專利名稱：多方向接近傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多方向(multi-directional)接近傳感器(proximitysensor)。
背景技術(shù)：
接近傳感器通常被用來在不進行實體接觸的狀態(tài)下檢測物體的存在。典型的接近傳感器包括發(fā)射光的光源和檢測由在傳感器的預(yù)定接近度內(nèi)的物體反射的光的光探測器。接近傳感器已經(jīng)被廣泛地用在許多裝置中，并且也用于許多工業(yè)應(yīng)用。例如，在自動生產(chǎn)組裝流水線上，接近傳感器被用來檢測生產(chǎn)線中的機械組件的位置并且也用來計數(shù)由制造工具制造的部件。而在機器人工業(yè)中，接近傳感器可以被用來監(jiān)視機器人的位置并且控制機器人的移動。接近傳感器也通常被用作為當由傳感器檢測到物體時打開和關(guān)閉電路的電子開關(guān)。最近，光學接近傳感器已經(jīng)被廣泛地用在便攜式電子裝置中，諸如便攜手持 電話、移動電話和便攜計算機。一般來說，接近傳感器包括不可見光源和光探測器。當物體進入到傳感器的預(yù)定距離內(nèi)時，物體朝向光探測器反射來自光源的光。在檢測到所反射的光之后，光探測器隨后發(fā)送輸出信號，從而表示物體的存在。通常，響應(yīng)與輸入信號來執(zhí)行動作，諸如打開供水、打開門等。因此，傳統(tǒng)的接近傳感器僅被用來幫助檢測在傳感器的預(yù)定接近度內(nèi)的物體。盡管具有在沒有任何實體接觸的狀態(tài)下檢測物體的能力，但傳統(tǒng)的接近傳感器迄今為止僅被用于沿著與接近傳感器的頂表面平行的平面內(nèi)的水平或垂直方向檢測物體。因此，接近傳感器在電子裝置中的使用迄今為止被局限于僅執(zhí)行單一平面中的物體檢測。在傳統(tǒng)設(shè)計中，為了向接近傳感器裝置提供移動檢測或X-Y方向運動傳感功能，必須給接近傳感器一同集成專用的X-Y運動檢測裝置。因此，這增加了成本并且也增加了裝置的整體尺寸，因為需要更多的空間來容納兩個分離的系統(tǒng)。因此，期望提供單個裝置或系統(tǒng)，其能夠功能性地提供接近傳感操作、X-Y方向運動傳感操作以及能夠提供多方向移動檢測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種具有移動檢測的接近傳感器，其包括:ASIC芯片；多個光源，其被構(gòu)造為發(fā)射光；光探測器，其被構(gòu)造為接收光并產(chǎn)生輸出信號；襯底，其包括至少一個側(cè)表面；其中，光探測器、多個光源和ASIC芯片被安裝到襯底上。


在說明書和附圖，類似的附圖標記被用來識別類似的要素。圖I示出了具有移動檢測的接近傳感器的框圖；圖2示出了接近傳感器的分解立體圖；圖3示出了接近傳感器封裝的截面圖；圖4示出了用于移動檢測的方法的流程圖5示出了多方向移動檢測接近傳感器的分解立體圖；以及圖6示出了多方向移動檢測接近傳感器的立體圖。
具體實施例方式接近傳感器通常對于在不需要實體接觸的狀態(tài)下檢測物體的存在非常有用。圖I示出了具有移動檢測的接近傳感器的框圖。在下文中更具體地描述了接近傳感器100和相應(yīng)的多方向運動檢測功能并且在圖I到圖6中示出了本發(fā)明的各種實施例。然而，應(yīng)當理解可以在不超出本發(fā)明的范圍的狀態(tài)下調(diào)整其他實施例。例如，接近傳感器可以被調(diào)整以提供附加的輸入功能，諸如用于操縱光標或滾動條或者提供鼠標按鍵事件功能的附加功能。在這種情況下，導(dǎo)航引擎(未示出)可以與接近傳感器結(jié)合，以將由接近傳感器產(chǎn)生的移動檢測信號轉(zhuǎn)換為導(dǎo)航輸入功能。 接近傳感器100包括多個光源或LED 102、ASIC (專用集成電路)芯片104和光探測器106。接近傳感器100還可以包括連接到LED 102的驅(qū)動器108，其被構(gòu)造為產(chǎn)生具有預(yù)定時序的驅(qū)動電流。LED 102可以被構(gòu)造為響應(yīng)于所施加的具有具體正時的電流或者以某一順序發(fā)射光。LED102可以使任何合適的紅外(IR) LED光源，其能夠發(fā)射期望波長和強度的光。LED 102的選擇可以根據(jù)應(yīng)用而改變；并且也根據(jù)其在產(chǎn)生向光探測器106上的最佳光反射時提供期望強度的能力而改變。如下文所述，LED 102可以包括LED XULED X2和LED Yl0其他組合也是可能的，諸如Y2。光探測器106能工作以接收光并且進行響應(yīng)來產(chǎn)生輸出信號109。一般來說，光探測器106可以將入射到其上的光或電磁輻射轉(zhuǎn)換為電流。為了簡明，在這份說明書中，電磁福射(或輸出信號109)可以簡稱做光和由光探測器106響應(yīng)于其接收到的光而產(chǎn)生的電流。在操作實施例中，如果存在被放置在接近傳感器100附近的物體112，由LED 102發(fā)射的光可以被朝向光探測器106反射并且隨后使得光探測器106進行響應(yīng)以產(chǎn)生輸出信號109。因此,可以期望輸出信號109包括與由LED 102發(fā)射的光的序列相對應(yīng)的信號輪廓。相反，如果不存在物體來反射由LED 102發(fā)射的光，由光探測器106接收的入射光(如果有的話)可能是來自其他光源，并且這導(dǎo)致產(chǎn)生不同種類或未知的輸出信號輪廓，這可能隨后由系統(tǒng)忽略或消除。在一個實施例中，ASIC芯片104可以被連接到光探測器106，被構(gòu)造為從光探測器106接收輸出信號109并且報告檢測到物體112移動。ASIC芯片104還可以包括控制邏輯110和比較器114。在一個實施例中，控制邏輯110可以被構(gòu)造為處理輸出信號109以產(chǎn)生運動信號111。比較器114可以被構(gòu)造為接收運動信號111并且當判斷在運動信號111中存在預(yù)定輪廓時對移動進行報告。在一個實施例中，預(yù)定輪廓可以包括由控制邏輯110產(chǎn)生的、與物體112在接近傳感器100上的特定運動相對應(yīng)的運動信號111的輪廓。在一個實施例中，當物體112在接近傳感器100上沿著具體方向移動時，具有具體信號輪廓的運動信號111可以由控制邏輯110產(chǎn)生，來表示該具體移動。例如，當物體112在接近傳感器100上方沿著X軸或水平軸移動時，控制邏輯110可以處理由光探測器106產(chǎn)生的輸出信號109并且產(chǎn)生與水平移動相對應(yīng)的獨特運動信號輪廓。因此，可以通過將接近傳感器100暴露到各種預(yù)定物體移動來產(chǎn)生預(yù)定的運動信號輪廓的組。該預(yù)定的或已知的運動信號111輪廓的組可以包括水平移動輸出信號輪廓，其表示物體112在接近傳感器100上方沿著X軸的水平移動。垂直移動運動信號111輪廓可以表示物體112沿著Y軸的垂直移動。因此，在由控制邏輯110產(chǎn)生的運動信號111與已知運動信號輪廓組中的一個預(yù)定輪廓匹配時，可以立即識別物體運動的相關(guān)類型。圖2示出了接近傳感器200的分解立體圖。接近傳感器200可以包括三個紅外LED 204、206和208 (即，分別為XI、X2和Yl);以及被布置在襯底209上的光探測器210。LED(204-208)和光探測器210可以通過一個或多個焊線211電連接到襯底209。在一個實施例中，LED(204-208)被布置為與三角形形狀的接近傳感器的三條邊相鄰，而光探測器210被布置在距LED (204-208)基本相等距離處。接近傳感器200可以包括堆疊到光探測器210下方的ASIC芯片(未示出)。在一個實施例中，光探測器210可以包括頂表面213和多個側(cè)表面214。LED (204-208)、ASIC芯片(未示出)和光探測器210可以被布置在襯底209的頂表面213上。LED(204-208)和ASIC芯片(未示出)可以通過一個或多個焊線211連接到襯底209的頂表面213。在一個實施例中，側(cè)表面214還可以包括多個側(cè)觸點焊盤215，其被構(gòu)造為允許接近傳感器200與另一個接近傳感器(未示出)或第二接近傳感器連接。第二接近傳 感器可以被構(gòu)造為檢測在與側(cè)表面214基本平行的平面內(nèi)的物體移動。在一個實施例中，多個側(cè)觸點焊盤215中的一個或多個可以被進一步構(gòu)造為向連接到其上的其他接近傳感器(未示出)提供電力。在替換實施例中，每個側(cè)表面214可以被連接到另一個接近傳感器。例如，根據(jù)應(yīng)用，接近傳感器200的全部四個側(cè)表面都可以包括在每個側(cè)表面214上的多個側(cè)觸點焊盤215。每個側(cè)表面214可以被分別進一步連接到一個接近傳感器200，以構(gòu)造為提供多方向移動檢測。在一個實施例中，側(cè)觸點焊盤215也可以被可操作地構(gòu)造為允許多個所連接的接近傳感器在彼此之間傳遞檢測信號。接近傳感器200還可以包括封裝LED (204-208) ,ASIC芯片(未示出)和光探測器210的環(huán)氧樹脂材料217。環(huán)氧樹脂材料217可以是被構(gòu)造為對這些組件和焊線提供保護的清澈環(huán)氧樹脂材料。環(huán)氧樹脂材料217可以通過任何已知的成形工藝形成為最終形狀。環(huán)氧樹脂材料217還可以包括用于光聚焦的多個透鏡218。在一個實施例中，接近傳感器200可以包括由布置在環(huán)氧樹脂材料217上方的成形化合物制成的蓋219，以形成封裝220。蓋219可以分別包括位于每個LED (204-208)上方的多個LED孔221和位于光探測器210上方的光探測器孔222。由LED(204-208)發(fā)射的光可以通過LED孔221朝向要被檢測的物體(未示出)。在光由與接近傳感器200非常接近的對象反射之后，光可以隨后穿過光探測器孔222朝向光探測器210，并在光探測器210處被檢測。圖3示出了接近傳感器封裝300的截面圖。接近傳感器封裝300包括多個LED302、光探測器304和布置在PCB 308上并通過一個或多個焊線(未示出)與PCB 308電連接的ASIC芯片306。在一個實施例中，光探測器304被堆疊在ASIC芯片306上并且與ASIC芯片306通過隔離物305分離。隔離物305可以被構(gòu)造為將ASIC芯片306從光探測器304隔離。接近傳感器封裝300還可以包括透明或清澈的成形化合物310，其用于在PCB308上一同封裝LED 302、ASIC芯片306和光探測器304并且保護焊線(未示出)。成形化合物可以由任何合適的成形工藝來實現(xiàn)。例如，清澈的成形化合物310可以由傳統(tǒng)的注射成形工藝來成形在LED 302、ASIC芯片306和光探測器304上。清澈的成形化合物310可以是任何合適的成形材料。例如，成形化合物310可以由Nitto Denko制造并具有產(chǎn)品編號NT8506。然而，也可以使用其他的透明化合物，諸如透明環(huán)氧樹脂。在一個實施例中，清澈的成形化合物310還可以包括被布置在清澈的成形化合物310上的透鏡312，其用于將來自LED 302的光朝向物體(未不出)引導(dǎo)并且將由物體(未不出)反射的光朝向光探測器304引導(dǎo)。在替換實施例中，在用光探測器210對接近傳感器成形時，也可以在相同的成形工藝下同時形成透鏡312。接近傳感器封裝300也可以包括由通過傳統(tǒng)的注射成形工藝或其它已知工藝布置在清澈的成形化合物310上方的成形化合物制成的蓋314，以形成接近傳感器封裝。蓋314可以包括在LED 302和光探測器304上的多個孔316。在一個實施例中，光探測器304可以被堆疊在ASIC芯片306上，以減小封裝的尺寸，從而制造超緊湊封裝。接近傳感器封裝300的整體厚度可以由蓋314形成接近傳感器封裝300的成形能力(moldability)的厚度限制。例如，接近傳感器封裝300可以具有在X-Y平面中具有6_X 4_尺寸及I. 5mm的厚度或z高度的矩形封裝形狀。圖4示出了用于移動檢測的方法的一個實施例的流程圖。在塊402處，驅(qū)動器以特定時序向LED提供驅(qū)動電流并且使得LED發(fā)處具有獨特特性的光。在塊404處，光探測 器接收從物體(如果存在的話)反射的光，并且響應(yīng)于所接收的光產(chǎn)生輸出信號。在塊406處，ASIC芯片(或者更具體地，ASIC芯片的控制邏輯)處理由光探測器產(chǎn)生的輸出信號，并且隨后產(chǎn)生運動信號。在塊408處，比較器判斷在由控制邏輯產(chǎn)生的運動信號中是否存在預(yù)定輪廓的運動信號。預(yù)定輪廓是由控制信號產(chǎn)生的與物體在接近傳感器上方的特定移動相對應(yīng)的運動信號的輪廓。在塊410處，比較器在判斷為在由控制邏輯產(chǎn)生的運動信號中存在預(yù)定輪廓時報告物體的移動。因此，當物體沿著具體方向移動到接近傳感器上方時，由一個或多個LED產(chǎn)生的光可以被朝向光探測器反射回來。因此，可以預(yù)料到所產(chǎn)生的運動信號的輪廓具有與表示物體的具體移動的運動信號輪廓相似的輪廓。圖5示出了多方向移動檢測接近傳感器的分解立體圖。在一個實施例中，接近傳感器500可以包括第一接近傳感器501和第二接近傳感器502，它們被可工作地結(jié)合并且構(gòu)造為提供多方向移動檢測。在一個實施例中，第一接近傳感器501可以包括至少一個側(cè)表面503，側(cè)表面503可以包括被構(gòu)造為接收第二接近傳感器502的多個側(cè)觸點焊盤504。在一個實施例中，第二接近傳感器502可以被與第一接近傳感器501結(jié)合，以檢測在與第一接近傳感器501的側(cè)表面503基本平行的平面中的物體移動，該第一接近傳感器501與第二接近傳感器502配合。第一接近傳感器501可以通過多個觸點焊盤504與第二接近傳感器可工作地結(jié)合。在一個實施例中，這兩個接近傳感器(501和502)可以被可工作地布置在公共PCB505上。可選地，直接地或間接地，第二接近傳感器可以被可工作地連接到接口 PCB506并且也連接到公共PCB 505。在一個實施例中，第一接近傳感器501可以被構(gòu)造為向第二接近傳感器502提供電力?？梢酝ㄟ^多個側(cè)觸點焊盤504直接從第一接近傳感器501向第二接近傳感器502提供電力?；蛘?，可以通過接口 PCB 506直接地或間接地向這兩個接近傳感器(501和502)提供電力，接口 PCB 506被構(gòu)造為將這兩個接近傳感器可工作地彼此連接。在另一個實施例中，第一接近傳感器501和第二接近傳感器502還可以被可工作地構(gòu)造為經(jīng)由多個側(cè)觸點焊盤504直接地相對于彼此傳遞檢測信號。由第二接近傳感器502檢測的物體檢測信號也可以通過第一接近傳感器501上的多個接觸焊盤504傳遞到第一接近傳感器501來進行處理。
在一個實施例中，第一接近傳感器501和第二接近傳感器502可以被布置公共PCB505上并與其電連接。公共PCB 505可以是PCB或柔性電路。第一和第二接近傳感器都可以在公共PCB 505上彼此電結(jié)合并且被構(gòu)造為通過公共PCB 505彼此通信。這兩個接近傳感器都可以通過使用芯片表面安裝機可操作地安裝到公共PCB 505上。芯片表面安裝技術(shù)已經(jīng)被廣泛地用在許多自動芯片制造組裝流水線中并且特別被認識為高效率和低成本的工藝。然而，也可以采用在封裝與PCB之間建立電連接的其他方式，諸如引線鍵連、球柵格陣列或傳統(tǒng)的焊接工藝。圖6示出了多方向移動檢測接近傳感器的立體圖。接近傳感器600可以被構(gòu)造為提供三維移動檢測。在一個實施例中，接近傳感器600可以包括第一接近傳感器601、第二接近傳感器602和第三接近傳感器603，它們被可工作地結(jié)合并且構(gòu)造為提供多方向移動檢測。直接地或間接地，全部的接近傳感器(601-603)都可以被可工作地連接到公共PCB604上。在另一個實施例中，兩個附加接近傳感器(未示出)可以被連接到第一接近傳感器 601的其他兩個側(cè)表面(未示出)。例如，除了已有的接近傳感器￠02和603)之外，兩個額外的接近傳感器(未示出)可以被連接到第一接近傳感器601的其他兩個側(cè)表面。換言之，總共五個接近傳感器可以被結(jié)合，以提供全方向或三維移動檢測。雖然在這里已經(jīng)描述并圖示了本發(fā)明的具體實施例，但是本發(fā)明不局限于所描述和圖示的部分的特定形式或配置。本發(fā)明的范圍僅由權(quán)利要求限定及其等同含義約束和限定。
權(quán)利要求
1.一種具有移動檢測能力的接近傳感器，包括 ASIC芯片； 多個光源，其被構(gòu)造來發(fā)射光； 光探測器，其被構(gòu)造為接收光并產(chǎn)生輸出信號；以及 襯底，其包括至少一個側(cè)表面；其中，所述至少一個側(cè)表面包括多個側(cè)觸點焊盤；其中，所述光探測器、所述多個光源和所述ASIC芯片被安裝在所述襯底上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的接近傳感器，其中，所述接近傳感器以可工作的方式構(gòu)造成與至少一個其他接近傳感器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的接近傳感器，其中，所述至少一個其他接近傳感器經(jīng)由所述襯底的所述至少一個側(cè)表面上的所述側(cè)觸點焊盤連接到所述接近傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的接近傳感器，其中，所述接近傳感器被構(gòu)造來通過多個所述側(cè)觸點焊盤向所述至少一個其他接近傳感器提供電力。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的接近傳感器，其中，所述接近傳感器和所述至少一個其他接近傳感器二者都以可工作的方式構(gòu)造來通過多個所述側(cè)觸點焊盤彼此傳遞檢測信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的接近傳感器，其中，所述ASIC芯片被連接到所述光探測器并且被構(gòu)造來處理所述輸出信號并對移動進行報告。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的接近傳感器，還包括環(huán)氧樹脂材料和殼體，所述環(huán)氧樹脂材料用于封裝所述光源、所述ASIC芯片和所述光探測器，所述殼體被構(gòu)造來覆蓋所述環(huán)氧樹脂材料以形成封裝。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的接近傳感器，其中，所述光探測器和所述ASIC芯片被布置在所述襯底的頂表面上。
9.一種具有多方向移動檢測能力的接近傳感器，包括 第一接近傳感器，其包括至少一個側(cè)表面；以及 第二接近傳感器，其連接到所述第一接近傳感器并被構(gòu)造為檢測在與所述第一接近傳感器的所述至少一個側(cè)表面基本平行的平面上的物體移動。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的接近傳感器，其中，所述第一接近傳感器還包括襯底；其中，所述襯底包括多個側(cè)觸點焊盤。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的接近傳感器，其中，所述第一接近傳感器被構(gòu)造來借助于所述多個側(cè)觸點焊盤向所述第二接近傳感器提供電力。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的接近傳感器，其中，所述第一接近傳感器和所述第二接近傳感器二者都以可工作的方式構(gòu)造來通過所述多個側(cè)觸點焊盤彼此傳遞檢測信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的接近傳感器，其中，所述第一接近傳感器和所述第二接近傳感器二者都還包括:ASIC芯片；被構(gòu)造來發(fā)射光的多個光源；被構(gòu)造來接收光并產(chǎn)生輸出信號的光探測器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的接近傳感器，其中，所述第一接近傳感器和所述第二接近傳感器二者都還包括用于封裝所述光源、所述ASIC芯片和所述光探測器的環(huán)氧樹脂材料；被構(gòu)造來覆蓋所述環(huán)氧樹脂材料以形成封裝的殼體。
15.—種多方向移動檢測接近傳感器,包括 PCB ；第一接近傳感器，以及 第二接近傳感器，其以可工作方式連接到所述第一接近傳感器， 其中，所述第一接近傳感器和所述第二接近傳感器二者都被布置在所述PCB上并且被以可工作方式結(jié)合來檢測多方向移動。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的接近傳感器，其中，所述第一接近傳感器和所述第二接近傳感器被相對于彼此基本成直角地布置在所述PCB上，被構(gòu)造為檢測垂直和水平移動。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的接近傳感器，其中，所述第一接近傳感器還包括多個側(cè)觸點焊盤，其中，所述第二接近傳感器經(jīng)由所述多個側(cè)觸點焊盤以可工作方式連接到所述第一接近傳感器。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的接近傳感器，其中，所述第一接近傳感器和所述第二接近傳感器二者都以可工作方式構(gòu)造來通過所述PCB彼此傳遞檢測信號。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的接近傳感器，其中，所述第一接近傳感器和所述第二接近傳感器二者都還包括:ASIC芯片；被構(gòu)造來發(fā)射光的多個光源；被構(gòu)造來接收光并產(chǎn)生輸出信號的光探測器；用于封裝所述光源、所述ASIC芯片和所述光探測器的環(huán)氧樹脂材料；被構(gòu)造來覆蓋所述環(huán)氧樹脂材料以形成封裝的殼體。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的接近傳感器，其中，所述PCB是柔性PCB。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有移動檢測的接近傳感器。該接近傳感器可以包括ASIC芯片；被構(gòu)造為以特定順序發(fā)射光的至少三個光源；以及被構(gòu)造為接收光并產(chǎn)生輸出信號的光探測器。多方向接近傳感器可以具有包括至少一個側(cè)表面的第一接近傳感器以及連接到第一接近傳感器的第二接近傳感器，該第二接近傳感器被構(gòu)造為檢測在與第一接近傳感器的至少一個側(cè)表面基本平行的平面上的物體移動。多方向移動檢測接近傳感器可以包括PCB，其中一個以上的接近傳感器可以被布置在PCB上并且可工作地結(jié)合以檢測多方向移動。
文檔編號G01V8/22GK102901992SQ20121022968
公開日2013年1月30日 申請日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月26日
發(fā)明者姚雨峰, 翁啟恒, 王思斌 申請人:安華高科技Ecbu Ip(新加坡)私人有限公司