芯片式無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及微電子芯片封裝【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種芯片式無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)。本發(fā)明中，通過(guò)將封裝殼與襯底板配合形成標(biāo)準(zhǔn)外形封裝，將實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)采集、處理和發(fā)射的芯片放置在封裝殼內(nèi)，貼片安裝到襯底板上，并通過(guò)鍵合技術(shù)實(shí)現(xiàn)芯片與芯片之間電氣互連。利用SIP技術(shù)將實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)采集、處理和發(fā)射的芯片集成到同一個(gè)PCB電路板上，并封裝到一個(gè)封裝外殼內(nèi)，構(gòu)成一個(gè)具有音頻信號(hào)收集功能、音頻信號(hào)處理功能和音頻信號(hào)發(fā)射功能的微小集成系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的竊聽器相比，這種微小型竊聽器具有體積小、功耗低、易于隱藏等優(yōu)良特性。
【專利說(shuō)明】芯片式無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微電子芯片封裝【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及芯片式無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，為了在改善半導(dǎo)體器件的性能的同時(shí)還將封裝減到最小，因此提出了晶片級(jí)封裝、系統(tǒng)化封裝、芯片級(jí)封裝等高集成度的封裝技術(shù)，也就是使一個(gè)封裝器件具有系統(tǒng)功能。
[0003]然而，系統(tǒng)化封裝SIP(System in a package)技術(shù)克服了 S0C(System on achip)芯片封裝技術(shù)在小的特征尺寸下難于將模擬、射頻和數(shù)字功能整合到一起的技術(shù)難點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊。所謂系統(tǒng)化集成就是將一個(gè)或多個(gè)裸芯片及可能的無(wú)源元件構(gòu)成的高性能模塊裝載在一個(gè)封裝外殼內(nèi)，包括將多個(gè)堆疊在一起的芯片，或?qū)⒍鄠€(gè)芯片堆疊整合在同一襯底上，形成的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，可以像普通的器件一樣在電路板上進(jìn)行組裝，或者作為一個(gè)具有系統(tǒng)功能的獨(dú)立電子產(chǎn)品使用。
[0004]傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品，如竊聽器，是將封裝好的各個(gè)功能子電路(芯片)通過(guò)相應(yīng)的邏輯連接起來(lái)，通常是購(gòu)買已封裝完成的各功能芯片產(chǎn)品，采用PCB電路板集成方式，重新開發(fā)一套PCB電路系統(tǒng)，將各子功能芯片進(jìn)行再次集成和調(diào)試，構(gòu)成符合要求的系統(tǒng)和產(chǎn)品。這樣需要外接大量的布局布線來(lái)完成這一連接，從而會(huì)占據(jù)電路板上大量的空間、增加走線難度，同時(shí)由于電路板上的線路尺寸和過(guò)孔尺寸也過(guò)大，使整個(gè)產(chǎn)品的面積和體積也會(huì)跟著加大，從而使竊聽器的體積大，功耗大，易于被發(fā)現(xiàn)。由于竊聽器體積大，使得刑偵人員在安裝竊聽器時(shí)不易找到安裝位置，而且安裝之后，容易被發(fā)現(xiàn)，從而使監(jiān)聽中斷，甚至?xí)驗(yàn)楦`聽器被發(fā)現(xiàn)而威脅附近負(fù)責(zé)監(jiān)聽的刑偵人員的人身安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種芯片式無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)，使得無(wú)線音頻收發(fā)系統(tǒng)具有體積小、低功耗、隱蔽的特點(diǎn)。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種芯片式無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)，包含:襯底板、封裝殼；所述封裝殼與所述襯底板配合形成標(biāo)準(zhǔn)外形封裝；
[0007]實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)采集、處理和發(fā)射的芯片放置在所述封裝殼內(nèi)，貼片安裝到所述襯底板上；并通過(guò)鍵合技術(shù)實(shí)現(xiàn)芯片與芯片之間電氣互連。
[0008]本發(fā)明實(shí)施方式相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，通過(guò)將封裝殼與襯底板配合形成標(biāo)準(zhǔn)外形封裝，將實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)采集、處理和發(fā)射的芯片放置在封裝殼內(nèi)，貼片安裝到襯底板上，并通過(guò)鍵合技術(shù)實(shí)現(xiàn)芯片與芯片之間電氣互連。利用SIP技術(shù)將實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)采集、處理和發(fā)射的芯片集成到同一個(gè)PCB電路板上，并封裝到一個(gè)封裝外殼內(nèi)，構(gòu)成一個(gè)具有音頻信號(hào)收集功能、音頻信號(hào)處理功能和音頻信號(hào)發(fā)射功能的微小集成系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的竊聽器相t匕，這種微小型竊聽器具有體積小、功耗低、易于隱藏等優(yōu)良特性。
[0009]另外，所述實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)采集、處理和發(fā)射的芯片包含:麥克風(fēng)、語(yǔ)音信號(hào)處理專用集成電路、ARM核控制芯片、無(wú)線收發(fā)芯片。上述實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)采集、處理和發(fā)射的芯片均使用低功耗裸片，通過(guò)集成電路后道封裝的一系列的基板工藝和微組裝工藝集成在一個(gè)封裝體內(nèi)，形成一個(gè)高密度、低損耗的小型電子系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品。
[0010]另外，所述標(biāo)準(zhǔn)外形封裝內(nèi)還包含自毀電路；
[0011]所述自毀電路在所述封裝殼被拆卸時(shí)，觸發(fā)所述ARM核控制芯片擦除內(nèi)部存儲(chǔ)器的所有內(nèi)容，使得無(wú)法根據(jù)軟件代碼追溯無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)的開發(fā)單位，也無(wú)法根據(jù)無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)發(fā)出的信號(hào)追溯接收監(jiān)聽信號(hào)的刑偵人員的位置，保護(hù)刑偵人員的人身安全。
[0012]另外，所述標(biāo)準(zhǔn)外形封裝內(nèi)還包含:電源管理電路；
[0013]所述電源管理電路，將外部直流電源轉(zhuǎn)換成所述芯片式無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)能使用的電源，為所有芯片提供基準(zhǔn)電壓。優(yōu)選地，所述基準(zhǔn)電壓小于或等于3.3伏。由于使用的都是低功耗芯片，進(jìn)一步降低芯片式無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)的功耗。
[0014]另外，所述襯底板為多層布線的印制電路PCB板。進(jìn)一步減小芯片式無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)的體積，加強(qiáng)電磁兼容性。
[0015]另外，所述襯底板的多層板里具有散熱微孔；所有芯片與襯底板連接時(shí)采用導(dǎo)熱膠。采用適當(dāng)?shù)纳釋?duì)策，使溫度降低到可靠性工作范圍內(nèi)。
[0016]另外，所述標(biāo)準(zhǔn)外形封裝包含:四周扁平封裝QFP或無(wú)引腳四周扁平封裝QNP或者普通電容外形的封裝。使芯片式無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)具有很強(qiáng)的隱蔽性
[0017]另外，所述鍵合技術(shù)包含引線鍵合或倒扣flip-chip，使芯片之間連線短，寄生電容小，提高信噪比。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式的芯片式無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式的芯片式無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在本發(fā)明實(shí)施方式中，為了使讀者更好地理解本申請(qǐng)而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，即使沒(méi)有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下各實(shí)施方式的種種變化和修改，也可以實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)各權(quán)利要求所要求保護(hù)的技術(shù)方案。
[0021]本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式涉及一種芯片式無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)，包含:襯底板和封裝殼；封裝殼與襯底板配合形成標(biāo)準(zhǔn)外形封裝；實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)采集、處理和發(fā)射的芯片放置在封裝殼內(nèi)，貼片安裝到襯底板上；并通過(guò)鍵合技術(shù)實(shí)現(xiàn)芯片與芯片之間電氣互連。
[0022]如圖1所示是芯片式無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，I為襯底板，2是封裝殼，芯片3通過(guò)導(dǎo)線4連接到襯底板I上，無(wú)源器件5 (比如，電容、電阻等)貼裝在襯底板I上，焊接腳6是芯片式無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)與外部電路進(jìn)行信號(hào)交互的輸入輸出管腳。整個(gè)芯片采用SIP技術(shù)制造，因此，SIP技術(shù)的相關(guān)工藝、流程均適用于本發(fā)明。[0023]實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)采集、處理和發(fā)射的芯片包含:麥克風(fēng)、語(yǔ)音信號(hào)處理專用集成電路、ARM核控制芯片、無(wú)線收發(fā)芯片，其原理框圖如圖2所示。麥克風(fēng)用于采集音頻信號(hào)，t匕如MEMS麥克風(fēng)；語(yǔ)音信號(hào)處理專用集成電路用于對(duì)麥克風(fēng)采集的音頻信號(hào)進(jìn)行放大、濾波退藕和音頻編解碼；ARM核控制芯片提供整個(gè)無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)所需的控制、同步信號(hào)；無(wú)線收發(fā)芯片將編碼后的音頻信號(hào)發(fā)送出去。無(wú)線收發(fā)芯片可以為WIFI芯片、藍(lán)牙芯片或Zigbee芯片中的任意一種。值得說(shuō)明的是，為了提高發(fā)射信號(hào)的隱蔽性，可以在信號(hào)被發(fā)射前，對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行啞音處理，即將模擬信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，這樣發(fā)射出去的音頻信號(hào)表現(xiàn)為噪聲，使信號(hào)不易被截取。
[0024]此外，值得一提的是，上述實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)采集、處理和發(fā)射的芯片均使用低功耗裸片，通過(guò)集成電路后道封裝的一系列的基板工藝和微組裝工藝集成在一個(gè)封裝體內(nèi)，形成一個(gè)高密度、低損耗的小型電子系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品。也就是說(shuō)，利用SIP技術(shù)將麥克風(fēng)、語(yǔ)音信號(hào)處理專用集成電路、ARM核控制芯片、無(wú)線收發(fā)芯片等芯片和相關(guān)無(wú)源器件集成到同一個(gè)PCB電路板上，并封裝到一個(gè)封裝外殼內(nèi)，構(gòu)成一個(gè)具有音頻信號(hào)收集功能、音頻信號(hào)處理功能和音頻信號(hào)發(fā)射功能的微小集成系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的竊聽器相比，這種微小型竊聽器具有體積小、功耗低、易于隱藏等優(yōu)良特性。
[0025]另外，為了安全性考慮，標(biāo)準(zhǔn)外形封裝內(nèi)還包含自毀電路；該自毀電路在封裝殼被拆卸時(shí)，觸發(fā)ARM核控制芯片擦除內(nèi)部存儲(chǔ)器的所有內(nèi)容，使得無(wú)法根據(jù)軟件代碼追溯無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)的開發(fā)單位，也無(wú)法根據(jù)無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)發(fā)出的信號(hào)追溯接收監(jiān)聽信號(hào)的刑偵人員的位置，保護(hù)刑偵人員的人身安全。具體地說(shuō)，自毀電路可以選擇采用行程開關(guān)檢測(cè)物理外殼的開啟狀態(tài)，或采用通過(guò)識(shí)別光照度的方法檢測(cè)物理外殼的開啟狀態(tài)，可應(yīng)用性強(qiáng)。
[0026]傳統(tǒng)竊聽器中另一個(gè)不易解決的問(wèn)題是功耗過(guò)大，本發(fā)明在芯片內(nèi)設(shè)計(jì)了一個(gè)電源管理電路，用于從外部電路中取電。具體地說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)外形封裝內(nèi)還包含:電源管理電路；該電源管理電路將外部直流電源轉(zhuǎn)換成芯片式無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)能使用的電源，為所有芯片提供基準(zhǔn)電壓，該基準(zhǔn)電壓小于或等于3.3伏。比如說(shuō)，市話電話機(jī)所使用的電源電壓轉(zhuǎn)換成基準(zhǔn)電壓:麥克風(fēng)3.3V，語(yǔ)音信號(hào)處理專用集成電路1.7V，由于使用的都是低功耗芯片，進(jìn)一步降低芯片式無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)的功耗。
[0027]為了進(jìn)一步減小芯片式無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)的體積，加強(qiáng)電磁兼容性，襯底板可以采用多層布線的印制電路PCB板。也就是說(shuō)，采用多層布線的PCB板安裝器件，以增加電路板的厚度換取電路板的面積。此外，通過(guò)多層布線，也可以減小信號(hào)間干擾，使電路板具備更好的電磁兼容性能。
[0028]此外，由于采用體積小的電子元器件，增大了電路板上元器件的密度，不可避免地需要考慮散熱問(wèn)題，也就是說(shuō)，在元器件溫度超過(guò)可靠性保證溫度時(shí)，采取適當(dāng)?shù)纳釋?duì)策，使溫度降低到可靠性工作范圍內(nèi)。一般電路板散熱技巧均可用于本發(fā)明，比如:采用襯底板的多層板里具有散熱微孔，所有芯片與襯底板連接時(shí)采用導(dǎo)熱膠，在襯底板上大面積
覆蓋金屬等。
[0029]除了使芯片式無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)的體積小，易于隱藏之外，還可以采用特殊封裝工藝，使芯片式無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)的外形看以來(lái)是一個(gè)普通常見的元器件，便于隱藏。比如說(shuō)，可以采用標(biāo)準(zhǔn)外形封裝，比如:四周扁平封裝QFP或無(wú)引腳四周扁平封裝QNP，這樣可以將芯片式無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)封裝成常見的IC芯片的外形，這樣安裝到電路板上(比如電話機(jī)的電路板上)，即使看到這個(gè)IC芯片，也很容易被認(rèn)為是普通芯片，具有很強(qiáng)的隱蔽性?；蛘?，也可以采用普通電容外形的封裝作為標(biāo)準(zhǔn)外形封裝，也就是說(shuō)，將竊聽器封裝成普通電容的樣子，安裝在電路板上，看起來(lái)是一個(gè)普通電容，也具有很強(qiáng)的隱蔽性。
[0030]此外，值得一提的是，芯片和芯片之間采用鍵合技術(shù)，比如引線鍵合或倒扣flip-chip進(jìn)行電氣互連，使芯片之間連線短，寄生電容小，提高信噪比。其中，引線鍵合是主要的互連技術(shù)。引線鍵合中使用的引線主要是金線。為了降低成本，也可以用其它金屬絲，如招、銅、銀、IE等來(lái)替代金絲鍵合。鍵合技術(shù)有熱壓焊(thermocompression),熱超聲焊(thermosonic)等。不論采用何種技術(shù)進(jìn)行引線鍵合，只要將芯片與芯片連接，或者將芯片連接到PCB板上，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，在此不再贅述。
[0031]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用SIP技術(shù)將麥克風(fēng)、語(yǔ)音信號(hào)處理專用集成電路、ARM核控制芯片、無(wú)線收發(fā)芯片等芯片和相關(guān)無(wú)源器件集成到同一個(gè)PCB電路板上，并封裝到一個(gè)封裝外殼內(nèi)，構(gòu)成一個(gè)具有音頻信號(hào)收集功能、音頻信號(hào)處理功能和音頻信號(hào)發(fā)射功能的微小集成系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的竊聽器相比，這種微小型竊聽器具有體積小、功耗低、易于隱藏等優(yōu)良特性。
[0032]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，上述各實(shí)施方式是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的具體實(shí)施例，而在實(shí)際應(yīng)用中，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種芯片式無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)，其特征在于，包含:襯底板、封裝殼；所述封裝殼與所述襯底板配合形成標(biāo)準(zhǔn)外形封裝； 實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)采集、處理和發(fā)射的芯片放置在所述封裝殼內(nèi)，貼片安裝到所述襯底板上；并通過(guò)鍵合技術(shù)實(shí)現(xiàn)芯片與芯片之間電氣互連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片式無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)，其特征在于，所述實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)采集、處理和發(fā)射的芯片包含:麥克風(fēng)、語(yǔ)音信號(hào)處理專用集成電路、ARM核控制芯片、無(wú)線收發(fā)芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的芯片式無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)外形封裝內(nèi)還包含自毀電路； 所述自毀電路在所述封裝殼被拆卸時(shí)，觸發(fā)所述ARM核控制芯片擦除內(nèi)部存儲(chǔ)器的所有內(nèi)容。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的芯片式無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)，其特征在于，所述無(wú)線收發(fā)芯片為WIFI芯片、藍(lán)牙芯片或Zigbee芯片中的任意一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片式無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)外形封裝內(nèi)還包含:電源管理電路； 所述電源管理電路，將外部直流電源轉(zhuǎn)換成所述芯片式無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)能使用的電源，為所有芯片提供基準(zhǔn)電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的芯片式無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)，其特征在于，所述基準(zhǔn)電壓小于或等于3.3伏。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片式無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)，其特征在于，所述襯底板為多層布線的印制電路PCB板。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的芯片式無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)，其特征在于，所述襯底板的多層板里具有散熱微孔；所有芯片與襯底板連接時(shí)采用導(dǎo)熱膠。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片式無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)外形封裝包含:四周扁平封裝QFP、無(wú)引腳四周扁平封裝QNP或普通電容外形的封裝。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片式無(wú)線音頻收發(fā)集成系統(tǒng)，其特征在于，所述鍵合技術(shù)包含引線鍵合或倒扣flip-chip。
【文檔編號(hào)】G11B31/00GK103928040SQ201410116952
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】竇宏雁, 紀(jì)新明 申請(qǐng)人:太倉(cāng)微芯電子科技有限公司