用于压力传感应用的二次成型引线框架组件的制作方法

本公开涉及引线框架(leadframe)组件，并且具体而言涉及用于压力传感应用中的引线框架组件。

背景技术：

带引线框架的封装已知是有成本效益的，主要是来自于其高体积密度。引线框架可以用作导体，以电子方式将传感元件连接到电子设备。线接合(wirebond)作为用于将传感元件连接到引线框架的方法之一，必须是无污染的且不包括树脂溢料(resinflash)/溢出。热固性环氧树脂具有与引线框架的良好粘合性，但易于产生树脂溢料，其中树脂溢料可通过夹合引线框架的两侧来防止。双侧夹合可使线接合表面实现无树脂区域，但会导致另一侧不受保护。在一些应用中(例如压差传感应用中)，当暴露在诸如废气或腐蚀性介质之类的恶劣环境中时，不受保护的引线框架可能会受到攻击。引线框架直接暴露于这样的介质而没有额外的保护性特征或不同的过程，可能会根据应用环境而限制产品的使用。因此，需要一种过程，该过程不仅提供了对引线框架上的线接合焊盘(pad)的保护以防止树脂溢料/溢出，而且还提供了对引线框架的另一侧的保护，尤其是对于可能暴露于恶劣环境的引线框架。

技术实现要素：

根据一个实施例，公开了一种形成二次成型(overmold)引线框架组件的过程。该过程包括：在对包括引线框架的引线框架组件执行主要二次成型操作之前，夹合引线框架的两侧，以在主要二次成型操作期间防止引线框架上的线接合区域上的树脂溢料。该过程还包括执行主要二次成型操作，以形成主要铸型，该主要铸型覆盖引线框架在引线框架组件的第一侧上的第一部分和引线框架在引线框架组件的第二侧上的第二部分。该主要铸型在引线框架组件的第一侧上形成电子腔，以实现微电子机械系统(mems)压力传感元件与线接合区域的后续线接合。该过程还包括执行次要二次成型操作以在引线框架组件的第二侧上形成次要铸型。次要铸型覆盖引线框架在线接合区域之下的暴露部分。

本公开的过程解决了在成型过程期间，热固性环氧树脂具有树脂溢料覆盖引线框架的趋势的问题，包括使mems压力传感元件与引线框架线接合的线接合区域。线接合区域应清洁树脂溢料，以防止mems压力传感元件与线接合区域之间的线接合部被升起。在成型过程期间，引线框架的双侧夹合可以保护引线框架的顶侧上的线接合区域不受树脂溢料的影响，但可能导致引线框架底侧的暴露，当底侧暴露于恶劣环境时，这可能会有问题。次要二次成型过程保护引线框架的暴露底侧，从而使压力传感封装能够用于各种应用环境，包括恶劣环境。

根据另一实施例，公开了一种用于压力传感应用的二次成型引线框架组件。该二次成型引线框架组件包括引线框架，该引线框架包括线接合区域。主要铸型覆盖引线框架在引线框架组件的第一侧上的第一部分和引线框架在引线框架组件的第二侧上的第二部分。该主要铸型在引线框架组件的第一侧上形成电子腔，该电子腔被配置为容纳mems压力传感元件以与线接合区域进行线接合。该二次成型引线框架组件还包括次要铸型，该次要铸型在引线框架组件的第二侧上上覆主要铸型。该次要铸型覆盖引线框架在线接合区域之下的暴露部分。

根据又一实施例，公开了一种压力传感封装。该压力传感封装包括引线框架组件，该引线框架组件具有引线框架，该引线框架包括线接合区域。主要铸型覆盖引线框架在引线框架组件的第一侧上的第一部分和引线框架在引线框架组件的第二侧上的第二部分。该主要铸型在引线框架组件的第一侧上形成电子腔。该压力传感封装还包括次要铸型，该次要铸型在引线框架组件的第二侧上上覆主要铸型。该次要铸型覆盖引线框架在线接合区域之下的暴露部分。该压力传感封装还包括mems压力传感元件，该mems压力传感元件被设置在电子腔内。

如附图所示，本发明的上述和其他目的、特征和优点将通过本发明的示例性实施例的以下更具体描述而显而易见，在附图中，相同的附图标记通常表示本发明的示例性实施例的相同部分。

附图说明

为了使所公开的技术所属领域的普通技术人员更容易理解如何制造和使用该技术，可以参考以下附图。

图1图示了根据本公开的一个实施例的在引线框架组件上执行二次成型操作之后的二次成型引线框架组件的各种等距视图。

图2图示了根据本公开的一个实施例的在执行图1所示的二次成型操作之前带有附接的asic的引线框架组件的顶侧的等距视图。

图3图示了在执行主要二次成型操作以在图2的带有附接的asic的引线框架组件上形成主要铸型之后的二次成型引线框架组件的顶侧的等距视图和顶视图。

图4图示了在执行主要二次成型操作以在图2的带有附接的asic的引线框架组件上形成主要铸型之后的二次成型引线框架组件的底侧的等距视图和顶视图。

图5图示了图3和图4所示的二次成型引线框架组件的截面视图。

图6图示了在执行次要二次成型操作以在图3-5所示的二次成型的引线框架组件上形成次要铸型之后的二次成型引线框架组件的底侧的等距视图。

图7图示了图6所示的二次成型引线框架组件的截面视图。

图8是压力传感封装的等距视图，其中在主要成型和次要成型操作之后，将mems压力传感元件插入二次成型引线框架组件的顶侧上的主要铸型中的电子腔中。

图9是图8的压力传感封装的等距视图，其中主要铸型以透明方式显示，以图示mems压力传感元件通过主要铸型与asic的分离。

图10是用于确定相对压力/压差的压力传感器的选定部分的截面视图，包括图8和9所示的压力传感封装。

具体实施方式

本公开描述了形成用于压力传感应用的二次成型引线框架组件和包括该二次成型引线框架组件的压力传感封装的过程。根据本公开的压力传感封装具有对引线框架组件进行热固性环氧树脂二次成型的构造。在一些实施例中，引线框架组件具有附接到引线框架的asic(例如，具有信号调节电路的asic)。本公开的过程解决了以下问题：在成型过程期间热固性环氧树脂有树脂溢料覆盖引线框架(包括应被清洁以防止线接合部升起的线接合焊盘)的趋势。

在成型过程期间，引线框架的双侧夹合可以保护引线框架的第一侧(在本文中也称为“顶侧”)上的线接合焊盘不受树脂溢料的影响，但可能会导致引线框架的第二侧(在本文中也称为“底侧”)的不必要暴露。当暴露于恶劣环境(例如发动机废气或腐蚀性介质)时，即使利用薄镀金(flashgoldplating)，未受保护的引线框架也可能会被攻击。厚的镀金将延长针对这种介质的产品使用寿命，但会影响镀金引线框架/导体的接头处的密封性能。用粘合剂覆盖这样的开口特征可能由于粘合剂特性和/或滴涂过程而提供有限的保护。因此，本公开利用次要二次成型过程来形成保护引线框架的暴露底侧的次要铸型。随后，压力传感元件(例如，mems裸片)可以以线接合的方式接合到引线框架的顶侧上的线接合焊盘，次要铸型保护底侧以使压力传感封装能够在各种应用环境(包括恶劣环境)中使用。

本文所公开的系统和方法的优点和其他特征，将通过结合阐述本发明的代表性实施例的附图所采取的某些优选实施例的以下具体实施方式，对本领域普通技术人员来说变得更加显而易见。相同的附图标记在本文中用于表示相同的部分。此外，定义取向的诸如“上”、“下”、“远端”和“近端”之类的词仅用于帮助描述部件相对于彼此的位置。例如，一部分的“上”表面仅意在描述与该相同部分的“下”表面分离的表面。不使用表示取向的词来描述绝对取向(即，其中“上”部分必须始终在顶部)。

图1图示了根据本公开的一个实施例的在引线框架组件100上执行主要和次要二次成型操作之后的二次成型引线框架组件的各种等距视图。图2描绘了在执行图1的二次成型操作之前引线框架组件100的详细视图。图2图示了一特定实施例，其中asic200(由于二次成型操作而从图1的视图中不可见)附接到引线框架组件100的引线框架202。在特定实施例中，asic200可以对应于信号调节asic。在其他实施例中，例如，当信号调节asic不是设计规范的一部分时，引线框架组件100可以包括引线框架，但不包括附接的asic。主要二次成型操作(如图1的顶部部分所示)被设计为形成电子腔102，在其上附接并且线接合压力传感元件(参见例如图8的mems压力传感元件802)，使得压力传感元件和asic200可以根据设计规范分离，如关于图8和9在本文中所示和进一步所述的。次要二次成型操作(如图1的底部部分所示)被设计为覆盖引线框架组件100上的在主要二次成型操作之后在引线框架组件100的底侧上暴露的线接合焊盘。

图1的顶部部分表示在引线框架组件100上进行主要二次成型操作以形成主要铸型110的结果。图1的顶部部分的左侧描绘了在主要二次成型操作之后的引线框架组件100的顶侧的等距视图，示出了主要铸型110对引线框架组件100的顶侧的选择性覆盖。主要铸型110在引线框架组件100的顶侧上形成电子腔102，以用于随后插入mems压力传感元件802。图1的顶部部分的右侧描绘了在主要二次成型操作之后的引线框架组件100的底侧的等距视图，示出了主要铸型110对引线框架组件100的底侧的选择性覆盖。

为了防止与热固性环氧树脂相关联的树脂溢料，将引线框架组件100的顶侧和底侧两者夹合，作为主要二次成型操作的一部分。如图1顶部部分左侧所示，双侧夹合操作导致了在引线框架组件100的顶侧上的在主要铸型110中的顶侧腔112中暴露的“清洁的”线接合区域。顶侧腔112随后用于将mems压力传感元件附接到引线框架组件100上的线接合区域(参见例如图8和9)。主要二次成型操作还会使得形成压力穿孔。在附接mems压力传感元件之后，压力穿孔被设置在mems压力传感元件之下，以实现不同的压力测量(参见例如设置在图10的mems压力传感元件802之下的压力穿孔1006)。

如图1的顶部部分右侧所示，双侧夹合操作还导致引线框架组件100的底侧上的线接合区域在主要铸型110中的底侧腔114中的不必要暴露。为了覆盖主要铸型110中的底侧腔114，执行次要二次成型操作。

在次要二次成型操作之前，可以执行预调节操作，以增强第二热固性环氧树脂与主要铸型110之间的粘合。在一个实施例中，初步测试结果表明，没有预处理可能会导致在次要二次成型操作之后第二成型的环氧树脂与主要铸型110分离。在本示例中，c-sam测试还确认了第一环氧树脂和第二环氧树脂之间的严重分层，即使在次要二次成型过程之后第二成型的环氧树脂不与主要铸型110分离。

因此，在一些实施例中，可以在主要二次成型操作之后使用等离子处理。测试了两种气体类型(h2或h2/o2混合物)，1000次循环热冲击(-40℃至140℃)显示第二环氧树脂与主要铸型110之间的粘合良好。替代地，在其他实施例中，可以在主要二次成型操作之后采用机械处理(例如，喷砂处理)。测试表明，在有限的700次循环热冲击试验之后，初始粘合表现良好。然而，这样的机械处理是不清洁的过程，并且不适于清洁室(clean-room)环境。因此，等离子处理表示用于增强第二环氧树脂与主要铸型110的粘合的优选选项。

图1的底部部分示出了次要二次成型操作在引线框架组件100底侧上在主要铸型110之上形成次要铸型120。次要铸型120覆盖主要铸型110中的底侧腔114，从而减轻了与双侧夹合操作相关联的引线框架组件100底侧上的线接合区域的不必要暴露。在一些情况下，次要二次成型操作可以使用与主要二次成型操作相同的热固性环氧树脂，以用于提高粘合。在其中次要铸型120暴露于空气(且不暴露于诸如废气或腐蚀性介质之类的恶劣环境)的应用中，可以利用另一种环氧树脂(例如，使得次要铸型120是透明的)。次要铸型120保持在主要二次成型操作期间形成的压力穿孔，以实现不同的压力测量(参见例如设置在图10的mems压力传感元件802之下的压力穿孔1006)。

因此，图1图示了执行主要二次成型操作以形成环氧树脂铸型的过程的示例，该环氧树脂铸型要用作引线框架组件(在一些实施例中具有附接的asic)上的线接合区域之上的电子腔。电子腔使mems压力传感元件能够被附接和线接合，使得mems压力传感元件和asic可以根据mems传感封装的设计规范分离。在主要二次成型操作期间，引线框架组件的双侧夹合保护线接合区域免于与热固性环氧树脂相关联的树脂溢料。然而，双侧夹合导致二次成型引线框架组件底侧上的未受保护的引线框架。因此，图1图示了执行次要二次成型操作以形成覆盖引线框架的底侧上的未受保护的区域。因此，主要和次要二次成型操作可以通过保护引线框架以在暴露于恶劣环境(例如废气或腐蚀性介质)时不受攻击，来使mems传感封装可用于各种应用介质。

图2是在执行图1的二次成型操作之前的引线框架组件100的顶侧的等距视图。图2图示了一特定实施例，其中引线框架组件100包括附接到引线框架202的asic200。虽然在图2的示例中没有显示，但在其他实施例中，引线框架组件100可以是没有附接的asic的引线框架。根据设计规范，引线框架组件110的顶侧上的主要铸型110使得mems压力传感元件与附接到引线框架202的asic200分离。如本文关于图8-9所示和进一步所述的，主要铸型110形成用于插入mems压力传感元件802的电子腔102，并且主要铸型110中的顶侧腔112提供用于将mems压力传感元件802电连接到引线框架202的线接合路径。

图2图示了可以使用多个asic线接合部204以将asic200电连接到引线框架202的选定区域。可以使用非导电粘合剂(例如环氧树脂裸片附接粘性膏)将asic200附接至引线框架202。图2进一步图示了，在一些实施例中，引线框架组件100可以包括附接到引线框架202的无源部件210。可以使用焊料或导电粘合剂将无源部件210附接到引线框架202。

图2进一步图示了引线框架202包括多个线接合区域，以使得mems压力传感元件电连接到asic200(参见例如图8和9)。在图2所示的特定实施例中，多个线接合区域包括第一线接合区域220、第二线接合区域222、第三线接合区域224和第四线接合区域226。应理解的是，引线框架202可以包括线接合区域的替代数量和/或布置。

在第一二次成型操作之后，图2所示的线接合区域220-226在主要铸型110顶侧上的电子腔102(参见图3的底部处所示的引线框架组件100的顶侧的顶视图)中被暴露。第一二次成型操作是双侧夹合操作，其保护线接合区域220-226不受与用于形成主要铸型110的热固性环氧树脂相关联的树脂溢料的影响。在保护线接合区域220-226不受树脂溢料影响的同时，双侧夹合操作会导致线接合区域220-226不必要地暴露在主要铸型110的底侧腔114(参见例如图4的底部处所示引线框架组件100底侧的顶视图和图5的截面视图)中。

第一二次成型操作保护线接合区域220-226不受树脂溢料的影响。针对树脂溢料的保护可以防止mems线接合部820-824(参见图8)随后从线接合区域220-226升起。在第二二次成型操作之后，暴露在主要铸型110的底侧腔114中的线接合区域220-226的底侧被次要铸型120覆盖(参见例如图6的引线框架组件100的底侧的等距视图和图7中的引线框架组件100的截面视图)。

参考图3，顶部部分描绘了在执行主要二次成型操作以在具有附接的asic200的引线框架组件100(如图2所示的)上形成主要铸型110之后的二次成型引线框架组件的顶侧的等距视图。图3的底部部分描绘了在执行主要二次成型操作之后的引线框架组件100的顶侧的顶视图。

图3图示了主要铸型110形成电子腔102，以用于随后插入mems压力传感元件。主要铸型110中的顶侧腔112为引线框架202上的线接合区域220-226提供电连接路径。例如，如本文关于图8所示和进一步所述的，顶侧腔112使mems压力传感元件802能够使用第一mems线接合部820与第一线接合区域220线接合，使用第二mems线接合部822与第二线接合区域222线接合，使用第三mems线接合部824与第三线接合区域224线接合，以及使用第四mems线接合部826与第四线接合区域226线接合。

参考图4，顶部部分描绘了在执行主要二次成型操作以在引线框架组件100(如图2所示，具有附接的asic200)上形成主要铸型110之后的引线框架组件100的底侧的等距视图。图4的底部部分描绘了在执行主要二次成型操作之后的引线框架组件100底侧的顶视图。

图4图示了对引线框架组件100的双侧夹合导致引线框架202在引线框架组件100的底侧上的不必要的暴露。为了图示，图4的底部处所示的顶视图显示，底侧腔114暴露引线框架202上的线接合区域220-226。

参考图5，截面视图描绘了在用于形成主要铸型110的主要二次成型操作之后的引线框架组件100的选定部分。

图5所示的选定部分示出，主要铸型110形成包括顶侧腔112的电子腔102，以提供到引线框架202上的第一线接合区域220和第二线接合区域222的电连接路径。例如，如本文关于图8所示和进一步所述的，顶侧腔112使mems压力传感元件802能够使用第一mems线接合部820与第一线接合区域220线接合，以及使用第二mems线接合部822与第二线接合区域222线接合。

图5还图示了用于主要二次成型操作的双侧夹合产生了底侧腔114，其表示引线框架202的底侧的不必要暴露。图5的截面中所示的选定部分显示，底侧腔114提供第一线接合区域220和第二线接合区域222在引线框架202的底侧上的不必要暴露。

图6和7图示了用于覆盖引线框架202的暴露底侧的次要二次成型操作，该暴露底侧是由用于防止线接合区域220-226上的树脂溢料的双侧夹合产生的。图6是在执行次要二次成型操作以在图3-5所示的引线框架组件100上形成上覆主要铸型110的次要铸型120之后的引线框架组件100的底侧的等距视图。图7图示了图6所示的引线框架组件100的截面视图。图6和7图示了次要铸型120覆盖主要铸型110上的底侧腔114，以弥补线接合区域220-226在引线框架202底侧上的不必要暴露。

图8是压力传感封装800(也称为“板上芯片组件”)的等距视图，其中mems压力传感元件802被插入电子腔102中。

图8图示了mems压力传感元件802可以通过使用多个mems线接合部穿过主要铸型110中的顶侧腔112来以线接合的方式接合到引线框架202。在图8中，第一mems线接合部820提供从mems压力传感元件802到引线框架202上的第一线接合区域220的第一电连接。第二mems线接合部822提供从mems压力传感元件802到引线框架202上的第二线接合区域222的第二电连接，第三mems线接合部824提供从mems压力传感元件802到引线框架202上的第三线接合区域224的第三电连接，以及第四mems线接合部826提供从mems压力传感元件802到引线框架202上的第四线接合区域226的第四电连接。

图9是图8的压力传感封装800的等距视图，主要铸型110透明地显示，以进一步示出mems压力传感元件802与具有附接的asic200的引线框架202的连接。根据设计规范，主要铸型110将mems压力传感元件802与asic200分离。

图10是用于相对压力/压差传感(包括图8和9中所示的压力传感封装800)的压力传感器1000的选定部分的截面视图。在图10所示的示例中，压力传感器1000包括盖1002，用于在将压力传感封装800定位在壳体端口1004之上后保护压力传感封装800。

在操作期间，图10的压力传感器1000被定位为能够通过mems压力传感元件802进行压差测量。为了确定压差测量，图10图示了mems压力传感元件802的顶侧(即，面向压力传感器1000的盖1002的那一侧)在电子腔102内暴露于第一压力。mems压力传感元件802的底侧经由压力穿孔1006暴露于第二压力，该压力穿孔1006延伸穿过主要铸型110(和次要铸型)进入壳体端口1004中，以实现压差测量。图10图示了，在一些实施例中，保护性材料1020(例如，凝胶或粘合剂)可以设置在引线框架202的暴露引脚之下，以保护引线框架202免受恶劣环境的影响。

由相关领域的普通技术人员所理解的是，在替代实施例中，若干元件的功能可以由更少的元件或单个元件执行。类似地，在一些实施例中，任何功能元件执行的操作可以少于或不同于关于所示实施例所描述的那些操作。此外，为了图示的目的而显示为不同的功能元件可以并入到特定实施方式中的其他功能元件中。

虽然已经关于优选实施例描述了主题技术，但本领域技术人员将容易理解，可以在不偏离主题技术的精神或范围的情况下对主题技术进行各种改变和/或修改。例如，每个权利要求可以以多个从属权利要求的方式依赖于任何或所有权利要求，即使这样的权利要求最初没有被要求保护。