CN114420662A - 感光电鼠标集成电路芯片封装结构 - Google Patents

感光电鼠标集成电路芯片封装结构 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种感光电鼠标集成电路芯片封装结构，包括引线框架和半导体芯片，所述引线框架包括基板和引脚，所述基板用于采用COB封装方式与半导体芯片连接，所述引脚与半导体芯片的电极端子采用金线键合连接，且所述引脚延伸至封装结构外用于半导体芯片上PCB板的电路连接；所述半导体芯片包括光电感应模块、定位模块、数据信号处理模块和主控制模块，所述光电感应模块与数据信号处理模块连接，所述主控制模分别与定位模块和数据信号处理模块连接。本发明的感光电鼠标集成电路芯片封装结构，采用了引线框架，引线框架的引脚由封装块延伸出来，方便上PCB板时进行焊接，降低了上PCB板的难度，可以提高生产效率。

Description

感光电鼠标集成电路芯片封装结构
技术领域
本发明涉及用于感光电鼠标的集成电路芯片封装技术领域，特别涉及一种感光电鼠标集成电路芯片封装结构。
背景技术
感光电鼠标(或称“光学鼠标”)是通过发光二极管和光电二极管来检测鼠标对于桌面的相对运动，早期感光电鼠标需要使用预先印制的鼠标垫放置于桌面，再将鼠标在鼠标垫表面上移动才能检测到鼠标的运动，现在的感光电鼠标并不一定需要预先印制的鼠标垫，不过在透明物体表面不能检测到鼠标的运动，例如玻璃镜面。采用激光二极管可以使鼠标达到更高的分辨率和精度。感光电鼠标使用电池供电，无线光电鼠标一般采用间歇性闪烁光学组件，在检测到运动时发光二极管才会亮起，以节省电力。
由于受限于鼠标体积，感光电鼠标采用的PCB板和封装的半导体芯片较小，现有的感光电鼠标采用的半导体芯片封装结构上PCB板时连接不便，生效效率无法提高。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种感光电鼠标集成电路芯片封装结构，包括引线框架和半导体芯片，
所述引线框架包括基板和引脚，所述基板用于采用COB封装方式与半导体芯片连接，所述引脚与半导体芯片的电极端子采用金线键合连接，且所述引脚延伸至封装结构外用于半导体芯片上PCB板的电路连接；
所述半导体芯片包括光电感应模块、定位模块、数据信号处理模块和主控制模块，所述光电感应模块与数据信号处理模块连接，所述主控制模分别与定位模块和数据信号处理模块连接。
可选的，所述光电感应模块连接有安装在引线框架上的LED晶片和IC晶片；
所述LED晶片的封装外侧设有第一透镜，所述第一透镜采用棱镜；
所述IC晶片的封装外侧设有第二透镜，所述第二透镜采用圆形透镜，所述IC晶片与第二透镜之间设置遮光层，所述遮光层设有透光孔。
可选的，所述光电感应模块包括CMOS图像传感器，所述CMOS图像传感器包括像敏单元阵列、行列驱动器、时序逻辑控制子模块、A/D转换器、输出接口和控制接口。
可选的，所述光电感应模块配置有稳压电路；所述稳压电路包括稳压模组W1、电容C1、电容C2和电容C3；
所述稳压模组W1的电极1和电容C1的正极与电源正极连接，所述电容C1的负极和稳压模组W1的电极3连接并接地；
所述稳压模组W1的电极2与电容C2的正极和电容C3的正极连接且连接CMOS图像传感器的电极7，所述电容C2的负极和电容C3的负极与CMOS图像传感器的电极8连接；
所述LED晶片3包括发光二极管D1，所述发光二极管D1的阳极通过电阻R1与电源正极连接，所述发光二极管D1的阴极与三极管Q1的集电极连接，所述三极管Q1的基极与CMOS图像传感器的电极6连接，所述三极管Q1的发射极接地。
可选的，所述数据信号处理模块包括特征提取子模块和分析子模块，所述特征提取子模块用于提取光电感应模块输出的图像信号的特征点，所述分析子模块用于根据提取的图像信号的特征点分析位置变化情况。
可选的，所述定位模块用于根据数据信号处理模块的分析子模块分析得到的位置变化情况，判断鼠标的移动方向和移动距离，从而完成光标的定位。
可选的，所述主控制模块连接有语音识别模块和静态跳转模块，所述语音识别模块用于连接麦克风芯片，所述静态跳转模块用于根据语音控制信息在不移动鼠标的情况下实现光标跳转定位。
可选的，所述主控制模块连接有按键模块，所述按键模块用于连接鼠标的按钮。
可选的，所述COB封装方式采用聚合胶在设定温度下将半导体芯片粘合在基板上。
可选的，所述光电感应模块包括光电耦合模组，所述光电耦合模组包括发光二极管D2、光敏二极管D3、信号处理电路W2、光敏三极管Q2和光敏三极管Q3；
所述发光二极管D2的两端分别与管脚2和管脚3连接；
所述光敏二极管D3的两端分别与信号处理电路W2的电极1和电极2连接；
所述信号处理电路W2的电极1和电极2分别与光敏三极管Q2和光敏三极管Q3的基极连接；
所述光敏三极管Q2的集电极和光敏三极管Q3的集电极都与管脚6连接，所述光敏三极管Q2的发射极与管脚8连接，所述光敏三极管Q3的发射极与管脚5连接。
本发明的感光电鼠标集成电路芯片封装结构，采用了引线框架进行半导体芯片的封装，在引线框架上设置基板和引脚，将带有光电感应模块、定位模块、数据信号处理模块和主控制模块的半导体芯片采用COB封装方式安装在基板位置，半导体芯片的电极端子采用金线键合与引线框架的引脚连接，引线框架的引脚由封装块延伸出来，方便上PCB板时进行焊接，降低了上PCB板的难度，可以提高生产效率。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中一种感光电鼠标集成电路芯片封装结构的底部透视图；
图2为本发明的感光电鼠标集成电路芯片封装结构实施例中引线框架的基板示意图；
图3为本发明的感光电鼠标集成电路芯片封装结构实施例中半导体芯片安装在引线框架的基板且与引脚键合连接的截面示意图；
图4为本发明的感光电鼠标集成电路芯片封装结构实施例的顶部示意图；
图5为本发明的感光电鼠标集成电路芯片封装结构实施例采用的半导体芯片示意图；
图6为本发明的感光电鼠标集成电路芯片封装结构实施例光电感应模块配置的稳压电路示意图；
图7为本发明的感光电鼠标集成电路芯片封装结构实施例光电感应模块采用的光电耦合模组示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-5所示，本发明实施例提供了一种感光电鼠标集成电路芯片封装结构，包括引线框架1和半导体芯片2，
所述引线框架1包括基板12和引脚11，所述基板12用于采用COB封装方式与半导体芯片2连接，所述引脚11与半导体芯片2的电极端子采用金线5键合连接，且所述引脚11延伸至封装结构外用于半导体芯片2上PCB板的电路连接；
所述半导体芯片2包括光电感应模块21、数据信号处理模块22、定位模块23和主控制模块24，所述光电感应模块21与数据信号处理模块22连接，所述主控制模24分别与定位模块23和数据信号处理模块22连接。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案采用了引线框架进行半导体芯片的封装，在引线框架上设置基板和引脚，将带有光电感应模块、定位模块、数据信号处理模块和主控制模块的半导体芯片采用COB封装方式安装在基板位置，半导体芯片的电极端子采用金线键合与引线框架的引脚连接，引线框架的引脚由封装块延伸出来，方便上PCB板时进行焊接，降低了上PCB板的难度，可以提高生产效率；其中，COB(Chips on Board)封装全称板上芯片封装，是为了解决LED散热问题的一种技术，是将裸芯片用导电或非导电胶粘附在互连基板上，然后进行引线键合实现其电气连接。
在一个实施例中，如图1和图4所示，所述光电感应模块21连接有安装在引线框架上的LED晶片3和IC晶片4；
所述LED晶片3的封装外侧设有第一透镜7，所述第一透镜7采用棱镜；
所述IC晶片4的封装外侧设有第二透镜8，所述第二透镜8采用圆形透镜，所述IC晶片4与第二透镜8之间设置遮光层，所述遮光层设有透光孔。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案将与光电感应模块连接的LED晶片和IC晶片安装在引线框架上，与半导体芯片进行一体封装，使得LED晶片和IC晶片与光电感应模块的连接更牢固可靠，可以缩减PCB板的空间；透镜可以采用树脂材料制作；IC晶片处的第二透镜可以采用圆形透镜，LED晶片处的第一透镜可以采用棱镜，在IC晶片与第二透镜之间设置带透光孔的遮光层，由LED晶片发出光源通过棱镜折射到桌面，然后由桌面反射，再通过圆形透镜经遮光层的透光孔传送到IC晶片，只有一个透光孔一般设置于遮光层对应IC晶片的中间位置，遮光层也可以间隔设有多个透光孔，多个透光孔均匀分布于IC晶片对应位置的遮光层上；将光学器件纳入封装，可以减少光学器件受使用时的振动影响，避免长久使用导致光学偏差影响使用效率或者缩短使用寿命。
在一个实施例中，如图6所示，所述光电感应模块21包括CMOS图像传感器，所述CMOS图像传感器包括像敏单元阵列、行列驱动器、时序逻辑控制子模块、A/D转换器、输出接口和控制接口。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案设置的CMOS图像传感器的工作原理为：以光照射像敏单元阵列发生光电效应，在像敏单元阵列内产生相应的电荷即为图像信号，根据时序逻辑控制子模块的设定逻辑，行列驱动器在像敏单元阵列中进行行、列像素单元选择，行像素单元的图像信号通过各像素单元所在列将图像信号传输到对应的A/D转换器，A/D转换器将模拟图像信号转换成数字式图像信号输出，实现图像的窗口提取。
在一个实施例中，如图6所示，所述光电感应模块21配置有稳压电路；所述稳压电路包括稳压模组W1、电容C1、电容C2和电容C3；
所述稳压模组W1的电极1和电容C1的正极与电源正极连接，所述电容C1的负极和稳压模组W1的电极3连接并接地；
所述稳压模组W1的电极2与电容C2的正极和电容C3的正极连接且连接CMOS图像传感器的电极7，所述电容C2的负极和电容C3的负极与CMOS图像传感器的电极8连接；
所述LED晶片3包括发光二极管D1，所述发光二极管D1的阳极通过电阻R1与电源正极连接，所述发光二极管D1的阴极与三极管Q1的集电极连接，所述三极管Q1的基极与CMOS图像传感器的电极6连接，所述三极管Q1的发射极接地。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过设置稳压电路，以稳压模组W1及相关电容配合，为光电感应模块及发光二极管提供更稳定的供电电压，保障光电感应模块的灵敏性，避免由于干扰产生的电压变化使得发光二极管的发光不良，从而导致CMOS图像传感器的信号接收发生问题使得灵敏度下降；本方案采用的稳压电路连接结构简单，但稳压效果明显，且不会过多占用半导体芯片空间，不会对封装带来不利变化，对感光电鼠标集成电路芯片封装成本几乎没有影响。
在一个实施例中，所述数据信号处理模块包括特征提取子模块和分析子模块，所述特征提取子模块用于提取光电感应模块输出的图像信号的特征点，所述分析子模块用于根据提取的图像信号的特征点分析位置变化情况；
所述定位模块用于根据数据信号处理模块的分析子模块分析得到的位置变化情况，判断鼠标的移动方向和移动距离，从而完成光标的定位。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案的数据信号处理模块通过设置特征提取子模块和分析子模块，以特征提取子模块提取光电感应模块输出的图像信号的特征点，以分析子模块根据提取的图像信号的特征点分析位置变化情况，可以实现对位移的快速反应，再通过定位模块根据数据信号处理模块的分析子模块分析得到的位置变化情况，判断鼠标的移动方向和移动距离，可以精确地完成光标的定位。
在一个实施例中，所述分析子模块在分析位置变化情况时，采用以下公式计算特征点的位移偏差量：
Figure BDA0003479133950000071
上式中，δ表示特征点的位移偏差量，ε表示特征点的移动角，μx和μy分别表示x轴和y轴方向移动速度分量的分布均值，ωx和ωy分别表示x轴和y轴方向移动速度分量分布概率升程的标准差；
以上述公式计算得到的特征点的位移偏差量对位置变化进行补偿。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案的分析子模块采用上述公式计算特征点的位移偏差量，用于对位置变化进行补偿，可以降低鼠标使用时由运动带来的振动干扰，进一步提高光标定位的精确；上述公式引入了移动速度的分布概率，通过从x轴和y轴方向分别对相应移动速度分量的分布概率分析，使得得到的位移偏差量也符合偏差分布概率，提高了定位的稳定性。
在一个实施例中，所述主控制模块连接有语音识别模块和静态跳转模块，所述语音识别模块用于连接麦克风芯片，所述静态跳转模块用于根据语音控制信息在不移动鼠标的情况下实现光标跳转定位；所述主控制模块连接有按键模块，所述按键模块用于连接鼠标的按钮。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过设置按键模块与鼠标的按钮连接，实现按钮响应；通过设置语音识别模块，用于连接麦克风芯片，使得鼠标可以接受语音控制，通过设置静态跳转模块，根据语音控制信息在不移动鼠标的情况下，自动实现光标跳转定位，可以方便存在肢体残疾的特殊人员使用。
在一个实施例中，如图3所示，所述COB封装方式采用聚合胶在设定温度下将半导体芯片2粘合在基板12上。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案在设定温度下，采用聚合胶将半导体芯片粘合在基板上，实现半导体芯片的COB封装方式；采用聚合胶可以让半导体芯片与基板牢固结合，设定温度根据聚合胶的物理特性确定以充分发挥聚合胶的粘合特性，当然，选用的聚合胶的适用温度应当不会对半导体芯片产生不利影响；另外，聚合胶厚度不宜太大以免影响散热，可以选用具有较好散热特性的聚合胶。
在一个实施例中，如图7所示，所述光电感应模块包括光电耦合模组，所述光电耦合模组包括发光二极管D2、光敏二极管D3、信号处理电路W2、光敏三极管Q2和光敏三极管Q3；
所述发光二极管D2的两端分别与管脚2和管脚3连接；
所述光敏二极管D3的两端分别与信号处理电路W2的电极1和电极2连接；
所述信号处理电路W2的电极1和电极2分别与光敏三极管Q2和光敏三极管Q3的基极连接；
所述光敏三极管Q2的集电极和光敏三极管Q3的集电极都与管脚6连接，所述光敏三极管Q2的发射极与管脚8连接，所述光敏三极管Q3的发射极与管脚5连接。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案的光电感应模块采用光电耦合模组，光电耦合模组设置发光二极管D2、光敏二极管D3、信号处理电路W2、光敏三极管Q2和光敏三极管Q3，以发光二极管D2作为发光源，以光敏二极管D3、信号处理电路W2、光敏三极管Q2和光敏三极管Q3形成的组合体作为光接受端；光接受端设置信号处理电路可以提高光电耦合速度，产生更快的光电反应，提高鼠标灵敏度。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种感光电鼠标集成电路芯片封装结构，其特征在于，包括引线框架和半导体芯片，
所述引线框架包括基板和引脚，所述基板用于采用COB封装方式与半导体芯片连接，所述引脚与半导体芯片的电极端子采用金线键合连接，且所述引脚延伸至封装结构外用于半导体芯片上PCB板的电路连接；
所述半导体芯片包括光电感应模块、定位模块、数据信号处理模块和主控制模块，所述光电感应模块与数据信号处理模块连接，所述主控制模分别与定位模块和数据信号处理模块连接。
2.根据权利要求1所述的感光电鼠标集成电路芯片封装结构，其特征在于，所述光电感应模块连接有安装在引线框架上的LED晶片和IC晶片；
所述LED晶片的封装外侧设有第一透镜，所述第一透镜采用棱镜；
所述IC晶片的封装外侧设有第二透镜，所述第二透镜采用圆形透镜，所述IC晶片与第二透镜之间设置遮光层，所述遮光层设有透光孔。
3.根据权利要求2所述的感光电鼠标集成电路芯片封装结构，其特征在于，所述光电感应模块包括CMOS图像传感器，所述CMOS图像传感器包括像敏单元阵列、行列驱动器、时序逻辑控制子模块、A/D转换器、输出接口和控制接口。
4.根据权利要求3所述的感光电鼠标集成电路芯片封装结构，其特征在于，所述光电感应模块配置有稳压电路；所述稳压电路包括稳压模组W1、电容C1、电容C2和电容C3；
所述稳压模组W1的电极1和电容C1的正极与电源正极连接，所述电容C1的负极和稳压模组W1的电极3连接并接地；
所述稳压模组W1的电极2与电容C2的正极和电容C3的正极连接且连接CMOS图像传感器的电极7，所述电容C2的负极和电容C3的负极与CMOS图像传感器的电极8连接；
所述LED晶片3包括发光二极管D1，所述发光二极管D1的阳极通过电阻R1与电源正极连接，所述发光二极管D1的阴极与三极管Q1的集电极连接，所述三极管Q1的基极与CMOS图像传感器的电极6连接，所述三极管Q1的发射极接地。
5.根据权利要求1所述的感光电鼠标集成电路芯片封装结构，其特征在于，所述数据信号处理模块包括特征提取子模块和分析子模块，所述特征提取子模块用于提取光电感应模块输出的图像信号的特征点，所述分析子模块用于根据提取的图像信号的特征点分析位置变化情况。
6.根据权利要求5所述的感光电鼠标集成电路芯片封装结构，其特征在于，所述定位模块用于根据数据信号处理模块的分析子模块分析得到的位置变化情况，判断鼠标的移动方向和移动距离，从而完成光标的定位。
7.根据权利要求1所述的感光电鼠标集成电路芯片封装结构，其特征在于，所述主控制模块连接有语音识别模块和静态跳转模块，所述语音识别模块用于连接麦克风芯片，所述静态跳转模块用于根据语音控制信息在不移动鼠标的情况下实现光标跳转定位。
8.根据权利要求1所述的感光电鼠标集成电路芯片封装结构，其特征在于，所述主控制模块连接有按键模块，所述按键模块用于连接鼠标的按钮。
9.根据权利要求1所述的感光电鼠标集成电路芯片封装结构，其特征在于，所述COB封装方式采用聚合胶在设定温度下将半导体芯片粘合在基板上。
10.根据权利要求1所述的感光电鼠标集成电路芯片封装结构，其特征在于，所述光电感应模块包括光电耦合模组，所述光电耦合模组包括发光二极管D2、光敏二极管D3、信号处理电路W2、光敏三极管Q2和光敏三极管Q3；
所述发光二极管D2的两端分别与管脚2和管脚3连接；
所述光敏二极管D3的两端分别与信号处理电路W2的电极1和电极2连接；
所述信号处理电路W2的电极1和电极2分别与光敏三极管Q2和光敏三极管Q3的基极连接；
所述光敏三极管Q2的集电极和光敏三极管Q3的集电极都与管脚6连接，所述光敏三极管Q2的发射极与管脚8连接，所述光敏三极管Q3的发射极与管脚5连接。
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CN116774845A (zh) * 2023-08-21 2023-09-19 深圳市英菲克电子有限公司 智能助残鼠标控制电路及其控制方法

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