堆叠式管芯组装件制造技术

本发明专利技术公开了堆叠式管芯组装件。一种传感器设备(1)，该传感器设备(1)包括：引线框架(9)；第一/第二半导体管芯(2a)，该第一/第二半导体管芯(2a)具有在第一/第二传感器位置(L1、L2)处的第一/第二传感器结构(4a，14a)，以及多个第一/第二键合焊盘(7a、7b)，该多个第一/第二键合焊盘(7a、7b)电连接至引线框架(9)；半导体管芯具有带有几何中心(6a)的正方形或矩形；传感器位置(L1，L2)从几何中心偏移；第二管芯(2b)堆叠在第一管芯(2a)之上，并且相对于第一管芯(2a)被旋转非零的角度并任选地还被偏移或被移位(DX，DY)，使得第一传感器位置(L1)和第二传感器位置(L2)的垂直投影重合。第二传感器位置(L2)的垂直投影重合。第二传感器位置(L2)的垂直投影重合。

【技术实现步骤摘要】
堆叠式管芯组装件


[0001]本专利技术涉及传感器设备的领域，并且更具体地涉及在汽车环境中使用的传感器设备，该传感器设备包括两个半导体管芯，一个用于执行实际测量并且一个用于执行冗余测量。

技术介绍

[0002]具有高可靠性的传感器设备在各种各样的应用中(诸如例如在汽车应用中)是重要的。此外，通常优选包括多个基本上相同的传感器(例如两个传感器)，以便(例如在对确保安全性是关键的应用中)提供冗余。
[0003]冗余传感器设备是本领域已知的，其中各自包含至少一个传感器的多个衬底被组合在单个封装中以提供实际传感器测量和冗余传感器测量。其中两个衬底并排放置的设备需要更大的覆盖区，这是不期望的。为了减少覆盖区，衬底可被彼此上下堆叠(例如如图1-图3所示)，每种解决方案例如在封装覆盖区、封装厚度、测量准确性、组件计数、生产过程的复杂度等方面都具有其优点和缺点。
[0004]总是存在改进和替代的余地。

技术实现思路

[0005]本专利技术的实施例的目的是提供一种传感器设备，该传感器设备包括两个堆叠的衬底，每个衬底包括传感器结构，尤其是磁传感器结构和包括该结构的磁传感器系统。
[0006]本专利技术的实施例的目的是提供在汽车环境中使用以执行实际测量和冗余测量(例如以用于改善安全性)的此类传感器设备和传感器系统。
[0007]本专利技术的实施例目的是在紧凑封装(例如具有相对较小或减小的封装覆盖区，和/或相对较小或减小的封装高度)中提供此类传感器设备。
[0008]本专利技术的实施例的目的是提供其中测量结果(例如，所测得的信号或从其中导出的值)更好地匹配、和/或容易或更容易地生产或组装(例如，更容易电连接至引线框架，例如更容易进行接线键合)的此类传感器设备。
[0009]本专利技术的特定的实施例的目的是提供其中两个传感器结构是磁传感器结构的此类传感器设备。
[0010]本专利技术的特定的实施例的目的在于，传感器设备可以具有两个相似或相同的衬底，同时提供更好匹配的测量结果，并且容易或更容易生产或组装。
[0011]本专利技术的特定的实施例的目的是提供一种磁传感器设备或系统，此外该磁传感器设备或系统对外部干扰场高度不敏感。
[0012]这些和其他目的通过根据本专利技术的实施例的设备和方法来实现。
[0013]根据第一方面，本专利技术还提供了一种传感器设备，该传感器设备包括：引线框架；第一半导体管芯，该第一半导体管芯具有带有第一几何中心(6a)的第一矩形形状，并且被电连接至引线框架，并且包括位于第一传感器位置的第一传感器结构；第二半导体管芯，该
第二半导体管芯具有等于第一矩形形状的第二矩形形状，并且具有第二几何中心(6b)，并且被电连接至引线框架，并且包括位于第二传感器位置的第二传感器结构；其中第一传感器位置从第一几何中心偏移；第二传感器位置从第二几何中心偏移；第二半导体管芯被堆叠在第一半导体管芯之上，并且相对于第一半导体管芯旋转并且还任选地被移位，使得第一传感器位置和第二传感器位置在所述引线框架上的正交投影重合。
[0014]“传感器结构”包括一个或多个“敏感元件”。
[0015]例如，在“磁传感器设备”的情况下，每个传感器结构包括一个或多个磁敏元件，并且可以进一步例如包括集成磁聚集器(IMC)。例如，磁敏元件可例如从以下各项组成的组选择：水平霍尔元件、垂直霍尔元件、磁阻元件(诸如例如AMR、GMR、TMR元件)。
[0016]“第一传感器结构”位于“第一传感器位置”，该“第一传感器位置”可被定义为基本上位于一个或多个敏感元件的“中间”或一个或多个敏感元件之间的中间的点。
[0017]优选地，旋转是围绕垂直于引线框架的轴的旋转。
[0018]优选地，第一和第二半导体管芯位于引线框架的同一侧，并且被取向成使得它们的有源表面按相同的方向(例如，两者都远离引线框架)取向。
[0019]优选地，第一传感器位置相对于第一矩形形状的相对位置L1与第二传感器位置相对于第二矩形形状的相对位置相同。
[0020]该磁传感器设备的主要优点在于，可以使用标准装备以简单的方式在顶侧执行电气连接，与图1的示例相反，在图1中，需要在安装第二半导体管芯之前放置电连接111(例如，键合接线)，这使处理复杂化。
[0021]优点在于，该传感器设备不需要在第一半导体管芯与第二半导体管芯之间安装间隔件或插入件，尽管在一些实施例中可以安装。
[0022]主要的优点在于，第一传感器和第二传感器结构能够测量在基本上相同的3D位置处的物理量，例如磁场。此类传感器设备理想地适于需要冗余的汽车应用。
[0023]第一半导体管芯可以以任何合适的方式机械地安装到引线框架上，例如借助于引线框架和第一半导体管芯之间的绝缘带。
[0024]本专利技术还提供了一种传感器设备，该传感器设备包括：引线框架；两个相同的半导体管芯，包括第一半导体管芯和第二半导体管芯，每个管芯均具有带有几何中心的矩形形状，并且每个管芯包括位于从其几何中心偏移的传感器位置处的传感器结构；第二半导体管芯被堆叠在第一半导体管芯之上，并且相对于第一半导体管芯被旋转非零角度并且还任选地被移位，使得第一传感器位置L1和第二传感器位置L2的正交投影基本上一致。
[0025]主要的优点在于使用两个相同的半导体管芯(至少在硬件方面)，因为这简化了半导体管芯的设计、测试和评估。
[0026]在实施例中，传感器设备仅包括两个半导体管芯，即所述第一半导体管芯和所述第二半导体管芯。
[0027]在实施例中，第一半导体管芯包括多个第一键合焊盘，并且第二半导体管芯包括多个第二键合焊盘，其中被堆叠的管芯的多个第一和第二键合焊盘被暴露以用于允许接线键合。
[0028]在实施例中，第一半导体管芯包括接线键合至引线框架的多个第一键合焊盘；并且其中第二半导体管芯包括接线键合至引线框架的多个第二键合焊盘。在该实施例中，电
连接至引线框架是借助于键合接线或接线键合来实现的。优点在于，由于两个半导体管芯的旋转和偏移或移位，键合焊盘在顶侧被暴露，使得它们可以容易地进行接线键合。
[0029]在实施例中，第一传感器位置相对于第一矩形形状的相对位置与第二传感器位置相对于第二半导体管芯的相对位置相同。在该实施例中，布局可以是相同的，但这不是绝对需要的。布局是相似的就足够了。
[0030]在实施例中，第二半导体管芯具有与第一半导体管芯的布局相同的布局。其中具有“相同的布局”意味着可以使用单个掩膜集合。尽管对于本专利技术的工作不是绝对必需的，但实施例的优点在于，其中第一半导体管芯和第二半导体管芯是相同的，因为它很大程度简化了设计、特征化、合格性测试、物流、组装等。
[0031]在某些实施例中，第一半导体管芯是从与第二半导体管芯的硅晶片相同的硅晶片中获得。
[0032]在其他实施例中，第一半导体管芯是从与第二半导体管芯的硅晶片不同的硅晶片中获得。
[0033]在实施例中，堆叠的管芯重叠管芯面积的至少本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种传感器设备(1)，所述传感器设备(1)包括：引线框架；第一半导体管芯(2a)，所述第一半导体管芯(2a)具有带有第一几何中心(6a)的第一矩形形状，并且被电连接至所述引线框架，并且包括位于第一传感器位置(L1)的第一传感器结构(4a)；第二半导体管芯(2b)，所述第二半导体管芯(2b)具有等于所述第一矩形形状的第二矩形形状，并且具有第二几何中心(6b)，并且被电连接至所述引线框架，并且包括位于第二传感器位置(L2)的第二传感器结构(4b)；其中：所述第一传感器位置(L1)从所述第一几何中心(6a)偏移；所述第二传感器位置(L2)从所述第二几何中心(6b)偏移；所述第二半导体管芯(2b)被堆叠在所述第一半导体管芯(2a)之上，并且相对于所述第一半导体管芯(2a)被旋转并且还任选地被移位，使得所述第一传感器位置(L1)和所述第二传感器位置(L2)在所述引线框架上的正交投影重合。2.根据权利要求1所述的传感器设备(1)，其特征在于，所述第一半导体管芯(2a)包括接线键合到所述引线框架(9)的多个第一键合焊盘(7a)；并且其中，所述第二半导体管芯(2b)包括接线键合到所述引线框架的多个第二键合焊盘(7b)。3.根据权利要求1所述的传感器设备(1)，其特征在于，所述第一传感器位置(L1)相对于所述第一矩形形状的相对位置与所述第二传感器位置(L2)相对于所述第二半导体管芯(2b)的相对位置相同。4.根据权利要求1所述的传感器设备(1)，其特征在于，所述第二半导体管芯(2b)具有与所述第一半导体管芯(2a)的布局相同的布局。5.根据权利要求1所述的传感器设备(1)，其特征在于，所述第一矩形形状具有定义长度方向(X)的长度(L)和定义垂直于所述长度方向(X)的宽度方向(Y)的宽度(W)，所述长度(L)等于或大于所述宽度(W)；并且其中，所述第一传感器位置(L1)沿所述长度方向(X)从所述第一半导体管芯(2a)的几何中心(6a)偏移第一预定义偏移(dx)，并且在所述宽度方向(Y)上从所述第一半导体管芯(2a)的几何中心(6a)偏移第二预定偏移(dy)，其中，所述第一偏移(dx)和所述第二偏移(dy)中的至少一者不同于零。6.根据权利要求5所述的传感器设备(1)，其中，所述第一预定义偏移(dx)和所述第二预定义偏移(dy)中的一者等于零，而所述第一预定义偏移(dx)和所述第二预定义偏移(dy)中的另一者不同于零。7.根据权利要求5所述的传感器设备(1)，其中，所述第一预定义偏移(dx)和所述第二预定义偏移(...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：迈来芯电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：