JP2022510459A - シールドされた一体型デバイスパッケージ - Google Patents

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Abstract

一体型デバイスパッケージが開示される。一体型デバイスパッケージは、パッケージ基板であって、複数の接触パッドをパッケージ基板の第１の側に有し、複数の接触パッドは、センサアセンブリに電気的に接続するように構成されている、パッケージ基板を含むことができる。パッケージは、パッケージ基板の第２の側に第１の接着剤によって装着された放射線シールドであって、第１の側は第２の側とは反対側である、放射線シールドを含むことができる。パッケージは、放射線シールドに第２の接着剤によって装着された一体型デバイスダイを含むことができる。一体型デバイスダイダイは、一体型デバイスダイの高感度能動領域内に高感度能動電子回路を備えることができる。成形コンパウンドを、一体型デバイスダイおよび放射線シールドの上に配置することができる。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年１２月６日に出願された米国仮特許出願第６２／７７６，３４０号の優先権を主張し、その全内容が、あらゆる目的のために、参照により本明細書に組み込まれる。
分野は、シールドされた一体型デバイスパッケージに関する。
関連技術の説明
さまざまなタイプの一体型デバイスパッケージにおいて、一体型デバイスダイに衝突する電磁放射線（例えば、Ｘ線）が、一体型デバイスダイの回路を損傷し得る。例えば、Ｘ線撮像またはコンピュータ断層撮影（ＣＴ）撮像などのいくつかの医療撮像用途では、放射線がダイに衝突することがあり、ダイの性能を損なったり、または別様に低下させたりし得る。したがって、衝突した電磁放射線による一体型デバイスダイへの損傷を低減または防止する必要性が引き続き存在する。
１つの実施形態では、一体型デバイスパッケージが開示される。一体型デバイスパッケージは、パッケージ基板であって、複数の接触パッドをパッケージ基板の第１の側に有し、複数の接触パッドは、センサアセンブリに電気的に接続するように構成されている、パッケージ基板を含むことができる。一体型デバイスパッケージは、パッケージ基板の第２の側に第１の接着剤によって装着された放射線シールドであって、第１の側は第２の側とは反対側である、放射線シールドを含むことができる。一体型デバイスパッケージは、放射線シールドに第２の接着剤によって装着された一体型デバイスダイを含むことができる。一体型デバイスダイは、一体型デバイスダイの高感度能動領域内に高感度能動電子回路を含むことができ、一体型デバイスダイは、センサアセンブリから一体型デバイスダイに接触パッドを介して送信された信号を処理するように構成され、一体型デバイスダイは、処理された信号を外部デバイスに接触パッドを介して送信するように構成されている。成形コンパウンドを、一体型デバイスダイおよび放射線シールドの上に設けることができる。
別の実施形態では、一体型デバイスパッケージが開示される。一体型デバイスパッケージは、導電性ルーティングトレースを有する絶縁基板を備えるパッケージ基板であって、複数の接触パッドをパッケージ基板の第１の側に有し、複数の接触パッドは、センサアセンブリに電気的に接続するように構成されている、パッケージ基板を含むことができる。一体型デバイスパッケージは、パッケージ基板の第２の側に第１の接着剤によって装着された放射線シールドであって、第１の側は第２の側とは反対側である、放射線シールドを含むことができる。一体型デバイスパッケージは、放射線シールドに第２の接着剤によって装着された一体型デバイスダイであって、一体型デバイスダイの高感度能動領域内に高感度能動電子回路を備え、センサアセンブリから一体型デバイスダイに接触パッドを介して送信された信号を処理するように構成され、処理された信号を外部デバイスに接触パッドを介して送信するように構成された、一体型デバイスダイを含むことができる。
別の実施形態では、センサモジュールが開示される。センサモジュールは、一体型デバイスダイと放射線シールドとを備える一体型デバイスパッケージを含むことができる。センサモジュールは、センサ基板と、センサ基板の前側に取り付けられたセンサダイとを備えるセンサアセンブリを含むことができる。センサモジュールは、センサ基板の裏側にある電気コネクタであって、外部デバイスに電気的に接続するように構成され、一体型デバイスパッケージは、センサ基板を通して電気コネクタに電気的に接続されている、電気コネクタを含むことができる。
別の実施形態では、一体型デバイスパッケージが開示される。一体型デバイスパッケージは、パッケージ基板と、一体型デバイスダイであって、パッケージ基板と一体型デバイスダイとの間に複数のはんだボールを備えるフリップチップ接続によってパッケージ基板に取り付けられた一体型デバイスダイとを含むことができる。一体型デバイスパッケージは、一体型デバイスダイに接着剤によって装着された放射線シールドを含むことができる。
ここで、本開示の実施形態を、非限定的な例として、添付の図面を参照して説明する。
１つの実施形態によるセンサモジュールの概略側断面図である。 さまざまな実施形態によるセンサモジュールの概略斜視図である。 さまざまな実施形態による一体型デバイスパッケージの概略側断面図である。 さまざまな実施形態によるセンサモジュールの概略側断面図である。 さまざまな実施形態による一体型デバイスパッケージの概略側断面図である。 図１Ａに示されたパッケージに類似の、例示的な一体型デバイスパッケージを示す顕微鏡写真である。 別の実施形態による一体型デバイスパッケージの概略側断面図である。 パッケージ基板に取り付けられて空洞パッケージを画定するパッケージ蓋を備える一体型デバイスパッケージの概略側断面図である。 別の実施形態による、空洞パッケージを備える一体型デバイスパッケージの概略側断面図である。 一体型デバイスダイの上に放射線シールドを有する空洞パッケージを備える一体型デバイスパッケージの概略側断面図である。 ２つの一体型デバイスダイ間に配置された放射線シールドを有する空洞パッケージを備える一体型デバイスパッケージの概略側断面図である。
本明細書に開示されるさまざまな実施形態は、デジタルＸ線撮像システム、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）撮像システム、超音波撮像システム、または任意の他の好適な撮像システムなどの撮像システムで使用するように構成されたセンサモジュールに関する。例えば、本明細書に開示されるシールドデバイスおよび技術は、有害な電磁放射線が、放射線感受性能動処理回路を有する集積回路ダイなどの一体型デバイスダイに到達して損傷させることを防止またはブロックするように構成することができる。本明細書に開示されるシールドのためのさまざまな実施形態は、大気放射線および双方向シールドのための航空宇宙用途など、放射線損傷を受けやすい他の用途でも使用することができる。
図１Ａは、１つの実施形態によるセンサモジュール１の概略側断面図である。センサモジュール１は、センサアセンブリ３と、センサアセンブリ３に取り付けられた一体型デバイスパッケージ２とを備えることができる。Ｘ線源または任意の他の好適な電磁放射線源などの照明源６を設けることができ、電磁放射線をセンサアセンブリ３の前側１５に向けることができる。さまざまな実施形態において、本明細書には示されていないが、（ヒト患者、または任意の他の好適な対象物体などの）物体を、照明源６とセンサアセンブリ３との間に提供することができる。センサアセンブリおよびそのために設けられる構成部品に関する追加の詳細は、米国特許第８，８２９，４５４号、第９，１１６，０２２号、および第１０，３４０，３０２号の全体を通して見出すことができ、それらの各々の全内容が、あらゆる目的のために、参照により本明細書に組み込まれる。
センサアセンブリ３は、センサ基板４と、センサ基板４の前側に取り付けられた１つ以上のセンサダイ５とを含むことができる。センサ基板４は、積層基板、プリント回路ボード（ＰＣＢ）基板、半導体インターポーザ、埋め込みトレースを有するポリマーを含む可撓性基板、または任意の他の好適な基板など、導電性ルーティングトレース（例えば、少なくとも部分的に埋め込まれたトレース）を有する非導電性または絶縁性のベース基板を有する任意の好適なタイプの基板を含むことができる。導電性ルーティングトレースは、さまざまな実施形態において、信号を基板４を通して横方向および垂直方向に伝送することができる。センサダイ５は、電磁放射線を電流に変換する複数の感光素子を有するフォトダイオードアレイ（ＰＤＡ）を備えることができる。図示されていないが、フィルタまたはシンチレータなどの放射線変更体を、センサアセンブリ３の前側１５の上に設けることができる。したがって、センサダイ５は、ＰＤＡに衝突した光を電気信号に変換することができ、電気信号は、センサ基板４内の導電性トレースに伝達され得る。いくつかの実施形態では、センサダイ５は、ハンダバンプ、異方性導電性フィルム（ＡＣＦ）、導電性エポキシなどの導電性接着剤によって、センサ基板４に電気的に接続することができる。
一体型デバイスパッケージ２を、センサアセンブリ３の裏側１６に、例えば、センサ基板４の裏側または裏面に取り付けることができる。図示の実施形態では、パッケージ２は、導電性接着剤によって、例えば、センサ基板４の接触パッド（図示せず）とパッケージ基板７の接触パッド３１との間に電気通信を提供するための複数のはんだボール１４を介して、センサ基板４に電気的かつ機械的に接続された第１の側または下面を有するパッケージ基板７を含むことができる。さらに、パッケージ２は、センサダイ５の対応する横方向専有領域よりも小さい横方向専有領域を有することができる。有利には、パッケージ２の比較的小さな横方向専有領域により、複数のダイパッケージをセンサモジュール１の裏側に設けることが可能になり得る。
電磁放射線（例えば、Ｘ線）の少なくとも一部分は、センサアセンブリ３およびパッケージ基板７を通過することができ、放射線が電子部品の能動回路または高感度回路に衝突すると、パッケージ２の電子部品を損傷させ得る。したがって、本明細書に開示されるさまざまな実施形態は、電磁放射線（例えば、Ｘ線）がパッケージ２のさまざまな電子部品に衝突するのを防ぐために選択される電磁シールド８を提供する。パッケージ基板７は、積層基板、プリント回路ボード（ＰＣＢ）基板、半導体インターポーザ、埋め込みトレースを有するポリマーを含む可撓性基板、または任意の他の好適な基板などの、導電性ルーティングトレース３６（例えば、少なくとも部分的に埋め込まれたトレース）を有する非導電性または絶縁性のベース基板を有する基板を含むことができる。導電性ルーティングトレース３６は、さまざまな実施形態において、信号をパッケージ基板７を通して横方向および垂直方向に伝送することができる。例えば、パッケージ基板７のトレース３６は、パッケージ基板７の第１の側にある接触パッド３１を、パッケージ基板７の第２の側にある対応するボンドパッド３５と電気的に接続することができる。
シールド８は、パッケージ基板７の第２の側または上面に接着剤９によって取り付けることができる。接着剤９は、任意の好適なタイプの接着剤、例えば、非導電性（例えば、非熱伝導性かつ／または非導電性）または導電性の接着剤またはエポキシを含むことができる。一体型デバイスダイ１０を、接着剤９と同じあっても異なってもよい接着剤１１によって、シールド８の上面に取り付けることができる。一体型デバイスダイ１０のボンドパッドは、１つ以上のボンディングワイヤ１２によって、パッケージ基板７の上面の対応する接触パッドに電気的に接続することができる。成形コンパウンド１３を、一体型デバイスダイ１０、ボンディングワイヤ１２、シールド８、およびパッケージ基板７の露出部分の上に設けて、これらの構成部品をパッケージ２内に封入することができる。
一体型デバイスダイ１０は、センサダイ５によって変換され、センサ基板４、はんだボール１４、パッケージ基板７内の導電性トレース、およびボンディングワイヤ１２によってダイ１０に伝送された電気信号（例えば、アナログ信号）を処理するように構成された能動処理回路を備えることができる。一体型デバイスダイ１０は、これらの信号を、例えば、信号フィルタリング、アナログ－デジタル変換などを含む、任意の好適な方法で処理することができる。一体型デバイスダイ１０によって処理された信号は、パッケージ１０からより大きな電子システムに伝送されて、ディスプレイ上にレンダリングされるか、または撮像された物体を分析するために別様にさらに処理され得る。
電磁シールド８は、損傷を与える放射線（例えば、Ｘ線）が一体型デバイス１０の能動回路に衝突するのを効果的に防ぐようにサイズ決定され、かつそのように選択された材料を含むことができる。いくつかの実施形態では、シールド８は、一体型デバイスダイ１０よりも幅広くすることができ、例えば、図１Ａの実施形態に示すように、シールド８の横方向専有領域は、ダイ１０の対応する横方向専有領域よりも幅広くすることができ、したがって、ダイ１０は照明源６に対してシールド８の影の中にある。他の実施形態では、ダイ１０の幅は、シールド８の幅と同じであってもよいし、またはそれよりも大きくてもよい（図５を参照）。そのような実施形態では、ダイ１０の能動回路は、シールド８の影の中に配置され得、したがって、ダイ１０の部分はシールド８の専有領域の外側にあるとしても、高感度回路または能動回路はシールド８の横方向専有領域の内側に配置されている。
シールド８は、損傷を与える放射線（例えば、Ｘ線）が、ダイ１０の能動回路に衝突することから効果的にブロックまたは十分に制限することができる任意の好適なタイプのシールドを含むことができる。シールド８は、センサモジュール１に衝突するＸ線放射線の少なくとも７５％、少なくとも８５％、少なくとも９０％、または少なくとも９５％をブロックするように構成された材料および形状を含むことができる。シールド８は、センサモジュール１に衝突するＸ線放射線の７５％～１００％または９０％～１００％をブロックするように構成された材料および形状を含むことができる。例えば、シールド８は、９ｇ／ｃｍ３を超える、１０ｇ／ｃｍ３を超える、または１５ｇ／ｃｍ３を超える密度を有する金属を含むことができる。いくつかの実施形態では、シールドは、９ｇ／ｃｍ３～２２ｇ／ｃｍ３の範囲内の密度を有する金属を含むことができる。さまざまな実施形態において、シールド８は、タングステン、鉛、またはモリブデンを含むことができる。シールド８の厚さは、シールド８の材料組成に基づいて好適に選択することができる。例えば、別のシールドよりも高い割合の高密度金属（例えば、タングステン）を有するシールドは、より低い割合の高密度金属から形成される他のシールドよりも薄く作製され得る。さまざまな実施形態において、シールド８の厚さは、ダイ１０に適切なシールドを提供するために、少なくとも０．４ｍｍ、または少なくとも０．５ｍｍとすることができる。例えば、シールド８の厚さは、０．４ｍｍ～３ｍｍの範囲内、０．４ｍｍ～２ｍｍの範囲内、０．４ｍｍ～１．２ｍｍの範囲内、０．４ｍｍ～１ｍｍの範囲内、０．４５ｍｍ～１ｍｍの範囲内、０．５ｍｍ～１ｍｍの範囲内、０．４５ｍｍ～０．８ｍｍの範囲内、０．５ｍｍ～０．８ｍｍの範囲内、０．４５ｍｍ～０．６５ｍｍの範囲内、または０．７ｍｍ～０．９ｍｍの範囲内とすることができる。
パッケージ２の他の構成部品の高さまたは厚さは、任意の好適な値とすることができる。さまざまな実施形態において、成形コンパウンドの高さは、１ｍｍ～１．２５ｍｍの範囲内（例えば、１つの実施形態では、約１．１４０ｍｍ）とすることができる。ボンディングワイヤ１２の厚さは、１５μｍ～４０μｍの範囲内（例えば、さまざまな実施形態において、約２５．４μｍ、または約２０μｍ）とすることができる。一体型デバイスダイ１０の厚さは、８０μｍ～１２０μｍの範囲内または９０μｍ～１１０μｍの範囲内（例えば、さまざまな実施形態において、約１０１．６μｍ）であり得る。接着剤９、１１のそれぞれの厚さは、２０μｍ～３０μｍの範囲内（例えば、いくつかの実施形態では、約２５．４μｍ）とすることができる。基板７の厚さは、３００μｍ～４００μｍの範囲内（例えば、いくつかの実施形態では、約３６０μｍ）とすることができる。はんだボール１４の高さは、２００μｍ～３００μｍの範囲内（例えば、いくつかの実施形態では、約２４０μｍ）とすることができる。上記で提供された高さおよび厚さは、単なる例であり、任意の好適な高さまたは厚さが、特定のパッケージング構成に好適であり得ることを理解されたい。
図１Ｂは、さまざまな実施形態によるセンサモジュール１の概略斜視図である。別段の注記がない限り、図１Ｂの構成部品は、図１Ａの同様の番号の構成部品と同じまたは概ね同様であり得る。例えば、センサモジュール１は、センサ基板４を備えることができる。図１Ｂでは、複数の（例えば、２つの）センサダイ５をセンサ基板４に取り付けることができる。任意の好適な数のセンサダイ５をセンサ基板４に取り付けることができる（例えば、１つのセンサダイ５のみがセンサ基板４上にあるか、または２つ以上のセンサダイ５が基板４上に取り付けられる）。図１Ｂの実施形態では、１つ以上の一体型デバイスパッケージ２を、センサ基板４の裏側に、例えば、はんだボールまたは他の導電性接着剤によって取り付けることができる。２つのパッケージ２は、図１ＢではＢＧＡパッケージの形態で示されているが、任意の好適な数のパッケージ２をセンサ基板４に取り付けてもよいことを理解されたい。パッケージ（複数可）２は、本明細書に開示されるパッケージ２のいずれかを含むことができる。本明細書に説明されるように、パッケージ（複数可）２は、入射放射線がパッケージ（複数可）２内の一体型デバイスダイ（複数可）を損傷するのを防ぐための放射線シールド（図１Ａの放射線シールド８など）を備えることができる。
熱拡散体またはヒートシンク４０をパッケージ２の上に設けて、パッケージ２およびセンサモジュール１の他の発熱部品から熱を遠くに伝達することができる。ヒートシンク４０は、ヒートシンク４０の側面部分４３に沿って凹部４２を含むことができる。図１Ｂの実施形態では、電気コネクタ４４を、センサ基板４の裏側に取り付け、電気的に接続することができる。コネクタ４４は、センサ基板４からヒートシンク４０の凹部４２を通って外側に延在する。図示の実施形態では、コネクタ４４は、センサ基板４の裏側に、パッケージ（複数可）２から横方向にオフセットして取り付けられている。コネクタ４４は、外部デバイスまたはシステムに電気的に接続するように構成することができる。例えば、コネクタ４４は、外部デバイスまたはシステムとの間で信号を送受信するためのケーブルまたは他の電気インターフェースに、例えば、手で、ツールなしに、容易に接続することができる。有利には、コネクタ４４は、一体型デバイスパッケージ（複数可）２との間で信号を送信および／または受信することができる。いくつかの実施形態では、コネクタ４４は、追加的または代替的に、センサダイ（複数可）５との間で信号を送信および／または受信することができる。センサ基板４に取り付けられた別個のコネクタ４４を利用することで、パッケージ（複数可）２の上またはその内の成形貫通ビア（ＴＭＶ）または他のコネクタの使用を回避することができる。したがって、コネクタ４４は、外部デバイスまたはシステムと一体型デバイスパッケージ（複数可）２（およびセンサダイ５）との間の電気通信のための共通電気入／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェースを提供することができる。有利には、ユーザは、異なる長さおよび／またはタイプのケーブルを差し込んで、外部デバイス、例えば、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムなどのより大きなシステム内の電子機器に接続することができる。モジュールは、照明（例えば、Ｘ線）源の焦点にあるように異なる角度で取り付けることができる。コネクタ４４は、システムのアセンブリを改善することができる。
したがって、図１Ｂにおいて、一体型デバイスダイ１０は、センサアセンブリ３から一体型デバイスダイ１０に、パッケージ基板７の第１の側の接触パッド３１を介して送信された信号を処理するように構成することができる。一体型デバイスダイ１０は、処理された信号を外部デバイスに、シールド８が取り付けられた第２の側とは反対側にある第１の側の接触パッド３１を介して送信するように構成することができる。いくつかの実施形態では、パッケージ基板７から成形コンパウンド１３を通って成形コンパウンド１３の外側表面に延在する電気コネクタはなく（例えば、ＴＭＶなし）、その代わりに、センサ基板４を通してそのような接続を行うことができる。
図２は、別の実施形態による一体型デバイスパッケージ２の概略側断面図である。別段の注記がない限り、図２の構成部品は、図１Ａおよび図１Ｂの同様の番号の構成部品と同じまたは概ね同様であり得る。例えば、図１Ａの実施形態と同様に、図２のパッケージ２は、パッケージ基板７に接着剤９によって取り付けられたシールド８を備えることができる。一体型デバイスダイ１０は、シールド８に接着剤１１によって取り付けることができる。しかしながら、図１Ａの実施形態とは異なり、図２の実施形態では、スペーサ１８を含む要素を一体型デバイスダイ１０に接着剤１７を用いて接着することができる。要素２０を、スペーサ１８に接着剤１９を用いて取り付けることができる。図示の実施形態では、要素２０は、センサアセンブリによって変換され、ボンディングワイヤ２１を介して要素２０に伝送された追加の信号を処理するように構成された第２の一体型デバイスダイを含むことができる。図示の実施形態では、要素２０は、一体型デバイスダイ１０の幅または横方向専有領域未満の幅または横方向専有領域を有することができる。さらに、要素２０は、スペーサ１８の幅または横方向専有領域未満の幅または横方向専有領域を有することができる。
しかしながら、他の実施形態では、要素２０は、シールド８と概ね同様に機能し得る第２の電磁放射線シールドを備えることができる。そのような実施形態では、ボンディングワイヤ２１は省略されてもよい。シールド８と同様に、要素２０が第２のシールドを含むとき、要素２０は、一体型デバイスダイ１０内の（またはスペーサ１８が集積回路ダイを含む場合には、スペーサ１８内の）能動回路よりも幅広くすることができ、したがって、能動回路（ダイ１０内またはペーサ１８内にかかわらず）は、シールド要素２０の影の中にある。有利には、要素２０を放射線シールドとして使用することで、一体型デバイスダイ１０（またはスペーサ１８）を、損傷を与える電磁放射線から保護するように、双方向シールド能力を提供することができる。
スペーサ１８は、要素２０をダイ１０の上で垂直方向に離間させ、かつダイ２０に接着剤を用いて接着される任意の好適なタイプの構成部品を含むことができる。スペーサ１８は、ボンディングワイヤ２１の上方ループを、ワイヤ２１の下方のボンディングワイヤ１２の上方ループの上にあるように垂直方向に離間させて、ワイヤ２１がワイヤ１２に接触して、短絡させること、またはその逆を防ぐことができる。いくつかの実施形態では、スペーサ１８は、パターン化された能動回路がない半導体材料（例えば、シリコン）のダミーブロックなどの、無機基板を含むことができる。他の実施形態では、スペーサ１８は、パッケージ２に対して追加の処理能力を提供するための能動回路を含むことができる。スペーサ１８は、任意の好適な厚さを有することができる。さまざまな実施形態において、スペーサ１８の厚さは、１００μｍ～２００μｍの範囲内（例えば、いくつかの実施形態では、約１５２．４μｍ）とすることができる。
図３は、さまざまな実施形態によるセンサモジュール１の概略側断面図である。図１Ａと同様に、センサモジュール１は、センサアセンブリ３と、センサモジュール３に取り付けられた一体型デバイスパッケージ２とを含むことができる。別段の注記がない限り、図３の構成部品は、図１Ａ～図２の同様の番号の構成部品と同じまたは概ね同様であり得る。例えば、図３のパッケージ２は、図２のパッケージ２と概ね同様であり得る。図２と同様に、図３では、スペーサ１８は一体型デバイスダイ１０に接着剤１７を用いて装着され、要素２０はスペーサ１８に接着剤１９を用いて装着されている。しかしながら、図２の実施形態とは異なり、要素２０はスペーサ１８よりも幅広い。上で説明したように、要素２０の幅は、一体型デバイスダイ１０よりも広く、同じ、または狭くすることできる。図示の実施形態では、要素２０は、第２の一体型デバイスダイを含む。上で説明したように、他の実施形態では、要素２０は、第２の放射線シールドを含むことができる。さらに、図３に示されるように、パッケージ２は、シールド８に隣接するそれぞれの接着剤を用いてパッケージ基板７に取り付けられた受動デバイス２２ａ、２２ｂ（例えば、コンデンサ、インダクタ、抵抗器など）を備えることができる。図３では、受動デバイス２２ａ、２２ｂは、例えば、受動デバイス２２ａ、２２ｂが衝突する電磁放射線に対して高感度を示し得ない構成においては、シールドされなくてもよい。
図４は、さまざまな実施形態による一体型デバイスパッケージ２の概略側断面図である。別段の注記がない限り、図４の構成部品は、図１Ａ～図３の同様の番号の構成部品と同じまたは概ね同様であり得る。例えば、図１Ａ～図３と同様に、シールド８は、パッケージ基板７に接着剤９によって装着することができる。一体型デバイスダイ１０は、シールド８に接着剤１１によって装着することができる。しかしながら、図１Ａ～図３とは異なり、図４では、要素２０を、一体型デバイスダイ１０の上に、介在取り付け構造２３によって取り付けることができる。上で説明したように、要素２０は、図示の実施形態では第２の一体型デバイスダイを含むことができる。他の実施形態では、要素２０は、第２の放射線シールドを含むことができる。取り付け構造２３は、フィルム（例えば、ダイ装着フィルムまたは材料）を（いくつかの実施形態では能動表面を備え得る）ダイ１０の上面の上に、ならびにボンディングワイヤ１２の部分および／またはワイヤ１２が接続するダイ１０のボンドパッドの上に、堆積、印刷（例えば、スクリーン印刷）、積層、または塗布することができるフィルムオンワイヤ（ＦＯＷ）構造を含むことができる。他の実施形態では、フィルムを、ペーストまたはエポキシとして展延させることができる。フィルムは、フィルムがダイ１０の上に流された後に硬化または硬質化することができる、流動可能状態と硬化状態とを有する材料を含むことができる。いくつかの実施形態では、フィルムは、無機誘電体またはポリマーを含むことができる。取り付け構造２３は、要素２０に対して垂直方向に持ち上げられた機械的装着支持体を提供する役割を果たすことができる。要素２０が基板７にボンディングワイヤ２１によって接続される実施形態では、取り付け構造２３は、ボンディングワイヤ２１をワイヤ１２の上に垂直方向に持ち上げて、短絡を防止することができる。
図５は、図１Ａに示されたパッケージ２と同様の、例示的な一体型デバイスパッケージ２を示す顕微鏡写真である。別段の注記がない限り、図５の構成部品は、図１Ａ～図４の同様の番号の構成部品と同じまたは概ね同様であり得る。図示の例では、シールド８は、ダイ１０よりも実質的に厚いタングステンシールドを含む。しかしながら、上で説明したように、シールド８の厚さは、使用される特定のシールドの材料特性および／または予想放射線量に基づいて選択することができる。示されたように、ボンディングワイヤ１２の高さＥおよび角度Ｍは、ボンディングワイヤ１２が成形コンパウンド１３内に適切に埋め込まれ、成形コンパウンド１３を通って露出しないように、成形コンパウンド１３の上面２４の下に適切に離間されるように選択することができる。いくつかの実施形態では、例えば、高さＥは、成形コンパウンド１３よりも少なくとも４０μｍ短く、または成形コンパウンド１３よりも少なくとも５０μｍ短く、例えば、成形コンパウンド１３よりも４０μｍ～８０μｍの範囲内で短く、または成形コンパウンド１３よりも５０μｍ～７０μｍの範囲内で短くすることができる。
図示の実施形態では、シールド８の横方向専有領域は、ダイ１０の横方向専有領域よりも小さい。ダイ１０内の電子回路をシールドするために、シールド８は、能動回路が位置するダイ１０の能動領域よりも大きい横方向専有領域を有することができる。いくつかの実施形態では、いくつかの非高感度回路（例えば、受動電子部品、または入射放射線によって変更されたり、損傷を受けたり、もしくは別様に悪影響を受けない能動回路）は、シールド８の横方向専有領域の外側に配置され得るが、高感度能動回路（例えば、入射電磁放射線に対して物理的もしくは電気的に高感度であるか、または入射電磁放射線によって損傷を受ける危険がある回路）は、シールド８の横方向専有領域内の高感度能動領域内に配置され得る。他の実施形態では、上で説明したように、シールド８の横方向専有領域は、ダイ１０の横方向専有領域よりも大きくすることができる。
図６は、別の実施形態による一体型デバイスパッケージ２の概略側断面図である。別段の注記がない限り、図６の構成部品は、図１Ａ～図５の同様の番号の構成部品と同じまたは概ね同様であり得る。図１Ａ～図５に示された実施形態とは異なり、図６では、一体型デバイスダイ１０は、接着剤によってパッケージ基板７の前側に物理的かつ電気的に接続することができる。図６の実施形態では、例えば、ダイ１０は、複数のはんだボール３３によるフリップチップ構成で、導電性接着剤を用いてパッケージ基板７に接続することができる。したがって、図６では、ダイ１０の接触パッドを、パッケージ基板７に面して配置することができる。いくつかの実施形態では、ダイ１０の能動回路を、パッケージ基板７に面して配置することができる。他の実施形態では、能動回路は、パッケージ基板７とは反対を向いたダイ１０の側にあり得、貫通ビアを設けて、ダイ１０の接触パッドに接続することができる。
図６では、シールド８は、ダイ１０に、導電性接着剤または非導電性接着剤を含むことができる接着剤３２によって取り付けることができる。図示の実施形態では、ダイ１０およびシールド８の上に成形コンパウンドが存在しなくてもよい。しかしながら、他の実施形態では、図１Ａ～図５の成形コンパウンド１３と同様の成形コンパウンドを、シールド８、ダイ１０、およびパッケージ基板７の前側の露出部分の上に設けることができる。他の実施形態では、パッケージ２は、図７～図１０に関連して以下に説明するように、基板７に取り付けられて空洞パッケージを画定する（ステンレス鋼などの金属を含むことができる）パッケージ蓋を含むことができる。いくつかの実施形態では、パッケージ２は、図１Ａに示されたものと同様の方法でセンサアセンブリの上に構成することができる。図１Ａに示したように入射放射線が上向きに衝突するそのような実施形態では、図６のダイ１０は、シールドされていなくてもよい。しかしながら、他の実施形態では、パッケージ２は、図６に示されたように入射放射線が下向きに衝突するように、（システムボードまたは他の構造などの）取り付け構造に相対的に構成することができる。そのような実施形態では、シールド８は、フリップチップマウントダイ１０と放射線源との間に介入して、フリップチップマウントダイ１０を損傷を与える放射線から保護し得る。
図７は、パッケージ基板７に取り付けられて空洞パッケージを画定するパッケージ蓋５０を備える一体型デバイスパッケージ２の概略側断面図である。別段の注記がない限り、図７の構成部品は、図１Ａ～図６の同様の番号の構成部品と同じまたは概ね同様であり得る。図１Ａ～図５に示された実施形態とは異なり、図７では、パッケージ蓋５０を、パッケージ基板７の上面に取り付けて（例えば、接着して）、放射線シールド８および一体型デバイスダイ１０が配置される空洞５２を画定することができる。図７の実施形態では、放射線シールド８は、接着剤９を使用してパッケージ基板７の上面に取り付けられている。一体型デバイスダイ１０は、接着剤１１を使用してシールド８の上面に取り付けることができる。ダイ１０は、ボンディングワイヤ１２を使用して基板７にワイヤボンディングすることができる。いくつかの実施形態では、パッケージ蓋５０は、金属材料または金属でコーティングされたプラスチック材料を含み、一体型デバイスダイ１０を入射放射線からさらにシールドすることができる。例えば、パッケージ蓋５０の厚さは、さまざまなタイプの入射放射線からダイ１０を効果的にシールドするように選択することができる。いくつかの実施形態では、蓋５０は、電気的に接地することができる。
図８は、別の実施形態による、空洞パッケージを備える一体型デバイスパッケージ２の概略側断面図である。別段の注記がない限り、図８の構成部品は、図７の同様の番号の構成部品と同じまたは概ね同様であり得る。図７とは異なり、図８の実施形態では、要素２０が、一体型デバイスダイ１０の上に接着剤１９によって取り付けられ、したがって、ダイ１０は、要素２０と放射線シールド８との間に配置されている。図２に関連して上で説明したように、いくつかの実施形態では、要素２０は、追加の一体型デバイスダイを含むことができる。しかしながら、図示の実施形態では、要素２０は、放射線シールド８と同様であり得る追加放射線シールドを含む。したがって、要素２０は、一体型デバイスダイ１０の上側をシールドするように位置付けることができる。したがって、図８では、ダイ１０の下側および上側の両方が入射放射線からシールドされ得る。図示の実施形態では、要素２０は、ダイ１０の対応する横方向専有領域よりも小さい横方向専有領域を有し得、したがって、要素２０を、ボンディングワイヤ１２の間に配置することができる。しかしながら、要素２０は、下にあるダイ１０の高感度回路をカバーしシールドするように、十分に大きな横方向専有領域を有し得る。図８のパッケージ２は、空洞パッケージとして示されているが、他の実施形態では、シールドおよびダイは、成形コンパウンドでオーバーモールドすることができる。したがって、ダイ１０を、両方の主要表面からの放射線損傷から保護することができる。
図９は、一体型デバイスダイ１０の上に放射線シールド８を有する空洞パッケージを備える一体型デバイスパッケージ２の概略側断面図である。別段の注記がない限り、図９の構成部品は、図１Ａ～図８の同様の番号の構成部品と同じまたは概ね同様であり得る。しかしながら、図９では、ダイ１０は、パッケージ基板７に接着剤１１によって取り付けられ、放射線シールド８は、ダイ１０の上面の上に接着剤９によって取り付けられている。いくつかの実施形態では、ダイ１０は、ダイ１０の上面および下面の両方に能動回路を有することができる。そのような構成では、ダイ１０は、パッケージ基板７に、はんだボールによってフリップチップ取り付けされ得、その場合、接着剤１１は、アンダーフィル材料を含み得る。したがって、放射線シールド８は、ダイ１０の上面に衝突する入射放射線からダイ１０をシールドするように位置付けることができる。図示の実施形態では、シールド８は、ダイ１０の横方向専有領域よりも小さい横方向専有領域を有することができる。示されたように、シールド８は、ボンディングワイヤ１２の間に位置付けることができる。基板貫通ビア５４を設けて、ダイ１０の下面と上面との間の電気通信を提供することもできる。図９のパッケージ２は、空洞パッケージとして示されているが、他の実施形態では、シールドおよびダイを、成形コンパウンドでオーバーモールドすることができる。
図１０は、２つの一体型デバイスダイの間に配置された放射線シールドを有する空洞パッケージを備える一体型デバイスパッケージの概略側断面図である。別段の注記がない限り、図１０の構成部品は、図９の同様の番号の構成部品と同じまたは概ね同様であり得る。図９の実施形態とは異なり、図１０では、（ダイ１０と機能性において類似し得る）第２の一体型デバイスダイ５６が、放射線シールド８の上に接着剤１９によって取り付けられ得る。シールド８は、ボンディングワイヤ２１がボンディングワイヤ１２に接触しないように、第２のダイ５６をダイ１０の上に位置付けるためのスペーサとして機能することができる。示されていないが、いくつかの実施形態では、第２のダイ５６の両面がシールドされ得るように、第２のダイ５６の上面の上に追加の放射線シールドを設けることもできる。図１０のパッケージ２は、空洞パッケージとして示されているが、他の実施形態では、シールドおよびダイを、成形コンパウンドでオーバーモールドすることができる。
本発明は、特定の実施形態に関して説明されているが、本明細書に記載された特徴および利点のすべてを提供しない実施形態を含む当業者に明らかな他の実施形態も、本発明の範囲内である。さらに、上述のさまざまな実施形態を組み合わせて、さらなる実施形態を提供することができる。さらに、１つの実施形態の文脈で示された特定の特徴を、他の実施形態に組み込むこともできる。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照することによってのみ定義される。
１ センサモジュール
２ 一体型デバイスパッケージ
３ センサアセンブリ
４ センサ基板
５ センサダイ
６ 照明源
７ パッケージ基板
８ 電磁シールド
９ 接着剤
１０ 一体型デバイスダイ
１１ 接着剤
１２ ボンディングワイヤ
１３ 成形コンパウンド
１４ はんだボール
１５ センサアセンブリの前側
１６ センサアセンブリの裏側
１７ 接着剤
１８ スペーサ
１９ 接着剤
２０ 要素
２１ ボンディングワイヤ
２２ａ、２２ｂ 受動デバイス
２３ 取り付け構造
３１ 接触パッド
３５ ボンドパッド
３６ 導電性ルーティングトレース
４０ ヒートシンク
４２ 凹部
４３ ヒートシンクの側面部分
４４ 電気コネクタ
５０ パッケージ蓋
５４ 基板貫通ビア
５６ 第２の一体型デバイスダイ

Claims (36)

  1. 一体型デバイスパッケージであって、
    パッケージ基板であって、複数の接触パッドを前記パッケージ基板の第１の側に有し、前記複数の接触パッドは、センサアセンブリに電気的に接続するように構成されている、パッケージ基板と、
    前記パッケージ基板の第２の側に第１の接着剤によって装着された放射線シールドであって、前記第１の側は前記第２の側とは反対側である、放射線シールドと、
    前記放射線シールドに第２の接着剤によって装着された一体型デバイスダイであって、前記一体型デバイスダイの高感度能動領域内に高感度能動電子回路を備え、前記センサアセンブリから前記一体型デバイスダイに前記接触パッドを介して送信された信号を処理するように構成され、前記処理された信号を外部デバイスに前記接触パッドを介して送信するように構成された、一体型デバイスダイと、
    前記一体型デバイスダイおよび前記放射線シールドの上の成形コンパウンドと、を備える一体型デバイスパッケージ。
  2. 前記パッケージ基板から前記成形コンパウンドを通って前記成形コンパウンドの外側表面まで、電気コネクタが延在しない、請求項１に記載のパッケージ。
  3. 前記放射線シールドの横方向専有領域が、前記一体型デバイスダイの前記高感度能動領域の横方向専有領域よりも大きい、請求項１に記載のパッケージ。
  4. 前記放射線シールドの横方向専有領域は、前記一体型デバイスダイの横方向専有領域よりも大きい、請求項１に記載のパッケージ。
  5. 前記放射線シールドの横方向専有領域は、前記一体型デバイスダイの横方向専有領域よりも小さい、請求項１に記載のパッケージ。
  6. 前記放射線シールドは、タングステンを含む、請求項１～５のいずれか１項に記載のパッケージ。
  7. 前記放射線シールドは、９ｇ／ｃｍ３～２２ｇ／ｃｍ３の範囲内の密度を有する金属を含む、請求項１～６のいずれか１項に記載のパッケージ。
  8. 前記放射線シールドは、０．４ｍｍ～１．２ｍｍの範囲内の厚さを有する、請求項１～７のいずれか１項に記載のパッケージ。
  9. 前記一体型デバイスダイは、前記パッケージ基板に１つ以上のボンディングワイヤによって接続されている、請求項１～８のいずれか１項に記載のパッケージ。
  10. 前記一体型デバイスダイに第３の接着剤によって取り付けられたスペーサをさらに備える、請求項１～９のいずれか１項に記載のパッケージ。
  11. 前記スペーサに第４の接着剤によって取り付けられた要素をさらに備える、請求項１０に記載のパッケージ。
  12. 前記要素は、前記スペーサよりも幅が狭い、請求項１１に記載のパッケージ。
  13. 前記要素は、第２の一体型デバイスダイを含む、請求項１１および１２のいずれか１項に記載のパッケージ。
  14. 前記要素は、前記一体型デバイスダイの反対側の前記スペーサに取り付けられた第２の放射線シールドを含み、前記放射線シールドは、前記一体型デバイスダイの第１の側を電磁放射線からシールドするように位置付けられ、前記第２の放射線シールドは、前記一体型デバイスダイの第２の側を電磁放射線からシールドするように位置付けられ、前記第１の側は前記第２の側とは反対側である、請求項１１および１２のいずれか１項に記載のパッケージ。
  15. 前記一体型デバイスダイの上に取り付け構造をさらに備え、前記取り付け構造は、フィルムを含む、請求項１～１４のいずれか１項に記載のパッケージ。
  16. 前記取り付け構造に取り付けられた要素をさらに備える、請求項１５に記載のパッケージ。
  17. 前記フィルムは、流動可能状態と硬化状態とを有する、請求項１５および１６のいずれか１項に記載のパッケージ。
  18. 前記フィルムは、ポリマーを含む、請求項１５～１７のいずれか１項に記載のパッケージ。
  19. 前記パッケージ基板は、導電性ルーティングトレースを有する絶縁基板を備え、前記導電性ルーティングトレースは、前記複数の接触パッドを前記パッケージ基板の前記第２の側の対応するボンドパッドと電気的に接続する、請求項１～１８のいずれか１項に記載のパッケージ。
  20. 一体型デバイスパッケージであって、
    導電性ルーティングトレースを有する絶縁基板を備えるパッケージ基板であって、複数の接触パッドを前記パッケージ基板の第１の側に有し、前記複数の接触パッドは、センサアセンブリに電気的に接続するように構成された、パッケージ基板と、
    前記パッケージ基板の第２の側に第１の接着剤によって装着された放射線シールドであって、前記第１の側は前記第２の側とは反対側である、放射線シールドと、
    前記放射線シールドに第２の接着剤によって装着された一体型デバイスダイであって、前記一体型デバイスダイの高感度能動領域内に高感度能動電子回路を備え、前記センサアセンブリから前記一体型デバイスダイに前記接触パッドを介して送信された信号を処理するように構成され、前記処理された信号を外部デバイスに前記接触パッドを介して送信するように構成された、一体型デバイスダイと、を備える一体型デバイスパッケージ。
  21. 前記一体型デバイスダイおよび前記放射線シールドの上に成形コンパウンドをさらに備える、請求項２０に記載の一体型デバイスパッケージ。
  22. 前記パッケージ基板に取り付けられて、前記一体型デバイスダイおよび前記放射線シールドがその中に配置される空洞を画定するパッケージ蓋をさらに備える、請求項２０に記載の一体型デバイスパッケージ。
  23. 前記一体型デバイスダイに取り付けられた要素をさらに備える、請求項２０～２２のいずれか１項に記載の一体型デバイスパッケージ。
  24. 前記要素は、第２の放射線シールドを含む、請求項２３に記載の一体型デバイスパッケージ。
  25. 前記要素は、第２の一体型デバイスダイを含む、請求項２３に記載の一体型デバイスパッケージ。
  26. 前記要素は、スペーサを含み、前記一体型デバイスパッケージは、前記スペーサに取り付けられた第２の一体型デバイスダイをさらに備える、請求項２３に記載の一体型デバイスパッケージ。
  27. センサモジュールであって、
    一体型デバイスダイおよび放射線シールドを備える一体型デバイスパッケージと、
    センサ基板、および前記センサ基板の前側に取り付けられたセンサダイを備えるセンサアセンブリと、
    前記センサ基板の裏側にある電気コネクタであって、外部デバイスに電気的に接続するように構成され、前記一体型デバイスパッケージは、前記センサ基板を通して前記電気コネクタに電気的に接続されている、電気コネクタと、を備えるセンサモジュール。
  28. 前記一体型デバイスパッケージは、第１の側と、前記第１の側とは反対側の第２の側とを有するパッケージ基板を備え、前記一体型デバイスダイおよび放射線シールドは、前記パッケージ基板の前記第２の側に配置され、前記パッケージ基板の前記第１の側にある接触パッドが、前記センサ基板の裏側にある接触パッドに物理的かつ電気的に接続されている、請求項２７に記載のセンサモジュール。
  29. 前記放射線シールドは、前記パッケージ基板の前記第２の側に第１の接着剤によって装着され、前記一体型デバイスダイは、前記放射線シールドに第２の接着剤によって装着されている、請求項２７または２８に記載のセンサモジュール。
  30. 前記一体型デバイスダイは、前記パッケージ基板にボンディングワイヤによってワイヤボンディングされている、請求項２８に記載のセンサモジュール。
  31. 前記一体型デバイスダイは、前記パッケージ基板の前記第１の側にフリップチップ接続によって取り付けられ、前記放射線シールドは、前記一体型デバイスダイに接着剤によって装着されている、請求項２７または２８に記載のセンサモジュール。
  32. 前記一体型デバイスダイおよび前記放射線シールドの上に成形コンパウンドをさらに備える、請求項２７～３１のいずれか１項に記載のセンサモジュール。
  33. 前記パッケージ基板に取り付けられて、前記一体型デバイスダイおよび前記放射線シールドがその中に配置される空洞を画定するパッケージ蓋をさらに備える、請求項２７～３１のいずれか１項に記載のセンサモジュール。
  34. 一体型デバイスパッケージであって、
    パッケージ基板と、
    一体型デバイスダイであって、前記パッケージ基板と前記一体型デバイスダイとの間に複数のはんだボールを備えるフリップチップ接続によって前記パッケージ基板に取り付けられた一体型デバイスダイと、
    前記一体型デバイスダイに接着剤によって装着された放射線シールドと、を備える一体型デバイスパッケージ。
  35. 前記一体型デバイスダイおよび放射線シールドの上に成形コンパウンドをさらに備える、請求項３４に記載のパッケージ。
  36. 前記パッケージ基板に取り付けられて、前記一体型デバイスダイおよび放射線シールドがその中に配置される空洞を画定するパッケージ蓋をさらに備える、請求項３４に記載のパッケージ。
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