具有盖的封装的半导体传感器装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明一般涉及半导体传感器装置，且更具体地，涉及组装半导体压力传感器装置的方法。
【背景技术】
[0002]半导体传感器装置，例如压力传感器，是众所周知的。这些装置使用半导体压力传感管芯去感测环境大气压力。这些管芯易于受到封装期间的机械损伤和使用中的环境损伤，因而他们必须被小心封装。另外，压力传感管芯，例如压电电阻换能器(PRT)和参数化布局单元(parameterized lamyout cell,简称P单元(P-cell)),不允许完全包封，因为这将有碍于其功能性。
[0003]图1示出了一种常规的封装的半导体传感器装置100的侧面剖视图。半导体传感器装置100具有预模制的引线框架102，预模制的引线框架102包括金属管芯板(diepaddle) 104(也称为引线框架旗板(lead frame flag))、围绕管芯板104的多个金属引线指106、以及模制料108。模制料108(i)填充相邻引线指106之间以及引线指106与金管芯板104之间的区域，并且(ii)形成在管芯板104之上的腔110。
[0004]P单元112与微控制单元管芯(MCU) 114被使用管芯附接粘接剂116安装在管芯板104上。P单元112和MCU 114使用接合线118互相电连接并且连接到引线指106。然后，将P单元112和MCU 114包封在压力敏感凝胶材料120中，压力敏感凝胶材料120使得环境大气的压力能够到达P单元112的顶面上的有效压力感测区，同时保护管芯112和114以及接合线118免受封装期间的机械损伤和使用中的环境损伤(例如，污染和/或腐蚀)。引线框架腔110被盖122覆盖，盖122具有穿过其形成的通气孔124，以将凝胶覆盖的P单元112暴露到传感器装置100外的环境大气压。
[0005]传感器装置100的一个问题是:由于使用预模制的引线框架102导致高的制造成本。因此，期望可以组装压力传感器装置而无需预模制的引线框架。
【附图说明】
[0006]本发明的实施例通过例子说明，并且其不受附图限制，在附图中，相同的附图标记指示相似的部件。图中的部件被出于简单和清楚的目的而示出，并且病不必然按比例绘制。例如，为了清楚，层和区域的厚度可以被夸大。
[0007]图1示出了常规的封装的半导体传感器装置的侧面剖视图；
[0008]图2示出了根据本发明一个实施例的用于组装封装的半导体装置的工艺的简化流程图；
[0009]图3A和3B分别示出了按照图2的步骤202-206组装的、根据本发明一个实施例的子组件的顶视图和侧视图；
[0010]图4A和4B分别示出了根据本发明一个实施例的盖的顶视图和侧面剖视图；
[0011 ] 图5示出了与图4A和4B的盖配合的图3A和3B的组件的侧面剖视图；
[0012]图6示出了根据本发明一个实施例的完成的封装的半导体装置的侧面剖视图；
[0013]图7A和7B分别示出了根据本发明另一个实施例的盖的顶视图和侧视图；以及
[0014]图8示出了根据本发明另一个实施例的封装的半导体装置的侧视图。
【具体实施方式】
[0015]这里公开了本发明的详细的示例性的实施例。然而，这里公开的具体结构和功能细节仅仅是代表性的，用于描述本发明的示例实施例的目的。本发明的实施例可以以多种替代的形式实施，并且不应被解释成仅限于这里提出的实施例。此外，这里使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并非是对本发明示例实施例的限制。
[0016]在以下的说明中，将理解，本发明的某些实施例涉及封装的半导体传感器装置的封装，其中安装在引线框架上的压力传感管芯被使用盖包封在压力敏感凝胶材料中。为了便于讨论，下面将描述两个具有特定引线框架和盖配置的示例性的封装的半导体传感器装置的组装。然而，将理解，本发明的实施例不限于下面描述的具体引线框架和/或盖配置。
[0017]本发明的一个实施例是一种组装封装的半导体装置的方法。该方法包括:(a)将压力传感管芯安装到金属引线框架的管芯板上，(b)将压力敏感凝胶分配到盖的凹陷中，以及(c)将盖与金属引线框架配合，使得压力传感管芯浸在盖的凹陷内的压力敏感凝胶中。本发明的另一个实施例是根据所述方法组装的封装的半导体装置。
[0018]图2示出了根据本发明一个实施例的用于组装封装的半导体装置的工艺的简化流程图200。在步骤202中，使用管芯附接粘接剂将一个或多个集成电路(1C)管芯(包括压力传感管芯(例如，P单元))安装到金属引线框架的管芯板(也称为引线框架旗板)上。在步骤204中，将所述一个或多个1C管芯彼此引线接合并且引线接合到金属引线框架的引线指。在步骤206中，将压力敏感凝胶材料分配在压力传感管芯的有效区域上。
[0019]图3A和3B分别示出了按照图2的步骤202-206组装的、根据本发明一个实施例的子组件300的顶视图和侧视图。子组件300包括金属引线框架302、P单元308以及微控制单元管芯(MCU)310。子组件300还可以包括加速度传感管芯(未示出)，例如，安装在MCU310上。制造引线框架302、P单元308以及MCU 310的方法可以是众所周知的，因此这里不予描述。
[0020]金属引线框架302包括管芯板304和多个引线指306。尽管未示出，但金属引线框架302也可以包括金属连接元件(有时称为引线框架走线(runner))，其将引线指106的远端彼此连接起来。这些金属连接元件也可以将引线框架302连接到引线框架302的一个或多个其他实例(未示出)，从而使得这些引线框架的实例形成互连的引线框架的阵列。
[0021]P单元308和MCU 310使用管芯附接粘接剂312安装到管芯板304上，所述管芯附接粘接剂例如(但不限于)环氧或胶带。通过多个接合线314将P单元308和MCU 310互相电连接并电连接到引线指306。另外，压力敏感凝胶材料316被分配到P单元308的有效区域上，例如，使用常规分配机的喷嘴(未示出)来进行分配。
[0022]回到图2，在步骤208-216中，将步骤202-206中组装的子组件与盖配合，并完成封装的半导体装置的组装。为了进一步理解这个配合过程，将图4A、4B、5和6连同图2 —起考虑。
[0023]图4A和4B分别示出了根据本发明一个实施例的盖400的顶视图和侧面剖视图。在这个实施例中，盖400是由单块材料制造的整体结构。盖400包括四个外壁402，外壁402形成封闭形状(在这个实施例中，矩形)。盖400的底部被另一个壁404封闭，以及矩形的顶部406是开放的。壁402和404限定了形成在盖400内的腔或凹陷408。
[0024]图5示出了图4A和4B的盖400与图3A和3B的子组件配合的侧面剖视图。如图所示，压力敏感凝胶材料500被分配到盖400的凹陷408中(图2的步骤208)，例如使用常规的分配机的喷嘴(未示出)。包括引线框架302、P单元308以及MCU 310的子组件300被上下颠倒地翻转，并且降低到盖400上，使得P单元308以及MCU310浸入在压力敏感凝胶材料500中(步骤210)。接着，压力敏感凝胶材料500被固化(步骤212)，结果，固化的压力敏感凝胶材料500将盖400紧固到子组件300。
[0025]图6示出了根据本发明一个实施例的完成的封装的半导体传感器装置600的侧面剖视图。如图所示，引线框架的暴露的部分和盖400的侧面被包封在模制料602中(步骤214)，以及在步骤216中，在盖中形成孔604，例如，通过冲孔或钻孔或者通过移除覆盖在预形成的孔上的带，以将压力敏感凝胶材料500暴露到封装的半导体传感器装置600外部的周围环境中。
[0026]尽管未示出，但可以执行激光或锯切单颗化和/或修剪，来移除任何金属连接元件(未示出)，以(i)将引线指306电且机械地断开彼此的耦连，以及(ii)将封装的半导体装置600与组装在相邻的互连的引线框架上的其他封装的半导体装置(未示出)分离。
[0027]尽管本发明的一个实施例被描述为子组件300和盖400在组装期间仅仅使用固化的压力敏感凝胶材料500结合在一起，但是本发明的实施例并不限于此。根据替代的实施例，子组件和盖可以在组装期间使用带保持在一起。作为例子，可以参考图7A、7B和8。
[0028]图7A和7B分别示出了根据本发明另一个实施例的盖700的顶视图和侧视图。