用于压力传感器的具有EMI能力的介质屏蔽的制作方法

本公开总体上涉及封装压力传感器装置，并且更具体地说，涉及保护电路系统免受介质污染以及保护电路系统免受电磁干扰(emi)的能力。

背景技术：

压力传感器用于各种应用中，如用于车辆的胎压监测系统(tpms)中。tpms压力传感器可以与射频发射器一起封装，所述射频发射器被配置成将实时胎压信息从压力传感器传递到主tpms控制单元，所述主tpms控制单元进而向车辆的驾驶者提供关于胎压信息的指示(例如，警告)。

技术实现要素：

在本公开的一个实施例中，提供了一种封装半导体装置，所述封装半导体装置包括：封装体主体，所述封装体主体具有凹部，压力传感器位于所述凹部中；聚合物凝胶，所述聚合物凝胶处于所述凹部内，所述聚合物凝胶纵向地和横向地包围所述压力传感器；以及介质屏蔽，所述介质屏蔽包括处于所述聚合物凝胶的顶表面上的至少一个金属层，其中所述介质屏蔽和所述聚合物凝胶的柔性足以将压力传递到所述压力传感器。

上述实施例的一方面提供的是，所述凹部具有一个或多个凹部侧壁，并且每个凹部侧壁与位于所述凹部内的邻近电子组件至少间隔开最小横向间隔距离。

上述实施例的另一方面提供的是，所述介质屏蔽与位于所述凹部内的邻近电子组件至少间隔开最小纵向间隔距离。

上述实施例的另一方面提供的是，所述介质屏蔽横向地延伸跨所述聚合物凝胶的整个顶表面。

上述实施例的另一方面提供的是，所述介质屏蔽的厚度为5微米或更小。

上述实施例的另一方面提供的是，所述介质屏蔽包括第一不锈钢层、铜层和第二不锈钢层。

上述实施例的另一方面提供的是，所述封装半导体装置另外包括：接地连接，所述接地连接的至少一端附接到所述凹部内的管芯上的接地焊盘，其中所述接地连接电接触所述介质屏蔽。

上述实施例的另外的方面提供的是，所述接地连接包括纵向导线，所述纵向导线的上部部分突出到所述介质屏蔽上方。

上述实施例的另一另外的方面提供的是，所述接地连接包括环形导线，所述环形导线的上部部分突出到所述介质屏蔽上方。

上述实施例的另一方面提供的是，所述封装半导体装置另外包括：衬底，所述衬底嵌入所述封装体主体中；以及半导体管芯，所述半导体管芯附接到所述衬底并且嵌入所述封装体主体中，其中所述衬底是包括叠层衬底和引线框架的组中的一个。

上述实施例的另一方面提供的是，所述封装半导体装置另外包括：盖，所述盖附接到所述封装体主体的顶表面，其中所述盖包括通气孔。

在本公开的另一个实施例中，提供了一种用于制造封装半导体装置的方法，所述方法包括：组装半导体管芯和衬底作为装置结构的一部分；使用薄膜辅助模塑来包封所述装置结构以形成具有凹部的模具主体；将压力传感器附接到暴露于所述凹部内的附接表面；将低粘度聚合物凝胶注入到所述凹部中以纵向地和横向地包围所述压力传感器；将所述低粘度聚合物凝胶固化成高粘度聚合物凝胶；以及将至少一个金属层溅射在所述高粘度聚合物凝胶的顶表面上，其中所述至少一个金属层和所述高粘度聚合物凝胶的柔性足以将压力传递到所述压力传感器。

上述实施例的一方面提供的是，溅射所述至少一个金属层而横向地跨所述聚合物凝胶的整个顶表面。

上述实施例的另一方面提供的是，所述溅射包括：将第一金属层直接溅射在聚合物凝胶的所述顶表面上；将第二金属层直接溅射在所述第一金属层上；以及将第三金属层直接溅射在所述第二金属层上。

上述实施例的另外的方面提供的是，所述第一金属层和所述第三金属层各包括不锈钢，并且所述第二金属层包括铜。

上述实施例的另一方面提供的是，所述方法另外包括：在所述包封之前，形成至少一端附接到所述凹部内的所述管芯上的接地焊盘的接地连接，其中所述接地连接电接触介质屏蔽。

上述实施例的另外的方面提供的是，所述接地连接包括纵向导线，所述纵向导线的上部部分突出到所述介质屏蔽上方。

上述实施例的另一另外的方面提供的是，所述接地连接包括环形导线，所述环形导线的上部部分突出到所述介质屏蔽上方。

上述实施例的另一另外的方面提供的是，所述接地连接的从所述半导体管芯的有源侧测量的高度等于或小于所述模具主体的从所述半导体管芯的所述有源侧测量的高度。

上述实施例的另一方面提供的是，所述方法另外包括：在所述溅射之后，将盖附接到所述封装体主体的顶表面，其中所述盖包括通气孔。

附图说明

通过参考附图，可以更好地理解本发明，并且本发明的许多目的、特征和优点对于本领域的技术人员而言变得显而易见。

图1和2是描绘根据本公开的一些实施例的示例封装半导体装置的框图。

图3、4、5、6、7、8和9是描绘根据本公开的一些实施例的用于制造封装半导体装置的示例过程的步骤的框图。

图10是描绘根据本公开的一些实施例的另一个示例封装半导体装置的框图。

本发明是通过举例来说明的并且不受附图限制，在附图中，类似的附图标记表示类似的元件，除非另有指明。附图中的元件是为了简单和清楚起见而示出的，并且不一定按比例绘制。

具体实施方式

下文阐述了旨在说明本发明的各个实施例的详细描述并且不应被认为是限制性的。

概述

可以使用叠层衬底或引线框架(如方形扁平无引线(qfn))实施常规封装压力传感器装置。中空壳体可以由qfn或衬底上的压力传感器周围的模制化合物形成，所述中空壳体可以用凝胶填充以保护压力传感器。压力传感器被配置成测量周围环境中的压力，其中凝胶将压力传递到压力传感器。然而，将凝胶暴露于环境包括将凝胶暴露于介质，如将污染物引入到凝胶的化学物质(如燃料、传动流体、机油、盐水、氯化水等)。当这种介质直接接触凝胶时，介质可以扩散穿过凝胶，并使凝胶中的电子组件腐蚀和损坏。

本公开在凝胶与周围环境之间的交界面处提供了介质屏蔽。介质屏蔽可以是溅射金属层，所述溅射金属层使介质可以直接接触的凝胶的面积最小化，使可能扩散到凝胶中的介质的量最小化并且降低了凝胶中的电子组件腐蚀和损坏的可能性。凝胶和介质屏蔽两者的柔性应当足以将压力传递到压力传感器。介质屏蔽还可以通过纵向引线键合连接接地，这也提供了对电路系统的电磁干扰(emi)保护。

示例实施例

图1示出了包括介质屏蔽的示例封装压力传感器装置100(也称为装置100)的横截面视图。装置100包括衬底102、半导体管芯104和压力传感器106，所述装置100具有多个互连引线键合连接108和132。压力传感器106位于空腔或凹部112内，所述空腔或凹部112形成于模具主体110(也称为封装体主体110)内，其中压力传感器106由聚合物凝胶114覆盖(纵向地和横向地包围)。介质屏蔽118由聚合物凝胶114的顶表面116上的溅射金属层形成。在下文中进一步讨论这些组件。

衬底102为一个或多个电子组件(如管芯104和压力传感器106)提供机械支撑和电连接。在图1所示的实施例中，衬底102是叠层衬底，所述叠层衬底由多个介电层和导电层制成以通过衬底形成导电结构，所述导电结构包括在衬底102的顶表面(也示出为图3中的顶表面304)上提供电连接接触表面的衬底焊盘122以及在衬底102的底表面(也示出为图3中的底表面302)上提供用于外部连接130(例如，焊球)的衬底焊盘128。在其它实施例中，衬底102可以是引线框架，所述引线框架具有管芯标记202和多个引线204，所述多个引线204在引线204的一个或多个顶表面上提供电连接接触表面，如图2所示。引线204的一个或多个底表面也可以提供外部连接。本文所述的各个实施例中的衬底102可以是叠层衬底或引线框架。

半导体管芯104(或简称管芯104)包括有源电路系统，所述有源电路系统使用多个工艺步骤在半导体材料上(例如，在单切成多个管芯104的半导体晶圆上)实施，其中有源电路系统下方或后方的其余半导体材料通常被称为体硅。在管芯104的有源侧(也示出为图3中的有源侧308)实施有源电路系统，并且在管芯104的相对背侧(也示出为图3中的背侧306)实施体硅。有源电路系统包括到管芯焊盘124的互连件，所述互连件在管芯104的有源侧上提供电连接接触表面。虽然有源电路系统下方或后方的管芯104的部分被称为体硅，但是这个部分(以及整个半导体管芯104)可以是任何半导体材料或材料的组合，如砷化镓、硅锗、绝缘体上硅(soi)、硅、单晶硅等等以及以上的组合。

压力传感器106被配置成测量环境中的压力并且输出对应于压力读数的压力测量信号。压力传感器106可以是微机电结构(mems)装置，所述mems装置使用多个工艺步骤在半导体材料中(例如，在单切成多个压力传感器106的半导体晶圆上)实施。在一些实施例中，压力传感器被实施为电容换能器，所述电容换能器的电容值随着换能器内的电容板之间的压力诱导位移而变化，其中换能器将电容值转换为压力测量信号。在其它实施例中，压力传感器被实施为压阻换能器，所述压阻换能器的电阻值随着换能器内的压阻元件上的压力诱导应变而变化，其中换能器将电阻值转换为压力测量信号。压力传感器106具有至少一个接触焊盘126，所述至少一个接触焊盘126被配置成输出压力测量信号，所述至少一个接触焊盘126示出在压力传感器106的顶表面(也示出为图5中的顶表面312)上。示出了可以用于双向通信的另外的接触焊盘126。接触焊盘126为压力传感器106提供电连接接触表面。

压力传感器106还具有底表面(示出为图5中的底表面310)。在本文所示的实施例中，压力传感器106的底表面附接到管芯104的有源侧，其中管芯104处于有源侧向上朝向(或面向上朝向)，并且管芯104的有源侧包括没有任何管芯焊盘124的传感器附接区域(例如，减量填充区域(depopulatedarea))，压力传感器106附接到所述传感器附接区域。虽然图1示出了三个看起来处于压力传感器106“下面”的管芯焊盘124，但这种管芯焊盘实际上横向地邻近于压力传感器106以进行引线键合连接108，如下文所讨论的。在其它实施例中，压力传感器106反而可以以与管芯104类似的方式(例如，压力传感器106和管芯104彼此侧向而不是堆叠)直接附接到衬底102(例如，附接到叠层衬底或引线框架的管芯标记)。然而，压力传感器106到管芯104的有源侧的附接可以是优选的，以实现较小的总体装置占用空间。具有粘附特性的管芯附接材料可以用于将压力传感器106附接到管芯104(或附接到衬底102)并且将管芯104附接到衬底102。管芯附接材料的例子包括但不限于聚合物粘合剂、焊料合金、聚酰亚胺、硅酮或含有如碳纳米管或氧化铍、氮化铝、氮化硼或金刚石粉末等悬浮填料、糊剂、薄膜、特定模切带等的基于环氧树脂的材料。

引线键合连接132形成于衬底102的各种电连接接触表面(例如，衬底焊盘122或引线204的顶表面)与管芯104(例如，管芯焊盘124的顶表面)之间，并且引线键合连接108形成于管芯104的各种电连接接触表面与压力传感器106(例如，接触焊盘126的顶表面)之间。例如，引线键合连接132形成于管芯104的管芯焊盘124与衬底102的衬底焊盘122之间(如图1的左侧和右侧所示)，所述引线键合连接132可以用于提供信号连接或电力连接。类似地，引线键合连接132在图2中示出为处于管芯104的管芯焊盘124与引线框架的引线204之间。作为另一个例子，引线键合连接108形成于压力传感器106的接触焊盘126与管芯104的管芯焊盘124之间(如图1和图2的中心所示)，所述引线键合连接108向管芯104的有源电路系统提供由压力传感器106输出的压力测量信号。引线键合连接108代表可以连接在压力传感器106与管芯104之间的多个引线键合连接108，包括当管芯104和压力传感器106并排地定位时。类似地，引线键合连接132代表可以连接在衬底102与管芯104之间的多个引线键合连接132。

模具主体110由密封剂材料形成，所述密封剂材料为装置100提供机械支撑和保护。密封剂材料的例子包括但不限于基于联苯型或多芳香型环氧树脂的模制化合物，所述模制化合物可以包括或可以不包括提供模具主体的加强(例如，玻璃纤维)或其它有益方面(例如，热特性、物理特性或电特性)的纤维或填料。模具主体110通常形成于衬底102和引线键合连接132上方以及管芯104周围，其中凹部或空腔112存在于模具主体110内，所述模具主体110暴露压力传感器106和连接到压力传感器106的任何引线键合连接108(例如，连接在压力传感器106与管芯104之间的任何引线键合连接108)。在本文所讨论的实施例中，凹部112可以通过使用薄膜辅助模塑(fam)技术直接形成于模具主体110内，如下文结合图4进一步讨论的。为了使置于压力传感器106上的可能影响压力测量信号的任何应力或张力最小化，将所产生的凹部112的侧壁与压力传感器106的侧壁和连接到压力传感器106的任何引线键合连接108间隔开(示出为图6中的最小横向距离602)。下文结合图4进一步讨论凹部112。

凹部112填充有聚合物凝胶114，所述聚合物凝胶114覆盖并包围凹部112内的压力传感器106和任何引线键合连接108。聚合物凝胶114在液体内具有内部交联网络，其中交联网络可能由物理键或化学键引起。交联量决定聚合物凝胶114的粘度，其中聚合物凝胶114可以以低粘度形式(其也被称为未固化形式、低交联形式或液体形式)注入到凹部112中并且固化成高粘度形式(其也被称为固化形式、高交联形式或凝胶形式)，如下文结合图7和8进一步讨论的。由于凝胶114的粘度在固化过程期间增加，因此凝胶114的密度也增加(例如，凝胶114的体积减小)。一旦固化，聚合物凝胶114就具有低模量(例如，小于1兆帕斯卡)，所述低模量允许凝胶114通过来自环境的压力弹性变形或非永久变形并且其柔性足以将来自环境的压力传递到压力传感器106。聚合物凝胶114的例子包括但不限于聚二甲基硅氧烷(例如，硅酮)或其它硅基凝胶，如氟硅酮凝胶。

介质屏蔽118是聚合物凝胶114的顶表面116上的共形金属层。介质屏蔽118具有厚度120，所述厚度120足够厚以防止介质渗透穿过介质屏蔽118，同时还足够薄以使聚合物凝胶114挠曲，以将来自环境的压力穿过介质屏蔽118传递到聚合物凝胶114。例如，介质屏蔽118的厚度可以在1到5微米的范围内。下文结合图9进一步讨论介质屏蔽118的形成。

在图1所示的实施例中，介质屏蔽118是电浮动的。在其它实施例中，介质屏蔽118可以接地，这为凹部112内的电子组件提供电磁干扰(emi)屏蔽的益处。图2示出了装置200，所述装置200还包括接地连接208，所述接地连接208是引线键合，所述引线键合附接到接地管芯焊盘124并且在凹部112内纵向延伸，从而接触介质屏蔽118。在一些实施例中，包括介质屏蔽118的封装压力传感器装置的目标操作范围可以处于tpms应用的低范围(如大气压加上或减去5千帕(kpa))或中间范围(如300到1000kpa)。虽然可以通过所公开的封装压力传感器测量较大的压力，但是过度变压(例如，对于一些应用，高达1500kpa)可能使介质屏蔽118过度挠曲，这可能使介质屏蔽118与接地连接208之间的结点疲劳。然而，即使接地连接208不再与屏蔽118接触，但是介质屏蔽118仍继续提供介质保护。下文结合图6进一步讨论接地连接208的形成。下文结合图10进一步讨论涉及环形引线键合连接的接地连接208的另一个实施例。

装置200还用作为衬底102的引线框架实施，所述引线框架包括管芯标记202和引线204。图2中示出了引线框架的代表性配置，而其它实施例可以包括不同配置的引线框架，如在不同配置的引线框架中，引线204可以延伸越过模具主体110的横向周边，或者管芯标记108可以定位在与引线204不同的平面中，或者管芯标记108可以由模具主体110覆盖。类似地，如上文所讨论的，装置200包括管芯104、压力传感器106、引线键合连接108和132、模具主体110、凹部112、凝胶114和保护层120。

图2还示出了可能的介质暴露的示例路径。如上所述，封装压力传感器装置200的压力传感器106被配置成测量环境中的压力，其中凝胶114的顶表面116暴露于环境并将来自环境的压力传递到压力传感器106。在没有介质屏蔽118的情况下，这种环境暴露也将允许介质暴露于凝胶114。介质可以是可能使装置腐蚀或损坏的任何化学物质。介质的例子包括但不限于燃料、传动流体、机油、盐水、氯化水、肥皂水、酸性液体等。当这种介质直接接触凝胶114的暴露表面116时，所述介质可以扩散穿过凝胶114并使凝胶114内的电子组件暴露于可能造成腐蚀和损坏的污染物。最靠近凝胶114的表面116的电子组件出现这种介质暴露的风险较大。一些示例风险区域由虚线指示，如凝胶114内的任何引线键合连接108的上部部分210和压力传感器106的上部部分212。

通常，介质屏蔽118减少介质可以扩散穿过的凝胶114的表面116的暴露部分，这减少了可以接触凝胶114并扩散到凝胶114中并且最终到达风险区域210和212的介质的量。通过箭头206表示到装置200的介质暴露。在所示的例子中，介质屏蔽118阻挡介质或至少将其重定向远离凝胶114的表面116。与没有介质屏蔽118的将以其它方式暴露于整个介质206的装置相比，暴露于介质206大大减少。通过使接触凝胶114并扩散到凝胶114中的介质的量最小化，降低了在风险区域210和212处发生腐蚀和损坏的可能性。

应注意，本文所讨论的实施例实施各种示例电子组件，而另外的电子组件也可以包括在其它实施例中。在一些实施例中，装置100或200另外包括用于校准压力读数的另外的读数的温度传感器、用于另外的传感器数据的陀螺仪传感器或用于将数据传送到另一个装置的天线。在一些实施例中，可以包括如电池等单独的电源(未示出)以为封装半导体装置100或200供电。

管芯104的有源电路系统可以包括信号处理电路系统，所述信号处理电路系统被配置成接收并校准压力测量信号以输出准确的压力读数。例如，信号处理电路系统可以包括被配置成改善压力测量信号的线性度的线性化电路系统、被配置成调整压力测量信号(例如，当压力取决于温度时)的温度校正电路系统以及具有可配置设置(例如，信号放大器的可配置增益或信号监测器的可配置监测阈值)的另外的电路系统，以进一步调整压力测量信号，从而输出准确的压力读数。在一些实施例中，可以在外部连接130处输出压力读数。

在一些实施例中，管芯104的有源电路系统可以包括实施rf发射器的射频(rf)块，其中装置100上的天线被配置成将包括压力读数的传感器数据传输到主控制单元。例如，装置100和主控制单元可以在车辆的胎压监测系统(tpms)中实施，其中压力传感器106用于监测车辆上的给定轮胎的胎压。由tpms主控制单元接收的传感器数据可以被车辆控制系统(如驾驶者辅助系统)使用，以向驾驶者提供信息或警告(例如，低胎压警告)。在一些实施例中，传输到主控制单元的传感器数据还包括温度读数或另外的数据。在一些实施例中，传感器数据还可以包括压力传感器106的唯一标识符或序列号，所述唯一标识符或序列号可能与压力传感器106的位置(例如，车辆上的特定轮胎)相关联。

在一些实施例中，rf块还可以实施rf接收器，从而为rf块与主控制单元之间的双向通信提供收发器功能。rf块实施rf发射器、rf接收器或两者的前端组件，其中前端组件可以包括但不限于发射器功率放大器、接收器低噪声放大器、一个或多个平衡-不平衡变换器、一个或多个滤波器、环形器或天线的其它耦合装置、阻抗匹配元件、振荡器、锁相环和其它适当的前端元件。rf块的前端组件可以具有可配置设置以调整输送传感器数据的输出信号。在一些实施例中，rf块可以具有落在300到500mhz的频带内的操作频率，尽管可以在其它实施例中实施落在其它射频内的其它操作频率。

有源电路系统另外可以实施被配置成控制信号处理和rf块的控制逻辑。例如，控制逻辑可以调整信号处理电路系统、rf块或两者的可配置设置以实现准确的压力读数。在rf块实施rf接收器的实施例中，控制逻辑可以从用于控制信号处理电路系统、rf块或两者的可配置设置的主控制单元接收信息。

图3-9示出了在装置结构上执行以制造封装压力传感器装置的示例方法的各个步骤的横截面视图，其中图10示出了可以在上述实施例中的任一实施例中实施的另一个装置实施例(例如，有或没有接地连接208)。在以下附图中所示的中间装置结构包括上文讨论的组件，所述组件代表可以包括在不同装置实施例中的组件，所述不同装置实施例可能具有与以下附图中所示的组件布局不同的组件布局。在一些实施例中，以9mm×9mm的占用空间实施装置结构，在其它实施例中，所述占用空间的尺寸可以不同。以下附图中所示的单个装置结构可以代表形成为装置结构的阵列或重组晶圆的一部分的多个装置结构，所述多个装置结构然后单切成多个封装装置，其中在阵列的所有装置结构上实施本文讨论的各个步骤。为了简单起见，也已经从以下附图中省略了焊盘。

图3示出了组装步骤和引线键合步骤之后的示例装置结构。在所示的实施例中，管芯104的背侧306附接到衬底102的顶表面304(例如，附接到叠层衬底或引线框架的管芯标记)。管芯104的有源侧308包括多个管芯焊盘124，所述多个管芯焊盘124位于下文结合图5进一步讨论的用作压力传感器附接区域的减量填充区域(例如，没有管芯焊盘124的区域)的外部。管芯焊盘124可以以实施一个或多个如行等规则图案或一个或多个不规则图案或两者的布局布置在有源侧308上。引线键合连接108形成于管芯104的管芯焊盘124与衬底焊盘122之间(在其它实施例中，所述衬底焊盘122可以是引线204)。

图4示出了包封步骤之后的装置结构，所述包封步骤在衬底102上方和管芯104的一部分周围形成模具主体110。在所示实施例中，凹部112通过使用fam技术与模具主体110同时形成。例如，将装置结构置于模套中，并且柱塞构件将薄膜定位在压力传感器组装区域上的位置(随后将压力传感器106置于所述压力传感器组装区域内)。在所示的实施例中，压力传感器组装区域402位于管芯104的有源侧308上，并且包括用于附接压力传感器106的减量填充区域以及包括管芯焊盘124的填充区域两者，引线键合连接108将形成于所述管芯焊盘124上。在其它实施例中，压力传感器组装区域402可以位于衬底102的顶表面304上(例如，位于叠层衬底上或引线框架的管芯标记上)。在将压力传感器106直接置于衬底102上的实施例中，压力传感器组装区域402还包括管芯104的有源侧的一部分，所述一部分包括引线键合连接108将形成于的管芯焊盘124。

柱塞大到足以涵盖压力传感器组装区域402。如下文进一步讨论的，区域402用作压力传感器106、任何引线键合连接108和任何接地连接208(如果存在的话)附接或形成的占用空间。柱塞构件使薄膜与管芯104的有源侧308保持接触，其中薄膜在模套内也向上延伸，从而形成凹部112的侧壁404的边界。当将模制化合物注入或以其它方式引入到模套中时，薄膜充当阻止任何模制化合物到达区域402上方的体积的屏障。然后将模制化合物固化或以其它方式设置成形成模具主体110，并将柱塞构件和薄膜从所产生的凹部112中移除。一旦将柱塞构件移除，区域402就暴露于凹部112内。例如，在所示实施例中，区域402概述了有源侧308的暴露部分，所述暴露部分用作压力传感器106和引线键合连接108(和208，如果存在的话)的附接表面。在将压力传感器106直接置于衬底102上的实施例中，区域402概述了衬底102的顶侧304的暴露部分(例如，叠层衬底的顶侧或引线框架的管芯标记202)，所述暴露部分用作压力传感器106和引线键合连接108(和208，如果存在的话)的附接表面。

此外，在所示的实施例中，以正角度(例如，从凹部112的中心向外成角度)形成凹部侧壁404，但在其它实施例中，所述凹部侧壁404也可以形成为竖直侧壁。区域402也大到足以确保将在侧壁404与电组件(如压力传感器106或任何引线键合连接108)的任何预期位置之间实现最小横向距离602，以使压力传感器106对来自刚性模制化合物的将以其它方式影响压力传感器106的压力测量信号的应力或张力的任何暴露最小化。也可以在侧壁404与接地连接208(如果存在的话)之间实现最小横向距离602以使来自置于接地连接208上的刚性模制化合物的任何应力或张力最小化。

图5示出了另一个组装步骤之后的装置结构，所述另一个组装步骤将压力传感器106附接到暴露于凹部112内的附接表面。在所示的实施例中，压力传感器106的底表面310附接到管芯104的有源侧308的暴露部分，如区域402内的有源侧308的减量填充区域内。在其它实施例中，压力传感器106的底表面310反而可以以与管芯104类似的方式(例如，压力传感器106和管芯104彼此侧向而不是堆叠)直接附接到衬底102的顶表面304的暴露部分(例如，附接到叠层衬底或引线框架的管芯标记)。在仍其它实施例中，压力传感器106可以形成为倒装芯片型传感器，其中底表面310是具有一个或多个接触焊盘126的压力传感器106的有源侧，所述一个或多个接触焊盘126可以通过凸块或柱附接到半导体管芯104的有源侧308上的管芯焊盘124，从而消除对形成于压力传感器106与半导体管芯104之间的引线键合连接108的需要。通常，压力传感器106的占用空间小于下层管芯104的占用空间，并且可以将所述压力传感器106附接在管芯104上的任何适合的位置(或压力传感器附接区域)处。

图6示出了另一个引线键合步骤之后的装置结构。引线键合连接108形成于压力传感器106的接触焊盘126与管芯104的管芯焊盘124之间，所述接触焊盘126和所述管芯焊盘124暴露于凹部112内。在凹部侧壁404与凹部112内的任何电组件(如压力传感器106(例如，压力传感器106的侧壁502)、任何引线键合连接108和任何接地连接208)之间实现最小横向距离602。

在包括接地连接208(以虚线轮廓示出)的实施例中，引线键合步骤还包括在接地管芯焊盘124上形成接地连接208。接地连接208可以被称为“悬挂式”引线键合连接，其中引线键合连接的一端附接到接地管芯焊盘124，并且引线键合连接的另一端向上延伸并终止于接地管芯焊盘124上方的空气中，从而形成竖向的引线键合连接。接地连接208的长度或高度604从管芯104的有源侧308到空气中的接地连接208端测量，所述长度或高度604足够长以确保一旦介质屏蔽118形成，接地连接208就接触介质屏蔽118的一部分。例如，接地连接208的长度604可以大于介质屏蔽118的预期高度(示出为图9中的高度902)，以确保接地连接208与介质屏蔽118之间的接触。接地连接208的另一个实施例在图10中示出为高环形引线键合连接，所述高环形引线键合连接可以在以下装置制造步骤期间向接地连接208提供另外的稳定性。用于接地连接208的示例金属包括但不限于金、铜、铝以及其任何组合(其可以包括合金或不同金属层的任何组合)。虽然本文示出了一个接地连接208，但接地连接208代表可以在其它实施例中实施的多个接地连接208。

图7示出了在将聚合物凝胶114的低粘度形式702(也称为低粘度聚合物凝胶702或低粘度凝胶702)注入或以其它方式引入到凹部112中之后的装置结构。凝胶702的顶表面704与凹部112内的任何电组件(如引线键合连接108或压力传感器106的顶表面)间隔开一些距离706，最小纵向间距804将在所述距离706中实现，如下文在图8中进一步描述的。在包括至少一个接地连接208的实施例中，低粘度凝胶702可以完全覆盖接地连接208或可以覆盖大多数接地连接208。

图8示出了在将低粘度凝胶702固化成聚合物凝胶114的高粘度形式(也称为高粘度聚合物凝胶114或高粘度凝胶114)之后的装置结构。在固化期间，凝胶702的粘度随着另外的交联形成而增加。由于固化，顶表面116可以略微弯曲(例如，以凹入的方式)。在一些实施例中，由于固化期间凝胶体积减小，接地连接208的顶部部分802可能在固化后通过凝胶114的顶表面116暴露。通常，在介质屏蔽118(例如，从形成于凝胶114的表面116上的介质屏蔽118的底部测量)与凹部112内的任何电组件(除一个或多个接地连接208之外，如果存在的话)之间实现最小纵向距离804，从而避免电短路。

图9示出了在溅射形成介质屏蔽118之后的装置结构。介质屏蔽118由共形地溅射而横向地跨聚合物凝胶114的整个顶表面116的金属层形成。溅射实现跨聚合物凝胶114的均匀沉积，从而防止孔或开口穿过介质屏蔽118形成。在一些实施例中，溅射可以跨装置结构的整个顶表面进行，包括在凹部112的侧壁的顶部内表面上方和模具主体110的顶表面上方进行。在室温下进行溅射，所述室温可能大致处于封装压力传感器装置的温度操作范围的中间。金属层足够厚以提供介质保护，同时足够薄以将来自环境的压力传递到凝胶114。在包括至少一个接地连接208的实施例中，还在接地连接208的暴露部分802上方溅射金属，从而通过接地连接208形成从介质屏蔽118到接地管芯焊盘124的电连接。用于溅射的金属的例子包括但不限于不锈钢、铜、铝、其它适合的金属以及其任何组合(其可以包括合金或不同金属层的任何组合)。例如，介质屏蔽118可以包括溅射在整个凝胶114上方的第一层不锈钢、溅射在整个第一层不锈钢上方的第二层铜以及溅射在整个铜层上方的第三层不锈钢。以从管芯104的有源侧308到介质屏蔽118的底部(所述介质屏蔽118在凝胶114的顶表面116上形成)测量的高度902形成介质屏蔽118。在包括至少一个接地连接208的实施例中，可能优选的是接地连接208保持在凹部112内。换句话说，接地连接208的长度604可以等于或小于模具主体110的从管芯104的有源侧308到模具主体110的顶表面测量的高度904。接地连接208的上部部分802可以在溅射后继续突出到介质屏蔽118上方。

图10示出了可以使用叠层衬底或引线框架实施的装置1000。在所示实施例中，衬底102是叠层衬底。装置1000包括形成于凝胶114上的介质屏蔽118，并且还可以包括接地连接208，如上文所讨论的。装置1000还包括盖1002或附接到模具主体110的顶表面的其它保护结构。盖1002包括通气孔或孔口1004，环境压力通过通气孔或孔口1004暴露于介质屏蔽118，所述环境压力进而通过凝胶114传递到压力传感器106。图10中所示的装置结构可以是单独的装置或者可以是装置的阵列或面板的代表性装置，所述装置可以使用叠层衬底或引线框架阵列形成。

图10还示出了作为环形引线键合连接的接地连接208的另一个实施例。形成了此类接地连接208，其中引线键合连接的一端附接到第一接地管芯焊盘124，而另一端附接到区域402内的第二接地管芯焊盘124，其中顶点(或环形引线键合连接的峰)达到等于或大于介质屏蔽118的高度902的高度1006。在所示实施例中，接地连接208的顶点延伸到大于介质屏蔽118的高度1006，以确保接地连接208与介质屏蔽118接触，从而使部分802暴露于介质屏蔽118上方。而且，接地管芯焊盘124不需要与图10所示的那样紧密地间隔开。例如，在一个实施例中，接地管芯焊盘124可以位于凹部112内的管芯104的不同侧上。环形引线键合连接可以在制造步骤期间为接地连接208提供另外的机械稳定性，所述制造步骤将引起接地连接208移动。例如，接地连接208的环形配置可以能够更好地经受通过将凝胶702注入到凹部112中而引入的任何横向移动，这防止接地连接208不对准，如具有较短高度604的未能接触介质屏蔽118的“倾斜”接地连接208。然而，应注意，即使接地连接208未能接触介质屏蔽118，介质屏蔽118仍继续提供介质保护。

叠层衬底由多个介电层和导电层制成以形成穿过衬底的导电结构，所述导电结构包括镀层、焊盘(例如，焊盘122)、互连件和通孔。此种导电结构由导电材料形成，所述导电材料的例子包括但不限于镍、金、铜、铝或其它适合的导电金属或由一种或多种适合的导电金属构成的合金。衬底焊盘上的电连接接触表面可以涂覆有导电材料，所述导电材料的例子包括镍、金、铜、铝、锡、银、钛或其它适合的导电金属或由一种或多种适合的导电金属构成的合金，以改善衬底焊盘的“可键合”性质。叠层衬底的例子包括但不限于球栅阵列(bga)、针脚栅格阵列(pga)等。图1中所示的叠层衬底可以是单独的衬底，或者可以是包括多个叠层衬底的衬底阵列或面板中的代表性衬底。

引线框架由导电材料形成，所述导电材料的例子包括但不限于铜、镍或其它适合的导电材料或由一种或多种适合的导电材料构成的合金。还可以用导电材料涂覆引线上的电连接接触表面(以及外部连接)，所述导电材料的例子包括但不限于镍、金、铜、铝、锡或其它适合的导电金属或由一种或多种适合的导电材料构成的合金，以改善引线的“可键合”性质。图2中示出的引线框架可以是单独的引线框架，或者可以是包括多个引线框架的引线框架阵列中的代表性引线框架。

半导体管芯104(也被简称为管芯104)可以形成为在半导体晶圆上实施的多个管芯中的一个管芯，所述半导体晶圆可以使用任何半导体材料或材料的组合实施，如砷化镓、硅锗、绝缘体上硅(soi)、硅、单晶硅等以及上述的组合。半导体管芯104的有源电路系统使用应用于半导体晶圆的一系列许多工艺步骤而形成，所述工艺步骤包括但不限于：沉积包括介电材料和金属的半导体材料，如生长、氧化、溅射和保形沉积；蚀刻半导体材料，如使用湿蚀刻剂或干蚀刻剂；使半导体材料平坦化，如执行化学机械抛光或平坦化；执行光刻以实现图案化，包括沉积并移除光刻掩模或其它光刻胶材料；离子注入；退火等等。集成电路组件的例子包括但不限于处理器、存储器、逻辑、模拟电路系统、传感器、微机电系统(mems)装置、独立式分立装置如电阻器、电感器、电容器、二极管、功率晶体管等等。在一些实施例中，有源电路系统可以是以上所列的集成电路组件的组合或者可以是另一个类型的微电子装置。在一些实施例中，有源电路系统包括横向扩散金属氧化物半导体(ldmos)晶体管。

现在为止，应该理解的是，已经提供了一种介质屏蔽，所述介质屏蔽包括至少一个金属层，所述至少一个金属层直接溅射到聚合物凝胶的顶表面上以在所述凝胶与周围环境之间的交界面处向介质提供屏障，其中所述介质屏蔽可以连接到接地以进一步提供emi屏蔽。

因为实施本发明的设备在很大程度上由本领域的技术人员已知的电子组件和电路构成，所以如上文所说明的，对电路细节的解释将不会超过认为必要的程度，以便于理解和认识本发明的基本概念并且以免混淆本发明的教导或将注意力转移到本发明的教导之外。

应注意，如本文中所使用的术语“相邻”意指“邻近”(例如，紧邻并且无任何中间物体)，并且如本文中所使用的“横向地”意指在“横向方向上”(例如，与衬底的平面平行的水平方向)。

还如本文中所使用的，术语“大约(approximately)”和“约(about)”意味着接近或在指示值、数量或质量的可接受的范围内的值，这还包括精确的指示值本身。

如本文中所使用的，术语“实质上”或“基本上”意味着足以以实际方式实现所阐述的目的或值，考虑由可能在装置制造期间出现的通常和预期过程异常所产生的对于所阐述的目的或值不显著的任何微小缺陷或偏差(如果有的话)。

尽管本文参考具体实施例描述了本发明，但是在不脱离如下面的权利要求中所阐述的本发明的范围的情况下，可以进行各种修改和改变。例如，可以在图1中实施另外的或更少的电子组件。因此，说明书和附图应被视为具有说明性而非限制性意义，并且所有这种修改旨在包括在本发明的范围内。本文关于具体实施例描述的任何益处、优点或问题解决方案不旨在被解释为任何或所有权利要求的关键、必需或必要的特征或要素。

此外，说明书和权利要求中的术语“前面”、“背面”、“顶部”、“底部”“上方”、“下方”等(如果有的话)用于描述性目的并且不一定用于描述不变的相对位置。应当理解的是，如此使用的术语在适当情况下是可互换的，使得相比于在本文所说明或以其它方式描述的朝向，本文所描述的本发明实施例能够在其它朝向上操作。

此外，如本文所使用的，术语“一个或一种(a或an)”被定义为一个或多于一个。而且，在权利要求中使用如“至少一个”和“一个或多个”等引入性短语不应被解释为暗示通过不定冠词“一个或一种(a或an)”引入的另一权利要求要素将包含这种所引入权利要求要素的任何特定权利要求限于仅包含一个这种要素的发明，甚至是在同一权利要求包括引入性短语“一个或多个”或“至少一个”以及如“一个或一种(a或an)”等不定冠词时也是如此。对于定冠词的使用也是如此。

除非另有说明，否则如“第一”和“第二”等术语用于任意区分这种术语描述的要素。因此，这些术语不一定旨在指示这种要素的时间优先次序或其它优先次序。