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技術 プリモールドタイプパッケージを有するパッケージ化されたマイクロチップ

出願人 アナログデバイシス,インコーポレイテッド
発明者 カープマン,モーリスエス.ハブルツェル,ニコルファレル,ピーターダブリュー.ジュディ,マイケルダブリュー.フェルトン,ローレンスイー.ロング,ルイス
出願日 2005年7月5日 (15年7ヶ月経過) 出願番号 2007-534570
公開日 2008年5月15日 (12年9ヶ月経過) 公開番号 2008-516196
状態 特許登録済
技術分野 平均速度の測定;速度、加速度の試験較正 加速度、衝撃の測定 ジャイロスコープ マイクロマシン 半導体または固体装置のマウント 半導体容器とその封止
主要キーワード 湾曲体 内部パッケージ STRESS 表面蒸着 オープンパッケージ 射出成形処理 全表面領域 センサダイ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2008年5月15日)のものです。
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図面 (6)

課題・解決手段

MEMS慣性センサは、少なくとも部分的に低湿度浸透性成形材料から形成されるプリモールドタイプパッケージ内に固定される。その結果、そのような動き検出器は、セラミックパッケージを使用したものより経済的に製造され得る。これらの目的のために、パッケージは、空洞を形成するようにリードフレームから延びている(低湿度浸透性を有する)少なくとも一つの壁と空洞内の(上面を有する)アイソレータとを有する。MEMS慣性センサは、底面を有する基板上に保持された可動構造を有する。基板の底面は、接触領域でアイソレータ上面に固定されている。例示的実施形態において、該接触領域は、基板の底面の表面領域より小さい。従って、アイソレータは、基板底面の少なくとも一部とパッケージとの間にスペースを形成する。従って、このスペースは、アイソレータから自由になっている。

概要

背景

マイクロエレクトロメカニカルシステム(「MEMS」)は、ますます多くのアプリケーションに使用される。たとえば、MEMSは、現在、航空機ピッチ角を検出するためのジャイロスコープとして、また自動車エアバッグを選択的に展開するための加速度計としてインプリメントされる。簡単に言うと、そのようなMEMSデバイスは、典型的には、基板上に浮かせた構造と、該浮かせた構造の動き探知し、探知された動きデータを一つ以上の外部デバイス(たとえば、外部コンピュータ)に伝送することの両方を行う関係した電子回路とを有する。外部デバイスは、探知されたデータを処理して、測定された特性(たとえば、ピッチ角または加速度)を計算する。

関係した電子回路、基板、および可動構造は、典型的には、パッケージ内に固定された一つ以上のダイス(本明細書では単に「ダイ」という)上で形成される。パッケージは、電子回路が動きデータを外部デバイスへ送信することを可能にする相互接続を含む。ダイをパッケージ内部18に固定するために、ダイの底面は、通常、パッケージの内面接着される(たとえば、接着剤またははんだで)。従って、そのような場合、ダイ底面の実質的に全面がパッケージの内面に接着される。

MEMS慣性センサ/ダイは、ダイとそのパッケージとの間の異種の材料膨張などの環境要因の影響を受けやすい。特に、この異種の膨張は、通常、ダイ底面を形成する材料と、ダイを固定する内部パッケージ面との間のミスマッチした熱膨張係数(「CTE」)によって、引き起こされる。事実、これらのCTEのミスマッチは、センサ不正確運動測定を引き出させる原因となる。たとえば、自動車のエアバッグシステム内の加速度計または自動車のトラクション制御システムのジャイロスコープとしてインプリメントされるとき、CTEミスマッチは、自動車を不規則に動作させる原因となり得る結果を生み出し得る。その結果として、そのような不正確な測定は、運転者同乗者、または動いている自動車の近くにいる他の人(たとえば、他の自動車の人)に対する傷害または死亡の原因となり得る。

この問題を減少させるために、MEMS慣性センサは、二つの他の周知でより安価であるが、広く使用されているパッケージタイプ、即ち「トランスファーモールド」パッケージおよび「プリモールド」パッケージ内よりはむしろ、通常、セラミックパッケージ内に固定される。特に、トランスファーモールドパッケージおよびプリモールドパッケージの両方は、ダイが固定される銅のリードフレームを有する。しかしながら、銅とシリコン(即ち、ダイを形成する材料)との間のCTEの差は、セラミックとシリコンとの間のCTEの差よりはるかに大きい。

さらに、トランスファーモールドおよびプリモールドパッケージもまた、典型的には、気密性を提供し得ない。従って、そのようなタイプのパッケージが、あるMEMSセンサと共に使用される場合、湿気センサ自体に影響を及ぼさないことを確実にするために、追加の工程が必要である。

これらのおよびその他の理由で、当業者は、他の二つのタイプのパッケージよりはむしろMEMS慣性センサのためにセラミックパッケージを使用するよう動機付けされる。不都合にも、セラミックパッケージは、典型的には、他の二つのタイプのパッケージより高価である。さらに、MEMSセンサダイをセラミックパッケージ内に固定することは、より多くの処理ステップを必要とし(その他の有名なタイプのパッケージと比較すると)、従ってさらに製造コストを増加させる。事実、セラミックパッケージを使用する多くのMEMSセンサアプリケーションにおいて、パッケージングコストは、MEMSセンサ自体の製造コストをはるかに超える。

概要

MEMS慣性センサは、少なくとも部分的に低湿度浸透性成形材料から形成されるプリモールドタイプパッケージ内に固定される。その結果、そのような動き検出器は、セラミックパッケージを使用したものより経済的に製造され得る。これらの目的のために、パッケージは、空洞を形成するようにリードフレームから延びている(低湿度浸透性を有する)少なくとも一つの壁と空洞内の(上面を有する)アイソレータとを有する。MEMS慣性センサは、底面を有する基板上に保持された可動構造を有する。基板の底面は、接触領域でアイソレータ上面に固定されている。例示的実施形態において、該接触領域は、基板の底面の表面領域より小さい。従って、アイソレータは、基板底面の少なくとも一部とパッケージとの間にスペースを形成する。従って、このスペースは、アイソレータから自由になっている。

目的

さらに、例示的実施形態は、プリモールドタイプパッケージが密閉した環境を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
3件

この技術が所属する分野

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請求項1

リードフレームと空洞を形成するようリードフレームから延びている少なくとも一つの壁とを有するプリモールドタイプのパッケージであって、該少なくとも一つの壁は、低湿度浸透性を有し、該パッケージは、上面を有するアイソレータをさらに有し、該アイソレータは、該空洞内にある、パッケージと、基板の上方に保持された可動構造を有するMEMS慣性センサであって、該基板は底面領域を有する底面を有し、該基板の底面は接触領域で該アイソレータの上面に固定されており、該接触領域は該基板の底面領域より小さい、MEMS慣性センサとを備え、該アイソレータは、該基板の底面の少なくとも一部分と該パッケージとの間にスペースを形成し、該スペースは該アイソレータから自由になっている、動き検出器

請求項2

前記少なくとも一つの壁は、液晶ポリマーから形成されている、請求項1に記載の動き検出器。

請求項3

低湿度浸透性を有する蓋をさらに備え、該蓋は前記空洞を密閉するよう該少なくとも一つの壁に固定されている、請求項1に記載の動き検出器。

請求項4

前記アイソレータは、前記リードフレームから形成されている、請求項1に記載の動き検出器。

請求項5

前記空洞は、ベースを含み、前記アイソレータは該空洞のベースから延びる複数の突起を含む、請求項1に記載の動き検出器。

請求項6

前記アイソレータは、低湿度浸透性の成形可能な材料から形成されている、請求項1に記載の動き検出器。

請求項7

前記アイソレータは、少なくとも部分的にシリコーン材料から形成されている、請求項1に記載の動き検出器。

請求項8

前記アイソレータは、少なくとも部分的に少なくとも一つの成形可能な材料から形成されている、請求項1に記載の動き検出器。

請求項9

リードフレームと、少なくとも部分的に空洞を形成するように該リードフレームから延びている少なくとも一つの壁を有するプリモールドタイプのパッケージであって、該空洞は、低湿度浸透性を有する少なくともひとつの材料から形成され、該パッケージは、上面を有するアイソレータをさらに有し、該アイソレータは、該空洞内にある、パッケージと、底面領域を有する底面を有する慣性センサダイであって、該ダイ底面は接触領域において該アイソレータ上面に固定されており、該接触領域は該ダイの底面領域より小さい、慣性センサダイとを備えた動き検出器であって、該アイソレータは、該ダイ底面の少なくとも一部分と該パッケージとの間にスペースを形成し、該スペースはアイソレータから自由になっている、アイソレータとを備える、動き検出器。

請求項10

前記少なくとも一つの壁は、低湿度浸透性材料から形成されている、請求項9に記載の動き検出器。

請求項11

前記少なくとも一つの壁は、液晶ポリマーから形成されている、請求項9に記載の動き検出器。

請求項12

低湿度浸透性を有する蓋をさらに備え、該蓋は前記空洞を密閉するように該少なくとも一つの壁に固定されている、請求項9に記載の動き検出器。

請求項13

前記アイソレータは、前記リードフレームから形成されている、請求項9に記載の動き検出器。

請求項14

前記空洞は、ベースを含み、前記アイソレータは該空洞のベースから延びる複数の突起を含む、請求項9に記載の動き検出器。

請求項15

前記アイソレータは、少なくとも部分的にシリコーン材料から形成されている、請求項9に記載の動き検出器。

請求項16

前記アイソレータは、少なくとも部分的に少なくとも一つの成形可能な材料から形成されている、請求項9に記載の動き検出器。

請求項17

リードフレームと、空洞を形成するように該リードレームから延びている少なくとも一つの壁とを有するプリモールドタイプのパッケージであって、該少なくとも一つの壁は、低湿度浸透性を有し、該パッケージは、上面を有するアイソレータをさらに有し、該アイソレータは、該空洞内にある、パッケージと、底面領域を有する底面を有するマイクロチップであって、該基板の底面は接触領域で、該アイソレータ上面に固定されており、該接触領域は該マイクロチップの該底面領域より小さい、マイクロチップとを備え、該アイソレータは、該マイクロチップの少なくとも一部分と該パッケージとの間にスペースを形成し、該スペースはアイソレータから自由になっている、パッケージ化されたマイクロチップ。

請求項18

前記少なくとも一つの壁は、液晶ポリマーから形成されている、請求項17に記載のパッケージ化されたマイクロチップ。

請求項19

低湿度浸透性を有する蓋をさらに備え、該蓋は前記空洞を密閉するように該少なくとも一つの壁に固定されている、請求項17に記載のパッケージ化されたマイクロチップ。

請求項20

前記アイソレータは、部分的に、前記リードフレームとシリコーン材料とのうちの少なくとも一つから形成されている、請求項17に記載のパッケージ化されたマイクロチップ。

請求項21

前記アイソレータは、少なくとも部分的に少なくとも一つの成形可能な材料から形成されている、請求項17に記載のパッケージ化されたマイクロチップ。

技術分野

0001

本発明は、一般的にマイクロチップに関するもので、特に、本発明はマイクロチップのためのパッケージ技術に関する。

背景技術

0002

マイクロエレクトロメカニカルシステム(「MEMS」)は、ますます多くのアプリケーションに使用される。たとえば、MEMSは、現在、航空機ピッチ角を検出するためのジャイロスコープとして、また自動車エアバッグを選択的に展開するための加速度計としてインプリメントされる。簡単に言うと、そのようなMEMSデバイスは、典型的には、基板上に浮かせた構造と、該浮かせた構造の動き探知し、探知された動きデータを一つ以上の外部デバイス(たとえば、外部コンピュータ)に伝送することの両方を行う関係した電子回路とを有する。外部デバイスは、探知されたデータを処理して、測定された特性(たとえば、ピッチ角または加速度)を計算する。

0003

関係した電子回路、基板、および可動構造は、典型的には、パッケージ内に固定された一つ以上のダイス(本明細書では単に「ダイ」という)上で形成される。パッケージは、電子回路が動きデータを外部デバイスへ送信することを可能にする相互接続を含む。ダイをパッケージ内部18に固定するために、ダイの底面は、通常、パッケージの内面接着される(たとえば、接着剤またははんだで)。従って、そのような場合、ダイ底面の実質的に全面がパッケージの内面に接着される。

0004

MEMS慣性センサ/ダイは、ダイとそのパッケージとの間の異種の材料膨張などの環境要因の影響を受けやすい。特に、この異種の膨張は、通常、ダイ底面を形成する材料と、ダイを固定する内部パッケージ面との間のミスマッチした熱膨張係数(「CTE」)によって、引き起こされる。事実、これらのCTEのミスマッチは、センサ不正確運動測定を引き出させる原因となる。たとえば、自動車のエアバッグシステム内の加速度計または自動車のトラクション制御システムのジャイロスコープとしてインプリメントされるとき、CTEミスマッチは、自動車を不規則に動作させる原因となり得る結果を生み出し得る。その結果として、そのような不正確な測定は、運転者同乗者、または動いている自動車の近くにいる他の人(たとえば、他の自動車の人)に対する傷害または死亡の原因となり得る。

0005

この問題を減少させるために、MEMS慣性センサは、二つの他の周知でより安価であるが、広く使用されているパッケージタイプ、即ち「トランスファーモールド」パッケージおよび「プリモールド」パッケージ内よりはむしろ、通常、セラミックパッケージ内に固定される。特に、トランスファーモールドパッケージおよびプリモールドパッケージの両方は、ダイが固定される銅のリードフレームを有する。しかしながら、銅とシリコン(即ち、ダイを形成する材料)との間のCTEの差は、セラミックとシリコンとの間のCTEの差よりはるかに大きい。

0006

さらに、トランスファーモールドおよびプリモールドパッケージもまた、典型的には、気密性を提供し得ない。従って、そのようなタイプのパッケージが、あるMEMSセンサと共に使用される場合、湿気センサ自体に影響を及ぼさないことを確実にするために、追加の工程が必要である。

0007

これらのおよびその他の理由で、当業者は、他の二つのタイプのパッケージよりはむしろMEMS慣性センサのためにセラミックパッケージを使用するよう動機付けされる。不都合にも、セラミックパッケージは、典型的には、他の二つのタイプのパッケージより高価である。さらに、MEMSセンサダイをセラミックパッケージ内に固定することは、より多くの処理ステップを必要とし(その他の有名なタイプのパッケージと比較すると)、従ってさらに製造コストを増加させる。事実、セラミックパッケージを使用する多くのMEMSセンサアプリケーションにおいて、パッケージングコストは、MEMSセンサ自体の製造コストをはるかに超える。

課題を解決するための手段

0008

概要
本発明の一局面によれば、MEMS慣性センサは、少なくとも部分的に低湿度浸透性成形材料から形成されるプリモールドタイプパッケージ内に固定される。その結果として、そのような動き検出器は、セラミックパッケージを使用するものより経済的に製造されることが可能であるべきである。これらの目的のために、パッケージは、空洞を形成するようにリードフレームから延びている少なくとも一つの壁(低湿度浸透性を有する)と空洞内のアイソレータ(上面を有する)とを有する。MEMS慣性センサは、底面を有する基板上に保持された可動構造を有する。基板底面は、接触領域でアイソレータ上面に固定される。例示的実施形態において、該接触領域は、基板底面の表面領域より小さい。従って、アイソレータは、基板底面の少なくとも一部とパッケージとの間にスペースを形成する。従って、このスペースはアイソレータから自由になっている。さらに、パッケージの低湿度浸透性のため、湿気が空洞内のMEMS慣性センサに悪影響を及ぼさないことを確実にする一方、さらなる生産工程が回避され得る。

0009

壁は、液晶ポリマーなどの任意の低湿度浸透性材料から形成され得る。気密性を確実にするために、動き検出器もまた、少なくとも一つの壁に固定された低湿度浸透性の蓋を有する。

0010

異なるタイプのアイソレータが使用し得る。たとえば、アイソレータは、リードフレームから形成され得る。追加的または代替的に、アイソレータは、空洞のベースから延びた複数の突出部を有し得る。いくつかの実施形態において、アイソレータは、低湿度浸透性成形材料から形成される。さらに他の実施形態において、アイソレータは、少なくとも部分的にシリコーン材料から形成されている。そのような柔らかい成形可能な材料は、ストレス和らげる。他の実施形態は、アイソレータを、少なくとも部分的は一つ以上の異なる成形可能な材料から形成されている。

0011

本発明の別の局面によれば、動き検出器は慣性センサダイを含むプリモールドタイプパッケージを有する。パッケージは、アイソレータと、リードフレームと少なくとも部分的に空洞を形成するように該リードフレームから延びている少なくとも一つの壁とを有する。空洞は、アイソレータを含み、低湿度浸透性を有する少なくとも一つの材料から形成されている。ダイの底面は、ダイの底面領域より小さい接触領域でアイソレータ上面に固定されている。他の局面と同様な方法で、アイソレータは、ダイ底面の少なくとも一部とパッケージとの間にスペースを形成している。該スペースはアイソレータから自由になっていうる。

発明を実施するための最良の形態

0012

(例示的実施形態の説明)
本発明の例示的実施形態は、従来のプリモールドタイプパッケージに関係したチップストレスを実質的に減少させ、従って、この実施形態は、パッケージストレスの影響を受けやすいマイクロチップにうまく利用し得る。従って、プリモールドパッケージのより低いコスト(セラミックパッケージに比較して)のために、そのような実施形態は、所望の性能を維持しながら、製造コストを大幅に減少させ得る。さらに、例示的実施形態は、プリモールドタイプパッケージが密閉した環境を提供することを可能にし、従って、気密性を必要とする種々のマイクロチップと共に使用することを可能にする。例示的実施形態の詳細は、以下に述べられる。

0013

図1は、本発明の種々の実施形態をインプリメントし得るパッケージ化されたマイクロチップ10の一部を切り取った等大の図を概略的に示す。例示的実施形態において、パケージ化されたマイクロチップ10は、角速度センサとしてインプリメントされるMEMSデバイスである。従って、例示的目的のために、種々の実施形態は本明細書においてMEMS角速度センサとして述べられる。従って、図1図4に示されるMEMSデバイスは、本明細書において一般的に、角速度センサ10または動き検出器として識別され得る。しかしながら、MEMS角速度センサとしての種々の実施形態の討議は、例示のみであり、従って、本発明のすべての実施形態を制限する意図はない。従って、いくつかの実施形態は、集積回路などの他の種類のマイクロチップデバイスに適用し得る。さらに、本発明の実施形態は、MEMSベース光学スイッチデバイスおよびMEMSベースの加速度計などのその他のタイプのMEMSデバイスに適用し得る。

0014

図1に示される角速度センサ10は、ベース21から延びている壁13と、パッケージ12を密閉するために壁13に固定された蓋14と、密閉された内部18内に固定された従来の角速度ダイ12(本明細書で「ダイ16」、また「マイクロチップ」と呼ばれる)を有する従来のプリモールドタイプパッケージ12とを含む。ダイ16は、公知の機械的構造および所定の軸についての角運動を測定する電子回路(下に述べられる)を含む。パッケージ12から延びる複数のピン20は、ダイ16と電気的に結合して、角速度センサ電子回路と外部デバイス(たとえば、コンピュータ)との間の電気通信を可能にする。

0015

本発明の例示的実施形態によれば、ダイ16は、パッケージ内部18のベース21から内部に延びるストレス低減アイソレータ22(図2図4に示される)に接着される。アイソレータ22は、例として、ダイ底面26の表面領域より小さい表面領域を有する上面25を有する。従って、全ダイス底面26より小さい表面領域がパッケージ12に結合しているために、パッケージ12からのストレスは最小限にされる。さらに、例示的実施形態において、パッケージ12は、低湿度浸透性を有する成形可能な材料(すなわち、気密性の提供が可能な成形可能な材料)から形成される。これらの特徴を組み合わせることによって、気密性を要するストレス影響の受け易いダイ16を有するプリモールドタイプパッケージ12の使用することが可能となる。種々の実施形態の詳細は、以下の通りである。

0016

アイソレータ22は、好適には、パッケージ12の残りとセンサダイ16との間のストレスを実質的にさらに最小限にする材料から形成される。本発明の一実施形態において、アイソレータ22は、全体的にパッケージの残りを構成する成形可能な材料から形成される。とりわけ、そのようなパッケージ12は、従来の射出成形工程または分配工程を使用して形成され得る。別の実施形態において、アイソレータ22は、パッケージリードフレーム24のダイパドル38部分から形成され得る。さらに別の実施形態において、アイソレータ22は、パッケージ12の残りの多くを形成する成形材料に固定された成形不可能な材料(たとえば、シリコンスタッド)であり得る。

0017

図2図4は、図1の線A−Aに沿ったパッケージ化されたマイクロチップ10の3つの実施形態を概略的に示す。特に、図2は、本発明の第1の実施形態を概略的に示し、この実施形態では、成形可能な材料は、リードフレーム24(図1に示されていない)と実質的に完全に結合して、際立ったアイソレータ22を形成する。低湿度浸透性と銅のリードフレーム24との適切な接着特性とを有する成形可能な材料が使用されるべきである。とりわけ、そのような成形可能な材料は、気密性を提供する液晶ポリマーを含み得る。

0018

パッケージ12は、公知の「MIL規格」に従うとき、「気密性である」と考えられる。特に、パッケージ12は、参考のため本明細書に全体が援用される、名称「Seal」のMILSTD883D、方法1014.9に従うとき、気密性であると考えられる。

0019

上記のとおり、ダイ16は、角回転機械的に探知する従来のシリコンMEMS構造28および付属の電子回路30を含む。そのような構造28および電子回路30(両方とも図2図4に概略示される)は、一対のシリコン層間に酸化層を有するシリコン−オンインシュレータウェーハ上に、例示として形成される。あるいは、構造28および電子回路30は、従来の表面蒸着技術または該技術分野において公知のいくつかのその他の従来の手段によって形成され得る。例として、とりわけ、MEMS構造28は、複数の湾曲体によってシリコン基板上に保持された一つ以上の振動する質量を含み得る。構造28はまた、振動する質量を駆動することと、その動きを探知することの両方を行うコームドライブおよび探知装置を含み得る。

0020

従って、電子回路30は、とりわけ、コームドライブおよび探知装置に接続する駆動および探知電子回路と信号伝送回路構成とを含み得る。ワイヤ23は、附属の電子回路30をピン20に電気的に接続する。例示的なMEMS慣性センサ/運動探知器は、Massachusetts州NorwoodのAnalog Devices,Inc.に譲渡された米国特許第5,939,633号および第6,505,511号に、より詳しく述べられている。この二つの際立った特許の開示は、参考のため本明細書に全体が援用される。

0021

代替の実施形態において、MEMS構造28および付属の電子回路30は、異なるダイ16にある。たとえば、MEMS構造28を有するダイ16は、第1のアイソレータ22においてパッケージ12に取り付けられ得、一方、付属の電子回路30を有するダイ16は、第2のアイソレータ22でパッケージ12に取り付けられ得る。あるいは、両方のダイ16は、同じアイソレータ22に取り付けられ得る。いくつかの場合において、ダイ16(たとえば、ストレスの影響を受けやすいダイ16)の一つは、ストレス低減特性を有するアイソレータ22に取り付けられ得、もう一方のダイ16(たとえば、ストレスの影響を受けにくいダイ16)は、パッケージ12に直接に取り付けられ得る。

0022

マイクロチップ/集積回路であるダイ16は、リニアおよびねじれのストレスの両方の影響を受けやすい。これに関連して、用語「影響を受けやすい(sensitive)」は、ダイ16上の構造28および/または電子回路30の動作は、そのようなストレスを受けたとき危うくなり得ることを一般的に意味する。たとえば、上記に示唆されるように、ダイ16に加えられたストレスは、質量を保持する湾曲体をある程度曲げたり圧縮したりし得る。その結果、質量は規定の速度および角度で振動し得なくなり、そのため求積問題を生じさせ得る。さらなる例として、コームドライブは調整を誤り得、または電子回路30は損傷され得る。これらの例示的問題のどれも、MEMSダイ16によって生成される結果としてのデータを望まれない誤ったものとし得る。従って、これらの理由によって、ダイ16またはその他のマイクロチップは、「ストレスの影響を受けやすい」と呼ばれ得る。

0023

これらのストレス関連問題を解決するために、上記のとおり、アイソレータ22は、例示として、ダイ16の底面より小さい領域である上面25を有するように形成される。言い換えると、アイソレータ22の上面25は、接触領域でダイ16の底面に接触している。接触領域は、ダイ底面26の領域より小さい。その結果、アイソレータ22は、ダイ底面26とパッケージ12のベース21との間にスペース形成する。全ダイ底面26より小さく接触することは、パッケージ12からダイ16に伝えられるストレスを減少させる(全ダイ底面26に接触することと比較するとき)。

0024

本実施形態におけるアイソレータ22は、ベース21のその他のすべての部分よりも上に延びるように示されているが、代替の実施形態においては、上面25は、ベース21のいくつかのその他の部分と同じ高さか低いことがあり得る。どちらの場合でも、アイソレータ22は、なおも、ダイ底面26の全表面領域よりも少なく接触する。従って、アイソレータ上面25は、例として、パッケージベース21の最低点ではない。

0025

さらにストレスを最小にするため、アイソレータ22は、パッケージ12の残りを形成する成形材料のCTEより、ダイ16のCTEにより密接にマッチするCTEを有する材料から形成され得る。換言すると、ダイ16に接触するアイソレータ22のCTEは、パッケージ12の残りの多くを形成する成形材料のCTEよりダイ16のCTEにより近くあり得る。この目的のために、アイソレータ22は、シリコン基板のCTEにマッチするCTEを有するシリコンから形成され得る。もちろん、基板のタイプに応じて、その他の材料は使用し得る。

0026

ダイ16およびアイソレータ22のCTEにマッチすることよりはむしろ(またはマッチすることに加えて)、いくつかのその他の実施形態は、CTEのミスマッチを実質的に取り消す弾性係数を有する材料からアイソレータ22を形成する。より特別には、そのような実施形態において、パッケージ12は、少なくとも二つの材料、すなわち、パッケージ12の多く(上記でパッケージ12の残りといわれている部分)を構成する第1(成形可能な)材料とアイソレータ22を構成する第2(成形可能な)材料と、から形成される。例示的実施形態において、第2材料は、第1材料よりはるかに柔らかい。第2材料の柔らかさが第1材料の柔らかさより十分に低い場合、CTEのミスマッチは、ダイ性能に影響を及ぼさない。この目的のために、ダイ16に接触するアイソレータ部分を形成する第2の材料は、(第1材料に比較して)ほんの無視できるほどの熱ストレスがダイ16に伝えられることを確実にするために選択される。換言すると、二つの係数比率は、ほんの無視できるほどの量のストレスがパッケージ12からダイ16に(アイソレータ22を介して)伝えられるように選択される。たとえば、第1材料は、液晶ポリマーであり得、一方、ダイ16に接触する第2材料は、シリコーンであり得る。そのような無視できるほどの量のストレスは、ダイ性能に対して無視できるほどの影響しか有さないはずである。

0027

性能に対する無視できるほどの影響は、ダイ16が、その意図した目的に満足する信号を生成することを意味する。たとえば、出力結果がストレス誘引エラー修正するための追加の修正回路網の必要なしに(意図した目的に)使用し得るとき、無視できるほどのエラーしか、発生していないと考えられ得る。当業者に知られているように、そのような結果は、ダイ16が生成されるアプリケーションに依存する。ダイ16が、たとえば、ロールオーバ角速度センサである場合、ダイ16が完全にストレスのない条件で生成する結果の約15パーセント以内にダイ結果があれば、無視できるエラーした発生してりないと考えられ得る。しかしながら、他のアプリケーションにおいては、無視できるエラーであるべきために、結果はストレスのない結果にはるかに近くなければならない。

0028

この実施形態および関連の実施形態に関連するさらなる詳細については、上記援用の同時出願の米国特許出願、名称「STRESSSENSITIVEMICROCHIPWITH PREMOLDED−TYPE PACKAGE」を参照されたい。

0029

図2に示された実施形態において、リードフレーム24は、基板をサポートするためのダイパドル38を有しない。代わりに、成形可能な材料(インプリメンテーションによって、第1材料かまたは第1および第2材料の両方かのいずれか)は、ダイ16をサポートする。しかしながら、ダイパドル38がアイソレータ22をサポートするために使用され得る例合はあり得る。この目的のために、図3は、アイソレータ22がダイパドル38から形成される、本発明の別の実施形態を概略的に示す。他の実施形態において、アイソレータ22は、ダイパドル38の上方に形成される。そのような場合において、アイソレータ22はまた、とりわけ、ダイ16をダイパドル38に接地するための電気導体特性を含み得る。さらに、アイソレータ22はまた、熱伝導性を含み得る。

0030

図2および図3に示されるアイソレータ22の上面25は、実質的にフラットで、長方形である。しかしながら、他の実施形態において、アイソレータ22は、表面接触を最小にする種々の形で形成し得る。たとえば、ダイパドル38から形成される図4のアイソレータ22は、複数のトレンチ40によって分断される上面25を有する。トレンチ40は、パッケージ12のベース21から延びる複数の突起部を効果的に形成する。突起部の上面25の累積的な表面領域は、ダイ底面26の表面領域より小さくあるべきである。代わりに、ダイパドル38は、エッチングされることにより所定の形(たとえば、十字形または長方形)で効果的な単一の突起を形成する。他の方法では、そのような形は、成形される(たとえば、アイソレータ22が成形可能な材料の場合)か、エッチングされ得る(たとえば、アイソレータ22が、図3および図4に示されるように、ダイパドル38の一部である場合)。

0031

図5は、図1図4に示されるパッケージ化されたセンサ10を形成する処理を示す。処理は、ステップ500で始まり、このステップでは、従来の処理は、従来の処理に従って、1枚の銅をパターン化するかさもなければ加工処理することにより、リードフレーム24を形成する。図3および図4に示される実施形態において、リードフレーム24のダイパドル38は、エッチングされて、所望の形状(shape)/外形(form)を得る。特に、図3に示される実施形態において、ダイパドル38は、エッチングされて、その中心位置のまわりにトレンチ/スペース40を形成する。トレンチ40は、ダイ底面26に固定するパドル面の表面領域を効果的に減少させる。同様な方法で、従来のエッチング処理は、図4に示される実施形態のダイパドル38に複数のトレンチ40を形成することにより、際立った複数の突起部を効果的に形成する。

0032

リードフレーム24が実質的に形成された後に、成形可能な材料が追加される(ステップ502)。例示的実施形態において、成形可能な材料は、リードフレーム24によく接着する低湿度浸透性のプラスティック材料である。たとえば、成形可能な材料は、液晶ポリマーであり得る。従って、そのようなポリマーでパッケージ12を形成することは、気密性を提供する。

0033

ダイパドル38を使用しない実施形態において、従来の射出成形処理は、成形可能な材料からアイソレータ22を形成し得る。図3および図4の実施形態と同様な方法で、アイソレータ22は、ダイ16との接触を効果的に減少させる所望の形に成形され得る。また上記のとおり、アイソレータ22は、第2の材料(たとえば、成形可能な材料の弾性係数よりも低い弾性係数を有する)、または、成形可能な材料および成形不可能な材料(たとえば、シリコンスタッド)の両方で形成され得る。詳細は、本明細書とともに同じ日に出願された有名な援用された特許出願で議論される。

0034

成形可能な材料が硬化した後に、リードフレーム24は、空洞を形成する壁13を有するオープンパッケージ12の配列を支える。従って、ダイ16は、その配列における各パッケージ12の空洞のベース21のアイソレータ22に固定される(ステップ504)。とりわけ、各ダイ16は、接着剤を用いるなどの従来の方法で固定され得る。

0035

処理は、ステップ506に続き、蓋14は各パッケージ12に固定される。いくつかの実施形態において、パッケージ12およびダイ16は、ガスチャンバに挿入され得、ガスチャンバは、内部18をガスで満たす。この場合、蓋14は、チャンバ内にあるとき固定される。最後にリードフレーム24および蓋14は、ダイスされる(ステップ508)ことにより、複数のパッケージ化されたマイクロチップを製造する。

0036

従って、他の利点のうちで、上述の種々の実施形態は、ストレスの影響を受けやすいマイクロチップが高い歩留りでパッケージ化されることを可能にし、一方、現在利用可能な低コストのパッケージング技術に関係したストレスを大幅に減らす。従って、ストレスの影響を受けやすいマイクロチップは、プリモールドパッケージの低コストの利益受け得、一方セラミックパッケージに関係した高コストおよびストレスの両方を避ける。さらに、例示的なプリモールドのパッケージは、気密性の環境を提供し、これによってプリモールドパッケージ内において蓋の付いたキャップおよび蓋の付いていないダイ16の両方とも使用可能にする。

0037

上記の議論は、本発明の種々の例示的実施形態を開示するが、当業者は、本発明の真の範囲から逸脱することなく、本発明のメリットのいくつかを達成する種々の改変を行い得ることは明白である。

図面の簡単な説明

0038

本発明の上記のことおよび利点は、添付図面を参照して、その更なる記述からより十分に理解される。
図1は、本発明の例示的実施形態に従って製造され得るパッケージ化されたマイクロチップの一部を切り取った図を概略的に示す。
図2は、本発明の一実施形態の図1の線A−Aに沿った断面図を概略的に示す。
図3は、本発明の一実施形態の図1の線A−Aに沿った断面図を概略的に示す。
図4は、本発明の一実施形態の図1の線A−Aに沿った断面図を概略的に示す。
図5は、図1に示されるパッケージ化されたマイクロチップを製造する例示的工程を示す。

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