本實(shí)用新型涉及傳感器技術(shù)，尤其涉及基于微機(jī)電技術(shù)的傳感器及其封裝組件。

背景技術(shù)：

MEMS(Micro Electro-Mechanical System，微機(jī)電系統(tǒng))傳感器是采用微電子和微機(jī)械加工技術(shù)制造出來(lái)的傳感器。與傳統(tǒng)的傳感器相比，它具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產(chǎn)、易于集成和實(shí)現(xiàn)智能化的特點(diǎn)。同時(shí)，在微米量級(jí)的特征尺寸使得它可以完成某些傳統(tǒng)機(jī)械傳感器所不能實(shí)現(xiàn)的功能。MEMS傳感器廣泛地應(yīng)用于汽車(chē)、便攜式消費(fèi)電子設(shè)備乃至醫(yī)療領(lǐng)域。

MEMS傳感器的封裝是MEMS傳感器設(shè)計(jì)與制造中的關(guān)鍵因素，MEMS傳感器的封裝有著特殊的要求，例如傳感器需要感知外界環(huán)境的變化以及實(shí)現(xiàn)電信號(hào)引出的功能，因此需要在傳感器的外殼上保留與外界直接相連的通路用以感知光、熱、氣壓、力等物理信息。一個(gè)典型的實(shí)例是：MEMS壓力傳感器(Pressure Sensor)，其需要在其外殼設(shè)置開(kāi)口感知外部的介質(zhì)壓力。傳統(tǒng)的MEMS封裝包括：芯片封裝、器件封裝以及系統(tǒng)級(jí)封裝。然而當(dāng)前市場(chǎng)的需求要求將更多器件和功能集成到越來(lái)越小的空間中?，F(xiàn)有的封裝方案難以滿(mǎn)足對(duì)較高部件密度設(shè)備的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于解決傳感器的體積大的問(wèn)題。按照本實(shí)用新型的實(shí)施例的一種傳感器的封裝組件，其特征在于，其包括：

重布線(xiàn)層，其具有相對(duì)的第一面和第二面，以及貫穿所述第一面和第二面的第一通孔；

第一管芯，其電連接至所述重布線(xiàn)層的所述第一面；

傳感元件，其電連接至所述重布線(xiàn)層的所述第一面；

蓋體，其位于所述重布線(xiàn)層與所述傳感元件之間，所述蓋體具有貫穿所述蓋體的第二通孔，所述第二通孔連通所述第一通孔；

模塑料，其包括相對(duì)的第三面和第四面，所述模塑料在所述重布線(xiàn)層的所述第一面?zhèn)劝馑龅谝还苄竞蛡鞲性?；所述模塑料的所述第四面與所述重布線(xiàn)層的所述第一面結(jié)合。

可選地，所述傳感器的封裝組件還具有第二管芯，所述第二管芯電連接至所述重布線(xiàn)層的所述第一面；所述模塑料在所述重布線(xiàn)層的所述第一面?zhèn)劝馑龅诙苄尽?/p>

可選地，所述封裝組件還包括模塑通孔電連接體，所述模塑通孔電連接體貫穿所述模塑料的第三面和第四面并連接至所述重布線(xiàn)層；所述模塑料的第四面上還包括焊盤(pán)，所述重布線(xiàn)層通過(guò)所述模塑通孔電連接體電連接至所述焊盤(pán)。

可選地，所述模塑料還包括連接所述第三面和第四面的側(cè)壁，所述焊盤(pán)沿所述模塑料的第四面延伸至所述模塑料的側(cè)壁的外表面。

可選地，所述蓋體連接至所述傳感元件，所述蓋體與所述傳感元件之間形成第一空間，所述第一空間通過(guò)所述第二通孔和第一通孔連通至外部空間。

可選地，所述蓋體為硅罩，所述傳感元件通過(guò)實(shí)施在所述蓋體上的硅穿孔技術(shù)電連接至所述重布線(xiàn)層的所述第一面。

可選地，所述封裝組件還包括導(dǎo)電凸塊，其設(shè)置于所述模塑料的第四面上的所述導(dǎo)電柱處。

可選地，所述傳感元件具有遠(yuǎn)離所述重布線(xiàn)層的所述第一面的前表面，所述前表面與所述模塑料的所述第四面平齊；所述傳感元件至少部分地暴露于所述模塑料外。

可選地，所述傳感元件為MEMS壓力傳感元件；所述第一管芯為ASIC。

根據(jù)本實(shí)用新型的另外一方面，還揭露了一種微機(jī)電系統(tǒng)傳感器，其包括所述的傳感器的封裝組件和承載襯底，所述傳感器的封裝組件安裝至所述承載襯底。

從以上可以看出，根據(jù)本實(shí)用新型的傳感器的封裝組件。通過(guò)設(shè)置重布線(xiàn)層和模塑料，使得允許更多的元器件封裝在一起，并且提供更好的結(jié)構(gòu)支撐或/和提供封裝組件更好的熱分布。同時(shí)降低了整個(gè)封裝組件的體積和成本。

附圖說(shuō)明

本實(shí)用新型的特征、特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)和益處通過(guò)以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述將變得顯而易見(jiàn)。

圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的傳感器的封裝組件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例的傳感器的封裝組件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面，結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例。

圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的傳感器的封裝組件100的剖面結(jié)構(gòu)。如圖所示，該傳感器的封裝組件100包括一個(gè)RDL(Redistribution Layer，重布線(xiàn)層)11、傳感元件12、模塑料13、蓋體14和第一管芯16，可選地還包括第二管芯17。其中，RDL 11包括相對(duì)的第一面111、第二面112以及貫穿第一面111和第二面112的第一通孔113。傳感元件12、第一管芯16和第二管芯17電連接至RDL 11的第一面111。模塑料13在RDL 11的第一面111側(cè)包封傳感元件12、第一管芯16和第二管芯17。模塑料13包括相對(duì)的第三面131和第四面132。模塑料13在RDL 11的第一面111側(cè)包封傳感元件12、第一管芯16和第二管芯17時(shí)，模塑料13的第三面131與RDL 11的第一面111結(jié)合在一起。此外，模塑料13中還可以包括若干個(gè)導(dǎo)電柱15，若干個(gè)導(dǎo)電柱15由RDL 11的第一面111向第二面112延伸并且貫穿模塑料13。蓋體14位于重布線(xiàn)層11與傳感元件12之間，蓋體14部分地與傳感元件12連接并在傳感元件12與蓋體14間形成第一空間21。蓋體14具有貫穿蓋體14的第二通孔141，第二通孔141連通第一通孔113。第二通孔141和第一通孔113連通第一空間21與位于傳感器外的外部介質(zhì)。

本實(shí)施例中，RDL 11具有比傳統(tǒng)有機(jī)或?qū)雍弦r底更薄的厚度，RDL 11的厚度可由重配線(xiàn)113和介質(zhì)層114的數(shù)量以及形成方式來(lái)決定。例如傳統(tǒng)六層有機(jī)或?qū)雍弦r底具有300μm–500μm的厚度。本實(shí)施例中，重配線(xiàn)113具有3μm-10μm的厚度，而介質(zhì)層114具有2μm-5μm的厚度。本實(shí)施例的RDL 11還允許實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)有機(jī)或?qū)雍弦r底相比更窄的線(xiàn)間距寬度(微細(xì)間距)和更細(xì)的線(xiàn)。本實(shí)施例中，RDL 11總共具有小于50μm的厚度，例如30μm-25μm。或更小例如20μm的厚度。RDL 11包括重配線(xiàn)113和介質(zhì)層114，重配線(xiàn)113可以為一個(gè)或者多個(gè)。在本實(shí)施例中，RDL 11中包括內(nèi)嵌的重配線(xiàn)113。其例如可以通過(guò)以下方式形成：首先形成籽晶層、然后形成金屬(例如銅)圖案來(lái)生成重配線(xiàn)113?？蛇x地，還可以通過(guò)沉積(例如濺鍍)和蝕刻的工藝來(lái)形成重配線(xiàn)113。重配線(xiàn)113的材料可包括但不限于金屬材料，諸如銅、鈦、鎳、金及其組合或合金。重配線(xiàn)113的金屬圖案隨后被嵌入在介質(zhì)層114中。介質(zhì)層114可以是任何合適的介質(zhì)材料，例如氧化物或聚合物(例如聚酰亞胺)。重配線(xiàn)113的暴露部分可用于不同管芯的電連接。RDL 11可通過(guò)逐層工藝形成，并且可利用薄膜技術(shù)形成。本實(shí)施例中，RDL 11的第一面111由介質(zhì)層114形成實(shí)現(xiàn)RDL 11的鈍化。

參考圖1，傳感元件12、第一管芯16和第二管芯17電連接到RDL 11。第一管芯16的類(lèi)型可以取決于具體的應(yīng)用。例如第一管芯16可以是邏輯部件(例如ASIC)、存儲(chǔ)器或其它部件。第二管芯17可以是無(wú)源部件諸如電容器或電感器。本實(shí)施例中，第一管芯16和第二管芯17電連接到RDL 11的第一面111上和重配線(xiàn)113連接從而電連接到RDL 11。

同時(shí)，傳感元件12電連接至RDL 11的第一面111上。電連接可利用多種合適的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如本實(shí)施例中，傳感元件12通過(guò)硅穿孔(Through Silicon Via，TSV)電連接體實(shí)現(xiàn)與RDL 11的電連接。具體地，蓋體14位于重布線(xiàn)層11與傳感元件12之間，蓋體14部分地與傳感元件12接觸，在與傳感元件12接觸的蓋體14的部分中設(shè)置有TSV電連接體121，TSV電連接體121貫穿蓋體14。傳感元件12通過(guò)TSV電連接體121連接到RDL 11的第一面111上的重配線(xiàn)113，實(shí)現(xiàn)與RDL 11的電連接。

然后可利用模塑料13將傳感元件12、第一管芯16和第二管芯17進(jìn)行包封。模塑料13由例如熱固性交聯(lián)樹(shù)脂(例如環(huán)氧樹(shù)脂)、液體或顆粒、片材或膜組成?？梢圆捎煤线m的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)包封傳感元件12、第一管芯16和第二管芯17，例如壓縮模塑、液體包封劑注射和層合。本實(shí)施例中，模塑料13是填充在RDL 11的第一面111側(cè)并且包封傳感元件12、第一管芯16和第二管芯17的連續(xù)的均一成分層。如圖1所示，模塑料13包括相對(duì)的第三面131和第四面132，當(dāng)模塑料13在RDL 11的第一面111包封第一管芯15和第二管芯16時(shí)，模塑料13的第三面131與RDL 11的第一面111接觸，傳感元件12、第一管芯16和第二管芯17的橫向側(cè)被包封在模塑料13中。同時(shí)，在傳感元件12、第一管芯16和第二管芯17的遠(yuǎn)離RDL 11的第一面111的前表面122、161和171上方也形成模塑料13，即傳感元件12、第一管芯16和第二管芯17完全被包封在模塑料13中。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，并不要求傳感元件12、第一管芯16和第二管芯17的前表面都封在模塑料13內(nèi)。在一些實(shí)施例中，只要傳感元件12、第一管芯16和第二管芯17的橫向側(cè)被封在模塑料13中，而在傳感元件12、第一管芯16或第二管芯17的前表面122、161和171上不形成模塑料13。在一些實(shí)施例中，傳感元件12、第一管芯16或第二管芯17前表面122、161和171可以與模塑料13的第四面132平齊。

模塑料13中包括至少一個(gè)導(dǎo)電柱15，本實(shí)施例中，導(dǎo)電柱15是TMV(Through Mold Via，模塑通孔)電連接體，TMV電連接體貫穿模塑料13的第三面131和第四面132并連接RDL 11的第一面111。具體地，TMV電連接體連接到RDL 11的單個(gè)或多個(gè)重配線(xiàn)實(shí)現(xiàn)與RDL 11的電連接。TMV電連接體可以通過(guò)任何合適的方式在模塑料13上形成。包括鉆孔形成例如激光鉆孔。也可以在模塑料13形成的過(guò)程中預(yù)先設(shè)置柱狀結(jié)構(gòu)從而在脫模過(guò)程中形成。在形成TMV電連接體后，可以對(duì)其進(jìn)行清潔，以便于后續(xù)的處理。清潔可包括任何合適的操作，例如：濕法蝕刻、等離子體蝕刻或其組合。TMV電連接體的數(shù)量由RDL 11上包括的輸入輸出(I/O)器件的數(shù)量決定。通過(guò)設(shè)置TMV可以實(shí)現(xiàn)傳感器的封裝組件100的信號(hào)輸出至其他電路例如作為傳感器的封裝組件100的承載襯底的PCB板。如圖1所示，向TMV電連接體中添加導(dǎo)電的填充物，填充物為堵封材料或是金屬例如銅。填充可以通過(guò)任何合適的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)確保填充物和RDL 11之間適當(dāng)?shù)碾娺B接。模塑料13的第四面132上在TMV電連接體處還設(shè)置有焊盤(pán)20。TMV電連接體連接至焊盤(pán)20。

傳感器的封裝組件100還包括導(dǎo)電凸塊20。在形成模塑料13之后，導(dǎo)電凸塊20可附加到模塑料13或在模塑料13上直接形成。如圖所示，導(dǎo)電凸塊20設(shè)置于模塑料13的第四面132上的TMV電連接體處。導(dǎo)電凸塊20可使用多種結(jié)構(gòu)，例如是圖中示出的焊球或者是鍍覆的樁。導(dǎo)電凸塊20被配置成將傳感器的封裝組件100電連接到其他電路例如作為承載襯底的PCB上。

在本實(shí)施例中，傳感元件12為MEMS流體壓力傳感元件，用于感測(cè)外部介質(zhì)例如空氣或者液體的壓力。第一管芯16為ASIC，ASIC包括嵌入在例如硅、砷化鎵、SiC(碳化硅)石墨烯或者任何半導(dǎo)體材料的襯底內(nèi)和/或上的一個(gè)或者多個(gè)電路，其被配置為執(zhí)行特定任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)特定功能。具體地，外部介質(zhì)經(jīng)由第二通孔141和第一通孔113進(jìn)入第一空間21內(nèi)，傳感元件12感測(cè)位于第一空間21內(nèi)的外部介質(zhì)的壓力。通過(guò)RDL 11與傳感元件12電連接的第一管芯16、第二管芯17將傳感元件12感測(cè)到的外部介質(zhì)的壓力轉(zhuǎn)化為電信號(hào)并經(jīng)由導(dǎo)電柱15輸出。

封裝組件100在TMV電連接體貫穿模塑料13的第四面132處還具有焊盤(pán)18，焊盤(pán)18沿模塑料13的第四面132延伸至模塑料13的側(cè)壁133的外表面，并在第四面132和側(cè)壁133的外表面的過(guò)渡區(qū)域形成自動(dòng)光學(xué)檢查(Automated Optical Inspection，AOI)能夠清楚可見(jiàn)的爬錫通道23。

圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例的傳感器的封裝組件200的剖面結(jié)構(gòu)。相比較于圖1，在封裝組件200中，傳感元件12、第一管芯16和第二管芯17的橫向側(cè)被包封在模塑料13中，并且第一管芯16和第二管芯17的遠(yuǎn)離RDL 11的第一面111的前表面161和171上方也形成模塑料13，即第一管芯16和第二管芯17完全被包封在模塑料13內(nèi)。同時(shí)，傳感元件12遠(yuǎn)離RDL 11的第一面111的前表面122則與RDL 11的第四面132平齊，傳感元件12至少部分地暴露于模塑料13外，如此設(shè)置有利于傳感元件12感測(cè)位于傳感器外的外部介質(zhì)的特性。例如外部介質(zhì)空氣或者液體的壓力。傳感器以合適的方式連通外部介質(zhì)至傳感元件12，例如可以在作為傳感器的封裝組件200的承載襯底的PCB(圖中未示出)上設(shè)置通孔，該通孔連通傳感元件12與外部介質(zhì)。進(jìn)一步地，如圖2所示，由PCB上設(shè)置的通孔連通至傳感元件12的外部介質(zhì)，可以是不同于位于第一空間21內(nèi)的外部介質(zhì)，由此包含封裝組件200的傳感器可以感測(cè)外部空間中不同的外部介質(zhì)的壓力。同時(shí)，傳感元件12和通過(guò)RDL 11與傳感元件12電連接的第一管芯16、第二管芯17相互配合，可以比較傳感元件12感測(cè)到的不同外部介質(zhì)的壓力，例如計(jì)算不同的外部介質(zhì)的壓力差。

通過(guò)設(shè)置RDL和模塑料，傳感器的封裝組件的展開(kāi)的區(qū)域使得允許更多組件封裝在一起，從而提供更好的結(jié)構(gòu)支撐或提供封裝組件更好的散熱。同時(shí)，RDL與模塑料的耦合還實(shí)現(xiàn)了SIP(System in Package)的封裝形式。該SIP結(jié)構(gòu)利用RDL以扇出管芯的電氣端子并且允許罩殼的封裝，降低了整個(gè)封裝組件的體積和成本。

還可以將本實(shí)用新型的傳感器封裝組件與其它電路例如承載襯底進(jìn)行下一級(jí)封裝，形成例如MEMS壓力/壓差傳感器。

對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)以上的技術(shù)方案和構(gòu)思，作出各種相應(yīng)的改變和變形，而所有的這些改變和變形都應(yīng)該包括在本實(shí)用新型的權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。