光学系统封装

技术领域

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。

背景技术

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。

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。

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。

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。

发明内容

根据本公开的一个方面，提供了一种光学系统，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。

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。

光学发射器设备可以包括发光表面区域。

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。

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。

光学发射器设备的发光表面区域和盖的一个或多个透明区域可以由间隙分开。这种间隙的存在可以防止光学发射器设备的发光表面区域与盖的一个或多个透明区域之间的任何物理接触。这种间隙的存在可以允许光学发射器设备和盖的一个或多个透明区域的CTE的差异，并且可以防止由于任何温度变化导致的光学发射器设备和盖的一个或多个透明区域的差异膨胀而导致的任何损坏。这种间隙的存在可以允许在光学发射器设备的一个或多个电触点与电路板之间进行一个或多个导电连接。特别地，这种间隙的存在可以允许在光学发射器设备的一个或多个电触点与电路板之间进行一个或多个引线接合互连。

盖可以在其表面中限定凹部。盖的一个或多个透明区域可以位于凹部的封闭端处。凹部的开口端可以朝向电路板设置。凹部的开口端可以位于光学发射器设备上方，使得凹部和电路板一起限定腔室。

根据本公开的一个方面，提供了一种光学系统，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，所述盖的所述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所述对应的腔室之外，

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，并且使得所述盖的每个透明区域包括所述基板的对应透明区域。

每个光学发射器设备可以包括发光表面区域。

每个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。

光学系统可以包括每个光学发射器设备和电路板之间的一个或多个电互连。

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对应的光学发射器设备的对应的电触点延伸到电路板。

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可以由间隙分开。

盖可以在其表面中限定多个凹部。盖的透明区域中的一个或多个可以位于每个凹部的封闭端处。每个凹部的开口端可以朝向电路板设置。每个凹部的开口端可以位于对应的光学发射器设备上方，使得每个凹部和电路板一起限定包围对应的光学发射器设备的对应腔室。

根据本公开的一个方面，提供了一种光学系统，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。

这种光学系统可以为腔室中的光学检测器设备提供机械保护，而不需要将光学检测器设备封装在透明模制材料中。避免必须将光学检测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。避免必须将光学检测器设备封装在透明模制材料中还可以允许光被光学检测器设备接收，而在光照射在光学检测器设备上之前光不会被阻挡、扭曲或散射。

光学检测器设备可以包括光接收表面区域。

光学检测器设备可以包括与光学检测器设备的光接收表面区域相邻的一个或多个电触点。

光学系统可以包括光学检测器设备和电路板之间的一个或多个电互连。

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检测器设备的对应电触点延伸到电路板。

光学检测器设备的光接收表面区域和盖的一个或多个对应的透明区域可以由间隙分开。

盖可以在其表面中限定凹部。盖的一个或多个透明区域可以位于凹部的封闭端处。凹部的开口端可以朝向电路板设置。凹部的开口端可以位于光学检测器设备上方，使得凹部和电路板一起限定腔室。

根据本公开的一个方面，提供了一种光学系统，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行进到每个腔室中并且防止光从一个或多个不期望的方向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，并且使得所述盖的每个透明区域包括所述基板的对应透明区域。

每个光学检测器设备可以包括光接收表面区域。

每个光学检测器设备可以包括与光学检测器设备的光接收表面区域相邻的一个或多个电触点。

光学系统可以包括每个光学检测器设备和电路板之间的一个或多个电互连。

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对应的光学检测器设备的对应的电触点延伸到电路板。

每个光学检测器设备的光接收表面区域和盖的一个或多个对应的透明区域可以由间隙分开。

盖可以在其表面中限定一个或多个凹部。盖的透明区域中的一个或多个可以位于每个凹部的封闭端处。每个凹部的开口端可以朝向电路板设置。每个凹部的开口端可以位于对应的光学检测器设备上方，使得每个凹部和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。

根据本公开的一个方面，提供了一种光学系统，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。

这种光学系统可以为第一密封腔室中的光学发射器设备和第二密封腔室中的光学检测器设备提供机械保护，而不需要将光学发射器设备或光学检测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或光学检测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。类似地，避免必须将光学检测器设备封装在透明模制材料中还可以允许光被光学检测器设备接收，而在光照射在光学检测器设备上之前光不会被阻挡、扭曲或散射。

这种光学系统可以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传输到光学检测器设备，而无需首先与目标对象相互作用。因此，这种光学系统可以减少光学发射器设备和光学检测器设备之间的串扰。

在盖和电路板之间可以没有导电连接。

盖可以包括电绝缘材料。

盖可以是至少部分导电的。

盖可以包括形成或沉积在盖的表面(诸如盖的内表面或外表面上)上的导电层。这样的导电层可以屏蔽光学发射器设备和/或光学检测器设备免受诸如射频电磁干扰的电磁干扰。

盖可以是电无源的。

盖可以是一体的和/或整体(单片)的。

基板可以包含光敏材料或由光敏材料形成。

光敏材料可以是电绝缘的。

光敏材料可以从透明状态配置为不透明状态。

光敏材料可以包括光敏玻璃材料，其可以从透明玻璃状态配置为不透明陶瓷状态。

光敏玻璃材料可以在暴露于UV光并加热时从透明玻璃状态配置为不透明陶瓷状态。

光敏材料相对于蚀刻剂物质的可蚀刻性可在光敏材料暴露于UV光并加热时改变。

光敏材料相对于蚀刻剂物质的蚀刻速率可在光敏材料暴露于UV光并加热时在较低蚀刻速率与较高蚀刻速率之间配置。

蚀刻剂物质可包括蚀刻剂流体，诸如蚀刻剂气体、蚀刻剂液体或蚀刻剂溶液。

蚀刻剂物质可以包括HF。

光敏材料可以包括以下中的至少一种：

APEX；

Photocor；

Foturan。

一个或多个不透明特征可以通过模制工艺形成在透明基板上，例如通过注射模制诸如LCP的材料或通过转移模制诸如不透明环氧树脂的材料。

电路板可以包括绝缘基板和一个或多个电导体。

电路板可以包括PCB。

可以使用粘合剂、胶水或环氧树脂，诸如液体环氧树脂或预施加的B级环氧树脂，将盖附接到电路板。

腔室可以是密封的。

腔室可以包含流体。

腔室可以包含气体。

腔室可以包含空气。

腔室可以包含惰性气体。

腔室可以包含压力小于光学系统外部环境的压力的气体。

腔室可以包含真空。

腔室可以包含液体。

根据本公开的一个方面，提供了一种制造光学系统的方法，该方法包括：

将光学发射器设备安装在电路板上；以及

将盖安装在所述电路板上，

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。

所述盖可以包括凹部，并且所述方法可以包括将所述凹部的开口端朝向所述电路板设置，并且将所述盖的凹部的开口端定位在所述光学发射器设备上方，使得所述凹部和所述电路板一起限定所述腔室。

根据本公开的一个方面，提供了一种制造光学系统的方法，该方法包括：

将多个光学发射器设备安装在电路板上；以及

将盖安装在所述电路板上，

其中，所述盖和所述电路板一起在它们之间限定多个腔室，每个腔室包围对应的光学发射器设备，

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所述对应的腔室之外，

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，并且使得所述盖的每个透明区域包括所述基板的对应透明区域。

所述盖可以包括多个凹部，并且所述方法可以包括将所述盖的每个凹部的开口端朝向所述电路板设置，并且将所述盖的每个凹部的开口端定位在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。

根据本公开的一个方面，提供了一种制造光学系统的方法，该方法包括：

将光学检测器设备安装在电路板上；以及

将盖安装在所述电路板上，

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。

盖可以包括凹部，并且该方法可以包括将凹部的开口端朝向电路板设置，并且将盖的凹部的开口端定位在光学检测器设备上方，使得凹部和电路板一起限定腔室。

根据本公开的一个方面，提供了一种制造光学系统的方法，该方法包括：

将多个光学检测器设备安装在电路板上；以及

将盖安装在所述电路板上，

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，并且使得所述盖的每个透明区域包括所述基板的对应透明区域。

盖可以包括多个凹部，并且该方法可以包括将盖的每个凹部的开口端朝向电路板设置，并且将盖的每个凹部的开口端定位在对应的光学检测器设备上方，使得每个凹部和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。

根据本公开的一个方面，提供了一种制造光学传感器系统的方法，该方法包括：

将光学发射器设备安装在电路板上；

将光学检测器设备安装在所述电路板上；以及

将盖安装在所述电路板上，

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。

在盖和电路板之间可以没有导电连接。

盖可以包括一种或多种电绝缘材料。

盖可以是电无源的。

盖可以包括形成或沉积在盖的表面如盖的内表面或外表面上的导电层。这样的导电层可以屏蔽光学发射器设备免受电磁干扰，诸如射频电磁干扰。

该方法可以包括形成盖。

形成盖可以包括使透明基板的一个或多个选定区域变得不透明。

形成盖可以包括在透明基板中形成一个或多个凹部，每个凹部被配置成容纳对应的光学发射器设备或对应的光学检测器设备。

形成盖可以包括在透明基板上形成一个或多个不透明特征。

在透明基板上形成一个或多个不透明特征可以包括在透明基板上模制材料，例如通过注射模制诸如LCP的材料或转移模制诸如不透明环氧树脂的材料。

形成在透明基板上的一个或多个不透明特征可以限定一个或多个凹部，每个凹部被配置成容纳对应的光学发射器设备或对应的光学检测器设备。

每个光学发射器设备可以被配置为发射可见光和/或红外光。

每个光学发射器设备可以包括：表面发射光学发射器设备，诸如表面发射LED设备，或表面发射激光器设备，诸如VCSEL设备。

每一光学发射器设备可包括多个光学发射器。

每一光学发射器设备可包括光学发射器的1D或2D阵列。

每一光学发射器设备可包括光学发射器的均匀阵列。

每个光学检测器设备可以被配置为检测可见光和/或红外光。

每个光学检测器设备可以包括多个光学检测器。

每个光学检测器设备可以包括多个光敏区域或像素。

每个光学检测器设备可以包括光学检测器的1D或2D阵列。

每个光学检测器设备可以包括光学检测器的均匀阵列。

每个光学检测器设备可以包括图像传感器。

根据本公开的一个方面，提供了一种用于光学系统的盖，该盖包括一个或多个不透明区域和一个或多个透明区域，其中通过使透明基板的一个或多个选定区域不透明，或者通过在透明基板上形成一个或多个不透明特征，来形成盖，使得盖的一个或多个不透明区域包括基板的一个或多个不透明区域或形成在基板上的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。

盖可以在其表面中限定凹部，并且盖的一个或多个透明区域可以位于凹部的封闭端处。

根据本公开的一个方面，提供了一种制造用于光学系统的盖的方法，该方法包括使透明基板的一个或多个选定区域变得不透明。

该方法可以包括在透明基板中形成凹部。

根据本公开的一个方面，提供了一种制造用于光学系统的盖的方法，该方法包括在透明基板上形成一个或多个不透明特征。

在透明基板上形成一个或多个不透明特征可以包括在透明基板上模制材料，例如通过注射模制诸如LCP的材料或转移模制诸如不透明环氧树脂的材料。

形成在透明基板上的一个或多个不透明特征可以限定凹部。

根据本公开的一个方面，提供了一种制造用于多个光学系统的多个盖的方法，该方法包括：

使用上述用于形成盖的任一方法形成两个或更多个盖的集成阵列；以及

分离、划分、单片化、切割或锯切所述盖的集成阵列，以便提供多个盖。

这种方法可以允许使用晶片级处理技术制造多个盖。

应当理解，本公开的任一个前述方面中的任何一个或多个特征可以与本公开的任一个其他前述方面中的任何一个或多个特征组合。

附图说明

现在将参考附图仅通过非限制性示例来描述光学系统，在附图中：

图1是包括光学发射器设备和光学检测器设备的现有技术光学传感器系统的示意图；

图2是包括光学发射器设备和光学检测器设备的光学传感器系统的示意图；

图3A-3F示意性地示出了制造图2的光学传感器系统的盖的方法的步骤；

图4是包括光学发射器设备和光学检测器设备的替代光学传感器系统的示意图；以及

图5A-5E示意性地示出了制造类似于图4的光学传感器系统的多个光学传感器系统的方法的步骤。

具体实施方式

首先参考图2，示出了总体上由102表示的光学传感器系统，其包括表面发射光学发射器设备104形式的光学发射器设备和安装在PCB 108形式的电路板上的光学检测器设备106。光学传感器102包括单片式或一体式的盖110，其限定第一透明窗口120、第二透明窗口122和一个或多个不透明区域124。

盖110在光学发射器设备104上方安装在PCB 108上，使得盖110和PCB 108一起在它们之间限定第一腔室130，第一腔室130包围光学发射器设备104。盖的一个或多个不透明区域124阻挡从光学发射器设备104发射的光在一个或多个不期望的方向上行进到第一腔室130之外，而第一透明窗口120允许从光学发射器设备104发射的光在一个或多个期望的方向上朝向目标对象(未示出)行进到第一腔室130之外。

具体地，盖110在其下表面中限定第一凹部134，其中第一透明窗口120位于第一凹部134的封闭端处，并且其中第一凹部134的开口端朝向PCB 108设置。第一凹部134的开口端位于光学发射器设备104上方，使得第一凹部134和PCB 108一起限定第一腔室130。

类似地，盖110在光学检测器设备106上方安装在PCB 108上，使得盖110和PCB 108一起在它们之间限定第二腔室140，第二腔室140包围光学检测器设备106。盖110的一个或多个不透明区域124阻挡光从一个或多个不期望的方向行进到第二腔室140中，而第二透明窗口122允许光从目标对象沿一个或多个期望的方向行进到第二腔室140中并照射在光学检测器设备106上。

具体地，盖110在其下表面中限定第二凹部144，其中第二透明窗口122位于第二凹部144的封闭端处，并且其中第二凹部144的开口端朝向PCB 108设置。第二凹槽144的开口端位于光学检测器设备106上方，使得第二凹槽144和PCB 108一起限定第二腔室140。

盖110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104传输到光学检测器设备106，而不首先与目标对象相互作用。这样，盖110减少了从光学发射器设备104到光学检测器设备106的串扰。

此外，盖110为第一密封腔室130中的光学发射器设备104提供机械保护，而不需要将光学发射器设备104封装在透明模制材料中。避免必须将光学发射器设备104封装在透明模制材料中改善了光学发射器设备104的性能和/或可靠性。避免必须将光学发射器设备104封装在透明模制材料中还允许光从光学发射器设备104发射，而不会阻碍、扭曲或散射从光学系统102发射的光。

类似地，盖110为第二密封腔室140中的光学检测器设备106提供机械保护，而不需要将光学检测器设备106封装在透明模制材料中。避免必须将光学检测器设备106封装在透明模制材料中可以改善光学检测器设备106的性能和/或可靠性。避免必须将光学检测器设备106封装在透明模制材料中还可以允许光被光学检测器设备106检测，而不会阻碍、扭曲或散射照射在光学系统102上的光。

现在将参考图3A至图3F描述用于制造单片式或一体式的盖110的方法。如图3A所示，该方法开始于提供由诸如APEX的光敏玻璃材料形成的基板150。如图3B所示，基板150的下表面的选定区域152和154暴露于UV光156。如图3C所示，然后加热(例如烘烤)基板150，以便将基板150的暴露区域152和154从透明玻璃状态配置为不透明陶瓷状态，以形成对诸如HF的蚀刻剂具有增加的蚀刻性的不透明陶瓷区域158和160。然后将基板150暴露于HF中，使基板材料在不透明陶瓷区域158和160中被蚀刻掉，从而分别形成向下指向的第一凹部134和第二凹部144，如图3D所示。如图3E所示，然后将基板150的进一步选定区域暴露于UV光170。然后加热如烘烤基板150，以便将基板150的进一步暴露区域从透明玻璃状态配置为不透明陶瓷状态，从而限定盖110的不透明区域124，同时还在第一凹部134和第二凹部144的封闭端处有效地限定第一透明窗口120和第二透明窗口122，从而产生如图3F所示的盖110。

根据参考图3A至3F的用于制造单片式或一体式的盖110的方法的前述描述，本领域普通技术人员将理解，单片式或一体式的盖的集成阵列可以在晶片级制造，然后沿着选定的线切割，例如锯切，以便提供多个单独的单片式或一体式的盖，每个单独的单片式或一体式的盖类似于图3F中所示的单片或一体式的盖110。

现在参考图4，示出了总体上由202表示的替代光学传感器系统，其包括表面发射光学发射器设备204形式的光学发射器设备和安装在PCB 208形式的电路板上的光学检测器设备206。光学传感器202包括盖210，盖210限定第一透明窗口220、第二透明窗口222和一个或多个不透明区域224。通过将诸如LCP或不透明环氧树脂材料的不透明材料模制到透明玻璃片构件210a上以形成不透明光屏障210b来形成盖210，该不透明光屏障210b限定盖210的第一孔212、第二孔214和一个或多个不透明区域224。位于第一孔212上方的玻璃片构件210a的一部分限定盖210的第一透明窗口220。类似地，位于第二孔212上方的玻璃片构件210a的一部分限定盖210的第二透明窗口222。

盖210在光学发射器设备204上方安装在PCB 208上，使得盖210和PCB 208一起在它们之间限定第一腔室230，第一腔室230包围光学发射器设备204，并且盖220的一个或多个不透明区域224阻挡从光学发射器设备204发射的光在一个或多个不期望的方向上行进到第一腔室230之外。而第一透明窗口220允许从光学发射器设备204发射的光在一个或多个期望的方向上朝向目标对象(未示出)行进到第一腔室230之外。

具体地，盖210在其下表面中限定第一凹部234，其中第一透明窗口220位于第一凹部234的封闭端处，并且其中第一凹部234的开口端朝向PCB 208设置。第一凹部234的开口端位于光学发射器设备204上方，使得第一凹部234和PCB 208一起限定第一腔室230。

类似地，盖210在光学检测器设备206上方安装在PCB 208上，使得盖210和PCB 208一起在它们之间限定第二密封腔室240，第二腔室240封闭光学检测器设备206，并且盖210的一个或多个不透明区域224阻挡光从一个或多个不期望的方向行进到第二腔室240中。而第二透明窗222允许光从目标对象沿一个或多个期望的方向行进到第二腔室240中并照射在光学检测器设备206上。

具体地，盖210在其下表面中限定第二凹部244，其中第二透明窗口222位于第二凹部244的封闭端，并且其中第二凹部244的开口端朝向PCB 108设置。第二凹部244的开口端位于光学检测器设备206上方，使得第二凹部244和PCB 208一起限定第二腔室240。

盖210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204传输到光学检测器设备206，而不首先与目标对象相互作用。这样，盖210减少了从光学发射器设备204到光学检测器设备206的串扰。

此外，盖210为第一腔室230中的光学发射器设备204提供机械保护，而不需要将光学发射器设备204包封在透明模制材料中。避免必须将光学发射器设备204封装在透明模制材料中改善了光学发射器设备204的性能和/或可靠性。避免必须将光学发射器设备204封装在透明模制材料中还允许光从光学发射器设备204发射，而不会阻碍、扭曲或散射从光学系统202发射的光。

类似地，盖210为第二腔室240中的光学检测器设备206提供机械保护，而不需要将光学检测器设备206封装在透明模制材料中。避免必须将光学检测器设备206封装在透明模制材料中可以改善光学检测器设备206的性能和/或可靠性。避免必须将光学检测器设备206封装在透明模制材料中还可以允许光被光学检测器设备106检测到，而不会阻碍、扭曲或散射照射在光学系统202上的光。

如下面参考图5A-5E所述，可以在晶片级制造光学系统202的集成阵列，并且沿着选定的线切割如锯切集成光学系统202，以便提供多个单独的光学系统202，每个单独的光学系统类似于上面参考图4描述的光学系统202。具体地，制造光学系统202的方法可以从图5A所示的提供透明玻璃片构件210a的步骤开始。将不透明LCP材料模制到透明玻璃片构件210a上，例如使用注射模制或转移模制，以便产生如图5B所示的盖210的集成阵列。多个光学发射器设备204和多个光学检测器设备206安装在PCB 208上，并且在每个光学发射器设备204和PCB 208之间以及在每个光学检测器设备206和PCB 208之间形成多个引线接合连接，以形成图5C所示的组装PCB阵列。然后将盖210的集成阵列接合到组装PCB阵列，以获得如图5D所示的光学系统的集成阵列。然后沿着选定的线切割如锯切光学系统的集成阵列，以便提供多个单独的光学系统202，如图5E所示。

替代地，盖210的集成阵列可以如上文参考图5A和5B所述在晶片级制造，并且盖210的集成阵列沿着选定的线切割、例如锯切，以便提供多个单独的盖，每个单独的盖类似于上文参考图4所述的盖210。然后，每个单独的盖210可以相对于安装在PCB 208上的对应的光学发射器设备204和安装在PCB 208上的对应的光学检测器设备206对准。

尽管已经根据如上所述的术语描述了本公开的优选实施例，但是应当理解，这些实施例仅是说明性的，并且权利要求不限于这些实施例。本领域技术人员将理解，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可以对所描述的实施例进行各种修改。例如，在参考图2和图4描述的光学系统102、202中的每一个中，光学系统102、202包括光学发射器设备104、204和光学检测器设备106、206。

在光学系统102、202中的任一个的变体中，变体光学系统可以包括PCB、安装在PCB上的光学发射器设备和安装在PCB上的盖，其中盖和电路板一起在它们之间限定一个腔室，腔室包围光学发射器设备，并且盖具有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，并且其中，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，即，所述变体光学系统可以排除或者说不包括光学检测器设备，所述变体光学系统可以不包括包围所述光学检测器设备的另一腔室，并且变体光学系统可以不包括透明窗口，该透明窗口用于透射从一个或多个期望方向行进到另一腔室中的光并允许透射的光照射在光学检测器设备上。

相反，在光学系统102、202中的任一个的另一变体中，变体光学系统可以包括PCB、安装在PCB上的光学检测器设备和安装在PCB上的盖，其中盖和电路板一起在它们之间限定密封腔室，该腔室包围光学检测器设备，并且盖具有一个或多个不透明区域和一个或多个透明区域，其中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腔室中。并且其中盖的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腔室中并照射在腔室中的光学检测器设备上，即，变体光学系统可以不包括光学发射器设备，变体光学系统可以不包括包围光学发射器设备的另一腔室，并且变体光学系统可以不包括用于将从光学发射器设备发射的光在一个或多个期望的方向上透射出另一腔室的透明窗口。

在其他变体中，光学发射器设备可以被配置为发射可见光和/或红外光。光学发射器设备可以包括表面发射光学发射器设备，诸如表面发射LED设备，或表面发射激光器设备，诸如VCSEL设备。光学发射器设备可以包括多个光学发射器。光学发射器设备可以包括光学发射器的1D或2D阵列。光学发射器设备可以包括光学发射器的均匀阵列。

光学检测器设备可以被配置为检测可见光和/或红外光。光学检测器设备可以包括多个光敏区域或像素。光学检测器设备可以包括光学检测器的1D或2D阵列。光学检测器设备可以包括光学检测器的均匀阵列。光学检测器设备可以包括图像传感器。

第一腔室130、230和/或第二腔室140、240可以与光学系统102、202外部的环境密封。第一腔室130、230和/或第二腔室140、240可以包含诸如气体或液体的流体。例如，第一腔室130、230和/或第二腔室140、240可以包含空气或惰性气体。第一腔室130、230和/或第二腔室140、240可以包含压力小于外部环境压力的气体，例如，第一腔室130、230和/或第二腔室140、240可以包含真空。

本说明书中公开或说明的每个特征可以单独地或以与本文公开或说明的任何其他特征的任何适当组合并入任何实施例中。特别地，本领域普通技术人员将理解，当与本公开的实施例的一个或多个其他特征隔离使用时，上面参考附图描述的本公开的实施例的一个或多个特征可以产生效果或提供优点，并且除了上述本公开的实施例的特征的特定组合之外，特征的不同组合是可能的。

本领域技术人员将理解，在前面的描述和所附权利要求中，诸如“上方”、“沿着”、“侧面”等的位置术语是参考概念性图示(诸如附图中所示的那些概念性图示)来进行的。这些术语是为了便于参考而使用的，但不旨在具有限制性质。因此，这些术语应被理解为是指当处于如附图所示的取向时的物体。

当关于本公开的实施例的特征使用时，术语“包括”的使用不排除其他特征或步骤。当关于本公开的实施例的特征使用时，术语“一”或“一个”的使用不排除实施例可以包括多个这样的特征的可能性。

权利要求中的附图标记的使用不应被解释为限制权利要求的范围。

附图标记列表

2 光学传感器系统；

4 光学发射器设备；

6 光学检测器设备；

8PCB；

9 透明模制材料；

10 盖；

12 盖中的第一孔；

14 盖中的第二孔；

102 光学系统；

104 光学发射器设备；

106 光学检测器设备；

108PCB；

110 盖；

120 第一透明窗口；

122 第二透明窗口；

124盖的一个或多个不透明区域；

130 第一腔室；

134 盖中的第一凹部；

140 第二腔室；

144 盖中的第二凹部；

150 光敏基板；

152 基板的选定区域；

154 基板的选定区域；

156 UV光；

158 基板的不透明陶瓷区域；

160 基板的不透明陶瓷区域；

170 UV光；

202 光学系统；

204 光学发射器设备；

206 光学检测器设备；

208PCB；

210盖；

210a玻璃片材构件；

210b光屏障；

212 光屏障中的第一孔；

214 光屏障中的第二孔；

220 第一透明窗口；

222 第二透明窗口；

224盖的一个或多个不透明区域；

230 第一腔室；

234 盖中的第一凹部；

240第二腔室；以及

244盖中的第二凹部。