KR102241845B1 - 반사형 광센서 패키지 - Google Patents

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KR102241845B1
KR102241845B1 KR1020200145850A KR20200145850A KR102241845B1 KR 102241845 B1 KR102241845 B1 KR 102241845B1 KR 1020200145850 A KR1020200145850 A KR 1020200145850A KR 20200145850 A KR20200145850 A KR 20200145850A KR 102241845 B1 KR102241845 B1 KR 102241845B1
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Abstract

본 발명은 발광소자와 수광소자 사이의 크로스톡을 간단한 구조에 의해 방지할 수 있고 공정을 단순화하여 제조비용을 대폭 절감할 수 있는 반사형 광센서 패키지에 관한 것으로서, 발광 리드프레임 및 수광 리드프레임이 일측 및 타측에 각각 인서트된 상태로 성형되는 불투광성 재질의 하우징과, 상기 하우징의 일측부에 배치된 발광 리드프레임에 마운트되는 발광소자와, 상기 하우징의 타측부에 배치된 수광 리드프레임에 마운트되는 수광소자와, 상기 발광소자 및 상기 수광소자를 각각 밀봉하는 투명재질의 투명밀봉부와, 상기 발광소자, 수광소자 및 투명밀봉부를 수용한 상태로 상기 하우징의 상부에 결합되는 렌즈부를 포함하고, 상기 발광 리드프레임 중 GND와 접속되는 리드의 단부로부터 상기 하우징의 외측으로 연장형성되어 수직방향으로 밴딩되는 제1 연장부와, 상기 연장부의 단부에 일체로 형성되고 상기 발광소자 상측에 수평방향으로 밴딩되고 중앙에 관통공이 형성되는 제1 차폐부가 구비되고, 상기 수광 리드프레임 중 GND와 접속되는 리드의 단부로부터 상기 하우징의 외측으로 연장형성되어 수직방향으로 밴딩되는 제2 연장부와, 상기 연장부의 단부에 일체로 형성되고 상기 수광소자 상측에 수평방향으로 밴딩되고 중앙에 관통공이 형성되는 제2 차폐부가 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

반사형 광센서 패키지{Reflective optical sensor package}
본 발명은 반사형 광센서 패키지에 관한 것으로서, 특히 발광소자와 수광소자 사이의 크로스톡을 간단한 구조에 의해 방지할 수 있고 공정을 단순화하여 제조비용을 대폭 절감할 수 있는 반사형 광센서 패키지에 관한 것이다.
일반적으로, 산업용으로 사용되는 광센서는 투과형과 반사형 광센서로 나뉘며, 그 중 반사형 광센서는 발광부와 수광부과 같은 면을 바라보는 상태에서 물체가 지나 갔을때 감지하는 센서를 말한다.
산업용 센서는 점차적으로 부피가 작아지고 있으며 주변 회로부가 단순해지고 있어, 센서 내부의 발광부와 수광부를 별도의 부품 사용시 패키지가 커지며 각 부품을 연결하기 위한 비용이 발생하여 제조 비용이 증가하는 문제가 있다.
또한 부피가 작아짐에 따라 서지 및 ESD등의 보호하기 위한 구조도 축소되는 문제점이 있다.
한편, 반사형 광센서패키지와 관련하여 특허문헌 0001 내지 0003이 제안된 바 있다.
특허문헌 0001은 외란광 및 반사체에 의한 크로스토크의 영향이 차폐되도록 구성되는데, 발광부 영역, 수광부 영역 및 그 사이의 돌출 벽을 포함하고 패턴이 인쇄된 불투광성 기판과, 상기 기판의 상기 발광부 영역과 상기 수광부 영역에 각각 실장된 발광소자와 수광소자와, 상기 발광소자와 상기 수광소자를 커버하는 투광성 피막과, 발광부와 수광부의 활성 영역을 제외한 부분을 커버하는 불투광성 하우징을 포함하는 조도·근접센서 패키지에 관한 것이다.
특허문헌 0002는 수광 소자로서 색상에 감도 피크를 가지는 색상용 수광 소자와 적외광에 감도 피크를 가지는 적외용 수광 소자를 구비하고, 수광 소자의 수광 신호 출력을 연산 처리하는 연산부를 구비함으로써, 넓은 조도 범위(다이내믹 레인지)에 적용할 수 있는 조도 검출 기능과 가까워진 피검출물을 검출할 수 있는 근접 검출 기능을 겸비해, 소형으로 모바일 기기에의 적용이 가능한 소형 광감지 반도체 장치에 관한 것이다.
특허문헌 0001 및 0002의 근접센서 패키지 등은 구조적으로 외부 노이즈를 차단과 크로스톡을 방지하는데 한계가 있다.
KR10-1176819B1 (2012.08.20) JP2010-127635A (2010.06.10)
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 발광소자와 수광소자 사이의 크로스톡을 간단한 구조에 의해 방지할 수 있고 공정을 단순화하여 제조비용을 대폭 절감할 수 있는 반사형 광센서 패키지를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
발광 리드프레임 및 수광 리드프레임이 일측 및 타측에 각각 인서트된 상태로 성형되는 불투광성 재질의 하우징과, 상기 하우징의 일측부에 배치된 발광 리드프레임에 마운트되는 발광소자와, 상기 하우징의 타측부에 배치된 수광 리드프레임에 마운트되는 수광소자와, 상기 발광소자 및 상기 수광소자를 각각 밀봉하는 투명재질의 투명밀봉부와, 상기 발광소자, 수광소자 및 투명밀봉부를 수용한 상태로 상기 하우징의 상부에 결합되는 렌즈부를 포함하고,
상기 발광 리드프레임 중 GND와 접속되는 리드의 단부로부터 상기 하우징의 외측으로 연장형성되어 수직방향으로 밴딩되는 제1 연장부와, 상기 연장부의 단부에 일체로 형성되고 상기 발광소자 상측에 수평방향으로 밴딩되고 중앙에 관통공이 형성되는 제1 차폐부가 구비되고,
상기 수광 리드프레임 중 GND와 접속되는 리드의 단부로부터 상기 하우징의 외측으로 연장형성되어 수직방향으로 밴딩되는 제2 연장부와, 상기 연장부의 단부에 일체로 형성되고 상기 수광소자 상측에 수평방향으로 밴딩되고 중앙에 관통공이 형성되는 제2 차폐부가 구비되는 것을 특징으로 하는 반사형 광센서 패키지를 제공한다.
그리고, 상기 하우징에는 중간부에 수직방향으로 돌출형성되는 돌출격벽과, 일측부의 테두리부와 상기 돌출격벽의 내측에 형성되어 상기 제1 차폐부가 안착되는 일측 단차홈과, 타측부의 테두리부와 상기 돌출격벽의 내측에 형성되어 상기 제2 차폐부가 안착되는 타측 단차홈이 구비되는 것이 좋다.
또한, 상기 하우징의 일측부의 테두리부 및 타측부의 테두리부에는 상기 일측 단차홈 및 상기 타측 단차홈의 높이와 동일한 높이로 개방된 개방부가 각각 형성되고,
상기 제1 차폐부의 단부 및 상기 제2 차폐부의 단부에는 상기 하우징의 일측부의 테두리부에 형성된 개방부 및 상기 하우징의 타측부의 테두리부에 형성된 개방부에 안착되는 연장돌출부가 각각 형성되는 것이 바람직하다.
특히, 상기 렌즈부의 중간부에는 상기 돌출격벽이 통과되는 슬릿이 형성되는 것이 좋다. 이때, 상기 돌출격벽은 상기 렌즈부의 슬릿을 통해 상기 렌즈부의 상부면 보다 일정높이 돌출되도록 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 반사형 광센서 패키지는 반사형 광센서 패키지는 발광소자 및 수광소자의 상측에 배치되는 제1 차폐부 및 제2 차폐부가 발광 리드프레임, 수광 리드프레임 중 GND와 접속되는 리드의 단부에 일체로 형성됨으로서, 발광소자와 수광소자 사이의 크로스톡을 간단한 구조에 의해 방지할 수 있고, 별도로 제1 차폐부 및 제2 차폐부를 솔더링 등에 의해 조립할 필요가 없는 등 공정이 단순화되어 제조비용이 대폭 절감되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 반사형 광센서 패키지의 실시예를 개략적으로 나타내는 사시도이고,
도 2는 도 1의 A-A선에 따른 종단면 상태를 개략적으로 나타내는 종단면도이다.
도 3은 렌즈부가 분리된 하우징을 개략적으로 나타내는 사시도이고,
도 4는 도 3의 B-B선에 따른 종단면상태를 개략적으로 나타내는 종단면도이다.
도 5는 제1 연장부 및 제2 연장부가 밴딩되기 전의 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 6은 별도의 케이싱 내에 패키징된 반사형 광센서 패키지를 개략적으로 나타내는 사시도이고,
도 7은 케이싱이 분리된 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이며,
도 8은 차폐케이스가 구비된 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
이하, 본 발명의 반사형 광센서 패키지의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같고, 본 발명의 권리범위는 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 반사형 광센서 패키지의 실시예를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A선에 따른 종단면 상태를 개략적으로 나타내는 종단면도이다.
본 발명의 반사형 광센서 패키지는 도 1과 같이, 크게 하우징(10), 발광 리드프레임(20), 수광 리드프레임(30), 발광소자(40), 수광소자(50), 투명밀봉부(60) 및 렌즈부(70)를 포함하여 이루어진다.
도 3은 렌즈부가 분리된 하우징을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 3의 B-B선에 따른 종단면상태를 개략적으로 나타내는 종단면도이다.
상기 하우징(10)은 도 1 내지 도 4와 같이 상기 발광 리드프레임(20) 및 상기 수광 리드프레임(30)이 일측 및 타측에 각각 인서트된 상태로 불투광성 재질로 사출성형된다.
상기 하우징(10)의 일측부에는 상기 발광 리드프레임(20)의 마운트 영역이 위치하는 일측 마운트 공간(110)이 형성되고, 타측부에는 상기 수광 리드프레임(30)의 마운트 영역이 위치하는 타측 마운트 공간(120)이 형성된다.
상기 하우징(10)의 중간부, 즉 상기 일측 마운트 공간(110)과 상기 타측 마운트 공간(120) 사이에 수직방향으로 돌출형성되는 돌출격벽(130)이 구비된다.
그리고 상기 하우징(10)의 일측 마운트 공간(110)을 형성하는 일측부의 테두리부(112)와 상기 돌출격벽(130)의 내측에는 후술하는 제1 차폐부(230)가 안착되는 일측 단차홈(114)이 형성된다.
또한, 상기 하우징(10)의 타측 마운트 공간(120)을 형성하는 타측부의 테두리부(122)와 상기 돌출격벽(130)의 내측에는 후술하는 제2 차폐부(330)가 안착되는 타측 단차홈(124)이 형성된다.
다음으로, 상기 발광 리드프레임(20) 및 상기 수광 리드프레임(30)은 상기 발광소자(40) 또는 수광소자(50)가 마운트되는 마운트영역이 상기 하우징(10)의 일측 마운트 공간(110) 또는 타측 마운트 공간(120)에 각각 배치되도록 상기 하우징(10)의 사출성형시 인서트된다.
상기 발광 리드프레임(20)은 VOUT, VDD, GND의 리드로 구성되고, 상기 수광 리드프레임(30)은 GND, OUT, VCC의 리드로 구성된다.
상기 발광 리드프레임(20)의 마운트 영역에는 발광소자(40) 및 드라이버가 마운트되고, 상기 수광 리드프레임(30)의 마운트 영역에는 수광소자(50)가 마운트된다.
상기 발광 리드프레임(20)의 마운트 영역에 발광소자(40) 및 드라이버가 마운트된 상태에서 상기 하우징(10)의 일측 마운트 공간(110)은 상기 투명밀봉부(60)에 의해 밀봉된다. 또한, 상기 수광 리드프레임(30)의 마운트 영역에 수광소자(50)가 마운트된 상태에서 상기 하우징(10)의 타측 마운트 공간(120)은 상기 투명밀봉부(60)에 의해 밀봉된다. 상기 투명밀봉부(60)는 에폭시 등의 투명재질의 수지로 이루어진다.
상기 드라이버를 통해 변조된 신호를 상기 발광소자(40)가 일정한 주파수로 적외광대역의 광신호를 보내고, 상기 수광소자(50)는 피반사물체에 반사된 광신호를 수신한다.
도 5는 제1 연장부 및 제2 연장부가 밴딩되기 전의 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
상기 발광 리드프레임(20)의 GND 리드의 단부에는 도 5와 같이 상기 하우징(10)의 외측으로 연장형성되는 제1 연장부(220)가 형성된다. 상기 제1 연장부(220)는 도 3과 같이 상기 하우징(10)의 외측면을 따라 수직방향으로 밴딩된다.
그리고, 상기 제1 연장부(220)의 단부에는 도 5와 같이 중앙에 관통공(232)이 형성되는 제1 차폐부(230)가 형성된다. 상기 제1 차폐부(230)는 도 3과 같이 수평방향으로 밴딩되어 상기 일측 마운트 공간(110)의 상측에 배치된다. 특히 상기 제1 차폐부(230)는 상기 하우징(10)의 일측 단차홈(114)에 안착되고, 상기 제2 차폐부는 상기 하우징(10)의 타측 단차홈(124)에 안착된다.
상기 제1 차폐부(230)가 상기 발광 리드프레임(20)의 GND 리드(20a)에 일체로 연장형성된 상태로 상기 일측 마운트 공간(110) 상측에 배치됨으로서, 상기 발광소자(40)에서 회절하는 빛을 차단하고 상기 렌즈부(70)와 상기 발광소자(40) 사이에 일정 영역의 빛만을 통과시켜 크로스톡 방지 및 외부 신호를 차폐할 수 있는 이점이 있다.
또한, 상기 제2 연장부(320)의 단부에는 도 5와 같이 중앙에 관통공(332)이 형성되는 제2 차폐부(330)가 형성된다. 상기 제2 차폐부(330)는 도 3과 같이 수평방향으로 밴딩되어 상기 타측 마운트 공간(120)의 상측에 배치된다. 상기 제2 차폐 상기 수광 리드프레임(30)의 GND 리드(30a)에 일체로 연장성형된 상태로 상기 타측 마운트 공간(120) 상측에 배치됨으로서, 상기 제2 차폐부(330)에 의해 상기 발광소자(40)와 상기 수광소자(50) 사이의 크로스톡을 방지하고 외부 신호를 차폐하며, 상기 제2 차폐부(330)의 관통공(332)을 통해 좁은 지향각의 입사 광원에 한해 반응하는 이점이 있다.
한편, 상기 하우징(10)의 일측부의 테두리부(112) 및 타측부의 테두리부(122)에는 상기 일측 단차홈(114) 및 상기 타측 단차홈(124)의 높이와 동일한 높이로 개방된 개방부(116,126)가 각각 형성되는 것이 좋다.
그리고, 상기 제1 차폐부(230)의 단부 및 상기 제2 차폐부(330)의 단부에는 상기 하우징(10)의 일측부의 테두리부(112)에 형성된 개방부(116) 및 상기 하우징(10)의 타측부의 테두리부(122)에 형성된 개방부(126)에 각각 안착되는 연장돌출부(234,334)가 형성된다.
상기 제1 차폐부(230)의 단부 및 상기 제2 차폐부(330)의 단부에 각각 형성된 연장돌출부(234,334)가 상기 개방부(116,126)에 안착됨으로서 효과적으로 크로스톡 방지 및 외부 신호를 차폐할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 렌즈부(70)가 상기 하우징(10)에 결합될 때 상기 렌즈부(70)가 상기 제1 차폐부(230)의 연장돌출부(234,334) 및 상기 제2 차폐부(330)의 연장돌출부(234,334)를 상기 개방부(116,126)로 가압하여 상기 제1 차폐부(230) 및 상기 제2 차폐부(330)가 안정적으로 배치된다.
상기 렌즈부(70)는 상기 발광소자(40) 및 상기 수광소자(50)를 수용한 상태로 상기 하우징(10)의 상부에 결합되고, 일측에 일측 렌즈부(710)가 형성되고, 타측에 타측 렌즈부(720)가 형성된다.
특히, 상기 렌즈부(70)의 중간부, 즉, 상기 일측 렌즈부(710) 및 타측 렌즈부(720) 사이에 도 2와 같이 슬릿(730)이 형성된다. 상기 하우징(10)의 돌출격벽(130)이 상기 렌즈부(70)의 슬릿(730)을 통과한 상태로 상기 렌즈부(70)는 상기 하우징(10)에 고정 결합된다.
이때, 상기 돌출격벽(130)의 높이는 상기 발광소자(40)와 상기 수광소자(50) 사이의 크로스톡을 효과적으로 방지하기 위해, 상기 렌즈부(70)의 일측 렌즈부(710) 및 타측 렌즈부(720)의 높이보다 높게 형성되는 것이 좋다.
도 6은 별도의 케이싱 내에 패키징된 반사형 광센서 패키지를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 7은 케이싱이 분리된 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 8은 차폐케이스가 구비된 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
본 발명의 반사형 광센서 패키지는 도 6 및 도 7과 같이 상기 발광 리드프레임(20)과 상기 수광 리드프레임(30)이 솔더링되는 인쇄회로기판(930)과, 상기 인쇄회로기판(930)과 전기적으로 연결되는 별도의 커넥터 단자(922)들이 인서트 사출된 커넥터부(920)와 함께 케이싱(910) 내에 패키징될 수 있다.
이때, 상기 반사형 광센서 패키지는 상기 렌즈부(70)의 일측 렌즈부(710) 및 타측 렌즈부(720)의 위치와 대응되는 위치에 슬릿(942)이 형성된 금속재질의 차폐케이스(940)에 의해 수용된 상태로 상기 케이싱(910) 내에 패키징되는 것이 좋다. 특히, 상기 차폐케이스(940)는 효과적으로 외부 노이즈를 차폐하기 위해 상기 커넥터부(920)의 커넥터 단자들 중 GND의 커넥터 단자(922a)와 전기적으로 연결되는 것이 좋다.
10: 하우징, 20: 발광 리드프레임,
220: 제1 연장부, 230: 제1 차폐부,
30: 수광 리드프레임, 320: 제2 연장부,
330: 제2 차폐부, 40: 발광소자,
50: 수광소자, 60: 투명밀봉부,
70: 렌즈부

Claims (5)

  1. 발광 리드프레임 및 수광 리드프레임이 일측 및 타측에 각각 인서트된 상태로 성형되는 불투광성 재질의 하우징과, 상기 하우징의 일측부에 배치된 발광 리드프레임에 마운트되는 발광소자와, 상기 하우징의 타측부에 배치된 수광 리드프레임에 마운트되는 수광소자와, 상기 발광소자 및 상기 수광소자를 각각 밀봉하는 투명재질의 투명밀봉부와, 상기 발광소자, 수광소자 및 투명밀봉부를 수용한 상태로 상기 하우징의 상부에 결합되는 렌즈부를 포함하고,
    상기 발광 리드프레임 중 GND와 접속되는 리드의 단부로부터 상기 하우징의 외측으로 연장형성되어 수직방향으로 밴딩되는 제1 연장부와, 상기 연장부의 단부에 일체로 형성되고 상기 발광소자 상측에 수평방향으로 밴딩되고 중앙에 관통공이 형성되는 제1 차폐부가 구비되고,
    상기 수광 리드프레임 중 GND와 접속되는 리드의 단부로부터 상기 하우징의 외측으로 연장형성되어 수직방향으로 밴딩되는 제2 연장부와, 상기 연장부의 단부에 일체로 형성되고 상기 수광소자 상측에 수평방향으로 밴딩되고 중앙에 관통공이 형성되는 제2 차폐부가 구비되는 것을 특징으로 하는 반사형 광센서 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하우징에는 중간부에 수직방향으로 돌출형성되는 돌출격벽과, 일측부의 테두리부와 상기 돌출격벽의 내측에 형성되어 상기 제1 차폐부가 안착되는 일측 단차홈과, 타측부의 테두리부와 상기 돌출격벽의 내측에 형성되어 상기 제2 차폐부가 안착되는 타측 단차홈이 구비되는 것을 특징으로 하는 반사형 광센서 패키지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 하우징의 일측부의 테두리부 및 타측부의 테두리부에는 상기 일측 단차홈 및 상기 타측 단차홈의 높이와 동일한 높이로 개방된 개방부가 각각 형성되고,
    상기 제1 차폐부의 단부 및 상기 제2 차폐부의 단부에는 상기 하우징의 일측부의 테두리부에 형성된 개방부 및 상기 하우징의 타측부의 테두리부에 형성된 개방부에 안착되는 연장돌출부가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 반사형 광센서 패키지.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 렌즈부의 중간부에는 상기 돌출격벽이 통과되는 슬릿이 형성되는 것을 특징으로 하는 반사형 광센서 패키지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 돌출격벽은 상기 렌즈부의 슬릿을 통해 상기 렌즈부의 상부면 보다 일정높이 돌출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 반사형 광센서 패키지.
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