CN209297284U - 量子真随机数生成器封装芯片 - Google Patents
量子真随机数生成器封装芯片 Download PDFInfo
- Publication number
- CN209297284U CN209297284U CN201920212398.3U CN201920212398U CN209297284U CN 209297284 U CN209297284 U CN 209297284U CN 201920212398 U CN201920212398 U CN 201920212398U CN 209297284 U CN209297284 U CN 209297284U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- chip
- reflecting glass
- guide plate
- random number
- silicon wafer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
量子真随机数生成器封装芯片,芯片底部的PCB基板(1)上表面相对侧分别固定LED光源(2)和IC硅片(3)，在IC硅片(3)上集成设置CMOS传感器(4)；在PCB基板(1)上方分离设置反射玻璃(6)，反射玻璃(6)下方间隔设置导光板(5)；芯片中间和四周有填IC封装填充材料(9)；反射玻璃(6)在底部镀反射膜(7)，顶部镀黑色墨水(8)；导光板(5)覆盖在CMOS传感器(4)上方。LED光源(2)与IC硅片(3)叠加封装，导光系统结构简单紧凑，光路导通和光路探测稳定，封装尺寸小，成本低，容易实现规模制造；方便开发应用和改进；芯片典型尺寸小于5mm*3mm*2mm。
Description
技术领域
本实用新型属于芯片技术领域，涉及一种量子真随机数发生器芯片的光路结构设计及封装技术，尤其是量子真随机数生成器封装芯片。
背景技术
集成电路IC，或称晶片/芯片(chip)，需要制造在半导体晶圆表面上，在电子学中是一种把包括被动组件等电路小型化的方式。
目前，大量的芯片都使用单晶硅晶圆用作基层，然后使用光刻、掺杂、CMP等技术制成MOSFET或BJT等组件，再利用薄膜和CMP技术制成导线，完成芯片制作。
近几年来，在IC制造行业开始出现改进的封装技术，如将多个IC芯片按功能组合进行封装的多芯片模块(MCM)，而三维或3D封装首先突破传统的平面封装的概念，组装效率高达200％以上。3D封装使单个封装体内可以堆叠多个芯片，实现了容量的倍增，业界称之为叠层式3D封装；正是由于3D封装拥有无可比拟的技术优势，加上多媒体及无线通信设备的使用需求，使得这一新型的封装方式开拓出广阔的发展空间。
较为成熟的LED封装技术大都是在分立器件封装技术基础上发展与演变而来的，但却有很大的特殊性。一般情况下，分立器件的管芯被密封在封装体内，封装的作用主要是保护管芯和完成电气互连。而LED封装则是完成输出电信号，保护管芯正常工作、输出可见光的功能，既有电参数，又有光参数的设计及技术要求，无法简单地将分立器件的封装用于LED。同样的，在申请人已提交的申请号为201811420139.6中国发明专利申请“基于CMOS探测的量子真随机数生成器芯片及方法”中，实验原型装置设计了新型光路系统，将LED光源，与包含CMOS传感器，后处理单元等组件与IC电路硅片合理有机紧凑集成，用以指导制成量子真随机数发生器芯片，即QRNG芯片，一般通用的封装方法和结构也难以满足量子真随机数发生器芯片的光路结构的特殊性要求。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供量子真随机数生成器封装芯片，解决以上技术问题，实现在小尺寸空间上合理布置芯片光路封装结构。
本实用新型的目的将通过以下技术措施来实现：包括PCB基板、LED光源、IC硅片、CMOS传感器、导光板、反射玻璃、反射膜、黑色墨水和IC封装填充材料；芯片底部的PCB基板上表面相对侧分别固定LED光源和IC硅片，在IC硅片上集成设置CMOS传感器；在PCB基板上方分离设置反射玻璃，反射玻璃下方间隔设置导光板；芯片中间和四周有填IC封装填充材料；反射玻璃在底部镀反射膜，顶部镀黑色墨水；导光板覆盖在CMOS传感器上方。
尤其是，CMOS传感器上依次连接设置CMOS像素阵列探测器、模拟放大器和模数转换器。
尤其是，LED光源和CMOS传感器对称轴向上垂直穿过反射玻璃。
尤其是，CMOS传感器和导光板在垂直正投影上中线重合。
尤其是，导光板和反射玻璃之间的间隙大于反射玻璃的厚度，导光板厚度小于反射玻璃，LED光源厚度小于IC硅片，导光板和反射玻璃的边缘不宽于PCB基板。
尤其是，在反射玻璃上方敷设封盖。
尤其是，在IC硅片上集成设置后处理单元，后处理单元上依次连接设置有处理器和提取器。
本实用新型的优点和效果：LED光源与IC硅片叠加封装，导光系统结构简单紧凑，光路导通和光路探测稳定，封装尺寸小，成本低，容易实现规模制造；方便开发应用和改进；芯片典型尺寸小于5mm*3mm*2mm。
附图说明
图1为本实用新型实施例1中芯片封装结构侧视示意图。
图2为本实用新型实施例1中芯片封装结构俯视示意图。
图3为本实用新型实施例1中芯片封装结构模块连接原理示意图。
附图标记包括：
1-PCB基板、2-LED光源、3-IC硅片、4-CMOS传感器、5-导光板、6-反射玻璃、7-反射膜、8-黑色墨水、9-IC封装填充材料、10-封盖、11-后处理单元、401-CMOS像素阵列探测器、402-模拟放大器、403-模数转换器、1101-处理器、1102-提取器。
具体实施方式
本实用新型原理在于，针对量子真随机数生成器光路结构的特殊性，结合芯片封装方法的实际要求，提出的一种新型封装结构。
本实用新型中，芯片封装结构需要内置：PCB基板1、LED光源2，IC硅片3和CMOS传感器4等组件。其中，CMOS传感器4中的CMOS像素阵列探测器401、模拟放大器402、模数转换器403都需要通过CIS工艺集成在一块IC硅片3上；但是，外购的LED光源，其所用发光材料与IC硅片3材料并不一致，无法在相同的工艺线上集成制造，因此，本实用新型进行研发设计导光系统，增设包括导光板5、反射玻璃6、反射膜7和黑色墨水8结构。辅助完成LED光源2与CMOS像素阵列探测器401的光路及芯片叠加封装。用一种相对简单的办法，解决量子随机数芯片中LED光源2与IC硅片3的光路设计与芯片的叠加封装问题。
本实用新型包括：PCB基板1、LED光源2、IC硅片3、CMOS传感器4、导光板5、反射玻璃6、反射膜7、黑色墨水8和IC封装填充材料9。
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例1：如附图1和2所示，芯片底部的PCB基板1上表面相对侧分别固定LED光源2和IC硅片3，在IC硅片3上集成设置CMOS传感器4；在PCB基板1上方分离设置反射玻璃6，反射玻璃6下方间隔设置导光板5；芯片中间和四周有填IC封装填充材料9；反射玻璃6在底部镀反射膜7，顶部镀黑色墨水8，提供对光线的反射传导；导光板5覆盖在CMOS传感器4上方，主要是让光均匀分布在CMOS像素阵列探测器401上。
前述中，CMOS传感器4上依次连接设置CMOS像素阵列探测器401、模拟放大器402和模数转换器403，其中CMOS像素阵列探测器401接受由反射玻璃6反射来的LED光源2发出的光线。
前述中，LED光源2和CMOS传感器4对称轴向上垂直穿过反射玻璃6。
前述中，CMOS传感器4和导光板5在垂直正投影上中线重合。
前述中，导光板5和反射玻璃6之间的间隙大于反射玻璃6的厚度，导光板5厚度小于反射玻璃6，LED光源2厚度小于IC硅片3，导光板5和反射玻璃6的边缘不宽于PCB基板1。
前述中，在反射玻璃6上方敷设封盖10。
前述中，在IC硅片3上集成设置后处理单元11，后处理单元11上依次连接设置有处理器1101和提取器1102。
本实用新型实施例中，LED光源2采用符合标准低功耗、小尺寸的LED裸芯片。IC封装填充材料9可以采用一般常用封装材料。因为整个量子随机数芯片典型尺寸设计为5mm*3mm*2mm，所以，各组件尺寸都必须设计的尽量小。具体来看，IC硅片3的尺寸设计为：L＝3mm，W＝2mm。LED光源2的尺寸预估为L＝1.0mm,W＝0.6mm,H＝0.2mm。导光板5全部覆盖在CMOS像素阵列探测器401上面，从结构稳定考虑，导光板5面积要大于CMOS像素阵列探测器401的面积。反射玻璃6位于LED光源2和导光板5上方，因此，其面积又要足够覆盖LED光,2和导光板5，同时，反射玻6,需要一定的结构件固定。这里CMOS像素阵列探测器401的尺寸受像素数量的影响可能有变化，但也受到整体芯片尺寸的限制，因此不会做的太大。
本实用新型实施例中，如附图3所示，LED光源2向CMOS传感器4投射光线，CMOS传感器4上的CMOS像素阵列探测器401，CMOS像素阵列探测器401接收后向模拟放大器402传递信号，模拟放大器402进一步连接模数转换器403，CMOS传感器4通过模数转换器403连接进入后处理单元11上的处理器1101，在后处理单元11上处理器1101进一步连接提取器1102；最后，后处理单元11上提取器1102生成量子真随机数QRN。通过新增加的导光系统，将LED光源2，与集成CMOS传感器4以及后处理单元11等组件IC硅片3，进行混合叠加封装，形成一块完整的基于CMOS探测的量子随机数芯片。其中，CMOS传感器4中不但集成CMOS像素阵列探测器401、模拟放大器402、模数转换器403，而且，还集成后处理单元11中的处理器1101、提取器1102以及其它辅助电路，这些元器件结构都通过CIS工艺集成在一块IC硅片3上。
本实用新型实施例中，通过对装置中LED光源2、IC硅片3和导光系统的大小及位置的适当配置，确保光路导通和光路探测的稳定。进一步的，基于芯片光路稳定运行，IC硅片3上CMOS传感器4、后处理单元11以及其它辅助电路稳定运行，进而实现整个QRNG芯片正常稳定工作，即最终能输出符合设计要求的量子随机数QRN序列。
Claims (7)
1.量子真随机数生成器封装芯片,包括PCB基板(1)、LED光源(2)、IC硅片(3)、CMOS传感器(4)、导光板(5)、反射玻璃(6)、反射膜(7)、黑色墨水(8)和IC封装填充材料(9)；其特征在于，芯片底部的PCB基板(1)上表面相对侧分别固定LED光源(2)和IC硅片(3)，在IC硅片(3)上集成设置CMOS传感器(4)；在PCB基板(1)上方分离设置反射玻璃(6)，反射玻璃(6)下方间隔设置导光板(5)；芯片中间和四周有填IC封装填充材料(9)；反射玻璃(6)在底部镀反射膜(7)，顶部镀黑色墨水(8)；导光板(5)覆盖在CMOS传感器(4)上方。
2.如权利要求1所述的量子真随机数生成器封装芯片，其特征在于，CMOS传感器(4)上依次连接设置CMOS像素阵列探测器(401)、模拟放大器(402)和模数转换器(403)。
3.如权利要求1所述的量子真随机数生成器封装芯片，其特征在于，LED光源(2)和CMOS传感器(4)对称轴向上垂直穿过反射玻璃(6)。
4.如权利要求1所述的量子真随机数生成器封装芯片，其特征在于，CMOS传感器(4)和导光板(5)在垂直正投影上中线重合。
5.如权利要求1所述的量子真随机数生成器封装芯片，其特征在于，导光板(5)和反射玻璃(6)之间的间隙大于反射玻璃(6)的厚度，导光板(5)厚度小于反射玻璃(6)，LED光源(2)厚度小于IC硅片(3)，导光板(5)和反射玻璃(6)的边缘不宽于PCB基板(1)。
6.如权利要求1所述的量子真随机数生成器封装芯片，其特征在于，在反射玻璃(6)上方敷设封盖(10)。
7.如权利要求1所述的量子真随机数生成器封装芯片，其特征在于，在IC硅片(3)上集成设置后处理单元(11)，后处理单元(11)上依次连接设置有处理器(1101)和提取器(1102)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920212398.3U CN209297284U (zh) | 2019-02-18 | 2019-02-18 | 量子真随机数生成器封装芯片 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920212398.3U CN209297284U (zh) | 2019-02-18 | 2019-02-18 | 量子真随机数生成器封装芯片 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN209297284U true CN209297284U (zh) | 2019-08-23 |
Family
ID=67642920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201920212398.3U Active CN209297284U (zh) | 2019-02-18 | 2019-02-18 | 量子真随机数生成器封装芯片 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN209297284U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022028078A1 (zh) * | 2020-08-06 | 2022-02-10 | 世融能量科技有限公司 | 基于光子集成技术的真空涨落量子随机数发生器芯片 |
-
2019
- 2019-02-18 CN CN201920212398.3U patent/CN209297284U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022028078A1 (zh) * | 2020-08-06 | 2022-02-10 | 世融能量科技有限公司 | 基于光子集成技术的真空涨落量子随机数发生器芯片 |
| US11853720B2 (en) | 2020-08-06 | 2023-12-26 | Shrong Energy Technology Co., Ltd. | Vacuum fluctuation quantum random number generator chip based on photonic integration technology |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI242820B (en) | Sensor semiconductor device and method for fabricating the same | |
| CN104064479B (zh) | 制造半导体装置的方法和半导体装置 | |
| SG148851A1 (en) | Stacked semiconductor packages | |
| CN102623441A (zh) | 半导体装置及其制造方法 | |
| CN203823501U (zh) | Led发光装置 | |
| CN107768349A (zh) | 双面SiP三维封装结构 | |
| CN208298205U (zh) | 封装模组及电子装置 | |
| TW201505156A (zh) | 光學模組的封裝結構 | |
| CN209297284U (zh) | 量子真随机数生成器封装芯片 | |
| CN207993845U (zh) | 一种智能传感模块结构 | |
| CN102057481B (zh) | 具有电源和接地通孔的封装 | |
| CN102255034B (zh) | 发光二极管封装结构 | |
| CN107039288A (zh) | 半导体封装 | |
| CN203774293U (zh) | 一种集成电路的3d封装结构 | |
| KR20110056205A (ko) | 반도체 칩 및 이를 갖는 적층 반도체 패키지 | |
| CN203553167U (zh) | 一种霍尔混合集成电路的气密性封装结构 | |
| CN105845807A (zh) | 发光二极管覆晶封装结构 | |
| US20090140266A1 (en) | Package including oriented devices | |
| CN103579278B (zh) | 基于玻璃基板的图像传感器封装结构及封装方法 | |
| CN104064612B (zh) | 太阳能供电的ic芯片 | |
| CN110176439A (zh) | 一种模块SiP结构及其制造方法 | |
| CN210575900U (zh) | 一体化光电显示单元及其光电显示装置 | |
| US10109602B2 (en) | Package integrated with a power source module | |
| CN103000794B (zh) | Led封装结构 | |
| CN105390477B (zh) | 一种多芯片3d二次封装半导体器件及其封装方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |