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CN111128897B - 一种光电探测器 - Google Patents

一种光电探测器 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种光电探测器，本发明的光电探测器是一种全塑封、无焊接的封装结构，本发明的封装结构在保证密封性的同时，精简了封装的结构，节省了材料，无需任何焊线或者焊球等焊接工艺。并且，本发明为了准直性，设置了光纤块，所述光纤块的设置还能够保证导电油墨不遮蔽出光面和受光面，且可以防止导电油墨短路。

Description

一种光电探测器
技术领域
本发明涉及半导体器件封装领域，属于H01L23/00分类号下，具体涉及一种光电探测器。
背景技术
现有的探测器多采用基板上塑封芯片结构，即COB结构，其需要使用基板来承载芯片以实现电路连接，然后在上表面塑封芯片，该种设置，由于基板和塑封材料的热膨胀系数不同，会导致应力翘曲，从而使得所述塑封材料从所述基板上剥离。此外，上述结构其对于封装的薄型化、简单化和低成本化是不利的，其也不能够实现电引出的灵活性和简便性。
发明内容
基于解决上述问题，本发明提供了一种光电探测器的制造方法，其包括以下步骤：
(1)提供具有粘合层的载板，在所述粘合层上形成图案化的第一树脂层，所述第一树脂层中具有多个开口；
(2)将多个光电发射芯片与多个光电接收芯片依次设置于所述第一树脂层上，所述光电发射芯片与光电接收芯片间隔排列；
(3)形成挡光围墙，所述围墙分别围绕所述光电发射芯片与光电接受芯片；
(4)在所述光电发射芯片与光电接受芯片的上表面分别固定光纤块，所述光纤块与所述光电发射芯片与光电接受芯片的尺寸相同，且在所述光纤块发热边缘区域具有多个凹口，所述多个凹口露出所述光电发射芯片与光电接收芯片的电极；
(5)在所述多个凹口中点胶填充导电油墨，所述导电油墨流动填充所述多个开口，然后经过固化形成导电连接部，所述导电连接部将所述电极引出至所述多个开口位置以形成外部连接端子；
(6)在所述围墙内填充第二树脂层，所述第二树脂层覆盖所述导电油墨、所述光纤块、所述光电发射芯片与光电接受芯片。
其中，还包括步骤(8)，去除所述载体和粘合层。
其中，还包括步骤(9)，切割以实现单体化，得到最终具有单个光电发射芯片和单个光电接收芯片的光电探测器；其中，所述切割沿着所述围墙的中心进行。
其中，在步骤(6)中，填充第二树脂层具体包括在所述光电发射芯片上沉积第二树脂层，所述第二树脂层形成为凸起的凸面镜；在所述光电接收芯片上沉积第二树脂层，所述第三树脂层形成为平面结构。
其中，在步骤(5)中，填充导电油墨具体包括，在所述围墙的空腔内插入隔板，所述隔板与所述围墙、所述芯片围成多个开窗，通过点胶工艺在所述开窗中形成导电油墨，并经固化形成导电连接部，然后去除所述隔板。
根据上述方法，本发明还提供了一种光电探测器，具体包括：
第一树脂层，所述第一树脂层具有多个开口；
光电发射芯片和光电接收芯片，设置于所述第一树脂层上；
挡光围墙，分别环绕所述光电发射芯片和光电接收芯片；
光纤块，固定于所述光电发射芯片与光电接受芯片上，且所述光纤块与所述光电发射芯片与光电接受芯片的尺寸相同，且在所述光纤块发热边缘区域具有多个凹口，所述多个凹口露出所述光电发射芯片与光电接收芯片的电极；
固化的导电油墨，填充于所述凹口和所述围墙中，所述导电油墨将所述电极引出至所述多个开口位置以形成外部连接端子；
第二树脂层，填充满所述围墙的空腔，且覆盖所述导电油墨、所述光纤块、所述光电发射芯片与光电接受芯片。
其中，在所述第一树脂层中还具有多个凹口，所述多个凹口被所述第二树脂层填充。
其中，所述光纤块的高度与所述围墙高度相同。
其中，所述第二树脂层在所述发射芯片上形成为凸起的凸面镜。
其中，所述围墙为混合有染料的不透光树脂。
本发明的优点如下：
本发明的光电探测器是一种全塑封、无焊接的封装结构，本发明的封装结构在保证密封性的同时，精简了封装的结构，节省了材料，无需任何焊线或者焊球等焊接工艺。并且，本发明为了准直性，设置了光纤块，所述光纤块的设置还能够保证导电油墨不遮蔽出光面和受光面，且可以防止导电油墨短路。
附图说明
图1为本发明的光电探测器的剖面图；
图2为本发明的光电探测器的俯视；
图3-10为本发明的光电探测器的制造方法的示意图；其中，图6(a)为图6(b)沿着B1B2线的剖面图。
具体实施方式
本发明的光电探测器具有两层树脂结构和树脂型导电油墨，为全树脂封装，其无需焊接工艺。具体的，参见图1-2，本发明的光电探测器，其具有横向设置的光电发射芯片36和光电接收芯片35，所述光电发射芯片36用于发射探测光信号，而所述光电接收芯片35用于接收反馈光信号，以此来进行探测。所述光电接收芯片35具有电极37，所述光电发射芯片36具有电极38。
所述光电发射芯片36和光电接收芯片35均粘合于第一树脂层33上，该第一树脂层33为光固化树脂、热固化树脂或其他可固化树脂。所述第一树脂层33可以是树脂膜或者通过沉积液态树脂并行固化形成的树脂层，在该第一树脂层33中形成有多个开口34和多个凹口47，其中所述多个开口34作为对外连接端子的露出区域，其为通孔结构，而所述多个凹口47是为了保证封装层之间的粘附性，其为通孔或者盲孔结构。当然，所述多个开口34和多个凹口47可以是圆形、方形、椭圆形、多边形等多种形状。
在所述第一树脂层33上设置有分别环绕所述光电发射芯片36和光电接收芯片35的挡光围墙39，该挡光围墙39可以阻隔所述光电发射芯片36和光电接收芯片35之间光的相互串扰，并且，该围墙39的高度稍高一些，以保证阻隔效果，且后续可以作为第二树脂层和第三树脂层形成时的挡板使用。为了保证整体封装应力匹配，所述围墙39为混合有染料的不透光树脂，该染料可以吸收所述光电发射芯片36所述发射光的波长。
所述光电发射芯片36和光电接收芯片3设置于所述围墙39中，且通过围墙39相互隔开。在所述围墙39的侧壁可以设置反射层(未示出)以增强光出射和光入射。所述光电发射芯片36和光电接收芯片35可以直接粘合于所述第一树脂层33上，此时该第一树脂层33可以是双固化树脂，即在形成第一树脂层33之后，进行预固化(第一次固化操作)，然后将所述光电发射芯片36和光电接收芯片35设置于所述第一树脂层33上，最后进行二次固化，以实现最终的粘合固化，此时，光电发射芯片36和光电接收芯片35牢固的粘合于所述第一树脂层33上。
还包括光纤块40固定于所述光电发射芯片36与光电接受芯片35上，且所述光纤块40与所述光电发射芯片36与光电接受芯片35的尺寸相同，且在所述光纤块40发热边缘区域具有多个凹口48，所述多个凹口48露出所述光电发射芯片36与光电接收芯片35的电极37、38；其中所述光纤块40为方形的矩形块，其可以增加准直性。
在所述凹口48和所述围墙39中具有固化的导电油墨42，所述导电油墨42将所述电极37、38引出至所述多个开口34位置以形成外部连接端子；该导电油墨42有混有导电颗粒的聚合物材料构成，其可以提高热膨胀的适配性。其中，所述导电油墨42的高度低于所述围墙39的高度。
第二树脂层49，填充满所述围墙39的空腔，且覆盖所述导电油墨42、所述光纤块40、所述光电发射芯片36与光电接受芯片35。其中，所述第二树脂层49在所述发射芯片36上形成为凸起的凸面镜43，而在所述接收芯片35上形成为平面层44，其中凸面镜43可以增强光出射的聚光性。
上述光电探测器的制造方法也是简单的，其成本较低，具体包括；
(1)提供具有粘合层的载板，在所述粘合层上形成图案化的第一树脂层，所述第一树脂层中具有多个开口；
(2)将多个光电发射芯片与多个光电接收芯片依次设置于所述第一树脂层上，所述光电发射芯片与光电接收芯片间隔排列；
(3)形成挡光围墙，所述围墙分别围绕所述光电发射芯片与光电接受芯片；
(4)在所述光电发射芯片与光电接受芯片的上表面分别固定光纤块，所述光纤块与所述光电发射芯片与光电接受芯片的尺寸相同，且在所述光纤块发热边缘区域具有多个凹口，所述多个凹口露出所述光电发射芯片与光电接收芯片的电极；
(5)在所述多个凹口中点胶填充导电油墨，所述导电油墨流动填充所述多个开口，然后经过固化形成导电连接部，所述导电连接部将所述电极引出至所述多个开口位置以形成外部连接端子；
(6)在所述围墙内填充第二树脂层，所述第二树脂层覆盖所述导电油墨、所述光纤块、所述光电发射芯片与光电接受芯片。
其中，还包括步骤(8)，去除所述载体和粘合层。
其中，还包括步骤(9)，切割以实现单体化，得到最终具有单个光电发射芯片和单个光电接收芯片的光电探测器；其中，所述切割沿着所述围墙的中心进行。
其中，在步骤(6)中，填充第二树脂层具体包括在所述光电发射芯片上沉积第二树脂层，所述第二树脂层形成为凸起的凸面镜；在所述光电接收芯片上沉积第二树脂层，所述第三树脂层形成为平面结构。
其中，在步骤(5)中，填充导电油墨具体包括，在所述围墙的空腔内插入隔板，所述隔板与所述围墙、所述芯片围成多个开窗，通过点胶工艺在所述开窗中形成导电油墨，并经固化形成导电连接部，然后去除所述隔板。
为了便于清晰的说明本发明光电探测器的制造方法，下面将参照图3-10进行详细说明。首先，参照图3，提供具有粘合层32的载板31，所述粘合层32可以是压合在载板31上的解离层，例如光解离层、化学解离层等。所述载板31具有一定的刚性，可以是玻璃、硅、陶瓷等刚性材质。然后，在所述粘合层32上形成图案化的第一树脂层33，所述第一树脂层33中具有多个开口34；所述第一树脂层33可以通过将树脂膜压合到所述粘合层32上形成，也可以通过沉积液态的树脂材料进行硬化形成。
接着参见图4，将多个光电发射芯片36与多个光电接收芯片35依次设置于所述第一树脂层33上，所述光电发射芯片36与光电接收芯片35间隔排列；所述光电发射芯片36和光电接收芯片35可以直接粘合于所述第一树脂层33上，此时该第一树脂层33可以是双固化树脂，即在形成第一树脂层33之后，进行预固化(第一次固化操作)，然后将所述光电发射芯片36和光电接收芯片35设置于所述第一树脂层33上，最后进行二次固化，以实现最终的粘合固化，此时，光电发射芯片36和光电接收芯片35牢固的粘合于所述第一树脂层33上。
然后，参见图5，在所述第一树脂层33上形成挡光围墙39，所述围墙39分别围绕所述光电发射芯片36与光电接收芯片35；所述挡光围墙39可以采用具有染料的树脂材料通过网版印刷形成，该围墙39具有一定的高度，以便于阻隔所述发射芯片36和接收芯片35之间的光干扰。
参见图6，在所述光电发射芯片36与光电接受芯片35的上表面分别固定光纤块40，所述光纤块40与所述光电发射芯片36与光电接受芯片35的尺寸相同，且在所述光纤块40发热边缘区域具有多个凹口48，所述多个凹口48露出所述光电发射芯片36与光电接收芯片35的电极37、38。所述凹口48与所述开口34的位置相对应。
参见图7，在所述多个凹口48和所述围墙39的空腔中填充导电油墨42，然后经过固化形成导电连接部，所述导电连接部将所述电极37、38引出至所述多个开口34位置以形成外部连接端子46。填充所述导电油墨42可以采用刮涂的方法形成。填充导电油墨42具体包括，在所述围墙39的空腔内插入隔板(未示出)，所述隔板与所述围墙39、所述芯片36、35围成多个开窗，通过点胶工艺在所述开窗中形成导电油墨42，并经固化形成导电连接部，然后去除所述隔板。
参见图8，在所述围墙39的空腔内填充第二树脂层49，且使得覆盖所述导电油墨42、所述光纤块40、所述光电发射芯片36与光电接受芯片35。形成第二树脂49层具体包括在所述光电发射芯片36上沉积第二树脂层49，所述第二树脂层49形成为凸起的凸面镜43；在所述光电接收芯片35上沉积第二树脂层49，所述第二树脂层49形成为平面层44。
参见图9，去除所述载体31和粘合层32，然后切割以实现单体化，得到最终具有单个光电发射芯片和单个光电接收芯片的光电探测器；其中，所述切割沿着所述围墙的中心进行。最终得到如图10所示的封装结构。
本发明的光电探测器是一种全塑封、无焊接的封装结构，本发明的封装结构在保证密封性的同时，精简了封装的结构，节省了材料，无需任何焊线或者焊球等焊接工艺。并且，本发明为了准直性，设置了光纤块，所述光纤块的设置还能够保证导电油墨不遮蔽出光面和受光面，且可以防止导电油墨短路。
本发明中使用的表述“示例性实施例”、“示例”等不是指同一实施例，而是被提供来着重描述不同的特定特征。然而，上述示例和示例性实施例不排除他们与其他示例的特征相组合来实现。例如，即使在另一示例中未提供特定示例的描述的情况下，除非另有陈述或与其他示例中的描述相反，否则该描述可被理解为与另一示例相关的解释。
本发明中使用的术语仅用于示出示例，而无意限制本发明。除非上下文中另外清楚地指明，否则单数表述包括复数表述。
虽然以上示出并描述了示例实施例，但对本领域技术人员将明显的是，在不脱离由权利要求限定的本发明的范围的情况下，可做出变型和改变。

Claims (10)

1.一种光电探测器的制造方法，其包括以下步骤：
(1)提供具有粘合层的载板，在所述粘合层上形成图案化的第一树脂层，所述第一树脂层中具有多个开口；
(2)将多个光电发射芯片与多个光电接收芯片依次设置于所述第一树脂层上，所述光电发射芯片与光电接收芯片间隔排列；
(3)形成挡光围墙，所述围墙分别围绕所述光电发射芯片与光电接受芯片；
(4)在所述光电发射芯片与光电接受芯片的上表面分别固定光纤块，所述光纤块与所述光电发射芯片与光电接受芯片的尺寸相同，且在所述光纤块发热边缘区域具有多个凹口，所述多个凹口露出所述光电发射芯片与光电接收芯片的电极；
(5)在所述多个凹口中点胶填充导电油墨，所述导电油墨流动填充所述多个开口，然后经过固化形成导电连接部，所述导电连接部将所述电极引出至所述多个开口位置以形成外部连接端子；
(6)在所述围墙内填充第二树脂层，所述第二树脂层覆盖所述导电油墨、所述光纤块、所述光电发射芯片与光电接受芯片。
2.根据权利要求1所述的光电探测器的制造方法，其特征在于：还包括步骤(8)，去除所述载板和粘合层。
3.根据权利要求2所述的光电探测器的制造方法，其特征在于：还包括步骤(9)，切割以实现单体化，得到最终具有单个光电发射芯片和单个光电接收芯片的光电探测器；其中，所述切割沿着所述围墙的中心进行。
4.根据权利要求1所述的光电探测器的制造方法，其特征在于：在步骤(6)中，填充第二树脂层具体包括在所述光电发射芯片上沉积第二树脂层，该第二树脂层形成为凸起的凸面镜；在所述光电接收芯片上沉积第二树脂层，该第二树脂层形成为平面结构。
5.根据权利要求1所述的光电探测器的制造方法，其特征在于：在步骤(5)中，填充导电油墨具体包括，在所述围墙的空腔内插入隔板，所述隔板与所述围墙、所述芯片围成多个开窗，通过点胶工艺在所述开窗中形成导电油墨，并经固化形成导电连接部，然后去除所述隔板。
6.一种光电探测器，其通过权利要求1-5中任一项所述光电探测器的制造方法制备得到，具体包括：
第一树脂层，所述第一树脂层具有多个开口；
光电发射芯片和光电接收芯片，设置于所述第一树脂层上；
挡光围墙，分别环绕所述光电发射芯片和光电接收芯片；
光纤块，固定于所述光电发射芯片与光电接受芯片上，且所述光纤块与所述光电发射芯片与光电接受芯片的尺寸相同，且在所述光纤块发热边缘区域具有多个凹口，所述多个凹口露出所述光电发射芯片与光电接收芯片的电极；
固化的导电油墨，填充于所述凹口和所述围墙中，所述导电油墨将所述电极引出至所述多个开口位置以形成外部连接端子；
第二树脂层，填充满所述围墙的空腔，且覆盖所述导电油墨、所述光纤块、所述光电发射芯片与光电接受芯片。
7.根据权利要求6所述的光电探测器，其特征在于：在所述第一树脂层中还具有多个凹口，所述多个凹口被所述第二树脂层填充。
8.根据权利要求6所述的光电探测器，其特征在于：所述光纤块的高度与所述围墙高度相同。
9.根据权利要求6所述的光电探测器，其特征在于：所述第二树脂层在所述发射芯片上形成为凸起的凸面镜。
10.根据权利要求6所述的光电探测器，其特征在于：所述围墙为混合有染料的不透光树脂。
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