3D传感器的制备方法和3D传感器与流程

本发明涉及传感器，具体而言，涉及一种3d传感器的制备方法和3d传感器。

背景技术：

1、当前3d传感芯片的贴装制作是将单个敏感芯片或元件贴装在三棱锥结构的一个传感面上，依次经过三个面的操作将3个芯片贴装完成。这样的3d器件制造依赖单颗芯片的手工操作，无法自动化规模化制作。虽然有批量化制作锥形阵列的方法产生三棱锥的阵列，但是传感芯片贴装还是需要一个个的制作，不仅费时费力，大量占用设备和人工资源而且存在需特殊工艺等一系列问题。这就导致3d传感器成本居高不下，并且可靠性和产品一致性相较单颗器件而言明显不足。

技术实现思路

1、本发明的目的包括，例如，提供了一种3d传感器的制备方法和3d传感器，其能够自动化地批量贴装传感芯片，大幅提升贴装效率，并大大降低了工艺难度和成本，且批量化生产能够提升产品的可靠性和一致性。

2、本发明的实施例可以这样实现：

3、第一方面，本发明提供一种3d传感器的制备方法，包括：

4、在硬质薄膜上制备阵列排布的多个贴装图案单元；

5、在多个所述贴装图案单元的一侧表面贴装传感芯片；

6、将所述硬质薄膜对准至锥台阵列衬底上方，所述锥台阵列衬底上均匀排布有多个三棱锥结构，多个所述三棱锥结构与多个所述贴装图案单元背离所述传感芯片的一侧一一对位；

7、将所述硬质薄膜压合在所述锥台阵列衬底上，以使多个所述贴装图案单元一一对应地贴合在多个所述三棱锥结构上，并将所述传感芯片转移至对应的所述三棱锥结构的锥面上；

8、其中，每相邻两个所述贴装图案单元之间形成有受力板，每个所述贴装图案单元包括定位筋和三个芯片贴装片，所述定位筋用于定位在所述三棱锥结构的顶角处，每个所述芯片贴装片的形状与所述三棱锥结构的锥面相适配，三个所述芯片贴装片的顶角设置在所述定位筋的周围，所述受力板设置在所述芯片贴装片远离所述定位筋的一侧。

9、在可选的实施方式中，三个所述芯片贴装片均匀分布在所述定位筋的周围，每个所述芯片贴装片呈具有圆弧缺口的等腰直角三角形，所述圆弧缺口设置在所述芯片贴装片的顶角处，所述定位筋包括o形筋和三个加强筋，三个所述加强筋均匀分布在所述o形筋的周围，所述o形筋用于套设在所述三棱锥结构的顶角上，所述加强筋用于沿所述圆弧缺口连接至所述芯片贴装片。

10、在可选的实施方式中，在硬质薄膜上制备阵列排布的多个贴装图案单元的步骤，包括：

11、将所述硬质薄膜放置在平面承载衬底上；

12、对所述硬质薄膜烧蚀或刻蚀形成阵列排布的多个贴装图案单元。

13、在可选的实施方式中，将所述硬质薄膜对准至锥台阵列衬底上方的步骤，包括：

14、利用加力治具沿所述受力板粘接至所述硬质薄膜；

15、利用所述加力治具将所述硬质薄膜脱离所述平面承载衬底；

16、将所述平面承载衬底替换为锥台阵列衬底；

17、调整所述硬质薄膜的位置，以使所述硬质薄膜对准所述锥台阵列衬底。

18、在可选的实施方式中，将所述硬质薄膜压合在所述锥台阵列衬底上的步骤，包括：

19、在所述锥台阵列衬底上预先涂覆粘接胶层；

20、利用加力治具垂直下压所述硬质薄膜，直至所述受力板贴合至相邻所述三棱锥结构之间的锥底沟槽中，以使所述芯片贴装片贴合在所述三棱锥结构的锥面上；

21、加热所述锥台阵列衬底，以使所述粘接胶层受热固化；

22、移除所述加力治具。

23、在可选的实施方式中，利用加力治具垂直下压所述硬质薄膜，直至所述受力板贴合至相邻所述三棱锥结构之间的锥底沟槽中的步骤，包括：

24、利用加力治具垂直下压所述受力板，以使牺牲筋断裂并展开折叠筋；

25、将所述受力板下压贴合至相邻所述三棱锥结构之间的锥底沟槽中，并拉伸所述折叠筋；

26、其中，每个所述受力板的两端设置有所述牺牲筋，所述牺牲筋之间设置有所述折叠筋，每个所述受力板通过所述折叠筋和所述牺牲筋连接至所述芯片贴装片，所述牺牲筋还用于在所述加力治具垂直下压所述受力板的过程中拉扯所述芯片贴装片，以使所述芯片贴装片定型。

27、在可选的实施方式中，将所述硬质薄膜转移对准至锥台阵列衬底上方的步骤，包括：

28、利用平面承载衬底真空吸附所述硬质薄膜，其中，所述平面承载衬底上设置有第一真空吸附孔；

29、翻转所述平面承载衬底，以使所述硬质薄膜真空吸附在所述平面承载衬底的底侧表面；

30、在所述平面承载衬底下方放置锥台阵列衬底；

31、调整所述锥台阵列衬底的位置，以使所述硬质薄膜对准所述锥台阵列衬底。

32、在可选的实施方式中，将所述硬质薄膜压合在所述锥台阵列衬底上的步骤，包括：

33、在所述锥台阵列衬底上预先涂覆粘接胶层；

34、解除所述第一真空吸附孔对所述硬质薄膜的真空吸附，以使所述硬质薄膜盖合至所述锥台阵列衬底；

35、利用所述锥台阵列衬底真空吸附所述受力板，以使所述芯片贴装片贴合在所述三棱锥结构的锥面上；

36、其中，所述锥台阵列衬底上设置有第二真空吸附孔，所述第二真空吸附孔设置在相邻所述三棱锥结构之间的锥底沟槽中，用于吸附所述受力板。

37、在可选的实施方式中，利用所述锥台阵列衬底真空吸附所述受力板的步骤，包括：

38、利用第二真空吸附孔吸附所述受力板，并展开折叠筋；

39、将所述受力板吸附贴合至相邻所述三棱锥结构之间的锥底沟槽中，并拉伸所述折叠筋；

40、其中，每个所述受力板与芯片贴装片之间设置有折叠筋。

41、在可选的实施方式中，将所述硬质薄膜压合在所述锥台阵列衬底上的步骤之后，所述制备方法还包括：

42、沿切割道切割所述硬质薄膜和所述锥台阵列衬底。

43、在可选的实施方式中，每个所述芯片贴装片的顶角为直角，所述三棱锥结构的三个锥面两两垂直。

44、第二方面，本发明提供一种3d传感器，采用如前述实施方式 1-9任一项所述的3d传感器的制备方法制备而成，所述3d传感器包括：

45、锥台阵列衬底，所述锥台阵列衬底上设置有三棱锥结构；

46、硬质薄膜，所述硬质薄膜上形成有贴装图案单元，所述贴装图案单元对应贴合在所述三棱锥结构上；

47、传感芯片，所述传感芯片贴附在所述贴装图案单元的表面，并对应设置在所述三棱锥结构的锥面上；

48、其中，所述贴装图案单元包括定位筋和三个芯片贴装片，三个所述芯片的顶角设置在所述定位筋的周围，所述定位筋定位于所述三棱锥结构的顶角处，三个所述芯片贴装片分别适配贴装在所述三棱锥结构的锥面上。

49、本发明实施例的有益效果包括，例如：

50、本发明实施例提供的3d传感器的制备方法和3d传感器，首先提供硬质薄膜，并在硬质薄膜上进行图案化，制备阵列分布的多个贴装图案单元，该贴装图案单元的形状可以根据后续三棱锥结构的形状设定，然后在图案化后的硬质薄膜上贴装传感芯片，具体在多个贴装图案单元的一侧表面贴装传感芯片，然后将硬质薄膜对准至锥台阵列衬底上方，该锥台阵列衬底上均匀排布有多个三棱锥结构，对准后多个三棱锥结构与多个贴装图案单元背离传感芯片的一侧一一对位，最后将硬质薄膜压合在锥台阵列衬底上，使得多个贴装图案单元一一对应地贴合在多个三棱锥结构上，并将传感芯片转移至对应的三棱锥结构的锥面上，其中，每相邻两个贴装图案单元之间形成有受力板，每个贴装图案单元包括定位筋和三个芯片贴装片，定位筋用于定位在三棱锥结构的顶角处，每个芯片贴装片的形状与三棱锥结构的锥面相适配，三个芯片贴装片的顶角设置在定位筋的周围，受力板设置在芯片贴装片远离定位筋的一侧。相较于现有技术，本发明通过硬质薄膜作为传感芯片的中间载体，先利用批量贴装技术在硬质薄膜上完成传感芯片的贴装，然后将硬质薄膜压合在锥台阵列衬底上，从而完成传感芯片的3d贴装，因此能够自动化地批量贴装传感芯片，大幅提升贴装效率，并大大降低了工艺难度和成本，且批量化生产能够提升产品的可靠性和一致性。