一种集成式光电检测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，是涉及一种集成式光电检测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，现有集成式光电检测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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集成式光电检测传感器及其制作方法、电子设备，以解决现有技术中集成式光电检测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，本发明提供一种集成式光电检测传感器，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；

所述基板上还设置有：

第一避光体，所述第一避光体罩设于所述第一安装位，且所述第一避光体的顶端具有第一开口，通过所述第一开口能够向所述第一避光体的内部区域注入胶体以形成第一保护胶层；

第二避光体，所述第二避光体罩设于所述第二安装位，且所述第二避光体的顶端设置具有第二开口，通过所述第二开口能够向所述第二避光体的内部区域注入胶体以形成第二保护胶层；

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，且允许所述光发射单元的光信号通过；所述第一避光体的避光部和所述第二避光体的避光部用于阻止所述光发射单元的光信号通过。

在一个实施例中，所述第一避光体的避光部固定于所述基板上，并与所述基板形成容纳所述光发射单元的第一容纳腔，使得所述胶体能够注入所述第一容纳腔以形成第一保护胶层；

所述第二避光体的避光部固定于所述基板上，并与所述基板形成容纳所述光信号接收单元的第二容纳腔，使得所述胶体能够注入所述第二容纳腔以形成第二保护胶层。

在一个实施例中，所述第一避光体、所述第二避光体分别与所述基板形成碗杯式结构，且所述第一避光体的避光部和所述第二避光体的避光部均设置为黑色。

在一个实施例中，所述第一避光体的避光部包括第一避光部、第二避光部、第三避光部和第四避光部，所述第一避光部、第二避光部、第三避光部和第四避光部环绕所述光发射单元围成上下两端开口的矩形区域；

所述第二避光体的避光部包括第五避光部、第六避光部、第七避光部和第八避光部，所述第五避光部、第六避光部、第七避光部和第八避光部环绕所述光信号接收单元围成上下两端开口的矩形区域。

在一个实施例中，所述第一保护胶层和所述第二保护胶层中均混合有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检测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，所述基板的上表面覆盖有第三保护胶层，并且所述第三保护胶层覆盖所述第一避光体和所述第二避光体；

其中，所述第三保护胶层允许所述光发射单元的光信号通过。

在一个实施例中，所述基板的上表面设置有第一导电位、第一导电连接位和第二导电位、第二导电连接位，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、第一导电连接位、第二导电位、第二导电连接位一一对应的第三导电位、第三导电连接位、第四导电位、第四导电连接位；

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、连接所述第一导电连接位和第三导电连接位的第二通孔、连接第二导电位和第四导电位的第三通孔、连接第二导电连接位和第四导电连接位的第四通孔。

第二方面，本发明还提供一种集成式光电检测传感器的制作方法，包括：

提供设置有第一安装位和第二安装位的基板；其中，所述基板上还设置有第一避光体和第二避光体，所述第一避光体设于所述第一安装位，且所述第一避光体的顶端具有第一开口，所述第二避光体罩设于所述第二安装位，且所述第二避光体的顶端设置具有第二开口；

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；

利用注胶设备向所述基板的上表面注入胶体，以在所述基板的上表面以及所述第一避光体和所述第二避光体的内部区域形成保护胶层；或者利用注胶设备分别通过所述第一开口和所述第二开口向所述第一避光体和所述第二避光体的内部区域注入胶体，以在所述第一避光体和所述第二避光体的内部区域分别形成保护胶层；

通过切割设备将所述光发射单元和所述光信号接收单元四周的保护胶层切除形成光屏障胶层的灌胶位；或者是，通过专用模具一步形成带有光屏障胶层灌胶位的第一保护胶层和第二保护胶层；

其中，所述保护胶层覆盖所述光发射单元和所述光信号接收单元，且允许所述光发射单元的光信号通过；所述第一避光体的避光部和所述第二避光体的避光部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集成式光电检测传感器，或者，所述电子设备包括上述制作方法制得的光电检测传感器。

本发明提供的集成式光电检测传感器的有益效果至少在于：

(1)本发明例提供的光电检测传感器，在基板上设置第一屏蔽罩和第二屏蔽罩，利用第一避光体和第二避光体的避光部阻止光发射单元的光信号通过，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灌注到基板的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，提升光电检测传感器的整体性能。

(3)本发明的光电检测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。

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一种光电检测传感器的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种光电检测传感器的基板结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种光电检测传感器的基板结构示意图(图中省略了第一避光体和第二避光体)；

图4为本发明实施例提供的一种光电检测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。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

首先参阅图1，图1是本发明实施例提供的光电检测传感器的整体结构示意图。如图1所示，本实施例提供的光电检测传感器主要包括基板1、第一避光体2和第二避光体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(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，垂直腔面发射激光器)，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(Application Specific IntegratedCircuit，特殊应用集成电路)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的形状可以根据需要灵活调整。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。

第一避光体2和第二避光体3均设置于基板1上。其中，第一避光体2罩设于第一安装位11，且第一避光体2的顶端具有第一开口，通过所述第一开口能够向第一避光体2的内部区域注入胶体以形成第一保护胶层；第二避光体3罩设于第二安装位12，且第二避光体2的顶端设置具有第二开口，通过所述第二开口能够向第二避光体3的内部区域注入胶体以形成第二保护胶层。其中，所述第一保护胶层和所述第二保护胶层分别覆盖光发射单元100和光信号接收单元200，且允许光发射单元100的光信号通过。第一避光体2的避光部和第二避光体3的避光部用于阻止光发射单元100的光信号通过。作为示例，第一避光体2的避光部固定于基板1上，并与基板1形成容纳光发射单元100的第一容纳腔，使得胶体能够注入所述第一容纳腔以形成第一保护胶层；第二避光体3的避光部固定于基板1上，并与基板1形成容纳光信号接收单元的第二容纳腔，使得胶体能够注入所述第二容纳腔以形成第二保护胶层。

作为示例，第一保护胶层和第二保护胶层一般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，第一保护胶层和第二保护胶层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，第一保护胶层和第二保护胶层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，第一保护胶层和第二保护胶层可以阻止对检测信号产生干扰的环境光通过胶体，从而提高光电检测传感器检测结果的准确性，进而提升光电检测传感器的整体性能。本实施例中，第一保护胶层和第二保护胶层中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。

作为一种示例，参照图2，图2是本说明实施例提供的一种光电检测传感器的基板结构示意图。如图2所示，第一避光体2、第二避光体3分别与基板1形成碗杯式结构，且第一避光体2的避光部和第二避光体3的避光部可以是黑色材料，避免避光部引起的光反射导致内部串扰的产生。具体而言，第一避光体2的避光部包括第一避光部21、第二避光部22、第三避光部23和第四避光部24；第一避光部21、第二避光部22、第三避光部23和第四避光部24环绕光发射单元100围成上下两端开口的矩形区域(如图2所示)；第二避光体3的避光部包括第五避光部31、第六避光部32、第七避光部33和第八避光部34，第五避光部31、第六避光部32、第七避光部33和第八避光部34环绕光信号接收单元200围成上下两端开口的矩形区域(如图2所示)。需要说明的是，本实施例中的第一避光体2和第二避光体3的具体形式可以根据实际应用灵活地设计，如前述碗杯式、矩形框，或者其他形式的结构，本实施例不对第一避光体2和第二避光体3的具体形式进行限定。

进一步，基板1的上表面还可以覆盖第三保护胶层，所述第三保护胶层覆盖第一避光体2和第二避光体3；其中，所述第三保护胶层允许光发射单元100的光信号通过。也就是说，在基板1的上表面，位于第一避光体2和第二避光体3之外的区域也注入保护胶层，进一步提高封装的可靠性和稳定性。图1中阴影部分即注入的保护胶层(包括位于第一避光体2内的第一保护胶层、位于第二避光体3内的第二保护胶层和位于第一避光体2和第二避光体3外部区域的第三保护胶层)。

如上所述，本实施例提供的光电检测传感器，在基板1上设置第一屏蔽罩2和第二屏蔽罩3，利用第一避光体2和第二避光体3的避光部阻止光发射单元100的光信号通过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；还可以通过在灌注到基板1的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，提升光电检测传感器的整体性能。

在制作本实施例的光电检测传感器时，首先提供设置有第一安装位11和第二安装位12的基板1。其中，基板1上设置有第一避光体2和第二避光体3，第一避光体2罩设于第一安装位11，且第一避光体2的顶端具有第一开口，第二避光体3罩设于第二安装位12，且第二避光体3的顶端设置具有第二开口。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，再利用注胶设备向基板1的上表面注入胶体，以在基板1的上表面以及第一避光体2和第二避光体3的内部区域形成保护胶层；或者利用注胶设备分别通过第一开口和第二开口向第一避光体2和第二避光体3的内部区域注入胶体，以在第一避光体2和第二避光体3的内部区域分别形成保护胶层。也就是说，本实施例可以只在第一避光体2和第二避光体3的内部区域形成保护胶层，还可以进一步在第一避光体2和第二避光体3的外部区域(基板1的上表面范围内)形成保护胶层。例如可以将基板1放入专用Molding灌胶设备，运用胶体灌胶成型得到保护胶层，也可以通过点胶方式在基板1上形成保护胶体。在一些实施例中，通过切割设备将光发射单元100和光信号接收单元200四周的保护胶层切除形成光屏障胶层的灌胶位。或者是，通过专用模具一步形成带有光屏障胶层灌胶位的第一保护胶层和第二保护胶层。由于工艺的灵活性，本实施例的光电检测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3，图3为本发明实施例提供的一种光电检测传感器的基板结构示意图(图中省略了第一避光体和第二避光体)。如图3所示，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。

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，在制作光电检测传感器时，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，本实施例的光电检测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检测传感器的制作方法，参阅图4，图4为本发明实施例提供的光电检测传感器制作方法的主要流程图。如图4所示，该方法包括：

S410：提供设置有第一安装位11和第二安装位12的基板1。

其中，所述基板1上还设置有第一避光体2和第二避光体3，所述第一避光体2罩设于所述第一安装位11，且所述第一避光体2的顶端具有第一开口，所述第二避光体3罩设于所述第二安装位12，且所述第二避光体3的顶端设置具有第二开口。关于所述基板1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。

S420：将光发射单元100和光信号接收单元200分别固定于所述基板1的第一安装位11和第二安装位12。

该步骤中，关于该光发射单元100和光信号接收单元200参见上文说明，在此不再赘述。

S430：利用注胶设备向所述基板1的上表面注入胶体，以在所述基板1的上表面以及所述第一避光体2和所述第二避光体3的内部区域形成保护胶层；或者利用注胶设备分别通过所述第一开口和所述第二开口向所述第一避光体2和所述第二避光体3的内部区域注入胶体，以在所述第一避光体2和所述第二避光体3的内部区域分别形成保护胶层。

其中，所述保护胶层覆盖所述光发射单元和所述光信号接收单元200，且允许所述光发射单元100的光信号通过；所述第一避光体2的避光部和所述第二避光体3的避光部用于阻止所述光发射单元100的光信号通过。

关于该制作方法更具体的说明可以参见上文对光电检测传感器的说明，在此不再赘述。

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集成式光电检测传感器，或者包括利用上述制作方法制得的集成式光电检测传感器。

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。