传感器封装结构及距离传感器的制作方法

1.本实用新型涉及传感器技术领域，更具体地说，涉及一种传感器封装结构，以及具有该传感器封装结构的距离传感器。


背景技术：

2.距离传感器是一种借助光束在发射面和接收面之间的往返飞行的时间来测量物体距离的测距装置，广泛应用于手机摄像头自动对焦、无人机驾驶、3d(three dimensions)建模等领域。
3.在传感器的生产过程中，一般都需要对用于传感器的芯片进行封装，通过封装使传感器的各部件的相对位置保持不变，以消除由振动、温度变化、机械碰撞等因素引起的部件松动，而且通过封装使传感器可用于多种恶劣环境，防止外界有害气体、液体以及环境对传感器的损伤。
4.如图1、图2、图3、图4中所示的相关技术中的传感器封装结构，相关技术中的传感器的封装工序如下：预先制作好塑胶盖子10，塑胶盖子10具有相对设置的第一端和第二端，先将透镜8安装至塑胶盖子10的第一端，然后翻转塑胶盖子10，使得塑胶盖子10的第二端朝上，然后将第一滤光片6和第二滤光片7安装至第二端，最后再将塑胶盖子10固定至基板1上。
5.相关技术中传感器封装结构需要先加工塑胶盖子10，后续加工过程中还需要多次进行翻转、移动和烘烤，工序较为繁琐，且在翻转、移动过程中易导致各部件在塑胶盖子10上的位置发生偏移，进而影响传感器的收光路径或带来内部串扰的风险。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种传感器封装结构及距离传感器，以解决相关技术中存在的各部件容易在封装过程中发生偏移的技术问题。
7.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
8.第一方面，提供一种传感器封装结构，包括光发射芯片、光接收芯片、基板、第一透光注塑体、第二透光注塑体以及挡光注塑体；所述基板上电性连接有所述光发射芯片与所述光接收芯片，第一透光注塑体封装于所述光发射芯片上，第二透光注塑体封装于所述光接收芯片上，所述挡光注塑体与所述基板合围形成有供所述光发射芯片射出光线的第一通道和供所述光接收芯片接收被外部反射回的所述光线的第二通道；其中，所述第一通道与所述第二通道被隔开设置，所述第一透光注塑体位于所述第一通道内设有，所述第二透光注塑体位于所述第二通道内。
9.在一些实施例中，所述光接收芯片设有第一感光区和第二感光区，所述第一透光注塑体封装于所述光发射芯片和所述第一感光区上，所述第二透光注塑体封装于所述第二感光区上。
10.在一些实施例中，所述第一透光注塑体和所述第二透光注塑体为一次注塑成型
体，所述挡光注塑体为一次注塑成型体。
11.在一些实施例中，所述第一通道包括第一通孔和与所述第一通孔连通的第二通孔，所述第一通孔位于所述第二通孔背离所述基板的方向上；其中，所述第一通孔的孔径大于所述第二通孔的孔径，所述第一通孔内嵌装有第一滤光片。
12.在一些实施例中，所述第二通孔内嵌装有微透镜或扩散片，所述第一通孔为圆形通孔、倒圆台形通孔、椭圆形通孔或方形通孔，所述第二通孔为圆形通孔、倒圆台形通孔、椭圆形通孔或方形通孔。
13.在一些实施例中，所述挡光注塑体的周侧表面与所述基板的周侧表面平齐。
14.在一些实施例中，所述第二通道包括第三通孔和与所述第三通孔连通的第四通孔，所述第三通孔位于所述第四通孔背离所述基板的方向上；其中，所述第三通孔的孔径大于所述第四通孔的孔径，所述第三通孔内嵌装有第二滤光片。
15.在一些实施例中，所述第四通孔内设有与所述第二透光注塑体为一体成型透镜，所述第三通孔为圆形通孔、倒圆台形通孔、椭圆形通孔或方形通孔，所述第四通孔为圆形通孔、倒圆台形通孔、椭圆形通孔或方形通孔。
16.在一些实施例中，所述第三通孔的位置与所述第一通孔的位置平齐，且所述所述第三通孔的尺寸与所述第一通孔的尺寸相等。
17.相对于相关技术，第一透光注塑体与第二透光注塑体采用一次模压注塑工艺成型于基板上，并分别对光发射芯片与光接收芯片进行封装，挡光注塑体采用另一次模压注塑工艺成型于基板上并形成有用于安装其他部件的第一通道和第二通道，下一道工序中只需将其余部件由同一侧嵌装至第一通道内和第二通道内，无需翻转或移动部件，从而避免因部件翻转或移动而导致的部件之间相对位置偏移的问题发生，同时简化了封装工序，提升了封装效率。
18.第二方面，提供一种距离传感器，包括用于与外部设备电性连接的信号输出端口，以及上述技术方案中任一种所述的传感器封装结构，所述传感器封装结构与所述信号输出端口电性连接。
19.通过采用上述技术方案，距离传感器采用上述实施例中提供的传感器封装结构，以实现距离传感器的作用；信号输出端口可以将距离传感器产生的电信号传输至外部设备。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1是相关技术中的传感器封装结构的组装步骤图之一；
22.图2是相关技术中的传感器封装结构的组装步骤图之二；
23.图3是相关技术中的传感器封装结构的组装步骤图之三；
24.图4是相关技术中的传感器封装结构的组装步骤图之四；
25.图5是本实用新型实施例提供的传感器封装结构的组装步骤图之一；
26.图6是本实用新型实施例提供的传感器封装结构的组装步骤图之二；
27.图7是本实用新型实施例提供的传感器封装结构的组装步骤图之三；
28.图8是本实用新型实施例提供的传感器封装结构的总体结构图；
29.图9是本实用新型实施例提供的传感器封装结构的爆炸图；
30.图10是本实用新型实施例提供的传感器封装结构的俯视图；
31.图11是图10中a-a处的剖视图；
32.图12是本实用新型实施例提供的距离传感器的实施原理图；
33.图13是本实用新型实施例提供的实施例一的俯视图；
34.图14是本实用新型实施例提供的实施例二的俯视图；
35.图15是本实用新型实施例提供的实施例三的俯视图；
36.图16是本实用新型实施例提供的实施例四的俯视图。
37.图中各附图标记为：
38.100、传感器封装结构；200、外界物体；
39.10、塑胶盖子；
40.1、基板；2、第一透光注塑体；3、第二透光注塑体；4、挡光注塑体；5、扩散片；6、第一滤光片；7、第二滤光片；8、透镜；
41.11、第一感光区；12、第二感光区；13、光发射芯片；41、第一通道；42、第二通道；
42.411、第一通孔；412、第二通孔；421、第三通孔；422、第四通孔。
具体实施方式
43.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
44.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接位于另一个元件上或者间接位于另一个元件上。当一个元件被称为“连接于”另一个元件，它可以是直接连接或间接连接至另一个元件。
45.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
46.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示相对重要性或指示技术特征的数量。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。以下结合具体实施例对本实用新型的具体实现进行更加详细的描述：
47.如图5-9所示，本实用新型实施例提供的一种传感器封装结构100，包括光发射芯片13、光接收芯片、基板1、第一透光注塑体2、第二透光注塑体3以及挡光注塑体4。
48.基板1上电性连接有光发射芯片13与光接收芯片；第一透光注塑体2封装于光发射芯片13上；第二透光注塑体3封装于光接收芯片上；挡光注塑体4与基板1合围形成有供光发射芯片13射出光线的第一通道41和供光接收芯片接收被外部反射回的光线的第二通道42；其中，第一通道41与第二通道42被隔开设置，第一透光注塑体2位于第一通道41内，第二透
光注塑体3位于第二通道42内。
49.具体地，在一些实施例中，基板1优选为印刷电路板。
50.具体地，在一些实施例中，光发射芯片13所发射的光线优选为红外光，光接收芯片对应地优选为红外光接收器。
51.具体地，在一些实施例中，第一透光注塑体2与第二透光注塑体3采用一次模压注塑工艺成型于基板1上，第一透光注塑体2的材料须为透光材料，该透光材料为环氧树脂、丙烯酸酯树脂或聚氯酯，更具体地，本实施例中的透光材料优选为环氧树脂，以便于光发射芯片13所发射的光线从第一透光注塑体2中透射出；同样地，第二透光注塑体3的材料优选为环氧树脂，以便于光发射芯片13所发射的光线被外部物体反射后传递至光接收芯片。
52.具体地，挡光注塑体4采用一次模压注塑工艺成型于基板1上，挡光注塑体4须为不透光材料，使得光线按照预设的光学路径进行传播(即从第一通道41射出并被物体反射后从第二通道42射入至光接收芯片上)，以及防止外来的其他光线从其余方向射入传感器封装结构100内，对光接收芯片的工作产生干扰。
53.可以理解地，第一通道41与第二通道42被隔开设置，进而使得挡光注塑体4将第一通道41内放置的第一透光注塑体2与第二通道42内放置的第二透光注塑体3隔离开来，避免经过第一透光注塑体2的光线与经过第二透光注塑体3的光线发生串扰。
54.上述实施方式的有益效果在于：相对于相关技术，第一透光注塑体2与第二透光注塑体3采用一次模压注塑工艺成型于基板1上，并分别对光发射芯片13与光接收芯片进行封装，挡光注塑体4采用另一次模压注塑工艺成型于基板1上并形成有用于安装其他部件的第一通道41和第二通道42，下一道工序中只需将其余部件由同一侧嵌装至第一通道41内和第二通道42内，无需翻转或移动部件，从而避免因部件翻转或移动而导致的部件之间相对位置偏移的问题发生，同时简化了封装工序，提升了封装效率。
55.作为本实施例的其中一种可选实施方式，光接收芯片上设有第一感光区11和第二感光区12，第一透光注塑体2封装于光发射芯片13和第一感光区11上，第二透光注塑体3封装于第二感光区12上。
56.上述实施方式的有益效果在于：如图12所示，第一感光区11设于第一通道41内，光发射芯片13所发出的一部分光线在第一通道41内被反射至第一感光区11上；第二感光区12设于第二通道42内，光发射芯片13所发出的一部分光线被外界物体反射后射入至第二感光区12上，可以根据第一感光区11和第二感光区12分别接收到光线的时间点计算出时间差，该时间差可以用来计算外界物体相对于传感器之间的距离。
57.作为本实施例的其中一种可选实施方式，第一透光注塑体2和第二透光注塑体3为一次注塑成型体，挡光注塑体4为一次注塑成型体。
58.上述实施方式的有益效果在于：第一透光注塑体2、第二透光注塑体3以及挡光注塑体4采用模压注塑工艺成型于基板1上，相对于相关技术，第一透光注塑体2、第二透光注塑体3以及挡光注塑体4注塑固化后即连接固定在基板1上，不需要采用另外的连接工艺将其固定连接在基板1上，简化了工艺流程，提高了封装效率。
59.作为本实施例的其中一种可选实施方式，传感器封装结构还包括透镜8，透镜8与第二透光注塑体3为一体成型结构。透镜8用于将光发射芯片13发射后被反射的光线汇聚并射入至光接收芯片上。具体地，透镜8的形状优选为半球状凸起。可以理解地，透镜8与第二
透光注塑体3为一体成型制成，具体为透镜8与第二透光注塑体3采用注塑工艺一体成型，因此无需增加将透镜8安装至对应位置的工序流程，简化了工艺流程，提高了封装效率。
60.如图10、11所示，第一通道41包括第一通孔411和与第一通孔411连通的第二通孔412，第一通孔411位于第二通孔412背离基板1的方向上；其中，第一通孔411的孔径大于第二通孔412的孔径，第一通孔411内嵌装有第一滤光片6。可以理解地，第一滤光片6用于过滤环境中特定波段的光线，避免环境中特定波段的光线对传感器封装结构的工作造成干扰。此外，为实现将第一滤光片6嵌装至第一通孔411内，第一滤光片6的尺寸应当略小于第一通孔411的尺寸。
61.作为本实施例的其中一种可选实施方式，第二通孔412内嵌装有扩散片5(或微透镜)，为实现将扩散片5(或微透镜)嵌装至第二通孔412内，扩散片5(或微透镜)的尺寸应当略小于第二通孔412的尺寸，扩散片5(或微透镜)用于改变从第一通道41内射出光线的出光角度，便于光接收芯片接收到该光线，进而提升传感器的可视角度。
62.进一步地，由于第一通孔411的孔径大于第二通孔412的孔径，扩散片5(或微透镜)可以经由第一通孔411嵌装至第二通孔412内，之后，再将第一滤光片6嵌装至第一通孔411内，实现扩散片5(或微透镜)与第一滤光片6皆由同一侧依次嵌装。
63.作为本实施例的其中一种可选实施方式，如图13所示的实施例一，第一通孔411为方形通孔，第二通孔412为圆形通孔；以便于第一通孔411中嵌装方形的第一滤光片6，以及方便第二通孔412中嵌装圆形的扩散片5(或微透镜)。
64.如图14所示的实施例二，第一通孔411为方形通孔，第二通孔412为倒圆台形通孔；同理，上述形状可方便对应形状的第一滤光片6或扩散片5(或微透镜)的嵌装。
65.如图15所示的实施例三，第一通孔411为方形通孔，第二通孔412为椭圆形通孔；同理，上述形状可方便对应形状的第一滤光片6或扩散片5(或微透镜)的嵌装。
66.如图16所示的实施例四，第一通孔411为方形通孔，第二通孔412为方形通孔；同理，上述形状可方便对应形状的第一滤光片6或扩散片5(或微透镜)的嵌装。
67.除上述实施例外，第一通孔411还可以为圆形通孔、倒圆台形通孔、椭圆形通孔等。
68.上述实施方式的有益效果在于：将第一通孔411设置为一定形状的通孔，以方便对应形状的第一滤光片6的嵌装；将第二通孔412设置为一定形状的通孔，以方便对应形状的扩散片5(或微透镜)的嵌装。
69.作为本实施例的其中一种可选实施方式，挡光注塑体4于模压注塑完成后，经过特定的切割工艺得到单颗的传感器封装结构，此时挡光注塑体4的周侧表面与基板1的周侧表面平齐，使得产品整体外观更加美观。
70.如图10、11所示，作为本实施例的其中一种可选实施方式，第二通道42包括第三通孔421和与第三通孔421连通的第四通孔422，第三通孔421位于第四通孔422背离基板1的方向上；其中，第三通孔421的孔径大于第四通孔422的孔径，第三通孔421内嵌装有第二滤光片7。可以理解地，第二滤光片7用于过滤环境中特定波段的光线，避免环境中特定波段的光线对传感器封装结构的工作造成干扰。可以理解地，为实现将第二滤光片7嵌装至第三通孔421内，第二滤光片7的尺寸应当略小于第三通孔421的尺寸。
71.作为本实施例的其中一种可选实施方式，第四通孔422内设有与所述第二透光注塑体3一体成型的透镜8，透镜8的尺寸应当略小于第四通孔422的尺寸，透镜8用于将光线汇
聚至光接收芯片上。
72.作为本实施例的其中一种可选实施方式，在一些实施例中，第三通孔421为圆形通孔、倒圆台形通孔、椭圆形通孔或方形通孔；第三通孔421的形状可根据实际应用需求进行选择，以便于其嵌装对应形状的第二滤光片7。
73.在一些实施例中，第四通孔422为圆形通孔、倒圆台形通孔、椭圆形通孔或方形通孔。第四通孔422的形状可根据实际应用需求进行选择，以便于对应形状的透镜8设置其内。
74.作为本实施例的其中一种可选实施方式，第三通孔421的位置与第一通孔411的位置平齐，且第三通孔421的尺寸与第一通孔411的尺寸相等，因此，待嵌装在第三通孔421内的第二滤光片7与待嵌装在第一通孔411内的第一滤光片6的规格可以一致，以避免需要采用两种尺寸规格的滤光片分别进行嵌装，方便标准工艺批量化放置滤光片。
75.本实施例还提供一种距离传感器，包括如上述实施例中任一种的传感器封装结构，该传感器封装结构的有益效果与上述实施例中的有益效果相同，此处不再进行赘述。距离传感器还包括用于与外部设备电性连接的信号输出端口，传感器封装结构与该信号输出端口电性连接，更具体地，信号输出端口与基板1电性连接，并可用于传输相关光发射芯片13与光接收芯片的电信号。
76.距离传感器的工作原理为，光发射芯片13所发出的一部分光线在第一通道41内被反射至第一感光区11上，光发射芯片13所发出的一部分光线被外界物体200反射后射入至第二感光区12上，可以根据第一感光区11和第二感光区12分别接收到光线的时间点计算出时间差，该时间差可以用来计算外界物体相对于传感器之间的距离。
77.上述实施方式的有益效果在于：距离传感器采用上述实施例中提供的传感器封装结构100，以实现距离传感器的工作。
78.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。