具有蓋的封裝的半導(dǎo)體傳感器裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體傳感器裝置，且更具體地，涉及組裝半導(dǎo)體壓力傳感器裝置的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體傳感器裝置，例如壓力傳感器，是眾所周知的。這些裝置使用半導(dǎo)體壓力傳感管芯去感測(cè)環(huán)境大氣壓力。這些管芯易于受到封裝期間的機(jī)械損傷和使用中的環(huán)境損傷，因而他們必須被小心封裝。另外，壓力傳感管芯，例如壓電電阻換能器(PRT)和參數(shù)化布局單元(parameterized lamyout cell,簡(jiǎn)稱P單元(P-cell)),不允許完全包封，因?yàn)檫@將有礙于其功能性。
[0003]圖1示出了一種常規(guī)的封裝的半導(dǎo)體傳感器裝置100的側(cè)面剖視圖。半導(dǎo)體傳感器裝置100具有預(yù)模制的引線框架102，預(yù)模制的引線框架102包括金屬管芯板(diepaddle) 104(也稱為引線框架旗板(lead frame flag))、圍繞管芯板104的多個(gè)金屬引線指106、以及模制料108。模制料108(i)填充相鄰引線指106之間以及引線指106與金管芯板104之間的區(qū)域，并且(ii)形成在管芯板104之上的腔110。
[0004]P單元112與微控制單元管芯(MCU) 114被使用管芯附接粘接劑116安裝在管芯板104上。P單元112和MCU 114使用接合線118互相電連接并且連接到引線指106。然后，將P單元112和MCU 114包封在壓力敏感凝膠材料120中，壓力敏感凝膠材料120使得環(huán)境大氣的壓力能夠到達(dá)P單元112的頂面上的有效壓力感測(cè)區(qū)，同時(shí)保護(hù)管芯112和114以及接合線118免受封裝期間的機(jī)械損傷和使用中的環(huán)境損傷(例如，污染和/或腐蝕)。引線框架腔110被蓋122覆蓋，蓋122具有穿過(guò)其形成的通氣孔124，以將凝膠覆蓋的P單元112暴露到傳感器裝置100外的環(huán)境大氣壓。
[0005]傳感器裝置100的一個(gè)問(wèn)題是:由于使用預(yù)模制的引線框架102導(dǎo)致高的制造成本。因此，期望可以組裝壓力傳感器裝置而無(wú)需預(yù)模制的引線框架。
【附圖說(shuō)明】
[0006]本發(fā)明的實(shí)施例通過(guò)例子說(shuō)明，并且其不受附圖限制，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記指示相似的部件。圖中的部件被出于簡(jiǎn)單和清楚的目的而示出，并且病不必然按比例繪制。例如，為了清楚，層和區(qū)域的厚度可以被夸大。
[0007]圖1示出了常規(guī)的封裝的半導(dǎo)體傳感器裝置的側(cè)面剖視圖；
[0008]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于組裝封裝的半導(dǎo)體裝置的工藝的簡(jiǎn)化流程圖；
[0009]圖3A和3B分別示出了按照?qǐng)D2的步驟202-206組裝的、根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的子組件的頂視圖和側(cè)視圖；
[0010]圖4A和4B分別示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的蓋的頂視圖和側(cè)面剖視圖；
[0011 ] 圖5示出了與圖4A和4B的蓋配合的圖3A和3B的組件的側(cè)面剖視圖；
[0012]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的完成的封裝的半導(dǎo)體裝置的側(cè)面剖視圖；
[0013]圖7A和7B分別示出了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的蓋的頂視圖和側(cè)視圖；以及
[0014]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的封裝的半導(dǎo)體裝置的側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]這里公開(kāi)了本發(fā)明的詳細(xì)的示例性的實(shí)施例。然而，這里公開(kāi)的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)僅僅是代表性的，用于描述本發(fā)明的示例實(shí)施例的目的。本發(fā)明的實(shí)施例可以以多種替代的形式實(shí)施，并且不應(yīng)被解釋成僅限于這里提出的實(shí)施例。此外，這里使用的術(shù)語(yǔ)僅用于描述特定實(shí)施例的目的，而并非是對(duì)本發(fā)明示例實(shí)施例的限制。
[0016]在以下的說(shuō)明中，將理解，本發(fā)明的某些實(shí)施例涉及封裝的半導(dǎo)體傳感器裝置的封裝，其中安裝在引線框架上的壓力傳感管芯被使用蓋包封在壓力敏感凝膠材料中。為了便于討論，下面將描述兩個(gè)具有特定引線框架和蓋配置的示例性的封裝的半導(dǎo)體傳感器裝置的組裝。然而，將理解，本發(fā)明的實(shí)施例不限于下面描述的具體引線框架和/或蓋配置。
[0017]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是一種組裝封裝的半導(dǎo)體裝置的方法。該方法包括:(a)將壓力傳感管芯安裝到金屬引線框架的管芯板上，(b)將壓力敏感凝膠分配到蓋的凹陷中，以及(c)將蓋與金屬引線框架配合，使得壓力傳感管芯浸在蓋的凹陷內(nèi)的壓力敏感凝膠中。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例是根據(jù)所述方法組裝的封裝的半導(dǎo)體裝置。
[0018]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于組裝封裝的半導(dǎo)體裝置的工藝的簡(jiǎn)化流程圖200。在步驟202中，使用管芯附接粘接劑將一個(gè)或多個(gè)集成電路(1C)管芯(包括壓力傳感管芯(例如，P單元))安裝到金屬引線框架的管芯板(也稱為引線框架旗板)上。在步驟204中，將所述一個(gè)或多個(gè)1C管芯彼此引線接合并且引線接合到金屬引線框架的引線指。在步驟206中，將壓力敏感凝膠材料分配在壓力傳感管芯的有效區(qū)域上。
[0019]圖3A和3B分別示出了按照?qǐng)D2的步驟202-206組裝的、根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的子組件300的頂視圖和側(cè)視圖。子組件300包括金屬引線框架302、P單元308以及微控制單元管芯(MCU)310。子組件300還可以包括加速度傳感管芯(未示出)，例如，安裝在MCU310上。制造引線框架302、P單元308以及MCU 310的方法可以是眾所周知的，因此這里不予描述。
[0020]金屬引線框架302包括管芯板304和多個(gè)引線指306。盡管未示出，但金屬引線框架302也可以包括金屬連接元件(有時(shí)稱為引線框架走線(runner))，其將引線指106的遠(yuǎn)端彼此連接起來(lái)。這些金屬連接元件也可以將引線框架302連接到引線框架302的一個(gè)或多個(gè)其他實(shí)例(未示出)，從而使得這些引線框架的實(shí)例形成互連的引線框架的陣列。
[0021]P單元308和MCU 310使用管芯附接粘接劑312安裝到管芯板304上，所述管芯附接粘接劑例如(但不限于)環(huán)氧或膠帶。通過(guò)多個(gè)接合線314將P單元308和MCU 310互相電連接并電連接到引線指306。另外，壓力敏感凝膠材料316被分配到P單元308的有效區(qū)域上，例如，使用常規(guī)分配機(jī)的噴嘴(未示出)來(lái)進(jìn)行分配。
[0022]回到圖2，在步驟208-216中，將步驟202-206中組裝的子組件與蓋配合，并完成封裝的半導(dǎo)體裝置的組裝。為了進(jìn)一步理解這個(gè)配合過(guò)程，將圖4A、4B、5和6連同圖2 —起考慮。
[0023]圖4A和4B分別示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的蓋400的頂視圖和側(cè)面剖視圖。在這個(gè)實(shí)施例中，蓋400是由單塊材料制造的整體結(jié)構(gòu)。蓋400包括四個(gè)外壁402，外壁402形成封閉形狀(在這個(gè)實(shí)施例中，矩形)。蓋400的底部被另一個(gè)壁404封閉，以及矩形的頂部406是開(kāi)放的。壁402和404限定了形成在蓋400內(nèi)的腔或凹陷408。
[0024]圖5示出了圖4A和4B的蓋400與圖3A和3B的子組件配合的側(cè)面剖視圖。如圖所示，壓力敏感凝膠材料500被分配到蓋400的凹陷408中(圖2的步驟208)，例如使用常規(guī)的分配機(jī)的噴嘴(未示出)。包括引線框架302、P單元308以及MCU 310的子組件300被上下顛倒地翻轉(zhuǎn)，并且降低到蓋400上，使得P單元308以及MCU310浸入在壓力敏感凝膠材料500中(步驟210)。接著，壓力敏感凝膠材料500被固化(步驟212)，結(jié)果，固化的壓力敏感凝膠材料500將蓋400緊固到子組件300。
[0025]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的完成的封裝的半導(dǎo)體傳感器裝置600的側(cè)面剖視圖。如圖所示，引線框架的暴露的部分和蓋400的側(cè)面被包封在模制料602中(步驟214)，以及在步驟216中，在蓋中形成孔604，例如，通過(guò)沖孔或鉆孔或者通過(guò)移除覆蓋在預(yù)形成的孔上的帶，以將壓力敏感凝膠材料500暴露到封裝的半導(dǎo)體傳感器裝置600外部的周圍環(huán)境中。
[0026]盡管未示出，但可以執(zhí)行激光或鋸切單顆化和/或修剪，來(lái)移除任何金屬連接元件(未示出)，以(i)將引線指306電且機(jī)械地?cái)嚅_(kāi)彼此的耦連，以及(ii)將封裝的半導(dǎo)體裝置600與組裝在相鄰的互連的引線框架上的其他封裝的半導(dǎo)體裝置(未示出)分離。
[0027]盡管本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例被描述為子組件300和蓋400在組裝期間僅僅使用固化的壓力敏感凝膠材料500結(jié)合在一起，但是本發(fā)明的實(shí)施例并不限于此。根據(jù)替代的實(shí)施例，子組件和蓋可以在組裝期間使用帶保持在一起。作為例子，可以參考圖7A、7B和8。
[0028]圖7A和7B分別示出了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的蓋700的頂視圖和側(cè)視圖。