專利名稱：制造用于封閉至少一個微電子元件的包裝載體的方法和制造診斷設備的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制造包裝載體的方法，這種包裝載體適于封閉至 少一個微電子元件并具有用于該包裝載體到另一種設備的電氣連接的 導電襯塊。本發(fā)明還涉及一種制造包裝的方法以及一種制造設備的方 法，這種包裝封閉至少一個微電子元件，這種制造包裝的方法以該制 造包裝載體的方法為基礎，這種設備可用于診斷目的。此外，本發(fā)明 還涉及適于封閉至少一個微電子元件的包裝載體、包括該包裝載體和 至少一個微電子元件的包裝以及可用于診斷目的的設備。
背景技術：
封閉至少 一個微電子元件的包裝是公知的，且已開發(fā)出各種類型 的包裝。 一般來講，這些包裝的尺寸在毫米范圍內(nèi)。這些包裝具有各 種功能。除了其它的功能之外，這些包裝用于保護微電子元件并允許 微電子元件與另一種設備的容易的連接。微電子元件可以是一種處理
器芯片、MEMS麥克風、晶體管、二極管、無源器件、生物傳感器晶 片和化學傳感器晶片等，MEMS表示微機電系統(tǒng)。
在用于傳感器晶片的包裝領域，包裝慮及封閉的晶片與外界之間 的相互作用很重要。例如，在包裝封閉適于為了確定血樣的特性而進 行操作的生物傳感器晶片的情形中，這種包裝需要慮及血液與傳感器 晶片的靈敏表面之間的接觸。
可從WO-A 2005/38911獲知一種封閉至少一個樣i電子元件的包裝 和一種制造診斷設備的方法。所知的包裝是一種絕緣板，這種絕緣板 在第一側面上帶有導體，且一種凹槽從絕緣板的第一側面向相對的第 二側面延伸。通過夾物成型(insert molding)適當?shù)刂圃爝@種板。因 此，這些導體設在犧牲載體上，在成型操作之后將犧牲載體的一部分 除去。然后將傳感器晶片或芯片置于第一側面上以覆蓋該凹槽，以使 傳感器晶片或芯片具有在該凹槽中暴露的一個表面。例如，該表面是 一種傳感器表面，進行分析的流體中的部分可吸引在該表面上?？蓪⑼ǖ老薅ㄔ谠摪宓牡诙让嫔?，以改進流體向芯片的流動。這種包裝 的優(yōu)點在于流體處理與這些導體分離。
公知的包裝的缺陷在于，若這種凹槽必須具有足夠小的直徑以由 芯片覆蓋，則設有延伸穿過該板的凹槽并不容易或廉價。這種結構要 求質(zhì)量非常高的模具，因此，價格也非常高。而且，模具的閉合可不 損壞犧牲載體和/或載體上的任何導體，而最后將這些導體設計成在孔 徑的邊緣附近。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種制造包裝載體的經(jīng)過改進的方 法，這種包裝載體適于封閉至少一個微電子元件，這種方法相對簡單 但精確，且這種方法慮及了通過利用標準的材料和工藝制造包裝載體 陣列，而還可制造適于封閉至少一個傳感器晶片的包裝載體。這種目
的通過包括以下步驟的制造方法來實現(xiàn)
提供一種犧牲載體，這種犧牲載體具有承載表面和在承載表面的 導電連接襯塊和導電軌道的圖案，這種犧牲載體還具有一種覆蓋構件， 這種覆蓋構件具有位于承載表面上的至少一個孔并覆蓋這些襯塊和軌 道的圖案的至少一部分；
將這種犧牲載體彎曲以產(chǎn)生該載體的形狀，在這種形狀中，該載 體具有處于不同水平的至少兩個部分，以使在覆蓋構件中的孔和在該 孔周圍的覆蓋構件的頂部部分出現(xiàn)在較高的水平；
通過在導電圖案出現(xiàn)的側面將材料應用于犧牲載體來形成體構 件，而不將材料應用于覆蓋構件的頂部部分；以及
將犧牲載體的至少一部分除去，從而產(chǎn)生一種凹槽，且圖案的至
少一個導電連接襯塊適于電氣耦接到一種微電子元件，該凹槽延伸到 覆蓋構件中的孔。
根據(jù)本發(fā)明的方法的所有步驟僅要求現(xiàn)有技術的應用。例如，本 領域中熟練的技術人員熟知犧牲載體的應用，這種犧牲載體用于臨時 承載導電連接襯塊和導電軌道的圖案。
為了完整起見，就犧牲載體而言，注意到這種載體通常包括多個 層。非常熟知的示例是是一種包括兩個層的載體，即銅層和鋁層。一 般而言，犧牲載體用于臨時承載需要應用于體構件的導電襯塊和/或?qū)щ娷壍赖膱D案。在如通過在該圖案所處的側面將載體包覆成型制成體 構件之后，可將載體部分地或全部除去。在這種過程中，應用適當?shù)?才支術，如獨刻。
根據(jù)本發(fā)明的方法的值得注意的特征在于將載體彎曲以產(chǎn)生該載 體的形狀，在這種形狀中，該載體具有處于不同水平的至少兩個部分。 這樣就為產(chǎn)生用于接收微電子元件的問題提供了簡單的解決方法。在 形成體構件時，由于載體部分的水平不同，所以會自動獲得這種凹槽。
在包裝載體的制造之后，可將微電子元件耦接到凹槽中的圖案的 至少一個導電連接襯塊。這可通過應用任何適當?shù)倪B接技術來實現(xiàn)， 如釬焊或超聲波焊接。在應用所稱的倒裝芯片焊接技術時，在如熱、 回流或超聲波振動的影響下，在下面的步驟中建立實際的連接。微電 子元件在凹槽中的定位的優(yōu)點在于將微電子元件朝向另一側移動，而 并不使體構件非常脆弱。此外，由于定位于凹槽中，所以可在此之后 將微電子元件封裝。
本發(fā)明還涉及產(chǎn)生一種孔，制造孔具有預定的尺寸和在凹槽的底 部預定的位置，這種凹槽用于接收微電子元件。根據(jù)本發(fā)明，將具有 至少一個孔的覆蓋構件應用于體構件?？赏ㄟ^照相平版印刷術、噴墨 打印、絲網(wǎng)印刷術或類似的技術形成覆蓋構件的具有高分辨率的圖案， 以使穿過體構件的凹槽/通孔的直徑大大小于現(xiàn)有技術中的凹槽/通孔 的直徑。此外，在優(yōu)選的成型情形中，覆蓋構件避免模具與導體之間 的直接相互作用。而且，還可使該孔的定位具有高精度，在制造包裝 陣列的情況下，這種高精度尤為重要?？蓪⒏采w構件的形狀確定為如 薄帶，這種薄帶帶有布置在其中心的孔。適當?shù)牟牧鲜且环N非導電材 料，如所知的防焊劑。
形成包裝載體的體構件的一種實用方式涉及模具的應用，其中， 通過將模具和犧牲載體置于彼此之間相關的預定位置來產(chǎn)生用于接收 用于形成體構件的材料的空間。在已將具有至少一個孔的覆蓋構件應 用于犧牲載體時，保持這種孔打開，此時模具包括一種突出件，這種 突出件用于避免這種材料將覆蓋構件的至少一部分尤其是該至少一個 孔所出現(xiàn)的部分覆蓋。因此，在這種情形中，優(yōu)選使用具有這種突出 件的模具。
在有利實施例中，模具的突出件適合于在體構件中形成槽形凹槽，這種凹槽從體構件的 一 個側面延伸到體構件的相對側面。在此情形中， 可用具有至少一個孔的覆蓋構件位于該凹槽的底部的方式在體構件中 產(chǎn)生一種槽形凹槽。在用這種制造方法獲得的包裝中，這種凹槽慮及 了穿過這種孔向該微電子元件容易地供應流體。
所產(chǎn)生的至少一個孔可盡可能地淺。在應用具有至少一個孔的覆 蓋構件的情形中，這種覆蓋構件可盡可能地薄。這樣就獲得一種包裝， 在這種包裝中，該微電子元件的靈敏表面的水平與引導流體所沿著的 表面的水平略有差異，以使流體的流動幾乎不受到這種孔的存在的干 擾，且實現(xiàn)所有的流體與微電子元件的靈敏表面接觸。在體構件中適 當?shù)禺a(chǎn)生一種槽形凹槽。這可通過具有突出件的模具來實現(xiàn)。
在實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法的一種特別方式中，在形成體構件的工 藝中應用模具且通過模具的突出件在體構件中形成槽形凹槽的情況 下，在相對于彼此之間將模具和犧牲載體定位的步驟期間，與載體的 承載表面的一個部分的縱向軸成直角放置模具的縱向軸，該部分處于 高于另一個部分的水平。這樣就獲得一種結實的包裝，而無需考慮該 至少一個孔所出現(xiàn)的相對較薄的區(qū)域的存在。實際上，將這種相對較 薄的區(qū)域的尺寸限制到一種區(qū)域的尺寸，在該區(qū)域中，用于接收微電 子元件的凹槽的底部與該槽形凹槽的底部交叉。
有利的是，為了確保對微電子元件進行良好的保護，體構件中的 凹槽出現(xiàn)在已將犧牲載體除去的側面，在已將微電子元件置于該凹槽 中的適當位置并已連接到至少一個導電連接襯塊之后，將體構件中的 這種凹槽關閉。例如，用材料填充這種凹槽，其中，將微電子元件封 裝在這種材料中。
當這種包裝需要封閉另一種可完全由這種包裝的體構件封閉的微 電子元件時，可出于臨時支撐該微電子元件的目的而使用處于比另一 部分的水平低的水平的犧牲載體的承載表面的部分，其中，將這種元 件連接到出現(xiàn)在承載表面上的圖案的至少一個導電連接襯塊。將這種 微電子元件置于適當?shù)奈恢貌⒔⒈匾倪B接的過程在形成體構件的 過程之前進行。在已形成體構件之后，將這種微電子設備嵌入該體構 件中，且不再需要由該犧牲載體支撐。
根據(jù)本發(fā)明的方法也非常適用于制造包裝陣列的目的。從總體上 而言，包裝陣列的制造涉及同時制造多個包裝，其中，這些包裝以行和列排列。在所有的包裝準備好時，將陣列切成塊以獲得單獨的包裝。 有利的是，在一種包裝作為包裝陣列的一部分進行制造時，用在包裝 的制造過程中的犧牲載體是較大的犧牲載體的一部分，將這種較大的 犧牲載體彎曲，以產(chǎn)生這種犧牲載體的波形。對于這種陣列的所有包
裝來講，這是產(chǎn)生這種犧牲載體的形狀的一種容易的方式，在這種方 式中，載體具有至少兩個部分，該至少兩個部分處于不同的水平。
在根據(jù)本發(fā)明的包裝制造方法中，在包裝中產(chǎn)生至少一個孔，以 慮及所封閉的微電子元件與外部環(huán)境之間的相互作用，這種方法可用 在適用于診斷目的的設備的制造中。在許多情形中，這種過程還涉及 將至少一種試劑應用于包裝體的步驟。
在運行這種診斷設備時，將需要進行檢查的流體首先與這種試劑 接觸，這樣就使這種流體處于由這種微電子元件進行檢查所需的狀態(tài)。 例如，用一種已知的方式對出現(xiàn)在流體中的某些分子做標記，以使這 種微電子元件能夠?qū)@些分子進行檢測。接著穿過該至少一個孔將這 種流體與這種微電子元件的靈敏表面接觸。
優(yōu)選為了獲得流體的受控供應而提供一種構件，這種構件適合于 傳導流體，尤其適合于使這種流體與至少一種試劑接觸，并且適合于 朝向至少一個孔傳導這種流體，穿過這種孔可接近這種微電子元件。 當在包裝的體構件中形成槽形凹槽時，這種凹槽可用于容納適合于傳 導流體的構件的至少一部分。例如，適合于傳導流體的這種構件可包 括具有通道圖案的板，這些通道用于傳導流體，這種流體出現(xiàn)在這種 板的一個側面。適合于傳導流體的這種構件還可包括彎曲軟管，其中， 這種軟管包括一種孔，這種孔位于該軟管與該包裝接觸的位置，以慮 及在 一方面進行檢查的流體與在另 一方面的試劑和微電子元件的靈敏 表面之間的必要接觸。


將參考附圖對本發(fā)明進行進一步的描述，在這些圖中，類似的部
分用相同的附圖標記表示，且在這些圖中
圖la至圖lj示出了根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例的制造包裝的過 程的依序的步驟，其中，圖la示出了用在這種過程中的模具的底部部圖2a至圖2d示出了根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例的制造包括這 種包裝的診斷設備過程的依序的步驟，其中，圖2b示出了用在這種過 程中的軟管的一部分；
圖3 a至圖3 f示出了根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實施例的制造包裝的過 程的依序的步驟；以及
圖4a至圖4i示出了根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實施例的制造診斷設備 過程的依序的步驟，其中，圖4i示出了用在這種過程中的微流體板。
具體實施例方式
圖la至圖lj示出了根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例的制造包裝的過 程的依序的步驟。為了清楚起見，在下面的描述中將根據(jù)本發(fā)明的第 一優(yōu)選實施例的包裝稱為第一包裝。
在制造第一包裝的過程中，應用包括兩個模具部分的模具。在圖 la中示出了該模具的底部部分11。該模具的底部部分11包括具有多 個伸長的波紋13的板12,這些伸長的波紋13以預定的距離基本上相 互平行延伸并布置在底部部分11的上表面上。在所示出的示例中，這 些波紋13具有梯形截面。
在示于圖lb中的制造第一包裝的過程的第一步驟中，將犧牲載體 20置于模具的底部部分11上。載體20包括一種材料片，這種材料片 在該制造過程的后來的階段除去。例如，載體20包括銅片。在將載體 20置于模具的底部部分11上的過程中，將載體20彎曲，以使載體20 的下表面21與模具的底部部分11的上表面14配合，其中，在這兩個 表面14、 21之間實際上并無空間的存在。這樣就獲得載體20的波紋 形狀，其中，載體20包4舌升高的部分22和凹入的部分23。
載體20在上表面24設有導電連接襯塊31和導電軌道32的圖案 30。為了清楚起見，下面將載體20的上表面24稱為承載表面24。
在示于圖lb的示例中，將載體20用在制造包裝陣列的過程中。 因此，載體20如圖所示的那樣設有一個以上的導電圖案30。尤其是在 所示出的示例中，已將三排33圖案30布置在載體20的承載表面24 上，其中，每個排33包括三個圖案30。此外，這些圖案30的排33的 方向基本上等于載體20的升高部分22的縱向軸221的方向，且這些圖 案30的中心部分位于這些升高的部分22上?，F(xiàn)已注意到，在將本發(fā)明用于制造包裝陣列的目的時，可對包裝的數(shù)量進行自由選擇。
這些導電圖案30的中心部分由電氣絕緣材料層40所覆蓋，如已 知的阻焊材料，這種電氣絕緣材料是有機材料，如環(huán)氧樹脂材料或丙 烯酸材料。將層40在中心位置中斷，以在層40中獲得中心孔41。為 了清楚起見，下面將電氣絕緣材料層40稱為覆蓋材料40。
在已將載體20置于模具的底部部分11上之后，將模具的頂部部 分15置于高于載體20的位置。在圖lc中示出了載體20和模具的頂部 部分15。與模具的底部部分11類似，模具的頂部部分15包括具有多 個伸長的波紋17的板16,這些伸長的波紋17以預定的距離基本上相 互平行延伸并布置在頂部部分15的下表面18上。在所示出的示例中， 這些波紋17具有梯形截面。
圖ld示出了相對于載體20將模具的頂部部分15定位的方式。模 具的頂部部分15與載體20的相互位置的一個值得注意的方面是模具 的頂部部分的波紋17的縱向軸171與載體20的升高部分22的縱向軸 221相互成直角延伸。模具的頂部部分15與載體20的相互位置的另一 個值得注意的方面是模具的頂部部分的波紋17與出現(xiàn)在載體20的升 高部分22上的覆蓋構件40接觸。
在已將模具的頂部部分15置于相對于載體20的正確位置之后， 為了形成這些包裝的體構件45的目的，用諸如環(huán)氧樹脂這樣的材料填 充出現(xiàn)在載體20與才莫具的頂部部分15之間的空間19。在這種過程中， 可使用任何適當?shù)募夹g，如注模。在圖lc中示出了空間19的填充之后 的情況。
在這種方法的依序的步驟中，允許將體構件45的材料固化，并將 模具的頂部部分15除去。圖lf示出了將^t具的頂部部分15除去的步 驟。在示于圖lf的側面中，體構件45包括槽形凹槽46，這些覆蓋構 件40的頂部側面出現(xiàn)在這些槽形凹槽46中。
在已允許將體構件45固化之后，就不再需要載體20支撐這些覆 蓋構件40與導電連接襯塊31和導電軌道32的圖案30。因此，通過化 學蝕刻、剝離或另一種適當?shù)募夹g除去載體20。圖lf示出了在形成過 程中所獲得的包裝陣列50的頂部側面，而圖lg示出了該陣列50的底 部側面，該側面是陣列50的載體20所曾經(jīng)位于的側面。在陣列50的 底部側面，在載體20的這些升高部分22曾經(jīng)位于的這些位置，已形成槽形凹槽47,這些導電圖案30的中心部分出現(xiàn)在這些凹槽47中， 且覆蓋構件40的主要部分也出現(xiàn)在這些凹槽47中，其中，這些覆蓋 構件40布置在這些圖案30之后。此外，由于將載體20除去，所以這 些覆蓋構件40的孔是開放的。
在圖lh至圖lj中示出了制造單個包裝的方法的隨后的步驟。不過， 這些步驟同樣也可在包裝陣列50上進行。通過將這些包裝的陣列50 切成塊來獲得單個包裝。為了完整起見，應注意圖lh至圖lj中的每一 個視圖示出了在形成過程中的包裝的兩個不同側面。
程中的包裝也稱為包裝載體55?？谠趫Dlh中示出了單個包裝載體55, 這種包裝載體55包括體構件45、覆蓋構件40以及導電連接襯塊31和 導電軌道32的圖案30。特別地，槽形凹槽47出現(xiàn)在載體20所曾經(jīng)位 于的側面，將這種側面稱為下側面，該槽形凹槽47由覆蓋構件40所 覆蓋。此外，這些導電連接襯塊31和導電軌道32的圖案30出現(xiàn)在包 裝載體55的該下側面。槽形凹槽46出現(xiàn)在包裝載體55的另 一個側面， 將這種側面稱為上側面，且覆蓋構件40的頂部側面位于該凹槽46的 底部。在體構件45的不同側面的凹槽46、 47的縱向軸461、 471相互 成直角。在凹槽46、 47的底部交叉的位置，包裝載體55 ^f義包括該覆 蓋構件40。因此，包裝載體55在此位置相對較薄，且包裝載體55包 括孔41,該孔41慮及了從一個凹槽46接近另一個凹槽47。
在示于圖li的這種制造方法的最后的幾個步驟的一個步驟中，將 微電子元件60如傳感器芯片置于在包裝載體55的下側面的凹槽47中 并位于孔41的位置。此外，用適當?shù)倪B接技術如釬焊或超聲波接合將 微電子元件60連接到出現(xiàn)在孔41附近的這些連接襯塊31中的至少一 個。
接著通過用適當?shù)牟牧先绛h(huán)氧樹脂將凹槽47填充來閉合含有微電 子元件60的凹槽47。在這種過程中，將微電子元件60封裝在以這種 方式所形成的填充物體65內(nèi)。示于圖lj中的這種閉合凹槽47的步驟 是包裝的形成的最后步驟。在制造作為包裝l的陣列50的一部分的包 裝且這種包裝尚未與其它包裝l分離的情形中，進行將陣列50切成塊 的步驟。
應注意，凹槽47在原則上不必閉合，但在多種情形中，優(yōu)選將凹槽47閉合，以獲得對微電子元件60的良好保護。
在通過在圖la至圖lj的基礎上所描述的制造過程所獲得的第一包 裝1中，將微電子元件60安全地嵌入填充物體65內(nèi)。以容易的方式 獲得凹槽47,微電子元件60位于該凹槽47內(nèi)，這種容易的方式即通 過以獲得載體20的波紋外觀的方式將犧牲載體20彎曲。在以這種方 式在載體20中形成的升高部分22的位置，在為了形成包裝1的體構 件45的目的將載體20用材料覆蓋時自動獲得凹槽47。
雖然將微電子元件60嵌入填充物體65內(nèi)，^f旦仍^艮容易地以適當 的方式接近微電子元件60。首先，可容易地通過圖案30的這些軌道 32和連接襯塊31將微電子元件60連接到另一種電子設備，圖案30的 這些軌道32和連接襯塊31出現(xiàn)在體構件45的下側面，而延伸到凹槽 47之外，并且直接連接到微電子元件60。其次，可穿過孔41從體構 件45的上側面接近微電子元件60。在微電子元件60為一種傳感器芯 片的情形中，這種特征尤為有利，因為這種芯片的靈敏表面可恰好位 于覆蓋構件40之下，以使進行檢查的流體等可接近這種芯片，而這種 芯片的余下部分由包裝l安全地封閉。
凹槽46、 47的垂直構造的優(yōu)點在于包裝1僅包括相對較薄的覆蓋 構件40的區(qū)域盡可能地小。這樣，包裝l就盡可能地結實。
應注意不必要使用覆蓋構件40。原則上可將覆蓋構件40略去，且 模具的頂部部分15可適合于形成具有至少一個孔41的相對較薄的區(qū) 域的目的。不過，當在實踐中實現(xiàn)這種形成孔41和周圍的區(qū)域的方式 時，孔41有可能受到用在形成體構件45的過程中的薄材料層的阻礙， 這樣就需要采取目的在于除去該薄層的額外行動。而且，將孔41精確 地置于理想的位置更加困難，因為這種產(chǎn)生孔41的替代方式不太精確。
第一包裝l適于用作適用于診斷目的的設備的一部分。圖2a至圖 2d示出了從第一包裝開始的制造這種設備5的方法。
在圖2a中示出了第一包裝l,其中，包含微電子元件60的凹槽47 仍是開放的。適合于傳導流體的構件布置在位于包裝1的上側面的凹 槽46中。在所示出的示例中，這種適合于傳導流體的構件包括彎曲軟 管70,這種彎曲軟管70包括孔71,孔71位于軟管70與包裝1接觸的 位置，以慮及一方面進行檢查的流體與另一方面微電子元件60的靈敏 表面之間的接觸。圖2b示出了軟管70的一部分。通過在軟管70彎曲的位置將軟管70的一部分切去來簡單地獲得軟管70中的孔71。
在圖2c中示出了診斷設備5的制造過程的另一個步驟。在此步驟 期間，微電子元件60所處的凹槽47閉合。在示于圖2d的再一個步驟 中，通過帶狀附著構件78將軟管70牢固地附接到包裝1。通過該附著 構件78將軟管70固定在適當?shù)奈恢貌嚎吭诎b1上，以使由軟管 70在診斷設備5的運行期間所傳導的流體在流體到達軟管70中的孔71 時不泄漏。
在運行診斷設備5時，進行檢查的流體由軟管70傳導。在此過程 中，這種流體接觸由診斷設備5的包裝1所封閉的微電子元件60的靈 敏表面，以使微電子元件60能夠?qū)α黧w的某些性能進行測量?？蓮脑\ 斷設備5以最便捷的方式取得由微電子元件60所提供的并表示流體的 性能的輸出，這種最便捷的方式即通過將至少一個電子設備連接到可 在包裝l的下側面自由接近的這些連接襯塊31中的至少一個。
在包裝1中，微電子元件60恰好位于孔41之下，孔41非常淺， 因為覆蓋構件40非常薄。與包裝l的這種特征有關的一種重要優(yōu)點在 于在診斷設備5的運行期間，流體在軟管70中的流動幾乎不受到孔41 的存在的阻礙，且無流體停留在孔41之后的風險，這樣就無測量結果 受到任何這些并不希望的效果的干擾的風險。
圖3a至圖3f示出了根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實施例的制造包裝的過 程的依序的步驟。為了清楚起見，在下面的描述中將根據(jù)本發(fā)明的第 二優(yōu)選實施例的包裝稱為第二包裝。
在圖3a至圖3f中的每一個視圖中均示出了在形成過程中的包裝的 下側面的透視圖和在形成過程中的包裝的上側面的透視圖。下面將對 一個包裝的制造過程進行描述。不過，與第一包裝類似，也可制造作 為包裝陣列的一部分的第二包裝。
在示于圖3a中的制造第二包裝的過程的第一步驟中，提供一種犧 牲載體20。載體20包括一種材料片，這種材料如銅。載體20在承載 表面24設有導電連接襯塊31和導電軌道32的圖案30。
將載體20彎曲，以獲得位于不同水平的兩個部分22、 23。尤其是 在將載體20彎曲之后，可辨別出承載表面24的升高部分22和凹入部 分23。覆蓋構件40以具有多個微孔41的電氣絕緣材料薄層的形式布 置在載體20的承載表面24的升高部分22。在示于圖3b的制造第二包裝的過程的第二步驟中，處理器片61 或另一種適當?shù)奈㈦娮釉挥诔休d表面24的凹入部分23上，在該 第二步驟中實現(xiàn)處理器片61與導電圖案30之間的電氣連接。
在示于圖3c的制造第二包裝的過程的第三步驟中，用適當?shù)牟牧?對載體20和布置在載體20的承載表面24上的器件30、 40、 61進行包 覆成型(overmold ),在此基礎上在承載表面24的側面在載體20上形 成體構件45。在此過程中，將處理器片61封裝在體構件45中。
優(yōu)選通過利用具有底部部分和頂部部分的模具形成這種包裝的體 構件45,這種模具類似于適合用在制造第一包裝的過程中的模具，其 中，載體20置于模具的底部部分上。適合用在制造第二包裝的過程中 的模具的頂部部分包括銷狀突出件。在以適當?shù)姆绞綄⑿纬蛇^程中的 這種包裝定位于模具中時，該銷狀突出件的端部接觸覆蓋構件40的一 部分，以使覆蓋構件40的該部分并不由為了產(chǎn)生體構件45的目的而 引入模具的材料所覆蓋。相反，在體構件45中獲得凹槽46,其中，覆 蓋構件40的頂側位于凹槽46的底部。
在示于圖3d的制造第二包裝的過程的第四步驟中，通過化學蝕刻、 剝離或另一種適當?shù)募夹g除去載體20。通過該步驟所獲得的產(chǎn)品也稱 為包裝載體55。在載體20的這些升高部分22曾經(jīng)位于的該位置，在 包裝載體55的下側面已形成槽形凹槽47,其中，該覆蓋構件40出現(xiàn) 在凹槽47的底部。此外，由于將載體20除去，所以該覆蓋構件40的 這些孔41是開放的。
在示于圖3e的制造第二包裝的過程的第五步驟中，將一種MEMS 麥克風60或另一種適當?shù)奈㈦娮釉糜诎疾?7中，凹槽47布置在 體構件45的下側面內(nèi)。此外，MEMS麥克風60連接到出現(xiàn)在體構件 45的下側面的導電圖案30。
在示于圖3f的制造第二包裝的過程的第六步驟中，通過用適當?shù)?材料如環(huán)氧樹脂將凹槽47填充來閉合含有MEMS麥克風60的凹槽47。 在這種過程中，將MEMS麥克風60封裝在以這種方式所形成的填充 物體65內(nèi)。這種閉合凹槽47的步驟是第二包裝2的形成的最后步驟。 在制造作為包裝2的陣列50的一部分的包裝2且這種包裝2尚未與其 它包裝2分離的情形中，進行將陣列切成塊的步驟。
通過進行上述制造方法，實現(xiàn)一種緊湊而結實的包裝2，在這種包裝2中，MEMS麥克風60和處理器片60受到保護而不會損壞。不過， 聲波可穿過覆蓋構件40內(nèi)的這些孔41到達MEMS麥克風60。此外， 含有導電圖案30、 MEMS麥克風60和處理器片61的電路可通過圖案 30的這些軌道32和連接襯塊31容易地連接到另一種電子設備，圖案 30的這些軌道32和連接襯塊31出現(xiàn)在體構件45的下側面，而延伸到 凹槽47之外。
圖4a至圖4i示出了根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實施例的制造診斷設備 過程的依序的步驟。下面將對一個診斷設備的制造過程進行描述。不 過，也可制造作為設備陣列的一部分的診斷設備。
在圖4c至圖4h中的每一個^見圖中均示出了在形成過程中的i貪斷 設備的下側面的透視圖和在形成過程中的診斷設備的上側面的透視 圖。此外，在圖4i中示出了診斷設備的微流體板下側面的透視圖和診 斷設備的微流體板的上側面的透視圖。
在示于圖4a中的制造診斷設備的過程的第一步驟中，提供一種犧 牲載體20。載體20包括一種材料片，這種材料如銅。載體20在承載 表面24設有導電連接襯塊31和導電軌道32的圖案30。
將載體20彎曲，以獲得位于不同水平的兩個部分22、 23。尤其是 在將載體20彎曲之后，可辨別出承載表面24的升高部分22和凹入部 分23。覆蓋構件40以具有一種孔41的電氣絕緣材料薄層的形式布置 在載體20的承載表面24的升高部分22。
在示于圖4b的制造診斷設備的過程的第二步驟中，處理器片61 或另一種適當?shù)奈㈦娮釉挥诔休d表面24的凹入部分23上，在該 第二步驟中實現(xiàn)處理器片61與圖案30的導電連接襯塊31和導電軌道 32之間的電氣連接。
在示于圖4c的制造診斷設備的過程的第三步驟中，用適當?shù)牟牧?超模壓載體20和布置在載體20的承載表面24上的器件30、 40、 61， 在此基礎上在承載表面24的側面在載體20上形成體構件45。在此過 程中，將處理器片61封裝在體構件45中。此外，在此過程中，在體 構件45內(nèi)形成槽形凹槽46,其中，覆蓋構件40的頂側位于凹槽46的 底部。可用一種方式通過將載體20和布置在載體20的承載表面24上 的器件30、 40、 61定位于一種模具中并將用于形成體構件45的材料 引入這種模具中來產(chǎn)生體構件45并形成體構件45的形狀，這種方式類似于已就第一包裝l的制造過程所描述的方式。
在示于圖4d的制造診斷設備的過程的第四步驟中，通過化學蝕刻、 剝離或另一種適當?shù)募夹g除去載體20。通過該步驟所獲得的產(chǎn)品也稱 為包裝載體55。在載體20的這些升高部分22曾經(jīng)位于的該位置，在 體構件45的下側面已形成槽形凹槽47,其中，該覆蓋構件40出現(xiàn)在 凹槽47的底部。此外，由于將載體20除去，所以該覆蓋構件40的孔 41是開放的。
在示于圖4e的制造診斷設備的過程的第五步驟中，將一種傳感器 芯片60或另一種適當?shù)奈㈦娮釉糜诎疾?7中，凹槽47布置在體 構件45的下側面內(nèi)。此外，傳感器芯片60連接到出現(xiàn)在體構件45的 下側面的導電圖案30。
在示于圖4f的制造診斷設備的過程的第六步驟中，通過用適當?shù)?材料如環(huán)氧樹脂將凹槽47填充來閉合含有傳感器芯片60的凹槽47。 在這種過程中，將傳感器芯片60封裝在以這種方式所形成的填充物體 65內(nèi)。
在示于圖4g的制造診斷設備的過程的第七步驟中，將試劑81、 82 用于位于體構件45的下側面的開放凹槽46的底部。
在示于圖4h的制造診斷設備的過程的第八步驟中，將具有通道圖 案73的微流體板72置于凹槽46內(nèi)，以使具有通道圖案73的微流體板 72的側面朝向凹槽46的底部，這些通道用于傳導流體，這種流體出現(xiàn) 在板72的該側面。微流體板72在圖4i中示出。在所示出的示例中， 微流體板72適合于離開未被覆蓋的試劑81、 82中的一種。為了使流 體與試劑81、 82中的另一種接觸，微流體板72包括一種通道74,這 種通道74的形狀類似于圓形凹槽。為了穿過覆蓋構件40內(nèi)的孔41向 傳感器芯片60供應流體，微流體板72包括一種供應通道75。此外， 為了 /人孔41排出流體，樣吏流體玲反72包括兩個排出通道76。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，微流體板72可具有任何適當?shù)男螤畈⒖砂?通道的任何適當?shù)膱D案73，其中，微流體板72的設計適合于穿過覆蓋 構件40內(nèi)的孔41在試劑81、82和傳感器芯片60的靈敏表面上方傳導 流體是重要的。此外，可用任何適當?shù)牟牧现圃煳⒘黧w板72。就此方 面而言，適當?shù)牟牧系氖纠撬芰稀?br> 在通過在圖4a至圖4i的基礎上所描述的制造過程所獲得的診斷設備6中，將傳感器芯片60安全地嵌入填充物體65內(nèi)，且將處理器片 61安全地嵌入體構件45內(nèi)。以容易的方式獲得凹槽47，傳感器芯片 60位于該凹槽47內(nèi)，這種容易的方式即通過以獲得位于不同水平的部 分22、 23的方式將犧牲載體20彎曲。在以這種方式在載體20中形成 的升高部分22的位置，在為了形成體構件45的目的將載體20用材料 覆蓋時自動獲得凹槽47。
包括傳感器芯片60和處理器片61的診斷設備6的電路可通過連接 襯塊31連接到一種讀出單元或另一種電子設備，這些連接襯塊31位 于這種設備6的下側面上并暴露。
這種診斷設備6的有利特征在于覆蓋構件40可相對較薄，這樣， 傳感器芯片60的靈敏表面可幾乎與凹槽46的底部處于同一水平。這 樣就確保了診斷設備6能夠在其運行期間產(chǎn)生精確的結果，因為以一 種受控方式在傳感器芯片60的靈敏表面上方傳遞進行檢查的流體，其 中，流體的流動實際上在孔41的位置并不受到干擾。
有利的是，布置在診斷設備6的體構件45中的凹槽46、 47的縱向 軸461、 471以相互成直角的方向延伸，以^f吏這種i殳備6i"又包^"相對4交 薄的覆蓋構件40的區(qū)域盡可能地小。這樣，診斷設備6就盡可能地結 實。應注意，所提及的縱向軸461、 471延伸的方向不必是為了具有結 實的設備6的目的而相互成直角。從總體上而言，在這些縱向軸461、 471延伸的方向相互不同時獲得這種效果。
前面所描述的包裝l、 2和診斷設備5、 6僅是存在于本發(fā)明的范 圍之內(nèi)的多種可能性中的幾種。所公開的包裝1、 2和診斷設備5、 6 盡可能地小，且并不包括不必要的空間。
包裝l、 2和診斷設備5、 6的制造過程并不涉及任何復雜的步驟， 并且可以以低成本進行。而且，所4吏用的材料也不必昂貴。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可自由選擇由包裝l、 2和診斷設備5、 6所 封閉的微電子元件60、 61的數(shù)量，而無論前面的描述如何，前面僅描 述了一個纟數(shù)電子元件60的應用的示例和兩個樣i電子元件60、 61的應 用的示例。
本領域中熟練的技術人員會明白，本發(fā)明的范圍并不限于前面所 描述的示例，而在并不背離所附的權利要求書所限定的本發(fā)明的范圍 的情況下，可對這些示例進行幾種修改和變化。前面對用于制造包裝l、 2的方法進行了描述，包裝1、 2封閉至 少一個微電子元件60并具有導電連接襯塊31,至少一個微電子元件 60如傳感器芯片，這些導電連接襯塊31用于包裝1、 2至另一種設備 的電氣連接。特別地，這種方法包括提供犧牲載體20;將導電圖案 30應用于載體20的一個側面；將載體20彎曲以產(chǎn)生載體20的形狀， 在這種形狀中，載體20具有升高部分22和至少一個凹入部分23;在 導電圖案30所出現(xiàn)的側面在載體20上形成體構件45;除去犧牲載體 20;以及將微電子元件60置于凹槽47內(nèi)，這種凹槽47已在載體20 的升高部分22曾經(jīng)位于的位置在體構件45中形成，并將微電子元件 60連接到導電圖案30。此外，孔41布置在包裝1、 2中以提供到微電 子元件60的靈敏表面的通路，且為了至少部分地接收用于向孔41傳 導流體的構件70、 72形成另一種凹槽46。
權利要求
1. 制造包裝載體(55)的方法，所述包裝載體(55)適于封閉至少一個微電子元件(60、61)并具有用于所述包裝載體(55)至另一種設備的電氣連接的導電連接襯塊(31)，所述方法包括以下步驟提供犧牲載體(20)，所述犧牲載體(20)具有承載表面(24)和在所述承載表面(24)的導電連接襯塊(31)和導電軌道(32)的圖案(30)，所述犧牲載體(20)還具有覆蓋構件(40)，所述覆蓋構件(40)具有位于所述承載表面(24)上的至少一個孔(41)并覆蓋所述襯塊(31)和軌道(32)的所述圖案(30)的至少一部分；將所述犧牲載體(20)彎曲以產(chǎn)生所述載體(20)的形狀，在所述形狀中，所述載體(20)具有處于不同水平的至少兩個部分(22、23)，以使在所述覆蓋構件(40)中的所述孔(41)和在所述孔(41)周圍的所述覆蓋構件(40)的頂部部分出現(xiàn)在較高的水平；通過在所述導電圖案(30)出現(xiàn)的側面將材料應用于到所述犧牲載體(20)來形成體構件(45)，而不將材料應用于所述覆蓋構件(40)的頂部部分；以及將所述犧牲載體(20)的至少一部分除去，從而產(chǎn)生凹槽(47)，且所述圖案(30)的至少一個導電連接襯塊(31)適于電氣耦接到微電子元件(60)，所述凹槽(47)延伸到所述覆蓋構件(40)中的孔(41)。
2. 如權利要求l所述的方法，其特征在于為了形成所述體構件 (45)而使用模具(11、 15),其中，通過將所述模具(15)和所述犧牲載體(20)置于相互之間的預定位置而產(chǎn)生用于容納材料的空間 (19),所述材料用于形成所述體構件(45)，且所述模具(15)包括用于避免所述材料覆蓋所述覆蓋構件(40)的至少一部分的突出件 (17)。
3. 如權利要求2所述的方法，其特征在于所述模具(15)的所 述突出件(17)適合于在所述體構件(45)內(nèi)形成槽形凹槽(46), 所述槽形凹槽(46)從所述體構件(45)的一個側面延伸到所述體構 件(45)的相對側面。
4. 如權利要求3所述的方法，其特征在于在將所述模具(15) 與所述犧牲載體(20)相對于彼此之間定位的所述步驟期間，以相對于所述犧牲載體(20)的所述承載表面(24)的一部分(22)的縱向 軸(221)基本上成直角的方式來放置所述模具(15)的所述突出件(17) 的縱向軸(171),所述突出件(17)適合于在所述體構件(45)內(nèi)形 成槽形凹槽(46),所述部分(22)處于比另一個部分(23)高的水平。
5.如權利要求1至4中的任一項所述的方法，其特征在于在所 述體構件(45)的形成之前，將微電子元件(61)置于所述犧牲載體 (20)的所述承載表面(24)上，尤其是置于比另一個部分(22)低 的水平的所述承載表面(24 )的部分(23 )上；且所述微電子元件(61) 連接到出現(xiàn)在所述承載表面(24)上的所述圖案(30)的至少一個導 電連接襯塊(31)。
6，如權利要求1至5中的任一項所述的方法，其特征在于作為 包裝載體(55)的陣列(50)的一部分制造所迷包裝載體(55),其 中，用在制造所述包裝載體(55)的過程中的所述犧牲載體(20)是 較大的犧牲載體(20)的一部分，其中所述較大的犧牲載體(20)被 彎曲以產(chǎn)生所述犧牲載體(20)的波紋形狀。
7. 制造包裝(l、 2)的方法，所述方法包括以下步驟 提供根據(jù)前面的權利要求中的任一項的包裝載體(55);以及 將微電子元件(60)置于所述體構件(45)內(nèi)的凹槽(47)中，所述凹槽(47)出現(xiàn)在所述犧牲載體(20)的除去部分所曾經(jīng)位于的 側面，并且將所述微電子元件(60)連接到出現(xiàn)在所述體構件(45) 的所述側面的所述圖案(30)的至少一個導電連接襯塊(31)。
8. 如權利要求7所述的方法，其特征在于在已將所述微電子元 件(60)就位于所述凹槽(47)內(nèi)并將所述微電子元件(60)連接到 至少一個導電連接襯塊(31)之后，將出現(xiàn)在所述犧牲載體(20)的 除去部分所曾經(jīng)位于的側面的所述體構件(45)內(nèi)的所述凹槽(47) 閉合。
9. 制造適用于診斷目的的設備(5、 6)的方法，所述方法包括以 下步驟通過執(zhí)行根據(jù)權利要求8的方法制造包裝(1、 2);以及提 供構件(70、 72),所述構件(70、 72)適合于朝向至少一個孔(41) 傳導流體，可穿過所述至少一個孔(41)接近所述微電子元件(60)。
10. 如權利要求9所述的方法，其特征在于在所述包裝(l、 2)的所述體構件(45)內(nèi)形成槽形凹槽(46)，且適合于傳導流體的所 述構件(70、 72)的至少一部分位于所述凹槽(46)內(nèi)。
11. 如權利要求9或IO所述的方法，其特征在于還包括將至少 一種試劑(81、 82)應用于所述包裝(1、 2)的所述體構件(45)的步驟。
12. 包裝載體(55),所述包裝載體(55)包括體構件(45)，所述體構件(45)具有凹槽(47),所述凹槽(47) 適于容納微電子元件(60);導電連接襯塊(31)與導電軌道(32)的圖案(30)，所述圖案 (30)布置在所述體構件(45)的一個側面，尤其是所述凹槽(47) 所出現(xiàn)的側面，以使所述導電連接襯塊(31)中的至少一個出現(xiàn)在所 述凹槽(47)內(nèi)；其特征在于所述體構件(45)具有至少一個孔(41),且所述 凹槽(47)延伸到所述孔(41)。
13. 包裝(l、 2)，所述包裝(l、 2)包括根據(jù)權利要求12的包 裝載體(55)和布置在所述體構件(45)的所述凹槽(47)內(nèi)的微電 子元件(60)，且所述微電子元件(60)連接到所述導電連接襯塊(31) 中的至少一個。
14. 分別如權利要求12和13所述的包裝載體(55 )和包裝(1、 2 )， 還包括覆蓋構件(40),所述覆蓋構件(40)應用于所述體構件(45) 并具有所述體構件(45)的所述至少一個孔(41)。
15. 如權利要求13或14所述的包裝(1、 2)，其特征在于用封 裝材料填充帶有所述微電子元件(60)的所述凹槽(47)。
16. 如權利要求12或13所述的包裝載體(55)和包裝(1、 2), 其特征在于所述體構件(45)具有另一凹槽(46)，所述凹槽(46) 布置在與所述凹槽(47)和所述導電圖案(30)所處的側面不同的所 述體構件(45)的另一側面，且所述體構件(45)的所述至少一個孔(41)出現(xiàn)在先提及的所述凹槽(46)的底部。
17. 如權利要求16所述的包裝載體(55)和包裝(1、 2),其特 征在于布置在所述體構件(45)的不同倒面的所述凹槽(46、 47) 的縱向軸(461、 471)以不同的方向延伸。
18. 適用于診斷目的的設備(5、 6),所述設備(5、 6)包括根據(jù)權利要求13至17中的任一項所述的包裝(1、 2)和構件(70、 72)， 所述構件(70、 72)適合于朝向至少一個孔(41)傳導流體，可穿過 所述孔(41)接近所述微電子元件(60)。
19. 如權利要求18所述的設備(5、 6)，其特征在于所述包裝 (1、 2)的所述體構件(45)具有在如下側面的凹槽(46)，即可從所述側面穿過所述至少一個孔(41)接近所述微電子元件(60),所 述孔(41)出現(xiàn)在所述凹槽(46)的底部，且適合于傳導流體的所述 構件(70、 72)的至少一部分位于所述凹槽(46)內(nèi)。
20. 如權利要求18或19所述的設備(5),其特征在于適合于 傳導流體的所述構件包括軟管(70)，所述軟管(70)具有孔(71)， 所述孔(71 )位于所述軟管(70)覆蓋所述孔(41 )的位置，可穿過 所述孔(41)接近所述微電子元件(60)。
21. 如權利要求18或19所述的設備(6)，其特征在于適合于 傳導流體的所述構件包括板(72 ),所述板(72 )具有通道的圖案(73 )， 所述通道用于傳導流體，所述圖案(73)出現(xiàn)在所述板(72)的一側。
22. 如權利要求18至21中的任一項所述的設備(6),其特征在 于還包括至少一種試劑(81、 82)，所述至少一種試劑(81、 82) 布置在所述包裝(1、 2)的所述體構件(45)上，且適合于傳導流體 的所述構件(72)適合于使所述流體與所述至少一種試劑(81、 82) 接觸。
全文摘要
一種包裝，這種包裝封閉至少一個微電子元件(60)如傳感器芯片并具有導電連接襯塊(31)，這些導電連接襯塊(31)用于這種包裝至另一種設備的電氣連接，通過以下步驟制造這種包裝提供一種犧牲載體；將一種導電圖案(30)應用于該載體的一個側面；將這種載體彎曲以產(chǎn)生載體的形狀，在這種形狀中，載體具有升高部分和多個凹入部分；在該導電圖案(30)所出現(xiàn)的側面在該載體上形成體構件(45)；將犧牲載體除去；以及將一種微電子元件(60)置于凹槽(47)內(nèi)，這種凹槽(47)已在載體的升高部分曾經(jīng)所處的位置在該體構件(45)中產(chǎn)生，并且將該微電子元件(60)連接到該導電圖案(30)。此外，孔(41)布置在這種包裝內(nèi)，以提供到該微電子元件(60)的靈敏表面的通路。
文檔編號H05K3/00GK101305645SQ200680041869
公開日2008年11月12日 申請日期2006年10月26日 優(yōu)先權日2005年11月9日
發(fā)明者A·C·J·C·范登阿克維肯, J·W·維坎普, W·J·H·安塞姆斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司