CN109003973A - 一种双垫块光电传感器封装结构及其封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双垫块光电传感器封装结构及其封装方法，包括基板，基板上设置有第二芯片，金属导电体电性导通第二芯片的上表面和基板，第二芯片的上表面设置有包裹金属导电体的胶膜层；胶膜层上方设置有第一垫块；第一垫块上方设置有第一芯片；第一芯片上方覆盖有玻璃。能够使现有的光电传感器封装结构尺寸更小，使其感应更加灵敏，满足现有的需求。
Description
技术领域
本发明属于传感器封装技术领域；涉及一种双垫块光电传感器封装结构；还涉及一种光电传感器封装方法。
背景技术
心血管疾病是当前威胁人类健康的首要疾病，人体脉搏波反映心血管系统的机能。脉搏波的强度、速度和节律反映出来的机体生理、精神状态、体力水平等信息可以显示个人健康状态，或作为其他医疗仪器的辅助监测、为医生提供诊断参考等。
目前脉搏波的监测方法主要是采用光电容积法(PPG)或压电感应器原理来间接反映脉搏波的变化。光电容积法是利用血液中血红蛋白的光吸收作用而改变照射到皮肤上的发光二极管(LED)的光强，通过对经皮肤反射的光进行测量而间接得到脉搏波波形。另外一种压电感应法则通过脉搏的波动引起皮肤的波动，由于传感器与皮肤的间隔十分小，当皮肤发生波动时，引起和受压元件间空气的波动，再作用在压电薄膜上产生电信号，这样就把脉搏的机械波动转换成电信号的变化。
发明内容
本发明提供了一种双垫块光电传感器封装结构及其封装方法；能够使现有的光电传感器封装结构尺寸更小，使其感应更加灵敏，满足现有的需求。
本发明的技术方案是：一种双垫块光电传感器封装结构，包括基板，基板上设置有第二芯片，金属导电体电性导通第二芯片的上表面和基板，第二芯片的上表面设置有包裹第二芯片上方金属导电体的胶膜层；胶膜层上方设置有第一垫块；第一垫块上方设置有第一芯片；第一芯片上方覆盖有玻璃；所述第一芯片的负极面与第一垫块的上表面接触；第一芯片的正极面与玻璃接触；所述第一芯片的正极面与基板之间通过金属导电体电性连接；所述第一芯片的负极面与基板之间还设置有第二垫块；第一芯片负极面与第二垫块的上表面之间电性连接；第二垫块上表面与基板之间通过金属导电体电性连接；所述基板上封装有塑封结构，塑封结构包裹第二芯片、与第二芯片连接的金属导电体、胶膜层、第一垫块、第二垫块、第一芯片、与第一芯片连接的金属导电体和玻璃；所述玻璃的上表面裸露；所述第二芯片为控制处理芯片，第一芯片为光电传感器芯片。
更进一步的，本发明的特点还在于：
其中第一垫块、胶膜层和第二芯片的四个侧面齐平。
其中第一垫块和第二垫块相对设置在第一芯片的两端。
其中第一垫块和第二垫块之间具有间隙。
其中第二垫块的上表面镀有金属层，第一芯片的负极面与金属层接触，并且金属层与基板之间连接有金属导电体。。
其中第二垫块上表面的一部分与第一芯片负极面接触，第二垫块上表面的另一部分上连接金属导电体。
其中第一垫块为硅片、陶瓷或玻璃。
其中第一芯片的正极面具有传感区和非传感区；玻璃覆盖在传感区上，非传感区上连接金属导电体。
本发明的另一技术方案是：一种光电传感器的封装方法，包括以下步骤：步骤S1，将第二芯片设置在基板上，再进行金属导电体键合；所述第二芯片为控制处理芯片；步骤S2，第一垫块的一面预涂胶膜，使该面朝下与第二芯片相对，采用胶膜封装第一垫块和第二芯片之间的空隙，形成胶膜层，胶膜层包裹第二芯片上方的金属导电体；步骤S3，将第二垫块设置在基板上，第二垫块与第二芯片之间具有间隙，第二垫块的上表面与第一垫块的上表面齐平；步骤S4，将第一芯片的负极面覆盖在第二垫块和第一垫块上，第一芯片的负极面与第二垫块的上表面电性连接，金属导电体键合第二垫块的上表面和基板；所述第一芯片为光电传感器芯片；步骤S5，将玻璃覆盖在第一芯片的正极面上，金属导电体连接第一芯片的正极面和基板；步骤S6，采用塑封料封装基板上的第二芯片、胶膜层、第一垫块、第二垫块、第一芯片和玻璃，形成封装结构；步骤S7，磨削封装结构的上表面，使玻璃裸露；得到如上所述的双垫块光电传感器封装结构。
更进一步的，本发明的特点还在于：
其中步骤S7中还包括切割得到的光电传感器封装结构，使封装结构的四个侧面与基板的四个侧面齐平。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该封装结构中采用玻璃传到光电传感器，并且通过封装结构将玻璃、第一芯片、两个垫块、胶膜层和第二芯片进行封装，并且第二芯片和第一芯片通过金属导电体与基板连接实现光电传感器芯片与控制处理芯片之间的信息交互，采用第一垫块和胶膜层实现光电传感器芯片与控制处理芯片之间的隔离；该方案中适合控制处理芯片为较小结构的芯片，通过第二垫块与第一垫块共同支撑第一芯片，节省了胶膜层材料和垫块材料。
更进一步的，两个垫块分别设置在第一芯片的两端，能够分散承载第一芯片的压力，使第一芯片的受力均匀。
更进一步的，在垫块上镀有金属层，通过金属层实现光电传感器负极面与基板的连接。
更进一步的，玻璃只需要覆盖光电传感器芯片正极面的传感区，非传感区用于连接基板。
附图说明
图1为发明的结构示意图。
图中：1为玻璃；2为第一芯片；3为第一垫块；4为胶膜层；5为第二芯片；6为第二垫块；7为基板；8为塑封结构；9为金属导电体。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步说明。
本发明提供了一种双垫块光电传感器封装结构，如图1所示，包括基板7，基板7上设置有第二芯片5，第二芯片5上通过至少1根金属导电体与基板7电性连接；第二芯片5上放设置有第一垫块3；第二芯片5和第一垫块3之间设置有胶膜层4，胶膜层4将第二芯片5上表面与第一垫块3下表面之间的间隙完全包裹，胶膜层4包裹第二芯片5上方的金属导电体，且第一垫块3的下表面涂有胶膜；基板7上还设置有第二垫块6，第二垫块6的上表面与第一垫块3的上表面齐平；且第一芯片2设置在第一垫块3和第二垫块6上；第一芯片2上还覆盖有玻璃1；第一芯片2的正极面朝上与玻璃1接触，第一芯片2的负极面朝下与第一垫块3的上表面和第二垫块6的上表面均接触；第一芯片2的正极面和负极面均通过至少1根金属导电体9与基板7电性连接；基板7上方还封装有塑封结构8，塑封结构8包裹第二芯片5、胶膜层4、第一垫块3、第二垫块6、第一芯片2和玻璃1，以及与第一芯片2连接的金属导电体，与第二芯片5连接的金属导电体；并且塑封结构8的上表面将玻璃1的上表面裸露。
优选的，第一芯片2为光电传感器芯片，优选为光学心率传感器芯片；第二芯片5为控制处理芯片。
优选的，第二芯片5、胶膜层4和第一垫块3的四个侧面均齐平。
优选的，在基板7上第二芯片5与第二垫块6之间的距离不小于200μm。
优选的，第一芯片2的负极面与第二垫块6的上表面电性连接，且第二垫块6的上表面连接金属导电体。更进一步的，第二垫块6的上表面镀有金属层，且如图1所示，第二垫块6上表面的一部分压与第一芯片2的负极面接触，另一部分上表面连接金属导电体9。
优选的，第二垫块6上表面设置为镀金层、镀银层、镀铝层或镀铜层。
优选的，第一芯片2的正极面包括传感区和非传感区，玻璃1覆盖在传感区上，非传感区上连接金属导电体9。
优选的，塑封结构8的四个侧面分别与基板7的四个侧面齐平，且塑封结构8的上表面与玻璃1的上表面齐平。
本发明还提供了一种光电传感器的封装方法，该封装方法能够得到上述的双垫块光电传感器封装结构，其具体过程如下：
步骤S1，将第二芯片5粘接在基板7上，然后将第二芯片5的上表面通过金属导电体与基板7键合连接，使第二芯片5与基板7电性连接；第二芯片5为控制处理芯片。
步骤S2，将第一垫块3设置在第二芯片5上方，且第一垫块3与第二芯片5之间具有间隙，然后使用胶膜封装第一垫块3与第二芯片5之间的空间，得到胶膜层4，胶膜层将第二芯片5上方的金属导电体进行包裹封装；其中第一垫块3朝下的一面预先涂有胶膜层；第一垫块3为硅片、陶瓷或玻璃。
优选的，第一垫块3和第二芯片5的外轮廓相同，为大小相同的方形结构，且第一垫块3、胶膜层4和第二芯片5的四个侧面齐平。
步骤S3，将第二垫块6设置在基板7上，且第二垫块6与第二芯片5之间有间隔；第二垫块6的上表面与第一垫块3的上表面齐平。
优选的，第二垫块6与第二芯片5之间的距离不小于200μm。
第二垫块6为硅片、陶瓷或玻璃。第一垫块3和第二垫块6为相同或不同材质。
优选的第二垫块6上镀有金属层，金属层为镀金层、镀银层、镀铜层或镀铝层。
步骤S4，将第一芯片2的负极面向下覆盖在第一垫块3的上表面和第二垫块6的上表面，且第一芯片2的负极面通过金属导电体与基板7电性连接。
优选的，如图1所示，第一垫块3和第二垫块6分别设置在第一芯片2相对的两侧，且第一垫块3与第一芯片2的侧面齐平。
优选的，第二垫块6上表面的一部分被第一芯片2的负极面覆盖，且第一芯片2的负极面与第二垫块6的上表面电性导通；如图1所示，第二垫块6上表面的另一部分通过金属导电体与基板7电性连接。
第一芯片2为光电传感器芯片，具体为光学心率传感器芯片。
步骤S5，将玻璃1覆盖在第一芯片2的正极面上，第一芯片2正极面通过金属导电体9连接基板7，该连接方式为键合连接。
优选的，玻璃1的一面预先涂有粘结剂，然后将玻璃1的该面覆盖在第一芯片2的正极面上。粘结剂为透光率为90％以上的DAF胶膜。
优选的，第一芯片2的正极面分为传感区和非传感区，玻璃1覆盖在传感区上，非传感区上设只有焊盘，金属导电体连接在焊盘上。
步骤S6，采用塑封料封装基板7上的第二芯片5、胶膜层4、第一垫块3、第二垫块6、第一芯片2和玻璃1，以及与第一芯片2连接的金属导电体，与第二芯片5连接的金属导电体；形成封装结构8。
步骤S7，磨削封装结构8，使玻璃1的上表面裸露，得到本发明的双垫块光电传感器的封装结构。
优选的，磨削封装结构8，使封装结构8的上表面与玻璃1的上表面齐平，且封装结构8的四个侧面与基板7的四个侧面齐平。
Claims (10)
1.一种双垫块光电传感器封装结构，其特征在于，包括基板(7)，基板(7)上设置有第二芯片(5)，金属导电体电性导通第二芯片(5)的上表面和基板(7)，第二芯片(5)的上表面设置有包裹第二芯片(5)上方的金属导电体的胶膜层(4)；胶膜层(4)上方设置有第一垫块(3)；第一垫块(3)上方设置有第一芯片(2)；第一芯片(2)上方覆盖有玻璃(1)；
所述第一芯片(2)的负极面与第一垫块(3)的上表面接触；第一芯片(2)的正极面与玻璃(1)接触；
所述第一芯片(2)的正极面与基板(7)之间通过金属导电体电性连接；
所述第一芯片(2)的负极面与基板(7)之间还设置有第二垫块(6)；第一芯片(2)负极面与第二垫块(6)的上表面之间电性连接；第二垫块(6)上表面与基板(7)之间通过金属导电体电性连接；
所述基板(7)上封装有塑封结构(8)，塑封结构(8)包裹第二芯片(5)、与第二芯片(5)连接的金属导电体、胶膜层(4)、第一垫块(3)、第二垫块(6)、第一芯片(2)、与第一芯片(2)连接的金属导电体和玻璃(1)；
所述玻璃(1)的上表面裸露；
所述第二芯片(5)为控制处理芯片，第一芯片(2)为光电传感器芯片。
2.根据权利要求1所述的双垫块光电传感器封装结构，其特征在于，所述第一垫块(3)、胶膜层(4)和第二芯片(5)的四个侧面齐平。
3.根据权利要求1所述的双垫块光电传感器封装结构，其特征在于，所述第一垫块(3)和第二垫块(6)相对设置在第一芯片(2)的两端。
4.根据权利要求3所述的双垫块光电传感器封装结构，其特征在于，所述第一垫块(3)和第二垫块(6)之间具有间隙。
5.根据权利要求1所述的双垫块光电传感器封装结构，其特征在于，所述第二垫块(6)的上表面镀有金属层，第一芯片(2)的负极面与金属层接触，并且金属层与基板(7)之间连接有金属导电体。
6.根据权利要求1或5任意一项所述的双垫块光电传感器封装结构，其特征在于，所述第二垫块(6)上表面的一部分与第一芯片(2)负极面接触，第二垫块(6)上表面的另一部分上连接金属导电体。
7.根据权利要求1所述的双垫块光电传感器封装结构，其特征在于，所述第一垫块(3)为硅片、陶瓷或玻璃。
8.根据权利要求1所述的双垫块光电传感器封装结构，其特征在于，所述第一芯片(2)的正极面具有传感区和非传感区；玻璃(1)覆盖在传感区上，非传感区上连接金属导电体。
9.一种光电传感器封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，将第二芯片(5)设置在基板(7)上，再进行金属导电体键合；所述第二芯片(5)为控制处理芯片；
步骤S2，第一垫块(3)的一面预涂胶膜，使该面朝下与第二芯片(5)相对，采用胶膜封装第一垫块(3)和第二芯片(5)之间的空隙，形成胶膜层(4)，胶膜层(4)包裹第二芯片(5)上方的金属导电体；
步骤S3，将第二垫块(6)设置在基板(7)上，第二垫块(6)与第二芯片(5)之间具有间隙，第二垫块(6)的上表面与第一垫块(3)的上表面齐平；
步骤S4，将第一芯片(2)的负极面覆盖在第二垫块(6)和第一垫块(3)上，第一芯片(2)的负极面与第二垫块(6)的上表面电性连接，金属导电体键合第二垫块(6)的上表面和基板(7)；所述第一芯片(2)为光电传感器芯片；
步骤S5，将玻璃(1)覆盖在第一芯片(2)的正极面上，金属导电体连接第一芯片(2)的正极面和基板(7)；
步骤S6，采用塑封料封装基板(7)上的第二芯片(5)、胶膜层(4)、第一垫块(3)、第二垫块(6)、第一芯片(2)和玻璃(1)，形成封装结构(8)；
步骤S7，磨削封装结构(8)的上表面，使玻璃(1)裸露；得到如权利要求1所述的双垫块光电传感器封装结构。
10.根据权利要求11所述的光电传感器封装方法，其特征在于，所述步骤S7中还包括切割得到的光电传感器封装结构，使封装结构(8)的四个侧面与基板(7)的四个侧面齐平。
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