CN220731528U - 采用多功能透明基板盖的光学封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种采用多功能透明基板盖的光学封装结构，包括透明基板盖(1)、挡光层(2)和基板(3)；透明基板盖(1)为透明玻璃制成，透明基板盖(1)包括透明壳体(102)和透明盖体(103)；线路(101)集成在透明壳体(102)的内壁上，透明壳体(102)的底部封装在基板(3)上，透明盖体(103)罩盖在透明壳体(102)的顶部；ASIC芯片(4)位于透明壳体(102)内并电连接在基板(3)上，若干个第一元器件(5)分别间隔设置在透明壳体(102)的内壁上并与线路(101)电连接；挡光层(2)设置在透明壳体(102)的外壁上，使透明壳体(102)形成不透光壳体。

Description

采用多功能透明基板盖的光学封装结构

技术领域

本实用新型涉及一种光学封装结构，尤其涉及一种采用多功能透明基板盖的光学封装结构。

背景技术

中国实用新型专利CN206134714U公开了一种光学传感器封装结构，包括设置在第一容腔中的第一光学芯片，以及设置在第二容腔内的第二光学芯片；壳体上设置有与第一容腔对应的第一光学窗口，以及与第二容腔对应的第二光学窗口；在所述壳体上还贴装有覆盖所述第一光学窗口、第二光学窗口的透光盖板；所述透光盖板在第一光学窗口、第二光学窗口的位置分别形成有第一凸透镜结构、第二凸透镜结构。

该光学传感器封装结构的壳体通常采用不透光的塑料材质制成，存在以下技术问题：

1、由于封装等工序需要经过高温加热，塑料材质的壳体容易在高温封装出现涨缩、变形等问题，影响封装结构的质量。

2、各电子元件横向布置，横向占用空间大，导致产品的面积较大，无法适用于产品面积严格限制的产品。

3、壳体通过胶粘的方式封装，胶粘部位存在漏光、湿气渗透等问题，影响光学传感器的光学效果及封装结构的使用寿命。

因此，需要提供一种采用多功能透明基板盖的光学封装结构，能够解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种采用多功能透明基板盖的光学封装结构，能够解决上述技术问题。

本实用新型是这样实现的：

一种采用多功能透明基板盖的光学封装结构，包括透明基板盖、挡光层和基板；透明基板盖为透明玻璃制成，透明基板盖包括透明壳体和透明盖体；线路集成在透明壳体的内壁上，透明壳体的底部封装在基板上，透明盖体罩盖在透明壳体的顶部；ASIC芯片位于透明壳体内并电连接在基板上，若干个第一元器件分别间隔设置在透明壳体的内壁上并与线路电连接；挡光层设置在透明壳体的外壁上，使透明壳体形成不透光壳体。

所述的透明基板盖还包括透明挡板，透明挡板水平设置在透明壳体的内壁上且位于透明盖体的下方；线路集成在透明挡板的顶面上，第二元器件分别设置在透明挡板上并与线路电连接。

所述的透明挡板设有两块，两块透明挡板分别设置在透明壳体的两侧内壁上，且两块透明挡板之间留有透光间隙，透光间隙位于ASIC芯片的上方。

所述的透明壳体内设有第一散热导线，第一散热导线的一端与第一元器件连接，第一散热导线另一端依次贯穿透明壳体和挡光层。

所述的透明挡板内设有第二散热导线，第二散热导线的一端与第二元器件连接，第二散热导线的另一端依次贯穿透明挡板、透明壳体和挡光层。

所述的基板的边缘处形成有封装槽，使透明壳体的底部匹配封装在封装槽内。

所述的封装槽的槽宽与透明壳体的厚度一致，使基板的边缘处与透明壳体的外壁齐平，且挡光层的下端向下延伸至基板的底部，挡光层的上端向上延伸至透明盖体的顶部。

所述的基板内设有第三散热导线，第三散热导线的一端位于ASIC芯片与基板的连接处，第三散热导线的另一端依次贯穿基板和挡光层。

所述的挡光层为溅镀金属层，溅镀金属层的金属成分为不锈钢或铜。

本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本实用新型由于采用透明玻璃材质制成的透明基板盖，玻璃的耐热性能较塑料材质高，能有效提高透明基板盖在高温封装状态下的结构和性能稳定性，不发生涨缩、变形等问题，保证封装结构的质量。

2、本实用新型由于集成有线路的透明壳体和透明挡板，能将第一元器件侧向布置在透明壳体的内壁上，将第二元器件通过透明挡板分层布置在透明壳体内，充分利用透明壳体内部空间，提高封装结构的集成度，减少横向布置元器件所需占用的空间，能满足面积受限的产品的封装布局要求。

3、本实用新型由于设有挡光层和透明挡板，挡光层能在透明挡板的外侧对侧部的光线形成100％挡光，同时通过透明挡板上的第二元器件遮挡上部的光线，使光线通过透明盖体经透明挡板之间的透光间隙照射至ASIC芯片上，保证ASIC芯片的光学性能，也能在透明壳体与基板之间的封装部位加强挡光效果，并防止水汽渗透，进一步保证封装结构的质量。

4、本实用新型由于设有第一散热导线、第二散热导线和第三散热导线，能满足ASIC芯片、第一元器件和第二元器件的高效散热需求，保证封装结构的持续、安全运行。

附图说明

图1是本实用新型采用多功能透明基板盖的光学封装结构的剖视图；

图2是本实用新型采用多功能透明基板盖的光学封装结构中线路的集成示意图。

图中，1透明基板盖，101线路，102透明壳体，103透明盖体，104透明挡板，105透光间隙，2挡光层，3基板，301封装槽，4ASIC芯片，5第一元器件，6第二元器件，7第一散热导线，8第二散热导线，9第三散热导线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

请参见附图1和附图2，一种采用多功能透明基板盖的光学封装结构，包括透明基板盖1、挡光层2和基板3；透明基板盖1为透明玻璃制成，透明基板盖1包括透明壳体102和透明盖体103；线路101集成在透明壳体102的内壁上，透明壳体102的底部封装在基板3上，透明盖体103罩盖在透明壳体102的顶部；ASIC(Application Specific IntegratedCircuit，即专用集成电路)芯片4位于透明壳体102内并电连接在基板3上，若干个第一元器件5分别间隔设置在透明壳体102的内壁上并与线路101电连接；挡光层2设置在透明壳体102的外壁上，使透明壳体102形成不透光壳体。

透明基板盖1采用透明玻璃制成，具有良好的耐热性能，能将线路101集成在透明壳体102的内壁上，不会在制作和封装时由于高温等因素导致透明壳体102发生涨缩、形变，保证透明壳体102的结构稳定性，从而保证封装结构的性能和封装质量。

同时，由于将线路101集成在透明壳体102的内壁上，使透明壳体102不仅具有壳体的功能，还具有导通的通能，能将第一元器件5布置在侧向透明壳体102的内壁上，充分利用封装结构的内部空间，减少横向占用空间，能适用于面积受限的产品中。

为了避免光线从透明基板盖1进入封装结构内而影响光学传感器的正常使用，在透明壳体102的外壁上设置挡光层2用于遮挡侧部的光线，使光线仅能通过透明盖体103进入封装结构内并照射在ASIC芯片4上，满足光学传感器的封装和使用需求。

请参见附图1和附图2，所述的透明基板盖1还包括透明挡板104，透明挡板104水平设置在透明壳体102的内壁上且位于透明盖体103的下方；线路101集成在透明挡板104的顶面上，第二元器件6分别设置在透明挡板104上并与线路电连接。

透明挡板104水平设置在封装结构内，将封装结构分为上下两层，可为元器件的安装提供更多空间，进一步充分利用封装结构的内部空间，减少对横向空间的占用。同时，通过第二元器件6在透明挡板104上的布置，能通过第二元器件6阻挡光线通过透明挡板104透射进入封装结构内，从而限制光线的照射路径，以保证光学传感器的可靠运行。

线路101在透明壳体102和透明挡板104上的布局可根据芯片的设计要求确定，线路101之间可导通，线路101可与基板3导通，利用侧向布置、双层布置等结构形式提高了封装结构内的线路集成度和空间利用率，以更好的满足元器件的安装要求，且有利于减小产品尺寸，尤其是横向尺寸。

请参见附图1，所述的透明挡板104设有两块，两块透明挡板104分别设置在透明壳体102的两侧内壁上，且两块透明挡板104之间留有透光间隙105，透光间隙105位于ASIC芯片4的上方。

光线可通过透明盖体103经透光间隙105进入封装结构内并照射在ASIC芯片4上，从而控制光线路径，透光间隙105的宽度可根据光学传感器的设计要求确定，以满足光学传感器对入射和反射光线的要求。

请参见附图1，所述的透明壳体102内设有第一散热导线7，第一散热导线7的一端与第一元器件5连接，第一散热导线7另一端依次贯穿透明壳体102和挡光层2。

通过第一散热导线7的设置，可将第一元器件5的热量直接向外传递至挡光层2的外侧，为第一元器件5快速、持续的降温，保证第一元器件5的安全可靠运行。第一散热导线7的数量可根据第一元器件5的尺寸、发热情况等适应性调整。

请参见附图1，所述的透明挡板104内设有第二散热导线8，第二散热导线8的一端与第二元器件6连接，第二散热导线8的另一端依次贯穿透明挡板104、透明壳体102和挡光层2。

通过第二散热导线8的设置，可将第二元器件6的热量直接向外传递至挡光层2的外侧，为第二元器件6快速、持续的降温，保证第二元器件6的安全可靠运行。第二散热导线8的数量可根据第二元器件6的尺寸、发热情况等适应性调整。

请参见附图1，所述的基板3的边缘处形成有封装槽301，透明壳体102的底部匹配封装在封装槽301内。

通过封装槽301的下凹式设置，不仅便于透明壳体102与基板3的封装，也能有效避免封装部位的透光问题以及水汽渗透问题。

请参见附图1，所述的封装槽301的槽宽与透明壳体102的厚度一致，使基板3的边缘处与透明壳体102的外壁齐平，挡光层2的下端向下延伸至基板3的底部，挡光层2的上端向上延伸至透明盖体103的顶部。

挡光层2能完全遮挡侧向的光线从基板3与透明壳体102的封装部位进入封装结构中，同时能进一步避免透明壳体102与基板3和透明盖体103的封装部位出现透光和水汽渗透的问题。

请参见附图1，所述的基板3内设有第三散热导线9，第三散热导线9的一端位于ASIC芯片4与基板3的连接处，第三散热导线9的另一端依次贯穿基板3和挡光层2。

通过第三散热导线9的设置，可将ASIC芯片4的热量直接向外传递至挡光层2的外侧，为ASIC芯片4快速、持续的降温，保证ASIC芯片4的安全可靠运行。第三散热导线9的数量可根据ASIC芯片4的尺寸、发热情况等适应性调整。

所述的挡光层2为溅镀金属层，溅镀金属层的金属成分为不锈钢sus、铜cu等，溅镀金属层的金属成分可根据实际封装需求和工艺适应性选择。

实施例1：

在光学传感器封装时，将线路101根据布局要求集成在透明壳体102的内壁和透明挡板104的顶面上。两块透明挡板104可与透明壳体102一体成型制作，两块透明挡板104之间形成透光间隙105。

第一元器件5包括记忆体和MEMS(Microelectro Mechanical System，即微机电系统，是指通过微纳米制造技术制造的微型机械系统、微型电系统和微型光学系统)芯片。第二元器件6包括CIS(CMOS image sensor，即互补金属氧化物半导体图像传感器)芯片和Vcsel(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，即垂直腔面发射激光器)芯片。

将ASIC芯片4焊接在ALN(氮化铝)材质的基板3上。将记忆体和MEMS芯片焊接在透明壳体102两侧内壁的电路101上。将CIS芯片和Vcsel芯片分别焊接在两块透明挡板104顶部的线路101上。

将透明壳体102的底部封装在封装槽301内。将透明盖体103封装在透明壳体102的顶部。在透明壳体102的外壁和基板3的边缘处溅镀金属，形成挡光层2，挡光层2向下延伸至基板3的底部，向上延伸至透明盖体103顶部，使光线仅能通过透明盖体103经透光间隙105照射至ASIC芯片4上。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定实用新型的保护范围，因此，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种采用多功能透明基板盖的光学封装结构，其特征是：包括透明基板盖(1)、挡光层(2)和基板(3)；透明基板盖(1)为透明玻璃制成，透明基板盖(1)包括透明壳体(102)和透明盖体(103)；线路(101)集成在透明壳体(102)的内壁上，透明壳体(102)的底部封装在基板(3)上，透明盖体(103)罩盖在透明壳体(102)的顶部；ASIC芯片(4)位于透明壳体(102)内并电连接在基板(3)上，若干个第一元器件(5)分别间隔设置在透明壳体(102)的内壁上并与线路(101)电连接；挡光层(2)设置在透明壳体(102)的外壁上，使透明壳体(102)形成不透光壳体。

2.根据权利要求1所述的采用多功能透明基板盖的光学封装结构，其特征是：所述的透明基板盖(1)还包括透明挡板(104)，透明挡板(104)水平设置在透明壳体(102)的内壁上且位于透明盖体(103)的下方；线路(101)集成在透明挡板(104)的顶面上，第二元器件(6)分别设置在透明挡板(104)上并与线路电连接。

3.根据权利要求2所述的采用多功能透明基板盖的光学封装结构，其特征是：所述的透明挡板(104)设有两块，两块透明挡板(104)分别设置在透明壳体(102)的两侧内壁上，且两块透明挡板(104)之间留有透光间隙(105)，透光间隙(105)位于ASIC芯片(4)的上方。

4.根据权利要求1-3任一所述的采用多功能透明基板盖的光学封装结构，其特征是：所述的透明壳体(102)内设有第一散热导线(7)，第一散热导线(7)的一端与第一元器件(5)连接，第一散热导线(7)另一端依次贯穿透明壳体(102)和挡光层(2)。

5.根据权利要求2或3所述的采用多功能透明基板盖的光学封装结构，其特征是：所述的透明挡板(104)内设有第二散热导线(8)，第二散热导线(8)的一端与第二元器件(6)连接，第二散热导线(8)的另一端依次贯穿透明挡板(104)、透明壳体(102)和挡光层(2)。

6.根据权利要求1所述的采用多功能透明基板盖的光学封装结构，其特征是：所述的基板(3)的边缘处形成有封装槽(301)，使透明壳体(102)的底部匹配封装在封装槽(301)内。

7.根据权利要求6所述的采用多功能透明基板盖的光学封装结构，其特征是：所述的封装槽(301)的槽宽与透明壳体(102)的厚度一致，使基板(3)的边缘处与透明壳体(102)的外壁齐平，且挡光层(2)的下端向下延伸至基板(3)的底部，挡光层(2)的上端向上延伸至透明盖体(103)的顶部。

8.根据权利要求7所述的采用多功能透明基板盖的光学封装结构，其特征是：所述的基板(3)内设有第三散热导线(9)，第三散热导线(9)的一端位于ASIC芯片(4)与基板(3)的连接处，第三散热导线(9)的另一端依次贯穿基板(3)和挡光层(2)。

9.根据权利要求1或7或8所述的采用多功能透明基板盖的光学封装结构，其特征是：所述的挡光层(2)为溅镀金属层，溅镀金属层的金属成分为不锈钢或铜。