TW202406133A - 光感測組件 - Google Patents

Abstract

本發明所欲解決之問題，係提供降低光感測單元所受到的電磁雜訊的影響之技術手段。 本發明之技術手段，提供：光感測單元(2)，其具有：光感測元件(21)、內部遮蔽殼(22)以及導線(23)。光感測元件(21)，其感測光，並輸出顯示感測到的光的強度之訊號。內部遮蔽殼(22)，其係容置光感測元件(21)的金屬之構件，並使從外部朝向光感測元件(21)之電磁波衰減。光感測單元(2)係在容置於絕緣性的保持器(6)之狀態下配置於基板(1)之上。容置光感測單元(2)的保持器(6)，係金屬之構件，並被使從外部朝向光感測元件(21)的電磁波衰減之外部遮蔽殼(3)所包覆。內部遮蔽殼(22)係連接至基準電位，外部遮蔽殼(3)係連接至大地。保持器(6)，係在包夾於外部遮蔽殼(3)和基板(1)之狀態下被保持，並防止內部遮蔽殼(22)和外部遮蔽殼(3)之短路。

Description

光感測組件

本發明關於感測光之技術。

有將光感測元件收納於殼體之零件(以下稱為光感測單元)。此外，以光感測元件進行感測的光不限於可視光，亦可感測紅外光或紫外光。光感測單元，係例如利用於檢測火災的發生的火災檢測器。

作為揭示關於光感測單元之技術的專利文獻，例如有專利文獻1。專利文獻1所記載的紅外線感測器模組(光感測單元的一例)，係將接收紅外線的紅外線感測器配置於基板，並在此基板上分別裝載遮蔽罩及金屬殼者。專利文獻1中的遮蔽罩，係具有：形成有紅外線所通過的鏡片的開口部之頂壁；以及覆蓋紅外線感測器的周圍之側壁。此外，專利文獻1中的金屬殼，係收納紅外線感測器及遮蔽罩，並以附有矽窗的開口部對準鏡片的位置的方式進行設置，且與基板接合來中空密封紅外線感測器。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開第2014-055819號公報

[發明所欲解決之問題]

近年來，隨著行動電話通訊網之普及；遵從Wi-Fi(註冊商標)等規格的無線通訊之普及等，光感測單元變得容易受到電磁雜訊的影響。

有鑑於上述的理由，本發明提供降低光感測單元所受到的電磁雜訊的影響之技術手段。 [解決問題之技術手段]

為了解決上述問題，本發明提出一種光感測組件，係具備：基板；光感測單元，其具有光感測元件及第一遮蔽殼，該光感測元件，係感測光並輸出表示感測到的光的強度的訊號之元件，該第一遮蔽殼，係容置前述光感測元件並具有供朝向前述光感測元件的光透過的透過部；以及第二遮蔽殼，其以覆蓋配置於前述基板之上的前述光感測單元的方式安裝於前述基板，並具有供朝向前述光感測元件的光透過的透過部。 [發明之效果]

本發明之光感測組件，其光感測元件所受到的電磁雜訊之影響，會藉由第一遮蔽殼和第二遮蔽殼而降低。並且，具備第一遮蔽殼的光感測單元的基板上之位置、以及第二遮蔽殼相對於基板之位置可自由地設計。因此，藉由適當地設計此等遮蔽殼之位置，可有效地降低光感測元件所受到的電磁雜訊之影響。

以下說明本發明的一實施形態之光感測組件9。以下，在圖示中，將配置有各結構的空間以xyz右手系座標空間來表示。此外，圖中所示的座標記號之中，在圓的中間畫上點之記號，係表示從紙面內側朝向外側之箭號。在空間中沿著x軸的方向稱為x軸方向。此外，x軸方向之中，將x成分增加的方向稱為+x方向，並將x成分減少的方向稱為-x方向。此外，將構件的+x方向之側稱為+x側，並將-x方向之側稱為-x側。至於y、z成分，也按照上述的定義定義為y軸方向、+y方向、-y方向、+y側、-y側、z軸方向、+z方向、-z方向、+z側、-z側。在以下的說明中，「上」係意指+z方向，「下」係意指-z方向。

圖1，係顯示光感測組件9的結構之分解圖。光感測組件9，係具備：基板1；光感測單元2；以及外部遮蔽殼3(第二遮蔽殼的一例)。此外，圖1所示的光感測組件9，係具備：放大器4；轉換器5；以及保持器6。

基板1，係所謂的印刷電路板。基板1，係單側基板(單層基板)亦可，兩側基板(雙層基板)亦可。此外，基板1，係四層基板等的多層基板亦可。圖1所示的基板1，至少可將零件配置於+z側。

光感測單元2，係感測從存在於+z側的光源照射至-z方向的光之單元。

圖2，係顯示光感測單元2的剖面的一例之圖。在圖2中，顯示了以平行於yz平面之平面切斷光感測單元2之剖面。如圖2所示，光感測單元2，係具有：光感測元件21；內部遮蔽殼22(第一遮蔽殼的一例)；導線23；以及過濾器24。光感測元件21，係感測光，並輸出表示感測到的光的強度的訊號之元件。

內部遮蔽殼22，係容置光感測元件21之遮蔽殼。此內部遮蔽殼22，係以例如鋁、鋼、馬口鐵、鉛等金屬；或其他的導電性材料所形成之殼。圖2所示的內部遮蔽殼22，係具有：朝z軸方向延伸的筒狀之側壁；以及堵塞該筒狀的+z側、以及-z側的底面的一部份之平板。此外，俯視內部遮蔽殼22之形狀，可以是圓、多角形等之任一者。內部遮蔽殼22的+z側的平板，係開放有能夠以過濾器24堵塞的大小之孔並為環狀。此外，開放於+z側的平板的孔之形狀，可以是圓、多角形等之任一者。內部遮蔽殼22的-z側之平板，其俯視時的大小，係相較於筒狀的側壁的大小稍大的形狀，且一部份從側壁的-z側緣部往外側突出成鍔狀。此-z側的平板，開放有導線23通過的小孔。內部遮蔽殼22減少朝向光感測單元2之電磁波。

過濾器24，係在配置成從下側堵塞開放於內部遮蔽殼22的+z側的孔之狀態下，以例如樹脂等之密封材兼接著劑，安裝於內部遮蔽殼22。過濾器24，係例如，只有既定的波長範圍的光可透過之過濾器。開放於內部遮蔽殼22的+z側之孔；以及過濾器24之中未被內部遮蔽殼22遮蔽光之部分，係構成透過部20。亦即，朝向光感測元件21之光透過透過部20。

從內部遮蔽殼22的內側朝向-z方向的外部，伸出導線23。導線23，係被焊接於印刷在基板1的電路上，來達到將光感測元件21所發出的訊號傳達至基板1上的其他的零件之功能。此外，示於圖2的導線23之條數為一條，但導線23的條數係複數亦可。此外，導線3雖連接至光感測元件21，但在圖2，導線23之中之內部遮蔽殼22內的部分被省略。

外部遮蔽殼3，例如，係以鋁、鋼、馬口鐵、鉛等的金屬；或是其他的導電性材料所形成之殼。此外部遮蔽殼3，係呈現-z側開口之箱形。外部遮蔽殼3，其 -z側的端部，係藉由裝載於基板1之板上夾(Onboard clip)、焊接等，來固定於基板1。

在圖2所示之例中，外部遮蔽殼3，係連同保持器6包覆光感測單元2的周圍(側方及上方)。外部遮蔽殼3，可減少朝向光感測單元2之電磁波。

外部遮蔽殼3，係在頂板具有透過部30。透過部30，例如，係為了使光透過而開放之孔。透過部30，係在外部遮蔽殼3固定於基板1之狀態下，與設於光感測單元2的內部遮蔽殼22之透過部20之x軸方向及y軸方向的位置重疊。藉此，從位於光感測組件9的外部的+z側之光源朝向光感測組件9之光，透過外部遮蔽殼3的透過部3，更進一步地，透過內部遮蔽殼22的透過部20，而傳達到光感測元件21。

保持器6，係配置於基板1上，容置並保持光感測單元2的絕緣性之構件。圖2所示的保持器6，其大致為+z側的底面開口，-z側的底面被堵塞的筒狀之構件，並具有從-z側的底面往-z方向突起之腳部60A及腳部60B。保持器6，係容置通過+z側的開口往-z方向插入之光感測單元2。此外，俯視保持器6之形狀，只要是因應所容置的光感測單元2之形狀，其為圓、多角形等之任一者亦可。

在保持器6的-z側的底面，設有用以使光感測單元2的導線23通過-z側之孔。通過此孔而被拉出保持器6的外部之導線23，係焊接於印刷在基板1的-z側之電路。

圖2所示之高度H，係除去導線23的光感測單元2的z軸方向之長度。此外，圖2所示之深度D，係保持器6容置光感測單元2之容置空間的z軸方向之長度。此深度D，比起高度H更大。例如，圖2所示之深度D，係比高度H更大了差Δz1。因此，只要以光感測單元2的底面外側連接保持器6的容置空間的底面內側的方式，將光感測單元2容置於保持器6，外部遮蔽殼3，就會被保持器6的上面61所阻檔，而不接觸光感測單元2的內部遮蔽殼22。因此，內部遮蔽殼22和外部遮蔽殼3不會短路。

保持器6的上面61，係被外部遮蔽殼3的頂板相對於基板1往-z方向推壓。藉此，容置有光感測單元2之狀態的保持器6，係在配置於基板1和外部遮蔽殼3的頂板之間之狀態下被保持。

保持器6所具有的腳部60A及腳部60B，係達到縮小保持器6占有基板1的+z側表面的面積之功用。藉由保持器6的腳部60A及腳部60B接觸基板1，在保持器6的下面62和基板1的+z側面之間，產生差Δz2之空隙。因此，基板1的+z側表面之中，被保持器6所占有而無法印刷電路之區域，限制於腳部60連接於基板1之區域。

此外，圖2所例示的腳部60A，也達到保持器6相對於基板1之定位之功用。腳部60A具有往-z側突起之銷，藉由此銷嵌入設於基板1之定位用的孔，來進行保持器6相對於基板1之定位。

圖1所示之放大器4，係放大光感測單元2的光感測元件21所輸出的訊號之電子零件，例如，係包含電晶體等之放大電路。此放大器4，係藉由焊接來安裝於基板1，並且，配置於圖2所示的區域R1之任一處。區域R1，係基板1的+z側，且以外部遮蔽殼3和基板1圍繞之空間，並且，係比光感測單元2的內部遮蔽殼22更外側的空間。亦即，區域R1，係內部遮蔽殼22和外部遮蔽殼3之間的區域。

放大器4，例如，係施加有預先決定的直流(DC: Direct Current)電壓作為固定偏壓之交流放大電路。亦即，此固定偏壓，係放大器4的基準電位(Ground)。

內部遮蔽殼22，係連接至此放大器4之基準電位。藉此，內部遮蔽殼22的電位，係與放大器4的固定偏壓相同之電位。

一方，外部遮蔽殼3，並非連接至上述的放大器4之基準電位，而是連接至大地(Earth)。此外，在此所述之大地係指與容納光感測組件9之殼體或對光感測組件9供給電力的電源線的-(負極)相同之電位。

內部遮蔽殼22連接至放大器4的基準電位，外部遮蔽殼3連接至大地，藉此外部遮蔽殼3吸收從外部進入的電磁雜訊並排放至大地來阻斷電磁雜訊，未完全阻斷而侵入區域R1的電磁雜訊，內部遮蔽殼22同樣地會吸收。但是，從內部遮蔽殼22上部的開口部侵入的電磁雜訊光感測元件21會吸收。在此，前述的內部遮蔽殼22所吸收的電磁雜訊流入基準電位而使放大器4的基準電位產生變動，另一方面，光感測元件21所吸收的電磁雜訊同樣地使放大器4的輸入產生變動。因此，雖然由於侵入於區域R1的電磁雜訊，放大器4的基準電位和輸入以同相產生變動，但由於是同相而相互抵消，而可將光感測元件21所吸收的電磁雜訊的影響抑制在最小限度。其結果，相較於將內部遮蔽殼22和外部遮蔽殼3設為相同電位的情況，可阻斷或降低電磁雜訊之影響。

圖1所示之轉換器5，係將光感測單元2所具有的光感測元件21所輸出的類比訊號轉換成數位訊號之轉換器。轉換器5，係以焊接安裝於基板1，並且配置於圖2所示的區域R1之任一處。

上述的光感測組件9中，光感測元件21，由於內部遮蔽殼22、以及外部遮蔽殼3而不易受到來自外部的電磁雜訊之影響。

[變形例] 上述的實施方式係本發明的一具體例，可以在本發明的技術思想之範圍內進行各種變形。以下顯示此等的變形之例。此外，適當組合以下所示之2以上的變形例亦可。

(1)在上述的實施形態中，內部遮蔽殼22，係連接至此放大器4的基準電位，並且，外部遮蔽殼3，係連接至大地。內部遮蔽殼22及外部遮蔽殼3的至少其中一方，被保持在其他的電位亦可。例如，內部遮蔽殼22連接至大地，外部遮蔽殼3連接至放大器4的基準電位亦可。

(2)上述的實施形態中，內部遮蔽殼22，係連接至放大器4的基準電位。替代於此，內部遮蔽殼22，係連接至放大器4的基準電位以外的基準電位(施加有與放大器4的基準電位不同直流電壓之基準電位)亦可。此外，外部遮蔽殼3，未連接至任何基準電位亦可。此情況，外部遮蔽殼3的電位雖不定，但外部遮蔽殼3和內部遮蔽殼22的電位通常不同。因此，可將對光感測元件21產生影響的電磁雜訊，在廣波長範圍進行阻斷或降低。

(3)在上述的實施形態中，轉換器5，係安裝於基板1，並且配置於圖2所示的區域R1的任一處。替代於此，轉換器5的一部份的結構配置於內部遮蔽殼22的內側亦可。例如，構成轉換器5的電晶體配置於上述的圖2所示之區域R1，構成轉換器5的電阻配置於光感測單元2的內部遮蔽殼22的內側亦可。

(4)在上述的實施形態中，外部遮蔽殼3，其 -z側的端部，係藉由裝載於基板1的板上夾等連接於基板1。在此，基板1之中，不中介板上夾而直接接觸外部遮蔽殼3之部分，例如，施加有線狀的金屬鍍敷亦可。金屬鍍敷，係例如，使用金、焊錫等。此外，相較於焊錫，金具有平滑的表面，且與外部遮蔽殼3的接觸性高故較佳。

(5)板上夾，係藉由塗佈於基板1的阻焊層(也稱為阻焊劑)來防止滑動亦可。

(6)光感測單元2，係具有配置於光感測元件21和基準電位之間的電容器亦可。此情況，藉由電容器，可降低例如無法以內部遮蔽殼22及外部遮蔽殼3充分降低的波長範圍的電磁雜訊。

(7)光感測組件9，係具備用以降低相對於光感測元件21的電磁雜訊之影響的鐵氧體磁芯、鐵氧體磁珠等的鐵氧體亦可。

(8)基板1係兩側基板(雙層基板)的情況，在 -z側之面配置零件亦可。此情況，外部遮蔽殼3，係包含連接至基板1的-z側之面的零件地覆蓋基板1亦可。此情況，外部遮蔽殼3，係以覆蓋基板1的+z側及-z側這兩側的複數之構件來構成亦可。

圖3，係顯示此變形例的光感測單元2的剖面的一例之圖。圖3所示的外部遮蔽殼3，係具有外部遮蔽殼3a、以及外部遮蔽殼3b。外部遮蔽殼3a，係呈現-z側開口之箱形，並覆蓋基板1的+z側。並且，外部遮蔽殼3b，係呈現+z側開口之箱形，並覆蓋基板1的-z側。此情況，區域R1，不區別基板1的+z側及-z側地，係表示內部遮蔽殼22和外部遮蔽殼3之間的空間之區域。外部遮蔽殼3a及外部遮蔽殼3b，任一者皆是例如中介板上夾等固定於基板1。

(9)在基板1印刷有用以減低電磁雜訊的接地圖案亦可。

(10)在上述的實施形態中，光感測單元2的透過部20，係由開放於內部遮蔽殼22的+z側之孔、以及過濾器24之中未被內部遮蔽殼22遮蔽光之部分所構成。透過部20的結構，只要是朝向光感測元件21之光可透過便不限於此。

透過部20，例如，係單純的孔(開口)亦可。此情況，光感測單元2，不具有過濾器24。此外，透過部20，係以全波長範圍、或廣波長範圍的光可透過之板狀或膜狀之構件所堵塞之孔(開口)亦可。此情況，對外部遮蔽殼3的透過部30，配置只有既定的波長範圍的光可透過之過濾器亦可。

1:基板 2:光感測單元 20:透過部 21:光感測元件 22:內部遮蔽殼 23:導線 24:過濾器 3:外部遮蔽殼 30:透過部 4:放大器 5:轉換器 6:保持器 60:腳部 61:上面 62:下面 9:光感測組件

[圖1]係顯示光感測組件9的結構之分解圖。 [圖2]係顯示光感測單元2的剖面的一例之圖。 [圖3]係顯示變形例中的光感測單元2的剖面的一例之圖。

△z1,△z2:差

D:深度

H:高度

x,y,z:座標

R1:區域

1:基板

2:光感測單元

20:透過部

21:光感測元件

22:內部遮蔽殼

23:導線

24:過濾器

3:外部遮蔽殼

30:透過部

4:放大器

5:轉換器

6:保持器

60A,60B:腳部

61:上面

62:下面

Claims (7)

1. 一種光感測組件，係具備： 基板； 光感測單元，其具有光感測元件及第一遮蔽殼，該光感測元件，係感測光並輸出表示感測到的光的強度的訊號之元件，該第一遮蔽殼，係容置前述光感測元件並具有供朝向前述光感測元件的光透過的透過部；以及 第二遮蔽殼，其以覆蓋配置於前述基板之上的前述光感測單元的方式安裝於前述基板，並具有供朝向前述光感測元件的光透過的透過部。
2. 如請求項1所述的光感測組件，其中 前述第一遮蔽殼與前述第二遮蔽殼的電位不同。
3. 如請求項1所述的光感測組件，其中 具備：放大器，其放大前述光感測元件所輸出之訊號， 前述放大器的偏壓與前述第一遮蔽殼係相同的電位。
4. 如請求項1所述的光感測組件，其中 對前述第一遮蔽殼施加有直流電壓， 前述第二遮蔽殼未連接至基準電位。
5. 如請求項1所述的光感測組件，其中 具備：放大器，其放大前述光感測元件所輸出之訊號， 前述放大器在前述第一遮蔽殼和前述第二遮蔽殼之間的空間中安裝於前述基板。
6. 如請求項1所述的光感測組件，其中 具備：轉換器，其將前述光感測元件所輸出的類比訊號轉換成數位訊號， 前述轉換器在前述第一遮蔽殼和前述第二遮蔽殼之間的空間中安裝於前述基板。
7. 如請求項1所述的光感測組件，其中 具備：保持器，其係容置前述光感測單元並將前述光感測單元加以保持的絕緣性之構件， 前述保持器容置前述光感測單元之容置空間的深度比前述光感測單元的高度更深， 前述保持器，係在容置前述光感測單元的狀態下配置於前述基板和前述第二遮蔽殼的頂板之間。

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