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茂丞超声全球首发超小晶圆级封装超声波ToF距离传感芯片


  来源: MEMS 时间:2023-06-12 编辑:仪器仪表WXF
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茂丞(郑州)超声科技有限公司(以下简称“茂丞超声”)近日宣布全球首发超小晶圆级封装超声波飞行时间(ToF)距离传感芯片SC801,该芯片采用最新高密度封装技术硅通孔(Through Silicon Via, TSV)封装,实现超小封装体积3 mm × 1.3 mm × 0.48 mm。


超声波ToF距离传感芯片SC801


TSV封装技术被认为是第四代封装技术,并正在逐渐取代目前工艺比较成熟的引线键合技术,8英寸晶圆级封装实现了更好的电气互联性能、更低的功耗、更小的尺寸、更轻的质量,以及更具竞争力的封装成本。


茂丞超声总经理邱奕翔表示:“茂丞超声在晶圆级超声波换能器技术领域耕耘多年,在科技创新上拥有自主知识产权,在2023年2月28号,茂丞超声获最新晶圆级封装美国专利‘Wafer Level Ultrasonic Chip Module and Manufacturing Method Thereof, US11,590,536B’后,茂丞超声在晶圆级封装技术方面累计拥有2件中国、6件中国台湾、4件美国专利,在超声波换能器晶圆级封装技术上,有着领先及深远的专利布局,为实现超声波换能器超小体积封装奠定了基石。”


茂丞超声晶圆级封裝技术专利列表


茂丞超声基于多项专利技术开发的超声波晶圆级封装超声波ToF距离传感芯片SC801,体积小、精度高、功耗低、易于集成,晶圆级封装制程工艺示意图及锡球脚位图如下,在缩小封装体积的同时,能达到简化生产工艺,隔绝外界氧化与避免短路的风险,在芯片表面沉积生成二氧化硅层,实现防水与防尘。


茂丞超声SC801将接近传感器的发射和接收集成在一颗芯片上,实现3.3V低压驱动,无须另外搭载升压电路,接收到回波信号后,通过放大器及算法处理,获得物体与芯片间的距离,大大缩小了模块体积,可应用于各种不同的接近感测。


茂丞超声SC801,实现测量精度0.1mm。通过单颗芯片实现高精度近距离检测,测距范围1~3 cm,体积非常小,利于集成。智能手机、智能穿戴设备等由于本身体积小,对传感器尺寸要求特别高。


茂丞超声SC801超声波传感芯片,不受环境光线明暗以及环境温度变化影响,对透明材质及亮暗颜色均能准确检测。在智能手机全面屏应用中,SC801可以实现全面屏无须开孔,检测人脸靠近自动灭屏功能,防止触碰耳朵或脸颊导致的误触。


茂丞超声SC801也可用于真无线立体声(TWS)蓝牙耳机佩戴时自动启动,脱离耳朵时自动关闭等功能,无须额外增加按键。特别是骨传导式TWS耳机并未入耳,实现精准佩戴判断,不受环境光线明暗以及环境温度变化影响。


综上,茂丞超声SC801芯片式超声波换能器,有着优异的小体积优势,加上3.3V低压驱动,大大降低了成本和功耗,应用场景十分广阔。3 mm x 1.3 mm x 0.48 mm,全球最小封装体积的芯片级超声波传感器,可实现智能眼镜、TWS耳机、智能手表等可穿戴设备,隔空距离检测和手势识别等功能。


茂丞超声SC801与其它方案的对比


茂丞超声致力于第三代半导体材料-氮化铝,实现芯片级超声波MEMS换能器技术研发及商品化,是中国首款自主研发8寸晶圆生产的氮化铝(AlN)芯片级超声波传感器团队,为国内传感器领域填补了这一空白。芯片级超声波传感器基于氮化铝(AlN)材料制造,氮化铝(AlN)具有良好的压电效应,较低的介电常数使其在较小体积的设计下,能获得与块体压电陶瓷材料(PZT)相当的性能,其体积微小、功耗低更适合在便携式设备中使用。


茂丞超声商品化全球第一个阵列式及超小封装尺寸氮化铝芯片式ToF超声波MEMS换能器,以及自研超声波TDC驱动读出芯片,采用超声波飞行时间(ToF)测量原理,实现亚毫米级精度距离感测,可用于智能手机、智能穿戴设备、气体、液体流量检测、物体测距、液位、料位监测等,具有低功耗、长寿命、免维护等优点,在消费性电子、工业、家电、计量器具等领域具有良好的应用前景。

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