KR102613357B1 - 압력 감지 애플리케이션들에 대한 오버몰딩된 리드 프레임 조립체 - Google Patents

압력 감지 애플리케이션들에 대한 오버몰딩된 리드 프레임 조립체 Download PDF

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KR102613357B1
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에이치. 배 준
티. 브라운 데이비드
씨. 헤론 앤드류
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센사타 테크놀로지스, 인크
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Abstract

압력 감지 애플리케이션에 대한 오버몰딩된 리드 프레임 조립체를 형성하는 프로세스는 리드 프레임 상의 와이어 본딩 영역들 상에서 수지 플래시를 방지하기 위한 1차 오버몰딩 동작을 수행하기 위해 리드 프레임의 양측들을 클램핑하는 단계를 포함한다. 프로세스는 또한 리드 프레임 조립체의 제1 및 제2 측들 상의 리드 프레임의 선택된 부분들을 커버하는 1차 몰드를 형성하기 위해 1차 오버몰딩 동작을 수행하는 단계를 포함한다. 1차 몰드는 와이어 본딩 영역들에 마이크로 전자기계 시스템(MEMS) 압력 감지 요소의 후속적인 와이어-본딩을 가능하게 하기 위해 리드 프레임 조립체의 제1 측 상에 전자장치 공동을 형성한다. 프로세스는 리드 프레임 조립체의 제2 측 상에 2차 몰드를 형성하기 위해 2차 오버몰딩 동작을 수행하는 단계를 더 포함한다. 2차 몰드는 와이어 본딩 영역들 아래의 리드 프레임의 노출된 부분을 커버한다.

Description

압력 감지 애플리케이션들에 대한 오버몰딩된 리드 프레임 조립체{OVERMOLDED LEAD FRAME ASSEMBLY FOR PRESSURE SENSING APPLICATIONS}
본 개시내용은 리드 프레임 조립체(lead frame assembly)들 및 보다 구체적으로 압력 감지 애플리케이션들에 사용하기 위한 리드 프레임 조립체들에 관한 것이다.
리드 프레임을 이용한 패키징(packaging)은 비용 효율적인 것으로 알려졌는데, 이는 주로 이 패키징의 높은 볼륨 밀도로 발생한다. 리드 프레임은 감지 요소를 전자장치에 전자적으로 연결하기 위한 전도체로서 역할을 할 수 있다. 감지 요소를 리드 프레임에 연결하는 데 사용되는 방법들 중 하나로서 와이어 본드(wire bond)는 어떠한 수지 플래시(resin flash)/블리드(bleed)도 없는 것을 포함하여, 오염이 없어야 한다. 열경화성 에폭시 수지는 리드 프레임에 대한 우수한 접착력을 가지지만 리드 프레임의 양측들을 클램핑함으로써 방지될 수 있는 수지 플래시가 발생하기 쉽다. 양측 클램핑은 와이어 본드 표면에 대해 수지-없는 영역을 달성할 수 있지만 다른 측이 보호되지 않은 채로 남게 한다. 일부 애플리케이션들, 이를테면 차압(differential pressure) 감지 애플리케이션에서, 보호되지 않은 리드 프레임은, 열악한 환경들, 이를테면 배기 가스 또는 부식성의 매체들에 노출될 때 공격을 받을 수 있다. 부가적인 보호 피처(feature) 또는 다른 프로세스들 없이 그런 매체들에 대한 직접적인 리드 프레임 노출은 애플리케이션 환경에 의존하여 제품 사용을 제한할 수 있다. 따라서, 수지 플래시/블리드로부터 리드 프레임 상의 와이어 본드 패드들의 보호를 제공할 뿐 아니라 리드 프레임의 다른 측, 특히 열악한 환경들에 노출될 수 있는 리드 프레임들에 대해 보호를 제공하는 프로세스가 필요하다.
일 실시예에 따라, 오버몰딩된(overmolded) 리드 프레임 조립체를 형성하는 프로세스가 개시된다. 프로세스는, 리드 프레임을 포함하는 리드 프레임 조립체의 1차 오버몰딩 동작을 수행하기 전에, 1차 오버몰딩 동작 동안 리드 프레임 상의 와이어 본딩 영역들 상에서의 수지 플래시를 방지하기 위해 리드 프레임의 양측을 클램핑하는 단계를 포함한다. 프로세스는 또한 리드 프레임 조립체의 제1 측 상의 리드 프레임의 제1 부분 및 리드 프레임 조립체의 제2 측 상의 리드 프레임의 제2 부분을 커버하는 1차 몰드를 형성하기 위해 1차 오버몰딩 동작을 수행하는 단계를 포함한다. 1차 몰드는 와이어 본딩 영역들에 마이크로 전자기계 시스템(microelectromechanical system)(MEMS) 압력 감지 요소의 후속적인 와이어-본딩을 가능하게 하기 위해 리드 프레임 조립체의 제1 측 상에 전자장치 공동을 형성한다. 프로세스는 리드 프레임 조립체의 제2 측 상에 2차 몰드를 형성하기 위해 2차 오버몰딩 동작을 수행하는 단계를 더 포함한다. 2차 몰드는 와이어 본딩 영역들 아래의 리드 프레임의 노출된 부분을 커버한다.
본 개시내용의 프로세스는, 몰딩 프로세스 동안, 열경화성 에폭시 수지가, MEMS 압력 감지 요소를 리드 프레임에 와이어-본딩될 수 있게 하는 와이어 본딩 영역들을 포함하여, 수지 플래시가 리드 프레임을 커버하는 경향을 가지는 문제를 처리한다. 와이어 본딩 영역들은 MEMS 압력 감지 요소와 와이어 본딩 영역들 사이에서 와이어-본드들의 리프팅(lifting)을 방지하기 위해 수지 플래시가 없어야 한다. 몰딩 프로세스 동안 리드 프레임의 양측 클램핑은 리드 프레임의 상단측 상의 와이어 본딩 영역들을 수지 플래시로부터 보호할 수 있지만 리드 프레임의 후면측의 노출을 초래할 수 있고, 이는 후면측이 열악한 환경에 노출될 때 문제가 될 수 있다. 2차 오버몰딩 프로세스는 리드 프레임의 노출된 후면측을 보호하고, 이는 압력 감지 패키지가 열악한 환경들을 포함하는 다양한 애플리케이션 환경들에서 사용될 수 있게 한다.
다른 실시예에 따라, 압력 감지 애플리케이션들에 대한 오버몰딩된 리드 프레임 조립체가 개시된다. 오버몰딩된 리드 프레임 조립체는 와이어 본딩 영역들을 포함하는 리드 프레임을 포함한다. 1차 몰드는 리드 프레임 조립체의 제1 측 상의 리드 프레임의 제1 부분 및 리드 프레임 조립체의 제2 측 상의 리드 프레임의 제2 부분을 커버한다. 1차 몰드는 리드 프레임 조립체의 제1 측 상에 전자장치 공동을 형성하고, 전자장치 공동은 와이어 본딩 영역들에 와이어-본딩될 MEMS 압력 감지 요소를 수용하도록 구성된다. 오버몰딩된 리드 프레임 조립체는 또한 리드 프레임 조립체의 제2 측 상에서 1차 몰드 위에 놓이는 2차 몰드를 포함한다. 2차 몰드는 와이어 본딩 영역들 아래의 리드 프레임의 노출된 부분을 커버한다.
또 다른 실시예에 따라, 압력 감지 패키지가 개시된다. 압력 감지 패키지는 와이어 본딩 영역들을 포함하는 리드 프레임을 가진 리드 프레임 조립체를 포함한다. 1차 몰드는 리드 프레임 조립체의 제1 측 상의 리드 프레임의 제1 부분 및 리드 프레임 조립체의 제2 측 상의 리드 프레임의 제2 부분을 커버한다. 1차 몰드는 리드 프레임 조립체의 제1 측 상에 전자장치 공동을 형성한다. 압력 감지 패키지는 또한 리드 프레임 조립체의 제2 측 상에서 1차 몰드 위에 놓이는 2차 몰드를 포함한다. 2차 몰드는 와이어 본딩 영역들 아래의 리드 프레임의 노출된 부분을 커버한다. 압력 감지 패키지는 전자장치 공동 내에 배치된 MEMS 압력 감지 요소를 더 포함한다.
본 발명의 전술한 그리고 다른 목적들, 특징들 및 장점들은 첨부 도면들에 예시된 본 발명의 예시적인 실시예들의 다음 더 많은 특정 설명들로부터 명백할 것이고, 여기서 유사한 참조 번호들은 일반적으로 본 발명의 예시적인 실시예들의 유사한 부분들을 표현한다.
개시된 기술이 속하는 관련 기술 분야의 통상의 기술자들이 개시된 기술을 만들고 사용하는 방법을 더 쉽게 이해하도록, 다음 도면들에 대해 참조가 이루어질 수 있다.
도 1은 본 개시내용의 일 실시예에 따라, 리드 프레임 조립체 상에 오버몰딩 동작들을 수행한 이후 오버몰딩된 리드 프레임 조립체의 다양한 등각도들을 예시한다.
도 2는 본 개시내용의 일 실시예에 따라, 도 1에 묘사된 오버몰딩 동작들을 수행하기 전에 부착된 ASIC를 가진 리드 프레임 조립체의 상단측의 등각도를 예시한다.
도 3은 도 2의 부착된 ASIC를 가진 리드 프레임 조립체 상에 1차 몰드를 형성하기 위해 1차 오버몰딩 동작을 수행한 이후 오버몰딩된 리드 프레임 조립체의 상단측의 등각도 및 상면도를 예시한다.
도 4는 도 2의 부착된 ASIC를 가진 리드 프레임 조립체 상에 1차 몰드를 형성하기 위해 1차 오버몰딩 동작을 수행한 이후 오버몰딩된 리드 프레임 조립체의 후면측의 등각도 및 상면도를 예시한다.
도 5는 도 3 및 도 4에 묘사된 오버몰딩된 리드 프레임 조립체의 단면도를 예시한다.
도 6은 도 3-도 5에 묘사된 오버몰딩된 리드 프레임 조립체 상에 2차 몰드를 형성하기 위해 2차 오버몰딩 동작을 수행한 이후 오버몰딩된 리드 프레임 조립체의 후면측의 등각도를 예시한다.
도 7은 도 6에 묘사된 오버몰딩된 리드 프레임 조립체의 단면도를 예시한다.
도 8은, MEMS 압력 감지 요소가, 1차 및 2차 몰딩 동작들 이후 오버몰딩된 리드 프레임 조립체의 상단측 상의 1차 몰드의 전자장치 공동에 삽입되는 압력 감지 패키지의 등각도이다.
도 9는 도 8의 압력 감지 패키지의 등각도이고, 1차 몰드는 1차 몰드에 의한 ASIC로부터 MEMS 압력 감지 요소의 분리를 예시하기 위해 투명하게 도시된다.
도 10은 도 8 및 도 9에 묘사된 압력 감지 패키지를 포함하여, 상대 압(relative pressure)/차압을 결정하기 위한 압력 센서의 선택된 부분의 단면도이다.
본 개시내용은 압력 감지 애플리케이션들에 대한 오버몰딩된 리드 프레임 조립체 및 오버몰딩된 리드 프레임 조립체를 포함하는 압력 감지 패키지를 형성하는 프로세스를 설명한다. 본 개시내용에 따른 압력 감지 패키지는 리드 프레임 조립체를 오버몰딩하는 열경화성 에폭시 수지의 구성을 가진다. 일부 실시예들에서, 리드 프레임 조립체는 리드 프레임에 부착된 ASIC(예컨대, 신호-컨디셔닝 회로를 가진 ASIC)를 가진다. 본 개시내용의 프로세스는, 몰딩 프로세스 동안, 열경화성 에폭시 수지가, 와이어 본드들의 리프팅을 방지하기 위해 깨끗해야 하는 와이어 본드 패드들을 포함하여, 수지 플래시가 리드 프레임을 커버하는 경향을 가지는 문제를 처리한다.
몰딩 프로세스 동안 리드 프레임의 양측 클램핑은 리드 프레임의 제1 측(또한 본원에서 "상단측(topside)"으로 지칭됨) 상의 와이어 본드 패드들을 수지 플래시로부터 보호할 수 있지만 리드 프레임의 제2 측(또한 본원에서 "후면측(backside)"으로 지칭됨)의 원하지 않는 노출을 초래할 수 있다. 보호되지 않은 리드 프레임은, 열악한 환경들, 이를테면 엔진 배기 가스 또는 부식성의 매체들에 노출될 때, 심지어 플래시 금 도금으로도 공격을 받을 수 있다. 두꺼운 금 도금은 그런 매체들에 대해 제품 수명을 연장시키지만 금-도금 리드 프레임/전도체에 대한 접합부에서 밀봉 성능을 저하시킬 것이다. 그런 개방 피처들을 접착제로 커버하는 것은 접착제 특성 및/또는 분배 프로세스로 인해 제한된 보호를 제공할 수 있다. 따라서, 본 개시내용은 리드 프레임의 노출된 후면측을 보호하는 2차 몰드를 형성하기 위해 2차 오버몰딩 프로세스를 활용한다. 후속하여, 압력 감지 요소(예컨대, MEMS 다이(die))는 리드 프레임의 상단측 상의 와이어 본드 패드들에 와이어-본딩될 수 있고, 2차 몰드는 압력 감지 패키지가 열악한 환경들을 포함하는 다양한 애플리케이션 환경들에서 사용될 수 있게 하도록 후면측을 보호한다.
본원에 개시된 시스템들 및 방법들의 장점들 및 다른 특징들은 본 발명의 대표적인 실시예들을 설명하는 도면들과 함께 취해진 소정의 바람직한 실시예들의 다음 상세한 설명으로부터 통상의 기술자들에게 더 쉽게 명백하게 될 것이다. 유사한 참조 번호들은 본원에서 유사한 부분들을 나타내기 위해 사용된다. 추가로, 배향을 정의하는 단어들, 이를테면 "상부", "하부", "먼", 및 "가까운"은 단지 서로에 대해 컴포넌트들의 위치를 설명하는 것을 돕는 데 사용된다. 예컨대, 부분의 "상부" 표면은 단지 그 동일한 부분의 "하부" 표면으로부터 분리된 표면을 설명하기 위한 것이다. 배향을 나타내는 어떠한 단어들도 절대적인 배향(즉, "상부" 부분이 항상 상단 상에 있어야 함)을 설명하는 데 사용되지 않는다.
도 1은 본 개시내용의 일 실시예에 따라, 리드 프레임 조립체(100) 상에 1차 및 2차 오버몰딩 동작들을 수행한 이후 오버몰딩된 리드 프레임 조립체의 다양한 등각도들을 예시한다. 도 2는 도 1의 오버몰딩 동작들을 수행하기 전에 리드 프레임 조립체(100)의 상세도를 묘사한다. 도 2는, ASIC(200)(오버몰딩 동작의 결과로서 도 1의 도면에서 보기 어려움)가 리드 프레임 조립체(100)의 리드 프레임(202)에 부착되는 특정 실시예를 예시한다. 특정 실시예에서, ASIC(200)는 신호-컨디셔닝 ASIC에 대응할 수 있다. 다른 실시예들에서, 이를테면 신호-컨디셔닝 ASIC가 설계 사양의 부분이 아닌 경우, 리드 프레임 조립체(100)는 부착된 ASIC가 아닌 리드 프레임을 포함할 수 있다. 1차 오버몰딩 동작(도 1의 상단 부분에 묘사됨)은, 도 8 및 도 9에 대해 본원에 예시되고 추가로 설명된 바와 같이, 압력 감지 요소 및 ASIC(200)가 설계 사양에 따라 분리될 수 있도록, 압력 감지 요소(예컨대, 도 8의 MEMS 압력 감지 요소(802)를 참조)가 부착 및 와이어-본딩되는 전자장치 공동(102)을 형성하도록 설계된다. 2차 오버몰딩 동작(도 1의 하단 부분에 묘사됨)은, 1차 오버몰딩 동작 이후 리드 프레임 조립체(100)의 후면측 상에서 노출된 리드 프레임 조립체(100) 상의 와이어 본드 패드들을 커버하도록 설계된다.
도 1의 상단 부분은 1차 몰드(110)를 형성하기 위해 리드 프레임 조립체(100)에 대한 1차 오버몰딩 동작의 결과를 나타낸다. 도 1의 상단 부분의 좌측은, 1차 몰드(110)에 의한 리드 프레임 조립체(100)의 상단측의 선택적인 커버리지를 예시하는, 1차 오버몰딩 동작 이후의 리드 프레임 조립체(100)의 상단측의 등각도를 묘사한다. 1차 몰드(110)는 MEMS 압력 감지 요소(802)의 후속적인 삽입을 위해 리드 프레임 조립체(100)의 상단측 상에 전자장치 공동(102)을 형성한다. 도 1의 상단 부분의 우측은, 1차 몰드(110)에 의한 리드 프레임 조립체(100)의 후면측의 선택적인 커버리지를 예시하는, 1차 오버몰딩 동작 이후의 리드 프레임 조립체(100)의 후면측의 등각도를 묘사한다.
열경화성 에폭시 수지와 연관된 수지 플래시를 방지하기 위해, 리드 프레임 조립체(100)의 상단측과 후면측 둘 모두는 1차 오버몰딩 동작의 부분으로서 클램핑된다. 양측 클램핑 동작은 도 1의 상단 부분의 좌측 상에 도시된 바와 같이, 1차 몰드(110)의 상단측 공동들(112)에서 노출된 리드 프레임 조립체(100)의 상단측 상에 "깨끗한" 와이어 본드 영역들을 초래한다. 상단측 공동들(112)은 후속하여 리드 프레임 조립체(100) 상의 와이어 본드 영역들에 MEMS 압력 감지 요소의 부착을 위해 활용된다(예컨대, 도 8 및 도 9를 참조). 1차 오버몰딩 동작은 또한 압력 관통-홀의 형성을 초래한다. MEMS 압력 감지 요소의 부착 이후, 압력 관통-홀은 상이한 압력 측정(예컨대, 도 10의 MEMS 압력 감지 요소(802) 아래에 배치된 압력 관통-홀(1006)을 참조)을 가능하게 하도록 MEMS 압력 감지 요소 아래에 배치된다.
양측 클램핑 동작은 또한 도 1의 상단 부분의 우측 상에 도시된 바와 같이, 1차 몰드(110)의 후면측 공동들(114)에서 리드 프레임 조립체(100)의 후면측 상의 와이어 본드 영역들의 원하지 않는 노출을 초래한다. 1차 몰드(110)의 후면측 공동들(114)을 커버하기 위해, 2차 오버몰딩 동작이 수행된다.
2차 오버몰딩 동작 전에, 사전-컨디셔닝 동작이 제2 열경화성 에폭시 수지와 1차 몰드(110) 사이의 접착력을 강화시키기 위해 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 예비 검사 결과들은, 어떠한 전처리도, 2차 오버몰딩 동작 이후 1차 몰드(110)로부터 제2 몰딩된 에폭시 수지의 분리를 초래하지 않을 수 있다는 것을 표시하였다. 이 예에서, C-SAM 검사는 또한, 제2 몰딩된 에폭시 수지가 2차 오버몰딩 프로세스 이후 1차 몰드(110)로부터 분리되지 않을 때에도 제1 에폭시 수지와 제2 에폭시 수지 사이에 심각한 박리를 확인하였다.
따라서, 일부 실시예들에서, 플라즈마 처리는, 1차 오버몰딩 동작 이후 이용될 수 있다. 2개의 가스 타입(H2 또는 H2/O2)이 검사되고, 1000번의-사이클 열적 쇼크(-40℃ 내지 140℃)는 제2 에폭시 수지와 1차 몰드(110) 사이의 만족스러운 접착력을 도시한다. 대안적으로, 다른 실시예들에서, 기계적 처리(예컨대, 샌드블래스트(sandblast) 처리)는, 1차 오버몰딩 동작 이후 이용될 수 있다. 검사는, 초기 접착력이 제한된 700번의-사이클 열적 쇼크 검사 이후 만족스러워 보이는 것으로 표시하였다. 그러나, 그런 기계적 처리는 불결한 프로세스이고 깨끗한-룸 환경에 적합하지 않다. 따라서, 플라즈마 처리는 1차 몰드(110)에 대한 제2 에폭시 수지의 접착력을 강화하기 위한 바람직한 옵션을 나타낸다.
도 1의 하단 부분은, 2차 오버몰딩 동작이 리드 프레임 조립체(100)의 후면측 상의 1차 몰드(110) 위에 2차 몰드(120)를 형성하는 것을 예시한다. 2차 몰드(120)는 1차 몰드(110)의 후면측 공동들(114)을 커버하고, 이에 의해 양측 클램핑 동작과 연관된 리드 프레임 조립체(100)의 후면측 상의 와이어 본드 영역들의 원하지 않는 노출을 완화시킨다. 일부 경우들에서, 2차 오버몰딩 동작은 개선된 접착력을 위한 1차 오버몰딩 동작과 동일한 열경화성 에폭시 수지를 사용할 수 있다. 2차 몰드(120)가 공기(및 열악한 환경, 이를테면 배기 가스 또는 부식성 매체들이 아님)에 노출되는 애플리케이션들에서, (예컨대, 2차 몰드(120)가 투명하도록) 다른 에폭시 수지가 활용될 수 있다. 2차 몰드(120)는 상이한 압력 측정(예컨대, 도 10의 MEMS 압력 감지 요소(802) 아래에 배치된 압력 관통-홀(1006)을 참조)을 가능하게 하기 위해 1차 오버몰딩 동작 동안 형성된 압력 관통-홀을 유지한다.
따라서, 도 1은 (일부 실시예들에서, 부착된 ASIC를 가진) 리드 프레임 조립체 상의 와이어 본드 영역들 위에 전자장치 공동으로서 활용될 에폭시 몰드를 형성하기 위해 1차 오버몰딩 동작을 수행하는 프로세스의 예를 예시한다. 전자장치 공동은, MEMS 압력 감지 요소 및 ASIC가 MEMS 감지 패키지에 대한 설계 사양에 따라 분리될 수 있도록 MEMS 압력 감지 요소가 부착 및 와이어-본딩될 수 있게 한다. 1차 오버몰딩 동작 동안 리드 프레임 조립체의 양측 클램핑은 열경화성 에폭시 수지와 연관된 수지 플래시로부터 와이어 본드 영역들을 보호한다. 그러나, 양측 클램핑은 오버몰딩된 리드 프레임 조립체의 후면측 상에 보호되지 않는 리드 프레임을 초래한다. 따라서, 도 1은, 2차 오버몰딩 동작이 리드 프레임의 후면측 상의 보호되지 않은 영역을 커버하는 2차 몰드를 형성하기 위해 수행되는 것을 예시한다. 이에 의해, 1차 및 2차 오버몰딩 동작들은, MEMS 감지 패키지가 열악한 환경들, 이를테면 배기 가스 또는 부식성 매체들에 노출될 때 리드 프레임이 공격받는 것을 보호함으로써 다양한 애플리케이션 매체들에 활용될 수 있게 한다.
도 2는 도 1의 오버몰딩 동작들을 수행하기 전에 리드 프레임 조립체(100)의 상단측의 등각도이다. 도 2는, 리드 프레임 조립체(100)가 리드 프레임(202)에 부착된 ASIC(200)를 포함하는 특정 실시예를 예시한다. 도 2의 예에 도시되지 않았지만, 다른 실시예들에서 리드 프레임 조립체(100)는 부착된 ASIC가 없는 리드 프레임일 수 있다. 리드 프레임 조립체(110)의 상단측 상의 1차 몰드(110)는 MEMS 압력 감지 요소가 설계 사양에 따라 리드 프레임(202)에 부착된 ASIC(200)로부터 분리될 수 있게 한다. 도 8-도 9에 대해 본원에 예시 및 추가로 설명된 바와 같이, 1차 몰드(110)는 MEMS 압력 감지 요소(802)의 삽입을 위한 전자장치 공동(102)을 형성하고, 1차 몰드(110)의 상단측 공동들(112)은 리드 프레임(202)에 MEMS 압력 감지 요소(802)의 전기 연결을 위한 와이어-본딩 경로들을 제공한다.
도 2는, 복수의 ASIC 와이어-본드(204)가 ASIC(200)를 리드 프레임(202)의 선택된 영역들에 전기적으로 연결하는 데 사용될 수 있는 것을 예시한다. ASIC(200)는 전기적으로 비-전도성 접착제, 이를테면 에폭시 다이 부착 접착제 페이스트(paste)를 사용하여 리드 프레임(202)에 부착될 수 있다. 도 2는, 일부 실시예들에서, 리드 프레임 조립체(100)가 리드 프레임(202)에 부착된 수동 컴포넌트들(210)을 포함할 수 있다는 것을 추가로 예시한다. 수동 컴포넌트들(210)은 땜납 또는 전기적 전도성 접착제를 사용하여 리드 프레임(202)에 부착될 수 있다.
도 2는, 리드 프레임(202)이, MEMS 압력 감지 요소가 ASIC(200)에 전기적으로 연결되게 할 수 있게 하는 복수의 와이어 본딩 영역을 포함하는(예컨대, 도 8 및 도 9 참조) 것을 추가로 예시한다. 도 2에 묘사된 특정 실시예에서, 복수의 와이어 본딩 영역은 제1 와이어 본딩 영역(220), 제2 와이어 본딩 영역(222), 제3 와이어 본딩 영역(224) 및 제4 와이어 본딩 영역(226)을 포함한다. 리드 프레임(202)이 와이어 본딩 영역들의 대안적인 수 및/또는 배열을 포함할 수 있다는 것이 인지될 것이다.
제1 오버몰딩 동작 이후, 도 2에 묘사된 와이어 본딩 영역들(220-226)은 1차 몰드(110)의 상단측 상의 전자장치 공동(102)에서 노출된다(예컨대, 도 3의 하단측에 묘사된 리드 프레임 조립체(100)의 상부측의 상면도를 참조). 제1 오버몰딩 동작은 1차 몰드(110)를 형성하는 데 사용되는 열경화성 에폭시 수지와 연관된 수지 플래시로부터 와이어 본딩 영역들(220-226)을 보호하는 양측 클램핑 동작이다. 수지 플래시로부터 와이어 본딩 영역들(220-226)을 보호하는 동안, 양측 클램핑 동작은 1차 몰드(110)의 후면측 공동들(114)의 와이어 본딩 영역들(220-226)의 원하지 않는 노출을 초래한다(예컨대, 도 4의 하단 및 도 5의 단면도에 묘사된 리드 프레임 조립체(100)의 후면측의 상면도를 참조).
제1 오버몰딩 동작은 수지 플래시로부터 와이어 본딩 영역들(220-226)을 보호한다. 수지 플래시로부터의 보호는 와이어 본딩 영역들(220-226)로부터 MEMS 와이어-본드들(820-824)의 후속적인 리프트-오프(lift-off)를 방지한다(도 8 참조). 제2 오버몰딩 동작 이후, 1차 몰드(110)의 후면측 공동들(114)에서 노출된 와이어 본딩 영역들(220-226)의 후면측은 2차 몰드(120)에 의해 커버된다(예컨대, 도 6의 리드 프레임 조립체(100)의 후면측의 등각도 및 도 7의 리드 프레임 조립체(100)의 단면도를 참조).
도 3을 참조하면, 상단 부분은, 도 2에 묘사된 바와 같이, ASIC(200)가 부착된 리드 프레임 조립체(100) 상에 1차 몰드(110)를 형성하기 위해 1차 오버몰딩 동작을 수행한 이후 오버몰딩된 리드 프레임 조립체의 상단측의 등각도를 묘사한다. 도 3의 하단 부분은 1차 오버몰딩 동작을 수행한 이후 리드 프레임 조립체(100)의 상단측의 상면도를 묘사한다.
도 3은, 1차 몰드(110)가 MEMS 압력 감지 요소의 후속적인 삽입을 위한 전자장치 공동(102)을 형성하는 것을 예시한다. 1차 몰드(110) 내의 상단측 공동들(112)은 리드 프레임(202) 상의 와이어 본딩 영역들(220-226)에 전기 연결 경로들을 제공한다. 예컨대, 도 8에 대해 본원에 예시 및 추가로 설명된 바와 같이, 상단측 공동들(112)은 MEMS 압력 감지 요소(802)가 제1 MEMS 와이어-본드(820)를 사용하여 제1 와이어 본딩 영역(220)에, 제2 MEMS 와이어-본드(822)를 사용하여 제2 와이어 본딩 영역(222)에, 제3 MEMS 와이어-본드(824)를 사용하여 제3 와이어 본딩 영역(224)에, 그리고 제4 MEMS 와이어-본드(826)를 사용하여 제4 와이어 본딩 영역(226)에 와이어-본딩될 수 있게 한다.
도 4를 참조하면, 상단 부분은, (도 2에 묘사된 바와 같이, ASIC(200)가 부착된) 리드 프레임 조립체(100) 상에 1차 몰드(110)를 형성하기 위해 1차 오버몰딩 동작을 수행한 이후 리드 프레임 조립체(100)의 후면측의 등각도를 묘사한다. 도 4의 하단 부분은 1차 오버몰딩 동작을 수행한 이후 리드 프레임 조립체(100)의 후면측의 상면도를 묘사한다.
도 4는, 리드 프레임 조립체(100)의 양측 클램핑이 리드 프레임 조립체(100)의 후면측 상에 리드 프레임(202)의 원하지 않는 노출을 초래한다는 것을 예시한다. 예시하기 위해, 도 4의 하단에 묘사된 상면도는, 후면측 공동들(114)이 리드 프레임(202) 상의 와이어 본딩 영역들(220-226)을 노출시키는 것을 도시한다.
도 5를 참조하면, 단면도는, 1차 몰드(110)를 형성하기 위해 1차 오버몰딩 동작 이후 리드 프레임 조립체(100)의 선택된 부분을 묘사한다.
도 5에 묘사된 선택된 부분은, 1차 몰드(110)가 전기 연결 경로들을 리드 프레임(202) 상의 제1 와이어 본딩 영역(220) 및 제2 와이어 본딩 영역(222)에 제공하기 위해 상단측 공동들(112)을 포함하는 전자장치 공동(102)을 형성하는 것을 예시한다. 예컨대, 도 8에 대해 본원에 예시 및 추가로 설명된 바와 같이, 상단측 공동들(112)은 MEMS 압력 감지 요소(802)가 제1 MEMS 와이어-본드(820)를 사용하여 제1 와이어 본딩 영역(220)에 그리고 제2 MEMS 와이어-본드(822)를 사용하여 제2 와이어 본딩 영역(222)에 와이어-본딩될 수 있게 한다.
도 5는 또한, 1차 오버몰딩 동작을 위한 양측 클램핑이 리드 프레임(202)의 후면측의 원하지 않는 노출을 나타내는 후면측 공동들(114)을 초래하는 것을 예시한다. 도 5의 단면도에 묘사된 선택된 부분은, 후면측 공동들(114)이 리드 프레임(202)의 후면측 상의 제1 와이어 본딩 영역(220) 및 제2 와이어 본딩 영역(222)의 원하지 않는 노출을 제공하는 것을 도시한다.
도 6 및 도 7은 와이어 본딩 영역들(220-226) 상에서 수지 플래시를 방지하기 위해 양측 클램핑으로부터 발생하는 리드 프레임(202)의 노출된 후면측을 커버하기 위한 2차 오버몰딩 동작을 예시한다. 도 6은 도 3-도 5에 묘사된 리드 프레임 조립체(100) 상의 1차 몰드(110) 위에 놓이는 2차 몰드(120)를 형성하기 위해 2차 오버몰딩 동작을 수행한 이후 리드 프레임 조립체(100)의 후면측의 등각도이다. 도 7은 도 6에 묘사된 리드 프레임 조립체(100)의 단면도를 예시한다. 도 6 및 도 7은, 2차 몰드(120)가 리드 프레임(202)의 후면측 상의 와이어 본딩 영역들(220-226)의 원하지 않는 노출을 치유하기 위해 1차 몰드(110) 상의 후면측 공동들(114)을 커버하는 것을 예시한다.
도 8은, MEMS 압력 감지 요소(802)가 전자장치 공동(102)에 삽입되는 압력 감지 패키지(800)(또한 "칩-온-보드(chip-on-board) 조립체"로 지칭됨)의 등각도이다.
도 8은, MEMS 압력 감지 요소(802)가 1차 몰드(110)의 상단측 공동들(112)을 통해 다수의 MEMS 와이어-본드들을 사용하여 리드 프레임(202)에 와이어-본딩될 수 있는 것을 예시한다. 도 8에서, 제1 MEMS 와이어-본드(820)는 MEMS 압력 감지 요소(802)로부터 리드 프레임(202) 상의 제1 와이어 본딩 영역(220)에 제1 전기 연결을 제공한다. 제2 MEMS 와이어-본드(822)는 MEMS 압력 감지 요소(802)로부터 리드 프레임(202) 상의 제2 와이어 본딩 영역(222)에 제2 전기 연결을 제공하고, 제3 MEMS 와이어-본드(824)는 MEMS 압력 감지 요소(802)로부터 리드 프레임(202) 상의 제3 와이어 본딩 영역(224)에 제3 전기 연결을 제공하고, 제4 MEMS 와이어-본드(826)는 MEMS 압력 감지 요소(802)로부터 리드 프레임(202) 상의 제4 와이어 본딩 영역(226)에 제4 전기 연결을 제공한다.
도 9는 도 8의 압력 감지 패키지(800)의 등각도이고, 1차 몰드(110)는 ASIC(200)가 부착된 리드 프레임(202)에 MEMS 압력 감지 요소(802)의 연결을 추가로 예시하기 위해 투명하게 도시된다. 1차 몰드(110)는 설계 사양에 따라 ASIC(200)로부터 MEMS 압력 감지 요소(802)를 분리한다.
도 10은 도 8 및 도 9에 묘사된 압력 감지 패키지(800)를 포함하는 상대 압/차압을 결정하기 위한 압력 센서(1000)의 선택된 부분의 단면도이다. 도 10에 묘사된 예에서, 압력 센서(1000)는 하우징 포트(1004) 위에 압력 감지 패키지(800)를 위치시킨 후 압력 감지 패키지(800)의 보호를 위한 뚜껑(1002)을 포함한다.
동작 동안, 도 10의 압력 센서(1000)는 MEMS 압력 감지 요소(802)에 의해 차압 측정을 가능하게 하도록 위치된다. 차압 측정을 결정하기 위해, 도 10은, MEMS 압력 감지 요소(802)의 상단 측(즉, 압력 센서(1000)의 뚜껑(1002)을 향하는 측)이 전자장치 공동(102) 내에서 제1 압력에 노출되는 것을 예시한다. MEMS 압력 감지 요소(802)의 하단 측은 차압 측정을 가능하게 하기 위해 1차 몰드(110)(및 2차 몰드)를 통해 하우징 포트(1004)로 연장되는 압력 관통-홀(1006)을 통해 제2 압력에 노출된다. 도 10은, 일부 실시예들에서, 보호 재료(1020)(예컨대, 겔 또는 접착제)가 열악한 환경으로부터 리드 프레임(202)을 보호하기 위해 리드 프레임(202)의 노출된 핀들 아래에 배치될 수 있는 것을 예시한다.
몇몇 요소들의 기능들이, 대안적인 실시예들에서, 더 적은 요소들 또는 단일 요소에 의해 수행될 수 있다는 것이 통상의 기술자들에 의해 인지될 것이다. 유사하게, 일부 실시예들에서, 임의의 기능 요소는 예시된 실시예에 대해 설명된 것들보다 더 적거나 또는 상이한 동작들을 수행할 수 있다. 또한, 예시의 목적들을 위해 구별되는 것으로서 도시된 기능 요소들은 특정 구현에서 다른 기능 요소들 내에 통합될 수 있다.
주제 기술이 바람직한 실시예들에 대해 설명되었지만, 통상의 기술자들은, 다양한 변화들 및/또는 수정들이 주제 기술의 사상 또는 범위에서 벗어나지 않고 주제 기술에 대해 이루어질 수 있다는 것을 쉽게 인지할 것이다. 예컨대, 각각의 청구항은, 비록 그것이 원래 청구되지 않았더라도 다수의 종속 방식으로 임의의 또는 모든 청구항들에 종속할 수 있다.

Claims (20)

  1. 압력 감지 애플리케이션에 대한 오버몰딩된 리드 프레임 조립체(overmolded lead frame assembly)를 형성하는 프로세스로서,
    리드 프레임 상의 와이어 본딩 영역의 전면측 및 후면측 모두에서 상기 리드 프레임을 클램핑하면서 제1 몰드로 상기 리드 프레임의 전면측 및 상기 후면측을 오버몰딩하는 것을 포함하는 1차 오버몰딩 동작을 수행하는 단계- 상기 와이어 본딩 영역에서 상기 리드 프레임을 클램핑하는 것은 상기 1차 오버몰딩 동작 동안 상기 와이어 본딩 영역의 전면측 및 후면측이 상기 제1 몰드에 의해 커버되는 것을 방지하고,
    상기 와이어 본딩 영역의 전면측에 대한 마이크로 전자기계 시스템(microelectromechanical system)(MEMS) 압력 감지 요소의 후속 와이어 본딩을 위해 상기 와이어 본딩 영역의 전면측을 노출시키는 상기 제1 몰드 내의 개구부를 제공하는 전자장치 공동; 및
    상기 MEMS 압력 감지 요소의 배치를 위한 압력 관통-홀을 생성함 -; 및
    상기 1차 오버몰딩 동작 동안 상기 와이어 본딩 영역의 전면측 및 후면측을 클램핑하면서, 2차 오버몰딩 동작 동안 상기 압력 관통-홀이 제2 몰드에 의해 커버되는 것을 방지함으로써, 상기 제1 몰드의 후면측 및 상기 제1 몰드에 의해 커버되는 것이 방지된 상기 와이어 본딩 영역의 후면측의 일부를 상기 제2 몰드로 오버몰딩하는 것을 포함하는 상기 2차 오버몰딩 동작을 수행하는 단계를 포함하는 프로세스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 리드 프레임 조립체는 상기 리드 프레임에 부착된 주문형 집적회로(ASIC)를 포함하는 프로세스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 2차 오버몰딩 동작을 수행하기 전에, 상기 1차 오버몰딩 동작 동안 상기 와이어 본딩 영역의 전면측 및 후면측을 클램핑함으로써, 상기 제1 몰드의 후면측 및 상기 제1 몰드에 의해 커버되는 것이 방지된 상기 와이어 본딩 영역의 후면측의 일부에 대해 사전-컨디셔닝 동작닝(pre-conditioning)을 수행하는 단계를 더 포함하는 프로세스.
  4. 제3항에 있어서, 상기 사전-컨디셔닝 동작은 플라즈마 처리를 포함하는 프로세스.
  5. 제4항에 있어서, 상기 플라즈마 처리는 수소(H2) 가스 또는 수소(H2) 가스와 산소(O2) 가스의 혼합물을 활용하는 프로세스.
  6. 제1항에 있어서, 상기 1차 오버몰딩 동작은 상기 제1 몰드를 형성하기 위해 열경화성 에폭시 수지를 활용하고, 상기 2차 오버몰딩 동작은 상기 제2 몰드를 형성하기 위해 동일한 열경화성 에폭시 수지를 활용하는 프로세스.
  7. 제1항에 있어서, 상기 1차 오버몰딩 동작은 상기 제1 몰드를 형성하기 위해 제1 열경화성 에폭시 수지를 활용하고, 상기 2차 오버몰딩 동작은 상기 제2 몰드를 형성하기 위해 상기 제1 열경화성 에폭시 수지와 상이한 제2 열경화성 에폭시 수지를 활용하는 프로세스.
  8. 제1항에 있어서, 상기 1차 오버몰딩 동작은:
    상기 제1 몰드를 통해 상기 전자장치 공동으로부터 상기 와이어 본딩 영역들로 연장되는 상단측 공동들 - 상기 상단측 공동들은 상기 MEMS 압력 감지 요소와 상기 와이어 본딩 영역들 사이에 MEMS 와이어-본드들을 위한 전기 연결 경로들을 제공함 -; 및
    상기 제1 몰드를 통해 상기 와이어 본딩 영역들 아래의 상기 리드 프레임의 노출된 부분으로 연장되는 후면측 공동들
    의 형성을 초래하는 프로세스.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2 몰드는 상기 후면측 공동들을 커버하지만 상기 상단측 공동들을 커버하지 않는 프로세스.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제2 몰드는 상기 압력 관통-홀을 유지하는 프로세스.
  11. 압력 감지 애플리케이션들에 대한 오버몰딩된 리드 프레임 조립체로서, 상기 오버몰딩된 리드 프레임 조립체는:
    리드 프레임을 포함하는 리드 프레임 조립체 - 상기 리드 프레임은 와이어 본딩 영역들을 포함함 -;
    상기 리드 프레임의 전면측 및 후면측을 커버하는 제1 몰드- 상기 제1 몰드는 상기 리드 프레임이 상기 리드 프레임 상의 상기 와이어 본딩 영역의 전면측 및 후면측 모두에서 클램핑되는 동안 상기 제1 몰드로 상기 리드 프레임의 전면측 및 후면측을 오버몰딩하는 1차 오버몰딩 동작에 의해 형성되고, 상기 와이어 본딩 영역에서 상기 리드 프레임을 클램핑하는 것은 상기 1차 오버몰딩 동작 동안 상기 와이어 본딩 영역의 전면측 및 후면측이 상기 제1 몰드에 의해 커버되는 것을 방지하고,
    상기 와이어 본딩 영역의 전면측에 대한 마이크로 전자기계 시스템(MEMS) 압력 감지 요소의 후속 와이어 본딩을 위해 상기 와이어 본딩 영역의 전면측을 노출시키는 상기 제1 몰드 내의 개구부를 제공하는 전자장치 공동; 및
    상기 MEMS 압력 감지 요소의 배치를 위한 압력 관통-홀을 생성함 -; 및
    상기 1차 오버몰딩 동작 동안 상기 와이어 본딩 영역의 전면측 및 후면측을 클램핑하면서, 2차 오버몰딩 동작 동안 상기 압력 관통-홀이 제2 몰드에 의해 커버되는 것을 방지함으로써, 상기 제1 몰드의 후면측 및 상기 제1 몰드에 의해 커버되는 것이 방지된 상기 와이어 본딩 영역의 후면측의 일부를 상기 제2 몰드로 오버몰딩하는 상기 2차 오버몰딩 동작에 의해 형성된 상기 제2 몰드를 포함하는, 오버몰딩된 리드 프레임 조립체.
  12. 제11항에 있어서, 상기 리드 프레임 조립체는 상기 리드 프레임에 부착된 주문형 집적회로(ASIC)를 포함하는, 오버몰딩된 리드 프레임 조립체.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제1 몰드는 열경화성 에폭시 수지로 형성되고, 상기 제2 몰드는 동일한 열경화성 에폭시 수지로 형성되는, 오버몰딩된 리드 프레임 조립체.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제1 몰드는 제1 열경화성 에폭시 수지로 형성되고, 상기 제2 몰드는 상기 제1 열경화성 에폭시 수지와 상이한 제2 열경화성 에폭시 수지로 형성되는, 오버몰딩된 리드 프레임 조립체.
  15. 제11항에 있어서, 상기 제1 몰드는 차압 측정을 가능하게 하기 위해 상기 MEMS 압력 감지 요소 아래에 상기 압력 관통-홀을 형성하고, 상기 제2 몰드는 상기 압력 관통-홀을 유지하는, 오버몰딩된 리드 프레임 조립체.
  16. 압력 감지 패키지로서,
    리드 프레임을 포함하는 리드 프레임 조립체 - 상기 리드 프레임은 와이어 본딩 영역들을 포함함 -;
    상기 리드 프레임의 전면측 및 후면측을 커버하는 제1 몰드- 상기 제1 몰드는 상기 리드 프레임이 상기 리드 프레임 상의 상기 와이어 본딩 영역의 전면측 및 후면측 모두에서 클램핑되는 동안 상기 제1 몰드로 상기 리드 프레임의 전면측 및 후면측을 오버몰딩하는 1차 오버몰딩 동작에 의해 형성되고, 상기 와이어 본딩 영역에서 상기 리드 프레임을 클램핑하는 것은 상기 1차 오버몰딩 동작 동안 상기 와이어 본딩 영역의 전면측 및 후면측이 상기 제1 몰드에 의해 커버되는 것을 방지하고,
    상기 와이어 본딩 영역의 전면측에 대한 마이크로 전자기계 시스템(MEMS) 압력 감지 요소의 후속 와이어 본딩을 위해 상기 와이어 본딩 영역의 전면측을 노출시키는 상기 제1 몰드 내의 개구부를 제공하는 전자장치 공동; 및
    상기 MEMS 압력 감지 요소의 배치를 위한 압력 관통-홀을 생성함 -; 및
    상기 1차 오버몰딩 동작 동안 상기 와이어 본딩 영역의 전면측 및 후면측을 클램핑하면서, 2차 오버몰딩 동작 동안 상기 압력 관통-홀이 제2 몰드에 의해 커버되는 것을 방지함으로써, 상기 제1 몰드의 후면측 및 상기 제1 몰드에 의해 커버되는 것이 방지된 상기 와이어 본딩 영역의 후면측의 일부를 상기 제2 몰드로 오버몰딩하는 상기 2차 오버몰딩 동작에 의해 형성된 상기 제2 몰드를 포함하고;
    상기 MEMS 압력 감지 요소는 상기 전자장치 공동 내에 배치되는 압력 감지 패키지.
  17. 제16항에 있어서, 상기 리드 프레임 조립체는 상기 리드 프레임에 부착된 주문형 집적회로(ASIC)를 포함하는 압력 감지 패키지.
  18. 제17항에 있어서, 상기 ASIC는 신호-컨디셔닝 회로를 포함하는 압력 감지 패키지.
  19. 제16항에 있어서, 상기 제1 몰드는 차압 측정을 가능하게 하기 위해 상기 MEMS 압력 감지 요소 아래에 상기 압력 관통-홀을 형성하고, 상기 제2 몰드는 상기 압력 관통-홀을 유지하는 압력 감지 패키지.
  20. 제16항에 있어서, 상기 제2 몰드는 엔진 배기 가스 또는 부식성 매체들로부터 상기 와이어 본딩 영역들 아래의 상기 리드 프레임의 노출된 부분을 보호하는 압력 감지 패키지.
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