CN112034442A - 一种传感器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种传感器及其制作方法，其中传感器包括基板、传感器芯片组以及罩壳；传感器芯片组中包括至少一个传感器芯片，各传感器芯片固定设置于基板上，且各传感器芯片中，各自的第一电极直接与基板上设置的第一电极区电性连接；罩壳包覆于基板和传感器芯片组的外部，并至少与基板固定连接；罩壳上设置有导电层，各传感器芯片中，各自的第二电极与罩壳上的导电层电性连接。从而本发明实现了在传感器罩壳上进行走线，降低了封装难度，节约了空间，使得罩壳可以尽可能和传感器芯片之间靠近，降低了传感器的体积，拓宽了传感器的应用场景。

Description

一种传感器及其制作方法

技术领域

本发明涉及封装技术领域，更具体地说，涉及一种传感器及其制作方法。

背景技术

传感器，如距离传感器、亮度传感器、光线传感器等等，是以对检测对象进行检测为目的的设备的总称。其中，距离传感器可以检测对象的移动信息和存在信息，也就是可以检测对象的运动和是否存在。随着近几年智能设备的发展，包括智能安防、消费电子、手机等类别，对传感器的要求也越来越高，最直接的要求在体积上的变化，尤其在穿戴类消费电子领域，对其各零部件的体积大小有着严苛的要求。而相关技术中，传感器的封装通常是通过绑线WB的方式实现，其所得的传感器体积大，在应用到小尺寸电子设备上较为困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于现有传感器尺寸大，应用场景受限的问题，针对该技术问题，提供一种传感器，包括基板、传感器芯片组以及罩壳；所述传感器芯片组中包括至少一个传感器芯片，各传感器芯片固定设置于所述基板上，且各传感器芯片中，各自的第一电极直接与基板上设置的第一电极区电性连接；所述罩壳包覆于所述基板和传感器芯片组的外部，并至少与所述基板固定连接；所述罩壳上设置有导电层，各所述传感器芯片中，各自的第二电极与罩壳上的导电层电性连接。

可选的，所述传感器芯片组中的传感器芯片包括两个，分别是发射芯片和接收芯片；所述发射芯片和接收芯片的第二电极的高度相同。

可选的，所述罩壳上对应所述传感器芯片的位置，设有光学盖板。

可选的，所述罩壳上设置有第二电极区和引脚，所述第二电极区设置于所述罩壳的内表面，所述引脚设置于所述罩壳的外表面，所述导电层设置于所述罩壳的内部，所述第二电极区和引脚通过所述导电层电性连接；所述第二电极通过与所述第二电极区的连接，实现与所述导电层的电性连接。

可选的，所述罩壳与所述基板之间，通过模压的方式实现固定连接。

可选的，所述罩壳与所述基板在进行模压时，所述罩壳的内表面与所述传感器芯片的顶部距离小于等于预设阈值。

可选的，所述传感器芯片的第二电极，通过共晶焊料或超声焊料，与所述第二电极区实现电性连接。

本发明还提供一种传感器制作方法，包括：

提供基板、传感器芯片组和罩壳；所述传感器芯片组中包括至少一个传感器芯片，所述罩壳上设置有导电层；

将所述传感器芯片组中的传感器芯片固定设置于所述基板上，且所述传感器芯片中，各自的第一电极直接与基板上设置的第一电极区电性连接；

将罩壳包覆于所述基板和传感器芯片组之外，并与所述基板固定连接；其中，所述传感器芯片的第二电极与罩壳上设置的所述导电层电性连接。

可选的，所述将罩壳包覆于所述基板和传感器芯片组之外，并与所述基板固定连接包括：

将所述罩壳与所述基板通过模压的方式实现固定连接。

可选的，所述罩壳上设置有第二电极区和引脚，所述第二电极区设置于所述罩壳的内表面，所述引脚设置于所述罩壳的外表面，所述导电层设置于所述罩壳的内部；所述传感器芯片的第二电极与罩壳上设置的所述导电层电性连接包括：

在所述传感器芯片的第二电极上准备焊接材料，并在将罩壳和基板模压的过程中，通过焊接材料直接实现传感器芯片的第二电极与所述罩壳的第二电极区的电性连接。

有益效果

本发明提供一种传感器及其制作方法，其中传感器包括基板、传感器芯片组以及罩壳；传感器芯片组中包括至少一个传感器芯片，各传感器芯片固定设置于基板上，且各传感器芯片中，各自的第一电极直接与基板上设置的第一电极区电性连接；罩壳包覆于基板和传感器芯片组的外部，并至少与基板固定连接；罩壳上设置有导电层，各传感器芯片中，各自的第二电极与罩壳上的导电层电性连接。从而本发明实现了在传感器罩壳上进行走线，降低了封装难度，节约了空间，使得罩壳可以尽可能和传感器芯片之间靠近，降低了传感器的体积，拓宽了传感器的应用场景。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明各实施例中的传感器结构主视剖面示意图；

图2为本发明各实施例中的传感器中的罩壳结构主视剖面示意图；

图3为本发明各实施例中的传感器结构俯视剖面示意图；

图4为本发明各实施例中的传感器另一结构主视剖面示意图；

图5为本发明各实施例中的传感器另一结构俯视剖面示意图；

图6为本发明各实施例中的传感器制作方法流程图。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

第一实施例

本实施例提供了一种传感器，请参考图1-3，该传感器包括基板1、传感器芯片组2以及罩壳3；传感器芯片组2中包括至少一个传感器芯片20，各传感器芯片20固定设置于基板1上，且各传感器芯片20中，各自的第一电极直接与基板1上设置的第一电极区电性连接；罩壳3包覆于基板1和传感器芯片组2的外部，并至少与基板1固定连接；罩壳3上设置有导电层33，各传感器芯片20中，各自的第二电极21与罩壳3上的导电层33电性连接。

传感器是一种检测装置，其可以实现在不接触的情况下，监测外界环境以获知想要的信息；通常，传感器可以通过自身发出一些信号来进行检测，该信号可以是光信号、声波信号等等，比如说可以通过光信号来实现测距，即距离传感器的实现原理。

传感器的具体组成，包括基板1、设置在基板1上的传感器芯片组2以及罩壳3。其中，基板1按照其用料的不同，可以分为复合基板1、树脂基板1、金属基板1、陶瓷基板1、热塑性基板1等等。传感器芯片组2中包括至少一个传感器芯片20，这些传感器芯片20均固定设置于基板1上，与基板1固定连接，而且还与基板1电性连接，通过各传感器芯片20上的第一电极，与基板1上相应区域上设置的第一电极区之间的连接实现。传感器芯片20与基板1之间的固定连接和电性连接可以是同一个手段实现的，如可以通过焊锡、银胶、共晶焊料等方式，在实现电性连接的同时，也可以实现固定连接。此外，基板1与传感器芯片20之间，还可以通过其他连接部件，加固其固定连接，如双面胶、卡扣件等等，本实施例并不对此进行限定。

罩壳3是传感器的外壳，请参考图2，其设置于安装了传感器芯片20的基板1外，并将基板1和传感器芯片20，均包覆于其内；该外壳可以起到对传感器芯片20和基板1的保护作用，而且将传感器和外界隔绝可以在一定程度上降低传感器采集信息的干扰。为了降低传感器的尺寸，本实施例中通过罩壳3来进行传感器芯片20的电性连接；具体而言，通过在罩壳3上设置导电层3，将传感器芯片20的第二电极21与罩壳3上的导电层33连接，再通过导电层33来实现电性连接。其中，可以是在罩壳3上，设置第二电极区31和引脚32，其中第二电极区31设置于罩壳3的内表面，引脚32设置于罩壳3的外表面，然后，将导电层33设置于罩壳3的内部，第二电极区31和引脚32，通过设置在罩壳3内部的导电层33电性连接；与之相应的，传感器芯片20上的第二电极21，与罩壳3内表面上设置的该第二电极区31电连接，即可以实现与导电层33以及引脚32之间的电性连接。由于本实施例中的导电层33是设置于罩壳3的内部的，也就是说，第二电极区31和引脚32之间的电性连接是通过罩壳3内部来实现，这样就可以节约因走线所占据的空间，减小了焊线产生了寄生电感电容对产品的性能所造成的影响；而且，由于罩壳3本身集成了电性连接的功能，对于传感器的封装工艺而言也降低了难度。

本实施例中，罩壳3上的第二电极区31与传感器芯片20上的第二电极21位置对应，表示的是，两者之间是相对设置的，且距离足够短，最短可以到两者直接接触的状态。传感器芯片20上的第二电极区31与第二电极21之间是直接电性连接的，直接电性连接表示两者之间不通过走线实现电性连接，而仅仅是通过设置于两者之间的焊接材料的焊接作用，实现电性连接。

在一些实施例中，传感器芯片组2中的传感器芯片20包括两个，分别是发射芯片和接收芯片；发射芯片和接收芯片的第二电极21的高度相同。当传感器芯片组2内的传感器芯片20，包括两个或者更多时，各个传感器芯片20的第二电极21的高度是相同的，其含义是各个传感器与罩壳3上的第二电极区31之间的相对位置关系是一致的。而发射芯片和接收芯片的组合，表示发射芯片用于发出信号，而接收芯片用于接收信号；以激光测距原理的距离传感器为例，发射芯片发出激光，经过对象的反射之后，反射光被接收芯片所接收，从而通过光从发出到接收的时间以及光速，可以测出距离。激光距离传感器仅仅是传感器的其中一种示例，传感器还可以是其他形态，本实施例并不对其进行限定。

在一些实施例中，罩壳3上对应传感器芯片20的位置，设有光学盖板34。本申请实施例中，传感器芯片20可以包括发射芯片和接收芯片，当传感器是激光测距传感器时，相应的，其发射芯片应当是激光发射芯片201，接收芯片也相应的应当是激光接收芯片202，为了激光发射芯片201和激光接收芯片202可以正常的发射和接收激光，在罩壳3上与激光发射芯片201、激光接收芯片202对应的位置，设置有光学盖板34，该光学盖板34可以允许光线的通过，从而激光发射芯片201所发出的激光可以通过光学盖板34发出，然后激光接收芯片202可以通过光学盖板34接收返回的激光，请参考图4和图5。

在一些实施例中，罩壳3内部的导电层33为金属线层。采用金属线层，可以降低罩壳3内部布线的难度，可以通过压合、注塑等方式制作。

在一些实施例中，罩壳3与基板1之间，通过模压的方式实现固定连接。模压工艺可以让罩壳3与基板1之间实现尽可能紧密且稳定的固定连接。模压时，可以关注罩壳3内表面与传感器芯片20之间的间距，在罩壳3与基板1在进行模压时，罩壳3的内表面与传感器芯片20的顶部距离小于等于预设阈值。其中，预设阈值并不限于是一个固定的量，这里的预设阈值表示为了传感器的体积，罩壳3与传感器芯片20之间的距离应当尽可能的小，最小可以到0，也就是罩壳3与传感器芯片20直接接触。

在一些实施例中，传感器芯片20的第二电极21，通过共晶焊料或超声焊料，与罩壳3的第二电极区31实现电性连接。传感器芯片20的第二电极21与罩壳3的第二电极区31是通过焊接材料直接实现电性连接的；而焊接材料具体可以是共晶焊料，或者是超声焊料等等。

本实施例提供一种传感器，其包括基板1、传感器芯片组2以及罩壳3；传感器芯片组2中包括至少一个传感器芯片20，各传感器芯片20固定设置于基板1上，且各传感器芯片20中，各自的第一电极直接与基板1上设置的第一电极区电性连接；罩壳3包覆于基板1和传感器芯片组2的外部，并至少与基板1固定连接；罩壳3上设置有第二电极区31和引脚32，第二电极区31设置于罩壳3的内表面，引脚32设置于罩壳3的外表面，且第二电极区31和引脚32通过设置于罩壳3内部的导电层33电性连接；各传感器芯片20中，各自的第二电极21的位置与第二电极区31的位置对应，并通过焊接材料直接与第二电极区31电性连接。从而本发明实现了在传感器罩壳3的内部走线，降低了封装难度，节约了空间，使得罩壳3可以尽可能和传感器芯片20之间靠近，降低了传感器的体积，拓宽了传感器的应用场景。

第二实施例

本实施例提供了一种传感器制作方法，请参考图6，该方法包括：

S101、提供基板1、传感器芯片组2和罩壳3；传感器芯片组2中包括至少一个传感器芯片20，罩壳3上设置有导电层33；

S102、将传感器芯片组2中的传感器芯片20固定设置于基板1上，且传感器芯片20中，各自的第一电极直接与基板1上设置的第一电极区电性连接；

S103、将罩壳3包覆于基板1和传感器芯片组2之外，并与基板1固定连接；其中，传感器芯片20的第二电极21与罩壳3上设置的导电层33电性连接。

本实施例涉及传感器的制作工艺，根据传感器的组成，S101中，提供基板1、传感器芯片组2以及罩壳3；其中，至少基板1和罩壳3需要预加工，比如基板1需要预先设置线路层，留出供传感器芯片20的第一电极电性连接的第一电极区；罩壳3则需要预先设置其内部的电性连接，也就是对于分别设置于罩壳3的外表面和内表面上的引脚32和第二电极区31，需要通过罩壳3内部实现两者之间的电性连接，在罩壳3的内部，设置导电层33，该导电层33连通罩壳3上的引脚32和第二电极区31。

S102中，将传感器芯片20，与基板1之间固定连接，以及电性连接。传感器芯片20与基板1之间的固定连接和电性连接可以由同一个连接实现，也就是可以通过焊接材料实现电性连接的同时，实现两者之间的固定连接。

S103中，将罩壳3包覆于基板1和传感器芯片组2之外，并与基板1固定连接。罩壳3包覆之后，对其内的传感器芯片组2起保护作用，同时将传感器芯片组2内的传感器芯片20与外界隔离，提升传感器采集信息的准确性。

在一些实施例中，将罩壳3包覆于基板1和传感器芯片组2之外，并与基板1固定连接可以包括：

将罩壳3与基板1通过模压的方式实现固定连接。模压工艺可以让罩壳3与基板1之间实现尽可能紧密且稳定的固定连接。模压时，可以关注罩壳3内表面与传感器芯片20之间的间距，在罩壳3与基板1在进行模压时，罩壳3的内表面与传感器芯片20的顶部距离小于等于预设阈值。其中，预设阈值并不限于是一个固定的量，这里的预设阈值表示为了传感器的体积，罩壳3与传感器芯片20之间的距离应当尽可能的小，最小可以到0，也就是罩壳3与传感器芯片20直接接触。

在一些实施例中，罩壳3上设置有第二电极区31和引脚32，第二电极区31设置于罩壳3的内表面，引脚32设置于罩壳3的外表面，导电层33设置于罩壳3的内部，第二电极区31和引脚32通过导电层33电性连接；传感器芯片20的第二电极21与罩壳3上设置的导电层33电性连接可以包括：

在传感器芯片20的第二电极21上准备焊接材料，并在将罩壳3和基板1模压的过程中，通过焊接材料直接实现传感器芯片20的第二电极21与罩壳3的第二电极区31的电性连接。罩壳3与基板1之间在进行模压时，传感器芯片20已经固定设置于基板1上，此时，可以直接在传感器芯片20上的第二电极21上设置焊接材料，在模压的过程中，罩壳3上的第二电极区31与焊接材料充分接触，从而实现了传感器芯片20上的第二电极21，与罩壳3上的第二电极区31之间的电性连接。换言之，在模压过程中，可以同时实现，基板1和罩壳3之间的固定连接，以及传感器芯片20与罩壳3之间的电性连接，这两个连接过程是一同实现的，可以进一步提升工艺效率。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种传感器，其特征在于，所述传感器包括基板、传感器芯片组以及罩壳；所述传感器芯片组中包括至少一个传感器芯片，各传感器芯片固定设置于所述基板上，且各传感器芯片中，各自的第一电极直接与基板上设置的第一电极区电性连接；所述罩壳包覆于所述基板和传感器芯片组的外部，并至少与所述基板固定连接；所述罩壳上设置有导电层，各所述传感器芯片中，各自的第二电极与罩壳上的导电层电性连接。

2.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述传感器芯片组中的传感器芯片包括两个，分别是发射芯片和接收芯片；所述发射芯片和接收芯片的第二电极的高度相同。

3.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述罩壳上对应所述传感器芯片的位置，设有光学盖板。

4.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述罩壳上设置有第二电极区和引脚，所述第二电极区设置于所述罩壳的内表面，所述引脚设置于所述罩壳的外表面，所述导电层设置于所述罩壳的内部，所述第二电极区和引脚通过所述导电层电性连接；所述第二电极通过与所述第二电极区的连接，实现与所述导电层的电性连接。

5.如权利要求1-4任一项所述的传感器，其特征在于，所述罩壳与所述基板之间，通过模压的方式实现固定连接。

6.如权利要求5所述的传感器，其特征在于，所述罩壳与所述基板在进行模压时，所述罩壳的内表面与所述传感器芯片的顶部距离小于等于预设阈值。

7.如权利要求1-4任一项所述的传感器，其特征在于，所述传感器芯片的第二电极，通过共晶焊料或超声焊料，与所述第二电极区实现电性连接。

8.一种传感器制作方法，其特征在于，包括：

提供基板、传感器芯片组和罩壳；所述传感器芯片组中包括至少一个传感器芯片，所述罩壳上设置有导电层；

将所述传感器芯片组中的传感器芯片固定设置于所述基板上，且所述传感器芯片中，各自的第一电极直接与基板上设置的第一电极区电性连接；

将罩壳包覆于所述基板和传感器芯片组之外，并与所述基板固定连接；其中，所述传感器芯片的第二电极与罩壳上设置的所述导电层电性连接。

9.如权利要求8所述的传感器制作方法，其特征在于，所述将罩壳包覆于所述基板和传感器芯片组之外，并与所述基板固定连接包括：

将所述罩壳与所述基板通过模压的方式实现固定连接。

10.如权利要求9所述的传感器制作方法，其特征在于，所述罩壳上设置有第二电极区和引脚，所述第二电极区设置于所述罩壳的内表面，所述引脚设置于所述罩壳的外表面，所述导电层设置于所述罩壳的内部；所述传感器芯片的第二电极与罩壳上设置的所述导电层电性连接包括：

在所述传感器芯片的第二电极上准备焊接材料，并在将罩壳和基板模压的过程中，通过焊接材料直接实现传感器芯片的第二电极与所述罩壳的第二电极区的电性连接。

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