CN105510526A - 具有框架通路的气体传感器设备和相关方法 - Google Patents

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Abstract

一种气体传感器设备可以包括气体传感器集成电路(IC)以及框架，该气体传感器集成电路具有气体感测表面以及与该气体感测表面相邻的多个键合焊盘，该框架具有穿过其延伸的与该气体感测表面相邻的多条气体通路。该气体传感器设备可以包括：多条引线，每条引线具有与该框架间隔开并且键合至对应的键合焊盘的近端以及从该近端向下延伸的远端；以及填充在这些引线的近端与该框架之间的空间的包封材料。

Description

具有框架通路的气体传感器设备和相关方法
技术领域
本披露涉及集成电路设备领域，并且更具体地涉及气体传感器集成电路设备和相关方法。
背景技术
气体传感器设备被使用在许多应用中并且可以检测某个区域中的各种气体的存在。例如，可以将这些气体传感器设备用于检测可燃、易燃、和毒性气体。可以将气体传感器设备用在较大的安全警报系统(例如，火灾检测系统)中当检测到气体时生成警报，或用在控制系统中当检测到气体时选择性地调整操作参数。
首先参考图1，描述了气体传感器设备90的方案。该气体传感器设备90包括衬底91以及在该衬底上的多条导电迹线92。该气体传感器设备90包括在该衬底91上的气体传感器集成电路(IC)94、在这些导电迹线92和该气体传感器IC之间耦合的键合线93以及在该气体传感器IC之上并且在其中具有多个开口96a-96c的线网95。
发明内容
总体来讲，气体传感器设备可以包括气体传感器IC，该气体传感器IC具有气体感测表面以及与其相邻的多个键合焊盘。该气体传感器设备还可以包括具有穿过其延伸的与该气体感测表面相邻的多条气体通路的框架以及多条引线。每条引线可以具有与该框架间隔开并且键合至对应的键合焊盘的近端以及从该近端向下延伸的远端。该气体传感器设备可以包括填充在该多条引线的这些近端与该框架之间的空间的包封材料。
特别地，可以将该框架、该包封材料以及该多条引线的这些近端对准以限定该气体传感器设备的上表面。该框架和该气体感测表面可以成间隔关系以在其间限定气体感测空腔。该气体传感器IC可以具有与该气体感测表面相对的背侧表面，并且该多条引线的这些远端可以延伸过该背侧表面以限定凹陷。
在某些实施例中，该气体传感器设备可以进一步包括在该气体传感器IC和该多条引线之间的粘合层。并且，该气体传感器设备可以进一步包括与该多条引线相邻的附加包封材料以限定该气体传感器设备的侧壁。并且，该框架可以是矩形形状的，并且每条气体通路可以是圆柱形状的。例如，该多条引线和该多个键合焊盘可以各自包括铜和铝中的至少一种，并且该包封材料可以包括电介质材料。
另一方面涉及一种制造气体传感器设备的方法。该方法可以包括：形成框架，该框架具有穿过其延伸的多条气体通路，以及形成多条引线，每条引线具有与所述框架间隔开的近端以及从该近端向下延伸的远端。该方法可以包括定位气体传感器IC，该气体传感器IC具有与该多条气体通路相邻的气体感测表面以及与其相邻并且键合至对应的近端的多个键合焊盘。该方法可以进一步包括形成填充在该多条引线的这些近端与该框架之间的空间的包封材料。
附图说明
图1是根据现有技术的气体传感器设备的横截面视图的示意图。
图2A是根据本披露的气体传感器设备沿着线A-A的横截面视图的示意图。
图2B是图2A的气体传感器设备的俯视图的示意图。
图3A是根据本披露的制造气体传感器设备中的一个步骤的俯视图的示意图。
图3B是制造图3A的气体传感器设备中的步骤的沿着线B-B的横截面视图的示意图。
图4A是根据本披露的制造气体传感器设备中的另一步骤的俯视图的示意图。
图4B是制造图4A的气体传感器设备中的步骤的沿着线B-B的横截面视图的示意图。
图5-图7是制造气体传感器设备中的附加步骤的沿着线B-B的横截面视图的示意图。
具体实施方式
现在将在下文中参照附图更全面描述本披露，其中附图示出了本披露的若干实施例。然而，可以用许多不同形式实施本披露，并且本披露不应被解释为限于在此所述的实施例。相反，提供这些实施例从而使得本披露将是全面和完整的，并且将向本领域技术人员完全传达本披露的范围。相似标号自始至终指代相似元件。
首先参考图2A-图2B，现在描述了根据本披露的气体传感器设备10。该气体传感器设备10说明性地包括气体传感器IC11，该气体传感器IC具有气体感测表面12、与其相邻的多个键合焊盘14a-14b以及与该气体感测表面相对的背侧表面13。该气体传感器设备10说明性地包括框架15，该框架具有穿过其延伸的与该气体感测表面12相邻的多条气体通路16a-16d。该多条气体通路16a-16d可以各自具有从0.25mm至0.8mm的直径，在通路之间具有从0.25mm至0.5mm的空间。
该气体传感器设备10说明性地包括多条引线17a-17b。每条引线17a-17b说明性地包括近端18a-18b以及从该近端向下延伸的远端19a-19b，该近端与框架15间隔开并且键合(例如，使用焊料或另一种导电粘胶)至对应的键合焊盘14a-14b。在某些实施例中，该多条引线17a-17b可以是L形状的或T形状的。
该气体传感器设备10说明性地包括填充在该多条引线17a-17b的这些近端18a-18b和框架15之间的空间(即，将引线彼此电绝缘)的包封材料20。特别地，将框架15、包封材料20以及该多条引线17a-17b的这些近端18a-18b对准以限定该气体传感器设备10的上表面22。并且，该气体传感器设备10说明性地包括与该多条引线17a-17b相邻(在所展示的实施例中与其对准)的附加包封材料21以限定气体传感器设备的侧壁25。
框架15和气体感测表面12可以成间隔关系以在其间限定气体感测空腔23。该多条引线17a-17b的这些远端19a-19b可以延伸过该背侧表面13以限定凹陷27。凹陷27的目的是提供IC裸片厚度变化并且在滴涂粘合层24时防止溢流。
在所展示的实施例中，该气体传感器设备10进一步包括在该气体传感器IC11和该多条引线17a-17b之间的粘合层24。粘合层24在安装时为凹陷27提供密封(例如，密闭的)。并且，框架15说明性地是矩形形状的，并且每条气体通路16a-16d说明性地是圆柱形状的。其他气体通路16a-16d形状是可能的，如矩形/正方形形状。并且，框架15可以具有其他形状。例如，该多条引线17a-17b和该多个键合焊盘14a-14b可以各自包括铜和铝中的至少一种，并且包封材料20-21可以包括电介质材料(例如，模制化合物)。并且，在所展示的实施例中，该多条引线17a-17b为该气体传感器设备10提供四方扁平无引线(QFN)封装体。
有利地，该气体传感器设备10可以提供对现有技术气体传感器设备90具有的问题的方案。特别地，现有技术气体传感器设备90具有大的侧面轮廓并且不能满足对于许多应用的高度罩盖。不同地，气体传感器设备10具有薄的、低的轮廓，这容易地适合于多种多样的气体感测应用，并且具有较低的制造成本。并且，可以从高分辨率和高精确度刻蚀工艺形成气体通路16a-16d，这提供了比现有技术气体传感器设备90的线网95改善的性能。
现在附加地参考图3A-图7，制造一个或多个气体传感器设备10a-10b的方法。该方法可以包括：形成框架15a-15b，该框架具有穿过其延伸的多条气体通路16aa-16db，以及形成多条引线17aa-17bb，每条引线具有与所述框架间隔开的近端18aa-18bb以及从该近端向下延伸的远端19aa-19bb。该方法可以包括定位气体传感器IC11a-11b，该气体传感器IC具有与该多条气体通路16aa-16db相邻的气体感测表面12a-12b以及与其相邻并且键合至对应的近端18aa-18bb的多个键合焊盘14aa-14bb。该方法可以进一步包括形成包封材料20a-21b以填充在该多条引线17aa-17bb的这些近端18aa-18bb与该框架15a-15b之间的空间。
现在具体参考图3A和图3B，该方法包括从固体导电材料(例如，铜、铝)形成框架15a-15d和三个单独件26a-26c，这将后续形成该多条引线17aa-17bb。并且，如图3A中的虚线所指出，框架15a-15d和三个单独件26a-26c可以一起耦合以易于后续处理步骤。该步骤可以包括化学刻蚀和最终单片化工艺。有利地，刻蚀工艺可以提供优于现有技术方案的线网的分辨率。
在图4A-图4B中，完成了从图3A-图3B的形成过程，并且形成了包封材料21a-21b。在图5中，安装了气体传感器IC11a-11b(倒装安排)，并且在图6中，粘合层24a-24b被形成并且被固化在多条引线17aa-17bb和气体传感器IC之间。在图7中，例如，通过刀片对气体传感器设备10a-10b进行单片化。尽管未被描绘，但应理解可以将载体层用于所展示的工艺中，并且可以用晶圆层级处理技术同时制造更多设备。
本领域技术人员在受益于前述说明书和附图所展示的教导下将知晓本披露的许多修改和其他实施例。因此，应当理解的是本披露不限于所披露的特定实施例，并且修改和实施例旨在被包括在所附权利要求书的范围内。

Claims (25)

1.一种气体传感器设备，包括：
气体传感器集成电路(IC)，所述气体传感器集成电路具有气体感测表面以及与其相邻的多个键合焊盘；
框架，所述框架具有穿过其延伸的与所述气体感测表面相邻的多条气体通路；
多条引线，每条引线具有与所述框架间隔开并且键合至对应的键合焊盘的近端以及从所述近端向下延伸的远端；以及
包封材料，所述包封材料填充在所述多条引线的所述近端与所述框架之间的空间。
2.如权利要求1所述的气体传感器设备，其中，将所述框架、所述包封材料以及所述多条引线的所述近端对准以限定所述气体传感器设备的上表面。
3.如权利要求1所述的气体传感器设备，其中，所述框架和所述气体感测表面成间隔关系以在其间限定气体感测空腔。
4.如权利要求1所述的气体传感器设备，其中，所述气体传感器IC具有与所述气体感测表面相对的背侧表面；并且其中，所述多条引线的所述远端延伸过所述背侧表面以限定凹陷。
5.如权利要求1所述的气体传感器设备，进一步包括在所述气体传感器IC和所述多条引线之间的粘合层。
6.如权利要求1所述的气体传感器设备，进一步包括与所述多条引线相邻的附加包封材料以限定所述气体传感器设备的侧壁。
7.如权利要求1所述的气体传感器设备，其中，所述框架是矩形形状的。
8.如权利要求1所述的气体传感器设备，其中，每条气体通路是圆柱形状的。
9.如权利要求1所述的气体传感器设备，其中，所述多条引线和所述多个键合焊盘各自包括铜和铝中的至少一种。
10.如权利要求1所述的气体传感器设备，其中，所述包封材料包括电介质材料。
11.一种气体传感器设备，包括：
气体传感器集成电路(IC)，所述气体传感器集成电路具有气体感测表面以及与其相邻的多个键合焊盘；
框架，所述框架具有穿过其延伸的与所述气体感测表面相邻的多条气体通路，所述框架和所述气体感测表面成间隔关系以在其间限定气体感测空腔；
多条引线，每条引线具有与所述框架间隔开并且键合至对应的键合焊盘的近端以及从所述近端向下延伸的远端；
粘合层，所述粘合层在所述气体传感器IC和所述多条引线之间；以及
包封材料，所述包封材料填充在所述多条引线的所述近端与所述框架之间的空间；
将所述框架、所述包封材料以及所述多条引线的所述近端对准以限定所述气体传感器设备的上表面。
12.如权利要求11所述的气体传感器设备，其中，所述气体传感器IC具有与所述气体感测表面相对的背侧表面；并且其中，所述多条引线的所述远端延伸过所述背侧表面以限定凹陷。
13.如权利要求11所述的气体传感器设备，进一步包括与所述多条引线相邻的附加包封材料以限定所述气体传感器设备的侧壁。
14.如权利要求11所述的气体传感器设备，其中，所述框架是矩形形状的。
15.如权利要求11所述的气体传感器设备，其中，每条气体通路是圆柱形状的。
16.一种制造气体传感器设备的方法，包括：
形成框架，所述框架具有穿过其延伸的多条气体通路，以及形成多条引线，每条引线具有与所述框架间隔开的近端以及从所述近端向下延伸的远端；
定位气体传感器集成电路(IC)，所述气体传感器集成电路具有与所述多条气体通路相邻的气体感测表面以及与其相邻并且键合至对应的近端的多个键合焊盘；以及
形成包封材料以填充在所述多条引线的所述近端与所述框架之间的空间。
17.如权利要求16所述的方法，其中，将所述框架、所述包封材料以及所述多条引线的所述近端对准以限定所述气体传感器设备的上表面。
18.如权利要求16所述的方法，其中，所述框架和所述气体感测表面成间隔关系以在其间限定气体感测空腔。
19.如权利要求16所述的方法，其中，所述气体传感器IC具有与所述气体感测表面相对的背侧表面；并且其中，所述多条引线的所述远端延伸过所述背侧表面以限定凹陷。
20.如权利要求16所述的方法，进一步包括在所述气体传感器IC和所述多条引线之间形成粘合层。
21.如权利要求16所述的方法，进一步包括形成与所述多条引线相邻的附加包封材料以限定所述气体传感器设备的侧壁。
22.如权利要求16所述的方法，其中，所述框架是矩形形状的。
23.如权利要求16所述的方法，其中，每条气体通路是圆柱形状的。
24.如权利要求16所述的方法，其中，所述多条引线和所述多个键合焊盘各自包括铜和铝中的至少一种。
25.如权利要求16所述的方法，其中，所述包封材料包括电介质材料。
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