TWI744779B - 多器件封裝結構及其製作方法 - Google Patents

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Abstract

本發明公開了多器件封裝結構及其製作方法。其中,該 多器件封裝結構包括:襯底;設於所述襯底一側的控制器件和壓力感測器件;封裝殼體,所述封裝殼體位於所述襯底的所述一側上,且封裝殼體上設有腔體,且至少所述壓力感測器件的部分感測區域裸露於所述腔體的底部;其中,所述腔體的側壁至少有一個角為倒角結構。上述方案,能夠提高多器件封裝結構的製作良率。

Description

多器件封裝結構及其製作方法
本發明涉及封裝技術領域,特別是涉及多器件封裝結構及其製作方法。
壓力感測器件廣泛應用在消費電子、汽車電子、工業電子領域。例如,汽車電子行業中,將其應用於胎壓監測系統,可以監測輪胎氣壓的狀況,較大程度上減少了交通事故的發生。
為實現壓力監測,通常將包含壓力感測器件和控制器件進行封裝形成多器件封裝結構,由於壓力感測器件需要感測外界的壓力,對壓力感測器件的封裝要求與對控制器件的封裝要求有所區別。基於多器件封裝結構件的特殊封裝要求,如何提高包含壓力感測器件的多器件封裝結構的製作良率是當前較為關鍵的課題。
本發明主要解決的技術問題是提供多器件封裝結構及其製作方法,能夠提高多器件封裝結構的製作良率。
為了解決上述問題,本發明第一方面提供了一種多器件封裝結構,包括:襯底;設於所述襯底一側的控制器件和壓力感測器件;封裝殼體,所述封裝殼體位於所述襯底的所述一側上,且所述封裝殼體上設有腔體,且至少所述壓力感測器件的部分感測區域裸露於所述腔體的底部。所述腔體的側壁至少有一個角為倒角結構。
為了解決上述問題,本發明第二方面提供了一種多器件封裝結構的製作方法,包括:提供一襯底;在襯底的一側設置控制器件;在所述襯底的所述一側注入封裝料,並利用模具通過保護膜對所述封裝料進行開腔,以形成設有腔體的封裝殼體,其中,所述腔體的側壁至少有一個角為倒角結構;在所述腔體內設置壓力感測器件;對所述腔體內的器件覆蓋保護層。
為了解決上述問題,本發明協力廠商面提供了一種多器件封裝結構的製作方法,包括:提供一襯底;在襯底的一側設置控制器件和壓力感測器件;在所述襯底的所述一側注入封裝料,並利用模具通過保護膜對所述封裝料進行開腔,以形成設有腔體的封裝殼體,其中,所述壓力感測器件的至少部分感測區域裸露於所述腔體的底部,且所述腔體的側壁至少有一個角為倒角結構。
上述方案中,多器件封裝結構利用設有腔體的封裝殼體對壓力感測器件進行封裝,且該腔體的側壁至少一個角為倒角結構,對於多器件封裝結構的製作工藝過程中,在利用模具通過保護膜對封裝殼體進行開腔形成封裝殼體的腔體 時,由於腔體側壁的角為倒角結構,可以降低在開腔過程中保護膜受到的應力集中性,故避免保護膜的損壞,提高了製作良率。
100:多器件封裝結構
110:襯底
111:側
120,1920:控制器件
121,131,161,171,1921,1931,1961:黏接材料
122,132,162,1922,1932,1962:焊線
123,136,142,1421,1422:上表面
130,1960,1930:感測器件
133:感測區域
134:外部壓力感測密閉腔
135:第一壓力膜
137:隔離結構
1371:保護腔
1372:保護蓋
13721:空間
13722:開口
138:參考壓力感測密閉腔
139:第二壓力膜
140,1940:封裝殼體
141,1941:腔體
1411:底部
1412:側壁
1412a:臺階
1412a1:端角
1412b:連接處
1412c:角
150,1950:保護層
160:感測器件
172:開口
1910:襯底
1948:模具
1949:保護膜
h1,h2:高度
S1810,S1820,S1830,S1840,S1850,S2010,S2020,S2030,S2040:步驟
第1圖是本發明多器件封裝結構第一實施例的側剖結構示意圖。
第2圖是本發明多器件封裝結構的壓力感測器件第一實施例的側剖結構示意圖。
第3圖是本發明多器件封裝結構第二實施例的側剖結構示意圖。
第4圖是本發明多器件封裝結構第三實施例的側剖結構示意圖。
第5圖是本發明多器件封裝結構第四實施例的側剖結構示意圖。
第6圖是本發明多器件封裝結構第五實施例的側剖結構示意圖。
第7圖是本發明多器件封裝結構第六實施例的側剖結構示意圖。
第8圖是本發明多器件封裝結構第七實施例的側剖結構示意圖。
第9圖是本發明多器件封裝結構第八實施例的側剖結構示意圖。
第10圖是本發明多器件封裝結構第九實施例的側剖結構示意圖。
第11圖是本發明多器件封裝結構第十實施例的側剖結構示意圖。
第12圖是本發明多器件封裝結構的壓力感測器件第二實施例的側剖結構示意圖。
第13圖是本發明多器件封裝結構的壓力感測器件第三實施例的側剖結構示意圖。
第14圖是本發明多器件封裝結構的壓力感測器件第四實施例的側剖結構示意圖。
第15圖是本發明多器件封裝結構的壓力感測器件第五實施例的側剖結構示意圖。
第16圖是本發明多器件封裝結構的壓力感測器件第六實施例的側剖結構示意圖。
第17圖是本發明多器件封裝結構的壓力感測器件第七實施例的側剖結構示意圖。
第18圖是本發明多器件封裝結構的製作方法一實施例的流程示意圖。
第19a圖-第19h圖是利用本發明多器件封裝結構的製作方法一實施例對應步驟製作得到的多器件封裝結構的結構示意圖。
第20圖是本發明多器件封裝結構的製作方法另一實施例的流程示意圖。
下面結合說明書附圖,對本發明實施例的方案進行詳細說明。
以下描述中,為了說明而不是為了限定,提出了諸如特定系統結構、介面、技術之類的具體細節,以便透徹理解本發明。
本文中術語“和/或”,僅僅是一種描述關聯物件的關聯關係,表示可以存在三種關係,例如,A和/或B,可以表示:單獨存在A,同時存在A和B,單獨存在B這三種情況。另外,本文中字元“/”,一般表示前後關聯物件是一種“或”的關係。本發明所述的多個或若干個,應理解為兩個或者兩個以上。
本文所述的多器件封裝結構可用於任意壓力檢測系統,例如可用於胎壓監測系統(tire pressure monitoring system)。具體地,該多器件封裝結構可以為胎壓監測晶片。可以理解的是,該多器件封裝結構包含壓力感測器件,故也可稱為壓力感測器。
請參閱第1圖,第1圖是本發明多器件封裝結構一實施例的側面剖視結構示意圖。本實施例中,多器件封裝結構100包括襯底110、控制器件120、壓力感測器件130、封裝殼體140和保護層150。
具體地,該襯底110可以但不限是金屬引線框架、塑膠基板、陶瓷基板等襯底。
控制器件120設置在襯底110的一側111。在一具體應用中,控制器件120可通過第一器件黏接材料121固定在襯底110上,且可通過焊線122與襯底110電連接。控制器件120具體可以為微控制單元(Microcontroller Unit,MCU)晶片。
壓力感測器件130設置在襯底110的一側111。壓力感測器件130可通過第二器件黏接材料131固定在襯底110的一側111,且可通過焊線132與襯底110或控制器件120電連接。例如,如第1圖所示,壓力感測器件130固定在控制器件120的上表面123(可以理解的是,本文所述的上表面為相應器件或結構遠離襯底的表面)上,壓力感測器件130通過焊線132與控制器件120電連接;又例如,如第7圖所示,壓力感測器件130與控制器件120分別固定在襯底110的一側111的表面上,壓力感測器件130通過焊線132與襯底110電連接。
壓力感測器件130設有感測區域,以用於敏感外部壓力。具體而言,結合參閱第2圖,壓力感測器件130包括感測區域133和外部壓力感測密閉腔134,感測區域133對應於該外部壓力感測密閉腔134的一表面(可以理解的是,本文所述的感測密閉腔的表面可以為該感測密閉腔內任意方位的表面)。具體地,感測區域133由第一壓力膜135形成,感測區域133和外部壓力感測密閉腔134的一表面分別為第一壓力膜135的相對兩側。
封裝殼體140位於襯底110的一側111上,且設有腔體141,且至少壓力感測器件130的部分感測區域133裸露於所述腔體141的底部1411。在具體應用中,該封裝殼體140可為任意能夠保護器件的材料,通常為硬性較大的材料如為塑膠。
具體而言,如第1圖所示,該封裝殼體140可覆蓋襯底110一側111上的器件(可理解為覆蓋襯底110一側111 上的部分器件或全部器件)如控制器件120、下述的感測器件130及其焊線等,以對除壓力感測器件130以外的器件進行封裝保護,例如腔體141設置在控制器件120上,且腔體141的底部1411裸露出控制器件120的至少部分上表面,壓力感測器件130設於腔體底部1411的控制器件120的上表面上。當然,如第7圖所示,腔體141設置在也可襯底110上,且腔體141的底部1411裸露出襯底110的部分上表面,壓力感測器件130設於腔體底部1411的襯底110的上表面上;或者,如第9圖,封裝殼體140也可部分覆蓋該壓力感測器件130,如腔體141設於壓力感測器件130的上表面上,只要保證部分感測區域133裸露於腔體141的底部1411即可。對於採用封裝殼體140覆蓋襯底100上的至少部分器件,再通過下述保護層對腔體141對壓力感測器件130進行封裝保護,相對於直接採用保護層封裝襯底上的所有器件,可減少保護層材料的使用,降低保護層的封裝成本,而且相比於採用保護層,採用封裝殼體能夠更好保護非壓力感測器件,可提高封裝可靠性,且採用封裝殼體和保護層結合的方式來封裝,可降低封裝工藝控制要求,提高製作良率。需要說明的是,在如第9圖所示的實施例中,腔體141設於壓力感測器件130上,可根據實際需求在腔體內設置或設置下述保護層,即多器件封裝結構可包括或不包括下述保護層。例如,若壓力感測器件130的焊線不裸露於腔體中,腔體內可不設下述保護層,此時進一步降低封裝成本,且提高壓力感測器件的感測區域對壓力的敏感度。
可以理解的是,封裝殼體140也可不覆蓋襯底110上的所有器件或部分器件,例如封裝殼體140設在襯底110的一側111的外周,以將襯底110上的所有器件包圍,且所有器件都裸露在腔體141的底部1411。此時,該襯底上的所有器件均由下述的保護層覆蓋,以進行封裝保護。
保護層150用於覆蓋腔體141中的器件。如第1圖所示,保護層150覆蓋壓力感測器件130及其焊線132。可以理解的是,若腔體141內還有其他器件,則保護層150一併覆蓋其他器件及其相關焊線。具體而言,該保護層150可以為凝膠(gel)或者其他具有一定彈性以能夠將外部壓力傳遞至壓力感測器件130的材料。例如,在封裝該多器件封裝結構100的過程中,將膠水注入腔體141至一定高度,以覆蓋該腔體141中的器件,然後對膠水進行固化形成凝膠,進而對腔體141的器件進行保護。本實施例多器件封裝結構的外部壓力通過保護層150傳遞至壓力感測器件130的感測區域,進而可實現對外部壓力的測量。
請繼續結合第1圖,多器件封裝結構100還可以用於檢測出壓力以外的資料,故多器件封裝結構100還可包括用於至少一個檢測其他資料的感測器件160,該至少一個感測器件160設於襯底110的一側111上。如第1圖所示,每個感測器件160的全部由封裝殼體140覆蓋。應理解,在其他實施例中,感測器件160也可部分由封裝殼體140覆蓋(如封裝殼體140僅覆蓋感測器件160的焊接處及其焊線),感測器件160未被封裝殼體140覆蓋的部分則可由保護層或其他材料覆蓋或 者直接裸露。具體地,感測器件160可以為加速度、溫度等感測器件。在一具體應用中,該多器件封裝結構100除包括上述結構外還包括加速度感測器件160,以作為能夠監測輪胎壓力和加速度的胎壓監測晶片。
該至少一個感測器件160可集成在一個器件組中,具體可採用堆疊或平鋪的方式集成。另外,如第1圖所示,該至少一個感測器件160可設置在襯底110上。在另一實施例中,如第8圖所示,該至少一個感測器件160可設置在控制器件120的上表面。在一具體應用中,感測器件160可通過第三器件黏接材料161固定在襯底110或控制器件120上,且可通過焊線162與襯底110或控制器件120電連接。可以理解的是,該多器件封裝結構100可根據實際需求設置感測器件160,在一些實施例中,多器件封裝結構100可以不設有感測器件160,故在此不作限定。
可以理解的是,上述第一器件黏接材料、第二器件黏接材料、第三器件黏接材料可以為相同或不同的黏接材料,具體可以為導電膠水、不導電膠水、黏貼膜和底部填充膠、模塑膠等。上述控制器件、壓力感測器件、感測器件具體可以為控制晶片、壓力感測晶片和相關傳感晶片。上述控制器件、壓力感測器件、感測器件等器件可以採用倒裝焊接的方式設置在襯底或其他器件上。
請繼續結合第1圖,在一些實施例中,封裝殼體140的腔體141的側壁1412的至少一個角可設為倒角結構。如第1圖所示,腔體141的側壁1412的所有角可均為倒角結構。 對於多器件封裝結構的製作工藝,該腔體141通常採用模具對封裝料進行按壓形成,腔體141的側壁1412形狀依賴於模具形狀。為了保護對應腔體141位置上的器件或襯底,通常採用模具通過保護膜對封裝料按壓,以降低模具對形成的腔體內的器件或襯底的壓力。為了避免模具通過保護膜按壓封裝料時,容易導致保護膜損壞,可將模具的至少部分角設置成倒角結構,進而最終形成腔體141對應角為倒角結構。由此,可使得開腔過程中保護膜受到的應力集中性降低,避免保護膜的損壞,增加製作過程中保護膜的使用壽命,降低製作過程中因為保護膜損壞導致的報警率,提高製作良率(也稱為封裝良率)。
請繼續結合第1圖,在一些實施例中,腔體141的側壁1412可設置為階梯狀結構。例如,側壁1412包括多個臺階1412a,該多個臺階1412a依序連接形成階梯狀結構。其中,該階梯狀結構中的至少一個角為倒角結構,如每個臺階1412a的端角1412a1和臺階1412a之間的連接處1412b均為倒角結構。另外,臺階1412a可以根據實際需求設置成任意形狀,例如第1圖所示臺階1412a為矩形或類矩形,且臺階1412a的上表面可以為水準(第1圖所示)或者與水準面具有一定角度。另外,臺階1412a之間的連接處1412b所形成的夾角β可以根據實際需求設置為直角(如第1圖所示)、鈍角(如第3圖所示)或銳角(如第4圖所示)。本實施例將腔體141的側壁設置成階梯狀,使得側壁的每個臺階深度比非階梯狀的整個側壁(如第5圖所示)深度降低,故同樣可使得封裝過程中保護膜受到的應力集中性降低,避免保護膜的損壞,增加製作過程中 保護膜的使用壽命,降低製作過程中因為保護膜損壞導致的報警率,提高製作良率。
可以理解的是,在側壁設為階梯狀的實施例中,可將某一臺階1412a的高度作為保護層150的參考高度,即在加入保護層150時將保護層的高度加到某一臺階1412a的高度為止。再者,如第4圖所示,臺階1412a之間的連接處1412b可以為向襯底110延伸的凹槽,由此在加入保護層時,可將某一臺階1412a的高度作為保護層的參考高度,並將熱化成液體的保護層材料加入腔體141至某一臺階1412a的高度後停止加入,且多餘的保護層材料則可流入連接處1412b的凹槽中。
另外,在該腔體141的側壁1412也可不設置為階梯狀結構,如第5圖所示,側壁1412相當為一個深度較大的臺階。其中,該側壁1412的角1412c可但不限定設置為倒角結構。
請繼續結合第1圖,在一些實施例中,為進一步提高對腔體141中器件的保護,多器件封裝結構100還可包括蓋體170。蓋體170覆蓋於腔體141的上方,且對應腔體141的位置設有開口172。該蓋體170用於進一步保護腔體141中的器件。本實施例多器件封裝結構的外部壓力通過開口改變腔體中的氣壓,壓力感測器件130通過感測腔體141內的氣壓來測得外部壓力。當然,在其他實施例中,多器件封裝結構100也可不設蓋體170,在此不做限定。
具體地,蓋體170連接於封裝殼體140的至少部分上表面142,並通過該連接部分延伸至腔體141的上方,以 實現對腔體141的覆蓋。具體地,蓋體170可通過蓋體黏接材料171實現該連接。由於封裝殼體140的上表面142具有較大面積,故蓋體170可實現較大面積的黏接,以提高蓋體連接的可靠性,且工藝簡單,封裝殼體翹曲度更小,散熱能力更強。可以理解的是,為實現最大程度的連接可靠性,可將封裝殼體140的上表面均作為與蓋體170連接的連接區域,即覆蓋蓋體黏接材料171與連接蓋體170。但對於封裝殼體140的上表面142的面積較大的情況下,蓋體170可選擇與封裝殼體140的部分上表面142進行連接,其中,不與蓋體170連接的至少部分上表面1422的高度等於或低於與蓋體170連接的上表面1421的高度。例如,如第1圖所示,封裝殼體140不與蓋體170連接的上表面1422的高度等於與蓋體170連接的上表面1421的高度;又或者,如第6圖所示,對於封裝殼體140不與蓋體170連接的部分上表面1422的高度h1低於與蓋體170連接的上表面1421的高度h2,以減少封裝料的使用,降低成本。
可以理解的是,蓋體170連接封裝殼體140的至少部分上表面的情況下,該蓋體170可設置為覆蓋封裝殼體140的整個上表面,如第1圖所示,對於封裝殼體140的不與蓋體170連接的上表面,蓋體170也覆蓋於上。通過將蓋體覆蓋裝殼體140的整個上表面,可使得封裝殼體翹曲度更小
另外,在側壁1412設為階梯狀的實施例中,蓋體170也可連接於側壁1412的某一臺階上,例如通過蓋體黏接材料連接於臺階上,由此可減少蓋體170的面積,減低成本。另 外,蓋體黏接材料具體可採用器件黏接材料來實現,例如為膠水,雙面膠等。
請參閱第7圖和第8圖,多器件封裝結構100的壓力感測器件130可設置在襯底110一側111的表面上。具體地,封裝殼體140的腔體141設置在襯底110上,且腔體141的底部1411裸露出襯底110的部分表面,壓力感測器件130設於腔體底部1411的襯底110的表面上,保護層150覆蓋壓力感測器件130及其焊線132。其中,對於第8圖所示實施例,該感測器件130可設置在控制器件120的上表面上。
請參閱第9圖-第11圖,多器件封裝結構100的腔體141設於壓力感測器件130上,壓力感測器件130的部分感測區域裸露於腔體141的底部1411。其中,在一些實施例中,如第9圖所示,壓力感測器件130可設置在控制器件120的上表面上,且感測器件160可設在襯底110上,當然,感測器件160也可與壓力感測器件130分別設置在控制器件120上,在此不做限定。在一些實施例中,如第10圖所示,壓力感測器件130也可與控制器件120分別設置在襯底110上。在一些實施例中,如第11圖所示,壓力感測器件130可與控制器件120分別設置在襯底110上,且該感測器件160可設置在控制器件120的上表面上。其中,對於多器件封裝結構100的腔體141設於壓力感測器件130上的實施例,可根據實際需求在腔體141內設置或不設置保護層。
需要說明的是,上述實施例中,該多器件封裝結構的腔體側壁1412可根據需求設置或不設置為上述倒角結構 和階梯狀結構,另外,控制器件120、感測器件160以及蓋體170也可根據多器件封裝結構的實際需求進行選擇設置,在此也不做限定。例如,在一實施例中,可將壓力感測器件單獨封裝得到一壓力感測器,控制器件和感測器件等其他器件另外單獨封裝至另一系統中,也即,該壓力感測器為將本文多器件封裝結構實施例中的控制器件和感測器件剔除後形成的封裝結構。但,相比於將控制器件另外封裝,上述實施例將壓力感測器件與控制器件和感測器件等器件一併封裝,可得到一個較小的系統封裝(system in package),減小封裝尺寸,使得控制器件和壓力感測器件可以進行封裝級別的直接互連,減少了器件之間的封裝寄生。
對於上述各實施例,為防止外部物體作用於該壓力感測器件130的感測區域,以對感測區域進行損壞,請參閱第12圖-第14圖,壓力感測器件130的上表面136還設有隔離結構137,該隔離結構137用於隔離外部物體作用於上表面136中的感測區域133。例如,對於封裝殼體的腔體設置壓力感測器件上的實施例,在製作過程,需要採用模具通過保護膜對封裝料進行作用,以在壓力感測器件上形成腔體,此時,隔離結構137可用於防止模具作用於感測區域上,以對感測區域進行損壞。
在一些實施例中,如第12圖所示,隔離結構137包括由上表面136向壓力感測器件130的下表面延伸而形成的保護腔1371,其中,作為保護腔137的底部或側壁的上表面部分為所述壓力感測器件的感測區域133。例如,對於外部壓力 感測密閉腔134設於保護腔137底部的實施例中,保護腔137的底部上表面部分為第一壓力膜135的一側,而外部壓力感測密閉腔134的部分表面作為第一壓力膜135的另一側;對於外部壓力感測密閉腔134設於保護腔137側面的實施例中,保護腔137的側壁上表面部分為第一壓力膜135的一側,而外部壓力感測密閉腔134的部分表面作為第一壓力膜135的另一側。
在一些實施例中,如第13圖所示,隔離結構137包括設於上表面136上的保護蓋1372,保護蓋1372與上表面136中的感測區域133形成有空間13721,且保護蓋1372設有與空間13721連通的開口13722。具體地,壓力感測器件130的上表面設置第一壓力膜135,其中,第一壓力膜135的一側作為上表面136中的感測區域133,第一壓力膜135的另一側為外部壓力感測密閉腔134的部分表面。
在一些實施例中,如第14圖所示,隔離結構137可包括上述保護腔1371和保護蓋1372。
上述設有隔離結構的實施例中,利用上述隔離結構中的保護腔1371和/或保護蓋1372,可避免在製作多器件封裝結構過程中,採用模具對壓力感測器件上進行開腔時,模具對第一壓力膜135的損傷,故可保護第一壓力膜135。
請參閱第15圖-第17圖,具體地,第15圖示出的為隔離結構包括上述保護腔1371的實施例,第16圖示出的為隔離結構包括上述保護蓋1372,第17圖示出的為隔離結構包括上述保護腔1371和保護蓋1372的實施例。為提高壓力感測器件130的壓力測量的準確性,壓力感測器件130除設有外部 壓力感測密閉腔134和第一壓力膜135外,還可設有參考壓力感測密閉腔138和第二壓力膜139。其中,第二壓力膜139的相對兩側分別為外部壓力感測密閉腔134的另一表面和參考壓力感測密閉腔138的一表面。該參考壓力感測密閉腔138可為真空設置。在進行壓力測量時,可利用第一壓力膜135和第二壓力膜139分別測得外部壓力感測密閉腔134和參考壓力感測密閉腔138的當前感測值;根據參考壓力感測密閉腔138的當前感測值和未封裝前測量的參考壓力感測密閉腔138的參考感測值,對外部壓力感測密閉腔134的當前感測值進行補償,以便得到準確的測量壓力數值。該補償結構能夠在封裝殼體130發生翹曲等異常情況時,也能保證壓力資料的準確測量。
可以理解的是,壓力感測器件130可根據實際需求選擇設置上述隔離結構和參考壓力感測密閉腔,例如在一實施例中,壓力感測器件130可不設置隔離結構,僅設置參考壓力感測密閉腔。故,在此對壓力感測器件的具體結構不做限定。
請參閱第18圖,第18圖是本發明多器件封裝結構的製作方法一實施例的流程示意圖。本實施例中,該製作方法包括以下步驟:
S1810:提供一襯底。
如第19a圖所示,提供一襯底1910。其中,襯底1910可以但不限是金屬引線框架、塑膠基板、陶瓷基板等襯底。
S1820:在襯底的一側設置控制器件。
如第19b圖所示,在襯底1910的一側上設置控制器件1920,其中,可採用第一器件黏接材料1921將控制器件1920黏接在襯底1910上。
可以理解的是,對於多器件封裝結構還需感測除壓力外的其他資料時,本步驟還包括在襯底1910的一側上設置至少一個感測器件1960,其中,可採用第三器件黏接材料1961將感測器件1960黏接在襯底1910上。當然,在其他實施例中,本步驟還可包括在控制器件1920上設置至少一個感測器件1960,以使感測器件1960堆疊在控制器件1920上。
繼續參閱第19c圖,在設置相關器件後,本步驟還可包括利用焊線將相關器件連接。例如,利用焊線1922將控制器件1920與襯底1910相連,利用焊線1962將感測器件1960與控制器件1920相連。
S1830:在所述襯底的所述一側注入封裝料,並利用模具通過保護膜對所述封裝料進行開腔,以形成設有腔體的封裝殼體。
如第19d圖所示,採用在襯底1910的一側注入封裝料1940,並採用模具1948通過保護膜1949對封裝料1940進行按壓以進行開腔(open cavity),形成如第19e圖所示的設有腔體1941的封裝殼體1940。其中,該封裝料可以為塑膠,故可採用模塑開腔的方式來形成該腔體。
可以理解的是,本實施例採用模具1948對應控制器件1920的位置進行開腔,以形成至少裸露部分控制器件1920的上表面的腔體1941。在其他實施例中,也可採用模具 1948對應襯底的位置進行開腔,以形成至少裸露部分襯底1910的上表面的腔體1941。
在一些實施例中,腔體1941的側壁至少有一個角為倒角結構。具體地,採用至少一個角為倒角結構的模具1948通過保護膜1949對封裝料1940進行開腔,以形成相應角為倒角結構的腔體1941。由此,由於倒角可降低保護膜受到的應力集中性,進而避免保護膜損壞,以提高製作良率。
在一些實施例中,腔體1941的側壁可設置為階梯狀結構。具體地,採用相應側壁為階梯狀結構的模具1948通過保護膜1949對封裝料1940進行階梯狀開腔(step open cavity),以形成側壁為階梯狀結構的腔體1941。由此,階梯狀結構可使得每個臺階的深度比整體側壁深度低,故可降低保護膜受到的應力集中性,進而避免保護膜損壞,便於在開腔過程中工藝控制,以提高製作良率。另外,階梯狀結構的臺階也可以作為加入保護層的高度參考面。
在一些實施例中,形成的封裝殼體1940覆蓋襯底1910的一側上的器件如控制器件1920和感測器件1960等,且腔體1941設置於控制器件1920或襯底1910上且腔體1941的底部裸露出控制器件1920的部分表面或襯底1910的部分表面。
S1840:在腔體內設置壓力感測器件。
如第19f圖所示,在腔體1941的底部的控制器件1920上設置壓力感測器件1930,其中,可採用第二器件黏接材料1931將壓力感測器件1930壓貼在控制器件1920上。當 然,在其他腔體1941的底部裸露襯底1910的實施例中,可在腔體1941的底部的襯底1910上設置壓力感測器件1930。
繼續參閱第19g圖,在設置壓力感測器件1930後,本步驟還可包括利用焊線將壓力感測器件1930連接。例如,利用焊線1932將壓力感測器件1930與控制器件1920相連。當然,在其他腔體1941的底部裸露襯底1910的實施例中,可在腔體1941的底部的襯底1910上設置壓力感測器件1930後,利用焊線1932將壓力感測器件1930與襯底1910相連。
S1850:對腔體內的器件覆蓋保護層。
如第19h圖所示,在腔體1941內注入保護層1950如凝膠,以覆蓋腔體1941內的壓力感測器件1930及其焊線。可以理解的,為了能夠保護腔體1941內的壓力感測器件1930及其焊線,保護層的高度應高於壓力感測器件1930及其焊線的高度。
在一些實施例中,在S1850之後,還可包括:對應腔體位置設置蓋體,其中,蓋體設有開口,且連接於封裝殼體的上表面,以得到如第1圖所示的多器件封裝結構。在另一實施例中,蓋體連接於封裝殼體的部分上表面,故為了減小封裝殼體材料成本,可將封裝殼體不用於連接蓋體的部分上表面的高度設置成低於用於連接蓋體的上表面高度,此設置可在步驟S1830時採用對應形狀的模具對封裝料進行按壓,得到高度不等的封裝殼體上表面(如第6圖所示)。在再一實施例中,蓋體也可連接於腔體階梯狀側壁的一臺階上。
本實施例,通過將腔體的角設置倒角結構和/或將腔體側壁設置階梯狀結構,可避免製作過程中保護膜損壞,故提高可製作工藝的可靠性和可控性,提高製作良率。
請參閱第20圖,第20圖是本發明多器件封裝結構的製作方法另一實施例的流程示意圖。本實施例方法包括:
S2010:提供一襯底。
S2020:在襯底的一側設置控制器件和壓力感測器件。
其中,步驟S2010-S2020可參考上述S1810-S1820的相關描述,其不同在於,在步驟S2020中還先設置壓力感測器件,其中,該壓力感測器件可設置在控制器件或襯底上。
S2030:在襯底的一側注入封裝料,並利用模具通過保護膜對所述封裝料進行開腔,以形成設有腔體的封裝殼體。
其中,步驟S2030可參考上述S1830的相關描述。但本實施例中,模具是對應壓力感測器件的感測區域進行開腔,以使得腔體設置在壓力感測器件上且腔體底部裸露出至少部分感測區域。其中,壓力感測器件可以設置隔離結構,此時,模具對應該隔離結構進行開腔,由此可保證隔離結構能夠避免模具作用在感測區域上以損壞感測區域。
S2040:對所述腔體內的壓力感測器件覆蓋保護層。
其中,步驟S2040可參考上述S1850的相關描述,故在此不做贅述。應理解,由於本實施例對壓力感測器件進行 開腔,若腔體內不裸露出壓力感測器件的焊線,則可不執行本步驟S2040,即腔體內不設有保護層。
另外,本方法還可包括:對應腔體位置設置蓋體。具體設置方式可參考第19圖所述的方法實施例的相關描述。
可以理解的是,第19a圖-第19h圖僅是示意性給出每個工序下製作得到的多器件封裝結構,其實際結構可能與第19a圖-第19h圖存在出入,但並不影響對利用本製作方法的製作步驟以及製作得到的多器件封裝結構的理解。
上述製作方法可用於製作得到上述多器件封裝結構實施例中的多器件封裝結構,故本製作方法所製作得到的多器件封裝結構的具體結構可參閱上述多器件封裝結構實施例。
上述方案中,多器件封裝結構可利用設有腔體的封裝殼體對壓力感測器件進行封裝,且該腔體的側壁至少一個角為倒角結構,對於多器件封裝結構的製作工藝過程中,在利用模具通過保護膜對封裝殼體進行開腔形成封裝殼體的腔體時,由於腔體側壁的角為倒角結構,可以降低在開腔過程中保護膜受到的應力集中性,故避免保護膜的損壞,提高了製作良率。
上述方案中,多器件封裝結構可利用封裝殼體來覆蓋控制器件,且封裝殼體中的腔體來裸露壓力感測器件,進而結合腔體中的保護層來覆蓋壓力感測器件或者對於腔體內裸露的壓力感測器件無需保護時腔體中不設保護層,來實現對多器件封裝結構各器件的封裝保護,相比於利用保護層封裝多器件封裝結構的所有器件,封裝殼體和保護層的結合或直接利 用封裝殼體來封裝可降低保護層的用料成本,且利用封裝殼體對控制器件實現更可靠保護,提高了多器件封裝結構的封裝可靠性。
上述方案中,多器件封裝結構可在壓力感測器件上設置封裝殼體的腔體,並至少利用封裝殼體對多器件封裝結構的各器件進行封裝,且利用腔體裸露壓力感測器件的感測區域進以進行壓力感測,其中,該壓力感測器件的上表面設置隔離結構,以防止外部物體作用於感測區域,故可實現對壓力感測器件的有效保護,保證壓力的有效感測,提高壓力感測的可靠性。
以上描述中,為了說明而不是為了限定,提出了諸如特定系統結構、介面、技術之類的具體細節,以便透徹理解本發明。然而,本領域的技術人員應當清楚,在沒有這些具體細節的其它實施方式中也可以實現本發明。在其它情況中,省略對眾所周知的裝置、電路以及方法的詳細說明,以免不必要的細節妨礙本發明的描述。
100:多器件封裝結構
110:襯底
111:側
120:控制器件
121,131,161,171:黏接材料
122,132,162:焊線
123,142,1421,1422:上表面
130:壓力感測器件
140:封裝殼體
141:腔體
1411:底部
1412:側壁
1412a:臺階
1412a1:端角
1412b:連接處
150:保護層
160:感測器件
172:開口

Claims (10)

  1. 一種多器件封裝結構,包括:襯底;設於所述襯底一側的控制器件和壓力感測器件;封裝殼體,所述封裝殼體位於所述襯底的所述一側上,且所述封裝殼體上設有腔體,且至少所述壓力感測器件的部分感測區域裸露於所述腔體的底部;其中,所述腔體的側壁至少有一個角為倒角結構以降低在開腔過程中保護膜受到的應力集中性。
  2. 如請求項1所述之多器件封裝結構,其中,所述腔體的側壁為階梯狀結構。
  3. 如請求項2所述之多器件封裝結構,其中,所述側壁包括多個臺階,所述多個臺階依序連接形成所述階梯狀結構,所述臺階的連接處為直角、鈍角或銳角。
  4. 如請求項3所述之多器件封裝結構,其中,每個臺階的端角和所述臺階之間的連接處均為倒角結構;和/或,所述臺階之間的連接處為向所述襯底延伸的凹槽。
  5. 如請求項1所述之多器件封裝結構,還包括:蓋體,覆蓋於所述腔體上方,且對應所述腔體位置設有開口。
  6. 如請求項5所述之多器件封裝結構,其中,所述蓋體連接於所述封裝殼體的至少部分上表面,和/或,所述蓋體覆蓋所述封裝殼體的整個上表面;其中,當所述蓋體連接於所述封裝殼體的部分上表面時, 不與所述蓋體連接的至少部分上表面的高度等於或低於與所述蓋體連接的上表面的高度。
  7. 如請求項1所述之多器件封裝結構,其中,所述封裝殼體覆蓋所述襯底上的器件;其中,所述腔體設置在所述控制器件或襯底上,且所述腔體的底部裸露出所述控制器件或襯底的部分表面,所述壓力感測器件設於所述腔體底部的所述控制器件或襯底的所述部分表面上;所述腔體內設有保護層,所述保護層用於覆蓋所述腔體中的器件;或者,所述腔體設置在所述壓力感測器件上,且所述腔體的底部裸露出所述壓力感測器件的至少部分感測區域;所述腔體內設有或不設有所述保護層。
  8. 如請求項1所述之多器件封裝結構,所述封裝殼體為塑膠,所述保護層為凝膠;和/或所述多器件封裝結構還包括設於所述襯底一側的加速度感測器件,所述加速度感測器件的部分或全部由所述封裝殼體覆蓋。
  9. 一種多器件封裝結構的製作方法,包括:提供一襯底;在襯底的一側設置控制器件;在所述襯底的所述一側注入封裝料,並利用模具通過保護膜對所述封裝料進行開腔,以形成設有腔體的封裝殼體,其中,所述腔體的側壁至少有一個角為倒角結構;在所述腔體內設置壓力感測器件;對所述腔體內的器件覆蓋保護層。
  10. 一種多器件封裝結構的製作方法,包括:提供一襯底;在襯底的一側設置控制器件和壓力感測器件;在所述襯底的所述一側注入封裝料,並利用模具通過保護膜對所述封裝料進行開腔,以形成設有腔體的封裝殼體,其中,所述壓力感測器件的至少部分感測區域裸露於所述腔體的底部,且所述腔體的側壁至少有一個角為倒角結構。
TW109102245A 2019-05-28 2020-01-21 多器件封裝結構及其製作方法 TWI744779B (zh)

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