專利名稱：用于微機電系統(tǒng)器件的半導體封裝體及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及半導體封裝，并更特別涉及用于微機電系統(tǒng)(MEMS)器件的封裝體及其制造方法。
背景技術：
常規(guī)地，半導體器件被封閉在提供對惡劣環(huán)境的保護并使集成電路的元件之間能夠電氣連接的塑料或陶瓷封裝體中。某些半導體器件存在獨特封裝需要，例如需要聲音或空氣進入用于封閉的半導體器件的半導體封裝以便正確工作的氣腔封裝。使用氣腔封裝的半導體器件的ー個實例是微機電系統(tǒng)(MEMS)麥克風。其他MEMS器件也可以使用相似的氣腔封裝。
近來，因為蜂窩電話的增加需求和MEMS麥克風結合在更便攜的音頻裝置和數(shù)碼相機和視頻產(chǎn)品中，所以MEMS麥克風的需求增加。因此，用于MEMS器件的改進半導體或氣腔封裝存在利益的需要或潛力。

發(fā)明內容
為方便這些實施方案的進ー步描述，提供了如下附圖，其中圖I根據(jù)第一實施方案展示了沿I-I線(圖2)的半導體封裝體的實例的剖面圖；圖2根據(jù)第一實施方案展示了圖I的半導體封裝體的頂部、前面、左側等距視圖；圖3根據(jù)第一實施方案展示了圖I的半導體封裝體的底部、前面、左側等距視圖；圖4根據(jù)第一實施方案展示了制造半導體封裝體的方法的實施方案的流程圖；圖5根據(jù)第一實施方案展示了在提供引線框之后半導體封裝體的實例的頂部、前面、左側等距視圖。圖6根據(jù)第一實施方案展示了在引線框周圍提供非電氣導電材料之后圖5的半導體封裝體的實例的頂部、前面、左側等距視圖。圖7根據(jù)第一實施方案展示了在引線框周圍提供非電氣導電材料之后沿VII-VII線(圖6)的圖5的半導體封裝體的剖面圖。圖8根據(jù)第一實施方案展示了在提供附著材料以便形成安裝墊片之后圖5的半導體封裝體的實例的頂部、前面、左側等距視圖；圖9根據(jù)第一實施方案展示了在提供附著材料以便形成安裝墊片之后沿IX-IX線(圖8)的圖5的半導體封裝體的剖面圖；圖10根據(jù)第一實施方案展示了在將內插器連接到底座之后圖5的半導體封裝體的實例的頂部、前面、左側等距視圖；圖11根據(jù)第一實施方案展示了在將內插器連接到底座之后沿XI-XI線(圖10)的圖5的半導體封裝體的剖面圖；圖12根據(jù)第一實施方案展示了在將至少ー個MEMS器件和至少ー個電氣部件連接到內插器之后圖5的半導體封裝體的實例的頂部、前面、左側等距視圖13根據(jù)第一實施方案展示了在將至少ー個MEMS器件和至少ー個電氣部件連接到內插器之后沿XIII-XIII線(圖12)的圖5的半導體封裝體的剖面圖；圖14根據(jù)第一實施方案展示了在將內插器、MEMS器件、電氣部件和引線框引線鍵合之后圖5的半導體封裝體的實例的頂部、前面、左側等距視圖；圖15根據(jù)第一實施方案展示了在將內插器、MEMS器件、電氣部件和引線框引線鍵合之后沿XV-XV線(圖14)的圖5的半導體封裝體的剖面圖；圖16根據(jù)第一實施方案展示了在將環(huán)氧樹脂應用到罩蓋之后罩蓋的剖面圖；圖17根據(jù)第二實施方案展示了半導體封裝體的剖面圖；圖18根據(jù)第三實施方案展示了半導體封裝體的底座的頂視圖；圖19根據(jù)第三實施方案展示了圖18的底座的底視圖； 圖20根據(jù)第三實施方案展示了圖18的底座的側視圖；圖21根據(jù)第三實施方案展示了沿XXI-XXI線(圖18)的圖18的底座的剖面圖；圖22根據(jù)第三實施方案展示了沿XXII-XXII線(圖18)的圖18的底座的剖面圖；圖23根據(jù)第三實施方案展示了圖18的底座的前視圖；圖24根據(jù)第三實施方案展示了圖18的半導體封裝體的內插器的頂視圖；圖25根據(jù)第四實施方案展示了半導體封裝體的底座的頂視圖；圖26根據(jù)第四實施方案展示了圖25的半導體封裝體的內插器的頂視圖；以及圖27根據(jù)第五實施方案展示了半導體封裝體的實例的剖面圖。為展示的簡化和清晰，附圖展示了總體的構造方式，并且眾所周知的特征和技術的描述和細節(jié)可以略去以避免使本發(fā)明不必要地模糊。另外，附圖中的元素不必按照尺寸繪制。例如，附圖中的ー些元素的尺寸相對于其他元素可以被放大以幫助改善對本發(fā)明的實施方案的理解。在不同附圖中的相同參考數(shù)字表示相同的元素。說明書和權利要求中的術語“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等等(如果有的話)用于在類似的元素之間區(qū)分，并且不必按照特別的序列或時間順序描述。應理解這樣使用的術語在合適的情況下是可互換的以便在此描述的實施方案例如能夠按不同于描述的那些或在此以其他方式描述的順序工作。此外，術語“包括”和“具有”以及其任何變化形式旨在覆蓋非排他性的包括，以便包括一系列元素的程序、方法、系統(tǒng)、物件、器件、或設備不必限制于那些元素，而是可以包括未清楚地列出或這樣的程序、方法、系統(tǒng)、項目、器件、或設備固有的其他元素。說明書和權利要求中的術語“左”、“右”、“前”、“后”、“頂部”、“底部”、“上”、“下”等
等(如果有的話)用于描述的目的而不必描述永久的相對位置。應理解這樣使用的術語在合適的情況下是可互換的以便在此描述的實施方案例如能夠在不同于描述的那些或在此以其他方式描述的其他方向工作。術語“連接”等等應廣泛理解井指代電氣地、機械地和/或以其他方式將兩個或多個元素或信號連接。兩個或多個電氣元件可以電氣連接但不可以機械地或以其他方式連接；兩個或多個機械元件可以機械連接但不可以電氣地或以其他方式連接；兩個或多個電氣元件可以機械連接但不可以電氣地或以其他方式連接。連接可以是持續(xù)任何時間長度，例如永久或半永久或僅片刻?！半姎膺B接”等等應廣泛理解并且包括涉及任何電信號的連接，無論電信號、數(shù)據(jù)信號、和/或電信號的其他類型或組合。“機械連接”等等應廣泛理解并且包括全部類型的機械連接。在詞語“連接”等等附近缺少詞語“可移除地”、“可移除的”等等不意味著有問題的連接等等是或不是可移除的。


具體實施例方式在一些實施方案中，一種半導體封裝體可以包括(a)具有一個空腔的一個底座；
(b)內ー個插器，該內插器連接到該底座并至少部分在該空腔上方，從而使得該內插器和該底座形成ー個后室，該內插器具有進入該后室的ー個第一開孔；(C)位于該內插器和該第ー開孔上方的一個微機電系統(tǒng)器件；以及((1)連接到該底座的ー個罩蓋。
在其他實施方案中，一種氣腔封裝體可以包括(a) —個基片，該基片具有(I)帶有一個或多個引線的引線框；以及(2)帶有ー個空腔并至少部分圍繞該一個或多個引線的一種塑料材料；(b) —個金屬內插器,該金屬內插器帶有ー個第一開孔并連接到該基片從而使得該金屬內插器為該空腔提供ー個頂部，并從而使得該金屬內插器和該塑料材料形成ー個第一內部空間；(C)至少部分位于該金屬內插器中的第一孔徑上方的一個微機電系統(tǒng)麥克風；(d)位于該金屬內插器上方的一個或多個半導體器件；以及(e)電氣連接到該ー個或多個引線中的第一個并機械連接到該基片的ー個罩蓋。進ー步的實施方案可以披露一種制造半導體封裝體的方法。該方法可以包括提供ー個引線框；在該引線框周圍提供一種非電氣導電材料以便形成一個底座；提供具有一個開孔的一個內插器；將該內插器連接到該底座從而使得該內插器和該底座形成ー個后室；提供至少ー個微機電系統(tǒng)器件；以及將該至少一個微機電系統(tǒng)器件至少部分在該開孔上方連接到該內插器?，F(xiàn)在轉到附圖，圖I根據(jù)第一實施方案展示了沿I-I線(圖2)的半導體封裝體100的剖面圖。圖2根據(jù)第一實施方案展示了半導體封裝體100的頂部、前面、左側等距視圖。圖3根據(jù)第一實施方案展示了半導體封裝體100的底部、前面、左側等距視圖。半導體封裝體100僅是示例性的并且不限于在此所展示的實施方案。半導體封裝體100可以被應用于未在此具體描繪或描述的許多不同的實施方案或實例中。在一些實施方案中，氣腔封裝體或半導體封裝體100可以被配置成電氣連接到印刷電路板(PCB)(未示出)。半導體封裝體100可以包括(a) —個罩蓋110 ;(b) —個帶有空腔639 (圖6)的底座130 ; (c) —個內插器120 ;(d)至少ー個MEMS器件105 ;(d)至少ー個電氣部件106 ;以及(e)—條或多條導線144、145、146、147和1448 (圖14)。內插器120可以是從底座130分離的或非整體形成的元件。在一些實例中，半導體封裝體100不包括至少ー個電氣部件106。在一些實施方案中，MEMS器件105可以是在蜂窩電話和其他音頻相關應用中普遍發(fā)現(xiàn)的MEMS麥克風。在其他實例中，MEMS器件105可以包括其他類型的半導體傳感器，例如高度計、化學傳感器或光傳感器。電氣部件106可以是專用集成電路(ASIC)。在其他實例中，電氣部件106可以是無源器件(例如，電容器、電阻器或電感器)或單個有源器件(例如，功率晶體管)。在更進ー步的實施方案中，電氣部件106可以是ー個或多個ASIC和一個或多個無源器件。在ー些實例中，引線145和146可以將電氣部件106電氣連接到MEMS器件105。在一些實例中，底座130可以包括(a)引線框132 ;(b)帶有孔徑638 (圖6)、641(圖6)和736 (圖7)的非電氣導電材料131 ;以及(c)分別至少部分位于孔徑641 (圖6)和736 (圖7)中的安裝墊片133和134?？讖?38 (圖6)提供對引線框132的接近，從而使得可以使用導線(例如，導線144、147和1448 (圖14))將引線框132電氣連接到MEMS器件105、電氣部件106和/或內插器120。安裝墊片133 (例如，在半導體封裝體100上的外連接片或表面安裝墊片)可以用來通過例如表面貼裝技術(SMT)、焊球或倒裝芯片技術將半導體封裝體100連接到PCB (未示出)。
在許多實施方案中，引線框132可以包括電氣引線581、582、583和584(圖5)。在一個實例中，電氣引線582和583可以接地。引線581可以連接到電源，并且引線584可以是電信號引線。在其他實例中，引線581、582、583和584可以具有不同用途。在各種實施方案中，電氣引線581、582、583和584可以具有約O. 13毫米(mm)的厚度和約O. 20mm的長度和寬度。在一個實施方案中，電氣引線581、582、583和584可以具有方形拐角。然而，本發(fā)明不受電氣引線581、582、583和584的任何具體材料、大小或厚度限制。在一些實例中，非電氣導電材料131可以布置在引線框132周圍。此外，非電氣導電材料可以具有帶有底部125和擱板137的空腔639 (圖6)。擱板137可以被設計為使得內插器120可以停留并機械連接到擱板137。當內插器120連接到擱板137時，非電氣導電材料131和內插器120在其間形成后室108。例如，內插器120可以充當空腔639的頂部，并由此形成內部空間(即，后室108)。在底座130中包括后室108可以改進MEMS器件105的性能。在許多實施方案中，底部125可以具有從非電氣導電材料131的底面126測量的第一高度(例如，O. 20mm);擱板137可以具有從底面126測量的第二高度(例如，O. 30mm)；并且非電氣導電材料131的頂面127可以具有從底面126測量的第三高度(例如，O. 40mm)。因此，第一高度可以小于第二高度，并且第二高度可以小于第三高度。此外，內插器120可以具有第一厚度(例如，O. IOmm或O. 065mm)。在一些實例中，第一厚度約等于或小于第二高度和第三高度之間的高度差。在一些實施方案中，非電氣導電材料131可以包括LCP (液晶聚合物)塑料、PEEK(聚醚醚酮)塑料、ABS (丙烯腈丁ニ烯苯こ烯)塑料、PCV (聚氯こ烯)塑料、PCB (多氯聯(lián)苯)塑料、環(huán)氧樹脂，BT (雙馬來酰亞胺三嗪樹脂)層壓板、有機層壓板、或等效物。在一些實例中，因為材料剛性、帶有低收縮的優(yōu)良尺寸穩(wěn)定性(尤其在高溫下)、以及在薄區(qū)段中的優(yōu)良模流(例如，薄壁能力)，所以LCP優(yōu)選于其他材料。在許多實施方案中，內插器120可以用來將MEMS器件105和/或電氣部件106電氣接地、電氣連接到電源或電信號。MEMS器件105和電氣部件106可以位于內插器120上方。在各種實施方案中，MEMS器件105和/或電氣部件106可以電氣連接到內插器120。在這些實例中，可以使用引線144將內插器120電氣連接到引線框132，并因此將MEMS器件105和/或電氣部件106電氣連接到引線框132。
在許多實例中，內插器120具有孔徑142，該孔徑將后室108和內腔107互連。在一些實例中，MEMS器件105至少部分位于孔徑142上方。MEMS器件105可以在內腔107到孔徑142之間具有開孔143。在一些實例中，孔徑142和開孔143可以每個具有O. 50mm的直徑。在其他實例中，孔徑142和開孔143可以具有不同大小。在相同或不同的實例中，MEMS器件105可以在開孔143中具有隔膜139。在所展示的實例中，隔膜139位于MEMS器件105的頂側，并且開孔143通向孔徑142。在相同或不同的實施方案中，內插器120可以是一片金屬。例如，內插器120可以是銅合金或不銹鋼(例如，不銹鋼304)。在各種實例中，內插器120很薄，并因此，因為其不下垂進入后室108，所以鋼的強度使其優(yōu)選于其他材料。在其他實例中，內插器120可以由塑料制成并由金屬(例如，銅或金)包覆。在其他實例中，內插器120可以是印刷電路板或柔性電路(例如，Kapton 電路)。
如在圖10中所展示，在許多實施方案中，內插器120可以具有帶有從此突出的兩個引線鍵合區(qū)1049的基本矩形主體1048。引線144可以在引線鍵合區(qū)1049中的ー個連接到內插器120，如在圖14中所展示。在其他實例中，內插器120可以具有不同形狀，例如圓形、正方形、不規(guī)則形狀或其組合。在相同或不同的實例中，內插器120可以沒有、具有一個、或三個或更多個引線鍵合區(qū)。再次參見圖1，罩蓋110可以連接到底座130，從而使得內腔107在罩蓋110和底座130之間存在。MEMS器件105和電氣部件106可以位于內腔107中?？梢允褂梅请姎鈱щ姯h(huán)氧樹脂或等效物、以及焊料或導電環(huán)氧樹脂將罩蓋110和底座130連接，以便提供將罩蓋110電氣連接到(和接地)引線框132所需要的電氣互連。在圖1-3中所展示的實例中，使用安裝墊片134將罩蓋110電氣連接到引線框132。在許多實例中，罩蓋110可以具有舷孔或聲孔140。因為許多MEMS器件需要路徑接收聲音、氣壓、外部流體、空中化學制品等，所以聲孔140可以被包括在罩蓋110中。在各種實施方案中，聲孔140可以包括涂層以便防止環(huán)境危害如微粒、灰塵、腐蝕性氣體和濕氣進入內腔107。在許多實施方案中，聲孔140設置在罩蓋110的頂部中。在其他實施方案中，聲孔140可以設置在罩蓋110或底座130的側面中。在一些實例中，罩蓋110可以是金屬。金屬罩蓋可以用于無線電頻率屏蔽。例如，罩蓋110可以包括鋼、銅合金、鋁合金、帶有可焊接的金屬飾面的鐵合金、帶有金屬鍍層(例如，通過無電鍍或涂漆形成)的塑料(例如，LCP)、或導電復合物(例如，通過傳遞模塑或注射模塑形成)。在一些實例中，因為金屬罩蓋可以提供更大的電磁屏蔽，所以可以使用金屬罩蓋。在其他實例中，因為金屬鍍層可以用作電氣或信號互連，所以可以使用帶有金屬鍍層的LCP。圖4根據(jù)第一實施方案展示了一種制造半導體封裝體的方法400的實施方案的流程圖。方法400僅是示例性的并不限于在此所展示的實施方案。方法400可以應用在未在此具體描繪或描述的許多不同的實施方案或實例中。參見圖4，方法400包括提供引線框的活動451。圖5根據(jù)第一實施方案展示了在提供引線框132之后半導體封裝體的實例的頂部、前面、左側等距視圖?？梢酝ㄟ^將板材切害I]、沖壓或蝕刻成條帶或陣列形式來形成引線框132。從其形成引線框132的板材可以是導電金屬如銅或鋁，盡管可以使用其他金屬或合金。圖5展示了其中引線框132包括四個分離的電氣引線581、582、583和584的實例。在其他實例中，引線框可以分別相似于或相同于圖23和27的引線框2032或2732。在一些實例中，活動451可以包括清潔引線框。例如，可以使用等離子體清潔エ藝清潔引線框132，以便在進行方法400之前從引線框的表面移除氧化物和其他污染物。再次參見圖4，方法400繼續(xù)在引線框周圍提供非電氣導電材料以便形成底座的活動452。圖6根據(jù)第一實施方案展示了在引線框132周圍提供非電氣導電材料131之后半導體封裝體100的實例的頂部、前面、左側等距視圖。圖7根據(jù)第一實施方案展示了在引線框132周圍提供非電氣導電材料131之后沿VII-VII線(圖6)的半導體封裝體100的剖面圖。如在圖6和7中所示，非電氣導電材料131可以具有內腔107，該內腔107帶有擱板137和一個或多個孔徑736、638和641 。在一些實例中，由活動452形成的底座可以分別相似于或相同于圖I、17和18的底座130、1730或1830。在一些實施方案中，在引線框周圍提供非電氣導電材料可以包括在引線框周圍模塑塑料。例如，可以被使用傳遞模塑或注射模塑エ藝。在一些實施方案中，非電氣導電材料可以是LCP塑料、PEEK塑料、ABS塑料、PCV塑料、PCB塑料、環(huán)氧樹脂、BT層壓板、有機層壓板、或等效物。再次參見圖4，方法400可以進一歩包括提供附著材料以便形成一個或多個安裝墊片的活動453。圖8根據(jù)第一實施方案展示了在提供附著材料以便形成安裝墊片133和134之后半導體封裝體100的實例的頂部、前面、左側等距視圖。圖9根據(jù)第一實施方案展示了在提供附著材料以便形成安裝墊片133和134之后沿IX-IX線(圖8)的半導體封裝體100的剖面圖。參見圖8和9，導電材料被應用于底座130，以便形成安裝墊片134和133。安裝墊片134將在活動462(圖4)中連接到罩蓋110。安裝墊片133可以用來通過例如SMT技術將半導體封裝體100連接到PCB。在一些實施方案中，可以在孔徑641和736 (圖7)中至少部分提供附著材料，以便分別形成安裝墊片134和133。例如，可以通過由絲網(wǎng)印刷或焊料撞擊在孔徑736中提供焊料來形成安裝墊片133?？梢酝ㄟ^在孔徑641中提供焊料或導電環(huán)氧樹脂(通過絲網(wǎng)印刷、焊料撞擊、焊料分配或導電環(huán)氧樹脂分配)來形成安裝墊片134。在其他實施方案中，形成安裝墊片133或134也許是不必需的，并且可以跳過活動453的至少一部分。再次參見圖4，方法400包括提供內插器的活動454。在一些實例中，內插器可以分別相似于或相同于圖1、17和24的內插器120,1720或2420。方法400繼續(xù)將內插器連接到底座的活動455。圖10根據(jù)第一實施方案展示了在將內插器120連接到底座130之后半導體封裝體100的實例的頂部、前面、左側等距視圖。圖11根據(jù)第一實施方案展示了在將內插器120連接到底座130之后沿XI-XI線(圖10)的半導體封裝體100的剖面圖。參見圖10和11，當內插器120連接到底座130時，后室108用內插器120形成，該內插器是后室108的頂部。在一些實例中，內插器120可以連接到非電氣導電材料131。內插器120可以停留在擱板137上，并使用粘合劑(未示出)機械連接到非電氣導電材料131。在一些實例中，可以使用粘合膜(例如，B-可分級粘合膜)、導電環(huán)氧樹脂和/或非導電環(huán)氧樹脂將內插器120連接到非電氣導電材料131。在其他實施方案中，內插器120可以附著到底座130的電氣導電部分。例如，如在圖17中所展75,擱板137 (圖I)可以用電氣導電擱板1737替代。在該實例中，電氣導電粘合劑可以用來將內插器1720電氣和機械連接到電氣導電擱板1737。在該實例中，將內插器1720連接到底座1730在內插器1720和底座1730之間形成了電氣連接，并且引線鍵合不必需將內插器1720電氣連接到引線框1732。再次參見圖4，方法400繼續(xù)固化將底座連接到內插器的粘合劑的活動456。在一些實例中，需要將在活動455中應用的粘合劑固化。例如，當使用環(huán)氧樹脂時，其可以在約175攝氏度(° C)的溫度被固化約60分鐘。在進ー步的實例中，其他固化配置可以用來確保粘合劑完全固化。在更另外的實施方案中，如果使用不需要固化的方法將底座和內插器連接到內插器，則可以省略活動456。再次參見圖4，方法400包括提供至少ー個MEMS器件和/或至少ー個電氣部件的活動457。在一些實例中，至少ー個MEMS器件和至少ー個電氣部件可以相似于或相同于圖I的MEMS器件105和電氣部件106。方法400繼續(xù)將至少ー個MEMS器件和至少ー個電氣部件連接到內插器的活動 458。圖12根據(jù)第一實施方案展示了在將至少ー個MEMS器件105和至少ー個電氣部件106連接到內插器120之后半導體封裝體100的實例的頂部、前面、左側等距視圖。圖13根據(jù)第一實施方案展示了在將至少ー個MEMS器件105和至少ー個電氣部件106連接到內插器120之后沿XIII-XIII線(圖12)的半導體封裝體100的剖面圖?？梢允褂铆h(huán)氧樹脂將MEMS器件105和電氣部件106連接到內插器120。在一些實例中，MEMS器件105和電氣部件106可以被拾取和放置到內插器120上。在相同或不同的實例中，使用固晶環(huán)氧樹脂將MEMS器件105和電氣部件106連接到內插器120。在圖I和12-15中所示的實施方案中，示出了ー個MEMS器件和一個電氣部件，但可以存在多于ー個MEMS器件和多于ー個電氣部件。、再次參見圖4，方法400繼續(xù)固化用來將MEMS器件和/或電氣部件連接到內插器的粘合劑的活動459。在一些實例中，需要將在活動458中應用的粘合劑固化。例如，當使用環(huán)氧樹脂時，其可以在約175攝氏度(° C)的溫度被固化約60分鐘。在進ー步的實例中，其他固化配置可以用來確保粘合劑完全固化。在更另外的實施方案中，如果使用不需要固化的方法將MEMS器件和電氣部件連接到內插器，則可以省略活動459。方法400繼續(xù)將內插器、至少ー個MEMS器件、至少ー個電氣部件和引線框引線鍵合的活動460。圖14根據(jù)第一實施方案展不了在將內插器120、MEMS器件105、電氣部件106和引線框132引線鍵合之后半導體封裝體100的實例的頂部、前面、左側等距視圖。圖
15根據(jù)第一實施方案展示了在將內插器120、MEMS器件105、電氣部件106和引線框132引線鍵合之后沿XV-XV線(圖14)的半導體封裝體100的剖面圖。在圖14和15中所展示的實例中，使用引線145和146將MEMS器件105引線鍵合到電氣部件106。使用引線144和147將電氣部件106引線鍵合到引線框132。使用引線1448 (圖14)將內插器120引線鍵合到引線框132。在其他實例中，可以使用引線鍵合的其他組合。例如，MEMS器件105可以被引線鍵合到引線框132或內插器120。在不同的實施方案中，不使用引線鍵合，而是由焊球、倒裝芯片技術等替代。在相同或不同的實施方案中，可以使用導電樹脂將內插器電氣連接到引線框。再次參見圖4，方法400包括提供罩蓋的活動461。在一些實例中，罩蓋可以相似于或相同于圖I的罩蓋110。再次參見圖4，方法400繼續(xù)向罩蓋應用粘合劑并將罩蓋連接到底座的活動462。如在此使用，“將罩蓋連接到底座”指代其中罩蓋連接到底座的步驟，并也指代其中底座連接到罩蓋的步驟。圖16根據(jù)第一實施方案展示了在將粘合劑129應用到罩蓋110之后罩蓋110的剖面圖。在一些實例中，罩蓋110可以是金屬。例如，罩蓋110可以包括銅合金、鋁合金、帶有可焊接金屬飾面的鐵合金、帶有金屬飾面的塑料(例如，通過無電鍍或涂漆形成)、或導電復合物(例如，通過傳遞模塑或注射模塑形成)。在一些實例中，可以通過將先前已在底座130上形成的安裝墊片133回流，用焊劑涂覆罩蓋110的末端。在其他實例中，可以使用導電粘合劑和/或非導電粘合劑將罩蓋110連接到底座130。再次參見圖4，方法400繼續(xù)固化將罩蓋和底座連接的粘合劑的活動463。在ー些實例中，需要將在活動462中應用的粘合劑固化。例如，當使用環(huán)氧樹脂時，其可以在約175攝氏度(° C)的溫度被固化約60分鐘。在進ー步的實例中，其他固化配置可以用來確保粘合劑完全固化。在更另外的實施方案中，如果使用不需要固化的方法將底座和內插器連接 到內插器，則可以省略活動463。方法400繼續(xù)分割半導體封裝體的活動464。在一些實例中，半導體封裝體100被制造為ー組兩個或更多個半導體封裝體的一部分。當在活動451中提供引線框時，該兩個或更多個半導體封裝體連接在一起。在活動464中，該兩個或更多個半導體器件相互分離。在一些實例中，可以使用修整鋸法分割半導體封裝體。在其他實例中，可以使用沖切鋸法分割半導體封裝體。方法400繼續(xù)烘烤半導體封裝體的活動465。例如，半導體封裝體100可以在約125° C被烘烤約240分鐘以便移除水分。可以使用其他烘烤過程，取決于最終產(chǎn)品的需求。轉到另一實施方案，圖17根據(jù)第二實施方案展示了半導體封裝體1700的剖面圖。在一些實施方案中，氣腔封裝體或半導體封裝體1700可以被配置成電氣連接到印刷電路板(PCB)(未示出)。半導體封裝體1700可以包括(a)帶有后室1708的底座1730 ;(b)連接到底座1730的罩蓋110 ; (c)內插器1720 ;(d)至少ー個MEMS器件105 ;(d)至少ー個電氣部件106 ;以及(e)—條或多條導線145和146。在一些實例中，底座1730可以包括(a)帶有ー個或多個電氣引線的引線框1732 ；以及(b)非電氣導電材料1731。在這些實例中，該電氣引線中的ー個或多個包括(a)主體1781 ;以及(b)臂形件1782。在一些實例中，臂形件1782可以機械和電氣連接到內插器120。例如，可以使用導電粘合劑將引線框1732的臂形件1782連接到內插器120。在ー些實例中，臂形件1782可以形成電氣導電擱板1737，內插器120在該擱板1737上停留并連接。電氣引線中的一個或多個可以通過內插器120連接到MEMS器件105和電氣部件106。轉到仍另ー實施方案，圖18根據(jù)第三實施方案展示了半導體封裝體1800的底座1830的頂視圖。圖19根據(jù)第三實施方案展示了半導體封裝體1800的底座1830的底視圖。圖20根據(jù)第三實施方案展示了半導體封裝體1800的底座1830的側視圖。圖21根據(jù)第三實施方案展示了沿XXI-XXI線(圖18)的半導體封裝體1800的底座1830的剖面圖。圖22根據(jù)第三實施方案展示了沿XXII-XXII線(圖18)的半導體封裝體1800的底座1830的剖面圖。圖23根據(jù)第三實施方案展示了半導體封裝體1800的底座1830的前視圖。圖24根據(jù)第三實施方案展示了半導體封裝體1800的內插器2420的頂視圖。半導體封裝體1800僅是示例性的并且不限于在此所展示的實施方案。半導體封裝體1800可以被應用于未在此具體描繪或描述的許多不同的實施方案或實例中。在一些實施方案中，氣腔封裝體或半導體封裝體1800可以被配置成電氣連接到印刷電路板(PCB)(未示出)。半導體封裝體1800可以包括(a)罩蓋(未示出)；(b)帶有后室(未示出)并連接到罩蓋的底座1830 ; (c)內插器2420 (圖24) ;(d)至少ー個微機電(MEMS)器件(未示出);(d)至少ー個電氣部件(未示出);以及(e)—條或多條導線(未示出)。在一些實例中，底座1830可以包括(a)引線框2032 (圖20);以及(b)非電氣導電材料1831。在一些實例中，非電氣導電材料1831可以位于引線框2032周圍。此外，非電氣導電材料1831可以具有帶有底部1825和擱板1837的空腔1839。擱板1837可以被配置從而使得內插器2420 (圖24)可以停留并連接到擱板1837。當內插器2420連接到擱板1837時，非電氣導電材料1831和內插器2420在其間形成后室。參見圖18-23，在一個實例中，底座1830的前半部可以與底座1830的后半部對稱。 相似地，除了安裝墊片1841之外，底座1830的左半部可以與底座1830的右半部對稱。在相同或不同的實例中，底座1830可以具有約3. 76mm的長度1894、約4. 72mm的寬度1899和約O. 40mm的厚度2071 (圖20)。引線框2032可以具有約O. 13mm的厚度2372 (圖23)。如在圖18中所示，安裝墊片1841可以具有約O. 25mm的直徑2173，并從底座1830的側緣偏離約O. 20mm的距離1887，以及從底座1830的前或后緣偏離約O. 20mm的距離1888。相似地，安裝墊片1838可以具有約O. 25mm的直徑，并從底座1830的側緣偏離約
0.65mm的距離1879，以及從底座1830的前或后緣偏離約O. 65mm的距離1889。如在圖20中所示，空腔1839可以具有約O. 20mm的深度2271，并且擱板1837可以具有約O. IOmm的深度2275。如在圖20中所示，包括擱板1837的空腔1839可以具有約
3.80mm的最大外寬度1898和約3. 04mm的最大外長度1893。沒有擱板1837的空腔1839可以具有約2. 40mm的最大外寬度1897和約2. 64mm的最大外長度1892。相似地，包括擱板1837的空腔1839可以具有約2. 12mm的最小外寬度1896和約
1.16mm的最小外長度1891。沒有擱板1837的空腔1839可以具有約I. 72mm的最小外寬度1895和約O. 74mm的最小外長度1890。如在圖19中所示，安裝墊片1933可以具有約O. 9mm的直徑1987，并從底座1830的側緣偏離約O. 20mm的距離1985，以及從底座1830的前或后緣偏離約O. 20mm的距離1984。前安裝墊片1933和后安裝墊片1933之間的距離1983是約I. 56mm。左安裝墊片1933和右安裝墊片1933之間的距離1981可以是約2. 52mm。參見圖24，內插器2420可以具有孔徑2442與引線鍵合區(qū)2448和2449。引線鍵合區(qū)2448和2449可以分別具有引線鍵合墊片2468和2467，并被鍍金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)或Ni/Pd/Au，其中Ni是鎳并且Pd是鉛。內插器2420可以具有約O. 065mm的厚度和約3. 60mm的最大外寬度2461以及約
2.84mm的最大外長度2464。孔徑2442可以具有約O. 50mm的直徑。引線鍵合墊片2467可以具有約O. 37mm的直徑2465和約O. 46mm的長度2466。引線鍵合墊片2468可以具有約
I.62mm的寬度2462和約O. 40mm的長度2469。引線鍵合區(qū)2449可以具有約O. 96mm的長度2463。引線鍵合區(qū)2448可以具有約I. 92mm的寬度2462?，F(xiàn)在轉到仍另ー實施方案，圖25根據(jù)第四實施方案展示了半導體封裝體2500的底座2530的頂視圖。圖26根據(jù)第四實施方案展示了半導體封裝體2500的內插器2620的頂視圖。半導體封裝體2500僅是示例性的并且不限于在此所展示的實施方案。半導體封裝體2500可以被應用于未在此具體描繪或描述的許多不同的實施方案或實例中。在一些實施方案中，氣腔封裝體或半導體封裝體2500可以被配置成電氣連接到印刷電路板(PCB)(未示出)。半導體封裝體2500可以包括(a)罩蓋(未示出)；(b)帶有后室(未示出)并連接到罩蓋的底座2530 ; (c)內插器2620 (圖26) ;(d)至少ー個微機電(MEMS)器件(未示出);(d)至少ー個電氣部件(未示出);以及(e)—條或多條導線(未示出)。在一些實施方案中，底座2530可以包括(a)引線框(未不出);以及(b)非電氣導電材料2531。在一些實例中，非電氣導電材料2531可以具有帶有底部2525和擱板2537的空腔2539。擱板2537可以被配置為使得內插器2620(圖26)可以停留并連接到擱板2537。當內插器2620連接到擱板2537時，非電氣導電材料2531和內插器2620在其間形成后室。參見圖25，在一個實例中，底座2530的前半部可以與底座2530的后半部對稱。相 似地，除了安裝墊片1841之外，底座2530的左半部可以與底座2530的右半部對稱。在相同或不同的實例中，底座2530可以具有約3. 76mm的長度2594、約4. 72mm的寬度2599和約
0.40mm 的厚度 2594。如在圖25中所示，安裝墊片1841可以具有約O. 25mm的直徑，并從底座2530的側緣偏離約O. 20mm的距離2587，以及從底座2530的前或后緣偏離約O. 20mm的距離2588。相似地，安裝墊片1838可以具有約O. 25mm的直徑，并從底座2530的側緣偏離約O. 65mm的距離2579,以及從底座2530的前或后緣偏離約O. 65mm的距離2589。空腔2539可以具有約O. 20mm的深度，并且擱板2537可以具有約O. IOmm的深度。包括擱板2537 (沒有切塊2549)的空腔2539可以具有約2. 50mm的最大外寬度2598和約
1.80mm的最大外長度2593。沒有擱板2537的空腔2539可以具有約2. 20mm的最大外寬度2597和約I. 50mm的最大外長度2592。切塊2549可以具有約O. 45mm的長度2590和約O. 25mm 的寬度 2595。參見圖26，內插器2620可以具有孔徑2642和引線鍵合區(qū)2648。內插器2460可以具有約O. 08mm的厚度和約2. 35mm的最大外寬度2661以及約I. 65mm的最大外長度2664?？讖?642可以具有約O. 50mm的直徑。引線鍵合區(qū)2648可以具有約O. 30mm的寬度2662和約O. 25mm的長度2669。引線鍵合區(qū)2648可以從內插器2620的左右側偏離約I. 30mm的距離2666?，F(xiàn)在轉到仍另ー實施方案，圖27根據(jù)第五實施方案展示了半導體封裝體2700的實例的剖面圖。半導體封裝體2700僅是示例性的并且不限于在此所展示的實施方案。半導體封裝體2700可以被應用于未在此具體描繪或描述的許多不同的實施方案或實例中。在一些實施方案中，氣腔封裝體或半導體封裝體2700可以被配置成電氣連接到印刷電路板(PCB)(未示出)。半導體封裝體2700可以包括(a)罩蓋110; (b)底座120;
(c)內插器120 ;(d)至少ー個MEMS器件105 ;(d)至少ー個電氣部件106 ;以及レ)ー條或多條導線144、145、146、147。內插器120可以是從底座2730分離的或非整體形成的元件。在一些實例中，底座2730可以包括(a)引線框2732 ； (b)帶有孔徑638和641的非電氣導電材料2731 ;以及(c)至少部分位于孔徑641中的安裝墊片134。在該實施方案中，引線框2732的底座2779基本平坦或與非電氣導電材料2731的底部2778共面。在該實例中，安裝墊片133 (圖I)是不必需的。引線框2732可以通過例如表面貼裝技術(SMT)、焊球或倒裝芯片技術將半導體封裝體100連接到PCB (未示出)。盡管已經(jīng)參考具體的實施方案描述了本發(fā)明，但是應理解本領域技術人員可以進行各種改變而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明的實施方案的披露_在描述本發(fā)明的范圍而不在于限制。應注意本發(fā)明的范圍應該僅限于所附權利要求所要求的內容。例如，對于本領域技術人員，非常明顯的是圖4的活動451-465可以由許多不同的活動、步驟構成，并由許多不同模塊以許多不同順序執(zhí)行，并且這些實施方案的某些的前面討論不必需表現(xiàn)全部可能實施方案的完全描述。作為另ー實例，被描述成具有直徑的特征可以或可以不是圓形。在任何具體權利要求中提及的全部元素是該特別權利要求提及的實施方案所必要的。因此，一個或多個所提及的元素的替代形式形成重構并且不必修復。另外，已經(jīng)關于特定實施方案描述了益處、其他優(yōu)點以及問題的解決方案。然而不能認為會促使任何好處、優(yōu)點或問題解決方案發(fā)生或變得明顯的益處、優(yōu)點、問題解決方案、以及任何元素或多個元素是任何或所有權利要求的關鍵的、要求的、或主要的特征或元素。
此外，通過若實施方案和/或限制如下在此所披露的實施方案和限制不是在專用原則下而為大眾所專用(I)未在權利要求中清楚地提及；以及(2)是或在等效原則下是權利要求中表達的元素和/或限制的潛在等效物。
權利要求
1.半導體封裝體，包括 底座，該底座具有空腔； 內插器，該內插器連接到該底座并至少部分在該空腔上方，從而使得該內插器和該底座形成后室，該內插器具有進入該后室的第一開孔； 位于該內插器和該第一開孔上方的微機電系統(tǒng)器件；以及 連接到該底座的罩蓋。
2.如權利要求I所述的半導體封裝體，其中 該底座包括 引線框；以及 覆蓋該引線框的一部分的非電氣導電材料。
3.如權利要求2所述的半導體封裝體，其中 該引線框包括 ー個或多個電氣引線；以及 該內插器電氣連接到該ー個或多個電氣引線中的至少第一個。
4.如權利要求3所述的半導體封裝體，其中 該ー個或多個電氣引線中的該至少第一個被配置成電氣接地。
5.如權利要求3或4所述的半導體封裝體，進ー步包括 至少一條導線， 其中 該至少一條導線將該內插器電氣連接到該ー個或多個電氣引線中的該至少第一個。
6.如權利要求2、3、4或5所述的半導體封裝體，其中 該內插器機械連接到該非電氣導電材料。
7.如權利要求2、3、4、5、6或7所述的半導體封裝體，其中 該空腔位于該非電氣導電材料中； 該空腔具有底部和擱板；以及 該內插器機械連接到該擱板。
8.如權利要求7所述的半導體封裝體，其中 該空腔的該底部距該底座的底部具有第一高度； 該擱板距該底座的該底部具有第二高度； 該底座的頂面距該底座的底部具有第三高度； 該第三高度大于該第二高度；以及 該第二高度大于該第一高度。
9.如權利要求8所述的半導體封裝體，其中 該金屬內插器具有第一厚度；以及 該第一厚度小于或等于該第二高度和該第三高度之間的差。
10.如權利要求2所述的半導體封裝體，其中 該引線框包括 ー個或多個電氣引線；以及 擱板部分，該擱板部分電氣連接到該ー個或多個電氣引線中的第一引線；以及該內插器電氣和機械連接到該引線框的該擱板部分。
11.如權利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9或10所述的半導體封裝體，其中 該內插器包括不銹鋼、銅合金、塑料或印刷電路板中的一個。
12.氣腔封裝體，包括 基片，該基片包括 引線框，該引線框帶有一個或多個引線；以及 塑料材料，該塑料材料帶有空腔并至少部分圍繞該一個或多個引線； 金屬內插器，該金屬內插器帶有第一開孔并連接到該基片，從而使得該金屬內插器為該空腔提供頂部，并從而使得該金屬內插器和該塑料材料形成第一內部空間； 微機電系統(tǒng)麥克風，該微機電系統(tǒng)麥克風至少部分位于該金屬內插器中的第一孔徑上方； 一個或多個半導體器件，該一個或多個半導體器件位于該金屬內插器上方；以及 一個罩蓋，該罩蓋電氣連接到該一個或多個引線中的第一個并機械連接到該基片。
13.如權利要求12所述的氣腔封裝體，其中 該金屬內插器電氣連接到該微機電系統(tǒng)麥克風或該一個或多個半導體器件中的至少一個。
14.如權利要求13所述的氣腔封裝體，其中 該金屬內插器被配置成電氣接地。
15.如權利要求13或14所述的氣腔封裝體，進一步包括 一條或多條導線； 其中 使用該一條或多條導線將該金屬內插器電氣連接到該一個或多個引線。
16.如權利要求12、13、14或15所述的氣腔封裝體，其中 該塑料材料在該空腔中包括擱板；以及 該金屬內插器機械連接到該擱板。
17.如權利要求12、13、14、15或16所述的氣腔封裝體，其中 該塑料材料包括液晶聚合物塑料。
18.如權利要求12、13、14、15、16或17所述的氣腔封裝體，其中 該金屬內插器包括不銹鋼或銅合金。
19.制造半導體封裝體的方法，該方法包括 提供引線框； 在該引線框周圍提供非電氣導電材料以形成底座； 提供帶有開孔的內插器； 將該內插器連接到該底座從而使得該內插器和該底座形成后室； 提供至少一個微機電系統(tǒng)器件；以及 將該至少一個微機電系統(tǒng)器件至少部分在該開孔上方連接到該內插器。
20.如權利要求19所述的方法，其中 在該引線框周圍提供該非電氣導電材料包括 在該引線框周圍注射模塑塑料材料；其中該非電氣導電材料包括該塑料材料。
21.如權利要求19或20所述的方法，其中 該非電氣導電材料具有空腔；以及將該內插器連接到該底座包括在該非電氣導電材料中的該空腔上方連接該內插器，以封閉該空腔并形成該后室。
22.如權利要求19、20或21所述的方法，其中提供該內插器包括 提供該內插器以包括金屬。
23.如權利要求19、20、21或22所述的方法，進ー步包括提供至少ー個半導體部件；以及將該至少ー個半導體部件機械連接到該內插器。
24.如權利要求23所述的方法，進ー步包括將該至少ー個半導體器件引線鍵合到該內插器。
25.如權利要求23或24所述的方法，進ー步包括將該微機電系統(tǒng)器件引線鍵合到該至少一個半導體器件。
26.如權利要求19、20、21、22、23、24或25所述的方法，進ー步包括將該內插器引線鍵合到該引線框。
27.如權利要求19、20、21、22、23、24或25所述的方法，進ー步包括使用導電粘合劑將該內插器電氣連接到該引線框。
28.如權利要求19、20、21、22、23、24、25或26所述的方法，進ー步包括提供罩蓋；以及將該罩蓋機械連接到該底座。
全文摘要
提供半導體封裝體及其制造方法。半導體封裝體包括具有空腔的底座(130)；內插器(120)，該內插器連接到該底座(130)并至少部分在該空腔上方，從而使得該內插器(120)和該底座(130)形成后室(108)，該內插器(120)具有進入該后室的第一開孔(142)；位于該內插器(120)和該第一開孔(142)上方的微機電系統(tǒng)器件(105)；以及連接到該底座(130)的罩蓋(110)。
文檔編號B81B7/02GK102859688SQ201080066467
公開日2013年1月2日 申請日期2010年2月26日 優(yōu)先權日2010年2月26日
發(fā)明者C.K.羅, L.H.萬, M.W.譚 申請人:優(yōu)博創(chuàng)新科技產(chǎn)權有限公司