(57)【要約】【課題】ゲル容量を低減するとともに気泡が形成される機会を低減する空洞半導体デバイスパッケージを提供することが望ましい。【解決手段】フィルム補助成形技法で形成される空洞を有する半導体デバイスパッケージが提供される。空洞は、デバイスダイの上のような、成形パッケージ内の特定のロケーション内に形成される。フィルム補助成形に関連付けられる一致の問題によって導入される空洞壁の角度制限を克服するために、ゲル貯留特徴部が形成される。ゲル貯留部は、空洞内のゲルの高さを制御する、形成水準面設定特徴部とともに使用される。利点は、空洞の容積が低減され、それによって、必要とされるゲル充填の量が低減され、したがって、パッケージ製造コストが減少することを含む。【選択図】図８
2014011452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイスパッケージであって、前記半導体デバイスパッケージは、
パッケージ・リード・フレームと；
前記パッケージ・リード・フレームに結合される１または複数の半導体デバイスダイと、
前記１または複数の半導体デバイスダイの少なくとも一部および前記リードフレームの少なくとも一部の上に形成される封入材料と
を備え、
前記封入材料は、空洞領域を画定し、
前記封入材料は、前記空洞領域内のゲル防止特徴部を画定し、
前記ゲル防止特徴部は、ゲル水準面設定特徴部と、ゲルオーバーフロー貯留部とを備え、
前記空洞領域は、フィルム補助成形を使用して形成される、半導体デバイスパッケージ。
【請求項２】
前記半導体デバイスパッケージはさらに、第１の半導体デバイスダイを備え、
前記第１の半導体デバイスダイは、前記空洞領域の底面に据え付けられるとともに、前記空洞領域の前記底面上に露出される１または複数のコンタクトに電気的に結合される、
請求項１に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項３】
前記空洞領域の前記底面は、前記１または複数の半導体デバイスダイのうちの第２の半導体デバイスダイの主面の一部である、
請求項２に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項４】
前記第１の半導体デバイスダイは圧力センサであり、
前記第２の半導体デバイスダイは、前記圧力センサからの信号を処理するように構成される制御ダイである、
請求項３に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項５】
前記空洞領域の前記底面は、前記パッケージ・リード・フレームの一部である、
請求項２に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項６】
前記半導体デバイスパッケージはさらに、前記空洞領域内に、前記第１の半導体デバイスダイの上に、かつ前記第１の半導体デバイスダイを包囲して配置されるシリコーンゲルを備え、
前記シリコーンゲルの深さは、前記ゲル防止特徴部によって制御される、
請求項２に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項７】
前記ゲル防止特徴部は、前記シリコーンゲルの最初の深さが前記ゲル防止特徴部よりも高い場合は、前記シリコーンゲルの一部が前記ゲル水準面設定特徴部に達することと、前記ゲルオーバーフロー貯留部内に落ち着くこととを許容するように構成される、
請求項６に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項８】
前記半導体デバイスパッケージはさらに、
前記空洞領域内に蓋取付肩部をさらに画定する前記封入材料を備え、
前記蓋取付肩部の底部は、前記ゲル防止特徴部によって許容される最大シリコーンゲル深さの上にあり、
前記蓋取付肩部の周囲の長さは前記空洞の前記底面の周囲の長さよりも大きい、
請求項６に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項９】
前記半導体デバイスパッケージはさらに、
前記蓋取付肩部に取り付けられる圧力透過性キャップを備え、
前記圧力透過性キャップは、ゲルとは一切接触しない、
請求項８に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項１０】
請求項９に記載の半導体デバイスパッケージを含む、自動車タイヤ圧力監視システム。
【請求項１１】
前記半導体デバイスパッケージはさらに、
前記空洞の前記底面の縁から前記ゲル水準面設定特徴部までの傾斜側壁を画定する前記封入材料を備える、
請求項８に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項１２】
方法であって、
パッケージ半導体デバイスアセンブリ内に具現化される表面を提供することと；
封入材料を使用して前記表面の上に封入領域を形成することと；
フィルム補助成形技法を使用して前記表面の第１の部分の上で前記封入材料内に空洞領域を形成することであって、前記フィルム補助成形技法に使用されるモールドは、前記空洞領域の壁にそってゲル防止特徴部を画定し、前記ゲル防止特徴部は、ゲル水準面設定特徴部と、ゲルオーバーフロー貯留特徴部とを備え、前記表面の前記第１の部分は、前記空洞領域内で露出されることと；
第１の半導体デバイスを、前記表面の前記第１の部分の少なくとも一部上に固定することと
を有する、方法。
【請求項１３】
前記方法はさらに、
複数のリードおよびデバイスフラグを含むリードフレームを提供することと；
前記デバイスフラグに第２の半導体デバイスを固定することであって、前記第２の半導体デバイスは、第１の主面および第２の主面を備え、前記第１の主面は前記デバイスフラグに固定され、前記第２の主面は、前記パッケージ半導体デバイスアセンブリ内に具現化される前記表面を含むことと；
前記第２の半導体デバイスを前記複数のリードのうちの１または複数に電気的に結合することと
を有し、
前記封入領域を前記形成することは、前記リードフレーム、前記リードフレームに結合された前記第２の半導体デバイスの電気接点、および、前記第２の半導体デバイスの、前記表面の前記第１の部分を除外した部分を封入することを含む、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２の半導体デバイスのダイは、制御ダイであり、
前記第１の半導体デバイスは、圧力センサであり、
前記制御ダイは、前記圧力センサからの信号を処理するように構成される、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記方法はさらに、
複数のリードおよびデバイスフラグを備えるリードフレームを提供することを有し、
前記デバイスフラグの主面は、前記パッケージ半導体デバイスアセンブリ内に具現化される前記表面を含む、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記方法はさらに、
前記空洞領域内で前記第１の半導体デバイスの上に、かつ前記第１の半導体デバイスを包囲してシリコーンゲルを配置することと；
前記モールドによって前記空洞内に形成される蓋取付肩部上の前記空洞領域の上に圧力透過性キャップを配置することと
を有し、
前記蓋取付肩部の底部は、前記ゲル防止特徴部によって許容される最大シリコーンゲル深さの上にあり、
前記圧力透過性キャップは前記シリコーンゲルとは接触しない、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記方法はさらに、
前記シリコーンゲルの前記空洞領域内への前記配置に続いて、前記シリコーンゲルを硬化することを有し、
前記ゲル防止特徴部は、前記シリコーンゲルの最初の深さが前記ゲル防止特徴部よりも高い場合は、前記シリコーンゲルの一部が前記ゲル水準面設定特徴部に達することと、前記ゲルオーバーフロー貯留特徴部内に落ち着くこととを許容するように構成される、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
タイヤ圧力監視システムであって、前記タイヤ圧力監視システムは、圧力センサ・デバイス・パッケージを備え、
前記圧力センサ・デバイス・パッケージは、
パッケージ・リード・フレームと；
前記パッケージ・リード・フレームに結合された１または複数の半導体デバイスダイと；
前記１または複数の半導体デバイスダイの少なくとも一部および前記リードフレームの少なくとも一部の上に形成される封入材料であって、前記封入材料は空洞領域を画定し、前記封入材料は前記空洞領域内のゲル防止特徴部を画定し、前記ゲル防止特徴部はゲル水準面設定特徴部およびゲルオーバーフロー貯留部を備え、前記空洞領域はフィルム補助成形を使用して形成されることと；
前記空洞領域の底面に据え付けられるとともに、前記空洞領域の前記底面上に露出される１または複数のコンタクトを使用して前記１または複数の半導体デバイスダイのうちの或る半導体デバイスダイに電気的に結合される圧力センサダイと
を備える、タイヤ圧力監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的には半導体デバイスパッケージングに関し、より具体的には、フィルム補助成形を使用してオーバーフロー貯留部（ｏｖｅｒｆｌｏｗ  ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ）を有するゲル充填空洞パッケージを形成することに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日の自動車の多くは、安全および情報提供の目的で車両の状態の一定の監視を提供する。多くの自動車に見られる１つの一般的な監視機構は、タイヤ圧力監視システムである。一般的に、送信機に結合された圧力センサが車の各車輪内に据え付けられる。タイヤの圧力が所定値を下回って下降すると、圧力センサから信号が送信され、車両の診断情報センターに提供される。
【０００３】
一般的な圧力センサ半導体デバイスパッケージは、マイクロコントローラユニット、圧力検知セル、およびマイクロコントローラユニットに結合された１または複数の他のセンサを組み込むことができる。圧力検知セルは、外気圧が空洞に入ることを可能にする１または複数の孔を有する蓋を有する事前成形プラスチックパッケージの空洞内に据え付けられることができる。圧力検知セルは、圧力検知セルと空洞内の任意の露出した接続部の両方を被覆するために空洞に添加されるシリコーンゲルのような保護コーティングによって、外気内の汚染物質（たとえば、水、油、または埃）から保護される。ゲルが蓋／パッケージ連結接合部まで上がってくるのを止めるために、空洞壁内に鋭利端特徴部が成形される。
【０００４】
空洞を充填するのに使用されるゲルは、比較的高価である。事前成形パッケージ空洞（ｐｒｅ−ｍｏｌｄｅｄ  ｐａｃｋａｇｅ  ｃａｖｉｔｉｅｓ）のサイズは一般的に大きいため、この結果として、パッケージ圧力センサデバイスにかかる追加の製造コストが著しく高くなる。さらに、パッケージ・リード・フレームと事前成形パッケージ材料との間の接合部分において気泡が取り込まれる可能性があり、この気泡は、外気圧低減事象中にゲル内に放出される可能性がある。これらの気泡は、圧力センサデバイスの精度を低減し、パッケージ空洞内の容量信号送信を妨げる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７，９４４，０６２号
【特許文献２】米国特許第７，０２０，９５８号
【特許文献３】米国特許第７，１８７，０７３号
【特許文献４】米国特許第５，８９１，４８３号
【特許文献５】米国特許第６，９２９，９７７号
【特許文献６】米国特許出願公開第２００５／０２３６６６４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
それゆえ、ゲル容量を低減するとともに気泡が形成される機会を低減する空洞半導体デバイスパッケージを提供することが望ましい。そのような空洞半導体デバイスパッケージは、パッケージ内のデバイスを保護するために使用されるゲルがパッケージの蓋または蓋／パッケージ連結接合部に接触することを一切防止するための方策も提供すべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、添付の図面を参照することによってよりよく理解されることができ、その多数の目的、特徴、および利点が当業者に明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】圧力センサのような、ゲルによって保護されるデバイスのための従来技術において使用される事前成形プラスチック空洞パッケージの断面図。
【図２】空洞を作成するためにフィルム補助成形技法を使用した半導体デバイスパッケージ２００の形成の１つの実施形態の断面を示す簡略化されたブロック図。
【図３】処理の後の段階における、図２に示されている半導体デバイスパッケージの形成の実施形態の断面を示す簡略化されたブロック図。
【図４】本発明の実施形態による、空洞を作成するためにフィルム補助成形技法を使用した半導体デバイスパッケージの形成の１つの実施形態の断面を示す簡略化されたブロック図。
【図５】本発明の実施形態による、図４のものに対する処理の後続の段階における半導体デバイスパッケージの形成の実施形態の断面を示す簡略化されたブロック図。
【図６】本発明の実施形態による、図５のものに対する処理の後続の段階における半導体デバイスパッケージの形成の実施形態の断面を示す簡略化されたブロック図。
【図７】本発明の実施形態による、図６のものに対する処理の後続の段階における半導体デバイスパッケージの形成の実施形態の断面を示す簡略化されたブロック図。
【図８】本発明の実施形態による、図７のものに対する処理の後続の段階における半導体デバイスパッケージの形成の実施形態の断面を示す簡略化されたブロック図。
【図９】本発明の実施形態による、図８のものに対する処理の後続の段階における半導体デバイスパッケージの形成の実施形態の断面を示す簡略化されたブロック図。
【図１０】本発明の実施形態による、図９のものに対する処理の後続の段階における半導体デバイスパッケージの形成の実施形態の断面を示す簡略化されたブロック図。
【図１１】本発明の代替の実施形態による、半導体デバイスパッケージの形成の一実施形態の断面を示す簡略化されたブロック図。
【図１２】本発明の代替の実施形態による、半導体デバイスパッケージの形成の一実施形態の断面を示す簡略化されたブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
異なる図面において同じ参照符号が使用されている場合、これは、別途記載しない限り、同一の項目であることを示す。図面は必ずしも原寸に比例して描かれてはいない。
【００１０】
本発明の実施形態は、フィルム補助成形技法を使用して形成された空洞を有する半導体デバイスパッケージを提供する。そのような技法を使用することによって、空洞は、パッケージ基板またはリードフレーム上に据え付けられるデバイスダイの上のような、成形パッケージ内の特定のロケーション内に形成されることができる。フィルム補助成形によって導入される空洞壁の角度制限を克服するために、空洞内の構成要素を保護するのに使用されるゲルが空洞を被覆する蓋に、または蓋とパッケージ連結領域との間の接合部に接触することにならないように、ゲル貯留特徴部が形成される。ゲル貯留部は、空洞内のゲルの高さを制御する形成水準面設定特徴部（ｆｏｒｍｅｄ  ｌｅｖｅｌ  ｓｅｔｔｉｎｇ  ｆｅａｔｕｒｅ）とともに使用される。そのようなパッケージの利点は、空洞の容積が低減され、それによって、必要とされるゲル充填の量が低減され、したがって、パッケージ製造コストが減少することを含む。さらに、空洞が基部において成形コンパウンド／半導体接合部分を有することによって、成形コンパウンド／リードフレーム接合部領域において気泡形成の機会が低減することになる。
【００１１】
図１は、圧力センサのような、ゲルによって保護されるデバイスのための従来技術において使用される事前成形プラスチック空洞パッケージの断面図である。事前成形プラスチック空洞パッケージ１００は、リードフレーム１２０上に形成された成形コンパウンド１１０を含む。リードフレーム１２０の代わりにパッケージ基板が使用されることができることを認識されたい。事前成形プラスチック空洞パッケージは、熱プラスチック、および、空洞１２５を提供するために所望の形状に形成されるモールドを使用して形成される。このタイプのモールドは、壁特徴部１３０内のもののような鋭利端部を提供することができる。
【００１２】
壁特徴部１３０（ｗａｌｌ  ｆｅａｔｕｒｅ  １３０）は、空洞内のデバイスを保護するのに使用されるゲルが水準面１４０を上回って入ってくることを防止するのを支援するために提供され、それによって、ゲルが蓋取付肩部１５０（ｌｉｄ  ａｔｔａｃｈ  ｓｈｏｕｌｄｅｒ  １５０）内に配置された蓋と接触することが妨げられる。このことは、ゲルが、たとえば、蓋の周囲気体吸気口（ａｍｂｉｅｎｔ  ｇａｓ  ｉｎｇｒｅｓｓ  ｐｏｒｔ）を塞がず、蓋の蓋取付肩部に対する付着も妨げないようにするためにも、望ましい。
【００１３】
上述のように、図１の従来技術の空洞パッケージの１つの欠点は、空洞のサイズである。一般的に、このようなパッケージ内の空洞は、パッケージがその上に構築されるリードフレームの大部分に接することを可能にする。これは、パッケージが事前に作成される傾向にあり、パッケージのための半導体ダイが続いて空洞内のフラグに取り付けられるとともにリードフレームにワイヤボンディングされるためである。この結果として、最終的に保護ゲルによって充填されることを必要とする容量が大きくなり、対応するコストが著しく高くなる。
【００１４】
リード・フレーム・コンタクトに使用されるタイプの金属は、コンタクトがワイヤボンディングプロセスによく適するようにする特性を有する。たとえば、一般的なリードフレームは、ニッケルおよび金をめっきされた銅、またはニッケル、パラジウムおよび金から成る。めっき材料に金を使用することによって、リードフレーム上に比較的平滑な表面が形成される。加えて、このめっき材料は化学的に活性でなく、それゆえ、保護されていない銅のように錆びることがない。しかし、これらの平滑性および化学的活性がないという特徴はまた、成形材料がめっきリードフレームの表面に付着しにくいということにも寄与する。このように付着しにくいことによって、そのようなパッケージ内に設置される圧力センサの使用中に高圧空気を取り込む可能性がある微小な間隙が生じることになる。
【００１５】
そのようなパッケージが、（たとえば、タイヤ膨張中に）高い圧力にさらされるタイヤ圧監視システム（ＴＰＭＳ）に組み込まれる場合、高圧空気がシリコーンゲルを通じて拡散し、微小な間隙の中に蓄積される可能性がある。急速減圧事象（ｒａｐｉｄ  ｄｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｅｖｅｎｔ）が発生した場合、間隙内に蓄積された空気が逃げ、結果としてシリコーンゲル内に気泡が形成される可能性がある。気泡はワイヤボンド接続および微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）構造（たとえば、圧力センサ）と接触する可能性があり、それによって、圧力読み取りの誤りまたはデバイスの故障が発生する可能性がある。
【００１６】
事前形成空洞パッケージによって呈される両方の問題を解決する代替的な方法は、空洞が必要な場所（たとえば、圧力センサデバイスが据え付けられる領域）を除く半導体デバイスパッケージのすべての部分上に封入材料を形成することである。生成される空洞がより小さくなるように封入材料を形成するための１つの方法は、当該技術分野において既知であるフィルム補助成形技法である。たとえば、フィルム補助成形は、ピンをダイの上部に対して、ピンと成形コンパウンドとの間に可撓性フィルムを用いて押圧することによって実行されることができる。成形コンパウンドは、ピンが押圧しているいかなるロケーションにも流れ出さない。プロセッサダイは、その上面の上に、圧力センサに電気的に結合されることになるコンタクトを有し、プロセッサダイの直上に、より小さい空洞が形成されることができる。したがって、そのような空洞は、シリコーンゲルによって充填されるべき容積を低減し、成形材料および金属リードフレームが接触する領域をなくすかまたは低減する。
【００１７】
図２は、空洞を作成するためにフィルム補助成形技法を使用した半導体デバイスパッケージ２００の形成の１つの実施形態の断面を示す簡略化されたブロック図である。制御ダイ２１０は、リードフレーム２２０に据え付けられる。制御ダイ２１０は、多重処理装置（ＭＰＵ）であることができ、ワイヤボンド２３０、２３２、および２３４を使用してリードフレームの部分または他のパッケージ構成要素に電気的に結合される。別の半導体デバイスダイ２４０は、リードフレーム２２０のフラグ部分に取り付けられ、ワイヤボンド２３４によって制御ダイ２１０に電気的に結合される。半導体デバイスダイ２４０は、たとえば、慣性センサまたは送信機のような、システム・イン・パッケージの別の構成要素である。
【００１８】
成形材料は、リードフレーム、制御ダイ、追加のダイ、およびワイヤボンドに被着され、これらの構造を成形材料内に封入するとともにパネルを形成する封入材料２５０を形成する。成形材料は、制御ダイ２１０の一部の上に成形された空洞を生成するように形成される。図２に示されているように、造形物２６０（ｓｈａｐｅｄ  ｆｏｒｍ  ２６０）は、フィルム２７０に対して押圧されることによって、成形材料を制御ダイ２１０の上部から押し出す。空洞は、フィルム２７０が一致する範囲内で造形物２６０の形状を呈する。成形材料は、たとえば、シリカ充填エポキシ成形コンパウンド、プラスチック封入樹脂、および、シリコーン、ポリイミド、フェノール類、およびポリウレタンのような他のポリマー材料を含む、任意の適切な封入材料であることができる。成形材料が被着されると、パネルは、材料を或る時間期間にわたって特定の温度にさらすことによって、もしくは硬化剤を添加することによって、またはその両方によって、硬化されることができる。
【００１９】
図３は、簡略化されたブロック図であり、処理の後の段階における、図２に示されている半導体デバイスパッケージを形成する実施形態の断面を示す。図３において、造形物２６０およびフィルム２７０は、制御ダイ２１０の上に空洞３１０を残して除去されている。造形物２６０は、蓋取付肩部３２０（ｌｉｄ  ａｔｔａｃｈ  ｓｈｏｕｌｄｅｒ  ３２０）および段状特徴部３３０（ｓｔｅｐ  ｆｅａｔｕｒｅ  ３３０）を画定している。フィルムが鋭角を形成する能力には（たとえば、一致によって）制限があるため、段状特徴部３３０は、図１の事前成形プラスチック空洞パッケージの壁特徴部１３０ほどには鋭利に形成されることができない。したがって、空洞３１０は所望の低減されたシリコーンゲル充填容積を提供するが、段状特徴部３３０は壁特徴部１３０が提供するゲル防止機能を提供しない。もう１つの欠点は、空洞がより小さくなる結果として、蓋取付肩部３２０によって画定される面積が小さくなり、それゆえに空洞３１０に対する蓋が小さくなることである。そのような小さい蓋は、蓋配置デバイスによる取り扱いおよび正しい配置が困難である可能性がある。本発明の実施形態は、これらの短所の両方に対処する。
【００２０】
図４は、本発明の実施形態による簡略化されたブロック図であり、空洞を作成するためにフィルム補助成形技法を使用した半導体デバイスパッケージ４００を形成する１実施形態の断面を示す。制御ダイ４１０は、リードフレーム４２０に据え付けられる。図２のように、制御ダイ４１０は、マルチプロセッシングユニット（ＭＰＵ）であることができ、ワイヤボンド４３０、４３２、および４３４を使用してリードフレームの部分または他のパッケージ構成要素に電気的に結合される。別の半導体デバイスダイ４４０は、リードフレーム４２０のフラグ部分に取り付けられる。図２のように、半導体デバイスダイ４４０は、たとえば、慣性センサまたは送信機のような、システム・イン・パッケージの別の部分である。図４の実施形態において、半導体デバイスダイ４４０は、ワイヤボンド４３４を使用して制御ダイ４１０に電気的に結合される。
【００２１】
図５は、本発明の実施形態による簡略化されたブロック図であり、図４のものに対する処理の後続の段階における半導体デバイスパッケージ４００を形成する断面を示す。成形材料は、リードフレーム、制御ダイ、追加のダイ、およびワイヤボンドに被着され、これらの構造を成形材料内に封入するとともにパネルを形成する封入材料５１０を形成する。成形材料は、制御ダイ４１０の一部の上に成形された空洞を生成するように形成される。成形材料は、図２に関して上述されたものから選択されることができる。図２のように、造形物５３０がフィルム５２０に対して押圧されることで、成形材料を制御ダイ４１０の上部および空洞領域から押し出す。空洞は、フィルム５２０が一致する範囲内で造形物５３０の形状をとる。下記に詳細に説明されるように、造形物５３０の形状は、それらの一致する範囲および利用可能なスペースの中でゲル防止機構を提供する。
【００２２】
図６は、本発明の実施形態による簡略化されたブロック図であり、図５のものに対する処理の後続の段階における半導体デバイスパッケージ４００を形成する実施形態の断面を示す。図６においては、造形物５３０およびフィルム５２０は、封入材料５１０の硬化に続いて、制御ダイ４１０の上に空洞６１０を残して除去されている。空洞６１０は、オーバーフロー貯留部６２０、水準面設定領域６３０、および傾斜領域６４０のようなゲル防止特徴部を提供する。加えて、一部には、オーバーフロー貯留部６２０および水準面設定領域６３０によって示唆される上部寸法がより大きいことに起因して、蓋取付肩部６５０は、図３からの蓋取付肩部３２０よりも大きい周囲の長さ（ｐｅｒｉｍｅｔｅｒ）にわたって延在する。したがって、より大きい蓋を利用することができ、それによって、図３の蓋よりも取り扱いおよび正しい配置が容易になる。
【００２３】
図６において提供される空洞は、ゲルが提供され得る領域内の容積が小さくなるという利点を有し、それによって、ゲル製造コストが低減される。空洞は、下記により完全に示されるように、オーバーフロー貯留部および水準面設定領域を通じて、ゲルが水準面６６０を上回って上昇することを防止し、それによって蓋領域を回避する手段をも提供する。傾斜領域６４０およびオーバーフロー貯留部６２０の形状および深さは、一部には、封入材料５１０内に封入されることになる構成要素および電気的結合に適合するように選択される。
【００２４】
図７は、本発明の実施形態による簡略化されたブロック図であり、図６のものに対する処理の後続の段階における半導体デバイスパッケージ４００を形成する実施形態の断面を示す。圧力センサ７１０は、接着剤を使用して制御ダイ４１０の露出面に取り付けられる。１つの実施形態では、シリコーン接着剤が使用される。圧力センサ７１０は、たとえば、ワイヤボンド７２０を使用して対応する制御ダイのボンドパッドに電気的に結合された１または複数のボンドパッドを含むことができる。圧力センサ７１０は、微小電気機械システムを含む、用途に適した任意のタイプのセンサデバイスの形態をとることができる。
【００２５】
図８は、本発明の実施形態による簡略化されたブロック図であり、図７のものに対する処理の後続の段階における半導体デバイスパッケージ４００を形成する実施形態の断面を示す。図８においては、ゲル８１０は、圧力センサ７１０およびワイヤボンド７２０を被覆する高さまで、空洞６１０に添加されている。ゲル８１０の高さは、少量の溢れ出たゲル８２０が水準面設定領域６３０からこぼれてオーバーフロー貯留部６２０内に落ち着くものである。上述のように、ゲル８１０は、特定の用途のために選択され、一般的に、シリコーンゲルの形態をとる。
【００２６】
図９は、本発明の実施形態による簡略化されたブロック図であり、図８のものに対する処理の後続の段階における半導体デバイスパッケージ４００を形成する実施形態の断面を示す。蓋９１０は、空洞６１０の開口の上に配置され、接着剤９２０を使用することによって蓋取付肩部６５０に取り付けられる。蓋９１０は、特定の用途に適したさまざまな形態をとることができ、たとえば、周囲気体が空洞に入ることを可能にする１または複数の孔９３０を含むことができる。図８および図９からわかるように、ゲル８１０は、オーバーフロー貯留部および水準面設定領域の組み合わせによって水準面６６０を上回って上昇することを妨げられ、したがって、蓋または蓋取付領域内の接着剤と接触しない。
【００２７】
図１０は、本発明の実施形態による簡略化されたブロック図であり、図９のものに対する処理の後続の段階における半導体デバイスパッケージ４００の形成の実施形態の断面を示す。蓋９１０の空洞６１０の上への配置に続いて、半導体デバイスパッケージのパネルは、線１０１０および線１０２０によって表される平面上で分離される（ｓｉｎｇｕｌａｔｅｄ）。分離に続いて、各個々の半導体デバイスパッケージ４００は、最終的な用途に適したデバイス（たとえば、タイヤ圧力監視システム）内に組み込まれることができる。
【００２８】
図６および図８に示されているように、空洞６１０の寸法は、圧力センサ７１０のような、空洞内に配置されるデバイスのサイズに適合するように選択されることができる。加えて、封入材料５１０および空洞の構成は、ワイヤボンド７２０を受けるためのボンドパッドが露出したままで、ワイヤボンド４３０、４３２、および４３４のようなワイヤボンドが完全に封入されるように選択されることができる。さらに、傾斜領域６４０の角度は、オーバーフロー貯留部６２０内に溢れ出てもよいゲルの量を制御するために、ゲル８１０の表面張力および粘度に応じて選択されることができる。
【００２９】
いくつかの用途においては、ゲルを収容するためにより急勾配の傾斜またはより深いオーバーフロー貯留部を設けることが望ましい場合があり、図１１はそのような代替的な実施形態の例である。図１１は、本発明の代替の実施形態による簡略化されたブロック図であり、半導体デバイスパッケージ１１００を形成する１実施形態の断面を示す。図４のように、制御ダイ１１１０は、リードフレーム１１１５に据え付けられ、ワイヤボンド１１２０、１１２５、および１１３０を使用してリードフレームの部分または他のパッケージ構成要素に電気的に結合される。別の半導体デバイスダイ１１３５は、リードフレーム１１１５のフラグ部分に取り付けられる。
【００３０】
成形材料は、リードフレーム、制御ダイ、追加のダイ、およびワイヤボンドに被着され、これらの構造を成形材料内に封入するとともにパネルを形成する封入材料１１４５を形成する。成形材料は、制御ダイ１１１０の一部の上に成形された空洞１１４０を生成するように形成される。成形材料は、用途に合わせて図２に関して上述されたものから選択されることができる。図２および図５のように、空洞１１４０は、造形物がフィルムに対して押圧され、成形材料が制御ダイ１１１０の上部から押し出されることによって生成される。空洞１１４０は、オーバーフロー貯留部１１６０、水準面設定領域１１５０、および傾斜領域１１５５のようなゲル防止特徴部（ｇｅｌ  ｓｔｏｐ  ｆｅａｔｕｒｅｓ）を含む。
【００３１】
図１１からわかるように、貯留部１１６０は、半球または円筒形状を使用して形成され、ゲルを取り込むためにより深い貯留部を提供することができる。そのようなより深い貯留部は、たとえば、粘性の低いゲルを有する用途に使用することができる。加えて、貯留部は封入材料により深く入り込んでいるため、封入される構造は、全体が封入材料の中にあるままであることができるように、リードフレームの表面の上でそう高くは上がらない。傾斜領域１１５５も、封入された構造に適合するために、または、ゲルの物理的パラメータまたは空洞の寸法に合わせて調節するために、傾斜領域６４０とは異なり得る。
【００３２】
図１２は、本発明の代替の実施形態による簡略化されたブロック図であり、半導体デバイスパッケージ１２００を形成する一実施形態の断面を示す。示されているように、図１２は、既に説明された実施形態のような制御ダイの上部までではなく、リードフレーム１２１５まで延在する空洞１２４０を提供する。この実施形態では、半導体デバイスダイ１２３５は、物理的および電子的の両方でリードフレーム１２１５に取り付けられる。成形材料は、リードフレーム、半導体デバイスダイ１２３５、任意の追加のダイおよびワイヤボンドに被着され、これらの構造を成形材料内に封入するとともにパネルを形成する封入材料１２４５を形成する。上記の実施形態のように、成形材料は、リードフレーム１２１５の一部の上に成形された空洞１２４０を生成するように形成される。ここでも、空洞１２４０は、造形物がフィルムに対して押圧され、成形材料がリードフレーム１２１５の一部の上部から押し出されることによって、生成される。空洞１２４０は、オーバーフロー貯留部１２６０、水準面設定領域１２５０、および傾斜領域１２５５のようなゲル防止特徴部を含む。
【００３３】
本発明の実施形態は、空洞を充填するのに使用されるゲルが蓋または空洞の蓋取付領域と接触しないことを保証するためにオーバーフロー貯留部領域が提供されることを超えて、特定のデバイス、デバイス構成、または空洞構成には限定されないことを認識されたい。したがって、実施形態は、圧力センサまたは電気的結合を保護するために空洞内の任意の圧力センサまたは電気的結合の上でゲルが十分な深さを有することを同時に保証しながら、最大高さのゲルと蓋取付領域との間に間隙を提供するのに十分な高さにある水準面設定領域を、提供することになる。一般的には、そのような深さは少なくとも３００μｍである。そのような深さに達するのに必要とされるゲルの量は、たとえば、傾斜領域の角度によって決定される空洞容積に応じて決まる。
【００３４】
ここまでで、パッケージ・リード・フレームと、当該パッケージ・リード・フレームに結合される１または複数の半導体デバイスダイと、当該１または複数の半導体デバイスダイの少なくとも一部およびリードフレームの少なくとも一部の上に形成される封入材料とを含む半導体デバイスパッケージが提供されたことを諒解されたい。封入材料は、空洞領域、および当該空洞領域内のゲル防止特徴部を画定する。ゲル防止特徴部は、ゲル水準面設定特徴部と、ゲルオーバーフロー貯留部とを含む。空洞領域は、フィルム補助成形を使用して形成される。
【００３５】
上記の実施形態の１つの態様では、半導体デバイスパッケージはさらに、第１の半導体デバイスダイを含み、第１の半導体デバイスダイは、空洞領域の底面に据え付けられるとともに、当該空洞領域の底面上に露出される１または複数のコンタクトに電気的に結合される。さらなる態様では、空洞領域の底面は、１または複数の半導体デバイスダイのうちの第２の半導体デバイスダイの主面の一部である。またさらなる態様では、第１の半導体デバイスダイは、圧力センサであり、第２の半導体デバイスダイは、圧力センサからの信号を処理するように構成される制御ダイである。別の態様では、空洞領域の底面は、パッケージ・リード・フレームの一部である。
【００３６】
空洞領域の底面に据え付けられた第１の半導体デバイスダイを含む上記の実施形態の別の態様では、シリコーンゲルは、空洞領域内に、第１の半導体デバイスダイの上に、かつ当該第１の半導体デバイスダイを包囲して配置される。ここで、シリコーンゲルの深さは、ゲル防止特徴部（ｇｅｌ  ｓｔｏｐ  ｆｅａｔｕｒｅ）によって制御される。さらなる態様では、ゲル防止特徴部は、シリコーンゲルの最初の深さがゲル防止特徴部よりも高い場合は、シリコーンゲルの一部がゲル水準面設定特徴部に達することと、ゲルオーバーフロー貯留部内に落ち着くこととを許容するように構成される。別のさらなる態様では、封入材料はさらに、空洞領域内に蓋取付肩部を画定する。蓋取付肩部の底部は、ゲル防止特徴部によって許容される最大シリコーンゲル深さの上にあり、蓋取付肩部の周囲の長さは、空洞の底面の周囲の長さよりも大きい。またさらなる態様では、半導体デバイスパッケージはさらに、蓋取付肩部に取り付けられる圧力透過性キャップ（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｐｅｒｍｅａｂｌｅ  ｃａｐ）を含み、ここで、圧力透過性キャップ（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｐｅｒｍｅａｂｌｅ  ｃａｐ）は、ゲルとは接触しない。なおさらなる態様では、自動車タイヤ圧力監視システムは、記載されているような半導体デバイスパッケージを含む。別の態様では、半導体デバイスパッケージはさらに、空洞の底面の縁からゲル水準面設定特徴部までの傾斜側壁を画定する封入材料を含む。
【００３７】
別の実施形態は、方法であって、パッケージ半導体デバイスアセンブリ内に具現化された（ｅｍｂｏｄｉｅｄ）表面を提供することと；封入材料を使用して表面の上に封入領域を形成することと；フィルム補助成形技法を使用して表面の第１の部分の上で封入材料内に空洞領域を形成することと；第１の半導体デバイスを、表面の第１の部分の少なくとも一部上に固定することとを含む、方法を、提供する。フィルム補助成形技法に使用されるモールドは、空洞領域の壁にそってゲル防止特徴部を画定する。ゲル防止特徴部は、ゲル水準面設定特徴部と、ゲルオーバーフロー貯留特徴部とを含む。表面の第１の部分は、空洞領域内で露出される。
【００３８】
上記の実施形態の１つの態様はさらに、複数のリードおよびデバイスフラグを含むリードフレームを提供することと；デバイスフラグに第２の半導体デバイスを固定することと；第２の半導体デバイスを複数のリードのうちの１または複数に電気的に結合することとを含む。第２の半導体デバイスは、第１の主面および第２の主面を含み、第１の主面はデバイスフラグに固定され、第２の主面は、パッケージ半導体デバイスアセンブリ内に具現化された表面を含む。封入領域を形成することは、リードフレームと、当該リードフレームに結合された第２の半導体デバイスの電気接点と、第２の半導体デバイスの、表面の第１の部分を除外した部分とを封入することを含む。さらなる態様では、第２の半導体デバイスダイは制御ダイであり、第１の半導体デバイスは圧力センサであり、制御ダイは、圧力センサからの信号を処理するように構成される。
【００３９】
上記の実施形態の別の態様はさらに、複数のリードおよびデバイスフラグを含むリードフレームを提供することを含み、デバイスフラグの主面は、パッケージ半導体デバイスアセンブリ内に具現化される表面を含む。上記の実施形態のさらに別の態様はさらに、空洞領域内に、第１の半導体デバイスの上に、かつ当該第１の半導体デバイスを包囲してシリコーンゲルを配置することと、モールドによって空洞内に形成される蓋取付肩部の空洞領域の上に圧力透過性キャップを配置することとを含む。蓋取付肩部の底部は、ゲル防止特徴部によって許容される最大シリコーンゲル深さの上にあり、圧力透過性キャップはシリコーンゲルとは接触しない。さらなる態様では、方法はさらに、シリコーンゲルの空洞領域内への配置に続いてシリコーンゲルを硬化することを含み、ゲル防止特徴部は、シリコーンゲルの最初の深さがゲル防止特徴部よりも高い場合は、シリコーンゲルの一部がゲル水準面設定特徴部に達することと、ゲルオーバーフロー貯留部内に落ち着くこととを許容するように構成される。
【００４０】
別の実施形態は、圧力センサ・デバイス・パッケージを含むタイヤ圧力監視システムを提供し、圧力センサ・デバイス・パッケージは、パッケージ・リード・フレームと；当該パッケージ・リード・フレームに結合される１または複数の半導体デバイスダイと；当該１または複数の半導体デバイスダイの少なくとも一部およびリードフレームの少なくとも一部の上に形成される封入材料であって、封入材料は空洞領域および当該空洞領域内のゲル防止特徴部を画定し、ゲル防止特徴部はゲル水準面設定特徴部およびゲルオーバーフロー貯留部を含み、空洞領域はフィルム補助成形を使用して形成される、封入材料と；空洞領域の底面上に据え付けられるとともに、空洞領域の底面上に露出される１または複数のコンタクトを使用して１または複数の半導体デバイスダイのうちの或る半導体デバイスダイに電気的に結合される圧力センサダイとを含む。
【００４１】
本発明を実装する装置は、大部分について、当業者に既知の電子コンポーネントおよび回路から成っているため、本発明の基礎となる概念の理解および評価のために、ならびに本発明の教示を分かりにくくせず当該教示から注意を逸らさせないために、回路の詳細は上記で例示されているように必要と考えられる範囲を超えては説明されない。
【００４２】
その上、本明細書および特許請求の範囲における「正面（ｆｒｏｎｔ）」、「裏（ｂａｃｋ）」、「上部（ｔｏｐ）」、「底（ｂｏｔｔｏｍ）」、「上（ｏｖｅｒ）」、「下（ｕｎｄｅｒ）」などの用語は、存在する場合、説明を目的として使用されており、必ずしも永久的な相対位置を記述するために使用されてはいない。このように使用される用語は、本明細書に記載されている本発明の実施形態がたとえば、本明細書において例示または他の様態で記載されている以外の方向で動作することが可能であるように、適切な状況下で置き換え可能であることが理解される。
【００４３】
本明細書において、具体的な実施形態を参照して本発明を説明したが、添付の特許請求の範囲に明記されているような本発明の範囲から逸脱することなくさまざまな改変および変更を為すことができる。たとえば、さまざまな半導体デバイスまたはＭＥＭＳデバイスが、開示および特許請求されているもののようなゲル防止領域を利用するゲル充填空洞を使用することから利益を受け得る。したがって、本明細書および図面は限定的な意味ではなく例示とみなされるべきであり、すべてのこのような改変が本発明の範囲内に含まれることが意図されている。本明細書において具体的な実施形態に関して記載されているいかなる利益、利点、または問題に対する解決策も、任意のまたはすべての請求項の重要な、必要とされる、または基本的な特徴または要素として解釈されるようには意図されていない。
【００４４】
本明細書において使用される場合、「結合されている」という用語は、直接結合または機械的結合に限定されるようには意図されていない。
【００４５】
さらに、本明細書において使用される場合、「１つ（“ａ”  ｏｒ  “ａｎ”）」という用語は、１つまたは２つ以上として定義される。さらに、特許請求の範囲における「少なくとも１つの」および「１または複数の」のような前置きの語句の使用は、不定冠詞「１つの（“ａ”  ｏｒ  “ａｎ”）」による別の請求項要素の導入が、このように導入された請求項要素を含む任意の特定の請求項を、たとえ同じ請求項が前置きの語句「１または複数の」または「少なくとも１つの」および「１つの（“ａ”  ｏｒ  “ａｎ”）」のような不定冠詞を含む場合であっても、１つだけのこのような要素を含む発明に限定することを暗示するように解釈されるべきではない。同じことが、定冠詞の使用についても当てはまる。
【００４６】
別途記載されない限り、「第１の」および「第２の」のような用語は、そのような用語が説明する要素間で適宜区別するように使用される。したがって、これらの用語は必ずしも、このような要素の時間的なまたは他の優先順位付けを示すようには意図されていない。
【図１】
2014011452.tif 000003
【図２】
2014011452.tif 000004
【図３】
2014011452.tif 000005
【図４】
2014011452.tif 000006
【図５】
2014011452.tif 000007
【図６】
2014011452.tif 000008
【図７】
2014011452.tif 000009
【図８】
2014011452.tif 000010
【図９】
2014011452.tif 000011
【図１０】
2014011452.tif 000012
【図１１】
2014011452.tif 000013
【図１２】
2014011452.tif 000014