传感器封装件和制造方法与流程

本发明大体涉及半导体封装件，并且更具体地涉及传感器封装件的衬底和制造方法。

背景技术

传感器封装件是已知的并且通常与几个其他传感器封装件紧密接近地组装到引线框架结构上，例如组装在衬底上。引线框架为半导体芯片提供电气互连。一般而言，芯片附接到引线框架，并且然后芯片的接合焊盘(bondingpad)通常使用导线利用引线接合工艺电连接至引线框架的引线。组装的传感器封装件必须在某个点处分离，以便使得其能够单独实施到各种系统或电路板中。

图1至图4示出了组装传感器封装件的已知方法。图1示出了已经用可引线接合材料52镀覆的金属引线框架50。图2示出了用模塑料54预模塑的镀覆的引线框架50。模塑料(moldingcompound)形成腔体56，其中每个腔体56包括暴露的芯片焊盘58和暴露的引线60。腔体56被模塑料54的条带分隔开。然后如图3所示使用切割锯(sawmakingcuts)62对腔体进行单体化处理。通常，切割过程产生灰尘并使得锯条升温。因此，需要使用加压水或一些其他手段来冷却锯条并且除去灰尘。

在从单体化后的单元中去除水分之后，单元被重新构造到临时载体64上以用于进一步组装。芯片66附接到芯片焊盘58并且导线68接合到芯片66和引线60以形成电连接。在最终组装之后，将传感器封装件从临时载体64移除以用于安装在板或其他装置上。

技术实现要素：

根据本发明的一个方面，提供了一种制造传感器封装件的方法。所述方法涉及预模塑引线框架以形成具有多个腔体的衬底。每个腔体包括暴露的表面，并且所述多个腔体中的相邻的腔体由布置在所述衬底的第一侧上的条带分隔开。所述条带形成有纵向凹槽。此外，所述方法涉及从所述衬底的第二侧沿着所述条带部分地切割以形成刻痕线，所述第二侧与所述第一侧相对，使得所述相邻的腔体保持连接。此外，所述方法涉及使用可接合的金属镀覆暴露的表面。暴露的表面包括引线、芯片焊盘和刻痕线的壁。所述方法还涉及将芯片附接到所述芯片焊盘。所述方法还涉及将导线连接所述芯片和所述引线之间以形成所述传感器封装件。而且，所述方法涉及沿所述刻痕线折断所述衬底以分离传感器封装件。

引线框架可以包括铜。

引线框架可以包括铁/镍合金。

预模塑可以涉及施加环氧模塑料。

预模塑可以涉及施加液晶聚合物。

镀覆可以涉及化学镀。

可接合的金属可以包括金、镍和银中的至少一种。

所述方法可以进一步涉及附接盖子以保护传感器封装件。盖子可以由条带支撑。

附接盖子可以涉及使用环氧树脂。

附接盖子可以涉及使用超声波焊接。

盖子可以包括用于将所述传感器封装件的所述芯片暴露于外部环境的通孔。

所述方法可以涉及施加封装聚合物以保护所述导线和所述芯片。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于组装传感器封装件的衬底。衬底包括引线框架。另外，引线框架包括预模塑到限定多个腔体的引线框架的预模塑料。每个腔体包括暴露的表面。所述多个腔体中的相邻的腔体由布置在所述引线框架的第一侧上的条带分隔开。所述条带形成有纵向凹槽。衬底还包括从引线框架的第二侧沿着条带切割的刻痕线，第二侧与第一侧相对。刻痕线构造为通过折断促进传感器封装件的分离。另外，衬底包括可接合的金属，其被镀覆到所述引线框架的暴露的表面上，其中所述暴露的表面包括引线、所述多个腔体的每个腔体中的芯片焊盘、以及所述刻痕线的壁，其中所述芯片焊盘构造为接收芯片，并且其中所述引线构造为使用导线连接到所述芯片。

根据本发明的另一方面，提供了一种传感器封装件的衬底。衬底包括引线框架。此外，衬底包括预模塑到限定多个腔体的引线框架的预模塑料。每个腔体包括暴露的表面。所述多个腔体中的相邻的腔体由布置在所述引线框架的第一侧上的条带分隔开，其中所述条带形成有纵向凹槽。衬底还包括从引线框架的第二侧沿着条带切割的刻痕线，其中第二侧与第一侧相对。刻痕线构造为通过折断促进传感器封装件的分离。另外，衬底包括镀覆在引线框架的暴露的表面上的可接合的金属。所述暴露的表面包括引线、所述多个腔体的每个腔体中的芯片焊盘、以及所述刻痕线的壁。衬底还包括附接到所述芯片焊盘的芯片。衬底还包括将芯片连接到所述引线的导线。

附图说明

现在仅以示例的方式参考附图，其中：

图1a是根据现有技术的实施例的引线框架的俯视透视图；

图1b是根据图1a的实施例的穿过线1-1的现有技术的引线框架的剖视图；

图2a是根据现有技术的实施例的镀覆和预模塑的引线框架的俯视透视图；

图2b是根据图2a的实施例的穿过线2-2的现有技术的引线框架的剖视图；

图3a是根据现有技术的实施例的切割镀覆和预模塑的引线框架的俯视透视图；

图3b是根据图3a的实施例的穿过线3-3的现有技术的引线框架的剖视图；

图4a是根据现有技术的实施例的临时载体上的多个传感器封装件的俯视透视图；

图4b是根据图4a的实施例的穿过线4-4的现有技术的引线框架的剖视图；

图5是根据实施例的传感器封装件的剖视图；

图6是根据实施例的制造方法的流程图；

图7a是根据实施例的预模塑的引线框架的俯视透视图；

图7b是根据图7a的实施例的穿过线7-7的引线框架的剖视图；

图8a是具有刻痕线的图7a中所示的引线框架的俯视透视图；

图8b是根据图8a的实施例的穿过线8-8的引线框架的剖视图；；

图9a是具有金属镀层的图8a中所示的引线框架的俯视透视图；

图9b是根据图9a的实施例的穿过线9-9的引线框架的剖视图；

图9c是根据图9b的一部分的放大图；

图10a是根据实施例的传感器封装件的俯视透视图；

图10b是根据图10a的实施例的穿过线10-10的传感器封装件的剖视图；

图11a是根据实施例的具有盖子的图10a中示出的传感器封装件的俯视透视图；

图11b是根据图11a的实施例的穿过线11-11的传感器封装件的剖视图；

图12a是根据另一个实施例的传感器封装件的剖视图；

图12b是根据另一个实施例的传感器封装件的剖视图；

图13a是根据实施例的具有封装聚合物的传感器封装件的俯视透视图；

图13b是根据图13a的实施例的穿过线13-13的传感器封装件的剖视图；

图14a是根据实施例的具有盖子的图13a中示出的传感器封装件的俯视透视图；和

图14b是根据图14a的实施例的穿过线14-14的传感器封装件的剖视图。

具体实施方式

在本说明书中，元件可以描述为“构造为”执行一个或多个功能或“构造成用于”这些功能。通常，构造为执行或构造成用于执行功能的元件能够执行功能，或者适用于执行该功能，或者适于执行该功能，或者可操作来执行该功能，或者能够以其他方式执行该功能。

在描述框架的部件和这些部件中的一些的替代版本或实施例时，相同的附图标记可以用于与其他版本或实施例中描述的元件相同或相似的元件。如本文所使用的，提示绝对方位(例如“顶部”、“底部”、“前”、“后”等)的术语的任何用法是为了说明方便，并且指的是在特定图中示出的方位。然而，这些术语不应被解释为限制性的意思，因为预期各种部件将在实践中以与所描述或示出的方位相同或不同的方位来使用。

参照图5，传感器封装件通常以100示出，其连接到母板200。应当理解的是，传感器封装件100纯粹是示例性的，并且对于本领域技术人员来说显而易见的是，对传感器封装件100的修改是可以预期的。下面更详细地讨论变型的示例，并且根据传感器封装件100的要求，可以替换和/或添加各种部件。传感器封装件100通常构造为附接到母板200并且向母板提供收集的数据。在本实施例中，传感器封装件100包括通过预模塑料(premoldingcompound)110预模塑的引线框架105、金属镀层115、芯片120、至少一根导线125以及具有通孔135的可选盖130。

应该理解的是，传感器封装件不受特别的限制并且可以是任何类型的传感器。例如，传感器可以是压力传感器或气体传感器。在一些实施例中，传感器可能需要完全或部分暴露于环境以用于提高功能。然而，在其他实施例中，传感器可以覆盖或包裹在物质中以保护传感器免受元件的影响。

参照图6，制造传感器封装件的方法以流程图的形式被示出并且通常以500来表示。为了说明的目的，可以假定实施方法500以制造上述的传感器封装件100。然而，应该理解的是，方法500不限于制造传感器封装件100，并且可以实现为制造组装在衬底上的其他装置。此外，方法500的以下讨论将导致对传感器封装件100及其各种部件的制造方法的进一步理解。应该理解的是，方法500可以改变，并且不需要完全按照本文讨论的那样工作。

从文本框510开始，使用预模塑料来预模塑引线框架105以形成具有如图7a和7b所示的多个腔体140的衬底。在本实施例中，引线框架105由由铜制成以用于其电气和机械性能。本领域技术人员应该理解，利用本说明书，引线框架105的材料没有特别限制，并且可以使用具有合适的电气和机械性能的任何其他材料。例如，在其他实施例中，引线框架105可以是诸如合金42之类的铁/镍合金或铝。

引线框架105预模塑的方式不受特别的限制。在本实施例中，引线框架105通过预模塑料110填充引线框架中的间隙而预模塑。预模塑在腔体140内留下一些暴露的表面。特别地，至少一根引线155和芯片焊盘160保持暴露在腔体中。在本实施例中，预模塑料110是环氧模塑料。然而，可以理解，预模塑料110不受特别的限制，并且可以使用其他化合物。例如，预模塑料110可以是液晶聚合物或具有适当的电气和机械性能的任何其他聚合物或化合物。特别地，预模塑料110通常是电绝缘的，物理上是硬且脆的。

预模塑料110沿着顶表面形成条带145以将每个腔体140与相邻的腔体分隔开。条带145包括如图7b所示的纵向形成的v形槽150。本领域技术人员应该理解，条带145并不特别地限于任何形状。另外，v形槽150可以修改为在条带145上形成凹部的另一结构。

文本框520涉及如图8a和8b所示穿过引线框架105和预模塑料110切割衬底的底侧，以形成刻痕线165。应当理解，在本实施例中，刻痕线165与v形槽150相对以形成与周围部分相比在结构上被削弱的线。特别是，切割不会完全穿过衬底。相反，切割仅部分地穿过衬底，使得相邻的腔体140保持连接。刻痕线165的切割方式以及深度不受特别的限制。在本实施例中，锯条可以用于切割引线框架105的底侧到预模塑料110中。在其他实施例中，刻痕线165可以用金刚石刻刀或其他刻痕装置、机械刀片切割、激光烧蚀或蚀刻技术形成。

在切割之后，在文本框530处，引线框架105的暴露的表面镀覆有可接合的金属镀层115。在本实施例中，可接合的金属镀层115镀覆有金以用于增强其导电性和机械性能。本领域技术人员应该理解，利用本说明书，可接合的金属镀层115不受特别的限制，并且可以使用具有合适的电气和机械特性的任何其他材料。例如，在其他实施例中，可接合的金属镀层115可以是银、钯、镍或其任何组合。

可接合的金属镀层115的镀覆方式也不受限制。在本实施例中，使用化学镀技术，诸如覆盖有浸金的薄层的化学镀镍。在另一个实施例中，金属镀层115可以如下来形成：首先使用化学镀镍，随后使用化学镀钯，并且覆盖有浸金的薄层。在其他实施例中，可以使用其他镀覆技术，诸如电镀、化学气相沉积和溅射技术。如图9a和9b所示，暴露的表面包括引线155、芯片焊盘160和刻痕线165的壁。应该理解的是，由于本实施例中在切割之后执行镀覆工艺，因此刻痕线165的壁也可以镀覆。

接下来，文本框540和550涉及如图10a和10b所示将芯片120附接到芯片焊盘160，并且将导线125连接在芯片120和引线155之间。在本实施例中，使用环氧树脂将芯片120安装到芯片焊盘160上。应该理解的是，芯片120的安装方式不受特别的限制，并且可以包括适用于该应用的其他已知技术。在本实施例中，导线125可以是任何合适的导电材料，诸如金、银、铜、涂覆有钯的铜以及铝。导线125接合的方式不受特别的限制，并且可以使用热声(thermalsonic)或热压缩或适用于该应用的其它已知技术来完成。一旦连接到引线框架105，则在腔体140内形成传感器封装件100。

在本实施例中，如图11a和图11b所示，腔体140还覆盖有可选的盖子130以保护传感器封装件100。盖子130附接到条带145的顶部并覆盖腔体的开口。盖子130的材料不受特别的限制，并且可以包括取决于特定传感器封装件100的各种材料。例如，对于测量光的传感器封装件100，盖子130可以包括玻璃或其他透明材料。在其他实施例中，如果需要，盖子130可以包括通孔135以将传感器封装件100的有源部分暴露于外部元件。盖子130不受特别的限制，并且本领域技术人员应该理解，利用本说明书，盖子130可以根据传感器的类型以及应用而变化。例如，盖子130可以是刚性的以用于保护，或者柔性的以用于压力检测。取决于传感器的期望特性，盖子130也可以是导电的或不导电的。

盖子130附接在腔体140上方的方式不受特别的限制。在本实施例中，盖子通过环氧树脂附接，例如可以预先施加到盖子130或条带145的b阶段环氧树脂。在其他实施例中，可以使用超声波焊接。

文本框560涉及沿刻痕线165折断引线框架105以将传感器封装件与相邻的传感器封装件分离。本领域技术人员应该理解，利用本说明书，传感器封装件单体化的方式不受特别的限制，并且可以包括对引线框架105的各个部分施加力以使结构上较薄弱的刻痕线165和v形槽150受力。例如，引线框架105可以使用气动或其他合适的方式附接到夹具或者用于对准，然后在引线框架105上施加弯曲力。

如图12a和12b所示，一旦分离，传感器封装件100可以附接到母板200。尽管本实施例示出了传感器封装件100连接到母板200，但应该理解，可以设想其他应用，例如另一表面安装模块。

参照图12a，传感器封装件的另一个实施例通常以100a示出。在本实施例中，除了后缀“a”之外，传感器封装件100a的类似部件类似地参考它们在传感器封装件100中的对应部分。在本实施例中，传感器封装件100a包括通过预模塑料110a被预模塑的引线框架105a、金属镀层115a、芯片120a、至少一根导线125a、封装聚合物127a以及具有通孔135a的盖子130a。

参照图12b，传感器封装件的又一个实施例通常以100b示出。在本实施例中，除了后缀“b”之外，传感器封装件100b的类似部件类似地参考它们在传感器封装件100a中的对应部分。在本实施例中，传感器封装件100b包括通过预模塑料110b被预模塑的引线框架105b、金属镀层115b、芯片120b、至少一根导线125b、封装聚合物127b以及盖子130b。

应该认识到，图12a和12b所示的实施例除了盖子130a和130b之外是类似的。特别的，盖子130a包括用于暴露传感器封装件100a的有源部分的通孔135a。相反，盖子130b没有通孔并且完全密封传感器封装件100b，以用于对不要求暴露的传感器元件的应用进行附加保护。

参照图13a和13b，大体示出了包封聚合物127a和127b的应用。包封聚合物127a和127b的组成不受特别的限制，并且可以包括滴胶(globaltop)或硅树脂材料。封装聚合物127a和127b的施加方式也不受特别的限制。另外，如图14a和14b所示，可以将不同的盖子应用于相邻的传感器封装件100a和100b。

各种优点现在对于本领域的技术人员来说将是显而易见的。值得注意的是能够在不切割衬底和使用临时载体的情况下将传感器封装件组装在引线框架的衬底上。这可以通过减少所需的装配材料和步骤来降低成本。此外，其允许预模塑料直接附着到引线框架，与将预模塑料施加到镀覆的引线框架相比，其通常具有粗糙表面。这提高了模塑料对金属表面的附着性，并且提高了封装件可靠性。而且，另一个优点是刻痕线165的切割的侧壁镀覆有可接合的金属以提高母板级的可靠性。各种其他优势也将显而易见。

尽管已经描述和说明了具体实施例，但是这些实施例应该仅被认为是说明性的，并且不应该用于限制所附权利要求。