本發(fā)明涉及壓力傳感器領(lǐng)域，尤其涉及適用于測量諸如車輛尾氣之類的包含或可能包含腐蝕性成分的流體(即，液體或氣體)的壓力的半導(dǎo)體壓力傳感器。

發(fā)明背景

用于測量中等溫度和/或壓力下的諸如水或空氣之類的流體的壓力的半導(dǎo)體壓力傳感器在本領(lǐng)域內(nèi)是公知的，例如來自1979年公布的gb1547592a。通常，此類傳感器包括具有打薄部分(被稱為“薄膜”或“隔膜”)的基板，在該薄膜上布置壓敏電路，例如包括四個(gè)壓電電阻器元件的惠斯通電橋。這種基板通常還包括與壓敏電路的節(jié)點(diǎn)(例如，用于用電壓或電流來偏置電路的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)以及用于感測指示流體施加在薄膜上的機(jī)械壓力的電壓的兩個(gè)輸出節(jié)點(diǎn))電接觸的四個(gè)接合焊盤。這種壓力傳感器在本領(lǐng)域中是公知的，因此在這里不需要作進(jìn)一步描述。

盡管半導(dǎo)體壓力傳感器的基本原理自從1979年以來大部分保持不變，但存在若干方向上的持續(xù)且正在進(jìn)行的發(fā)展，例如在相同的管芯上添加諸如用于補(bǔ)償偏移的機(jī)制和/或數(shù)字讀出電路系統(tǒng)之類的附加功能，或者使得壓力傳感器適用于惡劣媒介。

本發(fā)明涉及適用于測量諸如尾氣之類的可能包含腐蝕性成分的流體的壓力的壓力傳感器組件，其中該組件具有包括單獨(dú)的壓力傳感器以及電連接到所述壓力傳感器的單獨(dú)的處理電路的類型?，F(xiàn)有解決方案例如在us9200974(b2)和us7992441(b2)以及us20090218643(a1)中描述?？偞嬖诟倪M(jìn)或替代的余地。

發(fā)明概述

本發(fā)明的實(shí)施例的目標(biāo)是提供適用于測量來自車輛的尾氣的壓力的壓力傳感器組件，該氣體包含腐蝕性成分，其中該組件具有包括單獨(dú)的壓力傳感器以及電連接到所述壓力傳感器的單獨(dú)的讀出電路(具體而言是cmos芯片)的類型。

本發(fā)明的特定實(shí)施例的目標(biāo)是提供這種比現(xiàn)有解決方案更緊湊的壓力傳感器組件。

本發(fā)明的特定實(shí)施例的目標(biāo)是提供這種較不復(fù)雜或更容易生產(chǎn)(例如，在處理步驟數(shù)方面或涂覆堆疊數(shù)方面)的壓力傳感器組件。

本發(fā)明的特定實(shí)施例的目標(biāo)是提供這種甚至在具有裂隙或裂縫的情況下也具有降低的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)并由此具有改進(jìn)的壽命的壓力傳感器組件。

本發(fā)明的特定實(shí)施例的目標(biāo)是提供這種需要更少量的昂貴材料(具體而言是更少量的貴金屬或包括貴金屬的合金，例如更少量的金或鉑金)的壓力傳感器組件。

本發(fā)明的特定實(shí)施例的目標(biāo)是提供這種其中暴露給惡劣環(huán)境的腔與受保護(hù)的集成電路之間的互連的長度被減小(例如，被最小化以構(gòu)建更小和/或更穩(wěn)定的封裝)的壓力傳感器組件。

這些目標(biāo)通過根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的組件來實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了適于在車輛引擎的尾氣環(huán)境下使用的用于測量包含腐蝕性成分的尾氣的壓力的半導(dǎo)體壓力傳感器組件，該壓力傳感器組件包括：包括用于允許暴露給所述尾氣的開口的第一腔；布置在所述腔中的壓力傳感器，該壓力傳感器包括由第一抗腐蝕材料制成或由第一抗腐蝕材料覆蓋的多個(gè)第一接合焊盤；安裝在第一基板上的cmos芯片，該cmos芯片包括在其上不具有抗腐蝕材料的多個(gè)第一接合焊盤；包括第二基板以及由第二抗腐蝕材料制成的多個(gè)導(dǎo)電通路的互連模塊，每一導(dǎo)電通路具有第一接合焊盤和第二接合焊盤；壓力傳感器的第一接合焊盤經(jīng)由第一接合線連接到互連模塊的第一接合焊盤，第一接合線由第三抗腐蝕材料制成；cmos芯片的第一接合焊盤經(jīng)由第二接合線連接到互連模塊的第二接合焊盤；其特征在于，該cmos芯片及其第一接合焊盤和互連模塊的第二接合焊盤以及互連模塊的第二接合焊盤和一部分通過具有抗腐蝕塑性材料的封裝來被保護(hù)以免暴露給所述流體。

壓力傳感器可以是只包括諸如壓電電阻器之類的無源組件的分立式壓力傳感器。壓力傳感器可包括柔性膜以及連接到所述多個(gè)第一接合焊盤的壓敏電路。

使用封裝cmos芯片以及互連模塊的一部分(例如一半)的塑封的優(yōu)點(diǎn)是它防止cmos芯片被暴露給腐蝕性流體?？垢g塑料例如可以是基于環(huán)氧樹脂的“傳遞模塑復(fù)合物”，但也可使用其它合適的塑性材料。這避免了必須通過諸如tiw(為了避免擴(kuò)散)和/或au(抗腐蝕)等材料來保護(hù)cmos焊盤的需求(即，由鋁或鋁合金制成的焊盤是cmos技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)金屬化材料)。

雖然競爭對(duì)手正聚焦于在cmos芯片之上添加附加金屬層，從而需要非標(biāo)準(zhǔn)工藝和附加掩模以及多層(通常是粘合層、防擴(kuò)散層以及惰性層)，但本發(fā)明的發(fā)明人具有以下想法：不將壓力傳感器直接耦合到cmos芯片，而是間接地經(jīng)由互連模塊耦合，通過經(jīng)由標(biāo)準(zhǔn)塑封來封裝cmos芯片以及互連模塊的一部分，由此確實(shí)地將問題從cmos芯片移走，而不是解決cmos芯片本身上的腐蝕。以此方式，可避免困難、昂貴且非標(biāo)準(zhǔn)的cmos工藝步驟。

而且，與直覺相反地，通過用經(jīng)由互連模塊的間接連接來替換壓力傳感器與cmos芯片之間的直接連接，組件還能變得更緊湊，因?yàn)樗芊夂突ミB模塊允許壓力傳感器堆疊在cmos芯片的上方(即，cmos芯片之上)。

因?yàn)榛ミB模塊由抗腐蝕材料制成，所以其一部分能被暴露給流體，而另一部分能用塑料封裝。由此，“惡劣世界”與“cmos世界”之間的轉(zhuǎn)變?cè)诨ミB模塊上發(fā)生，而不是如現(xiàn)有技術(shù)解決方案中的在cmos芯片的接觸界面處發(fā)生。

優(yōu)點(diǎn)是對(duì)塑封進(jìn)行模塑是非常成熟的工藝并且是非常適合消費(fèi)品和汽車工業(yè)兩者中的大規(guī)模生產(chǎn)。

互連模塊包含基板是有優(yōu)勢的，因?yàn)樵摶逄岣吡私Y(jié)構(gòu)完整性。

使用分立或單獨(dú)的壓力傳感器以及分立或單獨(dú)的cmos芯片是有優(yōu)勢的，因?yàn)檫@允許對(duì)壓力傳感器和cmos芯片使用不同的技術(shù)，因此每一者都能取決于所預(yù)想的應(yīng)用或環(huán)境來單獨(dú)優(yōu)化。

用塑封來對(duì)cmos芯片進(jìn)行封裝或二次成型是有優(yōu)勢的，因?yàn)檫@允許在用于“惡劣”環(huán)境和“正?！杯h(huán)境(諸如舉例而言環(huán)境空氣)的組件中使用相同的cmos芯片。具體而言，通過用塑封來保護(hù)cmos芯片，對(duì)第二接合焊盤上的用于抵御流體的腐蝕性成分的附加涂覆層(例如，tiw層和au層)的需求可被避免，由此減少存貨庫存并簡化制造工藝。

cmos芯片通過塑封來封裝意味著：(i)cmos芯片完全被塑封包圍或者(ii)cmos芯片首先被安裝到基板(例如，銅引線框架)，然后完全被塑封包圍，或者(iii)cmos芯片首先被安裝到基板(例如，銅引線框架)，并且然后cmos芯片在除了安裝到基板的一側(cè)之外的所有側(cè)面上被塑封包圍。

相比于其中傳感器芯片和cmos芯片相隔相對(duì)較遠(yuǎn)并且其中基板上的貴金屬跡線橋接(在一側(cè))具有傳感器的惡劣環(huán)境與(在另一側(cè))具有cmos芯片的非惡劣環(huán)境之間的間隔的某些現(xiàn)有技術(shù)解決方案，通過包括由非腐蝕性材料(例如，金)制成的導(dǎo)電通路的所述互連模塊來使用傳感器芯片與cmos芯片之間的間接電連接是有優(yōu)勢的，因?yàn)楸景l(fā)明的結(jié)構(gòu)允許(1)用模塑復(fù)合物封裝或至少覆蓋cmos芯片或至少cmos芯片的接合焊盤，這保護(hù)了該芯片而無需將cmos芯片移離傳感器器件，以及(2)減小(例如，最小化)互連模塊上的導(dǎo)電跡線(例如，金或鉑金跡線)的長度或圖案化導(dǎo)電跡線區(qū)域，這降低了材料成本并由此降低生產(chǎn)成本。

換言之，本發(fā)明提供了以下新洞察或新教導(dǎo)：cmos芯片不必為了感測尾氣而移離傳感器芯片位于其中的腔，而是實(shí)際上能被定位在非?？拷鼈鞲衅骰蛏踔猎趥鞲衅髦?。根據(jù)本發(fā)明，這通過以下操作變得可能：用模塑復(fù)合物封裝cmos(或至少用模塑復(fù)合物來覆蓋cmos芯片的接合焊盤)以針對(duì)惡劣環(huán)境保護(hù)該cmos芯片以及提供如上所述的互連模塊。就發(fā)明人已知的，該“洞察”或“教導(dǎo)”在本領(lǐng)域內(nèi)不是已知的，相反許多現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)陳述或至少看上去暗示cmos芯片需要與暴露給尾氣的腔完全隔離。

在了解本公開的益處的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解互連模塊的成本與其大小大致成比例。

在一實(shí)施例中，互接件的面積小于傳感器芯片的面積，或者換言之：互連模塊在與第一基板平行的平面中的橫截面的面積小于傳感器芯片在與第一基板平行的相同或另一平面中所占據(jù)的面積。

相比于某些現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備中的對(duì)應(yīng)的金屬部件，此類實(shí)施例的互連模塊在大小上是完全不同的。存在其中傳感器芯片被安裝在界面之上的現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)，并因此使該界面小于傳感器芯片并非是顯而易見的，因?yàn)樵摻缑孢€用作傳感器芯片的機(jī)械支承件。

在一實(shí)施例中，第一基板是由腐蝕性材料制成(例如，由鋁或銅或鋁合金或銅合金制成)、但不用諸如金或鉑金之類的貴金屬涂覆的引線框架。

用諸如金或鉑金之類的貴金屬來部分地覆蓋(例如，涂覆)引線框架是困難的，用諸如金或鉑金之類的貴金屬完全覆蓋(例如，涂覆)引線框架是非常昂貴的，并且覆蓋有貴金屬的表面導(dǎo)致模塑復(fù)合物的粘附問題。

在一實(shí)施例中，第一抗腐蝕材料是au或pt或包含au和pt的混合物的合金，或者是包含至少au或pt的合金，優(yōu)選地是該合金的至少90％的重量(例如，至少95.0％的重量)。

在一實(shí)施例中，第三抗腐蝕材料是au或pt或包含au和pt的混合物的合金，優(yōu)選地是該合金的至少90％的重量(例如，至少95.0％的重量)。

金和/或鉑金接合線是高度抗腐蝕的，并且是優(yōu)異的導(dǎo)電體。用金線接合是標(biāo)準(zhǔn)的且非常成熟的工藝。

在一實(shí)施例中，第二抗腐蝕材料是不同于鋁或銅的金屬，或者是包含小于1％的鋁或銅(優(yōu)選地小于0.1％)的金屬合金。

在一實(shí)施例中，第二抗腐蝕材料是不同于鋁的金屬。

在一實(shí)施例中，第二抗腐蝕材料是不同于銅的金屬。

在一實(shí)施例中，第二抗腐蝕材料是不同于銅且不同于鋁的金屬。

在一實(shí)施例中，第二抗腐蝕材料是包含原子百分比小于5％的鋁的金屬合金，優(yōu)選地包含原子百分比小于3％的鋁，優(yōu)選地包含原子百分比小于2％的鋁，優(yōu)選地包含原子百分比小于1％的鋁。

在一實(shí)施例中，第二抗腐蝕材料是包含小于5％重量的鋁的金屬合金，優(yōu)選地包含小于3％重量的鋁，優(yōu)選地包含小于2％重量的鋁，優(yōu)選地包含小于1％重量的鋁。

在一實(shí)施例中，第二抗腐蝕材料是包含原子百分比小于5％的銅的金屬合金，優(yōu)選地包含原子百分比小于3％的銅，優(yōu)選地包含原子百分比小于2％的銅，優(yōu)選地包含原子百分比小于1％的銅。

在一實(shí)施例中，第二抗腐蝕材料是包含小于5％重量的銅的金屬合金，優(yōu)選地包含小于3％重量的銅，優(yōu)選地包含小于2％重量的銅，優(yōu)選地包含小于1％重量的銅。

互連模塊的軌跡不包含鋁或銅并因此不是非常容易遭到尾氣腐蝕是有優(yōu)勢的。

互連模塊的軌跡不包含鋁且不包含銅，并因此不是非常容易遭到尾氣腐蝕是有優(yōu)勢的。

在一實(shí)施例中，第二抗腐蝕材料是選自包括au、pt、pd、ta、ti、w、ag、mo的組的單種金屬。

互連模塊的軌跡只包含以上列出的高度抗腐蝕金屬或合金是有優(yōu)勢的，因?yàn)榇祟惤饘俦壤缇哂邢嗤穸鹊€包含銅或鋁的軌跡更抗腐蝕。這對(duì)于用例如薄金層涂覆的鋁或銅軌跡尤其如此，因?yàn)橥扛仓械牧严秾?dǎo)致例如金擴(kuò)散到鋁中，從而最終導(dǎo)致鋁的腐蝕。具體而言，這對(duì)于互連模塊的第一觸點(diǎn)以及與其毗鄰的暴露給流體(即使可任選地經(jīng)由凝膠)的軌跡部分是相關(guān)的。

在一實(shí)施例中，第二抗腐蝕材料是包括選自由au、pt、pd、ta、ti、w、ag、mo組成的組的至少一種金屬的金屬合金，該金屬優(yōu)選地是該合金的至少90％的重量(例如，至少95.0％的重量)。

在一實(shí)施例中，第二抗腐蝕材料是包括選自由au、pt、pd、ta、ti、w、ag、mo組成的組的至少兩種金屬的金屬合金，這些金屬優(yōu)選地是該合金的至少90％的重量(例如，至少95.0％的重量)。

在一實(shí)施例中，第二抗腐蝕材料是ni-pd-au合金。

如果互連模塊的軌跡主要包含金和/或鉑金或僅僅金和鉑金的混合物(例如，該金屬軌跡的至少50％或至少90％或至少95％的重量是金或鉑金)，則這是附加優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)檫@些金屬是高度導(dǎo)電的，因此相比于例如用鎳和金涂覆的鋁軌跡這些層的厚度可被減小。

在一實(shí)施例中，互連模塊被布置在cmos芯片近旁，且壓力傳感器至少部分地位于cmos芯片和互連模塊中的一者或兩者上方或之上。

通過將壓力傳感器布置在cmos芯片和互連模塊中的一者或兩者上方(例如，至少部分地在其上方或之上)，導(dǎo)電軌跡的厚度能保持為小(例如，小于1微米、小于0.5微米、小于0.45微米、小于0.4微米、小于0.35微米或甚至小于0.3微米)，并且導(dǎo)電軌跡的長度能保持為非常小，因此形成軌跡所需的材料量能被減少，因此導(dǎo)致相對(duì)于其中壓力傳感器相對(duì)遠(yuǎn)離cmos芯片且互連裝置在其間(由此按照定義相比于其中它們被布置在彼此之上的實(shí)例相隔更遠(yuǎn))的現(xiàn)有技術(shù)裝置降低成本。

通過將壓力傳感器布置在cmos芯片上方(或之上)在互連基板之上，能提供緊湊的布置。緊湊性是高度合乎需要的，不僅針對(duì)成本原因，而且因?yàn)樾?zhǔn)更小的傳感器是有利的。壓力傳感器必須以不同的壓力和溫度單獨(dú)校準(zhǔn)，例如用于確定對(duì)于每一單獨(dú)傳感器通常是不同的偏移值和/或敏感性值。具有更緊湊的設(shè)計(jì)由于傳感器的熱質(zhì)量被減小而允許加速校準(zhǔn)工藝，從而允許設(shè)備上更快的溫度設(shè)置，例如以最大每次測量1秒的數(shù)量級(jí)?；蛘邠Q言之，對(duì)于給定時(shí)間，可取得更多的測量點(diǎn)，由此能提高準(zhǔn)確性。

在一實(shí)施例中，互連模塊被安裝在cmos芯片上方或之上，由此定義cmos芯片的被互連模塊覆蓋的第一部分以及cmos芯片的未被覆蓋的第二部分；并且互連模塊的第二接合焊盤和第二接合線以及cmos芯片的未被互連模塊覆蓋的第二部分通過塑封封裝。

除了上文已經(jīng)提及的優(yōu)點(diǎn)之外，在該實(shí)施例中，除了提供電互連之外互連模塊還提供附加功能，即機(jī)械地且化學(xué)地保護(hù)cmos芯片的第一部分以免遭腐蝕。

另外，該實(shí)施例提供了非常緊湊的裝置。

而且，該裝置允許壓力傳感器和cmos芯片兩者被布置在第一腔之內(nèi)或之下，這允許壓力傳感器與集成的cmos芯片之間的更好的溫度匹配。

壓力傳感器可以是絕對(duì)壓力傳感器或相對(duì)壓力傳感器。

壓力傳感器可包括布置在橋接電路或差分感測電路中的多個(gè)壓電電阻器元件，且橋接電路的節(jié)點(diǎn)電連接到第一接合焊盤。

具有薄膜(壓電電阻器被布置在該薄膜上、用電橋(例如，惠斯通電橋)連接)的壓力傳感器理想地適用于將甚至小壓力變化轉(zhuǎn)換成(差分)電壓信號(hào)。

在一實(shí)施例中，半導(dǎo)體壓力傳感器組件還包括涂敷在壓力傳感器之上的第一腔中的凝膠。

在壓力傳感器之上提供凝膠是有優(yōu)勢的，因?yàn)檫@防止任何碎片、灰塵或濕氣直接進(jìn)入傳感器。該凝膠還向第一接合線提供了機(jī)械保護(hù)，并且將接合線與例如濕氣電隔離和機(jī)械隔離。合適的凝膠例如是基于硅膠的凝膠或氟膠，但也可使用其它凝膠。

在一實(shí)施例中，互連模塊的基板由選自由玻璃、硅、鍺、礬土、pcb材料、工程塑膠的組的材料制成。

在特定實(shí)施例中，第二接合線由鋁或銅或銀或金或鉑金或其組合制成。

在一實(shí)施例中，cmos芯片是包括微處理器和非易失性存儲(chǔ)器的集成電路。

這種組件的優(yōu)點(diǎn)在于能制造可數(shù)字地處理來自傳感器的信號(hào)的“智能”壓力傳感器。優(yōu)選地，該集成電路包括用于存儲(chǔ)尤其校準(zhǔn)數(shù)據(jù)(諸如偏移數(shù)據(jù))的非易失性存儲(chǔ)器。這種組件能提供高度準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

在一實(shí)施例中，cmos芯片還包括經(jīng)由第三接合線連接到第一基板的第二接合焊盤，第三接合線也通過塑封封裝。

第三接合線可由與第二接合線相同的材料制成。第一基板可以是銅引線框架，或者可由另一材料制成。

在一實(shí)施例中，半導(dǎo)體壓力傳感器組件具有小于5mm×10mm×8mm的外徑尺寸，例如小于2.4mm×5.0mm×4.0mm、小于2.0mm×3.0mm×3.0mm、小于1.5mm×2.0mm×2.0mm。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的主要優(yōu)點(diǎn)在于該組件的外徑尺寸可以是芯片級(jí)的，這是極度緊湊的。這種組件可被安裝在幾乎任何地方，而不明顯地或顯著地影響將被測量的流體的流動(dòng)。

主要優(yōu)點(diǎn)在于互接件能為壓力傳感器提供與用于將cmos芯片與接合線連接的引線框架或基板不同的線接合層面高度。

主要優(yōu)點(diǎn)在于互接件可以變得比cmos芯片和/或比傳感器芯片更小(從上面看占據(jù)更小的面積)，從而減小沉積形成導(dǎo)電軌跡的貴金屬的面積。

根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供了一種制造根據(jù)第一方面的壓力傳感器組件的方法，該方法包括以下步驟：a)提供第一基板；b)提供壓力傳感器；c)提供互連模塊；d)提供cmos芯片；e)例如使用焊接或使用粘合劑來將cmos芯片安裝在第一基板上；f)例如使用粘合劑來將互連模塊安裝在第一基板或cmos芯片上；g)施加第二接合線來互連互連模塊的第二焊盤和cmos芯片的第一焊盤；h)可任選地施加第三接合線來互連cmos芯片的第二焊盤和第一基板；i)通過抗腐蝕塑料施加塑封來覆蓋或封裝至少cmos芯片、cmos芯片的第一焊盤、第二接合線以及互連模塊的第二焊盤，并由此形成足夠大以容納壓力傳感器的腔；j)例如使用粘合劑來將壓力傳感器安裝到第一基板或塑封或互連模塊；k)施加第一接合線來互連壓力傳感器的第一焊盤以及互連模塊的第一焊盤。

在一實(shí)施例中，步驟g的接合以及步驟h的接合兩者都存在，并且作為單個(gè)接合步驟執(zhí)行。

步驟(i)可任選地包括：還覆蓋或封裝cmos芯片的第二焊盤以及用于將這些第二焊盤連接到第一基板的第三接合線(例如，銅引線框架)。但這些第三接合線不是絕對(duì)必需的，例如在cmos芯片具有bga封裝且使焊球焊接到引線框架的情況下。

根據(jù)第三方面，本發(fā)明涉及根據(jù)第一方面的半導(dǎo)體壓力傳感器的用于測量車輛引擎的尾氣的壓力的用途。

本發(fā)明的特別和優(yōu)選方面在所附獨(dú)立和從屬權(quán)利要求中闡述。從屬權(quán)利要求中的技術(shù)特征可以與獨(dú)立權(quán)利要求的技術(shù)特征相結(jié)合或適當(dāng)?shù)嘏c其他從屬權(quán)利要求中的技術(shù)特征相結(jié)合，而不僅僅是其在權(quán)利要求中明確闡明的那樣。

本發(fā)明的這些以及其他方面從下文所描述的實(shí)施例中將變得顯而易見并且將參考這些實(shí)施例來進(jìn)行闡明。

附圖簡述

圖1和圖2分別用側(cè)視圖和俯視圖示出了本領(lǐng)域內(nèi)已知的壓力傳感器組件。該組件包括壓力傳感器以及分立式處理板。

圖3更詳細(xì)地示出了在現(xiàn)有技術(shù)壓力傳感器組件中圖1的壓力傳感器如何連接到分立式處理板。

圖4和圖5是如可以在本發(fā)明的實(shí)施例中使用的示例性分立式絕對(duì)壓力傳感器的示意性表示(側(cè)視圖和俯視圖)，但本發(fā)明不限于該特定示例(例如，具有正方形橫截面且具有四個(gè)接合焊盤)，并且也可使用其它絕對(duì)壓力傳感器。

圖6和圖7是如可以在本發(fā)明的實(shí)施例中使用的示例性分立式相對(duì)或差分壓力傳感器的示意性表示(側(cè)視圖和俯視圖)，但本發(fā)明不限于使用該特定示例(例如，具有正方形橫截面且具有四個(gè)接合焊盤)，并且也可使用其它相對(duì)壓力傳感器。

圖8和圖9是如可以在本發(fā)明的實(shí)施例中使用的在此也被稱為“互接件”的示例性“互連模塊”的示意性表示(側(cè)視圖和俯視圖)，但本發(fā)明不限于使用該特定示例(例如，只具有四條軌跡)，并且也可使用其它互接件。

圖10和圖11是如可以在本發(fā)明的實(shí)施例中使用的示例性“cmos芯片”的示意性表示(側(cè)視圖和俯視圖)，但本發(fā)明不限于使用該具體示例(例如，具有正方形橫截面且在頂部具有12個(gè)觸點(diǎn))，并且也可使用其它c(diǎn)mos芯片。

圖12用側(cè)視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的組件的實(shí)施例。在該實(shí)施例中，壓力傳感器是絕對(duì)壓力傳感器、分立式壓力傳感器，互接件和cmos芯片被布置在引線框架上或上方且彼此相鄰。

圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的組件的另一實(shí)施例。該實(shí)施例可被視作具有更短的引線框架的圖12的實(shí)施例的變體。

圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的組件的另一實(shí)施例。該實(shí)施例可被視作具有相對(duì)壓力傳感器的圖13的變體。

圖15示出了根據(jù)本發(fā)明的組件的另一實(shí)施例。該實(shí)施例可被視作具有類so封裝但在任一側(cè)上具有開口的圖14的變體。

圖16示出了根據(jù)本發(fā)明的組件的另一實(shí)施例。該實(shí)施例可被視作具有更長引線框架的圖14的變體。

圖17示出了根據(jù)本發(fā)明的組件的另一實(shí)施例。該實(shí)施例可被視作圖12的實(shí)施例的變體，其中壓力傳感器被安裝在互接件上，互接件被安裝在引線框架上，互接件被安裝在cmos芯片近旁。

圖18示出了根據(jù)本發(fā)明的組件的另一實(shí)施例。該實(shí)施例可被視作圖17的實(shí)施例的變體，但具有相對(duì)壓力傳感器，并且其中互接件和引線框架具有朝向參考?jí)毫Φ拈_口。

圖19示出了根據(jù)本發(fā)明的組件的另一實(shí)施例。該實(shí)施例可被視作圖15的實(shí)施例的變體，其中壓力傳感器被安裝在互接件上且該互接件具有開口。

圖20示出了根據(jù)本發(fā)明的組件的另一實(shí)施例。在該實(shí)施例中，互接件和cmos芯片被彼此相鄰地布置在引線框架之上，且壓力傳感器被布置在二次成型的cmos芯片上方。

圖21和圖22分別用側(cè)視圖和俯視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的組件的另一實(shí)施例。在該實(shí)施例中，互接件和cmos芯片被彼此相鄰地安裝在引線框架上，且壓力傳感器被安裝在二次成型的cmos芯片之上。

圖23示出了根據(jù)本發(fā)明的組件的另一實(shí)施例。在該實(shí)施例中，分立式壓力傳感器被安裝在互接件之上，該互接件被安裝在cmos芯片之上，該cmos芯片被安裝在引線框架上。

圖24闡示了根據(jù)本發(fā)明的方法。

圖25到圖28示出了根據(jù)本發(fā)明的組件的附加實(shí)施例。

這些附圖只是示意性而非限制性的。在附圖中，出于說明目的，將某些元素的尺寸放大且未按比例繪出。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)被解釋為限制范圍。在不同的附圖中，相同的附圖標(biāo)記指相同或相似的元件。

說明性實(shí)施例的詳細(xì)描述

雖然將關(guān)于具體實(shí)施例并參考特定附圖描述本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于此而僅由權(quán)利要求來限定。所示附圖只是示意性而非限制性的。在附圖中，出于說明目的，將某些元素的尺寸放大且未按比例繪出。尺寸和相對(duì)尺寸并不對(duì)應(yīng)于為實(shí)踐本發(fā)明的實(shí)際縮減。

此外，在說明書中且在權(quán)利要求中的術(shù)語“第一”、“第二”等等用于在類似的元件之間進(jìn)行區(qū)分，并且不一定用于臨時(shí)地、空間地、以排序或以任何其他方式描述順序。應(yīng)該理解，如此使用的這些術(shù)語在合適環(huán)境下可以互換，并且在此描述的本發(fā)明的實(shí)施例能夠以除了本文描述或示出的之外的其他順序來操作。

此外，在說明書中且在權(quán)利要求中的術(shù)語“上”、“下”等等用于描述性的目的并且不一定用于描述相對(duì)位置。應(yīng)該理解，如此使用的這些術(shù)語在合適環(huán)境下可以互換，并且在此描述的本發(fā)明的實(shí)施例能夠以除了本文描述或示出的之外的其他順序來操作。

應(yīng)當(dāng)注意，權(quán)利要求中所使用的術(shù)語“包括”不應(yīng)被解釋為限于此后列出的手段；它不排除其他元件或步驟。它由此應(yīng)當(dāng)被解釋為指定存在所聲明的特征、整數(shù)、如所稱謂的步驟或組件，但是不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟或組件、或者它們的組。因此，措詞“一種包括裝置a和b的設(shè)備”的范圍不應(yīng)當(dāng)被限定于僅由組件a和b構(gòu)成的設(shè)備。這意味著該設(shè)備的唯一與本發(fā)明有關(guān)的組件是a和b。

本說明書中對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”或“一實(shí)施例”的引用意味著結(jié)合該實(shí)施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。由此，短語“在一個(gè)實(shí)施例中”或“在實(shí)施例中”在貫穿本說明書的各個(gè)地方的出現(xiàn)不一定都引用相同的實(shí)施例，但是可以如此。此外，在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，具體特征、結(jié)構(gòu)、或者特性可以任何合適的方式組合，如根據(jù)本公開對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將是顯而易見的。

類似地，應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會(huì)在本發(fā)明的示例性實(shí)施例的描述中，出于流線型化本公開和輔助對(duì)各個(gè)發(fā)明性方面中的一個(gè)或多個(gè)發(fā)明性方面的理解的目的，本發(fā)明的各個(gè)特征有時(shí)被一起歸組在單個(gè)實(shí)施例、附圖、或者其描述中。然而，這種公開方式不應(yīng)被解釋為反映了這樣一種意圖，即所要求保護(hù)的發(fā)明需要比各權(quán)利要求明確記載的特征要多的特征。相反，如所附權(quán)利要求書所反映，創(chuàng)造性方面存在于比單個(gè)先前已公開實(shí)施例的所有特征少的特征中。因此，詳細(xì)描述之后的權(quán)利要求由此被明確地結(jié)合到該詳細(xì)描述中，其中每一項(xiàng)權(quán)利要求本身代表本發(fā)明的單獨(dú)實(shí)施例。

此外，盡管此處描述的一些實(shí)施例包括其他實(shí)施例中所包括的一些特征但沒有其他實(shí)施例中包括的其他特征，但是不同實(shí)施例的特征的組合意圖落在本發(fā)明的范圍內(nèi)，并且形成如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的不同實(shí)施例。例如，在所附的權(quán)利要求書中，所要求保護(hù)的實(shí)施例中的任何實(shí)施例均可以任何組合來使用。

在本文中所提供的描述中，闡述大量具體細(xì)節(jié)。然而，應(yīng)當(dāng)理解可在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐本發(fā)明的實(shí)施例。在其他實(shí)例中，為了不混淆對(duì)本說明書的理解，未詳細(xì)地示出熟知的電路、結(jié)構(gòu)和技術(shù)。

在本文中所引用的“互接件”的含義是包括或包含具有金屬軌跡的基板的“互連模塊”。

在本文中引用兩個(gè)基板：“第一基板”是用于支承cmos芯片的基板。該基板可以是銅引線框架，但也可以是另一基板?！暗诙濉笔腔ソ蛹囊徊糠帧?/p>

在本發(fā)明中所引用的“尾氣”的含義是諸如汽車或公共汽車或卡車之類的具有內(nèi)燃機(jī)引擎的車輛的尾氣。

表達(dá)“由…制成”的含義可以與“由…組成”相同。

表達(dá)“由…覆蓋”的含義可以是“在其外表面上包括”或“用…涂敷”或“由…封裝”等。

本發(fā)明提供了適用于測量汽車車輛的尾氣的壓力的壓力傳感器組件。這種氣體通常包含諸如亞硝酸鹽離子之類的腐蝕性成分。在本文的其余部分中，本發(fā)明將只參考術(shù)語“尾氣”來解釋，但本發(fā)明也對(duì)具有腐蝕性成分的其它流體有效。

在本領(lǐng)域內(nèi)公知的是車輛的尾氣對(duì)于諸如銅、鋁等金屬是具有腐蝕性的，但這些金屬是通常用于構(gòu)建引線框架以及用于金屬化半導(dǎo)體器件(尤其是cmos器件)的金屬。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中提出了用于防止或減少腐蝕的技術(shù)。

圖1和圖2分別用側(cè)視圖和俯視圖示出了從us2009/0218643(a1)知曉的壓力傳感器組件100。該壓力組件具有通過所謂的“端子”111(參見圖3)互連到分立式處理板133的兩個(gè)壓力傳感器101a、101b。壓力傳感器101位于經(jīng)由通道190與尾氣流體連通的腔中，而處理板133不暴露給或僅僅部分暴露給所述氣體，且相對(duì)遠(yuǎn)離壓力傳感器。

圖3示出現(xiàn)有技術(shù)壓力傳感器101包括傳感器芯片102，該傳感器芯片102被安裝在玻璃基板107上且經(jīng)由粘合劑109粘接到外殼108。傳感器芯片在上面具有sin保護(hù)層104，其中制造用于與壓敏電路(未示出)電接觸的開口。開口包含鋁103，鋁覆蓋有tiw，進(jìn)而覆蓋有金涂層106。金涂層必須足夠厚(“不小于0.5微米”)，這是非常厚的并由此非常昂貴。金涂層106然后經(jīng)由金接合線114連接到所謂的端子110以用于與處理板133(參見圖2)的電接觸。端子110是多層堆疊，包括鍍覆有ni層112的“基底材料”(大概是鋁或銅)且該ni層鍍覆有金層113。

期望至少找到針對(duì)圖1到圖3中示出的現(xiàn)有技術(shù)組件的替代解決方案，且優(yōu)選地甚至在抗腐蝕方面和/或在緊湊性方面和/或在組件或生產(chǎn)成本(例如，校準(zhǔn)成本)方面且優(yōu)選地在這些方面中的至少兩個(gè)方面且甚至更優(yōu)選地在所有這些方面改進(jìn)圖1到圖3中示出的現(xiàn)有技術(shù)組件，發(fā)明人意識(shí)到所有或絕大多數(shù)競爭對(duì)手正聚焦于嘗試找到用于保護(hù)壓力芯片和/或處理板或芯片的合適涂層。絕大多數(shù)解決方案審慎地將壓力傳感器布置在腔內(nèi)以暴露給尾氣，同時(shí)將處理芯片布置在所述腔之外，優(yōu)選地相隔相對(duì)較遠(yuǎn)。這些解決方案需要提供壓力傳感器與處理器芯片之間的電互連，但面臨該互連在其一側(cè)被暴露給尾氣并且需要在其另一端連接到處理器芯片的問題。用于解決該問題的想法之一是使用由金制成的互連，因?yàn)榻鹗强垢g金屬，但問題在于金無法如此連接到cmos芯片的例如鋁或銅焊盤，因?yàn)榻饠U(kuò)散到鋁中。

在某些現(xiàn)有技術(shù)器件中，貴金屬被沉積在引線框架上且引線框架的一部分在預(yù)先模塑的腔中被暴露給惡劣媒介。這有若干劣勢。這不允許制造緊湊的封裝，因?yàn)閭鞲衅髋c引線框架之間的線接合必須被放置遠(yuǎn)離cmos芯片，傳感器芯片無法被放置在cmos芯片之上，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)模塑工具不允許制造在引線框架上開設(shè)第一區(qū)域并在cmos芯片上方開設(shè)用于傳感器的另一區(qū)域的復(fù)雜腔。此外，用貴金屬層涂敷整個(gè)引線框架不是經(jīng)濟(jì)的。

雖然本行業(yè)的其余從業(yè)者似乎聚焦于用于構(gòu)造這種金線的良好粘接的涂敷層和/或提供良好的擴(kuò)散屏障以阻止金擴(kuò)散到鋁或銅焊盤中，但本發(fā)明的發(fā)明人采取完全不同的方法。發(fā)明人們決定從cmos芯片具有標(biāo)準(zhǔn)金屬化層(即，鋁或銅)開始，并且他們決定不在該al或cu上提供特殊涂層，但達(dá)成以下想法：(1)添加由抗腐蝕材料制成的互連模塊和(2)通過例如au或pt接合線來將該互連模塊的一側(cè)連接到壓力傳感器，以及(3)將該互連模塊的另一側(cè)連接到cmos芯片，以及(4)將cmos芯片以及互連模塊的一部分(例如，所謂的互接件的一半)封裝在塑封中。以此方式，cmos芯片不暴露給腐蝕性環(huán)境，但互連模塊的一部分被暴露，但由于后者由抗腐蝕材料制成，因此互接件能耐受尾氣。同時(shí)，該間接連接還提供了其它優(yōu)點(diǎn)，例如在制造cmos芯片所需的工藝、cmos芯片的庫存、組件的緊湊性以及校準(zhǔn)工藝的成本方面。

雖然塑封的封裝組件本身的用途是已知的，并且互連模塊的電互連兩個(gè)不同組件本身的用途也是已知的，但施加塑封來封裝這些組件之一以及互連模塊的一半就發(fā)明人所知在本領(lǐng)域內(nèi)(更具體地在壓力傳感器領(lǐng)域內(nèi))不是已知的。的確，在本發(fā)明的實(shí)施例中，施加塑封以使得互接件的一部分(與cmos芯片相連接的部分)被塑封覆蓋，而另一部分(與壓力傳感器相連接的部分)未被塑封覆蓋，并由此保持暴露給流體，由此解決了腐蝕問題。

這是本發(fā)明的第一底層想法，該想法避免了對(duì)cmos芯片的非標(biāo)準(zhǔn)處理步驟的需求。

注意，這種互接件相對(duì)較容易地使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)來生產(chǎn)，如將參考圖8和圖9進(jìn)一步描述的。

但發(fā)明人更進(jìn)一步，并且他們還找到了通過將傳感器、互接件和cmos芯片中的一者或多者在高度方向上布置在彼此上方/下方，而不將cmos芯片暴露給尾氣(因?yàn)樵揷mos芯片通過塑封封裝)來使組件更緊湊的方法。與直覺相反的是通過在一方面的壓力傳感器與另一方面的cmos芯片之間“添加”或“插入”互連模塊，而不是壓力傳感器與cmos芯片之間的直接電連接，組件能變得更緊湊。發(fā)明人還推翻了cmos芯片必須不位于被暴露給尾氣或腐蝕性氣體的腔內(nèi)或之下的通常想法，因?yàn)閏mos芯片實(shí)際上能如此。事實(shí)上，在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)明人達(dá)成以下想法：將壓力傳感器和互接件以及cmos芯片彼此堆疊在其上以由此實(shí)現(xiàn)終極緊湊性。

在描述根據(jù)本發(fā)明的壓力傳感器組件的實(shí)際實(shí)施例之前，接下來將簡要描述其中所使用的各個(gè)組件：分立式傳感器器件、互接件以及cmos芯片。

圖4和圖5是如在本發(fā)明的實(shí)施例中使用的示例性分立式絕對(duì)壓力傳感器10的示意性表示(側(cè)視圖和俯視圖)。事實(shí)上，只示出了絕對(duì)壓力傳感器10的非常少的細(xì)節(jié)：基板12，該基板具有形成薄膜13(也被稱為隔膜)的打薄部分以及與位于薄膜13上的壓敏電路(未示出)連接的接觸焊盤11。壓敏電路可包括布置在惠斯通電橋中的四個(gè)壓電電阻器，但也可使用另一壓敏電路。上述類型的壓力傳感器(具有薄膜和壓電電阻器結(jié)構(gòu))在本領(lǐng)域內(nèi)是公知的，并因此無需在此進(jìn)一步描述。

事實(shí)上，可使用任何壓力傳感器，只要它得到充足的保護(hù)以暴露給流體(例如，尾氣)。這種保護(hù)例如可包括(本發(fā)明不限于此)(a)薄膜被保護(hù)層(諸如氮化硅)覆蓋，以及(b)例如由鋁制成的電觸點(diǎn)11用金覆蓋且防擴(kuò)散層(諸如舉例而言tiw)在其間。圖5所示的絕對(duì)壓力傳感器10具有四個(gè)接觸焊盤11，但本發(fā)明不限于只具有四個(gè)接觸焊盤的壓力傳感器，并且也可使用具有不止四個(gè)或少于四個(gè)接觸焊盤11的壓力傳感器。在圖5所示的示例中，接觸焊盤11是線性對(duì)齊的，但對(duì)于本發(fā)明而言這不是必需的，且也可使用其它位置。

圖6和圖7是如可以在本發(fā)明的實(shí)施例中使用的示例性分立式相對(duì)或差分壓力傳感器20的示意性表示(側(cè)視圖和俯視圖)，但本發(fā)明的實(shí)施例不限于該特定示例。以上提及的關(guān)于絕對(duì)壓力傳感器10的每件事也適用于相對(duì)壓力傳感器20，不同之處在于相對(duì)壓力傳感器20的薄膜23下的腔24可從后側(cè)進(jìn)入，而絕對(duì)壓力傳感器10的腔14不可從后側(cè)進(jìn)入。根據(jù)本發(fā)明的組件的實(shí)施例可以與如圖4和圖5所示的絕對(duì)壓力傳感器10或如圖6和圖7所示的相對(duì)壓力傳感器20起作用，但也可對(duì)其它壓力傳感器起作用。

圖8和圖9是如可以在根據(jù)本發(fā)明的組件的實(shí)施例中使用的在此也被稱為“互接件”的示例性“互連模塊”30的示意性表示(側(cè)視圖和俯視圖)，但本發(fā)明不限于所示的特定示例。

圖8和圖9所示的互接件30包括基板31(在此也被稱為組件的“第二基板”)。該基板可以是導(dǎo)電或半導(dǎo)電基板(例如，硅)，在這種情形中電絕緣層32被置于其上(例如，熱生長氧化硅)。另選地，電絕緣材料被用作基板，例如玻璃、礬土、工程塑膠等。在這兩種情形中，上表面是不導(dǎo)電的。

在非導(dǎo)電層上，提供多個(gè)(例如四個(gè))導(dǎo)電通路33，但具有小于四個(gè)或多于四個(gè)導(dǎo)電通路的互接件也是可能的。每一通路33例如在其第一端具有第一焊盤34，并且例如在其與第一端相對(duì)的第二端具有第二焊盤35。

如上所述，導(dǎo)電通路33和焊盤34、35由抗腐蝕材料制成。軌跡不包含或只包含極少量(諸如小于軌跡的1％重量，優(yōu)選地小于軌跡材料的0.1％重量)的諸如鋁或銅等材料是重要的。

此類軌跡具有高抗腐蝕性，并由此可被暴露給尾氣。由于這些軌跡優(yōu)選地基本上全由非腐蝕性金屬制成，因此可能出現(xiàn)在導(dǎo)電軌跡中的任何孔隙或裂隙或裂縫將不會(huì)導(dǎo)致或加速軌跡的腐蝕。

第一示例性互連模塊30可以如下生產(chǎn)：

a)提供陶瓷基板31，例如玻璃或礬土；

b)例如通過濺鍍?cè)诨?1上涂敷ti或ti-w層；

c)圖案化ti或ti-w層以定義多個(gè)軌跡33，每一軌跡具有例如但不一定位于軌跡33的相對(duì)端處的第一接合焊盤34和第二接合焊盤35；

d)例如通過電解在ti或ti-w軌跡之上沉積au。

第二示例性互連模塊30可以如下生產(chǎn)：

a)提供陶瓷基板31，例如玻璃或礬土；

b)例如通過濺鍍?cè)诨?1上涂敷ta層；

c)圖案化ta層以定義多個(gè)軌跡33，每一軌跡具有例如但不一定位于軌跡33的相對(duì)端處的第一接合焊盤34和第二接合焊盤35；

d)例如通過濺鍍?cè)趖a軌跡之上沉積pt。

但本發(fā)明不限于互連模塊30的這些特定示例，并且本發(fā)明還將對(duì)能(在其至少一側(cè))耐受尾氣的惡劣環(huán)境且能(在另一方面)電互連到標(biāo)準(zhǔn)cmos芯片的其它互連模塊30起作用。

有利地，如將進(jìn)一步解釋的，互連模塊的尺寸可以非常小，例如小于傳感器芯片的尺寸(在與第一基板平行的平面中的橫截面的面積方面)或者小于cmos芯片的尺寸或者小于這兩者。因此，許多互連模塊可以從單個(gè)(第二)基板開始變得平行。而且，軌跡需要延伸超過互連模塊的整個(gè)長度，但只超過其一小部分，例如超過小于30％(參見例如圖23)。軌跡的長度越小，所需的貴金屬(例如，金或鉑金)就越少，且材料成本越低。這在諸如汽車等每分錢都計(jì)價(jià)的高度競爭性環(huán)境中是極其重要的。

圖10和圖11是示例性cmos芯片的示意性表示(側(cè)視圖和俯視圖)。cmos芯片可以是任何集成半導(dǎo)體器件，例如純模擬或模擬數(shù)字混合或者純數(shù)字。cmos芯片可包括可編程處理器以及非易失性存儲(chǔ)器等。但除了cmos芯片可在其表面上包含鋁和/或銅的事實(shí)之外，cmos芯片的功能或者制造cmos芯片的技術(shù)不是本發(fā)明的主要著重點(diǎn)。因此，圖10和圖11中只示出了cmos芯片的次要細(xì)節(jié)，即：半導(dǎo)體基板40和接合焊盤41。后者通常由鋁制成，因此如果在沒有保護(hù)的情況下被暴露給車輛尾氣，則它將腐蝕。

圖12用側(cè)視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的組件1200的第一實(shí)施例。在該實(shí)施例中，分立式壓力傳感器1210是絕對(duì)壓力傳感器。

如可以看到，分立式壓力傳感器1210、互接件1230和cmos芯片1240被布置在可以是銅引線框架的(第一)基板1253上方或之上，但本發(fā)明不限于此，并且也可使用另一基板1254，例如層壓板或印刷電路板(pcb)。組件1210、1230、1240(以及可任選的未被示出的其它組件)能夠以已知方式安裝到基板1254，例如通過焊接和/或通過使用粘合劑(未示出)。這些組件基本上彼此毗鄰地布置，但不一定在同一高度上。

壓力傳感器1210的接觸焊盤1211經(jīng)由第一接合線1251連接到互接件1230上的導(dǎo)電軌跡的第一觸點(diǎn)1234。第一接合線1251優(yōu)選地由金或鉑金或只包含金和鉑金的合金制成。互接件1230的第二接觸焊盤1235經(jīng)由第二接合線1252連接到cmos芯片的第一接觸焊盤1241。第二接合線1252例如可以由金、鉑金、鋁、銀、銅或適用于接合的任何其它材料制成，因?yàn)榈诙雍暇€不暴露給尾氣?？扇芜x地，cmos芯片1240的第二觸點(diǎn)1242通過例如也可由金、鉑金、鋁、銀或銅制成的第三接合線1253連接到引線框架1254。

根據(jù)本發(fā)明的重要方面，cmos芯片、cmos芯片的觸點(diǎn)1241、第二接合線1252以及互接件1230的第二觸點(diǎn)1235通過塑封1243來封裝或二次成型，其中塑料是抗腐蝕塑性。這具有以下優(yōu)點(diǎn)：甚至在cmos芯片的觸點(diǎn)1241由鋁制成的情況下也特別保護(hù)cmos芯片、第一觸點(diǎn)1241、接合線1252以及可任選的接合線1253以免遭受暴露給尾氣所導(dǎo)致的腐蝕，且無需該觸點(diǎn)覆蓋有tiw和/或金層。因此，無需向cmos芯片本身提供特殊保護(hù)，這是主要優(yōu)點(diǎn)。此外，塑封1243向該結(jié)構(gòu)提供了良好的機(jī)械完整性。當(dāng)然，其它組件(舉例而言，諸如電容器的無源組件)也可位于二次成型的部分中。

箭頭“p流體”是可能包含腐蝕性成分的流體的壓力的示意性指示。如可以看到，以下元件被暴露給流體：壓力傳感器1210(受諸如sin等一個(gè)或多個(gè)保護(hù)層保護(hù))、觸點(diǎn)1211(受諸如舉例而言tiw和金等一種或多種保護(hù)金屬或合金保護(hù))、第一接合線1251(通常由金或鉑金或只包含金和鉑金的合金制成)、互接件的非導(dǎo)電上表面1232(例如，氧化硅)、互接件的第一接觸焊盤1234、以及通常還有互接件1230的軌跡1233的未完全二次成型的部分。該結(jié)構(gòu)出于以上解釋的原因是高度抗腐蝕的。勝過圖3所示的“互連端子10”的重要優(yōu)點(diǎn)是軌跡1233不包含腐蝕性金屬，諸如鋁或銅。因此，即使將出現(xiàn)裂隙或裂縫，這些裂隙或裂縫也不會(huì)導(dǎo)致或加速結(jié)構(gòu)的腐蝕。圖12的組件1200只具有一個(gè)腔1244。cmos芯片1240不位于腔中，而是完全由塑膠模覆蓋。

圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的組件1300的另一實(shí)施例。該實(shí)施例可被視作圖12的實(shí)施例1200的變體，其中引線框架1354短于引線框架1254，并提供相同的優(yōu)點(diǎn)。圖13的組件1300只具有一個(gè)腔1344。

在圖12或圖13的實(shí)施例的變體(未示出)中，還例如以類似于圖15的右手側(cè)的方式在引線框架1254、1354下施加塑封。

在圖12的另一變體(未示出)中，該組件可包括至少兩個(gè)壓力傳感器，例如兩個(gè)絕對(duì)壓力傳感器(例如出于冗余原因)。在該情形中，優(yōu)選地，可使用單個(gè)互接件(但具有雙倍軌跡量，例如八個(gè)軌跡而不是四個(gè)軌跡)，并且可使用具有兩倍多的第一焊盤的單個(gè)cmos芯片。替代地，可使用兩個(gè)單獨(dú)的cmos芯片。

在圖12的又一變體(未示出)中，組件可具有兩個(gè)壓力傳感器，并且cmos芯片可只具有六個(gè)第一焊盤，并且互接件可只具有六條軌跡，但其中兩條軌跡(例如，用于向壓力傳感器提供電源電壓和接地電壓)可以在兩個(gè)壓力傳感器之間共享。

圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的組件1400的另一實(shí)施例。該實(shí)施例可被視作圖13的變體，包含相對(duì)壓力傳感器1420，而不是絕對(duì)壓力傳感器。在該情形中，在塑封1443中提供開口1455以允許壓力傳感器1420的下側(cè)與參考?jí)毫?例如，大氣壓)(由箭頭“p參考”指示)流體連通。當(dāng)然，組件1400應(yīng)被布置成使得腐蝕性流體只能進(jìn)入壓力傳感器1420的上側(cè)的第一腔1444，而無法進(jìn)入開口1455，這可例如通過將組件1400安裝到壁(而不是截面)或者以本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員已知的其它合適的方式實(shí)現(xiàn)。圖14的組件1400具有位于組件1400的相對(duì)側(cè)，更具體地位于傳感器芯片1410的相對(duì)側(cè)的兩個(gè)腔或開口。cmos芯片不位于腔中，而是完全由塑膠模覆蓋。

圖15示出了根據(jù)本發(fā)明的組件1500的另一實(shí)施例。該實(shí)施例可被視作圖14的變體，具有so類型的封裝，其中參考?jí)毫Α皃參考”也可能包含尾氣，因?yàn)闊o法從參考側(cè)“p參考”接觸到腐蝕性金屬。

圖16示出了根據(jù)本發(fā)明的組件1600的另一實(shí)施例。該實(shí)施例可被視作具有更長引線框架1654的圖14的變體。如可以看到，在該情形中，塑封1643以及引線框架1654兩者都具有用于允許壓力傳感器1620的下側(cè)與具有參考?jí)毫Α皃參考”的參考流體的流體連接的開口。

圖17示出了根據(jù)本發(fā)明的組件1700的另一實(shí)施例。該實(shí)施例可被視作圖12的實(shí)施例的變體，其中互接件1730具有增加的長度，并且其中絕對(duì)壓力傳感器1710被安裝在互接件1730之上。

優(yōu)選地，選擇具有具備與傳感器芯片相同或相似的熱膨脹的材料的第二基板。通過選擇這種材料并且通過將傳感器置于互接件之上而不是引線框架上，可減小傳感器芯片上的封裝應(yīng)力。

如可以在圖17中看到的，即使互接件基板的尺寸被增加，由例如金或鉑金制成的軌跡1733的長度l也能保持不變，這出于成本原因是重要的?；ソ蛹?730的基板的價(jià)格是較不重要的。圖17的組件1700只具有一個(gè)腔1344。

圖18示出了根據(jù)本發(fā)明的組件1800的另一實(shí)施例。該實(shí)施例可被視作圖17的實(shí)施例的變體，但具有相對(duì)壓力傳感器1820，而不是絕對(duì)壓力傳感器。在該情形中，互接件1830的基板具有開口1836，且引線框架1854也具有開口1856，這兩個(gè)開口彼此處于流體連通中且在實(shí)際使用期間具有參考?jí)毫Α皃參考”。圖18的組件1800具有位于組件1400的相對(duì)側(cè)，更具體地位于傳感器芯片的相對(duì)側(cè)的兩個(gè)腔或開口。cmos芯片1840不位于腔中，而是完全由塑膠模覆蓋。

圖19示出了根據(jù)本發(fā)明的組件1900的另一實(shí)施例。該實(shí)施例可被視作圖15的實(shí)施例的變體，其中壓力傳感器1920被安裝在互接件1930之上，并且其中互接件1930具有增加的長度以支承壓力傳感器1920，并且其中互接件1930具有開口1936，且塑封1943具有用于提供壓力傳感器1920的下側(cè)與參考?jí)毫Α皃參考”之間的流體連通的第二腔1945。

有利地，該實(shí)施例提供了可被暴露給兩個(gè)惡劣環(huán)境，而不暴露引線框架的相對(duì)傳感器。

圖20示出了根據(jù)本發(fā)明的組件2000的另一實(shí)施例。在該實(shí)施例中，互接件2030和cmos芯片2040被布置在引線框架2054之上且彼此相鄰。壓力傳感器2010被布置在二次成型的cmos芯片2040之上。注意，互接件2030的軌跡2033不直接連接到cmos芯片2040，而是經(jīng)由引線框架2054(未顯式地示出)間接連接到cmos芯片2040。引線框架2054在該情形中可以例如是層壓板或pcb(例如，單層或雙層或四層或六層或八層pcb)，其具有通過接合線2053連接到cmos電路且通過接合線2034連接到互接件2030的封裝部分的標(biāo)準(zhǔn)金屬軌跡2055。

圖21和圖22分別用側(cè)視圖和俯視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的組件2100的另一實(shí)施例。該實(shí)施例可被視作圖20的變體，其中壓力傳感器2110也被安裝在cmos芯片2140之上，但其中互接件2130的第二焊盤2135以及cmos芯片2140的第一焊盤2141經(jīng)由接合線2152，而不是經(jīng)由基板(例如，引線框架)2154直接連接。接合線不是物理地接觸的，而是在圖21的深度方向上偏移，如可以從圖22中領(lǐng)會(huì)的。

注意，在該情形中，互接件2130的軌跡2133也可經(jīng)由引線框架2154(未顯式地示出)間接地連接。引線框架還可被具有標(biāo)準(zhǔn)金屬軌跡的pcb替換，這些標(biāo)準(zhǔn)金屬軌跡通過接合線連接到cmos電路且通過接合線連接到互接件芯片的封裝部分。

圖23示出了根據(jù)本發(fā)明的組件2300的另一實(shí)施例。如可以看到，在該實(shí)施例中，壓力傳感器2310堆疊在互接件2330之上，互接件2330進(jìn)而堆疊在cmos芯片2340之上，從而產(chǎn)生極度緊湊的解決方案。該組件的外徑尺寸例如可以是小于5mm×10mm×8mm、或甚至小于2.4mm×5.0mm×4.0mm，例如小于2.0mm×3.0mm×3.0mm，或甚至小于1.5mm×2.0mm×2.0mm。以上提及的相同原理中的絕大部分在此也適用，尤其在材料方面，但存在一個(gè)差別：由于互接件1230被安裝在cmos芯片1240之上，因此cmos芯片的被互接件1230覆蓋的部分p1已經(jīng)通過互接件1230屏蔽或保護(hù)，并因此只有未被互接件1230覆蓋的部分p2需要通過塑封2343保護(hù)。換言之，在該實(shí)施例中，互接件2330具有物理地保護(hù)cmos芯片免遭腐蝕的附加功能。由于該組件的緊湊性，引線框架封裝可以變得更小，并由此更便宜。

如可以看到，cmos芯片之上的互接件芯片具有相當(dāng)?shù)某叽?從上看)，或者更確切地說，互接件與cmos芯片的面積之比優(yōu)選地是范圍從70％到100％的值，例如處在從70％到90％的范圍內(nèi)。

當(dāng)包括cmos芯片和互接件的夾層結(jié)構(gòu)經(jīng)受彎曲應(yīng)力時(shí)，應(yīng)力將主要出現(xiàn)在互接件的頂部以及cmos芯片的底部。由于在底部具有引線框架且主要在側(cè)部具有模塑復(fù)合物的組件或封裝是非常不對(duì)稱的，因此可以預(yù)見到大部分應(yīng)力與彎曲有關(guān)。當(dāng)cmos芯片的表面基本上處在該夾層的中間時(shí)，cmos芯片表面上的應(yīng)力將非常小并因此封裝應(yīng)力對(duì)該cmos芯片的影響將比其中壓力傳感器被直接放置在cmos芯片之上的版本要好得多。

而且，如果互接件不僅在其外端，而且在其整個(gè)表面上例如通過粘合劑附連到cmos芯片，則該結(jié)構(gòu)對(duì)抗彎曲的剛性被顯著增加。的確，如在機(jī)械領(lǐng)域內(nèi)已知的，但通常在微電子領(lǐng)域內(nèi)不被考慮的，“梁”的慣性矩與其高度的立方成比例，這意味著如果cmos芯片和互接件具有相同的寬度“b”和高度“h”，則其中cmos芯片和互接件松散地堆疊在彼此之上的結(jié)構(gòu)的慣性矩與2·b·h³成比例，但當(dāng)互接件和cmos芯片彼此附連時(shí)，慣性矩與高四倍的b·(2h)³＝8·b·h³成比例。附連互接件和cmos芯片的合適方式例如是通過使用粘合劑。

或者換言之，互接件的添加將cmos芯片的表面處的應(yīng)力移向cmos芯片的下表面(這不是問題)以及互接件的上表面(這也不是問題)，并由此可用于減小或甚至消除機(jī)械應(yīng)力對(duì)cmos芯片的影響。

但當(dāng)然，互接件的高度無需與cmos芯片的高度相同。cmos的高度(或厚度)通常是范圍從100到700微米的值，諸如大約300或大約400微米。互接件的高度(或厚度)通常是范圍從100到700微米的值，諸如舉例而言約300或約400微米。優(yōu)選地，cmos芯片的高度與互接件的高度之和是范圍從400到1000微米的值。

圖23示出了具有絕對(duì)壓力傳感器的實(shí)施例，該絕對(duì)壓力傳感器具有cte匹配、傳感器基底以及相對(duì)較大的互接件(大于傳感器面積)且具有引線框架互連?；ソ蛹话惭b在cmos芯片或asic之上，沒有該cmos芯片或asic的任一部分被暴露給惡劣環(huán)境?；ソ蛹米麟娀ミB以及傳感器芯片的機(jī)械支承件兩者。

圖23示出了其中具有用于腔的插件的膜輔助式模塑是易于實(shí)現(xiàn)的構(gòu)造。整個(gè)插件在模塑期間駐留在互接件上。在該實(shí)施例中，互接件可被擴(kuò)大以方便用膜輔助式模塑的腔的制造。對(duì)于膜輔助式模塑，在模塑溝槽與引線框架之間施加膜以使得模塑處于引線框架與膜之間。然后，膜確保溝槽不與引線框架直接硬接觸，且使溝槽保持干凈。插件的各個(gè)角將被該帶包圍，并且由于該膜的柔性，引線框架和各器件的高度容限可被放松。

圖24示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的制造組件的方法。附圖標(biāo)記僅僅參照?qǐng)D12的結(jié)構(gòu)(以使得本說明書保持簡單)，但該方法當(dāng)然也適用于其它附圖中示出的結(jié)構(gòu)。該方法包括以下步驟：

a)提供2403第一基板1254；

b)提供2401壓力傳感器1210；

c)提供2402互連模塊1230；

d)提供2404cmos芯片1240；

e)例如使用焊接或使用粘合劑來將cmos芯片1240安裝2405在第一基板1254上；

f)例如使用粘合劑來將互連模塊1230安裝2406在第一基板1254或cmos芯片1240上；

g)施加2407第二接合線1252來將互連模塊1230的第二焊盤1235以及cmos芯片1240的第一焊盤1241互連；以及

h)可任選地施加第三接合線1253來互連cmos芯片1240的第二焊盤1242以及第一基板1254；

i)通過抗腐蝕塑料施加2408塑封1243來覆蓋或封裝至少cmos芯片1240、cmos芯片的第一焊盤1241、第二接合線1252以及互連模塊1230的第二焊盤1235，以由此使互連模塊1230的第一焊盤1234被暴露并由此形成足夠大以容納壓力傳感器1210的腔1244；

j)在腔1244中例如使用粘合劑來將壓力傳感器1210安裝2409到第一基板1254、塑封1243或互連模塊1230。

k)施加2410第一接合線1251來互連壓力傳感器1210的第一焊盤1211以及互連模塊1230的第一焊盤1234。

注意，步驟g)的接合以及可任選的步驟h)的接合可以在單個(gè)接合步驟中執(zhí)行。

圖25示出了包括具有互接件和引線框架互連的絕對(duì)壓力傳感器的實(shí)施例。同樣，cmos芯片或cmos芯片表面的沒有一部分被暴露給惡劣環(huán)境。互接件處的模塑中的臺(tái)階或傾斜2590、2591由在模塑處使用的膜(例如，具有約20到100微米厚度的特氟龍薄膜)的柔性來限定。膜越柔，臺(tái)階就能越陡，組件的尺寸就能越小。

圖25示出了其中使用膜輔助式腔模塑并且其中模塑溝槽中的插件將膜按壓在互接件上以使得膜被一起按壓于此的版本。毗鄰互接件的模塑復(fù)合物的高度因此通常低約50到100um。因此，通過互接件的厚度，模塑復(fù)合物在cmos芯片上的厚度可被控制。

以此方式，與摘嵌機(jī)所施加的力有關(guān)的問題(例如，在將傳感器芯片安裝到部分組件時(shí)制動(dòng)傳感器芯片或制動(dòng)cmos芯片)可通過使用互接件限定停止位置來減少或甚至消除。

圖26示出了圖25的變體，并且示出了包括具有互接件和引線框架互連的絕對(duì)壓力傳感器的實(shí)施例。同樣，cmos芯片或cmos芯片表面的沒有一部分被暴露給惡劣環(huán)境。如對(duì)于圖25，模塑中的臺(tái)階或傾斜由在模塑處使用的膜的柔性來限定。圖26是其中cmos芯片不支承傳感器芯片的示例。

圖25和圖26的互接件不能是基板(例如，引線框架)的一部分是清楚的?；ソ蛹系能壽E的垂直位置位于cmos芯片的接合焊盤的垂直位置與傳感器芯片的接合焊盤的垂直位置之間是有優(yōu)勢的。

圖27示出了包括具有cte匹配傳感器基底以及小型互接件和引線框架互連的絕對(duì)壓力傳感器的另一實(shí)施例。cmos芯片或cmos芯片表面的一部分被暴露給惡劣環(huán)境。

圖27示出了由于具有膜的模塑溝槽的插件必須按壓在cmos芯片和互接件上而更難以完成的實(shí)現(xiàn)。該實(shí)施例不通過模塑復(fù)合物提供對(duì)cmos芯片的整個(gè)表面的保護(hù)。

圖28可被視作圖26的變體或圖27的變體?；ソ蛹梢员萩mos芯片和傳感器芯片中的最小者更小。

在圖25、26和28的實(shí)施例中，互接件優(yōu)選地比cmos芯片更小并被放置在cmos芯片之上?；ソ蛹米鲃?chuàng)建用于壓力傳感器的腔的膜輔助式模塑工具的模塑插件的限位器。該互接件的高度定義保護(hù)cmos芯片表面的模塑在cmos芯片上方的厚度。通過該構(gòu)造，創(chuàng)建的是不比cmos芯片大得多的芯片級(jí)封裝，并且其中整個(gè)cmos芯片表面由模塑復(fù)合物封裝并且其中仍然在傳感器和cmos芯片之間具有良好的熱匹配。

圖25、26和28的實(shí)施例示出了小型組件，其中互接件被放置在頂部(例如，直接放置在cmos芯片之上)并用作用于腔模塑的間隔件，以使得cmos芯片與互接件之間的線接合以及整個(gè)cmos芯片表面被封裝，并且其中傳感器被安裝在cmos芯片的上方以獲得與cmos芯片的良好熱匹配。

如上文所解釋的，在本發(fā)明的若干實(shí)施例中，互連模塊具有比傳感器芯片的區(qū)域或cmos芯片的區(qū)域或傳感器芯片和cmos芯片兩者的區(qū)域更小的區(qū)域(與基板平行)。這是可能的，因?yàn)樵谶@些實(shí)施例中互連模塊只需提供惡劣環(huán)境與受保護(hù)環(huán)境之間的電接口，而無需提供對(duì)傳感器芯片和/或cmos芯片的支承。

在本發(fā)明的若干實(shí)施例中，互連模塊在該組件的高度方向上(垂直于第一基板)位于或至少部分地位于第一基板(例如，引線框架)與傳感器芯片之間(參見例如圖12到圖23以及圖25、圖26和圖28)，或者可位于與傳感器芯片基本上相同的高度(參見例如圖27)?；ミB模塊可以毗鄰cmos芯片(參見例如圖12到圖22)，優(yōu)選地處在從30到300微米的距離(例如，從50到250微米、50到200微米、50到150微米、50到100微米)，或者可以在cmos芯片之上(參見例如圖23)。傳感器芯片可以橫向地毗鄰但高于互連模塊(參見例如圖12到圖16以及圖20到圖22)，或者位于互連模塊之上(參見例如圖17到圖19以及圖23)。在所有實(shí)施例中，互連模塊的導(dǎo)電跡線的長度優(yōu)選地是盡可能短的(例如小于800微米、小于600微米、小于500微米、小于400微米、小于300微米)以降低互接件的材料成本(例如金或鉑金軌跡)和/或制造緊湊組件，且優(yōu)選地是既緊湊又具有降低的材料成本。

附圖標(biāo)記：

本發(fā)明的不同實(shí)施例用100的倍數(shù)編號(hào)。這些實(shí)施例的相應(yīng)元素如下編號(hào)：

10:絕對(duì)壓力傳感器，11：第一接合焊盤，12：壓力傳感器的基板，

13:薄膜，14：第一腔，20：相對(duì)壓力傳感器，21：第一接合焊盤，

22:壓力傳感器的基板，23：薄膜，

24:(可任選)壓力傳感器的后側(cè)的第二腔，

30:互連模塊＝“互接件”，31：互接件的基板，32：(可任選)絕緣層，

33:導(dǎo)電通路或軌跡，34：互接件的第一接合焊盤，35：互接件的第二接合焊盤，

36:互接件基板中的開口，37：引線框架與互接件之間的接合線，

40:cmos芯片，41：cmos芯片的第一接合焊盤，42：cmos芯片的第二接合焊盤，

43:塑封，44：塑封中的第一腔，

51:第一接合線，52：第二接合線，53：(可任選)第三接合線；

54:第一基板(例如，銅引線框架)，55：塑封中的開口，56：引線框架中的開口，

因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)將附圖標(biāo)記1210解釋為實(shí)施例1200的元素10。