[發明專利]用于傳感器應用的有貫穿端口的半導體封裝體和制造方法

有效

• 申請號: 201711099535.9
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN108100985B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 張超發;C·蓋斯勒;B·戈勒;T·基爾格;J·洛德邁爾;D·邁爾;F-X·米爾赫鮑爾;黃志洋;施明計;M·施泰爾特;C·韋希特爾
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: B81B7/00
• 分類號: B81B7/00;B81C1/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 周家新

一種半導體封裝體包括：具有設置在所述半導體芯片的第一側處的傳感器結構的半導體芯片和從所述第一側穿過所述半導體芯片延伸到所述半導體芯片的與所述第一側相反的第二側的第一端口，以便提供到外部環境的鏈路。還提供了相應的制造方法。

技術領域

本申請涉及多種半導體封裝體、特別涉及具有貫穿端口的多種半導體封裝體和制造這種封裝體的多種方法。

背景技術

對于MEMS(微機電系統，microelectromechanical system)和其它傳感器應用和封裝體，通常在外部環境和傳感器結構之間提供專用鏈路(端口)。大多數傳感器結構對顆粒和污染物是非常敏感的。因此，端口應提供防止顆粒和污染物的保護。最常見的MEMS封裝體可以涉及兩種基本類型：開放式空腔封裝體(OCP：Open Cavity Package)和模制空腔封裝體(MCP：Molded Cavity Package)。

在OCP封裝體中，空腔主要由固定在襯底上的蓋/罩形成。空腔通常由預成型的襯底或特定的層合技術形成。可以使用諸如金屬蓋或模制罩的不同的蓋/罩類型和材料。另外，可以使用諸如PCB(印刷電路板，Printed Circuit Board)、引線框架或預成型多層襯底等多種襯底。通常通過膠合或焊接將蓋/罩附連到襯底。空腔為傳感器芯片和諸如ASIC(專用集成電路，applicant-specific integrated circuit)的附加的裝置提供空間。對于電連接，通常使用導線接合以及倒裝芯片技術。如果OCP封裝體的內部容積空間(空腔)與外部環境保持接觸，例如用于傳感器應用場合，為此，在蓋/罩或襯底中形成端口。通常這樣的端口經由蓋/罩中的小通風孔來實施。空腔中的芯片被防護而免受機械負載，但在這種結構下不能抵抗顆粒、腐蝕性氣體或流體。

MCP封裝體是一種包覆成型封裝體類型。引線框架或PCB通常用作襯底。對于電連接，通常使用導線接合。在芯片附連和結合之后，封裝體被包覆成型。為此，使用一種被稱為薄膜輔助成型(FAM：Film Assisted Molding)的特殊成型技術。FAM允許在模制化合物中形成開口。此時該開口代表用于傳感器芯片上的傳感器結構的端口。

OCP和MCP封裝體類型都不能直接提供顆粒防護。需要諸如施加在端口上的特殊網格的額外的措施來提供顆粒防護，這增加了總封裝體成本。此外，OCP和MCP封裝體類型在最小封裝體覆蓋區域和高度方面都受到限制。這再次增加了總封裝體成本。

在OCP封裝體的情況下，由于以下三個因素限制了覆蓋區域：用于蓋/罩的附加的占用空間的結合區域；蓋/罩的壁厚；以及芯片與蓋/罩之間需要的間隙。這需要在每個維度上約700μm的附加的空間。在導線接合的情況下，接點焊盤還增加了封裝體尺寸。此外，OCP型封裝體的封裝體價格主要在于蓋/罩本身和蓋/罩附連，所述蓋/罩附連會導致諸如膠分配和蓋/罩放置的附加的工藝步驟。這些工藝大多是串聯的和耗時的。

用于MCP型封裝體的FAM工藝是一種非常復雜的工藝，需要符合多種通常沖突的規范。因此，由于許多因素(包括襯底公差、芯片附連公差、模制工具公差和模制工具中的襯底條的定位公差)，最小端口或開口尺寸受到限制。還必須考慮諸如模制壓力和傳感器結構上的模具力的附加的影響因素。因此，與OCP型封裝體相比，MCP型封裝體在尺寸減小上的優點是最小的，并且由于昂貴的模具和機器設備，由此帶來的成本降低是微不足道的。

上面列出的標準OCP和MCP封裝體類型的缺點在使用單片集成傳感器ASIC芯片時變得更加明顯。在這種情況下，封裝體尺寸與芯片尺寸之間的百分比顯著降低。

因此，需要一種具有端口的更具成本效益的傳感器封裝體。

發明內容