无凝胶压力传感器封装制造技术

公开了一种无凝胶传感器封装。在一个实施例中，所述封装包括具有第一基板的微机电系统(MEMS)管芯，所述第一基板又包括在其上形成MEMS装置的第一表面。所述封装还包括聚合物环，所述聚合物环具有在背面相对的第一与第二表面之间延伸的内壁。所述聚合物环的所述第一表面接合到所述第一基板的所述第一表面以限定其中容纳所述MEMS装置的第一空腔。具有与所述第一空腔同心的第二空腔的模制化合物主体使得所述MEMS装置与所述封装的外部环境之间能够流体连通。

【技术实现步骤摘要】
无凝胶压力传感器封装
本专利技术涉及微机电系统的封装。具体地，本专利技术涉及无凝胶压力传感器封装。
技术介绍
微机电系统(MEMS)是具有嵌入式机械组件的半导体装置。MEMS装置包括例如压力传感器、加速度计、陀螺仪、麦克风、数字镜面显示器、微射流装置等。包括压力传感器装置的MEMS装置可用于广泛范围的应用中。将参考MEMS压力传感器(以下简称压力传感器)来描述本公开，应理解，本公开不应限于此。至少部分地由于压力传感器必须与外界环境相互作用、许多类型压力传感器的脆弱性以及严重的成本限制，所以在压力传感器的封装方面存在很大的挑战。实际上，许多压力传感器装置的应用需要较小尺寸和低成本的封装以满足较高的成本目标。
技术实现思路
在一个实施例中，公开了一种封装，其包括微机电系统(MEMS)管芯，所述MEMS管芯包括第一基板，所述第一基板包括在其上形成MEMS装置的第一表面。聚合物环接合到所述第一基板的所述第一表面以产生其中容纳所述MEMS装置的第一空腔。所述封装还包括模制化合物主体，所述模制化合物主体包括与所述第一空腔同心的第二空腔以使得所述MEMS装置与所述封装的外部环境之间能够流体连通。所述聚合物环可以包括在背面相对的第一与第二表面之间延伸的内壁，其中所述聚合物环的所述第一表面接合到所述第一基板的所述第一表面。所述模制化合物主体可以包括与所述聚合物环的所述第二表面齐平的第一表面。所述聚合物环的所述第一表面可以接合到所述第一基板的所述第一表面。在所述聚合物环的所述第一表面与所述第一基板之间可以形成密封，所述密封在包封过程期间抑制模制化合物流动到所述第一空腔中。所述MEMS管芯可以包括第二基板，所述第二基板包括第一凹槽。所述第一基板可以另外包括悬臂式平台结构，所述悬臂式平台结构具有平台和从所述平台延伸的臂，其中所述平台和所述臂悬置在所述第一凹槽上方。所述MEMS装置可以形成于所述平台上，并且所述聚合物环可以接合到所述臂而非所述平台。所述MEMS管芯可以包括形成于所述平台和所述臂上的导电迹线，其中所述聚合物环接触形成于所述臂上的所述导电迹线的一部分，而不接触形成于所述平台上的所述导电迹线的一部分。所述MEMS管芯可以安装在包括接合焊盘的控制管芯上，其中MEMS管芯包括形成于所述第一表面上的接合焊盘，其中封装另外包括将所述控制管芯接合焊盘中的一个连接到所述第一表面接合焊盘中的一个的接合线，并且其中所述模制化合物主体包封所述接合线。聚合物环可以包括在一对所述第一表面接合焊盘之间横向延伸的指形件。MEMS装置可以是压力传感器。还公开了一种形成封装装置的方法，其包括将聚合物膜应用到包含微机电系统(MEMS)管芯的晶片，其中所述MEMS管芯中的每一个包括形成MEMS装置的第一表面。此后，移除所述聚合物膜的一部分以产生环，其中所述聚合物环产生其中容纳MEMS装置的第一空腔。所述方法可以另外包括在移除聚合物环的所述部分之前加热所述晶片以便将所述聚合物膜接合到所述第一表面。所述方法可以另外包括切割所述晶片以分离所述MEMS管芯，将分离的MEMS管芯中的一个粘附到集成电路(IC)管芯，在将分离的MEMS管芯中的一个粘附到所述IC管芯之后，将所述IC管芯粘附到引线框架，使用接合线将所述MEMS管芯上的接合焊盘连接到所述IC管芯上的接合焊盘，使所述聚合物环与模具接触以在所述模具与所述聚合物环之间产生密封，以及当所述聚合物环接触所述模具时，用模制化合物包封所述MEMS管芯的一部分和接合线。在所述方法中的所述聚合物环可以包括在背面相对的第一与第二表面之间延伸的内壁，其中所述聚合物环的所述第一表面接合到所述第一表面。所述方法可以另外包括固化所述模制化合物以产生模制化合物主体，其中所述模制化合物主体包括与所述第一空腔同心的第二空腔以使得所述MEMS装置与所述封装装置的外部环境之间能够流体连通。在另一实施例中，公开了一种设备，所述设备包括微机电系统(MEMS)管芯，所述MEMS管芯包括第一基板和聚合物环，所述第一基板包括在其上形成压力传感器装置的第一表面，所述聚合物环接合到所述第一基板的所述第一表面以产生其中容纳所述压力传感器装置的第一空腔。所述设备可以进一步包括模制化合物主体，所述模制化合物主体包括与所述第一空腔同心的第二空腔以使得所述压力传感器装置与所述封装的外部环境之间能够流体连通。所述聚合物环可以包括在背面相对的第一与第二表面之间延伸的内壁，其中所述聚合物环的所述第一表面接合到所述第一基板的所述第一表面。所述模制化合物主体包括与所述聚合物环的所述第二表面齐平或基本上齐平的第一表面。所述MEMS管芯可以包括第二基板，所述第二基板包括第一凹槽，所述第一基板另外包括悬臂式平台结构，所述悬臂式平台结构具有平台和从所述平台延伸的臂，其中所述平台和所述臂悬置在所述第一凹槽上方，其中所述压力传感器装置形成于所述平台上，并且其中所述聚合物环接合到所述臂而非所述平台。附图说明图1示出了基板的俯视图和侧截面视图。图2示出了在制造过程的后续阶段的图1的结构的俯视图和侧截面视图。图3示出了在制造过程的后续阶段的图2的结构的俯视图和侧截面视图。图4示出了在制造过程的后续阶段的图3的结构的俯视图和侧截面视图。图5示出了在制造过程的后续阶段的图4的结构的俯视图和侧视图。图6示出了图4中所示的具有替代性厚膜聚合物环的结构的俯视图和侧视图。图7示出了晶片切割后图5的装置的俯视图和侧视图。图8示出了在创建模制主体的一种类型的包封过程中的图7中所示的装置。图9是创建模制主体的包封过程之后的应力隔离压力传感器管芯的俯视图和截面侧视图。具体实施方式典型的压力传感器封装涉及将压力传感器放置在由非导电材料制成的空腔型封装中。空腔封装减少或消除了压力传感器上的应力，而应力可能会以不可确定的方式更改压力传感器的性能。然而，产生用于压力传感器的空腔存在着挑战。压力传感器具有许多不同的配置，可以使用不同的制造工艺以不同的方式进行封装。将参考应力隔离压力传感器(以下简称应力隔离Pcell)管芯的制造和封装描述本公开，应理解，本公开不应限于此。图1示出在制造和封装应力隔离Pcell管芯的过程的初始阶段包含在晶片(图中未示)中的第一基板102的俯视图和侧截面视图。使用已知技术蚀刻第一基板102以形成对应的凹槽104。具体地说，将凹槽104从表面106蚀刻到第一基板102中的深度小于第一基板102的厚度。图2示出了在制造过程的后续阶段的图1的结构的俯视图和侧截面视图。将包含第二基板204的晶片(图中未示)附接到第一基板102的表面106，使得凹槽104插入在第二基板204与第一基板102之间。在实施例中，第二基板204可以包括在晶体晶片中，所述晶体晶片使用绝缘体上覆硅(SOI)工艺、熔融接合或另一类似工艺附接到包含第一基板102的晶片。在将第二基板204附接到第一基板102之后，形成掩埋空腔或凹槽206。图3示出了在制造过程的后续阶段的图2的结构的俯视图和侧截本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种封装，其特征在于，包括：/n微机电系统(MEMS)管芯，其包括第一基板，所述第一基板包括在其上形成MEMS装置的第一表面；/n聚合物环，其接合到所述第一基板的所述第一表面以产生其中容纳所述MEMS装置的第一空腔；/n模制化合物主体，其包括与所述第一空腔同心的第二空腔以使得所述MEMS装置与所述封装的外部环境之间能够流体连通。/n

【技术特征摘要】
20200116 US 16/744,5771.一种封装，其特征在于，包括：
微机电系统(MEMS)管芯，其包括第一基板，所述第一基板包括在其上形成MEMS装置的第一表面；
聚合物环，其接合到所述第一基板的所述第一表面以产生其中容纳所述MEMS装置的第一空腔；
模制化合物主体，其包括与所述第一空腔同心的第二空腔以使得所述MEMS装置与所述封装的外部环境之间能够流体连通。


2.根据权利要求1所述的封装，其特征在于，所述聚合物环包括在背面相对的第一与第二表面之间延伸的内壁，其中所述聚合物环的所述第一表面接合到所述第一基板的所述第一表面。


3.根据权利要求1所述的封装，其特征在于，在所述聚合物环的所述第一表面与所述第一基板之间形成密封，所述密封在包封过程期间抑制模制化合物流动到所述第一空腔中。


4.根据权利要求1所述的封装，其特征在于：
其中所述MEMS管芯包括第二基板，所述第二基板包括第一凹槽；
其中所述第一基板另外包括悬臂式平台结构，所述悬臂式平台结构具有平台和从所述平台延伸的臂，其中所述平台和所述臂悬置在所述第一凹槽上方；
其中所述MEMS装置形成于所述平台上；
其中所述聚合物环接合到所述臂而非所述平台。


5.根据权利要求4所述的封装，其特征在于：
其中所述MEMS管芯包括形成于所述平台和所述臂上的导电迹线；
其中所述聚合物环接触形成于所述臂上的所述导电迹线的一部分，而不接触形成于所述平台上的所述导电迹线的一部分。


6.根据权利要求4所述的封装，其特征在于：
其中所述MEMS管芯安装在包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯坦凡·赖安·胡珀，马克·爱德华·施拉曼，迈克尔·B·文森特，斯考特·M·海耶斯，朱利安·朱埃里，
申请(专利权)人：恩智浦美国有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US