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拆一款“IBM”光电鼠标光学传感器,显微观看芯片键合技术,25根金线飞舞!【参赛】

高工
2013-03-21 22:25:13     打赏

拆一款IBM光电鼠标,有点像山寨品:




光学传感器采用台湾义隆OM02光电鼠标芯片,DIP16封装,可搭配其它主控做成有线PS/2或USB+PS/2光学鼠,用一颗电阻代替晶振,大大节省了成本,线路简单,性能稳定,目前是所有光电芯片当中价格最低的选择:


控制IC采用埃派克A2601CDC,负责协调光电鼠标中各元器件的工作,并与外部电路进行沟通(与主板USB接口桥接)及各种信号的传送和收取


微动采用PCY的红点微动:


采用机械编码盘:


普通的光学透镜组件


电路板背面:


今天的目的是解剖光学传感器。用小刀小心撬开光学传感器进光孔盖板,注意动作不要过大,避免伤到芯片内部:


用夹子将盖板取下:


取下的盖板,盖板上的小孔用来通过由鼠部底部的光学透镜传送过来的图像:

盖板小孔上覆盖了一张黄色滤光薄膜:


取下盖板后,露出光学传感器的全貌:


低倍显微镜下观察光学传感器:


18×21=378个CMOS光电器件组成的矩阵感光块,它恰似一部相机,用来拍摄鼠标物理位移的画面。CMOS感光块会将一帧帧生成的图像交由光学传感器内部的DSP进行运算和比较,通过图像的比较,便可实现鼠标所在位置的定位工作:


数字信号处理器(DSP)的部分,DSP对图像相邻帧之间差别进行除噪和分析后,将得出的位移信息通过接口电路传给计算机:


芯片中有大块的灰色区域,还未搞清楚是什么?上一张ADSN-2051光学鼠标传感器的内部方块图,或许能帮助大家理解:




壮观的金丝引线,整个芯片共有25根引线,看来光学传感器的含金量不低啊:


下面科普一下IC芯片引线知识(摘自网上):
IC芯片引线的技术又称引线键合技术(WB):是将半导体裸芯片(Die)焊区与微电子封装的I/O引线或基板上的金属布线焊区(Pad)用金属细丝连接起来的工艺技术。

常用引线键合方式有三种:热压键合,超声键合,热超声波(金丝球)键合
超声键合:超声波发生器使劈刀发生水平弹性振动,同时施加向下压力。劈刀在两种力作用下带动引线在焊区金属表面迅速摩擦,引线发生塑性变形,与键合区紧密接触完成焊接。常用于Al丝键合,键合点两端都是楔形。
热压键合:利用加压和加热,使金属丝与焊区接触面原子间达到原子引力范围,实现键合。一端是球形,一端是楔形 ,常用于Au丝键合。
金丝球键合:用于Au(金)和Cu(铜)丝的键合。采用超声波能量,键合时要提供外加热源。

不同键合方法采用的键合材料也有所不同:
    热压键合和金丝球键合主要选用金(Au)丝,超声键合则主要采用铝(Al)丝和Si-Al丝(Al-Mg-Si、Al-Cu等)
    键合金丝是指纯度约为99.99%,线径为l8~50μm的高纯金合金丝,为了增加机械强度,金丝中往往加入铍(Be)或铜。

键合技术(WB)作用机理:提供能量破坏被焊表面的氧化层和污染物,使焊区金属产生塑性变形,使得引线与被焊面紧密接触,达到原子间引力范围并导致界面间原子扩散而形成焊合点。引线键合接点形状主要有楔形和球形,两键合接点形状可以相同或不同。




本光学传感器芯片的引线键合点采用了球形与楔形两种。
下面是金丝引线的球形键合点图片:


下面是金丝引线的楔形键合点图片,手工绝对焊不出来的:




传完了,谢谢观看!




关键词: 一款     光电     鼠标     光学     传感器     显微     观看     芯片         

工程师
2013-05-07 14:04:24     打赏
2楼
学习了,感谢LZ

高工
2013-05-07 15:32:46     打赏
3楼
希望继续支持《拆解+DIY》,谢谢

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