传感器封装及其制造方法技术

本申请涉及传感器封装，包括接合到中间载体的传感器芯片，并且传感器元件在载体中的开口上。封装用于焊接到板，在这期间中间载体保护传感器芯片的传感器部分。

Sensor packaging and manufacturing method

The present application relates to a sensor package including a sensor chip bonded to an intermediate carrier and a sensor element on an opening in the carrier. The package is used for welding to the board, during which the intermediate carrier protects the sensor part of the sensor chip.

【技术实现步骤摘要】
传感器封装及其制造方法本申请是申请日为2014年11月19日，申请号为201410662747.3的中国专利申请“传感器封装及其制造方法”的分案申请。
本申请涉及传感器芯片封装。
技术介绍
方型扁平式封装是表面安装集成电路封装的一个例子，其中欧翼从封装的四个面中的每一个延伸。一种为了改善小型化和用于传感器封装的修改是所谓的带散热片、薄四方扁平无引线封装(HVQFN)。这种封装没有元件从封装延伸，和其中封装包括集成的散热部分。这种封装是和其它表面安装器件一起，用于通过焊接被安装在印刷电路板(PCB)上。图1中的(a)示出了用于焊接到PCB上的HVQFN封装。传感器芯片10具有在顶表面的外区周围的焊盘11。在一个例子中，这些焊盘连接到接合线14，接合线14向下延伸到载体12，载体12例如是引线框架，这提供了扩散(fanout)功能。接合线植入在封装中。接合线通过引线键合连接。这通常是“冷焊”工艺，连接的材料没有(如真正的焊缝和焊接工艺那样)成为液态。当IC要用于引线键合时，在接合焊盘上存在金属化，并且这通常是铝或金。引线框架12具有焊接到下面的PCB13的外接触，和在芯片10的下方的中心管芯焊盘区域。中心管芯焊盘区域也被焊接到PCB，以及该焊接区域执行散热功能。替代引线框架，载体可以例如是层压基板。芯片10载有一个或多个传感器元件16。HVQFN腔体封装允许在芯片上的传感器通过具有开口的封装以具有到环境的开放接口，通过所述开口传感器区域被暴露。图1中的(b)示出了位于焊盘11上的具有焊料凸块18的传感器芯片，焊盘11可以用于使能芯片直接安装到PCB上。图1中的(a)的封装的优点是与管芯尺寸相比，封装尺寸相对大，如由箭头20所示。很显然芯片尺寸封装(CSP)从尺寸和成本的角度来看是优选的，例如通过直接焊接芯片到PCB。然而，这种用于传感器的方法的缺点是来自CSP工艺的污染风险，特别是当焊料凸块在晶圆级被附接时当焊料凸块回流焊接时的焊料飞溅的风险，而且在板焊接工艺期间在客户方面可能污染传感器区域，并且影响它的功能。图2和3被用于解释直接将芯片焊接到PCB上的问题。图2示出了传感器元件16在当准备焊接到PCB上，特别是当形成焊球18时如何被CSP工艺污染。该工艺从晶圆开始，在晶圆上形成焊盘11，接着是凸块底层金属层。通过回流工艺形成焊球，这将引起如22所示的污染。产生的封装然后在客户方(即电子电路的制造者而不是各个元件)被焊接到PCB13。芯片的设计者不知道在这个阶段可以使用什么水平的清洁，也不知道使用的焊料和其它材料的质量。图3示出了当封装被设置在客户电路板13上时如何通过焊锡回流污染传感器元件16。污染物如26所示。因此需要一种保护传感器元件的传感器封装，但比图1中的(a)的引线键合封装使用更少的空间。
技术实现思路
本专利技术由权利要求限定。根据一个实施例，提供一种传感器封装，包括：集成电路芯片，所述集成电路芯片在第一表面上具有至少一个传感器元件；具有第一表面的中间载体，通过粘合剂将集成电路芯片的第一表面接合到中间载体的第一表面，其中中间载体具有传感器元件下方的开口；和焊料接合焊盘，位于与中间载体的第一表面相对的第二表面上；当形成封装时，粘合剂避免受到与焊接有关的工艺的污染。中间载体为芯片上的传感器元件提供防护。封装可以形成为“近CSP”(芯片尺寸封装)，其中中间载体不需要明显大于芯片。封装使用中间载体，和粘合剂将芯片和中间载体互连。例如，由中间载体的外边缘限定的外部的形状可以在芯片形状的外边缘的0.5mm范围内，更优选地在0.4mm范围内，以及更优选地在0.3mm范围内。这是可能的，因为不需要例如用于接合线的空间。尽管封装尺寸小，但是例如当将封装焊接到客户PCB上时，具有传感器开口的中间载体提供用于传感器的防护。集成电路芯片可以包括金凸块或镍金凸块(即具有很少金防护层以避免氧化的化学镀镍凸块)，该凸块通过粘合剂被接合到中间载体的第一表面。这是在封装制造中避免使用焊料的一种方法。粘合剂可以包括各向异性导电胶或非导电胶。开口的面积可以比传感器元件的传感器面积小很多。这样，中间载体作为屏障以保护传感器，和只需要用于正确传感器操作的足够大的开口。包胶模可以可选地提供在集成电路芯片上以改善封装的鲁棒性。传感器装置可以包括电路板和传感器封装，通过将焊料接合焊盘焊接到电路板上的迹线来固定到电路板上。一个实施例还提供了一种传感器封装的制造方法，包括：提供集成电路芯片，所述集成电路芯片在第一表面上具有至少一个传感器元件；和通过粘合剂将集成电路芯片的第一表面接合到中间载体的第一表面，其中中间载体具有传感器元件下方的开口，其中中间载体包括焊料接合焊盘，焊料接合焊盘位于与中间载体的第一表面相对的第二表面上。附图说明通过根据以下附图描述本专利技术实施例，其中：图1示出了已知的HVQFN传感器封装以及基本的芯片封装以使能尺寸比较；图2示出了当传感器直接附着到PCB上时可能产生的第一污染问题；图3示出了当传感器直接附着到PCB上时可能产生的第二污染问题；图4示出了一种封装和用于形成封装的方法的例子；和图5示出了图4的封装附着到电路板。具体实施方式本申请涉及传感器封装，通过该传感器封装将传感器芯片接合到中间载体，并且传感器元件在载体中的一个开口或一组开口上。封装用于焊接到板，在这期间中间载体保护传感器芯片的传感器部分。图4示出了传感器封装的制造方法。该方法始于集成电路芯片40，该集成电路芯片40在第一表面41上具有至少一个传感器元件42。第一表面还具有例如金或镍金或铜的金属凸块44。这些中的每一个都形成在金属焊盘的上方，金属焊盘限定了芯片的最终输入或输出端，并且凸块底层金属层是位于金属焊盘和金属凸块之间。通过使用粘合剂将集成电路芯片40的第一表面41接合到中间载体48的第一表面，该粘合剂例如是各向异性导电粘合剂(ACA)或非导电粘合剂(NCA)。可以用带或膏的形式施加粘合剂。中间载体48具有在传感器元件42下方的开口50或一组开口。注意通常不需要传感器元件传感器表面与开口一致。例如，传感器可能是压力传感器，对于压力传感器不需要校准。类似地，化学传感器也不需要直接校准。中间载体48包括焊料接合焊盘52，焊料接合焊盘52位于与第一表面相对的中间载体的第二表面上。这样提供从而整个封装可以如表面安装器件设置在印刷电路板上，同时和其它表面安装元件一起设置。集成电路芯片的面积可以例如占由中间载体48的外边缘所限定的形状的面积的60％，从而制造接近芯片尺寸封装。该面积可以至少占载体面积的70％或甚至80％。类似地，由中间载体的外边缘限定的外部的形状可以在芯片形状的外边缘的0.5mm范围内，更优选地在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种传感器封装，包括：/n集成电路芯片(40)，所述集成电路芯片(40)在其第一表面上具有至少一个传感器元件(42)；/n具有第一表面的中间载体(48)，通过粘合剂将集成电路芯片的第一表面接合到中间载体(48)的第一表面，其中中间载体(48)具有位于传感器元件(42)下方的开口(50)；和/n焊料接合焊盘(52)，位于与中间载体(48)的第一表面相对的中间载体(48)的第二表面上，/n其中，所述集成电路芯片(40)包括金属凸块(44)，所述凸块(44)通过粘合剂被接合到中间载体(48)的第一表面，/n所述粘合剂包括各向异性导电胶或非导电胶，以及/n所述传感器封装包括由所述中间载体(48)形成的遮蔽，所述遮蔽被配置和布置为防止所述至少一个传感器元件(42)的传感器区域被污染。/n

【技术特征摘要】
20131212 EP 13196851.31.一种传感器封装，包括：
集成电路芯片(40)，所述集成电路芯片(40)在其第一表面上具有至少一个传感器元件(42)；
具有第一表面的中间载体(48)，通过粘合剂将集成电路芯片的第一表面接合到中间载体(48)的第一表面，其中中间载体(48)具有位于传感器元件(42)下方的开口(50)；和
焊料接合焊盘(52)，位于与中间载体(48)的第一表面相对的中间载体(48)的第二表面上，
其中，所述集成电路芯片(40)包括金属凸块(44)，所述凸块(44)通过粘合剂被接合到中间载体(48)的第一表面，
所述粘合剂包括各向异性导电胶或非导电胶，以及
所述传感器封装包括由所述中间载体(48)形成的遮蔽，所述遮蔽被配置和布置为防止所述至少一个传感器元件(42)的传感器区域被污染。


2.根据权利要求1所述的封装，其中，由中间载体(48)的外边缘限定的外部形状在芯片(40)形状的外边缘的0.5mm范围内。


3.根据权利要求1所述的封装，其中，由中间载体(48)的外边缘限定的外部形状在芯片(40)形状的外边缘的0.4mm范围内。


4.根据权利要求1所述的封装，其中，位于集成电路芯片(40)上方的包胶模(54)限定所述封装，由包胶模(54)的外边缘限定的外部形状在芯片(40)形状的外边缘的0.5mm范围内。


5.根据权利要求1所述的封装，其中，集成电路芯片(40)包括金、镍或镍金凸块(44)，所述凸块(44)通过粘合剂被接合到中间载体(48)的第一表面。


6.根据权利要求1所述的封装，其中，中间载体具有位于传感器元件(42)下方的一组开口(50)。


7.根据权利要求1所述的封装，其中，开口(50)或一组开口具有比传感器元件(42)的传感器面积更小的面积。


8.一种传感器装置，包括：
电路板(60)；和
根据权利要求1所述的传感器封装，通过将焊料接合焊盘(52)焊接到电路板(6...

【专利技术属性】
技术研发人员：亨德里克·博曼，罗埃尔·达门，西恩拉德·科内利斯·塔克，
申请(专利权)人：AMS国际有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH