传感器及其制作方法与流程

1.本发明涉及电子设备领域，特别是涉及一种传感器及其制作方法。


背景技术：

2.光电传感器具有非接触、响应快和性能可靠等优点，因而被广泛应用于各种电子产品中。当传感器长期暴露在空气里，环境中的氧气、水分、粉尘和温度变化会导致传感器内部器件污染、氧化和分解等，其光学特性和电学性能严重降低直至失效，缩短了传感器的使用寿命。因而，封装是影响传感器性能和使用寿命的重要技术。
3.传统传感器封装结构多采用单层胶封装，没法同时满足传感器对防潮、防尘、抗冲击、耐磨、适应极端温度等性能的要求，严重影响传感器光学特性、机械性能和电学性能的稳定性。


技术实现要素：

4.基于此，本技术提供一种传感器及其制作方法，可以降低光电传感器表面黏性，提高光电传感器防尘、防潮、耐磨和耐划伤性能，扩大光电传感器的适用温度范围，保证传感器的光学特性、机械性能和电学性能的稳定性。
5.一种传感器，包括：
6.基板；
7.芯片，所述芯片设于所述基板表面；
8.保护层，所述保护层包括硅胶保护层、硅胶活性层和强度增加保护层；所述硅胶保护层包覆在所述芯片上，所述硅胶保护层与所述基板粘接将所述芯片封装在两者所围空间中；所述硅胶活性层包覆在所述硅胶保护层外表面，所述硅胶活性层的粘连性大于所述硅胶保护层的粘连性；所述强度增加保护层包覆并粘连在所述硅胶活性层外表面，所述强度增加保护层与所述基板粘接将所述硅胶活性层、所述硅胶保护层和所述芯片封装在两者所围空间中，所述强度增加保护层的强度大于所述硅胶保护层的强度。
9.上述方案提供了一种传感器，通过所述硅胶保护层与所述强度增加保护层之间设置所述硅胶活性层，从而使得所述强度增加保护层能够可靠稳定的粘连在所述硅胶保护层上。而所述硅胶保护层具有抗污染、防潮、耐热、抵抗冲击和震动的特性，所述强度增加保护层有强度高、防油、防尘的特点，从而使得封装在所述芯片外的所述保护层能够保护芯片及其内部线路不受外界损害，有效防止环境中污染物和湿气进入芯片内部，抵抗外物冲击、震动的影响，从而提高传感器的光学特性、机械性能和电学性能的稳定性。
10.在其中一个实施例中，所述硅胶保护层包括有机硅胶，所述有机硅胶包覆在所述芯片上，所述有机硅胶与所述基板粘接将所述芯片封装在两者所围空间中；
11.和/或，所述硅胶保护层的表面硬度为邵氏a60～a80。
12.在其中一个实施例中，所述硅胶活性层由硅胶表面处理剂在硅胶保护层的外表面处理形成。
13.在其中一个实施例中，所述强度增加保护层包括uv固化胶，所述uv固化胶包覆并粘连在所述硅胶活性层外表面，所述uv固化胶与所述基板粘接将所述硅胶活性层、所述硅胶保护层和所述芯片封装在两者所围空间中。
14.在其中一个实施例中，所述强度增加保护层的表面硬度为邵氏d70～d90。
15.和/或，所述强度增加保护层包括丙烯酸类uv固化胶。
16.在其中一个实施例中，所述uv固化胶包括丙烯酸类uv光油，或丙烯酸类三防清漆。
17.在其中一个实施例中，所述硅胶保护层注塑成型包裹在所述芯片上并与所述基板粘接；
18.和/或，所述硅胶活性层刷涂或喷涂包裹所述硅胶保护层外，所述强度增加保护层喷涂、浸涂、刷涂或淋涂包裹所述硅胶活性层外并与所述基板粘接。
19.在其中一个实施例中，所述硅胶保护层厚度为0.55mm～0.65mm，所述硅胶活性层厚度为0.05mm～0.15mm，所述强度增加保护层厚度为0.1mm～0.2mm；
20.和/或，所述保护层的折射率为1.4～1.8，所述保护层的耐温范围为-30℃～280℃，所述保护层的耐磨性为500次rca175g力。
21.在其中一个实施例中，所述芯片为光电芯片。
22.一种传感器的制作方法，包括：
23.在所述基板上安装所述芯片；
24.在所述芯片上包覆所述硅胶保护层，所述硅胶保护层与所述基板粘接将所述芯片封装在两者所围空间中；
25.在所述硅胶保护层外表面上包覆所述硅胶活性层。
26.在所述硅胶活性层外表面包覆所述强度增加保护层，所述强度增加保护层与所述基板粘接将所述硅胶活性层、所述硅胶保护层和所述芯片封装在两者所围空间中。
27.上述方案提供了一种传感器的制作方法，通过所述硅胶保护层与所述强度增加保护层之间设置所述硅胶活性层，从而使得所述强度增加保护层能够可靠稳定的粘连在所述硅胶保护层上。而所述硅胶保护层具有抗污染、防潮、耐热、抵抗冲击和震动的特性，所述强度增加保护层有强度高、防油、防尘的特点，从而使得封装在所述芯片外的所述保护层能够保护芯片及其内部线路不受外界损害，有效防止环境中污染物和湿气进入芯片内部，抵抗外物冲击、震动的影响，从而提高传感器的光学特性、机械性能和电学性能的稳定性。
附图说明
28.图1为传感器一视角图。
29.图2为图1所示传感器a-a剖面图。
30.图3为图2所示传感器b处放大图。
31.图4为传感器另一视角图。
32.图5为一实施例的传感器的制作方法的示意性流程图。
33.图6为另一实施例的传感器的制作方法的示意性流程图。
34.图标：10、传感器；11、基板；12、芯片；13、保护层；14、硅胶保护层；15、硅胶活性层；16、强度增加保护层。
具体实施方式
35.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
36.如图1～4所示，本技术的一实施例中的传感器10包括基板11、芯片12和保护层13。
37.其中，基板11用于承接芯片12，芯片12安装在基板11表面。保护层13包覆在芯片12上，并与基板11粘连。即芯片12被封装在保护层13和基板11所围的空间中，保护芯片12及其内部线路不受外界损害，有效防止环境中污染物和湿气进入芯片12内部，抵抗外物冲击、震动的影响，从而提高传感器10的光学特性、机械性能和电学性能的稳定性。
38.进一步地，如图3所示，保护层13包括硅胶保护层14、硅胶活性层15和强度增加保护层16。硅胶保护层14包覆在芯片12上，与基板11粘连，即芯片12封装在硅胶保护层14和基板11所围空间中。硅胶活性层15包覆在硅胶保护层14外表面，即硅胶保护层14外表面全部被硅胶活性层15覆盖。强度增加保护层16包覆在硅胶活性层15外表面，硅胶活性层15外表面全部被强度增加保护层16覆盖，且强度增加保护层16与基板11粘连，将硅胶活性层15、硅胶保护层14和芯片12封装在两者所围空间中。
39.硅胶活性层15的粘连性大于硅胶保护层14的粘连性，增加硅胶保护层14表面粘连性，保证强度增加保护层16包覆在传感器10外表面的可靠性。
40.强度增加保护层16的强度大于硅胶保护层14的强度，增加传感器10表面强度，降低传感器10表面粘连性，从而提高了传感器10表面的防尘、耐磨和耐刮划性能，改善传感器10的表面品质，方便后续加工处理。
41.本技术实施例的传感器10，通过硅胶保护层14与强度增加保护层16之间设置硅胶活性层15，从而使得强度增加保护层16能够可靠稳定的粘连在硅胶保护层14上。而硅胶保护层14具有抗污染、防潮、耐热、抵抗冲击和震动的特性，强度增加保护层16有强度高、防油、防尘的特点，从而使得封装在芯片12外的保护层13能够保护芯片12及其内部线路不受外界损害，有效防止环境中污染物和湿气进入芯片12内部，抵抗外物冲击、震动的影响，从而提高传感器10的光学特性、机械性能和电学性能的稳定性。
42.具体地，硅胶保护层14包括有机硅胶，有机硅胶包覆在芯片12上，有机硅胶与基板11粘接将所述芯片12封装在两者所围空间中。
43.有机硅胶是一种无色透明胶，固化后是透明弹性体。可以保护芯片12和微连接线路不受外界损害，抵抗环境的污染、湿气、冲击、震动等的影响，可在广泛的温度、湿度及其恶劣环境条件下保持光学特性、物理机械性能和电学性能。因此，用有机硅胶包裹芯片12，并与基板11粘接，保证了包裹的可靠性，保持传感器10光学性能，有效防止传感器10在验证过程的高低温极端环境中发生失效，保证了后续加工过程中传感器10性能的稳定性。
44.具体地，在一个实施例中，硅胶保护层14包括含有两种胶的混合物。其中一种胶为含有甲基乙烯基mq树脂、乙烯基封端的甲基聚硅氧烷和铂金催化剂的混合物，一种胶为含有甲基乙烯基mq树脂、乙烯基封端的甲基聚硅氧烷、氢封端的甲基聚硅氧烷、附着力促进剂和抑制剂的混合物。
45.具体地，在一个实施例中，硅胶保护层14的粘度为4700mpa.s～7500mpa.s。
46.具体地，在一个实施例中，硅胶保护层14的表面硬度为邵氏a60～a80。
47.进一步具体地，在一个实施例中，硅胶保护层14的表面硬度为邵氏a71～a75。
48.进一步具体地，在一个实施例中，硅胶保护层14的表面硬度为邵氏a60。
49.可选地，在一个实施例中，硅胶保护层14的表面硬度为邵氏a71。
50.可选地，在一个实施例中，硅胶保护层14的表面硬度为邵氏a73。
51.可选地，在一个实施例中，硅胶保护层14的表面硬度为邵氏a75。
52.可选地，在一个实施例中，硅胶保护层14的表面硬度为邵氏a80。
53.进一步地，硅胶保护层14通过注塑成型包裹在芯片12上并与基板11粘接。注塑成型是在一定温度下，将熔融的胶体注入模腔，经固化后，得到成型品的方法。硅胶保护层14通过注塑成型包裹在芯片12上并与基板11粘接，保证硅胶保护层14与芯片12完全贴合，防止污染物和湿气入侵。还可以通过选择模腔的尺寸，得到不同形状、厚度的硅胶保护层14，生产速度快，效率高，提高了传感器10的制作效率。
54.进一步地，注塑成型的固化方式包括150℃烤20min～30min后脱模。
55.可选地，注塑成型的固化方式包括150℃加热4h。
56.进一步具体地，在一个实施例中，硅胶活性层15由硅胶表面处理剂在硅胶保护层14的外表面处理形成。硅胶表面处理剂可以改善硅胶保护层14表面的惰性，让硅胶保护层14表面附着力增强，提高了硅胶保护层14表面的粘连性，从而保证强度增加保护层16粘接的可靠性。
57.进一步地，在一个实施例中，硅胶表面处理剂包括含有有机硅聚合物、交联剂、溶剂和固化剂的混合物。
58.进一步地，在一实施例中，硅胶活性层15通过刷涂包裹在硅胶保护层14外，刷涂使得硅胶活性层15厚度均匀，并且可以通过控制刷涂次数来调节硅胶活性层15的厚度，工艺简单，加工方便。
59.可选地，硅胶活性层15通过喷涂包裹在硅胶保护层14外，喷涂使得硅胶活性层厚度均匀，并且可以通过控制喷涂次数来调节硅胶活性层15的厚度，工艺简单，加工方便。
60.进一步地，在一实施例中，强度增加保护层16的表面硬度为邵氏d70～d90。强度增加保护层16的硬度高，大于硅胶保护层14的硬度，有效提高了传感器10表面硬度，提高传感器10的耐磨和防划性能。
61.进一步具体地，在一个实施例中，强度增加保护层16的表面硬度为邵氏d83-d87。
62.具体地，在一实施例中，强度增加保护层16的表面硬度为邵氏d70。
63.可选地，在一实施例中，强度增加保护层16的表面硬度为邵氏d83。
64.可选地，在一实施例中，强度增加保护层16的表面硬度为邵氏d85。
65.可选地，在一实施例中，强度增加保护层16的表面硬度为邵氏d87。
66.可选地，在一实施例中，强度增加保护层16的表面硬度为邵氏d90。
67.具体地，在一实施例中，强度增加保护层16的表面粘度为230mpa.s～270mpa.s。强度增加保护层16的表面粘度低于硅胶保护层14，降低了传感器10表面的粘度，有效防止灰尘对传感器10表面质量的影响。
68.进一步地，在一实施例中，强度增加保护层16包括uv固化胶，uv固化胶包覆并粘连在硅胶活性层15外表面，uv固化胶与基板11粘接将硅胶活性层15、硅胶保护层14和芯片12
封装在两者所围空间中。uv固化胶是一种单组份紫外线固化胶，固化后在电子线路和元器件上形成保护膜，可增强电子线路和元器件的防潮、防尘、防水能力,也有利于线路和元器件的耐磨擦﹑耐刮划性能，并能释放温度周期性变化所造成的压力。uv固化胶覆盖在硅胶活性层15外表面，与基板11粘连，uv固化胶胶层无色透明，硬度较强，表面光滑，能有效防止粉尘粘连在传感器10表面，并增加传感器10表面的机械强度，提高传感器10的防尘、耐磨和耐刮划性能。
69.进一步具体地，在一实施例中，uv固化胶固化方式包括采用波长为365nm的紫外灯照射进行固化。
70.进一步地，所述强度增加保护层16包括丙烯酸类uv固化胶。
71.具体地，在一实施例中，uv固化胶包括丙烯酸类uv光油。
72.可选地，在一实施例中，uv固化胶包括丙烯酸类三防清漆。
73.具体地，在一实施例中，强度增加保护层16喷涂、浸涂、刷涂或淋涂包裹在硅胶活性层15外并与基板11粘接。
74.可选地，在一实施例中，强度增加保护层16通过刷涂包裹在硅胶活性层15外并与基板11粘接。刷涂使得强度增加保护层16厚度均匀，并且可以通过控制刷涂次数来调节硅胶活性层和强度增加保护层的厚度，工艺简单，加工方便。
75.可选地，在一实施例中，强度增加保护层16通过喷涂包裹在硅胶活性层15外并与基板11粘接。喷涂使得强度增加保护层16厚度均匀，并且可以通过控制喷涂次数来调节硅胶活性层15和强度增加保护层16的厚度，工艺简单，加工方便。
76.具体地，在一实施例中，硅胶保护层14厚度范围为0.55mm～0.65mm，硅胶活性层15厚度范围为0.05mm～0.15mm，强度增加保护层16厚度范围为0.1mm～0.2mm。硅胶保护层14厚度大于硅胶活性层15和强度增加保护层16的厚度，硅胶保护层14用于保护芯片12及其内部线路结构，硅胶活性层15用于增加硅胶保护层14的表面粘连性，强度增加保护层16用于提高表面强度。
77.进一步地，在一个实施例中，硅胶保护层14厚度为0.55mm。硅胶活性层15厚度为0.05mm。强度增加保护层16厚度为0.1mm。
78.进一步地，在一个实施例中，硅胶保护层14厚度为0.6mm。硅胶活性层15厚度为0.1mm。强度增加保护层16厚度为0.15mm。
79.进一步地，在一个实施例中，硅胶保护层14厚度为0.65mm。硅胶活性层15厚度为0.15mm。强度增加保护层16厚度为0.2mm。
80.进一步地，实施例中传感器10的保护层13的折射率为1.4～1.8。保护层13的耐温范围为-30℃～280℃。保护层13的耐磨性为500次rca175g力。传感器10的保护层折射率低，透光率高，可以充分保持芯片12原有的光学特性。同时，传感器10耐温范围宽，耐磨性强，防止传感器10在高低温冲击等测试环境试验验证过程中发生失效，保证传感器10性能稳定性，有利于后续加工测试。
81.进一步地，在一个实施例中，保护层13的折射率为1.4。
82.进一步地，在一个实施例中，保护层13的折射率为1.65。
83.进一步地，在一个实施例中，保护层13的折射率为1.8。
84.具体地，在一个实施例中，芯片12为光电芯片。光电芯片具有光信号产生、光信号
调整、光信号处理、光信号探测等功能，在使用过程中需要发射或接收光信号，这使得光电芯片要求封装结构具有较高的透光率，也就是具有低折射率。因而封装结构不仅要保护芯片12内部结构，具有防潮、防尘、耐磨等特性，还需要具有低折射率来保证光电芯片的光学性能和电学性能不受封装结构的影响。因此，本技术使用高透光率的有机硅胶和uv固化胶制作传感器10，保证了光电芯片原有的光学性能和电学性能。
85.具体地，在一个实施例中，芯片12为光电二极管。光电二极管接收外部光信号并将其转化为电信号。
86.进一步具体地，在一个实施例中，基板11上还设有电流放大芯片。电流放大芯片通过微连线路与光电二极管相连，接收光电二极管的电信号，并将电信号通过微连线路向其他元件传输。
87.图5为一实施例的传感器的制作方法的示意性流程图。应理解，图5示出了制作方法的步骤或操作，但这些步骤或操作仅是示例，本技术实施例还可以执行其他操作或者图5中各个操作的变形。
88.进一步地，如图5所示，在一个实施例中，提供了一种传感器10的制作方法，具体包括以下步骤：
89.s21，在基板11上安装芯片12。
90.s22，在芯片12上包覆硅胶保护层14，硅胶保护层14与基板11粘接将芯片12封装在两者所围空间中。
91.s23，在硅胶保护层14外表面上包覆硅胶活性层15。
92.s24，在硅胶活性层15外表面包覆强度增加保护层16，强度增加保护层16与基板11粘接将硅胶活性层15、硅胶保护层14和芯片12封装在两者所围空间中。
93.本技术提供的传感器10的制作方法，使得芯片12完全封装在保护层13和基板11所围空间中，保护芯片12及其内部线路不收外界损害，有效防止环境中污染物和湿气进入芯片12内部，抵抗外物冲击、震动的影响，从而提高传感器10的光学特性、机械性能和电学性能的稳定性。并进一步增加了传感器10表面强度，降低传感器10表面粘连性，从而提高了传感器10表面的防尘、耐磨和耐刮划性能，改善传感器10的表面品质，方便后续加工处理。
94.图6为另一实施例的传感器的制作方法的示意性流程图。应理解，图6示出了制作方法的步骤或操作，但这些步骤或操作仅是示例，本技术实施例还可以执行其他操作或者图6中各个操作的变形。
95.进一步地，如图6所示，在一个实施例中，所述传感器10的制作方法包括以下步骤：
96.s21，在基板11上安装芯片12。
97.s22，在芯片12上包覆硅胶保护层14，硅胶保护层14与基板11粘接将芯片12封装在两者所围空间中。
98.s25，在硅胶保护层14外表面上涂覆硅胶表面处理剂形成所述硅胶活性层15。
99.s24，在硅胶活性层15外表面包覆强度增加保护层16，强度增加保护层16与基板11粘接将硅胶活性层15、硅胶保护层14和芯片12封装在两者所围空间中。
100.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或
位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
101.此外，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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
102.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
103.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
104.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
105.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
106.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。