CN109103266A - 一种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，第二芯片与基板电性连接；第二芯片上设置有垫块；第二垫块上设置有第一芯片；第一芯片上方覆盖有玻璃；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；所述玻璃覆盖在第一芯片的正极面上，第一芯片的正极面上通过金属导电体与基板电性连接。解决了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

一种光电传感器封装结构及其封装方法
技术领域
本发明属于传感器封装技术领域；具体涉及一种光电传感器封装结构；还涉及光电传感器的封装方法。
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
本发明提供了一种光电传感器封装结构及其封装方法；解决了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：一种光电传感器封装结构，包括基板，基板上设置有第二芯片，第二芯片与基板电性连接；第二芯片上设置有垫块；第二垫块上设置有第一芯片；第一芯片上方覆盖有玻璃；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；所述玻璃覆盖在第一芯片的正极面上，第一芯片的正极面上通过金属导电体与基板电性连接；所述第一芯片的负极面通过金属导电体与基板电性连接；所述基板上设置有塑封结构，塑封结构包裹第二芯片、垫块、第一芯片和玻璃，以及金属导电体；所述玻璃的上表面裸露。
更进一步的，本发明的特点还在于：
其中封装结构的四个侧边与基板的四个侧边齐平，封装结构的上表面与玻璃齐平。
其中垫块上镀有金属层，第一芯片的负极面通过金属层和金属导电体与基板电性连接。
其中垫块上的金属层的一部分与第一芯片的负极面接触；金属层的另一部分上通过焊接金属导电体与基板电性连接。
其中第一芯片的正极面包括传感区和非传感区，所述玻璃覆盖在传感区上，非传感区上设置有若干焊盘，焊盘与基板之间连接金属导电体。
其中第二芯片具有凸起件的一面设置在基板上。
其中垫块的底面设置有胶膜层，垫块通过胶膜层粘接第二芯片。
本发明的另一技术方案是：一种光电传感器封装方法，包括以下步骤：步骤S1，将第二芯片具有凸起件的一面设置在基板上，且第二芯片和基板电性连接；第二芯片为控制处理芯片；步骤S2，将垫块覆盖在第二芯片的上表面；步骤S3，在垫块的上表面设置第一芯片，第一芯片的负极面与垫块的上表面接触，第一芯片的正极面朝上；第一芯片的正极面和负极面均通过金属导电体与基板电性连接；第一芯片为光电传感器芯片；步骤S4，在第一芯片的正极面上覆盖玻璃；步骤S5，采用塑封料封装基板上的第二芯片、垫块、第一芯片和玻璃，形成塑封结构；步骤S6，磨削塑封结构的上表面，使玻璃的上表面裸露；得到如上所述的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S6中对塑封结构进行磨削，塑封结构的四个侧面分别与基板的四个侧面齐平，封装结构的上表面与玻璃的上表面齐平。
其中步骤S3中垫块的上表面镀有金属层，第一芯片的负极面覆盖在金属层上，第一芯片的负极面与金属层电性连接；金属层通过金属导电体与基板电性连接。
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、垫块、第二芯片以及金属导电体进行封装，并且第一芯片通过金属导电体与基板连接，第二芯片直接与基板连接，实现光电传感器芯片与控制处理芯片之间的信息交互，采用垫块实现光电传感器芯片与控制处理芯片之间的隔离。
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。
更进一步的，垫块上通过胶膜层实现对第二芯片的粘接，防止在封装的过程中垫块相对第二芯片滑动。
附图说明
图1为本发明光电传感器封装结构的示意图。
图中：1为玻璃；2为第一芯片；3为垫块；4为第二芯片；5为金属导电体；6为基板；7为塑封结构；8为凸起件。
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。
本发明提供了一种光电传感器封装结构，如图1所示，包括基板6，基板6上设置有第二芯片4，第二芯片4为控制处理芯片，且第二芯片4具有凸起件8的一面与基板6接触，第二芯片4通过凸起件8与基板6电性连接；第二芯片4上设置有垫块3，垫块3为硅片、陶瓷或玻璃等材质制成，垫块3的四个侧面与第二芯片4的四个侧面齐平；垫块3的上方设置有第一芯片2；第一芯片2包括正极面和负极面，第一芯片2的负极面朝下与垫块3的上表面接触，第一芯片2的正极面朝上，且第一芯片2的正极面和负极面均与基板6电性连接；第一芯片2的正极面上覆盖有玻璃1。
其中，第一芯片2为光电传感器芯片，第二芯片4为控制处理芯片。
优选的，第一芯片2的正极面和负极面均通过金属导电体5与基板6电性连接。
优选的，垫块3的上表面镀有金属层，金属层为镀金层、镀银层、镀铜层或镀铝层；第一芯片2的负极面与金属层电性连接，金属层上焊接有与基板6电性连通的金属导电体，从而实现第一芯片2的负极面通过垫块3上表面的金属层、金属导电体5与基板6电性连接。
第一芯片2的正极面包括有传感区和非传感区，其中玻璃1覆盖在传感区上，非传感区上设置有焊盘，焊盘焊接有与基板6连接的金属导电体，实现第一芯片2正极面与基板6的电性连接。
优选的，垫块3的下表面设置有胶膜层，垫块3通过胶膜层粘接在第二芯片4上。
其中，基板6上设置有封装结构7，封装结构7包括第二芯片4、垫块3、第一芯片2、玻璃1以及若干个金属导电体5；封装结构7的四个侧面与基板6的四个侧面齐平，且玻璃1裸露。其中第二芯片4上的凸起件8之间也填充有封装料。
优选的，封装结构7的上表面与玻璃1的上表面齐平，且使玻璃1的上表面裸露。
本发明还提供了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4设置在基板6的上表面，其中第二芯片4具有凸起件8的一面朝下与基板6的上表面电性连接，相邻两个凸起件8之间填充有胶水或者塑封料，其中第二芯片4为控制处理芯片。
步骤S2，将垫块3粘接在第二芯片4的上方，且垫块3的四个侧面与第二芯片4的四个侧面齐平；其中垫块3的材质为硅片、陶瓷或者玻璃，优选使用硅片。
优选的，垫块3的上表面镀有金属层，优选为镀金层、镀银层、镀铜层或镀铝层，垫块3的上表面键合有焊盘，焊盘焊接与基板6电性连接的金属导电体5。
垫块3的下表面涂有胶膜层，具体的其涂有DAF胶膜，通过胶膜层将垫块3粘接在第二芯片4的上方。
步骤S3，将第一芯片2的负极面朝下与垫块3的上表面贴合，第一芯片2的正极面朝上；其中第一芯片2为光电传感器芯片，第一芯片2的负极面与垫块3上表面的金属层电性连接；此时第一芯片2的负极面通过金属层、金属导电体与基板6电性连接。
优选的第一芯片2负极面的面积小于垫块3上表面金属层的面积，且第一芯片2不能覆盖金属层上键合的焊盘。
步骤S4，将玻璃1粘接在第一芯片2的正极面上；其中第一芯片2的正极面包括传感区和非传感区，其中玻璃1粘接在传感区上，非传感区上键合有焊盘，焊盘上焊接有与基板6电性连接的金属导电体；其中玻璃1为透光玻璃，能够透过可见光，玻璃1的表面还可以镀膜，使玻璃1具备滤光功能，能够透过不同波长的光。
其中采用透光率为90％以上的DAF胶膜将玻璃1粘接在传感区上。
步骤S5，采用塑封料对基板6上的第二芯片4、垫块3、第一芯片2、玻璃1以及若干个金属导电体5进行塑封，得到塑封结构7；其中塑封料为黑色或其他不透光的塑封料，其中第二芯片4的凸起件8之间也填充有塑封料。
步骤S6，对塑封结构7进行切割或磨削，使塑封结构7的四个侧面与基板6的四个侧面齐平；使玻璃1的上表面裸露，且塑封结构7的上表面与玻璃1的上表面齐平。
最终得到本发明所述的光电传感器塑封结构。

Claims (10)

1.一种光电传感器封装结构，其特征在于，包括基板(6)，基板(6)上设置有第二芯片(4)，第二芯片(4)与基板(6)电性连接；第二芯片(4)上设置有垫块(3)；第二垫块(3)上设置有第一芯片(2)；第一芯片(2)上方覆盖有玻璃(1)；
所述第二芯片(4)为控制处理芯片，第一芯片(2)为光电传感器芯片；
所述玻璃(1)覆盖在第一芯片(2)的正极面上，第一芯片(2)的正极面上通过金属导电体(5)与基板(6)电性连接；
所述第一芯片(2)的负极面通过金属导电体(5)与基板6电性连接；
所述基板(6)上设置有塑封结构(7)，塑封结构(7)包裹第二芯片(4)、垫块(3)、第一芯片(2)和玻璃(1)，以及金属导电体(5)；
所述玻璃(1)的上表面裸露。
2.根据权利要求1所述的光电传感器封装结构，其特征在于，所述封装结构(7)的四个侧边与基板(6)的四个侧边齐平，封装结构(7)的上表面与玻璃(1)齐平。
3.根据权利要求1所述的光电传感器封装结构，其特征在于，所述垫块(3)上镀有金属层，第一芯片(2)的负极面通过金属层和金属导电体(5)与基板(6)电性连接。
4.根据权利要求3所述的光电传感器封装结构，其特征在于，所述垫块(3)上的金属层的一部分与第一芯片(2)的负极面接触；金属层的另一部分上焊接金属导电体(5)。
5.根据权利要求1所述的光电传感器封装结构，其特征在于，所述第一芯片(2)的正极面包括传感区和非传感区，所述玻璃(1)覆盖在传感区上，非传感区上设置有若干焊盘，焊盘与基板(6)之间连接金属导电体(5)。
6.根据权利要求1所述的光电传感器封装结构，其特征在于，所述第二芯片(4)具有凸起件的一面设置在基板(6)上。
7.根据权利要求1所述的光电传感器封装结构，其特征在于，所述垫块(3)的底面设置有胶膜层，垫块(3)通过胶膜层粘接第二芯片(4)。
8.一种光电传感器封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，将第二芯片具有凸起件的一面设置在基板上，且第二芯片和基板电性连接；第二芯片为控制处理芯片；
步骤S2，将垫块覆盖在第二芯片的上表面；
步骤S3，在垫块的上表面设置第一芯片，第一芯片的负极面与垫块的上表面接触，第一芯片的正极面朝上；第一芯片的正极面和负极面均通过金属导电体与基板电性连接；第一芯片为光电传感器芯片；
步骤S4，在第一芯片的正极面上覆盖玻璃；
步骤S5，采用塑封料封装基板上的第二芯片、垫块、第一芯片和玻璃，形成塑封结构；
步骤S6，磨削塑封结构的上表面，使玻璃的上表面裸露；得到如权利要求1所述的光电传感器封装结构。
9.根据权利要求8所述的光电传感器封装方法，其特征在于，所述步骤S6中对塑封结构进行磨削，封装结构的上表面与玻璃的上表面齐平。
10.根据权利要求8所述的光电传感器封装方法，其特征在于，所述步骤S3中垫块的上表面镀有金属层，第一芯片的负极面覆盖在金属层上，第一芯片的负极面与金属层电性连接；所述金属层通过金属导电体与基板电性连接。
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