TW201705412A - 微電子構件裝置的製造方法及微電子構件裝置 - Google Patents
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Abstract
一種用於微電子構件裝置的製造方法及一種相應的微電子構件裝置。該製造方法包括以下步驟:提供具有第一表面及與該第一表面相對佈置的第二表面以及至少一側面的感測器,其中該第一表面至少局部地具有偵測面。在下一步驟中,將犧牲材料鍍覆至該感測器的第一表面,其中該偵測面至少局部地被該犧牲材料覆蓋,且該犧牲材料延伸至該感測器的側面。此外,提供具有安裝面的載體。隨後,在該載體上將該感測器電連接,其中該感測器的第一表面與該載體的安裝面以相對佈置的方式具有距離。最後,將該犧牲材料移除,其中使得該偵測面至少部分地不含該犧牲材料。
Description
本發明係有關於一種用於微電子構件裝置的製造方法及一種相應的微電子構件裝置。
微電子構件裝置,特別是介質感測器,包括具有開口的封裝,其中透過此封裝的開口使得周圍大氣接觸到介質感測器的測量元件。藉由遠離此封裝或外殼之面將此等介質感測器黏接或佈置在載體上。為防止在此封裝的單體化過程中,水或污物進入此等測量元件,在條帶單體化前,藉由膠膜將封裝的開口層合。
但隨著此種介質感測器封裝愈來愈小型化,需要不實施封裝的製造方法。問題在於,在缺少封裝的情況下,無法有效防止敏感的測量元件受到環境因素的影響。特定言之,此問題可透過接觸保護框架或透過將介質感測器覆晶安裝至載體而產生,其中測量元件或偵測面朝向安裝面。但在覆晶安裝過程中,介質感測器的偵測面與載體的安裝面之間會形成間隙(英文:“stand-off”)。透過此間隙,偵測面自外部被自由地接觸到,
特別可能在進一步處理期間受到損傷或污染。
DE 10 2009 057 697 A1描述了一種製造用於化學介質感應器的電極層的方法。
本發明提出一種如申請專利範圍第1項之用於微電子構件裝置的製造方法,及一種如申請專利範圍第11項之相應的微電子構件裝置。
較佳改良方案參閱附屬項。
採用本發明後,便能例如在單體化或表面安裝後,製造通向感測器之偵測面的後續通道。藉由本文所描述之用於微電子構件裝置的製造方法,以成本低廉的方式來防止該偵測面在啟動前受到損傷或污染。
本文係結合感測器及載體來描述該用於微電子構件裝置的製造方法,但理所當然的是,本文所描述之製造方法亦可應用於製造某類微電子構件裝置,其包括多個佈置於載體上的感測器。
根據一種較佳的改良方案,在附加回火步驟或選擇性蝕刻工藝期間將犧牲材料移除。如此便能以簡單且成本低廉的方式移除該犧牲材料,其中該偵測面可不含該犧牲材料。例如可在180℃至200℃的溫度範圍中且在60分鐘內實施該附加回火步驟。例如在該回火步驟期間,該犧牲材料分解為氣相,且特別是可自製程室排出或泵送出去。
根據另一種較佳的改良方案,該犧牲材料包括可熱分解的聚合物。該可熱分解的聚合物特別是可為TDP(英文:“Thermal Decomposable Polymer”)。因而在將感測器電連接至載體的安裝面後,可特別有效地將犧牲材料移除,其中用於將感測器電連接至載體的材料不會受損。
根據另一種較佳的改良方案,該犧牲材料包括可化學分解的材料。如此便能採取成本低廉的選擇性蝕刻工藝來移除該犧牲材料。
根據另一種較佳的改良方案,該載體包括層壓基板或積體電路。因此,本文所描述之製造方法能夠應用於較大範圍的載體。
根據另一種較佳的改良方案,該載體包括至少兩個貫穿接點,其中該等貫穿接點自該安裝面延伸至與該安裝面相對佈置的面,且在該面上佈置有其他焊球,其中該等其他焊球至少局部地與該等貫穿接點存在接觸。如此便能藉由該等其他焊球以表面安裝的方式來進一步構建該微電子構件裝置。此外,在該面上可存在多個具有相應更多焊球的貫穿接點。
根據另一種較佳的改良方案,該等其他焊球佈置在該安裝面上。如此便能藉由該等其他焊球以覆晶安裝的方式來進一步構建該微電子構件裝置。在覆晶安裝過程中,該等其他焊球係以某種方式構建,使得該微電子構件裝置的感測器在覆晶安裝後與另一載體在豎向方向上存在間隔。
根據另一種較佳的改良方案,藉由光微影將該犧牲材料結構化。較佳地,在將該感測器電連接至該載體的安裝面前藉由光微影實施該結構化處理。換言之,在覆晶安裝前藉由光微影將該犧牲材料結構化。特別是可以某種方式來實施該結構化處理,使得該犧牲材料延伸至該感測器的側面,並與該等側面齊平。替代地,可在該載體的單體化過程中使得該犧牲材料與該感測器的側面的邊緣或邊沿在兩個相鄰的感測器之間齊平,其中該犧牲材料可至少在兩個感測器之間且在單體化過程前採用連續式構建方案。此外,以某種方式來結構化該犧牲材料,使得該偵測面可完全被
該犧牲材料覆蓋。此外,例如可在鍍覆該犧牲材料前,透過氮化矽鈍化來附加地防止該偵測面受到高溫及蝕刻劑的影響。特定言之,在用於壓力測量的感測器中實施該氮化矽鈍化。
根據另一種較佳的改良方案,藉由焊球及機械穩定材料來實施該電連接。該機械穩定材料例如可指底部填充材料。在考慮到感測器與基板之不同熱膨脹係數的情況下,該底部填充材料特別是用於提供穩定的電連接。
根據另一種較佳的改良方案,透過材料接合式黏接法來實施該電連接。特定言之,能以省時的方式來實施該電連接。此外,在採用材料接合式黏接法時毋需採用附加的底部填充材料。
根據另一種較佳的改良方案,該材料接合式黏接法基於ICA或NCA法。該ICA法(英文:Isotropic-Conductive Adhesive,德文:isotrop-leitfähiger Klebstoff)基於各向同性導電膠。該NCA法(英文:Non-Conductive Adhesive)基於非導電膠,且用於電接觸所謂之凸點,該凸點特別是可包括金線。如此便能實現省時的電連接,其中固化所需溫度通常低於焊接時的溫度,從而減少用於微電子構件裝置的熱負荷。
本文所描述之用於微電子構件裝置的製造方法的特徵相應地亦適用於該微電子構件裝置,反之亦然。
1‧‧‧載體
2‧‧‧感測器,基板
4‧‧‧機械穩定材料
5‧‧‧通道,間隙
6‧‧‧偵測面
7‧‧‧焊球
7'‧‧‧焊球
8‧‧‧犧牲材料
11‧‧‧安裝面
12‧‧‧面
15‧‧‧貫穿接點,穿孔
21‧‧‧表面,第一表面
22‧‧‧第二表面
23‧‧‧側面
100‧‧‧微電子構件裝置
A‧‧‧距離,步驟
B‧‧‧步驟
C‧‧‧步驟
D‧‧‧步驟
E‧‧‧步驟
圖1為本發明之第一實施方式中用於說明微電子構件裝置及相應的製造方法的垂直截面示意圖;
圖2為本發明之第二實施方式中用於說明微電子構件裝置及相應的製造方法的垂直截面示意圖;圖3為感測器之第一表面的俯視示意圖,用來說明微電子構件裝置的製造方法;圖4為用於說明微電子構件裝置的製造方法的另一俯視示意圖;圖5為圖4中用於說明微電子構件裝置的製造方法的另一垂直截面示意圖;以及圖6為用於說明該製造方法之過程的流程圖。
下面結合實施方式及附圖對本發明的其他特徵及優點進行說明。
附圖中相同的元件符號表示相同或功能相同的元件。
圖1為本發明之第一實施方式中用於說明微電子構件裝置及相應的製造方法的垂直截面示意圖。
圖1中,元件符號100表示具有感測器2的微電子構件裝置,其中感測器2具有偵測面6。此外,圖1示出具有安裝面11的載體1,其中感測器2藉由構建與連接裝置以某種方式安裝在載體1上,使得偵測面6與安裝面11相對佈置,且偵測面6與安裝面11之間設有通向偵測面6的通道5,其中偵測面6透過通道5至少局部地被曝露,且通道5至少局部地不含該構建與連接裝置的材料。
該構建與連接裝置可基於焊球7及機械穩定材料4。替代地,此構建與連接裝置可基於材料接合式黏接法。
可藉由一種製造方法來製造圖1示出的微電子構件裝置100。提供具有表面21及與第一表面21相對佈置的第二表面22,以及至少一側面23的感測器2,其中第一表面21至少局部地具有偵測面6。偵測面6例如可為四邊形,且居中佈置在第一表面21上。偵測面6特別是可用來偵測壓力、濕度及/或氣體,且為感測器2的測量元件的組成部分。換言之,本文所描述的感測器2可指介質感測器。
在該製造方法的下一步驟中,將犧牲材料8鍍覆至感測器2的第一表面21,其中偵測面6至少局部地被犧牲材料覆蓋,且犧牲材料8延伸至感測器2的側面23中的至少一個。例如在該處理步驟中,犧牲材料8可覆蓋感測器2的整個第一表面21,其中可藉由光微影以某種方式將犧牲材料8結構化,使得犧牲材料8延伸至兩個相對佈置的側面23,且與側面23的邊緣或邊沿齊平。特別是可藉由光微影透過此結構化處理使某些區域曝露,該等區域可用於將感測器電連接至載體1的安裝面11。
在下一處理步驟中,提供具有安裝面11的載體1。
在下一處理步驟中,將感測器2電連接在該載體1上,其中感測器2的第一表面21與載體1的安裝面11以相對佈置的方式具有距離A(圖1中由雙箭頭繪示),且在最後的處理步驟中,將犧牲材料8移除,其中使得偵測面6至少部分地不含犧牲材料8。
圖1中,元件符號8表示犧牲材料,其可在移除前存在於通道5中。亦即,將犧牲材料8移除後,通道5及偵測面6可至少局部地不含該構建與連接裝置的材料。圖1所示之微電子構件裝置100基於藉由焊球7的電連接及機械穩定材料4。替代地,該電連接亦可透過材料接合式黏接法
來實施。為此,特別是可使用ICA或NCA法。
具有安裝面11的載體1可包括積體電路,其中此電連接可藉由焊球7或替代地透過本文所描述之材料接合式黏接法來實施。
載體1可包括至少兩個貫穿接點或穿孔15。貫穿接點15自安裝面11延伸至與安裝面11相對佈置的面12。其他焊球7'佈置在面12上,其中其他焊球7'至少局部地與貫穿接點15存在接觸。如圖1所示,貫穿接點15及其他焊球7'與感測器2側向間隔佈置。透過面12上的其他焊球7'便能簡單地進一步構建微電子構件裝置100。
圖2為本發明之第二實施方式中用於說明微電子構件裝置及相應的製造方法的垂直截面示意圖。
圖2所示之微電子構件裝置100基於圖1所示之微電子構件裝置100,不同之處在於,該等其他焊球7'佈置在載體1的安裝面11上,因而毋需設置貫穿接點。換言之,如圖2所示,焊球7'及感測器2佈置在安裝面11上,其中焊球7'與感測器2側向地間隔佈置。如此便能重新透過覆晶安裝來進一步構建微電子構件裝置100。此外還能簡化微電子構件裝置100的豎向整合。
圖3為感測器之第一表面的俯視示意圖,用來說明微電子構件裝置的製造方法。
圖3中,元件符號21表示感測器2的第一表面,元件符號23表示感測器2的相應側面23。如圖2所示,偵測面6可呈四邊形且居中構建在第一表面21上。第一表面21可具有多個偵測面6,從而提高特別是感測器2的靈敏度。偵測面6特別是可為感測器2的測量元件的組成部分。
如圖2所示,可以平行於感測器2的兩個相對佈置的側面23的方式來佈置焊球7。用於構建間隙5的區域,較佳不含用於將感測器2電連接至載體1的安裝面11上的位置。換言之,鍍覆有犧牲材料8的區域不含電連接位置。
圖4為用於說明微電子構件裝置的製造方法的另一俯視示意圖。
圖4基於圖3所示之感測器的第一表面21的俯視圖,不同之處在於,可藉由光微影而被結構化的犧牲材料8覆蓋偵測面6。此外,犧牲材料8以某種方式被結構化,使得犧牲材料8與感測器2的側面23齊平。例如可將犧牲材料構建為條帶形,其中條帶的末端與感測器2的側面23齊平。作為替代方案,可以某種方式將犧牲材料結構化,使得犧牲材料被結構化處理為十字形。較佳地,將焊球7相應地構建在感測器2之第一表面21的角區中。
在之後的處理步驟中,將犧牲材料8至少部分地自偵測面6移除。
圖5為圖4中用於說明微電子構件裝置的製造方法的另一垂直截面示意圖。
圖5為在將感測器2覆晶安裝至載體1的安裝面11前,感測器2的側視圖。如圖5所示,焊球7係以某種方式構建,使得在將基板2鍍覆至載體1的安裝面11後,感測器2的第一表面21與載體1的安裝面11以相對佈置的方式具有距離A(參閱圖1)。
圖6為用於說明該製造方法之過程的流程圖。
如圖6所示,微電子構件裝置100的製造方法包括步驟A
至E,在步驟A中,提供具有第一表面21及與第一表面21相對佈置的第二表面22以及至少一側面23的感測器2,其中第一表面21至少局部地具有偵測面6。在下一步驟B中,將犧牲材料8鍍覆至感測器2的第一表面21,其中偵測面6至少局部地被犧牲材料8覆蓋,且犧牲材料8延伸至感測器2的側面23。此外在步驟C中,提供具有安裝面11的載體1。隨後在步驟D中,在載體1上將感測器2電連接,其中感測器2的第一表面21與載體1的安裝面11以相對佈置的方式具有距離A。隨後在步驟E中,將犧牲材料8移除,其中使得偵測面6至少部分地不含犧牲材料8。
換言之,在覆晶安裝後,選擇性地移除犧牲材料8。其中可藉由用焊球7及機械穩定材料4進行覆晶安裝或者透過材料接合式黏接法來實施電連接。
此外,步驟A至E以圖6所示的順序進行。
犧牲材料8直至側面23的設計方案例如用於在感測器2鍍覆在載體1上的狀態下,實現用來移除犧牲材料8的通道。透過該佈置方案便能形成通向犧牲材料的側向通道,即使如圖1及2所示之底部填充後亦是如此。
1‧‧‧載體
2‧‧‧感測器,基材
4‧‧‧機械穩定材料
5‧‧‧通道,間隙
6‧‧‧偵測面
7‧‧‧焊球
7'‧‧‧焊球
8‧‧‧犧牲材料
11‧‧‧安裝面
12‧‧‧面
15‧‧‧貫穿接點,穿孔
21‧‧‧表面,第一表面
22‧‧‧第二表面
23‧‧‧側面
100‧‧‧微電子構件裝置
A‧‧‧距離
Claims (14)
- 一種用於微電子構件裝置(100)的製造方法,包括以下步驟:A)提供具有第一表面(21)及與該第一表面(21)相對佈置的第二表面(22)以及至少一側面(23)的感測器(2),其中該第一表面(21)至少局部地具有至少一偵測面(6);B)將犧牲材料(8)鍍覆至該感測器(2)的第一表面(21),其中該至少一偵測面(6)至少局部地被該犧牲材料(8)覆蓋,且該犧牲材料(8)延伸至該感測器(2)的側面(23);C)提供具有安裝面(11)的載體(1);D)將該感測器(2)電連接至該載體(1),其中該感測器(2)的第一表面(21)與該載體(1)的安裝面(11)以相對佈置的方式具有距離(A);E)移除該犧牲材料(8),其中使得該偵測面(6)至少部分地不含該犧牲材料(8)。
- 如申請專利範圍第1項之製造方法,其中在附加回火步驟或選擇性蝕刻工藝期間將該犧牲材料(8)移除。
- 如申請專利範圍第1或2項之製造方法,其中該犧牲材料(8)包括可熱分解的聚合物。
- 如申請專利範圍第1或2項之製造方法,其中該犧牲材料(8)包括可化學分解的材料。
- 如申請專利範圍第1或2項之製造方法,其中該載體(1)包括層壓基板或積體電路。
- 如申請專利範圍第5項之製造方法,其中該載體(1)包括至少兩個貫穿接點(15),其中該等貫穿接點(15)自該安裝面(11)延伸至與該安裝面(11)相對佈置的面(12),且在該面(12)上佈置有其他焊球(7'),其中該等其他焊球(7')至少局部地與該等貫穿接點(15)存在接觸。
- 如申請專利範圍第5或6項中任一項之製造方法,其中該等其他焊球(7')佈置在該安裝面(11)上。
- 如申請專利範圍第1或2項之製造方法,其中藉由光微影將該犧牲材料(8)結構化。
- 如申請專利範圍第1或2項之製造方法,其中藉由焊球(7)及機械穩定材料(4)來實施該電連接。
- 如申請專利範圍第1或2項之製造方法,其中透過材料接合式黏接法來實施該電連接。
- 如申請專利範圍第10項之製造方法,其中該材料接合式黏接法基於ICA或NCA法。
- 一種微電子構件裝置(100),具有:感測器(2),其中該感測器(2)具有至少一偵測面(6);具有安裝面(11)的支架(1);其中該感測器(2)藉由一構建與連接裝置以某種方式安裝在該載體(1)上,使得該偵測面(6)與該安裝面(11)相對佈置,以及該偵測面(6)與該安裝面(11)之間設有通向該偵測面(6)的通道(5),其中該偵測面(6)透過該通道(5)至少局部地被曝露,且該通道(5) 至少局部地不含該構建與連接裝置的材料。
- 如申請專利範圍第12項之微電子構件裝置(100),其中該構建與連接裝置基於焊球及機械穩定材料。
- 如申請專利範圍第12項之微電子構件裝置(100),其中該構建與連接裝置基於材料接合式黏接法。
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