CN111458056A - 制造传感器设备和模制支撑结构的方法 - Google Patents

制造传感器设备和模制支撑结构的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111458056A
CN111458056A CN202010059789.3A CN202010059789A CN111458056A CN 111458056 A CN111458056 A CN 111458056A CN 202010059789 A CN202010059789 A CN 202010059789A CN 111458056 A CN111458056 A CN 111458056A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sensor element
support structure
volume
imaginary
molding compound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010059789.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111458056B (zh
Inventor
A·J·范德维尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Melexis Technologies NV
Original Assignee
Melexis Technologies NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Melexis Technologies NV filed Critical Melexis Technologies NV
Publication of CN111458056A publication Critical patent/CN111458056A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111458056B publication Critical patent/CN111458056B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/005Measuring force or stress, in general by electrical means and not provided for in G01L1/06 - G01L1/22
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/0032Packages or encapsulation
    • B81B7/0045Packages or encapsulation for reducing stress inside of the package structure
    • B81B7/0051Packages or encapsulation for reducing stress inside of the package structure between the package lid and the substrate
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C45/14639Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles for obtaining an insulating effect, e.g. for electrical components
    • B29C45/14655Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles for obtaining an insulating effect, e.g. for electrical components connected to or mounted on a carrier, e.g. lead frame
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C45/14336Coating a portion of the article, e.g. the edge of the article
    • B29C45/14418Sealing means between mould and article
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00261Processes for packaging MEMS devices
    • B81C1/00325Processes for packaging MEMS devices for reducing stress inside of the package structure
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0072Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H01L21/565Moulds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3157Partial encapsulation or coating
    • H01L23/3185Partial encapsulation or coating the coating covering also the sidewalls of the semiconductor body
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C45/14639Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles for obtaining an insulating effect, e.g. for electrical components
    • B29C45/14655Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles for obtaining an insulating effect, e.g. for electrical components connected to or mounted on a carrier, e.g. lead frame
    • B29C2045/14663Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles for obtaining an insulating effect, e.g. for electrical components connected to or mounted on a carrier, e.g. lead frame the mould cavity walls being lined with a film, e.g. release film
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02Sensors
    • B81B2201/0264Pressure sensors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/01Suspended structures, i.e. structures allowing a movement
    • B81B2203/0127Diaphragms, i.e. structures separating two media that can control the passage from one medium to another; Membranes, i.e. diaphragms with filtering function
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2207/00Microstructural systems or auxiliary parts thereof
    • B81B2207/09Packages
    • B81B2207/091Arrangements for connecting external electrical signals to mechanical structures inside the package
    • B81B2207/098Arrangements not provided for in groups B81B2207/092 - B81B2207/097
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00436Shaping materials, i.e. techniques for structuring the substrate or the layers on the substrate
    • B81C1/00444Surface micromachining, i.e. structuring layers on the substrate
    • B81C1/0046Surface micromachining, i.e. structuring layers on the substrate using stamping, e.g. imprinting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2203/00Forming microstructural systems
    • B81C2203/01Packaging MEMS
    • B81C2203/0154Moulding a cap over the MEMS device
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181Encapsulation
    • H01L2924/1815Shape

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

涉及制造传感器设备和模制支撑结构的方法,方法包括:配置模制支撑结构和封装模具,以便提供预定路径来容纳模塑化合物,模制支撑结构限定与第二假想体积相邻的第一假想体积。细长传感器元件和模制支撑结构被配置成使模制支撑结构紧固地承载细长传感器元件,并且细长传感器元件基本上驻留在第一假想体积中并朝着第二假想体积延伸,细长传感器元件具有电耦合至设置在第二假想体积内的另一个电接触件的电接触件。承载细长传感器元件的模制支撑结构被设置在封装模具内。然后,模塑化合物在预定时间段期间被引入到封装模具中,使模塑化合物填充预定路径,从而填充第二假想体积并在不接触细长传感器元件的情况下围绕第二假想体积内的细长传感器元件。

Description

制造传感器设备和模制支撑结构的方法
本发明涉及制造传感器设备的方法,该方法的类型是例如将细长的传感器设备围绕在封装内。本发明还涉及模制支撑结构,该模制支撑结构的类型是例如接纳用于包封在其中的电元件。
在半导体传感器设备领域中,将压力传感器元件设置在预模制的引线框架封装或其他封装的腔体内是已知的。可以采用已知的所谓的“包覆模制”技术,由此将集成电路胶合到引线框架,并通过键合线电连接至位于封装的内表面上的连接焊盘。然后,通过采用包覆模制技术将集成电路固定在封装内,该封装包封集成电路和键合线,但是留下具有暴露的键合焊盘的腔体以用于附接到压力传感器元件。然后将压力传感器元件胶合在腔体中,并且将其线键合至专用集成电路和/或引线框架,并通过施加凝胶来保护键合线。然而,此类用于提供壳体的技术需要线键合和管芯附接工艺步骤被执行两次:在模制之前和模制之后。不利地是,将传感器连接至腔体中的焊盘的键合线必须用凝胶进行保护,当传感器设备在使用时,凝胶会对压力传感器元件的感测膜施加干扰力,从而导致错误信号的生成。尽管传感器不能简单地被安装并与集成电路进行线键合,但是在模塑化合物中提供腔体以保持膜的区域中没有模塑化合物的经修改的方法也具有缺点。就此而言,模塑化合物的高刚度和高热膨胀导致在固化模塑化合物之后部件冷却时,封装对传感器元件和集成电路的侧面施加了大量的应力。这通常导致压力传感器设备的输出信号的劣化,并且因此使得此类封装技术不合适。此外,众所周知,应力会随着时间而变化,从而在传感器元件的侧壁与模塑化合物接触时,导致由传感器元件生成的输出信号漂移多于传感器元件满量程输出的2%或者甚至10%。
在一些实现方式中,通过包围压力传感器元件、键合线和连接焊盘的凝胶来提供化学保护。但是,被封装的传感器设备对恶劣介质的抵抗力是由凝胶的物理和化学性质来限定的。而且,凝胶会向由压力传感器元件感测到的压力添加偏移并在压力传感器暴露于加速度时产生g力,这可能是对在汽车应用中所做出的测量的重要影响。此外,腔体中的所有金属(例如压力传感器元件的键合焊盘、引线框架的指状物、以及键合线)都必须是贵金属。因此,处理以及由此产生的封装设备是复杂的并且相对昂贵的。
美国专利公开第2009/0102033号描述了一种用于集成电路的封装,该封装包括提供平行表面对的壳体以及用于承载集成电路的引线框架。该封装包括两个表面中的通孔,并采用上文所提到的包覆模制技术。
根据本发明的第一方面,提供了一种制造传感器设备的方法,该方法包括:配置模制支撑结构和封装模具,以便提供预定路径来容纳模塑化合物,模制支撑结构限定与第二假想体积相邻的第一假想体积;配置细长传感器元件和模制支撑结构使得模制支撑结构紧固地承载细长传感器元件,并且细长传感器元件基本上驻留在第一假想体积中并且朝着第二假想体积延伸,细长传感器元件具有电耦合至设置在第二假想体积内的另一个电接触件的电接触件;将承载细长传感器元件的模制支撑结构设置在封装模具内;并且在预定时间段期间将模塑化合物引入到封装模具中,使得模塑化合物填充预定路径,从而填充第二假想体积并且在基本上不接触细长传感器元件的情况下,围绕第一假想体积内的细长传感器元件。
传感器设备可以使用薄膜辅助模制技术来模制。
该方法可进一步包括:配置封装模具以防止第一假想体积的部分被填充有模塑化合物。
该方法可进一步包括:配置模制支撑结构和细长传感器元件以协作在细长传感器元件的一侧处限定从第一假想体积与第二假想体积之间的界面延伸的限制性通道。
该方法可进一步包括:配置模制支撑结构和细长传感器元件以协作在细长传感器元件的横向侧处限定从第一假想体积与第二假想体积之间的界面延伸的相应的限制性通道。
该方法可进一步包括:配置模制支撑结构以提供用于捕获进入第一假想体积中的过剩的模塑化合物的凹部。
该方法可进一步包括:配置模制支撑结构以在细长传感器元件的任一横向侧提供用于捕获进入第一假想体积中的过剩的模塑化合物的相应的凹部。
该方法可进一步包括:配置模制支撑结构以提供围绕细长传感器元件的用于在模制之后被暴露的部分延伸的间隔开的外周壁;配置间隔开的外周壁以按外周间隔开的关系基本上围绕细长传感器元件的横向侧,从而限定围绕驻留在第一假想体积中的细长传感器元件的部分的横向侧的外周空间;并且其中间隔开的外周侧壁可以限定限制性通道。
封装模具可包括模具槽;模具槽可以被配置成用于至少部分地覆盖间隔开的外周壁,从而限制模塑化合物进入外周空间中。
封装模具可被配置成用于在模制期间促使可压缩薄膜抵靠细长传感器元件和模制支撑结构。
该方法可进一步包括:在完成传感器设备的模制之后,向外冲压模制支撑结构的间隔开的外周壁。
使得模制支撑结构紧固地承载细长传感器元件的细长传感器元件和模制支撑结构的配置可以包括:提供具有被配置成用于接纳细长传感器元件的表面的模制支撑结构;并且将细长传感器元件粘附到被配置成用于接纳该细长传感器元件的模制支撑结构的表面。
该方法可进一步包括:配置模制支撑结构以提供另一表面来接纳一个或多个电气部件和/或设备。
一个或多个电气部件可以是驱动器电路,例如传感器元件驱动器电路或者一个或多个无源元件,例如一个或多个电容器。管芯可以包括一个或多个电气部件和/或设备。
该方法可进一步包括:将一个或多个电气部件和/或设备固定到另一表面。
将一个或多个电气部件和/或设备固定到另一表面可以包括:将集成电路固定到另一表面。
该方法可进一步包括:在将引线框架设置在封装模具中之前,将键合线连接到细长传感器元件以及一个或多个电气部件和/或设备。
模制支撑结构可以包括另一电接触件,或者一个或多个电气部件和/或设备可以包括另一电接触件。
该方法可进一步包括:将承载细长传感器元件的模制支撑结构设置在封装模具内,其中细长传感器元件桥接第一和第二假想体积,从而使模制支撑结构延伸至第二假想体积中以便部分地驻留在第二假想体积中。
在模制之后,细长传感器元件可以具有远离被包封在模塑化合物中的细长传感器元件的一端的暴露端面,并且传感器设备可以具有由模塑化合物形成的外周模制外壁,该外周模制外壁具有与暴露端面相对的内表面;方法可以进一步包括:在细长传感器元件的暴露部分上沉积软包封剂,软包封剂被沉积以便桥接暴露端面同外周壁的、与暴露的端面相对的部分的内表面之间的间隔。
根据本发明的第二方面,提供了一种引线框架封装,包括:限定内部体积的模制的外周框架结构;引线框架,引线框架构被配置成用于在外周框架结构的内部与外周框架结构的外部之间通过;其中引线框架包括在内部体积内占据基本上U形的外周体积的可移除的腔体保留部分。
因此,可以提供一种支撑结构和一种制造传感器设备的方法,与已知的传感器封装技术相比,该支撑结构和该制造传感器设备的方法支持使用更少的模制步骤。在此方面,不需要第二模制步骤和任何后续的模制步骤,从而简化了传感器设备的制造及其生产成本。支撑结构和方法还支持在单个施加模塑化合物以固定传感器元件和管芯两者之前,将传感器元件和单独的管芯(例如集成电路管芯)在同一封装内结合在一起。支撑结构和方法进一步允许传感器和/或单独的管芯被线键合并且线键合被包封在模塑化合物内。该方法允许在传感器元件上施加软包封剂成为可选的,除非相对的传感器设备正在被制造。
现在,参考附图,将仅作为示例来描述本发明的至少一个实施例,在附图中:
图1是构成本发明的实施例的制造传感器设备的方法的流程图;
图2是构成本发明实施例的承载细长传感器元件的引线框架的示意性截面图;
图3是承载图1的细长传感器元件的引线框架的示意性平面图;
图4是构成本发明的另一实施例的承载细长传感器元件的另一引线框架的示意性平面图;
图5是当在封装模具内时图3的承载细长传感器元件的引线框架沿线A-A的示意性截面图,但它同样适用于图4;
图6是当在封装模具内时图4的承载细长传感器元件的引线框架沿线B-B的示意性截面图,但它同样适用于图3;
图7是包括模塑化合物的图6的示意性截面图;
图8是在图5的封装模具中完成模制之后的包括图2和图3的引线框架的传感器设备的示意性平面图;
图9是在图5的封装模具中完成模制之后的包括图4的引线框架的传感器设备的示意性平面图;
图10是图8的传感器设备沿线C-C的示意性截面图,但它同样适用于图9的传感器设备;
图11是在移除了引线框架的不想要的暴露部分之后的图10的示意性截面图;以及
图12是在细长的传感器元件被用于形成相对压力传感器设备并且施加了凝胶层时的图11的示意性截面图。
在整个以下描述中,相同的附图标记将用于标识相同的部分。
参考图1至图4,制造传感器设备(例如压力传感器设备200(图2))的方法包括提供(步骤100)模制支撑结构,例如引线框架202。然而,应当领会,可以采用任何合适的封装,例如框架封装或基于引线框架的封装。可以采用的其他封装包括例如:陶瓷封装或层叠封装或者实际上可以支撑其中的至少两个假想体积(包括腔体)的任何封装或结构。引线框架202被配置成用于描绘不进行包封的第一(假想)体积204和要被包封的第二(假想)体积206的轮廓。
传感器元件(例如大体上细长的传感器元件(诸如压力传感器元件208))被设置在引线框架202上。压力传感器元件208和引线框架202具有相似的厚度。例如,引线框架202可以具有在大约50μm与400μm之间的厚度,例如大约50μm、大约100μm、大约200μm、或大约400μm,并且压力传感器元件可以具有与引线框架202的厚度类似的厚度,在引线框架202厚度的+/-10μm或+/-25μm内。压力传感器元件208包括第一端210和第二端212,压力传感器元件208包括在其第一端210处的膜214以及在其第二端212处的一个或多个第一电接触件216(例如键合焊盘),该膜214用于提供压力传感器元件208的感测区域。膜214驻留在第一体积204内。压力传感器元件208桥接第一体积204和第二体积206的体积。压力传感器元件208基本上驻留在第一体积204内(即,压力传感器元件208的大部分驻留在第一体积204内),但延伸并突出至第二体积206中。在这方面,压力传感器元件208的第二端212充分地延伸至第二体积206中,以使得压力传感器元件208的第一电接触件216驻留在第二体积206内。在此示例中,压力传感器元件208的第二端212充分地延伸至第二体积206中,因此第一电接触件216的至少部分在第二体积206内是可连接的。
在此示例中,引线框架202是预模制的,并且通常是细长的形状,诸如矩形的形状。引线框架202包括第一横向侧218和第二横向侧220,第一横向侧218和第二横向侧220分别承载引线框架的第一多个引脚222和引线框架的第二多个引脚224。在此示例中,第一体积204的形状通常是超矩形的。类似地,在此示例中,第二体积206的形状通常是超矩形的。
包括一个或多个第一电接触件216的压力传感器元件208的第二端212通过粘合剂228固定到引线框架202的表面(例如焊盘或桨状部分226)(步骤102)。应该理解,焊盘部分226可以是引线框架202的、被提供用于接纳管芯(例如压力传感器元件208)的任何部分。通常,焊盘部分226以使得在将管芯附接到其之后压力传感器元件208不会突出超过引线框架202的方式变形(例如弯曲)。在此示例中,焊盘部分226与引脚222中具有从焊盘部分226延伸到引脚222的金属桥230的一个引脚一体化地形成。这允许一个或多个第一电接触件216中的一个电连接到焊盘部分226,并且因此电连接到引脚222中的一个。就此而言,一个或多个第一电接触件216包括第一键合焊盘232、第二键合焊盘234、第三键合焊盘236和第四键合焊盘238。键合焊盘232、键合焊盘234、键合焊盘236、键合焊盘238通过线键合电耦合至引线框架202的相应的内部接触件(步骤104)。就此而言,第一键合焊盘232通过第一键合线240电耦合至焊盘部分226。第二键合焊盘234通过第二键合线242电耦合至引脚222中的另一个并且第三键合焊盘236通过第三键合线244电耦合至引脚224中的一个。第四键合焊盘238通过第四键合线246电耦合至引脚224中的另一个。虽然在此示例中压力传感器元件208的键合焊盘232、键合焊盘234、键合焊盘236、键合焊盘238排他地耦合至引线框架202,但是在其他示例中,一个或多个电气部件和/或设备(例如包括一个或多个电气部件和/或设备(诸如电路)的另一管芯(未示出))可以被设置在第二体积206内并固定到第二体积206内的另一个表面。在此类示例中,电路是集成电路(IC)(诸如,驱动器或信号调节IC)。驱动器IC可以包括一个或多个第二电接触件,例如键合焊盘。键合焊盘232、键合焊盘234、键合焊盘236、键合焊盘238可以电耦合至一个或多个第二电接触件和/或引线框架202的引线。然而,应当领会,电路可以包括一个或多个无源器件,例如一个或多个电容器。
引线框架202还包括腔体保留部分248,该腔体保留部分248被布置成用于围绕压力传感器元件208的包括膜214的第一端210来限定体积,当在模制之后腔体保留部分248被移除时,该体积得到压力传感器元件208以悬臂悬挂的方式延伸至其中的第一体积204内的腔体(图3和4中未示出)。在此示例中,腔体保留部分248是基本上U形的矩形结构,当压力传感器元件208在引线框架202中处于原位时,腔体保留部分248与压力传感器元件208外周地间隔开大约10μm与大约150μm之间。在此示例中,腔体保留部分248围绕压力传感器元件208的四个横向侧中的三个横向侧延伸,该三个横向侧在使用时将暴露于环境,以防止在模制时第一体积204的一部分被填充有模塑化合物。在此方面,腔体保留部分248用作围绕压力传感器元件208的驻留在第一体积204中的部分的大多数横向侧延伸的间隔开的外周壁。腔体保留部分248包括第一凹部250和第二凹部252。第一凹部250和第二凹部252被设置在腔体保留部分248的、与焊盘部分226相对的开口端254处。第一凹部250和第二凹部252被设置成足够接近腔体保留部分248的开口端254,以使得在模制时能够捕获过剩的模塑化合物,从而防止模塑化合物过度地泄漏到由腔体保留部分248和压力传感器元件208限定的第一腔体中。在第一体积204与第二体积206之间的界面处的腔体保留部分248的开口端254处,在压力传感器元件208的横向侧与腔体保留部分248之间提供的横向间隙256足够小,以便在模制时限制模塑化合物流入要用作压力传感器元件208要在其中驻留的腔体的体积。在此示例中,引线框架202的第一内部金属引线258和第二内部金属引线260支撑腔体保留部分248并将其悬挂在引线框架202的第一体积204内。穿过在模制之后形成的(稍后在本文中描述)所模制的外周壁330的第一内部金属引线258和第二内部金属引线260的小部分在移除腔体保留部分248之后(例如在向外冲压之后)仍保持暴露。取决于压力传感器设备200要在其中被使用的介质,存在第一内部金属引线258和第二内部金属引线260的剩余部分受腐蚀的风险,这可能导致在所模制的外周壁330中形成通孔。因此,上文所描述的支撑腔体保留部分248的方式可能不太适合于压力传感器设备200的除了绝对压力测量之外的应用。但是,对于一些应用,部分地蚀刻并盖住第一内部金属引线258和第二内部金属引线260的剩余部分的这些突出的暴露部分可以是可接受的。
在此类腐蚀可能引起关注的情况下,腔体保留部分248能以另一种方式被悬挂(图4)。就此而言,并参考图4,第一内部桥接部分262和第二内部桥接部分264被提供以分别从焊盘部分226延伸到第一体积204中,以便与U形的腔体保留部分248的横向端相交,使得在该示例中,腔体保留部分248的外周内表面266的横向部分延伸到焊盘部分226。以与图3的先前示例中所描述的方式类似的方式,腔体保留部分248包括第一凹部250和第二凹部252以用于在模制时捕获过剩的模塑化合物。腔体保留部分248还提供了横向间隙256。然而,尽管该示例的结构不一定导致先前示例的所模制的外周壁330中通孔的形成,但是在模塑或将腔体保留部分248向外冲压之后仍然暴露的第一桥接部分262和第二桥接部分264的剩余部分可能容易受到腐蚀,这在一些环境下可能导致焊盘部分226的腐蚀。因此,图3或图4的结构之间的选择可以是由压力传感器设备200的预期应用驱动的设计决策。
返回参考图1,一旦压力传感器元件208已经被固定到焊盘部分226(步骤102)并且线键合(步骤104)已经完成,将引线框架202插入与任何合适的薄膜辅助模制技术兼容的模具300中(步骤106),引线框架202承载线键合到该引线框架202的压力传感器元件208。
参考图5,模具300被打开以接纳线键合的压力传感器元件208,该线键合的压力传感器元件208被固定在模具300中的引线框架202上。模具300包括上模具槽302和下模具槽304,每个模具槽分别被成形以便在闭合时限定以其来包封引线框架202或其部分的封装形状。在该示例中,上模具槽302包括上成形件或插入件306,下模具槽304包括下成形件或插入件308,随着上成形件306相对于闭合的模具300朝向中央纵向轴线(未示出)延伸,上成形件306向内逐渐变细,并且随着下成形件308相对于闭合的模具300朝向中央纵向轴线延伸,下成形件308向内逐渐变细。在此示例中,上成形件306和下成形件308基本上配准,并且对应于相对于引线框架202的、将要形成上文提到的腔体所在的位置。当模具300符合所采用的薄膜辅助模制技术而闭合时,上薄膜310邻接上模具槽302和引线框架202的部分。类似地,当模具300符合所采用的薄膜辅助模制技术而闭合时,下薄膜312邻接下模具槽304和引线框架202的部分。在此示例中,上薄膜310和下薄膜312由可压缩材料(例如
Figure BDA0002374076010000091
)形成。当传感器和模制支撑结构具有不同的厚度时,薄膜310、薄膜312防止模塑化合物流过压力传感器元件208或流过模制支撑结构,例如引线框架202。
一旦进入模具300,就将模具300围绕引线框架202闭合。上成形件306促使上薄膜310的部分抵靠腔体保留部分248和压力传感器元件208的上表面并且下成形件308促使下薄膜312的部分抵靠腔体保留部分248和压力传感器元件208的至少部分的下表面。因此,可以看出,模具300和引线框架202被配置成用于协作以提供预定的路径来容纳模塑化合物。参考图6,使上成形件306成形,以便覆盖压力传感器元件208与腔体保留部分248之间的外周间隔314,该外周间隔对应于横向间隙256。上模具槽302包括上凹陷部分316(图5)并且下模具槽304包括下凹陷部分318,这在模具300闭合时限定了包封腔体320,在该包封腔体320中设置模塑化合物以用于围绕压力传感器元件208的第二端212进行包封,该第二端212包括键合焊盘232、键合焊盘234、键合焊盘236、键合焊盘238和线键合件以及设置在第二体积206内的任何其他元件,例如上文所提到的另一管芯。上模具槽302和下模具槽304还分别包括上外周通道限定部分322和下外周通道限定部分324,当闭合模具300(步骤108)时,上外周通道限定部分322和下外周通道限定部分324协作以提供外周通道部分326。
在闭合模具300(步骤108)之后,将模塑化合物328注入(步骤110)到模具300中,并且模塑化合物328填充上文所提到的预定路径。在预定时间段内注入模塑化合物328之后(步骤112),打开模具300并且移除完成的模制件(步骤114)。参考图7、图8和图9,在预定的时间段内注入模塑化合物328以确保仅将特定体积的模塑化合物328注入模具300中,使得不超过标称量的模塑化合物328经由横向间隙256进入外周间隔314。横向间隙256向模塑化合物328提供流动阻力,并且横向间隙256的尺寸有助于控制进入外周间隔314的模塑化合物328的量。此外,泄漏338到外周间隔314中的任何模塑化合物328在第一凹部250和第二凹部252(图9)中被捕获,这是提供第一凹部250和第二凹部252的目的,从而避免模塑化合物328进入外周间隔314中,并且因此避免模塑化合物328在除第一凹槽250和第二凹槽252之外的外周间隔314的剩余空间中的累积。因此,在模制期间,压力传感器元件208的边缘保持不含模塑化合物328。第一凹部250和第二凹部252的各自的尺寸足够大,以确保捕获了经由横向间隙256进入外周间隔314的所有预期的模塑化合物328。
参考图10,当模制完成时,压力传感器元件208的端部被包封在固定的模塑化合物中,该端部包括键合焊盘232、键合焊盘234、键合焊盘236、键合焊盘238、线键合件240、线键合件243、线键合件244、线键合件246以及第二体积206中的金属引线的部分,并且包封延伸以形成模制的外周壁330,该模制的外周壁330限定了如由模具300的外周通道部分326限定的腔体。然而,对抵靠压力传感器元件208和腔体保留部分248的相应表面的上成形件306和下成形件308的应用防止模塑化合物328进入压力传感器元件208与腔体保留部分248之间的外周间隔314。
然后,移除引线框架封装202的不想要的部分(步骤116)。通常,这些是未被包封在模塑化合物328中并且电连接不需要的引线框架封装202的部分。向外冲压(图11)引线框架封装202的不想要的部分(特别是但不是排他地,腔体保留部分248),以使压力传感器元件208以悬臂悬挂方式延伸至腔体中,并具有围绕压力传感器元件208的暴露端的间隙,以允许压力传感器元件208在使用时暴露于环境。
本领域技术人员应当领会,上述实现方式仅仅是在所附权利要求的范围内可想到的各种实现方式的示例。实际上,应当领会,例如,可以通过蚀刻压力传感器元件208的膜214的相对侧以从迄今未暴露侧使膜214暴露而形成相对的压力传感器设备(图12),并且可以将凝胶332施加在膜214上(图1:步骤118),以便桥接压力传感器元件208的暴露端面334与外周腔体壁328的同暴露端面334相对的部分的内表面336之间的间隔。

Claims (16)

1.一种制造传感器设备的方法,所述方法包括:
配置模制支撑结构和封装模具,以便提供预定路径来容纳模塑化合物,所述模制支撑结构限定与第二假想体积相邻的第一假想体积;
配置细长传感器元件和所述模制支撑结构,使得所述模制支撑结构紧固地承载所述细长传感器元件,并且所述细长传感器元件基本上驻留在所述第一假想体积中并且朝着所述第二假想体积延伸,所述细长传感器元件具有电耦合至设置在所述第二假想体积内的另一个电接触件的电接触件;
将承载所述细长传感器元件的所述模制支撑结构设置在所述封装模具内;以及
在预定时间段期间将所述模塑化合物引入到所述封装模具中,使得所述模塑化合物填充所述预定路径,从而填充所述第二假想体积并且在基本上不接触所述细长传感器元件的情况下围绕所述第一假想体积内的所述细长传感器元件。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述传感器设备是使用薄膜辅助模制技术来模制。
3.如权利要求1或2所述的方法,进一步包括:
配置所述封装模具以防止所述第一假想体积的部分被填充有所述模塑化合物。
4.如前述权利要求中的任一项所述的方法,进一步包括:
配置所述模制支撑结构和所述细长传感器元件以协作在所述细长传感器元件的一侧处限定从所述第一假想体积与所述第二假想体积之间的界面延伸的限制性通道。
5.如前述权利要求中的任一项所述的方法,进一步包括:
配置所述模制支撑结构和所述细长传感器元件以协作在所述细长传感器元件的横向侧处限定从所述第一假想体积与所述第二假想体积之间的界面延伸的相应的限制性通道。
6.如权利要求4或5所述的方法,进一步包括:
配置所述模制支撑结构以提供用于捕获进入所述第一假想体积的过剩的模塑化合物的凹部。
7.如权利要求5所述的方法,进一步包括:
配置所述模制支撑结构以在所述细长传感器元件的任一横向侧提供用于捕获进入所述第一假想体积的过剩的模塑化合物的相应的凹部。
8.如权利要求4至7中的任一项所述的方法,进一步包括:
配置所述模制支撑结构以提供围绕所述细长传感器元件的用于在封装之后被暴露的部分延伸的间隔开的外周壁;
配置所述间隔开的外周壁以外周间隔开的关系基本上围绕所述细长传感器元件的横向侧,从而限定围绕驻留在所述第一假想体积中的所述细长传感器元件的部分的所述横向侧的外周空间;并且其中
所述间隔开的外周侧壁限定了所述限制性通道。
9.如权利要求8所述的方法,其特征在于,所述封装模具包括模具槽,所述模具槽被配置成用于至少部分地覆盖所述间隔开的外周壁,从而限制模塑化合物进入所述外周空间。
10.如权利要求8所述的方法,进一步包括:
在完成所述传感器设备的模制之后,向外冲压所述模制支撑结构的所述间隔开的外周壁。
11.如前述权利要求中的任一项所述的方法,进一步包括:
配置所述模制支撑结构以提供另一表面来接纳一个或多个电气部件和/或设备。
12.如权利要求11所述的方法,进一步包括:
将所述一个或多个电气部件和/或设备固定到所述另一表面。
13.如权利要求12所述的方法,其特征在于,将所述一个或多个电气部件和/或设备固定到所述另一表面包括:
将集成电路固定到所述另一表面。
14.如前述权利要求中的任一项所述的方法,进一步包括:
将承载所述细长传感器元件的所述模制支撑结构设置在所述封装模具内,其中所述细长传感器元件桥接所述第一假想体积和所述第二假想体积,从而使所述模制支撑结构延伸至所述第二假想体积中以便部分地驻留在所述第二假想体积中。
15.如前述权利要求中的任一项所述的方法,其中:
在模制之后,所述细长传感器元件具有远离被包封在所述模塑化合物中的所述细长传感器元件的一端的暴露端面,并且所述传感器设备具有由所述模塑化合物形成的外周模制外壁,所述外周模制外壁具有与所述暴露端面相对的内表面;所述方法进一步包括:
在所述细长传感器元件的暴露部分上沉积软包封剂,所述软包封剂被沉积以便桥接所述暴露端面同所述外周壁的、与所述暴露的端面相对的部分的所述内表面之间的间隔。
16.一种引线框架封装,包括:
限定内部体积的模制的外周框架结构;
引线框架,所述引线框架构被配置成用于在所述外周框架结构的内部与所述外周框架结构的外部之间通过;其中
所述引线框架包括在所述内部体积内占据基本上U形的外周体积的能移除的腔体保留部分。
CN202010059789.3A 2019-01-21 2020-01-19 制造传感器设备和模制支撑结构的方法 Active CN111458056B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19152728.2A EP3683031A1 (en) 2019-01-21 2019-01-21 Method of manufacturing a sensor device and moulding support structure
EP19152728.2 2019-01-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111458056A true CN111458056A (zh) 2020-07-28
CN111458056B CN111458056B (zh) 2024-01-05

Family

ID=65138861

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010059789.3A Active CN111458056B (zh) 2019-01-21 2020-01-19 制造传感器设备和模制支撑结构的方法

Country Status (3)

Country Link
US (2) US11655142B2 (zh)
EP (1) EP3683031A1 (zh)
CN (1) CN111458056B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115008678A (zh) * 2022-06-16 2022-09-06 瓷金科技(河南)有限公司 一种贴片式传感器用封装管壳的制造方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116884861B (zh) * 2023-07-10 2024-02-20 锐杰微科技(郑州)有限公司 一种高可靠性大型芯片封装装置及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101253399A (zh) * 2005-08-16 2008-08-27 罗伯特·博世有限公司 具有基片和壳体的传感器装置及制造传感器装置的方法
JP2009058230A (ja) * 2007-08-29 2009-03-19 Denso Corp センサ装置の製造方法及びセンサ装置
US20090102033A1 (en) * 2007-10-18 2009-04-23 Elmos Advanced Packaging B.V. Integrated circuit package
JP2011119500A (ja) * 2009-12-04 2011-06-16 Denso Corp センサ装置およびその製造方法
JP2014067878A (ja) * 2012-09-26 2014-04-17 Denso Corp モールドパッケージの製造方法
JP2014150129A (ja) * 2013-01-31 2014-08-21 Denso Corp 半導体装置の製造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008011943B4 (de) * 2008-02-29 2012-04-26 Robert Bosch Gmbh Sensoranordnung zur Differenzdruckmessung
JP5333529B2 (ja) * 2011-07-05 2013-11-06 株式会社デンソー モールドパッケージの製造方法
US9663350B2 (en) * 2014-12-12 2017-05-30 Nxp Usa, Inc. Stress isolated differential pressure sensor
US10781095B2 (en) * 2018-12-17 2020-09-22 Infineon Technologies Ag Molded lead frame sensor package

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101253399A (zh) * 2005-08-16 2008-08-27 罗伯特·博世有限公司 具有基片和壳体的传感器装置及制造传感器装置的方法
JP2009058230A (ja) * 2007-08-29 2009-03-19 Denso Corp センサ装置の製造方法及びセンサ装置
US20090102033A1 (en) * 2007-10-18 2009-04-23 Elmos Advanced Packaging B.V. Integrated circuit package
JP2011119500A (ja) * 2009-12-04 2011-06-16 Denso Corp センサ装置およびその製造方法
JP2014067878A (ja) * 2012-09-26 2014-04-17 Denso Corp モールドパッケージの製造方法
JP2014150129A (ja) * 2013-01-31 2014-08-21 Denso Corp 半導体装置の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115008678A (zh) * 2022-06-16 2022-09-06 瓷金科技(河南)有限公司 一种贴片式传感器用封装管壳的制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US11655142B2 (en) 2023-05-23
EP3683031A1 (en) 2020-07-22
US20200231432A1 (en) 2020-07-23
US20230249962A1 (en) 2023-08-10
CN111458056B (zh) 2024-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9366593B2 (en) Pressure sensor package with integrated sealing
US6747346B2 (en) Container for semiconductor sensor, manufacturing method therefor, and semiconductor sensor device
EP3032227B1 (en) Flow sensor package
CN102659069B (zh) 具有至少一个mems组件的部件及其制造方法
US8359927B2 (en) Molded differential PRT pressure sensor
US5948991A (en) Semiconductor physical quantity sensor device having semiconductor sensor chip integrated with semiconductor circuit chip
KR20110128293A (ko) 노출 패드 후면 압력 센서 패키지
EP2680304B1 (en) Film-assist molded gel-fill cavity package with overflow reservoir
US20230249962A1 (en) Method of manufacturing a sensor device and moulding support structure
US20090072333A1 (en) Sensor array having a substrate and a housing, and method for manufacturing a sensor array
CN107527874B (zh) 腔式压力传感器器件
US8307714B1 (en) Dual port pressure sensor
US9021689B2 (en) Method of making a dual port pressure sensor
US7737544B2 (en) Sensor system having a substrate and a housing, and method for manufacturing a sensor system
CN111664966B (zh) 柔性衬底上的用于应力解耦的压力传感器
TWI583618B (zh) 微機械系統與製造微機械系統的方法
US11600559B2 (en) Sensor device and method of manufacture
CN111646424B (zh) 具有凝胶填充的微机电系统(mems)元件的机械应力去耦
CN109562545A (zh) 半导体传感器及其制造方法
TWI712177B (zh) 微機械壓力感測器
CN115092878A (zh) 传感器封装结构及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant