[发明专利]暴露于环境空气和液体的封装器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及暴露于环境空气和液体的封装器件及其制造方法。具体而言，本发明在微机电器件(MEMS)中得到有利的应用，诸如在由具有敏感区域的半导体材料芯片中制造的传感器。例如，本发明可以用于压力传感器、气体传感器、麦克风等中，它们被设计为暴露于环境空气以用于操作，但是需要对于水和其它液体(例如在环境空气中的液滴中包含的水以及可能错误地将器件浸入其中的大量液体)的屏障。

背景技术

众所周知，在特定应用中，在存在水分时，可能损坏或者在任何情况下可能限制MEMS器件的功能性。事实上，水的液滴可以被器件的材料吸收，器件因而可能膨胀从而生成机械和/或电应力，可能修改它们的电特性(例如灵敏度)而随之错误的读取，可能经受阻止它们的操作的短路，或者甚至可能例如由于零件的腐蚀而经历损害。在所有这些情况下，器件变得不可靠或者甚至不可使用。

出于这一目的，也出于机械保护的原因，在特定应用中MEMS器件具有保护帽，保护帽包围固定至共同基座的每个器件和/或器件组并且保护它们免于外部环境。

在一些已知的解决方案中，保护帽由完全不可渗透材料制成并且被结合或者焊接至基座，MEMS被固定至基座或者其被印刷在基座上。事实上，在特定应用中，传感器(例如大气压力传感器)必须被暴露于外部环境，使得它不可能使用对于空气不可渗透的帽。

当MEMS器件已经与外部环境直接接触时，可能在帽中提供孔；然而，这形成了用于扩散液体(诸如水、冷凝蒸汽、油、在电子卡上焊接MEMS期间使用的熔剂或者随后可能与MEMS发生接触的其它液体)的过孔。

另一方面，MEMS器件必须满足关于对水和其它液体的抗性的日益迫切的要求。例如，在具有气压表功能的先进类型的手机中，即使在手机落入水中两米深度达半个小时、在下雨的情况下或者在有波浪引起的溅湿的情况下需要确保功能性。对于具有利用Z轴的测量的GSM的设备而言也需要满足类似要求。在清洗机中，已经提出使用水位传感器，水位传感器因此应当能够承受热蒸汽。具有深度测量功能并且因此在水下操作的时钟应当能够正确操作。

发明内容

本发明的目的是提供一种封装系统，从而克服现有技术的问题，并且具体而言，确保对于液体的不可渗透性但是对于空气的可渗透性，从而保持封装器件的功能性不被变更。

根据本发明提供分别如权利要求1和11中所限定的封装器件及其制造方法。

附图说明

为了更好地理解本发明，现在参考附图仅借由非限制性示例描述其优选实施例，其中：

图1是本封装器件的实施例的截面；

图2a示出图1的放大细节；

图2b示出图2a的放大细节的变体；

图3是本封装器件的另一实施例的截面；

图4示出本封装的不同实施例的细节的透视图和放大图；

图5是图4的细节的俯视平面图；

图6示出图4的封装的防水特性；

图7是本封装器件的不同实施例的截面；以及

图8至图10示出本器件的其它实施例。

具体实施方式

在图1中，封装器件1包括基座2和帽3。帽3在此为半壳形，通常为平行六面体，包括顶壁3a和侧壁3b，并且固定(典型地胶合)至基座2，以便形成封装。保护帽3和基座2形成包围室4的封装。在图1的实施例中，集成电路5在室4内固定在基座2上，例如胶合。备选地，集成电路5和芯片6可以相互邻近地固定至基座2。顶壁3a具有外表面9。

例如，基座2可以由单层或者多层环氧树脂的有机衬底(诸如BT(双马来酰亚胺三嗪树脂)或者FR-4或者用于印刷电路板的任何其它类似材料的层叠)或者由陶瓷衬底形成，并且具有平行六面体板形。

帽3例如可以是硅、金属、陶瓷、聚四氟乙烯或者其它塑料材料(尤其是聚合物)，该塑料材料例如类似于用于制造FR-4或者BT衬底的核心所使用的材料。

芯片6形成MEMS(微机电系统)，例如压力传感器。在这一情况下，芯片6可以具有由掩埋腔8界定的隔膜7。集成电路5可以形成芯片4的信号处理电路，例如形成为用于放大和处理由芯片6供应的信号的ASIC(专用集成电路)的读取电路。传导接线10将芯片6连接至集成电路5并且传导接线11将集成电路5连接至传导区域(典型地为在表面上和/或在衬底2中集成的未示出的接触焊盘和连接线)，该传导接线用于以已知的方式交换电信号和功率供应。

帽3包括优选地布置在芯片6之上并且承载防液的、疏水的、疏油的或者疏脂的结构的可渗透区域17。多个孔15形成于可渗透区域17中。