CN111477693A - 光学芯片封装结构及其封装方法、光电装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种光学芯片封装结构、及其封装方法及光电装置。光学芯片封装结构包括：衬底；感光元件，感光元件承载于所述衬底上；支撑体，支撑体抵接衬底，或者，支撑体设置于所述感光元件上；第一光学器件，与所述支撑体为一体结构，所述第一光学器件承载于所述支撑体背离所述感光元件的一侧；及引线，通过所述引线将所述感光元件的第一焊接点与所述衬底内部的线路电连接。所述支撑体支撑所述光学器件形成的所述光学芯片封装结构简单、可靠，且所述光学芯片封装结构的工艺制作流程简单，有效的降低了制作成本。由于所述光学芯片封装结构简单，在光学芯片封装结构后续的使用过程中，不需要复杂的技术即可实现光学芯片封装结构的布线、校准等。
Description
技术领域
本申请涉及芯片封装技术领域，尤其是涉及一种光学芯片封装结构及其封装方法、光电装置。
背景技术
目前，芯片已经成为电路设计中最重要的电子元器件之一。芯片制作过程中，封装是主要流程之一。而光学芯片由于涉及到光学结构，传统的芯片封装工艺无法封装光学芯片。现有的光学芯片封装工艺制作成本较高、工艺流程复杂，且在后续使用过程中的校准难度大。
发明内容
本申请公开了一种光学芯片封装结构，能够降低制作成本、工艺流程简单，且校准难度小。
第一方面，本申请提供了一种光学芯片封装结构，所述光学芯片封装结构包括：
衬底；
感光元件，所述感光元件承载于所述衬底上；
支撑体，所述支撑体抵接所述衬底，或者，所述支撑体设置于所述感光元件上；
第一光学器件，与所述支撑体为一体结构，所述第一光学器件承载于所述支撑体背离所述感光元件的一侧；及
引线，通过所述引线将所述感光元件的第一焊接点与所述衬底内部的线路的第二焊接点电连接。
所述支撑体支撑所述光学器件形成的所述光学芯片封装结构简单、可靠，且所述光学芯片封装结构的工艺制作流程简单，有效的降低了制作成本。由于所述光学芯片封装结构简单，在光学芯片后续的使用过程中，不需要复杂的技术即可实现光学芯片的布线、校准等。
第二方面，本申请还提供了一种光电装置，所述光电装置包括如第一方面所述的光学芯片封装结构。
第三方面，本申请还提供了一种光学芯片封装结构的封装方法，所述光学芯片封装结构的封装方法包括：
提供衬底及多个感光元件，将所述多个感光元件粘接于所述衬底；
提供引线，通过所述引线将所述感光元件的第一焊接点与所述衬底的第二焊接点焊接；
提供多个支撑体及多个第一光学器件，单个所述支撑体及单个所述第一光学器件一体成型；
将所述支撑体与所述感光元件，或者，与所述衬底粘接。
附图说明
为了更清楚的说明本申请实施方式中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请第一实施方式提供的光学芯片封装结构俯视示意图。
图2为图1中沿I-I线的剖视示意图。
图3为本申请一实施例提供的光学芯片封装结构俯视示意图。
图4为图3中沿II-II线的剖视示意图。
图5为本申请又一实施例提供的光学芯片封装结构的剖面示意图。
图6为本申请又一实施例提供的光学芯片封装结构的剖面示意图。
图7为本申请又一实施例提供的光学芯片封装结构的剖面示意图。
图8为本申请另一实施例提供的光学芯片封装结构的剖面示意图。
图9为本申请另一实施例提供的光学芯片封装结构的剖面示意图。
图10为本申请另一实施例提供的光学芯片封装结构的剖面示意图。
图11为本申请另一实施例提供的光学芯片封装结构的剖面示意图。
图12为本申请再一实施例提供的光学芯片封装结构的剖面示意图。
图13为本申请再一实施例提供的光学芯片封装结构的剖面示意图。
图14为本申请再一实施例提供的光学芯片封装结构的剖面示意图。
图15为本申请再一实施例提供的光学芯片封装结构的剖面示意图。
图16为本申请一实施例提供的光电装置示意图。
图17为本申请一实施例提供的光学芯片封装结构封装方法示意图。
图18为本申请一实施例提供的光学芯片封装结构注塑切割流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。
本申请提供了一种光学芯片封装结构1，请一并参阅图1及图2，图1为本申请第一实施方式提供的光学芯片封装结构俯视示意图；图2为图1中沿I-I线的剖视示意图。所述光学芯片封装结构1包括：衬底11、感光元件12、支撑体13、第一光学器件14及引线15。所述感光元件12承载于所述衬底11上。所述支撑体13设置于所述感光元件12上。所述第一光学器件14与所述支撑体13为一体结构，所述第一光学器件14承载于所述支撑体13背离所述感光元件12的一侧。所述引线15用于将所述感光元件12的第一焊接点123与所述衬底11内部的线路的第二焊接点112电连接。可以理解地，在本实施方式中，所述支撑体13设置于所述感光元件12上，在其他实施方式中，所述支撑体13设置于所述衬底11，稍后将对所述支撑体13设置于所述衬底11的形式进行介绍。
需要说明的是，为了更清晰的观察到所述支撑体13与所述第一光学器件14的位置关系，所述支撑体13透视显示于图1，并不代表所述支撑体13显露于所述第一光学器件14。
具体的，所述衬底11包括但不限于为引线框架或基板，引线框架及基板均具有引脚线路，所述第二焊接点112为引线框架或基板外露的引脚。基板的材质可以是软性线路板、硬性线路板、软硬结合线路板或其他类型的线路板，以及玻璃，陶瓷等多种材料的单层、多层线路板。所述衬底11内具有可导电的线路以及显露于所述衬底11的第二焊接点112。所述第二焊接点112电连接所述可导电的线路。
所述感光元件12为可以将光信号转换为可被读取的电信号的一种光电器件。通常情况下，所述感光元件12工作在特定光辐射波段，具体的，例如，紫外光传感器中的所述感光元件12工作在紫外光辐射波段(315nm-400nm)，所述感光元件12可接收不同波段的光信号并转换为可被读取的电信号。
所述支撑体13的材料可以为但不限于为具有弹性及黏性的材料，例如树脂材料、光硬化材料、部分金属、陶瓷等材料。优选的，所述支撑体13的形状为柱状体，以便更好的支撑所述第一光学器件14。
由于所述感光元件12工作在特定光辐射波段，因此，所述第一光学器件14可通过预设波段的光信号，而预设波段之外的其他波段的光不能被通过。
所述引线15将所述感光元件12的第一焊接点123与所述衬底11的内部的线路电连接的方式举例说明如下。所述衬底11的表面设置第二焊接点112，所述第二焊接点112电连接所述衬底11内部的线路。所述引线15电连接所述感光元件12的第一焊接点123以及所述第二焊接点112，以将所述感光元件12的第一焊接点123与所述衬底11内部的线路电连接，进而可使所述感光元件12产生的电信号传递至所述衬底11内部的线路。若所述衬底11上还设置有与所述衬底11内部的线路电连接有其他电子元器件，则可以实现所述感光元件12产生的电信号传递至其他电子元器件，实现不同的功能。例如，所述衬底11还设置有处理器及电阻，所述感光元件12产生的电信号传递至所述处理器及所述电阻时，经过所述电阻的电流值发生变化，所述处理器可根据变化的电流值计算出所述感光元件12接收的光功率值。所述引线15可通过但不仅限于通过焊接的方式实现所述感光元件12的第一焊接点123与所述衬底11的第二焊接点112之间电性或物理连接。所述引线15可以为但不限于为金线、铜线或铝线等具有可焊接性、导电性强的金属材料。可以理解的，如图2所示，所述第一焊接点123对称分布于所述感光元件12的周缘，所述第二焊接点112对称分布于所述衬底11的周缘。
可以理解的，在本实施例中，所述支撑体13支撑所述第一光学器件14形成的所述光学芯片封装结构1简单、可靠，且所述光学芯片封装结构1的工艺制作流程简单，有效的降低了制作成本。由于所述光学芯片封装结构1简单，在光学芯片封装结构1后续的使用过程中，不需要复杂的技术即可实现光学芯片封装结构1的布线、校准等。
在一种可能的实施例中，请再次参阅图2，所述感光元件12包括感光区121及非感光区122，所述非感光区122围设在所述感光区121的周围，所述支撑体13设置在所述非感光区122，且所述支撑体13围绕所述感光区121设置。
所谓感光区121是指，对光敏感的区域，所述感光区121可接收预设波段的光信号，并将所述预设波段的光信号转换为电信号，其中，所述电信号的强度与所述预设频段的光信号的强度正相关。所谓非感光区122，是指对光不敏感的区域，所述非感光区122不能够将光信号转换为电信号。
在一实施例中，所述感光元件12的第一焊接点123设置于所述非感光区122且位于所述感光元件12背离所述衬底11的一侧，所述支撑体13与所述感光元件12的第一焊接点123之间存在间隙。在本实施方式中，以所述引线15与所述感光元件12连接的地方为所述感光元件12的第一焊接点123。
具体的，所述支撑体13与所述感光元件12的第一焊接点123之间存在间隙，以防止所述支撑体13阻碍所述引线15与所述感光元件12的第一焊接点123的连接。那么，所述支撑体13在垂直于所述感光元件12与所述衬底11层叠方向的方向上的尺寸(即，所述支撑体13的宽度)小于或等于所述感光元件12的第一焊接点123距离所述感光区121的最小距离。在本实施例中，所述感光元件12与所述衬底11的层叠方向为纵向，所述支撑体13在垂直于所述感光元件12与所述衬底11层叠方向的方向上为横向。所述感光元件12的第一焊接点123距离所述感光区121的距离范围为100-500μm。例如，所述感光元件12的第一焊接点123距离所述感光区121的距离为300μm，则所述支撑体13的宽度小于或等于300μm。
在本实施例中，所述第一光学器件14设置于所述支撑体13背离所述衬底11的端面。进一步地，所述第一光学器件14凸出所述支撑体13的周缘。此时，所述第一光学器件14在所述衬底11上的正投影覆盖所述支撑体13。此种设置方式，方便所述第一光学器件14与所述支撑体13的对位。
在一种可能的实施例中，请一并参阅图3及图4，图3为本申请一实施例提供的光学芯片封装结构俯视示意图；图4为图3中沿II-II线的剖视示意图。在本实施方式中，所述支撑体13设置于所述衬底11上，且所述支撑体13位于所述衬底11的第二焊接点112背离所述感光元件12的一侧。图中，引线15与衬底11的连接点为所述衬底11的第二焊接点112。此种设置方式，一方面可减少所述支撑体13对所述感光元件12的影响，另外一方面使得所述光学芯片封装结构1在垂直于所述衬底11平面的尺寸较小。
在一实施例中，所述支撑体13与所述衬底11的第二焊接点112之间存在间隙。具体的，所述支撑体13与所述衬底11的第二焊接点112之间存在间隙，以防止所述支撑体13阻碍所述引线15与所述衬底11的第二焊接点112的焊接。所述支撑体13在垂直于所述感光元件12与所述衬底11层叠方向的方向上的尺寸(即，所述支撑体13的宽度)小于或等于所述感光元件12的第一焊接点123与所述衬底11的第二焊接点112之间的水平距离。在本实施例中，所述感光元件12的第一焊接点123与所述衬底11的第二焊接点112之间的水平距离范围为100-500μm。例如，所述感光元件12的第一焊接点123与所述衬底11的第二焊接点112之间的水平距离为400μm，则所述支撑体13在垂直于所述感光元件12与所述衬底11层叠方向的方向上的宽度应小于或等于400μm。
在一实施方式中，所述第一光学器件14设置于所述支撑体13背离所述衬底11的端面上。在本实施方式中，所述第一光学器件14的外周侧面与所述支撑体13的外周侧面平齐。此种设置方式，一方面可增强所述支撑体13对所述第一光学器件14的支撑强度，另外一方面使得所述光学芯片封装结构1在平行于所述衬底11平面的尺寸较小。
在一种可能的实施例中，请一并参阅图5，图5为本申请又一实施例提供的光学芯片封装结构的剖面示意图。在本实施例中，所述支撑体13设置于所述衬底11。所述支撑体13具有支撑本体131以及自所述支撑本体131的一侧凸出的延伸部132，所述延伸部132包覆于所述衬底11的周侧面，且所述延伸部132的高度大于或等于所述衬底11的厚度。
具体的，所述延伸部132的高度需大于或等于所述衬底11的厚度，使得所述延伸部132在所述衬底11的外侧包覆于所述衬底11。可以理解的，在本实施例中，由于设置了所述延伸部132，所述支撑体13与所述衬底11的接触面积更大，所述支撑体13与所述衬底11的连接更加牢固。
可以理解的，空气中的水汽、灰尘等可能由不同材料的接合处进入所述光学芯片封装结构1，例如，由所述支撑体13与所述衬底11的结合处进入所述光学芯片封装结构1，导致所述引线15与所述衬底11的第二焊接点112脱落或者所述感光区121被覆盖灰尘。在本实施例中，由于所述延伸部132包覆于所述衬底11，水汽、灰尘不易于从支撑体13与衬底11的接合处进入所述光学芯片封装结构1的内部，降低了所述引线15与所述衬底11的第二焊接点112脱落的概率以及降低了感光区121被覆盖上灰尘的风险。
在本实施方式中，所述光学芯片封装结构1中所述第一光学器件14设置于所述支撑体13背离所述衬底11的端面上，且所述第一光学器件14的外周侧面与所述支撑体13的外周侧面平齐。
在一种可能的实施例中，请一并参阅图6，图6为本申请又一实施例提供的光学芯片封装结构的剖面示意图。在本实施方式中，所述支撑体13设置于所述衬底11上，所述衬底11上设置有键合件111，所述支撑体13对应所述键合件11放置，且通过所述键合件111与所述衬底11固定。
优选的，所述键合件111在水平方向上的宽度应大于或等于所述支撑体13在水平方向上的宽度，且所述键合件111距离所述引线15与所述衬底11的第二焊接点112之间有一定间隙，以避免阻碍所述引线15与所述衬底11的第二焊接点112的焊接。
可以理解的，在一实施例中，所述衬底11与所述键合件111一体成型或者为一体结构。所述键合件111的设置抬高了所述衬底11与所述支撑体13的结合位置，使得空气中的水汽、灰尘不容易进入到所述光学芯片封装结构1的内部，同时，水汽不易接触到所述引线15与所述衬底11的第二焊接点112，进一步减小了所述引线15与所述衬底11的第二焊接点112脱落的几率以及降低了感光区121被覆盖上灰尘的风险。
在一种可能的实施例中，请一并参阅图7，图7为本申请又一实施例提供的光学芯片封装结构的剖面示意图。所述衬底11上设置有键合件111，所述支撑体13具有支撑本体131以及自所述支撑本体131的一侧凸出的延伸部132，所述延伸部132包覆于所述键合件111及所述衬底11的外侧。
具体的，所述延伸部132的高度应大于或等于所述键合件111及所述衬底11的厚度，使得所述延伸部132可包覆于所述键合件111及所述衬底11的外侧。可以理解的，在本实施例中，空气中的水汽、灰尘不容易进入到所述光学芯片封装结构1的内部。
综上所述实施例，根据所述衬底11与所述支撑体13、所述第一光学器件14之间所采用的结构，以及所述衬底11上所述第二焊接点112的设置，所述光学芯片封装结构1最终可形成不同的外形，例如，四方无引脚扁平封装(Quad FlatNo-lead，QFN)、双边无引脚平封装(Dual Flat No-lead，DFN)、平面网格阵列封装(Land Grid Array，LGA)、球栅阵列式封装(Ball Grid Array，BGA)。其中，BGA封装形式的所述衬底11所采用的材质为引线框架，QFN、DFN、LGA封装形式的所述衬底11均采用的材质为基板。
在一种可能的实施例中，请一并参阅图8及图9，图8为本申请另一实施例提供的光学芯片封装结构的剖面示意图；图9为本申请另一实施例提供的光学芯片封装结构的剖面示意图。所述光学芯片封装结构1还包括注塑体16，所述注塑体16包覆所述第一光学器件14的部分，或者，所述注塑体16完全包覆所述第一光学器件14。
需要说明的是，所述注塑体16可应用于上述任意一个实施例所描述的光学芯片封装结构1中，本申请接下来以图8、图9的实施例为例进行示意，并不代表本申请限制了所述注塑体16的应用范围。
具体的，所述注塑体16的主要成分包括但不限于包括环氧树脂及各种添加剂(例如固化剂、改性剂、脱模剂、染色剂、阻燃剂等)。所述注塑体16包覆所述衬底11及所述第一光学器件14的方式可以为但不仅限于为在熔融状态下将注塑材料填充至所述衬底11，待注塑材料冷却固化后形成所述注塑体16。在本实施例中，所述注塑体16的注塑条件包括：注塑温度范围为145-160摄氏度；模内固化时间为1.5-2.5分钟；传递压强为3-8MPa。所述注塑体16对所述衬底11及所述第一光学器件14提供物理、电气保护，以防止外部的物理、电气干扰。
具体的，请参阅图8，所述感光元件12包括感光区121及非感光区122，所述非感光区122围设在所述感光区121的周围。所述注塑体16包覆所述第一光学器件14的部分，所述注塑体16覆盖于所述第一光学器件14对应非感光区122的部分，且露出所述第一光学器件14对应所述感光区121的部分。如图8所示，所述注塑体16包覆所述衬底11的至少部分，且所述注塑体16并未包覆所述感光元件12。也就是说，所述注塑体16对所述感光元件12接收的光不产生影响。因此，在本实施例中，所述注塑体16可以是透光材料，也可以是不透光材料(例如固态环氧树脂、酚醛树脂填充物等)。
在本实施方式中，如图8所示，所述注塑体16包括弯折相连的周侧壁163以及顶壁164。所述周侧壁163环绕所衬底11、所述感光元件12、所述支撑件13、以及所述第一光学器件14的外周侧设置。所述周侧壁163连接于所述衬底11的周侧面。所述顶壁164贴合所述第一光学器件14，且所述顶壁164设置有一通孔165，且所述通孔165贯穿所述顶壁164至所述第一光学器件14的表面。所述通孔165对应所述感光区121设置，所述顶壁164在衬底11上的正投影落在所述感光区121在所述衬底11的正投影之外，以避免对进入所述感光区11的光线的遮挡。
如图9所示，所述注塑体16完全包覆所述衬底11及所述感光元件12。当所述注塑体16包覆所述衬底11及所述感光元件12时，所述注塑体16对应感光区121及所述非感光区122设置，为了降低注塑体16对所述感光元件12的影响，所述注塑体16为透光的。
具体的，当所述注塑体16透光时，所述注塑体16的材料为透光材料，所述注塑体16的透光率由所述注塑体16的厚度及光的波长决定。在一实施方式中，所述注塑体16可透过光波长大于400nm的光。优选的，所述注塑体16的厚度为1mm，且光波长为940nm时，所述注塑体16的透光率达98％。
在一种可能的实施例中，所述注塑体16还填充于所述衬底11、所述支撑体13、所述感光元件12、及所述第一光学器件14形成的空间内，且所述注塑体16还包覆所述衬底11的周侧面、所述支撑体13的周侧面。
如图9所示，当所述注塑体16设置于所述衬底11上，且使得感光元件12、所述支撑体13、所述第一光学器件14及所述引线15完全内嵌于所述注塑体16中。可以理解的，在本实施例中，完全包覆所述第一光学器件14使得所述注塑体16对所述第一光学器件14提供更好的物理保护。
需要说明的是，如图8及图9所示，以所述第一光学器件14设置于所述支撑体13背离所述感光元件12的端面且所述第一光学器件14凸出所述支撑体13的周缘。
请一并参阅图10及图11，图10为本申请另一实施例提供的光学芯片封装结构的剖面示意图；图11为本申请另一实施例提供的光学芯片封装结构的剖面示意图。如图10及图11所示，所述第一光学器件14设置于所述支撑体13背离所述衬底11的端面上，所述第一光学器件14的外周侧面与所述支撑体13的外周侧面平齐。在本实施方式中，如图10所示，所述注塑体16包括弯折相连的周侧壁163以及顶壁164，所述周侧壁163环绕所述衬底11、所述感光元件12、所述支撑件13、以及所述第一光学器件14的外周侧设置。所述周侧壁163连接于所述衬底11的周侧面。所述周侧壁163抵接所述支撑件13的外周侧，以使得所述光学芯片封装结构1在横向具有较小的尺寸。所述顶壁164设置有一通孔165，且所述通孔165贯穿所述顶壁164至所述第一光学器件14的表面。所述顶壁164在衬底11上的正投影落在所述感光区121在所述衬底11的正投影之外，以避免对进入所述感光区11的光线的遮挡。
图11提供的光学器件封装结构1和图10提供的光学器件封装结构1的基本结构一样，区别在于，在图11中所述注塑体16封装在所述衬底11的外周侧、所述支撑件13的外周侧、所述第一光学器件14的外周侧，且填充于所述衬底11、所述感光芯片12、所述支撑件13、所述第一光学器件14的间隙空间。
在一种可能的实施例中，请一并参阅图12，图12为本申请再一实施例提供的光学芯片封装结构的剖面示意图。所述光学芯片封装结构1还包括至少一个第二光学器件17，所述第二光学器件17设置于所述第一光学器件14背离所述支撑体13的一侧，且所述注塑体16部分填充于所述第一光学器件14与所述第二光学器件17之间，所述注塑体16支撑所述第二光学器件17。
在本实施例的示意图中，以所述光学芯片封装结构1包括第二光学器件17结合到前述实施方式提供的光学芯片封装结构1中的一种为例进行示意，并不应当理解为对本申请提供的光学器件封装结构1的限定。
具体的，经过所述第二光学器件17的光由所述第二光学器件17进行第一次滤光后入射所述第一光学器件14，所述第一光学器件14进行第二次滤光后入射所述感光元件12。
可以理解的，在本实施例中，所述第二光学器件17与所述第一光学器件14结合使用，使得光过滤效果更佳，所述感光元件12接收的光波段更加精准，转换的电信号也更加准确。
在一种可能的实施例中，请再次参阅图12，所述注塑体16背离所述第一光学器件14的一侧形成凹槽161，所述凹槽161的侧壁上设置有凸出部162，所述凸出部162用于承载所述第二光学器件17。
可以理解的，所述注塑体16的光透过率与所述注塑体16的厚度有关。在本实施例中，所述第一光学器件14与所述第二光学器件17之间存在所述凹槽161，所述注塑体16的厚度减小，从而使得该部分的所述注塑体16的光透过率相对增加。
需要说明的是，如图12所示，所述第一光学器件14设置于所述支撑体13背离所述感光元件12的端面。进一步地，所述第一光学器件14凸出所述支撑体13的周缘，且所述注塑体16完全包覆所述衬底11、所述感光元件12、所述支撑体13及所述第一光学器件14。
在其他可能的实施例中，请一并参阅图13、图14及图15，图13为本申请再一实施例提供的光学芯片封装结构的剖面示意图；图14为本申请再一实施例提供的光学芯片封装结构的剖面示意图；图15为本申请再一实施例提供的光学芯片封装结构的剖面示意图。具体的，如图13所示，所述第一光学器件14设置于所述支撑体13背离所述衬底11的端面上，所述第一光学器件14的外周侧面与所述支撑体13的外周侧面平齐，且所述注塑体16完全包覆所述衬底11及所述感光元件12。如图14提供的光学芯片封装结构可以为将第二光学器件17结合到图7及其相关描述中所述的光学芯片封装结构，相同之处不再赘述。在本实施方式中，所述第二光学器件17设置在所述注塑件16上，具体地，所述第二光学器件17设置于所述注塑件16的顶壁164上。如图15提供的光学芯片封装结构可以为将第二光学器件17结合到图7及其相关描述中所述的光学芯片封装结构，相同之处不再赘述。所述第二光学器件17设置于所述封装体16的顶壁164背离所述第一光学器件14的表面。
在一种可能的实施例中，所述感光元件12包括感光区121及非感光区122，所述非感光区122围设在所述感光区121的周围，所述第一光学器件14及所述第二光学器件17在所述感光元件12所在平面的正投影覆盖所述感光区121所在的区域。
具体的，由于在同种均匀介质中，光的传播方向为直线传播，所述第一光学器件14及所述第二光学器件17在所述感光元件12所在平面的正投影覆盖所述感光区121所在的区域，也就是说，所述感光元件12的所述感光区121所接收的光一定会经过所述第一光学器件14或者所述第一光学器件14及所述第二光学器件17的过滤，以保证所述感光元件12的正常工作。
可以理解的，若所述光学芯片封装结构包括两个及以上所述第二光学器件17时，所述第二光学器件17与所述注塑体16的多个所述凸出部162层叠设置形成阶梯结构，多个所述凸出部162用于支撑两个及以上所述第二光学件17。
在一种可能的实施例中，所述第一光学器件14包括滤光片、凸镜、凹镜、棱镜、具有通孔的板件中的任意一种或多种。
当所述光学芯片封装结构1为微机电(MEMS)产品时，所述第一光学器件14为带孔的基板，所述基板可以为但不仅限于为玻璃，这个孔可以作为音孔，这样就可以封装MEMS麦克风，或者其他压力MEMS器件。
当所述第一光学器件14为不同的光学器件时，所对应的光学芯片的功能不同。例如，所述第一光学器件14为滤光片时，光学芯片的功能可以是接收特定波段的光信号，并计算光信号的功率；又例如，当所述第一光学器件为凸镜时，光学芯片的功能可以是计算接收光的折射率等。
本申请还提供了一种光电装置2，请参阅图16，图16为本申请一实施例提供的光电装置示意图。所述光电装置2包括如上文所述的光学封装结构1。所述光学封装结构请参阅上文的描述，在此不再赘述。
具体的，在本实施例中，所述光电装置2可以是深感摄像头，如图16所示，所述光电装置2还包括一光发射器21。所谓深感摄像头是指，所述光发射器21发射一红外光，经过红外光的反射，所述第一光学器件14及所述第二光学器件17可对光线进行过滤，使得所述感光元件12仅接收反射回来的红外光。通过计算红外光线的发射及接收的时间，可以得出反射红外光物体距离所述光电装置2的距离。
本申请还提供了一种光学芯片封装结构1的封装方法。接下来，将结合前面任意实施例提供的光学芯片封装结构1对本申请的光学芯片封装结构1的封装方法进行详细介绍。请一并参阅图17，图17为本申请一实施例提供的光学芯片封装结构封装方法示意图。所述光学芯片封装结构1的封装方法包括：步骤S101、S102、S103、S104，步骤S101、S102、S103、S104的具体内容如下。
S101，提供衬底及多个感光元件，将所述多个感光元件粘接于所述衬底；
具体的，所述感光元件12粘接于所述衬底11的工艺包括但不限于共晶合金法、树脂粘接法、胶带粘接法等。所述感光元件12粘接于所述衬底11后，与所述衬底11形成良好的欧姆接触，即所述感光元件12与所述衬底11的接触处形成一个纯电阻，且电阻值较小。所述感光元件12粘接于所述衬底11后还具有良好的散热性能、化学性能及机械强度。
S102，提供引线，通过所述引线将所述感光元件的第一焊接点与所述衬底的第二焊接点焊接；
具体的，可通过注塑、粘结、丝印、打印、画胶、溅射等方式，在所述第一光学器件14上形成所述支撑体13，所述支撑体13环绕设置于所述第一光学器件14。再通过粘结、超声、烧结、融合等方式将所述支撑体13及所述第一光学器件14粘接于所述感光元件12，或所述衬底11。
S103，提供多个支撑体及多个第一光学器件，单个所述支撑体及单个所述第一光学器件一体成型；
具体的，所述引线15的焊接工艺包括但不限于为热压键合、热压超声键合、超声键合。焊接后，所述引线15具有结合力强、接触电阻小、良好的导电性能及一定的机械强度等特点。
S104，将所述支撑体与所述感光元件，或者，与所述衬底粘接。
具体的，根据所述注塑体16的用量，所述注塑体16可以是部分填充于所述衬底11的至少部分，所述注塑体16还可以是完全包覆所述衬底11及所述感光元件12的。所述注塑体16具有良好的绝缘性、密封性、机械强度等特征，以对所述衬底11、所述感光元件12及所述第一光学器件14提供物理保护。
可以理解的，在本实施例中，只要不影响一体成型的所述支撑体13及所述第一光学器件14与所述感光元件12或者所述衬底11粘接，上述光学芯片封装结构1的封装方法的顺序可以改变。
在一种可能的实施例中，请一并参阅图18，图18为本申请一实施例提供的光学芯片封装结构注塑切割流程示意图。所述方法还包括：步骤S201、S202、S203、S204，步骤S201、S202、S203、S204的详细介绍如下。
S201，提供所述注塑材料，将所述注塑材料包覆所述第一光学器件的部分，或者完全包覆所述多个第一光学器件；
S203，将每个感光元件以及对应的支撑体、及第一光学器件独立分开；
S204，切除多余的注塑材料。
具体的，在工艺生产上，通常是一次性封装多个连接在一起的光学芯片。在封装完成后，需要对每个所述光学封装结构独立分开，并切除多余部分的连接材料及部分凸出树脂材料。
在一种可能的实施例中，如图18所示，在所述步骤S203，将每个感光元件以及对应的支撑体、及第一光学器件独立分开之前，所述方法还包括：步骤S202，步骤S202的详细介绍如下。
S202，将至少一个第二光学器件设置于所述注塑材料上，且所述第二光学器件位于所述第一光学器件背离所述支撑体的一侧。
具体的，所述第二光学器件17请参阅上文描述，在此不再赘述。
本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (23)
1.一种光学芯片封装结构，其特征在于，所述光学芯片封装结构包括：
衬底；
感光元件，所述感光元件承载于所述衬底上；
支撑体，所述支撑体设置于所述衬底上，或者，所述支撑体设置于所述感光元件上；
第一光学器件，与所述支撑体为一体结构，所述第一光学器件承载于所述支撑体背离所述感光元件的一侧；及
引线，所述引线用于将所述感光元件的第一焊接点与所述衬底内部的线路的第二焊接点电连接。
2.如权利要求1所述的光学芯片封装结构，其特征在于，所述感光元件包括感光区及非感光区，所述非感光区围设在所述感光区的周围，所述支撑体设置在所述非感光区，且所述支撑体围绕所述感光区设置。
3.如权利要求2所述的光学芯片封装结构，其特征在于，所述第一焊接点设置于所述非感光区且位于所述感光元件背离所述衬底的一侧。
4.如权利要求3所述的光学芯片封装结构，其特征在于，所述第一焊接点距离所述感光区的距离范围为100-500μm，所述支撑体的宽度小于或等于所述最小距离。
5.如权利要求1所述的光学芯片封装结构，其特征在于，所述支撑体设置于所述衬底上，且所述支撑体位于所述第二焊接点背离感光元件的一侧。
6.如权利要求5所述的光学芯片封装结构，其特征在于，所述第二焊接点与邻近所述衬底的周侧面之间的距离范围为100-500μm，所述支撑体的宽度小于或等于所述距离范围。
7.如权利要求1所述的光学芯片封装结构，其特征在于，所述第一光学器件设置于所述支撑体背离所述衬底的端面，且所述第一光学器件凸出所述支撑体的周缘。
8.如权利要求1所述的光学芯片封装结构，其特征在于，所述第一光学器件设置于所述支撑体背离所述衬底的端面，且所述第一光学器件的外周侧面与所述支撑体的外周侧面平齐。
9.如权利要求5-8任意一项所述的光学芯片封装结构，其特征在于，当所述支撑体设置于所述衬底上时，所述支撑体具有支撑本体以及自所述支撑本体的一侧凸出的延伸部，所述延伸部包覆于所述衬底的周侧面，且所述延伸部的高度大于或等于所述衬底的厚度。
10.如权利要求5-8任意一项所述的光学芯片封装结构，其特征在于，当所述支撑体设置于所述衬底上时，所述衬底上设置有键合件，所述衬底与所述键合件一体成型，所述支撑体对应所述键合件放置，且通过所述键合件与所述衬底粘接。
11.如权利要求1-10任意一项所述的光学芯片封装结构，其特征在于，所述光学芯片封装结构还包括：
注塑体，所述注塑体包覆所述第一光学器件的部分，或者，所述注塑体完全包覆所述第一光学器件。
12.如权利要求11所述的光学芯片封装结构，其特征在于，所述感光元件包括感光区及非感光区，所述非感光区围设在所述感光区的周围，当所述注塑体包覆所述第一光学器件的部分时，所述注塑体覆盖于所述第一光学器件对应非感光区的部分，且露出所述第一光学器件对应所述感光区的部分。
13.如权利要求12所述的光学芯片封装结构，其特征在于，所述注塑体包括弯折相连的周侧壁以及顶壁，所述周侧壁环绕所述衬底、所述感光元件、所述支撑件、以及所述第一光学器件的外周侧设置，且所述周侧壁连接于所述衬底的周侧面，所述顶壁贴合所述第一光学器件，且所述顶壁具有通孔，所述通孔对应所述感光区设置，所述顶壁在所述衬底上的正投影落在所述感光区在所述衬底的正投影之外。
14.如权利要求11所述的光学芯片封装结构，其特征在于，所述感光元件包括感光区及非感光区，所述非感光区围设在所述感光区的周围，当所述注塑体完全包覆所述第一光学器件时，所述注塑体对应感光区及所述非感光区设置，所述注塑体的材质为透光的。
15.如权利要求14所述的光学芯片封装结构，其特征在于，所述注塑体还填充于所述衬底、所述支撑体、所述感光元件、及所述第一光学器件形成的空间内，且所述注塑体还包覆所述衬底的周侧面、所述支撑体的周侧面。
16.如权利要求1-15任意一项所述的光学芯片封装结构，其特征在于，所述光学芯片封装结构还包括至少一个第二光学器件，所述第二光学器件设置于所述第一光学器件背离所述支撑体的一侧，且所述注塑体部分填充于所述第一光学器件与所述第二光学器件之间，所述注塑体支撑所述第二光学器件。
17.如权利要求16所述的光学芯片封装结构，其特征在于，所述注塑体背离所述第一光学器件的一侧形成凹槽，所述凹槽的侧壁上设置有凸出部，所述凸出部用于承载所述第二光学器件。
18.如权利要求16所述的光学芯片封装结构，其特征在于，所述感光元件包括感光区及非感光区，所述非感光区围设在所述感光区的周围，所述第一光学器件及所述第二光学器件在所述感光元件所在平面的正投影覆盖所述感光区所在的区域。
19.如权利要求1所述的光学芯片封装结构，其特征在于，所述第一光学器件包括滤光片、凸镜、凹镜、棱镜、具有通孔的板件中的任意一种或多种。
20.一种光电装置，其特征在于，所述光电装置包括如权利要求1-19任意一项所述的光学芯片封装结构。
21.一种光学芯片封装结构的封装方法，其特征在于，所述光学芯片封装结构的封装方法包括：
提供衬底及多个感光元件，将所述多个感光元件粘接于所述衬底；
提供引线，通过所述引线将所述感光元件的第一焊接点与所述衬底的第二焊接点焊接；
提供多个支撑体及多个第一光学器件，单个所述支撑体及单个所述第一光学器件一体成型；
将所述支撑体与所述感光元件，或者，与所述衬底粘接。
22.如权利要求21所述的光学芯片封装结构的封装方法，其特征在于，所述方法还包括：
提供所述注塑材料，将所述注塑材料包覆所述第一光学器件的部分，或者完全包覆所述多个第一光学器件；
将每个感光元件以及对应的支撑体、及第一光学器件独立分开；
切除多余的注塑材料。
23.如权利要求22所述的光学芯片封装结构的封装方法，其特征在于，在所述将每个感光元件以及对应的支撑体、及第一光学器件独立分开之前，所述方法还包括：
将至少一个第二光学器件设置于所述注塑材料上，且所述第二光学器件位于所述第一光学器件背离所述支撑体的一侧。
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| CN112054063A (zh) * | 2020-09-07 | 2020-12-08 | 深圳市灵明光子科技有限公司 | 芯片级封装方法、芯片级封装结构及光电装置 |
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2020
- 2020-04-27 CN CN202010345692.9A patent/CN111477693A/zh active Pending
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