传感器装置和用于制造传感器装置的方法制造方法及图纸

一种传感器装置(10)包括传感器管芯(11)、内插器(12)和支撑件(13)。传感器管芯(11)包括接触区域(14)、悬置区域(15)和位于悬置区域(15)中的敏感元件(16)。内插器(12)包括将内插器(12)的第一侧(46)连接到内插器(12)的第二侧(47)的至少两个通孔(48，49)。支撑件(13)将传感器管芯(11)的接触区域(14)机械地和电连接到内插器(12)的第一侧(46)，并且包括至少两个接触接头(30至35)。个接触接头(30至35)。个接触接头(30至35)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】传感器装置和用于制造传感器装置的方法
[0001]本专利申请要求欧洲专利申请19191794.7的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
[0002]本公开涉及一种传感器装置、一种包括该传感器装置的设备以及一种用于制造传感器装置的方法。
[0003]传感器装置包括具有敏感元件的传感器管芯。敏感元件可以包括诸如膜、隔膜、悬臂或梁之类的机械元件。机械元件是机械敏感部件。传感器管芯通常附接到另一主体。将另一主体附接到传感器管芯的过程或传感器装置操作期间的温度变化可能对传感器管芯的敏感元件产生机械影响。
[0004]本专利技术的目的是提供一种传感器装置、一种包括该传感器装置的设备以及一种用于制造传感器装置的方法，该传感器装置提高了传感器装置内部的应力解耦。
[0005]这些目的通过独立权利要求的主题来实现。从属权利要求中描述了进一步的改进方案和实施例。
[0006]在实施例中，传感器装置包括传感器管芯、内插器和支撑件。传感器管芯包括接触区域、悬置区域和位于悬置区域中的敏感元件。内插器包括将内插器的第一侧连接到内插器的第二侧的至少两个通孔。该支撑件将传感器管芯的接触区域机械地和电连接到内插器的第一侧，并且包括至少两个接触接头。
[0007]有利地，由于只有传感器管芯的接触区域通过支撑件耦合到内插器，因此悬置区域中的机械应力保持较低。悬置区域仅通过接触区域和支撑件连接到另一主体，即连接到内插器。
[0008]在实施例中，至少两个接触接头例如直接或通过内插器的导线将传感器管芯的连接线电连接到内插器的至少两个通孔。
[0009]在实施例中，支撑件包括平行于穿过至少两个接触接头的假想线定向的杆。该杆将传感器管芯的接触区域连接到内插器的第一侧。因此，杆位于接触接头与悬置区域之间。悬置区域可以实现为膜区域。膜区域是可以至少包括敏感元件的区域，其中敏感元件可以包括膜。有利地，杆起到支撑的作用，降低了悬置区域中的应力，并避免底部填料到达膜区域。
[0010]在实施例中，支撑件包括围绕至少两个接触垫并将传感器管芯的接触区域连接到内插器的第一侧的保护环。保护环可以包括杆和另外的部件，诸如例如另外的杆。在俯视图中，保护环可以具有矩形形状。杆和保护环可以没有电信号。杆和保护环可能不是为信号传输或功率传输而设计的。有利地，保护环防止湿气或灰尘到达至少两个接触接头。
[0011]在实施例中，敏感元件包括矩形并具有主膜方向的膜。因此，敏感元件可以被配置用于压力感测。
[0012]在实施例中，主膜方向平行于穿过至少两个接触接头的假想线。有利地，所述膜的机械应力与主膜方向垂直于假想线的膜相比保持较低。
[0013]在实施例中，传感器管芯包括彼此平行的第一边缘和第二边缘。第一边缘邻近接触区域，第二边缘邻近悬置区域。第一边缘和第二边缘可以平行于主膜方向。有利地，使用
该主膜方向能够最小化第一边缘到第二边缘的距离。
[0014]在实施例中，传感器管芯包括位于悬置区域中的另外的敏感元件。另外的敏感元件包括另外的膜。另外的膜是矩形的。另外的膜的主膜方向平行于膜的主膜方向。另外的敏感元件可以被配置用于压力感测或者作为参考元件。
[0015]在实施例中，传感器管芯和内插器中的至少一个包括CMOS集成电路(缩写为CMOS IC)。有利地，敏感元件的信号和另外的敏感元件(如果该元件存在)的信号能够由CMOS IC评估。
[0016]在实施例中，传感器管芯包括CMOS IC。CMOS IC连接到敏感元件。因此，一个或多个压力膜集成在CMOS读出电路的顶部。在该示例中，传感器管芯还包括换能器元件，并且内插器仅用于应力解耦目的。CMOS IC可以连接到另外的敏感元件(如果该元件存在)。CMOS电路可以连接到至少两个接触接头。有利地，敏感元件提供的小信号变化能够通过片上信号评估来检测。
[0017]在实施例中，内插器被实现为包括互连载体、互连板和互连基板的组中的一个。内插器具有彼此平行的第一侧和第二侧。与内插器的第二侧相比，内插器的第一侧到传感器管芯的距离较小。内插器的第一侧面向传感器管芯的第一侧。内插器的第二侧可以面向例如印刷电路板(缩写为PCB)，例如最终客户PCB。内插器的第二侧可以向下定向，其中，内插器键合垫(例如实现为焊盘)面向最终客户PCB，并且内插器的接触接头向上定向并面向具有一个或多个应力敏感MEMS元件的传感器管芯的键合垫。有利地，内插器的第一侧上的接触接头不一定直接位于内插器的第二侧上的内插器键合垫、焊球或其他触点的上方。
[0018]在实施例中，内插器被实现为包括硅管芯、印刷电路板、基于聚合物的层压板和陶瓷载体的组中的一个。硅管芯可以包括通过硅通孔(缩写为TSV)连接的一侧或两侧上的互连件。印刷电路板(缩写为PCB)可以是具有通孔的单层或多层印刷电路板。陶瓷载体可以包括通过通孔连接的一侧或两侧上的互连布线。基于聚合物的层压板包括通过通孔连接的一侧或两侧上的互连布线。
[0019]在实施例中，至少两个接触接头通过金属扩散键合或共晶键合来制造。有利地，传感器管芯通过晶片到晶片的键合工艺固定到内插器。
[0020]在实施例中，至少两个接触接头包括选自包括Cu、Au、Al和Ti的组中的材料或选自包括AuIn、CuSn、AuSn、AuGe、AuSi和AlGe的组中的材料组合。材料组合是合金。合金也可以写成Au
x
In
y
、Cu
x
Sn
y
、Au
x
Sn
y
、Au
x
Ge
y
、Au
x
Si
y
和/或Al
x
Ge
y
。有利地，至少一种材料或合金与CMOS技术兼容。
[0021]在实施例中，敏感元件是包括压力传感器元件、加速度计元件、陀螺仪元件、超声换能器、麦克风、扬声器、微热板、IR辐射探测器和辐射热计的组中的一个。辐射热计可以是IR辐射探测器的示例。另外的敏感元件也可以该组中的一个或参考元件。敏感元件和另外的敏感元件可以是该组的相同元件或不同元件。
[0022]在实施例中，传感器装置使用芯片级封装制造技术(缩写为CSP方法)来制造。CSP方法能够应用于在CMOS电路上制造电容压力传感器，也能够应用于制造应力敏感的其他传感器，并且可以使用底部填料焊接安装在最终客户PCB上。以上列出了这些传感器或传感器元件。
[0023]在实施例中，内插器包括至少两个内插器键合垫和/或导线，该至少两个内插器键
合垫和/或导线在内插器的第二侧上并且被耦合到内插器的至少两个通孔。内插器键合垫可以实现为焊球或焊盘。有利地，至少两个内插器键合垫和/或导线通过内插器和支撑层的通孔和嵌入式互连件，即内插器的第一侧上的另外的键合垫和传感器管芯的键合垫之间的导电材料，电连接到传感器管芯。传感器装置可以包括使传感器装置防水的底部填料。内插器键合垫可以例如被底部填料材料覆盖、包围和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种传感器装置，包括：
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传感器管芯(11)，其包括接触区域(14)、悬置区域(15)和位于所述悬置区域(15)中的敏感元件(16)，
‑
内插器(12)，其包括将所述内插器(12)的第一侧(46)连接到所述内插器(12)的第二侧(47)的至少两个通孔(48，49)，以及
‑
支撑件(13)，其将所述传感器管芯(11)的接触区域(14)机械地和电连接到所述内插器(12)的第一侧(46)，并且包括至少两个接触接头(30至35)。2.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，所述支撑件(13)包括杆(121)，所述杆平行于穿过所述至少两个接触接头(30至35)的假想线(36)定向并且将所述传感器管芯(11)的接触区域(14)连接到所述内插器(12)的第一侧(46)。3.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，所述支撑件(13)包括围绕所述至少两个接触接头(30至35)并将所述传感器管芯(11)的接触区域(14)连接到所述内插器(12)的第一侧(46)的保护环(37)。4.根据权利要求1至3之一所述的传感器装置，其中，所述敏感元件(16)包括膜(20)，所述膜是矩形的并且具有主膜方向(38)，并且其中，所述主膜方向(38)平行于穿过所述至少两个接触接头(30至35)的假想线(36)。5.根据权利要求4所述的传感器装置，其中，所述传感器管芯(11)包括彼此平行的第一边缘和第二边缘(22，23)，其中，所述第一边缘(23)邻近所述接触区域(14)，并且其中，所述第二边缘(24)邻近所述悬置区域(15)并且平行于所述主膜方向(38)。6.根据权利要求4或5所述的传感器装置，其中，所述传感器管芯(11)包括位于所述悬置区域(15)中的另外的敏感元件(17)，并且包括另外的膜(21)，并且其中，所述另外的膜(21)是矩形的，并且所述另外的膜(21)的主膜方向(39)平行于所述膜(20)的主膜方向(38)。7.根据权利要求1至6之一所述的传感器装置，其中，所述传感器管芯(11)和所述内插器(12)中的至少一个包括CMOS集成电路。8.根据权利要求7所述的传感器装置，其中，所述传感器管芯(11)包括CMOS集成电路，并且所述CMOS集成电路连接到所述敏感元件(16)。9.根据权利要求1至8之一所述的传感器装置，其中，所述内插器(12)被实现为包括互连载体、互连板和互连基板的组中的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉，
申请(专利权)人：希奥检测有限公司，
类型：发明
国别省市：