光电封装结构与光电开关的制作方法

1.本实用新型涉及一种光电开关，尤其涉及一种能够缩短光程路径的光电封装结构与光电开关。


背景技术：

2.目前，穿透式光传感器(又称光续断器)广泛被用于电子产品中，例如鼠标。现有技术中，穿透式光传感器的结构是将发光元件与受光元件对向设置在一壳体内。被检测物体位在发光元件与受光元件之间时会遮住发光元件发出的光线，使得受光元件产生电流变化，借此检测到物体存在。其中，穿透式光传感器的发光元件与受光元件会具有一凸出于壳体的透镜，因此穿透式光传感器整体尺寸和所需的光程路径通常较大。此外，凸出于壳体的透镜易造成灰尘脏污而出现误触现象。
3.然而，对于电竞鼠标来说，需有轻薄短小的外型，并且较短的光程路径，提升玩家快又准的反应速度，当玩家点击鼠标时鼠标能够迅速且实时反馈。对于现有技术的穿透式光传感器来说，已无法满足上述需求。
4.故，如何通过结构设计的改良，来缩小现有穿透式传感器的体积进而缩小鼠标的整体尺寸，以及缩短发光元件与受光元件之间的光程路径来提升反馈的速度，以克服上述的缺陷，已成为该领域所欲解决的重要课题之一。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种光电封装结构，其包括第一导线支架、第二导线支架、光电元件、壳体以及封装体。第二导线支架与第一导线支架间隔设置。光电元件设置在第一导线支架上，且光电元件通过导线电性连接于第二导线支架。壳体包覆第一导线支架和第二导线支架的一部分，第一导线支架和第二导线支架的另一部分经由壳体的一侧穿出于外，且壳体的第一表面具有开口，暴露出光电元件。封装体覆盖光电元件且密封开口，其中封装体的表面不高于壳体的第一表面。
6.优选地，壳体具有相对设置的第一端部与第二端部，以及连接在第一端部与第二端部之间的第一表面、与第一表面相对的第二表面，第一表面朝向第二表面凹陷而形成一腔体，光电元件位于腔体中。
7.优选地，壳体是由反射材质制成，以使腔体形成一反射杯且暴露出光电元件和部分的第一导线支架以及部分的第二导线支架，反射杯垂直投影在第一表面上的形状大致呈矩形。
8.优选地，封装体的表面低于或切齐于第一表面。
9.优选地，第一导线支架设于壳体内的部分包括第一延伸部、第一弯折部以及承载部，承载部靠近第一端部设置，第一弯折部连接在第一延伸部与承载部之间，光电元件设置在承载部上。
10.优选地，承载部具有多个凸缘结构，多个凸缘结构均匀分布在承载部的周边。
11.优选地，第二导线支架呈多次弯折而朝向第二端部延伸，第二导线支架设于壳体内的部分包括第二延伸部、第二弯折部以及第三弯折部，第二弯折部连接在第二延伸部与第三弯折部之间，光电元件通过导线电性连接于第二弯折部。
12.优选地，第二弯折部和第三弯折部与承载部、第一弯折部和第一延伸部呈一预定间隔且共形配置。
13.优选地，第一延伸部及第二延伸部紧邻于第二端部，且第一延伸部及第二延伸部的表面形成一粗糙结构。
14.优选地，粗糙结构在第一延伸部的表面上的分布范围的长度为第一导线支架的宽度的1.5～2.5倍，粗糙结构在第二延伸部的表面上的分布范围的长度为第二导线支架的宽度的1.5～2.5倍。
15.优选地，粗糙结构在第一延伸部及第二延伸部的分布范围具有两条边界线，两条边界线中靠近第二端部的其中一边界线与第二端部之间的距离介于0.1mm至0.45mm。
16.优选地，位于壳体内的第一导线支架与第二导线支架各自包括至少一组阶梯状结构，至少一组阶梯状结构在第一导线支架与第二导线支架的两侧表面分别形成对称的两个凸部。
17.优选地，第二端部在中间处形成一凹部，壳体在第一表面上形成一凸块，且凸块邻接于第二端部的凹部。
18.优选地，腔体的开口边缘形成一段差结构，段差结构具有一第三表面，第三表面平行于第一表面，且第三表面与第一表面之间具有一预定高度，预定高度介于0.05mm至2mm。
19.优选地，壳体在第一端部还形成有狭槽。
20.优选地，光电封装结构为光发射器或光接收器。
21.为了解决上述的技术问题，本实用新型所采用的其中一技术方案是，提供一种光电开关，其包括框体以及两个上述的光电封装结构。两个光电封装结构相对设置于框体内，两个光电元件之间具有一预定距离的光程路径，其中一光电封装结构内的光电元件用于发射一特定波长的光线，另一光电封装结构内的光电元件用于接收特定波长的光线。
22.优选地，光电开关还包括被检测对象物，其包含透光区和遮蔽区，且框体内部设有两个容置槽，两个光电封装结构分别设置于两个容置槽中，且被检测对象物用于在两个光电封装结构之间的不同位置进行往复移动，使得透光区或遮蔽区位于光程路径上而改变两个光电封装结构之间的传输光量。
23.本实用新型的其中一个有益效果在于，本实用新型所提供的光电封装结构与光电开关，其能通过“光电元件设置在第一导线支架上，且光电元件通过导线电性连接于第二导线支架”以及“封装体覆盖光电元件且密封开口，其中封装体的表面不高于壳体的第一表面”的技术方案，以缩小光电封装结构的体积以及缩短光电开关中的光程路径。
24.为使能更进一步了解本实用新型的特征及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本实用新型加以限制。
附图说明
25.图1为本实用新型的光电封装结构的立体示意图。
26.图2为本实用新型的光电封装结构未包含封装体的立体示意图。
27.图3为图1的侧视图。
28.图4为图3的iv部分的放大示意图。
29.图5为本实用新型的光电封装结构的另一实施例的立体示意图。
30.图6为本实用新型的光电封装结构的内部示意图。
31.图7为本实用新型的光电封装结构的第二导线支架的示意图。
32.图8为本实用新型的光电封装结构的第二导线支架的另一视角示意图。
33.图9为本实用新型的光电开关在第一位置的透视示意图。
34.图10为本实用新型的光电开关在第二位置的透视示意图。
具体实施方式
35.以下是通过特定的具体实施例来说明本实用新型所公开有关“光电封装结构与光电开关”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本实用新型的优点与效果。本实用新型可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本实用新型的构思下进行各种修改与变更。另外，本实用新型的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本实用新型的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本实用新型的保护范围。
36.应当可以理解的是，虽然本文中可能会使用到“第一”、“第二”、“第三”等术语来描述各种元件，但这些元件不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一元件与另一元件。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。
37.实施例
38.参阅图1与图2所示，图1为本实用新型的光电封装结构的立体示意图，图2为本实用新型的光电封装结构未包含封装体的立体示意图。本实用新型提供一种光电封装结构m，具体来说，光电封装结构m为一种带引线的塑料芯片载体(plastic leaded chip carrier，plcc)的封装结构，其包括：壳体1、第一导线支架2、第二导线支架3、光电元件4以及封装体5。壳体1具有相对设置的第一端部11与第二端部12，以及连接在第一端部11与第二端部12之间的第一表面13、与第一表面13相对的第二表面13’。如图2所示，壳体1包覆第一导线支架2和第二导线支架3的一部分，而第一导线支架2和第二导线支架3的另一部分经由壳体1的一端部(例如:第二端部12)伸出于外且相互平行配置。壳体1在第一表面13上具有开口131且朝第二表面13’方向凹陷形成一腔体130，而光电元件4设置在第一导线支架2上并位于腔体130中，且光电元件4通过导线a电性连接于第二导线支架3，通过开口131暴露出光电元件4和部分的第一导线支架2(即部分承载部23，第一导线支架2的详细结构容后详述)以及部分的第二导线支架3(即部分第二弯折部32，第二导线支架3的详细结构容后详述)。封装体5位于腔体130中覆盖光电元件4且密封开口131。封装体5由一可透光胶材填入腔体130而成型。举例来说，可透光胶材包括但不限于光透射性环氧树脂(例如，透明的或着色的环氧树脂)或其他光透射性树脂或聚合物。在某些实施例中，光透射性模塑料可具有滤除某些不相关波长的光同时允许相关波长的光通过的颜料或其他性质，然而本实用新型不以上述
所举的例子为限。
39.举例来说，壳体1是以塑料通过射出成型(injection molding)方式而形成。壳体1可以是光反射性模塑料材质所制成，例如，光反射性环氧树脂(例如，白色、银色或其它颜色的环氧树脂)或其它光反射性树脂或聚合物，因此能够使腔体130形成一反射杯，而在本实施例中，该反射杯垂直投影在第一表面13上的形状大致呈矩形，但并不以此为限。在其他应用中，壳体1也可以是深色壳体例如黑壳。更确切来说，可视需求设计而在腔体130内形成反射层即可。
40.此外，光电元件4可为光发射器或光接收器。举例来说，光电元件4可为含可见光的发光二极管、红外线发光二极管(ir light-emitting diode，简称ir led)、光敏晶体管(phototransistor，简称ptr)、光二极管(photo diode)或是光敏ic(photo ic)，当光电元件4为红外线发光二极管时，光电封装结构m可作为一发射器，也就是发光元件；而当光电元件4为光敏晶体管、光二极管或是光敏ic时，光电封装结构m可作为一接收器，也就是受光元件。进一步来说，当光电元件4为红外线发光二极管时，其所发出的红外光线能够通过反射杯(即腔体130)的反射以扩大出光角度以及提升出光效率。
41.另外，可先参阅图5所示，图5为本实用新型的光电封装结构的另一实施例的立体示意图。壳体1的第一端部11具有狭槽111，在壳体1的成型过程中，是在具有第一导线支架2与第二导线支架3的一金属料片(图未示出)上进行射出成型的工艺，让壳体1直接成型于第一导线支架2与第二导线支架3上。而在射出成型的过程中，由于第一导线支架2与第二导线支架3都是仅以其中一端连接在金属料片(另一端为自由端)上的长悬臂料片，因此在壳体1的第一端部11所形成的狭槽111可让金属料片的一部分延伸而插入狭槽111中以作为支撑壳体1之用，确保当壳体1成型后而进行切脚工艺(即将第一导线支架2与第二导线支架3从金属料片切除)时不会掉料。
42.接下来参阅图1、图3及图4所示，图3为图1的侧视图，图4为图3的iv部分的放大示意图。如图3与图4所示，腔体130的开口边缘会形成一段差结构s，段差结构s具有一第三表面s1，第三表面s1平行于第一表面13，且第三表面s1与第一表面13之间具有一预定高度d，举例而言，该预定高度d介于0.05mm至2mm。本实用新型通过段差结构s的设计，能够有效管控点胶胶量(即将可透光胶材填入腔体130的胶量)，使得腔体130中的封装体5的表面不高于壳体1的第一表面13。如此，可避免点胶胶量溢出腔体130的开口而造成组装时的干涉问题，且可达轻薄短小外型的需求。此外，还可有效缩小发光元件的出光面或受光元件的收光面(封装体5的表面)的胶材面积，能够有效减少灰尘造成透镜片脏污而减少出现误触现象(过多灰尘容易遮住发光元件发出的光线，使得受光元件没有收到光信号而发出错误信号)，提升产品良率。因此，继续参阅图1与图5所示，在本实用新型中，位于腔体130中的封装体5的表面不高于壳体1的第一表面13。举例来说，图1中的封装体5的表面可以是低于或切齐于壳体1的第一表面13，而图5中的封装体5的表面是以低于壳体1的第一表面13为举例。然而，本实用新型不以上述所举的例子为限。
43.接着，参阅图6所示，图6为本实用新型的光电封装结构的内部示意图。第一导线支架2与第二导线支架3相对间隔设置。第一导线支架2的前半部分嵌设于壳体1内，其包括第一延伸部21、第一弯折部22以及承载部23。承载部23靠近第一端部11设置，第一弯折部22连接在第一延伸部21与承载部23之间，并且相对第一延伸部21呈一角度朝内弯折。第二导线
支架3的前半部分嵌设于壳体1内且呈多次弯折状结构(例如一端朝第二端部12延伸而呈倒u状弯折)，其包括第二延伸部31、第二弯折部32以及第三弯折部33。第二弯折部32连接在第二延伸部31与第三弯折部33之间。第二弯折部32相对第二延伸部31呈弯折，第三弯折部33相对第二弯折部32呈弯折。较佳地，第二弯折部32和第三弯折部33与承载部23、第一弯折部22和第一延伸部21呈一预定间隔且共形配置。因此，通过该结构的设计，可解决第二导线支架3的引脚过长延伸而容易不平，导致在射出成型时容易产生壳体1的合模面不平整而造成打线失败的问题，故可有效提升打线良率。第一导线支架2与第二导线支架3有不同极性的配置(阴极与阳极)，光电元件4通过固晶胶(图未示出)固着在第一导线支架2的承载部23上(亦即将承载部23作为一固晶区)，而光电元件4通过导线a电性连接于第二弯折部32。在本实施例中，光电元件4可例如为垂直型态发光二极管，也就是说光电元件4的两个电极(图未示出)分别位于光电元件4的上表面与下表面。导线a的一端电性连接于光电元件4位于上表面的电极，另一端电性连接于第二弯折部32，而光电元件4位于下表面的电极则是直接耦接于承载部23上。
44.继续参阅图6所示，承载部23的周边形成多个凸缘结构231。在本实施例中，承载部23具有至少三个凸缘结构231，至少三个凸缘结构231均匀分布在承载部23的侧边。本实用新型通过凸缘结构231的设计，能够增加第一导线支架2与壳体1之间的接合强度。进一步来说，在光电封装结构m的制作过程中，当第一导线支架2与第二导线支架3尚未由金属料片切除的时候，能够利用承载部23的至少三个凸缘结构231有效与形成壳体1的塑料结合。在图6中以四个凸缘结构231为例，其可做为与壳体1接合的四个接合点，该四个接合点形成一平面，以保持金属料片的平整性。此外。在壳体1的成型过程中，射出模仁(图未示出)压住金属料片时可避免溢胶及保持射出时稳定性。
45.接着，参阅图6至图8所示，图7为本实用新型的光电封装结构的第二导线支架的示意图，图8为本实用新型的光电封装结构的第二导线支架的另一视角示意图。如图6所示，第一延伸部21及第二延伸部31紧邻于第二端部12，且第一延伸部21及第二延伸部31的表面形成一粗糙结构r，举例来说，如图7与图8所示，粗糙结构r是在第一延伸部21及第二延伸部31的表面上所形成凹凸状的多颗粒(或称压花形状)结构，但本实用新型不以粗糙结构r的型态为限。在本实施例中，粗糙结构r是形成在第一导线支架2的第一延伸部21的上表面或/及下表面，以及第二导线支架3的第二延伸部31的上表面或/及下表面(以图7、8示出的第二导线支架3作为示例)。更进一步来说，粗糙结构r在第一延伸部21表面(以上表面为例)上的分布范围的长度h1约为第一导线支架2的宽度w1的1.5～2.5倍，粗糙结构r在第二延伸部31表面(以上表面为例)上的分布范围的长度h2约为第二导线支架3的宽度w2的1.5～2.5倍。粗糙结构r在第一延伸部21及第二延伸部31的分布范围具有两条边界线l1、l2，而靠近第二端部12的边界线l1与壳体1的第二端部12之间的距离g介于0.1mm至0.45mm。对于光电封装结构m来说，若壳体1与导线支架之间的黏合性不足，则外界的水气容易由壳体1与导线支架之间的接合面(即壳体1的第二端部12与第一导线支架2和第二导线支架3之间的接合面)侵入到光电封装结构m的内部，因此，本实用新型在第一导线支架2与第二导线支架3紧邻第二端部12的区域(即第一延伸部21及第二延伸部31)形成粗糙结构r，来借此增加壳体1与导线支架之间的接合强度，以及有效减缓水气入侵路径封装。
46.继续参阅图7与图8所示，第一导线支架2与第二导线支架3位于壳体1内的部分各
自包括至少一组阶梯状结构b，至少一组阶梯状结构b在第一导线支架2与第二导线支架3的两侧表面分别形成对称的两个凸部b1、b2。本实用新型通过对称凸部b1、b2的设计，来改善第一导线支架2与第二导线支架3由于长度过长而容易翘曲的问题，借以保持射出成型时的稳定性以及有效提升打线良率。更确切地说，该阶梯状结构b除了通过水平面横向延伸可增加第一导线支架2/第二导线支架3与塑料结合面积之外，其垂直方向有阶梯状断面更加增强塑料与第一导线支架2/第二导线支架3的结合力，以提升射出稳定性及打线良率。此外须说明的是，在图6至图8中示出的阶梯状结构b仅作为示例说明之用，本实用新型不以阶梯状结构b的型态、数量及位置为限。
47.参阅图1、图9及图10所示，图9及图10为本实用新型的光电开关的被检测对象物在不同位置的透视示意图。本实用新型提供一种光电开关z(例如光传感器)，其包括一框体z1以及两个光电封装结构m1和m1’，由于光电封装结构m1和m1’的结构如上所述，故在此不再赘述。本实用新型公开的框体z1具有用于收容光电封装结构m1和m1’的一对容置槽c1和c2，以及界定该一对容置槽c1和c2的多个壁部。而且，在容置槽c1和c2之间的一壁部上设有贯通的开孔c3。再者，光电开关z还包含被检测对象物p，被检测对象物p可在光电封装结构m1和m1’之间进行往复移动(例如:上下移动)。具体来说，两个光电封装结构m1和m1’相对设置于框体z1的一对容置槽c1和c2内，且两个光电封装结构m1和m1’内的两个光电元件4与4’间隔一预定距离t。其中光电封装结构m1的光电元件4用于发射一特定波长的光线(举例来说，当光电元件4为红外线发光二极管时，所发出的光线为红外线)，所述光线通过容置槽c1和c2之间的壁部上的贯通开孔c3经过一光程路径射入光电封装结构m1’而被光电元件4’接收，而预定距离t即为所述光程路径的长度。因此，可通过被检测对象物p的上下移动(如图9的双向箭头所示)，来调整被检测对象物p于所述光程路径中的位置。
48.在本实施例中，被检测对象物p包含遮蔽区p1和透光区p2，当被检测对象物p位于第一位置(用户未按压开关使得被检测对象物p未下移，如图9所示)时，遮蔽区p1遮盖容置槽c1和c2之间的壁部上的贯通开孔c3，此时在光电元件4(发射元件)发光的状态下，由于被检测对象物p的遮蔽区p1位在光程路径上而遮住了光，所以光电元件4’(受光元件)所接收的光量减少，从而光电元件4’输出的电流减少。反之，当被检测对象物p移动而位于第二位置(用户按压开关使得被检测对象物p下移，如图10所示)时，透光区p2对应位于容置槽c1和c2之间的壁部上的贯通开孔c3，此时在光电元件4(发射元件)发光的状态下，由于被检测对象物p的遮蔽区p1并未位在光程路径上，光可通过透光区p2而被光电元件4’(受光元件)所接收，从而光电元件4’所接收的光量多，故输出的电流也相对增加。因此，通过测定从光电元件4’输出的电流能够检测出被检测对象物p的遮蔽区p1的存在与否。
49.进一步如图1与图9所示，两个光电封装结构m1和m1’的壳体1的第二端部12在中间处形成一凹部121，且壳体1在第一表面13上还形成一凸块14，且凸块14邻接于第二端部12的凹部121。在本实施例中，凸块14可为梯形结构，但并不以此为限。借此，当光电封装结构m1和m1’与框体z1组装成光电开关z时，光电封装结构m1和m1’通过壳体1的凸块14卡扣于框体z1内部对应的卡合槽z11中来进行固定，以提升光学定位的准确度。此外，凹部121的功能主要用于防止塑料射出成型为壳体1时，因凸块14与壳体1的其它区域的厚度差异甚大，造成塑料缩水而产生表面不平整或者凹陷等问题。
50.实施例的有益效果
51.本实用新型的其中一有益效果在于，本实用新型所提供的光电封装结构，其通过“光电元件4设置在第一导线支架2上，且光电元件4通过导线a电性连接于第二导线支架3”以及“封装体5覆盖光电元件4且密封开口131，其中封装体5的表面不高于壳体的第一表面13”的技术方案，以缩小光电封装结构m的体积。
52.另一有益效果在于，相较于现有技术的穿透式光传感器(具有凸出于壳体的透镜)，本实用新型所提供的光电开关z整体尺寸和所需光程路径较小。确切来说，本实用新型所提供的光电封装结构m为plcc引脚封装，能够通过壳体1的的反射杯(腔体130)结构来扩大出光角度以及提升出光效率，因此不需设置透镜，进而能够大幅缩小光电封装结构的整体尺寸。此外，在不需设置透镜的基础下，能够尽可能缩短两个光电元件4与4’之间的光程距离。
53.再者，本实用新型提供的光电封装结构m内的光电元件可以为发光(emitter)led或是受光(receiver)led，也就是说，本实用新型可通过共享模具的方式来形成具有发光(emitter)led的光电封装结构以及具有受光(receiver)led的光电封装结构，进而有效降低制造成本。
54.以上所公开的内容仅为本实用新型的优选可行实施例，并非因此局限本实用新型的权利要求书的保护范围，所以凡是运用本实用新型说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本实用新型的权利要求书的保护范围内。