[发明专利]暴露焊盘背面压力传感器封装

说明书

技术领域

本发明一般地针对压力传感器器件领域。在一方面中，本发明涉 及具有用于生产用于汽车行业的低成本轮胎压力监视系统的改进封装 方案的微机电系统(MEMS)压力传感器。

背景技术

微机电系统(MEMS)技术越来越多用来通过精密加工技术来在公 共硅衬底上集成机械元件、传感器、致动器以及电子装置。例如，MEMS 压力传感器可以用来在车辆正在移动的同时自动地测量汽车轮胎压 力，使得能够向操作员通知轮胎是否未被适当地充气。不适当的轮胎 充气可能引起轮胎损坏，增加燃料消耗，降低车辆稳定性和/或，如果 轮胎爆破的话，则引起车辆事故。通过提供实时气压信息，车辆操作 员能够适当地维持轮胎的气压并安全地操作车辆。然而，要在轮胎中 放置压力传感器以监视气压存在相当大的技术挑战，因为放置传感器 的轮胎中的环境相当苛刻且具有腐蚀性。为了针对腐蚀性环境进行保 护，为内部轮胎压力传感器提供了各种涂层、密封剂或由各种弹性凝 胶、聚合物或其它材料制成的隔膜，但是这些保护方案增加了制造此 类传感器的复杂性，导致增加成本、降低可靠性、损害离心机性能和/ 或降低测量气压的能力(例如，由于感测隔膜上的厚涂层的存在)。

因此，需要克服诸如上述的本领域中的问题的改进的压力传感器 器件和制造方法。在参考附图和下面的详细说明来回顾本申请的其余 部分之后，常规处理和技术的进一步限制和缺点对本领域的技术人员 将变得显而易见。

附图说明

当结合以下附图来考虑以下详细说明时，可以理解本发明及其许 多目的、特征和获得的优点，在附图中：

图1图示了具有在传感器封装上沉积的保护性凝胶的传感器封装 的侧视图；

图2图示了图1所示的传感器封装的顶视图；

图3图示了依照本发明的所选实施例的具有暴露焊盘背面压力传 感器和顶面凝胶涂层的传感器封装的侧视图；

图4图示了依照本发明的所选实施例的具有暴露焊盘背面压力传 感器的传感器封装的侧视图；

图5图示了图3或4所示的传感器封装的顶视图；

图6是适合于结合本发明的所选实施例使用的具有在管芯标志中 形成的通气孔的示例引线框架的等比例顶视图；

图7是具有与管芯标志中的排气孔对准地安装的背面压阻式变换 器(transducer)(PRT)的引线框架配件的等比例顶视图；

图8是在背面PRT管芯与引线框架之间实现导线接合(wirebond) 连接之后的引线框架配件的等比例顶视图；

图9是密封器件的等比例顶视图，其中，用模制化合物来密封背 面PRT管芯和引线框架，使背面PRT管芯上的压力传感器通过管芯标 志中的通气孔暴露于环境。

图10是密封器件的等比例底视图，示出管芯标志中的通气孔，通 过该通气孔，背面PRT管芯上的压力传感器向环境通气；以及

图11图示了描绘依照本发明的所选实施例的制备暴露焊盘背面压 力传感器封装的过程的示例流程图。

具体实施方式

描述了用于制备和封装具有通过在暴露管芯焊盘中形成的通气孔 直接暴露于环境的背面压阻式变换器(PRT)的集成硅压力传感器的方 法和装置。在所选实施例中，背面PRT管芯被附着于引线框架上的暴 露标志，使得PRT管芯的背面上的压力传感器隔膜通过暴露标志中的 通气孔直接向环境通气。借助于在PRT管芯的单晶硅背面上形成压力 传感器隔膜，不需要在压力传感器隔膜上形成保护膜或凝胶，因为背 面上的单晶硅是相对稳健的材料。另外，相对敏感的电路(例如，金属 线路等)在PRT管芯的顶部上，并且因此免受环境影响。暴露标志和通 气孔的使用还消除了在模制期间使用中心销来使传感器暴露的需要， 从而降低了在制备期间使PRT传感器破裂的可能性。虽然PRT管芯的 底部在没有保护性凝胶或涂层的情况下被暴露于环境，但可以用模制 化合物或凝胶来覆盖PRT管芯的顶部以便使用任何期望的封装方案来 针对环境进行保护，包括但不限于QFN(方形扁平无引线)、SOIC(小外 形集成电路)、QFP(方形扁平封装)或LGA(触点栅格阵列)封装。如将认 识到的，在PRT管芯的顶部上涂覆凝胶涂层提供了从模制化合物的应 力消除，但是如果PRT管芯能够耐受模制化合物应力，则不要求。