[发明专利]压力传感器封装系统和方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及集成电路（IC）封装，且更具体地涉及具有一个或多个压力端口的IC压力传感器封装。

背景技术

集成电路微机电系统（MEMS）器件可能要求专用封装或封装工艺。某些MEMS器件（比如压力传感器）常常需要专用的封装解决方案以容纳（accommodate）一个或多个外部压力端口，因为需要把传感器芯片表面的至少一部分暴露于周围环境而没有模塑料（mold compound）和/或封装壁的常见保护。另一方面，传感器管芯的接合焊盘和接合线在外部介质相容性方面提出严重挑战并且需要充分的保护。这些相反的需要对封装解决方案的设计提出挑战，并且常常导致未标准化的专用解决方案，从而必须对复杂且昂贵的晶片和组装工艺做出改变。

例如，传统的MEMS压力传感器常常具有预先模塑的空腔封装，其中所述空腔在一侧打开或暴露以用于传感器管芯和接合线。带有感测元件的芯片表面面向所述空腔封装的打开部分。可以用填充到所述空腔封装中的凝胶或其他适当材料来覆盖所述传感器管芯和接合线，以保护所述接合焊盘、接合线和感测元件免受外部介质影响。这样的传统封装设计的一个缺点在于，所述凝胶常常不能提供针对侵蚀性（aggressive）介质的充分保护。如前面所提到的那样，这对于敏感的接合焊盘和接合线来说是最关键的。另一个缺点是针对预先模塑的封装的相对高的材料成本，导致更高的产品成本。此外，这种封装类型与下面更详细讨论的相对压力传感器应用不相容。

另一种传统的解决方案是使用标准引线框架并且用特殊成形的模塑工具在模塑工艺期间形成空腔。在这种情况下，在所述模塑工艺之后进行到所形成的空腔中的传感器管芯接合并且线接合。这种方法通常还要求在所述传感器管芯上的保护性凝胶。前面提到的与介质相容性以及相对压力传感器应用的不相容性有关的缺点在这里也适用。

又一种封装解决方案是使用带有预先定义的压力端口的引线框架与特殊成形的模塑工具相组合以例如在所述封装的背面产生压力端口。在这种情况下，所述感测元件面向传感器芯片的背面，以便通过把带有感测元件的传感器管芯附着在封装背面中的压力端口之上而产生压力端口。可以用模塑料来覆盖所述芯片的正面上的接合焊盘和接合线。这种方法的缺点在于与标准封装的封装成本相比更高的封装成本。在晶片工艺中要求特殊且成本密集型MEMS工艺以产生背面开口在传感器管芯上的MEMS结构。在这种情况下，绝对和相对压力感测应用要求不同的晶片和组装工艺，这是不期望的。

发明内容

实施例涉及传感器和感测器件、系统以及方法。在一个实施例中，一种集成电路（IC）传感器器件包括：至少一个感测元件；在晶片级围绕所述至少一个感测元件布置的构架（framing）元件；以及具有由所述构架元件在所述晶片级预先定义的至少一个端口的封装，所述至少一个端口被配置成将所述至少一个感测元件的至少一部分暴露于周围环境。

在另一个实施例中，一种方法包括：在晶片级工艺中在集成电路（IC）传感器上预先定义端口；将所述IC传感器放置在模塑工具中；用模塑料来填充所述模塑工具，其中将所述端口与所述模塑料隔离；以及从所述模塑工具中移除所述IC传感器。

在又一个实施例中，一种微机电系统（MEMS）压力传感器包括：传感器管芯，包括至少一个感测元件，所述至少一个感测元件包括可移动隔膜（membrane）和空腔；以及传感器封装，基本上包围所述传感器管芯并且包括至少一个端口，所述至少一个端口由在晶片级工艺期间形成在所述传感器管芯上的框架定义并且相对于所述至少一个感测元件被布置成使得所述至少一个感测元件暴露于周围环境。

附图说明

考虑到结合附图对本发明的各种实施例的以下详细描述，可以更全面地理解本发明，其中：

图1A是根据实施例的制造期间的绝对压力传感器的横截面图。

图1B是图1A的传感器的顶视图。

图2A是根据实施例的制造期间的绝对压力传感器的横截面图。

图2B是图2A的传感器的顶视图。

图3是根据实施例的制造期间的绝对压力传感器的横截面图。

图4A和4B是根据实施例的模塑工具中的绝对压力传感器的横截面图。

图5A是根据实施例的绝对压力传感器的横截面图。

图5B是图5A的传感器的顶视图。

图6是根据实施例的绝对压力传感器的横截面图。

图7是根据实施例的流程图。

图8A是根据实施例的绝对压力传感器的横截面图。

图8B是图8A的传感器的顶视图。