一种防串扰式光电传感器及其制作方法、电子设备

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体地说，是涉及一种防串扰式光电传感器及其制作方法、电子设备。

背景技术

随着科技的飞速发展，光电反射传感器的应用越来越广泛，例如医疗方面的心率检测、血氧检测，运用距离接近检测功能应用于各个领域的服务机器人(如扫地机器人、物流机器人、无接触配送机器人、AGV无人搬运机器人等)。对于远距离检测传感器，光发射芯片与光信号接收芯片一般可以单独封装，但随着集成化、小型化的发展趋势，现有集成式光电传感器容易出现内部信号的横向串扰，导致检测误判等问题；另外，现存集成式光电传感器的封装尺寸大，封装结构复杂，实现工艺灵活度低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防串扰式光电传感器及其制作方法、电子设备，以解决现有技术中的集成式光电传感器容易出现内部信号串扰的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

第一方面，本发明提供一种防串扰式光电传感器，包括：

基板，所述基板的上表面设置有第一安装位和第二安装位，所述第一安装位上固定有光发射单元，所述第二安装位上固定有光信号接收单元；

保护胶层，所述保护胶层为通过注胶方式形成在所述基板的上表面，包括第一保护胶层和第二保护胶层；其中，所述第一保护胶层和所述第二保护胶层分别覆盖所述光发射单元和所述光信号接收单元；

光屏蔽胶层，所述光屏蔽胶层为通过注胶方式形成在所述基板的上表面，且位于所述第一保护胶层和所述第二保护胶层之间；

其中，所述保护胶层用于保护所述光发射单元和光信号接收单元，且允许所述光发射单元的光信号通过；所述光屏蔽胶层用于阻止所述光发射单元的光信号通过。

在一个实施例中，所述光屏蔽胶层的下表面低于所述光发射单元的上表面；

和/或，所述光屏蔽胶层的下表面低于所述光信号接收单元的上表面。

在一个实施例中，所述光屏蔽胶层的宽度占所述光发射单元与所述光信号接收单元之间距离的30％-80％。

在一个实施例中，所述保护胶层在所述基板上表面的覆盖面积与所述光屏蔽胶层在所述基板上表面的覆盖面积之和等于所述基板上表面的面积；

和/或，所述保护胶层包含环境光过滤材料或带通性质材料，所述环境光过滤材料用于过滤所述光电传感器外界环境可产生干扰的光信号，所述带通性质材料能够使特定波段的光通过。

在一个实施例中，所述基板的上表面设置有第一导电位、第一连接导电位和第二导电位、第二连接导电位，所述第一安装位设置于所述第一导电位，所述第二安装位设置于所述第二导电位；

其中，位于所述第一安装位的光发射单元通过第一导电线与所述第一连接导电位连通，位于所述第二安装位的光信号接收单元通过第二导电线与所述第二连接导电位连通。

在一个实施例中，所述基板的下表面设置有分别与第一导电位、第一连接导电位、第二导电位、第二连接导电位一一对应的第三导电位、第三连接导电位、第四导电位、第四连接导电位；以及，

在所述基板的两侧分别设置有用于连接所述第一导电位和所述第三导电位的第一通孔、连接所述第一连接导电位和第三连接导电位的第二通孔、连接第二导电位和第四导电位的第三通孔、连接第二连接导电位和第四连接导电位的第四通孔。

第二方面，本发明还提供一种光电传感器的制作方法，包括：

提供基板；其中，所述基板的上表面至少设置有第一安装位和第二安装位；

将光发射单元和光信号接收单元分别固定于所述基板的第一安装位和第二安装位；

所述光发射单元通过第一导电线与第一连接导电位连通，所述光信号接收单元通过第二导电线与第二导电连接连通；

利用注胶设备在所述基板上表面形成覆盖所述基板上表面的保护胶层和光屏蔽胶层；

其中，所述保护胶层包括第一保护胶层和第二保护胶层，所述第一保护胶层和所述第二保护胶层分别覆盖所述光发射单元和所述光信号接收单元；所述光屏蔽胶层位于所述第一保护胶层与所述第二保护胶层之间；

所述保护胶层用于保护所述光发射单元和光信号接收单元，且允许所述光发射单元的光信号通过；所述光屏蔽胶层用于阻止所述光发射单元的光信号通过。

第三方面，本发明提供了一种电子设备，所述电子设备包括上述的光电传感器，或者所述电子设备包括上述制作方法制得的光电传感器。

本发明提供的防串扰式光电传感器的有益效果至少在于：

(1)本发明在光发射单元与光信号接收单元之间设置用于屏蔽光发射单元信号的光屏蔽胶层，以消除或大大降低内部信号横向串扰，极大地提高了检测的准确性。

(2)本发明还可以通过在保护胶层中混合各种功能性材料，如环境光过滤材料，以阻止可对检测信号产生干扰的环境光通过胶体，进一步提高检测结果的准确性，提升光电传感器的整体性能。

(3)本发明提供的光电传感器封装结构简单，工艺实现方式灵活可调，可灵活调整封装使用的材料及封装尺寸，既可实现大尺寸封装，也可实现小尺寸封装，封装厚度可通过调节注入的胶量灵活调整，为适应不同应用需求提供了极大的灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，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。

图1为本发明实施例提供的防串扰式光电传感器的整体结构示意图；

图2a为本发明实施例提供的光电传感器第一分解部分结构示意图；

图2b为本发明实施例提供的光电传感器第二分解部分的结构示意图；

图2c为本发明实施例提供的光电传感器第三分解部分的结构示意图；

图2d为本发明实施例提供的光电传感器第四分解部分的结构示意图；

图2e为本发明实施例提供的光电传感器第五分解部分的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的光电传感器制作方法的主要流程图。

其中，图中各附图标记：

具体实施方式

为了使本发明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，对本发明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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。

首先参阅图1，图1是本发明实施例提供的防串扰式光电传感器的整体结构示意图。如图1所示，本实施例提供的防串扰式光电传感器(下称光电传感器)主要包括基板1、保护胶层2和光屏蔽胶层3。

其中，基板1的上表面设置有第一安装位11和第二安装位12，第一安装位11上固定有光发射单元100，第二安装位上固定有光信号接收单元200。作为示例，光发射单元100可以是LED也可以是VCSEL，芯片结构可以是垂直，也可以是倒装等，根据应用的不同，可以为红外发射芯片或绿光芯片，但不限于这几类芯片，本领域技术人员可以根据实际应用选择不同波段及不同类型芯片，本实施例不对此进行限定；光信号接收单元200可以是光电二极管或光电三极管，但不限于光电二极管或光电三极管，也可以为专用ASIC芯片，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择，本实施例不对此进行限定。基板1的形状不作限制，可以灵活调整。此外，在本实施例中，基板1可以是一个具有一定厚度的正方体或长方体状，上表面和下表面呈正方形或长方形。即基板1的上表面和下表面是相对的，光发射单元100和光信号接收单元200设置在基板1的同一面(即同设置在上表面或同设置在下表面)，由于基板1的上表面和下表面是相对的，因此，本实施例中将光发射单元100和光信号接收单元200设置在基板1的上表面不代表将光发射单元100和光信号接收单元200限定在基板1的某一表面，换言之，本实施例的光发射单元100和光信号接收单元200设置在基板1同一侧的表面即可。需要说明的是，本实施例的光发射单元100与光信号接收单元200可以被固定在基板1上，即光发射单元100、光信号接收单元200与基板1为两种分离的部件；此外，本实施例的光发射单元100与光信号接收单元200还可以直接涵盖于基板1的内部，即与基板1为整体结构。

保护胶层2为通过注胶方式形成在基板1的上表面，包括第一保护胶层21和第二保护胶层22，并且第一保护胶层21和第二保护胶层22分别覆盖光发射单元100和光信号接收单元200。作为示例，本实施例的保护胶层2一般为透明硅胶或透明环氧树脂，但不限于透明硅胶或透明环氧树脂，本领域技术人员也可以选择其他相近性能的材料，这样一来，第一保护胶层21和第二保护胶层22不仅可以对光发射单元100和光信号接收单元200起到保护作用，从而提高封装的可靠性，稳定性，还允许光发射单元100所发射波段的光信号通过。可选地，保护胶层2中还可以混合其他功能性材料，如环境光过滤材料或带通性质材料，其中，环境光过滤材料作用是阻止可产生干扰的环境光信号通过，带通性质材料则允许特定波段的光通过。这样一来，保护胶层2可以阻止对检测信号产生干扰的环境光通过胶体，从而提高光电传感器检测结果的准确性，进而提升光电传感器的整体性能。本实施例中，保护胶层2可混合的功能性材料不限于上述两种材料，本领域技术人员可以根据应用要求灵活地选择其他功能材料，本实施例不对此进行限定。

光屏蔽胶层3为通过注胶方式形成在基板1的上表面，且位于第一保护胶层21和第二保护胶层22之间，用于阻止光发射单元100的光信号通过。这样一来，由于在光发射单元100与光信号接收单元200之间设置了用于屏蔽光发射单元信号的光屏蔽胶层3，从而可以消除或大大降低内部信号横向串扰，极大地提高了光电传感器检测的准确性。作为示例，光屏蔽胶层3可以是环氧黑胶或黑色硅胶，但不限于环氧黑胶或黑色硅胶，本领域技术人员也可以选择其他相近性能的材料，本实施例不对此进行限定。进一步，光屏蔽胶层3的下表面低于光发射单元100和光信号接收单元200的上表面，以对光发射单元100发射的光信号起到更好的屏蔽作用。

作为一种具体的实施方式，基板1的上表面形成第一保护胶层21、第二保护胶层22和光屏蔽胶层3后，第一保护胶层21在基板1上的覆盖面积、第二保护胶层22在基板1上的覆盖面积和光屏蔽胶层3在基板1上的覆盖面积等于基板1上表面的总面积，即第一保护胶层21、第二保护胶层22和光屏蔽胶层3共同将基板1的上表面全部覆盖。进一步，光屏蔽胶层3的宽度占光发射单元100与光信号接收单元200之间距离的30％-80％，既保证光屏蔽胶层3与光发射单元100、光信号接收单元200之间的安全距离，同时确保可阻止光发射单元100发射的光信号通过。需要说明的是，光屏蔽胶层3的宽度为图1中的光屏蔽胶层3左侧壁到右侧壁之间的距离，光发射单元100与光信号接收单元200之间距离可以理解为图1中光发射单元100右端与光信号接收单元200左端之间的距离。换言之，即光发射单元100与光屏蔽胶层3之间具有一定距离，光信号接收单元200与光屏蔽胶层3之间具有一定距离。

如上所述，本实施例提供的光电传感器，在光发射单元100与光信号接收单元200之间设置光屏蔽胶层3，以消除或大大降低内部信号横向串扰，极大地提高了检测的准确性；还可以通过在保护胶层2中混合各种功能性材料，如环境光过滤材料，以阻止可对检测信号产生干扰的环境光通过胶体，进一步提高检测结果的准确性，提升光电传感器的整体性能。

另外，本实施例的光电传感器封装结构简单，工艺实现方式灵活可调，可灵活调整封装使用的材料及封装尺寸。下面结合具体示例对本实施例的光电传感器的制作工艺进行详细说明。

参照图2a-2e，图2a-2e为本发明实施例提供的光电传感器分解部分结构示意图。如图2a-2e所示，在制作本实施例的光电传感器时，首先提供设置有第一安装位11和第二安装位12的基板1(如图2a所示的基板1)，然后将光发射单元100和光信号接收单元200分别固定于基板1的第一安装位11和第二安装位12(如图2b所示)，然后可以将基板1放入专用Molding灌胶设备，运用胶体灌胶成型得到保护胶层2(如图2d所示)，进一步再通过切割工艺将光发射单元100与光信号接收单元200之间的保护胶层切除得到灌胶位30、第一保护胶层21和第二保护胶层22(如图2e所示)，最后通过点胶的方式在灌胶位30形成光屏蔽胶层3(如图1所示)；其中，光屏蔽胶层3的宽度占光发射单元100与光信号接收单元200边缘间距的30％～80％。

可选地，在上述制作过程中，保护胶层2不限于通过Molding灌胶成型，本领域技术人员也可以先让胶体成型为胶饼，再将该胶饼与基板1粘合。光屏蔽胶层3不限于通过点胶方式在灌胶位30形成，也可以通过Molding灌胶方式或注塑成型方式在灌胶位30形成。除上述形成第一保护胶层21、第二保护胶层22和光屏蔽胶层3外，本实施例还可以运用专用模具，一步形成带有灌胶位30的保护胶层2，进而灌胶形成光屏蔽胶层3，即不需要先形成保护胶层2再切割出灌胶位30，而是利用专用模具一步形成第一保护胶层21、第二保护胶层22，进而灌胶形成光屏蔽胶层3，本实施例不对具体的专用模具进行说明，本领域技术人员可以选择能够实现上述功能的专用模具。

由于工艺的灵活性，本实施例的光电传感器的整体封装尺寸可根据实际应用需求灵活调整，既可实现大尺寸封装，也可实现小尺寸封装，如2.0mm×1.0mm、2.0mm×1.6mm等，封装厚度可通过调节注入的胶量灵活调整，如；0.7mm、1.0mm等，为适应不同应用需求提供了极大的灵活性。

在一种更具体的实施方式中，本实施例的基板1的上表面和下表面各设置有四个导电位。具体而言，参照图2a，基板1的上表面设置有第一导电位101、第一连接导电位102和第二导电位103、第二连接导电位104，第一安装位11设置于第一导电位101，第二安装位12设置于第二导电位103；其中，位于第一安装位11的光发射单元100通过第一导电线105与第一连接导电位102连通，位于第二安装位12的光信号接收单元200通过第二导电线106与第二导电连接104连通。第一安装位11在第一导电位102的位置，以及第二安装位12第二导电位103，均可以根据实际应用灵活调整，换言之，也可以理解为，直接将光发射单元100和光信号接收单元200分别固定到第一导电位102和第二导电位103或者是将光发射单元100和光信号接收单元200的位置互换。

基板1的下表面设置有分别与第一导电位101、第一连接导电位102、第二导电位103、第二连接导电位104一一对应的第三导电位、第三连接导电位、第四导电位、第四连接导电位(图中未示出)。以及，在基板1的两侧分别设置有用于连接第一导电位101和第三导电位的第一通孔1001、连接第一连接导电位102和第三连接导电位的第二通孔1002、连接第二导电位103和第四导电位的第三通孔1003、连接第二连接导电位104和第四连接导电位的第四通孔1004。这些通孔可以起到基板1上下导电位电气连接作用。可选地，基板1的上表面和下表面设置的四个导电位的形状和尺寸可以根据实际应用或散热需求灵活调整，本实施例不对此进行限定。

按照上述设计，在制作光电传感器时，在光发射单元100和光信号接收单元200分别固定到基板1上之后，进一步将光发射单元100和光信号接收单元200分别与基板1的第一连接导电位102和第二连接导电位104通过第一导电线105和第二导电线106连接，然后再进行注胶工艺的后续操作。需要说明的是，本实施例的光电传感器并不限定案子上述设计(即在基板1的上下表面设置四个导电位，然后通过导电线与光发射单元100和光信号接收单元200连接的方式)，本领域技术人员也可以根据实际需要灵活设计基板1、光发射单元100和光信号接收单元200，这些都不脱离本说明书的保护范围。

本实施例还提供了一种光电传感器的制作方法，参阅图3，图3为本发明实施例提供的光电传感器制作方法的主要流程图。如图3所示，该方法包括：

S310：提供基板。

该步骤中，所述基板的上表面至少设置有第一安装位和第二安装位，关于所述基板的具体示例结构可参见上文中对基板1的结构说明，此处不再赘述。

S320：将光发射单元和光信号接收单元分别固定于所述基板的第一安装位和第二安装位。

该步骤中，关于该光发射单元和光信号接收单元参见上文说明，在此不再赘述。

S330：利用注胶设备在所述基板上表面形成覆盖所述基板上表面的保护胶层和光屏蔽胶层。

其中，保护胶层包括第一保护胶层和第二保护胶层，所述第一保护胶层和所述第二保护胶层分别覆盖所述光发射单元和所述光信号接收单元；所述光屏蔽胶层位于所述第一保护胶层与所述第二保护胶层之间；所述保护胶层用于保护所述光发射单元和光信号接收单元，且允许所述光发射单元的光信号通过；所述光屏蔽胶层用于阻止所述光发射单元的光信号通过。

作为一种示例，在步骤S330中，可以利用注胶设备在所述基板上表面一次成型地形成第一保护胶层和第二保护胶层后，利用注胶设备在所述基板上表面形成所述第一保护胶层和所述第二保护胶层之间的光屏蔽胶层。该注胶设备可以是能够实现该方式的专用设备。

作为另一种示例，在步骤S330中，可以先利用注胶设备(例如专用Molding灌胶设备)在所述基板上表面形成覆盖所述基板上表面的保护胶层，然后再对所述保护胶层进行切割，以得到第一保护胶层和第二保护胶层，以及位于所述第一保护胶层和所述第二保护胶层之间的灌胶位；其中，切除所述灌胶位处的保护胶层，进而通过点胶或灌胶方式在所述灌胶位形成光屏蔽胶层。

关于该制作方法更具体的说明可以参见上文对光电传感器的说明，在此不再赘述。由于工艺的灵活性，本实施例的光电传感器的整体封装尺寸可根据实际应用需求灵活调整，既可实现大尺寸封装，也可实现小尺寸封装，如2.0mm×1.0mm、2.0mm×1.6mm等，封装厚度可通过调节注入的胶量灵活调整，如；0.7mm、1.0mm等，为适应不同应用需求提供了极大的灵活性。

基于同样的发明构思，本实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括上述的光电传感器，或者，所述电子设备包括利用上述制作方法制得的光电传感器。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。