一种光学芯片的封装结构及其制造方法与流程

本发明涉及一种芯片的封装结构，更具体地，涉及一种光学芯片的封装结构；本发明还涉及一种光学芯片封装结构的制造方法。

背景技术：

目前，光学传感器在消费电子类的应用越来越广泛，如手机、智能手表、智能手环等。利用光学传感器，可以实现接近光检测、环境光检测、心率检测、血氧检测、手势识别等。其基本原理是LED芯片发出特定波长的光线，该光线到达待测物体后，会返回一束与待测物体相关的光线，到达光学接收芯片的光学接收区。

传统的光学传感器，在后续封装过程中需要考虑光隔离的问题，目前主流的封装形式是基于PCB板的两次注塑方案，第一次是注塑透光材料，来保护光电传感器芯片和LED芯片，第二次是注塑不透光材料，作用是隔离光线，防止光串扰。采用这样的封装方式，封装的步骤较多，相应产生的各种风险及不良也会增多。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种光学芯片的封装结构的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种光学芯片的封装结构，包括基板以及设置在所述基板上的光学传感器芯片、LED芯片；其中，所述光学传感器芯片包括衬底，在所述衬底的上端设置有内腔，在所述衬底内腔的底端设置有光学传感器芯片的光学区域；在所述基板上还注塑有覆盖所述光学传感器芯片、LED芯片的透光部。

可选的是，所述内腔的截面呈矩形；或者呈倒立的梯形。

可选的是，所述光学传感器芯片、LED芯片通过植锡球或者引线的方式电连接在设置于基板的相应焊盘上。

可选的是，所述LED芯片设置有两个，该两个LED芯片分布在光学传感器芯片的两侧。

可选的是，所述透光部上位于光学传感器芯片、LED芯片之间的位置还设置有阻碍透光部内部光路路径的光学阻碍口。

可选的是，所述光学阻碍口贯穿所述透光部的两端，并将所述透光部分隔成两个独立的部分。

可选的是，所述光学阻碍口为设置在透光部上位于光学传感器芯片衬底上端位置的侧壁。

本发明还提供了一种光学芯片的封装结构的制造方法，包括以下步骤：

a)在光学传感器芯片的衬底上形成内腔，并在内腔的底端通过离子注入的方式形成光学传感器芯片的光学区域；

b)将光学传感器芯片、LED芯片安装在基板上；

c)在基板上进行注塑，形成覆盖所述光学传感器芯片、LED芯片的透光部(6)。

可选的是，所述内腔通过干法刻蚀形成，所述内腔的截面呈矩形。

可选的是，所述内腔通过湿法刻蚀形成，所述内腔的截面呈倒立的梯形。

本发明的封装结构，光学传感器芯片的光学区域设置在其衬底的内腔中，由此可将光学传感器芯片用于接收外界信号的光学区域与LED芯片隔离开，防止LED芯片发出的光信号直接被光学传感器芯片感应到；采用这样的结构方式，使得在形成所述封装结构的时候，只需要注塑透光材料即可，而不再需要在基板上注塑不透光材料进行光隔离，降低了注塑的次数，提高了封装的稳定性。

本发明的发明人发现，在现有技术中，主流的封装形式是基于PCB板的两次注塑方案，第一次是注塑透光材料，来保护光电传感器芯片和LED芯片，第二次是注塑不透光材料，作用是隔离光线，防止光串扰。采用这样的封装方式，封装的步骤较多，相应产生的各种风险及不良也会增多。因此，本发明所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本发明是一种新的技术方案。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明封装结构的示意图。

图2是本发明封装结构另一实施方式的结构示意图。

图3、图4是本发明封装结构制造方法的工艺示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

参考图1，本发明提供了一种光学芯片的封装结构，包括基板1以及设置在所述基板1上的光学传感器芯片、LED芯片2。本发明的基板1可以是具有电路布图结构的电路板，所述光学传感器芯片、LED芯片2可以以贴装的方式安装在基板1上，这种芯片的贴装工艺属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。光学传感器芯片、LED芯片2均为本领域技术人员所熟知的光学芯片结构，通过LED芯片2可以向外界发出光信号，通过光学传感器芯片可以感应外界的光信号。

其中，为了将光学传感器芯片3、LED芯片2的电信号引出，可通过打线的方式将两个芯片的引脚电连接在基板1上设置的相应焊盘中。当然，对于本领域的技术人员而言，还可以采用植锡球的方式将两个芯片的引脚直接焊接在相应的焊盘上。

其中，本发明的封装结构，所述光学传感器芯片包括衬底3，该衬底3可以采用硅片结构，在所述衬底3的上端设置有内腔4，例如可通过干法刻蚀或者湿法刻蚀的方法在硅衬底上形成所述内腔4。当采用干法刻蚀的方式时，所述内腔4的截面呈矩形，参考图1；当采用湿法刻蚀的方式时，根据硅衬底的晶向结构，使得所述内腔4的截面呈倒立的梯形，参考图2。

在所述衬底3内腔4的底端设置有光学传感器芯片的光学区域5，例如可通过离子注入的方式在内腔4的底端形成光学区域5，这种离子注入的方法属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。由于光学传感器芯片的光学区域5设置在了衬底3的内腔4中，这就使得可以将光学传感器芯片的光学区域5与LED芯片2隔离开，防止LED芯片2发出的光直接作用在光学传感器芯片的光学区域5中。

本发明的封装结构，在所述基板1上还注塑形成有透光部6，该透光部6采用本领域技术人员所熟知的透光材质。通过本领域技术人员所熟知的注塑工艺形成在基板1上，并且所述透光部6将所述光学传感器芯片、LED芯片2覆盖住，从而可以对光学传感器芯片、LED芯片2进行很好的保护，同时还不会影响LED芯片2、光学传感器芯片发射或者接受光信号。

本发明的封装结构，光学传感器芯片的光学区域设置在其衬底的内腔中，由此可将光学传感器芯片用于接收外界信号的光学区域与LED芯片隔离开，防止LED芯片发出的光信号直接被光学传感器芯片感应到；采用这样的结构方式，使得在形成所述封装结构的时候，只需要注塑透光材料即可，而不再需要在基板上注塑不透光材料进行光隔离，从而降低了注塑的次数，提高了封装的稳定性。

本发明的LED芯片2可以设置有一个、两个或更多个，例如当采用两个LED芯片2时，该两个LED芯片2分布在光学传感器芯片的两侧；当采用四个LED芯片2，该四个LED芯片2分布在光学传感器芯片的四周。

在本发明一个优选的实施方式中，所述透光部6上位于光学传感器芯片、LED芯片2之间的位置还设置有阻碍透光部6内部光路路径的光学阻碍口7。所述光学阻碍口7可以贯穿所述透光部6的两端，从而将所述透光部6分隔成两个独立的部分；所述光学阻碍口7还可以为设置在透光部6上位于光学传感器芯片衬底3上端位置的侧壁。通过在透光部6上设置光学阻碍口7，从而可以阻断光在透光部6内部的传播，以防止LED芯片2发出的光经过透光部6直接被光学传感器芯片感应到，有效地解决了芯片之间光串扰的问题，提高了光学传感器的检测精度。

本发明还提供了一种上述封装结构的制造方法，其包括以下步骤：

a)在光学传感器芯片的衬底3上形成内腔4，并在内腔4的底端通过离子注入的方式形成光学传感器芯片的光学区域5；本发明的衬底可以采用硅衬底材料，例如可通过干法刻蚀或者湿法刻蚀的方法在硅衬底上形成所述内腔4。当采用干法刻蚀的方式时，所述内腔4的截面呈矩形，参考图3；当采用湿法刻蚀的方式时，根据硅衬底的晶向结构，使得所述内腔4的截面呈倒立的梯形；在所述内腔4的底端例如可通过离子注入的方式形成掺杂区，使其成为P型或者N型，同衬底形成PN结，成为光电二极管，从而构成了光学传感器芯片的光学区域5；

b)将光学传感器芯片、LED芯片2安装在基板1上；例如可以通过贴装的方式将光学传感器芯片、LED芯片2安装到基板1上，并且可通过打线的方式或者植锡球的方式将两个光学芯片的引脚电连接到基板1的电路布图中；

c)在基板1上进行注塑，形成覆盖所述光学传感器芯片、LED芯片2的透光部6；透光部6可以采用本领域技术人员所熟知的透光材料，将透光部6注塑在基板1上后，使得所述透光部6可以将光学传感器芯片、LED芯片2封装在所述基板1上，从而形成了光学芯片的封装结构。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。