3d堆叠压阻压力传感器的制造方法
【专利摘要】在微机电系统(MEMS)压力传感器中，通过在MEMS压力感测元件上堆叠专用集成电路(ASIC)并且使用形成在ASIC中的导电过孔连接彼此，替换在现有技术中用于将MEMS压力感测元件连接到ASIC以用于在这两个芯片之间的输入和输出信号的细的并且容易坏的接合线。如果不再使用接合线，则能够消除用于保护接合线、ASIC和MEMS压力感测元件的凝胶。在MEMS压力感测元件上堆叠ASIC并且使用导电过孔连接它们实现放置并且保护该装置的壳体的尺寸和成本的减小。
【专利说明】
3D堆叠压阻压力传感器
【背景技术】
[0001]图1是现有技术MEMS压阻压力传感器模块100的剖视图。它跨宽范围的低压为宽范围的流体提供极好的压力测量值。
[0002]该压力传感器模块基本上包括两个管芯，一个是MEMS压力感测元件104并且另一个是由标号106标识的专用集成电路(ASIC)。真空腔103在压力感测元件104中形成在隔膜105和基底107之间。当压力被应用在隔膜105上时，隔膜105偏转并且在隔膜上的惠斯通电桥(未示出)上产生应力并且将隔膜偏转转换成可测量的电压变化。两个管芯104和106被使用粘合剂114安装到壳体基底112。小直径接合线102在MEMS压力感测元件104和ASIC 106之间延伸并且进行连接。接合线102也在ASIC 106和引线框架110之间延伸并且进行连接。
[0003]导线102增加成本并且当然容易受到故障的影响。消除在MEMS压力感测元件104和ASIC 106之间以及在ASIC 106和引线框架110之间延伸的导线将会减少成本并且提高MEMS压力感测元件和MEMS压力传感器的可靠性。
[0004]凹穴101内部的粘性凝胶116保护压力感测元件104、ASIC106和接合线102免受加压介质的影响，该加压介质的压力将要被测量。凝胶116需要足够软以便传送压力。然而，如果高电荷被存储在凝胶中，则隔膜105上面的凝胶116能够引起从该装置输出的信号的通电电压移位。凝胶116也能够因为它的质量而在严重振动环境中影响感测准确性。尤其在具有两个分离的管芯或芯片104和106的大的凹穴中，凝胶116是昂贵的。减小凹穴尺寸、消除凝胶和接合线或至少减少凝胶量、或由较不昂贵的凝胶替换昂贵的凝胶以实现较低的成本和更好的性能将会是相对于现有技术的改进。
【发明内容】
[0005]通过在MEMS压力感测元件上面堆叠具有腔的专用集成电路(ASIC)，能够消除保护性凝胶和接合线并且能够显著减小容纳压力传感器装置的凹穴的尺寸。ASIC和压力感测元件使用形成到ASIC中的导电过孔以电气方式彼此连接。
【附图说明】
[0006]图1描述凹穴内部的现有技术顶侧绝对压力感测元件，该顶侧绝对压力感测元件通过接合线而连接到专用集成电路(ASIC);
图2A是背侧压力传感器装置的第一实施例的剖视图，该背侧压力传感器装置包括MEMS压力感测元件和ASIC，MEMS压力感测元件和ASIC利用延伸穿过ASIC的背侧的导电过孔彼此耦合；
图2B是背侧压力传感器装置的第二实施例的剖视图，该背侧压力传感器装置包括MEMS压力感测元件和ASIC，MEMS压力感测元件和ASIC利用完全延伸穿过ASIC的背侧的导电过孔彼此耦合，其中电路形成在ASIC的顶侧；
图3描述图2A和2B中描述的ASIC的第一侧或顶侧，并且以断线示出延伸穿过ASIC的背侧的导电过孔和在顶侧的金属接合垫的相对位置； 图4描述MEMS压力感测元件的第一侧或顶侧和与图3中的过孔对准并且与图3中的过孔配合的金属接合垫或端子；
图5是压力传感器装置的第三实施例的剖视图，该压力传感器装置包括MEMS压力感测元件和ASIC，MEMS压力感测元件和ASIC利用延伸穿过ASIC的背侧的导电过孔通过玻璃料和焊料凸块而彼此耦合；
图6是压力传感器装置的第四实施例的剖视图，该压力传感器装置在图5中示出的第三实施例的MEMS压力感测元件的顶侧上包括凹槽；
图7是压力传感器装置的第一实施例的剖视图，该压力传感器装置具有安装到MEMS压力感测元件的背侧的基座；
图8A是ASIC的第二侧或底侧的平面图并且其描述在ASIC的第二侧或底侧上的凹部和沟槽、与MEMS压力感测元件上的对应接合垫配合的导电过孔的露出端；
图8B是图8A中描述的ASIC的第二侧或底侧的透视图；
图9描述具有与图8A中示出的过孔配合的金属接合垫的MEMS压力感测元件的第一侧或顶侧，并且通过在第一侧或顶侧的周界周围的熔接或玻璃料接合件来描述接合区域；
图10描述具有与图8A中示出的过孔配合的金属接合垫的MEMS压力感测元件的第一侧或顶侧和图案化的一层玻璃料，玻璃料图案提供开口，受监测的流体能够经过该开口 ；
图11描述压力传感器装置的替代实施例，该压力传感器装置具有堆叠在MEMS压力感测元件上面的两个集成电路；
图12描述背侧绝对压力传感器模块的第一实施例，该背侧绝对压力传感器模块包括如至少图2A中所示的背侧绝对压力传感器装置、该压力传感器装置位于其中的壳体和延伸穿过壳体的引线框架，并且在ASIC和MEMS压力感测元件之间具有熔接接合件；
图13描述背侧绝对压力传感器模块的第二实施例，该背侧绝对压力传感器模块在ASIC和MEMS压力感测元件之间具有玻璃料接合件；
图14描述差压传感器模块的横截面，该差压传感器模块在ASIC和MEMS压力感测元件之间具有熔接接合件；
图15描述压力传感器模块的第二实施例的横截面，该压力传感器模块在ASIC和MEMS压力感测元件之间具有图案化玻璃料接合件；
图16描述压力传感器模块的横截面，该压力传感器模块包括由熔接接合件形成的背侧绝对压力传感器装置(诸如，至少图2A和2B中示出的背侧绝对压力传感器装置)，该背侧绝对压力传感器装置的ASIC金属接合垫使用受粘性凝胶保护的接合线连接到引线框架;和图17是由图案化的玻璃料接合件形成的如图16中所示的背侧绝对压力传感器模块的替代实施例的横截面。
【具体实施方式】
[0007]IEEE版权2009的1.E.E.E.标准词典将“过孔”定义为互连件的两个不同层级之间或者互连件的层级和物理或逻辑管脚之间的物理连接。如这里所使用的，过孔是形成到具有相对的顶侧和底侧或第一侧和第二侧的基底中的垂直或基本上垂直的导电材料柱。过孔能够完全延伸穿过基底，即在相对的顶侧和底侧/第一侧和第二侧之间延伸并且延伸穿过相对的顶侧和底侧/第一侧和第二侧，但如附图中所示，它也能够仅部分延伸穿过基底。过孔提供穿过或部分地穿过半导体基底的垂直定向的导电路径。
[0008]如这里所使用的，术语“接合垫”表示在现有技术的ASIC或MEMS压力感测元件上常见的导电区域。然而，该术语不应该被解释为局限于在现有技术中使用的导电区域，而是应该替代地被更广泛地解释为包括能够针对其实现电气连接的ASIC或MEMS压力感测元件的表面上的任何尺寸导电区域。
[0009]通过在MEMS压力感测元件上面垂直堆叠ASIC，消除在现有技术压力传感器装置中在ASIC上的接合垫和MEMS压力感测元件上的接合垫之间延伸的细接合线。这两个装置使用形成到ASIC中并且定位为与MEMS压力感测元件上的接合垫对准的过孔以电气方式连接。过孔被布置或定位在ASIC基底中，以使得当ASIC被放置在MEMS压力感测元件上时，过孔与现有技术接合线本来将会附接到的MEMS压力感测元件上的接合垫对准。
[0010]图2A是背侧绝对压力传感器装置200的第一实施例的剖视图，背侧绝对压力传感器装置200包括微机电系统(MEMS)压力感测元件202，专用集成电路(ASIC) 204位于MEMS压力感测元件202上面。MEMS压力感测元件202类似于在美国专利8，215，176和美国专利8，466，523中描述的MEMS压力感测元件。两个现有技术专利也公开了ASIC，两个专利都将ASIC描述为使用接合线被连接到MEMS压力感测元件。两个专利都以其整体通过引用包含于此。
[0011]MEMS压力感测元件202具有顶侧208和相对的底侧210。顶侧208包括柔性隔膜212。隔膜212响应于通过压力端口 214应用于隔膜212的压力和/或真空而向上和向下偏转，压力端口 214形成到元件202的底部210中。
[0012]如图4A中所示，通过在隔膜212的边缘314附近的四个P-掺杂压电电阻器312和四个互连件316A-316D，惠斯通电桥电路形成在MEMS压力感测元件202的顶侧208上。四个压电电阻器312通过四个互连件316A-316D以电气方式连接到金属接合垫224A-224D，四个互连件316A-316D是顶侧208的P+掺杂局部区域。图4A中示出的惠斯通电桥电路被称为镜框式惠斯通电桥(PFWB)或局部惠斯通电桥(LWB)。
[0013]在图9中描述不同类型的惠斯通电桥电路，其中每个压电电阻器908被掺杂并且定位在隔膜920的顶侧上每个关联的隔膜边缘922附近。这种类型的惠斯通电桥电路被称为分布式惠斯通电桥(DWB)。
[0014]与MEMS压力感测元件一样，ASIC 204具有顶侧216和相对的底侧218。通过集成电路领域普通技术人员公知的传统集成处理技术，包括电路220的无源和有源电子装置形成到顶侧216中。
[0015]与在现有技术中使用的ASIC不同，图2A中示出的ASIC204具有底侧或第二侧218，底侧或第二侧218被形成为具有凹部222，凹部222是形成到底侧或第二侧218中的空心空间。当具有凹部222的ASIC 204在真空或近真空中附接到MEMS压力感测元件202时，凹部222变为位于隔膜212正上方的抽空腔222或定义抽空腔222。在被抽空的情况下，腔222不对隔膜212施加力，从而方便它响应于压力腔214中的流体的压力的偏转。
[0016]如图2A中所示，MEMS压力感测元件202的金属接合垫224位于导电过孔206正下方，导电过孔206从ASIC 204的底侧218延伸到形成在ASIC的顶侧216中的电子电路。由金属间化合物接合垫230确保MEMS压力感测元件202的顶表面208上的接合垫224和导电过孔206的底端228之间的电气连接，金属间化合物接合垫230在ASIC 204的底侧或第二侧附接到导电过孔206的底端228。通过形成在电路220自身中的传统电路迹线，导电过孔206的顶端232连接到电路220。过孔206因此在MEMS压力感测元件202的惠斯通电桥电路和形成到ASIC 204的顶侧或第一侧216中的电路220之间提供可靠电气路径。
[0017]通过二氧化硅240的接合层，MEMS压力感测元件202附接到ASIC 204。在位于ASIC204的顶侧216上的金属接合垫223处可获得ASIC 204的输入和输出信号。
[0018]图2B是背侧绝对压力传感器装置200的第二实施例的剖视图，背侧绝对压力传感器装置200包括MEMS压力感测元件202，专用集成电路(ASIC) 204位于MEMS压力感测元件202上面。图2B的实施例与图2A中示出的实施例的不同之处在于导电过孔206B，导电过孔206B完全延伸穿过ASIC 204的顶侧216。
[0019]如图2B所示，过孔236的顶端233被露出以用于电气连接。这种过孔236能够连接到形成在ASIC 204的顶侧中的电路220，并且继续从电路220向上延伸到ASIC 204的顶侧216。
[0020]图3是图2A中示出的ASIC204的第一侧或顶侧216的平面图。图3因此以虚线示出四个导电过孔206A-206D，每个导电过孔从ASIC 204的背侧218(在图3中不可见)朝着ASIC204的顶侧216沿着ASIC 204向上部分地延伸。过孔206A-206D在ASIC中定位或布置为:在如图4中所示金属接合垫224A-224D在MEMS压力感测元件202的顶表面上所位于的位置的正上方，以使得当ASIC 204被放置在MEMS压力感测元件202上面时，过孔206A-206D与接合垫224对准。
[0021]如图3中所示，过孔206A-206D被定位成沿着ASIC 204的一侧310，但也能够对称地分布在凹部222周围，凹部222形成到ASIC 204的相对的底侧218中，如图8A和8B中所示。凹部222的位置在图3A中被描述为以断线或虚线绘制的正方形。过孔在凹部222周围的对称分布减小了ASIC 204中的应力集中。
[0022]ASIC 204的顶侧216被提供有几个金属接合垫302、304、306和308。三个接合垫302、304和306分别被命名为输出、地和输入。五个其它接合垫308用于测试ASIC 204。
[0023]图4描述MEMS压力感测元件202的第一侧或顶侧208。图4也描述在MEMS压力感测元件202的顶侧208上的四个金属接合垫224A-224D的位置。
[0024]惠斯通电桥电路由在隔膜212的边缘314附近的四个P-掺杂压电电阻器312和四个互连件316A-316D形成。四个压电电阻器312通过作为顶侧208的P+掺杂局部区域的四个互连件316A-316D以电气方式连接到金属接合垫224A-224D。
[0025]在压力传感器装置200的第一实施例中，MEMS压力感测元件202的顶侧208通过熔接接合件而附接到ASIC 204的底侧218。在一个实施例中，除了金属接合垫之外，MEMS压力感测元件204的整个顶侧208被二氧化硅层覆盖，该二氧化硅层被用于形成硅熔接接合件。在图4中，熔接接合区域318被提供有二氧化硅薄层，当被加热时，该二氧化硅薄层在MEMS压力感测元件202和ASIC 204之间提供硅熔接接合件。熔接接合区域318中的二氧化硅240能够形成硅熔接接合件。在也由图4示出的再另一实施例中，熔接接合区域318中的二氧化硅240是放置在一层二氧化硅上面的另外的二氧化硅，该层二氧化硅在MEMS压力感测元件204的整个顶表面208上方延伸。在所有三个实施例中，如图2A中所示，金属间化合物接合件230形成并且定位在导电过孔206和金属接合垫224之间，或者如图2B中所示，金属间化合物接合件230形成并且定位在导电过孔236和金属接合垫224之间。
[0026]在再其它替代实施例中，二氧化硅240能够被一层玻璃料替换或取代，当被加热时，所述一层玻璃料将MEMS压力感测元件202接合到ASIC 204。在这种实施例中，即在玻璃料覆盖顶表面208或定位到熔接接合区域318中的情况下，在过孔206和金属接合垫224之间使用一小滴的焊料(在这里被称为焊料凸块)。所述一层二氧化硅240也能够被放置到ASIC204的背侧上。
[0027]在再另一实施例中，根据差压传感器的需要，在MEMS压力感测元件上方的腔/凹部不被抽空，而是替代地被提供有具有一定压力的流体，该压力将被感测，或者该压力将影响应用于隔膜的流体压力的测量。为了将流体压力应用到该腔中，当然必须提供进入该腔的路径。
[0028]为了提供进入腔222的流体路径，ASIC 204和MEMS压力感测元件202之间的所述一层二氧化硅或玻璃料(或它们混合物)能够被图案化，如图10中所示，图10示出具有图案化接合区域1004的MEMS压力感测元件1000的顶侧1002。二氧化硅或玻璃料或它们的混合物的条带或区域1006通过空间1008而彼此分离，在空间1008，没有二氧化硅或玻璃料被应用于MEMS压力感测元件1000的顶侧1002。敞开空间1008具有预定宽度1010和高度，该高度在图10的平面之外延伸基本上等于二氧化硅或玻璃料的厚度的距离。对于空气，接合层的厚度优选地为至少20微米直至大约200微米。敞开空间1008因此被调整尺寸，调整形状，并且布置为允许特定流体经过它们并且进入形成到ASIC 204的第二侧中的凹部222中。
[0029]图5是背侧绝对压力传感器装置500的第三实施例的剖视图，该背侧绝对压力传感器装置500包括MEMS压力感测元件202和ASIC 204,ASIC 204具有从ASIC 204的底侧218向上部分地延伸穿过ASIC 204的导电过孔206。图5的实施例与图2-4中示出的实施例的不同之处在于:ASIC 204和感测元件202如何彼此附接。
[0030]在图5中示出的实施例中，MEMS压力感测元件202和ASIC 204使用在ASIC 204的底侦临18上的一层玻璃料502和在MEMS压力感测元件202的顶侧208上的一层二氧化硅504被彼此接合。
[0031]图6示出压力传感器装置600的另一实施例。ASIC204附接到MEMS压力感测元件602的顶侧，MEMS压力感测元件602具有形成到元件602的顶侧606中的凹槽604。在剖视图中示出的凹槽604包围形成到MEMS压力感测元件的顶侧606中的隔膜，并且在将玻璃料液化所需的加热期间收集过多的玻璃料。
[0032]图7是安装到基座702的图2A中示出的压力传感器装置200的剖视图。基座702具有顶表面704和相对的底表面706。它也具有完全延伸穿过基座702的孔径708。孔径708的中心710与形成在MEMS压力感测元件202中的隔膜212的中间对准或至少基本上对准。基座702优选地由玻璃或娃制成。它把感测元件202与壳体的表面隔离，该壳体具有与制成感测元件202的材料的热膨胀系数显著不同的热膨胀系数。
[0033]图8A是ASIC 800的替代实施例的平面图，ASIC 800的底侧802具有凹部804。图8B是底侧802的透视图。一个或多个沟槽806形成到ASIC 800的底侧802中。该沟槽是形成到ASIC 800的底侧802的原本基本上平坦的表面中的狭窄并且边缘陡峭的切口或凹陷。沟槽806从凹部804沿横向或向一边延伸穿过ASIC 800，通过ASIC 800的垂直侧810之一。该沟槽被调整尺寸并且调整形状以允许流体(该流体的压力被感测)流入和流出凹部804以及当ASIC 800的底侧802附接到MEMS压力感测元件的顶侧时由凹部804形成的腔。沟槽806或在图10中描述的图案化接合层能够使ASIC被接合到的压力感测元件提供差压感测。沟槽806优选地在形成于ASIC中的导电过孔之间经过。
[0034]图8A和作为底侧802的透视图的图8B也示出:导电过孔806能够对称地分布在凹部804周围，而非如图2A中所示沿着ASIC的一侧分布。在图8A和8B中，一个导电过孔808A-808D位于ASIC 800的每个拐角附近。这种过孔808A-808D因此在这里被视为对称地分布在ASIC800 中。
[0035]图9是MEMS压力感测元件900的替代实施例的平面图，MEMS压力感测元件900具有由四个分离的压电电阻器908和互连件906形成的分布式惠斯通电桥电路。它的顶表面902被提供有位于拐角的金属接合垫904A-904D，即位于MEMS压力感测元件900的拐角附近的接合垫。接合垫904A-904D被定位为当图8A和8B中示出的ASIC 800被放置在图9中示出的MEMS压力感测元件900上面时与图8中示出的ASIC 800的对称地分布的导电过孔806A-806D对准。
[0036]互连件906使用P+掺杂的半导体材料在顶表面902中形成在对称地分布的接合垫904A-904D和压电电阻器908之间，对称地分布的接合垫904A-904D和压电电阻器908被连接以形成惠斯通电桥。以上参照图4描述的熔接接合区域912包围接合垫904A-904D和导电互连件906。
[0037]图11描述背侧压力传感器装置1100的替代实施例，背侧压力传感器装置1100具有堆叠在背侧MEMS压力感测元件上面的两个集成电路。这两个集成电路之一优选地是电磁控制芯片或EMC芯片，EMC芯片减少或过滤电气噪声，但EMC芯片能够具有其它有源和/或无源
目-O
[0038]图11中示出的实施例包括背侧MEMS压力感测元件1102。与上述MEMS压力感测元件一样，图11中示出的压力感测元件1102在MEMS压力感测元件1102的顶表面1106上面具有金属接合垫1104。
[0039]接合垫1104以电气方式连接到导电过孔1108，导电过孔1108形成为至少部分地穿过第一 ASIC 1114。过孔1108在形成在ASIC 1114的顶表面1110中的电路1118和ASIC 1114的底表面1112之间延伸，金属间化合物接合件1116形成在接合垫1104和过孔1108之间。
[0040]过孔1108将ASIC 1114的顶表面1110中的电路1118连接到接合垫1104，并且因此将电路1118连接到位于MEMS压力感测元件1102的隔膜1120中的惠斯通电桥电路。
[0041 ]隔膜1120被抽空腔1122“覆盖”。当ASIC 1114附接到MEMS压力感测元件1102的顶表面1106时，由切割到ASIC 1114的底表面1112中的凹部1122形成腔1122。
[0042]第二集成电路1124通过形成到第二集成电路1124中的第二组导电过孔1126而被连接到第一集成电路1114。第二组过孔1126在第二集成电路1124的顶侧或顶表面1128和底侧或底表面1130之间延伸。第二组过孔1126完全穿过第二集成电路1124。如在图11中能够看出的，过孔1126以电气方式连接到形成在第一集成电路1114的顶侧中的电路1118。
[0043]图12描述压力传感器模块1200的第一实施例。模块1200基本上是密封在壳体1204的内部空间里面的上述压力传感器装置1202，至少包括至少图2中示出的压力传感器装置。压力传感器装置1202包括ASIC 1214和MEMS压力感测元件1215。它们使用上述熔接接合件1230而彼此接合。
[0044]压力传感器装置1202所位于的内部空间在这里被称为凹穴1206。压力端口1208穿过盖子1205形成并且通向凹穴1206中。端口 1208被调整尺寸并且调整形状以允许流体流经端口 1208并且将压力应用于压力传感器装置1202的隔膜1218。
[0045]压力传感器装置1202通过粘合剂1210被安装到凹穴1206的顶侧1216。引线框架1222和在ASIC 1214的顶侧1212上的接合垫1220之间的电气连接由导电粘合剂(ECA)或焊料凸块1228提供。粘合剂1210是非导电的，并且保护接合垫1220以及ECA或焊料凸块1228。
[0046]图13描述压力传感器模块1300的第二实施例。图13的压力传感器模块1300与图12的压力感测模块1200的不同之处仅在于:在ASIC 1214和MEMS压力感测模块1215之间使用玻璃料接合件1302。玻璃料接合件由ASIC 1214和MEMS压力感测模块1215之间的一层玻璃料提供。
[0047]图14描述差压传感器模块1400。它与图12和13中示出的压力传感器模块的不同之处在于:添加了形成在ASIC 1408的底侧1406中的沟槽1402，沟槽1402允许流体进入腔1410，腔1410由在ASIC 1408的底侧1406中的凹部以及通过将ASIC 1408附接到MEMS压力感测元件1414的顶侧1412而形成。
[0048]与上述压力传感器模块不同，图14中示出的压力传感器模块1400被提供有两个压力端口 1416和1418。第一压力端口 1416提供这样的路径:通过该路径，流体能够将压力应用于MEMS压力感测元件1414的背侧1420。粘合剂1426将MEMS压力感测元件1414附接到盖子1405，并且在第一压力端口 1416周围提供密封。
[0049]第二压力端口1418提供第二且分开的路径，通过该路径，不同流体能够将压力应用于凹穴1422和腔1410，并且因此经沟槽1402将压力应用于MEMS压力感测元件1414的顶侧1412。图14的压力传感器模块1400被用于差压感测，而图12和13中示出的压力传感器模块被用于背侧绝对压力感测。
[0050]图15描述差压传感器模块1500的另一实施例。它与图14的压力传感器模块1400的不同之处在于:在ASIC 1408和MEMS压力感测元件1414之间使用图案化玻璃料1502。如图10中所示并且如上所述，图案化玻璃料1502提供路径1503用于使加压流体从凹穴1422流入到腔1410中并且在隔膜的顶侧施加压力。
[0051 ]图16描述背侧绝对压力传感器模块1600，背侧绝对压力传感器模块1600包括位于壳体1604内部的背侧绝对压力传感器装置1602，壳体1604具有凹穴1606，凹穴1606包围压力传感器装置1602。与上述压力传感器装置一样，在图16中描述的压力传感器装置1602包括附接到MEMS压力感测元件1622的顶侧的ASIC 1604，如以上参照至少图2A所述。ASIC1604通过上述熔接接合件1640而附接到MEMS压力感测元件1622。
[0052]ASIC 1604在ASIC 1604的顶侧1610上具有金属接合垫1608，金属接合垫1608通过接合线1614连接到引线框架1612，引线框架1612延伸穿过壳体1613。接合线1614是细的并且容易坏。因此由基本上充满凹穴1606的一层粘性凝胶1616保护接合线1614免于破裂。
[0053]在背侧MEMS压力感测元件1622的底部1620和凹穴1606的底部1624之间的一层粘合剂1618将MEMS压力感测元件1622附接到凹穴1606的底部1624。粘合剂1618也在孔径1628周围提供密封，通过孔径1628，流体能够将压力施加于形成在压力感测元件1622中的隔膜1632的背侧1630。在再另一实施例中，共形涂层被用于容纳并且保护接合线1614。
[0054]图17描述图16中示出的压力传感器模块1600的第二和替代实施例。图17中示出的压力传感器模块1700与图16中示出的传感器模块1600的不同之处仅在于:在ASIC 1604和MEMS压力感测元件1622之间使用提供玻璃料接合件的玻璃料1702。接合线1614由粘性凝胶1616保护。
[0055]本领域普通技术人员将会意识到，前面的描述仅用于说明的目的。在所附的权利要求中阐述本发明的真实范围。
【主权项】
1.一种压力传感器装置，包括: MEMS压力感测元件，具有第一侧和第二侧，其中柔性隔膜和惠斯通电桥电路位于第一侧上; 第一集成电路，包括具有第一侧和第二侧的基底、形成到第一侧的预定部分中的电子电路和形成到第二侧中的凹部，第一集成电路的第二侧附接到MEMS压力感测元件的第一侧，第一集成电路的凹部和MEMS压力感测元件的第一侧定义基本上抽空的腔； 第一多个导电过孔，形成到第一集成电路基底中，使得第一多个过孔延伸穿过基底并且以电气方式将MEMS压力感测元件的惠斯通电桥电路连接到形成到第一集成电路的第一侧中的电路。2.如权利要求1所述的压力传感器装置，其中所述MEMS压力感测元件在它的第一侧上具有多个电接触器，压力传感器装置还包括: 一层二氧化硅，位于MEMS压力感测元件的第一侧和第一集成电路的第二侧之间，所述一层二氧化硅形成MEMS压力感测元件和集成电路之间的硅熔接接合件;和 金属间化合物接合件，形成在至少一个导电过孔和在MEMS压力感测元件的第一侧上的电接触器之间。3.如权利要求1所述的压力传感器装置，其中所述MEMS压力感测元件在它的第一侧上具有多个电接触器，压力传感器装置还包括: 一层玻璃料，位于MEMS压力感测元件的第一侧和第一集成电路的第二侧之间，所述一层玻璃料形成MEMS压力感测元件和第一集成电路之间的接合件;和 焊料凸块，位于至少一个导电过孔和在MEMS压力感测元件的第一侧上的电接触器之间。4.如权利要求3所述的压力传感器装置，其中所述一层玻璃料被图案化以提供穿过所述一层玻璃料的至少一个介质路径，所述介质路径被配置为允许预定流体经过所述介质路径并且到达形成到第一集成电路的第二侧中的凹部。5.如权利要求1所述的压力传感器装置，其中所述多个导电过孔对称地分布在第一集成电路基底中。6.如权利要求1所述的压力传感器装置，还包括:第二集成电路，附接到第一集成电路的第一侧，第二集成电路包括具有第一侧和第二侧的基底以及形成到它的第一侧的预定部分中的电子电路。7.如权利要求6所述的压力传感器装置，还包括:第二多个导电过孔，形成到第二集成电路基底中，使得第二多个过孔延伸穿过第二集成电路的基底并且以电气方式将第一集成电路的电路连接到第二集成电路的电路。8.如权利要求1所述的压力传感器装置，其中所述第一集成电路基底包括第三垂直侧，第三垂直侧基本上与第一侧和第二侧正交，第二侧还包括至少一个沟槽，所述至少一个沟槽被形成为延伸到所述凹部中并且延伸穿过第三垂直侧。9.如权利要求1所述的压力传感器装置，还包括:基座，附接到MEMS压力感测元件的第二侧，所述基座包括孔径，所述孔径基本上与柔性隔膜对准。10.一种压力传感器模块，包括: 压力传感器装置，包括: MEMS压力感测元件，具有第一侧和第二侧，其中柔性隔膜和惠斯通电桥电路位于第一侧上; 第一集成电路，包括具有第一侧和第二侧的基底、形成到第一侧的预定部分中的电子电路和形成到第二侧中的凹部，第一集成电路的第二侧附接到MEMS压力感测元件的第一侧，第一集成电路的凹部和MEMS压力感测元件的第一侧定义基本上抽空的腔;和 第一多个导电过孔，形成到第一集成电路基底中，使得第一多个过孔延伸穿过基底并且以电气方式将MEMS压力感测元件的惠斯通电桥电路连接到形成到第一集成电路的第一侧中的电路； 壳体，具有凹穴和压力端口，凹穴包围压力传感器装置，压力端口被配置为允许预定流体将压力应用于所述隔膜;和 引线框架，从在第一集成电路的第一侧上的电接触器延伸穿过壳体，在第一集成电路的第一侧上的电接触器包括焊料凸块和导电粘合剂中的至少一种。11.如权利要求10所述的压力传感器模块，还包括:一层粘合剂，位于第一集成电路和凹穴的内表面之间，所述一层粘合剂被配置为将压力传感器装置安装到凹穴的内表面并且基本上覆盖在第一集成电路的第一侧上的电接触器。12.如权利要求10所述的压力传感器模块，其中所述MEMS压力感测元件在它的第一侧上具有多个电接触器，压力传感器装置还包括: 一层二氧化硅，位于MEMS压力感测元件的第一侧和第一集成电路的第二侧之间，所述一层二氧化硅形成MEMS压力感测元件和第一集成电路之间的硅熔接接合件;和 金属间化合物接合件，形成在至少一个导电过孔和在MEMS压力感测元件的第一侧上的电接触器之间。13.如权利要求10所述的压力传感器模块，其中所述MEMS压力感测元件在它的第一侧上具有多个电接触器，压力传感器装置还包括: 一层玻璃料，位于MEMS压力感测元件的第一侧和第一集成电路的第二侧之间，所述一层玻璃料形成MEMS压力感测元件和第一集成电路之间的接合件;和 焊料凸块，位于至少一个导电过孔和在MEMS压力感测元件的第一侧上的电接触器之间。14.如权利要求10所述的压力传感器模块，其中所述一层玻璃料被图案化以提供穿过所述一层玻璃料的至少一个介质路径，所述介质路径被配置为允许预定流体流到形成到第一集成电路的第二侧中的所述凹部。15.如权利要求1O所述的压力传感器模块，其中所述多个导电过孔对称地分布在第一集成电路基底中。16.如权利要求10所述的压力传感器模块，还包括:第二集成电路，附接到第一集成电路的第一侧，第二集成电路包括具有第一侧和第二侧的基底以及形成到它的第一侧的预定部分中的电子电路。17.如权利要求16所述的压力传感器模块，还包括:第二多个导电过孔，形成到第二集成电路基底中，使得第二多个过孔延伸穿过第二集成电路的基底并且以电气方式将第一集成电路的电路连接到第二集成电路的电路。18.如权利要求10所述的压力传感器模块，其中第一集成电路基底包括第三垂直侧，第三垂直侧基本上与第一侧和第二侧正交，第二侧还包括至少一个沟槽，所述至少一个沟槽被形成为延伸到所述凹部中并且延伸穿过第三垂直侧。19.如权利要求10所述的压力传感器模块，还包括:基座，附接到MEMS压力感测元件的第二侧，所述基座包括孔径，所述孔径基本上与柔性隔膜对准。20.一种压力传感器模块，包括: 压力传感器装置，包括: MEMS压力感测元件，具有第一侧和第二侧，其中柔性隔膜和惠斯通电桥电路位于第一侧上; 第一集成电路，包括具有第一侧和第二侧的基底、形成到第一侧的预定部分中的电子电路和形成到第二侧中的凹部，第一集成电路的第二侧附接到MEMS压力感测元件的第一侧，第一集成电路的凹部和MEMS压力感测元件的第一侧定义基本上抽空的腔;和 第一多个导电过孔，形成到第一集成电路基底中，使得第一多个过孔延伸穿过所述基底并且以电气方式将MEMS压力感测元件的惠斯通电桥电路连接到形成到第一集成电路的第一侧中的电路； 壳体，具有凹穴和压力端口，凹穴包围压力感测装置，压力端口被配置为允许预定流体将压力应用于所述隔膜； 引线框架，从凹穴内部延伸穿过壳体； 接合线，从在第一集成电路的第一侧上的电接触器延伸到引线框架； 粘合剂层，位于MEMS压力感测元件的第二侧和凹穴的内表面之间，穿过凹穴的内表面形成压力端口，粘合剂层包围压力端口并且将压力端口密封到MEMS压力感测元件的第二侧。21.如权利要求20所述的压力传感器模块，还包括:一层凝胶，位于凹穴内部并且基本上覆盖压力传感器装置。22.如权利要求20所述的压力传感器模块，还包括:共形涂层，位于压力传感器装置、接合线和引线框架的至少一部分上方。23.如权利要求22所述的压力传感器模块，还包括:一层玻璃料，位于MEMS压力感测元件和第一集成电路之间，其中所述一层玻璃料被图案化以提供穿过所述一层玻璃料的至少一个介质路径，所述介质路径被配置为允许预定流体经过所述介质路径到达形成到第一集成电路的第二侧中的凹部。24.如权利要求20所述的压力传感器模块，其中所述MEMS压力感测元件在它的第一侧上具有多个电接触器，压力传感器装置还包括: 一层二氧化硅，位于MEMS压力感测元件的第一侧和集成电路的第二侧之间，所述一层二氧化硅形成MEMS压力感测元件和第一集成电路之间的硅熔接接合件;和 金属间化合物接合件，形成在至少一个导电过孔和在MEMS压力感测元件的第一侧上的电接触器之间。25.如权利要求20所述的压力传感器模块，其中所述MEMS压力感测元件在它的第一侧上具有多个电接触器，压力传感器装置还包括: 一层玻璃料，位于MEMS压力感测元件的第一侧和第一集成电路的第二侧之间，所述一层玻璃料形成MEMS压力感测元件和第一集成电路之间的接合件;和 焊料凸块，位于至少一个导电过孔和在MEMS压力感测元件的第一侧上的电接触器之间。26.如权利要求20所述的压力传感器模块，其中所述多个导电过孔对称地分布在第一集成电路基底中。27.如权利要求20所述的压力传感器模块，还包括:第二集成电路，附接到第一集成电路的第一侧，第二集成电路包括具有第一侧和第二侧的基底以及形成到它的第一侧的预定部分中的电子电路。28.如权利要求27所述的压力传感器模块，还包括:第二多个导电过孔，形成到第二集成电路基底中，使得第二多个过孔延伸穿过第二集成电路的基底并且以电气方式将第一集成电路的电路连接到第二集成电路的电路。29.如权利要求20所述的压力传感器模块，其中第一集成电路基底包括第三垂直侧，第三垂直侧基本上与第一侧和第二侧正交，第二侧还包括至少一个沟槽，所述至少一个沟槽被形成为延伸到所述凹部中并且延伸穿过第三垂直侧。30.如权利要求20所述的压力传感器模块，还包括:基座，附接到MEMS压力感测元件的第二侧，所述基座包括孔径，所述孔径基本上与柔性隔膜对准。
【文档编号】G01L19/14GK106052941SQ201610217262
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月8日 公开号201610217262.2, CN 106052941 A, CN 106052941A, CN 201610217262, CN-A-106052941, CN106052941 A, CN106052941A, CN201610217262, CN201610217262.2
【发明人】J-H.A.邱, R.C.科斯伯格, S-H.S.陈
【申请人】大陆汽车系统公司