一种光电传感器封装结构及其封装方法与流程

1.本发明涉及传感器封装技术领域，具体为一种光电传感器封装结构及其封装方法。


背景技术：

2.光电传感器的封装方式有多种，包括机械固定式、胶粘固定式、焊接固定式等，其中，其中，机械固定式和胶粘固定式是光电传感器最常用的两种封装方式。机械固定式主要是按光电传感器的性能和使用要求，设计一定的容器(管壳)和相应的紧固件，将各部件组装固定成一个整体。而胶粘固定式和机械固定式的差别主要是：传件之间的固定是用各种粘结剂(胶)，用胶粘固定各部件对光电传感器进行封装的优点是便易行，灵活快捷，适用面广，尤其适用于光电传感器的试验阶段。
3.现有的采用胶粘固定式的光电传感器结构，其一般由载有传感器芯片的基板与封装件组成，封装件由支架和上盖组成，上盖设置在支架上，支架通过粘胶的方式粘结在基板上，基板、支架和上盖之间形成密闭的封装腔，将传感器芯片封装在封装内，当需要试验、维护或检修封装结构内部元器件时，则需要对该封装结构进行拆卸，但用粘接剂封装的各部件一般难以拆卸再进行重新组装，所以用粘接剂封装的光电传感器，一般都无法拆卸，例如，用环氧胶固化后的封装件就很难拆卸，这一问题至今仍未得到很好的解决，现急需一种胶粘固定式光电传感器封装结构，在保证封装密封性的同时，能够被广泛适用，并能够简单、快捷的完成对光电传感器封装的拆装重组。
4.因此我们提出了一种光电传感器封装结构及其封装方法来解决上述问题。


技术实现要素：

5.(一)解决的技术问题
6.针对现有技术的不足，本发明提供了一种光电传感器封装结构及其封装方法，解决了现有的采用胶粘固定式的光电传感器结构不能在保证封装密封性的同时，简单、快捷的完成对光电传感器封装的拆装与重组的问题。
7.(二)技术方案
8.本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
9.一种光电传感器封装结构，所述光电传感器封装结构包括：
10.基板；
11.光电传感器芯片，所述光电传感器芯片粘结在基板上，所述光电传感器芯片通过导线与基板上电路电性连接；
12.环形支架，所述环形支架环绕于基板的外围位置，所述支架上粘接有上盖，所述环形支架、上盖与基板之间形成具有环形间隔腔的封装腔，所述环形间隔腔内设置有脆性连接结构，所述支架与基板之间通过脆性连接结构连接，将光电传感器芯片封闭于封装腔内部；
13.破碎结构，所述破碎结构是由底板以及安装在底板外缘上的环形破碎部组成，所述环形破碎部的内侧壁与基板的外壁螺纹连接，所述环形破碎部用于破碎脆性连接结构，所述环形破碎部的内部设有二次组装灌胶结构，所述二次组装灌胶结构用于当通过破碎结构破碎脆性连接结构并重新封装光电传感器芯片时，配合灌胶设备对环形间隔腔内部进行灌胶，隔断封装腔与外部环境之间的联系；
14.所述环形支架与基板之间对应环形间隔腔的底部设有环形间隙，所述环形破碎部的上部部分预置于环形间隙内部，所述底板与基板之间具有旋拧间隙，所述环形破碎部的下部部分的外壁上螺纹连接有稳固螺纹环板，所述稳固螺纹环板的上表面贴合环形支架的下表面上，所述稳固螺纹环板通过螺栓固定于环形支架的底部。
15.进一步地，所述脆性连接结构采用玻璃材料或陶瓷材料制成。
16.进一步地，所述脆性连接结构采用胶粘方式分别与支架和基板连接，所述脆性连接结构的底部设有切面为倒“v”型的环形破碎切口槽，所述环形破碎部的顶端设有与环形破碎切口槽相适配的环形破碎头。
17.进一步地，所述底板的底部设有旋拧六角槽。
18.进一步地，所述二次组装灌胶结构包括设置在环形破碎部底部的灌胶口，所述灌胶口上设有防尘塞，所述环形破碎部的内部设有与灌胶口相连通的灌胶通道，所述环形破碎部的顶端内部设有环形布胶通道，所述灌胶通道竖直向上延伸并与环形布胶通道连通，所述环形破碎部的内部对应环形布胶通道的左右两侧横向延伸有若干横向灌胶通道，所述底板的上表面与基板的下表面贴合时，所述横向灌胶通道与环形间隔腔连通。
19.一种光电传感器封装结构的封装方法，包括以下步骤：
20.s1、一次封装：
21.s11、提供基板、光电传感器芯片、环形支架、破碎结构、上盖、脆性连接结构和稳固螺纹环板，将光电传感器芯片粘固在基板上，并通过导线连接光电传感器芯片与基板上的焊盘，使光电传感器芯片电路与基板电路连接；
22.s12、将环形支架置于基板外侧，预先对脆性连接结构的内缘与外缘以及环形间隔腔内外腔壁进行涂胶，通过脆性连接结构将基板与环形支架粘结于一体；
23.s13、将上盖固定在环形支架上，使环形支架、上盖与基板之间形成封闭的封装腔；
24.s14、将稳固螺纹环板螺纹连接于破碎结构的环形破碎部外壁上，使稳固螺纹环板底部与环形破碎部底部齐平；
25.s15、将基板与环形支架之间的环形间隙与环形破碎部上下对应，使用内六角扳手，对准底板底部的旋拧六角槽进行旋拧，将环形破碎部旋入环形间隙内，使环形破碎部顶端的环形破碎头抵接入脆性连接结构底部的倒“v”型环形破碎切口槽内，此时稳固螺纹环板的上表面与环形支架的下表面贴合，再通过螺栓将稳固螺纹环板固定于环形支架的底部；
26.s2、拆卸及二次重组封装：
27.s21、首先取出螺栓，将稳固螺纹环板从环形破碎部上拆卸下来，此时破碎结构处于可继续旋入状态；
28.s22、使用内六角扳手，继续旋拧底板，通过环形破碎头从环形破碎切口槽处对脆性连接结构施加压力进行破坏，使脆性连接结构断裂破碎；
29.s23、反向旋拧破碎结构，将与破碎结构螺纹连接的载有光电传感器芯片的基板从封装腔内脱离出来；
30.s24、保持当前拆卸后主动破碎结构与基板的连接状态，完成检查维修后，将光电传感器芯片重新送入封装腔内，保持主动破碎结构稳定状态，将稳固螺纹环板旋拧于环形破碎部的外壁上，致使稳固螺纹环板的上表面与环形支架的下表面贴合，再通过螺栓将稳固螺纹环板固定于环形支架的底部；
31.s25、取下防尘塞，从灌胶口向环形破碎部内部的灌胶通道内进行灌胶，粘胶剂通过灌胶通道进入环形布胶通道，通过环形布胶通道、横向灌胶通道将粘胶剂送入环形间隔腔内，粘胶剂填补基板、环形破碎部和环形支架之间的间隙，胶固后将封装腔完全密封，完成二次重组光电传感器封。
32.(三)有益效果
33.与现有技术相比，本发明提供了一种光电传感器封装结构及其封装方法，具备以下有益效果：
34.1、本发明，设置环形支架与基板和上盖之间构成封装光电传感器芯片的封装腔，通过增设脆性连接结构将封装结构内外环境隔断，形成高密封性封装结构，设计用于破碎脆性连接结构的破碎结构，在需要拆卸封装结构时，无需拆卸封装件，只需简单旋拧破碎结构即可使载有芯片的基板脱离封装，满足高密封性封装要求的同时，解决了现有胶固式光电传感器封装结构拆卸困难的问题。
35.2、本发明，设计具有二次组装灌胶结构的破碎结构，能够在光电传感器二次重组封装时，配合基板与环形支架之间构成的环形间隔腔，利用灌胶的方式将基板、环形支架与破碎结构胶固于一体，实现二次重组高密封性快速封装。
36.3、本发明，通过在破碎结构外壁上螺纹连接稳固螺纹环板，并通过螺栓将稳固螺纹环板固定在环形支架底部，一方面能够避免在使用过程中误触破碎结构导致脆性连接结构破损，另一方面使封装结构的稳定性及强度得到保障，封装结构整体稳定、可靠。
附图说明
37.图1为本发明的整体结构示意图；
38.图2为本发明中基板与环形支架连接结构示意图；
39.图3为本发明中破碎结构的结构示意图；
40.图4为本发明中二次组装灌胶结构的结构示意图；
41.图5为本发明中脆性连接结构的结构示意图。
42.图中：1、基板；2、光电传感器芯片；3、环形支架；4、破碎结构；401、底板；4011、旋拧六角槽；402、环形破碎部；4021、二次组装灌胶结构；40211、灌胶口；40212、防尘塞；40213、灌胶通道；40214、环形布胶通道；40215、横向灌胶通道；4022、环形破碎头；5、导线；6、上盖；7、环形间隔腔；8、封装腔；9、脆性连接结构；901、环形破碎切口槽；10、环形间隙；11、旋拧间隙；12、稳固螺纹环板；13、螺栓。
具体实施方式
43.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
44.实施例
45.如图1-5所示，本发明一个实施例提出的一种光电传感器封装结构，主体结构包括基板1、光电传感器芯片2、环形支架3和破碎结构4。
46.光电传感器芯片2粘结在基板1上，光电传感器芯片2通过导线5与基板1上电路电性连接；
47.环形支架3，环形支架3环绕于基板1的外围位置，支架3上粘接有上盖6，环形支架3、上盖6与基板1之间形成具有环形间隔腔7的封装腔8，环形间隔腔7内设置有脆性连接结构9，支架3与基板1之间通过脆性连接结构9连接，将光电传感器芯片2封闭于封装腔8内部；设置脆性连接结构9连接基板1与环形支架3，是利用脆性连接结构9的特性，方便在需要拆卸封装结构时，只需破碎该脆性连接结构9即可使基板1及光电传感器芯片2脱离初次封装结构。
48.具体地，脆性连接结构9采用胶粘方式分别与支架3和基板1连接，脆性连接结构9的底部设有切面为倒“v”型的环形破碎切口槽901；本发明通过设计具有切面为倒“v”型的环形破碎切口槽901的脆性连接结构9，该环形破碎切口槽901的设置是为了方便配合破碎结构4将脆性连接结构9破碎，手动旋拧脆性连接结构9对环形破碎切口槽901处施加向上的压力，致使脆性连接结构9在环形破碎切口槽901处断裂，达到快速破碎的效果，在脆性连接结构9未破碎的情况下，能够使封装腔8始终保持高密封性，在满足封装结构密封要求的同时，解决了现有胶粘式封装结构不便拆装重组的问题；
49.破碎结构4是由底板401以及安装在底板401外缘上的环形破碎部402组成，环形破碎部402的内侧壁与基板1的外壁螺纹连接，环形破碎部402用于破碎脆性连接结构9。
50.如图1和图5所示，具体地，脆性连接结构9采用胶粘方式分别与支架3和基板1连接，脆性连接结构9的底部设有切面为倒“v”型的环形破碎切口槽901，环形破碎部402的顶端设有与环形破碎切口槽901相适配的环形破碎头4022；为增大环形破碎头4022的压强，在具体设计环形破碎头4022时，环形破碎头4022的切面锥角应小于环形破碎切口槽901的切面锥角，通过减小受力面积，增大压强的方式，提高破碎脆性连接结构9的效率；在本发明的另一方面，环形破碎切口槽901的槽底与脆性连接结构9上表面之间的距离不应过大，过大会导致脆性连接结构9抗压能力过强，但也不能太小，过小会导致脆性连接结构9抗压能力太差，在实际应用中易破损，因此，环形破碎切口槽901的槽底与脆性连接结构9上表面之间的距离应适中，环形破碎切口槽901的槽底与脆性连接结构9上表面之间的距离为脆性连接结构9整体厚度的三分之一即可。
51.在实际应用中，为避免光电传感器受电磁干扰影响，在环形支架3及上盖6的外表面上设置有电磁屏蔽层，该电磁屏蔽层能够屏蔽外围器件的电磁波，达到提高光电传感器封装结构电磁屏蔽的目的。
52.环形破碎部402的内部设有二次组装灌胶结构，二次组装灌胶结构用于当通过破碎结构4破碎脆性连接结构9并重新封装光电传感器芯片2时，配合灌胶设备对环形间隔腔7内部进行灌胶，将封装腔8与外部环境之间隔断；二次组装灌胶结构的设置是方便在二次重
组封装结构时，快速进行间隙隔断，将封装腔8完全密封，保证封装结构的密封要求。
53.如图1和图2所示，环形支架3与基板1之间对应环形间隔腔7的底部设有环形间隙10，环形破碎部402的上部部分预置于环形间隙10内部，底板401与基板1之间具有旋拧间隙11，环形破碎部402的下部部分的外壁上螺纹连接有稳固螺纹环板12，破碎脆性连接结构9时，通过旋拧破碎结构4，利用环形破碎部402逐步增加施加在脆性连接结构9上的压强，使旋拧间隙11逐步缩小后，最终稳固螺纹环板12的上表面与环形支架3的下表面贴合，脆性连接结构9破碎，基板1完成脱离；稳固螺纹环板12的上表面贴合环形支架3的下表面上，稳固螺纹环板12通过螺栓13固定于环形支架3的底部；稳固螺纹环板12的设置不仅仅能够提高环形破碎部402预置在环形间隙10内部的稳定性，避免在使用过程中误触破碎结构4导致脆性连接结构9破损，另一方面稳固螺纹环板12的设置间接增强了基板1与环形支架3之间的连接强度，整体提升了封装结构的稳定性。
54.在一些实施例中，脆性连接结构9采用玻璃材料或陶瓷材料制成，玻璃材料或陶瓷材料均为脆性材料，两者的抗压强度远大于抗拉强度，破坏时的极限应变值极小，易配合破碎结构4完成破碎动作。
55.如图3所示，在一些实施例中，底板401的底部设有旋拧六角槽4011，旋拧六角槽4011的设置方便配合内六角扳手将破碎结构4装配到基板1外缘上。
56.如图4所示，在一些实施例中，二次组装灌胶结构包括设置在环形破碎部402底部的灌胶口40211，灌胶口40211上设有防尘塞40212，防尘塞40212的设置能够避免在一次封装后使用时杂质进入二次组装灌胶结构内；环形破碎部402的内部设有与灌胶口40211相连通的灌胶通道40213，环形破碎部402的顶端内部设有环形布胶通道40214，灌胶通道40213竖直向上延伸并与环形布胶通道40214连通，环形破碎部402的内部对应环形布胶通道40214的左右两侧横向延伸有若干横向灌胶通道40215，底板401的上表面与基板1的下表面贴合时，横向灌胶通道40215与环形间隔腔7连通；灌胶时，取下防尘塞40212，从灌胶口40211向环形破碎部402内部的灌胶通道4022内进行灌胶，粘胶剂通过灌胶通道4022进入环形布胶通道40213，最后通过环形布胶通道40213、横向灌胶通道40215将粘胶剂送入环形间隔腔7内，将封装腔8与环形间隙10隔断。
57.本发明还提供了一种光电传感器封装结构的封装方法，包括以下步骤：
58.s1、一次封装：
59.s11、提供基板1、光电传感器芯片2、环形支架3、破碎结构4、上盖6、脆性连接结构9和稳固螺纹环板12，将光电传感器芯片2粘固在基板1上，并通过导线5连接光电传感器芯片2与基板1上的焊盘，使光电传感器芯片2电路与基板1电路连接；
60.s12、将环形支架3置于基板1外侧，预先对脆性连接结构9的内缘与外缘以及环形间隔腔7内外腔壁进行涂胶，通过脆性连接结构9将基板1与环形支架3粘结于一体；
61.s13、将上盖6固定在环形支架3上，使环形支架3、上盖6与基板1之间形成封闭的封装腔8；
62.s14、将稳固螺纹环板12螺纹连接于破碎结构4的环形破碎部402外壁上，使稳固螺纹环板12底部与环形破碎部402底部齐平；
63.s15、将基板1与环形支架3之间的环形间隙10与环形破碎部402上下对应，使用内六角扳手，对准底板401底部的旋拧六角槽4011进行旋拧，将环形破碎部402旋入环形间隙
10内，使环形破碎部402顶端的环形破碎头4022抵接入脆性连接结构9底部的倒“v”型环形破碎切口槽901内，此时稳固螺纹环板12的上表面与环形支架3的下表面贴合，再通过螺栓13将稳固螺纹环板12固定于环形支架3的底部；
64.s2、拆卸及二次重组封装：
65.s21、首先取出螺栓13，将稳固螺纹环板12从环形破碎部402上拆卸下来，此时破碎结构4处于可继续旋入状态；
66.s22、使用内六角扳手，继续旋拧底板401，通过环形破碎头4022从环形破碎切口槽901处对脆性连接结构9施加压力进行破坏，使脆性连接结构9断裂破碎；
67.s23、反向旋拧破碎结构4，将与破碎结构4螺纹连接的载有光电传感器芯片2的基板1从封装腔8内脱离出来；
68.s24、保持当前拆卸后主动破碎结构4与基板1的连接状态，完成检查维修后，将光电传感器芯片2重新送入封装腔8内，保持主动破碎结构4稳定状态，将稳固螺纹环板12旋拧于环形破碎部402的外壁上，致使稳固螺纹环板12的上表面与环形支架3的下表面贴合，再通过螺栓13将稳固螺纹环板12固定于环形支架3的底部；
69.s25、取下防尘塞40212，从灌胶口40211向环形破碎部402内部的灌胶通道4022内进行灌胶，粘胶剂通过灌胶通道4022进入环形布胶通道40213，通过环形布胶通道40213、横向灌胶通道40215将粘胶剂送入环形间隔腔7内，粘胶剂填补基板1、环形破碎部402和环形支架3之间的间隙，胶固后将封装腔8完全密封，完成二次重组光电传感器封。
70.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。