具有设计特征的半导体封装，包括用于内部部件的隔离结构和灵活的电连接，其最小化由于环境温度、冲击和振动影响而产生的误差。该半导体封装可以包括基座，该基座具有由第二部分围绕的第一部分。连接器组件可以被附接到第一部分。连接器组件可以延伸穿过基座中的开口。所附接的盖子可以至少被附接到第二部分。所附接的盖子可以形成由第一部分的上表面、连接器组件和盖子的内表面限定的气密腔室。弹性体垫可以位于第一部分上，并且子组件可以位于该弹性体垫上。在连接器组件与子组件之间可以形成柔性电连接。柔性电连接。柔性电连接。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有内置振动隔离、热稳定性和连接器解耦的半导体封装
[0001]相关申请
[0002]本申请要求享有于2021年3月15日提交的美国专利申请第17/202,070号和于2020年6月29日提交的美国临时专利申请第63/045,368号的权益和优先权，这些申请的全部公开内容被通过引用并入本文。
[0003]本公开涉及用于封装半导体器件的微电子封装及工艺，更具体地说，涉及封装微机电系统(MEMS)传感器模块的封装及方法。
技术介绍
[0004]诸如惯性测量单元(IMU)之类的微机电系统(MEMS)器件可以包括诸如陀螺仪和加速计之类的各种传感器，陀螺仪和加速计可以在运动跟踪系统中实施。这些传感器通常具有微结构感测元件，在制造和操作期间需要保护其不受各种环境的影响。例如，被设计成用于测量加速度和旋转运动的MEMS传感器可能会受到诸如外部应力之类的各种误差源的影响，这可能会降低运动测量效果。尽管已经开发了各种封装方案来封装MEMS器件中的感测元件，但是这些封装方案通常成本很高，而且不一定可靠。
技术实现思路
[0005]具有设计特征的半导体封装，包括用于内部部件的隔离结构，其最小化由于环境温度、冲击和振动影响而产生的误差。该半导体封装可以包括基座，该基座具有由第二部分围绕的第一部分。连接器组件可以被附接到第一部分。连接器组件可以延伸穿过基座中的开口。所附接的盖子可以至少被附接到第二部分。所附接的盖子可以形成由第一部分的上表面、连接器组件和盖子的内表面限定的气密腔室。弹性体垫(elastomerpad)可以位于第一部分上，并且子组件可以位于该弹性体垫上。在连接器组件与子组件之间可以形成柔性电连接。
[0006]本文描述了一种形成微电子封装的方法。该方法可以包括在基座的第一部分上形成弹性体垫。子组件可以被形成在弹性体垫上。连接器组件可以被附接到第一部分。连接器组件可以延伸穿过基座中的开口。子组件和连接器组件可以通过柔性电连接来附接。盖子可以至少附接到基座的第二部分，第二部分围绕第一部分。盖子与基座的附接可以形成由第一部分的上表面、连接器组件和盖子的内表面限定的气密腔室。
附图说明
[0007]下面描述的附图仅用于说明目的。这些附图并不旨在限制本公开的范围。
[0008]图1是基座的俯视图；
[0009]图2是示出了基座的横截面图；
[0010]图3是示出了弹性体垫的形成的横截面图；
[0011]图4是示出了在弹性体垫上形成子组件的横截面图；
[0012]图5是示出了形成第一类型的连接器组件的横截面图；
[0013]图6是基座的俯视图，其示出了粘合剂的沉积；
[0014]图7是示出了将盖子附接到基座以形成封装的横截面图；
[0015]图8是示出了一个或多个螺钉被通过一个或多个螺钉开口插入的横截面图；
[0016]图9是示出了形成第二类型的连接器组件的横截面图；
[0017]图10是基座的俯视图，其示出了粘合剂的沉积；
[0018]图11是示出了将盖子附接到基座以形成封装的横截面图；
[0019]图12是示出了一个或多个螺钉被通过一个或多个螺钉开口插入的横截面图；
[0020]图13是示出了示例性子组件的横截面图；
[0021]图14是示出了另一个示例性子组件的横截面图；
[0022]图15是基座的三维透视图；
[0023]图16是盖子的三维透视图；
[0024]图17是第一类型的连接器组件的三维透视图；
[0025]图18是封装的底侧的三维透视图；
[0026]图19是示出了形成封装的示例性工艺的流程图；以及
[0027]图20是示出了形成子组件的示例性工艺的流程图。
具体实施方式
[0028]在下面的详细描述中，对各示例进行了充分详细的描述，以使本领域技术人员能够实践以下公开内容。应理解到，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用其它示例。因此，以下的详细描述并不具有限制性意义。
[0029]本文描述了一种用于微机电系统(MEMS)器件的封装技术。这种方法可以采用标准的集成电路(IC)封装技术与隔离结构组合，最小化环境温度、冲击和振动影响引起的误差。这种方法可以与标准集成电路大批量生产技术一起使用，同时由于使用了现成的材料，成本较低。
[0030]按照这种方法封装的MEMS器件可以在各种传感器系统中实现，例如，惯性测量单元(IMU)。该封装技术解决了采用MEMS传感器的IMU产品在尺寸、成本和性能方面的苛刻要求。
[0031]总之，本公开涉及微电子封装(即，模块)设计，其中内部部件可以包括传感器芯片和集成电路中的一个或多个，其被与可能在模块的操作期间施加的外部冲击和振动隔离。封装设计可以包括将内部部件与环境温度的热隔离，同时最小化模块内部和内部部件周围的热梯度。这些特征可能导致增强和更稳定的性能，因为内部部件可能较少受到外部振动和温度变化的影响。在所描述的实施例中，IMU是指包括加速器和陀螺仪中的一个或多个以及电子电路的MEMS传感器。IMU可以是单片裸片，或者可以是包括传感器和电子电路的分立裸片。
[0032]本模块设计可以包括以下特征中的一个或多个：内部振动阻尼特征，允许一个或多个半导体芯片周围的导热材料的腔室设计，以及在内部部件与主印刷电路板(PCB)之间实现电连接的内置连接器。该电连接可以与模块内的主要子组件解耦，以满足振动隔离要
求。总之，这些特征可以提供内部部件与环境的热和振动隔离。
[0033]该模块可以包括盖子和基座。盖子可以被配置成使得其提供锁定机构，以将内部部件和电连接与外部插入/拔出力隔离(例如，在PCB组装期间)。基座可以允许内部部件与一个或多个外部部件(例如，PCB)之间的电连接。模块内的空气腔室可以提供额外的热阻，以便最小化跨越模块和向外到环境的热传导。
[0034]在一个示例中，模块的内部部件可以包括子组件。该子组件可以包括一个或多个有源部件。导热材料可以被施加到一个或多个有源元件(例如，通过自动化工艺)，以在一个或多个有源部件周围实现温度分布。子组件可以被集成在模块内，同时被与外部冲击和振动隔离。该模块可以包括连接器组件，以提供子组件和一个或多个外部部件(例如，PCB)之间的电连接。在一个示例中，连接器组件可以包括一个或多个柔性连接器、中介件(interposer)和导线键合组件(wire bond assembly)。连接器组件可以将子组件与外部冲击和振动隔离。
[0035]由于改进了模块内的振动隔离和热稳定性，这些特征可以导致内部部件的更好性能。此外，与传统的封装技术相比，所提出的设计可以简化装配，并且可以导致更好的内置功能。
[0036]现在参考图1，示出了基座102的俯视图。基座102可以使用一种或多种材料形成，包括金属、陶瓷或诸如塑料之类的聚合物。对于期望基座102提供射频(RF)屏蔽和/或传输电信号的应用，基座102由金属本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种封装，包括：基座，所述基座包括由第二部分围绕的第一部分；被附接到所述第一部分的连接器组件，所述连接器组件延伸穿过所述基座中的开口；被至少附接到所述第二部分的盖子，所述盖子形成由所述第一部分的上表面、所述连接器组件和所述盖子的内表面限定的气密腔室；在所述第一部分上的弹性体垫；在所述弹性体垫上的子组件；以及在所述连接器组件与所述子组件之间的柔性电连接。2.根据权利要求1所述的封装，其特征在于，所述子组件包括：在所述弹性体垫上的第一叠合层，所述第一叠合层包括第一开口；在所述第一叠合层上的基板；被附接到所述基板的下表面的半导体芯片，所述半导体芯片位于所述第一开口内；以及在所述第一开口中的第一导热膏，所述第一导热膏围绕所述半导体芯片。3.根据权利要求2所述的封装，其特征在于，所述半导体芯片包括第一微机电系统(MEMS)传感器。4.根据权利要求3所述的封装，其特征在于，所述封装还包括：在所述基板的上表面上的集成电路芯片(IC)。5.根据权利要求4所述的封装，其特征在于，所述封装还包括：在所述基板的所述上表面上的第二叠合层，所述第二叠合层包括第二开口；被附接到所述基板的所述上表面的第二MEMS传感器，所述第二MEMS传感器位于所述第二开口内；以及在所述第二开口内的第二导热膏，所述第二导热膏围绕所述第二MEMS传感器。6.根据权利要求1所述的封装，其特征在于，所述封装还包括：在所述第一部分内延伸穿过所述基座的一个或多个安装孔；延伸穿过所述盖子的相应的一个或多个安装开口，所述一个或多个安装开口与所述一个或多个安装孔对准；以及粘合层，所述粘合层将所述一个或多个安装开口附接到所述第一部分。7.根据权利要求1所述的封装，其特征在于，所述第一部分的厚度大于所述第二部分的厚度。8.根据权利要求1所述的封装，其特征在于，所述连接器组件包括连接器针脚，并且所述柔性电连接包括扁平柔性线缆。9.根据权利要求1所述的封装，其特征在于，所述连接器组件包括连接器和中介件。10.根据权利要求1所述的封装，其特征在于，所述盖子通过粘合剂附接到所述第二部分。11.根据权利要求1所述的封装，其特征在于，所述连接器组件通过粘合剂附接到所述第一部分。12.根据权利要求1所述的封装，其特征在于，所述MEMS传感器包括惯性测量单元(IMU)。
【专利技术属性】
技术研发人员：H，
申请(专利权)人：应美盛股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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