超声换能器芯片封装结构及电子设备的制作方法

    专利2026-01-24  7


    本技术涉及超声换能器芯片封装,更为具体的说涉及一种超声换能器芯片封装结构及电子设备。


    背景技术:

    1、近几年来,随着mems技术的不断发展,mems超声换能器芯片的制备性能正在不断改善,应用价值也越来越高。超声换能器的一大主要用途就是用来测距,而在收发一体式超声测距的工作模式下(即单阵元超声换能器发射超声波后,还需要接收回波信号)需要同时考虑超声换能器的发收性能。

    2、目前超声换能器主要有电容式超声换能器(capacitive micromachinedultrasonic transducer,cmut)和压电式超声换能器(piezoelectric micromachinedultrasonic transducer,pmut)两大类。与cmut相比,pmut不需要直流偏置和很小的电容间隙来提高换能器的灵敏度,并且电学阻抗低,是目前超声换能器发展的主要方向之一。

    3、pmut芯片是一个谐振器件,其q值普遍较大,带宽较小,由此影响了超声测距的分辨率。因此,需要对现有技术进行改进。


    技术实现思路

    1、本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一,提供一种超声换能器芯片封装结构及电子设备。

    2、本实用新型的目的采用以下技术方案实现:

    3、根据本实用新型的一方面,提供一种超声换能器芯片封装结构,包括:基板、壳体以及超声换能器芯片,所述壳体和所述基板固定连接以形成腔体,所述超声换能器芯片与所述基板朝向所述壳体的一侧固定连接并且位于所述腔体内;

    4、所述超声换能器芯片包括基底以及设置在所述基底上的振动膜,所述基底具有在其厚度方向上贯通的背腔,所述振动膜覆盖所述背腔,所述振动膜被配置为被振动信号或者压力信号激励而产生振动;

    5、所述基板上设置有在厚度方向上贯通所述基板的第一通孔,所述超声换能器芯片的所述背腔与所述第一通孔相对;

    6、其中,所述基板具有贯穿槽,所述贯穿槽的一侧开口位于所述第一通孔的侧壁上,所述贯穿槽经由所述第一通孔与所述背腔相连通。

    7、进一步地,所述贯穿槽的延伸长度被配置为所对应的超声波波长的1/4的整数倍,以用于提供与直接通过所述背腔出射或者入射的声波之间的预设相位差。

    8、进一步地,所述贯穿槽的内壁设置有反射涂层。

    9、进一步地,在所述基板的厚度方向上,所述贯穿槽的高度被配置为所述基板厚度的1/5~1/3。

    10、进一步地,所述振动膜上设置有压电器件,所述压电器件用于基于压电信号激励所述振动膜振动,或者基于所述振动膜的振动产生反压电信号。

    11、进一步地,所述基板上设置有第一焊盘,所述超声换能器芯片上设置有第一输出端子,所述第一输出端子通过金属引线键合的方式与所述基板上的第一焊盘电连接。

    12、进一步地,还包括:soc芯片,所述soc芯片与所述壳体朝向所述基板的一侧固定并且位于所述腔体内。

    13、进一步地,所述壳体上设置有第二焊盘,所述soc芯片上设置有第二输出端子,所述第二输出端子通过金属引线键合的方式与所述壳体上的所述第二焊盘电连接;所述壳体为塑封材料,所述壳体内设置有铜柱,所述第二焊盘经由所述铜柱与所述基板电连接。

    14、根据本申请的另一方面,提供一种电子设备,包括前述任一所述的超声换能器芯片封装结构。

    15、采用本申请实施例提供的超声换能器芯片封装结构及电子设备,

    16、本实用新型所提供的超声传感器,旨在通过在基板上设置有与基板上的第一通孔相连通的贯穿槽,在发射和/或接收声波时,可以使声波分成两个通道,其中一股声波与经贯穿槽反射回来的另一股声波发生声波干涉,使得总的声波的带宽变宽,从而使得超声测距的分辨率更加精准。

    17、进一步地,所述贯穿槽的延伸长度被配置为所对应的超声波波长的1/4的整数倍,以利用干涉相消的原理,产生两股波峰,从而将总的声波带宽增大。

    18、进一步地,在所述贯穿槽的内壁设置有反射涂层,以增加声波的反射率。



    技术特征:

    1.一种超声换能器芯片封装结构,其特征在于,包括:基板、壳体以及超声换能器芯片,所述壳体和所述基板固定连接以形成腔体,所述超声换能器芯片与所述基板朝向所述壳体的一侧固定连接并且位于所述腔体内;

    2.如权利要求1所述的超声换能器芯片封装结构,其特征在于,

    3.如权利要求2所述的超声换能器芯片封装结构,其特征在于,

    4.如权利要求2所述的超声换能器芯片封装结构,其特征在于,

    5.如权利要求1所述的超声换能器芯片封装结构,其特征在于,

    6.如权利要求1所述的超声换能器芯片封装结构,其特征在于,

    7.如权利要求6所述的超声换能器芯片封装结构,其特征在于,

    8.如权利要求7所述的超声换能器芯片封装结构,其特征在于,还包括:soc芯片,

    9.如权利要求8所述的超声换能器芯片封装结构,其特征在于,

    10.一种电子设备,其特征在于,包括如权利要求1至9中任意一项所述的超声换能器芯片封装结构。


    技术总结
    本技术提供了一种超声换能器芯片封装结构及电子设备,其中,包括:基板、壳体以及超声换能器芯片,所述壳体和所述基板固定连接以形成腔体,所述超声换能器芯片与所述基板朝向所述壳体的一侧固定连接并且位于所述腔体内;所述基板上设置有第一通孔,所述超声换能器芯片覆盖所述第一通孔,旨在通过在基板上设置有与所述第一通孔相连通的贯穿槽,在发射和/或接收声波时,可以使声波分成两个通道,其中一股声波与经贯穿槽反射回来的另一股声波发生声波干涉,使得总的声波的带宽变宽,从而使得超声测距的分辨率更加精准。

    技术研发人员:许森
    受保护的技术使用者:苏州敏芯微电子技术股份有限公司
    技术研发日:20230925
    技术公布日:2024/4/29
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