CN104064558B - 一种光电集成的内窥镜系统封装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种光电集成的内窥镜系统封装结构，包括：光学传感器芯片、串行数据传输芯片、激光发射芯片、第一刚性封装基板、载片、光纤及电缆连接单元。光学传感器芯片倒装在第一刚性封装基板的上端；串行数据传输芯片和激光器驱动芯片倒装或线装在第一刚性封装基板的下端；激光发射芯片倒装在载片上端，载片倒装在第一刚性封装基板的下端；载片的上、下端之间设置有通孔，光纤穿过所述通孔与激光发射芯片连接。本发明提供的光电集成的内窥镜系统封装结构，电性连接直接、可靠，能够实现图像数据高速率传输。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种光电集成的内窥镜系统封装结构。
背景技术
传统电子产品向光电子产品的转变过程中，由于光电系统集成技术具有高速率、低成本的特点，成为半导体产业发展过程中一种优秀的选择方案。在医疗电子领域，医疗电子产品对产品的可靠性、实用性提出了较高的要求，如内窥镜系统就需要产品有较高的数据传输速率和可靠性。目前，常用的内窥镜系统采用机械结构连接，存在体积较大、图像的数据传输速率较低以及图像的清晰度不高等缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够实现图像数据高速率传输，集成程度高、体积小的光电集成的内窥镜系统封装结构。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种光电集成的内窥镜系统封装结构，包括：光学传感器芯片、串行数据传输芯片、激光器驱动芯片、激光发射芯片、第一刚性封装基板、载片、光纤及电缆连接单元。所述光学传感器芯片倒装在所述第一刚性封装基板的上端；所述串行数据传输芯片和所述激光器驱动芯片倒装或线装在所述第一刚性封装基板的下端；所述激光发射芯片倒装在所述载片上端，所述载片倒装在所述第一刚性封装基板的下端；所述载片的上、下端之间设置有通孔，所述光纤穿过所述通孔与所述激光发射芯片连接，所述载片对所述光纤起支撑作用。所述电缆连接单元与所述第一刚性封装基板下端的焊盘电性连接。
进一步地，所述电缆连接单元包括：第二刚性封装基板、第一电缆、第一焊盘及第一传输线；所述第二刚性封装基板的一侧设置有上、下两排所述第一焊盘；所述上排中的所述第一焊盘通过所述第一传输线一一对应地与所述下排中的所述第一焊盘连接；所述上排中的所述第一焊盘上分别连接有所述第一电缆；所述下排中的所述第一焊盘的下端与所述第二刚性封装基板的下端平齐；所述下排中的所述第一焊盘的下端设置有半过孔。所述下排中的所述第一焊盘与所述第一刚性封装基板下端的焊盘电性连接，且所述第一刚性封装基板与所述第二刚性封装基板互相垂直。
进一步地，所述电缆连接单元包括：第三刚性封装基板、第一柔性封装基板、第二电缆、第二焊盘、第三焊盘及第二传输线。所述第三刚性封装基板与所述第一柔性基板连接形成刚柔结合板；所述第一柔性封装基板的上端设置有所述第二焊盘；所述第三刚性封装基板的上端设置有所述第三焊盘；所述第二焊盘与所述第三焊盘通过所述第二传输线一一对应地连接；所述第二焊盘与所述第一刚性封装基板下端的焊盘电性连接；所述第三焊盘上分别连接有所述第二电缆。
进一步地，所述刚柔结合板为90度弯折结构。
进一步地，所述电缆连接单元包括：第二柔性封装基板，第三电缆、第四焊盘、第五焊盘及第三传输线。所述第二柔性基板上分别设置有所述第四焊盘和所述第五焊盘。所述第四焊盘与所述第五焊盘通过所述第三传输线一一对应地连接。所述第四焊盘与所述第一刚性封装基板下端的焊盘电性连接；所述第五焊盘上分别连接有所述第三电缆。
进一步地，所述第二柔性封装基板为90度弯折结构。
进一步地，还包括：无源器件；所述无源器件连接在所述第一刚性封装基板的上端。
进一步地，所述载片为硅材料载片。
本发明提供的光电集成的内窥镜系统封装结构，采用电子封装工艺，将光学传感器芯片、串行数据传输芯片、激光发射芯片、第一刚性封装基板、载片、光纤及电缆连接单元封装在一起，电性连接直接、可靠，能够实现图像数据高速率传输。本发明提供的光电集成的内窥镜系统封装结构，采用裸芯片，可实现高密度的系统封装，使得整个封装结构的体积小，更有益于医疗应用。此外，本发明提供的光电集成的内窥镜系统封装结构，在光纤组装部分引入载片，可有效的支撑光纤装配。
附图说明
图1为本发明实施例提供的光电集成的内窥镜系统封装结构示意图；
图2为本发明实施例提供的光电集成的内窥镜系统封装结构俯视图；
图3为本发明实施例提供的光电集成的内窥镜系统封装结构仰视图；
图4为本发明实施例1提供的电缆连接区主视图；
图5为本发明实施例1提供的电缆连接区俯视图；
图6为本发明实施例1提供的电缆连接区侧视图；
图7为本发明实施例1提供的光电集成的内窥镜系统封装结构示意图；
图8为本发明实施例2提供的第一刚性封装基板仰视图；
图9为本发明实施例2提供的刚柔结合板俯视图；
图10为本发明实施例2提供的光电集成的内窥镜系统封装结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明技术方案进行详细描述。
实施例1：
参见图1-图3，本发明实施例提供了一种光电集成的内窥镜系统封装结构，包括：光学传感器芯片101、串行数据传输芯片102、激光器驱动芯片104、激光发射芯片106、第一刚性封装基板111、载片108、光纤107及电缆连接单元105。光学传感器芯片101采用小尺寸焊球的倒装焊焊接在第一刚性封装基板111的上端。串行数据传输芯片102和激光器驱动芯片104通过小尺寸焊球的倒装焊或小尺寸焊球的线焊焊接在第一刚性封装基板111的下端。激光发射芯片106采用小尺寸焊球的倒装焊焊接在载片108上端，载片108采用大尺寸焊球的倒装焊焊接在第一刚性封装基板111的下端。载片108的上、下端之间设置有通孔，通孔的直径略大于光纤107的外径，光纤107穿过通孔与激光发射芯片106连接，载片108对光纤107起支撑作用，载片108具有一定的厚度，能够支撑柔软的光纤107不被折断。电缆连接单元105与第一刚性封装基板111下端的焊盘电性连接。电缆连接单元105中包含供电、信号控制等多种单独的电缆。其中，载片108采用硅材料载片。第一刚性封装基板111的上端还封装有无源器件110(如电阻、电容等)。
参见图4-图7，本实施例中，电缆连接单元105包括：第二刚性封装基板305、第一电缆1051、第一焊盘302及第一传输线303。参见图4，第二刚性封装基板305的一侧设置有上、下两排第一焊盘302，其中每排包含5个第一焊盘302，每排中的5个第一焊盘302等距分布，上排中的5个第一焊盘302与下排中的5个第一焊盘302上、下正对设置；上排中的第一焊盘302通过第一传输线303一一对应地与下排中的第一焊盘302连接；上排中的第一焊盘302上分别连接(如焊接)有第一电缆1051。下排中的第一焊盘302的下端与第二刚性封装基板305的下端平齐；下排中的第一焊盘302的下端设置有半过孔304(即半圆形过孔)。参见图7，下排中的第一焊盘302与第一刚性封装基板111下端的焊盘电性连接(如通过焊锡膏连接)，且第一刚性封装基板111与第二刚性封装基板305互相垂直。
参见图1-图3，本实施例提供的光电集成的内窥镜系统封装结构的工作原理为：光学传感器芯片101接收到外部的光信号，并将接收的光信号转换为第一电信号，第一电信号通过串行数据传输芯片102转化为串行数据码流，串行数据码流再经过激光器驱动芯片104转化为适合光纤传输的第二电信号，第二电信号经由激光发射芯片106调制为可在光纤中传输的光信号进入到光纤中高速传输。
实施例2
参见图1、图2、图3、图8、图9和图10，本实施例中，光学传感器芯片101、串行数据传输芯片102、激光器驱动芯片104、激光发射芯片106、第一刚性封装基板111、载片108及光纤107的连接结构、相互位置关系与实施例1中的描述相同，不同之处在于，电缆连接单元105包括：第三刚性封装基板407、第一柔性封装基板401、第二电缆1052、第二焊盘404、第三焊盘407及第二传输线406。第三刚性封装基板407与第一柔性基板401连接形成刚柔结合板。参见图9，第一柔性封装基板401的上端设置有上、下两排第二焊盘404，每排包含5个第二焊盘404，每排中的5个第二焊盘404等距分布，上排中的5个第二焊盘404与下排中的5个第二焊盘404错位排布。第三刚性封装基板407的上端设置有上、下两排第三焊盘407，每排包含5个第三焊盘407，每排中的5个第三焊盘407等距分布，上排中的5个第三焊盘407与下排中的5个第三焊盘407错位排布。第二焊盘404与第三焊盘407通过第二传输线406一一对应地连接，连接采用最小距离原则。参见图10，第二焊盘404与第一刚性封装基板401下端的焊盘电性连接(如通过焊锡膏连接)；每个第三焊盘407上分别连接(如焊接)有第二电缆1052。第一柔性封装基板401与第三刚性封装基板407连接的一端弯折，使刚柔结合板为90度弯折结构。
本实施例提供的光电集成的内窥镜系统封装结构的工作原理与实施例1提供的光电集成的内窥镜系统封装结构的工作原理相同。
实施例3
本实施例中，光学传感器芯片101、串行数据传输芯片102、激光器驱动芯片104、激光发射芯片106、第一刚性封装基板111、载片108及光纤107的连接结构、相互位置关系与实施例1中的描述相同，不同之处在于，电缆连接单元105包括：第二柔性封装基板，第三电缆、第四焊盘、第五焊盘及第三传输线。第二柔性封装基板的上端设置有上、下两排第四焊盘，每排包含5个第四焊盘，每排中的5个第四焊盘等距分布，上排中的5个第四焊盘与下排中的5个第四焊盘错位排布。第二柔性封装基板的上端还设置有上、下两排第五焊盘，每排包含5个第五焊盘，每排中的5个第五焊盘等距分布，上排中的5个第五焊盘与下排中的5个第五焊盘错位排布。四排焊盘(包含两排第四焊盘和两排第五焊盘)互相平行。第四焊盘与第五焊盘通过第二传输线一一对应地连接，连接采用最小距离原则。第四焊盘与第一刚性封装基板下端的焊盘电性连接(如通过焊锡膏连接)；每个第五焊盘上分别连接(如焊接)有第三电缆。第二柔性封装基板弯折形成90度的弯折结构。
本实施例提供的光电集成的内窥镜系统封装结构的工作原理与实施例1提供的光电集成的内窥镜系统封装结构的工作原理相同。
本发明实施例1、实施例2和实施例3提供的光电集成的内窥镜系统封装结构，采用电子封装工艺，将光学传感器芯片、串行数据传输芯片、激光发射芯片、第一刚性封装基板、载片、光纤及电缆连接单元封装在一起，电性连接直接、可靠，能够实现图像数据高速率传输。本发明实施例1、实施例2和实施例3提供的光电集成的内窥镜系统封装结构，采用裸芯片，可实现高密度的系统封装，使得整个封装结构的体积小，更有益于医疗应用。本发明提供的光电集成的内窥镜系统封装结构，在光纤组装部分引入载片，可有效的支撑光纤装配。此外，还采用了三种结构的电缆连接单元，可根据实际需要灵活选择，适用面较广。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种光电集成的内窥镜系统封装结构，其特征在于，包括：光学传感器芯片、串行数据传输芯片、激光器驱动芯片、激光发射芯片、第一刚性封装基板、载片、光纤及电缆连接单元；
所述光学传感器芯片倒装在所述第一刚性封装基板的上端；
所述串行数据传输芯片和所述激光器驱动芯片倒装或线装在所述第一刚性封装基板的下端；
所述激光发射芯片倒装在所述载片上端，所述载片倒装在所述第一刚性封装基板的下端；
所述载片的上、下端之间设置有通孔，通孔的直径略大于光纤的外径，所述光纤穿过所述通孔与所述激光发射芯片连接，所述载片对所述光纤起支撑作用；
所述电缆连接单元与所述第一刚性封装基板下端的焊盘电性连接；电缆连接单元中包含供电、信号控制单独的电缆。
2.根据权利要求1所述的光电集成的内窥镜系统封装结构，其特征在于，所述电缆连接单元包括：第二刚性封装基板、第一电缆、第一焊盘及第一传输线；
所述第二刚性封装基板的一侧设置有上、下两排所述第一焊盘；
所述上排中的所述第一焊盘通过所述第一传输线一一对应地与所述下排中的所述第一焊盘连接；所述上排中的所述第一焊盘上分别连接有所述第一电缆；
所述下排中的所述第一焊盘的下端与所述第二刚性封装基板的下端平齐；所述下排中的所述第一焊盘的下端设置有半过孔；
所述下排中的所述第一焊盘与所述第一刚性封装基板下端的焊盘电性连接，且所述第一刚性封装基板与所述第二刚性封装基板互相垂直。
3.根据权利要求1所述的光电集成的内窥镜系统封装结构，其特征在于，所述电缆连接单元包括：第三刚性封装基板、第一柔性封装基板、第二电缆、第二焊盘、第三焊盘及第二传输线；
所述第三刚性封装基板与所述第一柔性基板连接形成刚柔结合板；
所述第一柔性封装基板的上端设置有所述第二焊盘；
所述第三刚性封装基板的上端设置有所述第三焊盘；
所述第二焊盘与所述第三焊盘通过所述第二传输线一一对应地连接；
所述第二焊盘与所述第一刚性封装基板下端的焊盘电性连接；所述第三焊盘上分别连接有所述第二电缆。
4.根据权利要求3所述的光电集成的内窥镜系统封装结构，其特征在于，所述刚柔结合板为90度弯折结构。
5.根据权利要求1所述的光电集成的内窥镜系统封装结构，其特征在于，所述电缆连接单元包括：第二柔性封装基板，第三电缆、第四焊盘、第五焊盘及第三传输线；
所述第二柔性基板上分别设置有所述第四焊盘和所述第五焊盘；
所述第四焊盘与所述第五焊盘通过所述第三传输线一一对应地连接；
所述第四焊盘与所述第一刚性封装基板下端的焊盘电性连接；所述第五焊盘上分别连接有所述第三电缆。
6.根据权利要求5所述的光电集成的内窥镜系统封装结构，其特征在于，所述第二柔性封装基板为90度弯折结构。
7.根据权利要求1-6任一项所述的光电集成的内窥镜系统封装结构，其特征在于，还包括：无源器件；
所述无源器件连接在所述第一刚性封装基板的上端。
8.根据权利要求1所述的光电集成的内窥镜系统封装结构，其特征在于，所述载片为硅材料载片。
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