压力传感器芯片连接的制作方法

本发明涉及压力传感器系统，其减少了在封装件中精确放置压力传感器管芯的需要，减少了压力传感器系统中的泄漏，并且提供了压力传感器管芯与封装件的一致连接。

背景技术：

压力传感器系统在过去几年里变得无处不在，因为它们已经找到了进入许多类型产品的方法。在汽车、工业、消费和医疗产品中，对压力传感器系统的需求激增，而且没有减弱的迹象。

压力传感器系统可以包括压力传感器芯片或管芯以及其他组件。压力传感器管芯通常可以包括隔膜或膜。这种膜可以通过在硅晶片中形成惠斯通电桥来形成，然后从相对的表面蚀刻掉硅，直到在惠斯通电桥下面形成一薄层硅。得到的膜可以被较厚的、未蚀刻的硅晶片部分或框架围绕，其中膜和框架形成空腔。当压力传感器系统中的压力传感器管芯经受压力时，膜可以通过改变形状来做出响应。这种形状的变化会导致膜上电子元件的一个或多个特性发生变化。这些变化的特征可以被测量，并且从这些测量，压力的大小可以被确定。

制造压力传感器系统可能会出现困难。压力传感器系统可以通过将压力传感器管芯附着在压力传感器封装件中来形成。这些封装可以具有在附接过程中需要与压力管芯的空腔对准的通道。这种对准可能需要使用昂贵的芯片放置设备。

压力传感器管芯和压力传感器封装件之间的连接区域的变化会导致压力传感器系统测量的压力读数的误差。最坏的情况是，这些变化会导致连接区域泄漏。通过连接区域的任何泄漏路径都可能导致压力传感器系统不起作用。此外，这些变化可能导致压力传感器管芯相对于封装件操存在高度差异，这可能导致封装问题，从而导致性能不一致。

要解决的问题是提供压力传感器系统和组装压力传感器系统的方法，其减少了在封装件中精确放置压力传感器管芯的需要，减少了压力传感器系统中的泄漏，并且提供了压力传感器管芯与封装件的一致连接。

技术实现要素：

通过提供压力传感器系统和组装压力传感器系统的方法来解决该问题，所述压力传感器系统和方法减少了在封装件中精确放置压力传感器管芯的需要，减少了压力传感器系统中的泄漏，并且提供了压力传感器管芯与封装件的一致连接。

本发明的说明性实施例可以提供组装压力传感器系统的方法，该方法不依赖于高精度放置系统的使用。本发明的这些和其他实施例可以提供具有沟槽的封装件或其他基板。第一数量的液化形式的第一材料可以沉积在沟槽中。第一材料可以被固化，从而形成橡胶状或柔性层。第二数量的第二材料可以沉积在第一材料上方的沟槽中。第二种材料至少可以稍微液化。具有膜和框架的压力传感器管芯可以被定位成使得框架位于沟槽中。可以向压力传感器管芯施加压力以将其保持在适当的位置，但是在本发明的这些和其他实施例中，重力足以完成该任务。第二材料可以被固化以将压力传感器管芯保持在压力传感器封装件中的适当位置。第一材料可以位于框架底部和沟槽底部之间的沟槽中。第二材料可以围绕框架的底部。

在本发明的这些和其他实施例中，封装件可以由塑料、激光直接结构化(lds)材料、丙烯酸或其他材料或材料组合形成。这种包装可以通过转送成型或注射成型来形成，用或不用插入物、3d打印或其他技术。在本发明的这些和其他实施例中，可以使用子组件、硅晶片、印刷电路板或其他结构来代替封装件。这些可以由陶瓷、印刷电路板材料(如fr4)、硅或其他材料或材料的组合形成。

第一材料可以与第二材料相同，但第一材料和第二材料可以是不同的材料。第一和第二材料可以是室温硫化密封剂(rtv)、硅酮、氟硅酮、凝胶、环氧树脂、聚氨酯、基于聚合物的材料或其他材料或其组合。在将第一和第二材料应用到沟槽中之前，可以将各种添加剂与第一和第二材料中的一种或两种混合。例如，可以加入着色剂，如染料或颜料。这些着色剂可以提供期望水平的不透明度或其他光学性能。硬化剂、促进剂或溶剂可以与第一和第二材料中的一种或两种混合。调节固化速率、固化温度或其它方面的其它材料也可以添加到任一种或两种材料中。可以添加导电材料，例如为压力传感器管芯的框架提供屏蔽或接地路径。

本发明的说明性实施例可以提供压力传感器系统，其具有减少的泄漏和压力传感器管芯与封装件的一致附着。本发明的这些和其他实施例可以提供具有压力传感器管芯的压力传感器系统，该压力传感器管芯包括由框架支撑的膜。压力传感器系统还可以包括具有顶表面和位于顶表面中的沟槽的封装件。框架的底部可以位于沟槽中。第一材料可以位于沟槽中，在框架的底部和沟槽的底表面之间。第二材料可以位于沟槽中和第一材料之上。第二材料可以围绕框架的底部。如前所述，第一材料可以与第二材料相同，但是第一材料和第二材料可以是不同的材料。双层的使用，特别是可以围绕框架底部的第二层，可以减少通过压力传感器系统的泄漏。这种布置还可以平衡由第一和第二材料施加到框架上的力。通过一致地施加一定量的第一材料和第二材料，可以实现压力传感器管芯与封装件的一致附着。

在本发明的这些和其他实施例中，可以提供不同类型的压力传感器系统。例如，压力传感器封装件可以包括通道，该通道形成由框架围绕的开口，以便形成表压传感器系统或差压传感器系统。在绝对压力传感器系统中，通道可能堵塞或缺失。

在本发明的这些和其他实施例中，封装件可以以各种方式形成。例如，管可以被包覆成型以形成基板，其中管形成穿过基板的通道。可以在基板的顶表面中形成凹槽，使得管的顶部暴露在凹槽中。压力传感器管芯可以如上所述放置在凹槽中，使得管的暴露部分位于压力传感器管芯的空腔中。

附图说明

现在将参照附图通过例子来描述本发明，其中:

图1示出了根据本发明实施例的压力传感器系统的横截面；

图2是根据本发明实施例的压力传感器系统的俯视图；

图3-5示出了根据本发明实施例的制造压力传感器系统的方法；和

图6示出了根据本发明实施例的压力传感器系统的一部分。

具体实施方式

图1示出了根据本发明实施例的压力传感器系统的横截面。该图与其他包括的图一样，是出于说明的目的而示出的，并且不限制本发明的可能实施例或权利要求。

该压力传感器系统可以包括压力传感器封装件(pressuresensorpackage)100。压力传感器封装件(或基板)100可以包括具有底部112的沟槽110。一种或多种材料的一个或多个层可以形成层300，该层300可以位于沟槽110中。压力传感器管芯200可以包括膜210和框架220。一个或多个部件，例如电阻器或晶体管(未示出)，可以位于膜210上或附近。例如，用于惠斯通电桥的电阻器可以形成在薄膜210上或附近。框架220的底部222可以被一个或多个层300围绕。一个或多个层300可以位于框架220的底部224和沟槽110的底部112之间。

在本发明的这些和其他实施例中，压力传感器封装件100可以由塑料、激光直接结构化(directstructuring：lds)材料、丙烯酸或其他材料或材料组合形成。压力传感器封装件100可以通过转送成型(transfermolding)或注射成型形成，有或没有插入物、3d打印或其他技术。在本发明的这些和其他实施例中，可以使用子组件、硅晶片、印刷电路板或其他结构来代替压力传感器封装件100。这些可以由陶瓷、印刷电路板材料(如fr4)、硅或其他材料或材料的组合形成。

本发明的这些和其他实施例可以用于形成不同类型的压力传感器系统。例如，可以包括通道120以形成表压系统或差压系统。通道120可以被堵塞或不存在，以便形成绝对压力传感器。

图2是根据本发明实施例的压力传感器系统的俯视图。在该示例中，压力传感器封装件100可以包括沟槽110。压力传感器管芯200可以具有位于沟槽110中的框架220。如前所述，一个或多个层300可以位于沟槽110中。通道120可以在压力传感器管芯200的膜210下方形成开口。框架220可以围绕由通道120在其侧面形成的开口。

图3-5示出了根据本发明实施例的制造压力传感器系统的方法。在图3中，可以提供压力传感器封装件100和压力传感器管芯200。压力传感器封装件100可以包括通道120和沟槽110。

在图4中，第一数量的第一材料400可以沉积、施加或以其他方式放置在沟槽110中。第一材料400可以是室温硫化密封剂(room-temperaturevulcanizingsealant：rtv)、硅酮、氟硅酮、凝胶、环氧树脂、聚氨酯、基于聚合物的材料或其他材料或其组合。在第一材料400被施加到沟槽中之前，各种添加剂可以与第一材料400混合。例如，可以加入着色剂，如染料或颜料。这些着色剂可以提供期望水平的不透明度或其他光学性能。硬化剂、促进剂或溶剂可以与第一材料400混合。调节固化速率、固化温度或其它方面的其它材料也可以添加到第一材料400中。可以添加导电材料，例如为压力传感器管芯的框架提供屏蔽或接地路径。然后可以固化第一材料400。在本发明的这些和其他实施例中，可以精确地提供第一数量的第一材料400，使得压力传感器管芯200相对于压力传感器封装件100的最终高度可以一致。

在图5中，第二数量的第二材料500可以沉积、涂覆或以其他方式在第一材料400上方放置到压力传感器封装件100的沟槽110中。第二材料500可以是室温硫化密封剂(rtv)、硅酮、氟硅酮、凝胶、环氧树脂、聚氨酯、基于聚合物的材料或其他材料或其组合。在第二材料500被施加到沟槽中之前，各种添加剂可以与第二材料500混合。例如，可以加入着色剂，如染料或颜料。这些着色剂可以提供期望水平的不透明度或其他光学性能。硬化剂、促进剂或溶剂可以与第二材料500混合。调节固化速率、固化温度或其它方面的其它材料也可以添加到第二材料500中。可以添加导电材料，例如为压力传感器管芯的框架提供屏蔽或接地路径。尽管第二数量的第二材料500至少有些液化，但是压力传感器管芯200可以被放置在沟槽110中。具体地，框架220可以放置在沟槽110中，使得通道120在膜210下方具有开口。可以向压力传感器管芯200施加力，以将压力传感器管芯200保持在适当的位置。在本发明的这些和其他实施例中，重力足以完成这项任务。第二材料500可以被固化，从而将压力传感器管芯200保持在适当的位置。

在这种布置中，压力传感器管芯200的框架220的底部222可以在垂直侧被第二材料500围绕。第一材料400可以位于框架220的底部224和沟槽110的底部112之间。这有助于减少通过压力传感器系统的泄漏路径。

在该示例中，即使当压力传感器管芯200偏离(misaligned)一距离590时，压力传感器系统也可以保持功能。这对于在x和y方向上的错位都是正确的。这种误差容限可以允许制造压力传感器系统，而不需要昂贵的放置设备(placementequipment)。

在本发明的这些和其他实施例中，封装件可以以各种方式形成。下图显示了一个示例。

图6示出了根据本发明实施例的压力传感器系统的一部分。在这个例子中，可以提供具有中心通道610的管600。基板620可以围绕管600形成。基板620可以包括在顶侧的沟槽或凹陷622和在底侧的开口624。管600的顶部可以暴露在沟槽或凹槽622中。管600中的中心通道610可以为气体或其他流体提供从开口624到压力传感器管芯200中的背侧腔230的路径。管600的底部可以包括位于位置630的凸缘，以进一步将管600固定在基板620中的适当位置。

压力传感器管芯200可以包括框架220，框架220可以位于基板620的沟槽或凹槽622中。压力传感器管芯200还可以包括膜210。隔膜210和框架220可以在压力传感器管芯200中限定背侧腔230。

如前所述，一种或多种材料，例如第一材料400和第二材料500(如图4和图5所示)，可以用作粘合剂层300，以将压力传感器管芯200固定在基板620的沟槽或凹槽622中的适当位置。

在这种配置中，压力传感器管芯200可以测量压力传感器管芯200的膜210的顶侧和基板620中的开口624之间的压差。

在该示例中，包覆成型基板620可以由塑料、lds或其他材料或材料组合形成。管600可以由金属、塑料、陶瓷或其他材料或材料的组合形成。包覆成型的基板620可以通过转送成型或注射成型形成，有或没有插入物、3d打印或其他技术。在本发明的这些和其他实施例中，可以使用子组件、硅晶片、印刷电路板或其他结构来代替包覆成型基板620。这些可以由陶瓷、印刷电路板材料(如fr4)、硅或其他材料或材料的组合形成。例如，管600可以通过印刷电路板中的开口插入，并通过焊接、施加粘合剂或其他方法固定在适当的位置。

出于说明和描述的目的，已经呈现了本发明实施例的上述描述。这并不旨在穷举或将本发明限制到所描述的精确形式，并且根据上述教导，许多修改和变化是可能的。选择和描述这些实施例是为了最好地解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够在各种实施例中最佳地利用本发明，并且进行各种修改以适合预期的特定用途。因此，将会理解，本发明旨在覆盖所附权利要求范围内的所有修改和等同物。