绝对压力传感器装置和压差传感器装置的制作方法

本申请要求迈克尔J.塞登(MichaelJ.Seddon)于2016年10月14日递交的名称为“绝对压力传感器和压差传感器及相关方法”的美国临时专利申请系列号62/408519的递交日的权益，其公开内容在此通过引用而整体并入本文。
技术领域：
本实用新型的各方面大体涉及包括微机电系统(MEMS)压力传感器的压力传感器，诸如绝对压力传感器和压差传感器。更具体的实施方式涉及堆叠式裸芯压力传感器(stackeddiepressuresensors)。
背景技术：
：通常，压力传感器用于诸如汽车工业的许多行业，用来测量气体和液体流体包括苛性流体(harshfluid)(诸如油)的压力。压力传感器可以是绝对的，这意味着相对于真空来测量压力，或者是压差的，这意味着测量两种气体或流体之间的压力差。MEMS传感器已被并入绝对压力传感器和压差传感器。具体来说，MEMS压力传感器包括膜片，所述膜片检测施加到单侧(绝对压力传感器)的压力或者检测来自两侧(压差传感器)的压力。当膜片经受压力时，膜片弯曲并产生弹性应变。弹性应变通过MEMS内部的能测量和计算压力的MEMS装置的部件(诸如压电电阻器)的特性变化来检测。技术实现要素：绝对压力传感器装置的实施方式可包括耦合在控制器裸芯(controllerdie)上的微机电系统(MEMS)绝对压力传感器。MEMS绝对压力传感器可机械耦合到控制器裸芯，也可配置为与控制器裸芯电耦合。控制器裸芯的周长可以为与MEMS绝对压力传感器的周长相同和更长中的一种情况。控制器裸芯可配置为通过电连接件与模块电耦合。所述绝对压力传感器装置的实施方式可包括以下之一、全部或任意组合：所述电连接件可为焊线、钉头(stub)、凸点和穿硅通孔之一。所述MEMS绝对压力传感器可通过倒装芯片耦合(flip-chipcoupling)与控制器裸芯耦合。所述MEMS绝对压力传感器可通过焊线与控制器裸芯耦合。所述绝对压力传感器还可包括至少部分密封MEMS绝对压力传感器以及控制器裸芯的密封部。所述控制器裸芯可配制为通过倒装芯片耦合与模块耦合。所述MEMS绝对压力传感器可配制为通过焊线与所述模块耦合。压差传感器装置的实施方式可包括耦合在插入部(interposer)上的微机电系统(MEMS)压差传感器，其中，所述插入部包括：穿过所述插入部的开口，所述开口为所述MEMS压差传感器提供流体通路；以及耦合在所述插入部之上的控制器裸芯。所述MEMS压差传感器可配置为与所述控制器裸芯电耦合，并且所述控制器裸芯可配制为与模块电耦合。压差传感器装置的实施方式可包括以下之一、全部或任意组合：所述控制器裸芯可配制为通过焊线、钉头、凸点和穿硅通孔之一与模块耦合。所述MEMS压差传感器可通过焊线与所述控制器裸芯电耦合。所述MEMS压差传感器可通过倒装芯片耦合与插入部耦合，其中密封部可至少部分密封多个倒装芯片凸点并可在所述MEMS压差传感器和所述插入部之间充分提供流体密封。所述控制器裸芯可配制为通过倒装芯片耦合与所述插入部耦合。所述压差传感器还可包括至少部分密封所述MEMS压差传感器和所述控制器裸芯的密封部。所述插入部的开口可配制为与所述模块中的开口对准。压差传感器装置的实施方式可包括耦合至控制器裸芯之上的MEMS压差传感器，其中，所述控制器裸芯可包括：穿过所述控制器裸芯的开口，所述开口为所述MEMS压差传感器提供流体通路。所述MEMS压差传感器可配置为与控制器裸芯电耦合并且所述控制器裸芯可配制为通过电接触与模块电耦合。压差传感器装置的实施方式可包括以下之一、全部或任意组合：所述控制器裸芯的周长可以与所述MEMS压差传感器的周长不共延伸(coextensive)。所述MEMS压差传感器可通过倒装芯片耦合与控制器裸芯相耦合，其中，密封部可至少部分密封多个倒装芯片凸点，并可在所述MEMS压差传感器和所述控制器裸芯之间充分提供流体密封。所述MEMS压差传感器可丝焊至所述控制器裸芯。所述压差传感器还可包括至少部分密封所述MEMS压差传感器和所述控制器裸芯的密封部。所述控制器裸芯可包括一个或多个配置为将控制器裸芯与模块电耦合的穿硅通孔。根据说明书和附图以及根据权利要求书，进一步的和其他方面、特征及优点对于本领域普通技术人员将变得明显。附图说明以下将结合附图描述各实施方式，其中相同的附图标记指代相同的部件，并且：图1为绝对压力传感器的截面侧视图；图2A为第一压差传感器的截面侧视图；图2B为第二压差传感器的截面侧视图；图3为变速器压力传感器(transmissionpressuresensor)的截面侧视图；图4为高压传感器的截面侧视图；图5为耦合在裸芯之上的倒装芯片MEMS绝对压力传感器的截面侧视图；图6为图5所示装置的顶视图；图7为引线焊接至控制器裸芯的MEMS绝对压力传感器的截面侧视图；图8为图7所示装置的顶视图；图9为部分密封在密封部中的、图7的耦合至控制器裸芯的MEMS绝对压力传感器截面侧视图；图10为图9所示装置的顶视图；图11为耦合在倒装芯片控制器裸芯之上的MEMS绝对压力传感器的截面侧视图；图12为图11所示装置的顶视图；图13为耦合在插入部之上的MEMS压差传感器和控制器裸芯的截面侧视图；图14为图13所示装置的顶视图；图15为部分密封在密封部中的、图13耦合在插入部之上的MEMS压差传感器和控制器裸芯的截面侧视图；图16为图15所示装置的顶视图；图17为耦合在插入部之上的倒装芯片MEMS压差传感器和倒装芯片控制器裸芯的截面侧视图；图18为图17所示装置的顶视图；图19为耦合在控制器裸芯之上的MEMS压差传感器的截面侧视图；图20为图19所示装置的顶视图；图21为耦合在控制器裸芯之上的倒装芯片MEMS压差传感器的截面侧视图；图22为图21所示装置的顶视图；图23为耦合在具有穿硅通孔的控制器裸芯之上的倒装芯片MEMS压差传感器的截面侧视图；图24为图23所示装置的顶视图。具体实施方式本公开，其各方面及实施方式并不限于在此公开的具体部件、组装过程或方法元素。本领域已知的许多附加的部件、组装过程和/或方法元件，符合期望的压力传感器装置的，用于与具体实施方式一起使用，将由这些公开内容变得明显。因此，例如，虽然公开了具体实施方式，这样的实施方式和实施部件可包括与预期操作和方法一致的，用于这样的压力传感器装置和实施部件及方法的，本领域已知的任何形状、尺寸、样式、类型、型号、版本、测量、浓度、材料、数量、方法元件、步骤和/或类似的特征。参见图1，示出了绝对压力传感器的截面侧视图。图1的压力传感器2是绝对压力传感器的代表性示例。在各实施方式中，如图1所示，微机电系统(MEMS)传感器4可与载体6耦合。载体非限制性示例可为玻璃、硅、金属或刚性材料或前述材料的组合。密封腔室8形成在MEMS传感器4和载体6之间。腔室8中的压力形成绝对压力传感器2的固定参比压力。在各实施方式中，MEMS传感器4可包括膜片10。所述膜片可由弹性材料制成。当绝对压力传感器2外部压力从腔室8中的参比压力改变时，膜片19可弹性地向外伸展(其中外部压力小于参比压力)或者凹入腔室(其中外部压力大于参比压力)。当膜片在外部压力下移入平衡位置时，MEMS传感器能测量相对于内部固定参比压力的外部压力。在各实施方式中，绝对压力传感器可测量约0.5-7bar的压力。在其他实施方式中，绝对压力传感器可测量小于约0.5bar或大于约7bar的压力。在各实施方式中，MEMS传感器可包括压电电阻器。在该实施方式中，在膜片10处于弹性应变时，压电电阻器的阻抗性发生改变。外部压力可以关联压电电阻器中的电阻值变化和已知的外部压力来计算。在各实施方式中，可在压电电阻式MEMS传感器中创建并使用桥接电路，例如北卡罗来纳州NewBern的WheatstoneCorporation以商标名出售的桥接电路。在其他实施方式中，采用不同于压电电阻器结构的其他MEMS压力传感器可用于绝对压力传感器中。如本文使用的，包括MEMS压力传感器和其他压力传感器组件的绝对压力传感器2整体称为MEMS绝对压力传感器。参考图2A，示出了第一压差传感器的截面侧视图。图2A的压差传感器仅仅是压差传感器的代表性示例。在各实施方式中，压差传感器12可包括MEMS压力传感器14。MEMS传感器可为本文之前公开的任何类型的传感器，包括利用压电电阻器的压力传感器。在各实施方式中，MEMS传感器14可耦合至载体16。载体16可与图1的载体类似，区别在于该载体包括穿过其中的开口18。与图1所示的在密闭腔室中具有固定的参比压力不同，该压差传感器具有开放的腔室20，并且当压力传感器上部的压力不同于压力传感器下部的压力时，测量压力传感器上部的压力，反之亦然。在各实施方式中，压差传感器12能够测量像约0.1bar这样低的压力。在其他实施方式中，压差传感器能够测量低于约0.1bar或高于约0.1bar的压力。参考图2B，示出了第二压差传感器的截面侧视图。如图2B所示，可改变压差传感器的参数和尺寸，例如膜片22的宽度，以调节压力传感器能够测量的压力范围。在各实施方式中，压差传感器24能测量约0.5-7bar的压力，在其他实施方式中，压差传感器24可测量大于约7bar或小于约0.5bar的压力。如在此使用的，包括MEMS压力传感器和其他压力传感器组件的压差传感器12或24整体称为MEMS压差传感器。参考图3，示出了变速器压力传感器的截面侧视图。在这个代表性示例中，变速器压力传感器26为绝对压力传感器，但是不同于图1的压力传感器的地方在于压力介质不是施加在顶侧30而是从该压力传感器的背侧28施加。这种压力传感器的一个特点是压力介质(施加压力的流体)不与可位于顶侧30的装置发生电接触。在各实施方式中，诸如图3所示的变速器压力传感器能测量约7-30bar的压力。在其他实施方式中，变速器压力传感器可测量小于约7bar或大于约30bar的压力。变速器压力传感器可用于测量非气体介质，如流体，并且也可测量诸如油等苛性介质(这些介质流入传感器的底部32)。在各实施方式中，变速器压力传感器可用于机动车辆中以测量变速器中的液压量。在其他实施方式中，变速器压力传感器可为压差传感器，并且可允许测量在顶部传感器之上的气体或液体与流入底部传感器32的气体或液体的压差。参见图4，示出了高压传感器的截面侧视图。如图所示，压力传感器34为在顶侧36具有大气压的压力传感器的代表性示例。由图4可见，与本文公开的其他压力传感器相比，该高压传感器其中具有相对小的腔室。该高压传感器能测量较高压力，因为可在MEMS或其他压力传感器下面使用较厚的层，该较小的腔室允许使用较厚层。所述层的厚度以及腔室的尺寸能根据要测量的压力进行设计。在这个应用中，高压传感器可测量大于30bar的压力。它们可以是如图4所示的具有较厚层及较小腔室的如在此公开的任何绝对压力传感器、压差传感器或变速器压力传感器。图1-4所示的任何类型的压力传感器可合并到用于最终用途的半导体器件中。最终用途的一个非限制性示例是用于汽车工业的压力传感器。用于车辆制动助力应用的压力传感器是一个代表性的示例，但是本文公开的压力传感器可以用于任何其它应用和/或工业中。所述压力传感器装置可在半导体晶圆上制造，并且在此描述的大多数工序可在晶圆水平上完成，包括以下将描述的传感器校准和电测试。8英寸晶圆是可用晶圆尺寸的代表性示例，其他晶圆尺寸也可使用。下表示出了如图1-2B和图4所示的常规压力传感器的x、y和z的尺寸。压力传感器X(mm)(宽)Y(mm)(长)Z(mm)(高)绝对，图11-21-21-1.5差分，图2A2-32-31-1.5差分，图2B2-32-31-1.5高压，图40.5-10.5-11-1.5常规地，压力传感器装置包括压力传感器和控制器裸芯，其中压力传感器紧邻地丝焊至控制器裸芯。在各实施方式中，常规控制器裸芯的尺寸大体为2mm×2mm至4mm×4mm，或4-16mm2。包括这种紧邻耦合至压力传感器的裸芯的压力传感器装置占用大量的空间。现在参考图5和6，示出了耦合在裸芯之上的倒装芯片绝对压力传感器的截面侧视图和顶视图。在各实施方式中，绝对压力传感器装置38可包括耦合至控制器裸芯42之上的如本文公开的MEMS绝对压力传感器40。MEMS绝对压力传感器40可同时机械地和电气地耦合至控制器裸芯42。在各实施方式中，并且如图5-6所示，MEMS绝对压力传感器40可为倒装芯片MEMS传感器。以此方式，MEMS绝对压力传感器40可测量直接在压力传感器下面的流体的压力。在这样的实施方式中，MEMS绝对压力传感器40可利用可焊的凸点下金属化层(UBM)和/或焊接凸点，通过芯片倒装耦合而耦合至控制器裸芯。例如，图5中控制器裸芯42包括凸点44以及回流焊时放置在所述凸点上的MEMS传感器的UBM部46。这可在晶圆水平上完成，并且电气测试可在该装置的单粒化以及装运或运输之前完成。与在此公开的各实施方式相关的单粒化可利用但不限于，例如：锯、激光、水切割、等离子体蚀刻、深反应离子蚀刻、化学蚀刻或其任意组合。在各实施方式中，控制器裸芯42的周长与MEMS绝对压力传感器40的周长不共延伸。具体地，在各实施方式中，控制器裸芯42面向MEMS绝对压力传感器40的面的周长可比MEMS绝对压力传感器40面向控制器裸芯42的面的周长更长。在其他实施方式中，控制器裸芯42面向MEMS绝对压力传感器40的面的周长可与MEMS绝对压力传感器40面向控制器裸芯42的面的周长有大体相同的尺寸。在各实施方式中，本文公开的控制器裸芯可为2mm×2mm或3mm×3mm。在其他实施方式中，本文公开的控制器裸芯可大于4mm2或小于9mm2。与常规压力传感器装置相比，图5和6的绝对压力传感器装置38具有更小的覆盖区，因为MEMS绝对压力传感器是层叠在控制器裸芯之上的。如图5所示，压力传感器装置38可包括一个或多个在焊接互连点下的支撑结构48以隔离来自MEMS传感器结构的应力，并且它们可由控制器裸芯的硅形成，或由与MEMS绝对压力传感器40结合的和/或形成在控制器裸芯42之中/之上的其他硅、玻璃、石英或另外的衬底或材料形成。底部填充材料，诸如环氧树脂和其他聚合物材料也可添加到MEMS绝对压力传感器40之下以进一步隔绝应力。控制器裸芯42配置为通过电连接件52与模块50耦合。在各实施方式中，模块50和本文公开的其他模块可包括衬底、主板或印刷电路板(PCB)，或允许MEMS传感器/控制器裸芯与其他元件通讯和/或供电的其他元件。如图5和6所示，电连接件52是焊线。在其他实施方式中，控制器裸芯可配制为通过其他类型的电连接件与模块电耦合，所述其他类型的电连接件可为但非限制性地示例为钉头、凸点、球栅阵列(BGA)、卡头(clip)或控制器裸芯之中的穿硅通孔(TSV)。在各实施方式中，MEMS传感器与控制器裸芯耦合后，以晶圆形式进行测试。在各实施方式中，可在控制器裸芯与模块50电耦合之前完成测试。该测试的效率考虑到装运未进行引线焊接的单元或不与模块50电耦合的控制器裸芯42，这可以减少由于在运输期间已损坏的断裂/破裂的焊线或其他电连接导致的失效机构。绝对压力传感器装置的客户或使用者可以用环氧树脂或其它耦合机构将组合的MEMS绝对压力传感器40和控制器裸芯42安装到模块50。在各实施方式中，如果需要，控制器裸芯42的尺寸可以增加，使得MEMS绝对压力传感器40具有更小的相对覆盖区。这可以有助于在单个器件的切割或单粒化过程期间保护MEMS绝对压力传感器。可以在MEMS绝对压力传感器附接到控制器裸芯上而在焊线或其它电连接就位之前，完成器件的切割或单粒化。在各实施方式中，图5-6的结构可用于形成晶圆水平的芯片规模封装(WLCSP)。MEMS绝对压力传感器可从供应商处以晶圆形式得到，单粒化结构、安装至已知合格装置(KGD)的控制器裸芯的结构、该组合的结构可以晶圆形式进行测试，并且该组合的结构可单粒化(如通过切割)、分选和放置在诸如窝伏尔组件的容器中以装运给客户或其他使用者。这样，制造组合的传感器和控制器的方法的整体产量可增加，因为该方法允许在装置彼此安装到一起之前对装置单独测试。参考图7-8，示出了引线焊接至控制器裸芯的MEMS绝对压力传感器的截面侧视图和顶视图。在很多方面，该绝对压力传感器装置54与图5的绝对压力传感器装置38是类似的，但是MEMS绝对压力传感器56不是倒装芯片耦合至控制器裸芯58的。在各实施方式中，MEMS绝对压力传感器56通过焊线60或卡头与控制器裸芯电耦合。在此公开的各实施方式的焊线和卡头可为金、铜或任何其他金属或其组合。在其他实施方式中，MEMS绝对压力传感器56仅配置为与控制器裸芯58电耦合。因为在MEMS绝对压力传感器的顶部的电触点62和在控制器裸芯58上的电触点64在不同的电平，电测试和/或校准可采用双电平法从而允许无需焊线就位而进行预测试和装运。在装运和/或测试之后，客户或其他使用者可以任何顺序将MEMS绝对压力传感器56与控制器裸芯58进行引线焊接和将控制器裸芯58与模块66进行安装(如用环氧树脂、裸芯接合材料等)。在各实施方式中，MEMS绝对压力传感器56和控制器裸芯58可具有如上所述的在以上图5和图6中描述的绝对压力传感器的相同尺寸。在其他实施方式中，控制器裸芯58覆盖区可增加，这样它大于前述实施方式中的MEMS绝对压力传感器的覆盖区。在各实施方式中，单粒化工艺可在MEMS绝对压力传感器安装至控制器裸芯之后，但是在焊线或其他电耦合件就位之前进行。虽然图7示出了焊线，在其他实施方式中，TSV或本文之前公开的任何其他电耦合器均可用于将控制器裸芯58与模块66耦合。仍参考图7和8，在其他实施方式中，从MEMS绝对压力传感器56到控制器裸芯58的焊线60(或其他电连接)在绝对压力传感器装置54装运之前形成。在各实施方式中，可在MEMS绝对压力传感器56安装之后，但在焊线60形成之前进行电测试(采用前面提及的双电平测试)，或者可在焊线60已形成后进行测试这样就无需双电平测试了。如果在焊线60形成之后进行测试，则小心确保测试期间不损坏焊线。单粒化可在MEMS绝对压力传感器56就位之后并在MEMS绝对压力传感器56和控制器裸芯58之间的焊线60已形成之后进行。小心确保单粒化和装运不损坏MEMS绝对压力传感器56和控制器裸芯58之间的焊线60。在一些实施方式中，可使用反向焊线以使回路高度最小化。参考图9-10，示出了部分密封在密封部中的、图7的耦合至控制器裸芯的MEMS绝对压力传感器的截面侧视图和顶视图。在各实施方式中，MEMS绝对压力传感器包括至少部分密封MEMS绝对压力传感器56和控制器裸芯58的密封部68。如图9-10所示，密封部68可密封焊线60以减少在装运或其他使用期间损坏或损伤焊线的风险。在各实施方式中，密封部68可仅覆盖焊线部分。在其他实施方式中，密封部68可覆盖MEMS绝对压力传感器的两侧或更多侧。在具体实施方式中，MEMS绝对压力传感器的所有四个侧面均被密封部68密封，仅留下实际的MEMS传感器暴露在外。在各实施方式中，控制器裸芯的暴露部分主体也可被密封部68覆盖而仅使接触板70的部分暴露在外，以允许在接触板70和模块66之间制作焊线。出于简化图示的目的，密封部60的形状仅示出了圆滑的矩形长方体，在各实施方式中可创造任何形状的密封部。在各实施方式中，密封部60为液体密封材料，并且液体密封材料可包括非限制性示例：糊状顶封装密封材料或以商品名HYSOLFP4450和/或HYSOLFP4451由RockyHill,CT的HenkelCorporation出售的密封材料。在实施方式中，更粘稠的HYSOLFP4551可用于创建坝，然后较不粘稠的HYSOLFP4450可用于填充到坝中，并密封这些材料(在焊线、互连点、绕角点(aroundcorner)等之间流动)。当图9-10所示的密封部68应用于图7的装置时，应理解，类似于图9-10的密封部的密封部为了保护所述装置各部分(诸如，通过非限制性示例，MEMS绝对压力传感器、控制器裸芯或任何电连接)的目的，可应用于任何在此公开的MEMS绝对压力传感器装置。在各实施方式中，可由最终使用者而不是装置制造商，用诸如环氧树脂、裸芯接合材料、焊料及其任意组合，将控制器裸芯58安装到模块66，随后可将控制器裸芯引线焊接至模块(虽然可用TSV耦合代替，如在其他实施方式中那样)。这个方法可给予最终使用者在制造/安装所述装置时更多的灵活性。参考图11-12，示出了耦合在倒装芯片控制器裸芯之上的MEMS绝对压力传感器的截面侧视图和顶视图。在各实施方式中，绝对压力传感器装置72可包括耦合在控制器裸芯78背侧76的MEMS绝对压力传感器74。在各实施方式中，并且如图11-12所示，控制器裸芯78可为倒装芯片控制器裸芯。在这样的实施方式中，控制器裸芯78可配置为用可焊接的凸点下金属化层(UBM)和/或焊接凸点通过倒装芯片耦合与模块80耦合。凸点可配置为与直接耦合在模块之上的触点86耦合。然而，在其他实施方式中，钉头可用于各实施方式中。在各实施方式中，如图11-12所示的实施方式中，MEMS绝对压力传感器74可配置为通过焊线82与模块80耦合。在这样的实施方式中，焊线82可在模块顶部与互连点84耦合。互连点84可使MEMS绝对压力传感器74与控制器裸芯78电耦合。在其他实施方式中，MEMS绝对压力传感器74利用一个或多个TSV或卡头能与控制器裸芯78耦合，这样焊线被完全排除(这也可以用此前和此后描述的其他实施方式来完成)。在这样的实施方式中，MEMS绝对压力传感器74可倒装。在各实施方式中，下部填充材料，诸如环氧树脂和其他聚合物材料，可添加到控制器裸芯78之下。在各实施方式中，如本文之前所述的密封部可密封图11-12的装置的任何部分，包括控制器裸芯的一侧或多侧。在各实施方式中，控制器裸芯的部分均不暴露。图11-12所示的方案提供了小覆盖区(在一些实施方式中，是在此描述的所有方案中最小的)，并且在各实施方式中，可避免焊线的单元装运。在各实施方式中，单粒化(使用本文之前描述的任何方法)可在MEMS绝对压力传感器74和控制器裸芯78耦合之后但在焊线之前进行。对控制器裸芯78的任何检查或测试可在将控制器裸芯78安装至模块80之前完成，因为在那之后，安装可能会使得检查和/或测试控制器裸芯78更困难。可以这样的方式来测试，使得控制器和/或压力传感器的顶侧均被作为电接触检测，或控制器裸芯78的凸点被检测(双侧测试(dual-sidedtest))。参考图13-14，示出了耦合在插入部之上的MEMS压差传感器和控制器裸芯的截面侧视图和顶视图。在各实施方式中，压差传感器装置88可包括耦合在插入部92之上的MEMS压差传感器90。MEMS压差传感器90可直接耦合到插入部92。在各实施方式中，如本文在关于图17中进一步描述的，MEMS压差传感器可倒装芯片耦合至插入件耦合。如图13所示，MEMS压差传感器90包括具有穿过其中的开口96的载体94。插入部92也包括开口98，该开口98与载体94的开口96对准。插入部92可配置为与具有开口104的模块102通过所述开口104耦合。插入部92的开口98配置为与模块102的开口104对准。插入部92的开口98和载体94的开口96为MEMS压差传感器90的腔室100提供流体通路。如本文所使用的，流体可为，作为非限制性示例：气体、液体或其他能流动的物质。由于在插入部92中的开口98和在载体94中的开口96，可测量在压差传感器装置88之下的流体(或在此无流体)与在压差传感器装置88之上的流体(或在此无流体)之间的压差。参考图13，压差传感器装置88可包括耦合在插入部92之上的控制器裸芯106。在各实施方式中，控制器裸芯106可直接耦合至插入部92。在各实施方式中，控制器裸芯可如进一步在本文关于图17的描述中的那样倒装芯片耦合至插入部。在各实施方式中，插入部可为硅，而在其他实施方式中，插入部92可为陶瓷材料。使用插入部允许不同尺寸的MEMS压差传感器和不同尺寸的控制器裸芯一起使用，包括控制器裸芯小于MEMS压差传感器的实施方式。而在各实施方式中，由于插入部是压差传感器88的额外部件，因而会增加成本，因为标准制造工艺技术可用于各种尺寸的MEMS压差传感器和控制器裸芯，插入部92可使MEMS压差传感器90结合控制器裸芯106的生产更快。进一步地，图13的组件可具有更大的覆盖区，因为裸芯不是层叠的，该组件也可具有较低的高度。可看到MEMS压差传感器90和控制器裸芯106均被向上定位，虽然在使用时它们可在任何方向上定位。MEMS压差传感器90配置为与控制器裸芯106电偶合。在其他实施方式中，MEMS压差传感器90可电偶合至控制器裸芯106。在这样的实施方式中，MEMS压差传感器90可通过焊线108耦合至控制器裸芯106。在其他实施方式中，除了焊线108外，MEMS压差传感器90可使用卡头或插入部92内的导电迹线耦合至控制器裸芯106。控制器裸芯106配置为电偶合至模块102。在各实施方式中，控制器裸芯106可配置为通过焊线110与模块102耦合。在其他实施方式中，代替为通过一个或多个TSV，控制器裸芯106能与插入部92耦合和/或插入部能与客户模块电偶合。在另外其他实施方式中，控制器裸芯可配置为通过卡头、钉头、凸点、TSV或其组合与模块耦合。图13和14的装置的测试可以两个电平(如本文之前描述的双电平测试)在制造商设施处完成。使用本文之前描述的任何方法，单粒化可在MEMS压差传感器就位、但焊线还没就位时完成。MEMS传感器/控制器裸芯/插入部的组合可在焊线没有就位时装运至客户或其他使用者。客户或其他使用者可随后，使用诸如环氧树脂等在MEMS压差传感器90和控制器裸芯106以及在控制器裸芯106和模块102之间形成焊线，可将插入部92安装至模块102(小心对准各通孔)。在MEMS压差传感器90和控制器裸芯106之间的焊线108被示为作为芯对芯，但是在各实施方式中，焊线焊盘可位于插入部上，这样耦合可在MEMS压差传感器和插入部之间以及在控制器裸芯和插入部之间制成焊线与插入部耦合，以形成电偶合。由客户或其他使用者进行的引线焊接消除了在测试、单粒化、装运及客户组装期间焊线损坏的风险。在其他实施方式中，焊线108在MEMS压差传感器90和控制器裸芯106之间藕接可在装运至客户或其他使用者之前进行。因此，焊线108(以及MEMS压差传感器)可在测试、校准、单粒化(利用本文前述任何方法)、装运和/或客户组装期间就存在，因此小心确保焊线108不在这些步骤期间被损坏。测试可在焊线布置之前或之后进行。因此客户或其他使用者可收到组合的MEMS传感器/控制器裸芯/插入部，其中MEMS压差传感器90引线焊接至控制器裸芯106，客户通过诸如环氧树脂等将插入部安装至模块102(对准通孔)，并且将控制器裸芯106与客户模块102引线焊接(以任何顺序)。在其他实施方式中，一个或多个TSV/卡头可用于电耦合MEMS压差传感器90与控制器裸芯106和/或插入部92和/或电耦合控制器裸芯106与插入部92和/或模块102，以便一个或全部焊线可完全被消除。现在参考图15-16，示出了部分密封在密封部中且耦合在插入部之上的图13的耦合MEMS压差传感器和控制器裸芯的截面侧视图和顶视图。在各实施方式中，压差传感器装置包括至少部分密封MEMS压差传感器90、插入部92和控制器裸芯106的密封部112。如图15-16所示，密封部112可密封焊线108以减少焊线108在装运或其他使用期间被损坏或损伤的风险。在各实施方式中，液体密封部112可仅覆盖焊线部分。在其他实施方式中，密封部112可覆盖MEMS压差传感器的两侧或更多侧。在具体实施方式中，MEMS压差传感器的四个侧面均被密封部112密封，仅留下实际的MEMS压差传感器暴露在外。在各实施方式中，控制器裸芯106的主体也可被密封部覆盖，而将接触焊盘114暴露在外以允许在接触焊盘114和模块102之间进行焊线。密封部112的形状和密封部的类型可为本文之前公开的任何形状或类型。当图15-16所示密封部112应用于图13的装置时，应理解，出于保护所述装置各部分(非限制性示例如MEMS压差传感器、控制器裸芯、插入部或任何电连接的)的目的，类似于图15-16的密封部可应用于本文所公开的任何MEMS。参考图17-18，示出了耦合在插入部之上的倒装芯片MEMS压差传感器和倒装芯片控制器裸芯的截面侧视图和顶视图。该压差传感器装置116与图13-14所示的压差传感器类似，主要区别在于MEMS压差传感器118是倒装芯片压力传感器，并通过倒装芯片耦合与插入部122耦合，并且控制器裸芯120是倒装芯片控制器裸芯并通过倒装芯片耦合与插入部122耦合。倒装芯片耦合可通过利用可焊接的凸点下金属化层(UBM)和/或焊接凸点(或通过钉头)直接耦合至MEMS压差传感器118和控制器裸芯120。在图17所示的实施方式中，MEMS压差传感器118通过倒装芯片耦合的凸点126并通过插入部122上的布线128电耦合至控制器裸芯120。密封材料或下填充部124，诸如环氧树脂或其他聚合物材料，用于MEMS压差传感器118之下(即，MEMS传感器凸点的位置)以确保在MEMS压差传感器和插入部之间的实质流体压力密封。在各实施方式中，下填充部也可置于控制器裸芯120之下，在其互连点处。小心以确保倒装芯片凸点和MEMS压差传感器的压力密封不影响MEMS传感器的传感或操作。在各实施方式中，液体密封材料可用于在测试、单粒化、装运、客户组装等期间保护所述装置，而留下诸如焊线焊盘、焊接互连焊盘、焊接点、压力气体通孔和其他区域开放用于引线焊接和气体流动。这可提供附加的强度、保护和隔离。在各实施方式中，仅MEMS压差传感器是倒装芯片耦合至插入部，而控制器裸芯以图13所示的布置耦合至插入部。在其他实施方式中，仅控制器裸芯是倒装芯片耦合至插入部，而MEMS压差传感器是以图13所示的布置耦合至插入部。参考图19-20，示出了耦合在控制器裸芯之上的MEMS压差传感器的截面侧视图和顶视图。在各实施方式中，压差传感器装置130可包括耦合在控制器裸芯134之上的MEMS压差传感器132。MEMS压差传感器132可直接耦合至控制器裸芯134。MEMS压差传感器132包括具有穿过其中的开口138的载体136。控制器裸芯134也包括与载体136的开口138对准的开口140。控制器裸芯134的开口140可利用后制造湿蚀刻或等离子体干蚀刻形成。控制器裸芯134可配制为与具有穿过其中的开口144的模块142耦合。控制器裸芯134的开口140配制为与模块142的开口144对准。控制器裸芯134的开口140和载体136的开口138提供了MEMS压差传感器132的腔室146的流体通路。由于在控制器裸芯134中的开口140以及在载体136中的开口138，可测量在压差传感器装置130之下的流体(或不存在该流体)和在压差传感器装置130之上的流体(或不存在该流体)的压差。在各实施方式中，MEMS压差传感器132为通过焊线148或卡头与控制器裸芯电耦合。焊线或卡头可包括金、铜或任何其他金属或前述组合。在其他实施方式中，MEMS压差传感器132配置为与控制器裸芯134电耦合。在各实施方式中，可采用双电平法进行电测试和/或校准以便仍允许在焊线未就位时进行预测试和装运。客户或其他使用者随后可以任何顺序将MEMS压差传感器132引线焊接至控制器裸芯134并将控制器裸芯134安装至模块142(诸如用环氧树脂、裸芯接合材料等)。在各实施方式中，MEMS压差传感器132和控制器裸芯134可具有如前述对图5和6中描述的绝对压力传感器装置相同的尺寸。在其他实施方式中，控制器裸芯134覆盖区可增加，这样它大于前述实施方式中的绝对压力传感器装置的覆盖区。在各实施方式中，单粒化工艺可利用本文前述任何方法在MEMS压差传感器安装至控制器裸芯之后但在焊线或其他电耦合件就位之前进行。虽然如图9所示的焊线将控制器裸芯134耦合至模块142，在其他实施方式中，控制器裸芯134可配置为利用本文之前公开的TSV或其他电接触/连接件与模块142耦合。仍参考图19和20，在其他实施方式中，由MEMS压差传感器132至控制器裸芯134的焊线148(或其他电连接)在压差传感器装置130装运之前形成。在各实施方式中，电测试可在MEMS压差传感器132被安装之后但在焊线148形成之前(用前述双电平测试)进行，或者测试可在焊线148已形成之后进行，这样就不需要双电平测试了。如果测试是在焊线148已形成之后进行，则小心确保焊线不在测试期间被损坏或损伤。单粒化可利用本文之前公开的任何方法在MEMS压差传感器132就位之后，并在MEMS压差传感器132和控制器裸芯134之间的焊线148已形成之后进行。小心进行单粒化和装运以确保不损坏MEMS压差传感器132和控制器裸芯134之间的焊线。在一些情况中，反向焊线可用于使回路高度最小化。与本文公开的其他装置相关，密封部可类似地用于在测试、单粒化、装运、客户组装等期间保护装置130而留下开放区域用于引线焊接和气体/液体流动。参考图21-22，示出了耦合在控制器裸芯之上的倒装芯片MEMS压差传感器的截面侧视图和顶视图。压差传感器装置150与图19-20示出的压差传感器装置类似，主要区别在于MEMS压差传感器152是倒装芯片压力传感器，并且通过倒装芯片耦合与控制器裸芯154耦合。倒装芯片耦合可通过使用可焊接的凸点下金属化层(UBM)和/或焊接凸点(或通过钉头)直接耦合至MEMS压差传感器152。在图21所示的实施方式中，MEMS压差传感器152通过凸点156耦合至控制器裸芯154。密封部或下填充部158，诸如环氧树脂或其他聚合物材料，用于MEMS压差传感器152之下(即，在MEMS传感器凸点处)以确保MEMS压差传感器152和控制器裸芯154之间的实质流体压力密封。小心确保倒装芯片凸点和MEMS压差传感器的压力密封不影响MEMS传感器的传感或操作。在各实施方式中，类似于本文之前公开的密封部的密封部可用于在测试、单粒化、装运、客户组装等期间保护所述装置，而留下诸如焊线焊盘、焊接互连焊盘、焊接点、压力气体通孔和其他区域开放用于引线焊接和气体流动。这可提供附加的强度、保护和隔离。与图19的控制器裸芯配置为与图19的模块耦合的方式相同，控制器裸芯154可配置为耦合与模块160耦合。在各实施方式中，控制器裸芯154可包括与图5的支撑结构类似的支撑结构。现在参考图23-24，示出了耦合在具有TSVA的控制器裸芯之上的倒装芯片MEMS压差传感器的截面侧视图和顶视图。压差传感器装置162与图21示出的压差传感器装置类似，区别在于控制器裸芯164包括穿过其中的至少一个TSV168。以此方式，控制器裸芯164可配制为通过如图23所示的一个或多个TSV168与模块166耦合。通过利用TSV，在该压差传感器装置162中可消除所有焊线。本文公开的压力传感器装置可包括为客户提供结合的驱动器(控制器)裸芯和MEMS装置的能力，所述结合的驱动器(控制器)裸芯和MEMS装置已经经过电测试，通过使MEMS装置的应力改变最小化而最大化压力传感器重复性/可预测性，压力传感器的整体覆盖区最小化，驱动器(控制器)裸芯的整体覆盖区最小化，压力传感器的整体高度最小化，驱动器(控制器)裸芯的整体高度最小化，和/或整体产率增加。本文公开的压力传感器装置(包括控制器裸芯和相连的压力传感器)的校准可在期望的操作温度范围内进行。本文公开的装置和方法允许在客户或其他使用者组装之前进行读出电路和MEMS压力传感器之间的校准。在各实施方式中，绝对压力传感器可包括电连接件，所述电连接件可为焊线、钉头、凸点和穿硅通孔。在各实施方式中，MEMS绝对压力传感器可通过焊线与控制器裸芯电耦合。MEMS绝对压力传感器还可配置为通过焊线与模块耦合。在各实施方式中，压差传感器装置可包括控制器裸芯，所述控制器裸芯可配置为通过焊线、钉头、凸点和穿硅通孔中的一种与模块耦合。在各实施方式中，MEMS压差传感器可通过焊线与控制器裸芯电耦合。MEMS压差传感器可进一步包括至少部分密封MEMS压差传感器、控制器裸芯和插入部的密封部。在具有插入部的实施方式中，插入部的开口配置为与模块中的开口对准。在各实施方式中，MEMS压差传感器可包括控制器裸芯，并且所述控制器裸芯的周长可以与MEMS压差传感器的周长不共延伸。在各实施方式中，MEMS压差传感器被引线焊接至控制器裸芯。在各实施方式中，密封部可至少部分密封MEMS压差传感器和控制器裸芯。以上描述中涉及压力传感器装置和实施部件、子部件、方法和子方法的具体实施方式的地方，应当容易看出，在不脱离本发明的精神的情况下，可以进行多种修改，并且这些实施方式、实施部件、子部件，方法和子方法可以应用于其它压力传感器装置。当前第1页1 2 3