塑料光纖通訊用光電轉(zhuǎn)換芯片的封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種塑料光纖通訊用光電轉(zhuǎn)換芯片的封裝結(jié)構(gòu)，包括：一殼體，具有一喇叭腔，其上部形成有一對接通道，可實現(xiàn)與一外部光纖的對接；一發(fā)光半導(dǎo)體基板，其呈圓環(huán)板狀；一圓環(huán)柱底座，用以對應(yīng)裝設(shè)該發(fā)光半導(dǎo)體基板；一光敏半導(dǎo)體基板，其呈圓板狀；一圓柱底座，用以對應(yīng)裝設(shè)該光敏半導(dǎo)體基板；以及一第一透鏡，其縱切面包括位于中間的一方形和分別位于兩側(cè)的兩個梯形，該第一透鏡的這兩個梯形部位對應(yīng)位于該發(fā)光半導(dǎo)體基板的上方，該第一透鏡的方形部位對應(yīng)位于該光敏半導(dǎo)體基板的上方；一第二透鏡，其為準直透鏡；該發(fā)光半導(dǎo)體基板包含的發(fā)光二極管與該光敏半導(dǎo)體基板包含的感光器件是對應(yīng)同種光譜的。本發(fā)明可以促進塑料光纖通訊應(yīng)用。
【專利說明】塑料光纖通訊用光電轉(zhuǎn)換芯片的封裝結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及共用事業(yè)的信息采集系統(tǒng)，尤其涉及采用塑料光纖通訊的電能信息采集系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]電能信息采集系統(tǒng)通常采用主從式通訊網(wǎng)絡(luò)。該系統(tǒng)經(jīng)過20余年的發(fā)展，目前主要有三種通訊手段:低壓電力載波通訊、RS485總線通訊、短距離無線通訊。但這三種通訊手段都存在比較嚴重的缺陷，低壓電力載波通訊實時性穩(wěn)定性不夠，RS485總線通訊抗電磁干擾和抗雷擊能力弱，短距離無線通訊易受天氣變化影響和建筑物遮擋。顯然，這三種技術(shù)手段在面對智能電網(wǎng)實時性穩(wěn)定性高可靠通訊的要求都不能勝任。光纖通訊容量大，抗電磁干擾能力強，環(huán)保，因此近年出現(xiàn)了將塑料光纖通訊用于主從式通訊網(wǎng)絡(luò)最典型的代表電能信息米集系統(tǒng)的應(yīng)用研究。相對于石英光纖和玻璃光纖，塑料光纖芯徑大(1_)，質(zhì)輕、柔軟，更耐破壞(振動和彎曲)，有優(yōu)異的拉伸強度和耐用性。而且不需要復(fù)雜的連接工具。非常適合電能信息采集系統(tǒng)現(xiàn)場特點。目前塑料光纖在以電能信息采集系統(tǒng)為典型代表的主從式通訊系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)現(xiàn)狀如下:1.光電轉(zhuǎn)換器件方面:光電器件從單芯封裝體內(nèi)的器件功能劃分，主要有兩種封裝:1)發(fā)光半導(dǎo)體(信號發(fā)送)和感光半導(dǎo)體(信號接收)單獨封裝，即一個封裝體單獨封裝發(fā)光半導(dǎo)體或感光半導(dǎo)體。兩節(jié)點之間通訊需要一收一發(fā)兩根光纖；應(yīng)用該方案的光電器件組建雙環(huán)系統(tǒng)時，單節(jié)點需要使用兩對即兩收兩發(fā)成對光電轉(zhuǎn)換器件。顯然，對于電能信息采集系統(tǒng)中單只電表需要4個獨立的光電轉(zhuǎn)換模塊器件。2)如中國專利CN201210558772.8所公開的，將紅光和綠光兩種不同光譜的發(fā)送光半導(dǎo)體和感光光半導(dǎo)體封裝在一起，兩節(jié)點間通訊只需一根光纖。因為發(fā)送光譜與感光光譜的不同，這種封裝缺點比較明顯:兩節(jié)點需要嚴格配對使用，現(xiàn)場光纖連接時需確認兩端光電轉(zhuǎn)換模塊是否匹配。這增加了現(xiàn)場施工布線的工作量且易造成人為施工接線錯誤；有效通訊距離由兩種光譜在同一根光纖中衰減大的光譜決定，不利于發(fā)揮最大技術(shù)潛力。可見，為了推進塑料光纖在以電能信息采集系統(tǒng)為代表的主從式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通訊中的實際應(yīng)用，實有必要對相關(guān)器件做出改進和創(chuàng)新。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，而提出一種塑料光纖通訊用光電轉(zhuǎn)換芯片的封裝結(jié)構(gòu)，可以促進塑料光纖通訊應(yīng)用。
[0004]本發(fā)明針對上述技術(shù)問題提出一種塑料光纖通訊用光電轉(zhuǎn)換芯片的封裝結(jié)構(gòu)，包括一殼體，該殼體具有一喇叭腔，該喇叭腔的上部形成有一對接通道，可實現(xiàn)與一外部光纖的對接；該封裝結(jié)構(gòu)還包括封裝在該殼體的喇叭腔的下部的:一發(fā)光半導(dǎo)體基板，其呈圓環(huán)板狀，包含有至少一個發(fā)光二極管；一圓環(huán)柱底座，用以對應(yīng)裝設(shè)該發(fā)光半導(dǎo)體基板；一光敏半導(dǎo)體基板，其呈圓板狀，包含有至少一個感光器件；一圓柱底座，用以對應(yīng)裝設(shè)該光敏半導(dǎo)體基板；以及一第一透鏡，其縱切面包括位于中間的一方形和分別位于兩側(cè)的兩個梯形，該第一透鏡的這兩個梯形部位對應(yīng)位于該發(fā)光半導(dǎo)體基板的上方，該第一透鏡的方形部位對應(yīng)位于該光敏半導(dǎo)體基板的上方；該封裝結(jié)構(gòu)還包括封裝在該殼體的喇叭腔的上部的:一第二透鏡，其為準直透鏡；其中，該圓柱底座對應(yīng)地位于該圓環(huán)柱底座內(nèi)，相應(yīng)地，該光敏半導(dǎo)體基板整體置于發(fā)光半導(dǎo)體基板的圓環(huán)內(nèi)，該發(fā)光半導(dǎo)體基板包含的發(fā)光二極管與該光敏半導(dǎo)體基板包含的感光器件是對應(yīng)同種光譜的。
[0005]其中，該殼體的喇叭腔中填充有塑料光纖材料；或者，該殼體的喇叭腔中為真空。
[0006]其中，該殼體的內(nèi)壁涂覆對于相應(yīng)光的全反射膜。
[0007]其中，該發(fā)光半導(dǎo)體基板包含有至少兩個發(fā)光二極管。
[0008]其中，該光敏半導(dǎo)體基板包含有至少兩個感光器件。
[0009]其中，該殼體的橫截面為圓形。
[0010]其中，該發(fā)光半導(dǎo)體基板的外圓直徑> 2mm、內(nèi)圓直徑> Imm ;該光敏半導(dǎo)體基板的直徑< 1mm。
[0011]其中，該殼體的對接通道為圓柱腔體，其直徑為1mm。
[0012]其中，該殼體是塑膠材質(zhì)的。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的塑料光纖通訊用光電轉(zhuǎn)換芯片的封裝結(jié)構(gòu)，通過將同種光譜發(fā)光與感光半導(dǎo)體封裝為單芯收發(fā)，可節(jié)省空間及材料，無需配對即可任意使用，方便現(xiàn)場施工；便于電表集成化標準化設(shè)計，從而可以促進塑料光纖通訊應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明塑料光纖通訊用光電轉(zhuǎn)換芯片的封裝結(jié)構(gòu)實施例的示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明封裝結(jié)構(gòu)中發(fā)光半導(dǎo)體的電原理示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明封裝結(jié)構(gòu)中感光半導(dǎo)體的電原理示意圖。
[0017]其中，附圖標記說明如下:10封裝結(jié)構(gòu)101圓環(huán)柱底座102圓柱底座103透鏡104殼體105光纖材料件106透鏡107對接通道108出光光路109入光光路110感光面111、112發(fā)光二極管113、114感光器件119外部光纖。

【具體實施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明予以進一步地詳盡闡述。
[0019]本發(fā)明提出一種塑料光纖通訊用光電轉(zhuǎn)換芯片的封裝結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)將發(fā)送和感受同種光譜的半導(dǎo)體芯整體封裝，達成單芯光纖收發(fā)。參見圖1，該封裝結(jié)構(gòu)10大致包括:發(fā)光半導(dǎo)體基板(圖未示出)，其呈圓環(huán)板狀，其外圓直徑彡2mm、內(nèi)圓直徑彡Imm ;圓環(huán)柱底座101,其外圓直徑> 2_、中空直徑> 1mm，用以對應(yīng)裝設(shè)該發(fā)光半導(dǎo)體基板；光敏半導(dǎo)體基板(圖未示出)，其呈圓板狀，其直徑< Imm;圓柱底座102，其直徑< 1mm，用以對應(yīng)裝設(shè)該光敏半導(dǎo)體基板，該圓柱底座102是對應(yīng)地位于該圓環(huán)柱底座101內(nèi)的，相應(yīng)地，光敏半導(dǎo)體基板整體置于發(fā)光半導(dǎo)體基板的圓環(huán)內(nèi)；第一透鏡103，其外側(cè)直徑> 2_，中間徑向?qū)挾?lt; 1mm，與發(fā)光半導(dǎo)體和光敏半導(dǎo)體相對應(yīng)；殼體104，塑膠材質(zhì)，其具有喇叭腔；塑料光纖材料105，其填充在該殼體104的喇叭腔內(nèi)；第二透鏡106，為準直透鏡，其位于該殼體104的喇叭腔的上方；對接通道107，其為罐裝形成的直徑Imm的圓柱腔體，可實現(xiàn)與外部光纖119的對接。其中，出光光路108和入光光路109均用虛線示出。這種的封裝結(jié)構(gòu)，將同種光譜的發(fā)光和感光半導(dǎo)體封裝在一起，不需配對既可使用，以實現(xiàn)單芯光纖分時雙向傳輸。
[0020]參見圖2，為了保證傳送到光纖的發(fā)光強度足夠，發(fā)光半導(dǎo)體基板上設(shè)置有兩只發(fā)光二極管111、112，對稱分布在基板上，這些發(fā)光二極管111、112并聯(lián)。
[0021 ] 參見圖3，為了保證光敏面板產(chǎn)生足夠的電流信號，光敏基板上對稱設(shè)置有兩只感光器件113、114，這些感光器件并聯(lián)連接。
[0022]本發(fā)明是將發(fā)送和感受同種光譜的半導(dǎo)體芯片封裝為單芯光纖收發(fā)。其中，入射光(由入光光路109呈現(xiàn)出)從外部進入封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)光線方向垂直于感光面110而不發(fā)生改變；第一透鏡103相當于縱切面是由左右兩個梯形、中間方形的透鏡組合，左右兩個梯形區(qū)域的作用在于改變?nèi)肷涔獬錾涞闹本€傳播，使入射光最大限度匯聚于直徑Imm的圓面內(nèi)進入對接通道107，中間方形區(qū)域?qū)τ谌肷涔馄饻手弊饔?，最大限度將外部入射光會聚于感光?10，降低入射光在此環(huán)節(jié)的衰減。其中，感光單元置于內(nèi)側(cè)(對應(yīng)于該圓柱底座102)，發(fā)送單兀置于外側(cè)(對應(yīng)于該圓環(huán)柱底座101)有利于散熱。在本實施例中，殼體104的喇叭腔內(nèi)填充有對于相應(yīng)光譜最小衰減的塑料光纖材料105，在其他實施例中，殼體104的喇叭腔內(nèi)也可以是真空，也就是說，沒有任何的填充物。為了減少光的損耗，殼體104的內(nèi)壁涂覆對于相應(yīng)光的全反射膜。其中，第二透鏡106對兩側(cè)入射光準直傳輸實現(xiàn)內(nèi)外對接。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的塑料光纖通訊用光電轉(zhuǎn)換芯片的封裝結(jié)構(gòu)10通過將同種光譜發(fā)光與感光半導(dǎo)體封裝為單芯收發(fā)，可節(jié)省空間及材料，無需配對即可任意使用，方便現(xiàn)場施工；便于電表集成化標準化設(shè)計。
[0024]需要說明的是，發(fā)光半導(dǎo)體基板上的發(fā)光二極管的數(shù)目并不以二為限，也可以是三個以上；光敏基板上的感光器件的數(shù)目并不以二為限，也可以是三個以上。
[0025]需要說明的是，為了實現(xiàn)將發(fā)送和感受同種光譜的半導(dǎo)體芯片封裝為單芯光纖收發(fā)，在其他實施例中，也可以將光發(fā)送半導(dǎo)體芯片與感光半導(dǎo)體芯片采用面積對半分布的方式排布在同一圓面內(nèi)，例如:直徑不小于2_的圓面上，這時，發(fā)送和感光半導(dǎo)體各占面積不小于1/2 Jimm2，這種的封裝結(jié)構(gòu)，與上述優(yōu)選實施例相比，在同樣的工藝水平條件下，通訊距離可能會受到影響，但對于同種光譜單芯收發(fā)也是可以實現(xiàn)的。在其他實施例中，也可以將發(fā)送和感光半導(dǎo)體分別安置在直徑1_的圓面內(nèi)，將發(fā)送光用1_的塑料光纖從旁接入Imm垂直入射光纖，形成樹杈形狀，然后整體封裝。
[0026]需要說明的是，本發(fā)明的封裝技術(shù)并不限于電能信息采集系統(tǒng)，也可以應(yīng)用于諸如水表、氣表之類的信息采集系統(tǒng)。
[0027]上述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用于限制本發(fā)明的實施方案，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的主要構(gòu)思和精神，可以十分方便地進行相應(yīng)的變通或修改，故本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以權(quán)利要求書所要求的保護范圍為準。
【權(quán)利要求】
1.一種塑料光纖通訊用光電轉(zhuǎn)換芯片的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括一殼體，該殼體具有一喇叭腔，該喇叭腔的上部形成有一對接通道，可實現(xiàn)與一外部光纖的對接；該封裝結(jié)構(gòu)還包括封裝在該殼體的喇叭腔的下部的:一發(fā)光半導(dǎo)體基板，其呈圓環(huán)板狀，包含有至少一個發(fā)光二極管；一圓環(huán)柱底座，用以對應(yīng)裝設(shè)該發(fā)光半導(dǎo)體基板；一光敏半導(dǎo)體基板，其呈圓板狀，包含有至少一個感光器件；一圓柱底座，用以對應(yīng)裝設(shè)該光敏半導(dǎo)體基板；以及一第一透鏡，其縱切面包括位于中間的一方形和分別位于兩側(cè)的兩個梯形，該第一透鏡的這兩個梯形部位對應(yīng)位于該發(fā)光半導(dǎo)體基板的上方，該第一透鏡的方形部位對應(yīng)位于該光敏半導(dǎo)體基板的上方；該封裝結(jié)構(gòu)還包括封裝在該殼體的喇叭腔的上部的:一第二透鏡，其為準直透鏡；其中，該圓柱底座對應(yīng)地位于該圓環(huán)柱底座內(nèi)，相應(yīng)地，該光敏半導(dǎo)體基板整體置于發(fā)光半導(dǎo)體基板的圓環(huán)內(nèi)，該發(fā)光半導(dǎo)體基板包含的發(fā)光二極管與該光敏半導(dǎo)體基板包含的感光器件是對應(yīng)同種光譜的。
2.依據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料光纖通訊用光電轉(zhuǎn)換芯片的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該殼體的喇叭腔中填充有塑料光纖材料。
3.依據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料光纖通訊用光電轉(zhuǎn)換芯片的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該殼體的喇叭腔中為真空。
4.依據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料光纖通訊用光電轉(zhuǎn)換芯片的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該殼體的內(nèi)壁涂覆對于相應(yīng)光的全反射膜。
5.依據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料光纖通訊用光電轉(zhuǎn)換芯片的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該發(fā)光半導(dǎo)體基板包含有至少兩個發(fā)光二極管。
6.依據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料光纖通訊用光電轉(zhuǎn)換芯片的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該光敏半導(dǎo)體基板包含有至少兩個感光器件。
7.依據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料光纖通訊用光電轉(zhuǎn)換芯片的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該殼體的橫截面為圓形。
8.依據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料光纖通訊用光電轉(zhuǎn)換芯片的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該發(fā)光半導(dǎo)體基板的外圓直徑> 2mm、內(nèi)圓直徑> Imm ;該光敏半導(dǎo)體基板的直徑< 1mm。
9.依據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料光纖通訊用光電轉(zhuǎn)換芯片的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該殼體的對接通道為圓柱腔體，其直徑為1mm。
10.依據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料光纖通訊用光電轉(zhuǎn)換芯片的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該殼體是塑膠材質(zhì)的。
【文檔編號】G02B6/42GK104345405SQ201310358863
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月8日
【發(fā)明者】楊澤清 申請人:楊澤清