传感器的封装结构与其制作方法技术

本申请提供了一种传感器的封装结构与其制作方法。该传感器的封装结构包括：底部载板、传感器阵列、互联转接板、顶部转接板和信号处理芯片，底部载板包括载板本体、多个第一电接触结构和多个第二电接触结构，第一电接触结构与第二电接触结构电连接；传感器阵列包括多个阵列排布的传感器；互联转接板包括互联转接板本体和互联结构；顶部转接板包括顶部转接板本体、第三电接触结构、第四电接触结构和顶部电连接结构；信号处理芯片包括多个信号接触结构，信号接触结构与底部载板中的部分第一电接触结构一一对应地电连接。该封装结构中，利用顶部转接板和互联转接板实现传感器的安装与正背面互连，减少了探测死区面积，提高了探测灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
传感器的封装结构与其制作方法
本申请涉及半导体封装领域，具体而言，涉及一种传感器的封装结构与其制作方法。
技术介绍
硅光电倍增器(SiPM)是一种新型的弱光探测器，是由几百到几万个尺寸为几微米到几十微米的雪崩光电二极管(AvalanchePhotoDiode：APD)单元即像素点集成在同一硅单晶上所形成的APD矩阵。其中，每一个APD单元均工作在盖革模式(Geigermode)下，并串联一个阻值约为200KΩ到1MΩ的淬灭电阻，其中，淬灭电阻可以形成于SiPM表面(这种SiPM可称为表面淬灭电阻型SiPM)或者形成于SiPM的硅材料内部(这种SiPM可称为外延淬灭电阻型SiPM)。当有APD单元接收光子时，入射光子所激发出的载流子便会触发雪崩效应，其输出雪崩脉冲信号的增益可高达105～107，与光电倍增管(PMT：PhotoMultiplierTube)相比，不仅拥有单光子响应好，光探测效率高，响应速度快等传统光电倍增管的优点，而且还具有良好的单光子分辨能力以及较宽的动态范围。同时，SiPM工作偏压低，对磁场不敏感，体积小易于集成，成本低廉等优点。目前在天体物理、高能物理、生物医学等领域逐步开始取代PMT，特别在正电子发射型计算机断层显像(PositronEmissionComputedTomography,简称PET)应用中，在小动物检测中已用SiPM代替PMT做研究。除此之外SiPM还可应用于DNA检测、荧光检测和拉曼测量等应用中。现有技术的SiPM封装工艺有多种，申请号为201610222157.8的专利文件中，将SiPM背面电极贴装至PCB上形成偏置电极，SiPM正面与侧面涂覆环氧树脂，正面焊盘开窗后利用银浆将正面焊盘连接至PCB的导电通孔，形成正背面互连。申请号为201610214582.2的专利文件中，在闪烁晶体除正面外的五个面制德高反膜，然后，通过硅脂与SiPM表面粘合，粘合后的模块用阵列形式装配在PCB上，PCB之间通过软板相连，形成较大的SiPM探测阵列。此外，AdvanSiD公司的ASD系列SiPM探测阵列由16-64片SiPM组成，其中，SiPM的正面装到底部的基板上，顶部由线焊引出；Sensl公司的SiPM探测阵列则利用TSV将芯片正面焊盘通过体硅材料引至芯片背面，并逐一贴装至底部PCB载板，形成大阵列的SiPM与PCB的互连。目前存在的问题是：1.SiPM引入TSV(TroughSiliconVias，硅通孔)的工艺成本高、TSV对SiPM电性能存在影响，并且，该技术仍是一种发展中的技术，不成熟(如Sensl公司)；2.SiPM使用传统的正装打线，导致填充率低、死区面积高(如AdvanSiD公司)；因此需要在不改变现有正装芯片的基础上，找到一种死区面积较小的封装结构与工艺，实现SiPM阵列的集成。
技术实现思路
本申请的主要目的在于提供一种传感器的封装结构与其制作方法，以解决现有技术中的传感器的封装结构的死区面积较大的问题。为了实现上述目的，本申请提供了一种传感器的封装结构，该传感器的封装结构包括：底部载板，包括载板本体、多个第一电接触结构和多个第二电接触结构，上述载板本体具有相对设置的第一载板表面和第二载板表面，上述第一电接触结构和上述第二电接触结构沿第一方向间隔设置在上述载板本体中，上述第一方向为上述底部载板的厚度方向，且上述第一电接触结构的部分表面为上述第一载板表面的一部分，上述第二电接触结构的部分表面为上述第二载板表面的一部分，上述第一电接触结构与上述第二电接触结构一一对应地电连接；传感器阵列，包括多个阵列排布的传感器，各上述传感器包括沿上述第一方向间隔设置的第一电连接端与第二电连接端，上述第一电连接端与上述底部载板中的部分上述第二电接触结构一一对应地电连接；互联转接板，包括互联转接板本体和互联结构，上述互联结构设置在上述互联转接板本体中，上述互联转接板本体包括相对设置的第一互联表面和第二互联表面，上述互联结构的靠近上述底部载板的表面为上述第一互联表面的一部分，上述互联结构的远离上述底部载板的表面为上述第二互联表面的一部分，上述互联结构的位于上述第一互联表面的部分与上述底部载板中的另一部分上述第二电接触结构一一对应地电连接；顶部转接板，包括顶部转接板本体、第三电接触结构、第四电接触结构和顶部电连接结构，上述第三电接触结构、上述第四电接触结构和上述顶部电连接结构均设置在上述顶部转接板本体中，上述第三电接触结构与上述互联结构电连接，上述第四电接触结构和上述第二电连接端电连接，上述顶部电连接结构位于上述第三电接触结构远离上述互联转接板的一侧，一个上述顶部电连接结构分别与至少一个上述第三电接触结构和至少一个上述第四电接触结构电连接；信号处理芯片，包括多个信号接触结构，上述信号接触结构与上述底部载板中的部分上述第一电接触结构一一对应地电连接。进一步地，各上述传感器为光电传感器，各上述光电传感器包括受光面，上述第二电连接端的靠近上述顶部转接板的表面为上述受光面的一部分，上述顶部转接板本体包括通槽，上述通槽使得上述受光面的部分裸露，上述第三电接触结构、上述第四电接触结构和上述顶部电连接结构均设置在上述通槽的一侧。进一步地，上述通槽有多个，且多个上述通槽间隔设置，上述传感器阵列包括多行的上述传感器，一个上述通槽使得一行的各上述传感器的部分上述受光面裸露。进一步地，上述顶部转接板还包括多个第一过孔和第二过孔，上述第一过孔位于上述第三电接触结构和上述顶部电连接结构之间，上述第三电接触结构通过上述第一过孔与上述顶部电连接结构电连接，上述第二过孔位于上述第四电接触结构和上述顶部电连接结构之间，上述第四电接触结构通过上述第二过孔与上述顶部电连接结构电连接。进一步地，上述顶部电连接结构为传输线，优选上述互联转接板还包括位于上述顶部转接板本体内的导电粘结层，上述导电粘结层用于粘结上述顶部转接板本体与上述顶部电连接结构之间。进一步地，各上述传感器为光电传感器，上述顶部转接板本体的材料为透明绝缘材料。进一步地，上述互联转接板还包括第一互联接触结构和第二互联接触结构，上述第一互联接触结构设置在上述第一互联表面上且与上述互联结构一一对应地电连接，上述第二互联接触结构设置在上述第二互联表面上且与上述互联结构一一对应地电连接，且上述第一互联接触结构通过上述互联结构与上述第二互联接触结构一一对应地电连接，上述互联结构通过上述第一互联接触结构与上述第二电接触结构一一对应地电连接，上述互联结构通过上述第二互联接触结构与上述第四电接触结构一一对应地电连接。进一步地，在一个上述互联转接板中，上述互联结构有至少两个，上述第一互联接触结构的个数、上述第二互联接触结构的个数与上述互联结构的个数相同。进一步地，各上述互联结构包括一个竖直部(521)和两个焊盘部(522)，两个上述焊盘部(522)分别与上述竖直部(521)的两端连接。进一步地，上述互联转接板至少有2N个，一行上述传感器对应两个上述互联转接板，两个上述互联转接板分别位于一行上述传感器的两侧，其中，N表示上述传感器阵列中上述传感器的行数，且N≥1。进一步地，上述封装结构还包括至少一个应力缓解层，一个上述应力缓解层位于一个上述互联转接板本体与上述底部载板之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种传感器的封装结构，其特征在于，所述传感器的封装结构包括：底部载板(10)，包括载板本体(11)、多个第一电接触结构(12)和多个第二电接触结构(16)，所述载板本体(11)具有相对设置的第一载板表面和第二载板表面，所述第一电接触结构(12)和所述第二电接触结构(16)沿第一方向间隔设置在所述载板本体(11)中，所述第一方向为所述底部载板(10)的厚度方向，且所述第一电接触结构(12)的部分表面为所述第一载板表面的一部分，所述第二电接触结构(16)的部分表面为所述第二载板表面的一部分，所述第一电接触结构(12)与所述第二电接触结构(16)一一对应地电连接；传感器阵列，包括多个阵列排布的传感器(40)，各所述传感器(40)包括沿所述第一方向间隔设置的第一电连接端(41)与第二电连接端(42)，所述第一电连接端(41)与所述底部载板(10)中的部分所述第二电接触结构(16)一一对应地电连接；互联转接板(50)，包括互联转接板本体(51)和互联结构(52)，所述互联结构(52)设置在所述互联转接板本体(51)中，所述互联转接板本体(51)包括相对设置的第一互联表面和第二互联表面，所述互联结构(52)的靠近所述底部载板(10)的表面为所述第一互联表面的一部分，所述互联结构(52)的远离所述底部载板(10)的表面为所述第二互联表面的一部分，所述互联结构(52)的位于所述第一互联表面的部分与所述底部载板(10)中的另一部分所述第二电接触结构(16)一一对应地电连接；顶部转接板(60)，包括顶部转接板本体(61)、第三电接触结构(62)、第四电接触结构(63)和顶部电连接结构(64)，所述第三电接触结构(62)、所述第四电接触结构(63)和所述顶部电连接结构(64)均设置在所述顶部转接板本体(61)中，所述第三电接触结构(62)与所述互联结构(52)电连接，所述第四电接触结构(63)和所述第二电连接端(42)电连接，所述顶部电连接结构(64)位于所述第三电接触结构(62)远离所述互联转接板(50)的一侧，一个所述顶部电连接结构(64)分别与至少一个所述第三电接触结构(62)和至少一个所述第四电接触结构(63)电连接；以及信号处理芯片(80)，包括多个信号接触结构，所述信号接触结构与所述底部载板(10)中的部分所述第一电接触结构(12)一一对应地电连接。...

【技术特征摘要】
1.一种传感器的封装结构，其特征在于，所述传感器的封装结构包括：底部载板(10)，包括载板本体(11)、多个第一电接触结构(12)和多个第二电接触结构(16)，所述载板本体(11)具有相对设置的第一载板表面和第二载板表面，所述第一电接触结构(12)和所述第二电接触结构(16)沿第一方向间隔设置在所述载板本体(11)中，所述第一方向为所述底部载板(10)的厚度方向，且所述第一电接触结构(12)的部分表面为所述第一载板表面的一部分，所述第二电接触结构(16)的部分表面为所述第二载板表面的一部分，所述第一电接触结构(12)与所述第二电接触结构(16)一一对应地电连接；传感器阵列，包括多个阵列排布的传感器(40)，各所述传感器(40)包括沿所述第一方向间隔设置的第一电连接端(41)与第二电连接端(42)，所述第一电连接端(41)与所述底部载板(10)中的部分所述第二电接触结构(16)一一对应地电连接；互联转接板(50)，包括互联转接板本体(51)和互联结构(52)，所述互联结构(52)设置在所述互联转接板本体(51)中，所述互联转接板本体(51)包括相对设置的第一互联表面和第二互联表面，所述互联结构(52)的靠近所述底部载板(10)的表面为所述第一互联表面的一部分，所述互联结构(52)的远离所述底部载板(10)的表面为所述第二互联表面的一部分，所述互联结构(52)的位于所述第一互联表面的部分与所述底部载板(10)中的另一部分所述第二电接触结构(16)一一对应地电连接；顶部转接板(60)，包括顶部转接板本体(61)、第三电接触结构(62)、第四电接触结构(63)和顶部电连接结构(64)，所述第三电接触结构(62)、所述第四电接触结构(63)和所述顶部电连接结构(64)均设置在所述顶部转接板本体(61)中，所述第三电接触结构(62)与所述互联结构(52)电连接，所述第四电接触结构(63)和所述第二电连接端(42)电连接，所述顶部电连接结构(64)位于所述第三电接触结构(62)远离所述互联转接板(50)的一侧，一个所述顶部电连接结构(64)分别与至少一个所述第三电接触结构(62)和至少一个所述第四电接触结构(63)电连接；以及信号处理芯片(80)，包括多个信号接触结构，所述信号接触结构与所述底部载板(10)中的部分所述第一电接触结构(12)一一对应地电连接。2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，各所述传感器(40)为光电传感器，各所述光电传感器包括受光面，所述第二电连接端(42)的靠近所述顶部转接板(60)的表面为所述受光面的一部分，所述顶部转接板本体(61)包括通槽(67)，所述通槽(67)使得所述受光面的部分裸露，所述第三电接触结构(62)、所述第四电接触结构(63)和所述顶部电连接结构(64)均设置在所述通槽(67)的一侧。3.根据权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述通槽(67)有多个，且多个所述通槽(67)间隔设置，所述传感器阵列包括多行的所述传感器(40)，一个所述通槽(67)使得一行的各所述传感器(40)的部分所述受光面裸露。4.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述顶部转接板(60)还包括多个第一过孔(65)和第二过孔(66)，所述第一过孔(65)位于所述第三电接触结构(62)和所述顶部电连接结构(64)之间，所述第三电接触结构(62)通过所述第一过孔(65)与所述顶部电连接结构(64)电连接，所述第二过孔(66)位于所述第四电接触结构(63)和所述顶部电连接结构(64)之间，所述第四电接触结构(63)通过所述第二过孔(66)与所述顶部电连接结构(64)电连接。5.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述顶部电连接结构(64)为传输线，优选所述互联转接板(50)还包括位于所述顶部转接板本体(61)内的导电粘结层，所述导电粘结层用于粘结所述顶部转接板本体(61)与所述顶部电连接结构(64)之间。6.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，各所述传感器(40)为光电传感器，所述顶部转接板本体(61)的材料为透明绝缘材料。7.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述互联转接板(50)还包括第一互联接触结构(53)和第二互联接触结构(54)，所述第一互联接触结构(53)设置在所述第一互联表面上且与所述互联结构(52)一一对应地电连接，所述第二互联接触结构(54)设置在所述第二互联表面上且与所述互联结构(52)一一对应地电连接，且所述第一互联接触结构(53)通过所述互联结构(52)与所述第二互联接触结构(54)一一对应地电连接，所述互联结构(52)通过所述第一互联接触结构(53)与所述第二电接触结构(16)一一对应地电连接，所述互联结构(52)通过所述第二互联接触结构(54)与所述第四电接触结构(63)一一对应地电连接。8.根据权利要求7所述的封装结构，其特征在于，在一个所述互联转接板(50)中，所述互联结构(52)有至少两个，所述第一互联接触结构(53)的个数、所述第二互联接触结构(54)的个数与所述互联结构(52)的个数相同。9.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，各所述互联结构(52)包括一个竖直部(521)和两个焊盘部(522)，两个所述焊盘部(522)分别与所述竖直部(521)的两端连接。10.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述互联转接板(50)至少有2N个，一行所述传感器(40)对应两个所述互联转接板(50)，两个所述互联转接板(50)分别位于一行所述传感器(40)的两侧，其中，N表示所述传感器阵列中所述传感器的行数，且N≥1。11.根据权利要求7所述的封装结构，其特征在于，所述封装结构还包括至少一个应力缓解层(20)，一个所述应力缓解层(20)位于一个所述互联转接板本体(51)与所述底部载板(10)之间，且一个所述互联转接板(50)的所述第二互联接触结构(54)位于对应的一个所述应力缓解层(20)内，优选所述应力缓解层(20)与所述互联转接板(50)一一对应地设置。12.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述封装结构还包括电连接层(30)，所述电连接层(30)位于所述底部载板(10)与所述传感器阵列之间，所述电连接层(30)用于将所述传感器阵列连接在所述底部载板(10)上，优选所述电连接层(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王启东，周云燕，曹立强，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11