反射光学编码器封装及其方法技术

本发明专利技术公开了反射光学编码器封装及其方法。公开了具有设置在集成电路上的光发射器和光探测器的反射光学编码器封装的各种实施例，其中具有设置在集成电路上方的光学透明玻璃层。可以不凭借引线接合技术来制作封装，而是可以使用晶片级的封装方法和材料制作封装。也可以将封装制作为相比于传统光学编码器具有较低轮廓或更小接地面积，并且可以用于传感或探测旋转或直线运动。

【技术实现步骤摘要】

这里描述的本专利技术的各种实施例涉及光学编码器的领域，以及与其相关的组件、装置、系统和方法。
技术介绍
光学编码器通常在诸如电动机控制系统中的闭环反馈控制的应用中用作动作探测器。许多光学编码器构造为将旋转运动或者直线运动转化为双通道模拟或数字输出，以使用相应的码盘或码带进行位置编码。举例来说，参见Agilent HEDS-9710、HEDS-9711 lpi模拟输出小型光学编码器模块数据手册。以及1996年12月《Hewlett-Packard Journal》的第8篇文章，Krishnan等人著的"A miniature Surface Mount Reflective OpticalShaf tEncoder，，。 许多传统的透射光学编码器包括具有透镜的LED光源或光发射器以及封入在塑料封装中的探测器集成电路(IC)。从光源发出的光通过直接位于LED上方的单透镜机构准直为平行光束。与光发射器相对的是探测器集成电路，其通常包括多组光电探测器或光电二极管以及产生适当的模拟或数字输出波形所需要的信号处理电路。当码尺(code scale)(诸如码盘或码带)在光发射器和光探测器之间移动时，光束由设置在码尺上的条或者间隔的图案所中断。类似地，在反射或成像编码器中，LED上方的透镜将光聚焦到码尺上。光被反射或者没有被反射回布置在光探测器上方的透镜中。随着码尺移动，与条和间隔相对应的明图案和暗图案的交替图案落到光电二极管上。光电二极管探测这些图案并且相应的输出由信号处理器处理以产生数字波形。举例来说，这种编码器输出用于提供与电动机的位置、速度和加速度有关的信息。 透射光学编码器通常产生具有良好对比度的码尺图像，并因此能够工作在具有高分辨率的高速度下。大部分透射光学编码器的高对比度特性也允许由其提供的输出能够轻易地插值到更高的分辨率。透射光学编码器通常需要光发射器与光探测器相对地布置，并且由此就封装设计来说需要相对高的轮廓。 在反射光学编码器中，光发射器和光探测器通常可以被布置在相同的衬底上，并由此可以实现低的轮廓设计、更少的材料和更短的装配时间。反射光学编码器通常遭受低对比度的困扰，从而导致低速度和低分辨率。 成像光学编码器以与反射光学编码器相同的许多优点为特征(诸如低的轮廓和成本)，但是也需要扩展码盘。此外，成像光学编码器遭受低的扩展反射的困扰，并且通常不能工作在非常高的速度下。 在本领域中公知的反射光学编码器通常遭受各种性能和应用问题(诸如上面描述的相对低的速度和低的分辨率)的困扰。 含有直接或间接地涉及本专利技术的
的主题的各种专利包括但不限于以下几个:1984年5月29日，Leonard等人的美国专利No. 4， 451， 731 ;2006年9月5日，Chin等人的美国专利No. 7， 1021， 123 ;2008年6月10日，Foo等人的美国专利No. 7， 182， 248 ;2008年3月11日，Ito的美国专利No. 7,342,671 ;2008年11月11日，Ng等人的美国专利No. 7， 385， 178 ;2008年7月15日，Wong等人的美国专利No. 7， 400， 269 ;2008年7月1日，Saidan等人的美国专利No. 7，394，061 ;2006年1月12日，Ito的美国专利No. 2006/0007451 ;2006年10月26日，Saxena等人的美国专利公开No. 2006/0237540 ;以及2008年1月21日，0tsuka等人的美国专利公开No. 2008/0024797。 上述专利文献的日期可能对应于优先权日、申请日公开日或者授权日中的任意一个。在
技术介绍
部分中列举的上述专利和专利申请并不是(也不能被理解为是)申请人或其辩护人承认上述列表中的一个或多个专利文献构成关于申请人的各种专利技术的现有技术。这里所引用的所有的印刷专利文献和专利都通过引用将其每一个的全部内容结合在这里。 在阅读和理解
技术实现思路
、具体实施例和权利要求之后，本领域的技术人员可以认识到可以根据本专利技术的各种实施例的教导有利地修改这里所列的印刷出版物中所公开的系统、装置、组件和方法中的至少一部分。
技术实现思路
在一些实施例中，提供了 一种反射光学编码器封装，其包括集成电路，包括形成在集成电路的第一基本平坦的表面上或者其附近的光探测器，集成电路还包括至少一个凹陷部，凹陷部形成在第一表面中或其附近并且构造为将光发射器容纳在其中，第二基本平坦的表面与第一表面相对；以及第一光学透射预形成层，其设置在光探测器和光发射器上，并且连接到第一表面的至少一部分；其中，光发射器、第一层和光探测器构造为允许至少一部分由光发射器发出的光通过，以在向上方向上穿过第一层，以从设置在反射光学编码器封装上方的码尺反射，并且由此向下穿过第一层来由光探测器进行探测。 在其他实施例中，提供了一种制作反射光学编码器封装的方法，包括在集成电路中的第一基本平坦表面内或其附近形成凹陷部，集成电路具有形成在第一表面上或者其附近的光探测器，集成电路具有与第一表面相对的第二基本平坦的表面；将光发射器设置在凹陷部内，并且将第一光学透射预形成层设置在光探测器和光发射器上，并且将第一层连接到第一表面的至少一部分；其中，光发射器、第一层和光探测器构造为允许至少一部分由光发射器发出的光通过，以在向上方向上穿过第一层，以从设置在反射光学编码器封装上方的码尺反射，并且由此向下穿过第一层来由光探测器进行探测。 阅读并理解说明书之后，这里公开的其他实施例对于本领域的技术人员将会更加清楚。附图说明 通过以下说明、附图和权利要求可以使本专利技术的各种实施例的不同方面变得清楚，其中图l(a)图示了反射光学编码器的一个实施例的俯视立体图；图l(b)图示了图l(a)的反射光学编码器封装的侧视图；图2图示了双轨道反射光学编码器封装的一个实施例；图3图示了三轨道反射光学编码器封装的一个实施例；图4(a)图示了根据本方法的一个实施例的第一步骤的反射光学编码器的截面图；图4(b)图示了根据本方法的一个实施例的第二步骤的反射光学编码器的截面图；图4(c)图示了根据本方法的一个实施例的第5三步骤的反射光学编码器的截面图；图4(d)图示了根据本方法的一个实施例的第四步骤 的反射光学编码器的截面图；图4(e)图示了根据本方法的一个实施例的第五步骤的反射 光学编码器的截面图；图4(f)图示了根据本方法的一个实施例的第六步骤的反射光学编 码器的截面图；图4(g)图示了根据本方法的一个实施例的第七步骤的反射光学编码器的 截面图；图4(h)图示了根据本方法的一个实施例的第八步骤的反射光学编码器的截面图； 图5图示了反射光学编码器封装的另一个实施例的侧视图；图6图示了反射光学编码器封 装的另一个实施例的俯视立体图；图7图示了反射光学编码器封装的另一个实施例的俯视 立体图；图8图示了具有设置在其中的光屏障的反射光学编码器封装的另一个实施例的俯 视立体图；图9(a)图示了具有4管脚输出的反射光学编码器封装的另一个实施例的俯视立 体图；图9(b)图示了图9(a)的反射光学编码器封装的侧视图；图10(a)图示了采用反射光 学编码器封装的旋转系统的一个实施例的侧视图；图10(b)图示了图10(a本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反射光学编码器封装，包括：集成电路，包括形成在所述集成电路的第一基本平坦的表面上或者其附近的光探测器，所述集成电路还包括至少一个凹陷部，所述凹陷部形成在所述第一表面中或其附近并且构造为将光发射器容纳在其中，第二基本平坦的表面与所述第一表面相对；以及第一光学透射预形成层，其设置在所述光探测器和所述光发射器上，并且连接到所述第一表面的至少一部分；其中，所述光发射器、所述第一层和所述光探测器构造为允许至少一部分由所述光发射器发出的光通过，以在向上方向上穿过所述第一层，以从设置在所述反射光学编码器封装上方的码尺反射，并且由此向下穿过所述第一层来由所述光探测器进行探测。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：王文飞，常匡程，
申请(专利权)人：安华高科技ECBUIP新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：SG[新加坡]