用于晶圆级光学传感器的三凹槽式薄膜封装结构的制作方法

本技术涉及一种芯片封装结构，尤其涉及一种用于晶圆级光学传感器的三凹槽式薄膜封装结构。

背景技术：

1、光学传感器的工作原理是：通过光学发射端芯片以一定的角度发射光束，光束在经过障碍物、遮挡物等的漫反射后被光学接收端芯片捕获，利用不同深浅的反射图像达到非接触和非破坏性的测量目的。目前，广传感器被广泛应用于工业、汽车、电子产品和零售自动化的运动检测等领域中。

2、在电子产品的光学传感器芯片封装中，光学传感器的发射端芯片和接收端芯片需要通过两个独立的容腔分开封装在基板上，以防止发射端芯片发射的光线直接对接收端芯片造成影响，导致电子产品的光学测量精度下降，发射端芯片和接收端芯片之间通过透明玻璃盖子实现光束的发射和接收。

3、中国实用新型专利cn206134714u公开了一种光学传感器封装结构，并具体公开了：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。

4、现有技术的光学传感器封装结构及上述实用新型专利均存在以下技术问题：

5、1、随着电子产品对内部元器件的性能和体积要求越来越高，光学传感器的封装尺寸也越来越小，现有技术的基板厚度较大(约为200um)，无法满足一些对封装尺寸要求较高的产品需求。同时，随着封装尺寸的缩小，封装壳体的窗口面积也越来越小，用于覆盖窗口的凸透镜玻璃盖体的面积也需要相应减小，但现有技术的玻璃盖体制作工艺无法满足细小尺寸的制作要求。

6、2、现有技术采用环氧树脂胶将壳体中间部分固定在基板上，但环氧树脂胶无法实现两个容腔之间的100％挡光，影响光学传感器的性能。同时，采用环氧树脂胶连接的工艺成本较高，经常发生环氧树脂胶的溢胶问题，影响光学传感器的封装质量。

7、3、现有技术的壳体采用不透光材料切割制成，边缘处常存在毛边质量问题，毛边长度达到30-100um，影响光学传感器的封装质量。

8、4、由于光学传感器的发射端芯片通常为led等容易发热的元器件，基板、壳体和玻璃盖板构成的容腔散热效果较差，不利于光学传感器的持续可靠运行。

9、因此，需要提供一种用于晶圆级光学传感器的三凹槽式薄膜封装结构以解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种用于晶圆级光学传感器的三凹槽式薄膜封装结构，能解决上述技术问题。

2、本实用新型是这样实现的：

3、一种用于晶圆级光学传感器的三凹槽式薄膜封装结构，包括封装板、发射端芯片、接收端芯片、扩展芯片、第一封装体、第一薄膜屏障、第二封装体、第二薄膜屏障和第三封装体；发射端芯片通过透明的第一封装体封装在封装板的上表面上，第一封装体的外表面上溅镀膜层形成第一薄膜屏障，第一薄膜屏障与封装板相接；接收端芯片通过透明的第二封装体封装在封装板的上表面上，第一封装体位于第二封装体的旁侧，第二封装体的外表面上溅镀膜层形成第二薄膜屏障，第二薄膜屏障与封装板相接；扩展芯片通过不透光的第三封装体封装在封装板的下表面上，扩展芯片与发射端芯片电性连接；第一薄膜屏障和第二薄膜屏障上均形成有透光部，光束通过透光部穿透第一薄膜屏障和第二薄膜屏障。

4、所述的第一薄膜屏障的透光部下沉式设置在第一封装体的顶部，形成第一凹槽；第二薄膜屏障的透光部下沉式设置在第二封装体的顶部，形成第二凹槽；第一薄膜屏障与第二薄膜屏障之间留有间隙，形成第三凹槽。

5、所述的第一薄膜屏障的第一凹槽底部形成有第一透光通孔，透光点胶覆盖在该透光通孔上。

6、所述的第二薄膜屏障的第二凹槽底部形成有第二透光通孔，透光点胶覆盖在该透光通孔上。

7、所述的封装板上形成有第一导电孔，第一导电孔位于发射端芯片的旁侧；第一晶圆封装在封装板的上表面上并与第一导电孔的顶部电性连接，第一晶圆位于第一封装体内，发射端芯片与第一晶圆电性连接。

8、所述的封装板的下表面上封装有第二晶圆，第二晶圆与第一导电孔的底部电性连接；第三封装体内封装有rlc元件，rlc元件与第二晶圆电性连接，使rlc元件与发射端芯片电性连接。

9、所述的封装板和第三封装体上形成有散热通孔，散热通孔位于发射端芯片的正下方，且散热通孔内嵌装有散热片，散热片的顶面贴合在发射端芯片的底面上，散热片的底面与第三封装体的底面齐平。

10、所述的封装板上形成有第二导电孔，第二导电孔位于接收端芯片的旁侧；第三晶圆封装在封装板的上表面上并与第二导电孔的顶部电性连接，第三晶圆位于第二封装体内；第四晶圆封装在封装板的下表面上，第四晶圆位于第三封装体内，第四晶圆的一端与第二导电孔的底部电性连接，第四晶圆的另一端与扩展芯片的一端电性连接。

11、所述的第三封装体上形成有第三导电孔，第三导电孔位于扩展芯片的一侧；第三导电孔的顶部与第四晶圆电性连接，第三封装体的下表面上封装有第五晶圆，第五晶圆与第三导电孔的底部电性连接。

12、所述的第三封装体上形成有第四导电孔，第四导电孔位于扩展芯片的另一侧；第六晶圆封装在封装板的下表面上，第六晶圆位于第三封装体内；第六晶圆的一端与扩展芯片的另一端电性连接，第六晶圆的另一端与第四导电孔的顶部电性连接；第七晶圆封装在第三封装体的下表面上，第七晶圆与第四导电孔的底部电性连接。

13、本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：

14、1、本实用新型由于采用了封装板，将第一晶圆、第二晶圆、第三晶圆、第三晶圆和第六晶圆封装在封装板上，形成厚度仅为10-20um的晶圆级封装板，用于取代传统的200um厚基板，既能达到传统基板的功能，又能大大降低基板的厚度，从而满足减小封装尺寸的要求。

15、2、本实用新型由于采用了溅镀膜层的形式形成第一薄膜屏障和第二薄膜屏障，并在第一薄膜屏障和第二薄膜屏障的顶部分别形成第一凹槽和第二凹槽，第一薄膜屏障和第二薄膜屏障之间形成第三凹槽，利用三凹槽的结构形成有效的光学屏障，保证了发射端芯片和接收端芯片的独立封装和运行，解决了现有技术中盖子中间部分的环氧树脂胶不能100％遮光而影响光学传感器性能的问题以及由于采用环氧树脂胶固定盖子而导致的溢胶、工艺成本高的问题。同时，由于溅镀膜层的厚度小且表面光滑，避免了现有技术中盖子厚度大导致的封装尺寸大以及盖子材料切割导致的毛边问题，改善了光学传感器的封装质量，进一步降低了封装尺寸。

16、3、本实用新型采用了透光点胶，采用激光等方式在第一薄膜屏障和第二薄膜屏障的第一凹槽和第二凹槽底部打孔，透光通孔孔径较小，利用点胶形成2d形式的透光部替代传统的3d形式的透光玻璃，点胶的形式能满足较小尺寸透光通孔的遮盖和透光要求，且能进一步减小封装尺寸，避免了由于尺寸缩小而导致透光玻璃生产困难的问题。

17、4、本实用新型由于采用了散热片，散热片贴合在发射端芯片底部，散热片底部延伸至第三封装体的底部，能将发射端芯片的热量散出，以保证发射端芯片的持续可靠运行，从而保证了光学传感器的性能。

18、5、本实用新型由于采用了扩展芯片，扩展芯片通过第三封装体封装并与接收端芯片电性互联，扩展芯片可根据扩展功能需求灵活选择，能在保证封装尺寸要求的同时满足光学传感器的各种功能扩展需求，从而提升电子产品功能性。