一種光電集成的內窺鏡系統封裝結構的制作方法
【專利摘要】本發明涉及醫療器械【技術領域】，特別涉及一種光電集成的內窺鏡系統封裝結構，包括：光學傳感器芯片、串行數據傳輸芯片、激光發射芯片、第一剛性封裝基板、載片、光纖及電纜連接單元。光學傳感器芯片倒裝在第一剛性封裝基板的上端；串行數據傳輸芯片和激光器驅動芯片倒裝或線裝在第一剛性封裝基板的下端；激光發射芯片倒裝在載片上端，載片倒裝在第一剛性封裝基板的下端；載片的上、下端之間設置有通孔，光纖穿過所述通孔與激光發射芯片連接。本發明提供的光電集成的內窺鏡系統封裝結構，電性連接直接、可靠，能夠實現圖像數據高速率傳輸。
【專利說明】一種光電集成的內窺鏡系統封裝結構

【技術領域】
[0001] 本發明涉及醫療器械【技術領域】，特別涉及一種光電集成的內窺鏡系統封裝結構。

【背景技術】
[0002] 傳統電子產品向光電子產品的轉變過程中，由于光電系統集成技術具有高速率、 低成本的特點，成為半導體產業發展過程中一種優秀的選擇方案。在醫療電子領域，醫療電 子產品對產品的可靠性、實用性提出了較高的要求，如內窺鏡系統就需要產品有較高的數 據傳輸速率和可靠性。目前，常用的內窺鏡系統采用機械結構連接，存在體積較大、圖像的 數據傳輸速率較低以及圖像的清晰度不高等缺點。


【發明內容】

[0003] 本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠實現圖像數據高速率傳輸，集成程度 高、體積小的光電集成的內窺鏡系統封裝結構。
[0004] 為解決上述技術問題，本發明提供了一種光電集成的內窺鏡系統封裝結構，包括： 光學傳感器芯片、串行數據傳輸芯片、激光器驅動芯片、激光發射芯片、第一剛性封裝基板、 載片、光纖及電纜連接單元。所述光學傳感器芯片倒裝在所述第一剛性封裝基板的上端；所 述串行數據傳輸芯片和所述激光器驅動芯片倒裝或線裝在所述第一剛性封裝基板的下端； 所述激光發射芯片倒裝在所述載片上端，所述載片倒裝在所述第一剛性封裝基板的下端； 所述載片的上、下端之間設置有通孔，所述光纖穿過所述通孔與所述激光發射芯片連接，所 述載片對所述光纖起支撐作用。所述電纜連接單元與所述第一剛性封裝基板下端的焊盤電 性連接。
[0005] 進一步地，所述電纜連接單元包括：第二剛性封裝基板、第一電纜、第一焊盤及第 一傳輸線；所述第二剛性封裝基板的一側設置有上、下兩排所述第一焊盤；所述上排中的 所述第一焊盤通過所述第一傳輸線一一對應地與所述下排中的所述第一焊盤連接；所述上 排中的所述第一焊盤上分別連接有所述第一電纜；所述下排中的所述第一焊盤的下端與所 述第二剛性封裝基板的下端平齊；所述下排中的所述第一焊盤的下端設置有半過孔。所述 下排中的所述第一焊盤與所述第一剛性封裝基板下端的焊盤電性連接，且所述第一剛性封 裝基板與所述第二剛性封裝基板互相垂直。
[0006] 進一步地，所述電纜連接單元包括：第三剛性封裝基板、第一柔性封裝基板、第二 電纜、第二焊盤、第三焊盤及第二傳輸線。所述第三剛性封裝基板與所述第一柔性基板連接 形成剛柔結合板；所述第一柔性封裝基板的上端設置有所述第二焊盤；所述第三剛性封裝 基板的上端設置有所述第三焊盤；所述第二焊盤與所述第三焊盤通過所述第二傳輸線一一 對應地連接；所述第二焊盤與所述第一剛性封裝基板下端的焊盤電性連接；所述第三焊盤 上分別連接有所述第二電纜。
[0007] 進一步地，所述剛柔結合板為90度彎折結構。
[0008] 進一步地，所述電纜連接單元包括：第二柔性封裝基板，第三電纜、第四焊盤、第五 焊盤及第三傳輸線。所述第二柔性基板上分別設置有所述第四焊盤和所述第五焊盤。所述 第四焊盤與所述第五焊盤通過所述第三傳輸線一一對應地連接。所述第四焊盤與所述第一 剛性封裝基板下端的焊盤電性連接；所述第五焊盤上分別連接有所述第三電纜。
[0009] 進一步地，所述第二柔性封裝基板為90度彎折結構。
[0010] 進一步地，還包括：無源器件；所述無源器件連接在所述第一剛性封裝基板的上 端。
[0011] 進一步地，所述載片為硅材料載片。
[0012] 本發明提供的光電集成的內窺鏡系統封裝結構，采用電子封裝工藝，將光學傳感 器芯片、串行數據傳輸芯片、激光發射芯片、第一剛性封裝基板、載片、光纖及電纜連接單元 封裝在一起，電性連接直接、可靠，能夠實現圖像數據高速率傳輸。本發明提供的光電集成 的內窺鏡系統封裝結構，采用裸芯片，可實現高密度的系統封裝，使得整個封裝結構的體積 小，更有益于醫療應用。此外，本發明提供的光電集成的內窺鏡系統封裝結構，在光纖組裝 部分引入載片，可有效的支撐光纖裝配。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1為本發明實施例提供的光電集成的內窺鏡系統封裝結構示意圖；
[0014] 圖2為本發明實施例提供的光電集成的內窺鏡系統封裝結構俯視圖；
[0015] 圖3為本發明實施例提供的光電集成的內窺鏡系統封裝結構仰視圖；
[0016] 圖4為本發明實施例1提供的電纜連接區主視圖；
[0017] 圖5為本發明實施例1提供的電纜連接區俯視圖；
[0018] 圖6為本發明實施例1提供的電纜連接區側視圖；
[0019]圖7為本發明實施例1提供的光電集成的內窺鏡系統封裝結構示意圖；
[0020] 圖8為本發明實施例2提供的第一剛性封裝基板仰視圖；
[0021] 圖9為本發明實施例2提供的剛柔結合板俯視圖；
[0022] 圖10為本發明實施例2提供的光電集成的內窺鏡系統封裝結構示意圖。

【具體實施方式】
[0023] 下面結合附圖和實施例對本發明技術方案進行詳細描述。
[0024] 實施例1 :
[0025] 參見圖1-圖3,本發明實施例提供了一種光電集成的內窺鏡系統封裝結構，包括： 光學傳感器芯片101、串行數據傳輸芯片102、激光器驅動芯片104、激光發射芯片106、第一 剛性封裝基板111、載片108、光纖107及電纜連接單元105。光學傳感器芯片101采用小尺 寸焊球的倒裝焊焊接在第一剛性封裝基板111的上端。串行數據傳輸芯片102和激光器驅 動芯片104通過小尺寸焊球的倒裝焊或小尺寸焊球的線焊焊接在第一剛性封裝基板111的 下端。激光發射芯片106采用小尺寸焊球的倒裝焊焊接在載片108上端，載片108采用大 尺寸焊球的倒裝焊焊接在第一剛性封裝基板111的下端。載片108的上、下端之間設置有 通孔，通孔的直徑略大于光纖107的外徑，光纖107穿過通孔與激光發射芯片106連接，載 片108對光纖107起支撐作用，載片108具有一定的厚度，能夠支撐柔軟的光纖107不被折 斷。電纜連接單元105與第一剛性封裝基板111下端的焊盤電性連接。電纜連接單元105 中包含供電、信號控制等多種單獨的電纜。其中，載片108采用硅材料載片。第一剛性封裝 基板111的上端還封裝有無源器件110 (如電阻、電容等）。
[0026] 參見圖4-圖7,本實施例中，電纜連接單元105包括：第二剛性封裝基板305、第一 電纜1051、第一焊盤302及第一傳輸線303。參見圖4,第二剛性封裝基板305的一側設置 有上、下兩排第一焊盤302,其中每排包含5個第一焊盤302,每排中的5個第一焊盤302等 距分布，上排中的5個第一焊盤302與下排中的5個第一焊盤302上、下正對設置；上排中 的第一焊盤302通過第一傳輸線303 --對應地與下排中的第一焊盤302連接；上排中的 第一焊盤302上分別連接（如焊接）有第一電纜1051。下排中的第一焊盤302的下端與第 二剛性封裝基板305的下端平齊；下排中的第一焊盤302的下端設置有半過孔304 (即半圓 形過孔）。參見圖7,下排中的第一焊盤302與第一剛性封裝基板111下端的焊盤電性連接 (如通過焊錫膏連接），且第一剛性封裝基板111與第二剛性封裝基板305互相垂直。
[0027] 參見圖1-圖3,本實施例提供的光電集成的內窺鏡系統封裝結構的工作原理為： 光學傳感器芯片101接收到外部的光信號，并將接收的光信號轉換為第一電信號，第一電 信號通過串行數據傳輸芯片102轉化為串行數據碼流，串行數據碼流再經過激光器驅動芯 片104轉化為適合光纖傳輸的第二電信號，第二電信號經由激光發射芯片106調制為可在 光纖中傳輸的光信號進入到光纖中高速傳輸。
[0028] 實施例2
[0029] 參見圖1、圖2、圖3、圖8、圖9和圖10,本實施例中，光學傳感器芯片101、串行數據 傳輸芯片102、激光器驅動芯片104、激光發射芯片106、第一剛性封裝基板111、載片108及 光纖107的連接結構、相互位置關系與實施例1中的描述相同，不同之處在于，電纜連接單 元105包括：第三剛性封裝基板407、第一柔性封裝基板401、第二電纜1052、第二焊盤404、 第三焊盤407及第二傳輸線406。第三剛性封裝基板407與第一柔性基板401連接形成剛 柔結合板。參見圖9,第一柔性封裝基板401的上端設置有上、下兩排第二焊盤404,每排包 含5個第二焊盤404,每排中的5個第二焊盤404等距分布，上排中的5個第二焊盤404與 下排中的5個第二焊盤404錯位排布。第三剛性封裝基板407的上端設置有上、下兩排第 三焊盤407，每排包含5個第三焊盤407，每排中的5個第三焊盤407等距分布，上排中的5 個第三焊盤407與下排中的5個第三焊盤407錯位排布。第二焊盤404與第三焊盤407通 過第二傳輸線406-一對應地連接，連接采用最小距離原則。參見圖10,第二焊盤404與第 一剛性封裝基板401下端的焊盤電性連接（如通過焊錫膏連接）；每個第三焊盤407上分 別連接（如焊接）有第二電纜1052。第一柔性封裝基板401與第三剛性封裝基板407連接 的一端彎折，使剛柔結合板為90度彎折結構。
[0030] 本實施例提供的光電集成的內窺鏡系統封裝結構的工作原理與實施例1提供的 光電集成的內窺鏡系統封裝結構的工作原理相同。
[0031] 實施例3
[0032] 本實施例中，光學傳感器芯片101、串行數據傳輸芯片102、激光器驅動芯片104、 激光發射芯片106、第一剛性封裝基板111、載片108及光纖107的連接結構、相互位置關系 與實施例1中的描述相同，不同之處在于，電纜連接單元105包括：第二柔性封裝基板，第三 電纜、第四焊盤、第五焊盤及第三傳輸線。第二柔性封裝基板的上端設置有上、下兩排第四 焊盤，每排包含5個第四焊盤，每排中的5個第四焊盤等距分布，上排中的5個第四焊盤與 下排中的5個第四焊盤錯位排布。第二柔性封裝基板的上端還設置有上、下兩排第五焊盤， 每排包含5個第五焊盤，每排中的5個第五焊盤等距分布，上排中的5個第五焊盤與下排中 的5個第五焊盤錯位排布。四排焊盤（包含兩排第四焊盤和兩排第五焊盤）互相平行。第 四焊盤與第五焊盤通過第二傳輸線一一對應地連接，連接采用最小距離原則。第四焊盤與 第一剛性封裝基板下端的焊盤電性連接（如通過焊錫膏連接）；每個第五焊盤上分別連接 (如焊接）有第三電纜。第二柔性封裝基板彎折形成90度的彎折結構。
[0033] 本實施例提供的光電集成的內窺鏡系統封裝結構的工作原理與實施例1提供的 光電集成的內窺鏡系統封裝結構的工作原理相同。
[0034] 本發明實施例1、實施例2和實施例3提供的光電集成的內窺鏡系統封裝結構，采 用電子封裝工藝，將光學傳感器芯片、串行數據傳輸芯片、激光發射芯片、第一剛性封裝基 板、載片、光纖及電纜連接單元封裝在一起，電性連接直接、可靠，能夠實現圖像數據高速率 傳輸。本發明實施例1、實施例2和實施例3提供的光電集成的內窺鏡系統封裝結構，米用 裸芯片，可實現高密度的系統封裝，使得整個封裝結構的體積小，更有益于醫療應用。本發 明提供的光電集成的內窺鏡系統封裝結構，在光纖組裝部分引入載片，可有效的支撐光纖 裝配。此外，還采用了三種結構的電纜連接單元，可根據實際需要靈活選擇，適用面較廣。
[0035] 最后所應說明的是，以上【具體實施方式】僅用以說明本發明的技術方案而非限制， 盡管參照實例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明 的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋 在本發明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1. 一種光電集成的內窺鏡系統封裝結構，其特征在于，包括：光學傳感器芯片、串行數 據傳輸芯片、激光器驅動芯片、激光發射芯片、第一剛性封裝基板、載片、光纖及電纜連接單 元； 所述光學傳感器芯片倒裝在所述第一剛性封裝基板的上端； 所述串行數據傳輸芯片和所述激光器驅動芯片倒裝或線裝在所述第一剛性封裝基板 的下端； 所述激光發射芯片倒裝在所述載片上端，所述載片倒裝在所述第一剛性封裝基板的下 端； 所述載片的上、下端之間設置有通孔，所述光纖穿過所述通孔與所述激光發射芯片連 接，所述載片對所述光纖起支撐作用； 所述電纜連接單元與所述第一剛性封裝基板下端的焊盤電性連接。
2. 根據權利要求1所述的光電集成的內窺鏡系統封裝結構，其特征在于，所述電纜連 接單元包括：第二剛性封裝基板、第一電纜、第一焊盤及第一傳輸線； 所述第二剛性封裝基板的一側設置有上、下兩排所述第一焊盤； 所述上排中的所述第一焊盤通過所述第一傳輸線一一對應地與所述下排中的所述第 一焊盤連接；所述上排中的所述第一焊盤上分別連接有所述第一電纜； 所述下排中的所述第一焊盤的下端與所述第二剛性封裝基板的下端平齊；所述下排中 的所述第一焊盤的下端設置有半過孔； 所述下排中的所述第一焊盤與所述第一剛性封裝基板下端的焊盤電性連接，且所述第 一剛性封裝基板與所述第二剛性封裝基板互相垂直。
3. 根據權利要求1所述的光電集成的內窺鏡系統封裝結構，其特征在于，所述電纜連 接單元包括：第三剛性封裝基板、第一柔性封裝基板、第二電纜、第二焊盤、第三焊盤及第二 傳輸線； 所述第三剛性封裝基板與所述第一柔性基板連接形成剛柔結合板； 所述第一柔性封裝基板的上端設置有所述第二焊盤； 所述第三剛性封裝基板的上端設置有所述第三焊盤； 所述第二焊盤與所述第三焊盤通過所述第二傳輸線一一對應地連接； 所述第二焊盤與所述第一剛性封裝基板下端的焊盤電性連接；所述第三焊盤上分別連 接有所述第二電纜。
4. 根據權利要求3所述的光電集成的內窺鏡系統封裝結構，其特征在于，所述剛柔結 合板為90度彎折結構。
5. 根據權利要求1所述的光電集成的內窺鏡系統封裝結構，其特征在于，所述電纜連 接單元包括：第二柔性封裝基板，第三電纜、第四焊盤、第五焊盤及第三傳輸線； 所述第二柔性基板上分別設置有所述第四焊盤和所述第五焊盤； 所述第四焊盤與所述第五焊盤通過所述第三傳輸線一一對應地連接； 所述第四焊盤與所述第一剛性封裝基板下端的焊盤電性連接；所述第五焊盤上分別連 接有所述第三電纜。
6. 根據權利要求5所述的光電集成的內窺鏡系統封裝結構，其特征在于，所述第二柔 性封裝基板為90度彎折結構。
7. 根據權利要求1-6任一項所述的光電集成的內窺鏡系統封裝結構，其特征在于，還 包括：無源器件； 所述無源器件連接在所述第一剛性封裝基板的上端。
8. 根據權利要求1所述的光電集成的內窺鏡系統封裝結構，其特征在于，所述載片為 娃材料載片。
【文檔編號】H01L25/065GK104064558SQ201410299608
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月26日 優先權日:2014年6月26日
【發明者】吳鵬, 劉豐滿, 何毅, 何曉鋒, 曹立強 申請人:中國科學院微電子研究所, 華進半導體封裝先導技術研發中心有限公司