CN109095434A - 传感器结构件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种传感器结构件及其制造方法，制造方法包括:对传感器结构件进行拼板设计；根据拼板设计对板材进行加工获得拼板，并对拼板进行应力筛选；对经过筛选的半成品进行切割分离，获得传感器结构件；其中，所述拼板中各传感器结构件间通过连接筋相连，每连续十个传感器结构件的至少一个的至少一边未设置连接筋。该制造方法可以有效提高该类器件的原材料利用率、生产效率、产品良率并降低其生产成本。

Description

传感器结构件及其制造方法
技术领域
本发明涉及传感器技术，更具体地，涉及LGA封装传感器的结构件及其制造方法。
背景技术
MEMS组件的封装具有不同功能。封装保护组件免受机械的和化学的环境影响。此外，封装或壳体的类型确定了在使用地点如何安装和接通所述组件。在此特别重要的是用于SMT(surface mounting technology：表面安装技术)安装的壳体。在MEMS传感器组件的情形中，壳体与结构件承担着一部分传感器功能，起到传递和缓冲声音、压力、加速度等物理信息的作用，因为传感器敏感芯片最终接收到的非电物理量也会由壳体与结构件的构型决定性地确定。由此，壳体及结构件对MEMS传感器的传递特性及性能具有重要影响。
在现有技术中，该类结构件为了适应大批量生产，选用与封装下方基板同样大小的板材进行拼板，但其真正的有效尺寸并没有那么大，导致整版利用率低。结构件一般选用金属材料或玻璃材料，封装下方基板是PCB材料。拼板在加工完成分割时，树脂材料需要用钢刀或其他硬刀具切割，结构件的连接处却需要树脂刀等软材料刀具切割。而两处却接在一起，因此存在使用钢刀切割的刀具磨损过快问题，造成成本升高，效率降低。且该结构件若设计太厚，则刀具无法切割，太薄则易产生应力变形，产品良率下降。结构件边缘隔在壳体和下方基板之间，导致如果需要气密性连接，需要额外在结构件下方多处制作焊板焊接，同时需要把结构件电镀上对焊锡浸润的材料，生产成本高，良率低。
发明内容
本发明的目的是提供一种传感器结构件及其制造方法，以解决现有技术中存在的生产成本高、原材料利用率低、产品良率低和生产效率低的问题。提高该类器件的原材料利用率、生产效率、产品良率并降低其生产成本。
一方面，本发明提供一种传感器结构件的制造方法，包括：
对传感器结构件进行拼板设计；
根据拼板设计对板材进行加工获得拼板，并对拼板进行应力筛选；
对经过筛选的半成品进行切割分离，获得传感器结构件；
其中，所述拼板中各传感器结构件间通过连接筋相连，每连续十个传感器结构件的至少一个的至少一边未设置连接筋。
优选地，传感器结构件用于LGA封装的传感器中。
优选地，拼板中横向连接筋间或设置，纵向连接筋连续设置。
优选地，拼板包括位于其边缘的框架，所述框架包括缓冲结构。
优选地，拼板在除去框架后的外形与圆形相似。
优选地，拼板在除去框架后，剩余部分位于直径小于200mm的圆形内部。
优选地，传感器结构件由金属材料制成，单个传感器结构件面积小于单个传感器面积。
优选地，传感器结构件为钢制件，板材为钢板，其加工过程包括：高温烤蓝、退火、刻蚀、3D打印中的至少一种。
根据本发明的另一方面，还提供一种传感器结构件，包括：
中间部分；
边框，所述边框包围所述中间部分；
接片，在特定位置连接所述中间部分与所述边框。
优选地，传感器结构件通过集成电路贴片设备进行贴装。
本发明实施例提供的传感器结构件及其制造方法，在拼板过程中，尽量减少非必要的连接筋，在防止产品变形的同时可以有效减少后续切割刀具的磨损及切割时间；该结构件经过烤蓝及退火处理，并进行应力筛选，可以有效增强该结构件的抗腐蚀能力并使其内部应力充分释放，避免后续该结构件失效，造成其他物料和后续工序的损失；拼板边缘具有框架结构，在运送过程中起到良好的支撑作用，防止运送阶段的损坏；拼板选择的板料尺寸、形状及先切合后贴装的工序安排，有效提高了原料利用率，降低了材料成本和生产效率成本；该传感器结构件可以兼容集成电路贴片设备，贴装便捷，不良品能通过AOI(AutoOptical Inspection,自动光学检验)功能进行筛除。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。
图1示出根据本发明实施例的传感器结构件的拼板的示意图。
图2示出根据本发明实施例的传感器结构件的贴膜切割示意图。
图3示出根据本发明实施例的传感器结构件的制作方法示意图。
图4示出根据本发明实施例的传感器结构件的局部放大图。
图5示出根据本发明实施例的单个传感器结构件示意图。
图6示出根据本发明实施例的传感器结构件在传感器中的示意图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。为了简明起见，可以在一幅图中描述经过数个步骤后获得的半导体结构。
应当理解，在描述结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将器件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。
如果为了描述直接位于另一层、另一个区域上面的情形，本文将采用“直接在……上面”或“在……上面并与之邻接”的表述方式。
在下文中描述了本发明部分实施例的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。
本发明可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。
图1示出根据本发明实施例的传感器结构件拼板的示意图，拼板100包括：阵列结构110、框架120和缓冲结构130。阵列结构110位于拼板100的中间位置，拼板100的边缘设计有框架120，框架120与阵列结构110之间通过缓冲结构130相连接。框架120起支撑作用，使得该拼板100可以更安全方便的进行运送，缓冲结构130更好地保护了位于中间位置的阵列结构110。
拼板100选用长宽比为4:3的矩形板材，厚度不小于0.1mm，材料例如为钢板，框架120为矩形环，缓冲结构130呈矩形，位于框架120内侧的四条边上，连接阵列结构110与框架120，缓冲结构130中的矩形通孔，使得缓冲结构130能吸收拼板不慎跌落时边框120承受的冲击，保护位于中间位置的阵列结构110。阵列结构110的外形与晶圆相似，其可放在直径小于200mm(八英寸晶圆可用范围)的圆形内部。该拼板100可以避免边角去掉过多原材料，提高原材料利用率，从而降低单位有效的结构件成本。
图2示出根据本发明实施例的传感器结构件的贴膜切割示意图。图中包括阵列结构110和贴膜140。将加工完成并经过应力筛选后的拼板100去除边框120，将位于中间位置的阵列结构110贴在与晶圆尺寸相应的贴膜140上，切割分离阵列结构110，获得多个结构件200。
图3示出根据本发明实施例的传感器结构件的制作方法示意图。制作方法包括以下步骤：
S10对传感器结构件进行拼板设计；
S20对板材进行加工获得拼板，并进行应力筛选；
S30对半成品进行切割分离，获得传感器结构件。
其中，拼板设计中各传感器结构件间通过连接筋相连，每连续十个传感器结构件的至少一个的至少一边未设置连接筋。通过尽量减少非必要的连接筋，在防止产品变形的同时可以有效减少后续切割刀具的磨损及切割时间。
进一步地，在板材的加工过程包括高温烤蓝、退火、金属刻蚀、3D打印等，高温烤蓝及退火处理，可以有效增强该结构件的抗腐蚀能力并使其内部应力充分释放，加工完成后进行应力筛选，去除不良品，避免后续该结构件失效，造成其他物料和后续工序的损失。
对半成品(阵列结构110)进行切割分离，切断各个结构件200之间的连接筋，以获得多个单独的结构件200，该单独的结构件200可兼容集成电路贴片装置，用其完成贴片操作。
图4示出根据本发明实施例的传感器结构件的局部放大图。图中所示为图2中A区域的局部放大图，图中可见阵列结构110中包括多个阵列排布的结构件200，结构件200之间通过连接筋210相互连接，图中纵向的连接筋210不间断的连续设置在结构件200之间，横向的连接筋210间断的设置在结构件200之间，且奇数行与偶数行的横向连接筋设置相互错开。通过该连接筋210的设置方法，一方面保证了连接件200不易发生形变的同时，有效减少后续切割刀具的磨损及切割时间。另一方面，在退火处理后，进行应力筛选时，因释放应力后失效的产品的连接筋会断裂，造成肉眼可见的明显缺陷，利于不良品的筛除。
图5示出根据本发明实施例的单个传感器结构件示意图。图中传感器结构件200已经过切割分离，包括边框230、中间部分240和接片250。该精细结构可借助于引线框架的制作方法制成，如蚀刻和深拉伸完成结构化。该传感器结构件200用于麦克风封装中，边框230用于与封装结构的壳体底部压合密封连接。中间部分240通过接片250与方形的边框230连接，其中，接片250设置在边框230的角上。中间部分240的边缘区域与边框230一起通过蚀刻方法形成凹陷。
图6示出本发明实施例的传感器结构件在传感器中的示意图。传感器1000例如为LGA(Land Grid Array，栅格阵列封装)封装的传感器，包括：敏感结构300、集成电路芯片400、外壳500、基板600和结构件200。结构件200和集成电路芯片400贴装于基板600上，敏感结构300贴装于结构件200上，通过外壳500密封。集成电路芯片400通过金属线分别电连接敏感结构300和基板600。外壳500包括通孔510，用于接收振动信号，敏感结构300根据接收到的振动信号产生检测信号，集成电路芯片400将敏感结构300产生的检测信号转换为电信号。位于基板600与敏感结构300之间的结构件200，可以有效减弱基板600的应力对敏感结构300的影响。
本发明实施例提供的传感器结构件及其制造方法，在拼板过程中，尽量减少非必要的连接筋，在防止产品变形的同时可以有效减少后续切割刀具的磨损及切割时间；该结构件经过烤蓝及退火处理，并进行应力筛选，可以有效增强该结构件的抗腐蚀能力并使其内部应力充分释放，避免后续该结构件失效，造成其他物料和后续工序的损失；拼板边缘具有框架结构，在运送过程中起到良好的支撑作用，防止运送阶段的损坏；拼板选择的板料尺寸、形状及先切合后贴装的工序安排，有效提高了原料利用率，降低了材料成本和生产效率成本；该传感器结构件可以兼容集成电路贴片设备，贴装便捷，不良品能通过AOI功能进行筛除。
在以上的描述中，对于各器件的构图、蚀刻等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。
以上对本发明的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求及其等效限定。不脱离本发明的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种传感器结构件的制造方法，包括：
对传感器结构件进行拼板设计；
根据所述拼板设计对板材进行加工获得拼板，并对所述拼板进行应力筛选；
对经过筛选的半成品进行切割分离，获得传感器结构件；
其中，所述拼板中各传感器结构件间通过连接筋相连，每连续十个传感器结构件的至少一个的至少一边未设置连接筋。
2.根据权利要求1所述的传感器结构件的制作方法，其中，所述传感器结构件用于LGA封装的传感器中。
3.根据权利要求1所述的传感器结构件的制作方法，其中，所述拼板中横向连接筋间或设置，纵向连接筋连续设置。
4.根据权利要求1所述的传感器结构件的制作方法，其中，所述拼板包括位于其边缘的框架，所述框架包括缓冲结构。
5.根据权利要求4所述的传感器结构件的制作方法，其中，所述拼板在除去所述框架后的外形与圆形相似。
6.根据权利要求5所述的传感器结构件的制作方法，其中，所述拼板在除去所述框架后，剩余部分位于直径小于200mm的圆形内部。
7.根据权利要求1所述的传感器结构件的制作方法，其中，所述传感器结构件由金属材料制成，单个传感器结构件面积小于单个传感器面积。
8.根据权利要求7所述的传感器结构件的制作方法，其中，所述传感器结构件为钢制件，所述板材为钢板，其加工过程包括：高温烤蓝、退火、刻蚀、3D打印中的至少一种。
9.一种传感器结构件，包括：
中间部分；
边框，所述边框包围所述中间部分；
接片，在特定位置连接所述中间部分与所述边框。
10.根据权利要求9所述的传感器结构件，其中，所述传感器结构件通过集成电路贴片设备进行贴装。
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