專利名稱：光亮度和接近度多芯片集成傳感器及其封裝的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光亮度和接近度傳感器的領(lǐng)域，特別涉及一種光亮度和接近度多芯片集成傳感器及其封裝的方法。
背景技術(shù)：
光亮度傳感器可以感知外界的環(huán)境光亮度，它通常包括光電二極管結(jié)構(gòu)感知光信號，通過鍍膜或者信號處理的方式，使傳感器的響應(yīng)光譜接近人的眼睛。接近度傳感器可以感知物體的接近程度，它包括發(fā)射和接收兩部分，發(fā)射器會發(fā)射經(jīng)過脈沖信號調(diào)制的紅外光信號，經(jīng)過物體反射的光被接收器接收，通過信號處理，得到與距離相關(guān)的信息。對于紅外接近度傳感器而言，發(fā)射器和接收器之間的隔離，對于探測距離和可靠性非常重要。電子設(shè)備，例如手機、平板電腦、顯示器等，可以利用這些感知的信息控制背光亮度、揚聲器音量
坐寸o但是現(xiàn)在這兩個傳感器都是分開應(yīng)用于電子設(shè)備上，這樣使得電子設(shè)備的可用空間減少，同時要分別控制這兩個傳感器，非常的不方便。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)工藝簡單的光亮度和接近度多芯片集成傳感器及其封裝的方法。本發(fā)明為了解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種光亮度和接近度多芯片集成傳感器，包括紅外光發(fā)射模塊、多芯片集成模塊、將模塊嵌入并隔絕紅外光的主體結(jié)構(gòu)和蓋板。作為本發(fā)明的進一步改進，所述紅外光發(fā)射模塊包括紅外光發(fā)射器芯片、用于安裝紅外光發(fā)射器芯片的第一襯底、覆蓋在第一襯底上的第一透明密封成型組件和覆蓋在第一襯底下的第一金屬焊球。作為本發(fā)明的進一步改進，所述多芯片集成模塊包括紅外光發(fā)射驅(qū)動電路、紅外光接受器感應(yīng)芯片、環(huán)境光接受器感應(yīng)芯片、模擬及數(shù)字信號處理機主控芯片、集成上述芯片的集成電路(1C)、用于安裝上述集成電路(IC)的第二襯底、覆蓋在第二襯底上的第二透明密封成型組件和覆蓋在第二襯底下的第二金屬焊球。作為本發(fā)明的進一步改進，所述主體結(jié)構(gòu)是通過預(yù)制注塑或成型在印刷電路板或鉛銅框架上，所述主體結(jié)構(gòu)具有兩個或兩個以上凹槽，凹槽之間的材料是對近紅外光透射隔離的聚合物、金屬或陶瓷中的一種。作為本發(fā)明的進一步改進，所述蓋板是對紅外光波長透射隔離的直接預(yù)先成型的聚合物或機械加工的金屬片或陶瓷片中的一種，所述蓋板上具有兩個或以上開孔。作為本發(fā)明的進一步改進，所述第一襯底和第二襯底是印刷電路板或鉛銅框架或是具有印刷電路的陶瓷結(jié)構(gòu)中的一種。作為本發(fā)明的進一步改進，所述第一透明密封成型組件和第二透明密封成型組件是可見光和紅外光的光學(xué)環(huán)氧樹脂或聚合物，所述第一透明密封成型組件還包括第一光學(xué)透鏡，所述第二透明密封成型組件還包括第二光學(xué)透鏡。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述紅外光感應(yīng)芯片，環(huán)境光感應(yīng)芯片和模擬及數(shù)字信號處理機主控芯片集成為單一的芯片。作為本發(fā)明的進一步改進，所述的多芯片集成模塊可由單一的紅外感應(yīng)模塊、環(huán)境光感應(yīng)模塊和模擬及數(shù)字信號處理主控集成芯片模塊組成。所述的光亮度和接近度多芯片集成傳感器的封裝方法，所述方法包括如下步驟
A、紅外發(fā)射模塊封裝首先將紅外光發(fā)射器芯片通過固晶工藝固定在帶有印刷電路的
第一襯底上，然后通過半導(dǎo)體焊線工藝將紅外光發(fā)射器芯片與第一襯底聯(lián)接，再通過聚酯成型將第一透明密封成型組件覆蓋在第一襯底上，最后在襯底下粘接第一金屬焊球。B、多芯片集成模塊封裝首先將由紅外光發(fā)射驅(qū)動電路、紅外光接受器感應(yīng)芯片、 環(huán)境光接受器感應(yīng)芯片和模擬及數(shù)字信號處理機主控芯片集成的集成電路(IC)上通過固晶工藝固定在第二襯底上，然后通過半導(dǎo)體焊線工藝將集成電路(IC)與第二襯底聯(lián)接，再通過聚酯成型將第二透明密封成型組件覆蓋在第二襯底上，最后在襯底下粘接第二金屬焊球。C、總封裝首先通過預(yù)成型制成將模塊嵌入并隔絕紅外光的主體結(jié)構(gòu)，然后通過貼片工藝或固晶工藝將紅外發(fā)射模塊和多芯片集成模塊固定在主體結(jié)構(gòu)內(nèi)，最后在主體結(jié)構(gòu)上可選擇地固定一蓋板。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過將光亮度傳感器和接近度傳感器集成在一起， 大大的減小了傳感器的體積，節(jié)省了電子設(shè)備的空間，同時將紅外光感應(yīng)芯片，環(huán)境光感應(yīng)芯片和模擬及數(shù)字信號處理機主控芯片可集成為單一的芯片，使得控制更加方便，本發(fā)明的生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)成本低。


圖I為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明中紅外光發(fā)射模塊示意圖3為本發(fā)明中紅外光發(fā)射模塊側(cè)面的剖視圖4為本發(fā)明中多芯片集成模塊示意圖5為本發(fā)明中多芯片集成模塊側(cè)面的剖視圖6為本發(fā)明中主體結(jié)構(gòu)的示意圖7為本發(fā)明中主體結(jié)構(gòu)的俯視；
圖8為本發(fā)明中模塊封裝的流程示意圖9為本發(fā)明中傳感器總封裝的流程示意圖10為本發(fā)明工作狀態(tài)示意圖。
具體實施例方式為了加深對本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步詳述，該實施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限定。
如圖I所示，本發(fā)明提供了一種光亮度和接近度多芯片集成傳感器，包括紅外光發(fā)射模塊I、多芯片集成模塊2、將模塊嵌入并隔絕紅外光的主體結(jié)構(gòu)3和蓋板4，如圖2和圖3所示，所述紅外光發(fā)射模塊包括紅外光發(fā)射器芯片11、用于安裝紅外光發(fā)射器芯片11 的第一襯底13、覆蓋在第一襯底13上的第一透明密封成型組件14和覆蓋在第一襯底13下的第一金屬焊球15或其它導(dǎo)電膠狀材料，其中，所述紅外光發(fā)射器芯片可為紅外LED。如圖 4和圖5所示，所述多芯片集成模塊包括紅外光發(fā)射驅(qū)動電路、紅外光接受器感應(yīng)芯片、環(huán)境光接受器感應(yīng)芯片、模擬及數(shù)字信號處理機主控芯片、集成上述芯片的集成電路(IC) 27、 用于安裝上述集成電路(IC) 27的第二襯底24、覆蓋在第二襯底24上的第二透明成型組件 25和覆蓋在第二襯底24下的第二金屬焊球26或其它導(dǎo)電膠狀材料，所述紅外光和環(huán)境光感應(yīng)接受器芯片可從PIN 二極管，光電二極管和光電晶體管的群組中選擇。如圖6和圖7 所示，主體結(jié)構(gòu)3是通過預(yù)制注塑或成型在印刷電路板或鉛銅框架上，所述主體結(jié)構(gòu)3具有兩個或兩個以上凹槽31，凹槽31之間的材料是對近紅外光(波長為700nm-1100nm)透射隔離的聚合物、金屬或陶瓷中的一種，主體結(jié)構(gòu)具有連接各模塊的引線框。所述蓋板4是對近紅外光透射隔離的直接預(yù)先成型的聚合物或機械加工的金屬片，所述蓋板4上具有兩個或以上開孔41，如圖10所示，由發(fā)射模塊發(fā)射的紅外光可透過第一開孔到達接近物體，從接近物體反射回來的光可透過第二開孔到達光感應(yīng)器，環(huán)境光也可透過第二開孔到達環(huán)境光感應(yīng)器。所述第一襯底13和第二襯底24是印刷電路板，所述第一透明密封成型組件14和第二透明密封成型組件25是可見光和紅外光的光學(xué)環(huán)氧樹脂，所述第一透明密封成型組件14還包括第一光學(xué)透鏡，所述第二透明密封成型組件25還包括第二光學(xué)透鏡，所述紅外光感應(yīng)芯片，環(huán)境光感應(yīng)芯片和模擬及數(shù)字信號處理機主控芯片可以集成為單一的芯片， 多芯片集成模塊可由單一的紅外感應(yīng)模塊、環(huán)境光感應(yīng)模塊和模擬及數(shù)字信號處理主控集成芯片模塊組成。所述傳感器可應(yīng)用到所選擇的電子裝置智能手機，平板電腦，相機，電子相薄，個人計算機，筆記本計算機，電子游戲機，個人數(shù)字助理，非接觸式開關(guān)，自動干手機，工業(yè)控制以及自動售賣機等。本發(fā)明還提供了所述光亮度和接近度多芯片集成傳感器的封裝方法，流程圖如圖 8和圖9所示,包括如下步驟
A、紅外發(fā)射模塊封裝首先將紅外光發(fā)射器芯片11通過使用固晶設(shè)備(如 ASM8930/838或ESEC2100)固定在第一印刷線路板(或鋁銅框架)上，然后在175°下烘烤固晶膠一小時，固晶膠為可導(dǎo)電的銀膠(如FP-5100或FP-5053等)，然后通過使用焊線設(shè)備 (如ASM EAGLE 60/KNS Connx)將紅外光發(fā)射器芯片11與第一印刷線路板(或鋁銅框架)聯(lián)接，焊線為金線，如TANAKA GFB I. Omil金線，再通過使用注塑成型機(如單井注塑機等)聚酯成型制成第一透明密封成型組件14覆蓋在第一印刷線路板(或鋁銅框架)上，成型聚脂材料為透明膠(如NITTO DENKO NT-8506/NT-324)，最后在第一印刷線路板(或鋁銅框架)下粘接第一金屬焊球15或其它導(dǎo)電膠狀材料。
B、多芯片集成模塊封裝首先將由紅外光發(fā)射驅(qū)動電路、紅外光接受器感應(yīng)芯片、 環(huán)境光接受器感應(yīng)芯片和模擬及數(shù)字信號處理機主控芯片集成的集成電路(IC) 27上通過使用固晶設(shè)備(如ASM8930/838或ESEC2100)將其固定在第二印刷線路板(或鋁銅框架) 上，然后在175°下烘烤固晶膠一小時，固晶膠可為絕緣膠(如ABLEB0ND 202 等)，然后通過使用焊線設(shè)備(如ASM EAGLE 60/KNS Connx)將集成電路(IC) 27與第二印刷線路板(或鋁銅框架)聯(lián)接,焊線為金線如TANAKA GFB I. Omil線，再通過使用注塑成型機(如單井注塑成型機)聚酯成型制成第二透明密封成型組件25覆蓋在印刷第二線路板(或銅框架)上，成型聚脂材料為透明膠(NITTO DENKO NT-8506/NT-324)，最后在第二印刷線路板(或鋁銅框架)下粘接第二金屬焊球26或其它導(dǎo)電膠狀材料。C、總封裝首先通過預(yù)成型制成將模塊嵌入并隔絕紅外光的主體結(jié)構(gòu)3，用貼片機將各模塊放置(Pick and Place)在凹槽內(nèi)，然后通過軟熔焊接(Reflow)方式用設(shè)備 (Reflow熱爐)將紅外發(fā)射模塊I和多芯片集成模塊2 (可由單一的紅外感應(yīng)模塊、環(huán)境光感應(yīng)模塊和模擬及數(shù)字信號處理主控集成芯片模塊組成)固定在主體結(jié)構(gòu)3內(nèi)，或也可通過設(shè)備(ASM 8930/838或ESEC2100)用導(dǎo)電固晶膠將紅外發(fā)射模塊I和多芯片集成模塊2固定在主體結(jié)構(gòu)3內(nèi)，最后在主體結(jié) 構(gòu)3上可選擇地固定一蓋板4。
權(quán)利要求
1.一種光亮度和接近度多芯片集成傳感器，其特征在于包括紅外光發(fā)射模塊(I)、多芯片集成模塊(2)、將模塊嵌入并隔絕紅外光的主體結(jié)構(gòu)(3)和蓋板(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光亮度和接近度多芯片集成傳感器，其特征在于所述紅外光發(fā)射模塊I包括紅外光發(fā)射器芯片(11)、用于安裝紅外光發(fā)射器芯片(11)的第一襯底 (13)、覆蓋在第一襯底上的第一透明密封成型組件(14)和覆蓋在第一襯底下的第一金屬焊球(15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光亮度和接近度多芯片集成傳感器，其特征在于所述多芯片集成模塊(2)包括紅外光發(fā)射驅(qū)動電路、紅外光接受器感應(yīng)芯片、環(huán)境光接受器感應(yīng)芯片、模擬及數(shù)字信號處理機主控芯片、集成上述芯片的集成電路(IC) (27)、用于安裝上述集成電路(27)的第二襯底(24)、覆蓋在第二襯底(24)上的第二透明密封成型組件(25)和覆蓋在第二襯底下的第二金屬焊球(26)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光亮度和接近度多芯片集成傳感器，其特征在于所述主體結(jié)構(gòu)(3)是通過預(yù)制注塑或成型在印刷電路板或鉛銅框架上，所述主體結(jié)構(gòu)(3)具有兩個或兩個以上凹槽(31)，凹槽(31)之間的材料是對近紅外光透射隔離的聚合物、金屬或陶瓷中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光亮度和接近度多芯片集成傳感器，其特征在于所述蓋板(4)是對紅外光波長透射隔離的直接預(yù)先成型的聚合物或機械加工的金屬片或陶瓷片中的一種，所述蓋板(4)上具有兩個或以上開孔(41)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3中所述的光亮度和接近度多芯片集成傳感器，其特征在于所述第一襯底(13)和第二襯底(24)是印刷電路板或鉛銅框架或是具有印刷電路的陶瓷結(jié)構(gòu)中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3中所述的光亮度和接近度多芯片集成傳感器，其特征在于所述第一透明密封成型組件(14)和第二透明密封成型組件(25)是可見光和紅外光的光學(xué)環(huán)氧樹脂或聚合物，所述第一透明密封成型組件(14)還包括第一光學(xué)透鏡，所述第二透明密封成型組件(25)還包括第二光學(xué)透鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光亮度和接近度多芯片集成傳感器，其特征在于所述紅外光接受器感應(yīng)芯片，環(huán)境光接受器感應(yīng)芯片和模擬及數(shù)字信號處理機主控芯片集成為單一的芯片。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光亮度和接近度多芯片集成傳感器，其特征在于所述的多芯片集成模塊可由單一的紅外感應(yīng)模塊、環(huán)境光感應(yīng)模塊和模擬及數(shù)字信號處理主控集成芯片模塊組成。
10.一種光亮度和接近度多芯片集成傳感器的封裝方法，其特征在于所述方法包括如下步驟A、紅外發(fā)射模塊封裝首先將紅外光發(fā)射器芯片(11)通過固晶工藝固定在帶有印刷電路的第一襯底(13)上，然后通過半導(dǎo)體焊線工藝將紅外光發(fā)射器芯片(11)與第一襯底(13)聯(lián)接，再通過聚酯成型將第一透明密封成型組件(14)覆蓋在第一襯底(13)上，最后在第一襯底(13)下粘接第一金屬焊球(15)；B、多芯片集成模塊封裝首先將由紅外光發(fā)射驅(qū)動電路、紅外光接受器芯片、環(huán)境光接受器芯片和模擬及數(shù)字信號處理機主控芯片集成的集成電路(IC) (27)通過固晶工藝固定在第二襯底(24)上，然后通過半導(dǎo)體焊線工藝將集成電路(IC) (27)與第二襯底(24)聯(lián)接，再通過聚酯成型將第二透明密封成型組件(25)覆蓋在第二襯底上(24)，最后在第二襯底(24)下粘接第二金屬焊球(26 );C、總封裝首先通過預(yù)成型制成將模塊嵌入并隔絕紅外光的主體結(jié)構(gòu)(3)，然后通過貼片工藝或固晶工藝將紅外發(fā)射模塊(I)和多芯片集成模塊(2)固定在主體結(jié)構(gòu)(3)內(nèi)，最后在主體結(jié)構(gòu)(3)上可選擇的固定一蓋板(4)。
全文摘要
本發(fā)明提供了對光亮度和接近度多芯片集成傳感器及其封裝的方法，通過應(yīng)用紅外光隔離并帶有嵌入式凹型槽的底板，將紅外光發(fā)射模塊，集成芯片模塊直接嵌入并連接到底板上，紅外光發(fā)射及感應(yīng)模塊被底板上的紅外光隔離墻隔開，必要時，模塊頂部可蓋上紅外光隔離的蓋板，在紅外光發(fā)射模塊，紅外光感應(yīng)模塊，環(huán)境光感應(yīng)模塊的正上方的蓋板上開出大小適合的孔，以保證紅外光及環(huán)境光通道暢通，底板可用預(yù)先注塑紅外隔離聚合物的印刷線路板或銅金屬框架，或陶瓷的底板結(jié)構(gòu)，來隔離接近度傳感器發(fā)射元件和接收元件之間的串?dāng)_；頂部可選擇性地增加蓋板，蓋板可以金屬，陶瓷或可隔離紅外光的聚合物制成。
文檔編號H01L23/31GK102620822SQ20121010961
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月16日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請人:昆山同心金屬塑料有限公司