一种多腔体图像采集处理微系统模块及制作方法技术方案

本发明专利技术公开一种多腔体图像采集处理微系统模块及制作方法，包括：第一腔体由散热盖板与管壳封闭而成；第二腔体由密封组件、管壳与可伐盖板封闭而成；第三腔体由管壳、密封组件、玻璃盖板与可伐盖板封闭而成；密封组件位于管壳上；散热盖板位于管壳一侧；壳体组件位于第一腔体内管壳一侧；可编程逻辑单元、高性能处理器和数据缓存单元固定在壳体组件和散热盖板之间；信号处理单元和存储单元位于第二腔体内管壳一侧，图像传感器固定可伐盖板上，玻璃盖板与可伐盖板由密封组件固定在管壳上。本发明专利技术采用三维立体集成技术提高芯片集成密度，缩短芯片线路距离，提高芯片电气性能稳定性，采用多腔体分布技术实现大功率芯片散热，提升微系统模块可靠性。系统模块可靠性。系统模块可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种多腔体图像采集处理微系统模块及制作方法


[0001]本专利技术属于电子
，涉及一种多腔体图像采集处理微系统模块及制作方法。

技术介绍

[0002]随着电子技术的发展，图像采集处理系统在工业生产、安防监控、航空、军事等领域得到广泛的应用。这些领域对于图像采集和处理整体系统的实时性、便携性、稳定性以及可扩展的灵活性等要求越来越高，传统的图像采集处理方式大多使用图像采集板卡或者PC机处理视频图像，很难达到实时性的需求，同时使用范围受体积大、功耗高、稳定性不足的缺点所限制。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种多腔体图像采集处理微系统模块及制作方法，采用微系统三维立体集成技术，将图像传感器、调理电路、可编程逻辑单元、高性能处理器等裸芯片在陶瓷微尺寸空间内进行高密度集成，形成集传感器、控制器、处理器为一体的图像采集处理微系统模块，该模块可满足图像采集处理系统小型化、轻量化的发展需求。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0005]一种多腔体图像采集处理微系统模块，包括：第一腔体、第二腔体、第三腔体、密封组件、壳体组件、信号处理单元、存储单元、数据缓存单元、可编程逻辑单元、图像传感器和高性能处理器；
[0006]第一腔体由散热盖板与管壳封闭而成；第二腔体由密封组件、管壳与可伐盖板封闭而成；第三腔体由管壳、密封组件、玻璃盖板与可伐盖板封闭而成；
[0007]所述密封组件位于管壳上；所述散热盖板位于管壳的一侧；
[0008]所述壳体组件位于第一腔体内的管壳一侧；
[0009]所述可编程逻辑单元、高性能处理器和数据缓存单元固定在壳体组件和散热盖板之间；
[0010]信号处理单元和存储单元位于第二腔体内的管壳一侧，图像传感器固定在可伐盖板上，玻璃盖板与可伐盖板均由密封组件固定在管壳上。
[0011]本专利技术的进一步改进在于：
[0012]壳体组件包括第一基板和第二基板；数据缓存单元包括第一数据缓存器和第二数据缓存器；
[0013]所述可编程逻辑单元和第一数据缓存器位于第一基板上，所述高性能处理器和第二数据缓存器位于第二基板上；
[0014]所述第一基板和第二基板均为2.5D TSV硅基板。
[0015]还包括第一滤波电容、第一匹配电阻、第二滤波电容和第二匹配电阻；第一滤波电
容和第一匹配电阻位于第一腔体内的管壳一侧；
[0016]所述第二滤波电容和第二匹配电阻位于第二腔体内的管壳一侧。
[0017]信号处理单元包括信号调理电路、信号采集电路和刷新电路、配置电路；所述存储单元包括程序存储单元和数据存储单元；所述信号调理电路、信号采集电路、刷新电路、配置电路、程序存储单元和数据存储单元位于第二腔体内的管壳一侧；
[0018]所述密封组件包括内圈封焊环和外圈封焊环，所述玻璃盖板与可伐盖板均由密封组件固定在管壳上，具体为：所述玻璃盖板通过外圈封焊环固定在管壳上；所述可伐盖板通过内圈封焊环固定在管壳上。
[0019]还包括数据存储器、硅垫片和粘接剂；所述数据存储器和硅垫片均为若干个；所述数据存储单元由若干个硅垫片与若干个数据存储器通过粘接剂依次固定连接而成；
[0020]还包括支撑柱；所述支撑柱用于支撑管壳；支撑柱为Sn
10
Pb
90
合金焊柱。
[0021]信号调理电路、信号采集电路、刷新电路、配置电路、程序存储单元、数据存储单元通过粘接剂固定在第二腔体内的管壳一侧；图像传感器通过粘接剂粘接到可伐盖板上，玻璃盖板通过粘接剂粘接到外圈封焊环上；
[0022]玻璃盖板为蓝宝石玻璃盖板。
[0023]还包括通讯接口、下载接口、供电接口、时钟接口和复位接口；所述通讯接口用于实现对外部设备的指令收发、结果及数据下传；下载接口用于实现微系统模块内可编程逻辑单元和高性能处理器的程序下载和调试；供电接口实现微系统模块的供电；时钟接口实现微系统模块的时钟输入；复位接口实现微系统模块的复位。
[0024]还包括键合丝，所述信号调理电路、信号采集电路、刷新电路、配置电路、程序存储单元、数据存储单元通过键合丝完成引线键合；图像传感器通过键合丝完成引线键合；数据存储器、硅垫片通过键合丝完成引线键合；
[0025]还包括导热胶；所述可编程逻辑单元、高性能处理器和第一数据缓存器、第二数据缓存器通过导热胶固定在散热盖板上。
[0026]还包括下填充胶，所述第一基板通过下填充胶进行第一基板与管壳、可编程逻辑单元和第一数据缓存器之间空隙的填充；所述第二基板通过下填充胶进行第二基板与管壳、高性能处理器和第二数据缓存器之间空隙的填充。
[0027]一种多腔体图像采集处理微系统模块制作方法，包括：
[0028]将可编程逻辑单元和第一数据缓存器焊接在第一基板上，对第一基板进行清洗，通过下填充胶在可编程逻辑单元、第一数据缓存器与第一基板之间进行下填充操作，利用激光植球工艺在第一基板靠近管壳一侧进行植球，形成可编程逻辑单元组件；
[0029]将高性能处理器和第二数据缓存器焊接在第二基板上，对第二基板进行清洗，通过下填充胶在高性能处理器、第二数据缓存器与第二基板之间进行下填充操作，利用激光植球工艺在第二基板靠近管壳一侧进行植球，形成高性能处理器组件；
[0030]将第一滤波电容和第一匹配电阻通过焊盘焊接在第一腔体内的管壳一侧；将可编程逻辑单元组件和高性能处理器组件对应焊接焊盘上印刷助焊剂，将可编程逻辑单元组件和高性能处理器组件的焊球与对应焊盘对准后进行回流焊，回流焊后对第一腔体进行清洗，清洗后进行X光检测，排查焊球的短路或偏移情况，然后将下填充胶填充至第一基板、第二基板与管壳之间进行下填充操作；
[0031]可编程逻辑单元、高性能处理器和第一数据缓存器、第二数据缓存器通过导热胶固定在散热盖板上，散热盖板四周利用加固胶进行加固；
[0032]将第二滤波电容和第二匹配电阻焊接在第二腔体内的管壳一侧；焊后进行清洗，将信号调理电路、信号采集电路、刷新电路、配置电路、程序存储单元和数据存储单元通过粘接剂固定在第二腔体内的管壳一侧，进行烘烤，对第二腔体进行等离子清洗，并通过键合丝完成引线键合；
[0033]将若干个数据存储器和对应的若干个硅垫片通过粘接剂依次固定连接，并进行烘烤，然后对第二腔体进行等离子清洗，并通过键合丝完成引线键合，完成数据存储单元的键合；将可伐盖板通过平行缝焊的方式焊接到内圈封焊环上；将图像传感器通过粘接剂粘接到可伐盖板上，对第三腔体进行等离子清洗，通过键合丝完成引线键合，将玻璃盖板通过粘接剂粘接到外圈封焊环上。
[0034]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0035]本专利技术采用三维立体集成技术提高芯片集成密度，缩短了芯片间物理连接线路的距离，降低了寄生参数，提高了芯片电气性能的稳定性，进而提升了微系统模块的可靠性；采用多腔体优化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多腔体图像采集处理微系统模块，其特征在于，包括：第一腔体(27)、第二腔体(28)、第三腔体(29)、密封组件、壳体组件、信号处理单元、存储单元、数据缓存单元、可编程逻辑单元(11)、图像传感器(20)和高性能处理器(6)；所述第一腔体(27)由散热盖板(12)与管壳(1)封闭而成；所述第二腔体(28)由密封组件、管壳(1)与可伐盖板(19)封闭而成；所述第三腔体(29)由管壳(1)、密封组件、玻璃盖板(21)与可伐盖板(19)封闭而成；所述密封组件位于管壳(1)上；所述散热盖板(12)位于管壳(1)的一侧；所述壳体组件位于第一腔体(27)内的管壳(1)一侧；所述可编程逻辑单元(11)、高性能处理器(6)和数据缓存单元固定在壳体组件和散热盖板(12)之间；所述信号处理单元和存储单元位于第二腔体(28)内的管壳(1)一侧，所述图像传感器(20)固定在可伐盖板(19)上，所述玻璃盖板(21)与可伐盖板(19)均由密封组件固定在管壳(1)上。2.根据权利要求1所述的多腔体图像采集处理微系统模块，其特征在于，所述壳体组件包括第一基板(7)和第二基板(26)；所述数据缓存单元包括第一数据缓存器(10)和第二数据缓存器(23)；所述可编程逻辑单元(11)和第一数据缓存器(10)位于第一基板(7)上，所述高性能处理器(6)和第二数据缓存器(23)位于第二基板(26)上；所述第一基板(7)和第二基板(26)均为2.5D TSV硅基板。3.根据权利要求2所述的多腔体图像采集处理微系统模块，其特征在于，还包括第一滤波电容(5)、第一匹配电阻(4)、第二滤波电容(25)和第二匹配电阻(24)；所述第一滤波电容(5)和第一匹配电阻(4)位于第一腔体(27)内的管壳(1)一侧；所述第二滤波电容(25)和第二匹配电阻(24)位于第二腔体(28)内的管壳(1)一侧。4.根据权利要求3所述的多腔体图像采集处理微系统模块，其特征在于，所述信号处理单元包括信号调理电路(14)、信号采集电路(16)和刷新电路、配置电路；所述存储单元包括程序存储单元和数据存储单元(17)；所述信号调理电路(14)、信号采集电路(16)、刷新电路、配置电路、程序存储单元和数据存储单元(17)位于第二腔体(28)内的管壳(1)一侧；所述密封组件包括内圈封焊环(3)和外圈封焊环(2)，所述玻璃盖板(21)与可伐盖板(19)均由密封组件固定在管壳(1)上，具体为：所述玻璃盖板(21)通过外圈封焊环(2)固定在管壳(1)上；所述可伐盖板(19)通过内圈封焊环(3)固定在管壳(1)上。5.根据权利要求4所述的多腔体图像采集处理微系统模块，其特征在于，还包括数据存储器(30)、硅垫片(18)和粘接剂(13)；所述数据存储器(30)和硅垫片(18)均为若干个；所述数据存储单元(17)由若干个硅垫片(18)与若干个数据存储器(30)通过粘接剂(13)依次固定连接而成；还包括支撑柱(22)；所述支撑柱(22)用于支撑管壳(1)；支撑柱(22)为Sn
10
Pb
90
合金焊柱。6.根据权利要求5所述的多腔体图像采集处理微系统模块，其特征在于，所述信号调理电路(14)、信号采集电路(16)、刷新电路、配置电路、程序存储单元、数据存储单元(17)通过粘接剂(13)固定在第二腔体(28)内的管壳(1)一侧；所述图像传感器(20)通过粘接剂(13)
粘接到可伐盖板(19)上，玻璃盖板(21)通过粘接剂(13)粘接到外圈封焊环(2)上；所述玻璃盖板(21)为蓝宝石玻璃盖板。7.根据权利要求6所述的多腔体图像采集处理微系统模块，其特征在于，还包括通讯接口、下载接口、供电接口、时钟接...

【专利技术属性】
技术研发人员：张庆学，唐磊，匡乃亮，赵超，汤姝莉，刘宗溪，
申请(专利权)人：西安微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：