光學(xué)芯片與慣性傳感器的集成裝置及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種芯片的集成裝置，更具體地，本發(fā)明涉及一種光學(xué)芯片與慣性傳感器的集成裝置;本發(fā)明還涉及一種光學(xué)芯片與慣性傳感器集成裝置的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的發(fā)展，可穿戴式設(shè)備逐漸成為消費(fèi)電子的熱點(diǎn)，其通常采用多種體征檢測(cè)的傳感器，以達(dá)到對(duì)人體體征參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的目的。而在某些應(yīng)用中，會(huì)同時(shí)用到光學(xué)傳感器和慣性器件，比如利用光學(xué)心率/血氧傳感器來(lái)檢測(cè)心率和血氧濃度，利用慣性器件來(lái)補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)過(guò)程中帶來(lái)的誤差。但是由于MEMS慣性器件和光學(xué)傳感器的結(jié)構(gòu)以及工作原理不同，使得MEMS慣性器件與光學(xué)傳感器集成的難度較大。最終，光學(xué)傳感器和慣性器件只能以分立形式進(jìn)行封裝的。這不但占用了較大的主板面積，而且分立封裝的成本較高，大大阻礙了現(xiàn)代電子產(chǎn)品的輕薄化發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種光學(xué)芯片與慣性傳感器的集成裝置的新技術(shù)方案。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種光學(xué)芯片與慣性傳感器的集成裝置，包括PCB板、具有光學(xué)區(qū)域的光學(xué)芯片、慣性傳感器芯片，所述光學(xué)芯片的光學(xué)區(qū)域朝向PCB板，其引腳通過(guò)植錫球焊接在PCB板的焊盤上，在所述PCB板上還設(shè)置有與光學(xué)芯片對(duì)應(yīng)的光學(xué)窗口；其中，還包括覆蓋所述光學(xué)窗口的透光部;所述慣性傳感器芯片固定在光學(xué)芯片上遠(yuǎn)離PCB板的一側(cè);在所述光學(xué)芯片、慣性傳感器芯片的外側(cè)設(shè)置有不透光塑封體，所述不透光塑封體將所述光學(xué)芯片、慣性傳感器芯片共同塑封在PCB板上。
[0005]優(yōu)選地，所述光學(xué)芯片設(shè)置有兩個(gè)，分別為光學(xué)傳感器芯片、LED芯片。
[0006]優(yōu)選地，所述光學(xué)傳感器芯片、LED芯片間隔地設(shè)置在PCB板上;所述不透光塑封體在光學(xué)傳感器芯片、LED芯片之間的位置形成一將光學(xué)傳感器芯片、LED芯片隔開(kāi)的阻隔部。
[0007]優(yōu)選地，所述慣性傳感器芯片設(shè)置在光學(xué)傳感器芯片上。
[0008]優(yōu)選地，所述光學(xué)傳感器芯片、LED芯片通過(guò)涂膠層粘結(jié)在PCB板上。
[0009]優(yōu)選地，所述透光部填充在PCB板的光學(xué)窗口內(nèi)，并覆蓋所述光學(xué)芯片的光學(xué)區(qū)域。
[0010]優(yōu)選地，所述透光部的底端與PCB板的下端面齊平。
[0011]優(yōu)選地，所述透光部從光學(xué)窗口的位置向外延伸，形成一呈半球狀的光學(xué)透鏡結(jié)構(gòu)。
[0012]本發(fā)明還提供了一種光學(xué)芯片與慣性傳感器的集成裝置的制造方法，包括以下步驟:
[0013]a)在PCB板上開(kāi)設(shè)光學(xué)窗口；
[0014]b)在光學(xué)傳感器芯片、LED芯片的引腳上設(shè)置植錫球，并將光學(xué)傳感器芯片、LED芯片熱壓在PCB板上，使光學(xué)傳感器芯片、LED芯片的引腳通過(guò)植錫球與PCB板上的相應(yīng)焊盤固定在一起；
[0015]c)將慣性傳感器芯片貼裝在光學(xué)傳感器芯片的上端；
[0016]d)利用不透光材料進(jìn)行塑封，形成將光學(xué)傳感器芯片、LED芯片、慣性傳感器芯片塑封在PCB板上的不透光塑封體；
[0017]e)對(duì)PCB板上的光學(xué)窗口進(jìn)行塑封，形成覆蓋所述光學(xué)窗口的透光部。
[0018]優(yōu)選地，所述步驟a)中，還包括在PCB板上涂覆涂膠層的步驟。
[0019]本發(fā)明的集成裝置，將結(jié)構(gòu)以及原理均不相同的慣性傳感器芯片、光學(xué)芯片集成在同一封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)，由此可大大降低整個(gè)集成裝置的封裝尺寸。各光學(xué)芯片采用倒置植錫球的方式焊接固定在PCB板上，使得位于光學(xué)芯片外側(cè)的注塑面與光學(xué)窗口處于不同的表面上，由此可直接在光學(xué)芯片的外側(cè)進(jìn)行注塑，形成不透光注塑體;這相對(duì)于傳統(tǒng)的封裝結(jié)構(gòu)而言，進(jìn)一步降低了封裝的尺寸和厚度，同時(shí)也降低了制造的成本。
[0020]本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有技術(shù)中，由于慣性傳感器與光學(xué)傳感器的結(jié)構(gòu)及原理不同，很難將兩種芯片集成在同一封裝內(nèi)。因此，本發(fā)明所要實(shí)現(xiàn)的技術(shù)任務(wù)或者所要解決的技術(shù)問(wèn)題是本領(lǐng)域技術(shù)人員從未想到的或者沒(méi)有預(yù)期到的，故本發(fā)明是一種新的技術(shù)方案。
[0021]通過(guò)以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。
【附圖說(shuō)明】
[0022]被結(jié)合在說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并且連同其說(shuō)明一起用于解釋本發(fā)明的原理。
[0023]圖1是本發(fā)明集成裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2至圖6是本發(fā)明集成裝置制造方法的流程示意圖。
[0025]圖7是本發(fā)明集成裝置另一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]現(xiàn)在將參照附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例。應(yīng)注意到:除非另外具體說(shuō)明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對(duì)布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本發(fā)明的范圍。
[0027]以下對(duì)至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說(shuō)明性的，決不作為對(duì)本發(fā)明及其應(yīng)用或使用的任何限制。
[0028]對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為說(shuō)明書(shū)的一部分。
[0029]在這里示出和討論的所有例子中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實(shí)施例的其它例子可以具有不同的值。
[0030]應(yīng)注意到:相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步討論。
[0031]參考圖1，本發(fā)明提供了一種光學(xué)芯片與慣性傳感器的集成裝置，其包括PCB板7、光學(xué)芯片、慣性傳感器芯片11，其中，所述光學(xué)芯片上具有光學(xué)區(qū)域10，通過(guò)該光學(xué)區(qū)域10來(lái)接收或者發(fā)出光信號(hào)。本發(fā)明的光學(xué)芯片可以是光學(xué)傳感器芯片、LED芯片等本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的光學(xué)芯片。其中，光學(xué)傳感器芯片的光學(xué)區(qū)域用來(lái)感應(yīng)光信號(hào)，例如可根據(jù)光線的強(qiáng)弱使光學(xué)傳感器芯片發(fā)出不同的控制信號(hào);LED芯片的光學(xué)區(qū)域用來(lái)發(fā)射光信號(hào)，其可以是發(fā)光二極管等發(fā)光器件。本發(fā)明的慣性傳感器芯片11可以是加速度計(jì)和/或陀螺儀等本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的慣性測(cè)量傳感器。
[0032]為了便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，現(xiàn)以光學(xué)傳感器芯片2、LED芯片3為例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行描述。其中，本發(fā)明的光學(xué)芯片可以單獨(dú)設(shè)置，也可以是以多個(gè)組合的方式進(jìn)行設(shè)置。
[0033]參考圖1，光學(xué)傳感器芯片2、LED芯片3間隔地分布在PCB板7上，其中光學(xué)傳感器芯片2、LED芯片3倒置安裝，使得光學(xué)傳感器芯片2、LED芯片3的光學(xué)區(qū)域10朝向PCB板7的方向。在光學(xué)傳感器芯片2、LED芯片3的引腳上設(shè)置有植錫球4，使得光學(xué)傳感器芯片2、LED芯片3通過(guò)各自引腳上的植錫球4與PCB板7相應(yīng)的焊盤焊接固定在一起。這不但實(shí)現(xiàn)了光學(xué)傳感器芯片2、LED芯片3與PCB板7的固定，同時(shí)還將光學(xué)傳感器芯片2、LED芯片3的引腳接入到PCB板7上的電路布圖中。
[0034]本發(fā)明的集成裝置，慣性傳感器芯片11可設(shè)置在光學(xué)傳感器芯片2上遠(yuǎn)離PCB板7的一側(cè)，參考圖1的視圖方向，慣性傳感器芯片11可通過(guò)貼裝的方式設(shè)置在光學(xué)傳感器芯片2的上端。慣性傳感器芯片11與光學(xué)傳感器芯片2之間可以采用膠材進(jìn)行粘結(jié)，例如COB膠等。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，如果結(jié)構(gòu)允許，慣性傳感器芯片11也可以設(shè)置在LED芯片3上，同樣可實(shí)現(xiàn)慣性傳感器芯片11的安裝。
[0035]本發(fā)明的集成裝置，PCB板7上設(shè)置有分別對(duì)應(yīng)于光學(xué)傳感器芯片2、LED芯片3的兩個(gè)光學(xué)窗口70，參考圖1、圖2，LED芯片3發(fā)出的光信號(hào)可以通過(guò)與其對(duì)應(yīng)的光學(xué)窗口照射出去，而光學(xué)傳感器芯片2可以通過(guò)與其對(duì)應(yīng)的光學(xué)窗口接收感應(yīng)外界射入的光信號(hào)。在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，兩個(gè)光學(xué)窗口70分別設(shè)置在PCB板7上與光學(xué)傳感器芯片2、LED芯片3的光學(xué)區(qū)域10正對(duì)的位置。
[0036]在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述光學(xué)傳感器芯片2、LED芯片3與PCB板7之間還設(shè)有涂膠層6，該涂膠層6可以是COB膠等本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的膠材質(zhì)。所述光學(xué)傳感器芯片2、LED芯片3分別通過(guò)該涂膠層6粘結(jié)在PCB板7上，從而進(jìn)一步穩(wěn)固了光學(xué)傳感器芯片2、LED芯片3與PCB板7的連接。
[0037]本發(fā)明的集成裝置，在所述光學(xué)傳感器芯片2、LED芯片3、慣性傳感器芯片11的外側(cè)設(shè)置有不透光塑封體I，通過(guò)該不透光塑封體I將光學(xué)傳感器芯片2、LED芯片3、慣性傳感器芯片11共同塑封在PCB板7上。本發(fā)明的不透光塑封體I