KR101929622B1 - 렌즈 일체형 플라스틱 사출물을 이용한 방수 기능 광센서 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 방수 기능의 광센서 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라스틱 사출물을 이용한 방수 기능 광센서 모듈에 관한 것이다.
본 발명은 전면에 렌즈가 형성되고 배면이 개방된 렌즈 일체형 플라스틱 사출물, 상기 사출물에 내장되며 광소자, 인쇄회로 기판, 및 와이어으로 이루어진 광센서 패키지, 및 상기 사출물의 내부를 배면까지 충진하는 실리콘 몰딩을 포함하는 방수형 광센서를 제공한다.
본 발명은 수분이 많은 환경에서의 장시간 사용이나, 열충격에 노출된 환경에서 수분 침투가 발생하지 않는 센서를 제작함으로써, 수분에 장시간 노출되는 냉장고, 세탁기, 정수기, 제빙기 등에 적용이 가능하여 진다.
본 발명은 전면에 렌즈가 형성되고 배면이 개방된 렌즈 일체형 플라스틱 사출물, 상기 사출물에 내장되며 광소자, 인쇄회로 기판, 및 와이어으로 이루어진 광센서 패키지, 및 상기 사출물의 내부를 배면까지 충진하는 실리콘 몰딩을 포함하는 방수형 광센서를 제공한다.
본 발명은 수분이 많은 환경에서의 장시간 사용이나, 열충격에 노출된 환경에서 수분 침투가 발생하지 않는 센서를 제작함으로써, 수분에 장시간 노출되는 냉장고, 세탁기, 정수기, 제빙기 등에 적용이 가능하여 진다.
Description
본 발명은 방수 기능의 광센서 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라스틱 사출물을 이용한 방수 기능 광센서 모듈에 관한 것이다.
종래의 플라스틱 사출물(광투과형 렌즈 일체형)을 적용한 광센서 모듈은 수분 침투에 의한 전자 부품의 부식 방지를 위해, 회로보호코팅(Conformal Coating), 우레탄 또는 에폭시를 이용한 몰딩(Molidng)이 보편화 되어 사용되고 있다. 그러나 종래의 상기와 같은 방법은, 수분이 많은 환경에서의 장시간 사용에 의한 코팅제의 변형 또는 주변 환경 변화(온도, 습도) 등의 이유로 제품 내부로 수분이 침투되어, 전자 부품의 부식 또는 광학적 특성에 영향을 주는 현상이 초래된다. 이는 광센서 모듈의 오동작으로 이어져, 장기적으로는 적용 셋트의 시장 불량으로 이어진다.
타이완 시큐리티 네트 컴퍼니에 허여된 대한민국 등록 실용신안 제471819호에서는 적외선 광센서의 방수를 위해서, 적외선 광센서(50)를 도 1과 같이 케이스(10)에 넣어 밀봉하는 방식이 개시되어 있다. 이러한 방식은 방수를 위한 케이스(10) 구조가 복잡하여 제조하기 어렵다는 단점이 있다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 방수 성능이 우수한 광센서를 제공하는 것이다.
본 발명에서 해결하고자 하는 다른 과제는 방수 성능이 우수하면서 구조가 단순한 광센서를 제공하는 것이다.
본 발명에서 해결하고자 하는 다른 과제는 방수 성능이 우수한 광센서를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은
전면에 렌즈가 형성되고 배면이 개방된 렌즈 일체형 플라스틱 사출물;
상기 렌즈를 통해 수광 또는 발광하도록 사출물에 내장된 광소자,
상기 광소자에 연결되어 사출물에 내장된 인쇄회로 기판,
상기 인쇄회로기판에 연결되어 사출물을 관통하여 외부로 연장되는 와이어, 및
상기 사출물의 내부를 충진하면서 상기 사출물의 배면을 막아주는 실리콘 몰딩을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 플라스틱 사출물의 내부는 충진되는 실리콘 몰딩과의 결합력을 높일 수 있도록 내부면의 적어도 일부가 거칠게 처리될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 플라스틱 사출물은 실리콘 몰딩과 플라스틱 사출물 사이의 접합력을 높일 수 있도록, 플라스틱 사출물의 제조과정에서 사출물의 표면에 묻게 되는 이물질을 세척하여 사용하는 것이 바람직하다. 상기 플라스틱 사출물의 표면 이물질은 금형 이형제일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 실리콘 몰딩은 충진 중 기포가 발생하는 것을 방지하기 위해서, 인쇄회로기판 및/또는 광센서와 사출물 내측 벽면과의 틈새를 충진하는 1차 몰딩 후, 사출물의 배면까지 충진하는 2차 몰딩으로 이루어지는 것이 좋다.
본 발명에 있어서, 상기 와이어는 와이어를 잡아당기는 외력에 의해서 사출물과 실리콘 몰딩이 분리되는 것을 방지할 수 있도록, 사출물의 측면에 형성된 관통구를 통해서 외부로 연장되는 것이 바람직하다.
본 발명은 수분이 많은 환경에서의 장시간 사용이나, 열충격에 노출된 환경에서 수분 침투가 발생하지 않는 센서를 제작함으로써, 수분에 장시간 노출되는 냉장고, 세탁기, 정수기, 제빙기 등에 적용이 가능하여 진다.
도 1은 종래 기술에 따른 방수형 광센서 패키지이다.
도 2는 본 발명에 따른 방수형 광센서의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 방수형 광센서 패키지에 포함되는 광센서 모듈의 측단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 방수형 광센서 패키지의 외관을 이루는 플라스틱 사출물 형상이다. (a)는 저면도이며, (b)는 저면 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 방수형 광센서 패키지의 제조를 위해, 플라스틱 사출물과 광센서 모듈이 안착되는 과정을 보여주는 도면이다. (a)는 와이어가 삽입된 상태이며, (b)는 결합된 상태이다.
도 6은 본 발명에 따른 방수형 광센서 패키지가 플라스틱 사출물 내부에서 몰딩되는 과정을 보여주는 도면이다. (a) 1차 몰딩된 영역이며, (b) 2차 몰딩된 영역이다.
도 2는 본 발명에 따른 방수형 광센서의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 방수형 광센서 패키지에 포함되는 광센서 모듈의 측단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 방수형 광센서 패키지의 외관을 이루는 플라스틱 사출물 형상이다. (a)는 저면도이며, (b)는 저면 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 방수형 광센서 패키지의 제조를 위해, 플라스틱 사출물과 광센서 모듈이 안착되는 과정을 보여주는 도면이다. (a)는 와이어가 삽입된 상태이며, (b)는 결합된 상태이다.
도 6은 본 발명에 따른 방수형 광센서 패키지가 플라스틱 사출물 내부에서 몰딩되는 과정을 보여주는 도면이다. (a) 1차 몰딩된 영역이며, (b) 2차 몰딩된 영역이다.
하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다.
도 2에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 방수형 광센서(100)는 전면의 일부에 렌즈가 형성되고 배면이 개방된 직육면체 형상의 렌즈 일체형 플라스틱 사출물(200)과 렌즈를 통해서 광을 발광 및/또는 수광하도록 사출물에 내장된 광소자(110), 상기 광소자(110)의 측면에 평행하게 연결되며, 플라스틱 사출물의 전면에 렌즈가 없는 부위에 밀착되는 인쇄회로 기판(120), 및 상기 인쇄회로기판(120)에 연결되어 평행하게 연장되며, 플라스틱 사출물(200)을 관통하여 외부로 연결되는 와이어(130)로 이루어진 광센서 패키지(100)와, 및 플라스틱 사출물(200)이 방수되도록 플라스틱 사출물(200)의 내부를 배면까지 충진하는 실리콘 몰딩(300)으로 이루어진다.
도 3에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 방수형 광센서(10)에 내장되는 광센서 패키지(100)는 리드 프레임(111)에 실장된 수광 또는 발광칩(112)와 이를 제어하는 제어IC(113)를 포함하고, 상기 수광 또는 발광칩(112)와 제어 IC(113)를 둘러싸면서 리드프레임(111)이 일측이 돌출되도록 형성되는 몰딩(114)를 포함하는 광소자(110)와, 상기 광소자(110)의 몰딩(114)에서 돌출된 리드프레임(111)이 일 측면에 고정되고, 상기 광소자(110)와 평행한 평면을 이루는 인쇄회로기판(120)과, 상기 인쇄회로기판(120)의 광소자에 대향하는 타측면에 고정되는 와이어(130)으로 이루어진다.
도 4에서 도시된 바와 같이, 상기 광센서 패키지(100)가 내장되며, 본 발명에 따른 방수형 광센서(10)의 외관을 이루는 플라스틱 사출물(200)은 전체적으로 직육면체 형상을 이루며, 전면(201)에는 광의 집광을 위한 렌즈(202)가 사출물에 일체로 구비되며, 배면(203)은 개방된 상태를 이룬다. 플라스틱 사출물(200)의 내부는 비어 있으며, 길이 방향에 직각으로 소정 높이의 격벽(204)이 형성되어, 제1실(210)과 제2실(220)로 구분된다. 상기 제1실(210)에는 광소자(110)가 안착되며, 상기 제2실(220)에는 인쇄회로기판(120)이 안착된다. 상기 격벽(204)에는 소정의 홈들(205)이 형성되어, 광소자(110)와 인쇄회로 기판(120)을 연결하는 리드프레임(111)이 안착될 수 있다.
제2실(220)에서 상기 격벽(204)에 대향하는 측면에는 소정의 와이어 홀(207)들이 형성되어 인쇄회로기판에 연결되는 와이어(130)들이 삽입될 수 있다.
제1실(210)은 광소자(110)보다 면적이 넓고, 제2실(220)은 인쇄회로기판(120)에 상응하는 크기를 가진다. 제1실(210)에는 광소자(110)의 몰딩(114)와 제1실(210)의 내벽 사이의 틈을 최소화하기 위해서, 제1실(210) 내벽의 둘레를 따라서 광소자(110)의 몰딩의 위치까지 소정 높이로 단차(211)들이 형성된다.
플라스틱 사출물(200)은 제1실(210)의 내측의 둘레를 따라서 형성된 단차(211)의 바닥(212)과 제2실(220)의 바닥(222)은 플라시틱 사출물(110)과 플라스틱 사출물 내부에서 몰딩되는 실리콘간의 접착력을 높이기 위해, 표면이 거칠게 디자인되어 있다. 표면의 거칠기는 단차(211)의 바닥과 제2실(220)의 바닥에 접하는 사출 금형의 표면 거칠기를 조절함으로서 조정될 수 있다.
상기 플라스틱 사출물(200)은 표면의 이형제 성분(유분) 및 이물 제거를 위해 실리콘 몰딩전에 반드시 세척되어져야 한다. 이때, 플라스틱 세척 방법은 IPA를 이용한 초음파 세척 또는 플라즈마 세척이 적합하다.
도 5에서 도시된 바와 같이, 광센서 패키지(100)는 인쇄회로기판(120)에 결합된 와이어(130)를 플라스틱 사출물(200)의 와이어 홀(207)로 통과시킨 후, 광소자(110)를 제1실(210)에, 인쇄회로기판(120)을 제2실(220)에 안착시켜 조립한다.
광센서 패키지(100)와 플라스틱 사출물(200)이 조립된 후, 몰딩과정에서 기폰가 형성되는 것을 방지할 수 있도록, 다단 몰딩을 실시한다. 먼저, 1차적으로 광센서 패키지(100)와 플라스틱 사출물(200)가 맞닿는 경계선을 따라서 실리콘을 도포하고, 1차 몰딩(310)하여 광센서 패키지(100)와 플라스틱 사출물(200) 바닥면 사이의 공간에서 기포가 발생하는 것을 방지하게 된다.
1차 몰딩(310)의 위에 플라스틱 사출물(200)의 배면까지 실리콘을 충진하여 2차 몰딩(320)을 형성한다. 상기 2차 몰딩(320은 1차 몰딩(310)의 Tact Free Time(표면 경화 시간)이 경과한 후 진행된다.
100: 광센서 패키지
110: 광소자
120: 인쇄회로기판
130: 와이어
200: 플라스틱 사출물
210: 제1실
220: 제2실
300: 실리콘 몰딩
110: 광소자
120: 인쇄회로기판
130: 와이어
200: 플라스틱 사출물
210: 제1실
220: 제2실
300: 실리콘 몰딩
Claims (5)
- 전면에 렌즈가 형성되고 배면이 개방된 렌즈 일체형 플라스틱 사출물(200),
여기서, 상기 렌즈는 집광용 렌즈이며, 플라스틱 사출물의 내부 공간은
격벽에 의해 집광용 렌즈가 구비되는 제1실과, 와이어 홀이 구비되는 제2실로 구분되고, 상기 격벽에는 홈이 형성되고;
상기 사출물에 내장되며, 광소자(110), 인쇄회로 기판(120), 및 와이어(130)으로 이루어진 광센서 패키지(100),
여기서, 상기 광소자(110)는 수광 또는 발광칩(112)와 이를 제어하는 제어 IC와 이를 둘러싸면서 리드프레임이 돌출되도록 형성되는 몰딩(114)을 포함하고, 상기 제1실에 안착되며,
상기 인쇄회로기판(120)은 상기 광소자에서 돌출된 리드프레임(111)이 일측에 고정되고, 상기 광소자와 평행한 평면을 이루며, 타측에는 와이어가 고정되며, 상기 제2실에 안착되며, 그리고
상기 리드프레임(111)은 상기 격벽 홈에 안착되며, 상기 와이어는 상기 와이어홀을 통해서 밖으로 연장되며; 및
상기 사출물의 내부를 배면까지 충진하는 실리콘 몰딩(300)을 포함하고,
여기서 실리콘 몰딩은 기포 발생의 방지를 위해서 광센서 패키지와 플라스틱
사출물이 맞닿는 경계선을 따라서 도포되는 제1몰딩과, 배면까지 충진되는 2차 몰딩을 포함하며,
여기서 상기 플라스틱 사출물(200)은 세척 및 건조된 사출물이며, 상기 플라스틱 사출물은 내측의 적어도 일부 면이 다른 면에 비해서 거친 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 방수형 광센서. - 삭제
- 삭제
- 전면에 렌즈가 형성되고 배면이 개방되고, 내측의 일부면이 다른 면에 비해서 거친 렌즈 일체형 플라스틱 사출물(200)을 제조하고, 상기 플라스틱 사출물을 세척 및 건조하는 단계,
여기서, 상기 렌즈는 집광용 렌즈이며, 플라스틱 사출물의 내부 공간은 격벽에 의해 집광용 렌즈가 구비되는 제1실과, 와이어 홀이 구비되는 제2실로 구분되고, 상기 격벽에는 홈이 형성되고;
상기 건조된 플라스틱 사출물(200)에 광소자(110), 인쇄회로 기판(120), 및 와이어(130)으로 이루어진 광센서 패키지(100)를 결합하는 단계,
여기서, 상기 광소자(110)는 수광 또는 발광칩(112)와 이를 제어하는 제어 IC와 이를 둘러싸면서 리드프레임이 돌출되도록 형성되는 몰딩(114)을 포함하고, 상기 제1실에 안착되며,
상기 인쇄회로기판(120)은 상기 광소자에서 돌출된 리드프레임(111)이 일측에 고정되고, 상기 광소자와 평행한 평면을 이루며, 타측에는 와이어가 고정되며, 상기 제2실에 안착되며, 그리고
상기 리드프레임(111)은 상기 격벽 홈에 안착되며, 상기 와이어는 상기 와이어홀을 통해서 밖으로 연장되며; 및
상기 플라스틱 사출물(200)의 내부를 실리콘으로 충진하여 몰딩하는 단계,
여기서 몰딩은 기포 발생의 방지를 위해서 광센서 패키지와 플라스틱 사출물이 맞닿는 경계선을 따라서 도포되는 제1몰딩 단계와, 배면까지 충진되는 2차 몰딩단계를 포함하며;를 포함하는 방수형 광센서의 제조 방법.
- 삭제
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|---|---|---|---|---|
| KR102038520B1 (ko) | 2019-07-15 | 2019-10-30 | 주식회사 오디텍 | 방수형 광센서 패키지구조 |
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2016
- 2016-10-21 KR KR1020160137402A patent/KR101929622B1/ko active IP Right Grant
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| KR102038520B1 (ko) | 2019-07-15 | 2019-10-30 | 주식회사 오디텍 | 방수형 광센서 패키지구조 |
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