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用于物理量传感器的引线框架及其制造方法

xiaoxiao2020-08-01  2

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专利名称:用于物理量传感器的引线框架及其制造方法
技术领域
本发明涉及用于探测诸如磁力、压力、加速度以及万兹力和重力的方位 (bearing)和方向的物理量传感器。本发明还涉及用于物理量传感器的引 线框架,以及用于制造使用引线框架的物理量传感器的制造方法。
背景技术
近来,诸如便携式电话(例如,蜂窝电话)的便携式终端设备已经配 备有GPS功能(这里GPS代表"全球定位系统"),用于探测用户的位置信 息,该位置信息显示在显示器的屏幕上。GPS功能可以与其他功能联合, 用于精确地探测地磁力和加速度,由此能够在围绕由用户握持的便携式终 端i殳备的三维空间内纟果测方位(或方位角)、方向和运动。
为了使便携式终端设备具有上述功能,有必要将诸如磁传感器和加速 度传感器的物理量传感器结合到便携式终端设备中。为了在三维空间内实 现对于方位和加速度的探测,有必要使用物理量传感器芯片,该芯片被结 合到便携式终端设备中并且其基座应该以预定角度倾斜。
已经研发了具有上述功能的各种类型的物理量传感器。已知的物理量 传感器的一种类型是磁传感器,其探测磁力但是它的基座并不倾斜。通过 第 一磁传感器芯片和第二磁传感器芯片来构成该磁传感器,其中第一磁传
上的外部磁场的磁因子(magnetic factor)敏感,该磁因子沿衬底表面彼此 之间以直角交叉,第二磁传感器芯片安装在衬底的表面上并且对于与衬底 表面竖直地垂直的方向(即Z轴方向)上的外部^F兹场的^t因子敏感。换言 之,磁传感器参考分别由 一对磁传感器芯片所探测到的磁因子来测量在三
4维空间中作为矢量的地磁因子。
上述磁传感器以这样的方式设置,即第二磁传感器芯片竖直地立在衬 底的表面上。这增大了磁传感器的总厚度(即,在Z轴方向上的高度)。由 于该总厚度应该被尽可能地减小,所以优选使用其基座倾斜的前述类型的 物理量传感器,例如,这样的传感器公开在日本未审查专利公开
No.2004-125778、日本未审查专利公开No.2004-128473、日本未审查专利公 开No.2002-156204和日本未审查专利公开No.H09-292408中。
其中物理量传感器芯片倾斜的物理量传感器具有突出的优势,即能够 减小其总厚度,而且同时能够确保令人满意的灵敏度。例如,日本未审查 专利公开No.H09-292408公开了 一种具有单侧梁结构的加速度传感器(或 物理量传感器),其中加速度传感器芯片(或物理量传感器芯片)预先相对 于衬底倾斜;因此,即使在衬底的表面上安装传感器封装时,也能够在与 倾斜方向匹配的预定轴向上确保高的灵敏度,从而降低了在包括沿着衬底 表面的方向的其他轴向上的灵敏度。
如上所述,其中物理量传感器芯片彼此倾斜的物理量传感器能够成为 未来的主流技术,因为其能够尽可能地减小总厚度,并且其由于芯片的倾 斜而具有多种优势。
图12示出了其中物理量传感器芯片彼此倾斜的物理量传感器(或磁传 感器)的一个实例。更具体而言,图12的磁传感器50由如下构成 一对 磁传感器芯片(或物理量传感器芯片)51和52、用于将磁传感器芯片51 和52电连接到外部装置的多条引线53、以及用于将它们整体固定的树脂模 制封装54。磁传感器芯片51和52均相对于树脂模制封装54的下表面(或 底部)54a倾杀牛。
在磁传感器50的制造方法中,将磁传感器芯片51和52分别结合到平 台(stage) 55和56上;然后,对于磁传感器芯片51和52以及引线53执 行使用金属丝57的布线。在布线完成之后,将平台55和56倾斜。
在磁传感器50中,对于金属丝57设定基本相同的长度,而与引线53 和磁传感器芯片51和52的表面51a和52a之间的距离无关。此处,基本上 参考引线53和磁传感器芯片51和52的表面51a和52a之间的短距离而执 行键合(bonding )。在这种情况下,当平台55和56被倾斜时,不利的负荷 会施加到用于它们之间距离相对长的金属丝上。这可能会意外地使金属丝57断裂并且有可能造成金属丝57与磁传感器芯片51和52的表面51a和52a 脱离。相反,当基本上参考引线53和^F兹传感器芯片51和52的表面51a和 52a之间的长距离而执行键合时,金属丝57会松弛并且可能彼此接触从而 引起短路,其中金属丝57很可能暴露于树脂模制封装54的表面上。

发明内容
本发明的一个目的是提供一种物理量传感器及其制造方法,其中引线 不容易断裂并且不容易从物理量传感器芯片的表面脱离。
本发明的另一目的是提供一种物理量传感器、其引线框架以及该物理 量传感器的制造方法,其中能够容易地避免引线与物理量传感器芯片之间 电连接故障的发生。
在本发明的第一方面中,通过多条引线和至少一个物理量传感器芯片 构成物理量传感器,所述多条引线的基部设置在相同的平面内,并且在所 述物理量传感器芯片中形成有多个电极焊盘(或键合焊盘)并且所述物理 量传感器芯片相对于所述平面倾斜,其中所述电极焊盘设置在所述物理量 传感器芯片的倾斜方向上并且经由金属丝分别连接到所述引线,这些金属 丝的长度与所述电极焊盘和所述引线之间的距离基本匹配。由于使用其长 度与电极焊盘和引线之间的距离基本匹配的金属丝将电极焊盘和引线连接 在一起,由此使用相对长的金属丝连接长的距离,使用相对短的金属丝连 接短的距离;因此,能够减小施加到所述金属丝上的负荷。
以上,经受金属丝焊的所述引线的尖端具有与倾斜的物理量传感器上 的电极焊盘的高度基本匹配的不同高度。这使得金属丝能够具有适当的长 度;因此,能够有效地执行金属丝焊。
一种物理量传感器的制造方法包括用于形成引线框架的引线框架形 成步骤,该引线框架包括框架部分、被所述引线围绕的至少一个平台以及 用于将所述平台互连到所述框架部分的多个互连部分;用于将所述物理量 传感器芯片键合到所述平台上的键合步骤;用于执行金属丝焊的金属丝焊 步骤,该步骤利用其长度与所述电极焊盘和所述引线之间的距离基本匹配
的金属丝将所述引线连接到安装于所述平台上的物理量传感器芯片上的所 述电极焊盘;以及,物理量传感器芯片倾斜步骤,用于使所述平台与所述 物理量传感器芯片一起相对于所述框架部分以预定角度倾斜同时使所述互连部分变形。此处,在所述物理量传感器芯片键合到倾斜的所述平台上之 前,响应于所述电极焊盘与所述引线之间的距离适当地控制所述金属丝的
长度;因此,在所述平台与所述物理量传感器芯片一起倾斜时,能够减小
施加到所述金属丝上的负荷。此外,在倾斜的物理量传感器芯片上的电极 焊盘的移动方向上使用所述金属丝执行金属丝焊。这使得能够预先减小施
加到所述金属丝上的应力;换言之,当所述物理量传感器芯片倾斜时,所 述物理量传感器芯片在所述金属丝的键合方向上移动;因此,能够可靠地 避免所述金属丝意外地断裂。
以上,所述物理量传感器芯片能够在金属丝焊之前,与所述平台一起 倾斜,其中,能够另外引入引线加工步骤,在该步骤中,引线尖端的高度 被改变从而在所述物理量传感器芯片倾斜时与所述电极焊盘的位置相符。 换言之,在所述平台被实际倾斜之前,响应于附着到将要倾斜的所述物理 量传感器芯片上的电极焊盘的位置而预先改变所述引线尖端的高度。在这 样的金属丝焊方式中,能够在所述物理量传感器芯片倾斜之前减小施加到 所述金属丝上的应力。
所述制造方法能够被部分地修改从而包括用于形成引线框架的引线 框架形成步骤,该引线框架包括框架部分、被所述引线围绕的至少一个平 台以及用于将所述平台互连到所述框架部分的多个互连部分;用于将所述 物理量传感器芯片键合到所述平台上的键合步骤;物理量传感器芯片倾斜 步骤,用于使所述平台与所述物理量传感器芯片 一起相对于所述框架部分 以预定角度倾斜,同时使所述互连部分变形;以及,用于执行金属丝焊的 金属丝焊步骤,该步骤利用金属丝将所述引线连接到安装于所述平台上的 物理量传感器芯片上的所述电极焊盘,这些金属丝的长度与所述电极焊盘 和所述引线之间的距离基本匹配。由于在所述物理量传感器芯片倾斜之后 执行所述金属丝焊,所以能够提供具有适当长度的金属丝。此外,能够在 所述引线框架形成步骤和所述物理量传感器芯片倾斜步骤之间另外引入引 线加工步骤,在该步骤中处理所述引线使得其尖端的高度响应于倾斜的所 述物理量传感器芯片上的电极焊盘的位置而改变。换言之,所述引线被加 工;然后,所述物理量传感器芯片被倾斜;之后,对于其高度与所述电极 焊盘的位置基本匹配的引线使用金属丝来执行金属丝焊。这减小了所述电 极焊盘与所述引线之间的距离以及所述金属丝的长度;因此,能够控制具有适当长度的金属丝,并且能够可靠地防止所述金属丝意外地断裂。此外, 能够避免发生金属丝与电极焊盘的脱离。
在本发明的第二方面,引线框架包括用于将物理量传感器芯片安装在 其上的至少一个平台,具有设置在所述平台周围的多条引线的框架,以及 用于将所述平台互连到所述框架的多个互连部分,其中与所述平台分离的 所述引线的基部基本设置在预定的平面内,所述平台相对于该预定平面倾 斜,并且所述引线的尖端沿着所述平台的表面设置。在制造时,在所述平
台的表面上安装所述物理量传感器芯片;然后,执行金属丝焊使得所述引
线的尖端经由金属丝被电连接到形成在所述物理量传感器芯片表面上的键 合焊盘。之后,在具有其中注入熔化树脂的空腔(即树脂形成空间)的金 属模之间固定引线框架和物理量传感器芯片组件,由此形成用于将所述引 线框架和物理量传感器芯片整体固定的树脂模制封装。
以上,在与所述平台的表面基本匹配的相同平面内设置所述引线尖端
的表面;因此,它们设置为与安装在所述平台上的物理量传感器芯片的键 合焊盘平行。于是,能够容易地执行金属丝焊从而经由金属丝将所述引线 的尖端分别连接到所述键合焊盘上。在完成金属丝焊之后,不必改变所述 引线的尖端与所述键合焊盘之间的距离;因此,能够防止应力施加到所述 金属丝和所述物理量传感器芯片上。
在物理量传感器的制造方法中,在制备步骤中,将薄金属板加工成引 线框架,该引线框架包括用于在其上安装物理量传感器芯片的至少一个平 台、具有设置在所述平台周围的多条引线的框架以及用于将所述平台互连 到所述框架的多个互连部分;在平台倾斜步骤中,使所述平台相对于所述 框架倾斜,同时使所述互连部分变形;在引线加工步骤中,所述引线被加 工使得其尖端设置在所述平台的倾斜方向上;在键合步骤中,所述物理量 传感器芯片被键合到所述平台上;并且在布线步骤中,所述引线的尖端电 连接到所述物理量传感器,其中在压力加工的同时执行所述平台倾斜步骤 和所述引线加工步骤两者。换言之,在键合步骤和布线步骤之前,所述平 台被倾斜,并且所述引线设置在所述平台的倾斜方向上,由此在其中所述 引线经由金属丝被电连接到附着在平台上的物理量传感器芯片的条件下, 所述平台不会相对于所述框架移动;因此,在制造物理量传感器时,能够 可靠地防止应力施加到所述物理量传感器芯片和所述金属丝。由于在压力
8加工时同时执行所述平台倾斜步骤和引线加工步骤,能够在短时间内将所 述引线的尖端容易地设置在与所述物理量传感器芯片的键合焊盘的高度基 本匹配的预定高度上。由于所述引线的尖端设置在平台倾斜方向上,所以 能够使所述引线与附着到所述平台上的物理量传感器芯片的表面之间的距 离最小化。因此,在布线步骤中,能够减小用于将所述引线电连接到所述 物理量传感器芯片的所述金属丝的长度。
以上,在键合步骤和布线步骤中,提供了在其中所述平台和所述引线 的尖端分别保持在倾斜状态的条件下总体支撑所述平台、引线和框架的背 面的器具。换言之,在键合步骤和布线步骤中,能够可靠地防止所述平台 和引线变形;因此,能够以稳定的方式来将所述物理量传感器芯片键合到 所述平台上,并且能够以稳定的方式将所述引线电连接到所述物理量传感 器芯片上。
此外,在制备步骤中,能够相对于所述引线框架形成多个平台;在布 线步骤中,能够执行金属丝焊从而使所述引线的尖端经由金属丝连接到所 述物理量传感器芯片的表面;并且,在布线步骤中,还能够移动所述引线 框架使得毛细管被定向为与每个平台和所述引线的尖端基本垂直。换言之, 在布线步骤中,所述引线框架被适当地倾斜或与每个平台的倾斜角度相符 地移动,由此使所述毛细管被定向为基本垂直于每个平台和每个物理量传 感器芯片。这使得能够容易地进行用于金属丝焊的装置的设立,即所述毛 细管布置的建立。
此外,使用具有至少两个物理量传感器芯片的芯片键合带来执行所述 键合步骤,将所述至少两个物理量传感器芯片同时键合到对应的平台上。 换言之,即使这些平台具有相对于所述框架的不同的倾斜角度,也能够简 单地通过将所述芯片键合带设置到连续的平台上而容易地执行所述键合步 骤,其中能够容易的将多个物理量传感器芯片同时附着到多个平台上。所 述芯片键合带提供了良好的精度以用于确定多个物理量传感器芯片的相对 位置,所述多个物理量传感器芯片分别附着到相对于所述框架具有不同倾 斜角度的多个平台上。
通过将薄金属板加工成具有平坦表面的框架部分来形成用于制造物理 量传感器的引线框架,多条引线从所述框架部分朝向物理量传感器芯片向 内突出,其中设置来包围所述物理量传感器芯片的引线的尖端设置在预定的平面内,该平面相对于所述平坦表面以预定角度倾斜。此处,所述物理 量传感器芯片具有用于与所述引线的尖端建立电连接的多个突出电极。换 言之,简单地通过将所述突出电极附着到所述引线的表面上就能够将所述 物理量传感器芯片和所述引线相互连接。由于所述物理量传感器芯片在其 与所述引线接触的情况下相对于所述框架部分倾斜,所以能够防止应力施 加到所述突出电极,在所述突出电极处,所述物理量传感器芯片电连接到 所述引线的尖端。
在制造物理量传感器时,在制备步骤中,将薄金属板加工成引线框架, 该引线框架包括框架部分,多条引线从该框架部分朝其上具有多个突出电
极的物理量传感器芯片向内突出;在引线加工步骤中,连接到所述物理量 传感器芯片的所述引线的尖端相对于所述框架部分沿预定方向倾斜;并且, 在键合-布线步骤中,所述引线的尖端被键合到所述物理量传感器芯片的 突出电极上。换言之,简单地通过使所述物理量传感器芯片的突出电极与 所述引线的尖端接触,能够可靠地将所述物理量传感器芯片相对于所述框 架部分倾斜;因此,能够将所述引线电连接到所述物理量传感器芯片。由 于在所述键合-布线步骤之前将所述引线设置在所述倾斜方向上,所以在 所述引线连接到所述物理量传感器芯片的条件下,所述引线的尖端不会相 对于所述框架部分移动。因此,能够可靠地防止应力施加到所述突出电极 上,在所述突出电极处,所述物理量传感器芯片连接到所述引线的尖端。
以上,在所述引线的尖端保持在倾斜状态的条件下,在键合-布线步 骤中提供了用于总体支撑所述引线和所述框架部分的背面的器具。这使得 在键合-布线步骤中,能够防止引线意外的变形;因此,能够以稳定的方 式相对于所述物理量传感器芯片实现设置以及电连接。


将通过参考附图更详细地描述本发明的这些和其他目的、方面和实施 例,其中
图1是示出根据本发明第一实施例制造的磁传感器的总体结构的平面
图2是图1所示的磁传感器的横截面图3是示出分别经由金属丝连接在一起的电极焊盘和引线之间关系的放大透视图4是示出其中磁传感器芯片安装在引线框架上的图1的磁传感器的 平面图5是图4所示的磁传感器的横截面图6是示出分别经由金属丝连接在一起的电极焊盘和引线之间关系的 放大透视图7是示出被保持在一对金属模内部的诸如平台和磁传感器芯片的磁 传感器预定部分的横截面图8是示出图7所示的磁传感器预定部分的横截面图,其中在金属模 合拢时平台分别以预定角度倾斜;
图9是示出经由金属丝连接在一起的电极焊盘和改进的引线之间关系 的放大透视图IO是图解性地示出应用到与磁传感器芯片相关的引线的改进例的侧
视图ll是图解性地示出应用到与磁传感器芯片相关的引线的另一改进例 的侧视图12是磁传感器的结构的部分截面的侧视图,该磁传感器的结构的部 分进行了金属丝焊;
图13是示出引线框架结构的平面图,该引线框架用于制造根据本发明 第二实施例的磁传感器;
图14是示出薄金属板的平面图,在该薄金属板中形成了每一个都对应 于图13所示的引线框架的多个引线框架;
图15是示出进行了平台倾斜步骤和引线加工步骤的引线框架的透视
图16是示出图15所示的引线框架的部分截面的侧视图17A是示出被部分地修改以具有凹口的引线的侧视图17B是示出在引线加工步骤之后图17A的引线的侧视图18是示出固定到支撑单元的具有多个引线框架的薄金属板的截面
图19是示出薄金属板的一部分的截面图,该薄金属板倾斜从而在包含 于引线框架中的预定平台上执行键合步骤和布线步骤;图20是示出薄金属板的另一部分的截面图,该薄金属板倾斜从而在包 含于引线框架中的其他平台上执行键合步骤和布线步骤;
图21是示出经由金属丝连接在一起的键合焊盘和引线之间关系的放大 透视图22是图解性地示出具有平台的引线框架布置的截面图,所述平台夹 在金属模之间;
图23是示出使用图13所示的引线框架制造的磁传感器的总体结构的 平面图24是示出使用图13所示的引线框架制造的磁传感器的内部结构的 截面图25是用于解释键合步骤的放大截面图,其中利用芯片键合带将磁传 感器芯片键合到被部分改进的引线框架的平台上; 图26是示出图25所示的芯片键合带的透视图27是示出与图13所示引线框架相比被改进的引线框架的结构的平
面图28是示出附着到图27的引线框架上的磁传感器芯片的截面图。
具体实施例方式
将通过参考附图以实例的方式更详细地描述本发明。 1.第一实施例
现将参考图1和2描述通过根据本发明第一实施例的制造方法所制造 的物理量传感器(或磁传感器)。更具体而言,磁传感器l设计成探测外部 磁场的方向和量值(或强度),并且由一对磁传感器芯片(或物理磁传感器 芯片)2和3、多条引线4以及树脂模制封装5构成,其中磁传感器芯片2 和3具有在其表面上的电极焊盘(或键合焊盘)20a-20c,多条引线4的末 端(terminalend)设置在相同的平面内,并且该多条引线4将磁传感器芯片2 和3电连接到外部装置(未示出),树脂模制封装5将磁传感器芯片2和3 与引线4的末端整体固定在一起。
磁传感器芯片2和3中的每一个在平面图中具有类似矩形板的形状, 其中它们分别安装在平台6和7上。磁传感器芯片2和3以这样的方式嵌 入在树脂模制封装5中,使得它们被设置为高于引线4并靠近树脂模制封装5的上表面5c。磁传感器芯片2和3分别相对于树脂模制封装5的下表 面5a倾斜,该下表面5a对应于用于设置引线4的面。此外,磁传感器芯片 2和3的上端2b和3b朝向树脂模制封装5的上表面5c。另外,磁传感器芯 片2的表面2a倾斜从而形成位于A-B方向上的平面(以下简称为A-B 平面),同时磁传感器芯片3的表面3a倾斜从而形成位于C-D方向上的平 面(以下简称为C-D平面),其中A-B平面与C-D平面之间以锐角6 相交。
磁传感器2对于位于两个方向上的外部磁场的磁因子敏感;换言之, 其具有对应于方向A和B的两个敏感方向,方向A和B沿表面2a以直角相交。
磁传感器3对于位于两个方向上的外部磁场的磁因子敏感;换言之, 其具有对应于'方向C和D的两个身文感方向,方向C和D沿表面3a以直角 相交。
以上,方向A和C两者均与轴L1 (将在以下描述)平行,其中方向A 和C彼此反向。方向B和D两者均与轴Ll垂直,其中方向B和D彼此反 向。
如图3所示,多个电极焊盘20a、 20b和20c形成在^H专感器芯片2的 表面2a上,并设置在从磁传感器芯片2的下端2c至其上端^的倾斜的方 向上。磁传感器芯片2关于对应于其下端2c的支撑轴倾斜。
引线4中的每一个均由诸如铜的金属材料构成,其中引线4的背面暴 露于树脂模制封装5的下表面5a上。引线4的尖端4b经由金属丝8电连接 到磁传感器芯片2和3上,其中其间的连接部分嵌入在树脂模制封装5的 内部。更具体而言,如图3所示,三条引线40a、 40b和40c设置在^兹传感 器芯片2的倾斜方向上,其中引线40a经由金属丝8a连接到电极焊盘20a; 引线40b经由金属丝8b连接到电极焊盘20b上;引线40c经由金属丝8c 连接到电极焊盘20c上。
在其中磁传感器芯片2如图2所示倾斜的条件下,电极焊盘20c设置 在自引线40c形成最长距离的位置上。电极焊盘与引线之间的距离按照电极 焊盘20b和20a的次序逐渐降低,电极焊盘20b和20a分别连接到引线40b 和40a。因此,能够在磁传感器芯片2的倾斜条件下确定与电极焊盘20a、 20b及20c和引线40a、 40b及40c之间的距离相符的金属丝8的长度。换
13言之,使用其长度按照金属丝8c、 8b和8a的顺序减小的金属丝8来执行键 合;即,金属丝8c具有最长的长度。金属丝8a、 8b和8c的长度与电极焊 盘20a、 20b和20c和引线40a、 40b和40c之间的距离基本相同。
与包括电极焊盘20a、 20b和20c以及金属丝8a、 8b和8c的磁传感器 芯片2 (见图3)类似,适当地确定连接在电极焊盘与引线之间的金属丝长 度,其设置在从磁传感器芯片3的下端3c到其上端3b的倾斜方向上。
接下来,将描述磁传感器1的制造方法。
首先,制备薄金属板并对其进行压力加工或蚀刻,或者压力加工和蚀 刻两者,由此形成引线框架IO,其中平台6和7被框架9支撑,如图4和 5所示。
框架9由矩形框架部分11和多条引线4和12构成,矩形框架部分11 在平面图中形成为包围平台6和7的矩形形状,多条引线4和12从矩形框 架部分11向内延伸。
引线12用作将平台6和7固定到矩形框架部分11的悬挂引线,其中 四条引线12具有四个端部12a,四个端部12a分别互连到平台6的第一末 端6a的两端和平台7的第一末端7a的两端。此处,当平台6和7设置在预 定方向上时,第一末端6a的两端位于与该预定方向垂直的平台6的宽度方 向上,并且第一末端7a的两端位于与该预定方向垂直的平台7的宽度方向 上。
四条引线12的四个端部12a中每一个都在其预定部分处具有切口 (例 如凹口),所述预定部分与端部12a的其他部分相比厚度减小。这形成了能 够容易变形并能关于轴线L1扭转的扭转部分,在平台6和7被倾斜时连接 平台6和7的第一末端6a和7a的两端而画出轴线Ll。
形成一对突出体13使其从平台6的第二末端6b突出,其中突出体13 在平台6的背面6c处弯曲。类似地,形成一对突出体14使其从平台7的第 二末端7b突出,其中突出体14在平台7的背面7c处弯曲。为了倾斜平台 6和7的目的而形成这些突出体13和14,其中突出体13和14中每一个都 形成为细杆。此外,平台6的突出体13与平台7的突出体14 4^此相对地 延伸。
更具体而言,在平台6和7的第二末端6b和7b之间的区域(或空间) 内,平台6的一对突出体13和平台7的一对突出体14设置为在其间具有预定的距离。这可靠地避免了用于形成树脂模制封装的树脂供应中断的发 生。为了以稳定的方式实现平台6和7的精确倾斜,优选地增大突出体13
和突出体14之间的距离。
为了使突出体13的尖端13a在树脂模制封装的下表面上的暴露最小 化,将突出体13的尖端13a每一个都形成为半球形。类似地,为了使突出 体14的尖端14a在树脂模制封装的下表面上的暴露最小化,将突出体14 的尖端14a每一个都形成为半球形。
与引线框架10的其他部分相比,通过光蚀刻(photo-etching)使诸如 平台6和7的每个预定部分的厚度减小,所述平台6和7设置在具有上述 结构的引线框架10内部由引线4所围绕的内部区域中。例如,所述预定部 分的尺寸减小,从而实现厚度约为引线框架10的其他部分所设定的厚度的 一半。在对薄金属板进行压力加工之前执行光蚀刻;因此,能够可靠地避 免引线12以及平台6和7的背面6c和7c暴露到树脂模制封装的下表面上。
现在,在引线框架形成步骤中提供上述引线框架10;然后,在键合步 骤中将磁传感器芯片2和3键合到平台6和7的表面6d和7d上;并且在 金属丝焊(wire bonding)步骤中经由金属丝8将磁传感器芯片2和3以及 引线4电连接在一起。
关于使用金属丝8的金属丝焊,毛细管(capillary)(未示出)的行进 路径变化很大,使得如图6所示金属丝8a具有最短的长度,并且其他金属 丝8b和8c的长度依次增大,其中增加金属丝8的供给以执行金属丝焊使得 金属丝8a、 8b和8c分别从电极焊盘20a、 20b和20c接线到引线40a、 40b 和40c。此处,金属丝8a、 8b和8c在与电极焊盘20a、 20b和20c的移动方 向基本匹配的预定方向上进行键合,电极焊盘20a、 20b和20c由于^兹传感 器芯片2和3的倾斜而被移动。
以上,金属丝8a、 8b和8c的长度与电极焊盘20a、 20b以及20c和引 线40a、 40b以及40c之间的距离基本相同。这保证了金属丝受到控制从而 具有适当的长度,不会导致在以下将描述的树脂密封步骤之后,金属丝部 分地暴露于树脂的表面(或背面)上。
接着,如图7所示,除了引线4和12的某些部分之外,与框架9相关 联的上述部分被夹持并固定在一对金属模E和F之间。金属模E和F仅用 于将磁传感器芯片2和3嵌入在树脂中。
15在框架9被夹在金属模E和F之间的保持步骤中,下部金属模F的内 壁Fl向上按压突出体13和14的尖端13a和14a,使得平台6关于沿着第 一终端6a的轴线旋转,所述第一终端6a被引线12的一对上述端部12a所 支撑,同时平台7关于沿着第一终端7a的轴线旋转,所述第一终端7a被引 线12的一对上述端部12a所支撑,由此使引线12的这些端部12a的每一个 均变形并被扭转。因此,如图8所示,在磁传感器芯片倾斜步骤中,磁传 感器芯片2和3以及平台6和7分别关于下部金属模F的内壁F1以预定角 度倾斜。
在金属丝焊步骤中,金属丝8a、 8b和8c分别从电极焊盘20a、 20b和 20c接线到引线40a、 40b和40c,其中如图3所示,金属丝8a、 8b和8c具 有与电极焊盘20a、 20b以及20c和引线40a、.40b以及40c之间的距离基本 匹配的适当的长度。
在下部金属模F的内壁F1向上按压突出体13和14的尖端13a和14a 的条件下,熔化的树脂被注入到金属模E和F之间所形成的空间(或空腔) 中,由此形成将磁传感器芯片2和3嵌入在树脂内部的树脂模制封装。因 此,能够在树脂模制封装内使磁传感器芯片2和3可靠地保持相互倾斜。
最后,切除突出到树脂模制封装5外部的矩形框架部分11和引线12 的不再需要的部分。由此,就能够完成图1所示的磁传感器的制造。
本实施例的磁传感器1的特征在于,使用具有与电极焊盘20a、 20b以 及20c和引线40a、 40b以及40c之间的距离基本匹配的适当长度的金属丝 8a、 8b和8c来进行键合,由此使较长的距离被较大长度的键合所占据,较 短的距离被较短长度的键合所占据;因此,能够减小施加到金属丝8上的 负荷。
在磁传感器1的制造方法中,将磁传感器芯片2和3分别键合到平台6 和7上;然后,在将平台6和7倾斜之前,使用金属丝8a、 8b和8c来执行 金属丝焊,金属丝8a、 8b和8c在长度上依次增大,从而具有与电极焊盘 20a、 20b以及20c和引线40a、 40b以及40c之间的距离基本匹配的适当的 长度,由此能够减小由于磁传感器芯片2和3的倾斜而施加到金属丝8上 的负荷。
能够使用金属模E和F来执行用于倾斜平台6和7的步骤以及用于形 成树脂模制封装5的步骤这两个步骤;因此,能够简化整个制造过程。顺便提及,能够适当地改变引线框架10中突出体13和14的形状和尺 寸,由此能够容易地改变平台6和7的倾斜角度。换言之,能够利用同一 组金属模E和F来制造各种类型的磁传感器。
本发明不必局限于本实施例;并且本实施例可以在本发明的范围内以 各种方式变化。
例如,如图9所示,提供了具有弯曲形状的不同类型的引线41、 42和 43,其中引线41-43的基部附着到树脂模制封装5的下表面5a上,同时引 线41、 42和43的尖端具有分别升高的表面41a、 42b和43c,表面41a、 42b 和43c具有不同高度(从树脂模制封装5的下表面5a测量),所述不同高度 与附着到倾斜的磁传感器芯片2 (或倾斜的磁传感器芯片3)上的电极焊盘 20a、 20b和20c的高度基本匹配。在该改进例中,分别连接到电极焊盘20a、 20b和20c的引线41、 42和43的尖端的表面41a、 42b和43c中每一个在 高度上受到控制,使得表面43c最高,并且其他表面42b和41a的高度依次 减小。在其中将金属丝8从电极焊盘20a、 20b和20c接线到引线41、 42 和43的表面41a、42b和43c的金属丝焊步骤之后,将磁传感器芯片2倾斜。 在这种情况下,从电极焊盘20c到引线43的表面43c的金属丝最长,并且 分别从电极焊盘20b和20a到引线42和41的表面42b和41a的其他金属丝 依次缩短。当使用分别从电极悍盘20a、 20b和20c接线到引线41、 42和 43的表面41a、 42b和43c的金属丝8来执行金属丝焊,能够为金属丝8设 定适当的长度;因此,能够使用金属丝8有效地执行金属丝焊,并且能够 可靠地防止金属丝由于磁传感器芯片2和3的倾斜而意外地断裂。
在图9所示的改进中,引线41、 42和43的尖端部分的表面41a、 42b 和43c具有不同的高度(从树脂模制封装5的下表面5a测量),这些不同的 高度与附着到磁传感器芯片2的表面2b上的电极焊盘20a、20b和20c的高 度基本匹配。此处,表面41a、 42b和43c的高度能够改变从而与从树脂模 制封装5的下表面5a测量的电极焊盘20a、 20b和20c的高度的一半基本匹 配。在这种情况下,金属丝的长度能够被进一步的减小,从而对于操作者 来说能够更容易的执行金属丝焊。
接下来,将描述如图9所示具有上述引线41、 42和43的^f兹传感器的 制造方法。
在金属丝焊步骤(前面已描述了其内容)之前,需要提供引线加工步骤,其中引线41、 42和43的尖端的高度分别被改变以与电极焊盘20a、 20b 和20c的位置相符,电极焊盘20a、 20b和20c的位置在将磁传感器芯片2 和3倾斜时而^L确定。
在该制造方法中,在平台6和7被倾斜之前,预先加工引线41、 42和 43使得其尖端的高度分别被改变以与电极焊盘20a、20b和20c的位置相符, 电极焊盘20a、20b和20c的位置在将磁传感器芯片2和3倾斜时而被确定。 此处,使用金属丝8执行金属丝焊,金属丝8从安装在水平保持的平台6 (或平台7)上的电极焊盘20a、 20b和20c接线到具有不同高度的引线41、 42和43的尖端。这大大减小了在磁传感器芯片2和3倾斜时施加到金属丝 8上的应力。
顺便提及,优选在磁传感器芯片2和3键合到平台6和7的表面6d和 7d上之前或刚好在这之前执行引线加工步骤。
可以修改该制造方法从而顺序依次执行引线框架形成步骤、键合步骤、 磁传感器芯片倾斜步骤和金属丝焊步骤。这种修改的优势在于,可以在磁 传感器芯片2和3倾斜之后使用具有适当长度的金属丝来执行金属丝焊。
此外,优选在引线框架形成步骤和磁传感器芯片倾斜步骤之间插入引 线加工步骤,在该引线加工步骤中,引线41、 42和43的尖端的高度分别 被改变以与附着到倾斜的磁传感器芯片2或3上的电极焊盘20a、 20b和20c 的位置相符。这种修改允许在磁传感器芯片2和3被倾斜之后,关于引线 41、 42和43的尖端利用金属丝8来执行金属丝焊,该引线41、 42和43的 尖端具有与电极焊盘20a、 20b和20c的位置相符的不同高度。此处,由于 电极焊盘与引线之间的距离减小从而减小金属丝的长度,因此可以适当的 控制金属丝的长度并可靠地防止金属丝意外地断裂。
在图9中,分别改变了引线41、 42和43,使得键合位置(对应于引线 41、 42和43的尖端41a、 42b和43c的表面)与附着到^f兹传感器芯片2上 的电极焊盘20a、 20b和20c的高度基本匹配;也就是说,引线41、 42和 43的尖端41a、 42b和43c的表面在高度上分别改变从而实现不同的键合位 置。然而,本实施例需要连接在引线44、 45和46的键合位置之间的参考 线L2在磁传感器芯片2的倾斜方向上倾斜,如图IO所示,其中磁传感器 芯片2关于树脂模制封装5的下表面5a倾斜。在图9的情况下,参考线L2 的倾斜角度与磁传感器芯片2关于树脂模制封装5的下表面5a倾斜的倾斜
18角度匹配。可以进一步修改引线44、 45和46之间的关系,使得参考线L2 以与磁传感器芯片2的倾斜角度不同的倾斜角度倾斜。
在图lO和ll中,执行上述引线加工步骤以改变引线44、 45和46的 尖端的高度,迫使其与附着到磁传感器芯片2上的电极焊盘20a、 20b和20c 的高度基本匹配。因此,与上述实施例类似,能够可靠地避免金属丝被意 外地折断。
通过引进上述的引线加工步骤,能够对于各种类型的磁传感器适当地 改变引线44、 45和46的尖端的高度,这些磁传感器的磁传感器芯片以不 同的倾斜角度倾斜。这可以消除为了适应于各种类型的磁传感器改变引线 44、 45和46的尖端高度而改变工艺值的需要;因此,能够降低用于制造磁 传感器的整体制造成本。
在本实施例中,通过利用下部金属模F的内壁Fl按压突出体13和14 的尖端13a和14a而分别使磁传感器芯片2和3倾斜。取而代之,可以提供 其中平台6和7预先倾斜的预加工的引线框架10。在这种情况下,首先将 一支撑轴(对应于互连部分12a)进行弹性变形,从而迫使平台6和7的表 面与引线框架IO的下表面平行,将磁传感器芯片2和3通过该支撑轴键合 到平台6和7上。之后,将磁传感器芯片2和3键合到平台6和7上;然 后,该支撑轴被弹性回复,使得平台6和7回到初始的倾斜状态,由此能 够以稳定的方式实现磁传感器芯片2和3的倾斜。
此外,也能够通过利用从金属模E和F突出的倾斜引脚(inclination pins)取代突出体13和14,来实现^f兹传感器芯片2和3的倾斜。即,当引 线框架IO夹在金属模E和F之间时,倾斜引脚用于使平台6和7在空腔内 部倾斜。
在本实施例中,引线12的端部12a变形并关于轴线Ll扭转,从而使 平台6和7倾斜。取而代之,通过预先蚀刻一半,可以使对应于轴线L1的 引线框架10的预定部分厚度减小。 f
磁传感器芯片2对位于外部磁场的两个方向上的磁因子敏感,而所需 的是磁传感器芯片2至少对位于外部磁场的单一方向上的单一磁因子敏感。 本实施例使用了两个磁传感器芯片2和3;然而,磁传感器芯片的数目不必 局限于两个;因此,能够将单个磁传感器芯片或者三个或更多个磁传感器 芯片结合到磁传感器中。
19基本上设计本实施例使得两个磁传感器芯片2和3分别关于两条轴线 Ll倾斜,这两条轴线Ll彼此平行设置。可以修改本实施例使得两个磁传 感器芯片2和3分别关于两条支撑轴倾斜,这两条支撑轴彼此以直角相交。 这使得两个敏感方向(例如图1所示的方向A和D)沿着树脂模制封装5 的下表面5a,这两个敏感方向由两个磁传感器芯片2和3所实现并被倾斜 以相互垂直;因此,能够准确地测量沿着树脂模制封装5的下表面5a所施 加的》兹性。
所需的是A-B平面与C-D平面之间的角6大于0。并且小于90°;理 论上,当角6大于0°时,能够测量三维空间中的地^磁的方位。然而,实际
上,优选地是角e大于20°,更优选地是角e大于30°。
本实施例适合于在三维空间中探测磁力方向的磁传感器。当然,本实 施例的应用不必局限于这样的磁传感器。换言之,本实施例能够提供可以 在三维空间中探测方位和方向的各种类型的物理量传感器。此外,本实施 例能够提供各种加速度传感器,其包括了用于探测加速度的量值和方向的 加速度传感器芯片而非磁传感器芯片。
2.第二实施例
接下来,将参照图13至22描述本发明第二实施例的物理量传感器(即, 磁传感器)。与第一实施例类似,第二实施例的磁传感器设计成通过利用以 预定角度倾斜的两个磁传感器芯片来测量外部磁场的量值,其中使用通过 在由铜等构成的薄金属板上执行压力加工和蚀刻所形成的引线框架来制造 所述磁传感器。
图13示出了引线框架101的结构,该引线框架101由两个平台107和 109(每一个在平面图中均具有矩形形状)、框架111以及引线(或互连部分) 113构成,平台107和109用于分别将磁传感器芯片(或物理量传感器芯片) 103和105安装在其上,框架111用于支撑平台107和109,引线113用于 将平台107和109与框架111互连在一起,其中平台107和109、框架lll 和互连部分113 —起整体地形成。
通过围绕平台107和109的矩形框架部分115以及从矩形框架部分115 的四边115a至115d向内突出的多条引线117和119来构成框架111。此处, 为了与磁传感器芯片103和105的键合焊盘(未示出)建立电连接,为矩形框架部分115的四边U5a至115d中的每一个设置预定数目的引线117和119。
以上,从平行于设置两个平台107和109的平台设置方向的矩形框架部分115的两边115b和115d突出的引线117,与从垂直于平台设置方向的矩形框架部分115的其他两边115a和115c突出的其他引线119相比,延伸得更长。
平台107和109具有表面107a和109a,平台107和109用于分别将磁传感器芯片103和105安装在其上,每个表面在平面图中具有矩形形状,其中平台107和109设置在平台设置方向上。
此外,平台107和109分别具有彼此相对设置的末端107b和109b,其中形成两个平台互连部分121 /人而在末端107b和109b处将平台107和109互连在一起。为了防止平台107和109不利的移动而形成平台互连部分121,其中它们易于变形。
四条互连引线113从矩形框架部分115的四个角115e、 115f、 115g和115h朝向平台107和109的其他末端107c和109c向内突出,其中分别从两个角115e和115f突出的两条互连引线113互连到平台107的末端107c的两端,分别从两个角115g和115h突出的两条互连引线113互连到平台109的末端109c的两端。此处,末端107c的两端限定了平台107的宽度,而末端109c的两端限定了平台109的宽度。
在分别靠近末端107c的两端以及末端109c的两端的互连引线113的尖端分别形成四个易变形部分123。此处,垂直于矩形框架部分115的厚度方向分别沿着末端107c和109c画出两条参考线Ll。形成容易变形的易变形部分123从而沿参考线L1改变平台107和109的方向。顺便提及,参考线L1垂直于用于平台107和109的平台设置方向而画出。
如图14所示,通过在由铜构成的薄金属板125上执行压力加工和蚀刻,而同时形成多个引线框架(每个框架都对应于引线框架1 )。根据本实施例,从单片的薄金属板125来制造多个引线框架,其中引线框架的数目以及引线框架的位置能够按需要被适当的改变。在预定位置形成多个穿通孔l27,其穿过每个引线框架1周边的薄金属板125。
接着,将详细描述使用引线框架1的磁传感器的制造方法。
首先,在制备步骤中提供具有上述结构的引线框架1。在平台倾斜步骤中,对引线框架1进行压力加工使得平台107和109分别在方向上改变并由此关于参考线L1向矩形框架部分115倾斜,如图15和16所示。同时,在引线加工步骤中,在平台107和109的倾斜方向上分别设置引线117的尖端117a,所述引线117从设置平台107和109的平台设置方向上所设置的所有引线117中被选定并位于平台107和109附近。为方便起见,图15中没有示出沿与平台107和109相关的矩形框架部分115的预定边115d所设置的引线117;然而,实际上,与沿另一边115b设置的引线117类似,引线117也沿着边115d设置。
在平台倾斜步骤中,互连引线113的易变形部分123和平台互连部分121由于压力加工而适当的变形;因此,平台107和109关于参考线Ll分别在方向上改变。此外,与矩形框架部分115相比,在薄金属板125的厚度方向上,平台107和109的末端107c和109c在位置上分别移动。
在引线加工步骤中,引线117的中间部分由于压力加工而适当地弯曲,使得尖端117a能够被设置在预定方向上。
为了使引线117在压力加工步骤中更容易地弯曲,优选适当地成形引线117,如图17A和17B所示,其中通过光蚀刻在引线117的中间部分的前侧和后侧形成凹口 129。可选4奪地,例如,通过光蚀刻在互连引线ll3的易变形部分123的前侧和后侧形成凹口 l29。例如,可以在引线框架形成步骤中执行光蚀刻,在该步骤中将薄金属板125成形为引线框架101。
如图17A和17B所示,与引线117的其他部分相比,凹口129减小了与被弯曲的引线117中间部分的厚度有关的尺寸。这精确地设定了相对于矩形框架部分115的引线117的尖端117a的高度。
图15和16示出了经受压力加工的引线框架1的整体结构,其中与引线117的基部117b相比,在矩形框架部分115的厚度方向上,引线117的尖端117a分别在位置上移动,并且分别设置引线117的尖端U7a的表面117c以使其升高,从而平台107和109的表面107a和109a相符,而平台107和109的表面107a和109a分别以预定角度对于矩形框架部分115倾斜。
在完成平台倾斜步骤和引线加工步骤之后,如图18所示,将具有多个引线框架101的薄金属板125固定到支撑单元131上。支撑单元131包括第一器具133和第二器具135,在第一器具中具有多个引线框架101的薄金属板125被附着到表面133a上,第二器具l35用于将薄金属板l25与第一器具133固定在一起。
在第一器具133的表面133a上,形成有多个平台支撑部分137以及多个突出体139,平台支撑部分137的数目对应于形成在薄金属板125上的引线框架101的数目,突出体139突出并分别插入到薄金属板125的穿通孔127中。
每个平台支撑部分137具有楔形形状,该楔形具有其上分别设置有平台107和109的斜面137a和137b。图18没有精确地示出平台107和109与平台支撑部分137之间的关系,其中在平台支撑部分137的斜面137a和137b上还设置有沿平台107和109的表面107a和109a设置的引线117的尖端117a。
通过建立其中平台107和109以及引线117分别设置在平台支撑部分137上的状态,在位置和倾斜度方面,能够适当地保持平台107和109以及引线117的尖端117a。
在其中矩形框架部分115设置在第一器具133的表面133a上的条件下,突出体139分别插入到薄金属板125的穿通孔127中;因此,能够防止引线框架101在位置上从平台支撑部分137移动。换言之,第一器具起到了总体支撑平台107和109以及引线框架101的作用。
在第一器具133的外围部分133b的表面133a上设置第二器具13、其中定位第二器具135使其与突出体139的尖端匹配,所述突出体139的尖端插入到形成于薄金属板125的外围部分125a中的穿通孔127中,从而防止了薄金属板125从突出体139意外地松脱。第一器具D3和第二器具I"用于在其间固定薄金属板125,其中通过使用诸如螺栓的固定件138将第一器具133和第二器具125相互固定在一起。
如图19至21所示,在键合步骤中,通过使用银膏将磁传感器芯片103和105分别键合到平台107和109的表面107a和109a上。此外,在布线步骤(wiring step)中,执行金属丝焊从而经由金属丝140将形成在磁传感器芯片103和105的表面103a和105a上的键合焊盘141电连接到引线117和119上。通过对固定到支撑单元131的薄金属板125上引起倾斜(或摆动移动),使得平台107的表面107a或平台109的表面109a保持水平,来执行上述4建合步骤和布线步骤。
在键合步骤中,夹头(collet) 143用于向平台107和109的表面107a
23和109a上提供银膏。夹头143设置成在竖直方向上向下提供银膏。换言之,在键合步骤中,将夹头143定向为基本垂直于平台107和109的表面107a和10%。顺便提及,基于由定位照相机145产生的图像数据来执行键合步骤,从而调整磁传感器芯片103和105与平台107和109之间的位置关系。
在布线步骤中,毛细管147用于在竖直方向上向下提供金属丝140的材料。换言之,在布线步骤中,将毛细管147定向为基本垂直于平台107和109的表面107a和109a。在金属丝焊时,毛细管147在引线117和119的尖端117a和119a与磁传感器芯片103和105的4建合焊盘141之间移动,由此经由金属丝140将磁传感器芯片103和105电连接到引线117。每条金属丝140都具有与键合焊盘141的高度(或竖直位置)无关的固定的长度。
使用与用于键合步骤的定位照相机145类似的预定装置,来执行毛细管147、引线117的尖端117a与键合焊盘141之间的定位调整。顺便提及,定位照相机145安装在包括用于键合步骤和布线步骤的夹头143和毛细管147的同一设备中。
相对于平台107和109的每个表面107a和109a独立地执行上述键合步骤和布线步骤。首先,如图19所示,在被水平保持的平台1(X7的表面10"7a上执行键合步骤和布线步骤。之后,薄金属板125被倾斜(或移动)从而在被水平保持的平台109的表面109a上执行键合步骤和布线步骤,如图20所示。
上述键合步骤和布线步骤会由于对磁传感器芯片103和105的键合或金属丝焊而导致热量和机械应力。由于这个原因,支撑单元131的第一器具133优选地由对于热量和机械应力具有足够抵抗性的预定金属制成。
在完成键合步骤和布线步骤之后,从支撑单元131取出薄金属板I25;然后,如图22所示,将薄金属板125夹在竖直方向上的一对金属模E和F之间。下部金属模E具有平坦表面El,该表面El上设置有矩形框架部分115和引线119。上部金属模F具有多个凹槽F2,每个凹槽从表面F1凹陷。因此,在其中薄金属板25的矩形框架部分115夹在金属模E和F之间的条件下,在凹槽F2的内部分别固定磁传感器芯片l(B和105、引线框架101的平台107和109以及引线117和119。
之后,将熔化的树脂注入到由上部金属模F的凹槽F2和下部金属模E的平坦表面El所限定的树脂形成空间(或空腔)中,其中在模制步骤中将形成用于使磁传感器芯片103和105镶嵌在其中的树脂模制封装。
在模制步骤中,在薄金属板125的厚度方向上,平台107和109相对于矩形框架部分115而共同在位置上移动;因此,能够很容易地使熔化的树脂朝向平台107和109的背面107d和109d流动。结果,能够很容易地用熔化的树脂填充平台107和109的背面107d和109d与下部金属模E的平坦表面E1之间的间隙。
上述模制步骤确保了磁传感器芯片103和105被固定在树脂模制封装149的内部,而同时J兹传感器芯片103和105以其间的预定角度相互倾斜,如图23和24所示。这里,优选将高流动性的材料用于树脂从而使为磁传感器芯片103和105所设定的倾斜角度不会由于树脂的流动而改变。
最后,切割矩形框架部分115从而分别分离互连引线113以及引线117和119;由此,能够完成^f兹传感器150的制造。
在如上所述制造的磁传感器150中,与上述矩形框架部分115类似,树脂模制封装149在平面图中具有矩形形状。此处,引线119的背面以及引线117的基部117b的背面117d暴露到树脂模制封装149的下表面149a上。此外,引线117的尖端117a经由金属丝140电连接到磁传感器芯片103和105上,其中其间的连接部分嵌入在树脂模制封装149的内部。
磁传感器芯片103和105嵌入在树脂模制封装149的内部,其中磁传感器芯片103和105分别相对于树脂模制封装149的下表面149a倾斜。关于磁传感器芯片103和105,彼此相对设置的末端103b和105b向上朝向树脂模制封装140的上表面149c。此外,磁传感器芯片103和105的表面103a和105a以其间的锐角相互倾斜。这里,所述锐角对应于形成在平台107的表面107a与平台109的表面109a之间的角0,如图24所示。
磁传感器芯片103对位于外部磁场的两个方向上的两个磁因子敏感',由此实现沿着磁传感器芯片103的表面103a彼此垂直的两个敏感方向(即方向A和B )。
y磁传感器芯片105对位于外部z磁场的两个方向上的两个^f兹因子敏感,由此实现沿着》兹传感器芯片105的表面105a^皮此垂直的两个敏感方向(即方向C和D)。
以上,方向A和C与关于平台107和109所画出的参考线Ll平行,其中方向A和C彼此相反。相反,方向B和D与参考线Ll垂直,其中方向B和D彼此相反。
此外,锐角e形成在A-B平面与C-D平面之间,A-B平面由沿着磁传感器芯片103的表面103a的方向A和B所限定,C-D平面由沿着磁传感器芯片105的表面105a的方向C和D所限定。
以上,形成在A-B平面与C-D平面之间的角6大于0。但是小于90。;理论上,只要角6大于0。,就能够测量三维空间中的地磁力的方位。然而,为了以最小的灵敏度感测垂直于A-B平面或C-D平面的方向上的地磁力矢量并且以更小的误差计算地磁力矢量,优选的是角6大于20。。为了进一
步减小计算误差,优选的是角e大于30。。
在便携式终端设备(未示出)中安装上述磁传感器150,在该终端设备中,磁传感器150附着到板或类似物上。该便携式终端设备设计成在显示面板上显示由磁传感器150所测量的地磁力的方位。
根据如上所述的引线框架101和磁传感器150的制造方法,在键合步骤和布线步骤之前,使平台107和109预先倾斜,并且在平台107和109的倾斜方向上设置引线117。在其中磁传感器芯片103和105分别键合到平台107和109上的条件下,以及在其中磁传感器芯片103和105经由金属丝140电连接到引线117上的条件下,这确保了平台107和109不会相对于框架lll而意外地移动。因此,在制造磁传感器150时,能够可靠的防止不利的应力施加到磁传感器芯片103和105以及金属丝140;因此,能够容易地避免磁传感器芯片103和105与引线117之间电连接故障的出现。
此外,引线117的尖端平行于安装在平台107和109的表面107a和109a上的磁传感器芯片103和105的键合金属丝141而设置。这消除了在金属丝焊时,关于引线117分别改变金属丝140的长度的需要。因此,能够容易地执行用于将引线117的尖端连接到键合焊盘140的金属丝焊。
能够通过压力加工而同时执行平台倾斜步骤和引线加工步骤两者;因此,能够在短时间内很容易地将引线117的尖端U7a设置在与^t传感器芯片103和105的键合焊盘141的高度基本匹配的预定高度上。这改进了关于磁传感器150的制造效率并降低了其制造成本。
由于引线117的尖端H7a设置在平台107和109的倾斜方向上,所以能够使得引线117与键合到平台107和109上的磁传感器芯片103和105的表面103a和105a之间的距离最小化。换言之,在布线步骤中,能够减小
26用于将引线117电连接到磁传感器芯片103和105的金属丝140的长度;因此,能够进一步减小关于磁传感器150的制造成本。
在本实施例中,薄金属板125固定到支撑单元131,更具体而言,通过第一器具133总体支撑平台107和109、引线117的尖端117a以及框架111全体。在键合步骤和布线步骤中,能够防止平台107和109以及引线117意外的断裂;因此,能够以稳定的方式进行从磁传感器芯片103和105到平台107和109上的键合,并且能够以稳定的方式将引线117和119电连接到磁传感器芯片103和105上。这使得能够可靠地避免磁传感器芯片103和105与引线117之间的电连接故障的发生。此外,能够将磁传感器芯片103和105保持在预定的倾斜角度;由此,能够提供高精度的磁传感器150。
此外,在键合步骤和布线步骤中,分别响应于平台107和109的倾斜角度而适当地倾斜(或移动)薄金属板125,其中夹头143和毛细管147被定向为分别垂直于平台107和109的表面107a和109a以及石兹传感器芯片103和105的表面103a和105a。这使得能够在预定装置上执行键合步骤和布线步骤中所需的配置和调整;更具体而言,能够容易地安置和设立夹头143和毛细管147。例如,能够很容易地使定位照相机145聚焦在平台107和109的表面107a和109a上以及磁传感器芯片103和105的表面103a和105a上。
本实施例被设计成使得在其表面107a和109a保持水平的平台107和109上分别执行键合步骤和布线步骤。可以修改本实施例使得在执行键合步骤以将磁传感器芯片103和105分别键合到平台107和109上之后,在平台107和109上执行布线步骤。
当使用相同的装置执行键合步骤和布线步骤两者时,优选的是在平台107上执行键合步骤和布线步骤,然后,在平台109上执行缺合步骤和布线步骤。在这种情况下,可以减小使薄金属板125倾斜(或移动)的次数;因此,能够改进关于磁传感器150的制造效率。
本实施例描述了在键合步骤中,使用银膏将磁传感器芯片103和105键合到平台107和109的表面107a和109a上。当然,本实施例不必局限于这种方式。换言之,本实施例仅需要磁传感器芯片103和105被键合到平台107和109上。
例如,在键合步骤中,可以利用用于将磁传感器芯片103和105键合到平台107和109上的粘合片,即芯片键合带151 (见图25和26)。更具 体而言,能够将单一的粘合片,即图26所示的芯片键合带151用于两个平 台107和109,其中两个磁传感器芯片103和105附着到芯片键合带151的 表面上。
在芯片键合带151中,在磁传感器芯片103和105之间的中间区域内 形成一对切口 153,其中在垂直于平台设置方向的方向上, 一对切口 153之 间形成有预定距离。当芯片键合带151设置成在位置上与平台107和109 匹配时,平台互连部分121分别与切口 153啮合。换言之,当芯片键合带 151设置成在位置上与平台107和109匹配时,切口 153起到在芯片键合带 151与平台107和109之间建立定位的作用。
顺便提及,优选的是在键合步骤之前,将磁传感器芯片103和105键 合到芯片键合带151的表面上。
即使平台107和109具有不同的倾斜角度,也能够仅仅通过定位芯片 键合带151使其与平台107和109的表面107a和109a相符而很容易地将不兹 传感器芯片103和105设置到平台107和109上。此外,能够精确地建立 关于待附着到平台107和109上的磁传感器芯片103和105的相互定位。
因此,关于磁传感器150,能够实现更高的精度。由于能够将磁传感器 芯片103和105容易地设置到平台107和109上,能够改进关于磁传感器 150的制造效率。
上述修改使得能够利用切口 153和平台互连部分121使芯片键合带151 以及磁传感器芯片103和105关于平台107和109被精确定位。这消除了 在键合步骤中使薄金属板125相对于第一器具133倾斜(或移动)的需要。
本实施例描述了在制备引线框架101之后执行平台倾斜步骤和引线加 工步骤。当然,本实施例不必局限于这种方式。换言之,可以将平台倾斜 步骤和引线加工步骤与引线框架101的制备一起同时执行。
本实施例描述了在引线加工步骤中适当弯曲的引线117的尖端117a的 表面117c沿着平台107和109的表面107a和109a设置。本实施例不必局 限于这种方式。换言之,表面117c可以设置成高于表面107a和109a,其 中优选的是表面117c平行于表面107a和109a而倾冻+。
以上,能够减小引线117的尖端117a的表面117c与附着到平台107 和109上的石兹传感器芯片103和105的表面之间的距离;因此,能够进一
28步减小金属丝的长度。
本实施例可以如图27和28所示被修改,其中对应于上述部分(即引 线框架101和磁传感器150的组成部分)的部分由相同的附图标记表示; 因此,将省略对其的详细描述。
换言之,在图27和28所示的改进中,提供了一对磁传感器芯片155 和156,其中在磁传感器芯片155和156的表面上所形成的焊盘上形成了突 出电极。根据本改进的磁传感器的总体结构能够实现所谓的表面安装型封 装,比如倒装芯片和芯片尺寸封装(CSP)。更具体而言,在结合引线框架 157而设置的磁传感器芯片155和156的背面155a和156a上形成焊球(用 作突出电极)159,每个焊球159都通过将焊料形成为球形而制成。焊球159 电连接到引线框架157的引线161和162上。
在薄金属板上形成多个引线框架,每个引线框架都对应于具有两个磁 传感器芯片155和156的引线框架157,其中引线框架157由矩形框架部分 163和框架165构成,矩形框架部分163在平面图中具有矩形形状,并且框 架165具有从矩形框架部分163的四边163a至163d向内突出的多条引线 161和162。引线161和162的尖端161a和162a分别设置为在位置上与石兹 传感器芯片155和156的焊球159相匹配。
在制造使用上述引线框架157的磁传感器时,在制备步骤中提供引线 框架157以及两个磁传感器芯片155和156;然后,在引线加工步骤中,将 引线框架157进行压力加工从而使引线161和162的尖端161a和162a的表 面相对于矩形框架部分163的平坦表面以预定角度倾斜。在这种条件下, 引线161的尖端161a的表面相对于引线162的尖端162a的表面倾斜,引线 161的尖端161a的表面用于设置磁传感器芯片155的焊球159,引线162 的尖端162a的表面用于设置磁传感器芯片156的焊球159。
正如以上结合第二实施例所描述的那样,在引线加工步骤中,引线161 和162的中间部分分别弯曲,从而^f吏所述尖端设置在相同的平面内并同时 相对于矩形框架部分163的平坦表面倾斜。
在完成引线加工步骤之后,在第一器具133上安装引线框架157(见图 18)。在这种条件下,在第一器具133的表面133a上设置矩形框架部分163, 其中在平台支撑部分137的倾斜表面137a和137b上分别设置引线161和 162的尖端161a和162a,使得引线161和162的尖端161a和162a以倾斜
29状态下保持在预定位置。
在以上条件下,在键合-布线步骤中,将磁传感器芯片155和156的 焊球159键合到引线161和162的尖端161a和162a上。在键合-布线步骤 中,最初在预定方向上相对于矩形框架部分163倾斜的引线161的表面被 保持水平,然后连接到磁传感器芯片155。之后,引线框架157与第一器具 133 —起倾斜(或移动),使得最初在另一方向上相对于矩形框架部分163 倾斜的引线162的表面被保持水平,然后连接到磁传感器芯片156。
之后,与第二实施例类似,执行模制步骤从而形成用于将磁传感器芯 片155和156嵌入在树脂中的树脂模制封装。最后,切割矩形框架部分163 从而分别隔离引线161和162,由此完成磁传感器(未示出)的制造。
在上述使用引线框架157的磁传感器的制造方法中,与第二实施例类 似,在键合-布线步骤之前,在平台的倾斜方向上设置多条引线161和162。 在其中磁传感器芯片155和156的焊球159被键合到引线161和162上的 条件下,这可靠地防止了引线161和162的尖端161a和162a相对于矩形框 架部分163意外地移动。换言之,能够防止将应力施加到焊球159上,所 述焊球159用作磁传感器芯片155和156与引线161和162的尖端161a和 162a之间的连接部分;因此,能够可靠地防止焊球159与引线161和162 的尖端161a和162a意外地分开。简言之,可能避免磁传感器芯片155和 156与引线161和162之间电连接故障的发生。
图27和28所示的上述改进的优势在于,通过筒单地将磁传感器芯片 155和156设置在引线框架157上,能够将磁传感器芯片155和156完全连 接到引线161和162。因此,与第二实施例相比,该改进例不需要单独执行 的键合步骤。因此,能够进一步改进关于磁传感器的制造效率。
此外,通过第一器具133总体支撑引线161和162的尖端161a和162a 以及矩形框架部分163全体。在键合-布线步骤中,能够可靠地防止引线 161和162变形;因此,能够以稳定的方式进行关于磁传感器芯片155和 156的键合;并且,能够以稳定的方式将磁传感器芯片155和156电连接到 引线161和162。这可靠地避免了磁传感器芯片155和156与引线161和 162之间电连接故障的发生。能够将磁传感器芯片155和156保持在预定的 倾斜角度。因此,能够使用引线框架157制造高精度的磁传感器。
此外,当将包括磁传感器芯片155和156的磁传感器密封在芯片尺寸封装中时,该改进例的优势在于,与包括磁传感器芯片155和156的第二 实施例的封装相比,该磁传感器的尺寸能够减小并且非常难于被损坏。
在改进例中,磁传感器芯片155和156具有焊球159。当然,本实施例 不必局限于这种方式,其中仅需要使突出电极形成在磁传感器芯片155和 156的背面155a和156a上并且使其电连接到引线161和162。
如上所述,框架111具有在平面图中呈矩形形状的矩形框架部分115 或157。当然,本实施例不必局限于这种方式,其中仅需要框架111具有能 够使引线117和119从其向内突出的某种框架结构。换言之,该框架结构可 以形成为各种形状,比如平面图中的圆形和三维形状。
本实施例描述了平台107和109在平面图中均形成为矩形,但并不局 限于此,其中仅需要表面107a和109a被适当地成形以允许磁传感器芯片 103和105键合到其上。换言之,能够将每个平台107和109形成而在平面 图中呈圆形或椭圓。可选择地,每个平台107和109可以形成为具有在厚 度方向上从其穿过的孔,或者形成为网状的形状。
本实施例描迷了将磁传感器芯片(103、 105、 155和156),引线(117、 119、 161和162)以及平台(107和109)全部整体地固定在树脂模制封装 (149)的内部,但并不局限于此。取而代之,可以使用具有内部空间的盒 状封装来统一储存并整体固定磁传感器芯片、引线和平台。
如上所述,本实施例适用于在三维空间内探测^磁力方向的^f兹传感器, 但并不局限于此。换言之,本实施例能够用于在三维空间内测量方位和方
向的任何类型的物理量传感器。当然,本实施例能够用于探测加速度的量 值和方向的包括加速度传感器芯片的加速度传感器。
已参考附图通过实例描述了本发明,但各种修改和设计变化仍将落入 本发明的范围内。
权利要求
1.一种引线框架,包括至少一个平台,其用于将物理量传感器芯片安装在其上;框架,其具有设置在所述平台周围的多条引线;以及多个互连部分,其用于将所述平台互连到所述框架,其中与所述平台分离的所述引线的基部基本设置在预定平面内,所述平台相对于该预定平面倾斜,并且所述引线的尖端沿着所述平台的表面设置。
2. —种物理量传感器的制造方法,包括以下步骤 制备薄金属板,所述薄金属板被加工成引线框架,该引线框架包括用于在其上安装物理量传感器芯片的至少一个平台,具有设置在所述平台周 围的多条引线的框架,以及用于将所述平台互连到所述框架的多个互连部分;使所述平台相对于所述框架倾斜同时使所述互连部分变形; 加工所述引线使得所述引线的尖端被设置在所述平台的倾斜方向上; 将所述物理量传感器芯片键合到所述平台上;以及 将所述引线的尖端电连接到所述物理量传感器芯片上, 其中在压力加工中同时执行倾斜所述平台以及加工所述引线。
3. 根据权利要求2所述的物理量传感器的制造方法,其中当将所述物 理量传感器芯片键合到所述平台上并且当将所述引线的尖端电连接到所述 物理量传感器芯片上时,通过一器具来总体地支撑所述平台、所述引线和 所述框架的背面。
4. 根据权利要求2所述的物理量传感器的制造方法,其中所述引线框 架被修改为具有多个平台,并且其中执行金属丝焊从而利用毛细管将所述引线的尖端连接到所述物理 量传感器芯片上,通过移动所述引线框架将所述毛细管设置为与所述平台 和所述引线的尖端基本垂直。
5. 根据权利要求2所述的物理量传感器的制造方法,其中所述引线框架被修改为具有多个平台,并且其中将至少两个物理量传感器芯片粘附到用于覆盖至少两个平台的芯片键合带上,从而通过所述芯片键合带将所述至少两个物理量传感器芯片 同时安装到所述至少两个平台上。
6. —种引线框架,该引线框架通过加工薄金属板使其包括具有平坦表 面的框架部分而形成,多条引线从所述框架部分朝向物理量传感器芯片向 内突出,其中设置成包围所述物理量传感器芯片的引线的尖端安置在预定 平面内,该预定平面相对于所述平坦表面以预定角度倾斜。
7. —种物理量传感器的制造方法,包括以下步骤 制备薄金属板,所述薄金属板被加工成包括框架部分的引线框架,多条引线从该框架部分朝向其上具有多个突出电极的物理量传感器芯片向内 突出;加工连接到所述物理量传感器芯片上的所述引线的尖端,使其相对于 所述框架部分沿预定方向倾斜;以及将所述引线的尖端键合到所述物理量传感器芯片的突出电极上。
8. 根据权利要求7所述的物理量传感器的制造方法,其中当所述引线 的尖端被键合到所述物理量传感器芯片的突出电极上时,通过一 器具来总 体支撑所述引线和所述框架部分的背面。
全文摘要
本发明公开了一种使用引线框架制造的物理量传感器,该引线框架具有至少一个平台和其基部设置在相同平面内的多条引线,其中具有多个电极焊盘的至少一个物理量传感器芯片被安装在所述平台上同时倾斜,从而使电极焊盘设置在倾斜方向上并且利用其长度与电极焊盘和引线之间的距离基本匹配的金属丝将电极焊盘连接到引线。这防止了引线和金属丝意外地断裂,并且能够避免引线与物理量传感器芯片分离的发生。此外,在金属丝焊之前,沿着倾斜平台的表面设置引线的尖端;因此,能够很容易的将引线的尖端连接到物理量传感器芯片。
文档编号H01L23/495GK101656242SQ20081008201
公开日2010年2月24日 申请日期2005年9月12日 优先权日2004年9月10日
发明者大村昌良, 白坂健一 申请人:雅马哈株式会社

【专利交易】【专利代理】【商标和版权申请】【高新技术企业认定】Tel:18215660330

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