[发明专利]具有柔性互连的半导体封装

说明书

本公开的实施例涉及具有柔性互连的半导体封装。公开了一种具有衬底和罩的腔体型半导体封装。该半导体封装包括第一半导体管芯，其耦合到衬底；以及柔性材料层，其位于罩的表面上。迹线位于柔性材料层上。罩利用柔性材料层以及罩与衬底之间的迹线耦合到衬底。第二半导体管芯耦合到罩上的柔性材料层和迹线。罩还包括孔隙，以将第二半导体管芯暴露于周围环境。柔性材料层在封装的操作循环期间吸收由罩与衬底的不同的热膨胀系数而引起的应力，以减小罩与衬底分离的可能性。

技术领域

本公开涉及半导体封装，更具体地涉及腔体型半导体封装。

背景技术

已知腔体型半导体封装与微机电系统(“MEMS”)器件一起使用。大多数腔体型封装都包括耦合到衬底的单个半导体管芯。然而，单个管芯没有足够的功能来满足许多现代系统要求。将两个或更多个管芯并排放置在衬底上会导致封装尺寸较大，这对于半导体封装而言通常是不期望的，因为在使用这些半导体封装的环境中空间非常宝贵。此外，已知腔体型封装在封装的盖子、衬底以及将盖子接合到衬底的粘合剂之间遭受热膨胀系数(“CTE”)的失配。换句话说，在重复的操作循环中，由于每个部件的材料的CTE不同以及每个操作循环期间的温度改变，所以在每个循环期间，盖子、衬底和粘合剂膨胀的量不同。这些重复的膨胀和收缩导致盖子与衬底之间的粘合剂破裂或粘合剂与盖子或衬底分离，从而导致封装故障。由于材料体积的增加导致操作循环期间膨胀和收缩量的增加，所以仅对于较大封装的情况，这个问题才会加剧。

发明内容

本公开涉及半导体封装，其具有衬底和耦合到衬底的罩。第一半导体管芯耦合到衬底。在一些示例中，导线接合在第一管芯与衬底之间以在其之间建立电连接。此外，在罩上形成柔性材料层，其中电线或迹线位于该柔性材料层上。当盖耦合到衬底时，柔性材料层位于罩与衬底之间。第二半导体管芯耦合到罩上的柔性材料层。柔性材料层上的迹线在第二管芯与衬底之间建立电连接。衬底、柔性材料层和罩各自具有自己的热膨胀系数。在操作期间，由于不同的热膨胀系数，所以封装的操作所产生的热量会使这些部件中的每个部件膨胀不同的量。如此，柔性材料层吸收了由衬底与罩之间的热膨胀系数的差异而在封装内产生的应力。换句话说，在操作期间，柔性材料层变形，使得罩和衬底的膨胀和收缩不会导致罩与衬底分离。

进一步地，罩优选地包括孔隙，使得第二管芯暴露于周围环境。如此，第二管芯可以是用于检测周围环境的条件的几种不同类型的传感器中的一个传感器。在一些示例中，柔性材料层覆盖罩的整个表面，而在其他示例中，柔性材料层仅在罩的表面的某些部分上，这些部分与要与第二管芯建立电连接的位置相对应。本公开还包括上文所描述的腔体型封装的组装或制造方法。

附图说明

为了更好地理解实施例，现在仅通过示例参考附图。在附图中，相同的附图标记标识相似的元件或动作。在一些附图中，结构按比例绘制。在其他附图中，附图中元件的尺寸和相对位置不必按比例绘制。例如，可以放大各种元件的尺寸、形状和角度，并且将其定位在附图中，以提高附图的可读性。

图1是根据本公开的半导体封装的实施例的横截面视图，其图示了半导体封装的罩与衬底之间的柔性材料层。

图2是图1的封装的横截面视图，其图示了罩、衬底和柔性材料层的膨胀和收缩。

图3是根据本公开的柔性材料层的表面上的迹线的实施例的示意表现。

图4是柔性材料层内部的迹线的备选实施例的示意表现。

图5是根据本公开的罩的实施例的平面图。

图6是图5的罩上的柔性材料层的平面图。

图7是根据本公开的罩的备选实施例的平面图，其中多个柔性材料层位于罩的表面。

图8是半导体封装的备选实施例的横截面视图，其图示了根据本公开的与罩的表面和衬底共面的柔性材料层。