一种增大视野范围的ToF封装结构的制作方法

本技术涉及传感器，特别是涉及一种增大视野范围的tof封装结构。

背景技术：

1、飞行时间传感器，简称tof(time of flight)传感器。其原理是利用发射光和反射光的时间差来测量目标物体的距离，具有抗干扰性好和检测精度高的特点。

2、如授权公告号为cn212320923u、授权公告日为2021.01.08的中国实用新型专利公开了红外测温传感器装置，红外测温传感器装置具体包括管帽、凸透镜、红外滤光片、红外热电堆传感器及封装底座；封装底座位于管帽的底部以和管帽构成一封闭的中空区域；管帽上设置有朝中空区域凹陷的凹槽，且凹槽上设置有通孔；凸透镜嵌设与凹槽内，且覆盖通孔；红外滤光片设置于中空区域内，且对应位于通孔的下方；红外热电堆传感器位于中空区域内，且对应位于红外滤光片的下方，红外热电堆传感器与红外滤光片具有间距。

3、现有技术中的红外测温传感器在通孔处设置有凸透镜，确保探测范围内散布性的红外光能被集中接收。但是，对于tof封装结构而言，壳体的开窗面积与红外反射光的进光量密切关联，若扩大开窗面积还需配置更大尺寸的透镜，无法实现简化结构的同时有效增大光信号的视野范围的目的。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种增大视野范围的tof封装结构，以解决若扩大开窗面积还需配置更大尺寸的透镜，无法实现简化结构的同时有效增大光信号的视野范围的问题。

2、本实用新型的增大视野范围的tof封装结构的技术方案为：

3、增大视野范围的tof封装结构包括基板、asic芯片、光感晶片、垂直腔面发射激光器、外壳结构、光扩散片和凸透镜，所述asic芯片、所述光感晶片、所述垂直腔面发射激光器分别与所述基板电连接；

4、所述外壳结构封装连接于所述基板的上侧，所述外壳结构与所述基板之间形成封闭腔体，且所述asic芯片、所述光感晶片和所述垂直腔面发射激光器均位于所述封闭腔体中；

5、所述外壳结构上开设有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔、所述第二通孔均为开口朝上的锥形孔；

6、所述第一通孔与所述光感晶片正对布置，所述光扩散片固定于所述第一通孔处，所述第二通孔与所述垂直腔面发射激光器正对布置，所述凸透镜固定于所述第二通孔处。

7、进一步的，所述第一通孔靠近所述基板的一侧设置有第一凸沿，所述光扩散片固定连接于所述第一凸沿上；所述第二通孔靠近所述基板的一侧设置有第二凸沿，所述凸透镜固定连接于所述第二凸沿上。

8、进一步的，所述第一通孔、所述第二通孔均为圆锥形孔，所述第一凸沿、所述第二凸沿具有圆锥环面，所述圆锥环面的开口方向与所述圆锥形孔的开口方向相反设置。

9、进一步的，所述第一通孔的开口夹角、所述第二通孔的开口夹角均为30°至120°之间的任意角度。

10、进一步的，所述外壳结构包括上盖板和外侧壁，所述外侧壁固定连接于所述上盖板的边缘位置，所述第一通孔、所述第二通孔间隔设置于所述上盖板，所述外侧壁的下边缘与所述基板粘接相连。

11、进一步的，所述外壳结构还包括分隔壁，所述分隔壁固定连接于所述上盖板的中部，且所述分隔壁介于所述第一通孔和所述第二通孔之间，所述分隔壁的高度小于所述外侧壁的高度。

12、进一步的，所述asic芯片贴装于所述基板的表面，所述光感晶片贴装于所述asic芯片上，所述分隔壁的下边缘与所述asic芯片粘接相连，且所述分隔壁与所述光感晶片错开分布。

13、进一步的，所述asic芯片与所述基板之间金线连接，所述垂直腔面发射激光器与所述基板之间金线连接。

14、进一步的，所述第一通孔中还设有第一红外滤光片，所述第一红外滤光片粘贴于所述第一凸沿处，所述光扩散片粘贴于所述第一红外滤光片的上侧；

15、所述第二通孔中还设有第二红外滤光片，所述第二红外滤光片粘贴于所述第二凸沿处，所述凸透镜粘贴于所述第二红外滤光片。

16、进一步的，所述光扩散片、所述凸透镜的底面还设有红外滤光镀膜，所述光扩散片粘贴于所述第一凸沿上，所述凸透镜粘贴于所述第二凸沿上。

17、有益效果：该增大视野范围的tof封装结构采用了基板、asic芯片、光感晶片、垂直腔面发射激光器、外壳结构、光扩散片和凸透镜的设计形式，外壳结构封装连接于基板的上侧，外壳结构与基板形成了封闭腔体，asic芯片、光感晶片、垂直腔面发射激光器分别与基板电连接，asic芯片、光感晶片、垂直腔面发射激光器均处于封闭腔体中，通过外壳结构对内部的元器件起到了防护作用，确保了封装结构的内部电路的稳定性。

18、其中，外壳结构的第一通孔与基板上的光感晶片相对应，第一通孔处固定有光扩散片；外壳结构的第二通孔与基板上的垂直腔面发射激光器相对应，第二通孔处固定有凸透镜。通过激光器发出激光经凸透镜和第二通孔照射至目标物，抵达目标物后产生反射光，经经第一通孔、光扩散片进入光感晶片，从而实现了光发射和接收反射光的过程。由于两个通孔均为锥形孔，其开口朝上逐渐放大，减少了对光信号的遮挡作用，避免扩大开窗而需配置更大尺寸的光扩散片和凸透镜，在简化结构设计的同时实现了有效地增大视野范围的目的。

技术特征：

1.一种增大视野范围的tof封装结构，其特征是，包括基板、asic芯片、光感晶片、垂直腔面发射激光器、外壳结构、光扩散片和凸透镜，所述asic芯片、所述光感晶片、所述垂直腔面发射激光器分别与所述基板电连接；

2.根据权利要求1所述的增大视野范围的tof封装结构，其特征是，所述第一通孔靠近所述基板的一侧设置有第一凸沿，所述光扩散片固定连接于所述第一凸沿上；所述第二通孔靠近所述基板的一侧设置有第二凸沿，所述凸透镜固定连接于所述第二凸沿上。

3.根据权利要求2所述的增大视野范围的tof封装结构，其特征是，所述第一通孔、所述第二通孔均为圆锥形孔，所述第一凸沿、所述第二凸沿具有圆锥环面，所述圆锥环面的开口方向与所述圆锥形孔的开口方向相反设置。

4.根据权利要求3所述的增大视野范围的tof封装结构，其特征是，所述第一通孔的开口夹角、所述第二通孔的开口夹角均为30°至120°之间的任意角度。

5.根据权利要求1所述的增大视野范围的tof封装结构，其特征是，所述外壳结构包括上盖板和外侧壁，所述外侧壁固定连接于所述上盖板的边缘位置，所述第一通孔、所述第二通孔间隔设置于所述上盖板，所述外侧壁的下边缘与所述基板粘接相连。

6.根据权利要求5所述的增大视野范围的tof封装结构，其特征是，所述外壳结构还包括分隔壁，所述分隔壁固定连接于所述上盖板的中部，且所述分隔壁介于所述第一通孔和所述第二通孔之间，所述分隔壁的高度小于所述外侧壁的高度。

7.根据权利要求6所述的增大视野范围的tof封装结构，其特征是，所述asic芯片贴装于所述基板的表面，所述光感晶片贴装于所述asic芯片上，所述分隔壁的下边缘与所述asic芯片粘接相连，且所述分隔壁与所述光感晶片错开分布。

8.根据权利要求1所述的增大视野范围的tof封装结构，其特征是，所述asic芯片与所述基板之间金线连接，所述垂直腔面发射激光器与所述基板之间金线连接。

9.根据权利要求2所述的增大视野范围的tof封装结构，其特征是，所述第一通孔中还设有第一红外滤光片，所述第一红外滤光片粘贴于所述第一凸沿处，所述光扩散片粘贴于所述第一红外滤光片的上侧；

10.根据权利要求2所述的增大视野范围的tof封装结构，其特征是，所述光扩散片、所述凸透镜的底面还设有红外滤光镀膜，所述光扩散片粘贴于所述第一凸沿上，所述凸透镜粘贴于所述第二凸沿上。

技术总结
本技术提供了一种增大视野范围的ToF封装结构，涉及传感器领域。该ToF封装结构包括基板、ASIC芯片、光感晶片、垂直腔面发射激光器、外壳结构、光扩散片和凸透镜，ASIC芯片、光感晶片、垂直腔面发射激光器分别与基板电连接；外壳结构封装连接于基板的上侧，外壳结构与基板之间形成封闭腔体，且ASIC芯片、光感晶片和垂直腔面发射激光器均位于封闭腔体中；外壳结构上开设有第一通孔和第二通孔，第一通孔、第二通孔均为开口朝上的锥形孔；第一通孔与光感晶片正对布置，光扩散片固定于第一通孔处述第二通孔与垂直腔面发射激光器正对布置，凸透镜固定于第二通孔处。两个通孔的开口朝上逐渐放大，减少了对光信号的遮挡，在简化结构的同时有效增大视野范围。

技术研发人员：肖笛
受保护的技术使用者：讯芯电子科技（中山）有限公司
技术研发日：20230925
技术公布日：2024/5/8