数字辐射传感器封装件制造技术

一种数字辐射传感器封装件。一种辐射传感装置包括垂直层叠配置的辐射传感器芯片、位于辐射传感器芯片之下的集成电路芯片和位于辐射传感器芯片之上的光学元件。辐射传感器芯片包括辐射传感元件和与辐射传感元件耦合并暴露于下表面的导电触点。集成电路芯片包括集成电路以及耦合到集成电路并暴露于上表面的导电体。位于辐射传感元件下表面的导电触点与位于集成电路上表面的导电体物理地电耦合。光学元件被配置为以辐射传感元件能感应的波长传递入射辐射。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数字辐射传感器封装件，具体涉及包括层叠配置的辐射传感器芯片、位于辐射传感器芯片之下的集成电路芯片和位于辐射传感器芯片之上的光学元件的数字辐射传感器封装件。
技术介绍
有各种辐射传感技术。例如，热电堆将热能转换成电能。一般而言，热电堆包括通常串联地连接在一起的若干个热电偶。作为另一示例，光电二极管将光能转换成电能。也有可用于辐射传感技术的各种封装设计。然而，仍需要紧凑型、高性能的封装设计。
技术实现思路
一方面，辐射传感装置包括垂直层叠配置的辐射传感器芯片、位于辐射传感器芯片之下的集成电路芯片和位于辐射传感器芯片之上的光学元件。辐射传感器芯片具有辐射传感元件和与辐射传感元件耦合并暴露于下表面的导电触点。集成电路芯片具有集成电路以及耦合到集成电路并暴露于上表面的导电体。位于辐射传感元件下表面的导电触点与位于集成电路上表面的导电体物理地电耦合。光学元件被配置为以辐射传感元件能感应的波长传递入射辐射。另一方面，公开一种制造辐射传感装置的方法。该装置包括垂直层叠配置的集成电路芯片、辐射传感器芯片和光学元件。该方法包括提供辐射传感器芯片，该辐射传感器芯片包括辐射传感元件和与辐射传感元件耦合并暴露于辐射传感器芯片的下表面的导电触点。辐射传感器芯片耦合到位于辐射传感器芯片之下的集成电路芯片。所述集成电路芯片具有集成电路以及耦合到集成电路并暴露于集成电路的上表面的导电体，所述集成电路的上表面面向福射传感器芯片的下表面。福射传感器芯片親合到位于福射传感器芯片之上的光学元件。所述光学元件被配置为以所述辐射传感元件能感应的波长传递入射辐射物。将所述辐射传感器芯片耦合到集成电路芯片包括将位于所述辐射传感器芯片的下表面的导电触点物理地电耦合到位于所述集成电路的上表面的导电体。在一些实现中，存在以下的一个或多个优点。例如，在典型的实现中，这里所公开的技术和结构能提供简单的、小巧的、廉价的整体封装设计，该设计涉及提供高度的性能，尤其是与传统的表面安装技术设计相比。这些技术和结构可以有利地适用于各种应用，包括例如，移动电子平台，其中，体积和高度尤其重要，但仍然需要或者说至少格外期望高性能。—些实现，例如使用热电堆的那些实现可以与软件结合使用，以有助于使用电话的用户的皮肤测量、周围温度的测量(例如，对象可以是冷的或热的)，以及基于人的接近的叫醒触发。一些实现，例如使用光电二极管的那些实现可以用于有助于感应微小姿态(例如，使用发光二极管照亮将被感应的区域)。多像素(例如，两个或四个)的使用可以有助于位置或方向的感测。在典型的实现中，这里所公开的技术和结构有助于整体封装体积的小型化，而不用牺牲传感器的有源(感应)区(传感器的有源区极大地影响其灵敏度)，并且仍然允许在其芯片上有合理的区域用于专用集成电路，以便使得高端传感器信号处理算法能够运行在ASIC控制器电路中。根据说明书和附图以及权利要求书，其它特征和优点将非常明显。【附图说明】图1A是辐射传感器组件的示意性侧视图。图1B是图1A中辐射传感器组件的剖面平面图。图2A是辐射传感器组件的示意性侧视图。图2B是图2A中辐射传感器组件的剖面平面图。图3A是辐射传感器组件的示意性侧视图。图3B是图3A中辐射传感器组件的剖面平面图。图4A是辐射传感器组件的示意性侧视图。图4B是图4A中辐射传感器组件的剖面平面图。图5A是辐射传感器组件的示意性侧视图。图5B是图5A中辐射传感器组件的剖面平面图。图6A是辐射传感器组件的示意性侧视图。图6B是图6A中辐射传感器组件的剖面平面图。图7A是辐射传感器组件的示意性侧视图。图7B是图7A中辐射传感器组件的剖面平面图。图8A是辐射传感器组件的示意性侧视图。图8B是图8A中辐射传感器组件的剖面平面图。图9是一系列示意性横截面图，示出制造的各个阶段的辐射传感装置。图10是一系列示意性横截面图，示出制造的各个阶段的辐射传感装置。图11是一系列示意性横截面图，示出制造的各个阶段的辐射传感装置。图12是一系列示意性横截面图，示出制造的各个阶段的辐射传感装置。图13是一系列示意性横截面图，示出制造的各个阶段的辐射传感装置。图14是以毫米级尺寸示出的示例性集成电路的示意性横截面图。相同的附图标记表示相同的元件。【具体实施方式】图1A示出辐射传感器组件100，其包括层叠配置的辐射传感器芯片102 (例如，包括单个热电堆的辐射传感器芯片)、位于辐射传感器芯片102之下的集成电路芯片104和位于辐射传感器芯片102之上的光学元件106。在所示的实现中，辐射传感器芯片102、集成电路芯片104和光学元件106基本上沿垂直方向彼此对齐。具体而言，辐射传感器芯片102与集成电路芯片104对齐，以有助于层叠配置中那些部件之间的直接电连接。此外，辐射传感器芯片102与光学元件106对齐，以确保辐射传感元件相对于组件100的光轴恰当地定位以保证合适的感应功能。在所示的特定示例中，所图示部件的各个外边缘也彼此对齐。在典型的实现中，该层叠配置以及其它层叠配置(例如在本文的其它地方所描述的配置)提供了简单的、小巧的、价廉的传感器组件设计。此外，在典型的实现中，传感器设计提供了高度的性能，部分地由于大的表面区域可用于容纳辐射传感元件，和/或部分地由于大量空间可用于容纳集成电路，而由于有大量空间，集成电路能被设计成支持复杂信号处理和接口功能。此外，在典型的实现中，本文公开的概念提供了低高度封装的、全部数字输出的、红外或近红外的传感器。在典型的实现中，例如，图1A中的高度(h)或整个封装件的厚度约为1.0毫米(例如，大约0.6mm与1.4mm之间，或者大约0.9mm与1.1mm之间)。可以选择在传感器中包括多个传感元件(例如，两个、三个、四个或更多)，以方便手势、移动、温度和接近度测量。该技术在移动电子平台尤其需要，其中，体积和高度尤其重要，但仍然需要尚级的性能。辐射传感器芯片102设置在集成电路芯片104和光学元件106之间的中央。辐射传感器芯片102能够感应辐射并将表示感应到的辐射的电信号传送给集成电路芯片104。辐射传感器芯片102具有基底108和膜112，基底108界定置于中央的开口 110，该开口 110延伸穿过基底108的部分，膜112在开口 110的底部延伸横跨置于中央的开口110。开口的尺寸通常要最大化传感器区域(即，开口底部的区域，在该区域辐射传感元件接收辐射)。在一些实现中，传感器组件100的总长度(图中的L)约为1.0mm(例如，大约0.8mm与1.6mm之间)，开口 110的宽度约为0.7mm(例如，大约0.5mm与1.3mm之间，或者大约0.6mm与0.8mm之间)。辐射传感器芯片102的基底108实质上可以是任何类型的材料。通常，基底应该是这样的材料:能够在基底108的较厚壁部分116提供适当程度的结构硬度，也能为位于基底108的薄膜112部分的底表面上的辐射传感元件114提供某种程度的热隔绝。在一些实现中，福射传感器芯片102的基底108是娃。膜应该至少能够实质上对福射传感元件114可感应的任何波长的辐射进行透传。例如，如果辐射传感元件是红外传感器，那么可感应的辐射可以包括波长从大约700纳米到大约1000微米的辐射。例如，如果辐射传感元件是光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种辐射传感装置，包括垂直层叠配置的：辐射传感器芯片，其包括辐射传感元件和与所述辐射传感元件耦合并暴露于所述辐射传感器芯片的下表面的导电触点；集成电路芯片，位于所述辐射传感器芯片之下，并与之耦合，所述集成电路芯片包括集成电路以及耦合到所述集成电路并暴露于所述集成电路的上表面的导电体，所述集成电路的上表面面向所述辐射传感器芯片的下表面，其中，所述暴露于所述辐射传感器芯片的下表面的导电触点与所述暴露于所述集成电路的上表面的导电体物理地电耦合；以及光学元件，其位于所述辐射传感器芯片之上，并与之耦合，其中，所述光学元件被配置为以所述辐射传感元件能感应的波长传递入射辐射。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：亚瑟·约翰·巴洛，阿南德·潘迪，
申请(专利权)人：埃塞力达技术新加坡有限私人贸易公司，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG