CN100520411C - 半导体加速度传感器件及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种半导体加速度传感器件及其生产方法，其中，尽管固定在管芯焊盘上的加速度传感芯片的重量部分用低弹性的凝胶状树脂部分涂覆，但是重量部分容易受到外部加速而位移。因此，可以准确地检测加速度。此外，因为用树脂部分密封了加速度传感器件那些没有用于加速度检测的部分，所以确保了与那些常规树脂封装相等的长期可靠性。

Description

半导体加速度传感器件及其生产方法
技术领域
本发明涉及使用树脂密封封装的半导体加速度传感器件和生产这种器件的方法。更具体地说，本发明涉及使用MEMS(微电机械系统)或MCP(多芯片封装)的器件。MCP是在其上一起安装MEMS和半导体电路芯片的封装。
背景技术
最近几年，随着电子器件尺寸和厚度的降低，人们的关注聚焦于MEMS技术，它能够在微米级尺寸上制造传感器或电机械部件等。
附图中图8A至8C表示了使用传统EMMS封装的半导体加速度传感器件的构造实例的剖视图。图8A阐述了单芯片型器件，图8B是多芯片型(堆叠型)器件，并且图8C是多芯片型(横向安装型)器件。
一般而言，使用中空陶瓷封装来封装半导体加速度传感器件。举例来说，在图8A所示的单芯片型器件中，加速度传感芯片10位于中空陶瓷封装20中。在半导体制造工艺的基础上形成加速度传感芯片10。通过在硅芯片体相部分的中央区蚀刻来形成重量部分(weightpart)11。以交叉形状形成四个横梁部分12，在芯片表面上支承重量部分11。在重量部分11和周围的硅之间形成间隔13。当芯片接受加速时，横梁部分12变形。在横梁部分12上形成的压电元件(图中未显示)检测应力，从而获得(计算)加速度。如果横梁部分12受到大于允许值的应力，由于超过断裂极限的应变，横梁部分12受损。因此，分别在加速度传感芯片10的上表面面上的横梁部分12上方和加速度传感芯片10下表面面上的重量部分11的下方提供限动件(stopper)，限制在预定范围内位移。
加速度传感芯片10被固定在陶瓷封装20的陶瓷头21上。作为导线15的金属细线连接加速度传感芯片10的电极焊盘和陶瓷头21接线柱部分(post section)。陶瓷封装20的陶瓷盖22在陶瓷头21上固定，并且盖住加速度传感芯片10。
使用中空陶瓷封装20来封装加速度传感器件的原因是当陶瓷盖22内的间隔23被保持在真空中或者用气体填充，以至于重量部分11在加速时不会滞后(drag)时，器件的灵敏度和可重复性增加。当间隔13用油或凝胶填充时，只要它们的粘弹性特性是稳定的，通过调节油或凝胶的特性可以消除对重量部分11的滞后作用。
日本专利Kokai10-170380号中公开的半导体压力传感器件被认为是半导体压力传感芯片内的间隔用油或凝胶填充的器件的一个实例。在这种半导体压力传感器件中，半导体压力传感芯片的表面用弹性树脂涂覆，以至于保护半导体压力传感芯片不受污染。
在图8B所示的堆叠型器件中，半导体电路芯片16固定在陶瓷头21上。半导体电路芯片16实施由加速度传感芯片10检测的应力检测结果的信号处理，产生检测信号。导线17连接半导体电路芯片16的电极焊盘和陶瓷头21接线柱部分。加速度传感芯片10固定在半导体电路芯片16上。导线15连接加速度传感芯片10的电极焊盘和半导体电路芯片16的电极焊盘。
在图8C所示的横向安装型器件中，加速度传感芯片10和半导体电路芯片16固定在陶瓷头21上。加速度传感芯片10和半导体电路芯片16用陶瓷盖22盖住，并且紧密密封。
使用传统陶瓷封装20的半导体加速度传感器件具有如下(1)至(3)的问题：
(1)图8A至8C中所示的陶瓷封装20的生产成本因为生产中使用昂贵的部件而变高。此外，陶瓷头21和陶瓷盖22需要用低熔点的玻璃或焊剂紧密密封。密封需要在360℃或更高的温度下(对于低熔点玻璃为400℃或更高)高温加工，这会导致与图8B和8C中所示的加速度传感芯片10一起封装的半导体电路芯片16的性质变化。
(2)至于MCP，在图8B所示的堆叠型器件中，当加速度传感芯片10用有机材料焊接到半导体电路芯片16上时，为了生产工艺的方便，陶瓷头21和陶瓷盖22也需要用树脂密封(焊接)。这种树脂密封会引起在长期使用寿命试验中耐湿气的问题。另一方面，在图8C所示的横向安装型器件中，封装20变得太大而不能具有满意的封装密度。
(3)为了解决上述问题(1)和(2)，可以用树脂代替陶瓷封装20，使用日本专利Kokai 10-170380号的技术密封芯片。如图8C所示，日本专利Kokai 10-170380号中公开的器件在衬底上横向安装了压力传感芯片和半导体电路芯片。具有暴露在外面的凹口(即芯片安装部分)的树脂封装用被树脂密封的整个半导体电路芯片模塑。压力传感芯片被固定在凹口中并且保持暴露到外面，从而检测外部应力。为了保护压力传感芯片不受外部污染，压力传感芯片用不会干扰压力传递的弹性保护树脂涂覆。
但是，即便图8C中所示的整个半导体电路芯片16被树脂密封并且加速度传感芯片10的表面使用上述日本专利Kokai 10-170380号的技术用弹性树脂涂覆，在加速度传感芯片10的周围仍存在耐湿气的问题。因此，仍难克服问题(1)和(2)。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种低成本并且对于大规模生产而维持长期可靠性方面优异的半导体加速度传感器件，并且还提供了一种生产这种半导体加速度传感器件的方法。通过使用凝胶材料填充MEMS芯片内部并且用凝胶材料涂覆MEMS芯片而对MEMS芯片给出低成本树脂封装来提供半导体加速度传感器件。
根据本发明的第一方面，提供了一种具有加速度传感芯片、弹性第一树脂部分和第二树脂部分的半导体加速度传感器件。加速度传感芯片具有重量部分、支承部分、基座部分和应力检测元件。支承部分用其与重量部分相连的一端柔性支承重量部分。基座部分围绕着支承部分的相对端与之连接的重量部分。应力检测元件检测来自由于加速而在支承部分中引起的变形的应力。第一树脂部分涂覆重量部分和支承部分。第二树脂部分密封第一树脂部分和加速度传感芯片。
尽管加速度传感芯片的重量部分用弹性第一树脂部分涂覆，但是它容易被外部的加速移动。因此，可以精确地检测加速度。此外，因为用第二树脂部分密封了加速度传感器件那些没有用于加速度检测的部分，所以确保了与那些常规树脂封装相等的长期可靠性。因此，与传统的器件相比，预期可以得到较低成本和较大规模生产能力的器件。
生产这种半导体加速度传感器件的方法包括向基座部分注入第一树脂部分，用第一树脂部分涂覆支承部分和重量部分，并且用第二树脂部分密封第一树脂部分和加速度传感芯片。
根据该方法，可以以低的成本通过相对简单的工艺大规模生产在长期可靠性方面优异的半导体加速度器件。
半导体加速度传感器件可以进一步包括与加速度传感芯片连接的盖部分、具有从第二树脂部分向外延伸的导电部分的衬底、与衬底的导电部分电学连接并且安装在衬底上的半导体电路芯片，以及在半导体电路芯片上提供并且与加速度传感芯片电学连接的凸块(bump)。加速度传感芯片安装在凸块上。加速度传感芯片可以借助第一树脂部分与半导体电路芯片连接。
因为加速度传感芯片安装在半导体电路芯片上，所以通过这种半导体加速度传感器件可以实现封装尺寸的降低。
生产这种半导体加速度传感器件的方法包括在衬底上固定半导体电路芯片，并且将衬底的导电部分电学连接到半导体电路芯片上；通过将基座部分固定到在半导体电路芯片上提供的凸块上而将应力检测元件与凸块电学连接；通过向基座部分注入第一树脂部分而在基座部分和半导体电路芯片之间的间隙中填充第一树脂部分，并且用第一树脂部分覆盖支承部分和重量部分；以及用盖部分封堵(盖住)基座部分，并且用第二树脂部分密封第一树脂部分、加速度传感芯片、盖部分和衬底导电部分以外的其它部分。
根据这种生产方法，可以通过更简单的生产工艺以较低的成本大规模生产在长期可靠性方面优异的半导体加速度传感器件。
半导体加速度传感器件可以包括管芯焊盘和通孔。管芯焊盘具有第一区和第二区，并且还具有上表面和下表面。第二区围绕着第一区。加速度传感芯片的基座部分被安装在第二区上。从管芯焊盘第一区的上表面到管芯焊盘第一区的下表面形成通孔。
生产这种半导体加速度传感器件的方法包括将基座部分固定到管芯焊盘上表面的第二区上；通过借助管芯焊盘的通孔向基座部分注入第一树脂部分而用第一树脂部分覆盖支承部分和重量部分；以及用第二树脂部分密封第一树脂部分、加速度传感芯片和管芯焊盘。
附图说明
图1A至1F表示根据本发明第一实施方案的QFN(无引线四方扁平(Quad flat nonlead))封装型半导体加速度传感器件的结构。具体地说，图1A是半导体加速度传感器件的剖视图。图1B是所述半导体加速度传感器件中包括的加速度传感芯片的透视图。图1C是沿着图1B中线1C-1C截取的剖视图的透视图。图1D是沿着图1B中线ID-1D截取的剖视图的对分透视图。图1E是图1B所示半导体加速度传感器件的平面图。图1F是沿着图1E中线1F-1F截取的剖视图。
图2A至2D表示根据第二实施方案制造图1的半导体加速度传感器件的一系列生产步骤。
图3A至3D表示根据第三实施方案制造图1的半导体加速度传感器件的另一系列生产步骤。
图4是根据本发明第四实施方案的SON封装型半导体加速度传感器件的剖视图。
图5是根据本发明第五实施方案的另一个SON封装型半导体加速度传感器件的剖视图。
图6是根据本发明第六实施方案的MCP型半导体加速度传感器件的剖视图。
图7是根据本发明第七实施方案的另一个MCP型半导体加速度传感器件的剖视图。
图8A至8C分别表示使用传统MEMS封装的半导体加速度传感器件的剖视图。
具体实施方式
第一实施方案
参照图1A至1F，描述根据本发明第一实施方案的QFN封装型半导体加速度传感器件。
半导体加速度传感器件30被安装在引线框架40上。引线框架40具有管芯焊盘41，其是矩形的支承板。在占据了管芯焊盘41中央部分的管芯焊盘41第一区中形成第一个通孔41a。围绕着管芯焊盘41提供多引线42的四个导电部分(例如接线柱部分)42a。在管芯焊盘41的下表面上固定盖部分43，封闭通孔41a。在围绕着占据了管芯焊盘41上表面中央部分的第一区的管芯焊盘41第二区中固定检测外部加速度的加速度传感芯片50。
加速度传感芯片50具有基座部分51(例如硅芯片或半导体芯片)。在硅芯片51的中央区中通过基于半导体制造工艺的蚀刻形成重量部分52。为了支承重量52，以交叉形状在硅芯片51的上表面上形成四个支承部分(例如横梁部分)53。在重量部分52和周围的硅之间形成间隔54。间隔54与在硅芯片51的上表面上形成的第二通孔55连通。在四个横梁部分53每个上面提供应力检测元件(例如压电元件)56。当横梁部分53由于加速度而遭受应力时，该部分变形，并且压电元件56的电阻改变。根据这种电阻的改变，压电元件56检测应力。这些压电元件56被电学连接到提供在硅芯片51上表面上的多个电极焊盘57上。电极焊盘57通过导线58与接线柱部分42a的上表面连接。应当指出接线柱部分42a具有下表面(第一表面)和上表面(第二表面)。
加速度传感芯片50的间隔54用凝胶状的第一树脂部分61填充。在加速度传感芯片50的上表面上形成的横梁部分53也用树脂部分61涂覆。凝胶状的第一树脂部分61举例来说是硅树脂，它首先是粘性的液体，然后通过加热(大约在150℃)转变成凝胶状的树脂。(举例来说，树脂具有大约1×10-2MPa(＝1×10-3kg/mm2)的弹性模量和大约2Pa·s的粘度)。用树脂部分61涂覆的加速度传感芯片50和导线58的连接点被封装在热固性第二树脂部分62中，例如环氧树脂、硅树脂或酚醛树脂。
如果加速度传感芯片50收到大于允许值的加速度，横梁部分53由于超过断裂极限的应变而毁坏。因此，优选在加速度传感芯片50上表面面上的横梁部分53上方和加速度传感芯片50下表面面上重量部分52的下方分别提供限动件，从而限制在预定范围内位移。在第一实施方案中，横梁部分53的上表面用已经转变成固态的树脂部分62涂覆，其间带有凝胶状树脂61的介质。此处，树脂部分62用作限动件。同样，在重量部分52的下面提供管芯焊盘41的第一区，它也用作限动件。当管芯焊盘41由于重量部分52在垂直方向上缩短而不能很好地起着限动件的作用时，可以事先在管芯焊盘41上放置带有通孔的间隔，以至于间隔起着限动件的作用。
当半导体加速度传感器件受到加速时，重量部分52移动。尽管重量部分52用凝胶状的树脂部分61涂覆，但是因为凝胶状的树脂部分61具有低的弹性(也就是说树脂在固态时具有高的弹性而在液体时具有低的弹性)，重量部分52容易位移，并且对同时施加的力，例如加速度具有低的流动阻力。(树脂部分61的粘度对低速下施加的力(例如压力)具有很大的影响。)因此，支承重量部分52的横梁部分53由于外部加速度力而变形，并且压电元件56的电阻改变。因而检测到对横梁部分53作用的应力。检测的应力借助导线58从电极焊盘57供应到接线柱部分42a上。如果在半导体电路或其它与接线柱部分42a的下表面连接的器件中预先存储加速度与位移(应力)的关系，就可以准确地获得加速度。
本发明的第一实施方案具有如下优点(1)至(4)：
(1)尽管加速度传感芯片50的重量部分52和横梁部分53用低弹性的凝胶状树脂部分61涂覆，但是它们受到外部施加的加速度容易位移。因此，可以准确地检测加速度。此外，因为用树脂部分62密封了加速度传感器件那些没有用于加速度检测的部分，所以确保了与那些常规树脂封装相等的长期可靠性。因此，与传统的加速度传感器件相比，预期可以得到较低成本和较大规模生产能力的器件。
(2)因为加速度传感芯片50上面的树脂部分62和加速度传感芯片50下面的管芯焊盘41抑制了重量部分52和横梁部分53的垂直位移，这就不需要单独提供限动件来抑制垂直位移，所以加速度传感器件具有简单的结构。当管芯焊盘41由于重量部分52的缩短而不能很好地起着限动件的作用时，可以事先在管芯焊盘41上放置带有通孔的间隔，以至于间隔起着限动件的作用。
(3)通过控制填充间隔54的凝胶状树脂部分61的粘度，使树脂部分61不会漏入管芯焊盘41中的通孔41a内，可以消除对提供盖部分43的需要。这可以进一步简化加速度传感器件的结构。
(4)尽管图1阐述了QFN封装型器件，但是本发明的第一实施方案可以被一般性地应用于树脂封装。
第二实施方案
图2A至2D表示制造图1所示的半导体加速度传感器件30的一系列生产步骤。
举例来说通过下面的步骤(1)至(4)来生产半导体加速度传感器件30。
(1)图2A的步骤
事先制备图1的加速度传感芯片50。加速度传感芯片50放在引线框架40的管芯焊盘41上。管芯焊盘41借助引线42与多个其它的管芯焊盘41连接。加速度传感芯片50的下表面被使用粘合剂等粘接(固定)到管芯焊盘41的上表面上。当管芯焊盘41由于重量部分52缩短而不能充分地起着限动件的作用时，可以事先在管芯焊盘41上放置带有通孔的间隔，以至于该间隔起着限动件的作用。在通过导线58将加速度传感芯片50上表面上的电极焊盘57焊接(连接)到引线框架40的每个接线柱部分42a上时，如图2A所示颠倒引线框架40。
(2)图2B的步骤
将注入树脂的针63安置在位于管芯焊盘41中央的通孔41a的上方。然后，从针63中向通孔41a内注入粘性的液体树脂(举例来说如热固性硅树脂)61a。注入通孔41a内的树脂61a填充加速度传感芯片50的间隔54，并且借助通孔55涂覆加速度传感芯片50上表面上的横梁部分53。
(3)图2C的步骤
在用树脂61a填充了加速度传感芯片50的间隔54，并且用树脂61a涂覆了加速度传感芯片50上表面上的横梁部分53后，在管芯焊盘41中的通孔41a的上方固定盖部分43。液态树脂61a通过热处理(例如大约在150℃)固化成凝胶状的树脂部分61。
(4)图2D的步骤
再次颠倒引线框架40，返回至初始位置。当覆盖加速度传感芯片50上表面上横梁部分53的树脂部分61的厚度不够时，根据需要从加速度传感芯片50的上表面供应液态树脂61a。液态树脂61a通过热处理固化成凝胶状的树脂部分61，完成横梁部分53上的涂层形成。
随后，按照与常规树脂封装相同的方法，通过例如转移模塑的方法用树脂部分62封装加速度传感芯片50，并且实施诸如切割引线42的引线加工和诸如电镀接线柱部分42a的表面处理。因此，完成图1的半导体加速度传感器件30的生产。
本发明的第二实施方案具有如下优点(1)至(3)：
(1)因为在加速度传感芯片50的重量部分52和横梁部分53用凝胶状树脂部分61涂覆后，加速度传感芯片50用树脂部分62密封，所以可以通过相对简单的工艺以较低成本大规模生产在长期可靠性方面优异的半导体加速度传感器件30。
(2)通过控制填充间隔54的凝胶状树脂部分61的粘度，使树脂部分61不会漏入管芯焊盘41中的通孔41a内，可以消除对提供盖部分43的需要。这可以进一步简化生产工艺。
(3)尽管使用热固性硅树脂等作为粘性液态树脂61a，但是可以使用非热固性树脂等。在此情况下，代替提供热处理，保持非热固性硅树脂预定的一段时间，从而固化成凝胶状态。也可以使用开始就是凝胶状的树脂作为树脂61a。在此情况下，当在图2B所示的步骤中填充加速度传感芯片50的间隔54时，很难使用借助通孔55注入的树脂完全涂覆加速度传感芯片50上表面上的横梁部分53。因此，需要在图2C所示的步骤中从加速度传感芯片50的上表面上附加施用树脂61a。
第三实施方案
图3A至3D表示制造图1所示的半导体加速度传感器件30的另一系列生产步骤。该方法与第二实施方案相似。举例来说通过下面的步骤(1)至(4)来生产半导体加速度传感器件30。
(1)图3A的步骤
按照与图2A中相同的方法，将加速度传感芯片50管芯焊接到引线框架40的管芯焊盘41上。在通过导线58将加速度传感芯片50的电极焊盘57连接到引线框架40的接线柱部分42a上时，如图3A所示颠倒引线框架40。
(2)图3B的步骤
将注入树脂的针63安置在位于管芯焊盘41中央的通孔41a的上方。然后，从针63中向通孔41a内注入仅足以涂覆加速度传感芯片50上表面量的粘性液体树脂(举例来说如热固性硅树脂)61a。注入通孔41a内的树脂61a借助加速度传感芯片50的通孔55流动并覆盖加速度传感芯片50上表面上的横梁部分53。然后，覆盖横梁部分53的树脂61a通过热处理(例如大约在150℃)转变成凝胶状。
(3)图3C的步骤
再一次从管芯焊盘41中的通孔41a中注入液态树脂61a，填充加速度传感芯片50的间隔54。随后，在管芯焊盘41中的通孔41a的上方固定盖部分43。间隔54内的树脂61a通过热处理(例如大约在150℃)转变成凝胶状。然后用凝胶状树脂61a涂覆加速度传感芯片50的重量部分52和横梁部分53。
(4)图3D的步骤
在颠倒引线框架40，返回至初始位置后，按照与常规树脂封装相同的方法，通过例如转移模塑的方法用树脂部分62封装加速度传感芯片50，并且实施诸如切割引线42的引线加工和诸如电镀接线柱部分42a的表面处理。因此，完成图1的半导体加速度传感器件30的生产。
本发明的第三实施方案具有如下优点(1)和(2)：
(1)在两个步骤中实施树脂61a的注入。在第一个步骤中，加速度传感芯片50的横梁部分53用凝胶状树脂部分61涂覆。在第二个步骤中，重量部分52用凝胶状树脂部分61涂覆。因此，可以在引线框架40颠倒的情况下连续在第一个步骤和第二个步骤中实施树脂61a的注入。因此，可以高效地用树脂部分61形成涂层。
(2)通过控制填充间隔54的凝胶状树脂部分61的粘度，使树脂部分61不会漏入管芯焊盘41中的通孔41a内，可以消除对提供盖部分43的需要。这可以进一步简化生产工艺。该优点与第二实施方案中相似。
第四实施方案
图4是根据本发明第四实施方案的SON(无引线小外形(SmallOutline Nonlead))封装型半导体加速度传感器件的剖视图。与图1所示第一实施方案那些相同的结构元件用相同或相似的参考符号表示。
半导体加速度传感器件30A安装在衬底(例如接线板)70上。接线板70在上表面上具有多个接线柱部分71，并且在下表面上有多个导电部分72。接线柱部分71和导电部分72通过图中未表示的通孔等而连接。在接线板70的接线柱部分71上倒装芯片(flip-chip)连接与图1相似的加速度传感芯片50。在位于加速度传感芯片50上表面上的多个电极焊盘57上分别形成凸块59，其与电极焊盘57电学连接。这些凸块59被连接到接线板70的接线柱部分71上，从而将加速度传感芯片50与接线板70电学并机械连接。
用例如凝胶状硅树脂的树脂部分61填充加速度传感芯片50内的间隔54，并且也用凝胶状树脂部分61填充介于加速度传感芯片50的上表面与接线板70的上表面之间的间隙。在加速度传感芯片50的下表面上固定盖部分44。盖部分44封堵了间隔54。加速度传感芯片50被封装在例如环氧树脂、硅树脂或酚醛树脂的热固性树脂部分62中。
在第四实施方案中，接线板70对加速度传感芯片50上表面上的横梁部分53起着下部限动件作用，并且盖部分44用作加速度传感芯片50重量部分52的上部限动件。当盖部分44由于重量部分52在垂直方向上的缩短而不能良好地作为限动件工作时，通过牵拉工艺等在盖部分44的中央部分形成突起，以至于突起延伸入加速度传感芯片50中。可选地，将间隔连接到盖部分44的上表面(固定到加速度传感芯片50上的表面)上，从而该间隔起着限动件的作用。
具有上述结构的半导体加速度传感器件30A几乎按照与第一实施方案的器件相同的方式操作。当器件受到加速时，重量部分52移动。因为重量部分52周围凝胶状树脂部分61的低弹性，重量部分52容易位移。横梁部分53上的压电元件56检测到该位移。压电元件56的检测结果借助电极焊盘57和凸块59传送到接线板70的接线柱部分71上，并且从导电部分72发布。如果在半导体电路或其它与接线板70连接的器件中预先存储加速度与位移(应力)的关系，就可以准确地获得加速度。
举例来说，通过下面的步骤(a)至(c)来生产第四实施方案的半导体加速度传感器件30A。
(a)第一个步骤
将事先制备的加速度传感芯片50的上表面安置在接线板70上提供的接线柱部分71上方。加速度传感芯片50上表面上形成的凸块59被倒装芯片地连接到接线板70的接线柱部分71上。
(b)第二个步骤
向加速度传感芯片50的间隔54内注入粘性的液态树脂(举例来说如热固性硅树脂)61a。树脂61a通过通孔55充满加速度传感芯片50的上表面和接线板70的上表面之间的间隙，从而涂覆了横梁部分53，并且树脂61a还填充到间隔54中。随后，在加速度传感芯片50的下表面上固定盖部分44，封堵间隔54。液态树脂61a通过热处理(例如大约在150℃)固化成凝胶状的树脂部分61。
(c)第三个步骤
按照与常规树脂封装相同的方法，通过例如转移模塑的方法用树脂部分62封装加速度传感芯片50，并且完成图4的半导体加速度传感器件30A的生产。
本发明的第四实施方案具有如下优点(1)至(5)：
(1)与第一实施方案相似，尽管加速度传感芯片50的重量部分52用低弹性的凝胶状树脂部分61涂覆，但是它们受到外部加速度容易位移。因此，可以准确地检测加速度。此外，因为加速度传感器件那些没有用于加速度检测的部分用树脂部分62密封，所以确保了与那些常规树脂封装相等的长期可靠性。
(2)因为加速度传感芯片50上的盖部分44和加速度传感芯片50下的接线板70抑制了重量部分52和横梁部分53的垂直位移，这就不需要单独提供限动件来抑制垂直位移，因此可获得简单结构的加速度传感器件。当盖部分44由于重量部分52的缩短而不能很好地起着限动件的作用时，可以在盖部分44的中央部分形成突起，以至于突起延伸入加速度传感芯片50中。可选地，将间隔连接到盖部分44的上表面(固定到加速度传感芯片50上的表面)上，从而该间隔起着限动件的作用。
(3)通过下列顺序生产半导体加速度传感器件30A：首先，加速度传感芯片50被倒装芯片地连接到接线板70上；然后，用凝胶状树脂部分61填充加速度传感芯片50内的间隔54，以及加速度传感芯片50上表面和接线板70上表面之间的间隙；此后，用树脂部分62密封加速度传感芯片50。因此，与第一实施方案的器件相比，封装尺寸可以降低。生产工艺也被进一步简化。因此，可以以较低的成本大规模生产在长期可靠性方面优异的半导体加速度传感器件30A。
(4)可选地，使用与图3B和3C中相似的生产步骤来生产图4所示的半导体加速度传感器件30A。在此情况下，在两个步骤中实施液态树脂61a的注入。在第一步骤中，用树脂61a填充加速度传感芯片50上表面和接线板70的上表面之间的间隙，然后树脂61a通过热处理转变成凝胶状的树脂部分61。在第二个步骤中，用液态树脂61a填充间隔54，并且液态树脂61a通过热处理转变成凝胶状的树脂部分61。
(5)尽管图4阐述了SON封装型器件，但是本发明的第四实施方案可以一般性地用于树脂封装。
第五实施方案
图5是根据本发明第五实施方案的另一个SON封装型半导体加速度传感器件30B的剖视图。与图4所示第四实施方案那些相同的结构元件用相同或相似的参考符号表示。
因为控制图4凝胶状树脂部分61的粘度特性(即改变粘度)，所以半导体加速度传感器件30B不需要盖部分44。除了盖部分44外，半导体加速度传感器件30B与图4第四实施方案的半导体加速度传感器件30A相同。
具有上述结构的半导体加速度传感器件30B几乎按照与第四实施方案的半导体加速度传感器件相同的方式操作。当半导体加速度传感器件被外部加速时，重量部分52移动。因为重量部分52周围凝胶状树脂部分61的低弹性，重量部分52容易位移。横梁部分53上的压电元件56检测到该位移。当由于加速度重量部分52向加速度传感芯片50的下表面(向图5的向上方向)位移时，起着限动件作用的固态树脂部分62防止了加速度传感芯片50被伤害。
举例来说，通过下面的步骤(a)至(c)来生产第五实施方案的半导体加速度传感器件30B。
(a)第一个步骤
将加速度传感芯片50安置在接线板70上接线柱部分71的上方。在加速度传感芯片50上表面上形成的凸块59被倒装芯片地连接到接线板70的接线柱部分71上。
(b)第二个步骤
向加速度传感芯片50的间隔54内注入粘性的液态树脂(举例来说如具有相对大粘度的热固性硅树脂)61a。树脂61a通过通孔55充满加速度传感芯片50的上表面和接线板70的上表面之间的间隙，从而涂覆了横梁部分53，并且树脂61a也充满了间隔54。随后，液态树脂61a通过热处理(例如大约在150℃)固化成凝胶状的树脂部分61。
(c)第三个步骤
按照与常规树脂封装相同的方法，通过例如转移模塑的方法用树脂部分62封装加速度传感芯片50。因而完成图5的半导体加速度传感器件30B的生产。
除了与第四实施方案的(1)和(3)至(5)几乎相同的优点外，本发明的第五实施方案还具有优点(i)和(ii)：
(i)控制凝胶状树脂部分61的粘度特性(即改变粘度)，使树脂部分61不会漏入加速度传感芯片50的周围区域，从而不需要盖部分44。与第四实施方案相比，这就进一步简化了加速度传感器件的结构及其生产方法。因此，可以以更低的成本提供半导体加速度传感器件30B。
(ii)加速度传感芯片50上方的树脂部分62和加速度传感芯片50下方的接线板70抑制了重量部分52和横梁部分53的垂直位移，这就不需要单独提供限动件来抑制垂直位移。因此，加速度传感器件具有更简单的结构。
第六实施方案
图6是根据本发明第六实施方案的MCP型半导体加速度传感器件30C的剖视图。与图4所示第四实施方案那些相同的结构元件用相同或相似的参考符号表示。
半导体加速度传感器件30C是举例来说在图4所示的半导体加速度传感器件30A内具有半导体电路芯片80的MCP型器件。半导体电路芯片80被堆叠在半导体加速度传感芯片50上，并且加速度传感芯片50和半导体电路芯片80用树脂密封。半导体电路芯片80实施通过加速度传感芯片50检测的应力的信号处理，并且产生检测信号。
半导体电路芯片80被管芯连接到接线板70上表面上。接线板70在其上表面上具有接线柱部分71并且在其下表面上具有导电部分72。在半导体电路芯片80的上表面周围提供多个电极焊盘81。在电极焊盘81的内部安置多个安装焊盘82。电极焊盘81被通过导线83连接到接线板70的接线柱部分71上。在安装焊盘82上倒装芯片连接与图4相似的加速度传感芯片50。在加速度传感芯片50上表面上的电极焊盘57上形成凸块59。凸块59与电极焊盘57电学连接。这些凸块59被连接到半导体电路芯片80的安装焊盘82上，从而将加速度传感芯片50与半导体电路芯片80电学并机械连接。
用诸如凝胶状硅树脂的树脂部分61填充加速度传感芯片50的间隔54。也用凝胶状树脂部分61填充介于加速度传感芯片50上表面与半导体电路芯片80上表面之间的间隙。在加速度传感芯片50的下表面上固定盖部分44。盖部分44封堵了间隔54。加速度传感芯片50和半导体电路芯片80被封装在例如环氧树脂、硅树脂或酚醛树脂的热固性第二树脂部分62中。
在第六实施方案中，半导体电路芯片80的上表面对加速度传感芯片50上表面上的横梁部分53起着下部限动件作用，并且盖部分44用作加速度传感芯片50重量部分52的上部限动件。当盖部分44由于重量部分52的短的垂直长度而不能充分地用作限动件时，通过牵拉工艺等在盖部分44的中央部分形成突起，以至于突起延伸入加速度传感芯片50中，或者将间隔连接到盖部分44的上表面(固定到加速度传感芯片50上的表面)上，从而该间隔用作限动件。
当半导体加速度传感器件30c受到加速时，重量部分52移动。因为重量部分52周围凝胶状树脂部分61的低弹性，重量部分52容易位移。横梁部分53上的压电元件56检测该位移。检测结果借助电极焊盘57和凸块59传送到半导体电路芯片80上的安装焊盘82上。在半导体电路芯片80中事先存储了加速度与位移(应力)的关系。半导体电路芯片80处理检测结果，产生加速度检测信号。加速度检测信号借助电极焊盘81和导线83传送到接线板70的接线柱部分71上，并且从导电部分72发布。
举例来说，通过下面的步骤(a)至(d)来生产第六实施方案的半导体加速度传感器件30C。
(a)第一个步骤
将事先制备的半导体电路芯片80的下表面安置并且管芯连接到接线板70上。通过导线83将在半导体电路芯片80上表面上形成的电极焊盘81连接到在接线板70上表面上形成的接线柱部分71上。
(b)第二个步骤
将事先制备的加速度传感芯片50的上表面安置在半导体电路芯片80上表面上形成的安装焊盘82的上方。在加速度传感芯片50上表面上电极焊盘57上形成的凸块59被倒装芯片地连接到半导体电路芯片80的安装焊盘82上。应当指出在凸块59被倒装芯片地连接到安装焊盘82上后，可以进行在第一个步骤中通过导线83的导线连接。
(c)第三个步骤
向加速度传感芯片50的间隔54内注入粘性的液态树脂(举例来说如热固性硅树脂)61a。树脂61a通过通孔55充满加速度传感芯片50上表面和半导体电路芯片80上表面之间的间隙，从而涂覆了横梁部分53，并且树脂61a也充满了间隔54。随后，盖部分44固定在加速度传感芯片50的下表面上，以封堵间隔54。液态树脂61a通过热处理(例如大约在150℃)固化成凝胶状的树脂部分61。
(d)第四个步骤
按照与常规树脂封装相同的方法，通过例如转移模塑的方法用树脂部分62封装加速度传感芯片50和半导体电路芯片80。因而完成图6的半导体加速度传感器件30C的生产。
除了与第四实施方案的(1)、(2)和(5)几乎相同的优点外，本发明的第六实施方案还具有优点(i)和(ii)：
(i)通过下列顺序生产包括加速度传感芯片50和半导体电路芯片80的MCP：首先，加速度传感芯片50被倒装芯片地连接到固定在接线板70上的半导体电路芯片80；然后，用凝胶状树脂部分61填充加速度传感芯片50内的间隔54，以及加速度传感芯片50上表面和半导体电路芯片80上表面之间的间隙；此后，用树脂部分62密封加速度传感芯片50和半导体电路芯片80。因此，以低的成本并且在低温工艺中提供这种MCP。
(ii)使用与图3B和3C中相似的生产步骤来生产图6所示的加速度传感器件30C。在此情况下，在两个步骤中实施液态树脂61a的注入。在第一步骤中，用树脂61a填充加速度传感芯片50上表面和半导体电路芯片80上表面之间的间隙，然后树脂61a通过热处理转变成凝胶状的树脂部分61。在第二个步骤中，用液态树脂61a填充间隔54，然后液态树脂61a通过热处理转变成凝胶状的树脂部分61。
第七实施方案
图7是根据本发明第七实施方案的MCP型半导体加速度传感器件30D的剖视图。与图6所示第六实施方案那些相同的结构元件用相同或相似的参考符号表示。
因为控制图6凝胶状树脂部分61的粘度特性(即改变粘度)，半导体加速度传感器件30D不需要盖部分44。除了盖部分44外，半导体加速度传感器件30D与图6第六实施方案的半导体加速度传感器件相同。
具有上述结构的半导体加速度传感器件30D几乎按照与第六实施方案的半导体加速度传感器件相同的方式操作。当半导体加速度传感器件被外部加速时，重量部分52移动。因为重量部分52周围凝胶状树脂部分61的低弹性，重量部分52容易位移。横梁部分53上的压电元件56检测到该位移。基于检测的结果，半导体电路芯片80产生加速度检测信号。加速度检测信号传送到接线板70的接线柱部分71上，并且从导电部分72发布。当由于加速重量部分52向加速度传感芯片50的下表面(向图7中的向上方向)位移时，用作限动件的固态树脂部分62防止了加速度传感芯片50被伤害。
举例来说，通过下面的步骤(a)至(d)来生产第七实施方案的半导体加速度传感器件30D。
(a)第一个步骤
将半导体电路芯片80的下表面安置并且管芯连接到接线板70上。通过导线83将在半导体电路芯片80上表面上形成的电极焊盘81连接到在接线板70上表面上的接线柱部分71上。
(b)第二个步骤
将加速度传感芯片50的上表面安置在半导体电路芯片80上表面上形成的安装焊盘82的上方。在加速度传感芯片50上表面上电极焊盘57上分别形成的凸块59被倒装芯片地连接到半导体电路芯片80的安装焊盘82上。应当指出在凸块59被倒装芯片地连接到安装焊盘82上后，可以进行在第一个步骤中通过导线83的导线连接。
(c)第三个步骤
向加速度传感芯片50的间隔54内注入粘性的液态树脂(举例来说如热固性硅树脂)61a。树脂61a通过通孔55充满加速度传感芯片50上表面和半导体电路芯片80上表面之间的间隙，从而涂覆了横梁部分53，并且树脂61a也充满了间隔54。随后，液态树脂61a通过热处理(例如大约在150℃)固化成凝胶状的树脂部分61。
(d)第四个步骤
按照与常规树脂封装相同的方法，通过例如转移模塑的方法将加速度传感芯片50和半导体电路芯片80封装在树脂部分62中，并且完成图7的半导体加速度传感器件30D的生产。
除了与第四实施方案(1)、(2)和(5)的相同优点，以及与第六实施方案的(i)几乎相同的优点外，本发明的第七实施方案还具有优点(I)和(II)：
(I)除了与第四实施方案的(1)和(3)至(5)几乎相同的优点外，本发明的第五实施方案还具有优点(i)和(ii)：
(i)控制凝胶状树脂部分61的粘度特性(即改变粘度)，使树脂部分61不会漏入加速度传感芯片50的周围区域，从而不需要盖部分44。与第六实施方案相比，这就进一步简化了加速度传感器件的结构及其生产方法。因此，可以以更低的成本提供半导体加速度传感器件30B。
(II)使用与图3B和3C中相似的生产步骤来生产图7所示的加速度传感器件30D。在此情况下，在两个步骤中实施液态树脂61a的注入。在第一步骤中，用树脂61a填充加速度传感芯片50上表面和半导体电路芯片80上表面之间的间隙，然后树脂61a通过热处理转变成凝胶状的树脂部分61。在第二个步骤中，用液态树脂61a填充间隔54，然后液态树脂61a通过热处理转变成凝胶状的树脂部分61。
尽管已经结合半导体加速度传感器件以及生产这种器件的方法描述了本发明，但是应当指出本发明还可以应用于上面安装了除加速度传感芯片以外的传感芯片的各种半导体传感器件。

Claims (13)

1、一种半导体加速度传感器件，其包含：
加速度传感芯片，其包括：
重量部分，
柔性支承重量部分的支承部分，所述支承部分的一端与重量部分相连，
围绕着重量部分的基座部分，所述支承部分的相对端与基座部分连接，以及
应力检测元件，其检测来自由于加速而在支承部分中引起的变形的应力；
包围重量部分和支承部分的弹性第一树脂部分，使得重量部分和基座部分之间的空间被所述第一树脂填充，并且使得重量部分的上表面和支承部分的上表面被所述第一树脂涂覆；以及
包围所述第一树脂部分和所述加速度传感芯片的第二树脂部分。
2、根据权利要求1的半导体加速度传感器件，其进一步包含：
管芯焊盘，其具有第一区和第二区，并且还具有上表面和下表面，所述第二区围绕着第一区，所述加速度传感芯片的基座部分被安装在第二区中；以及
通孔，其从管芯焊盘第一区的上表面到管芯焊盘第一区的下表面形成。
3、根据权利要求2的半导体加速度传感器件，其进一步包含完全覆盖在管芯焊盘中形成的通孔并且用第二树脂部分涂覆的盖部分。
4、根据权利要求2的半导体加速度传感器件，其进一步包含：
导电部分，其具有从第二树脂部分向外延伸的第一表面并且安置在管芯焊盘的周围并与其分隔；以及
电学连接应力检测元件和导电部分的导线。
5、根据权利要求1的半导体加速度传感器件，其进一步包含：
连接到加速度传感芯片上的盖部分；
具有从第二树脂部分向外延伸的导电部分的衬底，加速度传感芯片借助第一树脂部分与所述衬底连接；
提供在所述衬底上并且与加速度传感芯片电学连接的凸块，所述加速度传感芯片安装在凸块上。
6、根据权利要求1的半导体加速度传感器件，其进一步包含：
连接到加速度传感芯片上的盖部分；
具有从第二树脂部分向外延伸的导电部分的衬底；
与所述衬底的导电部分电学连接并且安装在所述衬底上的半导体电路芯片，所述加速度传感芯片借助第一树脂部分与所述半导体电路芯片连接；
提供在所述半导体电路芯片上并且与加速度传感芯片电学连接的凸块，所述加速度传感芯片安装在所述凸块上。
7、一种生产半导体加速度传感器件的方法，其包含：
制备加速度传感芯片，其包括：
重量部分，
柔性支承重量部分的支承部分，所述支承部分的一端与重量部分相连，
围绕着重量部分的基座部分，所述支承部分的相对端与基座部分连接，以及
应力检测元件，其检测来自由于加速而在支承部分中引起的变形的应力；
注入弹性第一树脂部分以包围重量部分和支承部分，使得重量部分和基座部分之间的空间被所述第一树脂填充，并且使得重量部分的上表面和支承部分的上表面被所述第一树脂涂覆；以及
用第二树脂部分包围所述第一树脂部分和所述加速度传感芯片。
8、根据权利要求7的生产半导体加速度传感器件的方法，其进一步包含：
制备管芯焊盘，其具有第一区和第二区，并且还具有上表面和下表面，所述第二区围绕着第一区，所述加速度传感芯片的基座部分被安装在第二区中；所述管芯焊盘还具有从管芯焊盘第一区的上表面到管芯焊盘第一区的下表面形成的通孔；
在所述管芯焊盘的第二区上固定基座部分；
通过借助焊盘的通孔向基座部分注入第一树脂部分而用第一树脂部分覆盖所述支承部分和所述重量部分；
用第二树脂部分密封所述第一树脂部分、加速度传感芯片和管芯焊盘。
9、根据权利要求8的生产半导体加速度传感器件的方法，其进一步包含：制备完全覆盖在管芯焊盘中形成的通孔的盖部分；以及
用盖部分封堵通孔，并且用第二树脂部分密封所述第一树脂部分、加速度传感芯片、管芯焊盘和盖部分。
10、根据权利要求8的生产半导体加速度传感器件的方法，其进一步包含：
制备具有第一表面并且安置在管芯焊盘的周围且与其分隔的导电部分；
通过导线电学连接导电部分和加速度传感芯片的应力检测元件；以及
用第二树脂部分密封所述第一树脂部分、加速度传感芯片、管芯焊盘、导线和导电部分，使得暴露出导电部分的第一表面。
11、根据权利要求7的生产半导体加速度传感器件的方法，其进一步包含：
制备衬底，其具有连接到加速度传感芯片的盖部分、从第二树脂部分向外延伸的导电部分、以及提供在所述衬底上并且与加速度传感芯片电学连接的凸块；
通过在衬底上提供的凸块上固定基座部分而电学连接应力检测元件与凸块；
通过向所述基座部分注入第一树脂部分而用第一树脂部分填充基座部分与所述衬底之间的间隙，并且用第一树脂部分覆盖所述支承部分和重量部分；以及
用盖部分封堵基座部分，并且用第二树脂部分密封所述第一树脂部分、加速度传感芯片、盖部分，以及所述衬底的除导电部分以外的部分。
12、根据权利要求7的生产半导体加速度传感器件的方法，其进一步包含：
制备衬底，其具有连接到加速度传感芯片的盖部分以及从第二树脂部分向外延伸的导电部分；
制备与所述衬底的导电部分电学连接并且安装在所述衬底上的半导体电路芯片，所述半导体电路芯片上面具有凸块并且与加速度传感芯片电学连接；
在所述衬底上固定半导体电路芯片，并且电学连接所述衬底的导电部分与所述半导体电路芯片；
通过在半导体电路芯片上提供的凸块上固定基座部分而电学连接应力检测元件与凸块；
通过向所述基座部分注入第一树脂部分而用第一树脂部分填充基座部分与所述半导体电路芯片之间的间隙，并且用第一树脂部分覆盖所述支承部分和重量部分；以及
用盖部分封堵基座部分，并且用第二树脂部分密封所述第一树脂部分、加速度传感芯片、盖部分，以及所述衬底的除导电部分以外的部分。
13、根据权利要求7的生产半导体加速度传感器件的方法，其中所述支承部分用注入基座部分的第一树脂部分涂覆，并且所述重量部分用附加注入基座部分的第一树脂部分覆盖。
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