压力传感器装置及装配方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了压力传感器装置及装配方法。半导体传感器装置是通过使用具有第一和第二管芯标识的预模制引线框装配的。所述第一管芯标识包括腔。压力传感器管芯(P-单元)被安装到所述腔内以及主控制单元管芯(MCU)被安装到所述第二标识。P-单元和MCU通过接合线被电连接到引线框的引线。管芯附接和引线接合步骤每一个在单程中被完成。模具销被放置在所述P-单元上并且然后所述MCU用模塑化合物封装。所述模具销被移除，从而留下接下来用凝胶材料填充的凹口。最终，盖被放置在所述P-单元和凝胶材料上。所述盖包括将所述压力传感器管芯的凝胶覆盖的有源区域暴露到在所述传感器装置之外的周围大气压力的孔。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及半导体传感器装置，更具体地涉及一种装配半导体压力传感器装置的方法。
技术介绍
例如压力传感器的半导体传感器装置是众所周知的。这种装置使用半导体压力传感器管芯。这些管芯在封装期间易受机械损伤并且在使用时易受环境损伤，因此它们必须小心地进行封装。此外，例如压电电阻传感器(PRT)和参数化布局单元(P-单元)的压力传感器管芯不允许全封装，因为这会妨碍其功能。图1A示出了具有金属盖子104的传统封装半导体传感器装置100的截面图。图1B示出了部分装配的传感器装置100的透视图以及图1C示出了盖子104的透视图。如图1所示，压力传感器管芯(P-单元)106、加速度感测管芯(G-单元)108和主控制单元管芯(MCU)110被安装到引线框标识112，通过接合线(未示出)被电连接到引线框引线118，并覆盖有一种压敏凝胶114，该凝胶使周围大气的压力能够到达P-单元106的正面的压敏有源区域，同时保护所有管芯106、108、110以及接合线在封装期间免受机械损伤并且在使用时免受环境损伤(例如，污染和/或腐蚀)。整个管芯/衬底装配部件被封装在模塑化合物102中并被盖子104覆盖，该盖子具有将凝胶覆盖的P-单元106暴露到在传感器装置100之外的周围大气压力的通气孔116。传感器装置100的一个问题是由于使用预模制引线框、金属盖子104和大容量压敏凝胶114而造成的高生产成本。因此，具有更加经济的方式来封装半导体传感器装置中的管芯将是有利的。附图说明本公开的实施例通过示例的方式图示并不被附图所限制，在附图中类似的参考符号表示相同的元素。附图中的元素为了简便以及清晰被图示，不一定按比例绘制。例如，清晰起见，层和区域的厚度可以被夸大。图1示出了具有金属盖子的传统封装半导体传感器装置；图2示出了根据本专利技术的实施例的半导体传感器装置；以及图3-图7图示了装配图2的传感器装置的方法。具体实施方式本公开的详细说明性实施例在本专利技术被公开。然而，出于描述本公开的示例实施例，本专利技术公开的具体结构和功能细节仅仅是代表性的。本公开的实施例可以体现在多种替代形式，并且不应被解释为仅限于本专利技术所陈述的实施例。而且，本专利技术所使用的术语仅用于描述特定实施例，而不旨在限制本公开的示例实施例。正如本专利技术所使用的，单数形式\一\、\一个\和“所述”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确说明。还应了解，术语“包含”、“具有”、“包括”指定了所陈述特征、步骤或组件，但不排除一个或多个其它特征、步骤或组件。还应注意，在一些替代实现中，提到的功能/动作可能与附图中说明的顺序不同地发生。例如，连续示出的两个附图实际上可以基本上同时执行，或者有时可能以相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能/动作。本公开的一个实施例是一种用于制作半导体传感器装置的方法，以及另一个实施例是所得到的半导体传感器装置。至少两个管芯被管芯接合到引线框，包括(i)具有压敏有源区域的压力传感器和(ii)至少另一个管芯。所述至少两个管芯通过使用接合线被引线接合到引线框的相应引线。模具销被放置在压力传感器管芯和其接合线上。模塑化合物被应用以封装至少另一个管芯和其接合线。模具销被移除，从而在压力传感器管芯和其接合线周围的模塑化合物中留下凹口。压敏凝胶被应用于凹口以覆盖压力传感器管芯和其接合线的有源区域。本公开的另一个实施例是一种半导体传感器装置，包括：(i)预模制的引线框，(ⅱ)包括被安装到引线框的压力传感器管芯和至少另一个管芯的两个或更多个芯片，(ⅲ)将两个或更多个管芯和引线框电互连的接合线，(ⅳ)封装至少另一个管芯和其相关的接合线的模塑化合物，以及(v)覆盖压力传感器管芯和其相关联的接合线的有源区域的压敏凝胶。引线框的至少一个引线被引线接合到(ⅰ)压力传感器管芯和(ii)至少另一个管芯，并且压力传感器管芯位于引线框的标识的腔内。图2(A)和2(B)分别示出了根据本公开的实施例的封装半导体传感器装置200的截面侧视图和俯视图。传感器装置200的示例配置形成无引线型封装，例如四方扁平无引线(QFN)封装。注意，替代实施例不限于QFN封装，而可实施为用于其它封装类型，例如(不限于)球栅阵列(BGA)封装、模塑阵列封装(MAP)和四方扁平封装(QFP)或其它引线封装。传感器装置200包括安装到(例如，物理附接和电耦合至)预模制引线框206的压力传感器管芯202和ASIC管芯204、以及安装到ASIC管芯204的加速度感测管芯208。压力传感器管芯(又称P-单元)202被设计以感测环境大气压力，而加速度感测管芯(又称为G-单元)208被设计以取决于特定实现而感测一个、两个或所有三个轴的重力或加速度。通过例如控制这两个传感器管芯的操作以及处理这两个传感器管芯生成的信号，ASIC管芯204充当P-单元202和G-单元208的主控制单元(MCU)。ASIC管芯204在本专利技术中被同义地称为MCU204。注意，在一些实施例中，ASIC管芯204可以实现MCU和一个或多个其它传感器的功能，例如一个加速度感测G-单元，其中在后一种情况下，G-单元208可以被省略。预模制引线框206包括嵌入在电绝缘模塑化合物212中的导电引线210。引线210可以由铜、铜合金、镀铜铁/镍合金、镀铝等等形成。通常，铜引线首先被预镀镍基体层，随后是钯中间层，最后是非常薄的金上层。模塑化合物212可以是环氧树脂或其它合适的材料。传统的电绝缘管芯附着粘合剂224可以被用于将(ⅰ)P-单元202和MCU 204附接于引线框206以及将(ii)G-208单元附接于MCU 204。本领域技术人员将了解到合适的替代手段，例如管芯附着胶带，可以被用于附接一些或所有管芯。P-单元202、MCU 204和G-单元208是半导体传感器装置的众所周知的组件，因此它们的详细描述对于完整理解本公开不是必需的。P-单元202和MCU 204之间的电互连是通过使用合适的已知的引线接合工艺和合适的已知的引线接合设备引线接合在(i)在P-单元202和MCU 204上的接合盘和(ii)引线210A之间的相应的相关接合线214由经由引线框206的一个或多个共享引线210A提供的。类似地，MCU 204和G-208单元之间的电互连是由MCU 204上的其它接合盘和G-208单元上的接合盘之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体传感器装置，包括：具有多个引线和至少第一和第二管芯标识的预模制引线框，其中所述第一管芯标识具有形成于其中的腔；附接于所述第一管芯标识的所述腔内的压力传感器管芯，以及被安装到第二管芯标识的至少一个其它管芯；将所述压力传感器管芯和所述引线框的引线中的第一引线电互连的第一接合线，以及将所述至少一个其它管芯和所述引线框的引线中的第二引线电互连的第二接合线；封装所述至少一个其它管芯和所述第二接合线的模塑化合物；覆盖所述压力传感器管芯的有源区域以及所述第一接合线的压敏凝胶；以及安装在所述压力传感器管芯上的盖，其中所述盖具有将覆盖所述压力传感器管芯的有源区域的凝胶暴露到在所述传感器装置之外的周围大气压力的孔。

【技术特征摘要】
2013.08.25 US 13/975,3591.一种半导体传感器装置，包括：
具有多个引线和至少第一和第二管芯标识的预模制引线框，其中
所述第一管芯标识具有形成于其中的腔；
附接于所述第一管芯标识的所述腔内的压力传感器管芯，以及被
安装到第二管芯标识的至少一个其它管芯；
将所述压力传感器管芯和所述引线框的引线中的第一引线电互连
的第一接合线，以及将所述至少一个其它管芯和所述引线框的引线中
的第二引线电互连的第二接合线；
封装所述至少一个其它管芯和所述第二接合线的模塑化合物；
覆盖所述压力传感器管芯的有源区域以及所述第一接合线的压敏
凝胶；以及
安装在所述压力传感器管芯上的盖，其中所述盖具有将覆盖所述
压力传感器管芯的有源区域的凝胶暴露到在所述传感器装置之外的周
围大气压力的孔。
2.根据权利要求1所述的传感器装置，其中所述引线框的至少一
个引线被引线接合到所述压力传感器管芯和所述至少一个其它管芯。
3.根据权利要求1所述的传感器装置，其中所述盖适配到在所述
模塑化合物中形成的座。
4.根据权利要求1所述的传感器装置，其中所述至少一个其它管
芯包括主控制单元(MCU)。
5.根据权利要求4所述的传感器装置，还包括被安装到ASIC管
芯的加速度传感器管芯，其中所述加速度传感器管芯通过第三接合线
被电连接到所述MCU。
6.一种装配半导体传感器装置的方法，所述方法包括：
提供具有第一管芯标识和第二管芯标识的预模制引线框，其中所
述第一管芯标识具有形成于其中的腔；
将所述第一管芯标识的所述腔内的压力传感器管芯和主控制单元
管芯(MCU)管芯接合到所述第二管芯标识的表面，...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶开运，尤宝琳，冯志成，纳瓦斯·可汗·奥拉蒂·卡兰达尔，陈兰珠，
申请(专利权)人：飞思卡尔半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US