CN110573840A - 传感器封装 - Google Patents

Abstract

一种传感器封装，包括具有暴露于传感器封装的环境的敏感元件(31)的传感器芯片(3)，以及用于电接触传感器封装的接触垫板(2)。在传感器芯片(3)和接触垫板(2)之间施加电连接部(5)。模塑料(1)至少部分地包围传感器芯片(3)和接触垫板(2)。单元(3，73)包括传感器芯片(3)和可选地包括支撑传感器芯片(3)的下垫板(73)，该单元被布置为使得单元(3，73)的顶表面(ts)不会突出于由接触垫板(2)的顶表面(ts)限定的水平面，并且单元(3，73)的底表面(bs)不会突出于由接触垫板(2)的底表面(bs)限定的水平面。

Description

传感器封装

技术领域

本发明涉及传感器封装和用于制造传感器封装的方法。

背景技术

越来越多的传感器倾向于集成到半导体芯片中。可以封装这种传感器芯片。所得到的传感器封装可以用作电子设备的部件，并且例如可以被布置在这种设备的外壳内。期望减小传感器封装的体积，特别是考虑到允许这些传感器封装在所要求的电子设备内的减小的空间。

EP2952886(A1)涉及用于制造气体传感器封装的方法，以及根据这种方法制造的气体传感器封装。该方法包括将半导体芯片安装在载体上和施加模塑料(moldingcompound)以至少部分地包围半导体芯片从而在模塑料中产生开口的步骤。该开口提供了通向半导体芯片的未被模塑料覆盖的部分的通路。通过该开口将敏感材料施加到半导体芯片的未覆盖部分上，以构建对气体敏感的层。优选地，模塑料中的开口被布置在气体传感器封装的前侧，而接触垫板(contact pads)和下垫板(die pad，压料垫)被布置在其背侧。例如，气体传感器封装可以具有由模塑料限定的立方体的形状，并且该立方体具有前侧和与前侧相对的后侧。模塑料中的开口提供了通向气体传感器芯片的敏感层的通路。在侧壁中，接触垫板的前端以及支撑引线的前端从模塑料暴露。气体传感器封装的后侧示出了六个接触垫板。接触垫板布置成两行、每行三个，每行接触垫板位于气体传感器封装的两个相对边缘处。

发明内容

因此，根据本发明的第一方面，提供了一种传感器封装，其包括具有敏感元件的传感器芯片。

敏感元件对诸如气体、湿度、压力、流量等之类的被测变量敏感，并且优选地对环境被测变量(即，传感器封装或相应电子设备的环境中的被测变量)敏感。制成敏感元件的材料可以包括例如用于气体感测的金属氧化物、用于湿度感测的聚合物或其他。为了能够测量这样的环境被测变量，敏感元件从传感器封装暴露并且被准许进入环境。

传感器芯片，也称为管芯，可以包含半导体基底，例如硅基底，电路可以集中到该基底上。诸如CMOS层的层可以设置在基底的顶部上，用于对集成电路做出贡献并且用于接触敏感元件。传感器芯片优选地具有顶表面和底表面，其中在一个实施例中，敏感元件布置在顶表面上或顶表面中。敏感元件可以布置在半导体基底的顶部上或布置在层的顶部上，例如CMOS层之一。在电路集成在传感器芯片中的情况下，敏感元件可以与之连接，用于预处理来自电路中的敏感元件的信号。在优选实施例中，传感器芯片包括端子，优选地从其顶表面暴露。端子用于电接触传感器芯片。

传感器封装包括用于电接触传感器封装的接触垫板。接触垫板电连接到传感器芯片的端子，该电连接部可以实施为接合线或导电层，例如印刷导电路径。接触垫板由导电材料制成。因此，每个接触垫板由与其他接触垫板电隔离的单独的导电元件表示。接触垫板的数量取决于传感器封装的应用和其他要求。接触垫板优选地布置在传感器芯片周围，或者换句话说，传感器芯片布置在共同的平面中的接触垫板的中心。因此，优选的是，接触垫板面向传感器芯片的侧面，传感器芯片的侧面被定义为连接其顶表面和其底表面的面。

优选地，每个接触垫板至少部分地暴露于环境，并且同样可从外部接近。在接触垫板从传感器封装的底表面暴露的情况下，传感器封装可以被SMD安装到载体。在另一实施例中，每个接触垫板从底表面以及从顶表面暴露。然后，其顶表面甚至可以允许堆叠多个封装(传感器或IC)、倒装芯片焊接或引线接合到载体上。此外，每个接触垫板的侧面可以从传感器封装暴露。这可以允许当在接触垫板的底表面和载体的相应焊盘之间施加焊料时对SMD安装的传感器封装进行光学检查。

模塑料被施加并部分地封装传感器芯片和接触垫板。模塑料优选地是塑料材料，在一个非常优选的实施例中是具有填料颗粒的环氧树脂，其中填料颗粒例如可以是玻璃。模塑料可在模塑步骤中例如通过注塑或传递模塑施加。如果需要，可以在其后进行硬化步骤。优选地，模塑料不仅用作传感器芯片和接触垫板的部分封装并因此用作保护，而且用作保持和固定传感器芯片和接触垫板的机械支撑。在一些实施例中，在模塑料中提供进入开口，用于允许待测量介质进入敏感元件。

传感器芯片通常具有由其长度和宽度限定的覆盖区(footprint)，并且具有高度。该高度被定义为传感器芯片的顶表面和底表面之间的距离。通常，上述CMOS层限定传感器芯片的顶表面。每个接触垫板在与传感器芯片相同的竖直方向上也具有高度。在接触垫板具有不同高度的部分的情况下，为了以下目的，接触垫板的部分的最大高度将限定一个或多个接触垫板的高度。优选地，所有接触垫板均具有相同的高度。然而，在接触垫板具有不同高度的情况下，此组接触垫板的最小高度被限定为接触垫板的高度。每个接触垫板具有一顶表面及一底表面，且顶表面及底表面平行于传感器芯片的顶表面及底表面。根据上述高度定义，具有不同高度的部分的单个接触垫板的顶表面被定义为这种接触垫板的最高部分的顶表面。在接触垫板具有不同高度的情况下，接触垫板的顶表面被视为接触垫板中具有最小高度的接触垫板的顶表面。

在下文中，引入了术语“单元”：该单元可包括传感器芯片。因此，该单元的顶表面和底表面分别与传感器芯片的顶表面和底表面相同，并且该单元的高度等于传感器芯片的高度。在将敏感元件施加到传感器芯片的顶表面上的情况下，考虑到敏感元件(例如薄层形式)的高度相对于传感器芯片的高度的可忽略，仍然将传感器芯片的顶表面视为单元的顶表面。

在不同的变型中，该单元包括传感器芯片和支撑传感器芯片的下垫板。在这种情况下，单元的顶表面通常与传感器芯片的顶表面相同，但是单元的底表面由下垫板的底表面表示(假设传感器芯片的底表面附接到下垫板的顶表面并面对下垫板的顶表面)。在一些示例中，下垫板可以包括开口，该开口用于准许通过该开口接近传感器芯片，并且具体地，接近传感器芯片的敏感元件。因此，在这种情况下，被定义为其顶表面和底表面之间的距离的单元的高度超过传感器芯片的高度，并且表示传感器芯片的高度和下垫板的高度的组合，而诸如传感器芯片和下垫板之间的粘合剂的附着层由于其对单元高度的贡献小而可以被忽略。

上述限定的单元具有平面延伸部，该平面延伸部大致平行于单元的顶表面和底表面中的每一个延伸。该单元相对于接触垫板布置在传感器封装中，使得单元的顶表面不会突出于由接触垫板的顶表面限定的水平面。因此，在侧视图或侧切图中，单元的顶部不超过接触垫板的顶部。对于底表面也是如此：该单元的底表面不会突出于由接触垫板的底表面限定的水平面。相对于底表面突出意味着单元不会凸出于由接触垫板的底表面限定的水平面。因此，在绝对方向上，相对于接触垫板的顶表面的(无效)突起被限定在正z方向上，而相对于接触垫板的底表面的(无效)突起被限定在负z方向上。

因此，上述单元的竖直延伸范围受到由接触垫板的顶表面和底表面限定的水平面限制。

因此，在缺少下垫板的情况下，传感器芯片的高度等于或小于接触垫板的高度，而同时传感器芯片(竖直地)布置在由接触垫板的顶表面和底表面限定的水平面内。假定当由如下所述的引线框架制成时，接触垫板具有相当低的高度，例如小于0.5mm，并且优选地在0.1mm和0.4mm之间的范围内，该范围是引线框架的高度，则要求传感器芯片相当薄。这种薄度例如可以通过减薄或研磨制成传感器芯片的晶片或基底的原始厚度来实现，优选在施加电路(如果有的话)和/或敏感元件之后。

在下垫板的情况下，优选地由与制成接触垫板的引线框架相同的引线框架制成，并且假设下垫板的高度小于接触垫板的高度(这意味着当由共同的引线框架制成时，下垫板相对于接触垫板变薄，例如被蚀刻)，传感器芯片和下垫板的组合高度，即单元的高度，等于或小于接触垫板的高度。同时，传感器芯片(竖直地)布置在由接触垫板的顶表面和底表面限定的水平面内。

因此，传感器封装允许需要暴露于环境以进行感测的模制传感器芯片的一体、紧凑且成本有效的方法。

在优选实施例中，接触垫板由引线框架制成。接触垫板可表示彼此电隔离的导电平台或引线。在非常优选的实施例中，每个接触垫板具有用于指定电连接的平台，其高度小于接触垫板的高度。优选地，该平台面向传感器芯片的侧面。藉此，可使该传感器芯片的端子与该接触垫板的平台之间的电连接的焊线，甚至完全埋置在该模塑料内，而不致使该模塑料超过该接触垫板的高度。因此，提供了非常平坦的传感器封装。

在传感器芯片具有布置在其顶表面上的端子的情况下，可以从每个端子到指定的接触垫板，或者在如上所述的其平台上，或者在接触垫板的顶表面上，设立接合线。在传感器芯片的高度小于接触垫板的高度、并且优选地小于接触垫板的高度的三分之二的情况下，第一替代方案是优选的，以便构建平坦的传感器封装。在传感器芯片与接触垫板等高或者仅稍微小一点、例如最大小三分之一的情况下，第二替代方案是优选的。在第二替代方案中，由于突出的模塑料，传感器封装的高度可超过传感器芯片和接触垫板中的每一者的高度，突出的模塑料可需要用于埋置接合线且至少部分地封闭接触垫板和传感器芯片以用于机械支撑目的。在任一替代方案中，优选的是，模塑料至少填充接触垫板与传感器芯片之间的空间并且埋置电连接。

在敏感元件被布置在传感器芯片的顶表面上或顶表面中的情况下，优选地在模塑料中设置进入开口，该进入开口用于将敏感元件暴露于传感器封装的环境。在这种情况下，优选的是，在传感器芯片的顶表面上布置框架，该框架围绕敏感元件，从而限定进入开口。在一个实施例中，单元和框架的组合高度小于接触垫板的高度。在不同的实施例中，单元和框架的组合高度等于接触垫板的高度，并且表示传感器封装的高度。特别地，如果传感器芯片和框架的组合高度等于接触垫板的高度，则框架和接触垫板可以在模制期间用作用于上模具的支撑件。因此，上模具甚至可以是平坦的，并且在模制期间直接位于框架和接触垫板上。

框架可以结合到传感器芯片或者在光刻步骤中制造。它优选地用作防止模塑料进入为敏感元件而设的区域或如果已经布置在传感器芯片上则防止模塑料覆盖敏感元件的屏障。

框架可以不必在模制之后移除，但是优选地成为传感器封装的一部分并且继续在模塑料中限定进入开口。框架优选地由不同于模塑料的材料制成。因此，框架用于在模制期间和之后将敏感元件与模塑料分离。

在用于制造模塑料和进入开口的不同方法中，在模制过程中使用的上模具可具有突起。在这种情况下，可以保护传感器区域免受模制期间的机械冲击，并且用于指定敏感元件的区域可以由布置在上模具上或传感器芯片顶部上的优选弹性层密封。在模制之后，可以再次去除弹性层。

优选地，传感器芯片的底表面从模制材料中露出，并且还从传感器封装中露出，而在敏感元件设置在传感器芯片顶表面的情况下，敏感元件从传感器芯片的顶表面露出。这里，引线框架以及因此传感器封装缺少用于在其上布置传感器芯片的下垫板。在不同的实施例中，仍然可以设置下垫板，并且该下垫板例如由相同的引线框架制造。下垫板用作传感器芯片的支撑，即传感器芯片被布置在下垫板上，且传感器芯片的底表面面向下垫板。在这种实施例中，优选的是，下垫板与接触垫板相比变薄，因此相对于引线框架的原始厚度变薄，例如蚀刻。在本实施例中，传感器芯片的底表面并未露出，而是下垫板的底表面露出。

在不同的实施例中，敏感元件被布置在优选地被暴露的传感器芯片的底表面上或底表面中。端子和电路(如果有的话)可以保持在传感器芯片的顶表面处，并且可以经由穿过传感器芯片的基底的通孔而电连接到敏感元件。在该实施例中，准许从传感器封装的底部进入敏感元件。在传感器芯片的底表面暴露的情况下，在模塑料中不需要特定的进入开口。模塑料可填充在接触垫板与传感器芯片之间的空间，并且还可覆盖传感器芯片的顶表面，特别是当传感器芯片的高度小于接触垫板的高度时。优选地，不使用下垫板。

传感器芯片可以包含附加特征以支持敏感层的操作，例如悬置膜，以在需要进行感测的情况下实现热绝缘。在这种实施例中，敏感元件可以布置在膜上或膜中。在优选实施例中，通过蚀刻(例如干法蚀刻或湿法蚀刻)，或者从传感器芯片的底表面去除材料(例如体基底材料)，从而在传感器芯片中产生凹部，来制造膜。在凹部上方的传感器芯片的剩余材料形成膜，该膜可以由CMOS层和/或部分体基底材料形成。在敏感元件布置在膜上并且膜制造或布置在传感器芯片的顶表面的情况下，传感器芯片的底表面可以再次暴露并且不面对下垫板。在这种实施例中，还可以从传感器芯片的底表面接近敏感元件，并且例如压力或气体也可以从传感器芯片的底部到达膜和/或敏感元件。可以在通过蚀刻膜而形成的凹部上施加渗透膜，以保护膜和/或敏感元件。

在不同的实施例中，这种传感器芯片可以在传感器封装内翻转(flip)，使得膜和敏感元件继续被埋置在传感器芯片的顶表面上或顶表面中，然而，该顶表面现在从传感器封装的后侧被暴露。在此，端子可以设置在传感器芯片的底表面上，并且保持被模塑料掩埋。在这种变型中，传感器芯片的顶表面与所使用的被称为接触垫板的底表面对齐。在这些实施例中，合理的是，现在认为该表面是接触垫板的顶表面，而相对侧表示它们的底表面。换句话说，相对于接触垫板将单元布置在传感器封装中，使得单元的顶表面不会突出于由接触垫板的对应表面限定的水平面，并且单元的底表面不会突出于由接触垫板的(另一个)对应表面限定的水平面。或者，换言之，对于单元的顶表面和底表面，接触垫板的顶表面和底表面构成在方向z上的边界。

在两个膜实施例中，允许从传感器封装的后侧和前侧接近膜和敏感元件，在传感器芯片是具有在膜的两侧处经受压差而可偏转的膜的压力传感器的情况下，或者在传感器是气体传感器的情况下，这是优选的。

优选地，将导电层施加到模塑料，该导电层具体地至少部分地覆盖模塑料的表面，并且特别地覆盖紧邻进入开口的表面的一部分。导电层优选地是金属化层或其他导电层。该金属化层电连接到接触垫板中的一个，该接触垫板优选地连接到接地电位。因此，金属化部(metallization)代表用于保护传感器芯片和/或敏感元件免受静电放电的静电放电保护元件。任何静电放电都被金属化部捕获，并经由接触垫板放电。金属化部可以直接施加到模塑料(以及传感器芯片，如果需要的话)，并且可以根据需要进一步被结构化，例如通过丝网印刷或蒸发或通过荫罩溅射。

在另一种制造方法中，金属化部可以是光刻结构化的。然而，由于一些技术限制(例如，不允许封装进入洁净室、尺寸限制使得直接构造方法更合适等)，在某些情况下，直接结构化技术可能优于光刻法。

在另一替代方案中，金属化部被喷射印刷到模塑料和接触垫板的顶表面上。在模塑料越过到所讨论的接触垫板的顶表面的情况下，即在它们之间没有台阶的情况下，金属化部例如通过丝网印刷和/或光刻可以被沉积为均匀层。因此，金属化部是平面金属化部，优选地至少跨越模塑料的一部分，并且跨越接触垫板的至少一部分。在从模塑料到接触垫板的非平面过渡的情况下，或在模塑料的非平面顶表面的情况下，优选喷墨印刷。这允许使用不同的模具几何形状。

在本发明的实施例中，其中敏感元件被布置在传感器芯片的底表面处，该底表面、模塑料的底表面和接触垫板的底表面可以有助于金属化部优选地被施加到其上的平面。

在这种实施例中，并且不管是否应用金属化部，端子可以位于传感器芯片的顶表面上，并且可以通过接合线连接到例如触点的平台。

在实施例中，单元的顶表面和/或底表面分别与接触垫板的顶表面和/或底表面基本上平齐。例如，接触垫板可全部具有相同的高度，并且单元的高度等于接触垫板的高度。模塑料至少部分地包围传感器芯片和接触垫板，以填充接触垫板和单元之间的空间。模塑料还呈现平行于所述平面延伸的平坦表面。该平坦表面可以是模塑料的顶表面或底表面。在所有情况下，该平坦表面可以被制成分别与单元和接触垫板的顶表面或底表面基本平齐。然而，优选地，模塑料的顶表面和底表面都形成平坦表面。结果，接触垫板、模塑料和传感器单元的顶表面和/或底表面可以被制成齐平的，因此导致浅的结构。

电连接部于是将有利地实现为部分地在模塑料的所述平坦表面上延伸的导电层(例如，印刷导电路径)。这样，可以实现对封装厚度具有可忽略影响的电连接部。例如，可以使用与用于获得金属化部的技术相同的技术来获得这样的导电层。

所述导电层可以在芯片的顶表面或底表面上(部分地)明显地延伸，以便接触芯片的端子，其中所述端子每个都集成在芯片中，并且每个都具有与芯片的顶表面或底表面齐平的表面。这样，导电层可以被图案化，以便到达与齐平端子对应的区域并且接触齐平端子，以便确保芯片和接触垫板之间的信号和/或电通信，且对封装的厚度影响很小或没有影响。顺便地，与涉及接合线的方法相比，这通常允许降低制造复杂性和成本。

如前面所提到的，传感器封装还可以包括金属化部，例如用于保护传感器芯片和/或敏感元件免受静电放电。该金属化部例如可以部分地覆盖模塑料的平坦表面，并且优选地也覆盖单元(或传感器芯片)的顶部或底部表面。也就是说，金属化部在由所述平坦表面以及单元和接触垫板的顶表面或底表面限定的平面中延伸。金属化部可以有利地经由导电层中的给定一个导电层电连接到接触垫板中的一个，该导电层优选地被图案化为金属化部的延伸，以便形成其一部分。这样，实现了浅封装，其中可以适当地管理静电放电。

根据本发明的另一方面，提供了一种制造传感器封装的方法。首先，提供一支撑件，其上配置有一引线框架及一传感器芯片。该支撑件可以是胶带或用于临时支撑和制造传感器封装或传感器封装的早期阶段的另一支撑件。

可以在前面选择引线框架的厚度、施加到引线框架的蚀刻工艺和/或传感器芯片的高度，以允许由传感器芯片和可选地支撑传感器芯片的下垫板组成的单元的高度等于或小于接触垫板的高度。优选地，蚀刻引线框架以不仅提供引线和同样地连接到引线的接触垫板，而且提供例如在一个或多个接触垫板中的平台，例如在接触垫板的中间高度。

传感器芯片优选地被制备为包括电子电路(如果有的话)和敏感元件。在不同的实施例中，敏感元件可以稍后施加，甚至在已经施加了模塑料之后施加。如果需要，传感器芯片也被减薄以实现期望的高度。

在第一变型中，这种传感器芯片放置在支撑件上的引线框架的开口中。在这个变型中，引线框架没有用于安装传感器芯片的下垫板。在第二变型中，传感器芯片被放置在引线框架的下垫板上，并且优选地例如通过管芯附着薄膜附着到其上。

然而，在第一变型中，传感器芯片也可以首先放置，并且引线框架其次放置。

传感器芯片例如通过接合线电连接到引线框架的代表用于电接触传感器封装的接触垫板的部分。然后，传感器芯片至少部分地被模塑料包围，接触垫板也是如此。

为此，将组件布置在优选地包括顶部模具和底部模具的模具中。模具被设计成使得接触垫板的顶表面和底表面优选地保持暴露。在承载敏感元件的传感器芯片的表面也至少部分地被过模制的情况下，敏感元件也将在模制期间被保护。因此，上述引入的框架可以应用于传感器芯片的顶表面。密封结构也称为框架，其施加或附接或制造和构造在传感器芯片的表面上，即顶表面或底表面上。该步骤优选地在模塑步骤之前进行。密封结构的材料的特性可允许适当的密封，即使具有一些高度公差。这里，模具可以位于框架的顶部上，从而与框架结合，防止模塑料淹没敏感元件。特别地，在这种实施例中，例如通过框架在模塑料中提供进入开口，该进入开口允许进入敏感元件。在这种实施例中，可以利用可透过介质进行测量的膜来密封该入口，但是提供保护以免受机械冲击。

在模制之后，在也称为分离的步骤中，例如通过切割或锯割将接触垫板和下垫板(如果有的话)与引线框架的其余部分分离。在这个步骤之前，可以将该组件从优选是胶带的本支撑件上分离，并且可以将该组件布置在适合于分离步骤的不同支撑件上，例如，该支撑件可以是切割带。在这个步骤中，传感器封装或者与封装中不需要的引线框架部分分离，和/或与一起批量制造的其他传感器封装分离。最后，可以从支撑件或从不同的支撑件上除去所得的传感器封装。

因此，所述单元被布置在传感器封装中，使得所述单元的顶表面不会突出于由接触垫板的顶表面限定的水平面，并且所述单元的底表面不会突出于由接触垫板的底表面限定的水平面。同样，该单元具有通常平行于单元的顶表面和底表面中的每一个延伸的平面延伸部。

在直接施加到模塑料的至少部分表面的导电ESD保护的情况下，这种ESD保护优选地直接连接到接地接触垫板。该步骤优选地在模制之后但在分离之前执行。

如上所述，在一个实施例中，还可以在工艺后期通过已经制造的模塑料的进入开口(如果有的话)将敏感层施加到传感器芯片。在该实施例中，可以在模制步骤之后，并且优选地在分离步骤之前，施加敏感层。当例如通过喷墨印刷施加敏感元件时，由于传感器芯片已经固定在模塑料中，所以模塑料为传感器封装提供机械稳定性。

本传感器封装提供了一种紧凑的小尺寸封装，其适于布置在电子设备中，例如移动电话、平板电脑或固定电子设备等。由于其高度小，所以如果有的话，仅提供小体积的进入开口。由进入开口限定的这种体积可以被认为是敏感元件的死体积，并且考虑到较小的死体积，并且影响敏感元件的模塑料的任何除气可以减少。这增强了测量。

注意，为了区别，术语“接触垫板”和“端子”在这里被具体地用于分别表示封装和传感器芯片的电连接点。这些术语在文献中可互换使用。因此，芯片的端子可以等效地视为接触垫板，并且封装的接触垫板可以视为端子。现在，应理解，在两种情况下，这种接触垫板和端子可以包括任何种类的电触点或连接点(这包括例如电线或迹线以及电镀区域)，只要适于连接封装芯片并使得电/数据信号能够流入/流出芯片。

传感器封装的其他有利实施例在从属权利要求以及下面的描述中列出。

附图说明

从以下对本发明的详细描述中，本发明的实施例、方案和优点将变得显而易见。这样的描述参考了附图，其中附图示出：

图1以剖视图a)、俯视图b)、仰视图c)和立体图d)示出了根据本发明的实施例的传感器封装；

图2-图6和图8a)以剖视图示出了根据本发明实施例的传感器封装；

图7是根据本发明实施例的传感器封装制造期间的组件的俯视图；以及

图8b)是图8a)的传感器封装的俯视图。

具体实施方式

在所有附图中，相同的元件由相同的附图标记表示。

图1示出了根据本发明实施例的传感器封装。图a)以剖视图示出了传感器封装，图b)以俯视图示出了传感器封装，图c)以仰视图示出了传感器封装，图d)以立体图示出了传感器封装。

传感器封装具有立方体的示例性形状，该立方体具有顶侧TS和与顶侧TS相对的底侧BS。模塑料1部分地限定了传感器封装的形状。在本实施例中，模塑料1具有中心开口11，用于提供到传感器芯片3的敏感元件31的通路。

传感器芯片3优选地具有目前沿水平方向x和y延伸的平面，并且相应地具有平行于该x-y平面的顶表面ts和底表面bs，以及沿竖直的方向z的高度h_sc。敏感元件31布置在传感器芯片3的顶表面ts上或集成在传感器芯片3的顶表面ts中。

设置了多个接触垫板2。接触垫板2或至少一些接触垫板2面对传感器芯片3的侧面sf，这些侧面sf是连接其顶表面ts和其底表面bs的竖直方向z上的面。接触垫板2由彼此电绝缘的多个单独的导电元件表示。每个接触垫板2优选地具有顶表面ts、底表面bs和高度h_cp。优选地，接触垫板2由引线框架制造，如将参考图7更详细地解释。接触垫板2由诸如金属的导电材料制成，并用于从外部电接触传感器封装。目前，传感器封装包括六个接触垫板，相对两侧各三个，然而，数量和布置可以与本示例不同。

在本实施例中，每个接触垫板2具有平台(landing)21。平台21被认为是平坦台面(platform)，其被设置在小于其总高度h_cp的接触垫板的高度处。平台21面向传感器芯片3，或者至少一些平台21面向传感器芯片3。通过这样做，平台21目前用作接合线形式的电连接部5的平台21。这些接合线电连接到传感器芯片3，并且优选地电连接到传感器芯片3的端子(图1中未示出)。

目前，没有设置用于支撑传感器芯片3的下垫板。因此，传感器封装的中心中的单元仅由传感器芯片3组成，使得传感器芯片的顶表面和底表面分别对应于单元的顶表面和底表面，并且使得传感器芯片3的高度h_sc等于单元的高度h_un。因此，单元3的高度h_un小于接触垫板2的高度h_cp。具体地，单元3的顶表面ts不会突出于由接触垫板2的顶表面ts限定的水平面，或者换句话说，在+z方向上不超过接触垫板2的顶表面ts的水平面。同时，单元3的底表面bs不会突出于由接触垫板2的底表面bs限定的水平面，或者换句话说，在-z方向上不降到接触垫板2的顶表面ts的水平面之下。

平台21目前布置在大致对应于传感器芯片3的顶表面ts的水平面。因此，接合线可以容易地布置在传感器芯片3的端子和相应的接触垫板2之间，同时接合线仍然可以埋置在模塑料1中。

模塑料1至少设置在传感器芯片3和接触垫板2之间的空间中，并且对传感器封装有贡献。目前，模塑料1提供了平坦的传感器封装，并且填充了接触垫板2和布置在传感器芯片3的顶表面ts上的框架4之间的空间。框架4表示突出结构，例如胶合或以其他方式附接或沉积或生长到/在传感器芯片3上，并且包围敏感元件31。框架4表示在制造期间防止模塑料1覆盖敏感元件31的元件。因此，可以认为其是用于保护敏感元件31并防止敏感元件31与以液体或粘性状态施加的模塑料1接触的屏障。

另外的变型由虚线表示，其中假设下垫板73被设置为传感器芯片3的支撑件。在该示例中，该单元由传感器芯片3和下垫板73的组合来限定，该下垫板73由与制造接触垫板2的引线框架相同的引线框架制成。单元的顶表面ts仍然由传感器芯片3的顶表面ts表示，而单元的底表面bs现在由下垫板73的底表面bs表示。

因此，接触垫板2的高度h_cp等于单元3的组合高度h_un，即传感器芯片3和下垫板73的组合高度，以及框架4的组合高度h_fr。模塑料1具有相同的高度，使得整个传感器封装的高度为h_fr+h_un＝h_cp。考虑到接触垫板2优选地由通常具有0.1mm和0.5mm之间的高度的引线框架制造，可以得出传感器芯片3非常薄/扁平，与所得的传感器封装一样。传感器芯片3仍然通过埋置于模塑料1中的用于保护的接合线而电连接到接触垫板2。框架4限定了模塑料1中的进入开口11，确保待测量的介质到达敏感元件31。

在非常优选的实施例中，模塑料至少部分地被金属化部6覆盖，金属化部6用作保护传感器芯片3或敏感元件31免受静电放电的静电保护元件。在本示例中，金属化部6直接沉积在模塑料上，并且优选环绕进入开口11。在一个实施例中，框架4的顶表面也可以被至少部分地覆盖。由金属化部6捕获的任何静电放电优选地经由接触垫板2中的一个放电。目前，金属化部6在传感器封装的顶表面上延伸，并且具体地在模塑料1的顶表面上朝向接触垫板2中的一个延伸，并且电连接到该接触垫板2。因此，由金属化部6捕获的任何静电放电可以经由该接触垫板2放电。在本实施例中，金属化部6是越过传感器封装的顶侧ts的平面元件。

在本示例中，在接触垫板2的底表面bs上设置由虚线表示的焊球91或其他电接触装置。备选地或附加地，可以在接触垫板2的顶表面ts上设置其他焊球92或其他电接触装置，例如用于连接到堆叠在本传感器封装上的另一传感器封装或IC封装。

考虑到接触垫板2、传感器芯片3和框架4的尺寸，模制过程变得容易。参照图7，更详细地示出了传感器封装的制造。目前，提供了例如胶带形式的支撑件8。引线框架7布置在支撑件8上，目前仅示出了引线框架7的一部分。引线框架7是通过蚀刻制备的导电结构，并且提供适于放置传感器芯片3的开口。同时，引线框架7的部分用作接触垫板2。在本实施例中，传感器芯片3直接放置在支撑件8上，然而，接触垫板2以从引线71延伸的延伸部的形式预制在引线框架8中。传感器芯片3被放置在支座8上的接触垫板2之间的开口/自由空间中。引线框架8和一个或多个传感器芯片3可以通过粘合装置保持在它们在支撑件8上的位置。

引线框架7可以包围用于从一批中制造多个传感器封装的结构。因此，尽管未示出，接触垫板2的结构可以重复到左、右、顶部和底部。

目前，传感器芯片3被布置在支撑件8上，其顶表面ts背对支撑件8，并且因此其底表面bs面对支撑件8。因此，图7示出了所放置的传感器芯片3的顶表面ts的俯视图。目前假设敏感元件31已经被制造到传感器芯片3的顶表面ts中/上，如同框架4。此外，端子32从传感器芯片3的顶表面ts露出。端子32可以由例如通过蚀刻设置在传感器芯片3的半导体基底的顶部上的金属化层制造。

在下一步骤中，传感器芯片3电连接到引线框架8。为此，电连接部5以接合线的形式提供。目前，每个端子32通过这种接合线连接到指定的接触垫板2。每个接触垫板2具有平台21，如图1所示。具体地，每个接合线都落在指定的接触垫板2的平台21上。而在一个实施例中，可以假设引线框架7具有最终表示接触垫板2的高度h_sc的均匀厚度/高度，但是平台21被设置在低于接触垫板的顶表面的水平面处，并且可以通过例如局部减薄引线框架7(例如通过蚀刻)来实现。

在下一步骤中，将模塑料1施加到图7所示的组件。参照图1，可以得出，传感器芯片3上的接触垫板2和框架4在方向z上终止于相同的水平面。因此，可以使用简单模具来模制这种组件。这种模具可以仅包括：底部模具，为用于放置包括或不包括支撑的组件的板的形式；以及顶部模具，再次为放置在一个或多个框架4和接触垫板2的顶表面ts上的板的形式。在将模具应用于组件之后，将模塑料填充到模具中，从而分别填充接触垫板2、传感器芯片3和框架4之间的空间。优选地，在硬化之后，模塑料1提供了部分地包围传感器芯片3和接触垫板2并且有助于传感器封装的刚性结构。

然而，在这个阶段，接触垫板2仍然经由相应的引线71和72彼此电连接。因此，在除去模具之后，在分离步骤中，例如在从支撑件8转移到诸如切割带的另一个支撑件之后，切割该组件。例如，通过沿线A-A’和B-B’切割，引线71和72与接触垫板2分离，该切割也包括通过模塑料1切割。最终可以从切割带上去除所得到的传感器封装。

图2示出了根据本发明实施例的另一传感器封装的剖视图。该实施例类似于图1的实施例，使得以下仅解决差异：不是框架4达到由接触垫板2的顶表面ts限定的水平面，现在是减小框架4的高度h_fr。因此，在模制期间，模具可以提供位于框架4的顶部上的突起。该突起优选地具有朝向框架4变窄的形状，使得在模塑料1中产生缩小的进入开口11。此外，通过虚线表示了另外的变型，其中假设提供下垫板73作为传感器芯片3的支撑件。在该示例中，该单元由传感器芯片3和下垫板73的组合来限定，该下垫板由与接触垫板2所用的相同引线框架制成。单元的顶表面ts仍然保持由传感器芯片3的顶表面ts表示，而单元的底表面bs现在则由下垫板73的底表面bs表示。

结合图7所解释的制造方法可以以相同的方式应用于制造根据图2的传感器封装。

图3示出了根据本发明另一实施例的传感器封装的剖视图。与图1和图2的实施例相反，现在敏感元件31被布置在传感器芯片3的底表面bs上或底表面bs中，而不是其顶表面ts。然而，其顶表面ts仍然是包括用于接合线以及电路(如果有的话)的端子的面。考虑到敏感元件31的这种布置，传感器芯片3优选地具有硅通孔(未示出)；即，从传感器芯片3的顶表面ts到其底表面bs通过传感器芯片3的导电路径，以便将敏感元件31电连接到端子。再次，代表单元的高度h_un的传感器芯片3的高度h_sc小于接触垫板2的高度h_cp，并且单元3在接触垫板2的中心具有不会突出于由接触垫板2的顶表面ts和底表面bs限定的水平面的顶表面ts和底表面bs，即单元3分别在+z和-z方向上不超过这些水平面。

再次，接触垫板2提供用于接合线的平台21。考虑到接合线到模塑料1中的所需埋置以及考虑到传感器封装的机械稳定性，模塑料1覆盖传感器芯片3的顶表面ts。其底表面bs保持暴露，然而，其一些部分可以被应用于ESD保护的金属化部6覆盖。金属化部6也是平面金属化部6，并且覆盖模塑料1和接触垫板2的底表面的至少一部分，并且可能覆盖传感器芯片3。

图4以剖视图示出了根据本发明实施例的另一传感器封装。该实施例类似于图3的实施例，使得以下仅解决差异：不是传感器芯片3的顶表面ts完全被模塑料1覆盖，现在是如图1和图2中已知的框架4被布置在顶表面ts上，并且提供开口11。此外，在传感器芯片3的基底中提供凹部32，并且结果，建立了膜33，敏感元件31位于该膜上或膜中。目前，敏感元件31被布置在传感器芯片3的底表面bs处，并且因此布置在膜33处，然而，如将理解的，敏感元件31也可布置在膜33的另一侧处，如由虚线元件31指示的。在任何这样的实施例中，膜33可从传感器封装的前面和后面接近，使得传感器封装特别适合于感测气体和/或压力。

图5以剖视图示出了根据本发明实施例的另一传感器封装。该实施例类似于图2的实施例，从而以下仅解决差异：在传感器芯片3的基底中设置凹部32，并且结果，膜33建立，敏感元件31位于膜上或膜中。目前，敏感元件31被布置在传感器芯片3的顶表面Ts处，因此，布置在膜33的顶表面Ts处，然而，如将被理解的，敏感元件31也可被布置在膜33的另一侧，如虚线元件31所示。在任何这样的实施例中，膜33可从传感器封装的前面和后面接近，使得这样的传感器封装特别适合于感测气体和/或压力。

图6示出了根据本发明实施例的另一传感器封装的剖视图。根据图1的实施例，图6的实施例再次具有布置在传感器芯片3的顶表面ts上/中的敏感元件31。然而，这次传感器芯片3的高度h_sc，即在没有下垫板的情况下的单元的高度h_un，等于接触垫板2的高度h_cp。因此，无论如何，传感器芯片3的端子与接触垫板2之间的电连接部5超过高度h_sc，使得考虑到这些接合线的完全埋置，模塑料1超过此高度h_sc并提供高度h_sp作为传感器封装的高度。再次，框架4被施加到传感器芯片3的顶表面ts。并且在模制过程中使用的顶部模具具有与所得模塑料1相反的形状。特别地，这种顶部模具具有在模制期间位于框架4上的突起，以及在模制期间位于接触垫板2上的另外的突起，使得接触垫板2的顶表面ts的至少一部分保持暴露。

图8a)示出了根据本发明实施例的另一传感器封装的截面图。在图8b)中，用虚线表示该视图所在的平面。如图1所示，图8a)的实施例再次包括布置在传感器芯片3的顶表面ts上/中的敏感元件31。如图6所示，传感器芯片3的高度h_sc(即，对应于在没有下垫板的情况下的单元的高度h_un)等于接触垫板2的高度h_cp，在该示例中，接触垫板2都具有相同的高度。然而，在变型中，如前所述，接触垫板可以是引线框架的一部分。

模塑料1部分地包围芯片3和接触垫板2，以便填充接触垫板和单元之间的空间。然而，现在模塑料1呈现都是平坦的顶表面和底表面。这些表面另外平行于单元的平均平面，该单元通常具有平面延伸。模塑料1的顶表面和底表面基本上与接触垫板2和单元3、73的顶表面和底表面(分别)平齐。

然而，在变型中，模塑料1的顶表面和底表面中仅一个可以被制成平坦的并且与接触垫板和单元的邻接表面平齐。因此，更一般地，单元的顶表面和/或底表面可以分别与接触垫板的顶表面和/或底表面基本平齐，而模塑料的平坦表面(即，其顶表面或底表面)分别与单元和接触垫板的顶表面或底表面基本平齐。

在如图8所示的齐平结构中，电连接部可以有利地实现为导电层5a、5b。如图8b)中更好地看到的，这样的导电层5a、5b部分地在模塑料1的顶表面上延伸，以便将焊盘2连接到芯片3。在变型中，如果需要且合适(其中每个所述表面中的任何一个是平坦的)，导电层5a可以类似地在模塑料1的底表面上或者在其顶表面和底表面两者上延伸，以便接触芯片的端子。在图8的示例中，导电层5a是印刷的导电路径。这样，可以实现电连接部，尽管图8中使用了图示，但是该电连接部对封装的厚度的影响可以忽略。这与模塑料1、焊盘2和单元3、73的齐平构造一起使得可以实现特别浅的封装。

如图8b)中进一步所示，芯片3的每个端子32a可以集成在芯片3中，以便具有与芯片的顶表面齐平的表面。进而，导电层5a、5b各自部分地在芯片的顶表面上延伸，以便接触端子32a的齐平表面。这样，可以容易地在芯片和接触垫板之间实现信号和/或电通信，且对封装的总厚度影响很小或没有影响。在变型中，芯片可以包括其他类型的端子。例如，芯片可能已经包括印刷在其上的导电路径(例如，迹线)。在这种情况下，层5a、5b可能只需要被图案化以便到达这种导电路径，如适当地连接芯片所必需的。

如图8中进一步所示，对于与前面所述相同的原因(ESD保护)，封装还可以包括金属化部6。在该示例中，金属化部6部分地覆盖(即，在其上延伸)模塑料1的顶表面以及芯片3的顶表面。因此，金属化部6在由模塑料1、接触垫板2和单元3、73的顶表面所对着(subtended)的平面中延伸。

如图1所示，金属化部6电连接到接触垫板2中的一个。原则上，该连接可以借助于沉积在金属化部6和模塑料1的顶部上的导电层(例如层5a)来实现，以便连接该焊盘2。然而，如图8b)的示例中所假设的，该连接优选地形成为金属化部6的延伸部5b(即，以便形成该金属化部的一部分)。在所有情况下，金属化部6和导电层5a、5b都可以在单个工艺步骤中沉积，例如，使用相同的印刷或通过荫罩工艺的沉积。

注意，芯片3可能具有膜结构，如先前所诱发的，就像图5中所示的芯片一样。在变型中，膜可以是开槽的，或者芯片可以具有桥构造。仍然可以认识到，即使在这种情况下，模塑料1可以被制成与芯片和接触垫板所对着的顶部和/或底部平面平齐，而导电层5a、5b可以在例如芯片的顶部表面上延伸，以便接触其上的齐平端子32a。

此外，优选地在敏感元件31和环绕金属化部6之间提供安全区域4a，以便防止金属化部6和敏感元件31之间的短路。该区域4a可以简单地由设置在芯片3顶部上的空白区域(没有任何导电路径)组成，以便在敏感元件31周围形成绝缘带。

在金属化部6之后，可能需要一些处理(例如钝化)。在变型中，可以在封装的顶部上沉积电绝缘材料(例如，聚合物或氧化物)的附加钝化，以便覆盖金属化部6。图8中所描绘的封装的制造的其他方面可另外实质上类似于先前参照图7所描述的那些方面。

Claims (18)

1.一种传感器封装，包括

-传感器芯片(3)，包括暴露于所述传感器封装的环境的敏感元件(31)，

-单元(3，73)，包括所述传感器芯片(3)以及可选地包括支撑所述传感器芯片(3)的下垫板(73)，其中所述单元具有平面延伸部，所述平面延伸部大致平行于所述单元的顶表面(ts)和底表面(bs)中的每一个延伸，

-接触垫板(2)，其用于电接触所述传感器封装，

-电连接部(5)，位于所述传感器芯片(3)和所述接触垫板(2)之间，

-模塑料(1)，至少部分地包围所述传感器芯片(3)和所述接触垫板(2)，

-其中，所述单元(3，73)相对于所述接触垫板(2)布置在所述传感器封装中，使得所述单元(3，73)的顶表面(ts)不会突出于由所述接触垫板(2)的顶表面(ts)限定的水平面，并且所述单元(3，73)的底表面(bs)不会突出于由所述接触垫板(2)的底表面(bs)限定的水平面。

2.根据权利要求1所述的传感器封装，

-其中，所述接触垫板(2)由彼此电绝缘的单独的导电元件表示，

-优选地，其中所述接触垫板(2)和可能存在的所述下垫板(73)是由一引线框架(7)制成，

-其中，所述单元(3，73)的高度(h_un)等于或小于所述接触垫板(2)的高度(h_cp)，

-其中，限定所述接触垫板(2)的高度(h_cp)的取向平行于限定所述传感器封装中的所述单元(3，73)的高度(h_un)的取向，并且垂直于所述单元(3，73)和所述接触垫板(2)的顶表面和底表面(ts，bs)，

-优选地，其中所述接触垫板(2)的高度(h_cp)小于0.5mm，并且优选地在0.1mm和0.4mm之间，

优选地，其中所述接触垫板(2)面向所述传感器芯片(3)的侧面(sf)。

3.根据权利要求1或2所述的传感器封装，

-其中每个接触垫板(2)在所述接触垫板(2)的顶表面(ts)之下的水平面处具有用于所分配的电连接部(5)的平台(21)，并且所述平台(21)被布置在面向所述传感器芯片(3)的侧面(sf)的一侧处，而且

-优选地，其中所述电连接部(5)是接合线。

4.根据前述权利要求中任一项所述的传感器封装，

-其中，所述敏感元件(31)被布置在所述传感器芯片(3)的底表面(bs)之上或之中，

-其中，所述传感器芯片(3)与其底表面(bs)相对的顶表面(ts)处具有用于电连接部(5)的端子(32)，

-其中，所述模塑料(1)至少填充所述接触垫板(2)与所述传感器芯片(3)之间的空间并且埋置所述电连接部(5)，以及

-其中，所述传感器芯片(3)的底表面(bs)被暴露。

5.根据前述权利要求1至3中任一项所述的传感器封装，

-其中，所述敏感元件(31)被布置在所述传感器芯片(3)的顶表面(ts)之上或之中，

-其中，所述传感器芯片(3)在其顶表面(ts)处具有用于所述电连接部(5)的端子(32)，

-其中，所述模塑料(1)至少填充所述接触垫板(2)与所述传感器芯片(3)之间的空间并且埋置所述电连接部(5)。

6.根据权利要求5所述的传感器封装，包括

位于所述模塑料(1)中的进入开口(11)，该进入开口将所述敏感元件(31)暴露于所述传感器封装的环境。

7.根据权利要求6的传感器封装，包括

框架(4)，该框架被布置在所述传感器芯片(3)的顶表面(ts)上并且包围所述敏感元件(31)，从而限定所述进入开口(11)。

8.根据权利要求7所述的传感器封装，

其中，所述单元(3，73)和所述框架(4)的组合高度等于或小于所述接触垫板(2)的高度(h_cp)。

9.根据权利要求7所述的传感器封装，

其中，所述单元(3，73)和所述框架(4)的组合高度超过所述接触垫板(2)的高度(h_cp)，而且

其中，所述传感器封装的高度(h_sp)超过所述接触垫板(2)的高度(h_cp)。

10.根据前述权利要求5至9中任一项所述的传感器封装，

其中，所述传感器芯片(3)的底表面(bs)从所述传感器封装露出，而且

优选地，其中所述单元缺少用于支撑所述传感器芯片(3)的下垫板。

11.根据前述权利要求中任一项所述的传感器封装，包括

金属化部(6)，至少部分地覆盖所述模塑料(1)的表面，

其中所述金属化部(6)电连接到所述接触垫板(2)中的一个。

12.根据权利要求11所述的传感器封装，

其中，所述金属化部(6)代表用于保护所述传感器芯片(3)和/或所述敏感元件(31)免受静电放电的静电放电保护元件。

13.根据权利要求11或12所述的传感器封装，

其中，所述金属化部(6)在其顶表面(ts)处接触所述接触垫板(2)中的一个。

14.根据结合权利要求8的权利要求11或12所述的传感器封装，

其中，所述金属化部(6)在由所述模塑料(1)的顶表面和所述接触垫板(2)的顶表面(ts)限定的平面中延伸。

15.根据权利要求1或2所述的传感器封装，其中

所述单元的顶表面和/或底表面分别与所述接触垫板的顶表面和/或底表面基本平齐，

所述模塑料(1)至少部分地包围所述传感器芯片(3)和所述接触垫板(2)，以便填充所述接触垫板和所述单元之间的空间，

所述模塑料(1)具有平行于所述平面延伸部的平坦表面，该平坦表面是所述模塑料的顶表面或底表面，并且分别与所述单元和所述接触垫板的顶表面或底表面基本平齐，而且

所述电连接部是导电层(5a，5b)，所述导电层各自部分地在所述模塑料的所述平坦表面上延伸，所述导电层(5a，5b)优选地是印刷导电路径。

16.根据权利要求15所述的传感器封装，其中，所述导电层(5a，5b)还在所述芯片的顶表面或底表面上部分地延伸，以接触所述芯片(3)的端子(32a)，其中，所述端子各自集成在所述芯片中，并且所述端子各自具有与所述芯片的顶表面或底表面齐平的表面。

17.根据权利要求15的传感器封装，其中，

所述封装还包括金属化部(6)，该金属化部部分地覆盖所述模塑料(1)的所述平坦表面，由此所述金属化部(6)在由所述平坦表面限定的平面中延伸，

所述金属化部(6)经由所述导电层(5a，5b)中的一个导电层(5b)电连接到所述接触垫板(2)中的一个接触垫板，其中，所述导电层(5a，5b)中的所述一个导电层(5b)优选地形成所述金属化部(6)的一部分。

18.一种制造传感器封装的方法，该传感器封装包括具有暴露于所述传感器封装的环境的敏感元件(31)的传感器芯片(3)，该方法包括

-提供支撑件(8)，

-在所述支撑件(8)上布置引线框架(7)以及在所述支撑件(8)和可能存在的所述引线框架(7)的下垫板中的一者上布置所述传感器芯片(3)，

-将所述传感器芯片(3)电连接到所述引线框架(7)的代表接触垫板(2)的部分，用于电接触所述传感器封装，

-由模塑料(1)至少部分地包围所述传感器芯片(3)和所述接触垫板(2)，

-将所述接触垫板(2)与所述引线框架(7)的其余部分分离，

-从所述或不同的支撑件(8)移除所得到的传感器封装，

-其中，单元(3，73)包括所述传感器芯片(3)和可选地包括支撑所述传感器芯片(3)的所述下垫板(73)，所述单元具有大致平行于所述单元的顶表面(ts)和底表面(bs)中的每一个延伸的平面延伸部，该单元被布置成使得所述单元(3，73)的顶表面(ts)不会突出于由所述接触垫板(2)的顶表面(ts)限定的水平面，并且所述单元(3，73)的底表面(bs)不会突出于由所述接触垫板(2)的底表面(bs)限定的水平面。