半导体传感器器件的封装及其方法技术

本发明专利技术涉及半导体传感器器件的封装及其方法。一种压力传感器（100），包括具有腔（200）的第一外壳（102）。所述压力传感器还包括附接于所述腔的底部的压力感测器件（106）。所述压力传感器还包括位于所述压力感测器件之上的凝胶层（208）。所述压力传感器还包括与所述凝胶接触以减少所述凝胶的移动的障体（110、302、502、702、1002）。

【技术实现步骤摘要】
半导体传感器器件的封装及其方法
本公开通常涉及半导体器件，更具体地说，涉及半导体传感器器件的封装。
技术介绍
在封装过程中，使用凝胶材料，特别是硅凝胶以用于微机电系统（MEMS）、传感器以及致动器的封装。凝胶常常必须具有非常低的模量以使MEMS、传感器或致动器元件上的热机械应力最小化。终端产品的应用环境可能需要抗机械应力。例如，胎压侦测系统（TPMS）受高的旋转速率和旋转带来的应力的影响。离心应力会导致期望用于低热机械应力的非常软的凝胶移动，或使其从施加的原始区域流出并且固化，这就有可能降低TPMS的可靠性。因此，使用具有比从最小化热机械应力的角度来看所期望的模量高的模量的凝胶，以在离心测试期间或应用环境中抵制移动或流动。较高模量的凝胶可以给封装中的导线接合带来应力，这会导致在温度周期测试和操作环境中的导线断裂。此外，增加的模量会影响凝胶与其相接触的MEMS、传感器或致动器元件的性能。因此，当选择用于具有导线接合的包封的器件中的凝胶的时候，要考虑两个冲突的标准。
技术实现思路
根据本公开一个方面，提供了一种压力传感器（100），包括：具有腔（200）的第一外壳（102）；附接于所述腔的底部的压力感测器件（106）；位于所述压力感测器件之上的凝胶层（208）；以及与所述凝胶接触以减少所述凝胶的移动的障体（110、302、502、702、1002）。根据本公开另一方面，提供了一种压力传感器（100），包括：具有腔（9200）的第一外壳；附接于所述腔的底部的压力感测器件（106）；位于所述压力感测器件之上并位于所述腔内的低模量凝胶层（208）；以及缓和装置，用于缓和在所述压力传感器的加速期间所述凝胶的移动。根据本公开再一方面，提供了一种方法，包括：在腔（200）内形成压力感测器件（106）；在所述压力感测器件之上形成凝胶层（208），以及使所述凝胶与障体接触，所述障体包括下列中的一个：位于所述凝胶的顶面上的结构（110、302、502）以及延伸在所述凝胶的顶面下方的结构（702、1002）。附图说明本公开的实施例通过举例的方式说明，并且其不受附图限制，在附图中相同的参考符号表示类似的元素。附图中的元素出于简单清晰的目的示出，而不必按比例绘制。图1是根据本公开的传感器器件的一个实施例的俯视图。图2是图1的传感器器件的截面图。图3是根据本公开的传感器器件的另一个实施例的俯视图。图4是图3的传感器器件的截面图。图5是根据本公开的传感器器件的另一个实施例的俯视图。图6是图5的传感器器件的截面图。图7是根据本公开的传感器器件的另一个实施例的俯视图。图8是图7的传感器器件的截面图。图9是根据本公开的传感器器件的另一个实施例的截面图。图10是根据本公开的传感器器件的另一个实施例的俯视图。图11是图10的传感器器件的截面图。具体实施方式公开了器件和方法的若干实施例，其包括在MEMS、传感器或致动器产品的组件的包封阶段期间以低模量凝胶的结构特征。在包括了组件之间的导线接合的腔中使用非常低模量的凝胶，允许导线在应力测试期间或在操作环境中基本上以很小的对阻力或对导线的应力穿过凝胶。该（一个或多个）结构特征减少了凝胶的移动，并且可以采取以下形式：极细的网格织物、随机矩阵纤维垫、预制膜、柱、障体和/或其它结构。该结构特征可以被集成到在器件的外壳中的盖或腔中，或者，在该腔被用低模量凝胶包封剂部分填充之前或之后被放置在外壳腔中。图1是根据本公开的传感器器件100的一个实施例的俯视图。传感器器件100包括四方扁平无引线（QFN）封装外壳102、控制器104、压力感测器件106、运动传感器108以及织物110。图2是示出了图1的传感器器件100的进一步细节的截面图，包括具有气孔204的盖202、包括气隙206和用于凝胶208的区域的腔200、金属基底210、具有围绕金属基底210的腿218的模制基底212、以及在外壳102的下外缘处的导电引线220、221。压力感测器件106和控制器106通过相应的芯片附接材料216、214附接于模制基底212。在外壳102的腔200的侧边缘的顶部处形成第一和第二台阶222、224。气隙206将盖202与织物110和凝胶208分离开。盖202通过盖附接材料226附接到台阶222的顶面。导线接合228形成于控制器104和压力感测器件106之间。注意，盖202未在图1的俯视图中示出，但是在图1的俯视图中示出了织物110。织物110的大小可以被确定为基本上覆盖凝胶208顶部处的腔200的顶面，其中凝胶208浸润并接合到织物110。气孔204和气隙206允许压力感测器件106感测外壳102外的压力变化。织物110在固化凝胶之前被放置在凝胶208的顶部上以助于减少凝胶208的移动，同时仍然允许压力感测器件106感测压力变化，这是由于织物110是足够柔性的以至于基本上不缓和压力感测元件106上的压力以及压力变化的影响。减少凝胶208的移动不但有助于防止导线接合228免受气隙206中的腐蚀环境的影响，而且也可以有助于防止来自压力感测元件106的错误读取。由于凝胶208可以具有低的模量，因此织物110也可以有助于防止凝胶208移动到气隙206中、堵塞气孔204、以及通过气孔204逸出。织物110可以由玻璃纤维、金属、塑料（例如，聚丙烯、尼龙、其它形式的热固性和热塑性聚合物）、或其它合适的材料的编织丝制成，其允许织物110至少部分浸没在凝胶208表面。材料，包括织物、织物的表面化学性质、以及网孔大小，将影响织物110上凝胶的浸润。选择这些特性以允许凝胶彻底浸润织物110的至少一面，但是不允许织物110深深地沉入到凝胶中。如果织物110确实深深沉入到凝胶中，则织物110可能接触导线接合或器件表面，并且织物在机械应力时段期间限制凝胶的移动的能力将被降低，特别是对于在凝胶固化之后位于织物110上方的凝胶。可以通过减小织物110中丝之间的开口的尺寸，也可以通过减小丝的直径，或改变丝的表面化学以减小表面能来降低凝胶的浸润，来增加织物浮力。可以使用有助于防止或阻止凝胶208的移动但仍允许以所需的灵敏度水平感测压力变化的织物110的任何配置。替代地，织物110可以是浮在凝胶208的表面上的预制固体膜。这样膜可以由塑料材料制成，该塑料材料足够柔性以允许压力以所需的灵敏度水平上转化，但又足够刚性以阻止凝胶的移动。图3是根据本公开的传感器器件300的另一个实施例的俯视图。图4是图3的传感器器件300的截面图，其示出了气隙206和凝胶208之间的非编织织物302。非编织织物302包括一个或多个材料束（strand），其通过化学、机械、热或溶剂处理接合在一起以形成多孔材料。注意，在图3的俯视图中未示出盖204，但是在图3的俯视图中示出了织物302。织物302的材料可以由玻璃纤维、金属、塑料（例如，聚丙烯、尼龙、其它形式的热固性和热塑性聚合物）、或其它合适的材料制成，其允许织物302至少部分浸没在凝胶208表面。适合用作织物302的材料的一个例子可以在位于Cantonment,Florida的CerexAdvancedFabrics,Inc.制造的商标名为织物下商业获得。也可以使用其它合适的材料。材料，包括织物、织物的表面化学性质、以及织物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2012.10.22 US 13/657,2501.一种压力传感器，包括：具有腔的第一外壳；附接于所述腔的底部的压力感测器件；连接在所述压力感测器件和所述腔中的另一部件之间的电连接；位于所述压力感测器件和所述电连接的至少一部分之上的凝胶层；位于所述凝胶层之上的盖；以及与所述凝胶层接触以减少所述凝胶层移动跨越所述电连接的障体。2.根据权利要求1所述的压力传感器，其中所述障体包括在所述凝胶层的顶面上的织物。3.根据权利要求2所述的压力传感器，其中所述织物包括柔性编织材料。4.根据权利要求2所述的压力传感器，其中所述织物包括柔性非编织材料。5.根据权利要求1所述的压力传感器，其中所述障体包括在所述凝胶层上的高模量表面层。6.根据权利要求5所述的压力传感器，其中所述高模量表面层包括凝胶和微料，所述微料使得所述高模量表面层具有比所述凝胶层高的模量。7.根据权利要求1所述的压力传感器，其中：所述盖具有开口；并且所述障体还包括从所述盖延伸到所述凝胶层中的柱。8.根据权利要求1所述的压力传感器，其中：所述盖位于所述腔的之上；所述盖具有延伸到至少所述凝胶层的顶面的多数部分的部分；并且所述盖具有开口。9.根据权利要求8所述的压力传感器，其中所述盖的所述部分具有进一步延伸到所述凝胶层中的柱。10.根据权利要求1所述的压力传感器，其中所述盖具有开口：所述障体还包括多个围绕的障壁；每个围绕的障壁都...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·M·希金斯三世，
申请(专利权)人：飞思卡尔半导体公司，
类型：发明
国别省市：