本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備的電路板的制造方法，還涉及一種頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備。

背景技術(shù)：

頭戴式顯示器(hmd)的用戶可以通過外接或內(nèi)置的虛擬現(xiàn)實(vr)引擎，獲得沉浸式的體驗。傳統(tǒng)的頭戴式顯示器體積較大，攜帶不方便。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于此，有必要提供一種新式的頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備的電路板的制造方法，能夠制造出小體積的電路板。

一種頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備的電路板的制造方法，包括：提供電路基板；將頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備的多個集成電路芯片進行疊加設(shè)置，形成多層的芯片堆疊；將所述芯片堆疊中各集成電路芯片進行固定并電性連接；及將所述芯片堆疊中的底層芯片與電路基板之間進行電性連接；其中，所述疊加設(shè)置包括：將usb集線器芯片和音視頻信號轉(zhuǎn)換器芯片設(shè)置于所述芯片堆疊的底層；將編譯碼器芯片疊加設(shè)置在所述音視頻信號轉(zhuǎn)換器芯片上；及將控制芯片疊加設(shè)置于所述usb集線器芯片上。

還有必要提供一種頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備。

一種頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備，其特征在于，包括：電路基板；及多層的芯片堆疊，該芯片堆疊由多個集成電路芯片疊加設(shè)置形成；所述多個集成電路芯片包括：usb集線器芯片，設(shè)置于所述芯片堆疊的底層；音視頻信號轉(zhuǎn)換器芯片，設(shè)置于所述芯片堆疊的底層；控制芯片，疊加設(shè)置于所述usb集線器芯片上；及編譯碼器芯片，疊加設(shè)置在所述音視頻信號轉(zhuǎn)換器芯片上；其中，所述芯片堆疊中各集成電路芯片相互固定并電性連接，且所述芯片堆疊中底層芯片與電路基板之間電性連接。

上述頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備及其電路板的制造方法，各集成電路芯片(dies)之間采用堆疊的方式進行設(shè)置，相比采用平面方式在電路基板上布置集成電路芯片的傳統(tǒng)技術(shù)，可以減小電路板的體積，進而減小頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備的總體積。

附圖說明

圖1是一實施例中頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備的電路板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是一實施例中頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備的電路板的制造方法的流程圖；

圖3是另一實施例中頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備的電路板的制造方法的流程圖。

具體實施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的首選實施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容更加透徹全面。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。

需要說明的是，當元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術(shù)語“豎直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的。

在一個實施例中，頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備包括外殼、顯示器、揚聲器、傳感器及電路板。圖1是一實施例中頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備的電路板100的結(jié)構(gòu)示意圖。在本實施例中，電路板100為制造過程中采用表面貼裝工藝進行元件組裝的印刷電路板(pcba)，元件可以包括電容器、電阻器、電感器、連接器、天線等。電路板100采用系統(tǒng)級封裝(systeminapackage,sip)的方式進行封裝，電路板100上的各集成電路芯片(die)以疊加設(shè)置的方式形成多層的芯片堆疊，小芯片可以疊設(shè)在大芯片上。芯片堆疊中各集成電路芯片相互固定并電性連接，且芯片堆疊中底層芯片與電路基板之間電性連接。

電路板100上的集成電路芯片包括usb集線器(usbhub)芯片110、音視頻信號轉(zhuǎn)換器(bridge)芯片120、編譯碼器(codec)芯片122及控制芯片112。其中usb集線器芯片110設(shè)于堆疊的芯片的底層，即位于各層芯片的最下層、直接設(shè)于電路基板上。usb集線器芯片110可以將一個usb接口擴展為多個，并可以使這些usb接口同時使用。本實施例中的頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備采用外置vr引擎的方式，主要的計算在搭載vr引擎的終端(計算機、手機等智能設(shè)備)中進行，頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備和終端之間的數(shù)據(jù)和命令通過usb接口和usb數(shù)據(jù)線進行傳輸。電路板100上有兩個以上采用usb接口的芯片，這些芯片連接到usb集線器芯片110上，通過時分復(fù)用的方式與終端進行通訊，頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備與終端之間的usb數(shù)據(jù)線可以只設(shè)置一根。在本實施例中，usb集線器芯片110同時提供對usb2.0和usb3.0的支持。

音視頻信號轉(zhuǎn)換器芯片120設(shè)于堆疊的芯片的底層，用于將通過其輸入端輸入的視頻信號轉(zhuǎn)換為驅(qū)動顯示器進行顯示的總線信號。音視頻信號轉(zhuǎn)換器芯片120的輸入端輸入的信號一般為標準通用的視頻信號總線，例如高清晰度多媒體接口(hdmi)、移動終端高清影音標準接口(mhl)、displayport等。音視頻信號轉(zhuǎn)換器芯片120可以將這些信號轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動顯示器(本實施例中為液晶顯示器)的總線信號，例如移動產(chǎn)業(yè)處理器接口(mipi)、低電壓差分信號(lvds)等。

編譯碼器芯片122疊設(shè)于音視頻信號轉(zhuǎn)換器芯片上120，用于將音視頻信號轉(zhuǎn)換器芯片120的輸入端輸入的音頻信號進行解碼后輸出給揚聲器。這些音頻信號可以是與視頻信號一同輸入的，例如hdmi信號可以同時包括視頻信號和音頻信號。在一個實施例中，編譯碼器芯片122與音視頻信號轉(zhuǎn)換器芯片上120通過集成電路內(nèi)置音頻總線(i2s)連接。

控制芯片116疊設(shè)于usb集線器芯片上。由于主要的運算和控制由外接的終端來完成，因此控制芯片116只需要進行簡單的控制。在本實施例中，控制芯片116為微控制單元(mcu)。

上述頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備，采用系統(tǒng)級封裝的方式，各集成電路芯片(dies)之間采用堆疊的方式進行設(shè)置，相比采用平面方式在電路基板上布置集成電路芯片的傳統(tǒng)技術(shù)，可以減小電路板100的體積，進而減小頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備的總體積。

在圖1所示實施例中，電路板100上的集成電路芯片還包括數(shù)字信號處理(dsp)芯片114、慣性測量單元(imu)芯片118、以及無線通訊芯片116。

數(shù)字信號處理芯片114疊設(shè)于usb集線器芯片110上，慣性測量單元芯片118疊設(shè)于數(shù)字信號處理芯片114上。慣性測量單元芯片118用于根據(jù)傳感器輸出的傳感信號計算出頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備的姿態(tài)。具體地，慣性測量單元芯片118與各傳感器配合工作組成一個檢測系統(tǒng)，以檢測佩戴者頭部的運動，獲得頭部的姿態(tài)數(shù)據(jù)。在一個實施例中，傳感器包括三軸加速度傳感器、三軸陀螺儀傳感器和三軸地磁傳感器中的一個或多個組成。當用戶戴上頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備時，頭部的轉(zhuǎn)動與電路板100的轉(zhuǎn)動同步，慣性測量單元芯片118配合各傳感器即可檢測頭部的轉(zhuǎn)動。雖然在技術(shù)上，三軸加速度傳感器和三軸陀螺儀傳感器所測量的數(shù)據(jù)通過數(shù)學(xué)算法都可以轉(zhuǎn)換成所需的歐拉角或四元數(shù)數(shù)據(jù)，從而能唯一地確定被測物體的姿態(tài)。但是目前加速度傳感器的瞬時誤差較大，而陀螺儀傳感器有由時間決定的積累誤差，時間越長，誤差越大，該誤差會造成測量姿態(tài)的偏移。因此在優(yōu)選的實施例中，使用三軸加速度傳感器、三軸陀螺儀傳感器和三軸地磁傳感器共同配合慣性測量單元芯片118，通過融合算法，可以精確地測量頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備三軸的角速度變化，得出準確、低延遲的姿態(tài)數(shù)據(jù)。

可以理解的，傳感器還可以包括其他類型的傳感器，例如用于檢測頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備是否被用戶佩戴的傳感器，例如接近傳感器，具體可以是接近照度傳感器。接近照度傳感器用于感測目標是否接近傳感器或者感測環(huán)境光的亮度。接近照度傳感器可以生成與光的強度相對應(yīng)的電信號，基于該電信號可以確定頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備周圍的光的亮度，從而可以確定用戶是否正穿戴著頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備。接近傳感器還可以是紅外線(ir)傳感器。ir傳感器可以生成ir信號，并且可以感測ir信號的反射強度，可以基于ir信號的反射強度，確定用戶是否正穿戴著頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備。傳感器還可以是用于感測靜電材料的傳感器，例如，接觸傳感器或手握傳感器?；蛘呖梢允怯糜谧R別關(guān)于用戶的生物信息的傳感器，例如，肌電圖(emg)傳感器、心電圖(ecg)傳感器、或者體溫傳感器等。

數(shù)字信號處理芯片114用于對慣性測量單元芯片輸出的信號進行處理。無線通訊芯片116疊設(shè)于控制芯片112上，用于與頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備外界的設(shè)備進行無線通訊，例如與手持的交互設(shè)備進行無線通訊。在一個實施例中，無線通訊芯片116為藍牙芯片。在其他實施例中，也可以采用其他本領(lǐng)域習(xí)知的無線通訊芯片，例如wifi芯片等。

在圖1所示實施例中，頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備還包括攝像頭。攝像頭用于對頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備的顯示器顯示的圖像進行采集，以模擬佩戴者的眼睛看到的畫面效果。數(shù)字信號處理芯片114還用于對攝像頭拍攝獲得的信號進行處理。

在圖1所示實施例中，頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備還包括麥克風(fēng)，編譯碼器芯片116還用于對麥克風(fēng)采集到的聲音信號進行編解碼。

在一個實施例中，電路板上的各集成電路芯片封裝在一個樹脂外殼內(nèi)。在圖1所示實施例中，位于框體101內(nèi)的各集成電路芯片均封裝在一個樹脂外殼內(nèi)。其中傳感器可以部分封裝在該樹脂外殼內(nèi)，具體取決于頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備包含的傳感器種類和這些傳感器的大小。攝像頭的電子元器件可以封裝于樹脂外殼內(nèi)，光學(xué)部件(鏡頭等)位于樹脂外殼外。

傳統(tǒng)技術(shù)中每個集成電路芯片一般都需要一個單獨的塑封。而上述頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備的電路板，將各芯片(dies)進行堆疊后再塑封進一個大的樹脂外殼內(nèi)，相對于將每個集成電路芯片單獨塑封可以大大減小樹脂材的體積和重量，從而可以減小頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備的體積和重量。傳統(tǒng)的頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備由于重量較重，對佩戴者頭部的器官造成較大的壓迫，使用時間一長后用戶容易感覺不適，故減輕頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備的重量可以使得用戶獲得更好的使用體驗。另外將所有集成電路芯片封裝在一個樹脂外殼內(nèi)，可以給其他廠商和競爭對手的反向工程增加難度，能夠更好地保護自己的知識產(chǎn)權(quán)。

采用上述結(jié)構(gòu)可以縮小傳統(tǒng)電路板的尺寸和重量，例如面積可以縮小到原有的1/4，重量可以由原本的200克減少到小于100克。

圖2是一實施例中頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備的電路板的制造方法的流程圖，包括：

s110，提供電路基板。

s120，將頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備的多個集成電路芯片進行疊加設(shè)置，形成多層的芯片堆疊。

s130，將芯片堆疊中各集成電路芯片進行固定并電性連接。

s140，將芯片堆疊中的底層芯片與電路基板之間進行電性連接。

圖3是另一實施例中頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備的電路板的制造方法的流程圖，包括：

s210，提供電路基板。

在本實施例中采用印刷電路板(pcb)，在其他實施例中也可以采用柔性電路板(fpc)等作為基板。

s220，將各元件裝設(shè)于電路基板上。

在本實施例中，元件可以包括電容器、電阻器、電感器、連接器、天線等。對電路基板進行烘烤后進行錫膏印刷，然后通過表面貼裝工藝將各元件組裝于電路基板上，通過回流焊工藝將元件焊接固定。

s230，將頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備的多個集成電路芯片進行疊設(shè)，形成多層的芯片堆疊。

包括將usb集線器芯片和音視頻信號轉(zhuǎn)換器芯片設(shè)于底層，即設(shè)于各層芯片的最下層、后續(xù)會直接裝設(shè)于電路基板上，將編譯碼器芯片疊設(shè)于音視頻信號轉(zhuǎn)換器芯片上，將控制芯片疊設(shè)于usb集線器芯片上。

其中usb集線器芯片用于將一個usb接口擴展為多個，并可以使這些usb接口同時使用。音視頻信號轉(zhuǎn)換器芯片用于將通過其輸入端輸入的視頻信號轉(zhuǎn)換為驅(qū)動頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備的顯示器進行顯示的總線信號。音視頻信號轉(zhuǎn)換器芯片的輸入端輸入的信號一般為標準通用的視頻信號總線，例如高清晰度多媒體接口(hdmi)、移動終端高清影音標準接口(mhl)、displayport等。音視頻信號轉(zhuǎn)換器芯片可以將這些信號轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動顯示器(本實施例中為液晶顯示器)的總線信號，例如移動產(chǎn)業(yè)處理器接口(mipi)、低電壓差分信號(lvds)等。編譯碼器芯片用于將音視頻信號轉(zhuǎn)換器芯片的輸入端輸入的音頻信號進行解碼后輸出給頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備的揚聲器。這些音頻信號可以是與視頻信號一同輸入的，例如hdmi信號可以同時包括視頻信號和音頻信號。在本實施例中，控制芯片為微控制單元(mcu)。

各芯片(dies)可以在設(shè)置焊盤后，像搭積木一樣，一個芯片搭在另一個芯片上，形成三維的堆疊結(jié)構(gòu)。其中一個大的芯片上可以堆疊一個以上的小芯片，疊設(shè)的層數(shù)可以在兩層以上。

各芯片在疊設(shè)之前先要從晶圓上切割下來(wafersawing)，而進行晶圓切割之前先要進行晶圓研磨(wafergrinding)，將晶圓上的各芯片背面研磨至所需的厚度。

s240，通過導(dǎo)電膠將各集成電路芯片粘合，并對導(dǎo)電膠進行固化處理。

在本實施例中，導(dǎo)電膠是導(dǎo)電銀膠，通過銀膠烘烤(epoxycure)的方式將定位好的芯片的銀膠進行固化。

s250，進行焊球和/或邦定處理，使得各芯片之間形成電性連接。

對導(dǎo)電膠固化后疊設(shè)在一起的芯片進行邦定處理。邦定的作用是將芯片上的接點以極細的導(dǎo)線(例如金線)電性連接到相應(yīng)的引腳上或相鄰的其他芯片的接點。

s260，進行塑封(molding)處理。

將邦定后疊設(shè)在一起的芯片進行預(yù)熱，再將芯片置于壓模機上，此時預(yù)熱好的樹脂亦準備好投入封裝模具上的樹脂進料口。啟動機器將壓模機壓下，封閉上下模然后將半熔化狀態(tài)的樹脂擠入模具中，待樹脂填充硬化后，開模取出成品即完成塑封。

s270，通過焊球和/或邦定處理，使疊設(shè)的集成電路芯片的底層芯片與電路基板之間形成電性連接。

進行植球和/或邦定處理，集成電路芯片的層與層之間、底層芯片與電路基板之間通過焊球或金線形成電性連接。

上述頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備的電路板的制造方法，采用系統(tǒng)級封裝的方式，各集成電路芯片(dies)之間采用堆疊的方式進行設(shè)置，相比采用平面方式在電路基板上布置集成電路芯片的傳統(tǒng)技術(shù)，可以減小電路板的體積，進而減小頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備的總體積。

在一個實施例中，步驟s230還包括將數(shù)字信號處理芯片疊設(shè)于usb集線器芯片上，將慣性測量單元芯片疊設(shè)于數(shù)字信號處理芯片上，將無線通訊芯片疊設(shè)于控制芯片上的步驟。

在一個實施例中，編譯碼器芯片用于與頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備的麥克風(fēng)、揚聲器連接，音視頻信號轉(zhuǎn)換器芯片的輸出端用于與編譯碼器芯片和頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備的顯示器連接。

在一個實施例中，慣性測量單元芯片用于根據(jù)傳感器輸出的傳感信號計算出頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備的姿態(tài)。數(shù)字信號處理芯片用于對慣性測量單元芯片輸出的信號進行處理。無線通訊芯片用于與頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備外界的設(shè)備進行無線通訊，例如與手持的交互設(shè)備進行無線通訊。在一個實施例中，無線通訊芯片為藍牙芯片。在其他實施例中，也可以采用其他本領(lǐng)域習(xí)知的無線通訊芯片，例如wifi芯片等。

在一個實施例中，步驟s260是將電路基板上的各集成電路芯片封裝在一個樹脂外殼內(nèi)。具體可參見圖1，位于框體101內(nèi)的各集成電路芯片均封裝在一個樹脂外殼內(nèi)，包括usb集線器芯片110、音視頻信號轉(zhuǎn)換器芯片120、編譯碼器芯片122、控制芯片112，數(shù)字信號處理芯片114、慣性測量單元芯片118、以及無線通訊芯片116。傳感器可以部分封裝在該樹脂外殼內(nèi)，具體取決于頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備包含的傳感器種類和這些傳感器的大小。攝像頭的電子元器件可以封裝于樹脂外殼內(nèi)，光學(xué)部件(鏡頭等)位于樹脂外殼外。

傳統(tǒng)技術(shù)中每個集成電路芯片一般都需要一個單獨的塑封。上述頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備的電路板，將各芯片(dies)進行堆疊后再塑封進一個大的樹脂外殼內(nèi)，相對于將每個集成電路芯片單獨塑封可以大大減小樹脂材的體積和重量，從而可以減小頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備的體積和重量。傳統(tǒng)的頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備由于重量較重，對佩戴者頭部的器官造成較大的壓迫，使用時間一長后用戶容易感覺不適，故減輕頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備的重量可以使得用戶獲得更好的使用體驗。另外將所有集成電路芯片封裝在一個樹脂外殼內(nèi)，可以給其他廠商和競爭對手的反向工程增加難度，能夠更好地保護自己的知識產(chǎn)權(quán)。

以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。