JP2017173310A - 劣悪な媒体用途のための半導体圧力センサ - Google Patents

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Abstract

【課題】劣悪な媒体用途のための半導体圧力センサを提供する。【解決手段】第１の空洞（１２４４）と、電気的相互接続のための第１のボンドパッド（１２１１）を備える圧力センサ（１２１０）と、圧力センサ（１２１０）との電気的相互接続のための第２のボンドパッド（１２４１）を備えるＣＭＯＳチップ（１２４０）と、ボンディングワイヤを介して圧力センサおよびＣＭＯＳチップに接続された導電経路（１２３３）を有する相互接続モジュール（１２３０）であって、耐腐食性金属トラック（１２３３）を有する基板である、相互接続モジュールと、を備え、ＣＭＯＳチップ（１２４０）と相互接続モジュールの一部とがプラスチックパッケージ（１２４３）によって被包されている、腐食性成分を含有する排気ガスの圧力を計測するための半導体圧力センサ組立体（１２００）である。【選択図】図１２

Description

本発明は、圧力センサの分野に関し、より具体的には車両の排気ガス等の腐食性成分を含有するか、または含有し得る流体（すなわち液体または気体）の圧力を計測するために好適な半導体圧力センサに関する。
穏やかな温度および／または圧力の下で水または空気等の流体の圧力を計測するための半導体圧力センサは、例えば１９７９年に公開された特許文献１から、当技術分野でよく知られている。典型的に、このようなセンサは、上に圧力感知回路、例えば４つのピエゾ抵抗素子を備えるホイートストンブリッジ、が配置される薄肉化された部分（「膜」もしくは「隔膜」と呼ばれる）を有する基板を備える。このような基板は、典型的に、圧力感知回路のノードと電気的に接触している４つのボンドパッド、例えば回路を電圧または電流によってバイアスさせるための２つのノード、ならびに流体によって膜上に加えられる機械的応力を表す電圧を感知するための２つの出力ノード、を更に備える。この種類の圧力センサは、当技術分野でよく知られており、それゆえここで更に説明する必要はない。
半導体圧力センサの基本原理は、１９７９年以降は概して同じにとどまっているものの、いくつかの方向において進行中の継続的開発が存在する。例えば、オフセットおよび／もしくはデジタル読み出し回路を補償するためのメカニズム等の更なる機能を同じダイ上に追加すること、または圧力センサを劣悪な媒体に好適にすることである。
本発明は、排気ガス等の腐食性成分を含有し得る流体の圧力を計測するために好適な圧力センサ組立体であって、該組立体が、個別の圧力センサと該圧力センサに電気的に接続された個別の処理回路とを備える種類のものである、圧力センサ組立体、に関する。既存のソリューションは、例えば、特許文献２〜４に記載されている。改善または代替策の余地は常に存在する。
英国特許出願公開第１５４７５９２号公報 米国特許第９２００９７４号明細書 米国特許第７９９２４４１号明細書 米国特許出願公開第２００９／０２１８６４３号明細書
本発明の実施形態の目的は、腐食性成分を含有する自動車からの排気ガスの圧力を計測するために好適な圧力センサ組立体であって、該組立体が、個別の圧力センサと該圧力センサに電気的に接続された個別の読み出し回路、特にＣＭＯＳチップとを備える種類のものである、圧力センサ組立体、を提供することである。
本発明の特定の実施形態の目的は、先行技術のソリューションよりも小型のこのような圧力センサ組立体を提供することである。
本発明の特定の実施形態の目的は、それほど複雑ではないか、または生産することがより容易なこのような圧力センサ組立体を提供することである（例えば、処理ステップの数の点で、または被膜積層体の数の点で）。
本発明の特定の実施形態の目的は、ひび割れまたは裂け目の存在下においてさえ、低減された腐食リスクを有し、よって改善された寿命を有するこのような圧力センサ組立体を提供することである。
本発明の特定の実施形態の目的は、より少量の高価な材料、特により少量の貴金属または貴金属を含む合金、例えばより少量の金または白金を必要とするこのような圧力センサ組立体を提供することである。
本発明の特定の実施形態の目的は、劣悪な環境に曝露される空洞と保護される集積回路との間の相互接続の長さが低減され、例えばより小型の、および／またはより安定したパッケージを構築するために最小化される、このような圧力センサ組立体を提供することである。
これらの目的は、本発明の実施形態による組立体によって達成される。
第１の態様によれば、本発明は、自動車エンジンの排気ガス環境下における使用に好適な、腐食性成分を含有する排気ガスの圧力を計測するための半導体圧力センサ組立体であって、圧力センサ組立体が、該排気ガスへの曝露を可能にするための開口部を備える第１の空洞と；該空洞内に配置された圧力センサであって、第１の耐腐食性材料で作製された、またはそれによって被覆された複数の第１のボンドパッドを備える圧力センサと；第１の基板上に装架されたＣＭＯＳチップであって、耐腐食性材料が上部にない複数の第１のボンドパッドを備えたＣＭＯＳチップと；第２の基板、および第２の耐腐食性材料で作製された複数の導電経路を備えた相互接続モジュールであって、各導電経路が、第１のボンドパッドおよび第２のボンドパッドを有する相互接続モジュールと；第１のボンディングワイヤを介して相互接続モジュールの第１のボンドパッドに接続されている圧力センサの第１のボンドパッドであって、第１のボンディングワイヤが第３の耐腐食性材料で作製される、圧力センサの第１のボンドパッドと；第２のボンディングワイヤを介して相互接続モジュールの第２のボンドパッドに接続されているＣＭＯＳチップの第１のボンドパッドと；を備え、ＣＭＯＳチップおよびその第１のボンドパッドならびに相互接続モジュールの第２のボンドパッドならびに第２のボンディングワイヤおよび相互接続モジュールの一部が、耐腐食性プラスチック材料による被包によって該流体への曝露から保護される、半導体圧力センサ組立体、を提供する。
圧力センサは、ピエゾ抵抗器等の受動コンポーネントのみを備えた離散型圧力センサであってもよい。圧力センサは、可撓膜および該複数の第１のボンドパッドに接続された圧力感知回路を備えてもよい。
ＣＭＯＳチップおよび相互接続モジュールの一部（例えば半分）を被包するプラスチックパッケージを使用することの利点は、それが、ＣＭＯＳチップが腐食性流体に曝露されることを防止することである。耐腐食性プラスチックは、例えばエポキシベースの「圧送成形化合物」であってもよいが、他の好適なプラスチック材も使用されてもよい。これは、ＴｉＷ（拡散を回避するため）および／またはＡｕ（耐腐食性）等の材料によってＣＭＯＳパッド（すなわちＣＭＯＳ技術の標準的な金属処理材料であるＡｌまたはＡｌ合金で作製されたパッド）を保護する必要性を回避する。
競合他社がＣＭＯＳチップの上部に更なる金属層を追加することに注力し、非標準的なプロセスおよび更なるマスク、ならびに複数の層（典型的に接着層、ならびに拡散防止層および不活性層）を必要とする一方で、本発明の発明者らは、圧力センサを直接ＣＭＯＳチップに連結するのではなく、間接的に、相互接続モジュールを介して、かつＣＭＯＳチップおよび相互接続モジュールの一部を標準的なプラスチックパッケージングによって被包することによって、それによってＣＭＯＳチップ自体において腐食を解決する代わりに問題をＣＭＯＳチップから文字通り移動させるという考えに至った。このようにして、困難かつ高価な非標準的なＣＭＯＳプロセスステップを回避され得る。
その上、直観に逆らって圧力センサとＣＭＯＳチップとの間の直接的接続を相互接続モジュールを介した間接的接続によって置き換えることによって、プラスチックによる被包および相互接続モジュールはＣＭＯＳチップの上方に（例えばその上部に）圧力センサが積層されることを可能にするため、組立体は、より小型化され得る。
相互接続モジュールは耐腐食性材料で作製されるため、その一部は流体に曝露されてもよい一方で、別の一部はプラスチックによって被包されてもよい。よって、「劣悪な世界」と「ＣＭＯＳの世界」との間の遷移は、先行技術のソリューションにおいてなされているようにＣＭＯＳチップの接触インターフェースにおいてではなく、相互接続モジュール上で発生する。
プラスチックパッケージを成形することは、非常に成熟したプロセスであり、消費財産業および自動車産業の両方における大量生産に非常に相応しいことは利点である。
基板は構造的完全性を高めるため、相互接続モジュールが基板を含むことは利点である。
離散的または個別の圧力センサおよび離散的または個別のＣＭＯＳチップを使用することの利点は、圧力センサのため、およびＣＭＯＳチップのために異なる技術を使用することを可能にし、よって各々が想定されている用途または環境に応じて個別に最適化され得ることである。
ＣＭＯＳチップをプラスチックパッケージによって被包またはオーバーモールドすることの利点は、「劣悪」環境向けの組立体および「通常」環境（例えば周囲空気等）向けの組立体において同じＣＭＯＳチップが使用されることを可能にすることである。特に、ＣＭＯＳチップをプラスチックパッケージによって保護することによって、流体の腐食性成分に耐えるための第２のボンドパッドの上部における更なる被膜層（例えばＴｉＷ層およびＡｕ層）の必要性を回避し、よってストック在庫を低減し、製造プロセスを単純化することができる。
ＣＭＯＳチップがプラスチックパッケージによって被包されることは、（ｉ）ＣＭＯＳチップがプラスチックパッケージによって完全に取り囲まれること、または（ｉｉ）ＣＭＯＳチップが先ず基板（例えば、Ｃｕリードフレーム）に装架され、次いで基盤がプラスチックパッケージによって完全に取り囲まれること、または（ｉｉｉ）ＣＭＯＳチップが先ず基板（例えば、Ｃｕリードフレーム）に装架され、次いで基板に装架される側面を除く全ての側面でＣＭＯＳチップがプラスチックパッケージによって取り囲まれることを意味する。
非腐食性材料（例えば、金）で作製された導電経路を備えた該相互接続モジュールによるセンサチップとＣＭＯＳチップとの間の間接的な電気的接続を使用することの利点は、センサチップとＣＭＯＳチップとが相対的に遠隔に位置付けられており、基板上の貴金属のトレースがセンサを有する劣悪環境（一方における）とＣＭＯＳチップを有する非劣悪環境（他方における）との間の分離を橋渡しするいくつかの先行技術のソリューションと比較して、本発明の構造が、（１）ＣＭＯＳチップまたは少なくともＣＭＯＳチップのボンドパッドを、ＣＭＯＳチップをセンサデバイスから離隔して移動させることなく、チップを保護する成形化合物によって、被包もしくは少なくとも被覆することと、（２）相互接続モジュール上の導電性トレースの長さまたはパターン面積（例えば金または白金のトレース）を低減、例えば最小化し、それによって材料コストを低減し、よって生産コストを低減することを可能にすることである。
言い換えれば、ＣＭＯＳチップは、センサチップが位置付けられている空洞から排気ガスを感知するために離隔移動される必要はないが、実際はセンサの非常に近くに、またはことによるとセンサの下方に位置付けられてもよいという新たな洞察または新たな教示を本発明は提供する。本発明によれば、これは、ＣＭＯＳを劣悪環境から保護するためにＣＭＯＳを成形化合物で被包することによって（または少なくともＣＭＯＳチップのボンドパッドを成形化合物で被覆することによって）、かつ上述のような相互接続モジュールを提供することによって、可能になる。本発明者らが知る限り、この「洞察」または「教示」は、当技術分野で公知ではなく、逆に、多くの先行技術文書は、ＣＭＯＳチップは排気ガスに曝露される空洞から完全に分離される必要があると言明するか、または少なくともそのように示唆しているように見える。
本開示の恩恵を有する熟練者は、相互接続モジュールのコストがそのサイズに概ね比例することを理解するであろう。
ある実施形態では、インターポーザの面積はセンサチップの面積よりも小さい。言い換えれば、第１の基板に平行する平面における相互接続モジュールの断面積は、第１の基板に平行する同じ平面または別の平面においてセンサチップによって占められる面積よりも小さい。
このような実施形態の相互接続モジュールは、いくつかの先行技術デバイスにおける対応する金属部品と比較して、サイズが根本的に異なる。センサチップがインターフェースの上部に装架される先行技術文献が存在し、インターフェースはセンサチップの機械的支持部としても機能するため、それゆえそのインターフェースをセンサチップよりも小さくすることは自明ではない。
ある実施形態では、第１の基板は、腐食性材料で作製された、例えばアルミニウムもしくは銅またはアルミニウム合金もしくは銅合金で作製されたリードフレームであるが、金または白金などの貴金属では被膜されない。
リードフレームを金または白金等の貴金属によって部分的に被覆すること（例えば被膜すること）は困難であり、リードフレームを金または白金等の貴金属によって完全に被覆すること（例えば被膜すること）は非常に高価であり、貴金属によって被覆された表面は成形化合物の接着において問題を引き起こす。
ある実施形態では、第１の耐腐食性材料は、ＡｕもしくはＰｔ、またはＡｕおよびＰｔの混合物からなる合金であり、または少なくともＡｕもしくはＰｔを含有する合金であり、好ましくは合金の少なくとも９０重量％以上、例えば少なくとも９５．０重量％である。
ある実施形態では、第３の耐腐食性材料は、ＡｕもしくはＰｔ、またはＡｕおよびＰｔの混合物からなる合金であり、好ましくは合金の少なくとも９０重量％、例えば少なくとも９５．０重量％である。
金および／または白金のボンディングワイヤは、高度に耐腐食性であり、優れた電気導体である。金配線によるボンディングは、標準的かつ非常に成熟したプロセスである。
ある実施形態では、第２の耐腐食性材料は、アルミニウムまたは銅とは異なる金属であり、または１％未満のアルミニウムまたは銅を含有する金属合金であり、好ましくは０．１％未満である。
ある実施形態では、第２の耐腐食性材料は、アルミニウムとは異なる金属である。
ある実施形態では、第２の耐腐食性材料は、銅とは異なる金属である。
ある実施形態では、第２の耐腐食性材料は、銅とは異なり、かつアルミニウムとは異なる金属である。
ある実施形態では、第２の耐腐食性材料は、５原子％未満のアルミニウム、好ましくは３原子％未満のアルミニウム、好ましくは２原子％未満のアルミニウム、好ましくは１原子％未満のアルミニウムを含有する金属合金である。
ある実施形態では、第２の耐腐食性材料は、５重量％未満のアルミニウム、好ましくは３重量％未満のアルミニウム、好ましくは２重量％未満のアルミニウム、好ましくは１重量％未満のアルミニウムを含有する金属合金である。
ある実施形態では、第２の耐腐食性材料は、５原子％未満の銅、好ましくは３原子％未満の銅、好ましくは２原子％未満の銅、好ましくは１原子％未満の銅を含有する金属合金である。
ある実施形態では、第２の耐腐食性材料は、５重量％未満の銅、好ましくは３重量％未満の銅、好ましくは２重量％未満の銅、好ましくは１重量％未満の銅を含有する金属合金である。
相互接続モジュールのトラックがアルミニウムまたは銅を含有せず、それゆえ排気ガスによる腐食の影響を非常に受けやすくはないことは利点である。
相互接続モジュールのトラックがアルミニウムを含有せず、銅を含有せず、それゆえ排気ガスによる腐食の影響を非常に受けやすくはないことは利点である。
ある実施形態では、第２の耐腐食性材料は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ａｇ、Ｍｏからなる群から選択される単一の金属である。
相互接続モジュールのトラックが高度に耐腐食性の上記の金属または合金のみを含有することは、このような金属は例えば同じ厚さであるが銅またはアルミニウムも含有するトラックよりも耐腐食性が高いため、利点である。被膜中のひび割れが例えば金をアルミニウムの内部に拡散させ、最終的にアルミニウムの腐食を引き起こすため、これは、例えば薄い金の層によって被膜されたアルミニウムまたは銅のトラックにとりわけ当てはまる。これは、流体に曝露される（任意追加的にゲルを介してではあるが）相互接続モジュールの第１の接点、およびそのすぐ近傍のトラックの部分に特に関係する。
ある実施形態では、第２の耐腐食性材料は、金属合金であって、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ａｇ、Ｍｏからなる群から選択される少なくとも１つの金属を、好ましくは合金の少なくとも９０重量％、例えば少なくとも９５．０重量％含む金属合金である。
ある実施形態では、第２の耐腐食性材料は、金属合金であって、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ａｇ、Ｍｏからなる群から選択される少なくとも２つの金属を、好ましくは合金の少なくとも９０重量％、例えば少なくとも９５．０重量％含む金属合金である。
ある実施形態では、第２の耐腐食性材料は、Ｎｉ−Ｐｄ−Ａｕ合金である。
相互接続モジュールのトラックが、主として金および／もしくは白金または金および白金のみの混合物を含有する場合、例えば金属トラックの重量の少なくとも５０％または少なくとも９０％または少なくとも９５％が金または白金である場合、これらの金属は高度に導電性であり、それゆえこれらの層の厚さは、例えばニッケルおよび金によって被膜されたアルミニウムトラックと比較して低減され得ることは、更なる利点である。
ある実施形態では、相互接続モジュールは、ＣＭＯＳチップの隣に配置され、圧力センサは、少なくとも部分的に、ＣＭＯＳチップおよび相互接続モジュールのうちの一方または両方の上方または上部に位置付けられる。
圧力センサをＣＭＯＳチップおよび相互接続モジュールのうちの一方または両方の上方に（例えば少なくとも部分的に上方に、または上部に）配置することによって、導体トラックの厚さは小さく、例えば１．０マイクロメートル未満、例えば０．５０マイクロメートル未満、例えば０．４５マイクロメートル未満、例えば０．４０マイクロメートル未満、例えば０．３５マイクロメートル未満、またはことによると０．３０マイクロメートル未満に保たれ得、導体トラックの長さは、非常に小さく保たれ得、それゆえトラックを形成するために必要とされる材料の量は、低減され得、それゆえ圧力センサがＣＭＯＳチップから相対的に遠隔に、相互接続手段を間に挟んで（よって、定義上、相互の上部に配置される場合と比較して更に離隔された状態で）位置付けられる先行技術の配置と比較してコスト削減につながる。
圧力センサをＣＭＯＳチップの上方に（もしくはその上部に）または相互接続基板の上部に配置することによって、小型の配置が提供され得る。小型性は、コストの理由のためだけではなく、より小さいセンサを較正することが有利であるという理由からも、極めて望ましい。圧力センサは、例えば典型的に各個別センサごとに異なるオフセット値および／または感度値を決定するために、異なる圧力および温度において個別に較正されなければならない。より小型の設計を有すると、センサの熱式質量が低減され、例えば計測１回あたり最大１．０秒で、より高速なデバイス上の温度設定が可能になるため、較正プロセスをスピードアップすることができる。言い換えれば、所与の時間について、より多くの計測点をとることができるようになり、よって精度が向上され得る。
ある実施形態では、相互接続モジュールがＣＭＯＳチップの上方または上部に装架され、それによって相互接続モジュールが覆われるＣＭＯＳチップの第１の部分と、覆われないＣＭＯＳチップの第２の部分とを画定する。また、相互接続モジュールの第２のボンドパッド、および第２のボンディングワイヤ、および相互接続モジュールによって覆われないＣＭＯＳチップの第２の部分は、プラスチックパッケージによって被包される。
上記ですでに触れた利点以外に、この実施形態では、相互接続モジュールは、電気的相互接続を提供するほかに、更なる機能、すなわちＣＭＯＳチップの第１の部分を機械的および化学的に腐食から保護する機能を有する。
加えて、この実施形態は、非常に小型の配置を提供する。
その上、この配置は、圧力センサおよびＣＭＯＳチップの両方が第１の空洞の内側または下に配置されることを可能にし、それによって圧力センサと集積ＣＭＯＳチップとの間のより良好な温度マッチングを可能にする。
圧力センサは、絶対圧力センサであってもよく、または相対圧力センサであってもよい。
圧力センサは、ブリッジ回路または差動センシング回路内に配置された複数のピエゾ抵抗素子を備えてもよく、ブリッジ回路のノードは、第１のボンドパッドに電気的に接続されている。
上部にピエゾ抵抗器が配置され、ブリッジ、例えばホイートストンブリッジで接続された膜を有する圧力センサは、小さい圧力変化さえ（差動）電圧信号に変換するために理想的に適している。
ある実施形態では、半導体圧力センサ組立体は、圧力センサの上部の第１の空洞内に塗布されたゲルを更に備える。
圧力センサの上部にゲルを提供することの利点は、いかなる夾雑物、塵埃、または水分がセンサに直接アクセスすることも防止することである。それはまた、第１のボンディングワイヤに機械的保護を提供し、ボンディングワイヤを例えば水分から電気的かつ機械的に隔離する。好適なゲルは、例えば、シリコーン系ゲルまたはフッ素系ゲルであるが、他のゲルも使用され得る。
ある実施形態では、相互接続モジュールの基板は、ガラス、シリコン、ゲルマニウム、アルミナ、ＰＣＢ材料、デュロプラストからなる群から選択される材料で作製される。
特定の実施形態では、第２のボンディングワイヤは、アルミニウムもしくは銅もしくは銀もしくは金もしくは白金、またはそれらの組み合わせ製である。
ある実施形態では、ＣＭＯＳチップは、マイクロプロセッサおよび非揮発性メモリを備える集積回路である。
このような組立体の利点は、センサからの信号をデジタルで処理し得る「スマート」な圧力センサが作製され得ることである。好ましくは、この集積回路は、とりわけオフセットデータ等の較正データを記憶するための非揮発性メモリを備える。このような組立体は、高精度のデータを提供し得る。
ある実施形態では、ＣＭＯＳチップは、第３のボンディングワイヤを介して第１の基板に接続された第２のボンドパッドを更に備え、第３のボンディングワイヤもまた、プラスチックパッケージによって被包されている。
第３のボンディングワイヤは、第２のボンディングワイヤと同じ材料で作製されてもよい。第１の基板は、Ｃｕリードフレームであってもよく、または別の材料で作製されてもよい。
ある実施形態では、半導体圧力センサ組立体は、５ｍｍ×１０ｍｍ×８ｍｍよりも小さい、例えば２．４ｍｍ×５．０ｍｍ×４．０ｍｍよりも小さい、例えば２．０ｍｍ×３．０ｍｍ×３．０ｍｍよりも小さい、例えば１．５ｍｍ×２．０ｍｍ×２．０ｍｍよりも小さい外形寸法を有する。
本発明による実施形態の大きな利点は、組立体の外形寸法が、極めて小型なチップ規模であり得ることである。このような組立体は、計測される流体のフローに顕著な、または著しい影響を及ぼすことなく、ほぼどこにでも装架され得る。
インターポーザが、ＣＭＯＳチップをボンディングワイヤに接続するために使用されるリードフレームまたは基板とは異なる高さの、圧力センサのワイヤボンディングレベルを提供し得ることは、大きな利点である。
導体トラックを形成する貴金属の堆積面積を低減させるために、インターポーザが、ＣＭＯＳチップおよび／またはセンサチップよりも小さくされ（上方から見てより少ない面積を占め）得ることは、大きな利点である。
第２の態様によれば、本発明は、第１の態様による圧力センサ組立体を製造する方法であって、ａ）第１の基板を提供するステップと、ｂ）圧力センサを提供するステップと、ｃ）相互接続モジュールを提供するステップと、ｄ）ＣＭＯＳチップを提供するステップと、ｅ）例えば半田付けを使用して、または接着剤を使用して、ＣＭＯＳチップを第１の基板上に装架するステップと、ｆ）相互接続モジュールを第１の基板上に、またはＣＭＯＳチップ上に、例えば接着剤を使用して装架するステップと、ｇ）相互接続モジュールの第２のパッドとＣＭＯＳチップの第１のパッドとを相互接続するために第２のボンディングワイヤを適用するステップと、ｈ）任意追加的にＣＭＯＳチップの第２のパッドと第１の基板とを相互接続する第３のボンディングワイヤを適用するステップと、ｉ）相互接続モジュールの第１のパッドが曝露された状態のままになるように、かつ圧力センサを収容するために十分に広い空洞を形成するように、少なくともＣＭＯＳチップ、およびＣＭＯＳチップの第１のパッド、および第２のボンディングワイヤ、および相互接続モジュールの第２のパッドを耐腐食性プラスチックによって被覆または被包するプラスチックパッケージを適用するステップと、ｊ）圧力センサを第１の基板に、またはプラスチックパッケージに、または相互接続モジュールに、例えば接着剤を使用して装架するステップと、ｋ）圧力センサの第１のパッドと相互接続モジュールの第１のパッドとを相互接続する第１のボンディングワイヤを適用するステップと、を含む方法、を提供する。
ある実施形態では、ステップｇ）のボンディングとステップｈ）のボンディングの両方が存在し、単一のボンディングステップとして実行される。
ステップ（ｉ）は、任意追加的に、ＣＭＯＳチップの第２のパッドと、それによって第２のパッドが第１の基板に接続される第３のボンディングワイヤ（例えばＣｕリードフレーム）とも被覆または被包することを含み得る。しかし、これらの第３のボンディングワイヤは、例えばＣＭＯＳチップが、半田ボールがリードフレームに半田付けされたＢＧＡパッケージを有する場合に、絶対に必要とされるわけではない。
第３の態様によれば、本発明は、第１の態様のうちのいずれかによる半導体圧力センサを、自動車エンジンの排気ガスの圧力を計測するために使用することに関する。
本発明の具体的かつ好ましい態様は、添付の独立請求項および従属請求項に述べられている。従属請求項の特徴は、独立請求項の特徴および他の従属請求項の特徴と適宜に、かつ請求項に明示的に述べられているとおりにだけではなく、組み合わせられてもよい。
本発明のこれらの態様および他の態様は、以下に説明する実施形態（複数可）から明らかになり、それらを参照して明確化されるであろう。
当技術分野で公知の圧力センサ組立体を、それぞれ側面図および上面図で示す。組立体は、圧力センサおよび離散型処理ボードを備える。 当技術分野で公知の圧力センサ組立体を、それぞれ側面図および上面図で示す。組立体は、圧力センサおよび離散型処理ボードを備える。 図１の圧力センサが先行技術の圧力センサ組立体内の離散型処理ボードにどのように接続されているかをより詳細に示す。 本発明の実施形態において使用され得るような例示的な離散型絶対圧力センサの（側面図および上面図による）概略図であるが、本発明は、この具体的な実施例（例えば、正方形の断面を有し、４つのボンドパッドを有する）には限定されず、他の絶対圧力センサも使用され得る。 本発明の実施形態において使用され得るような例示的な離散型絶対圧力センサの（側面図および上面図による）概略図であるが、本発明は、この具体的な実施例（例えば、正方形の断面を有し、４つのボンドパッドを有する）には限定されず、他の絶対圧力センサも使用され得る。 本発明の実施形態において使用され得るような例示的な離散型の相対圧力センサまたは差圧センサの（側面図および上面図による）概略図であるが、本発明は、この具体的な実施例（例えば、正方形の断面を有し、４つのボンドパッドを有する）を使用することには限定されず、他の相対圧力センサも使用され得る。 本発明の実施形態において使用され得るような例示的な離散型の相対圧力センサまたは差圧センサの（側面図および上面図による）概略図であるが、本発明は、この具体的な実施例（例えば、正方形の断面を有し、４つのボンドパッドを有する）を使用することには限定されず、他の相対圧力センサも使用され得る。 本発明の実施形態において使用され得るような、本明細書において「インターポーザ」とも称される、例示的な「相互接続モジュール」の（側面図および上面図による）概略図であるが、本発明は、この具体的な実施例（例えば、４つのトラックのみを有する）を使用することには限定されず、他のインターポーザも使用され得る。 本発明の実施形態において使用され得るような、本明細書において「インターポーザ」とも称される、例示的な「相互接続モジュール」の（側面図および上面図による）概略図であるが、本発明は、この具体的な実施例（例えば、４つのトラックのみを有する）を使用することには限定されず、他のインターポーザも使用され得る。 本発明の実施形態において使用され得るような例示的な「ＣＭＯＳチップ」の（側面図および上面図による）概略図であるが、本発明は、この具体的な実施例（例えば、正方形の断面を有し、１２個の接点を上部に有する）を使用することには限定されず、他のＣＭＯＳチップも使用され得る。 本発明の実施形態において使用され得るような例示的な「ＣＭＯＳチップ」の（側面図および上面図による）概略図であるが、本発明は、この具体的な実施例（例えば、正方形の断面を有し、１２個の接点を上部に有する）を使用することには限定されず、他のＣＭＯＳチップも使用され得る。 本発明による組立体の実施形態を側面図において示す。この実施形態では、圧力センサは、絶対圧力センサであり、離散型圧力センサと、インターポーザと、ＣＭＯＳチップとは、リードフレームの上またはその上方に相互に隣に配置される。 本発明による組立体の別の実施形態を示す。この実施形態は、図１２の実施形態の、より短いリードフレームを有する変形例として見做され得る。 本発明による組立体の別の実施形態を示す。この実施形態は、図１３の、相対圧力センサを有する変形例として見做され得る。 本発明による組立体の別の実施形態を示す。この実施形態は、図１４の、ＳＯ状のパッケージを有するが両側に開口部を有する変形例として見做され得る。 本発明による組立体の別の実施形態を示す。この実施形態は、図１４の、より長いリードフレームを有する変形例として見做され得る。 本発明による組立体の別の実施形態を示す。この実施形態は、図１２の実施形態の変形例として見做され得、圧力センサは、リードフレーム上に装架されるインターポーザ上に装架され、インターポーザは、ＣＭＯＳチップの隣に装架される。 本発明による組立体の別の実施形態を示す。この実施形態は、図１７の実施形態の変形例として見做され得るが、相対圧力センサを有し、インターポーザおよびリードフレームは、基準圧力への開口部を有する。 本発明による組立体の別の実施形態を示す。この実施形態は、図１５の実施形態の変形例として見做され得、圧力センサは、インターポーザ上に装架され、インターポーザは、開口部を有する。 本発明による組立体の別の実施形態を示す。この実施形態では、インターポーザおよびＣＭＯＳチップは、リードフレームの上部に相互に隣に配置され、圧力センサは、オーバーモールドされたＣＭＯＳチップの上方に配置される。 本発明による組立体の別の実施形態を、それぞれ側面図および上面図で示す。この実施形態では、インターポーザおよびＣＭＯＳチップは、リードフレーム上に相互に隣に配置され、圧力センサは、オーバーモールドされたＣＭＯＳチップの上部に装架される。 本発明による組立体の別の実施形態を、それぞれ側面図および上面図で示す。この実施形態では、インターポーザおよびＣＭＯＳチップは、リードフレーム上に相互に隣に配置され、圧力センサは、オーバーモールドされたＣＭＯＳチップの上部に装架される。 本発明による組立体の別の実施形態を示す。この実施形態では、離散型圧力センサは、インターポーザの上部に装架され、インターポーザは、ＣＭＯＳチップの上部に装架され、ＣＭＯＳチップは、リードフレーム上に装架される。 本発明による方法を図示する。 本発明による組立体の更なる実施形態を示す。 本発明による組立体の更なる実施形態を示す。 本発明による組立体の更なる実施形態を示す。 本発明による組立体の更なる実施形態を示す。
図面は、単に概略的なものであり、非限定的である。図面において、いくつかの要素のサイズは、例示目的のために誇張されており、一定の縮尺で描かれてはいないことがある。請求項内のいかなる参照記号も、範囲を限定するものとして解釈されないものとする。異なる図面において、同じ参照記号は、同じまたは類似の要素を指す。
例示的な実施形態の詳細な説明
本発明は、特定の実施形態に関連して、かつ特定の図面を参照して説明されるが、本発明は、それらには限定されず、請求項によってのみ限定される。説明する図面は、単に概略的なものであり、非限定的である。図面において、いくつかの要素のサイズは、例示目的のために誇張されており、一定の縮尺で描かれてはいないことがある。寸法および相対寸法は、本発明の実施のための実際の低減には対応しない。
更に、明細書および請求項における第１、第２等の用語は、似た要素同士を区別するために使用されており、必ずしも時間的、空間的、格付け、または任意の他の様式におけるシーケンスを記載するためのものではない。そのように使用されている用語は、適切な状況下では同義的であること、および本明細書に記載の本発明の実施形態は、本明細書に記載または例示されているシーケンスとは別のシーケンスで動作し得ることを理解されたい。
その上、明細書および請求項における上部、下部等の用語は、説明目的のために使用されており、必ずしも相対位置を説明するために使用されているわけではない。そのように使用されている用語は、適切な状況下では同義的であること、および本明細書に記載の本発明の実施形態は、本明細書に記載または例示されている配向とは別の配向で動作し得ることを理解されたい。
請求項において使用される「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、その後に列挙されている手段に制限されるものとして解釈されるべきではなく、他の要素またはステップを排除しないことに留意されたい。よって、同用語は、言及されているような言明された特徴、整数、ステップ、またはコンポーネントの存在を明記するものとして解釈されるべきであり、１つまたは２つ以上の他の特徴、整数、ステップ、もしくはコンポーネント、またはそれらの群の存在または追加を排除しない。よって、「手段ＡおよびＢを備えるデバイス」という表現の範囲は、コンポーネントＡおよびＢのみからなるデバイスに限定されるべきではない。それは、本発明に関連して、デバイスの真に重要なコンポーネントはＡおよびＢであることを意味する。
この明細書を通じて「一実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」または「ある実施形態（ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」への言及は、該実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。よって、「一実施形態では（ｉｎ ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」または「ある実施形態では（ｉｎ ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」という文言が本明細書を通じて様々な箇所で出現することは、必ずしも全てが同じ実施形態を指しているわけではないが、全てが同じ実施形態を指していることもあり得る。更に、特定の特徴、構造、または特性は、１つまたは２つ以上の実施形態において、本開示から当業者に自明であるような任意の好適な様式で組み合わせられてもよい。
同様に、本発明の例示的な実施形態の説明では、開示を能率化し、様々な発明の態様のうちの１つまたは２つ以上の理解を助ける目的のために、本発明の様々な特徴が単一の実施形態、図、またはそれらの説明において組み合わせられていることがあることが理解されるべきである。しかしながら、この開示の方法は、請求対象の発明が各請求項に明示的に記載されているよりも多くの特徴を必要とするという意図を反映するものとして解釈されるべきではない。むしろ、以下の請求項が反映するように、発明の態様は、上記に開示される単一の実施形態の特徴の全部未満に存する。よって、詳細な説明に続く請求項は、ここに、この詳細な説明に明示的に組み込まれ、各請求項は、本発明の個別の実施形態として自立する。
更に、本明細書に記載のいくつかの実施形態は、他の実施形態に含まれる一部の特徴を含むが他の特徴を含まないものの、異なる実施形態の特徴の組み合わせは、当技術分野の者によって理解されるであろうように、本発明の範囲内に属し、異なる実施形態を形成することが意図されている。例えば、以下の請求項において、いずれの請求対象の実施形態も、任意の組み合わせにおいて使用され得る。
本明細書で提供される説明では、多数の具体的な詳細が述べられる。しかしながら、本発明の実施形態は、これらの具体的な詳細なしに実施され得ることが理解される。他の例において、広く知られている方法、構造、および技法は、本明細書の理解を不明瞭にしないために、詳細には示されていない。
本文書において「インターポーザ」への言及がなされる場合、その意味するところは、金属トラックを有する基板を備えるか、またはそれからなる「相互接続モジュール」である。
本文書では、２つの基板への言及がなされる。「第１の基板」とは、ＣＭＯＳチップを支持するための基板である。この基板は、銅リードフレームであってもよいが、別の基板であってもよい。「第２の基板」とは、インターポーザの部分である。
本発明において「排気ガス」への言及がなされる場合、その意味するところは、自動車またはバスまたは貨物自動車等の、燃焼エンジンを有する車両の排気ガスである。
「で作製された（ｍａｄｅ ｏｆ）」という表現は、「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」と同じことを意味し得る。
「によって被覆された（ｃｏｖｅｒｅｄ ｂｙ）」という表現は、「その外表面上に備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ ｏｎ ａｎ ｏｕｔｅｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｈｅｒｅｏｆ）」または「によって被膜された（ｃｏａｔｅｄ ｗｉｔｈ）」または「によって被包された（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ ｂｙ）」等を意味し得る。
本発明は、自動車車両の排気ガスの圧力を計測するために好適な圧力センサ組立体を提供する。このようなガスは、典型的に、例えば亜硝酸イオン等の腐食性成分を含有する。本文書の残部において、本発明は、「排気ガス」という用語のみに言及して説明されるが、本発明は、腐食性成分を有する他の流体に対しても効果がある。
先行技術では、車両の排気ガスが例えば銅、アルミニウム等の金属に対して腐食性を有することがよく知られているが、これらは、リードフレームの構築のために、かつ半導体デバイス、とりわけＣＭＯＳデバイスの金属処理のために典型的に使用される金属である。したがって、先行技術では、腐食を防止または低減する技法が提案されている。
図１および図２は、特許文献４から公知の圧力センサ組立体１００を、それぞれ側面図および上面図で示す。この圧力組立体は、いわゆる「端子」１１１によって離散型処理ボード１３３に相互接続された２つの圧力センサ１０１ａ、１０１ｂを有する（図３を参照されたい）。圧力センサ１０１は、チャネル１９０を介して排気ガスと流体連通している空洞内に位置付けられる一方、処理ボード１３３は、該ガスに曝露されないか、または部分的にのみ曝露され、圧力センサから相対的に遠隔に位置付けられる。
図３は、先行技術の圧力センサ１０１が、ガラス基板１０７上に装架され、接着剤１０９を介してケース１０８に接着されたセンサチップ１０２を備えることを示す。センサチップは、ＳｉＮ保護層１０４を上部に有し、ＳｉＮ保護層１０４内には圧力感知回路（図示せず）との電気的接触のために開口部が作製される。開口部は、アルミニウム１０３を含有し、アルミニウムは、ＴｉＷで被覆され、ＴｉＷは、同様に金被膜１０６によって被覆されている。金被膜は、十分に厚くなければならず（「０．５マイクロメートル以上」）、これは非常に厚く、よって非常に高価である。金被膜１０６は、次いで、処理ボード１３３との電気的接触のために、金製ボンディングワイヤ１１４を介していわゆる端子１１０に接続される（図２を参照されたい）。端子１１０は、Ｎｉ層１１２によってめっきされた「ベース材料」（おそらく、アルミニウムまたは銅）を備える多層積層体であり、Ｎｉ層は、金層１１３によってめっきされる。
耐腐食性の点で、および／または小型性の点で、および／またはコンポーネントコストもしくは生産コスト（例えば較正コスト）の点で、および好ましくはこれらのうちの少なくとも２つにおいて、およびより好ましくはこれらのうちの全てにおいて、図１〜図３に示される先行技術の組立体に関して、少なくとも代替選択肢を見出し、かつ好ましくは改善さえ行うことを望んでいた本発明者らは、全ての、またはほとんどの競合他社が、圧力チップおよび／または処理ボードもしくは処理チップを保護するための好適な被膜を見出そうと努めることに注力していることに気付いた。ほとんどのソリューションは、排気ガスへの曝露のために圧力センサを慎重に空洞の内側に配置する一方、処理チップを該空洞の外側に、好ましくは相対的に遠隔に配置する。それらは、圧力センサとプロセッサチップとの間の電気的相互接続を提供する必要があるが、この相互接続は、その一方側において排気ガスに曝露され、その他方端部において処理チップに接続される必要があるという問題に直面する。この問題を解決するための考えのうちの１つは、金は耐腐食性金属であるため、金で作製された相互接続を使用することであるが、問題は、金はアルミニウム内部に拡散するため、金をそれ自体として例えばＣＭＯＳチップのアルミニウムパッドまたは銅パッドに接続することができないことである。
いくつかの先行技術のデバイスでは、貴金属が、リードフレーム上に堆積され、リードフレームの一部が、事前成形された空洞内で劣悪な媒体に曝露される。これは、いくつかの欠点を有する。これは、センサとリードフレームとの間のワイヤボンドはＣＭＯＳチップから離間して置かれなければならず、センサチップはＣＭＯＳチップの上部に置くことができないため、また標準的な成形ツールでは第１の区域をリードフレーム上に開き、別の区画をＣＭＯＳチップの上方にセンサのために開く複雑な空洞を作製することができないため、小型のパッケージを作製することを可能にしない。更に、リードフレーム全体を貴金属層で被膜することは、費用効果が高くない。
業界他社は、このような金配線の接着性を良好にするための被膜層に、および／または金がアルミニウムパッドもしくは銅パッド内に拡散するのを防止するための良好な拡散バリアを提供することに、注力しているように見えるが、本発明の発明者らは、根本的に異なる手法をとった。本発明者らは、標準的な金属処理層、すなわちアルミニウムまたは銅を有するＣＭＯＳチップから開始することを決定し、本発明者らは、このＡｌまたはＣｕの上部に特別な被膜を提供しないことを決定したが、（１）耐腐食性材料で作製された相互接続モジュールを追加し、かつ（２）その一方側を例えばＡｕまたはＰｔのボンディングワイヤによって圧力センサに接続し、かつ（３）その他方側をＣＭＯＳチップに接続し、かつ（４）ＣＭＯＳチップおよび相互接続モジュールの一部（例えば、いわゆるインターポーザの半分）をプラスチックパッケージ内に被包する、という考えに至った。このようにして、ＣＭＯＳチップは腐食性環境に曝露されず、相互接続モジュールの一部は曝露されるが、後者は耐腐食性材料で作製されるため、インターポーザは排気ガスに耐え得る。同時に、この間接的接続は、例えばＣＭＯＳチップを作製するために必要とされるプロセス、ＣＭＯＳチップの在庫、組立体の小型性、および較正プロセスのコストの点で、他の利点も提供する。
コンポーネントを被包するようにプラスチックパッケージを使用することそれ自体は公知であり、２つの異なるコンポーネントを電気的に接続するために相互接続モジュールを使用することそれ自体も公知であるが、コンポーネントのうちの１つおよび相互接続モジュールの半分を被包するようにプラスチックパッケージを適用することは、本発明者らの認識する限り、当技術分野では、より具体的には圧力センサの分野では公知ではない。実際、本発明の実施形態では、プラスチックパッケージは、インターポーザの一部分（ＣＭＯＳチップと接続している部分）がプラスチックパッケージによって被覆される一方、別の部分（圧力センサと接続している部分）は被覆されず、よって流体に曝露された状態にとどまるように適用され、それによって腐食の問題を解決する。
これは、本発明の基礎をなす第１の考えであり、ＣＭＯＳチップの非標準的な処理ステップの必要性を回避する。
なお、図８および図９に関連して更に説明するように、このようなインターポーザを標準的な技術を使用して生産することは相対的に容易である。
しかし、本発明者らは更に一歩前進し、センサ、インターポーザ、およびＣＭＯＳチップのうちの１つまたは２つ以上を高さ方向に相互に上下に配置することによって、ＣＭＯＳチップを排気ガスに曝露することなく、組立体をより小型にする方法も見出した。圧力センサとＣＭＯＳチップとの間の直接的電気接続ではなく、一方側の圧力センサと他方側のＣＭＯＳチップとの間に相互接続モジュールを「追加」および「挿入」することによって、組立体がより小型化され得ることは、反直感的である。それらはまた、ＣＭＯＳチップは排気ガスまたは腐食性ガスに曝露される空洞内またはその下に位置付けてはならないという一般的な考えに反するが、そうすることは実際は可能である。事実、一実施形態では、本発明者らは、圧力センサ、およびインターポーザ、およびＣＭＯＳチップを相互の上部に積層するという考えに至り、それによって究極の小型性を達成した。
本発明による圧力センサ組立体の実際の実施形態を説明する前に、そこで使用される個別のコンポーネント、すなわち離散型センサデバイス、インターポーザ、およびＣＭＯＳチップについて、次に簡潔に説明する。
図４および図５は、本発明の実施形態において使用され得るような例示的な離散型絶対圧力センサ１０の（側面図および上面図による）概略図である。実際には、絶対圧力センサ１０の非常にわずかな詳細のみが示されている。すなわち、膜１３（隔膜とも呼ばれる）を形成する薄肉化された部分を有する基板１２、および膜１３上に位置付けられた圧力感知回路（図示せず）に接続された接点パッド１１である。圧力感知回路は、ホイートストンブリッジとして配置された４つのピエゾ抵抗器を備え得るが、別の圧力感知回路が使用されてもよい。上述の種類の圧力センサ（膜およびピエゾ抵抗構造を有する）は、当技術分野でよく知られており、それゆえここで更に説明する必要はない。
実際には、任意の圧力センサが使用され得るが、ただし、それが、流体、例えば排気ガスへの曝露から十分に保護されていることを条件とする。このような保護としては、例えば、（ａ）例えば窒化ケイ素等の保護層によって被覆されている膜、および（ｂ）例えばアルミニウムで作製され、金で被覆され、例えばＴｉＷ等の拡散防止層がその間にある電気接点（複数可）１１が挙げられるが、本発明はそれらには限定されない。図５に示される絶対圧力センサ１０は、４つの接点パッド１１を有するが、本発明は、４つのみの接点パッドを有する圧力センサには限定されず、５つ以上または３つ以下の接点パッド１１を有する圧力センサも使用され得る。図５に示される実施例では、接点パッド１１は、線形に整列されているが、それは本発明にとって必要ではなく、他の位置も使用され得る。
図６および図７は、本発明の実施形態において使用され得るような例示的な離散型の相対圧力センサまたは差圧センサ２０の（側面図および上面図による）概略図であるが、本発明の実施形態は、この具体的な実施例には限定されない。絶対圧力センサ１０に関して上記で触れた全てのことは、相対圧力センサ２０の膜２３の下の空洞２４が裏側からアクセス可能である一方で、絶対圧力センサ１０の空洞１４は裏側からアクセスできないことを除いて、相対圧力センサ２０にも当てはまる。本発明による組立体の実施形態は、図４および図５に示されるもののような絶対圧力センサ１０と共に、または図６および図７に示されるもののような相対圧力センサ２０と共に動作し得るが、他の圧力センサとも共に動作し得る。
図８および図９は、本発明による組立体の実施形態において使用され得るような、本明細書において「インターポーザ」とも称される、例示的な「相互接続モジュール」３０の（側面図および上面図による）概略図であるが、本発明は、示されている具体的な実施例には限定されない。
図８および図９に示されるインターポーザ３０は、基板３１（本明細書において、組立体の「第２の基板」と更に称される）を備える。基板は、導電性または半導電性の基板（例えば、シリコン）であってもよく、その場合、電気絶縁層３２（例えば、熱成長された酸化シリコン）が上部に置かれる。代替的に、例えばガラス、アルミナ、デュロプラスト等の電気絶縁材料が基板として使用される。両方の場合において、上表面は、非導電性である。
非導電層の上部には、複数の（例えば４つの）導電経路３３が設けられるが、３つ以下または５つ以上の導電経路を有するインターポーザも可能である。各経路３３は、例えばその第１の端部に第１のパッド３４を、および例えば第１の端部に対向するその第２の端部に第２のパッド３５を有する。
上記で触れたように、導電経路３３およびパッド３４、３５は、耐腐食性材料で作製される。トラックがアルミニウムまたは銅等の材料を含有しないか、または例えばトラックの１重量％未満、好ましくはトラック材料の０．１重量％未満等の非常に少量のみ含有することが重要である、
このようなトラックは、高い耐腐食性を有し、よって排気ガスに曝露され得る。それらは好ましくは実質的に全体的に非腐食性の金属で作製されるため、導電トラック内に生じ得るいかなる孔、またはひび割れ、または裂け目も、トラックの腐食を発生または加速させない。
第１の例示的な相互接続モジュール３０は、以下のように生産され得る。
ａ）例えばガラスまたはアルミナのセラミック基板３１を提供し、
ｂ）Ｔｉ層またはＴｉ−Ｗ層を例えばスパッタリングによって基板３１上に塗布し、
ｃ）複数のトラック３３を画定するためにＴｉ層またはＴｉ−Ｗ層にパターン形成し、各トラックが、例えばトラック３３の対向する端部に位置付けられるが必ずしもそうではない、第１のボンドパッド３４および第２のボンドパッド３５を有し、
ｄ）ＴｉトラックまたはＴｉ−Ｗトラックの上部に例えば電気分解によってＡｕを堆積させる。
第２の例示的な相互接続モジュール３０は、以下のように生産され得る。
ａ）例えばガラスまたはアルミナのセラミック基板３１を提供し、
ｂ）Ｔａ層を例えばスパッタリングによって基板３１上に塗布し、
ｃ）複数のトラック３３を画定するためにＴａ層にパターン形成し、各トラックが、例えばトラック３３の対向する端部に位置付けられるが必ずしもそうではない、第１のボンドパッド３４および第２のボンドパッド３５を有し、
ｄ）Ｔａトラックの上部に例えばスパッタリングによってＰｔを堆積させる。
しかし、本発明は、相互接続モジュール３０のこれらの具体的な実施例には限定されず、本発明は、他の相互接続モジュール３０であって、排気ガスの劣悪な環境に耐え得（その少なくとも一方側において）、標準的なＣＭＯＳチップに電気的に相互接続され得る（他方側において）、他の相互接続モジュール３０、と共にも動作するであろう。
更に説明するように、相互接続モジュールのサイズは、有利には、非常に小さくてもよく、例えばセンサチップのサイズよりも小さくてもよく（第１の基板に平行する平面における断面積の点で）、もしくはＣＭＯＳチップのサイズよりも小さくてもよく、またはそれらの両方よりも小さくてもよい。したがって、多くの相互接続モジュールが、単一の（第２の）基板から平行に作製され得る。その上、トラックは、相互接続モジュールの全長にわたって延在する必要があるが、その小部分にわたって、例えば３０％未満にわたってのみ延在する必要がある（例えば、図２３を参照されたい）。トラックの長さが短いほど、より少ない貴金属（例えば、金または白金）が必要とされ、材料コストはより低くなる。これは、１ペニーの違いが重要である自動車等の高度競争環境において、極めて重要である。
図１０および図１１は、例示的なＣＭＯＳチップの（側面図および上面図による）概略図である。ＣＭＯＳチップは、例えば純アナログ、またはアナログ−デジタル混在、または純デジタルの、任意の集積半導体デバイスであってもよい。ＣＭＯＳチップは、非揮発性メモリ等を有するプログラマブルなプロセッサを備え得る。しかし、ＣＭＯＳチップがその表面上にアルミニウムおよび／または銅を含有し得ることを除いて、ＣＭＯＳチップの機能またはＣＭＯＳチップがそれによって作製される技術は、本発明の主眼ではない。したがって、図１０および図１１には、ＣＭＯＳチップの重要ではない詳細のみが、すなわち半導体基板４０およびボンドパッド４１が、示されている。後者は、典型的にアルミニウムで作製され、それゆえ、保護なしに自動車車両の排気ガスに曝露されれば腐食するであろう。
図１２は、本発明による組立体１２００の第１の実施形態を側面図において示す。この実施形態では、離散型圧力センサ１２１０は、絶対圧力センサである。
見て分かるように、離散型圧力センサ１２１０、インターポーザ１２３０、およびＣＭＯＳチップ１２４０は、Ｃｕリードフレームであってもよい（第１の）基板１２５４の上方または上部に配置されるが、本発明はこれには限定されず、別の基板１２５４、例えば積層体またはプリント回路基板（ＰＣＢ）も使用されてもよい。コンポーネント１２１０、１２３０、１２４０（および任意追加的に、図示しない更なるコンポーネント）は、公知の様式で、例えば半田付けによって、かつ／または接着剤（図示せず）を使用して、基板１２５４に装架され得る。コンポーネントは、実質的に相互に隣に配置されるが、必ずしも同じ高さにおいてではない。
圧力センサ１２１０の接点パッド１２１１は、第１のボンディングワイヤ１２５１を介してインターポーザ１２３０の導電トラックの第１の接点１２３４に接続される。第１のボンディングワイヤ１２５１は、好ましくは金もしくは白金または金および白金のみを含有する合金で作製される。インターポーザ１２３０の第２の接点パッド１２３５は、第２のボンディングワイヤ１２５２を介してＣＭＯＳチップの第１の接点パッド１２４１に接続される。第２のボンディングワイヤは排気ガスに曝露されないため、第２のボンディングワイヤ１２５２は、例えば、金、白金、アルミニウム、銀、銅、またはボンディングに好適な任意の他の材料で作製され得る。任意追加的に、ＣＭＯＳチップ１２４０の第２の接点１２４２は、第３のボンディングワイヤ１２５３によってリードフレーム１２５４に接続され、第３のボンディングワイヤ１２５３も、例えば、金、白金、アルミニウム、銀、または銅で作製され得る。
本発明の重要な態様によれば、ＣＭＯＳチップと、ＣＭＯＳチップの接点１２４１と、インターポーザ１２３０の第２のボンディングワイヤ１２５２および第２の接点１２３５とは、プラスチックパッケージ１２４３によって被包またはオーバーモールドされ、プラスチックは、耐腐食性プラスチックである。これは、たとえＣＭＯＳチップの接点１２４１がアルミニウムで作製されていても、この接点がＴｉＷ層および／または金層によって被覆されることを必要とすることなく、特にＣＭＯＳチップ、第１の接点１２４１、ボンディングワイヤ１２５２、および任意追加的なボンディングワイヤ１２５３を排気ガスへの曝露によって引き起こされる腐食から保護するという利点を有する。それゆえ、ＣＭＯＳチップ自体に特別な保護を提供する必要がなく、これは大きな利点である。更に、プラスチックパッケージ１２４３は、構造に対して、良好な機械的完全性を提供する。当然のことながら、他のコンポーネント、例えばキャパシタ等の例えば受動コンポーネントも、オーバーモールドセクション内に位置付けられてもよい。
矢印「Ｐｆｌｕｉｄ」は、腐食性成分を含有し得る流体の圧力の概略的な表示である。見て分かるように、以下の要素は、流体に曝露される。すなわち、圧力センサ１２１０（これは、例えばＳｉＮ等の１つまたは２つ以上の保護層によって保護される）、接点１２１１（これは、例えばＴｉＷおよび金等の１つまたは２つ以上の保護金属または保護合金によって保護される）、第１のボンディングワイヤ１２５１（これは、典型的に、金もしくは白金または金および白金のみを含有する合金で作製される）、インターポーザの非導電性の上表面１２３２（例えば、Ｓｉ酸化物）、インターポーザの第１の接点パッド１２３４、ならびに典型的にインターポーザ１２３０のトラック１２３３の完全にはオーバーモールドされていない部分、である。この構造は、上記で説明した理由により、高度に耐腐食性である。図３に示される「相互接続端子１０」に対する重要な利点は、トラック１２３３が、アルミニウムまたは銅等の腐食性金属を含有してしないことである。それゆえ、たとえひび割れまたは裂け目が生じても、これらは構造の腐食を発生または加速させない。図１２の組立体１２００は、ただ１つの空洞１２４４を有する。ＣＭＯＳチップ１２４０は、空洞内に位置付けられてはいないが、プラスチック成形によって完全に被覆されている。
図１３は、本発明による組立体１３００の別の実施形態を示す。この実施形態は、図１２の実施形態１２００の、リードフレーム１３５４がリードフレーム１２５４よりも短く、同じ利点を提供する変形例と見做され得る。図１３の組立体１３００は、ただ１つの空洞１３４４を有する。
図１２または図１３の実施形態の変形例（図示せず）では、プラスチックパッケージが、例えば図１５の右手側に似た様式で、リードフレーム１２５４、１３５４の下にも適用される。
図１２の別の変形例（図示せず）では、組立体は、少なくとも２つの圧力センサ、例えば２つの絶対圧力センサを、例えば冗長性の理由のために備えていてもよい。この場合、好ましくは単一のインターポーザが、２倍量のトラックと共に使用されてもよく（例えば、４つのトラックではなく８つのトラック）、２倍の数の第１のパッドを有する単一のＣＭＯＳチップが使用されてもよい。代替的に、２つの別々のＣＭＯＳチップが使用されてもよい。
図１２の更に別の変形例（図示せず）では、組立体は、２つの圧力センサを有してもよく、ＣＭＯＳチップは、６つだけの第１のパッドを有してもよく、インターポーザは、６つだけのトラックを有してもよいが、トラックのうちの２つ（例えば、圧力センサに供給電圧およびグランド電圧を提供するための）は、２つの圧力センサ間で共有されてもよい。
図１４は、本発明による組立体１４００の別の実施形態を示す。この実施形態は、図１３の、絶対圧力センサの代わりに相対圧力センサ１４２０を含む変形例として見做され得る。この場合、圧力センサ１４２０の下側が基準圧力、例えば気圧（矢印「Ｐｒｅｆ」によって表示される）と流体連通することができるように、開口部１４５５がプラスチックパッケージ１４４３内に設けられる。当然のことながら、組立体１４００は、腐食性の流体が圧力センサ１４２０の上側の第１の空洞１４４４のみへのアクセスを有し、開口部１４５５へは有しないように配置されるべきであり、これは、例えば組立体１４００を壁（セクションではない）に装架することによって、または熟練者に公知の他の好適な様式によって、達成され得る。図１４の組立体１４００は、組立体１４００の対向する側に、より具体的にはセンサチップ１４１０の対向する側に位置付けられた、２つの空洞または開口部を有する。ＣＭＯＳチップは、空洞内に位置付けられているが、プラスチック成形によって完全に被覆されている。
図１５は、本発明による組立体１５００の別の実施形態を示す。この実施形態は、図１４の、基準側「Ｐｒｅｆ」からは腐食しやすい金属にアクセスできないため、基準圧力「Ｐｒｅｆ」が排気ガスも含み得るＳＯ型のパッケージを有する変形例として見做され得る。
図１６は、本発明による組立体１６００の別の実施形態を示す。この実施形態は、図１４の、より長いリードフレーム１６５４を有する変形例として見做され得る。見て分かるように、この場合、プラスチックパッケージ１６４３とリードフレーム１６５４の両方は、圧力センサ１６２０の下側の、基準圧力「Ｐｒｅｆ」を有する基準流体への流体接続を可能にするための開口部を有する。
図１７は、本発明による組立体１７００の別の実施形態を示す。この実施形態は、図１２の実施形態の、インターポーザ１７３０が増大した長さを有し、絶対圧力センサ１７１０がインターポーザ１７３０の上部に装架された変形例として見做され得る。
好ましくは、第２の基板は、センサチップと同じ、またはほぼ同じ熱膨張を有する材料から選択される。このような材料を選択することによって、かつセンサをリードフレーム上ではなく、インターポーザの上部に置くことによって、センサチップに対するパッケージの応力が低減され得る。
見て分かるように、図１７では、インターポーザ基板のサイズが増大しているにもかかわらず、例えば金または白金で作製されるトラック１７３３の長さＬは変更されなくてもよく、これはコストの理由のために重要である。インターポーザ１７３０の基板の価格は、それほど重要ではない。図１７の組立体１７００は、ただ１つの空洞１３４４を有する。
図１８は、本発明による組立体１８００の別の実施形態を示す。この実施形態は、図１７の実施形態の、絶対圧力センサの代わりに相対圧力センサ１８２０を有する変形例として見做され得る。この場合、インターポーザ１８３０の基板は開口部１８３６を有し、リードフレーム１８５４も開口部１８５６を有し、両開口部は、実使用の間、相互と、かつ基準圧力「Ｐｒｅｆ」と、流体連通している。図１８の組立体１８００は、組立体１４００の対向する側に、より具体的にはセンサチップの対向する側に位置付けられた２つの空洞または開口部を有する。ＣＭＯＳチップ１８４０は、空洞内に位置付けられてはいないが、プラスチック成形によって完全に被覆されている。
図１９は、本発明による組立体１９００の別の実施形態を示す。この実施形態は、図１５の実施形態の変形例として見做され得、圧力センサ１９２０はインターポーザ１９３０の上部に装架され、インターポーザ１９３０は圧力センサ１９２０を支持するために増大した長さを有し、インターポーザ１９３０は開口部１９３６を有し、プラスチックパッケージ１９４３は、圧力センサ１９２０の下側と基準電圧「Ｐｒｅｆ」との間に流体相互接続を提供するための第２の空洞１９４５を有する。
この実施形態は、有利には、リードフレームを曝露することなく、２つの劣悪な環境に曝露可能な相対センサを提供する。
図２０は、本発明による組立体２０００の別の実施形態を示す。この実施形態では、インターポーザ２０３０およびＣＭＯＳチップ２０４０は、リードフレーム２０５４の上部に相互に隣に配置される。圧力センサ２０１０は、オーバーモールドされたＣＭＯＳチップ２０４０の上部に配置される。なお、インターポーザ２０３０のトラック２０３３は、ＣＭＯＳチップ２０４０に直接的には接続されず、リードフレーム２０５４（明示的に示さず）を介して間接的に接続される。リードフレーム２０５４は、この場合、例えば、ボンドワイヤ２０５３によってＣＭＯＳ回路に接続される標準的な金属トラック２０５５を有し、かつインターポーザ２０３０の被包された部分へのボンドワイヤ２０３７を有する、積層体またはＰＣＢ（例えば単層または２層または４層または６層または８層のＰＣＢ）であってもよい。
図２１および図２２は、本発明による組立体２１００の別の実施形態を、それぞれ側面図および上面図で示す。この実施形態は、図２０の、圧力センサ２１１０もＣＭＯＳチップ２１４０の上部に装架される変形例として見做され得るが、インターポーザ２１３０の第２のパッド２１３５とＣＭＯＳチップ２１４０の第１のパッド２１４１とは、基板（例えばリードフレーム）２１５４を介してではなく、ボンディングワイヤ２１５２を介して直接的に接続される。図２２から理解され得るように、ボンディングワイヤは、図２１の深さ方向にオフセットされている。
なお、この場合、インターポーザ２１３０のトラック２１３３は、リードフレーム２１５４（明示的に示さず）を介して間接的に接続されてもよい。リードフレームは、標準的な金属トラックを有し、ボンドワイヤによってＣＭＯＳ回路に接続され、かつボンドワイヤによってインターポーザチップの被包された部分に接続されているＰＣＢによって置き換えられてもよい。
図２３は、本発明による組立体２３００の別の実施形態を示す。見て分かるように、この実施形態では、圧力センサ２３１０は、インターポーザ２３３０の上部に積層され、インターポーザ２３３０は、同様にＣＭＯＳチップ２３４０の上部に積層され、極めて小型のソリューションをもたらしている。組立体の外形寸法は、例えば５ｍｍ×１０ｍｍ×８ｍｍよりも小さく、または更には２．４ｍｍ×５．０ｍｍ×４．０ｍｍよりも小さく、例えば２．０ｍｍ×３．０ｍｍ×３．０ｍｍよりも小さく、または更には１．５ｍｍ×２．０ｍｍ×２．０ｍｍよりも小さくてもよい。上記で触れたのと同じ原理のほとんどは、ここでも、とりわけ材料に関して当てはまるが、１つの相違点が存在する。インターポーザ１２３０はＣＭＯＳチップ１２４０の上部に装架されるため、インターポーザ１２３０によって覆われるＣＭＯＳチップの部分Ｐ１は、すでにインターポーザ１２３０によって遮蔽または保護されており、それゆえインターポーザ１２３０によって覆われていない部分Ｐ２のみが、プラスチックパッケージ２３４３によって保護される必要がある。言い換えれば、この実施形態では、インターポーザ２３３０は、ＣＭＯＳチップを腐食から物理的に保護するという更なる機能を有する。その小型性のため、リードフレームパッケージは、より小さく、かつより廉価にされ得る。
見て分かるように、ＣＭＯＳチップの上部のインターポーザチップは、匹敵するサイズを有する（上方から見た場合）。または、より正確に述べると、インターポーザとＣＭＯＳチップの面積の比率は、好ましくは７０％〜１００％の範囲内、例えば７０％〜９０％の範囲内の値である。
ＣＭＯＳチップおよびインターポーザを備えるサンドイッチ構造が曲げ応力にさらされると、応力は、主にインターポーザの上部およびＣＭＯＳチップの底部に現れる。底部にリードフレーム、および主に側部に成形化合物を有する組立体またはパッケージは非常に非対称的であるため、応力のほとんどは曲げに関係することが予想され得る。ＣＭＯＳチップの表面がこのサンドイッチの実質的に中央にあると、ＣＭＯＳチップ表面に対する応力は、非常に小さくなり、したがってパッケージング応力のＣＭＯＳチップに対する影響は、圧力センサがＣＭＯＳチップの上部に直接置かれるバージョンよりもはるかに良好になるであろう。
その上、インターポーザがＣＭＯＳチップに、その外側端部においてだけでなくその表面全体にわたって、例えば接着剤によって取り付けられる場合、曲げに対する構造の剛性は、著しく増大する。実際、力学の分野では公知であるが、マイクロエレクトロニクスの分野では通常考慮されないこととして、「ビーム」の慣性モーメントは、その高さの３乗に比例する。これは、ＣＭＯＳチップとインターポーザが同じ幅「Ｂ」および高さ「Ｈ」を有する場合、ＣＭＯＳチップとインターポーザが相互の上部に緩やかに積層されるときの構造の慣性モーメントは、２ＢＨ３に比例するが、インターポーザとＣＭＯＳチップが相互に取り付けられる場合、慣性モーメントは、４倍高いＢ（２Ｈ）３＝８ＢＨ３に比例することを意味する。インターポーザとＣＭＯＳチップを取り付ける適当な方法は、例えば接着剤を使用することによる。
または、言い換えれば、インターポーザの追加は、ＣＭＯＳチップの表面における応力を、ＣＭＯＳチップの底面に向けて移動させ（これは問題にはならない）、かつインターポーザの上表面に移動させ（これも問題にはならない）、よってＣＭＯＳチップに対する機械的応力の影響を低減または更には排除するために使用され得る。
しかし、当然のことながら、インターポーザの高さは、ＣＭＯＳチップの高さと同じである必要はない。ＣＭＯＳの高さ（または厚さ）は、例えば約３００〜約４００マイクロメートル等、典型的に１００〜７００マイクロメートルの範囲内の値である。インターポーザの高さ（または厚さ）は、例えば約３００〜約４００マイクロメートル等、典型的に１００〜７００マイクロメートルの範囲内の値である。好ましくは、ＣＭＯＳチップの高さとインターポーザの高さの和は、４００〜１０００マイクロメートルの範囲内の値である。
図２３は、ＣＴＥマッチングを有する絶対圧力センサ、センサベース、および相対的に大きいインターポーザ（センサ領域よりも大きい）、ならびにリードフレームの相互接続を有する実施形態を示す。インターポーザは、ＣＭＯＳチップまたはＡＳＩＣの上部に装架され、ＣＭＯＳチップまたはＡＳＩＣのいかなる部分も劣悪な環境に曝露されない。インターポーザは、電気的相互接続として、およびセンサチップのための機械的支持体としての両方で役立っている。
図２３は、空洞用のインサートによってフィルムアシスト成形が容易に実装できる構成を示す。インサート全体は、成形中、インターポーザ上に位置する。この実施形態では、インターポーザは、フィルムアシスト成形によって空洞の製作を促進するために拡張され得る。フィルムアシスト成形については、リードフレームとフィルムとの間にモールドがあるように、成形チェースとリードフレームとの間にフィルムを塗布する。次いで、フィルムは、チェースがリードフレームと直接激しく接触しないようにし、チェースを清潔に保つ。インサートの隅は、このテープによって丸められ、リードフレームのフィルム高さの許容公差に対する柔軟性ゆえに、デバイスは、弛緩され得る。
図２４は、本発明の実施形態による組立体の製造方法を示す。参照番号は、図１２の構造のみを指すが（説明を単純にするために）、本方法は、当然のことながら、他の図に示される構造にも当てはまる）。本方法は、以下のステップを含む。
ａ）第１の基板１２５４を提供するステップ２４０３と、
ｂ）圧力センサ１２１０を提供するステップ２４０１と、
ｃ）相互接続モジュール１２３０を提供するステップ２４０２と、
ｄ）ＣＭＯＳチップ１２４０を提供するステップ２４０４と、
ｅ）例えば半田付けを使用して、または接着剤を使用して、ＣＭＯＳチップ１２４０を第１の基板１２５４上に装架するステップ２４０５と、
ｆ）相互接続モジュール１２３０を第１の基板１２５４上に、またはＣＭＯＳチップ１２４０上に、例えば接着剤を使用して装架するステップ２４０６と、
ｇ）相互接続モジュール１２３０の第２のパッド１２３５とＣＭＯＳチップ１２４０の第１のパッド１２４１とを相互接続するように、第２のボンディングワイヤ１２５２を適用するステップ２４０７と
ｈ）ＣＭＯＳチップ１２４０の第２のパッド１２４２と第１の基板１２５４と相互接続するように、第３のボンディングワイヤ１２５３を任意追加的に適用するステップと、
ｉ）少なくともＣＭＯＳチップ１２４０と、ＣＭＯＳチップの第１のパッド１２４１と、第２のボンディングワイヤ１２５２と、相互接続モジュール１２３０の第２のパッド１２３５とを耐腐食性プラスチックによって被覆または被包するように、プラスチックパッケージ１２４３を適用するステップ２４０８であって、相互接続モジュール１２３０の第１のパッド１２３４を曝露されたままにするような方法で、かつ、圧力センサ１２１０を収容するために十分に大きい空洞１２４４を形成するような方法で、適用するステップ２４０８と、
ｊ）空洞１２４４内の圧力センサ１２１０を第１の基板１２５４に、またはプラスチックパッケージ１２４３に、または相互接続モジュール１２３０に、例えば接着剤を使用して装架するステップ２４０９と、
ｋ）圧力センサ１２１０の第１のパッド１２１１と相互接続モジュール１２３０の第１のパッド１２３４とを相互接続するように、第１のボンディングワイヤ１２５１を適用するステップ２４１０と、である。
なお、ステップｇ）のボンディングとステップｈ）の任意追加的なボンディングとは、単一のボンディングステップとして実行され得る。
図２５は、絶対圧力センサと、インターポーザとリードフレームとの相互接続とを有する実施形態を示す。この場合も、ＣＭＯＳチップまたはＣＭＯＳチップの表面のいかなる部分も、劣悪な環境に曝露されない。インターポーザにおける成形の段差または傾斜２５９０、２５９１は、成形において使用されるフィルム、例えば約２０〜１００マイクロメートルの厚さを有する薄いテフロンフィルムの可撓性によって規定される。フィルムの可撓性が高いほど、段差はより急勾配になり得、組立体のサイズはより小さくなり得る。
図２５は、フィルムアシスト空洞成形が使用され、成形チェース内のインサートがインターポーザ上のフィルムを押し、ここでフィルムが押し固められるバージョンを示す。インターポーザの隣の成形化合物のレベルは、したがって、典型的に約５０〜１００ｕｍ低い。そのため、インターポーザの厚さによって、ＣＭＯＳチップの上方の成形化合物の厚さは制御され得る。
このようにして、ピック・アンド・プレイス機械によって行使される力に関する問題、例えばセンサチップを部分組立体に装架する際にセンサチップを制動することまたはＣＭＯＳチップを制動することは、インターポーザを使用して停止位置を画定することによって、低減され、または更には排除され得る。
図２６は、図２５の変形例であり、絶対圧力センサと、インターポーザとリードフレームとの相互接続とを有する実施形態を示す。この場合も、ＣＭＯＳチップまたはＣＭＯＳチップの表面のいかなる部分も、劣悪な環境に曝露されない。図２５については、成形の段差または傾斜は、成形で使用されるフィルムの可撓性によって規定される。図２６は、ＣＭＯＳチップがセンサチップを支持しない実施例である。
図２５および図２６のインターポーザは、基板の一部、例えばリードフレームの一部になり得ないことが明らかである。インターポーザ上のトラックの垂直位置が、ＣＭＯＳチップのボンドパッドの垂直位置とセンサチップのボンドパッドの垂直位置との間に位置付けられていることは、利点である。
図２７は、ＣＴＥマッチングセンサベースを有する絶対圧力センサと、小さいインターポーザと、リードフレームの相互接続とを有する別の実施形態を示す。ＣＭＯＳチップの表面またはＣＭＯＳチップの表面の一部分が、劣悪な環境に曝露されている。
図２７は、成形チェースのインサートが、フィルムと共にＣＭＯＳチップおよびインターポーザを押さなければならないため、達成することがより困難な実施形態を示す。この実施形態は、成形化合物によってＣＭＯＳチップの表面全体の保護を提供していない。
図２８は、図２６の変形例として、または図２７の変形例として見做され得る。インターポーザは、最も小さいＣＭＯＳチップおよびセンサチップよりも小さくてもよい。
図２５、２６、および２８の実施形態では、インターポーザは、好ましくはＣＭＯＳチップよりも小さく、ＣＭＯＳチップの上部に置かれる。インターポーザは、圧力センサのための空洞を作製するフィルムアシスト成形ツールの成形インサートのストッパーとして機能する。インターポーザの高さは、ＣＭＯＳチップの表面を保護するＣＭＯＳチップの上方の成形の厚さを規定した。この構成によって、人は、ＣＭＯＳチップよりもはるかに大きいわけではなく、ＣＭＯＳチップの表面全体が成形化合物によって被包され、人が依然としてセンサとＣＭＯＳチップとの間の良好な温度マッチングを有するような、チップ規模のパッケージを作製する。
図２５、２６、および２８の実施形態は、インターポーザが上部に、例えばＣＭＯＳチップの上部に直接置かれ、空洞成形のためのスペーサーとして機能し、ＣＭＯＳチップとインターポーザとの間のワイヤボンドおよびＣＭＯＳチップの表面全体が被包され、センサがＣＭＯＳチップとの良好な温度マッチングのためにＣＭＯＳチップの上方に装架される、小さい組立体を示す。
上記で説明したように、本発明のいくつかの実施形態では、相互接続モジュールは、センサチップの面積よりも小さいか、またはＣＭＯＳチップの面積よりも小さいか、またはセンサチップおよびＣＭＯＳチップの両方の面積よりも小さい面積（基板に平行する）を有する。このような実施形態では、相互接続モジュールは劣悪な環境と保護された環境との間の電気的インターフェースを提供するだけでよく、センサチップのために、および／またはＣＭＯＳチップのために支持を提供する必要がないため、これが可能である。
本発明のいくつかの実施形態では、相互接続モジュールは、（第１の基板に垂直な）組立体の高さ方向に、第１の基板（例えばリードフレーム）とセンサチップとの間に、または少なくとも部分的に第１の基板とセンサチップとの間に位置付けられ（例えば、図１２〜図２３ならびに図２５、図２６、および図２８を参照されたい）、またはセンサチップと実質的に同じ高さに位置付けられ得る（例えば、図２７を参照されたい）。相互接続モジュールは、好ましくは３０〜３００マイクロメートル、例えば５０〜２５０マイクロメートル、例えば５０〜２００マイクロメートル、例えば５０〜１５０マイクロメートル、例えば５０〜１００マイクロメートルの距離でＣＭＯＳチップに隣接していてもよく（例えば、図１２〜図２２を参照されたい）、またはＣＭＯＳチップの上部にあってもよい（例えば、図２３を参照されたい）。センサチップは、横方向に隣接して、ただし相互接続モジュールよりも高くに（例えば、図１２〜図１６および図２０〜図２２を参照されたい）、または相互接続モジュールの上部に位置付けられ得る（例えば、図１７〜図１９および図２３を参照されたい）。インターポーザ、例えば金もしくは白金のトラックの材料コストを低減させるために、かつ／または好ましくは小型性と低減された材料コストの両方によって小型の組立体を作製するために、全ての実施形態において、相互接続モジュールの導電性トレースの長さは、好ましくは可能な限り短く、例えば８００マイクロメートル未満、例えば６００マイクロメートル未満、例えば５００マイクロメートル未満、例えば４００マイクロメートル未満、例えば３００マイクロメートル未満である。
参照番号：
本発明の異なる実施形態は、１００の倍数で付番されている。これらの実施形態の対応する要素は、以下のように付番されている。
１０：絶対圧力センサ、１１：第１のボンドパッド、１２：圧力センサの基板、
１３：膜、１４：第１の空洞、２０：相対圧力センサ、２１：第１のボンドパッド、
２２：圧力センサの基板、２３：膜、
２４：（任意追加的な）圧力センサの裏側の第２の空洞、
３０：相互接続モジュール＝「インターポーザ」、３１：インターポーザの基板、３２：（任意追加的な）絶縁層、
３３：導電経路またはトラック、３４：インターポーザの第１のボンドパッド、３５：インターポーザの第２のボンドパッド、
３６：インターポーザ基板内の開口部、３７：リードフレームとインターポーザ間のボンディングワイヤ、
４０：ＣＭＯＳチップ、４１：ＣＭＯＳチップの第１のボンドパッド、４２：ＣＭＯＳチップの第２のボンドパッド、
４３：プラスチックパッケージ、４４：プラスチックパッケージ内の第１の空洞、
５１：第１のボンディングワイヤ、５２：第２のボンディングワイヤ、５３：（任意追加的な）第３のボンディングワイヤ、
５４：第１の基板、（例えば、Ｃｕリードフレーム）、５５：プラスチックパッケージ内の開口部、５６：リードフレーム内の開口部、
それゆえ、熟練者は、参照１２１０を実施形態１２００の要素１０として解釈するであろう。

Claims (15)

  1. 自動車エンジンの排気ガス環境下での使用に好適な、腐食性成分を含有する前記排気ガスの圧力を計測するための半導体圧力センサ組立体（１２００）であって、前記圧力センサ組立体が、
    − 前記排気ガスへの曝露を可能にするための開口部を備える第１の空洞（１２４４）と、
    − 前記空洞（１２４４）内に配置された圧力センサ（１２１０）であって、第１の耐腐食材料で作製された、または第１の耐腐食材料によって被覆された複数の第１のボンドパッド（１２１１）を備える、圧力センサ（１２１０）と、
    − 第１の基板（１２５４）上に装架されたＣＭＯＳチップ（１２４０）であって、上部に耐腐食性材料がない複数のボンドパッド（１２４１）を備える、ＣＭＯＳチップ（１２４０）と、
    − 第２の基板（３１）、および第２の耐腐食性材料で作製された複数の導電経路（１２３３）を備える、相互接続モジュール（１２３０）であって、各導電経路（１２３３）が第１のボンドパッド（１２３４）および第２のボンドパッド（１２３５）を有する、相互接続モジュール（１２３０）と、を備え、
    − 前記圧力センサの前記第１のボンドパッド（１２１１）が、第１のボンディングワイヤ（１２５１）を介して前記相互接続モジュール（１２３０）の前記第１のボンドパッド（１２３４）に接続され、前記第１のボンディングワイヤが、第３の耐腐食性材料で作製され、
    − 前記ＣＭＯＳチップの前記第１のボンドパッド（１２４１）が、第２のボンディングワイヤ（１２５２）を介して前記相互接続モジュール（１２３０）の前記第２のボンドパッド（１２３５）に接続され、
    − 前記ＣＭＯＳチップ（１２４０）およびその第１のボンドパッド（１２４１）、ならびに前記相互接続モジュール（１２３０）の前記第２のボンドパッド（１２３５）、ならびに前記第２のボンディングワイヤ（１２５２）、ならびに前記相互接続モジュール（１２３０）の一部が、耐腐食性プラスチック材料による被包によって前記排気ガスへの曝露から保護されていることを特徴とする、圧力センサ組立体。
  2. 前記相互接続モジュールが、前記センサチップよりも小さい、請求項１に記載の半導体圧力センサ組立体。
  3. 前記第１の基板が、リードフレーム、好ましくは銅のリードフレームまたは銅ベースのリードフレームである、請求項１または２に記載の半導体圧力センサ組立体。
  4. 前記第１の耐腐食性材料が、ＡｕもしくはＰｔ、またはＡｕおよびＰｔの混合物からなる合金であり、または少なくともＡｕもしくはＰｔを含有する合金であり、
    かつ／あるいは前記第３の耐腐食性材料が、ＡｕもしくはＰｔ、またはＡｕおよびＰｔの混合物からなる合金である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体圧力センサ組立体。
  5. 前記第２の耐腐食性材料が、アルミニウムとは異なり、かつ銅とは異なる金属であり、
    または前記第２の耐腐食性材料が、５原子％未満のアルミニウムを含有する金属合金であり、
    または前記第２の耐腐食性材料が、５重量％未満のアルミニウムを含有する金属合金であり、
    または前記第２の耐腐食性材料が、５原子％未満の銅を含有する金属合金であり、
    または前記第２の耐腐食性材料が、５重量％未満の銅を含有する金属合金である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体圧力センサ組立体。
  6. 前記第２の耐腐食性材料が、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ａｇ、Ｍｏからなる群から選択される単一の金属であり、または
    前記第２の耐腐食性材料が、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ａｇ、Ｍｏからなる群から選択される少なくとも１つの金属を含む金属合金であり、または
    前記第２の耐腐食性材料が、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ａｇ、Ｍｏからなる群から選択される少なくとも２つの金属を含む金属合金であり、または
    前記第２の耐腐食性材料が、Ｎｉ−Ｐｄ−Ａｕ積層体である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体圧力センサ組立体。
  7. 前記相互接続モジュール（２０３０）が、前記ＣＭＯＳチップ（２０４０）に隣に配置され、
    前記圧力センサ（２０１０）が、前記ＣＭＯＳチップ（２０４０）および前記相互接続モジュール（２０３０）のうちの一方または両方の少なくとも部分的に上方または上部に位置付けられている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体圧力センサ組立体（１７００、１８００、１９００、２０００、２１００）。
  8. 前記相互接続モジュール（２３３０）が、前記ＣＭＯＳチップ（２３４０）の上方または上部に装架され、それによって前記相互接続モジュール（２３３０）によって覆われている前記ＣＭＯＳチップ（２３４０）の第１の部分（Ｐ１）と、覆われていない前記ＣＭＯＳチップ（２３４０）の第２の部分（Ｐ２）とを画定し、
    − 前記相互接続モジュール（２３３０）の前記第２のボンドパッド（２３３５）、および前記第２のボンディングワイヤ（２３５２）、および前記相互接続モジュール（２３３０）によって覆われていない前記ＣＭＯＳチップ（２３４０）の前記第２の部分（Ｐ２）が、前記プラスチックパッケージによって被包されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体圧力センサ組立体（２３００）。
  9. 前記圧力センサ（１２１０、２３１０）の上部の前記第１の空洞（１２４４、２３４４）内に塗布されたゲルを更に備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の半導体圧力センサ組立体。
  10. 前記相互接続モジュール（３０）の前記基板（３１）が、ガラス、シリコン、ゲルマニウム、アルミナ、ＰＣＢ材料、デュロプラストからなる群から選択される材料で作製される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の半導体圧力センサ組立体。
  11. 前記ＣＭＯＳチップ（１２４０）が、マイクロプロセッサおよび非揮発性メモリを備える集積回路である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の半導体圧力センサ組立体。
  12. 前記ＣＭＯＳチップ（１２４０、２３４０）が、第３のボンディングワイヤ（１２５３、２３５３）を介して前記第１の基板（１２５４、２３５４）に接続された第２のボンドパッド（１２４２）を更に備え、前記第３のボンディングワイヤもまた、前記プラスチックパッケージによって被覆されている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の半導体圧力センサ組立体（１２００、２３００）。
  13. ５ｍｍ×１０ｍｍ×８ｍｍよりも小さい、例えば２．４ｍｍ×５．０ｍｍ×４．０ｍｍよりも小さい、例えば２．０ｍｍ×３．０ｍｍ×３．０ｍｍよりも小さい、例えば１．５ｍｍ×２．０ｍｍ×２．０ｍｍよりも小さい外形寸法を有する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の半導体圧力センサ組立体（１２００、２３００）。
  14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の圧力センサ組立体を製造する方法であって、
    ａ）前記第１の基板（１２５４）を提供するステップ（２４０３）と、
    ｂ）前記圧力センサ（１２１０）を提供するステップ（２４０１）と、
    ｃ）前記相互接続モジュール（１２３０）を提供するステップ（２４０２）と、
    ｄ）前記ＣＭＯＳチップ（１２４０）を提供するステップ（２４０４）と、
    ｅ）前記ＣＭＯＳチップ（１２４０）を前記第１の基板（１２５４）上に、例えば半田付けを使用して、または接着剤を使用して装架するステップ（２４０５）と、
    ｆ）前記相互接続モジュール（１２３０）を前記第１の基板（１２５４）上に、または前記ＣＭＯＳチップ（１２４０）上に、例えば接着剤を使用して装架すること（２４０６）と、
    ｇ）前記相互接続モジュール（１２３０）の前記第２のパッド（１２３５）と前記ＣＭＯＳチップ（１２４０）の前記第１のパッド（１２４１）とを相互接続するように、第２のボンディングワイヤ（１２５２）を適用するステップ（２４０７）と、
    ｈ）前記ＣＭＯＳチップ（１２４０）の第２のパッド（１２４２）と前記第１の基板（１２５４）とを相互接続するように、第３のボンディングワイヤ（１２５３）を任意追加的に適用するステップと、
    ｉ）少なくとも前記ＣＭＯＳチップ（１２４０）と、前記ＣＭＯＳチップの前記第１のパッド（１２４１）と、前記第２のボンディングワイヤ（１２５２）と、前記相互接続モジュール（１２３０）の前記第２のパッド（１２３５）とを耐腐食性プラスチックによって被覆または被包するように、プラスチックパッケージ（１２４３）を適用するステップ（２４０８）であって、
    前記相互接続モジュール（１２３０）の前記第１のパッド（１２３４）を曝露されたままにするような方法で、
    かつ、前記圧力センサ（１２１０）を収容するために十分に大きい空洞（１２４４）を形成するような方法で、適用するステップ（２４０８）と、
    ｊ）前記空洞（１２４４）内の前記圧力センサ（１２１０）を前記第１の基板（１２５４）に、または前記プラスチックパッケージ（１２４３）に、または前記相互接続モジュール（１２３０）に、例えば接着剤を使用して装架するステップ（２４０９）と、
    ｋ）前記圧力センサ（１２１０）の前記第１のパッド（１２１１）と前記相互接続モジュール（１２３０）の前記第１のパッド（１２３４）とを相互接続するように、第１のボンディングワイヤ（１２５１）を適用するステップ（２４１０）と、を含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の圧力センサ組立体を製造する方法。
  15. 自動車エンジンの排気ガスの圧力を計測するための、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の半導体圧力センサの使用。
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