【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于微系統，尤其涉及一種光電集成微系統3d封裝結構及其制作方法。
技術介紹
1、光電集成微系統包含光學探測、信號調理、運算處理三個主要功能部分組成，可以實現光學信號采集處理和計算等功能。其中光學探測部分可以對可見光、紅外、紫外、激光等光學信號進行探測采集，把探測到的光學信號轉換成微弱的電信號，易于顯示和識別。信號調理部分是將微弱窄脈沖信號的放大及峰值保持輸出，并將輸出信號通過adc模組進行轉換。運算處理部分是對采集調理后的信號進行分析處理，并向執行機構輸出控制信號。
2、系統級封裝結構是一種將多個具有不同功能的電子元件集成在一個封裝內，用于實現一個基本完整功能的模塊，隨著光電微系統在大數據、云計算、人工智能等領域的廣泛應用，對封裝結構的集成度、小型化和可靠性提出了更高的要求。
3、公開號為cn112684550a的專利中公開了一種用于光電收發處理的微系統封裝結構，該結構包括：一體化管殼和微系統；所述微系統包括adc芯片、直接數字式頻率合成器dds、flash芯片、靜態隨機存取存儲器sram、微控制單元mcu、tia放大器、vcsel激光驅動器、vcsel陣列激光器、pd陣列光電探測器、v型槽、12芯光纖以及fpga芯片；該專利技術集成了射頻信號的模數轉換、數模轉換、可編程數字處理器、存儲器、光電轉換和電光轉換等器件，但仍具有較大的投影面積，無法適用于小直徑空間的應用場合；且各部分集成在一體化管殼內，維護繁瑣且成本高。
技術實現思路
1、針對現有技術
2、為達到上述目的，本專利技術提供的技術方案如下所示：
3、第一方面，本申請提供一種光電集成微系統3d封裝結構，包括自上而下層疊設置的光電探測模組、信號調理模組和運算處理模組，所述光電探測模組、信號調理模組和運算處理模組均獨立封裝，相鄰兩模組間電學互連，所述光電探測模組上具有可視光窗。
4、可選地，所述光電探測模組包括第一基板、外圍框和具有所述可視光窗的第一蓋板，外圍框連接第一基板和第一蓋板，形成光電探測模組元件安裝腔，第一蓋板通過金屬圍壩與第一基板相連，金屬圍壩設置在外圍框內側，第一基板、金屬圍壩與第一蓋板間形成獨立的光學傳感器腔室，光電探測模組元件通過第一基板與信號調理模組電學相連。
5、可選地，所述信號調理模組包括第二基板和第二蓋板，第二基板上開設有信號調理模組元件安裝腔，所述第二蓋板封閉所述信號調理模組元件安裝腔，信號調理模組元件通過第二基板與光電探測模組和運算處理模組電學相連。
6、可選地，所述運算處理模組包括第三基板和第三蓋板，所述第三基板上開設有運算處理模組元件安裝腔，所述第三蓋板封閉所述運算處理模組元件安裝腔，運算處理模組元件通過第三基板與信號調理模組電學相連，第三基板底部通過bga、lga或ccga方式引出信號。
7、可選地，相鄰兩模組間通過bga焊球電學互連。
8、可選地，所述封裝結構沿平行于模組排列方向的投影為圓形或正多邊形，所述正多邊形的邊數≥6。
9、可選地，所述第一基板、第二基板和第三基板為多層陶瓷基板。
10、可選地，所述多層陶瓷基板為ltcc基板或htcc基板。
11、可選地，相鄰兩模組間填充有填充膠。
12、第二方面，本申請還提供了上述的光電集成微系統3d封裝結構的制作方法，包括如下步驟：
13、第一步：根據所需形狀切割制備第一基板、第二基板和第三基板；
14、第二步：將金屬圍壩和外圍框焊接在第一基板上，將光電探測模組元件中的光電傳感器貼裝金屬圍壩中央的第一基板上，其他光電探測模組元件安裝于外圍框與金屬圍壩間的第一基板上，然后將未裝有可視光窗的第一蓋板與金屬圍壩和外圍框進行焊接；再將可視光窗邊緣進行金屬化處理后通過焊料熔融工藝將可視光窗與第一蓋板連接，得到光電探測模組；
15、第三步：第二基板、信號調理模組元件和第二蓋板組裝得到信號調理模組；第三基板、運算處理模組元件和第三蓋板組裝得到運算處理模組；
16、第四步：光電探測模組、信號調理模組和運算處理模組自上而下堆疊封裝，層間采用bga焊球焊接互連，焊接過程中借助自動對準系統進行層間模塊的精確對位；焊接完成，在堆疊層間采用填充膠進行固定即可得到所述光電集成微系統3d封裝結構。
17、與現有技術相比，本申請至少具有如下有益效果：
18、一、本專利技術不同模組相對獨立，形狀尺寸相互匹配，然后采用垂直互連的方式將多個功能模組立體堆疊，封裝密度高，且封裝投影面積小，封裝投影形狀為圓形或正多邊形（邊數≥6），適用于小直徑空間設備的光學探測及信號處理；
19、二、本專利技術中各個模組均獨立封裝，封裝尺寸小，且可獨立制造和測試，可維護性好；
20、三、各個模組采用氣密性封裝，具有較高的可靠性，且光學傳感器具有獨立的封裝腔室，可以保證光學傳感器具有更好的表面潔凈度。
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1.一種光電集成微系統3D封裝結構，其特征在于，包括自上而下層疊設置的光電探測模組、信號調理模組和運算處理模組，所述光電探測模組、信號調理模組和運算處理模組均獨立封裝，相鄰兩模組間電學互連，所述光電探測模組上具有可視光窗。
2.根據權利要求1所述的光電集成微系統3D封裝結構，其特征在于，所述光電探測模組包括第一基板、外圍框和具有所述可視光窗的第一蓋板，外圍框連接第一基板和第一蓋板，形成光電探測模組元件安裝腔，第一蓋板通過金屬圍壩與第一基板相連，金屬圍壩設置在外圍框內側，第一基板、金屬圍壩與第一蓋板間形成內置的獨立的光學傳感器腔室，光電探測模組元件通過第一基板與信號調理模組電學相連。
3.根據權利要求2所述的光電集成微系統3D封裝結構，其特征在于，所述信號調理模組包括第二基板和第二蓋板，第二基板上開設有信號調理模組元件安裝腔，所述第二蓋板封閉所述信號調理模組元件安裝腔，信號調理模組元件通過第二基板與光電探測模組和運算處理模組電學相連。
4.根據權利要求3所述的光電集成微系統3D封裝結構，其特征在于，所述運算處理模組包括第三基板和第三蓋板，所述第三
5.根據權利要求1所述的光電集成微系統3D封裝結構，其特征在于，相鄰兩模組間通過BGA焊球電學互連。
6.根據權利要求1所述的光電集成微系統3D封裝結構，其特征在于，所述封裝結構沿平行于模組排列方向的投影為圓形或正多邊形，所述正多邊形的邊數≥6。
7.根據權利要求4所述的光電集成微系統3D封裝結構，其特征在于，所述第一基板、第二基板和第三基板為多層陶瓷基板。
8.根據權利要求7所述的光電集成微系統3D封裝結構，其特征在于，所述多層陶瓷基板為LTCC基板或HTCC基板。
9.根據權利要求5所述的光電集成微系統3D封裝結構，其特征在于，相鄰兩模組間填充有填充膠。
10.如權利要求4所述的光電集成微系統3D封裝結構的制作方法，其特征在于，包括如下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種光電集成微系統3d封裝結構，其特征在于，包括自上而下層疊設置的光電探測模組、信號調理模組和運算處理模組，所述光電探測模組、信號調理模組和運算處理模組均獨立封裝，相鄰兩模組間電學互連，所述光電探測模組上具有可視光窗。
2.根據權利要求1所述的光電集成微系統3d封裝結構，其特征在于，所述光電探測模組包括第一基板、外圍框和具有所述可視光窗的第一蓋板，外圍框連接第一基板和第一蓋板，形成光電探測模組元件安裝腔，第一蓋板通過金屬圍壩與第一基板相連，金屬圍壩設置在外圍框內側，第一基板、金屬圍壩與第一蓋板間形成內置的獨立的光學傳感器腔室，光電探測模組元件通過第一基板與信號調理模組電學相連。
3.根據權利要求2所述的光電集成微系統3d封裝結構，其特征在于，所述信號調理模組包括第二基板和第二蓋板，第二基板上開設有信號調理模組元件安裝腔，所述第二蓋板封閉所述信號調理模組元件安裝腔，信號調理模組元件通過第二基板與光電探測模組和運算處理模組電學相連。
4.根據權利要求3所述的光電集成微系統3d封裝結構，其特征在于，所述運算...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李杰，陳卓，高亮，車勤，羅志恒，
申請(專利權)人：華東光電集成器件研究所，
類型：發明
國別省市：
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