光学漫射器元件的制造和光学漫射器元件的制作方法

1.本公开涉及光学漫射器(diffuser)。


背景技术：

2.漫射器是光学元件，其可用于使光更均匀地散布在表面上，减少或消除高强度亮点。漫射器可以通过将光散布在更广的面积上来帮助使明亮的或刺眼的光更柔和。在一些情况下，光学漫射器用于将光吸收到光学传感器(例如光谱仪或环境光传感器)内。
3.包括漫射器的传感器模块可被并入各种类型的消费者产品或其它电子产品中。然而，用于这些产品的制造过程有时候涉及了相对高的温度(例如，270℃)。例如，用于将传感器模块安装在柔性印刷电路基板上的表面安装技术(surface mount technology，smt)通常需要这样的高温作为回流过程的一部分。在这些过程中使用的高温可能对漫射器的机械稳定性或光学性能造成不利的影响。


技术实现要素：

4.热稳定元件基本上保持它们的一般形状且在相对高的操作温度下不会分解。这种特性可以被称为“可回流性(reflowability)”。
5.本公开描述了一种用于并行地(即，同时地)制造多个光学漫射器的方法，其中光学漫射器由可回流的材料组成，使得光学元件可以被更容易地并入设备中，在光学元件被集成到设备中时或者在后续的制造过程期间，设备的制造至少部分发生在高温(例如，270℃)下。
6.例如，在一方面，本公开描述了一种方法，该方法包括提供由聚合物材料组成并且其中具有开口的基板。光学漫射器材料被分配至开口中，并且光学漫射器材料被硬化以形成片(sheet)，该片由被聚合物材料侧向包围的光学漫射器材料的区域组成。该方法包括将片分离成多个光学漫射器元件，当经受回流过程时，光学漫射器元件优选地保持它们的机械稳定性和光学特性。
7.一些实施例包括以下特征的一或多个。例如，该基板可以由黑色环氧树脂组成并且可以通过真空注射成型过程形成。光学漫射器材料可以是例如环氧树脂材料，并且可以例如通过喷射来分配。在一些情况下，光学漫射器材料能够操作以漫射电磁光谱的可见范围部分的光。
8.该方法还可以包括移除存在于开口外部的过量的光学漫射器材料。在一些情况下，过量的光学漫射器材料通过抛光(例如，研磨(lapping))移除。
9.在一些实施方式中，该方法包括使一个或多个光学漫射器元件经受回流过程(例如，至少270℃的温度的过程)。
10.本公开还描述了一种光学漫射器元件，包括能够操作以漫射电磁光谱的可见范围部分的光的第一环氧树脂，以及侧向包围第一环氧树脂材料的黑色环氧树脂材料。当经受回流过程时，光学漫射器元件保持其机械稳定性和光学特性。
11.这里描述的技术可以便于将漫射器并入到移动电话或其它电子产品中，而不会在回流过程中损害漫射器。因此，漫射器可以直接集成到用于这些产品的装配线过程中。
12.从以下具体实施方式、附图和权利要求中，其它方面、特征和优点将会显而易见。
附图说明
13.图1示出了光学漫射器的示例。
14.图2a至6b示出了制造图1示出的光学漫射器的示例过程中的步骤。
具体实施方式
15.本公开描述了一种用于并行地(即，同时地)制造多个光学漫射器的方法，光学漫射器由可回流的材料组成，使得光学元件可以被更容易地并入设备中，在光学元件被集成到设备中时或者在后续的制造过程期间，设备的制造至少部分发生在高温(例如，270℃)下。
16.如图1示出，光学漫射器20包括第一部分22，其能够操作以漫射特定波长或波长范围(例如，在电磁光谱的可见范围部分)的光。例如，在一些情况下，第一部分22能够操作以漫射波长在400
‑
800nm范围内的光。第一部分22可以被第二部分24侧向包围，该第二部分24对特定波长或波长范围基本上是不透光的。第一部分22可以由例如环氧树脂或其它聚合物材料组成。类似地，第二部分24可以由例如聚合物(例如，黑色环氧树脂)组成。
17.一般而言，该制造漫射器的方法包括将用于漫射器的第一部分22的环氧树脂材料分配到由例如黑色环氧树脂组成的不透光基板的开口中。图2a至6b示出了根据特定实施方式的方法的各种细节。
18.如图2a示出，提供了由黑色环氧树脂组成并且具有开口(例如，矩形通孔)102的基板100。如图2b示出，该基板100可以例如通过真空注射成型(vacuum injection molding，vim)过程形成。在示出的示例中，mylar
tm
箔或其它支撑物103被置于第一(下部)聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，pdms)注射工具104上。第二(上部)结构化pdms注射工具106被置于非常接近第一pdms工具104处。第二pdms工具106包括在vim过程期间可以将液态黑色环氧树脂材料108注入其中的腔。在黑色环氧树脂材料注入到腔内后，黑色环氧树脂材料被硬化(例如，通过热和/或uv固化)。然后，pdms工具104、106被彼此分离，得到的黑色环氧树脂基板100被移除。
19.接下来，如图3a示出，将漫射器环氧树脂110分配至基板100的开口102中。在一些实施例中，通过喷射过程(jetting process)在开口中提供漫射器环氧树脂110。在分配过程中，基板100可以由载体112支撑。如图3b示出，结果是黑色环氧树脂基板100的开口102中填充满漫射器环氧树脂材料110。
20.接下来，如图4示出，存在于基板100的开口中的漫射器环氧树脂110例如通过uv固化而被硬化。结果是黑色环氧树脂基板100的开口中填充满被硬化的(例如，被固化的)漫射器环氧树脂材料。
21.通常，当漫射器环氧树脂材料110被分配到基板100的开口中时，在由开口102限定的区域外部(例如，突出超过基板100的上表面)将存在过量的漫射器环氧树脂材料110a。过量的环氧树脂材料110a可以例如通过抛光(例如，研磨)移除。如图5a示出，优选地，过量的
环氧树脂材料110a被移除，使得剩余的环氧树脂材料110b的表面与黑色环氧树脂基板100基本齐平。如图5b示出，结果是由黑色环氧树脂基板100组成的片200，其内嵌入固化的漫射器环氧树脂110b的多个区域。
22.接下来，如图6a和6b示出，例如通过切割(dicing)将片200分离成单独的光学漫射器20。单独的漫射器20可以被集成在光学模块或者其他便携式主机计算设备(例如，智能电话、膝上型计算机、可穿戴设备)中。
23.通过使用可回流的材料用于漫射器20，漫射器即使在高温(例如，270℃或更高的温度)下经受回流过程或其它过程都可以保持它们的机械稳定性和光学特性。
24.可以对前述描述进行各种修改。因此，其他实施方式在以下权利要求的范围内。


技术特征：
1.一种方法，包括：提供由聚合物材料组成并且其中具有开口的基板；将光学漫射器材料分配至所述开口中；将所述光学漫射器材料硬化以形成片，所述片由被所述聚合物材料侧向包围的所述光学漫射器材料的区域组成；以及将所述片分离成多个光学漫射器元件。2.根据权利要求1所述的方法，其中，当经受回流过程时，所述光学漫射器元件保持它们的机械稳定性和光学特性。3.根据权利要求1所述的方法，其中，当经受至少270℃的温度时，所述光学漫射器元件保持它们的机械稳定性和光学特性。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的方法，其中，所述基板由黑色环氧树脂组成。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述基板通过真空注射成型过程形成。6.根据权利要求1
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5中任一项所述的方法，其中，所述光学漫射器材料通过喷射来分配。7.根据权利要求1
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6中任一项所述的方法，其中，所述光学漫射器材料是环氧树脂材料。8.根据权利要求1
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7中任一项所述的方法，其中，所述光学漫射器材料能够操作以漫射电磁光谱的可见范围部分的光。9.根据权利要求1
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8中任一项所述的方法，还包括移除存在于所述开口外部的过量的光学漫射器材料。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述过量的光学漫射器材料通过抛光移除。11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述过量的光学漫射器材料通过研磨移除。12.权利要求1
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11中任一项所述的方法，还包括使一个或多个所述光学漫射器元件经受回流过程。13.权利要求1
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11中任一项所述的方法，还包括使一个或多个所述光学漫射器元件经受至少270℃的温度的过程。14.一种光学漫射器元件，包括：能够操作以漫射电磁光谱的可见范围部分的光的第一环氧树脂；以及侧向包围所述第一环氧树脂材料的黑色环氧树脂材料，其中，在经受回流过程时，所述光学漫射器元件保持其机械稳定性和光学特性。15.根据权利要求14所述的光学漫射器元件，其中，在经受至少270℃的温度时，所述光学漫射器元件保持其机械稳定性和光学特性。

技术总结
一种用于制造光学漫射器元件(20)的方法，包括提供由聚合物材料组成并且其中具有开口(102)的基板(100)。光学漫射器材料(110)被分配至开口(102)中，并且光学漫射器材料(110)被硬化以形成片(200)，该片(200)由被聚合物材料侧向包围的光学漫射器材料(110)的区域组成。该方法包括将片(200)分离成多个光学漫射器元件(20)，当经受回流过程时，光学漫射器元件保持它们的机械稳定性和光学特性。持它们的机械稳定性和光学特性。持它们的机械稳定性和光学特性。


技术研发人员：王吉 梁金华 余启川 陈奕寰
受保护的技术使用者：ams传感器新加坡私人有限公司
技术研发日：2020.02.20
技术公布日：2021/10/8