專利名稱：用于集成電路封裝件的多步驟成型方法和裝置的制作方法
用于集成電路封裝件的多步驟成型方法和裝置
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中公知地，集成電路(IC)包括引線框以支承著裸晶(die， 或裸芯片)且為IC封裝件提供外部連接結(jié)構(gòu)。例如，裸晶和引線框指狀部 之間的連接結(jié)構(gòu)可由接合引線來制成。對于塑料封裝件而言，引線框/裸晶 組件由塑料材料來包覆成型。
在一種傳統(tǒng)的封裝件中，傳感器包括具有背側(cè)部的、所謂K型組件， 其中磁體連接到所述背側(cè)部上。連接有磁體的所述組件被模制或包裹到傳 感器殼體中。在一個公知的方法中，裸晶被連接到引線框上，通量集中器 (flux concentrator)和/或磁體被連接，且所述組件被包覆成型。
在成型過程中，相對纖細(xì)的接合引線可能會由于塑料的受壓流動而斷 裂。此外，接合引線的易斷性也限制了成型過程的效率。
糊贈
本發(fā)明提供了用于集成電路的方法和裝置，其具有被施加的第一成型 材料以保護(hù)位于裸晶和引線指之間的接合引線連接結(jié)構(gòu)，以及具有被施加 在第一成型材料上的第二成型材料。通過利用第一成型材料來保護(hù)接合引 線，使得可以使用相對高的壓力來施加第二成型材料。利用這種結(jié)構(gòu)，由 于接合引線受到的損壞較少而提高了產(chǎn)量。盡管本發(fā)明主要參考傳感器集 成電路來顯示和描述，但是可以理解本發(fā)明也可應(yīng)用于一般的集成電路， 其用于保護(hù)纖細(xì)的連接件免受裸晶的損害。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明涉及一種方法，其包括將裸晶連接
到具有引線指狀部的引線框架上；將接合引線連接到裸晶和引線指狀部之 間；在接合引線、裸晶、引線指狀部的至少一部分上施加第一成型材料， 以形成組件；等待直至第一成型材料至少部分地硬化；以及在所形成的組 件上施加第二成型材料。
上述方法還進(jìn)一步包括以下的一個或多個特征僅在引線框的裸晶側(cè) 施加成型材料；施加第一成型材料以封裝著接合引線；施加第一成型材料
5以在引線框上封裝著裸晶；至少部分地基于與磁體的膨脹系數(shù)的相似性， 來選擇第一成型材料所用的材料；第一成型材料和第二成型材料是不同的; 至少部分地基于填充料的尺寸，來選擇用于第一成型材料和/或第二成型材 料所用的材料；在某一壓力下施加第二成型材料，其中施加第二成型材料 所用的壓力顯著地高于施加第一成型材料所用的壓力；所述裸晶包括一個 或多個霍爾元件；將集中器連接到組件上；所述接合引線包括金線。
本發(fā)明的另一方面涉及一種集成電路裝置，其包括裸晶，其連接到 具有引線指狀部的引線框架上；接合引線，其連接到裸晶和引線指狀部之 間；第一成型材料，其覆蓋著接合引線、裸晶、引線指狀部的至少一部分， 以形成組件；以及第二成型材料，其對所述組件進(jìn)行包覆成型。
上述裝置還進(jìn)一步包括以下的一個或多個特征第一成型材料僅位于 引線框的裸晶側(cè)；第一成型材料封裝著接合引線；第一成型材料封裝著引 線框上的裸晶；第一成型材料的膨脹系數(shù)與磁體的膨脹系數(shù)相兼容；第一 成型材料和第二成型材料是不同的；所述裸晶包括一個或多個霍爾元件； 所述接合引線包括金線。
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通過以下的詳細(xì)說明以及附圖，將更加完全地理解本發(fā)明所包含的示 例性實(shí)施例，其中


圖1是示例性集成電路的示意圖，其包括根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的 多步驟成型過程。
圖1A是圖1的集成電路的示意立體圖。
圖2A是示例性集成電路的透視俯視圖，其包括根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施 例的多步驟成型過程。
圖2B是圖2A的集成電路的透視側(cè)部線條圖。
圖3是示例性集成電路的局部透視立體圖，其包括根據(jù)本發(fā)明示例性 實(shí)施例的多步驟成型過程。
圖4是流程圖，顯示了示例性步驟順序，以實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí) 施例的集成電路所用的多步驟成型過程。
圖5是具有接合引線的集成電路傳感器的示意立體圖，所述集成電路 傳感器由第一成型材料所防護(hù)，以形成由第二成型材料所包覆成型的組件。脈鄉(xiāng)誠
圖l顯示了作為傳感器的示例性集成電路(IC) 100，其由根據(jù)本發(fā)明 示例性的多步驟成型過程而制造。在示例性實(shí)施例中，傳感器100是齒輪 齒傳感器，以探測在齒輪12上的齒10的移動?？傮w而言，第一成型步驟 用來防護(hù)接合引線。在第一成型工藝完成之后，實(shí)行第二成型步驟以完成 最終的封裝結(jié)構(gòu)。
在示例性實(shí)施例中，傳感器100包括霍爾IC 102，其具有設(shè)置在引線 框108上的第一和第二霍爾元件104、 106。集中器(concentrator) 110 (如圖所示為桿件式集中器)設(shè)置在組件的后側(cè)上，同時磁體112緊固到 所述集中器上。以下將詳細(xì)介紹，在一個示例性實(shí)施例中，在對具有集中 器110和磁體112的組件進(jìn)行包覆成型之前，所述組件在第一步驟中進(jìn)行 成型，以防護(hù)著從IC 102到引線框108范圍內(nèi)的接合引線(wirebond)。
圖1A顯示了用于圖1的霍爾集成電路用的示例性IC封裝件100，其結(jié) 構(gòu)為4引腳(120a-120d) SIP (單列直插式封裝)。IC 100是兩個接合引線、 差動峰值探測的齒輪齒傳感器(GTS)。
圖2A和2B示出了示例性集成電路200的剖視圖，所述集成電路200 包括根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的多步驟成型過程所制造的第一成型材料 202和第二成型材料204。 IC200，如圖所示為傳感器IC，包括設(shè)置在引線 框208上的裸晶206。 一系列的接合引線210使得裸晶206和引線框208的 引線指狀部之間進(jìn)行電連接。裸晶/接合引線組件由第一成型材料202所包 覆成型。IC 200進(jìn)一步包括由第二材料204包覆成型的集中器214和磁體 216。
在所示的實(shí)施例中，接合引線210從裸晶206僅延伸到引線框208的 一側(cè)。在其他實(shí)施例中，接合引線210可延伸到裸晶206的兩側(cè)和/或兩端。
第一模制材料202以能夠保護(hù)接合引線210的完整性的方式進(jìn)行施加。 在一個實(shí)施例中，第一模制材料202在引線框208的裸晶側(cè)僅封裝著裸晶 206和接合引線210。在封裝件的背后側(cè)不進(jìn)行成型過程，直至在完成之前 進(jìn)行附加的工藝步驟。
可以理解，接合引線210的形成材料和/或尺寸可能會使得接合引線易 于損壞。盡管某些材料的電導(dǎo)性是理想的、容易連接和/或容易制造(即展延性)，但是這樣的材料可能會容易變形。金是一種普遍用于接合引線的示
例性材料。在傳感器的應(yīng)用場合，金線的直徑通常在0. 9密耳(mil)到1. 3 密耳的范圍內(nèi)。這樣的尺寸適合于進(jìn)行電連接，但是在極端壓力下所施加 的成型材料可能會容易移動、彎曲、斷裂，或者使得接合引線連接的性能 降低。
本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員能夠使用公知的各種適當(dāng)環(huán)氧成型化合物，來 封裝著預(yù)成型組件，以及第二成型材料204的包覆成型。 一種由Hysol公 司所生產(chǎn)的化合物MG52F可用于第一和第二成型材料202、 204。這種材料 的工藝性能類似于磁體材料。封裝組件和磁體216的膨脹系數(shù)之間應(yīng)當(dāng)類 似，以使得當(dāng)各個部件遭受極端溫度的操作循環(huán)(例如汽車中部件所遇到 的各種情況)時不會發(fā)生斷裂。
用于第一和第二成型材料202、204的可選化合物是Sumitomo Bakelite Co. Ltd所生產(chǎn)的SLMIKON EME-6600R。在選擇合適化合物中的一個因素是 使得填充料(filler)的分布是朝向范圍的較高側(cè)。例如，尺寸為5-10Mm 的填充料將會產(chǎn)生相當(dāng)大的毛刺(flash)和溢出(bleed),而尺寸為30 Mm 或更大尺寸的填充料將幾乎消除這個現(xiàn)象。在現(xiàn)有技術(shù)中公知的，半導(dǎo)體 成型件具有使空氣排走的出口，同時容納著成型化合物。隨著富含樹脂的 材料滲漏，在這些區(qū)域中將可以看到細(xì)微小的樹脂溢出?？捎商囟ǖ幕?物來設(shè)計(jì)成型件，同時出口被設(shè)計(jì)成經(jīng)選擇的化合物才被允許經(jīng)過。
在選擇第一成型材料202時需要考慮的因素是與磁體216的膨脹系數(shù) 以及毛刺和樹脂溢出量之間的類似性，其能夠妨礙磁體216和集中器214 兩者的連接以及第二成型材料204的包覆成型。
在一個實(shí)施例中，第一和第二成型材料202、 204使用了相同的材料。 在其他的實(shí)施例中，第一和第二成型材料不同，以滿足特定應(yīng)用場合的需 要。此外，盡管顯示和描述了第一和第二成型步驟，但是可以理解還可以 使用進(jìn)一步的成型步驟來施加相同或不同的材料，以保護(hù)其他的組件特征， 實(shí)現(xiàn)特定的幾何特征等。
大體上，在預(yù)成型過程(第一成型材料202)和包覆成型過程(第二成
型材料204)中的成型配置和固化時間可基于成型材料和成型形狀來選擇。 在一個示例性實(shí)施例中，使用0秒的預(yù)熱時間、5秒的傳遞時間和120秒的 固化時間來進(jìn)行處理工藝。可使用適當(dāng)?shù)膫鬟f壓力和傳遞時間來封裝裸晶和接合引線，以使得沒有明顯的最終剩余接合引線偏斜(sway)?？稍诎?成型的過程中顯著增加傳遞壓力和傳遞時間，而不會有破壞或移動被粘合 的接合引線的風(fēng)險，其沒有預(yù)成型就不能實(shí)現(xiàn)。由于由磁體尺寸所產(chǎn)生的 成型腔的相對較大深度，使得在包覆成型過程中的顯著較高傳遞壓力和時 間有助于適當(dāng)使得第二成型材料變得緊湊。
可以理解，預(yù)成型和包覆成型的工藝具有不同的參數(shù)?？傮w而言，預(yù) 成型(第一成型材料202)使用相對慢的注射速度以及小的初始填充壓力， 以阻止接合引線被帶走。第一成型材料202防護(hù)著接合引線和磨具，同時 發(fā)生用于第二成型材料204的隨后包覆成型操作。包覆成型工藝可使用相 對高的傳遞速度和壓力，以使得第二成型材料204在磁體的周圍避開較深 的腔。由于防護(hù)著接合引線210和裸晶202的第一成型材料202的存在， 使得第二成型材料204不具有較高的壓力，從而即使不是不可能、也難以 在磁體區(qū)域中或其周圍消除空隙。通過防止線纜210在隨后的處理步驟中 受到損壞，增加了產(chǎn)出，以使得IC的生產(chǎn)更有效率。
一旦完成第一成型材料202的施加，預(yù)成型組件被制成使得集中器214 和磁體216以本領(lǐng)域一般技術(shù)人員公知地方式連接到引線框208的背側(cè)上。 在一個示例性實(shí)施例中，第一成型材料202僅模制著封裝件的前部以保護(hù) 著裸晶206和引線210，而使得后側(cè)空閑留待進(jìn)一步處理。在一個示例性實(shí) 施例中，集中器214和磁體216使用粘結(jié)劑連接到后側(cè)上，然后在最終包 覆成型之前進(jìn)行烘熱硬化。
例如，由于接合引線的存在(比如l密耳的金線)，第一成型材料202 的施加在時間和壓力方面受到限制。封裝件需要完全地成型而在相對低的 壓力下不帶有空隙，以使得不會移動或者要不然損壞金線。 一旦設(shè)置第一 成型材料202 ，第二成型材料204可在沒有接合弓I線限制的情況下進(jìn)行施加， 因?yàn)榻雍弦€被封裝在第一成型材料202中?？稍诓豢紤]接合引線的情況 下進(jìn)行各種后處理步驟。
圖3是圖2A和2B的最終組件200的立體圖，其中第二成型材料204 是局部透明的。如圖所示，第一成型材料202封裝著裸晶/引線框/接合引 線的組件。在示例性實(shí)施例中，第二成型材料204局部地封裝著第一成型 材料202。引線280從所述裝置處延伸以用于外部連接。
圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例、在多步驟成型工藝中用來制造IC (例如傳感器)的示例性步驟順序。在步驟300，裸晶以本領(lǐng)域一般技術(shù) 人員公知的方式連接到引線框上。在步驟302，接合引線然后被連接在裸晶 和引線指狀部的選定位置之間。然后，在步驟304，第一成型材料被用于至 少部分地覆蓋著接合引線。在一個實(shí)施例中，第一成型材料包封著接合引 線。
在步驟306中，第一成型材料固化，直到至少實(shí)^L臨界水平。在可選 的步驟308中，通量集中器被緊固到引線框上。在可選的步驟310中，磁 體緊固到集中器上。該組件然后在步驟312中由第二成型材料包覆成型， 以在最終的封裝件中提供IC?？梢岳斫猓罱K的封裝件可以經(jīng)受額外的處 理，以滿足一定的所需物理和/或電學(xué)規(guī)范。
盡管在此顯示和描述的示例性實(shí)施例是有關(guān)于傳感器，特別是具有集 中器和/或磁體的傳感器，但是可以理解，本發(fā)明可應(yīng)用于IC制造工藝， 在其中的組件大體上在引線框和裸晶之間包括接合引線或其他纖細(xì)的連接 件。此外，可以理解，也能夠使用相同或不同的材料來實(shí)現(xiàn)多于兩個的成 型步驟。
圖5例如顯示了小型的集成電流傳感器410，其具有磁場傳感器(在此 為霍爾效應(yīng)傳感器412)、載流導(dǎo)體416和磁芯424。導(dǎo)體416包括一些特 征來接收霍爾效應(yīng)傳感器412和磁芯424的一部分，以使得這些元件相對 于彼此處于固定的位置處。在所示的實(shí)施例中，導(dǎo)體416具有第一凹口 418a 和與第一凹口大致對齊的第二凹口 418b。在組裝當(dāng)中，霍爾效應(yīng)傳感器412 的至少一部分位于第一凹口418a中。磁芯424大致是C型的，且具有中心 區(qū)域424a以及從中心區(qū)域延伸的一對大致平行的腿部424b、 424c。在組裝 當(dāng)中，中心區(qū)域424a的至少一部分位于導(dǎo)體的第二凹口 418b中，以使得 每個腿部424b、424c覆蓋著霍爾效應(yīng)傳感器412的各個表面的至少一部分。
如上所述，霍爾效應(yīng)傳感器412設(shè)置為集成電路的形式，其包含第二 裸晶414，同時接合引線417由第一成型材料固定就位，以形成由第二成型 材料所包覆成型的組件。集成的霍爾效應(yīng)傳感器412可設(shè)置為不同的封裝 類型，例如"K"型單列直插式封裝件(SIP)。具體的細(xì)節(jié)描述在US6， 781,359， 并在此引用。
盡管主要結(jié)合霍爾傳感器顯示和描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，但是 可以理解，本發(fā)明一般地也可適合于集成電路以及傳感器、特別是磁場傳感器，其例如用作霍爾傳感器、GMR (巨型磁致電阻，giant magnetoresistance ) 、 AMR (各向異'性的磁致電阻，anisotropic magnetoresistance)、 TMR (穿隧磁致電阻，tunnel magnetoresistance)禾口 MTJ (磁性隧道結(jié)，Magnetic tunnel junctions )。
在描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例之后，本發(fā)明的一般技術(shù)人員也可以使 用包含所述概念的其他實(shí)施例。在此所包含的實(shí)施例不限于所披露的內(nèi)容， 而僅由所述權(quán)利要求書的主旨和范圍所限定。在此所引用的所有出版物和 文獻(xiàn)的全部內(nèi)容在此引用并包含在其中。
權(quán)利要求
1.一種方法，其包括將裸晶連接到具有引線指狀部的引線框架上；將接合引線連接到裸晶和引線指狀部之間；在接合引線、裸晶、引線指狀部的至少一部分上施加第一成型材料，以形成組件；等待直至第一成型材料至少部分地硬化；以及在所形成的組件上施加第二成型材料。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其包括僅在引線框的裸晶側(cè)施加成型材料。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其包括施加第一成型材料以封裝著接合 引線。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其包括施加第一成型材料以在引線框上 封裝著裸晶。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其包括至少部分地基于與磁體的膨脹系 數(shù)的相似性，來選擇第一成型材料所用的材料。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中第一成型材料和第二成型材料是不 同的。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其包括至少部分地基于填充料的尺寸， 來選擇用于第一成型材料和/或第二成型材料所用的材料。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其包括在某一壓力下施加第二成型材料， 其中施加第二成型材料所用的壓力顯著地高于施加第一成型材料所用的壓 力。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其包括在一定壓力下施加第二成型材料， 以消除在形成了磁性傳感器的一部分的磁體中或其周圍的空隙。
10. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述裸晶包括磁場傳感器。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述磁場傳感器包括一個或多個 霍爾元件。
12. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述磁場傳感器包括磁阻元件。
13. 如權(quán)利要求1所述的方法，其還包括將集中器連接到組件上。
14. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述接合引線包括金線。
15. 如權(quán)利要求1所述的方法，其包括在引線框中設(shè)置一個或多個凹 口，以將裸晶緊固就位。
16. —種集成電路裝置，其包括裸晶，其連接到具有引線指狀部的引線框架上； 接合引線，其連接到裸晶和引線指狀部之間；第一成型材料，其覆蓋著接合引線、裸晶、引線指狀部的至少一部分, 以形成組件；以及第二成型材料，其對所述組件進(jìn)行包覆成型。
17. 如權(quán)利要求16所述的裝置，其中第一成型材料僅位于引線框的裸曰翩
18. 如權(quán)利要求16所述的裝置，其中第一成型材料封裝著接合引線。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其中第一成型材料封裝著引線框上的裸晶°
20. 如權(quán)利要求16所述的裝置，其中第一成型材料的膨脹系數(shù)與磁體 的膨脹系數(shù)相兼容。
21. 如權(quán)利要求16所述的裝置，其中第一成型材料和第二成型材料是 不同的。
22. 如權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述裸晶包括一個或多個磁場傳 感器。
23. 如權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述磁場傳感器包括霍爾元件。
24. 如權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述接合引線包括金線。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用多步驟成型方法來生產(chǎn)集成電路(410)的方法和裝置，以保護(hù)接合引線。在一個實(shí)施例中，所述方法包括將裸晶(414)連接到具有引線指狀部的引線框架上；將接合引線(417)連接到裸晶(414)和引線指狀部之間；在接合引線(417)、裸晶(414)、引線指狀部的至少一部分上施加第一成型材料，以形成組件；等待直至第一成型材料至少部分地硬化；以及在所形成的組件上施加第二成型材料。各個實(shí)施例包括帶有霍爾元件(412)的傳感器或磁阻元件以及帶有磁體且設(shè)置在組件背側(cè)上的桿件式集中器。這些實(shí)施例用作齒輪齒傳感器。
文檔編號G01D5/12GK101681894SQ200880008895
公開日2010年3月24日 申請日期2008年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月29日
發(fā)明者N·夏爾馬, R·W·恩格爾, W·P·泰勒 申請人:阿萊戈微系統(tǒng)公司