辐射传感器及其制造方法与流程
本发明涉及一种辐射传感器及其制造方法。
背景技术：
现代的辐射传感器必须满足不同的边界条件。一方面，它们必须足够小，以使其整合至小型设备与结构中。此外，它们必须具有简易选择光谱的特性，以相对于辐射光做出回应，使它们能在可见光的光谱范围(波长400至800nm)、红外线的光谱范围(波长大于800nm)或紫外线的光谱范围(波长小于400nm)中，特别指定或直接排除特定的波长范围，以根据入射的辐射产生电信号。当辐射传感器用于具有显著振动及震荡的机械性需求环境中，或是具有大范围数量及/或大范围的温度变化周期的热能性需求的环境中，必须注意传感器的接线的耐久度。上述的传感器可以是对于可见光及/或红外线敏感的，例如，光电二极管(photodiode)或光敏晶体管(phototransistor)。
辐射传感器具有辐射感测芯片，以根据入射的辐射产生电信号。可以在芯片的上表面设置滤波层，该滤波层具有所需的传送特定波长范围或阻挡特定波长范围的辐射选择性，以建立上述的波长选择性。这样的滤波层与芯片相比通常相对较薄。这样的滤波层是先大面积地铺设在大面积的芯片结构上，然后将芯片结构切割分离。如此一来，滤波层覆盖芯片的上表面，但没有覆盖芯片的侧表面，于是芯片的侧表面会对辐射敏感，如果有任何形式的辐射入射芯片的侧表面时，可能会破坏芯片上表面的辐射选择性。
另外，随着芯片的上表面逐渐缩小，入射的可转换辐射功率也随之缩小。上述设计对于辐射收集与辐射转换的限制必须避免。
已知的辐射传感器的构造如图8a至图8c所示。
图8a示出一种使用金属模具的构造，其缺点是芯片的侧壁被曝露，以使施用在芯片上表面的颜色过滤器就失去作用。
图8b示出一种根据德国专利申请案编号de102015116263a1的传感器芯片，其具有预先成形的导体结构和外框结构。该外框相隔一距离围绕于传感器芯片，并延伸超出芯片高度，以在稍后填充一种透明铸造化合物。此结构对于芯片侧表面也没有足够包覆。外框延伸超出芯片上表面会造成斜入射时入射辐射的阴影，而因此降低芯片的灵敏度。
图8c示出一种使用薄膜辅助成形(filmassistedmolding,fam)技术将一个外框横向塑造(mold)于传感器芯片的结构。该外框延伸超出芯片的上表面，以供后续透明层材料的填充。芯片表面的边缘区域可能会被外框区域地覆盖。这种覆盖独立地降低辐射角的传感器敏感度。如图8b的实施例已示意，高边缘的阴影将导致至少辐射的斜入射。因此芯片灵敏度仍受限于此实施例。
德国专利申请号de102014100743a1叙述了一种用于零件制造的薄膜辅助成形制程。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种辐射传感器，其具有容易设定的波长选择性，同时具有高灵敏度与小尺寸。本发明还提供该辐射传感器的制造方法。
本发明的独立权利要求书的技术特征可实现以上目的。
辐射传感器具有根据权利要求书1所述的技术特征。所述辐射传感器包括基板、(直接或间接地)设置于基板上的辐射感测芯片、以及邻接至芯片侧表面并围绕芯片的防辐射外框。辐射可穿透层设置于芯片上方，或(示意为)设置于芯片上表面上的滤波层的上方。防辐射外框在芯片的上缘不延伸或仅(可忽略不计地)延伸超出芯片的内周缘的实质部。辐射可穿透层横向延伸超出芯片并且迭设于防辐射外框上或位于防辐射外框上方。
上述的“横向”是指与基板表面平行的程度。而“垂直”是指与基板表面垂直的方向。
防辐射外框可横向地围绕芯片，而且可特别地在芯片的整个高度上接触芯片的侧表面。防辐射外框沿着防辐射外框的内周缘的实质部不延伸或不实质地延伸超出至芯片的上缘，或超出芯片的上表面的平面，特别是在垂直方向上，防辐射外框在横向方向上沿着其内周缘的部分不覆盖芯片的上表面。然而，以上情况不一定适用在外框的全部内周缘，特别是对于外框中可能嵌入一条或更多条接合线时(如后续所描述)。防辐射外框也可以特别构造成使其位置不低于或不实质地低于芯片的上缘。
上述的外框的“内周缘”可理解为沿着芯片的侧表面的外框的周缘。上述的外框内周缘的“实质部”可以被定义为外框的总内周缘的路径区段，且可以至少占此周缘的30％、50％、70％或80％。由于制造技术的原因，有意或无意的结果可以是外框在不实质地超出外框边缘的由该周缘上看起来是非连续的多个点处延伸出外框边缘。同样的，不实质地延伸超出的外框边缘的区域在该周缘上来看也是非连续的。上述所指尺寸后续将有关于独立区域长度的总和。
将防辐射外框附接在传感器芯片上，使外框接触传感器芯片的侧表面具有使侧表面被覆盖及因此不作为辐射转换的效果。传感器上表面上的滤波层可因此不会被辐射所绕开。由于外框不实质地延伸超出芯片上表面，因此不须进一步提供遮蔽结构或直接地覆盖传感器芯片上表面的结构，或仅小部分地提供，以使敏感度损伤程度还减少。
另外，横向延伸超出芯片的辐射可穿透层可通过特别是散射、多重散射、反射和多重反射将更多辐射从芯片上表面之外引导朝向芯片上表面，以提高芯片灵敏度。
上述的构造因此结合结构性特征，一方面可避免或减少降低芯片灵敏度的结构，另一方面增加了提高芯片灵敏度的结构。由此，本发明整体而言可提供具有良好的灵敏度和波长选择性的辐射传感器。
辐射感测芯片通常会连接至其他电性或电子结构，例如通过一条或多条接合连接，如导电迹线连接到载体、基板、电路板、导体框架或导线架。本发明的一个重点是对于这些接合连接的保护。一般而言，为此会有两种可能性，一种是将接合连接铸入框架的材料，或是将接合连接铸入辐射可穿透层的材料。
接触芯片的接合线通常连接在辐射感测芯片的上表面，然后至少向外横向延伸，再向下延伸至电路板、基板或导线架上的金属目标表面。进一步的连接可例如通过到基板另一面的可自由接触的接触表面，以使表面安装装置(surfacemounteddevice,smd)组件被制造。
一种保护接合线的方式是在制作防辐射外框之前先固定接合线，然后在制作外框的过程中，将接合线铸入外框的材料中，以使接合路径横向设置于芯片旁，且向下延伸至载体/基板的接合线铸入初始描述的外框的任何呈现的材料中，但也要实现遮挡以使位于芯片上方的接合线或线的区域铸入外框材料延伸至部分超出芯片。前述的外框材料，其本身不是透明的，之后会覆盖芯片上表面的特定区域。在这样的实施例中，一个或多个前述的外框材料的连续部分会在垂直方向上延伸超出芯片上表面并且在横向方向上覆盖芯片上表面。
外框材料的热膨胀系数可以简易适配于接合材料或其他组件，特别是基板，的热膨胀系数，以使当辐射传感器可以使用于温度较为严苛的环境，例如温度变化剧烈而频繁的环境时，此种构造可以特别被提供。汽车生产线就是一个例子。
另一种保护接合线的方式是将接合线嵌入辐射可穿透层的材料。在此构造中，外框是在配置接合连接之前制造于芯片周围，并且的确使其具有凹槽于芯片旁，其凹槽向下延伸至接合连接的目标表面。在外框生产线制造以此方式设计后，接合连接可从芯片上表面延伸通过基板表面上的凹槽。先前论述的辐射可穿透层之后铺设在芯片上表面以及芯片上表面旁边的外框。如此一来，辐射可穿透层也会覆盖接合连接。如此可以进入外框的开口，并且之后可以将连接线铸入前述的开口以保护。
本实施例的接合线和辐射可穿透层的设计使得辐射可穿透层完全将接合线密封于芯片上表面上。在此构造中，芯片上表面完全没有遮盖材料，因此具有良好的灵敏度。相对于热膨胀系数之间的关系使得辐射传感器完全足以适用于温度比较不严苛的环境。
以上实施例中，传感器芯片最终可具有一个、两个或更多的辐射可穿透层，特别是滤波层可能在芯片生产过程中直接铺设在芯片的上表面上。另外，在传感器的生产过程中，可以铺设前述的辐射可穿透层，其中辐射穿透层可能为一个或更多个。辐射可穿透层具有保护功能，也具有上述的引导并收集芯片上表面之外区域的辐射。辐射可穿透层可设计成具有滤波功能或具有波长选择性，因此除了直接铺设在芯片上的滤波层之外，辐射可穿透层也可以具有滤波效果。
滤波层及/或辐射可穿透层的波长选择性可以设计成在红外线、可见光和/或紫外线的光谱范围中阻断或传送波长或波长范围。
外框的材料可为或可包括热塑性塑料或热固性塑料，或可为混合物材料。外框材料较佳的是起初可流动或可塑形然后可硬化的塑料，或包括人造树脂。前述的混合物材料可包括颗粒状或粉状的填充物，特别是该填充物的热膨胀系数可使整个外框材料具有适配的热膨胀系数。膨胀系数α可以是在辐射传感器的接合线或基板的材料的膨胀系数的30％和200％之间。前述的填充物材料可包括玻璃颗粒、玻璃粉、二氧化硅、陶瓷材料或其他类似材料。
如上所述，防辐射外框不应延伸出或应
外框或外框的区域，可以在芯片的上缘侧向外的垂直方向上延伸超出芯片上表面，并且特别自芯片横向间隔。如此的延伸区域可在芯片周围以环形墙方式围绕，以使盆地或盆状结构被提供，用于辐射可穿透层的材料可被倒入，而后于生产过程中以液态形式注入，然后硬化。该环形墙超出芯片上表面的高度相对于芯片的最大范围可以是小数值，可以是超出芯片最大范围的3％或5％，也可以芯片最大范围的20％、15％或10％以下。上述的外框延伸区域的最高点和芯片边缘的距离至少为芯片最大范围的10％或20％，或者该最高点可位于辐射传感器组件的边缘。上述外框的垂直延伸部可沿着外框的整个周缘，或仅沿着外框周缘的一部分提供，而且可自外框上缘开始延伸。外框可在此形成一个浅漏斗角，其可以，例如小于30度、20度、15度或10度。上述的外框延伸部分也可以仅在横向上和芯片上缘间隔一段距离，而且可以特别自芯片横向相隔一特定距离开始连续向上延伸。这样的实施例可确保至少大部分避免斜入射时入射辐射的阴影，与其造成的灵敏度下降。
在与基板平行方向上的芯片最大范围可以小于6毫米、4毫米或2毫米。
具有上述结构特征的外框可使用薄膜辅助成形(filmassistedmolding,fam)制程来制造。外框的铸造基本上可用硬质阴模，例如金属阴模，来塑形。上述制程提供一薄膜，该薄膜紧贴模具表面。该薄膜被真空通道吸入模具的凹陷处。薄膜具有密封效果，一方面可以，例如，像密封环一样迭在芯片上，因此避免外框材料在塑造过程时流入传感器上表面上方。如果使用硬质形状，就几乎无法完成，因为芯片材料本身质硬而脆，并且将使其因牢固接触于需要密封的模具而破裂。在外框塑造完成后，薄膜还可帮助成品从模具脱离。
基板或附加电路板可以是预制的已具有合适导体结构的电性绝缘附加电路板、框架或导线架。该导体结构可提供于基板的两个主要表面或内嵌于其中。导体结构可以透过载体材料连接。在基板一侧(也就是传感器外侧)，可设置被制造组件的外部电性接触。在基板另一侧(也就是内侧)，内部线，例如以如连接垫的连接目标作为接合连接朝向芯片、线路连接导通孔、以及其他导线。
在上述的基板或导线架上，除了辐射感测芯片以外，传感器还可以具有其他连接组件。这些组件可设计成集成电路。这些组件可连接辐射感测芯片，而且可例如作为处理、放大及/或转换来自芯片的信号，例如从模拟信号到数字信号的转换。后续电路组件可以被导线连接，且因此为预制基板的一部分，也可以之后铸入至防辐射外框的材料中。若有需要，这些传感器组件可具有两个、三个、四个或更多外部连接点，例如可在基板较低侧，以提供表面安装装置(smd)组件，例如至少两个组件可以用于传输模拟或数字的串行信号(serialsignal)，可选地一或两个进一步的组件用于电源，并且可选地进一步的组件用于输入和输出控制信号。
一种用于制造辐射传感器的方法，特别是前述的辐射传感器，其包括以下步骤：将辐射感测芯片固定于合适预制的基板上；使用薄膜辅助成形(filmassistedmolding,fam)制程塑造在芯片上的外框，以使外框接触芯片的外周缘，且沿着外装的内周缘的实质部不延伸超出或不实质地延伸超出或低于芯片轮廓的上周缘；以及，在芯片上方铺设辐射可穿透层，该辐射可穿透层至少在外框至芯片侧面的区域上方。
使用薄膜辅助成形制程在外框的生产上可使实际传感器芯片及连接线区域的外框的细线细工或覆盖连接线或可选连接于连接线的通道成为可能。
根据接合线的希望覆盖的形式，芯片和其他结构之间的接合连接可以布置在外框生产之前或之后，如上所述。
传感器的制造可以是将多个芯片固定在大型且合适预备的图案化形式的基板或附加电路板上，然后一起后续处理于连续基板上(外框生产、接合、辐射可穿透层的应用)。例如以10*20的方阵开始连续的传感器组件。通常仅在共同制造的结构制成后进行切割以将单独的传感器分离。
在第一个共同基板上同时制造多个传感器时，全部辐射传感器的外框可以如共同铸造结构共同被制造，也就是将液态外框材料注入芯片周围，使芯片以孤立的形式置于一开始的液态铸造混合物，且可能的话，置于已接合的芯片上，并注入于后续电路组件上且薄膜辅助形状允许可能的区域。之后将硬化的外框材料的区域作传感器的分离(切割)。
如果在注入外框材料于大批辐射传感器的共同生产之后会有一个相对平坦的表面，则辐射可穿透层的材料可注入于其上，以使其均匀延伸至全部要被制造的传感器组件或扩散且均匀地覆盖芯片。之后会硬化且后续被切割分离
相反地，如果外框至芯片侧表面的栅格状的突起部置于各个单独的传感器芯片之间且围绕他们，盆状结构可以独立地填充于单独的传感器芯片上。材料在每个实施例流经个别的盆状结构，然后硬化。最后通过沿着这些突起部切割分离。
然而，辐射可穿透层也可以上述制造方式制造半完成的辐射传感器，特别是已提供外框，或是尚未将大数目的半完成的辐射传感器连续切割分离，并于外框塑造后将其加至另一个模具，使得只要其仍为液态且其液态材料之后可以硬化，以提供辐射穿透层塑形。
附图说明
接下来将通过实施例和以下附加图式描述本发明：
图1为一个辐射传感器的剖面图；
图2为该辐射传感器的俯视图；
图3a和图3b分别为该辐射传感器的接合区的剖面图和俯视图；
图4a和图4b分别为该辐射传感器的接合区的进一步的剖面图和俯视图；
图5为该辐射传感器的尺寸示意图；
图6为用于说明薄膜辅助成形制程的示意图；
图7为边缘设计的特征的示意图；
图8a至图8c为现有技术的示意图。
具体实施方式
图1示出辐射传感器10剖面在超出可能存在的接合连接的剖面图。图2示出图1的剖面位置。
基板14可以是印刷电路板、陶瓷基板、导体框架(例如导线架)或其他类似的基板。辐射感测的传感器芯片11固定在基板14上，例如可通过黏结层13黏着于基板14上。这里可以提供与基板14的电性接触。芯片11进一步也可以仅间接固定在基板14上，特别是经由一个或多个中介组件或中介层固定在基板14上。传感器芯片11可以具有两个主要表面11u和11o。下方的主要表面11u面向基板14，黏结层13可与下表面11u接合。上方的主要表面11o，即芯片11的上表面，为曝露于入射辐射的实际收集辐射的表面。然而，在芯片11的制程中，滤波层12可被应用以影响所需的波长选择性。
金属接触表面15可连通外界，并且从外界焊接。超出此俯视图外的区域，可以连接于基板14的上表面上的电性组件。如上述的传感器组件可具有电路组件(未图标)，这些电路组件可连接至基板14上的导线或基板14中，或是穿过基板14至芯片11及/或金属接触表面15。
防辐射外框16围绕芯片11。其设计或制造以直接接触芯片11的侧表面11s。特别是防辐射外框16可以直接紧贴着芯片11的侧表面11s而铸造成形。上述制造使得至少芯片11的上边缘11a(上缘)的宽区域中，直接接触上边缘11a的外框16不会延伸或不实质地延伸超出上边缘11a，并且不会或不实质地低于，且或是不覆盖芯片上表面11o以获得上述所称的效果。
上述的上边缘11a的区域可以占上表面11o的周长或芯片11的上边缘11a的总长度的至少30％、50％、70％、75％或80％。在另一实施例中，上述的区域可替换为上边缘11a的总长度的100％，下文会进一步说明。
辐射可穿透层17是在制造外框16之后才铺设。辐射可穿透层17包括位于芯片11的上表面11o的横向周边的区域17s。区域17s可直接迭设在外框16上，或者，至少可以设置在外框16上方。区域17s对于朝向芯片11的上表面11o的辐射具有散射(scattering)作用。辐射穿透层17的横向周边的区域17s的辐射发散效果比辐射可穿透层17直接位于芯片11的上表面11o的上方的辐射发散效果更强，通过获得增加的辐射强度以提高辐射传感器10的灵敏度。
基板14、外框16以及辐射可穿透层17的朝外的侧壁可以是相对陡峭的，并且互相对齐。可以通过单独的传感器芯片11之间的切割使一起制造的结构分离，并将分离后一起制造且分离后的多个传感器结构切割以制造出来。
图2示出一个单独的辐射传感器的俯视示意图，省略了可能在区域周围存在的接合连接。图3和图4可视为图2的补充。芯片11的外轮廓11a可以是矩形或正方形(quadratic)。然而其他形状也可被接受。
外框16在放射方向上视为其向外接触于传感器芯片11。因而造成所欲覆盖，以使可能置于传感器芯片11上的滤波层12不会被侧向的入射辐射所绕过。辐射可穿透层17设置向上位于传感器芯片11之上和外框16上。如上所述，外框16、基板14和辐射可穿透层17可具有因为制程中的切割分离而制造的共同的外轮廓。然而，单独的辐射传感器生产也可被接受。单独制造的辐射传感器的外轮廓可以不同于图1所示，且较图1所示的外轮廓不陡峭。
图3a示意性地示出接合区(bondregion)的构造的一个实施例的剖面图；图3b示意性地示出该接合区的俯视图。在本实施例中，通常有至少一个接合线(bondwire)31。在此实施例中，接合线31与芯片11的上表面11o上至少另一个接合线大约平行，且之后开始向外横向延伸，然后向下延伸，例如延伸至导电迹线或相似物的接合垫32上。接合线31完全嵌入框架16的材料中。接合线31在外框16制造之前产生。在芯片11上方的接合线31的区域中，外框16同时具有顶盖16a，且其覆盖于芯片11的上表面11a区域的一部分，其对应于接合线31的覆盖处。在此实施例中，因此存在有外框不明显延伸超出芯片上表面11o的区域，并且外框将其覆盖以嵌入接合线31，而且在芯片上表面11o之上。
图3b以虚线示出了内嵌于不透明外框材料的接合连接，也示出了位于芯片上表面11o上方的顶盖16a的边缘16c。例如，示出的延伸部可以被设计成芯片11的轮廓的切割角。然而，也可以从芯片上表面11o的边缘或角落以如手指延伸的方式延伸至芯片上表面11o。
除了顶盖16a以外，如其他所需，位在芯片边缘11a的外框材料因此实质地维持在芯片11的上表面11a的高度水平。路径部分可以是芯片边缘不延伸或不实质地延伸超出的区域，其可占芯片所有侧边的边缘11a的总长度的至少30％、50％、70％、75％或80％。
顶盖16a较佳的可为芯片11的上表面11o的至多40％、30％、20％、15％或10％，以使芯片11被外框材料覆盖的感测表面11o面积为小。
图3a也示出了辐射可穿透层17覆盖并迭设在顶盖16a区域中的外框区域上。然而，顶盖16a也可以从辐射可穿透层17往上延伸。
顶盖16a可以通过单一的塑造制程一起制造，只要阴模具有合适的形状，可选用薄膜辅助成形。在顶盖16a的区域中，阴模具有凹陷构造，使拱门处置于接合线上方，并且其之后被用于填充外框的材料填充于其中。在薄膜辅助的塑造制程中，通过真空形成将薄膜吸入上述凹陷凹槽，以使实际塑造前将接合线31停留在制造出来的自由空间中，接着最终被顶盖16a的外框材料所包围。
图4a所示的实施例中，如同与至少另一接合线一起，接合线31被模塑在辐射可穿透层17的材料中。为了这个目的，外框16具有一凹槽16b，凹槽16b延伸至接合连接31的目标表面32上。外框的生产包括凹槽16b的生产发生于接合线31的制造之前。在图4a和图4b的实施例中，芯片边缘不延伸或不实质地延伸超出外框16的周长的100％。
凹槽16b可以通过单一的塑造制程和外框16一起生产，只要阴模具有合适的形状，可选用薄膜辅助成形。凹槽16的区域中，该阴模因此具有凸出的、锥形或圆柱形的结构，此结构会被填充于外框材料的外框材料包围。开口16b之后维持于外框中穿过接合线31连接于接合垫32的地方。在后续的辐射可穿透层17的制造过程中，辐射可穿透层17的材料会流入开孔16b，并连同此层的部分17a密封接合线31，如图4b所示。
在此必须指出，芯片11不是必须要具有接合连接。芯片11可合适且直接连结及连接其下侧，以使图3a、图3b、图4a、图4b的实施例所示出的角落区域并非必须，且图2未图标的角落区域会像是图3a、图3b、图4a、图4b所示出。芯片11的电性连接可以置于其下方侧11u。
图3a和图4a示出导通孔(via)33，例如，接合垫32可通过导通孔33连接至接触表面15。然而，在另一实施例中实现辐射传感器从外界通过基板表面上的接触表面来接触。对应于导电迹线32的区域也可以被焊接，之后在模制外框时于基板上保持其不被接触。
图5示出相关的尺寸。尺寸em是传感器芯片11的最大范围，em可以是从图2中的传感器芯片11的右下角延伸至左上角的对角线。尺寸em可以小于6毫米、4毫米或2毫米。不实质延伸部以高度h标示。高度h可为芯片11在与基板14平行的方向上的最大范围em的至多10％、3％、2％或1％。芯片11的厚度标示为dc，dc可以小于1毫米、500微米或300微米。滤波层12的厚度标示为df，df可以小于50微米、30微米或20微米。数值ds为辐射可穿透层17的厚度，ds可以小于1毫米或500微米，而且ds可以大于50微米或100微米。尺寸lu为辐射可穿透层17延伸超出芯片11的上表面11o的侧向悬垂17s(请参照图7)，lu可以被外框16的表面所限制，然而，也可以受到其他限制。尺寸lu可以至少是辐射可穿透层17的厚度ds的一倍、两倍或三倍，或者lu至少可以达到100微米、200微米、500微米或1毫米。外框16在芯片边缘11a和外框16的外侧轮廓16z之间的横向最小宽度标示为br(请参照图7)。外框16的外侧面16z可以是整个辐射传感器的最外侧边界(如图2所示出的俯视图)。宽度br可以大于50微米、100微米、200微米、500微米、1毫米或2毫米，及/或宽度br可以小于5毫米、2毫米或1毫米。外框16的宽度从芯片11整体的周长来看，可不须为一致，也就是说，可呈现不规则的宽度。
外框16的材料可包括起初可塑造或可流动然后之后硬化的塑料，例如热固性的塑料材料或树脂，其膨胀系数(coefficientofexpansion)α可以是在辐射传感器10的接合线或基板的材料的膨胀系数的30％和200％之间的范围。传感器芯片11可包括经适当处理的半导体材料，例如具有不同掺杂分量(dopingamount)、掺杂分布(dopingprofile)及/或不同的pn过渡(pntransition)的硅或其他类似材料。滤波层12可以是或包括一个或多个干涉滤光片(interferencefilter)、色彩滤光片(colorfilter)或其他类似的滤光片。辐射可穿透层17可以是大致透明的材质，或可具有经适当选择的波长选择性。辐射可穿透层17可以是或包括热固性塑料或环氧(epoxy)材料，也可以是或包括硅胶(silicone)。
一般来说，传感器芯片11的上表面11o可以完全地或区域地对辐射敏感(即，将辐射转换成电信号或有助于设置于较低层的辐射转换)。上表面11o的边缘区域，即上表面11o沿着传感器芯片11的上周边缘11a(上缘)延伸的部分，也特别可以对全部对周边或区域的辐射敏感。传感器芯片11具有对于区域或全部周边的辐射敏感的侧表面11s。因此传感器芯片11的辐射敏感区域可以自感侧器芯片11的上表面11o延伸至传感器芯片11的上表面11o的边缘区域，直至感侧器芯片11的侧表面11s。其中，辐射敏感表面可以被本发明所揭内容解决，它们也可以被理解为如设置于前述表面下方的材料容积。
传感器芯片11的接触一般可以从单一表面，例如芯片的上表面11o的连接方式来实现。芯片11可包括通往其他表面的导通孔。然而，芯片11的接触也可通过设置于主表面11o及11u的两个互相相对的连接来实现，其中主表面11o及11u其中的一者可以为接合连接。其他不同的接触模式也是可能的。芯片11的辐射转换特性可通过掺杂参数(dopingparameters)、可选的半导体层厚度、可能地掺杂分布、材料选择及/或其他参数来设定。
图6为薄膜辅助成形的特征高度示意图，图6示出的是在塑造外框16之前已放置模具的状态。刚性模具61放置于部分完成的传感器组件11至17(但不包含外框16)上方。薄膜64依循模具61的下表面61a并紧密接触，且其下方侧面向辐射传感器10。在例如隔着一段距离围绕接合线31处存在有凹陷区域，薄膜65朝向表面61a被吸住以使其容积通过通道62连接至真空来源63。以此方式可以将薄膜64和模具61的下表面61a之间的空气/气体抽空以产生真空。设置于相对侧(如图6所示的下方侧)的相对过量的压力之后将足够受压薄膜64压向凸出区域。芯片11的区域中的受压薄膜64a会避免压力集中于芯片11，以使其不会破裂。在模具或薄膜的下表面61a和离开芯片11的上表面11o的边缘处64b，薄膜64可作为密封，以使外框材料不溢流于空腔66之外，而在后续的塑造中进一步填充在芯片上表面11o(自边缘处64b往左)之上。
在外框的材料注入并硬化之后，模具61可能由于薄膜64而稍微被往上升起。薄膜64不会黏附模具61，也不会黏附制造后的传感器结构，所以可轻易被移除。虚线67所标示为理想，并非实际存在的朝向沿着切割分离的相邻的传感器组件的边界。
在芯片11超出顶盖16a的边界区域，模具61和薄膜64横向延伸至芯片11之外，使得用于外框16的塑造形状以实质地设立外框表面于芯片11的上表面11o方式被制造。在芯片11的边缘区域11a，薄膜64之后可代表密封，以防止外框材料渗流到感测芯片上表面11o上。
辐射可穿透层17形成于外框16的塑造之后。可以在一起制造的大批传感器组件被切割分离之前，通过在它们的共同表面上倾倒液态材料，使其均匀分布然后硬化以完成。或者倾倒液态材料于先前所述围绕于传感器芯片周围的盆状结构以完成。或者，通过进一步适合的设计模具的方式以完成。
如上所述，辐射传感器可包括进一步的电子组件，例如可选地集成电路，这些电子组件也可以整合于整体结构中，且特别地注入于外框材料之中。
图7示出外框16在一些实施例中的一个或更多个垂直剖面上的设计特征。在芯片11或外框的整体周缘可为同质或同量的均等状态。
尺寸br是上述的外框最小宽度。图7示出外框16的延伸部16u垂直向上超出芯片11或滤波层12的上表面的水平面，其水平被虚线16n所标示。位于芯片边缘11a和外框16的上端外缘16k之间的直线16t和水平直线16n之间的夹角标示为τ，16k也可以是辐射传感器10的上端外缘，在垂直剖面中，夹角τ可以小于30度、20度、15度或10度，及/或夹角τ可以大于0度、5度或10度。在一些实施例中，上述夹角τ可特别地对应于外框16的延伸部16u和辐射可穿透层17之间的角度。相反地，图1的实施例中的夹角τ大约为0度，例如位于正3度至负3度或正1度至负1度的范围中。不像图1及图7所示出，夹角τ的角度可以是负值，例如可达到负10度，以使外框表面越往外延伸就越低。
在所示的实施例中，外框的剖面的最高点16h为外框边缘16k。在切割分离多个辐射传感器时，可沿虚线67切割(可参照图6)。然而，在垂直方向上的外框最高点16h也可以设置于更内侧的位置，也就是移到相对于图7的外框边缘16k右边的位置。直线16t也可以在芯片边缘11a及尽可能内侧设置于外框最高点16h之间延伸。夹角τ可以依上述作尺寸上的调整。
在所示的实施例中，外框16的最高点16h延伸超出辐射可穿透层17，而且不再被辐射可穿透层17覆盖。在另一实施例中，相反地，外框16的最高点16h然而可以被辐射可穿透层17覆盖。16z是外框16的侧表面或外侧，可通过分离多个辐射传感器10的切割而形成。相对于芯片最大范围em，芯片上表面(对应虚线16n)上的最高点16h的高度可以是一个小数值。上述的相对高度可以大于芯片最大范围em的3％或5％，也可以小于芯片最大范围em的20％、15％或10％。
制造完成的辐射传感器10可具有平行六面体的整体结构，而且可制作成表面安装装置(surfacemounteddevice,smd)组件。上述的侧表面可由具有外部接触表面15嵌入的基板14/引线框的下表面、相对于辐射可穿透层17向上设置、可能的由外框区域16u、外框最高点16h延伸超出、以及切割整批辐射传感器10所形成的四个截面16z共同组成。辐射敏感侧可以全部或大部分被辐射可穿透层17覆盖。
当本发明说明书和申请专利范围所述技术特征并未详述其结合，但只要所述技术特征的结合是可行的，应当将其技术特征被理解为可相互结合。只要技术特征的结合为可行，特定上下文中所述技术特征于实施例、图式、或权利要求书中应被理解其可从实施例、图式、或权利要求书中被分离而与其他图式、权利要求书、说明书上下文、或实施例结合。本发明所述方法及方法步骤也应被理解为实现这些方法或方法步骤的装置的描述，反之亦然。
[符号说明]
10：辐射传感器
11：芯片
11a：上边缘/上周缘
11o：芯片上表面
11u：芯片下表面
11s：芯片侧表面
12：滤波层
13：黏结层
14：基板
15：接触表面
16：外框
16a：顶盖
16b：凹槽
16h：最高点
16k：上外缘
16n：水平直线
16t：直线
16u：延伸部
16z：外侧
17：辐射可穿透层
17a：填充部
17s：侧向悬垂
31：接合线
32：接合垫
33：导通孔
61：模具
61a：模具下表面
62：吸气通道
63：真空来源
64：薄膜
64a：薄膜区域
64b：薄膜区域
66：凹陷容积
67：边界。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！