阅读说明：本技术 通过非均匀抓握焊盘堆叠进行的pcb光学隔离 (PCB optical isolation by non-uniform gripping pad stack ) 是由 A.塔佐利 B.加森德 于 2018-05-22 设计创作，主要内容包括：示例性印刷电路板(PCB)可以包括延伸穿过PCB的至少一层的过孔。PCB还可以包括连接到过孔并位于PCB的第一金属层内的第一抓握焊盘。第一抓握焊盘可以具有第一尺寸。PCB可以进一步包括连接到过孔并位于PCB的第二金属层内的第二抓握焊盘。第二抓握焊盘可以具有大于第一尺寸的第二尺寸。第二抓握焊盘可以与第一金属层中的金属特征部的一部分水平重叠,以阻挡入射在PCB的第一侧上的光通过过孔附近的介电材料区域透射到PCB的第二侧。(An exemplary Printed Circuit Board (PCB) may include a via extending through at least one layer of the PCB. The PCB may further include a first grip pad connected to the via and located within the first metal layer of the PCB. The first grip pad may have a first size. The PCB may further include a second capture pad connected to the via and located within a second metal layer of the PCB. The second grip pad may have a second size larger than the first size. The second grip pad may horizontally overlap a portion of the metal feature in the first metal layer to block light incident on the first side of the PCB from being transmitted to the second side of the PCB through the region of dielectric material near the via.)

通过非均匀抓握焊盘堆叠进行的PCB光学隔离

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年6月5日提交的美国专利申请第15/613,580号的优先权，该申请通过引用整体结合于此。

背景技术

印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)通过设置在非导电衬底上(即，上方或下方)和非导电衬底之间的导电轨迹、焊盘、过孔(vias)和其他金属特征部(metallicfeatures)来机械支撑并电气连接电子部件。诸如电阻器、电容器和有源半导体器件的部件通常焊接到PCB上，但也可以直接嵌入在衬底中。PCB可以是单面的(即仅包括一个金属层)、双面的(即包括两个金属层)或多层的(即包括多个金属层)。PCB的不同金属层中的金属特征部可以通过过孔电气连接。

发明内容

在示例性实施例中，印刷电路板(PCB)可以具有不均匀定尺寸的(non-uniformlysized)过孔抓握焊盘(via catch pads)，该过孔抓握焊盘与PCB的相邻金属层中的金属特征部重叠或***其间。因此，不均匀定尺寸的过孔抓握焊盘可以提供光透射通过PCB在过孔周围的其他透射介电区域的障碍物。重叠或***允许PCB的两侧彼此光学隔离。因此，安装在PCB的第一侧上的部件可以与入射在PCB的第二侧上的光和其他电磁辐射隔离，反之亦然。

在第一实施例中，提供了一种印刷电路板(PCB)，其包括延伸穿过PCB的至少一层的过孔。PCB还包括连接到过孔并位于PCB的第一金属层内的第一抓握焊盘。第一抓握焊盘具有第一尺寸。PCB进一步包括连接到过孔并位于PCB的第二金属层内的第二抓握焊盘。第二抓握焊盘具有大于第一尺寸的第二尺寸。附加地，第二抓握焊盘与第一金属层中的金属特征部的一部分水平重叠，以阻挡入射在PCB的第一侧上的光通过过孔附近的介电材料区域透射到PCB的第二侧。

在第二实施例中，提供了一种制造印刷电路板(PCB)的方法，包括提供PCB衬底。该方法还包括在PCB衬底上形成第一金属层。第一金属层包括用于过孔的第一抓握焊盘。第一抓握焊盘具有第一尺寸。该方法附加地包括在PCB衬底上形成第二金属层。第二金属层包括用于过孔的第二抓握焊盘。第二抓握焊盘具有大于第一尺寸的第二尺寸。第二抓握焊盘与第一金属层中的金属特征部的一部分水平重叠，以阻挡入射在PCB的第一侧上的光通过过孔附近的PCB衬底区域透射到PCB的第二侧。该方法进一步包括形成(create)过孔。过孔将第一抓握焊盘电气连接到第二抓握焊盘。

在第三实施例中，提供了一种系统，该系统包括印刷电路板(PCB)，该印刷电路板包括第一侧和第二侧。该系统还包括光传感器，该光传感器连接到PCB的第二侧，并且被配置为感测从PCB的第二侧入射在光传感器上的光。该系统附加地包括延伸穿过PCB的至少一层的过孔。该系统进一步包括连接到过孔并位于PCB的第一金属层内的第一抓握焊盘。第一抓握焊盘具有第一尺寸。该系统又进一步包括连接到过孔并位于PCB的第二金属层内的第二抓握焊盘。第二抓握焊盘具有大于第一尺寸的第二尺寸。第二抓握焊盘与第一金属层中的金属特征部的一部分水平重叠，以阻挡入射在PCB的第一侧上的光通过过孔附近的透射PCB材料区域透射到PCB的第二侧，并撞击光传感器。

在第四实施例中，提供了通过包括提供印刷电路板(PCB)衬底的工艺(process)形成的器件。该工艺还包括在PCB衬底上形成第一金属层。第一金属层包括用于过孔的第一抓握焊盘。第一抓握焊盘具有第一尺寸。该工艺附加地包括在PCB衬底上形成第二金属层。第二金属层包括用于过孔的第二抓握焊盘。第二抓握焊盘具有大于第一尺寸的第二尺寸。第二抓握焊盘与第一金属层中的金属特征部的一部分水平重叠，以阻挡入射在PCB的第一侧上的光通过过孔附近的PCB衬底区域透射到PCB的第二侧。该工艺进一步包括形成过孔。过孔将第一抓握焊盘电气连接到第二抓握焊盘。

在第五实施例中，提供了一种集成电路(integrated circuit，IC)器件，该器件包括延伸穿过IC器件的至少一层的过孔。IC器件还包括连接到过孔并位于IC器件的第一金属层内的第一抓握焊盘。第一抓握焊盘具有第一尺寸。IC器件进一步包括连接到过孔并位于IC器件的第二金属层内的第二抓握焊盘。第二抓握焊盘具有大于第一尺寸的第二尺寸。附加地，第二抓握焊盘与第一金属层中的金属特征部的一部分水平重叠，以阻挡入射在IC器件的第一侧上的光通过过孔附近的透射材料区域透射到IC器件的第二侧。

在第六实施例中，提供了一种制造集成电路(IC)器件的方法，包括提供IC衬底。该方法还包括在IC衬底上形成第一金属层。第一金属层包括用于过孔的第一抓握焊盘。第一抓握焊盘具有第一尺寸。该方法附加地包括在IC衬底上形成第二金属层。第二金属层包括用于过孔的第二抓握焊盘。第二抓握焊盘具有大于第一尺寸的第二尺寸。第二抓握焊盘与第一金属层中的金属特征部的一部分水平重叠，以阻挡入射在IC器件的第一侧上的光通过过孔附近的IC衬底的区域透射到IC器件的第二侧。该方法进一步包括形成过孔。过孔将第一抓握焊盘电气连接到第二抓握焊盘。

在第七实施例中，提供了一种系统，该系统包括具有第一侧和第二侧的集成电路(IC)器件。该系统还包括光传感器，该光传感器连接到IC器件的第二侧，并且被配置为感测从IC器件的第二侧入射在光传感器上的光。该系统附加地包括延伸穿过IC器件的至少一层的过孔。该系统进一步包括连接到过孔并位于IC器件的第一金属层内的第一抓握焊盘。第一抓握焊盘具有第一尺寸。该系统又进一步包括连接到过孔并位于IC器件的第二金属层内的第二抓握焊盘。第二抓握焊盘具有大于第一尺寸的第二尺寸。第二抓握焊盘与第一金属层中的金属特征部的一部分水平重叠，以阻挡入射在IC器件的第一侧上的光通过过孔附近的透射IC器件衬底材料区域透射到IC器件的第二侧，并撞击光传感器。

在第八实施例中，提供了通过包括提供集成电路(IC)衬底的工艺形成的器件。该工艺还包括在IC衬底上形成第一金属层。第一金属层包括用于过孔的第一抓握焊盘。第一抓握焊盘具有第一尺寸。该工艺附加地包括在IC衬底上形成第二金属层。第二金属层包括用于过孔的第二抓握焊盘。第二抓握焊盘具有大于第一尺寸的第二尺寸。第二抓握焊盘与第一金属层中的金属特征部的一部分水平重叠，以阻挡入射在IC的第一侧上的光通过过孔附近的IC衬底的区域透射到IC的第二侧。该工艺进一步包括形成过孔。过孔将第一抓握焊盘电气连接到第二抓握焊盘。

通过阅读下面的详细描述，在适当的地方参考附图，这些以及其他实施例、方面、优点和替代性方案对本领域普通技术人员来说将变得显而易见。进一步，应当理解的是，本文提供的这个发明内容和其他描述和附图旨在仅通过示例示出实施例，并且因此，许多变化是可能的。例如，结构元件和工艺步骤可以被重新排列、组合、分布、消除或以其他方式改变，同时保持在所要求保护的实施例范围内。

附图说明

图1示出了根据示例实施例的示例LIDAR设备的框图。

图2示出了根据示例实施例的车辆的简化框图。

图3示出了根据示例实施例的被配置在车辆的顶部上的LIDAR设备的几个视图。

图4示出了根据示例实施例的具有均匀过孔焊盘的印刷电路板的侧向剖视图。

图5A示出了根据示例实施例的具有不均匀过孔焊盘的印刷电路板的侧向剖视图。

图5B示出了根据示例实施例的具有不均匀过孔焊盘的另一印刷电路板的侧向剖视图。

图5C示出了根据示例实施例的具有不均匀过孔焊盘的另外的印刷电路板的侧向剖视图。

图6A示出了根据示例实施例的具有均匀过孔焊盘的印刷电路板的俯视图。

图6B示出了根据示例实施例的具有不均匀过孔焊盘的印刷电路板的俯视图。

图7示出了根据示例实施例的容纳在外壳内的光传感器。

图8示出了根据示例实施例的用于制造印刷电路板的示例操作。

具体实施方式

本文描述了示例方法、设备和系统。应当理解的是，本文使用的词语“示例”和“示例性”是指“用作示例、实例或图示”。本文描述为“示例”或“示例性”的任何实施例或特征不一定被解释为优选的或优于其他实施例或特征，除非这样指出。在不脱离本文呈现的主题的范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以进行其他改变。

因此，本文描述的示例实施例不意味着是限制性的。将很容易理解的是，如在此一般描述并在附图中示出的，本公开的各方面可以以各种不同的配置进行排列、替换、组合、分离和设计。

在整个这个说明书中，冠词“一”或“一个”用于引入示例实施例的元素。除非另有说明，或者除非上下文另有明确指示，否则对“一”或“一个”的任何引用都指“至少一个”，并且对“该”的任何引用都指“该至少一个”。在所描述的至少两个术语的列表中使用连词“或”的意图是指示任何列出的术语或列出的术语的任何组合。

序数(诸如“第一”、“第二”、“第三”等)的使用是为了区分各个元素，而不是表示这些元素的特定顺序。出于本说明书的目的，术语“多”和“多个”指“两个或多个”或“一个以上”

进一步，除非上下文另有暗示，否则附图中的每一个中示出的特征可以彼此结合使用。因此，附图通常应被视为一个或多个总体实施例的组成方面，同时应当理解并非所有示出的特征对于每个实施例都是必要的。在附图中，相似的符号通常标识相似的部件，除非上下文另有说明。进一步，除非另有说明，附图不是按比例绘制的，并且仅用于说明性目的。而且，附图仅是代表性的，并未示出所有部件。例如，可能没有示出附加的结构性或约束性部件。

附加地，本说明书或权利要求中的元件、块或步骤的任何列举都是出于清楚的目的。因此，这种列举不应被解释为要求或暗示这些元件、块或步骤遵循特定的布置或以特定的顺序实行。

概述

本文公开了非均匀过孔(即垂直互连通路)抓握焊盘的示例实施例，以及与其相关的方法和系统。不均匀的抓握焊盘会阻挡光穿过印刷电路板(PCB)，并导致敏感光传感器不希望的触发。抓握焊盘可以在例如光探测和测距(Light Detection And Ranging，LIDAR)PCB或使用敏感光传感器的其他应用中实施。LIDAR系统可以使用一个或多个发射器(例如，激光二极管)发射光，并且使用一个或多个相对应的接收器(例如，传感器)接收背光，以测量物体在LIDAR视线中的距离(以及在某些情况下的速度)。接收器电路可以基于与放大器电路一起工作的非常敏感的元件(如光电倍增管(PhotoMultiplier Tube，PMT)、雪崩光电二极管(Avalanche PhotoDiode，APD)和硅光电倍增器(Silicon PhotoMultiplier，SiPM))，可以允许检测单个光子。这种对光的高灵敏度可以提高LIDAR分辨率和范围，但是在设计这样一种系统时可能会带来挑战，在该系统中，所有LIDAR部件，特别是敏感光传感器周围的区域被适当地屏蔽，以防止可能导致不希望的效果(例如，电路的不希望的触发、增加的电流消耗等)的非预期的或松散(loose)的光子(photon)。在一个实施例中，采用不均匀的过孔焊盘堆叠(结合经填充的过孔)，使得光可以从PCB反射出来或者被金属化层内部吸收，而不是穿过PCB。以阻止松散光子穿过PCB的方式设计过孔焊盘堆叠也可以允许便宜的焊料掩模(例如绿色)与光敏PCB一起使用。

过孔抓握焊盘是过孔周围的导电金属焊盘，通常呈环状环的形状。在一些情况下，过孔抓握焊盘可以在过孔和PCB的相对应的金属层中的至少一个金属特征部之间提供电气连接。然而，在其他情况下，过孔抓握焊盘可能没有电气连接到相对应的金属层中的任何金属特征部(例如，堆叠微孔的抓握焊盘)。不均匀定尺寸的过孔抓握焊盘可以延伸到PCB在过孔周围的透射区域中，从而提供阻碍光透射通过过孔周围的其它透射区域的障碍物。在一些情况下，不均匀定尺寸的抓握焊盘也可以与PCB的相邻金属层中的金属特征部(例如，迹线、平面、焊盘)重叠或***其间，以进一步增加阻挡光透射穿过PCB在过孔周围的其它透射区域的可能性。不均匀定尺寸的抓握焊盘允许PCB的两侧彼此光学隔离。因此，安装在PCB的第一侧上的部件可以与入射在PCB的第二侧上的光和其他电磁辐射隔离，反之亦然。

传统上，过孔包括具有大约相同尺寸(即，包含制造公差方面的变化和制造工艺变化)的抓握焊盘。由透射介电PCB衬底材料构成的最小间隙空间(clearance space)或间隙(gap)可以被提供在每个抓握焊盘和同一金属层内的任何附近金属特征部之间。该间隙空间可用于物理地将抓握焊盘与附近的金属特征部分离并电绝缘，并降低无意中物理电气连接和闪络(flashover)的可能性。然而，由于过孔抓握焊盘的尺寸沿着过孔的高度是均匀的，这可能导致跨越PCB的厚度的介电PCB衬底区域，光可以在PCB的两侧之间透射通过该介电PCB衬底区域。因此，连接到PCB第一侧的光敏部件可能被入射在PCB的第二侧上并透射通过过孔周围的透射介电PCB衬底区域的光或其他电磁辐射无意地触发。相反，具有不均匀抓握焊盘的过孔增加了阻挡光透射通过过孔周围的透射介电PCB衬底区域的可能性，从而通过包括延伸穿过介电区域的至少一个抓握焊盘来减少透射通过PCB透射的光量。

不均匀的过孔抓握焊盘可以与具有两个或更多金属层的PCB一起使用。在一个示例中，PCB可以包括延伸穿过PCB的至少一层的过孔。也就是说，PCB可以包括由介电衬底层分离的至少两个金属层，过孔延伸穿过该介电衬底层。过孔可以包括至少两个抓握焊盘，每个抓握焊盘连接到过孔并位于金属层中的相对应的一个金属层内。具有第一尺寸的第一抓握焊盘可以连接到过孔，并且可以位于PCB的第一金属层内。第二抓握焊盘可以连接到过孔，并且可以位于PCB的第二金属层内。在一些示例中，第一抓握焊盘和第二抓握焊盘可以分别将过孔电气连接到第一金属层和第二金属层。第二抓握焊盘可以具有大于第一尺寸的第二尺寸，并且因此可以延伸穿过过孔周围的介电衬底材料的区域。在一些情况下，由于较大的第二尺寸，第二抓握焊盘可以与第一金属层中的金属特征部的一部分水平重叠。

作为第二尺寸大于第一尺寸的结果，第二抓握焊盘可以延伸穿过PCB衬底区域，如果第一和第二抓握焊盘具有相同的尺寸，则该区域可以透光。因此，较大的第二抓握焊盘阻挡入射在PCB第一侧上的光通过介电PCB衬底靠近过孔的区域透射到PCB的第二侧。第二金属层中的金属特征部可以被布线(route)为适应第二抓握焊盘的增加的尺寸，并在第二抓握焊盘和金属特征部之间维持期望的间隙(即，间距或间隔)。类似地，在一些实施例中，第一金属层中的金属特征部可以被布线为沿着第二抓握焊盘的整个圆周在第一金属层和第二抓握焊盘中的金属特征部之间形成连续的水平重叠部。

PCB可以包括过孔延伸穿过的附加金属层，以及连接到过孔并位于附加金属层内的附加抓握焊盘。可以选择不同金属层中的抓握焊盘的相对尺寸，以增加或最大化路径的复杂性(例如，路径长度、反射次数等)，光必须跟随该路径，以便从PCB的第一侧移动到PCB的第二侧，从而降低或最小化透射的概率和程度。

在一个示例中，过孔可以包括具有两种尺寸的抓握焊盘，这些抓握焊盘可以沿着金属层交替，以增加抓握焊盘与相邻金属层(即，包含特定抓握焊盘的金属层之上和之下的金属层)中的金属特征部的重叠和***的程度。在另一示例中，过孔反焊盘(即，不包括过孔抓握焊盘的金属层中的过孔周围的间隙区域)可以被配置在最大的过孔抓握焊盘之间，以类似地增加重叠和***的程度。在另外的示例中，可以选择抓握焊盘的布置来阻挡以特定角度入射在PCB的顶面上的光。

PCB其他区域中的金属特征部也可以被设计和布线，以确保在沿着PCB区域的每个点处，在至少一个金属层中存在阻挡光在PCB的两侧之间直接透射的至少一个金属特征部。金属特征部可以进一步被设计和布线，以确保该至少一个金属特征与另一金属层中的至少一个其他金属特征部水平重叠。因此，PCB可以被设计成使得沿着PCB的区域没有光可以直接透射穿过PCB的点(即，没有从PCB内的金属特征部反射)。值得注意的是，一些光仍然可以通过沿着间接的之字形路径透射。然而，这种间接透射的可能性随着金属特征部之间增加的重叠程度而降低。进一步，即使光没有被向回反射出第一侧，光也可能将在到达第二侧之前被金属层内部吸收。因此，本文描述的技术有效地降低了光透射穿过PCB的可能性和数量。也就是说，可以降低单个光子透射通过PCB的可能性，从而降低入射在PCB上的光透射穿过PCB的比例。

在一些实施例中，光传感器可以连接到PCB的第二侧。光传感器可以被配置为感测从PCB的第二侧入射在光传感器上的光。也就是说，入射在PCB第一侧上、透射通过PCB并入射在光传感器上的光可能构成不期望的噪声。因此，通过与第一金属层中的金属特征部的一部分水平重叠，第二抓握焊盘可以操作来降低到达光传感器的电磁噪声水平。

在一些情况下，光传感器可以形成光探测和测距(LIDAR)设备的一部分，该设备可以用作绘制环境的传感器。环境地图可以被例如机器人设备或车辆用来在环境中执行操作。外壳可以设置在光传感器周围。外壳可以包括被配置成将光从环境的一部分引导到光传感器上的孔口。被引导到光传感器上的光可以包括由LIDAR设备的光源发射的已经被环境中的物理特征反射的光，从而允许基于例如由光源发射的光的飞行时间来绘制环境。

围绕光传感器的垫圈可以设置在PCB的第二侧和外壳之间，以进一步屏蔽光传感器免受其他光学噪声的影响。具体地，垫圈可以被配置成阻挡入射在PCB和外壳之间的界面上的光。因此，具有不均匀的过孔抓握焊盘、外壳和垫圈的PCB可以共同操作以减少到达光传感器的光噪声量，从而增加信噪比。

具有不均匀的过孔抓握焊盘的PCB可以用于需要电磁屏蔽的其他应用。例如，PCB可以用于提供更有效的电磁屏蔽，以防止辐射入射在其他电磁传感器的PCB的第一侧上或对电磁辐射敏感的、连接到PCB的第二侧的其他部件上。具有不均匀的抓握焊盘的PCB可以用于提供屏蔽，例如，屏蔽具有小于介电PCB衬底区域中的间隙尺寸(即狭缝尺寸)的波长的电磁辐射，并因此经由视线传播(例如，紫外、可见、红外)传播通过间隙。

具有不均匀的抓握焊盘的PCB可以使用标准PCB制造工艺来制造，包括光刻、金属蚀刻、金属电镀、层压、阻焊应用、文字印刷、计算机数控(Computer Numerical Control，CNC)铣削和激光钻孔等。这些过程可以手动地、自动地或通过手动和自动步骤的组合来执行。类似地，设计具有不均匀的过孔抓握焊盘的PCB的过程可以通过手动和自动步骤的组合来执行。例如，PCB设计软件可以被编程为包括设计规则检查(Design Rule Check，DRC)，该设计规则检查验证PCB是否包括沿其区域可直接透光的任何点。PCB设计软件可以被进一步编程以标识和指示不符合设计规则的位置，并且在一些实施例中，提出金属特征部的潜在重新设计以符合设计规则。

不均匀的过孔抓握焊盘也可以在集成电路(IC)器件而不是PCB上实施，以阻挡光透射通过围绕过孔的集成电路器件的透射区域。不均匀的抓握焊盘以及本文所述的任何其他技术可以与IC封装结合使用，或者代替IC封装来阻挡光透射通过IC。非透射IC封装可能会阻挡光透射通过IC的封装部分。然而，IC的一些部分可以被留为不封装或者可以由透射材料封装，以例如将IC的一部分暴露于环境中(例如，将IC上的传感器暴露于环境)。不均匀的抓握焊盘可以用于阻挡光透射通过IC的未封装或以其他方式暴露的部分。

障碍物可以降低入射在IC的第一侧上的光透射到IC的第二侧并潜在地撞击到IC在其第二侧上的光敏部分的可能性。进一步，障碍物可以降低入射在IC的任一侧上的电磁辐射到达IC内的电子部件并潜在地导致闩锁(latch-up)的可能性。由于通过IC的光透射减少而带来的其他益处也是可能的。

示例性LIDAR设备

现在参考附图，图1是根据示例实施例的LIDAR设备100的简化框图。如图所示，LIDAR设备100包括电源装置102、电子设备104、(多个)光源106、发射器108、接收器110、旋转平台114、(多个)致动器116、固定平台118、旋转连杆120和壳体122。在其他实施例中，LIDAR设备100可以包括更多、更少或不同的部件。附加地，所示的部件可以以多种方式组合或划分。

电源装置102可以被配置为向LIDAR设备100的各个部件供应电力。特别地，电源装置102可以包括至少一个电源或者以其他方式采取至少一个电源的形式，该至少一个电源设置在LIDAR设备100内并且以任何可行的方式连接到LIDAR设备100的各个部件，以便向这些部件供应电力。附加地或可替代地，电源装置102可以包括电源适配器等或以其他方式采取电源适配器等的形式，该电源适配器等被配置为从一个或多个外部电源(例如，从布置在LIDAR设备100耦合到的车辆中的电源)接收电力，并且以任何可行的方式将这个接收到的电力供应给LIDAR设备100的各个部件。在任一种情况下，可以使用任何类型的电源，例如电池。

电子设备104可以包括一个或多个电子部件和/或系统，每个电子部件和/或系统被布置成帮助促进LIDAR设备100的某些相应操作。实际上，这些电子设备104可以以任何可行的方式设置在LIDAR设备100内。例如，电子设备104中的至少一些可以设置在旋转连杆120的中央空腔区域内。然而，电子设备104可以包括各种类型的电子部件和/或系统。

例如，电子设备104可以包括用于将控制信号从控制器传送到LIDAR设备100的各个部件和/或用于将数据从LIDAR设备100的各个部件传送到控制器的各个布线。一般而言，控制器接收的数据可以包括基于由接收器110对光的检测的传感器数据等。而且，由控制器发送的控制信号可以操作LIDAR设备100的各个部件，诸如通过控制由发射器106进行的光发射、控制由接收器110进行的光检测和/或控制(多个)致动器116旋转旋转平台114等。

在一些布置中，电子设备104也可以包括所讨论的控制器。这个控制器可以具有一个或多个处理器、数据存储装置和被存储在数据存储装置上并可由一个或多个处理器执行以便于各种操作的程序指令。附加地或可替代地，控制器可以与外部控制器等(例如，布置在LIDAR设备100耦合到的车辆中的计算系统)通信，以帮助促进外部控制器和LIDAR设备100的各个部件之间的控制信号和/或数据的传送。

然而，在其他布置中，电子设备104可以不包括所讨论的控制器。相反，上述布线中的至少一些可以用于到外部控制器的连接。利用这种布置，布线可以帮助促进在外部控制器和LIDAR设备100的各个部件之间控制信号和/或数据的传送。其他布置也是可能的。

进一步，一个或多个光源106可以被配置成分别发射具有在波长范围内的波长的多个光束和/或脉冲。波长范围可以例如在电磁波谱的紫外、可见和/或红外部分中。在一些示例中，波长范围可以是窄波长范围，诸如由激光器提供的。

在一些布置中，一个或多个光源106可以包括激光二极管、发光二极管(lightemitting diode，LED)、垂直腔面发射激光器(ertical cavity surface emitting laser，VCSEL)、有机发光二极管(organic light emitting diode，OLED)、聚合物发光二极管(polymer light emitting diode，PLED)、发光聚合物(light emitting polymer，LEP)、液晶显示器(liquid crystal display，LCD)、微机电系统(microelectromechanicalsystem，MEMS)和/或被配置为选择性地透射、反射和/或发射光以提供多个发射光束和/或脉冲的任何其他设备。

在一些实施例中，发射器108可以被配置成将光发射到环境中。特别地，发射器108可以包括光学布置，该光学布置被布置成将来自光源106的光朝向环境引导。这种光学布置可以包括用于引导光在整个物理空间传播的(多个)镜子和/或用于调节光的某些特性的(多个)透镜以及其他光学部件的任何可行组合。例如，光学布置可以包括被布置成准直光从而产生具有基本上彼此平行的光线的光的透射透镜。

如所指出的，LIDAR设备100可以包括接收器110。接收器可以被配置成检测具有与从发射器108发射的光的波长范围相同的波长范围内的波长的光。以这样的方式，LIDAR设备100可以将源自LIDAR设备100的反射光脉冲与环境中的其他光区分开来。

附加地，接收器110可以被配置成利用视场(FOV)扫描环境。例如，接收器110的FOV可以允许基本上沿着与由发射器108发射的光相同的角度范围检测光。在示例实施方式中，接收器110可以具有允许接收器向FOV提供特定分辨率的光学布置。一般而言，这种光学布置可以被布置成在至少一个光学透镜和光电探测器阵列之间提供光路。

在一个实施方式中，接收器110可以包括光学透镜，该光学透镜被布置成将从LIDAR设备100的环境中的一个或多个物体反射的光聚焦到接收器110的检测器上。

另外，如所指出的，接收器110可以具有光电检测器阵列，该光电检测器阵列可以包括一个或多个检测器，该一个或多个检测器被配置成将检测到的光(例如，在以上提及的波长范围内)转换成指示检测到的光的电信号。实际上，这种光电探测器阵列可以以多种方式之一来布置。例如，检测器可以设置在一个或多个衬底上(例如，PCB、柔性PCB等)并被布置成检测从光学透镜沿着光路正在行进的入射光。通常，设置在衬底上的部件可以设置在衬底之上或之下。而且，这种光电探测器阵列可以包括以任何可行方式对齐的任何可行数量的探测器。例如，光电探测器阵列可以包括13×16的探测器阵列。注意，这个光电探测器阵列仅是出于示例性目的而被描述的，并不意味着是限制性的。

通常，阵列的检测器可以采取各种形式。例如，检测器可以采取光电二极管、雪崩光电二极管、光电晶体管、照相机、有源像素传感器(active pixel sensor，APS)、电荷耦合器件(charge coupled device，CCD)、低温检测器和/或被配置成接收具有在发射光波长范围内的波长的聚焦光的任何其他光传感器的形式。其他示例也是可能的。

进一步，如所指出的，LIDAR设备100可以包括被配置为绕轴线旋转的旋转平台114。为了以这种方式旋转，一个或多个致动器116可以致动旋转平台114。实际上，这些致动器116可以包括电机、气动致动器、液压活塞和/或压电致动器等。

根据本公开，发射器108和接收器110可以布置在旋转平台上，使得这些部件中的每一个基于旋转平台114的旋转相对于环境移动。特别地，这些部件中的每一个可以相对于轴线旋转，使得LIDAR设备100可以从各个方向获得信息。以这种方式，LIDAR设备100可以具有水平观察方向，该水平观察方向可以通过将旋转平台114致动到不同方向来调节。

利用这种布置，控制器可以引导致动器116以各种方式旋转旋转平台114，以便以各种方式获得关于环境的信息。特别地，旋转平台114可以以不同程度且在任一方向上旋转。例如，旋转平台114可以实行完整的转动，使得LIDAR设备100提供环境的360°水平FOV。

而且，旋转平台114可以以各种速率旋转，以便使得LIDAR设备100以各种刷新率扫描环境。例如，LIDAR设备100可以被配置为具有15Hz的刷新率(例如，LIDAR设备100每秒15次完整旋转)。在这个示例中，假设LIDAR设备100耦合到如下文进一步描述的车辆，扫描因此包括每秒扫描车辆周围的360°FOV 15次。其他例示例也是可能的。

又进一步，如所指出的，LIDAR设备100可以包括固定平台118。实际上，固定平台可以采取任何形状或形式，并且可以被配置为用于耦合到各个结构，例如耦合到车辆的顶部。而且，固定平台的耦合可以通过任何可行的连接器布置(例如，螺栓和/或螺钉)来实行。以这样的方式，LIDAR设备100可以耦合到结构，以便被用于各种目的，诸如本文描述的那些目的。

根据本公开，LIDAR设备100还可以包括旋转接头120，该旋转接头120直接或间接地将固定平台118耦合到旋转平台114。具体而言，旋转接头120可以采取提供旋转平台114相对于固定平台118围绕轴线的旋转的任何形状、形式和材料。例如，旋转接头120可以采取基于来自致动器116的致动而旋转的轴等形式，从而将来自致动器116的机械力传送到旋转平台114。而且，如所指出的，旋转接头可以具有中央空腔，电子设备104和/或LIDAR设备100的一个或多个其他部件可以设置在该中央空腔中。其他布置也是可能的。

又进一步，如所指出的，LIDAR设备100可以包括壳体122。实际上，壳体122可以采取任何形状、形式和材料。例如，壳体122可以是圆顶形壳体等。在另一示例中，壳体122可以由至少部分不透明的材料构成，这可以允许阻挡至少一些光进入壳体122的内部空间，并且因此帮助减轻热效应，如下面进一步讨论的那样。注意，这个壳体仅是出于示例性目的而被描述的，并不意味着是限制性的。

根据本公开，壳体122可以耦合到旋转平台114，使得壳体122被配置成基于旋转平台114的旋转围绕上述轴线旋转。利用这种实施方式，发射器108、接收器110以及LIDAR设备100的可能的其他部件可以各自设置在壳体122内。以这种方式，发射器108和接收器110可以与这个壳体122一起旋转，同时被设置在壳体122内。

此外，壳体122可以具有形成在其上的孔口，该孔口可以采取任何可行的形状和尺寸。在这点上，发射器108可以布置在壳体120内，以便通过孔口将光发射到环境中。以这种方式，由于壳体120的相应旋转，发射器108可以与孔口一起旋转，从而允许光发射到各个方向上。而且，接收器110可以被布置在壳体120内，以便检测从环境通过孔口进入壳体120的光。以这种方式，由于壳体120的相对应的旋转，接收器110可以与孔口一起旋转，从而允许检测从沿着水平FOV的各个方向入射的光。

实际上，出于各种原因，壳体122可以如上所述布置。具体而言，由于LIDAR设备100的各个部件设置在壳体122内，并且由于壳体122与这些部件一起旋转，壳体122可以帮助保护这些部件免受各种环境危害，诸如雨和/或雪等的影响。而且，如果在LIDAR设备100在壳体122内旋转时壳体122是静止的，那么壳体122可能是透明的，以便允许光传播通过壳体122，并且因此允许LIDAR设备100对环境进行扫描。

然而，根据本公开，壳体122可以具有与LIDAR设备100一起旋转的孔口，这意味着壳体122不必完全透明以允许扫描环境。例如，壳体122可以由至少部分不透明的材料构成，除了孔口，该孔口可以由透明材料构成。结果，壳体122可以帮助减轻LIDAR设备100上的热效应。例如，壳体122可以阻止太阳光线进入壳体122的内部空间，这可以帮助避免LIDAR设备100的各个部件由于那些太阳光线而过热。其他实例也是可能的。

给定如上所述的LIDAR设备100的各个部件，这些各个部件可以以各种方式布置。根据本公开，假设LIDAR设备100在空间上被定向成使得固定平台118最接近地面表面，则LIDAR设备100可以被布置成使得接收器110基本上被定位在固定平台118上方，并且发射器108基本上被定位在接收器110上方。然而，注意，这种布置仅是出于示例性目的而描述的，并不意味着是限制性的。

示例性车辆系统

图2是根据示例实施例的车辆200的简化框图。车辆200可以包括类似于LIDAR设备100的LIDAR设备。如图所示，车辆200包括推进系统202、传感器系统204、控制系统206(也可称为控制器206)、***设备208和计算机系统210。在其他实施例中，车辆200可以包括更多、更少或不同的系统，并且每个系统可以包括更多、更少或不同的部件。

附加地，所示的系统和部件可以以多种方式组合或划分。例如，控制系统206和计算机系统210可以结合成根据各种操作来操作车辆200的单个系统。

推进系统202可以被配置为向车辆200提供动力运动。如图所示，推进系统202包括发动机/电机218、能量源220、变速器222和车轮/轮胎224。

发动机/电机218可以是或包括内燃发动机、电动机、蒸汽机和斯特林发动机的任意组合。其他电机和发动机也是可能的。在一些实施例中，推进系统202可以包括多种类型的发动机和/或电机。例如，气电混合动力汽车可以包括汽油发动机和电动机。其他示例是可能的。

能量源220可以是全部或部分地为发动机/电机218供电的能量源。也就是说，发动机/电机918可以被配置成将能量源220转换成机械能。能源220的示例包括汽油、柴油、丙烷、其他基于压缩气体的燃料、乙醇、太阳能电池板、电池和其他电力源。(多个)能量源220可以附加地或可替代地包括燃料箱、电池、电容器和/或飞轮的任何组合。在一些实施例中，能量源220也可以为车辆200的其他系统提供能量。

变速器222可以被配置成将来自发动机/电机218的机械动力传递到车轮/轮胎224。为此，变速器222可以包括齿轮箱、离合器、差速器、驱动轴和/或其他元件。在变速器222包括驱动轴的实施例中，驱动轴可以包括一个或多个轴线，这些轴线被配置成连接到车轮/轮胎224。

车辆200的车轮/轮胎224可以以各种形式配置，包括独轮车、自行车/摩托车、三轮车或汽车/卡车四轮形式。其他车轮/轮胎形式也是可能的，诸如包括六个或更多车轮的那些形式。在任何情况下，车轮/轮胎224可以被配置为相对于其他车轮/轮胎224有差别地旋转。在一些实施例中，车轮/轮胎224可以包括固定附接到变速器222的至少一个车轮和联接到车轮的轮辋(rim)的至少一个轮胎，该轮辋可以与驱动表面接触。车轮/轮胎224可以包括金属和橡胶的任何组合，或者其他材料的组合。推进系统202可以附加地或可替代地包括除了所示的那些部件之外的部件。

传感器系统204可以包括被配置为感测关于车辆200所处环境的信息的多个传感器，以及被配置为修改传感器的位置和/或取向的一个或多个致动器236。如图所示，传感器系统204的传感器包括全球定位系统(Global Positioning System，GPS)226、惯性测量单元(inertial measurement unit，IMU)928、雷达单元230、激光测距仪和/或LIDAR单元232以及照相机234。传感器系统204也可以包括附件的传感器，包括例如监控车辆200的内部系统的传感器(例如O₂监控器、燃料计、发动机机油温度等)。其他传感器也是可能的。

GPS 226可以是被配置成估计车辆200的地理位置的任何传感器(例如，位置传感器)。为此，GPS 226可以包括收发器，其被配置为估计车辆200相对于地球的位置。GPS 226也可以采取其他形式。

IMU 228可以是被配置为基于惯性加速度感测车辆200的位置和取向变化的传感器的任意组合。在一些实施例中，传感器的组合可以包括例如加速度计和陀螺仪。传感器的其他组合也是可能的。

雷达单元230可以是被配置成使用无线电信号感测车辆200所处环境中的物体的任何传感器。在一些实施例中，除了感测物体之外，雷达单元230可以附加地被配置成感测物体的速度和/或航向。

类似地，激光测距仪或LIDAR单元232可以是被配置成使用激光感测车辆200所处环境中的物体的任何传感器。例如，LIDAR单元232可以包括一个或多个LIDAR设备，其中的至少一些可以采取本文公开的LIDAR设备100的形式。

照相机234可以是被配置成抓握车辆200所处环境的图像的任何照相机(例如，静态照相机、摄像机等)。为此，照相机可以采取上述任何形式。传感器系统204可以附加地或可替代地包括除了所示的那些部件之外的部件。

控制系统206可以被配置成控制车辆200及其部件的操作。为此，控制系统206可以包括转向单元238、节气门240、制动单元242、传感器融合算法244、计算机视觉系统246、导航或路径系统248以及避障系统250。

转向单元238可以是被配置成调节车辆200的航向的机构的任意组合。节气门240可以是被配置成控制发动机/电机218的运行速度以及转而控制车辆200的速度的机构的任意组合。制动单元242可以是被配置为使车辆200减速的机构的任意组合。例如，制动单元242可以使用摩擦来减慢车轮/轮胎224。作为另一示例，制动单元242可以将车轮/轮胎224的动能能量转换成电流。制动单元242也可以采取其他形式。

传感器融合算法244可以是被配置为接受来自传感器系统204的数据作为输入的算法(或存储算法的计算机程序产品)。该数据可以包括例如表示在传感器系统204的传感器处感测到的信息的数据。传感器融合算法244可以包括例如Kalman滤波、贝叶斯网络、用于本文中的方法的功能中的一些的算法或任何其他算法。传感器融合算法244可以进一步被配置为基于来自传感器系统204的数据提供各种评估，包括例如车辆200所处环境中的各个物体和/或特征的评估、特定情形的评估和/或基于特定情形的可能影响的评估。其他估计也是可能的。

计算机视觉系统246可以是被配置为处理和分析由照相机234捕获的图像的任何系统，以便标识车辆200所处环境中的对象和/或特征，包括例如交通信号和障碍物。为此，计算机视觉系统246可以使用对象识别算法、运动恢复结构(Structure from Motion，SFM)算法、视频跟踪或其他计算机视觉技术。在一些实施例中，计算机视觉系统246可以附加地被配置成绘制环境、跟踪对象、评估对象的速度等。

导航和路径系统248可以是被配置为确定车辆200的驾驶路径的任何系统。导航和路径系统248可以附加地被配置成在车辆200处于运行的同时动态更新驾驶路径。在一些实施例中，导航和路径系统248可以被配置成结合来自传感器融合算法244、GPS 226、LIDAR单元232和一个或多个预定地图的数据，以便确定车辆200的驾驶路径。

避障系统250可以是被配置为标识、评估和避免或以其他方式越过车辆200所处环境中的障碍物的任何系统。控制系统206可以附加地或可替代地包括除了所示的那些部件之外的部件。

***设备208可以被配置成允许车辆200与外部传感器、其他车辆、外部计算设备和/或用户交互。为此，***设备208可以包括例如无线通信系统252、触摸屏254、麦克风256和/或扬声器258。

无线通信系统252可以是被配置成直接或经由通信网络无线耦合到一个或多个其他车辆、传感器或其他实体的任何系统。为此，无线通信系统252可以包括天线和芯片组，用于直接或经由通信网络与其他车辆、传感器、服务器或其他实体通信。芯片组或无线通信系统252通常可以被布置成根据一种或多种类型的无线通信(例如，协议)进行通信，诸如蓝牙、在IEEE 802.11(包括任何IEEE 802.11版本)中描述的通信协议、蜂窝技术(诸如，GSM、CDMA、UMTS、EV-DO、WiMAX或LTE)、Zigbee、专用短程通信(dedicated short rangecommunication，DSRC)和射频识别(radio frequency identification，RFID)通信等。无线通信系统252也可以采取其他形式。

用户可以使用触摸屏254向车辆200输入命令。为此，触摸屏254可以被配置为经由电容感测、电阻感测或表面声波过程等来感测用户手指的位置和移动中的至少一个。触摸屏254能够感测在平行于或平面于触摸屏表面的方向上、在垂直于触摸屏表面的方向上或在这两者上的手指移动，并且还能够感测施加于触摸屏表面的压力水平。触摸屏254可以由一个或多个半透明或透明绝缘层以及一个或多个半透明或透明导电层形成。触摸屏254也可以采取其他形式。

麦克风256可以被配置成从车辆200的用户接收音频(例如，语音命令或其他音频输入)。类似地，扬声器258可以被配置为向车辆200的用户输出音频。***设备208可以附加地或可替代地包括除了所示的那些部件之外的部件。

计算机系统210可以被配置成向推进系统202、传感器系统204、控制系统206和***设备208中的一个或多个发送数据、从其接收数据、与它们交互和/或控制它们。为此，计算机系统210可以通过系统总线、网络和/或其他连接机制(未示出)通信链接到推进系统202、传感器系统204、控制系统206和***设备208中的一个或多个。

在一个示例中，计算机系统210可以被配置成控制变速器222的操作以提高燃料效率。作为另一示例，计算机系统210可以被配置成使得照相机234捕获环境的图像。作为又一示例，计算机系统210可以被配置为存储和执行对应于传感器融合算法244的指令。作为又一示例，计算机系统210可以被配置为存储和执行用于使用LIDAR单元232来确定车辆200周围的环境的3D表示的指令。其他示例也是可能的。因此，计算机系统210可以作为LIDAR单元232的控制器起作用。

如图所示，计算机系统210包括处理器212和数据存储装置214。处理器212可以包括一个或多个通用处理器和/或一个或多个专用处理器。就处理器212包括不止一个处理器而言，这样的处理器可以分离地或组合地工作。数据存储器214又可以包括一个或多个易失性和/或一个或多个非易失性存储部件，诸如光存储装置、磁存储装置和/或有机存储装置，并且数据存储装置214可以整体或部分地与处理器212集成。

在一些实施例中，数据存储装置214可以包含可由处理器212执行以执行各种车辆功能的指令216(例如，程序逻辑)。数据存储器214也可以包含附加指令，包括用于向推进系统202、传感器系统204、控制系统206和/或***设备208中的一个或多个发送数据、从其接收数据、与之交互和/或控制其的指令。计算机系统210可以附加地或可替代地包括除了所示的那些部件之外的部件。

如图所示，车辆200进一步包括电源220，其可被配置为向车辆200的一些或所有部件提供电力。为此，电源220可以包括例如可充电锂离子电池或铅酸电池。在一些实施例中，一组或多组电池可以被配置成提供电力。其他电源材料和配置也是可能的。在一些实施例中，电源220和能量源220可以一起实现为一个部件，如在一些全电动汽车中。

在一些实施例中，除了示出的那些元件之外或代替示出的那些元件，车辆200可以包括一个或多个元件。例如，车辆200可以包括一个或多个附加接口和/或电源。其他附加部件也是可能的。在此类实施例中，数据存储装置214可以进一步包括可由处理器212执行的指令，以控制附加部件和/或与附加部件通信。

再进一步，虽然部件和系统中的每一个被示出为集成在车辆200中，但是在一些实施例中，一个或多个部件或系统可以使用有线或无线连接可移除地安装在车辆200上或者以其他方式连接(机械地或电气地)到车辆200。车辆200也可以采取其他形式。

图3示出了车辆300的右侧视图、前视图、后视图和俯视图。如图所示，车辆300包括LIDAR设备100，该LIDAR设备100被定位在车辆300的与车辆300的车轮302所在的底侧相对的顶侧上。尽管LIDAR设备100被示出和描述为被定位在车辆300的顶侧上，但是在不脱离本公开的范围的情况下，LIDAR设备100可以被定位在车辆的任何可行部分或部位上。

而且，例如，LIDAR设备100可以被配置成通过绕垂直轴线旋转同时发射一个或多个光脉冲并检测车辆300的环境中物体反射的光脉冲来扫描车辆300周围的环境(例如，以15Hz的刷新率)。进一步，在一些实施方式中，多个LIDAR设备可以被定位在车辆的不同部分上(例如，车辆的每个角落上一个LIDAR设备)，使得每个LIDAR设备能够扫描环境的不同部分。

具有光学隔离的示例PCB

图4示出了示例印刷电路板(PCB)400的侧向横截面。PCB 400包括金属层402、404、406和408、顶部焊料掩模418和底部焊料掩模424。PCB 400还包括具有相对应的抓握焊盘403、405、407和409的过孔410(即垂直互连通路)。光传感器402可以通过焊料焊盘420a和420b连接到PCB 400。PCB400可以被安装在外壳414中或其附近，该外壳414为光传感器402感测的光限定了孔口422。PCB 400可以包括透射PCB衬底材料的区域416a和416b，其可以允许入射在PCB 400顶部的光412直接透射到PCB 400的底部，从外壳414或另一反射表面反射，并撞击光传感器402。

如交叉阴影线图案所示，PCB 400的金属层402、404、406和408可以通过PCB衬底材料(例如，FR-4玻璃增强环氧树脂层压板)的区域彼此分离。金属层可以包括各种金属特征部，例如迹线(例如信号迹线)、接触焊盘(例如焊料焊盘、过孔焊盘)和平面(例如接地平面、电源平面)。各个金属特征部可以构成电气连接，这些电气连接导致PCB 400根据期望的设计操作(例如，给光传感器402供电并在光传感器402和处理器之间提供电气通信路径)。值得注意的是，特定层中的金属特征部可以根据需要彼此电气连接或断开，并且与其他层中的其他金属特征部电气连接或断开，以在PCB上的部件之间建立期望的互连。

PCB 400还包括电气连接金属层402、404、406和408中的至少两个的过孔410。具体而言，过孔410电气连接到抓握焊盘403、405、407和409。在一些情况下，抓握焊盘403可以将过孔410电气连接到金属层402中的至少一个金属特征部。类似地，抓握焊盘405可以将过孔410电气连接到金属层404中的至少一个金属特征部，抓握焊盘407可以将过孔410电气连接到金属层406中的至少一个金属特征部，并且抓握焊盘409可以将过孔410电气连接到金属层408中的至少一个金属特征部。

尽管过孔410被示为通孔型过孔，但是在其他实施例中，过孔410可以是仅延伸穿过PCB 400的一部分层的盲孔，其中过孔的一端暴露于PCB 400的顶面或底面；或者是仅延伸穿过PCB 400的一部分层的埋孔，同时过孔的两端都不暴露于PCB 400的顶面或底面。在一些实施例中，过孔410可以是在高密度互连(HDI)PCB中使用的微孔(例如，堆叠微孔)。进一步，在一些示例中，过孔410可以形成交错过孔结构或交错微孔结构的一部分。在一些实施方式中，过孔410可以填充导电或非导电材料。

通常，抓握焊盘403、405、407和409可以是电气连接到过孔410的金属区域，并且在一些实施例中，可以将过孔410电气连接到相应金属层402、404、406和408中的金属特征部。在一些实施例中，抓握焊盘可以是围绕过孔410的环状环。具体而言，环状环可以具有内圆周和外圆周，以及相对应的内径和外径。环状环的内圆周可以与过孔410接触，并且环状环的内圆周和外圆周之间的区域可以填充金属或另一导电非透射材料。在其他实施例中，抓握焊盘可以采取不同的形状，例如正方形或矩形。也就是说，抓握焊盘的外边界可以是正方形或矩形的，而圆形孔限定了与过孔410接触的内圆周。抓握焊盘可以是连续的，其完全包围过孔410；或者是不连续的，其部分地包围过孔410。

图4进一步示出了连接到PCB 400的底部的光传感器402。具体而言，光传感器402可以焊接或以其他方式结合到焊盘420a和420b以及其他焊盘(未示出)，以提供到PCB 400的电气连接。PCB 400和光传感器402可以被定位在外壳414附近，该外壳414限定了孔口422，光可以通过该孔口422被引导到光传感器上。在一个示例中，光传感器402可以是LIDAR设备(例如，LIDAR设备100)的一部分。由LIDAR设备的光源发射的光在从环境中的特征部反射后，可以透射通过孔口422以被光传感器402检测。透射通过孔口422并入射在光传感器402上的光可以被称为“信号”光，因为它可以提供关于环境中特征部的信息(例如，基于LIDAR的光源发射的光的飞行时间)。

然而，光传感器402也可以检测噪声光和其他电磁辐射，从而产生不准确的测量。例如，入射在PCB 400的顶面上的光412可以通过PCB衬底材料(即介电材料)的区域416a和416b从PCB 400的顶侧透射到PCB 400的底侧。光412可以随后从外壳414或另一反射表面反射，并撞击光传感器402，因此产生错误的读数。因为光传感器402可能非常敏感，从而允许甚至检测单个光子，所以问题的严重性可能会变得复杂。光传感器402可以是或可以包括例如光电倍增管(PhotoMultiplier Tube，PMT)、雪崩光电二极管(APD)、硅光电倍增管(SiPM)、PIN二极管、互补金属氧化物半导体(complementary metal oxidesemiconductor，CMOS)传感器和电荷耦合器件(CCD)传感器。因此，即使非常少量的噪声光(例如，几个光子)也可能显著干扰通过孔口422接收的信号光。

图5A示出了另一示例PCB 500的侧向横截面。类似于图4所示的PCB400，PCB 500包括金属层502、504、506和508、顶部焊料掩模518、底部焊料掩模522、过孔510、通过焊盘520a和520b连接到PCB 500的光传感器402。然而，尽管PCB 400的抓握焊盘403、405、407和409全部具有大致相同的尺寸，但是PCB 500的抓握焊盘503、505、507和509是不均匀的。

特别地，抓握焊盘505和509的尺寸大于抓握焊盘503和507的尺寸。因此，抓握焊盘505和509延伸穿过PCB衬底的区域516a和516b，并且与相邻金属层中的其他金属特征部水平重叠。因此，尽管PCB 400的区域416a和416b为光412提供了直接透射路径，但是PCB 500的抓握焊盘503、505、507和509的不均匀定尺寸提供了光412通过区域516a和516b的直接透射的障碍物，从而降低了入射到PCB 500的顶侧上的噪声光将透射到PCB 500的底侧并到达光传感器402的可能性。作为降低的光透射概率的结果，入射在PCB 500的顶侧上、最终透射到PCB 500底侧的噪声光的量或比例也降低了。

在一个示例中，抓握焊盘503和507可以是具有15密尔(即千分之一英寸)的外径的环状环，并且抓握焊盘505和509可以是具有35密尔的外径的环状环。因此，较大的抓握焊盘的直径可以是较小抓握焊盘的外径的两倍以上。抓握焊盘503、505、507和509的内径以及过孔510的外径可以是5密尔。

此外，除了跨越区域516a和516b之外，抓握焊盘505可以与金属层502和506中的多个金属特征部水平重叠。类似地，除了跨越区域516a和516b之外，抓握焊盘509可以与金属层506中的多个金属特征部水平重叠。层504和508中的金属特征部可以被重新布置，以分别适应抓握焊盘505和509的增加的尺寸。在一些实施例中，层502和506中的金属特征部也可以被重新布置，以确保在沿着PCB衬底区域516a和516b的水平范围的每个点处，在抓握焊盘505或509中的至少一个和层502或506中的至少一个金属特征部之间存在重叠部。

当从顶部或底部观察PCB 500时，这种重叠部可能导致PCB衬底区域516a和516b在所有点处都被至少一个金属层跨越。也就是说，抓握焊盘503、505、507和509的不均匀性可以具有遮蔽或屏蔽所有介电衬底区域(例如，416a和416b)的效果，光可以通过这些区域直接穿过PCB 500。

尽管一些光仍然可以通过沿着重叠金属特征部之间的间接之字形路径穿过PCB500，但是抓握焊盘503、505、507和509的不均匀定尺寸通过形成光从PCB 500的顶侧透射到PCB 500的底侧将必须行进的更曲折的路径(例如，更长，包括更多反射等)降低了这种情况发生的可能性。相反，光412更有可能被向回反射出PCB 500，或者被PCB 500的金属层内部吸收。抓握焊盘503、505、507和509之间的尺寸方面的差异可以被调节，以进一步降低光412透射通过PCB 500的可能性。类似地，非均匀抓握焊盘与相邻层中的金属特征部水平重叠的程度可以增加，以进一步降低光透射的可能性。光412透射通过PCB 500的降低的概率因此导致入射在PCB 500的顶部上的、最终透射通过区域516a和516b到PCB 500的底部的光的量或比例方面的降低。

PCB的第一和第二侧之间的光学隔离的程度可以通过填充(即，将材料沉积到的其空腔中)或篷盖(tent)(即，将材料沉积在其顶部)过孔510来进一步提高。具体而言，过孔510可以填充或篷盖有金属或另一光学不透射材料，以防止光透射通过过孔的筒(例如，中央空腔或孔洞)。

进一步，在一些实施例中，光学隔离的程度也可以通过使用暗(例如黑色)焊料掩模代替亮(例如绿色)焊料掩模来提高。暗焊料掩模可以吸收电磁波谱的相关部分中的辐射，因此阻挡光透射通过PCB。值得注意的是，暗焊料掩模的最小可允许特征尺寸可以大于亮焊料掩模的最小可允许特征尺寸。因此，在满足最小尺寸(例如节距)要求的PCB的一些应用或一些区域中，暗焊料掩模可能是合适的。

值得注意的是，尽管抓握焊盘505和509与相邻金属层502和506中的金属特征部的重叠被描述为“水平的”，但是应当理解，术语“水平的”旨在涵括由PCB 500的旋转导致的重叠的方向方面的变化。因此，水平重叠可以被认为相对于PCB 500的水平面是水平的，如图5A所示。因此，如果PCB 500从图5A中示出的方向旋转90度，则抓握焊盘505和509与金属层502和508的重叠部将相对于PCB 500的水平平面保持水平。

附加地，尽管图5A示出了具有四个金属层的PCB，但是非均匀过孔抓握焊盘也可以与具有更多或更少金属层的PCB一起使用。特别地，图5B示出了仅包括两个金属层502和504的PCB 524(即，移除了金属层506和508的PCB 500)的侧向横截面。因此，过孔510仅包括两个抓握焊盘503和505。抓握焊盘505的尺寸大于抓握焊盘503的尺寸。抓握焊盘505与金属层502中的金属特征部重叠，以提供光412透射通过PCB 524的区域516a和516b的障碍物。特别地，抓握焊盘505可以与层502中的多个金属特征部重叠，使得当从顶部观察时，沿着PCB524的区域的所有点都被至少一个金属特征部跨越，以提供光透射通过PCB 524的障碍物。

在一些实施例中，抓握焊盘505可以延伸穿过介电区域516a和516b，而不与金属层502中的金属特征部重叠。然而，通过跨越介电区域516a和516b，抓握焊盘505可以帮助确保沿着PCB 524的区域的所有点被至少一个金属特征部跨越，并且因此提供光透射通过PCB524的障碍物。

在一些实施例中，PCB可以具有多于四个金属层。这种PCB可以包括例如一个堆叠在另一个上达总共六层的层502和504的三个实例。因此，六层的PCB可以包括三个金属层，每个金属层包括具有第一尺寸(例如，抓握焊盘503的尺寸)的相对应的过孔抓握焊盘。六层的PCB还可以包括三个金属层，每个金属层包括具有大于第一尺寸(例如，抓握焊盘505的尺寸)的第二尺寸的相对应的过孔抓握焊盘。在其他实施例中，PCB可以根据需要包括任意数量的层，以限定PCB的电气连接性。进一步，如果介电区域516a和516b被至少一个抓握焊盘阻挡，则不同层中的过孔抓握焊盘的相对尺寸可以根据需要变化，以适应PCB的所有必需的金属特征部。

在一些实施例中，非均匀过孔抓握焊盘也可以包括过孔反焊盘。图5C示出了包括金属层506中的过孔反焊盘511的PCB 526的侧向横截面。反焊盘是金属层内过孔周围的空间，在过孔和金属层内的其他金属特征部之间提供间隙。反焊盘将过孔与相对应的金属层内的金属特征部(即，作为不同电气网络的一部分且不旨在与过孔电气接触的金属特征部)隔离，并且因此降低无意的电气连接和闪络(flashover)(例如，通过气隙的电气连接)的可能性。虚线所指示的反焊盘511是过孔510周围的空间，其在过孔510和金属层506内的金属特征部之间提供间隙。由于PCB 526中的反焊盘511相对于PCB 500中的抓握焊盘507提供的附加空间，金属层506中的金属特征部可以被布线得更靠近过孔510，因此增加了抓握焊盘505和509与金属层506中的金属特征部的重叠的程度。

可以确定PCB的层内的金属特征部的布局，以改善或最大化由PCB的金属特征部提供的光屏蔽。例如，如图5C所示，可以确定PCB布局，使得过孔反焊盘被定位在两个大过孔抓握焊盘(例如，抓握焊盘505和509)之间的金属层内。在另一示例中，PCB层内的金属特征部可以以这样的方式布线，该方式确保当从顶部观察时，沿着PCB的区域的所有点在PCB的至少一层中包含金属特征部，因此阻挡光在PCB的整个区域上的直接透射。进一步，金属特征部可以以这样的方式布线，该方式确保在PCB的第一金属层中的金属特征部和另一金属层中的另一金属特征部之间存在至少最小程度的重叠部，因此确保光子在PCB的两侧之间透射必须经历的反射的至少最小次数。

这种设计参数可以在PCB设计软件中实施为设计规则检查(DRC)。DRC可以标识和指示违反设计参数(例如，没有直接光透射路径)的PCB的区域或特征部，因此允许设计者重新布线违反规则的任何特征部，以便纠正这种违反。在一些实施例中，PCB设计软件可以被配置为自动布线或重新布线金属特征部，以满足本文描述的设计规则。

图6A和图6B分别示出了具有均匀的抓握焊盘和不均匀的抓握焊盘的三层的PCB的区域的俯视图。具体而言，图6A示出了当使用均匀过孔抓握焊盘时可能产生的透射区域。在层1中，PCB包括焊料焊盘600和金属迹线602。过孔被定位在焊料焊盘600下方，并跨越层1至3。层1至3中的过孔抓握焊盘的尺寸由虚线620表示。在层2中，PCB包括金属平面604和金属迹线606，金属迹线606连接到层2中相对应的过孔抓握焊盘。通过金属平面604和金属迹线606之间的间隙间距可以看到层3的金属特征部。

当所有过孔抓握焊盘都是均匀的时(如图6A所示)，过孔抓握焊盘和相应金属层内的相邻金属特征部之间的间距形成了PCB衬底的透射区域616(即，层1至3中不包含任何金属特征部的区域，如焊盘600周围的白色空间所指示)。因此，入射在区域616中PCB的顶部上的光可以通过区域616透射到PCB的底部，潜在地撞击被定位在其周围的任何光敏元件。

相反，当PCB的层3中的过孔抓握焊盘在尺寸方面增加时，如图6B中虚线622所示，过孔抓握焊盘延伸穿过透射区域616并在层2中的金属平面604和金属迹线606下方。因此，层3中的抓握焊盘形成阻挡光直接透射通过先前的透射区域616的障碍物618。由于如图6B所示的层2中的抓握焊盘保持与图6A中相同的尺寸，所以金属平面604和迹线606保持它们相对于抓握焊盘的原始位置，并因此与层3中现在更大的抓握焊盘重叠。因此，通过将金属抓握焊盘中的至少一个延伸到直接透射路径中，非均匀的过孔抓握焊盘操作以阻挡过孔周围的任何直接透射路径。

非均匀抓握焊盘以及本文公开的其他技术也可以在IC器件中使用。例如，图5A可以表示IC器件的横截面，其包括被配置为实施IC的期望功能性(例如，处理来自传感器的信号)的附加有源电子部件(未示出，例如，晶体管)。在一些实施方式中，光传感器402可以形成IC的一部分，并且可以暴露于环境中，使得光可以到达传感器402。如前所述，不均匀抓握焊盘503、505、507和509可以阻挡光透射通过IC的其它透射区域516a和516b，从而将光传感器402屏蔽免受被入射在IC的顶侧上的光撞击。本文描述的各种结构(例如，过孔、迹线、抓握焊盘、金属平面、有源部件)可以使用相对应的IC制造技术(例如，光刻、掺杂、金属化、蚀刻、化学气相沉积、离子注入、钝化、封装等)和材料(例如硅、硼、铝、磷、砷等)形成在硅衬底上以形成集成电路。

带有具有光学隔离PCB的示例LIDAR设备

图7示出了组装有围绕光传感器402的外壳700的PCB 500的侧向横截面。图7中示出的组件可以形成LIDAR设备的一部分，并且可以被定位在其外壳内。LIDAR设备或多个LIDAR设备可以连接到车辆的各个部位或部分，以允许车辆基于来自LIDAR的信号进行导航。LIDAR设备的光传感器402可以包括非常敏感的元件，诸如光电倍增管(PMT)、雪崩光电二极管(APD)、硅光电倍增管(SiPM)或PIN二极管，它们与放大器电路一起工作允许检测到甚至单个光子。因此，屏蔽光传感器402免受可能导致光传感器402不希望的触发的杂散光子可能是有利的。

因此，外壳700包括孔口722，来自环境的光可以通过该孔口选择性地被引导在光传感器402。该组件还包括被定位在外壳700和PCB 500底部之间的垫圈702，以光学隔离光传感器402。特别地，垫圈702阻挡了入射在外壳700和PCB 500之间的界面上的光到达光传感器402。进一步，如参照图5A所讨论的，PCB包括不均匀抓握焊盘，其阻挡入射在PCB 500的顶部上的不希望的光透射通过区域516a和516b到PCB 500的底部，并触发光传感器402。

PCB 500和外壳700可以旋转或以其他方式重新定位，以选择性地将来自环境的光引导到光传感器402上。例如，PCB 500和外壳700可以与包括光源的LIDAR设备一起旋转，以绘制LIDAR设备的环境。特别地，光传感器402可以用于基于由LIDAR设备的光源发射的光的飞行时间来绘制环境。孔口722可以用于选择性地将到达光传感器402的光限制为包含由光源发射并在光传感器402处从环境中的特征部反射回的光信号的光。非均匀抓握焊盘503、505、507和509、外壳700和垫圈702可以以组合的方式减少到达光传感器402的噪声光(即，未由LIDAR设备的光源发射的光)的量，从而提高LIDAR设备在绘制环境中的精度。

制造具有光学隔离的PCB的示例方法

图8示出了用于制造包括非均匀抓握焊盘的PCB的操作的示例流程图800。流程图800的操作可以手动、自动(例如，通过机器人设备)或者使用手动和自动过程的组合来执行。流程图800的操作可以用于制造例如分别在图5A、5B和5C中示出的PCB 500、PCB 524或PCB 526。

在框802中，可以提供印刷电路板(PCB)衬底。可以选择PCB衬底的材料，以提供期望的介电常数、拉伸强度、剪切强度、玻璃化转变温度和膨胀系数等。PCB衬底可以包括例如聚四氟乙烯、FR-2(酚醛棉纸)、FR-3(棉纸和环氧树脂)、FR-4(织物玻璃和环氧树脂)、FR-5(织物玻璃和环氧树脂)、FR-6(毛面玻璃和聚酯)、G-10(织物玻璃和环氧树脂)、CEM-1(棉纸和环氧树脂)、CEM-2(棉纸和环氧树脂)、CEM-3(非织物玻璃和环氧树脂)、CEM-4(织物玻璃和环氧树脂)、CEM-5(织物玻璃和聚酯)或陶瓷(例如氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN))等。进一步，在一些示例中，PCB衬底可以是柔性PCB衬底(例如，聚酰亚胺衬底)。

在框804中，可以在PCB衬底上形成第一金属层。第一金属层可以包括用于过孔的第一抓握焊盘。第一抓握焊盘可以具有第一尺寸。第一金属层还可以包括多个其他金属特征部，包括焊盘、迹线和实施PCB的期望电气连接所需的平面。

形成第一金属层及其特征部可以包括从金属覆盖的PCB衬底开始。可替换地，可以将背胶金属片或金属薄膜结合到PCB衬底上。光阻剂可以施涂到金属层上。然后，光阻剂可以通过掩模曝光，并随后显影(即，暴露于紫外光以使光阻剂聚合)以保护限定期望特征部的金属区域。可以蚀刻未受保护的金属区域，并且可以移除保护性光阻剂以显露金属特征部。

在框806中，可以在PCB衬底上形成第二金属层。第二金属层可以包括用于过孔的第二抓握焊盘。第二抓握焊盘可以具有大于第一尺寸的第二尺寸，并且可以与第一金属层中的金属特征部的一部分水平重叠，以阻挡入射在PCB的第一侧上的光通过过孔附近的PCB衬底区域透射到PCB的第二侧。像第一金属层一样，第二金属层也可以包括实施PCB的期望电气连接所必需的多个其他金属特征。

在框808中，可以形成过孔。过孔可以将第一抓握焊盘电气连接到第二抓握焊盘，从而在PCB的第一和第二金属层之间提供电气连接。过孔可以通过钻穿PCB的第一和第二抓握焊盘中的每一个的一部分(例如，中心部分)来形成。可以应用光阻剂，其通过掩模曝光，并显影以保护金属沉积物在该处不是期望的所有区域。因此，过孔的筒(即，孔洞)可以不受保护，并且金属可以沿着筒沉积以电气连接第一和第二抓握焊盘。过孔的容积然后可以用金属填充或者用非导电材料填充，并且被金属层(例如，焊盘中的过孔)镀覆(plate over)。过孔的容器可以被填充或镀覆，以防止光通过过孔在PCB的两侧之间透射。

在一些情况下，整个过孔可以在一个步骤中被钻孔和填充(例如，通孔型过孔)。可替换地，过孔可以在多个步骤中钻孔和填充。例如，每当在PCB衬底上形成金属层时，可以通过制造堆叠微孔的一部分来顺序地构建堆叠微孔。具体而言，可以对每个金属层重复激光钻孔、金属沉积和填充过孔的操作，以构件微孔堆叠。

多层PCB可以通过提供附加PCB衬底层并在其上沉积附加金属层来制造。附加金属层可以根据需要包括第一尺寸、第二尺寸或另一更大或更小尺寸的抓握焊盘，以阻挡光透射通过过孔周围的PCB衬底的区域。附加地，除了或代替本文描述的技术，可以使用其他已知的PCB制造技术，以便在其中形成PCB层和特征部。所使用的制造工艺可能取决于所期望的过孔的类型或PCB部件的尺寸以及其他因素。

结论

就本申请中描述的特定实施例而言，本公开不受限制，这些实施例旨在作为各个方面的说明。在不脱离其范围的情况下，可以进行许多修改和变化，如本领域技术人员显而易见的那样。除了这里列举的那些方法和装置之外，本公开的范围内的功能等同的方法和装置对于本领域技术人员来说从前面的描述中将是显而易见的。此类修改和变化旨在落入所附权利要求的范围内。

以上详细描述参考附图描述了所公开的系统、设备和方法的各种特征和功能。本文和附图中描述的示例实施例并不意味着是限制性的。在不脱离本文呈现的主题的精神或范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以进行其他改变。将很容易理解的是，如在此一般描述并在附图中示出的，本公开的各方面可以以各种不同的配置进行排列、替换、组合、分离和设计，所有这些都在此明确地被考虑。

表示信息处理的框可以对应于电路系统，该电路系统可以被配置为执行本文描述的方法或技术的特定逻辑功能。可替代地或附加地，表示信息处理的框可以对应于模块、区段或程序代码的一部分(包括相关数据)。程序代码可以包括可由处理器执行的用于实施方法或技术中的特定逻辑功能或动作的一个或多个指令。程序代码和/或相关数据可以存储在任何类型的计算机可读介质上，诸如包括磁盘或硬盘驱动器或其他存储介质的存储设备。

计算机可读介质还可以包括非暂时性计算机可读介质，诸如存储数据持续短时间段的计算机可读介质，如寄存器存储器、处理器高速缓存和随机存取存储器(randomaccess memory，RAM)。计算机可读介质例如还可以包括存储程序代码和/或数据持续更长时间段的非暂时性计算机可读介质，诸如二级或永久长期存储装置，如只读存储器(ROM)、光盘或磁盘、光盘只读存储器(CD-ROM)。计算机可读介质也可以是任何其他易失性或非易失性存储系统。例如，计算机可读介质可以被认为是计算机可读存储介质，或者是有形存储设备。

而且，表示一个或多个信息传输的块可以对应于同一物理设备中的软件和/或硬件模块之间的信息传输。然而，其他信息传输可以在不同物理设备中的软件模块和/或硬件模块之间进行。

附图中示出的特定排列不应被视为限制性的。应当理解的是，其他实施例可以包括给定图中示出的或多或少的每个元件。进一步，所示出的元件中的一些可以被组合或省略。又进一步，示例实施例可以包括图中未示出的元件。

附加地，本说明书或权利要求中的元件、块或步骤的任何列举都是出于清楚的目的。因此，这种列举不应被解释为要求或暗示这些元件、块或步骤遵循特定的布置或以特定的顺序实行。

虽然本文已经公开了各个方面和实施例，但是其他方面和实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。本文公开的各个方面和实施例是为了说明的目的，而不旨在是限制性的，其中真正的范围由以下权利要求来指示。