具有附接板的张应力测量设备及相关的方法
【专利摘要】本公开涉及具有附接板的张应力测量设备及相关的方法。一种张应力测量设备要附接到待测量对象。张应力测量设备可以包括具有半导体衬底和张应力测量电路的IC，半导体衬底具有相对的第一附接区域和第二附接区域。张应力测量设备可以包括耦合到第一附接区域并且向外延伸以附接到待测量对象的第一附接板以及耦合到第二附接区域并且向外延伸以附接到待测量对象的第二附接板。张应力检测电路可以被配置成检测在第一附接板和第二附接板附接到待测量对象时施加在第一附接板和第二附接板上的张应力。
【专利说明】
具有附接板的张应力测量设备及相关的方法
技术领域
[0001 ]本公开涉及电子设备领域，并且更特别地涉及集成电路及相关方法。
【背景技术】
[0002]在固体结构中，特别是在例如桥梁、建筑物、隧道、铁路、隔离墙、坝、堤防、管线以及都市运输线路的地下结构等的承重结构中，重要的是在很多点处监测主要参数，如例如压力、温度和机械应力。这样的监测周期性地或者连续地执行，并且在初始阶段以及结构的生命周期期间都很有用。
[0003]出于这一目的，这一领域的方法包括能够以低成本提供好的性能的基于电子传感器的电子监测设备的应用。通常，这样的设备应用于待监测的结构的表面上、或者在已经在结构中以及从外部可访问的凹部内部。
[0004]这样的设备不能够穷尽地检测待监测结构内的参数，可能有用的是评估结构的质量、其安全性、其老化、其对变化的大气条件的反应等。另外，这样的设备通常仅能够在结构被构造之后而不能在结构被构造的同时来应用。因此，它们可能不能够评估可能的初始或内部缺陷。
[0005]Yamashita等人的美国专利第6，950，767号中公开了满足这些要求的方法，该专利提供了整个被包含(即“被掩埋”)在待监测的结构由其制成的材料(例如钢筋混凝土)内的电子监测设备。更具体地，掩埋在结构中的设备是封装在单个封装件中、由不同部分组成、组装在结构上(诸如集成电路、传感器、天线、电容器、电池、存储器、控制单元)、并且由通过使用金属连接做出的电连接而连接在一起的不同芯片制成的完整的系统。
[0006]Yamashita等人的美国专利第6，950，767号的系统还包括具有与电源相关的功能的子系统，该子系统例如在其中通过电磁波从外部接收能量的情况下为整流器，或者是从用于在内部生成电源的其自己的电池。可以观察到，意在要在初始“嵌入”在建筑材料中(例如液态混凝土，其然后被固化)并且然后保持“掩埋”在立体结构中的监测系统经受临界条件，例如可以甚至为几百个大气压的极其高的压力。还存在由于例如水分渗入而产生的随着时间出现的能够破坏系统的大量其他磨损原因。
[0007]诸如Yamashita等人的美国专利第6，950，767号中公开的系统的潜在缺陷源于以下事实:它们是复杂的系统，虽然它们被围闭在封装件中，并且它们因此在面对它们所工作的操作条件时被破坏。特别地，封装件的各种部分之间的电气互连可能容易损坏。通常，诸如混凝土结构的严酷环境内部的电气互连由于例如机械应力和腐蚀而不可靠并且具有短的生命周期。
[0008]另外，封装件中设置有“窗口”以使得传感器能够检测相关联的参数，其可以是用于湿度的可能的渗透的弱点。另外，涂覆材料中的裂缝或瑕疵可能使得水和化学物质能够渗透到封装件内部并且引起短路。除了水，诸如可能为腐蚀性的酸等其他物质也可能渗入。通常，虽然被设计用于所提及的用途，然而，如Yamashita等人的美国专利第6，950，767号的系统的可靠性由于这样的系统的结构的复杂性(虽然已经被小型化)而具有限制。可能的方法是产生完全嵌入在集成电路中的电子系统而没有电气交互，但是这可能需要一种高效的通过电磁波向IC供应电力的方式，以减小由于半导体材料传导性而产生的功率损耗。
【发明内容】
[0009]通常而言，一种张应力测量设备要附接到待测量对象。张应力测量设备可以包括至少一个集成电路(1C)，至少一个IC包括半导体衬底以及在半导体衬底上的张应力检测电路，半导体衬底具有相对的第一附接区域和第二附接区域。张应力测量设备可以包括耦合到第一附接区域并且从第一附接区域向外延伸以附接到待测量对象的第一附接板以及耦合到第二附接区域并且从第二附接区域向外延伸以附接到待测量对象的第二附接板。张应力检测电路可以被配置成检测在第一附接板和第二附接板附接到待测量对象时施加在第一附接板和第二附接板上的张应力。
[0010]在一些实施例中，至少一个IC包括在半导体衬底的第一附接区域和第二附接区域处延伸通过半导体衬底并且耦合到第一附接板和第二附接板的多个电传导过孔。另外，张应力测量设备可以包括在第一附接板与第二附接板之间延伸的第一弹性构件和第二弹性构件。张应力测量设备还可以包括环绕至少一个IC以及第一附接板和第二附接板的封装材料。
[0011]在其他实施例中，第一附接板和第二附接板以及相对的第一附接区域和第二附接区域均可以包括被配置成限定其间的过盈耦合的互锁特征。在另一实施例中，张应力测量设备还包括在半导体衬底的相对的第一附接区域和第二附接区域处由半导体衬底承载的第一键合层以及不同于第一键合层的第二键合层，第二键合层由第一附接板和第二附接板承载并且与第一键合层键合。
[0012]另外，至少一个IC可以包括第一IC和第二1C。第一附接板和第二附接板均可以具有在其中的多个开口。张应力测量设备可以包括由第一附接板和第二附接板中的至少一个附接板承载并且耦合到张应力检测电路的至少一个天线迹线。
[0013]另一方面涉及一种制作要附接到待测量对象的张应力测量设备的方法。方法可以包括形成至少一个1C，至少一个IC包括半导体衬底以及在半导体衬底上的张应力检测电路，半导体衬底具有相对的第一附接区域和第二附接区域。方法还可以包括:将第一附接板耦合到第一附接区域并且使第一附接板从第一附接区域向外延伸以附接到待测量对象；以及将第二附接板耦合到第二附接区域并且使第二附接板从第二附接区域向外延伸以附接到待测量对象。张应力检测电路用于检测在第一附接板和第二附接板附接到待测量对象时施加在第一附接板和第二附接板上的张应力。
[0014]另一方面涉及一种要附接到待测量对象的张应力测量设备。张应力测量设备可以包括至少一个1C，至少一个IC包括半导体衬底以及在半导体衬底的检测部分上的张应力检测电路。半导体衬底可以包括从检测部分向外延伸并且要附接到待测量对象的第一附接板部分以及从检测部分向外延伸并且要附接到待测量对象的第二附接板部分。张应力检测电路可以被配置成检测在第一附接板部分和第二附接板部分附接到待测量对象时施加在第一附接板部分和第二附接板部分上的张应力。
[0015]另一方面涉及一种制作要附接到待测量对象的张应力测量设备的方法。方法可以包括:形成包括半导体衬底以及在半导体衬底的检测部分上的张应力检测电路的至少一个集成电路1C。半导体衬底可以包括从检测部分向外延伸并且要附接到待测量对象的第一附接板部分以及从检测部分向外延伸并且要附接到待测量对象的第二附接板部分。张应力检测电路可以检测在第一附接板部分和第二附接板部分附接到待测量对象时施加在第一附接板部分和第二附接板部分上的张应力。
【附图说明】
[0016]图1是根据本公开的张应力测量设备的俯视平面图的示意图；
[0017]图2是根据本公开的张应力测量设备的另一实施例的俯视平面图的示意图；
[0018]图3A是根据本公开的沿着线3-3的张应力测量设备的另一实施例的横截面视图的示意图；
[0019]图3B是图3A的张应力测量设备的俯视平面图的示意图；
[0020]图4A是根据本公开的沿着线4-4的张应力测量设备的另一实施例的横截面视图的示意图；
[0021]图4B是图4A的张应力测量设备的俯视平面图的示意图；
[0022]图5是根据本公开的张应力测量设备的另一实施例的横截面视图的示意图；
[0023]图6A是根据本公开的张应力测量设备的另一实施例的俯视平面图的示意图；
[0024]图6B是在制造期间沿着线6-6的图6A的张应力测量设备的横截面视图的示意图；
[0025]图6C是沿着线6-6的图6A的张应力测量设备的横截面视图的示意图；
[0026]图7A是根据本公开的张应力测量设备的另一实施例的俯视平面图的示意图；
[0027]图7B是沿着线7-7的图7A的张应力测量设备的横截面视图的示意图；
[0028]图8是根据本公开的张应力测量设备的另一实施例的横截面视图的示意图；
[0029]图9是根据本公开的张应力测量设备的另一实施例的俯视平面图的示意图；
[0030]图1OA是根据本公开的张应力测量设备的另一实施例的俯视平面图的示意图；
[0031]图1OB是沿着线10-10的图1OA的张应力测量设备的横截面视图的示意图；
[0032]图11A-11H以及12-13是根据本公开的张应力测量设备的其他实施例的俯视平面图的不意图；
[0033]图14A是根据本公开的沿着线14a_14a的张应力测量设备的另一实施例的横截面视图的不意图；
[0034]图14B是沿着线14b_14b的图14A的张应力测量设备的横截面视图的示意图；
[0035]图15是根据本公开的张应力测量设备的另一实施例的横截面视图的示意图；
[0036]图16根据本公开的张应力测量设备的另一实施例的俯视平面图的示意图；
[0037]图17A是根据本公开的张应力测量设备的另一实施例的俯视平面图的示意图；
[0038]图17B是沿着线17-17的图17A的张应力测量设备的横截面视图的示意图；
[0039]图18A是根据本公开的张应力测量设备的另一实施例的俯视平面图的示意图；
[0040]图18B是沿着线18-18的图18A的张应力测量设备的横截面视图的示意图；
[0041]图19是根据本公开的张应力测量设备的另一实施例的俯视平面图的示意图；以及
[0042]图20是根据本公开的张应力测量设备的另一实施例的俯视平面图的示意图。
【具体实施方式】
[0043]现在，在下文中参考其中示出本发明的若干实施例的附图来更全面地描述本公开。然而，本公开可以用很多不同的形式来实施并且不应当被理解为限于本文中所给出的实施例。相反，这些实施例被提供使得本公开能够彻底和完整，并且向本领域技术人员完全传达本公开的范围。同样的附图标记始终指代同样的元件，并且基数为100的附图标记用于指示替选实施例中的相似的元件。
[0044]初始参考图1，现在描述根据本公开的张应力测量设备30。张应力测量设备30要附接到待测量对象(例如嵌入在诸如混凝土等大量材料中，或者附接到诸如梁等支承结构)。
[0045]作为说明，张应力测量设备30包括IC 31，IC 31包括半导体衬底(例如硅)32以及在半导体衬底32上的张应力检测电路(例如基于压阻或压电(诸如使用锆钛酸铅)的电路)
33。半导体衬底32包括相对的第一和第二附接区域34、35。作为说明，张应力测量设备30包括耦合到第一附接区域34并且从第一附接区域34向外延伸以附接到待测量对象的第一附接板36以及将第一附接板36附接到第一附接区域34的第一机械耦合38(例如过孔、键合层、互锁特征等)。
[0046]作为说明，张应力测量设备30包括耦合到第二附接区域35并且从第二附接区域35向外延伸以附接到待测量对象的第二附接板37以及将第二附接板37附接到第二附接区域35的第二机械耦合39(例如过孔、键合层、互锁特征等)。在本实施例中，第一和第二附接板36、37是平面的并且与IC 31的主表面平行，但是在其他实施例中，第一和第二附接板可以是非平面的。
[0047]张应力检测电路33被配置成检测在第一和第二附接板36、37附接到待测量对象时施加在第一和第二附接板36、37的张应力。有利地，第一和第二附接板36、37提供更大的表面积用于从对象施加张应力，并且第一和第二附接板36、37可以实现在特定方向上测量张应力。
[0048]另一方面涉及一种制作要附接到待测量对象的张应力测量设备30的方法。方法可以包括形成至少一个IC 31，至少一个IC 31包括半导体衬底32以及在半导体衬底32上的张应力检测电路33，半导体衬底具有相对的第一和第二附接区域34、35。方法还可以包括:使第一附接板耦合到第一附接区域34并且使第一附接板36从第一附接区域34向外延伸以附接到待测量对象；以及使第二附接板37耦合到第二附接区域35并且使第二附接板37从第二附接区域35向外延伸以附接到待测量对象。张应力检测电路33检测在第一和第二附接板
36、37附接到待测量对象时施加在第一和第二附接板36、37的张应力。
[0049]现在另外参考图2，现在描述张应力测量设备130的另一实施例。在张应力测量设备130的本实施例中，上面已经关于图1讨论的这些元件增加100并且大部分在本文中不需要另外的讨论。本实施例不同于前一实施例之处在于，作为说明，这一张应力测量设备130包括在第一与第二附接板之间延伸的第一和第二弹性构件161、162。在本实施例中，第一和第二弹性构件161、162包括例如弹簧。有利地，第一和第二弹性构件161、162改善了张应力测量设备130的机械强度，并且可以修改能够测量的张应力的最大值，S卩，使其增加。
[0050]现在另外参考图3A和3B，现在描述张应力测量设备230的另一实施例。在张应力测量设备230的本实施例中，上面已经关于图1讨论的这些元件增加200并且大部分在本文中不需要另外的讨论。本实施例不同于前一实施例之处在于，作为说明，这一张应力测量设备230包括IC 231，IC 231包括在半导体衬底232的第一和第二附接区域234、235处延伸通过半导体衬底232并且经由例如焊接材料耦合到第一和第二附接板236、237的多个电传导过孔238a-238c、239a-239c以及在介电材料中的多个金属层280。
[0051 ]在本实施例中，第一和第二附接板236、237包括金属材料，并且第一和第二附接板与多个电传导过孔238a-238c、239a-239c之间可以存在另外的金属键合层(未示出)。有利地，张应力测量设备230可以经由第一和第二附接板236、237被容易地熔接(weld)/焊接(solder)/嵌入到结构支承元件(例如梁、管子、轨道)上。
[0052]现在另外参考图4A和4B，现在描述张应力测量设备330的另一实施例。在张应力测量设备330的本实施例中，上面已经关于图1讨论的这些元件增加300并且大部分在本文中不需要另外的讨论。本实施例不同于前一实施例之处在于，作为说明，这一张应力测量设备330包括IC 331，IC 331包括在半导体衬底332的第一和第二附接区域334、335处延伸通过半导体衬底332并且耦合到第一和第二附接板336、337的多个电传导过孔338a-338c、339a-339c。作为说明，张应力测量设备330包括环绕IC 331以及第一和第二附接板336、337的封装材料342，从而提供另外的弹性强度并且保护1C。封装材料342可以与第一和第二弹性构件161、162(图2)具有相同的功能，即修改能够测量的张应力的最大值。
[0053]在一些实施例(未示出)中，张应力测量设备330可以包括耦合到第一和第二附接板336、337用于与IC 331通信的外部系统。在这些实施例中，IC 331可以经由诸如电力线调制解调器等有线接口来传输所检测的张应力值。在本实施例中，第一和第二附接板336、337既具有机械目的，又具有电通信目的。IC 331与第一和第二附接板336、337之间的连接例如使用介电材料被电隔离。
[0054]现在另外参考图5，现在描述张应力测量设备430的另一实施例。在张应力测量设备430的本实施例中，上面已经关于图1讨论的这些元件增加400并且大部分在本文中不需要另外的讨论。本实施例不同于前一实施例之处在于，作为说明，这一张应力测量设备430包括第一和第二附接板436、437以及相对的第一和第二附接区域434、435，第一和第二附接区域434、435每个包括限定其间的过盈耦合的互锁特征438、439、443、444。互锁特征438、439、443、444可以使用掩模工艺来产生，掩模工艺之后是蚀刻(例如反应离子蚀刻(RIE工艺))工艺或激光钻孔工艺。
[0055]特别地，作为说明，互锁特征包括分别从第一和第二附接板436、437垂直地延伸的突出部438、439以及在IC 431中限定的开口443、444。在制造期间，第一和第二附接板436、437被定位成使得突出部438、439延伸通过开口 443、444，并且封装材料442被形成为填充在突出部与IC 431中的开口之间限定的裂缝。在一些实施例中，突出部438、439可以包括多个柱或者在第一和第二附接板436、437的侧面之间延伸的连续的壁。
[0056]现在另外参考图6A-6C，现在描述张应力测量设备530的另一实施例。在张应力测量设备530的本实施例中，上面已经关于图1和图5讨论的这些元件增加500并且大部分在本文中不需要另外的讨论。本实施例不同于前一实施例之处在于，作为说明，这一张应力测量设备530包括第一和第二附接板536、537以及相对的第一和第二附接区域534、535，第一和第二附接区域534、535每个包括被配置成限定其间的过盈耦合的侧向延伸的互锁特征538a-538b、539a-539b。特别地，作为说明，侧向延伸的互锁特征包括在第一和第二附接区域中并且分别在第一和第二附接板536、537中的互锁L状主要特征。
[0057]现在另外参考图7A和7B，现在描述张应力测量设备630的另一实施例。在张应力测量设备630的本实施例中，上面已经关于图1讨论的这些元件增加600并且大部分在本文中不需要另外的讨论。本实施例不同于前一实施例之处在于，作为说明，这一张应力测量设备630包括在半导体衬底632的相对的第一和第二附接区域634、635处由半导体衬底632承载的第一键合层638a、639a以及不同于第一键合层的第二键合层638b、639b，第二键合层638b、639b由第一和第二附接板636、637承载并且与第一键合层键合。第一键合层638a、639a以及第二键合层638b、639b每个可以包括金属键合层(诸如焊料)或者基于粘合剂的键合层。另外，在另一实施例中，第一键合层638a、639a以及最终第二键合层638b、639b每个可以沿着半导体衬底632的整个长度延伸。
[0058]现在另外参考图8，现在描述张应力测量设备730的另一实施例。在张应力测量设备730的本实施例中，上面已经关于图1以及7A和7B讨论的这些元件增加700并且大部分在本文中不需要另外的讨论。本实施例不同于前面的实施例之处在于，作为说明，这一张应力测量设备730包括耦合到第一和第二附接板736-737的相对的主表面的第一和第二 IC731a-731b。作为说明，张应力测量设备730包括将第一和第二IC 731a_731b耦合到第一和第二附接板736-737的第一和第二多个键合层638aa-639bb。有利地，第一和第二IC 731a-731b产生可以改善机械鲁棒性、提供冗余的对称结构，这可以改善张应力测量设备730的可靠性和使用寿命。在一些实施例(未示出)中，张应力测量设备730的第一或第二IC 731a-731b可以用虚设(dummy)衬底(例如硅)来代替。
[0059]现在另外参考图9，现在描述张应力测量设备830的另一实施例。在张应力测量设备830的本实施例中，上面已经关于图1和2讨论的这些元件增加800并且大部分在本文中不需要另外的讨论。本实施例不同于前一实施例之处在于，作为说明，这一张应力测量设备830包括在第一与第二附接板836、837之间延伸的弯曲的结构元件845、846。元件845、846、836和837可以产生如环/圈等结构，其可以改善机械鲁棒性，例如，减小/消除弯曲，但是在其他实施例(未示出)中，可以产生比环更复杂的机械结构。元件845和846可以具有与第一和第二弹性构件161、162(图2)相同的功能以修改能够测量的张应力的最大值。在一些实施例中，弯曲的结构元件845、846可以与第一和第二附接板836、837成整体，但是在其他实施例中，弯曲的结构元件845、846可以包括单独的弹性材料(诸如可锻塑的金属材料)部分。
[0060]现在另外参考图1OA和10B，现在描述张应力测量设备930的另一实施例。在张应力测量设备930的本实施例中，上面已经关于图1以及7A-7B讨论的这些元件增加900并且大部分在本文中不需要另外的讨论。本实施例不同于前一实施例之处在于，作为说明，这一张应力测量设备930包括在半导体衬底932的第一和第二附接区域934、935处由半导体衬底932承载的键合层938、939。键合层938、939可以包括例如粘附材料。
[0061]作为说明，张应力测量设备930包括由第二附接板937承载的电路板层947、由半导体衬底932承载的多个键合焊盘949a-949c、以及多个键合线948a-948c。作为说明，电路板层947包括由其承载用于连接到外部电路的多个电传导连接器950a-950c。多个键合线948a-948c分别将多个键合焊盘949a-949c耦合到多个电传导连接器950a-950c。
[0062]现在另外参考图1IA到IIH，现在描述张应力测量设备1030、1130、1230、1330、1430、1530、1630和1730的八个不同的实施例。在张应力测量设备1030、1130、1230、1330、1430、1530、1630和1730的这些实施例中，上面已经关于图1讨论的这些元件分别增加1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600和1700并且大部分在本文中不需要另外的讨论。这些实施例不同于前一实施例之处在于，作为说明，这一张应力测量设备1030、1130、1230、1330、1430、1530、1630和1730包括变化的形状。这些形状可以使用掩模工艺来产生，掩模工艺之后是蚀刻(例如反应离子蚀刻(RIE工艺))工艺或激光钻孔工艺。
[0063]现在另外参考图12，现在描述张应力测量设备1830的另一实施例。在张应力测量设备1830的本实施例中，上面已经关于图1讨论的这些元件增加1800并且大部分在本文中不需要另外的讨论。本实施例不同于前一实施例之处在于，作为说明，这一张应力测量设备1830包括集成在IC 1831的半导体衬底1832中的第一和第二附接板1836、1837。或者，换言之，作为说明，半导体衬底1832包括分别限定第一和第二附接板1836、1837的相对的端部。
[0064]作为说明，张应力测量设备1830包括环绕并且连接到IC 1831并且由半导体衬底1832承载的电传导天线迹线1852。如可以理解的，电传导天线迹线1852(即近场天线)耦合到张应力检测电路1833用于提供射频(RF)无线接口以便对IC 1831供电以及例如在混凝土结构内部在物理上不可访问时传输张应力值。应当理解，图12中的半导体衬底1832的形状是示例性的，并且可以采用图11A-11H中所描绘的任何形状。
[0065]换言之，张应力测量设备1830包括IC 1831，IC 1831包括半导体衬底8132以及在半导体衬底的检测部分上的张应力检测电路1833。半导体衬底1832可以包括从检测部分向外延伸并且要被附接到待测量对象的第一附接板部分1836以及从检测部分向外延伸并且要被附接到待测量对象的第二附接板部分1837。张应力检测电路1833可以被配置成检测在第一和第二附接板部分1836、1837附接到待测量对象时施加在第一和第二附接板部分I836、I837上的张应力。
[0066]另一方面涉及一种用于制作要附接到待测量对象的张应力测量设备1830的方法。方法可以包括形成至少一个IC 1831，至少一个IC1831包括半导体衬底1832以及在半导体衬底的检测部分上的张应力检测电路1833。半导体衬底1832可以包括从检测部分向外延伸并且要被附接到待测量对象的第一附接板部分1836以及从检测部分向外延伸并且要被附接到待测量对象的第二附接板部分1837。张应力检测电路1833可以检测在第一和第二附接板部分1836、1837附接到待测量对象时施加在第一和第二附接板部分1836、1837上的张应力。
[0067]现在另外参考图13，现在描述张应力测量设备1930的另一实施例。在张应力测量设备1930的本实施例中，上面已经关于图1和12讨论的这些元件增加1900并且大部分在本文中不需要另外的讨论。本实施例不同于前一实施例之处在于，作为说明，这一张应力测量设备1930包括第一和第二张应力检测电路1933a-1933b以及分别由半导体衬底1932的第一和第二附接板1936、1937承载并且耦合到第一和第二张应力检测电路的电传导天线迹线(即远场天线)1951、1952。应当理解，图13中的半导体衬底1932的形状是示例性的，并且可以采用图11A-11H中所描绘的任何形状。
[0068]现在另外参考图14A和14B，现在描述张应力测量设备2030的另一实施例。在张应力测量设备2030的本实施例中，上面已经关于图1讨论的这些元件增加2000并且大部分在本文中不需要另外的讨论。本实施例不同于前一实施例之处在于，作为说明，这一张应力测量设备2030包括封装材料2042，并且最终包括环绕IC 2031的保护层2053。当然，在本实施例中，封装材料必须包括充分的非弹性值。
[0069]在此，在本实施例中，第一和第二附接板2036、2037每个具有C形横截面，如有可能在图14B中最佳地示出的，并且它们部分环绕IC2031的周边。另外，如图14A中所示，第一和第二附接板2036、2037在IC 2031上限定C形状。
[0070]在一些实施例中，第一和第二附接板2036、2037每个可以具有在其中的多个开口。张应力测量设备2030可以配备有例如在封装材料2042中产生的紧固机械结构(例如孔、螺纹结构或其他机械结构)、以及如能够用于将张应力测量设备在机械上接合到必须在此测量张应力的结构/主体的线缆、绳索、皮带、连梁等部件。在其他实施例(未示出)中，介电材料2081可以从附接区域2034、2035去除以使在封装材料2042与半导体衬底2032的附接区域2034、2035的表面之间具有相同的粘附性，或者介电材料2081可以存在于IC 2031的顶部主表面和底部主表面上以使得封装材料2042的粘附均匀。封装材料2042以及最终保护层2053可以是例如模制化合物或者微型颗粒建筑材料。
[0071]现在另外参考图15，现在描述张应力测量设备2130的另一实施例。在张应力测量设备2130的本实施例中，上面已经关于图1讨论的这些元件增加2100并且大部分在本文中不需要另外的讨论。本实施例不同于前一实施例之处在于，作为说明，这一张应力测量设备2130包括第一和第二IC 2131a、2131b、在第一与第二IC之间的另外的天线层2154、以及包括封装材料2142的第一和第二附接板2136、2137。作为说明，另外的天线层2154包括衬底2056、以及由衬底2056承载的另外的电传导天线迹线2155。电传导天线迹线2155可以通过例如磁场耦合到第一和第二IC 2131a、2131b的电传导迹线2151、2152，然后另外的天线层2154与第一和第二IC 2131a、2131b电流隔离。在其他实施例中，另外的天线层2154可以在外部被承载，即通过封装材料2142的外表面来承载。另外的天线层2154可以通过线缆或者另外的天线系统(未示出)耦合到外部系统。
[0072]现在另外参考图16，现在描述张应力测量设备2230的另一实施例。在张应力测量设备2230的本实施例中，上面已经关于图1讨论的这些元件增加2200并且大部分在本文中不需要另外的讨论。本实施例不同于前一实施例之处在于，作为说明，这一张应力测量设备2230包括包含封装材料2242的第一和第二附接板2236、2237。另外，作为说明，第一和第二附接板2236、2237每个包括具有螺纹表面2257、2258的侧向末端部分。作为说明，IC 2231还包括由半导体衬底2232承载的电传导天线迹线2251。
[0073]现在另外参考图17A-17B，现在描述张应力测量设备2330的另一实施例。在张应力测量设备2330的本实施例中，上面已经关于图1讨论的这些元件增加2300并且大部分在本文中不需要另外的讨论。本实施例不同于前一实施例之处在于，作为说明，这一张应力测量设备2330包括包含封装材料2342的第一和第二附接板2336、2337。
[0074]另外，作为说明，张应力测量设备2330包括由封装材料2342承载的电路板层2347、由半导体衬底2332承载的多个键合焊盘2349a-2349c、以及多个键合线2348a-2348c。作为说明，电路板层2347包括由其承载的多个电传导连接器2350a-2350c(例如耦合到外部电路)。作为说明，张应力测量设备2330包括虚设衬底2359、以及将虚设衬底耦合到半导体衬底2332的键合层2360。有利地，虚设衬底2359可以改善张应力测量设备2330的机械鲁棒性。虚设衬底2359可以是半导体衬底(例如硅)并且然后封装材料2342可以具有到半导体衬底2332、2359的主表面的相同的粘附性。
[0075]现在另外参考图18A-18B，现在描述张应力测量设备2430的另一实施例。在张应力测量设备2430的本实施例中，上面已经关于图1讨论的这些元件增加2400并且大部分在本文中不需要另外的讨论。本实施例不同于前一实施例之处在于，作为说明，这一张应力测量设备2430包括包含封装材料2442的第一和第二附接板2436、2437。另外，作为说明，IC 2431包括在其中的开口用于容纳封装材料2442以限定第一和第二附接板2436、2437的机械耦合2438、2439。
[0076]现在另外参考图19，现在描述张应力测量设备2530的另一实施例。在张应力测量设备2530的本实施例中，上面已经关于图1讨论的这些元件增加2500并且大部分在本文中不需要另外的讨论。本实施例不同于前一实施例之处在于，作为说明，这一张应力测量设备2530包括包含封装材料2542的第一和第二附接板2536、2537，并且作为说明，IC 2531包括夹有IC的第一和第二虚设衬底2559a-2559b。另外，作为说明，IC 2531包括在其中的凹部2538a-2538b、2539a-2539b用于容纳封装材料2542以限定第一和第二附接板2536、2537的机械耦合。另外，封装材料在所有侧面环绕IC 2531。在另一实施例(未示出)中，凹部2538a-2538b、2539a-2539b可以产生在半导体衬底2532上并且在附接区域2534、2535中，并且第一和第二附接板2536、2537可以不存在。在其他实施例中，凹部2538a-2538b、2539a-2539b可以是具有多个凹部的图案化的表面，以改善封装材料2542的粘附性。
[0077]现在另外参考图20，现在描述张应力测量设备2630的另一实施例。在张应力测量设备2630的本实施例中，上面已经关于图1讨论的这些元件增加2600并且大部分在本文中不需要另外的讨论。本实施例不同于前一实施例之处在于，作为说明，这一张应力测量设备2630包括包含封装材料的第一和第二附接板2636、2637，并且作为说明，IC 2631包括夹有IC的第一和第二虚设衬底2659a-2659b。另外，作为说明，IC 2631包括在其中的凹部2638a-2638b、2639a-2639b用于容纳封装材料以限定第一和第二附接板2636、2637的机械耦合。
[0078]本领域技术人员在理解以上描述和相关联的附图中所呈现的技术的益处的情况下可以想到本公开的很多修改和其他实施例。因此，应当理解，本公开不限于所公开的具体的实施例，并且修改和实施例意在被包括在所附权利要求的范围内。
【主权项】
1.一种要附接到待测量对象的张应力测量设备，所述张应力测量设备包括: 至少一个集成电路(1C)，包括半导体衬底以及在所述半导体衬底上的张应力检测电路，所述半导体衬底具有相对的第一附接区域和第二附接区域； 第一附接板，耦合到所述第一附接区域并且从所述第一附接区域向外延伸以附接到所述待测量对象；以及 第二附接板，耦合到所述第二附接区域并且从所述第二附接区域向外延伸以附接到所述待测量对象； 所述张应力检测电路被配置成检测在所述第一附接板和所述第二附接板附接到所述待测量对象时施加在所述第一附接板和所述第二附接板上的张应力。2.根据权利要求1所述的张应力测量设备，其中所述至少一个IC包括在所述半导体衬底的所述第一附接区域和所述第二附接区域处延伸通过所述半导体衬底并且耦合到所述第一附接板和所述第二附接板的多个电传导过孔。3.根据权利要求1所述的张应力测量设备，还包括在所述第一附接板与所述第二附接板之间延伸的第一弹性构件和第二弹性构件。4.根据权利要求1所述的张应力测量设备，还包括环绕所述至少一个IC以及所述第一附接板和所述第二附接板的封装材料。5.根据权利要求1所述的张应力测量设备，其中所述第一附接板和所述第二附接板以及相对的所述第一附接区域和所述第二附接区域均包括被配置成限定其间的过盈耦合的互锁特征。6.根据权利要求1所述的张应力测量设备，还包括在所述半导体衬底的相对的所述第一附接区域和所述第二附接区域处由所述半导体衬底承载的第一键合层以及不同于所述第一键合层的第二键合层，所述第二键合层由所述第一附接板和所述第二附接板承载并且与所述第一键合层键合。7.根据权利要求1所述的张应力测量设备，其中所述至少一个IC包括第一IC和第二 1C。8.根据权利要求1所述的张应力测量设备，其中所述第一附接板和所述第二附接板均具有在其中的多个开口。9.根据权利要求1所述的张应力测量设备，还包括由所述第一附接板和所述第二附接板中的至少一个附接板承载并且耦合到所述张应力检测电路的至少一个天线迹线。10.—种要附接到待测量对象的张应力测量设备，所述张应力测量设备包括: 至少一个集成电路(1C)，包括半导体衬底以及在所述半导体衬底上的张应力检测电路，所述半导体衬底具有相对的第一附接区域和第二附接区域； 第一附接板，耦合到所述第一附接区域并且从所述第一附接区域向外延伸以附接到所述待测量对象； 第二附接板，耦合到所述第二附接区域并且从所述第二附接区域向外延伸以附接到所述待测量对象，所述第一附接板和所述第二附接板均具有在其中的多个开口 ；以及 至少一个天线迹线，由所述第一附接板和所述第二附接板中的至少一个附接板承载并且耦合到所述张应力检测电路； 所述张应力检测电路被配置成检测在所述第一附接板和所述第二附接板附接到所述待测量对象时施加在所述第一附接板和所述第二附接板上的张应力。11.根据权利要求10所述的张应力测量设备，其中所述至少一个IC包括在所述半导体衬底的所述第一附接区域和所述第二附接区域处延伸通过所述半导体衬底并且耦合到所述第一附接板和所述第二附接板的多个电传导过孔。12.根据权利要求10所述的张应力测量设备，还包括在所述第一附接板与所述第二附接板之间延伸的第一弹性构件和第二弹性构件。13.根据权利要求10所述的张应力测量设备，还包括环绕所述至少一个IC以及所述第一附接板和所述第二附接板的封装材料。14.根据权利要求10所述的张应力测量设备，其中所述第一附接板和所述第二附接板以及相对的所述第一附接区域和所述第二附接区域均包括被配置成限定其间的过盈耦合的互锁特征。15.—种制作要附接到待测量对象的张应力测量设备的方法，所述方法包括: 形成至少一个集成电路(1C)，所述至少一个IC包括半导体衬底以及在所述半导体衬底上的张应力检测电路，所述半导体衬底具有相对的第一附接区域和第二附接区域； 将第一附接板耦合到所述第一附接区域并且使所述第一附接板从所述第一附接区域向外延伸以附接到所述待测量对象；以及 将第二附接板耦合到所述第二附接区域并且使所述第二附接板从所述第二附接区域向外延伸以附接到所述待测量对象； 所述张应力检测电路用于检测在所述第一附接板和所述第二附接板附接到所述待测量对象时施加在所述第一附接板和所述第二附接板上的张应力。16.根据权利要求15所述的方法，还包括形成多个电传导过孔以使所述多个电传导过孔在所述半导体衬底的所述第一附接区域和所述第二附接区域处延伸通过所述半导体衬底并且耦合到所述第一附接板和所述第二附接板。17.根据权利要求15所述的方法，还包括耦合第一弹性构件和第二弹性构件以使所述第一弹性构件和所述第二弹性构件在所述第一附接板与所述第二附接板之间延伸。18.根据权利要求15所述的方法，还包括形成封装材料以使所述封装材料环绕所述至少一个IC以及所述第一附接板和所述第二附接板。19.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一附接板和所述第二附接板以及相对的所述第一附接区域和所述第二附接区域均包括被配置成限定其间的过盈耦合的互锁特征。20.根据权利要求15所述的方法，还包括:在所述半导体衬底上在所述半导体衬底的相对的所述第一附接区域和所述第二附接区域处形成第一键合层，以及形成不同于所述第一键合层的第二键合层，所述第二键合层在所述第一附接板和所述第二附接板上并且与所述第一键合层键合。21.根据权利要求15所述的方法，其中所述至少一个IC包括第一IC和第二 1C。22.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一附接板和所述第二附接板均具有在其中的多个开口。23.根据权利要求15所述的方法，还包括形成至少一个天线迹线，所述至少一个天线迹线由所述第一附接板和所述第二附接板中的至少一个附接板承载并且耦合到所述张应力检测电路。24.一种要附接到待测量对象的张应力测量设备，所述张应力测量设备包括: 至少一个集成电路(IC)，包括半导体衬底以及在所述半导体衬底的检测部分上的张应力检测电路； 所述半导体衬底包括: 从所述检测部分向外延伸并且要附接到所述待测量对象的第一附接板部分，以及 从所述检测部分向外延伸并且要附接到所述待测量对象的第二附接板部分， 所述张应力检测电路被配置成检测在所述第一附接板部分和所述第二附接板部分附接到所述待测量对象时施加在所述第一附接板部分和所述第二附接板部分上的张应力。25.根据权利要求24所述的张应力测量设备，还包括在所述第一附接板部分与所述第二附接板部分之间延伸的第一弹性构件和第二弹性构件。26.根据权利要求24所述的张应力测量设备，还包括环绕所述至少一个IC的封装材料。27.根据权利要求24所述的张应力测量设备，其中所述至少一个IC包括第一IC和第二1C。28.根据权利要求24所述的张应力测量设备，其中所述第一附接板部分和所述第二附接板部分均具有在其中的多个开口。29.根据权利要求24所述的张应力测量设备，还包括由所述第一附接板部分和所述第二附接板部分中的至少一个附接板部分来承载并且耦合到所述张应力检测电路的至少一个天线迹线。30.—种制作要附接到待测量对象的张应力测量设备的方法，所述方法包括: 形成至少一个集成电路(1C)，所述至少一个IC包括半导体衬底以及在所述半导体衬底的检测部分上的张应力检测电路； 所述半导体衬底包括: 从所述检测部分向外延伸并且要附接到所述待测量对象的第一附接板部分，以及 从所述检测部分向外延伸并且要附接到所述待测量对象的第二附接板部分， 所述张应力检测电路用于检测在所述第一附接板部分和所述第二附接板部分附接到所述待测量对象时施加在所述第一附接板部分和所述第二附接板部分上的张应力。31.根据权利要求30所述的方法，还包括将在所述第一附接板部分与所述第二附接板部分之间延伸的第一弹性构件和第二弹性构件耦合。32.根据权利要求30所述的方法，还包括形成环绕所述至少一个IC的封装材料。33.根据权利要求30所述的方法，其中所述至少一个IC包括第一IC和第二 1C。34.根据权利要求30所述的方法，其中所述第一附接板部分和所述第二附接板部分均具有在其中的多个开口。35.根据权利要求30所述的方法，还包括形成至少一个天线迹线，所述至少一个天线迹线由所述第一附接板部分和所述第二附接板部分中的至少一个附接板部分来承载并且耦合到所述张应力检测电路。
【文档编号】G01L1/18GK105841848SQ201510850232
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年11月27日
【发明人】A·帕加尼, B·穆拉里, F·G·齐格利奥利
【申请人】意法半导体股份有限公司