具有膜片的压力感测集成电路器件制造技术

本发明专利技术涉及具有膜片的压力感测集成电路器件。一种集成电路(IC)器件包括压力传感器管芯、覆盖着至少管芯的压力感测区的柔性凝胶，以及覆盖着凝胶的柔性膜片。集成电路器件具有用于限定膜片上方的腔体的密封剂和盖子。盖子具有可使器件外部的最近的环境气压能够通过柔性膜片和柔性凝胶由压力感测区感测到的孔口。膜片保护凝胶材料以免受周围材料的潜在破坏。膜片可以是管子的一部分。

Pressure sensing integrated circuit device with diaphragm

The present invention relates to a pressure sensing integrated circuit device with a diaphragm. An integrated circuit (IC) device includes a pressure sensor core, a flexible gel covering the pressure sensing area at least the core, and a flexible diaphragm covered with the gel. The integrated circuit device has a sealant and a lid for limiting the cavity above the diaphragm. The cover has the nearest ambient pressure that allows the outside of the device to be sensed by the pressure sensing area through the flexible diaphragm and the flexible gel. The diaphragm protects the gel from potential damage to the surrounding material. The diaphragm can be part of the tube.

【技术实现步骤摘要】
具有膜片的压力感测集成电路器件
本专利技术涉及压力传感器集成电路器件，并且更特别地涉及压力感测器件的盖子。
技术介绍
能够测量气压的集成电路(IC)可用于许多应用中。一种这样的应用是胎压监测系统(TPMS)。常规的TPMS使用压力感测集成电路来测量轮式车辆的轮胎的气压，其中每个集成电路还包含用于将感测到的气压信息发送给TPMS处理器的发送器。TPMS处理器持续监测每个轮胎内的气压，并且在任意轮胎内的气压超出规定范围时生成信号。图1是常规的压力感测器件100的顶侧透视图。图2是器件100的底侧透视图，以及图3是器件100的沿着图1中的切割线Y-Y的截面侧视图。器件100是四方扁平无引线(QFN)封装的器件。器件100包含以例如管芯贴附材料(未示出)贴附于器件100的底面上的金属热焊盘(pad)104的管芯102。金属热焊盘104有时称为管芯焊垫(paddle)。器件100还包含多个引线或触头106和相应的键合丝线108。键合丝线108将引线106连接到管芯102的顶面上的相应的管芯焊盘(未示出)。在器件100中，引线108没有从器件100的外表面延伸出(因此，还有为器件100选定的“四方扁平无引线”封装的“无引线”部分)。管芯102的顶面具有压力感测区(未示出)。一层柔性凝胶110覆盖于管芯102和键合丝线108之上。凝胶110保护管芯102和键合丝线304免受环境导致的破坏。器件100的顶侧具有带有孔口114的盖子112。盖子112可以是金属的，或者由其他任何合适的材料制成。盖子112典型地标注有可标识器件100及其制造商的信息。器件100还包含用于形成器件100的侧壁118和底板120的一些部分的密封剂116。底板120是包含焊垫104、引线106及密封剂116的间隙部分的器件100的底面部分。在盖子112、侧壁118、凝胶110以及底板120的任何裸露部分之间的是腔体122。由于孔口114，在腔体122内的气压与器件100的最近外部124的环境气压相同。孔口114的尺寸被设计为大到足以使压力在外部124与腔体122之间快速变均衡，并且小到足以防止某些碎片及其他物体经由孔口114进入腔体122以及破坏凝胶110、管芯102和/或键合丝线108。管芯102的压力传感器能够通过柔性凝胶110感测腔体122内的气压。器件100可以经由引线106表面安装于印刷电路板(PCB)(未示出)，以连接至TPMS的其他构件，例如，微控制器和/或发送器。取决于各种因素，例如，凝胶110的组成、存在于腔体122和外部124内的气体，以及这些气体的压力，凝胶110可以受到一种或多种不利影响，例如，在凝胶110内的气泡形成或者凝胶110的硬化。因此，有利的是能够更好地保护凝胶110。附图说明本专利技术的其他方面、特征和优点通过下面的详细描述、权利要求书和附图将会变得更加显而易见。在附图中，相同的附图标记指示相似的或相同的元件。注意，附图中的元件并不一定是按比例绘制的。图1是常规的封装集成电路压力感测器件的顶侧透视图；图2是图1的器件的底侧透视图；图3是图1的器件的截面侧视图；图4是根据本专利技术的一种实施例的器件的顶视图；图5是图4的器件的截面侧视图；图6是在较高压力下的图5的器件的截面侧视图；图7是根据本专利技术的一种实施例的图4的器件的组装步骤的截面侧视图；图8是图4的器件的后一组装步骤的截面侧视图；图9是图4的器件的再后一步组装步骤的截面侧视图；以及图10是根据本专利技术的一种可替换实施例的器件的截面侧视图。具体实施方式本文公开了本专利技术的详细说明性实施例。但是，本文所公开的特定的结构和功能细节仅仅是为了描述本专利技术的示例实施例的代表。本专利技术的实施例可以用许多可替换的形式来实现，并且不应当被理解为仅限制于本文所阐明的实施例。此外，本文所使用的术语只是为了描述特定的实施例，并且并非意在对本专利技术的示例实施例进行限制。如同本文所使用的，单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“该(the)”意指同样包括复数形式，除非上下文另有明确指出。还应当理解，词语“包含”、“含有”、“具有”、“带有”、“包括”和/或“涵盖”表示存在着所说明的特征、步骤或构件，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤或构件。还应当注意，在某些可替换的实施方式中，所指出的功能/动作可以按照与附图所示的顺序不同的顺序出现。在一种实施例中，柔性膜片被用作在压力感测集成电路器件的柔性凝胶与周围环境之间的屏障。膜片有助于消除或减少某些或所有前面所描述的对凝胶材料的不利影响。在一种实施例中，压力感测集成电路(IC)器件包含含有压力传感器的管芯、覆盖着压力传感器的柔性凝胶以及覆盖着柔性凝胶的柔性膜片。膜片和柔性凝胶使压力传感器能够感测集成电路器件外部的环境压力。图4-6示出了本专利技术的一种实施例，其中图4是根据本专利技术的一种实施例的器件400的顶部平面图，图5是图4的器件400沿切割线Y-Y的截面侧视图，以及图6是图5的器件400在较高压力下的截面侧视图。图7-9示出了在组装过程中的各个步骤的器件400，其中图7示出了在模制(molding)过程之前的器件400，图8是在模制过程期间的器件400的截面侧视图，以及图9是在模制过程之后且在去除了模制销之后的器件400的截面侧视图。在所示的实施例中，器件400是包含与图1的上述器件100的元件类似的元件的QFN(四方扁平无引线)型封装的器件。但是，本领域技术人员应当理解，器件400可以包括有引线器件、BGA(球栅阵列)器件等。现在参照图4-6，器件400包含以例如管芯贴附材料(未示出)贴附于引线框的焊垫404上的压力感测管芯402。器件400还包含多个引线406以及用于将引线406连接到管芯402的顶面或活动面上的相应焊盘的相应的键合丝线408。本领域技术人员应当理解，管芯402的顶面同样具有压力感测区。压力感测管芯402可以包含例如压阻式传感器、电容式传感器和/或微机电系统(MEMS)。柔性凝胶410覆盖着包含压力感测区的管芯402的顶面的第一部分。包含管芯焊盘的管芯402的顶面的剩余部分用模制化合物或密封剂412覆盖。密封剂412同样覆盖着键合丝线408以及引线406的内表面，例如，顶面406a和内表面406b。密封剂412形成器件400的侧壁414和底板416的一些部分。底面416是包含管芯焊垫404、引线406以及密封剂412的间隙部分的器件400的底面部分。器件400的顶侧具有带有孔口419的盖子418。应当注意，盖子418的顶部可以与密封剂412的顶部齐平，在其之下或者延伸到其之上。位于盖子418下方的柔性膜片420覆盖着凝胶410的顶部并与其直接接触。在膜片420与盖子418之间的空间形成了腔体422。膜片420是柔性的，并且由可能破坏凝胶410的气体基本上不可透过的材料制成。可以与盖子418成一体或者分离的膜片420可以由例如橡胶、有机硅(silicone)、塑料、金属或热胶带制成。膜片420能够将腔体422内的压力传递给凝胶505，如同下文所描述的。如图9所示，在一种优选的实施例中，密封剂412被大体塑形为具有外部侧壁414、在密封剂412的顶侧的内凹部424的三层敞开箱体，并且每个层都具有相应的内壁。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力感测集成电路(IC)器件，包括：压力感测管芯；至少覆盖所述压力感测管芯的压力感测区的柔性凝胶；以及覆盖所述柔性凝胶的柔性膜片，其中所述柔性膜片和所述柔性凝胶使压力传感器能够感测所述集成电路器件外部的环境压力。

【技术特征摘要】
1.一种压力感测集成电路(IC)器件，包括：压力感测管芯；至少覆盖所述压力感测管芯的压力感测区的柔性凝胶；以及覆盖所述柔性凝胶的柔性膜片，其中所述柔性膜片和所述柔性凝胶使压力传感器能够感测所述集成电路器件外部的环境压力。2.根据权利要求1所述的集成电路器件，还包括：具有孔口的盖子；以及所述盖子贴附于其上的多层密封剂，其中凹部被限定于所述盖子下方，其中：所述管芯被所述密封剂部分地覆盖；所述凝胶位于所述密封剂的第一层之内；所述膜片位于所述第一层上方的所述密封剂的第二层之内；并且所述盖子位于所述第二层上方的所述密封剂的第三层之内。3.根据权利要求2所述的器件，其中所述膜片包括：覆盖所述凝胶的凸起的中央部；与所述密封剂接触的环形壁部；以及将所述中央部连接至所述壁部的环形支撑部。4.根据权利要求3所述的器件，其中：所述中央部由第一材料制成；并且所述壁部和支撑部由与所述第一材料不同的第二材料制成。5.根据权利要求3所述的器件，其中：所述密封剂的所述第一层的顶面形成了在所述凝胶的一部分周围的环形法兰；并且所述膜片的所述支撑部覆盖所述法兰。6.根据权利要求2所述的器件，其中：所述器件还包括具有焊垫和多个引线的引线框；所述管芯贴附于所述焊垫并且与所述引线电连接；并且所述密封剂覆盖所述引线以及所述管芯的至少一部分。7.根据权利要求6所述的器件，其中：所述管芯具有经由相应的键合丝线与相应的引线电连接的多个管芯焊盘；所述管芯焊盘和所述键合丝线以所述密封剂覆盖；并且所述压力感测区没有被所述密封剂覆盖。8.根据权利要求1所述的器件，其中所述膜片与所述盖子集成一体。9.一种集成电路器件，包括：包含...

【专利技术属性】
技术研发人员：小M·L·钦，A·M·黛斯卡尔汀，A·M·阿拉亚塔，
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