專利名稱：傳感器模塊及其制造方法
傳感器模塊及其制造方法技術(shù)領(lǐng)域和
背景技術(shù)：
某些磁性速度傳感器被用來(lái)測(cè)量磁性齒輪的速度.這類(lèi)磁性速度傳感器通常包含具有許多磁性傳感器元件的集成電路，例如霍爾傳感
器元件或xMR傳感器元件(例如，GMR-大型磁阻；AMR-各向異性磁阻；TMR-隧道磁阻；CMR-巨型磁阻).永久磁體為傳感器元件提供偏置磁場(chǎng)，當(dāng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，輪齒通過(guò)傳感器前面并產(chǎn)生小的場(chǎng)變化，這種變化可用集成電路檢測(cè)，檢測(cè)到的場(chǎng)包含有關(guān)輪的角向位置和旋轉(zhuǎn)速度的信息.另一種類(lèi)型磁性傳感器是磁性開(kāi)關(guān)(如霍爾開(kāi)關(guān))，它可用于折疊式手機(jī)內(nèi)確定手機(jī)是開(kāi)著或已關(guān)閉。
人們希望能對(duì)磁性傳感器進(jìn)行測(cè)試，以幫助確保此傳感器正常工作。測(cè)試磁性傳感器的方法之一，是利用外部磁芯將測(cè)試磁場(chǎng)加到傳感器上，并測(cè)量傳感器的響應(yīng).除了外部設(shè)備的費(fèi)用之外，采用這類(lèi)外部磁場(chǎng)源的另一個(gè)問(wèn)題是，磁芯和被測(cè)試傳感器之間必須精確對(duì)準(zhǔn).位置誤差可能使測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容
一種實(shí)施例提供制造傳感器模塊的方法。此方法包括提供基片，在它的第一主面上有一陣列磁性敏感元件.在基片笫一主面上有一陣列導(dǎo)線。在基片笫一主面上有一陣列電連線。在加上電連線之后將基片分成獨(dú)立的小塊。


所含附圖可幫助進(jìn)一步了解本發(fā)明，并與本說(shuō)明書(shū)融合，構(gòu)成它的一部分.附圖演示本發(fā)明各實(shí)施例，并與說(shuō)明一起用來(lái)解析本發(fā)明的原理.通過(guò)參閱以下詳細(xì)說(shuō)明更好地了解本發(fā)明，將容易領(lǐng)會(huì)它的其它實(shí)施例及許多預(yù)期的優(yōu)點(diǎn).附圖各元件彼此不一定成比例。相似的參考數(shù)字表示相應(yīng)的類(lèi)似元件.
圖1A-1D是按照一個(gè)實(shí)施例制造傳感器模塊的示意圖，圖2A-2H是按照另一個(gè)實(shí)施例制造傳感器模塊的示意圖。圖3是按照一個(gè)實(shí)施例的一種傳感器模塊(示于圖2H) —部分的更詳細(xì)示意圖，圖4是按照另一個(gè)實(shí)施例制造傳感器模塊的示意圖。
圖5是按照另一個(gè)實(shí)施例制造傳感器模塊的剖視圖.
圖6是按照一個(gè)實(shí)施例的示于圖5的傳感器模塊的底視示意圖，
圖7是按照一個(gè)實(shí)施例的示于圖5的傳感器模塊的底視示意圖，
但增加了測(cè)試導(dǎo)體。
圖8是按照一個(gè)實(shí)施例的示于圖5的傳感器模塊的側(cè)視圖，及用
測(cè)試導(dǎo)體產(chǎn)生磁場(chǎng)的示意圖。
圖9是按照一個(gè)實(shí)施例的示于圖5的傳感器模塊的底視圖，但增
加了測(cè)試導(dǎo)體線團(tuán)。
圖IO是按照一個(gè)實(shí)施例的多芯片模塊剖視圖，包括測(cè)試導(dǎo)體線圍， 圖11是圖IO所示多芯片模塊，及按照一個(gè)實(shí)施例用測(cè)試導(dǎo)體線
圍產(chǎn)生磁場(chǎng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面的詳細(xì)說(shuō)明參考了構(gòu)成它的一部分的附圖，其中舉例展示了 可實(shí)施本發(fā)明的一些具體實(shí)施例。說(shuō)明中用到的方向性術(shù)語(yǔ)，如"頂"， "底"，"前"，"后"，"前沿"，"后尾"等，是對(duì)所述圖形方 位的參照，由于本發(fā)明各實(shí)施例的元件可處在一些不同的方位，所用 的方向性術(shù)語(yǔ)只是展示性而不是限制性的.應(yīng)該指出，可以采用其它 的實(shí)施例，同時(shí)可以作結(jié)構(gòu)上和邏輯上的改變，而不偏離本發(fā)明的范 圍.因此，不應(yīng)把下面的詳細(xì)說(shuō)明看成是限制性的，而且本發(fā)明的范 圍是由后面的權(quán)利要求書(shū)界定。
我們希望對(duì)磁性傳感器進(jìn)行測(cè)試，以幫助確保傳感器正常工作. 一種實(shí)施例提供磁性傳感器模塊(例如，集成電路)，它包含至少一 個(gè)集成在芯片上的導(dǎo)體，以便在模塊的測(cè)試模式期間產(chǎn)生磁場(chǎng).在測(cè)
試模式期間加到磁性傳感器上的磁場(chǎng)被用來(lái)測(cè)試該傳感器的功能.
圖1A-1D是按照一個(gè)實(shí)施例制造傳感器模塊的方法示意圖.如圖 1A所示，提供了一個(gè)基片102，在它的第一主面106上包舍一陣列磁 性敏感元件104A-104C.如圖1B所示，帶一陣列導(dǎo)線110-110C的 元件108被加到基片102的笫一主面106上'如圖1C所示， 一陣列 電連線112被加到基片102的第一主面106上.如圖1D所示，在加上 電連線U2之后，基片102被分成獨(dú)立的小塊，從而形成許多分離的 傳感器模塊114A-114C.在一個(gè)實(shí)施例中，電連線112是焊料元件.在另一個(gè)實(shí)施例中，電連線112由Au， Oi, Ni， AuSn，或CuSn制成.在還有一個(gè)實(shí)施例中，電連線112是用Sn帽蓋住的Cu或Au接線柱。
在一個(gè)實(shí)施例中，基片102包含半導(dǎo)體晶片，如硅晶片.在另一個(gè)實(shí)施例中，基片102包含聚合物晶片，后者包含一陣列半導(dǎo)體芯片，且磁性敏感元件104A- 104C被集成在這一陣列芯片內(nèi).在一個(gè)實(shí)施例中，每一個(gè)導(dǎo)線110A-110C被用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)，用以分別測(cè)試磁性敏感元件104A-104C。
在按照一個(gè)實(shí)施例的工作中，電壓被加到或電流被注入供電焊料元件112，后者與在傳感器模塊(如模塊114A)測(cè)試模式期間的一條導(dǎo)線110A-IIOC相連接，使電流經(jīng)該導(dǎo)線流到接地焊料元件112，后者也連接到該導(dǎo)線.導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)被加到磁性敏感元件。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器模塊按正常方式(也即與正常工作模式中處理信號(hào)相同的方式)，處理由磁性敏感元件產(chǎn)生的信號(hào)并產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號(hào)。
圖2A-2H是按照另一個(gè)實(shí)施例制造傳感器模塊的方法示意圖.如圖2A所示，提供了一個(gè)承板204，同時(shí)雙面膠帶202被層壓在該承板204上，在一個(gè)實(shí)施例中，承板204是金屬板.如圖2B所示，膠帶202上有許多半導(dǎo)體芯片206A-206C。在一個(gè)實(shí)施例中，采用拾取-安置方法從獨(dú)立的半導(dǎo)體晶片取出獨(dú)立的半導(dǎo)體芯片，并將這些芯片置于膠帶202上，而且半導(dǎo)體芯片的工作區(qū)面對(duì)膠帶202.半導(dǎo)體芯片206A - 206C分別包含磁性敏感元件208A-208C,如圖2C所示，模壓層210被加到半導(dǎo)體芯片206A-206C和膠帶202上，以將半導(dǎo)體芯片206A-206C封裝。在一個(gè)實(shí)施例中，模壓層210是聚合物.按照一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片206A - 206C和模壓層210組合，在這里被稱為模壓重新組合晶片212.在一個(gè)實(shí)施例中，該重新組合晶片212具有與標(biāo)準(zhǔn)硅晶片(如200mm硅晶片)相同的幾何形狀和尺寸.
如圖2D所示，承板204被從膠帶202取下，同時(shí)如圖2E所示，膠帶202被從重新組合晶片212取下.如圖2F所示，具有一陣列導(dǎo)線216A-216C的元件214被加到重新組合晶片212上，如圖2G所示，一陣列焊料元件(例如，焊料球)218被加在元件214上。在一個(gè)實(shí)施例中，至少兩個(gè)焊料元件218被加在每條導(dǎo)線216A-216C上。如圖2H所示，其上有焊料球218的重新組合晶片212被分成許多獨(dú)立的傳感器模塊220A-220C。在按照一個(gè)實(shí)施例的工作中，電壓被加到或電流被注入供電焊料
元件218,后者與在傳感器模塊(如模塊220A)測(cè)試模式期間的一條 導(dǎo)線216A-216C相連接，使電流經(jīng)該導(dǎo)線流到接地焊料元件218，后 者也連接到該導(dǎo)線。導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)被加到磁性敏感元件。在一個(gè)實(shí) 施例中，傳感器模塊按正常方式(也即與正常工作模式中處理信號(hào)相 同的方式)，處理由磁性敏感元件產(chǎn)生的信號(hào)并產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號(hào)。
圖3是按照一個(gè)實(shí)施例的傳感器模塊220A (如圖2H所示) 一部 分的更詳細(xì)示意圖。如圖3所示，元件214是形成在模壓層210和芯片 206A上。在一個(gè)實(shí)施例中，元件214是再分布層(RDL)結(jié)構(gòu)，它包 括一些絕緣層(如聚合物層)，至少一個(gè)金屬層(例如夾在兩個(gè)絕緣 層間的金屬層)。在所示實(shí)施例中，元件214包括夾在兩個(gè)絕緣層214B 和214C間的金屬層214A。 RDL的各獨(dú)立層214A - 214C結(jié)構(gòu)是按順 序加在重新組合晶片212上。在另一個(gè)實(shí)施例中，元件214是層板， 它是在加到重新組合晶片212上之前亊先形成的.焊料球218通過(guò)絕 緣層214B內(nèi)的孔連接到金屬層214A。金屬層214A通過(guò)絕緣層214C 內(nèi)的孔連接到芯片206A上的芯片墊.在一個(gè)實(shí)施例中，元件108(圖 1B- 1D)按與元件214相同的方式形成，而且具有與元件214同樣的 結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)體110A-110C (圖IB - 1D)和導(dǎo)體 216A-216C(圖2F-2H)被置于金屬層214A內(nèi)，
圖4是按照另一個(gè)實(shí)施例的傳感器模塊400示意圖.傳感器模塊 400包括基片402,它包含磁性敏感元件404.在一個(gè)實(shí)施例中，基片 402是半導(dǎo)體芯片.在所示實(shí)施例中，有4個(gè)焊料元件408加在基片402 上。在另一個(gè)實(shí)施例中，可采用多于或少于4個(gè)焊料元件408,導(dǎo)線 406連接兩個(gè)烀料元件408。在另一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)線406連接兩個(gè)以 上焊料元件408.
在按照一個(gè)實(shí)施例的工作中，電壓被加到或電流被注入供電焊料 元件408，后者與在傳感器模塊400測(cè)試模式期間的一條導(dǎo)線406相連 接，使電流經(jīng)該導(dǎo)線流到接地焊料元件408,后者也連接到該導(dǎo)線406. 導(dǎo)線406產(chǎn)生的磁場(chǎng)被加到磁性敏感元件404.在一個(gè)實(shí)施例中，傳感 器模塊400按正常方式(也即與正常工作模式中處理信號(hào)相同的方式) 處理在測(cè)試模式中由磁性敏感元件產(chǎn)生的信號(hào)并產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信 號(hào)。圖5是按照另一個(gè)實(shí)施例的傳感器模塊500A的剖視示意圖.傳感 器模塊500A包括形成在半導(dǎo)體芯片502上的絕緣層504.在一個(gè)實(shí)施 例中，絕緣層504包含聚合物層，磁性敏感元件506形成在絕緣層504 上或里面，同時(shí)一些導(dǎo)體508形成在絕緣層504上或里面.在一個(gè)實(shí) 施例中，絕緣層504在加到導(dǎo)體508之前加到半導(dǎo)體芯片502上. 一些 焊料元件510穿過(guò)絕緣層504內(nèi)的孔，并與芯片502的芯片墊相連接， 在所示實(shí)施例中，焊料元件510是焊料球。
圖6是示于圖5的按照一個(gè)實(shí)施例的傳感器模塊500A底視示意 圖。如圖6所示，傳感器模塊500A包含4個(gè)焊料球510.磁性敏感元 件510通過(guò)導(dǎo)體508連接焊料球510中的三個(gè)(即，用于供電、接地、 和輸出連接的焊料球510).第四個(gè)焊料球510不與所示實(shí)施例中的任 何東西電連接，而是當(dāng)作穩(wěn)定之用。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器模塊500A 是霍爾開(kāi)關(guān).在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器模塊500A具有2mmx2mm或 更小的橫截面積.
圖7是示于圖5的按照一個(gè)實(shí)施例的傳感器模塊500A底視示意 圖，但加上了測(cè)試導(dǎo)體702.示于圖7中的傳感器模塊實(shí)施例(其中包 含導(dǎo)體702)，以參考數(shù)字500B代表。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)體702形 成在絕緣層504上或里面.
圖8是示于圖7的按照一個(gè)實(shí)施例的傳感器模塊500B及用測(cè)試導(dǎo) 體702產(chǎn)生磁場(chǎng)的示意圖，
如圖8所示，當(dāng)電流流過(guò)導(dǎo)體702時(shí)，產(chǎn)生磁場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度(B) 802，后者按垂直方向(即垂直于芯片502的平面)穿透磁性敏感元件 506。下面的方程I用來(lái)估算磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小
方程I
式中B-磁感應(yīng)強(qiáng)度
Po-真空磁導(dǎo)率
1 =流過(guò)導(dǎo)體702的電流 r-離導(dǎo)體702的距離 對(duì)于30mA電流I通過(guò)導(dǎo)體702，當(dāng)導(dǎo)體702和磁性敏感元件506
8間的距離r為30pm時(shí)，產(chǎn)生約0.2mT的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，它穿透磁性 敏感元件502.采用較厚的導(dǎo)體702可以產(chǎn)生較高的電流和磁感應(yīng)強(qiáng)度. 減小導(dǎo)體702和磁性敏感元件506之間的距離也可增加元件506處的磁 場(chǎng)。
圖9是示于圖5的按照一個(gè)實(shí)施例的傳感器模塊500A的底視示意 圖，但增加了測(cè)試導(dǎo)體線團(tuán)902.圖9所示的傳感器模塊實(shí)施例(其中 包含導(dǎo)體卯2),用參考數(shù)字500C代表。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)體902形 成在絕緣層504上或里面。在所示實(shí)施例中，導(dǎo)體902是具有許多匝 或繞組的線圍(例如螺旋形)，且導(dǎo)體卯2圍繞磁性敏感元件506。在一 個(gè)實(shí)施例中，線圉902由多個(gè)金屬層構(gòu)成.
在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)傳感器模塊500A、 500B、 500C是芯片大 小的封裝件，采用晶片級(jí)的封裝方法制成，其中分單發(fā)生在加上焊料 球510之后.在按照一個(gè)實(shí)施例的工作中，電壓被加到或電流被注入 供電焊料元件510,后者與在傳感器模塊500B或500C測(cè)試模式期間 的導(dǎo)線702或902相連接，使電流經(jīng)該導(dǎo)體流到接地焊料元件510，后 者也連接到該導(dǎo)體702或卯2。導(dǎo)體702或902產(chǎn)生的磁場(chǎng)被加到磁性 敏感元件，在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器模塊500B和500C按正常方式(也 即與正常工作模式中處理信號(hào)相同的方式)處理測(cè)試模式中由磁性敏 感元件506產(chǎn)生的信號(hào)，并產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號(hào)，按照一個(gè)實(shí)施例的 導(dǎo)體線圍902產(chǎn)生比直線導(dǎo)體(如導(dǎo)體702)更大的磁場(chǎng).
圖IO是按照一個(gè)實(shí)施例的多芯片模塊1000剖面示意圖(包含測(cè)試 導(dǎo)體線團(tuán)).此多芯片模塊1000包含半導(dǎo)體芯片1004和1012,它們形 成在元件1020上并由模壓層1002封口，在一個(gè)實(shí)施例中，元件1020 是再分布層(RDL)結(jié)構(gòu)，它包括一些絕緣層和至少一個(gè)金屬層(例 如夾在兩個(gè)絕緣層間的金屬層)，各獨(dú)立層按順序加入.在另一個(gè)實(shí) 施例中，元件1020是層板，它是在加到芯片1004和1012之前事先形 成的.元件1020包含許多導(dǎo)體1022，它們通過(guò)焊料球1026連接半導(dǎo) 體芯片1004和1012上的芯片墊1006。導(dǎo)體線圏1024也形成在元件1020 里或上面，且鄰近半導(dǎo)體芯片1004的磁性敏感元件1008.
在一個(gè)實(shí)施例中，模塊1000中的半導(dǎo)體芯片1004和1012是不同 類(lèi)型的器件，它們起不同的作用，而且有不同的尺寸(例如，傳感器芯 片1004和邏輯芯片1012)。在一個(gè)實(shí)施例中，多芯片模塊1000采用上
9面所述圖2A-2H的方法形成。對(duì)于多芯片模塊IOOO，不象圖2H所示的那樣將重新組合晶片分成單芯片模塊220A-220C,而是把重新組合晶片分單成許多象模塊1000的多芯片模塊.
圖ll是按照一個(gè)實(shí)施例的示于圖IO的多芯片模塊1000和用導(dǎo)體線圍1024產(chǎn)生磁場(chǎng)的示意圖。如圖ll所示，當(dāng)電流流過(guò)導(dǎo)體1024時(shí)，產(chǎn)生磁場(chǎng)1102，它沿垂直于磁性敏感元件1008平面的方向流過(guò)磁性敏感元件1008。
在按照一個(gè)實(shí)施例的工作中，電壓被加到或電流被注入供電焊料元件1022，后者與在模塊IOOO測(cè)試模式期間的導(dǎo)體線閨1024相連接，使電流經(jīng)該導(dǎo)體線困流到接地焊料元件1022，后者也連接到該導(dǎo)體線圍1024.導(dǎo)體線圍1024產(chǎn)生的磁場(chǎng)被加到磁性敏感元件1008.在一個(gè)實(shí)施例中，模塊1000按正常方式(也即與正常工作模式中處理信號(hào)相同的方式)，處理在測(cè)試模式中由磁性敏感元件1008產(chǎn)生的信號(hào)，并產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號(hào)，
在一個(gè)實(shí)施例中，上述磁性敏感元件(例如，元件104，208A-208C，404,506和1008)是霍爾傳感器元件。在另一個(gè)實(shí)施例中，磁性敏感元件為xMR傳感器元件(如GMR-大型磁阻；AMR-各向異性磁阻；TMR-隧道磁阻；CMR-巨型磁阻)，
雖然上面展示并說(shuō)明明了一些具體實(shí)施例，但本專業(yè)技術(shù)人員明白，可以用各種替代和/或等效的實(shí)施例替換這些具體實(shí)施例，而仍然屬于本發(fā)明的范閨.本申請(qǐng)預(yù)期將涵蓋對(duì)此處討論過(guò)的具體實(shí)施例的任何修正或變更.因此，本發(fā)明只由權(quán)利要求書(shū)及其等效條款加以限定，
10
權(quán)利要求
1. 制造傳感器模塊的方法，包括提供基片，它的第一主面上包含一陣列磁性敏感元件；將一陣列導(dǎo)線加到基片的第一主面上；將一陣列電連線加到基片的第一主面上；及在加上電連線后將基片分成單件。
2. 如權(quán)利要求l的方法，其中基片包括半導(dǎo)體晶片。
3. 如權(quán)利要求l的方法，其中基片包括包含一陣列芯片的聚合物 晶片。
4. 如權(quán)利要求3的方法，其中磁性敏感元件集成在芯片陣列內(nèi)。
5. 如權(quán)利要求l的方法，還包括 在加上導(dǎo)線陣列之前在基片上加上第一聚合物層。
6. 如權(quán)利要求5的方法，其中導(dǎo)線陣列加在笫一聚合物層上面。
7. 如權(quán)利要求6的方法，還包括 在導(dǎo)線陣列上加上第二聚合物層。
8. 如權(quán)利要求l的方法，其中導(dǎo)線陣列是通過(guò)加包括導(dǎo)線陣列的 層板加上的。
9. 如權(quán)利要求l的方法，其中電連線是焊料元件，且至少兩個(gè)焊 料元件被加到每個(gè)導(dǎo)線上。
10. 如權(quán)利要求1的方法，其中每個(gè)導(dǎo)線用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)，用于測(cè) 試磁性敏感元件。
11. 傳感器模塊，包括 基片，它包含磁性敏感元件； 至少4個(gè)焊料元件，其被加到基片上；及 導(dǎo)線，其連接4個(gè)焊料元件中的至少兩個(gè)。
12. 如權(quán)利要求ll的傳感器模塊，其中基片是芯片。
13. 如權(quán)利要求11的傳感器模塊，其中磁性敏感元件包括大磁 阻(GMR)元件。
14. 如權(quán)利要求11的傳感器模塊，其中磁性敏感元件包括霍爾 元件。
15. 如權(quán)利要求ll的傳感器模塊，其中導(dǎo)線是線圈。
16. 如權(quán)利要求ll的傳感器模塊，還包括加在基片上的笫一聚合物層；和 其中導(dǎo)線被加在第一聚合物層上。
17. 如權(quán)利要求16的傳感器模塊，還包括 加在導(dǎo)線上的第二聚合物層.
18. 如權(quán)利要求ll的傳感器模塊，還包括 加在基片上的層板，其中該層板包含導(dǎo)線，
19. 如權(quán)利要求11的傳感器模塊，其中導(dǎo)線用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)，用 于測(cè)試磁性敏感元件。
20. 傳感器模塊，包括 基片，包括磁性敏感元件；及導(dǎo)體線圏，用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)，此磁場(chǎng)被用來(lái)加在磁性敏感元件上。
21. 制造傳感器模塊的方法，包括提供基片，它的第一主面上包含一陣列磁性敏感元件； 將一陣列導(dǎo)線加到基片的第一主面上； 將一陣列焊料元件加到基片的第一主面上；及 在加上電連線后將基片分成單件。
全文摘要
本發(fā)明涉及傳感器模塊及其制造方法，其中制造傳感器模塊的方法，包括提供基片，它的第一主面上包含一陣列磁性敏感元件。將一陣列導(dǎo)線加到基片的第一主面上。將一陣列電連線加到基片的第一主面上。在加上電連線后將基片分成單件。
文檔編號(hào)H01L21/82GK101459127SQ20081018550
公開(kāi)日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2008年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者H·托伊斯 申請(qǐng)人:英飛凌科技股份有限公司