)电连接；

接收感应芯片(30)，设置在所述布线表面上，且与所述基板(10)电连接，以及

挡墙(40)，设置在所述布线表面上且至少部分所述挡墙(40)位于所述发射光芯片(20)和所述接收感应芯片(30)之间以将所述发射光芯片(20)和所述接收感应芯片(30)之间的光路隔断。

2.根据权利要求1所述的光学传感器，其特征在于，所述挡墙(40)将所述布线表面划分为两个相互独立的环形区域且分别为第一环形区域和第二环形区域，所述发射光芯片(20)设置在所述第一环形区域中，所述接收感应芯片(30)的感光功能区设置在所述第二环形区域中。

3.根据权利要求2所述的光学传感器，其特征在于，所述发射光芯片(20)的光源上方设置有平凸透镜(50)，所述平凸透镜(50)的顶点与所述布线表面的距离小于所述挡墙(40)的高度。

4.根据权利要求3所述的光学传感器，其特征在于，所述光学传感器还包括第一透明胶体平面部(60)，所述第一透明胶体平面部(60)设置在所述发射光芯片(20)和部分所述布线表面上，所述平凸透镜(50)设置于所述第一透明胶体平面部(60)的远离所述基板(10)的表面上。

5.根据权利要求4所述的光学传感器，其特征在于，所述第一透明胶体平面部(60)和所述平凸透镜(50)为一体设置。

6.根据权利要求4所述的光学传感器，其特征在于，所述第一透明胶体平面部(60)为柱状体。

7.根据权利要求3所述的光学传感器，其特征在于，所述平凸透镜(50)覆盖所述发射光芯片(20)设置。

8.根据权利要求3所述的光学传感器，其特征在于，所述发射光芯片(20)的出射光在经过所述平凸透镜(50)折射后的出射角在30°～60°之间。

9.根据权利要求1所述的光学传感器，其特征在于，所述接收感应芯片(30)上还设置有第二透明胶体平面部(70)，所述第二透明胶体平面部(70)覆盖所述接收感应芯片(30)，所述第二透明胶体平面部(70)的高度小于所述挡墙(40)的高度。

10.根据权利要求2所述的光学传感器，其特征在于，所述挡墙(40)在对应所述第一环形区域和所述第二环形区域处形成空间，在远离所述基板(10)的方向上，各所述空间平行于所述布线表面的截面各自独立地逐渐增大。

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