[發明專利]暴露于環境空氣和液體的封裝器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201310361495.6
• 申請日: 2013-08-16
• 公開（公告）號: CN103663346B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: F·G·齊廖利;F·V·豐塔納;L·馬吉
• 申請（專利權）人: 意法半導體股份有限公司
• 主分類號: B81B7/00
• 分類號: B81B7/00;B81B7/02;B81C1/00;B81C3/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 王茂華

技術領域

本發明涉及暴露于環境空氣和液體的封裝器件及其制造方法。具體而言，本發明在微機電器件(MEMS)中得到有利的應用，諸如在由具有敏感區域的半導體材料芯片中制造的傳感器。例如，本發明可以用于壓力傳感器、氣體傳感器、麥克風等中，它們被設計為暴露于環境空氣以用于操作，但是需要對于水和其它液體(例如在環境空氣中的液滴中包含的水以及可能錯誤地將器件浸入其中的大量液體)的屏障。

背景技術

眾所周知，在特定應用中，在存在水分時，可能損壞或者在任何情況下可能限制MEMS器件的功能性。事實上，水的液滴可以被器件的材料吸收，器件因而可能膨脹從而生成機械和/或電應力，可能修改它們的電特性(例如靈敏度)而隨之錯誤的讀取，可能經受阻止它們的操作的短路，或者甚至可能例如由于零件的腐蝕而經歷損害。在所有這些情況下，器件變得不可靠或者甚至不可使用。

出于這一目的，也出于機械保護的原因，在特定應用中MEMS器件具有保護帽，保護帽包圍固定至共同基座的每個器件和/或器件組并且保護它們免于外部環境。

在一些已知的解決方案中，保護帽由完全不可滲透材料制成并且被結合或者焊接至基座，MEMS被固定至基座或者其被印刷在基座上。事實上，在特定應用中，傳感器(例如大氣壓力傳感器)必須被暴露于外部環境，使得它不可能使用對于空氣不可滲透的帽。

當MEMS器件已經與外部環境直接接觸時，可能在帽中提供孔；然而，這形成了用于擴散液體(諸如水、冷凝蒸汽、油、在電子卡上焊接MEMS期間使用的熔劑或者隨后可能與MEMS發生接觸的其它液體)的過孔。

另一方面，MEMS器件必須滿足關于對水和其它液體的抗性的日益迫切的要求。例如，在具有氣壓表功能的先進類型的手機中，即使在手機落入水中兩米深度達半個小時、在下雨的情況下或者在有波浪引起的濺濕的情況下需要確保功能性。對于具有利用Z軸的測量的GSM的設備而言也需要滿足類似要求。在清洗機中，已經提出使用水位傳感器，水位傳感器因此應當能夠承受熱蒸汽。具有深度測量功能并且因此在水下操作的時鐘應當能夠正確操作。

發明內容

本發明的目的是提供一種封裝系統，從而克服現有技術的問題，并且具體而言，確保對于液體的不可滲透性但是對于空氣的可滲透性，從而保持封裝器件的功能性不被變更。

根據本發明提供分別如權利要求1和11中所限定的封裝器件及其制造方法。

附圖說明

為了更好地理解本發明，現在參考附圖僅借由非限制性示例描述其優選實施例，其中：

圖1是本封裝器件的實施例的截面；

圖2a示出圖1的放大細節；

圖2b示出圖2a的放大細節的變體；

圖3是本封裝器件的另一實施例的截面；

圖4示出本封裝的不同實施例的細節的透視圖和放大圖；

圖5是圖4的細節的俯視平面圖；

圖6示出圖4的封裝的防水特性；

圖7是本封裝器件的不同實施例的截面；以及

圖8至圖10示出本器件的其它實施例。

具體實施方式

在圖1中，封裝器件1包括基座2和帽3。帽3在此為半殼形，通常為平行六面體，包括頂壁3a和側壁3b，并且固定(典型地膠合)至基座2，以便形成封裝。保護帽3和基座2形成包圍室4的封裝。在圖1的實施例中，集成電路5在室4內固定在基座2上，例如膠合。備選地，集成電路5和芯片6可以相互鄰近地固定至基座2。頂壁3a具有外表面9。

例如，基座2可以由單層或者多層環氧樹脂的有機襯底(諸如BT(雙馬來酰亞胺三嗪樹脂)或者FR-4或者用于印刷電路板的任何其它類似材料的層疊)或者由陶瓷襯底形成，并且具有平行六面體板形。

帽3例如可以是硅、金屬、陶瓷、聚四氟乙烯或者其它塑料材料(尤其是聚合物)，該塑料材料例如類似于用于制造FR-4或者BT襯底的核心所使用的材料。

芯片6形成MEMS(微機電系統)，例如壓力傳感器。在這一情況下，芯片6可以具有由掩埋腔8界定的隔膜7。集成電路5可以形成芯片4的信號處理電路，例如形成為用于放大和處理由芯片6供應的信號的ASIC(專用集成電路)的讀取電路。傳導接線10將芯片6連接至集成電路5并且傳導接線11將集成電路5連接至傳導區域(典型地為在表面上和/或在襯底2中集成的未示出的接觸焊盤和連接線)，該傳導接線用于以已知的方式交換電信號和功率供應。

帽3包括優選地布置在芯片6之上并且承載防液的、疏水的、疏油的或者疏脂的結構的可滲透區域17。多個孔15形成于可滲透區域17中。