3D传感器的制造方法和3D传感器与流程

本发明涉及3d传感器，具体而言，涉及一种3d传感器的制造方法和3d传感器。

背景技术：

1、当前三维传感器的制备方案目前主要有以下几种方式：

2、1、通过外延设计来实现3d霍尔感应，外延调试则结构复杂且工艺难度高，一般器件宽度需达到200um以上，3方向都达到此厚度难度非常高，并且垂直面的薄膜厚度非常薄，常规厚度约为1μm，霍尔效应不明显，导致灵敏度降低；

3、2、针对磁场传感，通过聚磁体将水平方向的磁场偏转至垂直磁场从而被探测，这种方式需要增加聚磁体，增加成本的同时也使得封装尺寸难以缩小，不利于器件的小型化，并且磁场偏转效率与铁氧体放置位置强相关，实际转换效率存在差异导致实际测量不准确，随环境变化也比较大，同样导致灵敏度降低。

4、3、进一步地，出现了立方体结构贴装的工艺，常规技术中主要通过厘米级的立方体结构在xyz三方向贴装3颗传感元件，此时立方体结构处于固定状态，而由于贴装技术的限制，导致其尺寸较大，并且由于传统的传感元件需要与pcb连接，导致传感器体积过大，三颗传感元件分布较远，空间分辨率不高，而且制备效率低下。

技术实现思路

1、本发明的目的包括，例如，提供了一种3d传感器的制造方法和3d传感器，其能够缩小尺寸、提升空间分辨率，更加真实地反应三维场分布，同时保证了灵敏度实现传感，并且工艺难度低且可批量化生产，提升了制备效率。

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传感器的制造方法，包括：

4、制备具有多个菱形传感单元的基底，多个所述菱形传感单元阵列分布在所述基底的正面，每个所述菱形传感单元包括三棱锥结构和与所述三棱锥结构的底边连接的三角平面；

5、在所述基底的背面开孔形成多个导电通孔，多个所述导电通孔分别贯通至所述三棱锥结构的三个锥面和所述三角平面；

6、在所述基底的背面布线形成基底布线层，所述基底布线层与多个所述导电通孔电接触；

7、将所述基底切割分离为多个基座，每个所述基座的正面对应分布有至少一个所述菱形传感单元，每个所述基座的背面分布有所述基底布线层；

8、将所述基座贴装至引线框架并固定在一旋转治具上，所述旋转治具能够带动所述基座选择性地沿第一轴向转动或沿第二轴向转动，其中所述第一轴向和所述第二轴向相垂直；

9、利用所述旋转治具调整所述基座的偏转位置并将3个传感芯片分别贴装在所述三棱锥结构的三个锥面，其中3个所述传感芯片分别通过对应的所述导电通孔与所述基底布线层电连接；

10、利用所述旋转治具将所述基座回正并将所述ic芯片贴装至所述三角平面，其中所述ic芯片通过对应的所述导电通孔与所述基底布线层电连接。

11、在可选的实施方式中，利用所述旋转治具调整所述基座的偏转位置并将3个传感芯片分别贴装在所述三棱锥结构的三个锥面的步骤，包括：

12、将所述旋转治具由水平位置沿第一轴向转动第一预设角度，以使所述基座上的所述三棱锥结构的第一个锥面保持水平；

13、在所述三棱锥结构的第一个锥面上贴装第一个所述传感芯片；

14、将所述旋转治具沿第二轴向转动第二预设角度，以使所述基座上的所述三棱锥结构的第二个锥面保持水平；

15、在所述三棱锥结构的第二个锥面上贴装第二个所述传感芯片；

16、将所述旋转治具沿第二轴向转动第二预设角度，以使所述基座上的所述三棱锥结构的第三个锥面保持水平；

17、在所述三棱锥结构的第三个锥面上贴装第三个所述传感芯片。

18、在可选的实施方式中，利用所述旋转治具将所述基座回正并将所述ic芯片贴装至所述三角平面的步骤，包括：

19、将所述旋转治具沿第一轴向反向转动第一预设角度，以使所述基座上的所述三角平面保持水平；

20、在所述三角平面上贴装所述ic芯片。

21、在可选的实施方式中，所述三棱锥结构的三个锥面相互正交分布，所述第一预设角度为55°，所述第二预设角度为120°。

22、在可选的实施方式中，在所述三角平面上贴装所述ic芯片的步骤，包括：

23、在所述三角平面上正装所述ic芯片；

24、打线连接所述ic芯片和位于所述三角平面上的所述导电通孔。

25、在可选的实施方式中，利用所述旋转治具调整所述基座的偏转位置并将3个传感芯片分别贴装在所述三棱锥结构的三个锥面的步骤之前，所述制造方法还包括：

26、在传感芯片的正面电极处植球形成金球；

27、其中3个传感芯片分别倒装贴合在所述三棱锥结构的三个锥面上。

28、在可选的实施方式中， 在所述基底的背面布线形成基底布线层的步骤，包括：

29、在所述基底的背面蒸镀形成连接线路，所述连接线路连接至多个所述导电通孔；

30、在所述基底的背面形成钝化层，所述钝化层覆盖所述连接线路。

31、在可选的实施方式中，制备具有多个菱形传感单元的基底的步骤，包括：

32、精密加工制备具有多个三角锥凹槽的模具；

33、利用所述模具压铸或烧结陶瓷粉料形成具有多个菱形传感单元的基底。

34、在可选的实施方式中，利用所述旋转治具将所述基座回正并将所述ic芯片贴装至所述三角平面的步骤之后，所述制造方法还包括：

35、将所述ic芯片与所述引线框架上的输出焊盘连接。

36、第二方面，本发明提供一种3d传感器，采用如前述实施方式任一项所述的3d传感器的制造方法制备而成，包括：

37、基座，所述基座的正面设置有至少一个菱形传感单元，所述菱形传感单元包括三棱锥结构和与所述三棱锥结构的底边连接的三角平面；

38、基底布线层，所述基底布线层设置在所述基座的背面；

39、3个传感芯片，3个所述传感芯片分别贴装在所述三棱锥结构的三个锥面上；

40、ic芯片，所述ic芯片贴装在所述三角平面；

41、其中，所述基座的背面开孔形成有多个导电通孔，多个所述导电通孔分别贯通至所述三棱锥结构的三个锥面和所述三角平面，3个所述传感芯片分别通过对应的所述导电通孔与所述基底布线层电连接，所述ic芯片通过对应的所述导电通孔与所述基底布线层电连接。

42、在可选的实施方式中，所述3d传感器还包括引线框架，所述引线框架上设置有输出焊盘，所述基座贴装在所述引线框架上，并通过金线与所述输出焊盘连接。

43、本发明实施例的有益效果包括，例如：

44、本发明实施例提供的3d传感器的制造方法和3d传感器，首先制备基底，该基底具有多个阵列分布的菱形传感单元，每个菱形传感单元包括三棱锥结构和与该三棱锥结构的底边连接的三角平面，在完成基底制备后，在基底的背面开孔形成多个导电通孔，多个导电通孔分别贯通至三棱锥结构的三个锥面和三角平面，然后在基底的背面布线形成基底布线层，该基底布线层与多个导电通孔电接触，再将基底切割分离为多个基座，每个基座的正面对应分布有至少一个菱形传感单元，每个基座的背面均分布有基底布线层。再将基座贴装至引线框架，并固定在旋转治具上，先利用旋转治具调整基座的偏转位置，并将三个传感芯片分别贴装在三棱锥结构的三个锥面上，最后再利用旋转治具将基座回正并将ic芯片贴装在三角平面上。相较于现有技术，由于本技术采用了晶圆级布线工艺，可以在基底的背面一并完成打孔和布线动作，再进行切割，相较于单颗产品分别布线，能够大幅提升制备效率，且工艺难度低。并且在背面布线，使得传感芯片和ic芯片通过导电通孔与基底布线层电连接，避免了在正面布置繁复的pcb线路，能够进一步缩减传感芯片的体积，使得三个传感芯片的分布相对更近，提升空间分辨率。同时利用旋转治具辅助进行芯片贴装，能够将三个传感芯片的贴装位置分别调整至最佳位置，进一步使得贴装尺寸得以降低，三个传感芯片的分布距离可以降低至mm量级，且霍尔灵敏度未发生明显下降，保证了霍尔灵敏度。