光电传感器及其制备方法与流程

1.本技术涉及传感器技术领域，特别涉及一种光电传感器及其制备方法。


背景技术：

2.相关技术中，光电传感器包括电路转接板、发光芯片与感光芯片，发光芯片与感光芯片分别位于电路转接板上，发光芯片与感光芯片之间存在一定的距离。这种结构的光电传感器在产品尺寸缩减上有限，不能满足小型化的需求。


技术实现要素：

3.本发明提供一种光电传感器及其制备方法，以解决相关技术中的不足。
4.根据本发明实施例的第一方面，提供一种光电传感器，包括：
5.电路转接板；
6.感光芯片，位于所述电路转接板上；其中，所述感光芯片形成有感光区与非感光区；所述感光芯片包括第一衬底、第一焊盘与导电凸点，所述第一衬底位于所述电路转接板上，所述第一焊盘位于所述第一衬底背向所述电路转接板的一侧，所述导电凸点位于所述第一焊盘背向所述第一衬底的一侧；所述第一焊盘与所述导电凸点位于所述非感光区；
7.导电粘合剂，位于所述第一焊盘背向所述第一衬底的一侧，且包覆所述导电凸点；
8.发光件，位于所述导电粘合剂上，且位于所述导电粘合剂背向所述第一焊盘的一侧，所述发光件通过所述导电粘合剂、所述导电凸点、所述第一焊盘与所述感光芯片电连接。
9.在一个实施例中，所述导电凸点为金属凸点。
10.在一个实施例中，所述导电凸点的材料为金。
11.在一个实施例中，所述导电凸点包括凸点结构与镀层，所述镀层包覆所述凸点结构，所述凸点结构的材料为铜，所述镀层的材料为金。
12.在一个实施例中，所述导电粘合剂为包括液态粘合剂与银颗粒的银浆。
13.在一个实施例中，所述第一焊盘的材料为铝或金或铜。
14.在一个实施例中，所述发光件包括第二衬底与第一电极，所述第一电极位于所述导电粘合剂与所述第二衬底之间；
15.所述第二衬底的材料为砷化镓。
16.在一个实施例中，所述光电传感器，还包括透明封装层，所述透明封装层位于所述电路转接板上，且包裹所述感光芯片、所述导电粘合剂与所述发光件。
17.根据本发明实施例的第二方面，提供一种光电传感器的制备方法，包括：
18.将感光芯片置于电路转接板上；其中，所述感光芯片形成有感光区与非感光区；所述感光芯片包括第一衬底、第一焊盘与导电凸点，所述第一衬底位于所述电路转接板上，所述第一焊盘位于所述第一衬底背向所述电路转接板的一侧，所述导电凸点位于所述第一焊盘背向所述第一衬底的一侧；所述第一焊盘与所述导电凸点位于所述非感光区；
19.在所述第一焊盘上滴注半液态的导电粘合剂，半液态的导电粘合剂位于所述第一焊盘背向所述第一衬底的一侧，且浸没所述导电凸点；
20.将发光件置于半液态的导电粘合剂上，并固化导电粘合剂，固化后的导电粘合剂包覆所述导电凸点，所述发光件位于所述导电粘合剂背向所述第一焊盘的一侧，所述发光件通过所述导电粘合剂、所述导电凸点、所述第一焊盘与所述感光芯片电连接。
21.在一个实施例中，所述将发光件置于半液态的导电粘合剂上，并固化导电粘合剂之后，还包括：
22.形成透明封装层，所述透明封装层位于所述电路转接板上，且包裹所述感光芯片、所述导电粘合剂与所述发光件。
23.根据上述实施例可知，通过将发光件叠放在感光芯片上的非感光区，这样，可以减小光电传感器的尺寸。而且，感光芯片包括第一衬底、第一焊盘与导电凸点，第一衬底位于电路转接板上，第一焊盘位于第一衬底背向电路转接板的一侧，导电凸点位于第一焊盘背向第一衬底的一侧，第一焊盘与导电凸点位于非感光区，导电粘合剂位于第一焊盘背向第一衬底的一侧，且包覆导电凸点，发光件位于导电粘合剂上，且位于导电粘合剂背向第一焊盘的一侧，发光件通过导电粘合剂、导电凸点、第一焊盘与感光芯片电连接。由于导电粘合剂与导电凸点之间的粘结力比较大，可以抵抗塑封体热胀冷缩的应力，因此，使得光电传感器能够采用注塑封装工艺进行封装，且可靠性高，导电性良好。而且，导电凸点不需要使用高温设备制备，采用普通焊线制程的设备就可以实现量产。
24.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
25.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
26.图1是根据本发明实施例示出的光电传感器的结构示意图；
27.图2是根据本发明实施例示出的光电传感器的制备方法的流程图；
28.图3～5是根据本发明实施例示出的光电传感器的制备过程中产生的中间过渡结构的结构示意图。
具体实施方式
29.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
30.图1是根据本发明实施例示出的一种光电传感器。如图1所示，光电传感器包括：电路转接板11、感光芯片12、导电粘合剂13、发光件14与透明封装层15。
31.在本实施例中，电路转接板11是pcb(印刷电路板)。
32.在本实施例中，如图1所示，感光芯片12位于电路转接板11上。感光芯片12形成有感光区a与非感光区b。感光芯片12包括第一衬底121、第一电路(未示出)、第一焊盘122与导
电凸点123，第一衬底121位于电路转接板11上，第一衬底121可位于感光区a与非感光区b。第一焊盘122位于第一衬底121背向电路转接板11的一侧，并与第一电路连接，导电凸点123位于第一焊盘122背向第一衬底121的一侧。第一焊盘122与导电凸点123位于非感光区b。
33.在本实施例中，第一焊盘122的材料为铝。当然，第一焊盘122的材料也可为铝铜合金，其中，铝占95％，铜占3％，其余金属2％。第一焊盘122的材料还可以是金或铜或其他金属。
34.在本实施例中，导电凸点123为金属凸点。金属凸点的导电性比较好，有利于提高发光件14与感光芯片12的导电性能。
35.在本实施例中，导电凸点的材料为金。由于金的导电性比较好，有利于提高发光件14与感光芯片12的导电性能。在其他实施例中，导电凸点可包括凸点结构与镀层，镀层包覆凸点结构，凸点结构的材料为铜，镀层的材料为金。
36.在本实施例中，导电粘合剂13位于第一焊盘122背向第一衬底121的一侧，且包覆导电凸点123。导电粘合剂13可以是环氧导电粘合剂，但不限于此。
37.在本实施例中，导电粘合剂13为固化后的银浆。其中，银浆包括液态粘合剂与银颗粒。由于银浆与材料为金的导电凸点之间的粘结力比较大，可以抵抗塑封体热胀冷缩的应力，因此，使得光电传感器能够采用注塑封装工艺进行封装，且可靠性高，导电性良好。而且，导电凸点不需要使用高温设备制备，采用普通焊线制程的设备就可以实现量产，在最普遍存在的焊线工艺产线应用尤为简单，不需要采用晶圆级的植球工艺。
38.需要说明的是，在本技术领域中，还未出现过使用银浆配合导电凸点来实现粘合两个芯片的技术方案。由于一般银浆与铝焊盘的直接结合力很难达到msl3以上的可靠性要求，因此本发明实施例提供的使用银浆配合导电凸点粘合两个芯片的技术方案是本领域中首次提出的技术方案。
39.在本实施例中，发光件14位于感光芯片12的非感光区，且发光件14位于导电粘合剂13上，且位于导电粘合剂13背向第一焊盘122的一侧。通过将发光件叠放在感光芯片上的非感光区，这样，可以减小光电传感器的尺寸。
40.在本实施例中，发光件14可为发光芯片。发光件14包括第二衬底、第二电路、第一电极与第二电极，第一电极位于导电粘合剂13与第二衬底之间，第二电路位于第二衬底上，第二电极位于第二衬底背向导电粘合剂13的一侧，第一电极与第二电极分别与第二电路连接。其中，第二衬底的材料为砷化镓。第二电极的材料可为金，但不限于此。第一电极位于导电粘合剂13上，并与导电粘合剂13接触，实现电连接。
41.在本实施例中，发光件14通过导电粘合剂13、导电凸点123、第一焊盘122与感光芯片12电连接。
42.在本实施例中，透明封装层15位于电路转接板11上，且包裹感光芯片12、导电粘合剂13与发光件14。
43.在本实施例中，透明封装层15可以通过注塑封装工艺得到，透明封装层15的材料例如可以是环氧树脂，可以允许光透过。透明封装层15的材料中可以掺杂特定的元素，以使器件工作用的光信号可以透过透明封装层15，其他光信号不能透过。
44.而且，由于第一焊盘122的材料为铝，且铝与银浆不能很好地粘合，铝与导电凸点123通过超声波焊接粘合得更好，而银浆与导电凸点的结合力更高。因此，采用银浆实现第
一焊盘122、导电凸点123与发光件14的电连接，可提高发光件14与感光芯片12电连接的可靠性。
45.本发明实施例中，通过将发光件叠放在感光芯片上的非感光区，这样，可以减小光电传感器的尺寸。而且，感光芯片包括第一衬底、第一焊盘与导电凸点，第一衬底位于电路转接板上，第一焊盘位于第一衬底背向电路转接板的一侧，导电凸点位于第一焊盘背向第一衬底的一侧，第一焊盘与导电凸点位于非感光区，导电粘合剂位于第一焊盘背向第一衬底的一侧，且包覆导电凸点，发光件位于导电粘合剂上，且位于导电粘合剂背向第一焊盘的一侧，发光件通过导电粘合剂、导电凸点、第一焊盘与感光芯片电连接。由于导电粘合剂与导电凸点之间的粘结力比较大，可以抵抗塑封体热胀冷缩的应力，因此，使得光电传感器能够采用注塑封装工艺进行封装，且可靠性高，导电性良好。而且，导电凸点不需要使用高温设备制备，采用普通焊线制程的设备就可以实现量产。
46.本发明实施例提供的技术方案，可以实现良好的电性导通，注塑封装可靠性可达到国际行业标准，可实现稳定的大批量注塑生产和应用。而且，在普通焊线封装产线就可以实现大批量生产。
47.另外，需要说明的是，本发明实施例提供的使用银浆粘合两个芯片的技术方案不仅适用于使光电传感器的封装尺寸采用注塑封装工艺做到最小，符合市场小型化应用发展的需求，同时，也适用于非光电传感器产品的注塑封装工艺和非注塑封装工艺。例如，两个叠置的芯片中，位于上面的芯片还可以是具有背面电极的垂直腔面发射激光器(vcsel)裸片或具有背面电极的mosfet裸片。
48.本发明的实施例还提出了一种光电传感器的制备方法，用于制备上述任一实施例的光电传感器。如图2所示，该光电传感器的制备方法，可包括以下步骤201～204：
49.在步骤201中，将感光芯片置于电路转接板上；其中，感光芯片形成有感光区与非感光区；感光芯片包括第一衬底、第一焊盘与导电凸点，第一衬底位于电路转接板上，第一焊盘位于第一衬底背向电路转接板的一侧，导电凸点位于第一焊盘背向第一衬底的一侧；第一焊盘与导电凸点位于非感光区。
50.在本实施例中，在将感光芯片置于电路转接板上之前，先在感光芯片的第一焊盘上制备导电凸点。其中，导电凸点为金属凸点。当导电凸点的材料为金时，可采用金焊线制作，当导电凸点的材料为合金时，可采用合金焊线制作。
51.在本实施例中，在感光芯片的第一焊盘上制备导电凸点之后，将感光芯片置于电路转接板上。其中，第一焊盘位于第一衬底背向电路转接板的一侧。
52.在本实施例中，在步骤201后，可得到如图3所示的中间过渡结构。
53.在步骤202中，在第一焊盘上滴注半液态的导电粘合剂，半液态的导电粘合剂位于第一焊盘背向第一衬底的一侧，且浸没导电凸点。
54.在本实施例中，可采用滴注工艺在第一焊盘上滴注半液态的导电粘合剂，半液态的导电粘合剂浸没导电凸点。当然，也可采用其他工艺，在第一焊盘上滴注半液态的导电粘合剂。
55.在本实施例中，半液态的导电粘合剂可为银浆。
56.在本实施例中，在步骤202后，可得到如图4所示的中间过渡结构。图4中，半液态的导电粘合剂13’浸没导电凸点123。
57.在步骤203中，将发光件置于半液态的导电粘合剂上，并固化导电粘合剂，固化后的导电粘合剂包覆导电凸点，发光件位于导电粘合剂背向第一焊盘的一侧，发光件通过导电粘合剂、导电凸点、第一焊盘与感光芯片电连接。
58.在本实施例中，将发光件置于半液态的导电粘合剂上后，压平实，逼出气泡，以提高导电粘合剂与导电凸点的导电连接性能，然后，固化导电粘合剂，使固化后的导电粘合剂包覆导电凸点，使发光件通过导电粘合剂、导电凸点、第一焊盘与感光芯片实现有效的牢固的连接。
59.在本实施例中，在步骤203后，可得到如图5所示的中间过渡结构。
60.在步骤204中，形成透明封装层，透明封装层位于电路转接板上，且包裹感光芯片、导电粘合剂与发光件。
61.在本实施例中，采用注塑封装工艺在电路转接板上形成透明封装层，以使透明封装层包裹感光芯片、导电粘合剂与发光件。
62.在本实施例中，在步骤204后，可得到如图1所示的光电传感器。
63.本实施例中，通过将发光件叠放在感光芯片上的非感光区，这样，可以减小光电传感器的尺寸。而且，感光芯片包括第一衬底、第一焊盘与导电凸点，第一衬底位于电路转接板上，第一焊盘位于第一衬底背向电路转接板的一侧，导电凸点位于第一焊盘背向第一衬底的一侧，第一焊盘与导电凸点位于非感光区，导电粘合剂位于第一焊盘背向第一衬底的一侧，且包覆导电凸点，发光件位于导电粘合剂上，且位于导电粘合剂背向第一焊盘的一侧，发光件通过导电粘合剂、导电凸点、第一焊盘与感光芯片电连接。由于导电粘合剂与导电凸点之间的粘结力比较大，可以抵抗塑封体热胀冷缩的应力，因此，使得光电传感器能够采用注塑封装工艺进行封装，且可靠性高，导电性良好。而且，导电凸点不需要使用高温设备制备，采用普通焊线制程的设备就可以实现量产。
64.需要指出的是，在附图中，为了图示的清晰可能夸大了层和区域的尺寸。而且可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“上”时，它可以直接在其他元件上，或者可以存在中间的层。另外，可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“下”时，它可以直接在其他元件下，或者可以存在一个以上的中间的层或元件。另外，还可以理解，当层或元件被称为在两层或两个元件“之间”时，它可以为两层或两个元件之间唯一的层，或还可以存在一个以上的中间层或元件。通篇相似的参考标记指示相似的元件。
65.在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。
66.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明创造后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
67.应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。