光学系统封装技术方案

一种光学系统，包括电路板

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学系统封装


[0001]本公开涉及光学系统封装，并且具体地但非排他性地涉及包括一个或多个光学发射器设备和
/
或一个或多个光学检测器设备的光学系统，并且涉及用于这种光学系统中的盖
。

技术介绍

[0002]已知制造一种光学传感器系统，其包括用于朝向目标对象发射光的光学发射器设备和用于检测从目标对象返回的光的光学检测器设备，其中光学发射器和光学检测器设备安装在
PCB
上，并且其中光学发射器和光学检测器设备中的每一个封装在透明模制材料中，以保护光学发射器和光学检测器设备免受光学发射器和光学检测器设备外部的环境的影响
。
[0003]例如，参考图1，示出了通常指定为2的现有技术光学传感器系统，其包括表面发射光学发射器设备4形式的光学发射器设备和安装在
PCB 8
上的光学检测器设备
6。
光学发射器设备4和光学检测器设备6都由诸如透明环氧树脂材料的透明模制材料9封装
。
光学传感器2包括限定第一孔
12
和第二孔
14
的不透明盖
10。
不透明盖
10
在光学发射器设备4和光学检测器设备6上方安装在
PCB 8
上，使得第一孔
12
与光学发射器设备4对准，以允许由光学发射器设备4发射的光透射通过透明环氧树脂材料9并通过第一孔
12
朝向目标对象离开，并且使得第二孔
14
与光学检测器设备6对准，以允许光通过第二孔
14
从目标对象返回，穿过透明环氧树脂材料9并到达光学检测器设备6上
。
不透明盖
10
还防止杂散光在一个或多个不期望的方向上直接从光学发射器设备4传输到光学检测器设备6，而不首先与目标对象相互作用
。
因此，不透明盖
10
可以减少串扰
。
[0004]制造上述光学传感器系统2的方法可能具有若干缺点
。
首先，透明模制材料9可以具有比光学发射器设备4或光学检测器设备6更高的热膨胀系数
(CTE)。
另外或替代地，透明模制材料9可具有低玻璃化转变温度
(Tg)。
透明模制材料9的这些机械性质可能是不期望的，因为在存在温度变化的情况下，例如，在诸如温度循环的环境测试期间，这些机械性质可能导致透明模制材料9与光学发射器设备4之间或透明模制材料9与光学检测器设备6之间的高应力水平
。
这种高应力水平可能降低光学发射器设备4的操作和
/
或光学检测器设备6的操作
。
这种高应力水平甚至可能导致光学发射器设备4和
/
或光学检测器设备6失效，例如因为光学发射器设备4和
PCB 8
之间或光学检测器设备6和
PCB 8
之间的易碎引线接合可能在膨胀时断裂
。
此外，透明模制材料9可以容易地吸收水分，并且这可能不利地影响通过透明模制材料9的光学透射和
/
或光学发射器设备4和
/
或光学检测器设备6的性能
。
在透明模制材料9中也可能存在或可能形成诸如空隙
、
气泡等的伪影，从而阻碍
、
扭曲或散射由光学发射器设备4发射的光和
/
或由光学检测器设备6接收的光
。
因此，透明模制材料9的使用可导致光学传感器系统2的性能及
/
或可靠性的降级
。
[0005]还已知制造一种光学传感器系统，其包括用于朝向目标对象发射光的光学发射器设备和用于检测从目标对象返回的光的光学检测器设备，其中光学发射器和光学检测器设
备安装
(
例如倒装芯片接合
)
在电连接构件的下侧上
。
然后将电连接构件安装在
PCB
上，使得光学发射器设备和光学检测器设备都在电连接构件的下侧和
PCB
的上表面之间限定的间隙中悬挂在电连接构件下方
。
在这种光学传感器系统中，电连接构件提供光学发射器设备和
PCB
之间的一个或多个导电连接以及光学检测器设备和
PCB
之间的一个或多个导电连接
。
然而，此方法不能用于其中引线接合用作光学发射器
/
检测器设备与
PCB
之间的互连的传感器封装
。
此外，由于杂散光在一个或多个不期望的方向上直接从光学发射器设备传输到光学检测器设备而不首先与目标对象相互作用，因此这种光学传感器系统可能易受串扰的影响
。

技术实现思路

[0006]根据本公开的一个方面，提供了一种光学系统，包括：
[0007]电路板；
[0008]安装在电路板上的光学发射器设备；以及
[0009]安装在所述电路板上的盖，
[0010]其中，所述盖和所述电路板一起在它们之间限定一个腔室，所述腔室包围所述光学发射器设备，
[0011]其中，所述盖包括一个或多个不透明区域和一个或多个透明区域，
[0012]其中，所述盖的所述一个或多个不透明区域被配置为防止从所述光学发射器设备发射的光在一个或多个不期望的方向上行进到所述腔室之外，
[0013]其中，所述盖的所述一个或多个透明区域被配置为允许从所述光学发射器设备发射的光在一个或多个期望的方向上行进到所述腔室之外，并且
[0014]其中，通过使透明基板的一个或多个选定区域变得不透明，或者通过在透明基板上形成一个或多个不透明特征，来形成所述盖，使得所述盖的所述一个或多个不透明区域包括所述基板的一个或多个不透明区域或在所述基板上形成的所述一个或多个不透明特征，并且使得所述盖的所述一个或多个透明区域包括所述基板的一个或多个透明区域
。
[0015]这种光学系统可以为腔室中的光学发射器设备提供机械保护，而不需要将光学发射器设备封装在透明模制材料中
。
避免必须将光学发射器设备封装在透明模制材料中可以改善光学系统的性能和
/
或可靠性
。
避免必须将光学发射器设备封装在透明模制材料中还可以允许光从光学系统发射，而不会阻碍
、
扭曲或散射从光学发射器设备发射的光
。
[0016]光学发射器设备可以包括发光表面区域
。
[0017]光学发射器设备可以包括与光学发射器设备的发光表面区域相邻的一个或多个电触点
。
[0018]光学系统可以包括光学发射器设备和电路板之间的一个或多个电互连
。
例如，光学系统可以包括一个或多个引线接合互连，其中每个引线接合互连从光学发射器设备的对应电触点延伸到电路板
。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种光学系统，包括：电路板；安装在电路板上的光学发射器设备；以及安装在所述电路板上的盖，其中，所述盖和所述电路板一起在它们之间限定一个腔室，所述腔室包围所述光学发射器设备，其中，所述盖包括一个或多个不透明区域和一个或多个透明区域，其中，所述盖的所述一个或多个不透明区域被配置为防止从所述光学发射器设备发射的光在一个或多个不期望的方向上行进到所述腔室之外，其中，所述盖的所述一个或多个透明区域被配置为允许从所述光学发射器设备发射的光在一个或多个期望的方向上行进到所述腔室之外，并且其中，通过使透明基板的一个或多个选定区域变得不透明，或者通过在透明基板上形成一个或多个不透明特征，来形成所述盖，使得所述盖的所述一个或多个不透明区域包括所述基板的一个或多个不透明区域或在所述基板上形成的一个或多个不透明特征，并且使得所述盖的一个或多个透明区域包括所述基板的一个或多个透明区域
。2.
一种光学系统，包括：电路板；安装在所述电路板上的多个光学发射器设备；以及安装在所述电路板上的盖，其中，所述盖和所述电路板一起在它们之间限定多个腔室，每个腔室包围所述光学发射器设备中的对应一个，其中，所述盖包括多个透明区域，其中，所述盖的一个或多个不透明区域被配置为防止从每个光学发射器设备发射的光在一个或多个不期望的方向上行进到对应的腔室之外，其中，所述盖的每个透明区域被配置为允许从对应的光学发射器设备发射的光在一个或多个期望的方向上行进到对应的腔室之外，并且其中，通过使透明基板的一个或多个选定区域变得不透明，或者通过在透明基板上形成一个或多个不透明特征，来形成所述盖，使得所述盖的一个或多个不透明区域包括所述基板的一个或多个不透明区域或在所述基板上形成的所述一个或多个不透明特征，并且使得所述盖的每个透明区域包括所述基板的对应透明区域
。3.
根据权利要求1或2所述的光学系统，其中以下中的至少一个：每个光学发射器设备包括发光表面区域；每个光学发射器设备包括与所述光学发射器设备的所述发光表面区域相邻的一个或多个电触点；所述光学系统包括在每个光学发射器设备与所述电路板之间的一个或多个电互连；所述光学系统包括一个或多个引线接合互连，其中每个引线接合互连从对应光学发射器设备的对应电触点延伸到所述电路板；每个光学发射器设备的发光表面区域和盖的一个或多个对应的透明区域由间隙分开
。4.
根据权利要求1至3中任一项所述的光学系统，其中，所述盖在其表面中限定一个或
多个凹部，所述盖的所述透明区域中的一个或多个透明区域位于每个凹部的封闭端处，每个凹部的开口端朝向所述电路板设置，并且每个凹部的所述开口端位于对应的光学发射器设备上方，使得每个凹部和所述电路板一起限定包围所述对应的光学发射器设备的对应腔室
。5.
一种光学系统，包括：电路板；安装在所述电路板上的光学检测器设备；以及安装在所述电路板上的盖，其中，所述盖和所述电路板一起在它们之间限定一个腔室，所述腔室包围所述光学检测器设备，其中，所述盖包括一个或多个不透明区域和一个或多个透明区域，其中，所述盖的所述一个或多个不透明区域被配置为防止光从一个或多个不期望的方向行进到所述腔室中，其中，所述盖的所述一个或多个透明区域被配置为允许光从一个或多个期望的方向行进到所述腔室中并照射在所述腔室中的所述光学检测器设备上，并且其中，通过使透明基板的一个或多个选定区域变得不透明，或者通过在透明基板上形成一个或多个不透明特征，来形成所述盖，使得所述盖的所述一个或多个不透明区域包括所述基板的一个或多个不透明区域或在所述基板上形成的所述一个或多个不透明特征，并且使得所述盖的所述一个或多个透明区域包括所述基板的一个或多个透明区域
。6.
一种光学系统，包括：电路板；安装在所述电路板上的多个光学检测器设备；以及安装在所述电路板上的盖，其中，所述盖和所述电路板一起在它们之间限定多个腔室，每个腔室包围所述光学检测器设备中的对应一个，其中，所述盖包括多个透明区域，其中，所述盖的一个或多个不透明区域被配置为防止光从一个或多个不期望的方向行进到每个腔室中并且照射在每个腔室中的对应的光学检测器设备上，其中，所述盖的每个透明区域被配置为允许光从一个或多个期望的方向行进到对应的腔室中并照射在所述对应的腔室中的所述对应的光学检测器设备上，并且其中，通过使透明基板的一个或多个选定区域变得不透明，或者通过在透明基板上形成一个或多个不透明特征，来形成所述盖，使得所述盖的一个或多个不透明区域包括所述基板的一个或多个不透明区域或在所述基板上形成的一个或多个不透明特征，并且使得所述盖的每个透明区域包括所述基板的对应透明区域
。7.
根据权利要求5或6所述的光学系统，其中以下中的至少一个：每个光学检测器设备包括光接收表面区域；每个光学检测器设备包括与所述光学检测器设备的所述光接收表面区域相邻的一个或多个电触点；所述光学系统包括在每个光学检测器设备和所述电路板之间的一个或多个电互连；
所述光学系统包括一个或多个引线接合互连，其中每个引线接合互连从对应的光学检测器设备的对应的电触点延伸到所述电路板；每个光学检测器设备的光接收表面区域和所述盖的一个或多个对应的透明区域由间隙分开
。8.
根据权利要求4至7中任一项所述的光学系统，其中，所述盖在其表面中限定一个或多个凹部，所述盖的透明区域中的一个或多个透明区域位于每个凹部的封闭端，每个凹部的开口端朝向所述电路板设置，并且每个凹部的开口端位于对应的光学检测器设备上方，使得每个凹部和所述电路板一起限定包围对应的光学检测器设备的对应的腔室
。9.
一种光学系统，包括：电路板；安装在所述电路板上的光学发射器设备和安装在所述电路板上的光检测器设备；以及安装在所述电路板上的盖，其中，所述盖和所述电路板一起在它们之间限定第一腔室和第二腔室，所述第一腔室包围所述光学发射器设备，并且所述第二腔室包围所述光学检测器设备，其中，所述盖包括一个或多个不透明区域以及第一透明区域和第二透明区域，其中，所述盖的所述一个或多个不透明区域被配置为防止从所述光学发射器设备发射的光在一个或多个不期望的方向上行进到所述第一腔室之外，并且防止光从一个或多个不期望的方向行进到所述第二腔室中，其中，所述盖的所述第一透明区域被配置为允许从所述光学发射器设备发射的光在一个或多个期望的方向上行进到所述第一腔室之外，并且所述盖的所述第二透明区域被配置为允许光从一个或多个期望的方向行进到所述第二腔室中并照射在所述第二腔室中的所述光学检测器设备上，并且其中，通过使透明基板的一个或多个选定区域变得不透明，或者通过在透明基板上形成一个或多个不透明特征，来形成所述盖，使得所述盖的一个或多个不透明区域包括所述基板的一个或多个不透明区域或在所述基板上形成的所述一个或多个不透明特征，并且使得所述盖的所述第一透明区域包括所述基板的第一透明区域，并且所述盖的所述第二透明区域包括所述基板的第二透明区域
。10.
根据前述权利要求中任一项所述的光学系统，其中以下中的至少一个：在所述盖和所述电路板之间没有导电连接；所述盖包括电绝缘材料；所述盖至少部分地导电；所述盖包括形成或沉积在所述盖的表面如所述盖的内表面或外表面上的导电层；所述盖是电无源的
。11.
根据前述权利要求中任一项所述的光学系统，其中，所述盖是一体的和
/
或单片的
。12.
根据前述权利要求中任一项所述的光学系统，其中以下中的至少一个：所述基板包含光敏材料或由光敏材料形成；所述光敏材料能够从透明状态配置为不透明状态；所述光敏材料包括光敏玻璃材料，所述光敏玻璃材料能够从透明玻璃状态配置为不透明陶瓷状态；
所述光敏玻璃材料能够在暴露于
UV
光并加热时从所述透明玻璃状态配置为所述不透明陶瓷状态；所述光敏材料相对于蚀刻剂物质的可蚀刻性在所述光敏材料暴露于
UV
光并加热时改变；所述光敏材料相对于蚀刻剂物质的蚀刻速率可在所述光敏材料暴露于
UV
光并加...

【专利技术属性】
技术研发人员：周迢，
申请(专利权)人：ams，
类型：发明
国别省市：