制造导管传感器的制作方法

本申请要求2016年8月3日提交的美国专利申请号15/227,370和2015年9月24日提交的美国临时申请号62/232,394的优先权，其通过引用并入本文。

背景技术：

过去数年来，随着找到了压力传感装置进入许多类型产品的途径，因此压力传感装置已经非常普及。在汽车、工业、消费品和医疗产品中使用的压力传感装置的需求猛增，并且没有减退的迹象。

压力传感装置可以包括压力传感器以及其它元件。压力传感器通常可以包括隔膜或膜片。通常，通过在硅晶片中建立惠斯通桥(Wheatstone bridge)然后从相反表面蚀刻掉硅直到在惠斯通桥下面形成硅薄层来形成该膜片。薄层是可以被形成框架的较厚的未蚀刻的硅晶片部分围绕的膜片。当压力传感装置中的压力传感器经历压力时，膜片可以通过改变形状来进行响应。这种形状的改变会导致膜片上电子元件的一个或多个特性改变。可以测量这些改变的特性，并且从这些测量可以确定压力。

通常，电子元件是配置为位于膜片上的惠斯通桥的电阻器。当膜片在压力下变形时，电阻器的电阻也改变。这种改变导致惠斯通桥的输出。可以通过附接到电阻器的导线或引线来测量这种改变。

在某些应用中，压力传感器具有特定的形状因子尤为重要。例如，在许多医疗应用中，压力传感器很小或具有薄的形状因子或两者都可能是重要的。

但是具有这种小形状因子的压力传感器可能很难制造。例如，这些压力传感器可能太小而不能用于传统的半导体组装工具来进行线接合或倒装芯片组装。在某些情况下，最终产品本身可能太小而不能接受安装在标准半导体封装中的压力传感器。如果压力传感器需要适配在小导管内，例如，可能无法采用标准半导体封装和组装技术。

因此，需要具有设计为提高可制造性的特征的压力传感器，其中压力传感器具有可容易地制造的小而薄的形状因子，并且制造方法可以提高产量并降低总体成本。

技术实现要素：

因此，本发明的实施例可以提供压力传感器及其制造方法，其中压力传感器具有小的薄形状因子并且可以包括被设计为提高可制造性的特征，并且制造方法可以提高产量并降低总体成本。

此外，这些压力传感器可能太小而不能用于传统半导体组装工具中用于线接合或倒装芯片组装。因此，在本发明的各种实施例中，可将各个接合线钎焊或焊接到压力传感器的接合焊盘，但是在本发明的一些实施例中，可以使用线接合。为了将接合焊盘彼此电隔离，本发明的这些和其它实施例可以用例如环氧树脂、粘合剂、密封剂、灌封物质等的绝缘材料将传感器的接合焊盘连同钎焊或以其它方式附接到接合焊盘的导线一起覆盖。除了提供电绝缘之外，这可以在组装、运输和操作期间提供对精细焊料接合的机械保护。不幸的是，环氧树脂或其它密封剂的流动可能难以控制。

因此，本发明的说明性实施例可以提供具有阻挡结构的压力传感器，该阻挡结构用于当环氧树脂被放置在压力传感器的表面上的一个或多个接合焊盘之上时阻挡或限制环氧树脂或其它粘合剂或灌封物质的流动。阻挡结构可以在多个焊盘与装置标识符之间。焊盘可以被线接合、钎焊、焊接或使用其它技术附接，并被环氧树脂覆盖。阻挡结构可以保护装置标识符免受环氧树脂覆盖。装置标识符可以包括日期信息、制造商标识信息、制造地标识信息、掩模层修订信息以及其它类型的信息。

阻挡结构可以是通过与装置标识符一起蚀刻而形成的沟槽。可以使用KOH蚀刻、激光蚀刻、深反应离子蚀刻(DRIE)或其它类型的蚀刻来蚀刻沟槽和装置标识符。沟槽可以位于装置标识符与多个接合焊盘之间。在将导线连接到接合焊盘之后，可以在接合焊盘之上放置环氧树脂。沟槽可以停止、阻挡或以其它方式停止环氧树脂流动到达装置标识符。这可以通过防止当环氧树脂足够流动以覆盖装置标识符时可能导致的损失来增加产量。该沟槽还可以导致环氧树脂的更一致的放置以及通过环氧树脂更一致地覆盖焊盘。

在本发明的这些和其它实施例中，阻挡结构可以是通过沉积、镀敷、通过形成与接合焊盘一起的焊料凸块或其它技术而形成的条。条可以位于装置标识符与多个接合焊盘之间。在将导线连接到接合焊盘之后，可以在接合焊盘之上放置环氧树脂。与沟槽一样，条可以停止、阻挡或以其它方式停止环氧树脂流动到达装置标识符。如前所述，这可以增加产量并导致环氧树脂的更一致的放置以及通过环氧树脂更一致地覆盖接合焊盘。

在本发明的这些和其它实施例中，阻挡结构可以包括条和沟槽两者、两个或更多个条、两个或更多个沟槽或其组合。在本发明的这些实施例中，条可以在沟槽与装置标识符之间，沟槽可以在条与装置标识符之间，两个条可以在一个或多个焊盘与装置标识符之间，或者两个沟槽可以在一个或多个焊盘与装置标识符之间。而且，在本发明的其它实施例中，阻挡结构可以用于保护压力传感器上的其它特征，诸如形成在压力传感器中或放置在压力传感器上的其它接合焊盘、传感器膜片、其它电气元件或者其它结构。

本发明的这些和其它实施例可以提供具有侧突出部的压力传感器，侧突出部可以在压力传感器保持在夹具中时使用。然后可以在使用前将侧突出部分开或以其它方式移除。

这些突出部可以与压力传感器形成为压力传感器在接合焊盘附近的每一侧上的延伸。在本发明的其它实施例中，它们可以附接到压力传感器的另一部分。在进一步制造期间，例如在将接合线附接到接合焊盘以及将环氧树脂或其它粘合剂或灌封物质施加到接合焊盘之上期间，可以将突出部放置在夹具中以将压力传感器保持就位。可以在压力传感器主体附近的突出部中钻孔或蚀刻孔。可以使用KOH蚀刻、DRIE、激光或其它蚀刻技术来蚀刻这些孔。这些孔可以促进突出部的移除。例如，在本发明的一个实施例中，这些孔可以起到允许侧突出部可以从压力传感器折断的穿孔的作用。在本发明的其它实施例中，可以通过锯开、切割、激光蚀刻或其它技术来移除突出部，而不论存在孔或者不存在这些孔。这些突出部可以提高和简化将接合线附接到压力传感器、将粘合剂或灌封物质施加在接合线之上或其它制造步骤的工艺。这种提高和简化可以降低产量损失并降低总体制造成本。

本发明的这些和其它实施例可以提供具有变窄手柄部分的压力传感器，使得手柄区域在使用期间不太可能与用于压力传感器的壳体接触。具体而言，本发明的实施例可以提供具有较宽基部部分和变窄手柄的压力传感器。手柄可以变窄以避免在使用时与壳体的底部接触。手柄也可以更薄以避免在使用时接触壳体的侧面。较宽基部部分可以较厚并且可以用环氧树脂胶合或以其它方式用粘合剂固定到壳体的底部。较薄手柄还可以防止手柄下方的环氧树脂的迁移，否则该环氧树脂的迁移可能使手柄变硬并且降低压力传感器的灵敏度。膜片可以形成在压力传感器的较薄且较窄的手柄部分中。多个接合焊盘可以形成在压力传感器的较宽且较厚的基部部分中。这可以减少在制造之后与壳体接触的压力传感器的数量，从而增加产量并降低制造成本。

本发明的这些和其它实施例可以提供一种压力传感器，其具有在较宽基部部分中的多个焊盘。焊盘可以是交错的，使得它们相对于压力传感器的底部边缘具有不同的高度。这些不同的高度可以有助于在包括这些压力传感器的装置的组装期间将接合线附接到接合焊盘。这可以提高产量并减少制造成本。

本发明的各种实施例可以包含这里描述的这些和其它特征中的一个或多个。参考下面的详细描述和附图可以更好地理解本发明的本质和优点。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的具有阻挡结构的压力传感器的俯视图；

图2是根据本发明的实施例的具有阻挡结构的另一个压力传感器的俯视图；

图3是根据本发明的实施例的具有侧突出部的压力传感器的俯视图；

图4是根据本发明的实施例的具有变薄的手柄部分的压力传感器的侧视图；

图5是根据本发明的实施例的具有交错焊盘的压力传感器的俯视图；以及

图6是根据本发明的实施例的具有交错焊盘的另一个压力传感器的俯视图。

具体实施方式

图1是根据本发明的实施例的压力传感器的俯视图。该图与其它包括的图一起示出来用于说明目的，并不限制本发明或权利要求的可能实施例。

压力传感器100可以包括通向较窄或渐缩手柄部分120的较宽基部部分110。较宽基部部分110可以包括多个接合焊盘112和装置标识符114。较窄手柄部分可以包括膜片122。多个电阻器或其它元件(未示出)可以形成在膜片122上或附近。这些元件可以用于形成惠斯通桥或其它电路，以检测或测量压力、处理检测到的或测量的压力或用于其它目的。

可以使用线接合、钎焊、焊接或其它技术将接合线(未示出)附接到接合焊盘112。在接合线被附接之后，可以将环氧树脂或其它粘合剂或灌封材料放置在接合焊盘112之上以将焊盘和导线彼此绝缘并且将接合线固定就位。装置标识符114可以蚀刻在压力传感器100的顶表面中。可以使用KOH蚀刻、激光蚀刻、DRIE或其它类型的蚀刻来蚀刻装置标识符114。装置标识符114可以包括日期信息、制造商标识信息、制造地标识信息、掩模层修订信息以及其它类型的信息。

不幸的是，施加到接合焊盘112的环氧树脂可能流动并覆盖装置标识符114的全部或一部分，从而使得装置标识符114不可能或难以阅读。这可能会降低产量并增加制造成本。

因此，本发明的这些和其它实施例可以包括位于装置标识符114和接合焊盘112之间的阻挡结构116。阻挡结构116可以在环氧树脂到达装置标识符114之前阻挡环氧树脂从接合焊盘112的流动。这可以防止装置标识符114被环氧树脂遮蔽，从而增加产量并降低成本。

在本发明的这些和其它实施例中，阻挡结构116可以以各种方式形成。例如，阻挡结构116可以是通过蚀刻形成的沟槽。可以使用KOH蚀刻、激光蚀刻、DRIE或其它类型的蚀刻来蚀刻阻挡结构116。阻挡结构116可以与装置标识符114同时蚀刻。在本发明的其它实施例中，可以使用与装置标识符114不同的步骤在不同的时间蚀刻阻挡结构116。

在本发明的这些和其它实施例中，阻挡结构116可以是凸起脊或条。该凸起条可以是金属的并且可以通过沉积、镀敷、通过形成焊料凸块或其它技术来形成。阻挡结构116可以通过沉积、镀敷、通过形成焊料凸块或其它技术来与接合焊盘112同时形成。在本发明的其它实施例中，阻挡结构116可以是通过沉积、镀敷、通过形成焊料凸块或其它技术与接合焊盘112不同的时间形成的凸起条。

在本发明的这些和其它实施例中，装置标识符114可以通过沉积、镀敷、通过形成焊料凸块或其它技术来形成。在这种情况下，可以通过沉积、镀敷、通过形成焊料凸块或其它技术同时形成接合焊盘112、装置标识符114和阻挡结构116中的一个或多个或全部。

在本发明的其它实施例中，阻挡结构116可以包括沟槽和条两者、两个沟槽、两个条或其它组合。在本发明的这些实施例中，条可以在沟槽与装置标识符114之间，沟槽可以在条与装置标识符114之间，两个条可以在接合焊盘112与装置标识符114之间，两个沟槽可以在接合焊盘112与装置标识符114之间，或者可以采用其它布置。下图示出了一个示例。

图2是根据本发明的实施例的另一个压力传感器的俯视图。在该示例中，第二阻挡结构216被示出为在第一阻挡结构116与焊盘112之间。第一阻挡结构116可以是沟槽，而第二阻挡结构216可以是条，第一阻挡结构116可以是条，而第二阻挡结构216可以是沟槽，阻挡结构116和216两者都可以是条，阻挡结构116和216两者都可以是沟槽，或者它们可以是结构的其它组合。除了第二阻挡结构216之外，这里示出的压力传感器200可以基本上与压力传感器100相同或类似。

在本发明的这些和其它实施例中，可以使用一种或多种阻挡结构(例如条和沟槽)并以各种图案布置。用作阻挡结构116的条或沟槽可以形成围绕接合焊盘112的完整或部分环。而且，在本发明的这些和其它实施例中，阻挡结构116可以用于保护压力传感器上的其它特征，例如形成在压力传感器中或放置在压力传感器上的其它接合焊盘、膜片、其它电气元件或其它结构。在这些示例中的每一个中，也可以采用第二阻挡结构216。例如，阻挡结构116和216中的任一者或两者可以形成围绕接合焊盘112的完整或部分环。而且，在本发明的这些和其它实施例中，阻挡结构116和216中的任一者或两者可以用于保护压力传感器上的其它特征，诸如形成在压力传感器中或放置在压力传感器上的其它接合焊盘、膜片、其它电气元件或其它结构。阻挡结构116和216中的任一者或两者可以被包括该实施例中或者本文示出的或以其它方式与本发明的实施例一致的任何其它实施例中。

为了将接合线附接到接合焊盘112，提供用于将压力传感器100在夹具中保持就位的结构可能是有用的。下图示出了这种压力传感器的示例。

图3是根据本发明的实施例的压力传感器的俯视图。如前所述，压力传感器300可以包括通向渐缩或较窄手柄部分120的较宽基部部分110。较宽基部部分110可以包括接合焊盘112。较窄手柄部分120可以包括膜片122。多个电阻器或其它元件(未示出)可以形成在膜片122中或附近。这些元件可以用于形成惠斯通桥或其它电路，以检测或测量压力、处理检测到的或测量到的压力或用于其它目的。

突出部330可以从较宽基部部分110的侧面横向地延伸。在一个或多个制造步骤期间，这些突出部可以用于将压力传感器300保持在一个或多个夹具中。这些制造步骤可以包括接合线(未示出)到接合焊盘112的附接。在接合线已经附接之后，在将环氧树脂或其它粘合剂或灌封材料施加到接合焊盘112期间，突出部330也可以用于将压力传感器300保持就位。这可以简化制造，从而增加产量并降低成本。如前所述，压力传感器300可以包括一个或多个阻挡结构，这里示出为阻挡结构116，以保护装置标识符114。

可以以各种方式在使用压力传感器300之前移除突出部330。例如，突出部330可以被从压力传感器300锯开或切断。在此过程期间，压力传感器300可以使用胶带(例如UV释放胶带)保持就位。在本发明的这些和其它实施例中，可选的孔332可以位于突出部330中。这些孔332可以在压力传感器300中的较宽基部部分110附近或邻近较宽基部部分110。可以通过KOH蚀刻、DRIE、激光蚀刻或其它蚀刻工艺来形成孔332。孔332可以起到允许突出部332被折断或以其它方式从压力传感器300移除的穿孔的作用。在本发明的这些和其它实施例中，可以通过沿着压力传感器300的侧面的激光蚀刻来移除突出部330，而不论存在或不存在孔332。突出部330可以被包括在该实施例中或者本文示出的或以其它方式与本发明的实施例一致的任何其它实施例中。除了突出部300和孔332之外，这里示出的压力传感器300可以基本上与压力传感器100和200相同或类似。

在本发明的这些和其它实施例中，可能希望较窄手柄部分不接触压力传感器所在的壳体。因此，在本发明的实施例中，可以通过移除较窄手柄部分底侧的一部分使其变薄。下图示出了一个示例。

图4是根据本发明的实施例的压力传感器的侧视图。如在其它示例中那样，压力传感器400可以包括较宽基部部分110和较窄手柄部分120。多个接合焊盘112可以位于基部部分110的顶表面上。可以使用线接合、钎焊、焊接或其它技术将接合线450附接到接合焊盘112。膜片122可以形成在较窄手柄部分120的顶表面中。多个电阻器或其它元件(未示出)可以形成在膜片122上或附近。这些元件可以用于形成惠斯通桥或其它电路，以检测或测量压力、处理检测到的或测量到的压力或用于其它目的。

可以使用粘合剂层470将压力传感器400附接到壳体460，所述粘合剂层470可以是环氧树脂或其它粘合剂。同样，可能不期望较窄手柄部分120接触壳体460。这种接触通过有效地使手柄部分120变硬而会降低压力传感器400的灵敏度。因此，本发明的这些和其它实施例可以提供具有变薄的窄手柄部分120的压力传感器。在该示例中，材料424的一部分已从窄手柄部分120的下侧移除，使得窄手柄部分120比基部部分110薄。在压力传感器400安装就位之后，材料424的这种移除可以防止手柄部分120接触壳体460。该移除还可以防止环氧树脂470在较窄和较薄的手柄部分120下方迁移。这种迁移可能再次使较窄和较薄的手柄部分120变硬，导致形成在隔膜122上的压力传感器元件的灵敏度降低。防止这种迁移可以提高产量并降低成本。

诸如图1和图2中所示的阻挡结构116和216之类的阻挡结构以及诸如图3中所示的突出部330之类的突出部可以被包括在该实施例中以及本文示出的或以其它方式与本发明的实施例一致的任何其它实施例中。例如，装置标识符114可以放置在接合焊盘112与膜片122之间，而在此示为阻挡结构116的一个或多个阻挡结构可以放置在接合焊盘112与装置标识符114之间以保护装置标识符114。可以包括诸如图3中的突出部330之类的突出部，并且它们可以以相同或类似的方式被分离。该实施例以及本文示出的或以其它方式与本发明的实施例一致的任何其它实施例可以安装在壳体上并且移除材料424以实现变薄的窄手柄部分120。这里示出的压力传感器400可以与压力传感器100、200和300基本相同或类似。

在本发明的各种实施例中，考虑到压力传感器的小尺寸，可能难以将接合线附接到接合焊盘。因此，本发明的实施例可以交错或使用交替的接合焊盘配置来促进接合线到接合焊盘的接合。下图示出了一个示例。

图5是根据本发明的实施例的压力传感器的俯视图。如前所述，压力传感器500可以包括渐缩到较窄手柄部分120的较宽基部部分110。较宽基部部分110可以包括焊盘512和513以及装置标识符114和阻挡结构116。接合焊盘512和513可以与接合焊盘112相同或类似，并且它们可以以与接合焊盘112相同或相似的方式接合并用环氧树脂胶合。较窄手柄部分120可以包括膜片122。多个电阻器或其它元件(未示出)可以形成在膜片122上或附近。这些元件可以用于形成惠斯通桥或其它电路，以检测或测量压力、处理检测到的或测量到的压力或用于其它目的。

在这个示例中，接合焊盘可以是交错的。也就是说，接合焊盘512和513可以位于与压力传感器500的较宽基部部分110的底部边缘519不同的距离D1和D2处。这可以帮助促进接合线到接合焊盘的附接，从而提高产量并降低成本。

诸如图1和图2中所示的阻挡结构116和216之类的阻挡结构以及诸如图3中所示的突出部330之类的突出部可以被包括在该实施例中以及本文示出的或以其它方式与本发明的实施例一致的任何其它实施例中。与压力传感器100、200、300、400以及与本发明的实施例一致的其它压力传感器一样，可以如图4所示安装压力传感器500以及形成变薄的窄手柄部分120。除了接合焊盘512和513的位置变化，这里示出的压力传感器200可以基本上与压力传感器100、200、300和400相同或类似。

在本发明的这些和其它实施例中，这些接合焊盘可以以不同方式交错。下图示出了一个示例。

图6是根据本发明的实施例的压力传感器的俯视图。如前所述，压力传感器600可以包括渐缩到较窄手柄部分120的较宽基部部分110。较宽基部部分110可以包括焊盘611、612和613以及装置标识符114和阻挡结构116。接合焊盘611、612和613可以与接合焊盘112相同或类似，并且它们可以以与接合焊盘112相同或类似的方式接合并用环氧树脂胶合。较窄手柄部分120可以包括膜片122。多个电阻器或其它元件(未示出)可以形成在膜片122上或附近。这些元件可以用于形成惠斯通桥或其它电路，以检测或测量压力、处理检测到的或测量到的压力或用于其它目的。

在这个示例中，焊盘可以是交错的。也就是说，接合焊盘611、612和613可以位于与压力传感器600的较宽基部部分110的底部边缘619不同的距离D1、D2和D3处。这可以帮助促进接合线到接合焊盘的附接，从而提高产量并降低成本。

诸如图1和图2中所示的阻挡结构116和216之类的阻挡结构以及诸如图3中所示的突出部330之类的突出部可以被包括在该实施例中以及本文示出的或以其它方式与本发明的实施例一致的任何其它实施例中。与压力传感器100、200、300、400、600以及与本发明的实施例一致的其它压力传感器一样，可以如图4所示安装压力传感器600以及形成变薄的窄手柄部分120。除了接合焊盘611、612和613的位置变化之外，这里示出的压力传感器200可以基本上与压力传感器100、200、300、400和500相同或类似。

在这些示例中，在压力传感器上示出了三个接合焊盘。在本发明的这些和其它实施例中，压力传感器可以具有一个、两个、四个或多于四个接合焊盘。可以以本文所示的配置之一或者以与本发明的实施例一致的其它配置来布置这些接合焊盘。

已经出于说明和描述的目的呈现了本发明的实施例的以上描述。其目的不是穷尽的或将本发明限制为所描述的精确形式，并且根据上述教导可以进行许多修改和变化。实施例被选择和描述来最好地解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其它技术人员能够在各种实施例中最佳地利用本发明以及适合于预期的特定用途的各种修改。因此，可以理解的是，本发明旨在覆盖所附权利要求范围内的所有修改和等同物。