CN221407317U - 芯片封装结构以及激光雷达 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种芯片封装结构以及激光雷达，芯片封装结构包括基板、围坝和透光板，围坝设于基板的外围表面，沿垂直于基板表面的方向，透光板设于围坝背离基板的一侧；围坝的纵截面为L形，包括朝向透光板的凸起和水平承载面，透光板与围坝之间设有粘接胶，粘接胶涂覆于承载面，凸起用于限制透光板的移动。本申请通过在围坝上设置异形结构，也即设置凸起的结构，利用凸起限制粘接胶的流动，并有利于控制粘接胶的厚度，从而可以减少封装体积，提高芯片封装结构的可靠性。

Description

芯片封装结构以及激光雷达

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种芯片封装结构以及一种激光雷达。

背景技术

芯片封装是指用封装材料将裸露的芯片包裹起来，以固定、密封裸芯片，避免外界的不良气体或杂质等对裸芯片造成损害，同时需保证裸芯片与外部电路电性连接。其中，CLCC(Ceramic Leaded Chip Carrier，带引脚的陶瓷芯片载体)封装，即利用全陶瓷基板作为封装载体，并利用丁字形引脚将芯片的电信号从封装载体的四个侧面引出，以其体积小、重量轻、布线面积小、寿命长、成本低等优势在芯片封装中扮演着重要的角色。

现有技术中的CLCC封装，光学器件与陶瓷基板之间通过粘接胶固定，然而由于粘接胶具有流动性，粘接胶随意流动致使封装体积变大，且粘接胶的厚度不易于控制，从而会影响芯片封装结构的可靠性。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种芯片封装结构，通过针对性地对CLCC封装的结构作出改进，以限制粘接胶的流动，减少封装体积，提高芯片封装结构的可靠性。本申请还提供了一种激光雷达。具体包括如下方案：

第一方面，本申请提供了一种芯片封装结构，该芯片封装结构包括基板、围坝和透光板，围坝设于基板的外围表面，沿垂直于基板表面的方向，透光板设于围坝背离基板的一侧；

围坝的纵截面为L形，包括朝向透光板的凸起和水平承载面，透光板与围坝之间设有粘接胶，粘接胶涂覆于承载面，凸起用于限制透光板的移动。

本申请芯片封装结构通过设置基板作为封装基板，待封装芯片可以设于基板的表面上。围坝设于基板的外围表面，即设于待封装芯片的外围。透光板则层叠于围坝，也即基板、围坝和透光板围设形成密闭的容纳腔，待封装芯片收容于容纳腔内，从而实现对芯片的封装保护。透光板作为光学器件，可以保证待封装芯片发射出的探测光线能够射出容纳腔或可以保证待封装芯片能够接收来自容纳腔外的探测光线。

进一步的，本申请通过设置围坝的纵截面呈L形，也即设置围坝包括承载面，以及沿垂直于基板表面方向延伸的凸起(沿垂直于承载面方向延伸的凸起)。其中，承载面用于承载透光板，透光板和承载面之间还利用粘接胶固定连接，以提高芯片封装结构的密封性。凸起则可以用于限制粘接胶向封装体四周溢流扩散，从而可以避免增大封装体积。

可以理解的，本申请通过在围坝上设置异形结构，也即设置凸起的结构，利用凸起限制粘接胶的流动，并有利于控制粘接胶的厚度，从而可以减少封装体积，提高芯片封装结构的可靠性。

在一种可能的实施例中，沿垂直于基板表面的方向，透光板在基板上的投影收容于围坝的凸起之内。

在本实施例中，沿垂直于基板表面的方向，通过设置透光板在基板表面的投影收容于围坝的凸起之内，从而可以利用凸起限制透光板的位置。也即在粘接透光板的过程中，可以利用凸起对透光板的进行预定位，保证透光板放置于指定位置。同时基于容纳腔是密封的，在按压透光板的过程中，由于外界压力和容纳腔内部气压的共同作用下，容易使透光板在平行于基板平面的方向移动，因此利用该凸起的结构可以在一定程度上限制透光板在平行于基板平面方向上的位移，避免透光板移动过大导致容纳腔密封失效从而降低芯片封装结构的可靠性。

在一种可能的实施例中，承载面还设置有多个支撑垫，沿垂直于基板表面的方向，各个支撑垫的高度相同，且支撑垫的高度小于凸起的高度，支撑垫用于支撑透光板。

在本实施例中，通过在承载面上设置多个预设高度的支撑垫，并设置支撑垫相较于凸起更靠近容纳腔的几何中心，同时设置支撑垫的高度小于凸起的高度，以保证支撑垫可以支撑透光板，凸起则限制粘接胶的流动。除此之外，还可以利用支撑垫的高度作为粘接胶的参考厚度，便于控制粘接胶的厚度，保证粘接效果。

在一种可能的实施例中，承载面还设置有支撑台，支撑台设于承载面内边缘。

在本实施例中，基于凸起设置于承载面的外边缘，通过在承载面的内边缘设置支撑台，同时支撑台的高度小于凸起的高度，支撑台用于支撑透光板并控制粘接胶的厚度。除此之外，由于支撑台围设于承载面的内边缘可以形成堵墙，避免粘接胶溢流至待封装芯片的安置区域，避免粘接胶影响待封装芯片的性能。

在一种可能的实施例中，凸起、支撑台、透光板和承载面形成空隙，空隙填充有胶体。

在本实施例中，通过在凸起、支撑台和透光板以及承载面围设形成的孔隙中填充胶体，也即填充粘接胶，以对容纳腔进行气密密封，避免水汽等进配合间隙渗入容纳腔内，对待封装芯片造成危害。

在一种可能的实施例中，支撑垫和透光板之间包括粘接胶；支撑台和透光板之间包括粘接胶。

在本实施例中，通过在支撑垫和透光板之间设置粘接胶，可以保证支撑台和透光板之间的粘接强度。通过在支撑台和透光板之间设置粘接胶，以保证支撑台和透光板之间的粘接强度，同时保证粘接胶具有足够长的胶路，从而使得外界水汽难以渗入容纳腔内，保证本申请芯片封装结构的可靠性。

在一种可能的实施例中，基板为陶瓷基板，围坝采用金属材料制备。

在本实施例中，基于陶瓷基板具有机械强度高、绝缘性好、导热性好、成本低以及热膨胀系数小等优点，采用陶瓷基板作为封装基板，可以降低成本的同时提高芯片封装结构的可靠性，提高芯片封装结构的使用寿命。同时基于金属材料具有优良的导热性，采用金属材料制作挡墙可以进一步提高对待封装芯片的散热效果，提高待封装芯片的使用寿命。

在一种可能的实施例中，透光板为玻璃。

在本实施例中，基于玻璃具有良好的透光性和平整度，利用玻璃作为透光板可以保证探测光线的发射率或入射率，同时保证探测光线的探测精度。

第二方面，本申请提供了一种激光雷达，该激光雷达包括光学芯片、电路板以及如上述任一实施例中的芯片封装结构。其中光学芯片采用上述芯片封装结构封装，光学芯片固定在基板上，封装后的光学芯片电性连接于电路板。

可以理解的，本申请第二方面所提供的激光雷达由于采用了本申请第一方面所提供的芯片封装结构，因而也具有了本申请第一方面所提供的任一实施例可能具备的有益效果。

在一种可能的实施例中，光学芯片为SIPM芯片。

在本实施例中，基于SIPM芯片(Silicon photomultiplier，硅光电倍增管)具有工作电压低、响应速度快、灵敏度高、探测效率高等优点，采用SIMP芯片作为光学芯片，可以降低激光雷达的功耗，提高激光雷达的探测效率以及可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请第一种实施例中所提供的芯片封装结构的截面结构示意图；

图2为本申请第一种实施例中所提供的芯片封装结构的其中一侧视角除去透光板的结构示意图；

图3为本申请第二种实施例中所提供的芯片封装结构的截面结构示意图；

图4为本申请第二种实施例中所提供的芯片封装结构在其中一侧视角除去透光板的结构示意图；

图5为本申请第三种实施例中所提供的芯片封装结构的截面结构示意图；

图6为本申请第三种实施例中所提供的芯片封装结构在其中一侧视角除去透光板的结构示意图；

图7为本申请第四种实施例中所提供的芯片封装结构的截面结构示意图；

图8为本申请一种实施例中所提供的激光雷达的截面结构示意图。

附图标号：100-芯片封装结构；10-基板；11-第一表面；12-容纳腔；20-围坝；21-主体；211-承载面；22-凸起；23-支撑垫；24-支撑台；30-透光板；40-待封装芯片；50-粘接胶；200-激光雷达；201-光学芯片；202-电路板。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。

以下各实施例的说明是参考附加的图示，用以例示本申请可用以实施的特定实施例。本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。本申请中所提到的方向用语，例如，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、“侧面”等，仅是参考附加图式的方向，因此，使用的方向用语是为了更好、更清楚地说明及理解本申请，而不是指示或暗指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申请的限制。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是机械连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，本申请中使用的术语“包括”、“可以包括”、“包含”、或“可以包含”表示公开的相应功能、操作、元件等的存在，并不限制其他的一个或多个更多功能、操作、元件等。此外，术语“包括”或“包含”表示存在说明书中公开的相应特征、数目、步骤、操作、元素、部件或其组合，而并不排除存在或添加一个或多个其他特征、数目、步骤、操作、元素、部件或其组合，意图在于覆盖不排他的包含。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。

请配合参阅图1和图2，其中图1为本申请第一种实施例中所提供的芯片封装结构100的截面结构示意图；图2为本申请第一种实施例中所提供的芯片封装结构100的其中一侧视角除去透光板30的结构示意图。

如图1和图2所示，在一种实施例中，本申请提供的芯片封装结构100包括基板10、围坝20和透光板30。基板10包括第一表面11，围坝20设置于第一表面11上。沿垂直于第一表面11的方向，透光板30设置于围坝20背离基板10的一侧，也即透光板30沿垂直于第一表面11的方向层叠于围坝20。基板10、围坝20和透光板30之间共同配合以围设形成容纳腔12。待封装芯片40承载于基板10的第一表面11，并收容于容纳腔12。也即基板10可以作为封装基板10，围坝20围设于待封装芯片40的外围，以保护待封装芯片40。透光板30则与围坝20共同配合密封进一步保护待封装芯片40，同时透光板30还用于允许来自外界的探测光线进入容纳腔12内被待封装芯片40接收或允许由待封装芯片40发射出的探测光线能够射出容纳腔12。

进一步的，围坝20的纵截面为L形，或可以理解为，围坝20包括主体21和凸起22。主体21固定于第一表面11，凸起22位于主体21背离第一表面11的一侧，且凸起22朝向透光板30延伸，也即凸起22沿垂直于第一表面11的方向延伸。主体21背离第一表面11一侧包括水平承载面211。凸起22相对于承载面211更远离容纳腔12的几何中心，也即凸起22设置在承载面211的外围。承载面211用于支承透光板30，透光板30与围坝20之间还设有粘接胶50，粘接胶50不仅起到固定透光板30和围坝20的作用，还能提高容纳腔12的密封性。

本申请芯片封装结构100对待封装芯片40进行封装的过程为：将待封装芯片40固定在第一表面11的预设位置上，然后在待封装芯片40的外围设置围坝20，再将一定量的粘接胶50涂覆于承载面211，最后将透光板30放置承载面211上并按压固定。由于粘接胶50初始状态为液态，具有一定的流动性，凸起22在涂敷粘接胶50的过程中可以用于限制粘接胶50向封装体四周溢流扩散，从而可以避免增大封装体积。且在该过程中还可以利用凸起22沿垂直于第一表面11方向的高度，作为涂敷粘接胶50厚度的参照物，保证粘接胶50具有足够的厚度，以避免粘接胶50过薄，导致透光板30与围坝20之间粘接力小，容易发生界面的脱离，使得界面分层，影响本申请芯片封装结构100的密封性。同时还能避免粘接胶50过厚，导致增大本申请芯片封装结构100的封装体积。除此之外凸起22在放置透光板30的过程中可以对透光板30起到预定位的作用，在按压透光板30的过程中可以用于限制透光板30的大幅度移动。

可以理解的，本申请通过在围坝20上设置异形结构，也即设置凸起22的结构，利用凸起22限制粘接胶50的流动，并有利于控制粘接胶50的厚度，从而可以减少封装体积，提高芯片封装结构100的可靠性。

在一种可能的实施例中，沿垂直于基板10表面的方向，透光板30在基板10上的投影收容于围坝20的凸起22之内。

在本实施例中，沿垂直于基板10表面的方向，通过设置透光板30在基板10表面的投影收容于围坝20的凸起22之内，从而可以利用凸起22限制透光板30的位置。也即在粘接透光板30的过程中，可以利用凸起22对透光板30的进行预定位，保证透光板30放置于指定位置。同时基于容纳腔12是密封的，在按压透光板30的过程中，由于外界压力和容纳腔12内部气压的共同作用下，容易使透光板30在平行于基板10平面的方向移动，因此利用该凸起22的结构可以在一定程度上限制透光板30在平行于基板10平面方向上的位移，避免透光板30移动过大导致容纳腔12密封失效从而降低芯片封装结构100的可靠性。

请配合参见图3，图3为本申请第二种实施例中所提供的芯片封装结构100的截面结构示意图。

如图3所示，在一种可能的实施例中，承载面211还设置有多个支撑垫23，沿垂直于基板10表面的方向，各个支撑垫23的高度相同，且支撑垫23的高度小于凸起22的高度，支撑垫23用于支撑透光板30。

在本实施例中，通过在承载面211上设置多个预设高度的支撑垫23，并设置支撑垫23相较于凸起22更靠近容纳腔12的几何中心，同时设置支撑垫23的高度小于凸起22的高度，以保证支撑垫23可以支撑透光板30，凸起22则限制粘接胶50的流动。除此之外，还可以利用支撑垫23的高度作为粘接胶50的参考厚度，便于控制粘接胶50的厚度，保证粘接效果。

请配合参见图4，图4为本申请第二种实施例中所提供的芯片封装结构100在其中一侧视角除去透光板30的结构示意图。

如图3和图4所示，在一种可能的实施例中，透光板30为矩形，基板10、围坝20和透光板30围设形成的容纳腔12在第一表面11上的投影也为矩形。承载面211还设置有支撑垫23，支撑垫23的数量为四个。四个支撑垫23呈L形，且四个支撑垫23分设于透光板30的四角。沿垂直于基板10表面的方向，各个支撑垫23的高度相同，且支撑垫23的高度小于凸起22的高度，支撑垫23用于支撑透光板30。

可以理解的，在本实施例中，通过在承载面211上设置L形的支撑垫23，并将支撑垫23设置于透光板30的四角，以保证支撑垫23对透光板30的支撑效果，同时以便于利用支撑垫23的高度作为粘接胶50的参考厚度，保证透光板30粘贴平整。

需要说明的是，上述实施例中支撑垫23的形状、位置和数量仅作为示例性介绍，并不代表本申请其他实施例中支撑垫23的形状、位置和数量，也即本申请支撑垫23的形状、位置和数量可以根据实际情况作适应性调整。

在一种可能的实施例中，支撑垫23沿垂直于第一表面11的高度大约为30μm作用。可以理解的，本申请将支撑垫23的高度设置在30μm左右，也即将粘接胶50的厚度卡控在30μm左右。该厚度范围的粘接胶50既能保证将透光板30和承载面211可靠粘接以保证密封性，同时又能保证支撑强度，而且还可以减小芯片封装结构100的整体体积。

请配合参见图5，图5为本申请第三种实施例中所提供的芯片封装结构100的截面结构示意图。

如图5所示，在一种可能的实施例中，沿透光板30的宽度方向，两个围坝20的主体21的内壁之间的距离为a，两个凸起22的内壁之间的距离为b，透光板30的宽度为c，且c≥(a+b)/2+50，单位为μm。可以理解的，在本实施例中，设置c≥(a+b)/2+50，可以保证透光板30在极限偏移情况下，与围坝20交叠短的一边的长度仍然可以达到50μm，从而保证对容纳腔12的密封性。

请配合参见图6，图6为本申请第三种实施例中所提供的芯片封装结构100在其中一侧视角除去透光板30的结构示意图。

如图6所示，在一种可能的实施例中，承载面211上还设置有支撑台24，支撑台24设于承载面211内边缘。或可以理解为多个支撑垫23围设于承载面211靠近容纳腔12的几何中心一侧，且多个支撑垫23为一体结构形成支撑台24。可以理解的，基于凸起22设置于承载面211的外边缘，通过在承载面211的内边缘设置支撑台24，同时支撑台24的高度小于凸起22的高度，支撑台24用于支撑透光板30并控制粘接胶50的厚度。除此之外，由于支撑台24围设于承载面211的内边缘可以形成堵墙，避免粘接胶50溢流至待封装芯片40的安置区域，避免粘接胶50影响待封装芯片40的性能。

在一种可能的实施例中，凸起22、支撑台24、透光板30和承载面211形成空隙，空隙填充有胶体。可以理解的，在本实施例中，通过在凸起22、支撑台24和透光板30以及承载面211围设形成的孔隙中填充胶体，也即填充粘接胶50，以对容纳腔12进行气密密封，避免水汽等进配合间隙渗入容纳腔12内，对待封装芯片40造成危害。

请配合参见图7，图7为本申请第四种实施例中所提供的芯片封装结构100的截面结构示意图。

如图7所示，在一种可能的实施例中，支撑垫23和透光板30之间包括粘接胶50。可以理解的，在本实施例中，通过在支撑垫23和透光板30之间设置粘接胶50，可以保证支撑台24和透光板30之间的粘接强度，同时保证粘接胶50具有足够长的胶路，从而使得外界水汽难以渗入容纳腔12内，保证本申请芯片封装结构100的可靠性。

在一种可能的实施例中，基板10为陶瓷基板，围坝20采用金属材料制备，本实施例中围坝20采用铜制备。可以理解的，在本实施例中，基于陶瓷基板具有机械强度高、绝缘性好、导热性好、成本低以及热膨胀系数小等优点，采用陶瓷基板作为封装基板10，可以降低成本的同时提高芯片封装结构100的可靠性，提高芯片封装结构100的使用寿命。同时基于金属材料具有优良的导热性，采用金属材料制作挡墙可以进一步提高对待封装芯片40的散热效果，提高待封装芯片40的使用寿命。

需要说明的是，上述实施例中，基板10和围坝20的材料仅作为示例性介绍，并不代表本申请其他实施例中基板10和围坝20的材料。

在一种可能的实施例中，透光板30为玻璃。可以理解的，在本实施例中，基于玻璃具有良好的透光性和平整度，利用玻璃作为透光板30可以保证探测光线的发射率或入射率，同时保证探测光线的探测精度。

请配合参见图8，图8为本申请一种实施例中所提供的激光雷达200的截面结构示意图。

如图8所示，本申请提供了一种激光雷达200，该激光雷达200包括光学芯片201、电路板202以及如上述任一实施例中的芯片封装结构100。其中光学芯片201采用上述芯片封装结构100封装，光学芯片201固定在基板10上，封装后的光学芯片201电性连接于电路板202。

可以理解的，本申请所提供的激光雷达200由于采用了本申请上述任一实施例中所提供的芯片封装结构100，因而也具有了相应的有益效果。

在一种可能的实施例中，光学芯片201为SIPM芯片。可以理解的，在本实施例中，基于SIPM芯片(Silicon photomultiplier，硅光电倍增管)具有工作电压低、响应速度快、灵敏度高、探测效率高等优点，采用SIMP芯片作为光学芯片201，可以降低本申请激光雷达200的功耗，提高本申请激光雷达200的探测效率以及可靠性。

需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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一个或者更多个所述特征。在本申请的实施方式的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一些实施方式”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

应当理解的是，本申请的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本申请所附权利要求的保护范围。本领域的一般技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本申请权利要求所作的等同变化，仍属于本申请所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种芯片封装结构，其特征在于，包括基板、围坝和透光板，所述围坝设于所述基板的外围表面，沿垂直于所述基板表面的方向，所述透光板设于所述围坝背离所述基板的一侧；

所述围坝的纵截面为L形，包括朝向所述透光板的凸起和水平承载面，所述透光板与所述围坝之间设有粘接胶，所述粘接胶涂覆于所述承载面，所述凸起用于限制所述透光板的移动。

2.根据权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，沿垂直于所述基板表面的方向，所述透光板在所述基板上的投影收容于所述围坝的凸起之内。

3.根据权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，所述承载面还设置有多个支撑垫，沿垂直于所述基板表面的方向，各个所述支撑垫的高度相同，且所述支撑垫的高度小于所述凸起的高度，所述支撑垫用于支撑所述透光板。

4.根据权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，所述承载面还设置有支撑台，所述支撑台设于所述承载面内边缘。

5.根据权利要求4所述的芯片封装结构，其特征在于，所述凸起、所述支撑台、所述透光板和所述承载面形成空隙，所述空隙填充有胶体。

6.根据权利要求3所述的芯片封装结构，其特征在于，所述支撑垫和所述透光板之间包括所述粘接胶。

7.根据权利要求1-5任一项所述的芯片封装结构，其特征在于，所述基板为陶瓷基板，所述围坝采用金属材料制备。

8.根据权利要求1-5任一项所述的芯片封装结构，其特征在于，所述透光板为玻璃。

9.一种激光雷达，其特征在于，包括光学芯片、电路板以及如权利要求1-8任一项所述的芯片封装结构，所述光学芯片采用所述芯片封装结构封装，并固定在所述基板上，封装后的所述光学芯片电性连接于所述电路板。

10.根据权利要求9所述的激光雷达，其特征在于，光学芯片为SIPM芯片。