茂丞（鄭州）超聲科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“茂丞超聲”）近日宣布全球首發(fā)超小晶圓級(jí)封裝超聲波飛行時(shí)間（ToF）距離傳感芯片SC801，該芯片采用最新高密度封裝技術(shù)硅通孔（Through Silicon Via, TSV）封裝，實(shí)現(xiàn)超小封裝體積3 mm × 1.3 mm × 0.48 mm。

超聲波ToF距離傳感芯片SC801

TSV封裝技術(shù)被認(rèn)為是第四代封裝技術(shù)，并正在逐漸取代目前工藝比較成熟的引線鍵合技術(shù)，8英寸晶圓級(jí)封裝實(shí)現(xiàn)了更好的電氣互聯(lián)性能、更低的功耗、更小的尺寸、更輕的質(zhì)量，以及更具競(jìng)爭(zhēng)力的封裝成本。

茂丞超聲總經(jīng)理邱奕翔表示：“茂丞超聲在晶圓級(jí)超聲波換能器技術(shù)領(lǐng)域耕耘多年，在科技創(chuàng)新上擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，在2023年2月28號(hào)，茂丞超聲獲最新晶圓級(jí)封裝美國(guó)專利‘Wafer Level Ultrasonic Chip Module and Manufacturing Method Thereof, US11,590,536B’后，茂丞超聲在晶圓級(jí)封裝技術(shù)方面累計(jì)擁有2件中國(guó)、6件中國(guó)臺(tái)灣、4件美國(guó)專利，在超聲波換能器晶圓級(jí)封裝技術(shù)上，有著領(lǐng)先及深遠(yuǎn)的專利布局，為實(shí)現(xiàn)超聲波換能器超小體積封裝奠定了基石?！?

茂丞超聲晶圓級(jí)封裝技術(shù)專利列表

茂丞超聲基于多項(xiàng)專利技術(shù)開(kāi)發(fā)的超聲波晶圓級(jí)封裝超聲波ToF距離傳感芯片SC801，體積小、精度高、功耗低、易于集成，晶圓級(jí)封裝制程工藝示意圖及錫球腳位圖如下，在縮小封裝體積的同時(shí)，能達(dá)到簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，隔絕外界氧化與避免短路的風(fēng)險(xiǎn)，在芯片表面沉積生成二氧化硅層，實(shí)現(xiàn)防水與防塵。

茂丞超聲SC801將接近傳感器的發(fā)射和接收集成在一顆芯片上，實(shí)現(xiàn)3.3V低壓驅(qū)動(dòng)，無(wú)須另外搭載升壓電路，接收到回波信號(hào)后，通過(guò)放大器及算法處理，獲得物體與芯片間的距離，大大縮小了模塊體積，可應(yīng)用于各種不同的接近感測(cè)。

茂丞超聲SC801，實(shí)現(xiàn)測(cè)量精度0.1mm。通過(guò)單顆芯片實(shí)現(xiàn)高精度近距離檢測(cè)，測(cè)距范圍1～3 cm，體積非常小，利于集成。智能手機(jī)、智能穿戴設(shè)備等由于本身體積小，對(duì)傳感器尺寸要求特別高。

茂丞超聲SC801超聲波傳感芯片，不受環(huán)境光線明暗以及環(huán)境溫度變化影響，對(duì)透明材質(zhì)及亮暗顏色均能準(zhǔn)確檢測(cè)。在智能手機(jī)全面屏應(yīng)用中，SC801可以實(shí)現(xiàn)全面屏無(wú)須開(kāi)孔，檢測(cè)人臉靠近自動(dòng)滅屏功能，防止觸碰耳朵或臉頰導(dǎo)致的誤觸。

茂丞超聲SC801也可用于真無(wú)線立體聲（TWS）藍(lán)牙耳機(jī)佩戴時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)，脫離耳朵時(shí)自動(dòng)關(guān)閉等功能，無(wú)須額外增加按鍵。特別是骨傳導(dǎo)式TWS耳機(jī)并未入耳，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)佩戴判斷，不受環(huán)境光線明暗以及環(huán)境溫度變化影響。

綜上，茂丞超聲SC801芯片式超聲波換能器，有著優(yōu)異的小體積優(yōu)勢(shì)，加上3.3V低壓驅(qū)動(dòng)，大大降低了成本和功耗，應(yīng)用場(chǎng)景十分廣闊。3 mm x 1.3 mm x 0.48 mm，全球最小封裝體積的芯片級(jí)超聲波傳感器，可實(shí)現(xiàn)智能眼鏡、TWS耳機(jī)、智能手表等可穿戴設(shè)備，隔空距離檢測(cè)和手勢(shì)識(shí)別等功能。

茂丞超聲SC801與其它方案的對(duì)比

茂丞超聲致力于第三代半導(dǎo)體材料-氮化鋁，實(shí)現(xiàn)芯片級(jí)超聲波MEMS換能器技術(shù)研發(fā)及商品化，是中國(guó)首款自主研發(fā)8寸晶圓生產(chǎn)的氮化鋁（AlN）芯片級(jí)超聲波傳感器團(tuán)隊(duì)，為國(guó)內(nèi)傳感器領(lǐng)域填補(bǔ)了這一空白。芯片級(jí)超聲波傳感器基于氮化鋁（AlN）材料制造，氮化鋁（AlN）具有良好的壓電效應(yīng)，較低的介電常數(shù)使其在較小體積的設(shè)計(jì)下，能獲得與塊體壓電陶瓷材料（PZT）相當(dāng)?shù)男阅?，其體積微小、功耗低更適合在便攜式設(shè)備中使用。

茂丞超聲商品化全球第一個(gè)陣列式及超小封裝尺寸氮化鋁芯片式ToF超聲波MEMS換能器，以及自研超聲波TDC驅(qū)動(dòng)讀出芯片，采用超聲波飛行時(shí)間（ToF）測(cè)量原理，實(shí)現(xiàn)亞毫米級(jí)精度距離感測(cè)，可用于智能手機(jī)、智能穿戴設(shè)備、氣體、液體流量檢測(cè)、物體測(cè)距、液位、料位監(jiān)測(cè)等，具有低功耗、長(zhǎng)壽命、免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，在消費(fèi)性電子、工業(yè)、家電、計(jì)量器具等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。