电子产品世界

(1)外壳尺寸变差。槽型和反射型光电传感器绝大多数的外壳采用塑料外壳，模具加工制造、注塑件的注塑以及冷却过程都会引起同一尺寸在不同塑料外壳之间的变化，这包括槽型光电传感器发射器与接收器前槽缝宽度的变化、外壳上用于安装发射器与接收器部分之间距离的变化，反射型光电传感器发射器与接收器前孔尺寸的改变、外壳上用于安装发射器与接收器部分之间角度的变化等。这些尺寸的变化将引起传感器输出电流的变化。

(2)装配过程中产生的变差。槽型和反射型光电传感器中发射器、接收器与外壳间的装配与固定需要通过一定的工艺来完成，如槽型光电传感器，对一些外壳材料可通过热压的方式将发射器和接收器与外壳固定。在装配过程中，对槽式光电传感器，发射器透镜的光轴并不能保证与接收器透镜光轴在同一条线上，一些产品偏离设计要求小一些，而另一些则偏离大一些;同样，对反射型光电传感器，发射器透镜的光轴与接收器透镜光轴的交点也不可能都如设计所要求正好位于反射物的表面上，有些产品的交点靠前，而另一些则可能靠后一些。这些装配过程中的变差也会引起传感器输出电流的变化。

(3)发射器辐射强度及其空间分布上的变化晶片位置对发射器辐射强度及在空间分布有影响。在设计条件下，晶片位于发射器透镜的中心线上。但在发射器的生产制造过程中，固晶(die_attach)和封胶(encapsulation)这两道工序都可能使晶片偏离中心线，而封胶过程造成的偏离一般会更大。图3为同一晶圆(wafer)不同批次(lot)发射器辐射强度的分布。由图可见，批次1辐射强度在0.07～0.08 mW/10°范围内发射器的比例为34.2%，而批次2辐射强度在相同范围内的比例为41.8%。由于发射器辐射强度的测试与发射器在光电传感器中的使用条件一般并不相同，辐射强度在空间分布的变化有可能导致在相同条件下，装配测试得到的高辐射强度发射器的光电传感器，其输出电流反而比装配测试得到的低辐射强度发射器的光电传感器低。另外，通常情况下用于填充反射杯和覆盖晶片的硅胶的折射率与封胶用的环氧树脂(epoxy)的折射率十分接近，故硅胶与环氧树脂交界面的形状对发射器的辐射强度分布的影响很小。但若两者有一定差别，则交界面的形状会对发射器的辐射强度分布产生影响，这种情况下控制点胶工序中所用硅胶的量相同或相近十分重要，以便使不同发射器硅胶与环氧树脂交界面的形状保持一致，避免由此引起发射器辐射强度在空间分布的变化。

(4)测试误差。在发射器与接收器测试过程中，由于机台、测试人员不同，会导致测试结果的变差。图4为3位测试人员在同一机台测试相同的三个接收器样品得到的结果。由图可见，样品2不同集电极电流测试值之间的最大差值甚至略高于0.5 mA。测试误差与机台的测量精度、测试过程中用于固定元件的夹具的精度等有关。

3 提高产品良品率的措施

(1)合理确定光电传感器输出电流的范围。根据应用场合的不同，光电传感器输出电流的范围有宽有窄。对输出电流的范围有较高要求的应用场合，需合理确定范围，过高的要求会导致产品良品率的下降，导致成本增加。

(2)样品应具代表性。在样品制作阶段，应从不同生产批次中抽取发射器和接收器来组装传感器样品，从而在设计阶段对一个批次中可用的发射器和接收器的比例有正确的估计，避免批量生产时良品率偏低。

(3)工艺与制造过程的控制。外壳尺寸的变化、装配中发射器与接收器的固定、晶片位置的变化以及测试误差都会导致传感器输出电流的变化，严格控制外壳注塑工艺过程、传感器的装配过程、发射器与接收器的制造过程，是提高传感器良品率的必要条件。另外，发射器与接收器测试前都应采用标准元件对测试机台进行校准。

(4)分等级匹配。若光电传感器输出电流的范围要求比较窄，可考虑将同一批次的发射器或接收器按辐射强度或集电极电流分成两至三个等级，高辐射强度发射器与低集电极电流接收器相匹配，或低辐射强度发射器与高集电极电流接收器相匹配，以提高同一批次中可用发射器和接收器的比例。在特定情况下，如外壳成本较高，甚至可考虑增加返工工序，替换不合格产品中的发射器或接收器，使其满足对输出电流的要求。

4 结论

大多数应用场合对光电传感器的输出电流的范围有一定要求，有些场合的要求还很苛刻，如何合理确定发射器的辐射强度与接收器的集电极电流，以及光电传感器的其他一些设计参数，是光电传感器设计与研发中的一个关键。同时，发射器与接收器制造过程中的一些变差、外壳注塑及装配过程中的变差、测试误差等都会影响光电传感器的输出，需要对这些工艺及制造过程进行严格控制。对输出电流要求苛刻的光电传感器，在制造过程中，还可考虑将接收器与发射器按辐射强度与集电极电流进行分等级匹配，以提高产品良品率。

关键词： 光电传感器 发射器 接收器