CN113374471A - 一种地质钻探探测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种地质钻探探测装置及其制造方法,本发明的地质钻探探测装置采用RF器件的封装块与线圈结构的封装块进行混合键合,可以实现产率的提高,且可以避免现有技术中在RF芯片的封装体上沉积集成线圈所带来的多层之间的应力问题,以及多层层叠沉积所带来的不可靠性。

Description

一种地质钻探探测装置
技术领域
本发明涉及半导体元器件封装制造领域,具体为传感器封装领域,具体涉及一种地质钻探探测装置。
背景技术
地质勘探活动是对水文、岩石、矿产、遗迹、洞穴等地质情况进行调查研究工作。其往往需要利用探测仪器进行勘测、记录,而探测仪器中最常用的部件就是传感器部件(例如压力传感器、光电传感器、湿度传感器等),而光电传感器的宽视角以及封装体的小型化可以适应更多的勘探场景。现有光电探测装置如图1所示,其包括在基板1上一个发光芯片5以及多个光探测芯片6,在发光芯片5和多个光探测芯片6之间具有间隔层2,且塑封层3密封发光芯片5和多个光探测芯片6。这样的结构可以增加光探测的信号强度,但是接收光的角度较小,且制造方法复杂,不易降低成本。
发明内容
基于勘探的各种场景需要,本发明提供了一种地质钻探探测装置,其包括:
线路板,包括在其上表面的中间区域和围绕所述中间区域的边缘区域;
至少一发光芯片,固定于所述中间区域上;
多个光探测芯片,分散的固定于所述边缘区域上;
一第一透明凸起部,设置于所述发光芯片上,所述第一透明凸起部呈拱形形状且具有在其顶部的第一平坦面;
多个第二透明凸起部,具有相同的高度和形状且一一对应地设置于所述多个光探测芯片上,每个第二透明凸起部呈拱形形状且具有在其顶部的第二平坦面;
反射层,披覆于所述第一透明凸起部和所述多个第二透明凸起部的表面上,且露出所述第一平坦面和所述第二平坦面;
其中,所述第一透明凸起部的高度大于所述多个第二透明凸起部的高度,且相比于所述线路板的上表面,所述第一平坦面比所述第二平坦面的位置更高。
作为优选的,还包括密封层,包裹所述第一透明凸起部和所述多个第二透明凸起部且完全覆盖所述反射层;所述密封层具有一顶面。
作为优选的,所述顶面为一阶梯结构且包括水平的第一表面和第二表面,其中所述第一表面与所述第一平坦面共面,所述第二表面与所述第二平坦面共面。
作为优选的,所述顶面为一圆锥面,所述圆锥面的顶点位于所述第一平坦面的中心,且所述第一平坦面和所述第二平坦面与所述圆锥面共面。
作为优选的,所述反射层完全覆盖所述第一透明凸起部的侧面,而所述反射层仅覆盖所述第二透明凸起部背离所述第一透明凸起部的侧面。
作为优选的,所述基板的厚度从所述中间区域向基板的最边缘方向逐渐减小,以使得所述基板的中间区域为水平面,而边缘区域为倾斜面。
本发明还提供了一种地质钻探探测装置的制造方法,其包括:
(1)提供一线路板,所述线路板包括在其上表面的中间区域和围绕所述中间区域的边缘区域;
(2)在所述线路板上设置至少一发光芯片和多个光探测芯片,其中,所述发光芯片固定于所述中间区域上,所述多个光探测芯片分散地固定于所述边缘区域上;
(3)通过点胶方式在所述发光芯片上形成第一透明凸起部,在所述多个光探测芯片上分别形成多个第二透明凸起部;其中,所述第一透明凸起部和第二透明凸起部均呈拱形形状,所述第二透明凸起部具有相同的高度且均低于所述第一透明凸起部的高度;
(4)在所述线路板上沉积金属以形成反射层,所述反射层披覆于所述第一透明凸起部和所述多个第二透明凸起部的表面上;
(5)在所述线路板上覆盖密封层,所述密封层的高度高于所述第一透明凸起部的高度;
(6)研磨所述密封层直至去除所述第一透明凸起部的顶部和第二透明凸起部的顶部;在该研磨步骤中,所述密封层形成一顶面,并且所述第一透明凸起部的顶部形成第一平坦面,所述第二透明凸起部的顶面形成第二平坦面;
其中,相比于所述线路板的上表面,所述第一平坦面比所述第二平坦面的位置更高。
作为优选的,在步骤(6)中,所述研磨包括两次研磨,第一次研磨去除所述第一透明凸起部的顶部以形成所述第一平坦面,第二次研磨去除所述第一透明凸起部周圈的密封层以及去除所述第二透明凸起部的顶部以形成所述第二平坦面,由此,形成的所述顶面为一阶梯结构且包括水平的第一表面和第二表面,其中所述第一表面与所述第一平坦面共面,所述第二表面与所述第二平坦面共面。
作为优选的,所述顶面为一圆锥面,所述圆锥面的顶点位于所述第一平坦面的中心,且所述第一平坦面和所述第二平坦面与所述圆锥面共面。
作为优选的,在步骤(4)中,形成反射层具体包括:采用化学气相沉积方法在所述线路板的上表面和所述第一透明凸起部、第二透明凸起部的表面上形成金属材质的反射层,然后利用掩膜刻蚀掉覆盖所述第二透明凸起部朝向所述第一透明凸起部的侧面上的反射层。
本发明的优点如下:
(1)利用点胶方式形成覆盖发光芯片和光探测芯片的透明凸起部,然后沉积金属反射层用于实现光的准直性和集聚性,这样的制造方法极为简单,可以降低成本;
(2)发光芯片的出光位置(即第一平坦面)的高度大于光探测芯片的出光位置(即第二平坦面),这样可以防止发光芯片的光直接进入光探测芯片造成干扰;
(3)第二实施例的圆锥面可以额外的增加出光角度和接收光的角度,提高探测准确性;
(4)去除部分第二透明凸起部的靠近中间区域上的反射层,可以增大入射口径,保证探测光的强度。
附图说明
图1为现有技术的地质钻探探测装置的剖视图
图2为本发明第一实施例的地质钻探探测装置的剖视图;
图3-6为本发明第一实施例的地质钻探探测装置的制造方法示意图;
图7为本发明第二实施例的地质钻探探测装置的剖视图;
图8为本发明第三实施例的地质钻探探测装置的剖视图;
图9为本发明第四实施例的地质钻探探测装置的剖视图。
具体实施方式
本发明的地质钻探探测装置可以增加探测信号的强度,且能够提高探测的大角度,制造方法简单,可以降低成本。
第一实施例
参见图2,该实施例的探测装置包括线路板11,所述线路板11为板状结构,其可以包括LTCC电路板、印刷电路板、玻璃基板等,所述线路板11的内部具有导线层和通孔结构以用于电互连线路板上芯片。
俯视观察时,所述线路板11为矩形或者圆形形状,其包括在其上表面的中间区域和围绕所述中间区域的边缘区域,其中间区域为与所述线路板11相似的矩形或圆形形状,而边缘形状呈现环形结构。
在中间区域固定有发光芯片12,该发光芯片12可以是LED芯片,其数量可以是1个或多个,其发出特定波长的光对光路方向上物体进行反光,并由边缘区域上的光探测芯片13进行接收并进行转换识别。
多个光探测芯片13至少为两个,相等间隔的分散于所述边缘区域中。光探测芯片13可以光电二极管,光传感器等。
在发光芯片12上盖有第一透明凸起部14,在多个光探测芯片13上盖有多个第二透明凸起部15。第一透明凸起部14和第二透明凸起部15均可以使用树脂通过点胶方法形成,且均具有拱形形状。特别的,在第一透明凸起部14的顶部具有第一平坦面20,而在第二透明凸起部15的顶部具有第二平坦面21,其中第一平坦面20和第二平坦面21通过不同的CMP研磨工艺形成。
此外,第一透明凸起部14的高度大于第二透明凸起部15的高度,并且,相较于线路层11的上表面,第一平坦面20的高度大于第二平坦面21的高度。在本发明全部实施例中,在俯视图中,第一透明凸起部14在线路板11上的投影尺寸大于每个第二透明凸起部15在线路板11上的投影尺寸。
还包括反射层16,其披覆于所述第一透明凸起部14和所述多个第二透明凸起部15的表面上,且露出所述第一平坦面20和所述第二平坦面21。其中,第一透明凸起部14与第二透明凸起部15之间具有间隙,该间隙也同样被反射层16覆盖。该间隙可以保证探测信号的准确性,且可以防止发光芯片12和光探测芯片13之间的串扰。
由此,发光芯片12发光被反射层16聚集并由第一平坦层20出射,保证准直和出光效率。同时,反射回来的光经由第一平坦面20出射出去,并经由物体反射从第二平坦面21入射进入第二透明凸起部15下方的光探测芯片13。
在线路板11上具有密封层17,所述密封层17包裹所述第一透明凸起部14和第二透明凸起部15的侧面且露出所述第一平坦层20和第二平坦层21。密封层17的材质与所述第一透明凸起部14和第二透明凸起部15的材质相同。
特别的,密封层17的顶面具有一阶梯结构,该阶梯结构包括水平的第一表面18和第二表面19,其中所述第一表面18与所述第一平坦面20共面,所述第二表面19与所述第二平坦面21共面。第二表面19环绕于第一表面18。
下面结合图3-6来介绍该实施例的地质钻探探测装置的制造方法,其具体包括:
(1)提供一线路板,所述线路板包括在其上表面的中间区域和围绕所述中间区域的边缘区域;
(2)在所述线路板上设置至少一发光芯片和多个光探测芯片,其中,所述发光芯片固定于所述中间区域上,所述多个光探测芯片分散地固定于所述边缘区域上;
(3)通过点胶方式在所述发光芯片上形成第一透明凸起部,在所述多个光探测芯片上分别形成多个第二透明凸起部;其中,所述第一透明凸起部和第二透明凸起部均呈拱形形状,所述第二透明凸起部具有相同的高度且均低于所述第一透明凸起部的高度;
(4)在所述线路板上沉积金属以形成反射层,所述反射层披覆于所述第一透明凸起部和所述多个第二透明凸起部的表面上;
(5)在所述线路板上覆盖密封层,所述密封层的高度高于所述第一透明凸起部的高度;
(6)研磨所述密封层直至去除所述第一透明凸起部的顶部和第二透明凸起部的顶部;在该研磨步骤中,所述密封层形成一顶面,并且所述第一透明凸起部的顶部形成第一平坦面,所述第二透明凸起部的顶面形成第二平坦面;
其中,相比于所述线路板的上表面,所述第一平坦面比所述第二平坦面的位置更高。
首先参见图3,在线路板11上固定至少一个发光芯片12和多个光探测芯片13,其中,发光芯片12设置于线路板11的中间区域,而多个光探测芯片13均匀设置于线路板的边缘区域。其中,发光芯片12应当与多个光探测芯片13间隔开预定的距离,以保证点胶形成第一透明凸起部14和第二凸起部15时,第一透明凸起部14和第二凸起部15不会连接在一起。
通过点胶方式在发光芯片12上形成第一透明凸起部14,在多个光探测芯片13上一一对应的形成多个第二透明凸起部15。其中,形成第一透明凸起部14喷洒的树脂胶的多于形成每个第二透明凸起部14喷洒的树脂胶,其使得第一透明凸起部14的高度大于第二透明凸起部15的高度,且在俯视图中,第一透明凸起部14在线路板11上的投影尺寸大于每个第二透明凸起部15在线路板11上的投影尺寸。
然后,参见图4,在所述线路板11上整面化学气相沉积金属形成反射层16,反射层16的材质可以是铝、铜、银等金属材质。反射层16披覆于所述第一透明凸起部14和所述多个第二透明凸起部15的表面上。同时,反射层16还设置于第一透明凸起部14和第二透明凸起部15之间的线路板11上。
参见图5,在所述线路板11上覆盖密封层17,所述密封层17的高度高于所述第一透明凸起部14的高度。所述密封层17可以通过注塑、模塑等方式形成,其还包括加热固化程序。
最后,参见图6,研磨所述密封层17,具体包括两次研磨:第一次研磨去除所述第一透明凸起部14的顶部以形成所述第一平坦面20和第一表面18,第二次研磨去除所述第一透明凸起部14周圈的密封层17以及去除所述第二透明凸起部15的顶部以形成所述第二平坦面21和第二表面19,由此,形成的顶面为一阶梯结构,该阶梯结构包括水平的第一表面18和第二表面19,其中所述第一表面18与所述第一平坦面20共面,所述第二表面19与所述第二平坦面21共面。
第二实施例
该实施例与第一实施例的结构类似,具体参见图7,其密封层17的顶面为一圆锥面22,该圆锥面22使得第二平坦面朝向线路板11的外侧。所述圆锥面22的顶点位于所述第一平坦面的中心,且所述第一平坦面和所述第二平坦面与所述圆锥面共面。第一平坦面使得发光芯片12朝向四周出光,这样使得探测角度更宽。
并且,第一透明凸起部的高度大于第二透明凸起部的高度。如图7所示,出光角度由中心向两侧倾斜或微弱发散,而受光角度则增大,如图中的出射箭头和入射箭头。其中,圆锥面22与线路板的夹角较小,一般而言应当小于10度。
该实施例的制造方法和第一实施例的方法类似,只是最后一步研磨工序不同。在该实施例中,只需进行一次研磨工艺,即利用一具有倾斜面的研磨头对密封层的顶面进行旋转研磨。
第三实施例
参见图8,该实施例的结构与第二实施例基本相同,区别在于,反射层不光通过研磨进行了部分去除,还通过前序步骤,即刻蚀工艺去除另外一部分反射层,即刻蚀掉覆盖所述第二透明凸起部朝向所述第一透明凸起部的侧面上的反射层。所述反射层完全覆盖所述第一透明凸起部的侧面,而所述反射层仅覆盖所述第二透明凸起部背离所述第一透明凸起部的侧面。这样,如图中箭头所示,入射角度增大。
具体制造方法基本类似于第二实施例,只是在形成反射层和密封层之间,还包括利用掩膜刻蚀掉覆盖所述第二透明凸起部朝向所述第一透明凸起部的侧面上的反射层。
第四实施例
该实施例的结构和方法基本类似于第三实施例,如图9所示,其线路板区别于实施例三,具体的,线路板包括厚部23和薄部24。其中,所述厚部23为线路板的直径区域,其为水平面;而薄部24的厚度从所述中间区域向线路板的最边缘方向逐渐减小,以使得边缘区域为倾斜面。
最后应说明的是:显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种地质钻探探测装置,其包括:
线路板,包括在其上表面的中间区域和围绕所述中间区域的边缘区域;
至少一发光芯片,固定于所述中间区域上;
多个光探测芯片,分散的固定于所述边缘区域上;
一第一透明凸起部,设置于所述发光芯片上,所述第一透明凸起部呈拱形形状且具有在其顶部的第一平坦面;
多个第二透明凸起部,具有相同的高度和形状且一一对应地设置于所述多个光探测芯片上,每个第二透明凸起部呈拱形形状且具有在其顶部的第二平坦面;
反射层,披覆于所述第一透明凸起部和所述多个第二透明凸起部的表面上,且露出所述第一平坦面和所述第二平坦面;
其中,所述第一透明凸起部的高度大于所述多个第二透明凸起部的高度,且相比于所述线路板的上表面,所述第一平坦面比所述第二平坦面的位置更高。
2.根据权利要求1所述的地质钻探探测装置,其特征在于:还包括密封层,包裹所述第一透明凸起部和所述多个第二透明凸起部且完全覆盖所述反射层;所述密封层具有一顶面。
3.根据权利要求2所述的地质钻探探测装置,其特征在于:所述顶面为一阶梯结构且包括水平的第一表面和第二表面,其中所述第一表面与所述第一平坦面共面,所述第二表面与所述第二平坦面共面。
4.根据权利要求2所述的地质钻探探测装置,其特征在于:所述顶面为一圆锥面,所述圆锥面的顶点位于所述第一平坦面的中心,且所述第一平坦面和所述第二平坦面与所述圆锥面共面。
5.根据权利要求1所述的地质钻探探测装置,其特征在于:所述反射层完全覆盖所述第一透明凸起部的侧面,而所述反射层仅覆盖所述第二透明凸起部背离所述第一透明凸起部的侧面。
6.根据权利要求1所述的地质钻探探测装置,其特征在于:所述线路板的厚度从所述中间区域向线路板的最边缘方向逐渐减小,以使得所述线路板的中间区域为水平面,而边缘区域为倾斜面。
7.一种地质钻探探测装置的制造方法,其包括:
(1)提供一线路板,所述线路板包括在其上表面的中间区域和围绕所述中间区域的边缘区域;
(2)在所述线路板上设置至少一发光芯片和多个光探测芯片,其中,所述发光芯片固定于所述中间区域上,所述多个光探测芯片分散地固定于所述边缘区域上;
(3)通过点胶方式在所述发光芯片上形成第一透明凸起部,在所述多个光探测芯片上分别形成多个第二透明凸起部;其中,所述第一透明凸起部和第二透明凸起部均呈拱形形状,所述第二透明凸起部具有相同的高度且均低于所述第一透明凸起部的高度;
(4)在所述线路板上沉积金属以形成反射层,所述反射层披覆于所述第一透明凸起部和所述多个第二透明凸起部的表面上;
(5)在所述线路板上覆盖密封层,所述密封层的高度高于所述第一透明凸起部的高度;
(6)研磨所述密封层直至去除所述第一透明凸起部的顶部和第二透明凸起部的顶部;在该研磨步骤中,所述密封层形成一顶面,并且所述第一透明凸起部的顶部形成第一平坦面,所述第二透明凸起部的顶面形成第二平坦面;
其中,相比于所述线路板的上表面,所述第一平坦面比所述第二平坦面的位置更高。
8.根据权利要求7所述的地质钻探探测装置的制造方法,其特征在于:在步骤(6)中,所述研磨包括两次研磨,第一次研磨去除所述第一透明凸起部的顶部以形成所述第一平坦面,第二次研磨去除所述第一透明凸起部周圈的密封层以及去除所述第二透明凸起部的顶部以形成所述第二平坦面,由此,形成的所述顶面为一阶梯结构且包括水平的第一表面和第二表面,其中所述第一表面与所述第一平坦面共面,所述第二表面与所述第二平坦面共面。
9.根据权利要求7所述的地质钻探探测装置的制造方法,其特征在于:所述顶面为一圆锥面,所述圆锥面的顶点位于所述第一平坦面的中心,且所述第一平坦面和所述第二平坦面与所述圆锥面共面。
10.根据权利要求7所述的地质钻探探测装置的制造方法,其特征在于:在步骤(4)中,形成反射层具体包括:采用化学气相沉积方法在所述线路板的上表面和所述第一透明凸起部、第二透明凸起部的表面上形成金属材质的反射层,然后利用掩膜刻蚀掉覆盖所述第二透明凸起部朝向所述第一透明凸起部的侧面上的反射层。
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