“DISPOSITIVO SEMICONDUTOR”
Descrição [001] A presente invenção é relativa a um dispositivo semicondutor que inclui um elemento semicondutor encapsulado com uma camada de resina de moldagem que tem uma abertura através da qual o elemento semicondutor é parcialmente exposto fora da camada de resina de moldagem.
[002] A figura 16 ilustra um sensor semicondutor 1 divulgado na JP-A2005-203.431. O sensor semicondutor 1 é utilizado para detectar concentração de álcool. O sensor semicondutor 1 inclui um elemento semicondutor 2 ligado em um bloco de matriz 3 de uma estrutura condutora. Blocos de ligação (não mostrado) localizadas ao redor do perímetro de uma superfície frontal do elemento semicondutor 2 são conectadas eletricamente por meio de fios de ligação para dedos condutores da estrutura condutora. O elemento semicondutor 12 é encapsulado com uma camada de resina de moldagem 4 que tem uma abertura 4a. Uma porção de detecção de concentração de álcool 2a é localizada no centro da superfície frontal do elemento semicondutor 2 e exposta fora da camada de resina de moldagem 4 através da abertura 4a.
[003] O elemento semicondutor 2 é encapsulado com a camada de resina de moldagem 4 por meio do método a seguir. O elemento semicondutor 2 ligado sobre a estrutura condutora é colocado em um molde, e então resina líquida (ou em geléia) é injetada para o molde e endurecida. Uma parte superior do molde é dotada de uma porção projeção que é posicionada no centro da superfície frontal do elemento semicondutor 2. Assim, a porção projeção faz com que a camada de resina de moldagem 4 tenha a abertura 4a. Altemativamente como divulgado na JP 2.598.161, a abertura 4a pode ser formada arranjando objetos conformados em tubo entre a parte superior do molde e a superfície frontal do elemento semicondutor 2, de modo que a resina pode ser impedida pelos objetos conformados em tubo de penetrar no
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2/24 espaço entre a parte superior do molde e a superfície frontal do elemento semicondutor 2.
[004] Quando o sensor semicondutor 1 é utilizado em um veículo, o sensor semicondutor 1 é submetido a condições ambientais severas, as quais podem corroer e degradar o sensor semicondutor 1. Por exemplo, o sensor semicondutor 1 é exposto a vibração, umidade, combustível, óleo, ácido, álcali e similares. Além disto, uma temperatura no veículo se situa desde menos diversas dezenas de graus Celsius (por exemplo, -40 °C) até cem e diversas dezenas de graus Celsius (por exemplo 150 °C). Portanto, o sensor semicondutor 1 está exposto a um ciclo térmico repetido.
[005] O ciclo térmico repetido pode fazer com que o sensor semicondutor 1 seja empenado devido a diferenças no coeficiente de expansão linear entre o elemento semicondutor 2, o bloco de matriz 3 e a camada de resina de moldagem 14. Quando o sensor semicondutor 1 é empenado, é provável que a camada de resina de moldagem 4 seja rachada ou descascada da superfície frontal do elemento semicondutor 2 ao redor da abertura 4a, como indicado pelas setas na figura 16.
[006] Além disto, as condições ambientais severas podem avançar (isto é, piorar) a rachadura ou o descascamento da camada de resina de moldagem 4. Se a rachadura ou o descascamento da camada de resina de moldagem 4 é avançada até os blocos de eletrodo do elemento semicondutor 2, os blocos do eletrodo são corroídos e os fios de ligação são danificados. Como resultado, o elemento semicondutor 2 é eletricamente desconectado da estrutura condutora de modo que o sensor semicondutor 1 pode ser quebrado.
[007] Tendo em vista o problema acima descrito, é um objetivo da presente invenção fornecer um dispositivo semicondutor que inclui um elemento semicondutor encapsulado com uma camada de resina de moldagem que tem uma abertura através da qual o elemento semicondutor é parcialmente exposto fora da camada de resina de moldagem. O dispositivo semicondutor é
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3/24 construído para impedir problemas provocados por uma rachadura e um descascamento da camada de resina de moldagem ao redor da abertura.
[008] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, um dispositivo semicondutor inclui uma camada de resina de moldagem, um elemento semicondutor e um elemento de fixação. A camada de resina de moldagem tem uma abertura. O elemento semicondutor é encapsulado com a camada de resina de montagem. Uma superfície do elemento semicondutor é exposta fora da camada de resina de moldagem através da abertura. O elemento de fixação melhora a fixação da camada de resina de moldagem na superfície do elemento semicondutor ao redor da abertura.
[009] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, um dispositivo semicondutor inclui uma camada de resina de moldagem, um elemento semicondutor e uma camada de proteção. A camada de resina de moldagem tem uma abertura. O elemento semicondutor é encapsulado com a camada de resina de moldagem. O elemento semicondutor tem uma superfície e um terminal elétrico localizado sobre uma periferia externa da superfície. A camada de proteção é quimicamente unida à superfície do elemento semicondutor. Um centro da superfície do elemento semicondutor é exposto fora da camada de resina de montagem através da abertura. O terminal elétrico é encapsulado com a camada de proteção. A camada de proteção é encapsulada com a camada de resina de moldagem.
[0010] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, um dispositivo semicondutor inclui uma camada de resina de moldagem, um elemento semicondutor e uma camada de cobertura. A camada de resina de moldagem tem uma abertura. O elemento semicondutor é encapsulado com a camada de resina de moldagem. Uma superfície do elemento semicondutor é parcialmente exposta fora da camada de resina de moldagem através da abertura. A camada de cobertura cobre, no mínimo, um limite entre uma borda interna da abertura da camada de resina de moldagem e a superfície
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4/24 exposta do elemento semicondutor.
[0011] Os objetivos acima e outros aspectos e vantagens da presente invenção se tomarão mais evidentes da descrição detalhada a seguir, feita com consulta aos desenhos que acompanham. Nos desenhos:
A figura 1 é um diagrama que ilustra uma vista em seção transversal de um sensor semicondutor de acordo com uma primeira configuração da presente invenção;
A figura 2 é um diagrama que ilustra uma vista superior de um elemento semicondutor do sensor semicondutor da figura 1;
A figura 3A é um diagrama que ilustra uma vista em seção transversal de um sensor semicondutor de acordo com uma segunda configuração da presente invenção, e a figura 3B é um diagrama que ilustra uma vista parcialmente ampliada da figura 3A;
A figura 4A é um diagrama que ilustra uma vista em seção transversal de um sensor semicondutor de acordo com uma terceira configuração da presente invenção, e a figura 4B é um diagrama que ilustra uma vista parcialmente ampliada da figura 5 A;
A figura 5A é um diagrama que ilustra uma vista em seção transversal de um sensor semicondutor de acordo com uma quarta configuração da presente invenção, e a figura 5B é um diagrama que ilustra uma vista parcialmente ampliada da figura 5 A;
A figura 6A é um diagrama que ilustra uma vista em seção transversal de um sensor semicondutor de acordo com uma quinta configuração da presente invenção, e a figura 6B é um diagrama que ilustra uma vista parcialmente ampliada da figura 3A;
A figura 7 é um diagrama que ilustra uma vista em seção transversal de um sensor semicondutor de acordo com uma sexta configuração da presente invenção;
A figura 8A é um diagrama que ilustra uma vista em seção
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5/24 transversal de um sensor semicondutor de acordo com uma sétima configuração da presente invenção, e a figura 8B é um diagrama que ilustra uma vista parcialmente ampliada da figura 8A;
A figura 9A é um diagrama que ilustra uma vista em seção transversal de um sensor semicondutor de acordo com uma oitava configuração da presente invenção, e a figura 9B é um diagrama que ilustra uma vista parcialmente ampliada da figura 9A;
A figura 10 é um diagrama que ilustra uma vista em seção transversal de um sensor semicondutor de acordo com uma nona configuração da presente invenção;
A figura 11 é um diagrama que ilustra uma vista em seção transversal de um sensor semicondutor de acordo com uma décima configuração da presente invenção;
A figura 12 é um diagrama que ilustra uma vista em seção transversal de um sensor semicondutor de acordo com uma décima primeira configuração da presente invenção;
A figura 13 é um diagrama que ilustra uma vista em seção transversal de um sensor semicondutor de acordo com uma décima segunda configuração da presente invenção;
A figura 14A é um diagrama que ilustra uma vista em seção transversal de um sensor semicondutor de acordo com uma décima terceira configuração da presente invenção; e a figura 14B é um diagrama que ilustra uma vista parcialmente ampliada da figura 14A;
A figura 15A é um diagrama que ilustra uma vista em seção transversal de um sensor semicondutor de acordo com uma décima quarta configuração da presente invenção; e a figura 15B é um diagrama que ilustra uma vista parcialmente ampliada da figura 15A;
A figura 16 é um diagrama que ilustra uma vista em seção transversal de um sensor semicondutor convencional.
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6/24 (Primeira configuração) [0012] Fazendo referência às figuras 1 e 2, um sensor semicondutor 11 de acordo com uma primeira configuração da presente invenção inclui um elemento semicondutor conformado retangular (chip) 12, uma estrutura condutora 13 e uma camada de resina de moldagem 14 feita de, por exemplo, resina epóxi. Por exemplo, o sensor semicondutor 11 é montado em um veículo e é configurado para medir quantidade física, tal como constante dielétrica, condutividade elétrica, concentração de álcool na gasolina, ou similar. Altemativamente, o sensor semicondutor 11 pode ser configurado como um dispositivo ótico.
[0013] O elemento semicondutor 12 é montado sobre a estrutura condutora 13 e encapsulado com a camada de resina de moldagem 14. A estrutura condutora 13 inclui um bloco de matriz 13a e diversos dedos condutores 13b. O elemento semicondutor 12 é moldado sobre o bloco de matriz 13a. Os dedos condutores 13b conectam o elemento semicondutor 12 a circuitos externos.
[0014] Como mostrado na figura 2, uma porção de detecção conformada retangular 12a é localizada aproximadamente no centro de uma superfície frontal do elemento semicondutor 12. Blocos de ligação 12b são localizados em uma periferia externa da superfície frontal do elemento semicondutor 12. O elemento semicondutor 12 é fixado em uma superfície frontal do bloco de matriz 13a da estrutura condutora 13, por exemplo, por meio de um adesivo. Cada bloco de ligação 12b do elemento semicondutor 12 é eletricamente conectado ao dedo condutor correspondente 13b da estrutura condutora 13 através de um fio de ligação 15. O fio de ligação 15 pode ser feito de ouro (Au), alumínio (Al) ou similar.
[0015] A camada de resina de moldagem 14 é conformada retangular, de modo que toda a periferia do elemento semicondutor 12 pode ser encapsulada com a camada de resina de moldagem 14. A camada de resina de moldagem
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7/24 tem uma abertura afunilada 14a através da qual a porção de detecção 12a do elemento semicondutor 12 é exposta fora da camada de resina de moldagem 14. Isto é, a porção de detecção 12a não é encapsulada com a camada de resina de moldagem 14. Cada dedo condutor 13b é exposto fora da camada de resina de moldagem 14 em uma extremidade.
[0016] Como mostrado na figura 2, três ranhuras 16 são formadas na superfície frontal do elemento semicondutor 12 ao redor da abertura 14a da camada de resina de moldagem 14. Cada ranhura 16 é localizada entre a porção de detecção 12a e os blocos de ligação 12b do elemento semicondutor
12. Cada ranhura 16 se estende em um círculo retangular e a porção de detecção 12a é localizada dentro do círculo retangular. Assim, a porção de detecção 12a é circundada pelas ranhuras 16. Por exemplo, as ranhuras 16 podem ser formadas gravando a superfície frontal (um próprio substrato ou um filme de proteção sobre o substrato) do elemento semicondutor 12 em um desenho de ranhura.
[0017] Por exemplo, o sensor semicondutor 11 pode ser formado como a seguir: primeiramente o elemento semicondutor 12 é fixado sobre o bloco de matriz 13a da estrutura condutora 13. Então, o bloco de ligação 12b do elemento semicondutor 12 é conectada eletricamente ao dedo condutor 13b da estrutura condutora 13 através do fio de ligação 15. Então o elemento semicondutor 12 e a estrutura condutora 13 são encapsulados com a camada de resina de moldagem 14.
[0018] O processo de encapsulação é realizado utilizando um molde (não mostrado), por exemplo, que consiste de partes superior e inferior. A parte superior é dotada com uma porção projeção que corresponde à abertura 14a da camada de resina de moldagem 14. Quando as partes superior e inferior do molde são ligadas juntas, a cavidade que tem uma forma correspondente a uma forma externa da camada de resina de moldagem 14 é formada entre as partes superior e inferior. No processo de encapsulação a estrutura condutora
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8/24 sobre a qual o elemento semicondutor 12 é montado é colocada em uma localização predeterminada na parte inferior do molde. Então, a parte superior é presa à parte inferior, de modo que a porção projeção da placa superior pode ser localizada na porção de detecção 12a do elemento semicondutor 12.
[0019] Então um composto de moldagem, por exemplo resina epóxi, é injetado para o interior da cavidade do molde e endurecido. Assim, o elemento semicondutor 12 e a estrutura condutora 13 são encapsulados com a camada de resina de moldagem 14 de tal maneira que a porção de detecção 12a do elemento semicondutor 12 é exposta fora da camada de resina de moldagem 14 através da abertura 14a. Junções elétricas entre o fio de ligação 15 e cada bloco de ligação 12b e o dedo condutor 13b são encapsuladas com a camada de resina de moldagem 14. Neste caso, o composto de moldagem penetra nas ranhuras 16 na superfície frontal do elemento semicondutor 12 e é então endurecido. Assim, as ranhuras 16 são enchidas com a camada de resina de moldagem 14.
[0020] Quando o sensor semicondutor 17 é montado no veículo, o sensor semicondutor 11 é submetido a condições ambientais severas, as quais podem corroer e degradar o sensor semicondutor 11. Por exemplo, o sensor semicondutor 11 pode ser exposto a vibração, umidade, combustível, óleo, ácido, álcali e similares. Além disto, uma temperatura no veículo onde o sensor semicondutor 11 está montado pode se situar desde menos diversas dezenas de graus Celsius (por exemplo - 40 °C) até uma centena e diversas dezenas de graus Celsius (por exemplo 150 °C). Portanto, o sensor semicondutor 11 está exposto a um ciclo térmico repetido.
[0021] O ciclo térmico repetido pode fazer com que o sensor semicondutor 11 seja empenado devido a diferenças no coeficiente de expansão linear entre o elemento semicondutor 12, o bloco de matriz 13a, e a camada de resina de moldagem 14. Quando o sensor semicondutor 11 é empenado, a camada de resina de moldagem 14 pode ser rachada ou descascada da superfície frontal
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9/24 do elemento semicondutor 12 ao redor da abertura 14a.
[0022] O sensor semicondutor 11 de acordo com a primeira configuração é configurado para evitar a rachadura e o descascamento da camada de resina de moldagem 14. Especificamente, o sensor semicondutor 11 tem a ranhura 16 que é a formada na superfície frontal do elemento semicondutor 12 ao redor da abertura 14a da camada de resina de moldagem 14. A ranhura 16 é enchida com a camada de resina de moldagem 14, de modo que um efeito de ancoragem pode ser produzido. O efeito de ancoragem pode melhorar a resistência adesiva da camada de resina de moldagem 14 com a superfície frontal do elemento semicondutor 12 ao redor da abertura 14a. Desta maneira, a ranhura 16 pode ajudar a impedir que a camada de resina de moldagem 14 seja rachada ou descascada da superfície frontal do elemento semicondutor
12. Portanto, quando comparado com o sensor semicondutor convencional 1 mostrado na figura 16, o semicondutor 11 pode ter vida útil longa e pode ser utilizado de maneira confiável sob diversas condições ambientais severas. (Segunda configuração) [0023] Um sensor semicondutor 17 de acordo com uma segunda configuração da presente invenção está descrito abaixo com referência às figuras 3A e 3B. Uma diferença entre as primeira e segunda configurações está na forma das ranhuras formadas na superfície frontal do elemento semicondutor 12 ao redor da abertura 14a da camada de resina de moldagem
14.
[0024] O sensor semicondutor 17 tem três ranhuras 18 ao invés das ranhuras
16. Como mostrado em detalhe na figura 3B, cada ranhura 16 tem uma forma afunilada inversa em seção transversal. Isto é, a ranhura 18 se estreita gradualmente desde sua abertura no sentido de seu fundo. A forma afunilada inversa aprimora o efeito de ancoragem, de modo que a resistência adesiva da camada de resina de moldagem 14 com a superfície frontal do elemento semicondutor 12 pode ser mais melhorada. Por exemplo, a ranhura 18 pode
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10/24 ser formada por técnicas de micro-fabricação utilizando gravação de íon reativa (RIE).
[0025] Nas primeira e segunda configurações descritas acima, as ranhuras 16, 18 formadas na superfície frontal do elemento semicondutor 12 melhoram a resistência adesiva da camada de resina de moldagem 14 com a superfície frontal do elemento semicondutor 12 ao redor da abertura 14a. Isto é, as ranhuras 16, 18 podem servir como um elemento de fixação que melhora a fixação da camada de resina de moldagem 14 com a superfície frontal do elemento semicondutor 12 ao redor da abertura 14a. Uma porção desigual da superfície frontal do elemento semicondutor 12 pode servir como um elemento de fixação. A porção desigual pode ter uma forma diferente de uma ranhura. Por exemplo, a porção desigual pode ser formada simplesmente tomando áspera a superfície frontal do elemento semicondutor 12 por meio de técnicas de gravação ou de salpico. A porção desigual pode ser desenhada como um ponto, uma linha, uma grade, ou similar. A porção desigual pode ser formada na superfície frontal do elemento semicondutor 12 completamente ou parcialmente ao redor da abertura 14a da camada de resina de moldagem 14. Por exemplo, a porção desigual pode ser formada em uma região exceto por uma região de fiação que conecta a porção de detecção 12a ao bloco de ligação 12b.
(Terceira configuração) [0026] Um sensor semicondutor 21 de acordo com uma terceira configuração da presente invenção está descrito abaixo com referência às figuras 4A e 4B. Uma diferença entre a primeira e terceira configurações é como a seguir. O sensor semicondutor 21 tem um elemento adesivo 22 ao invés das ranhuras 16. O elemento adesivo 22 está localizado na superfície frontal do elemento semicondutor 12 ao redor da abertura 14a da camada de resina de moldagem 14. Assim, a camada de resina de moldagem 14 pode ser fixada de maneira apertada à superfície frontal do elemento semicondutor 12
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11/24 ao redor da abertura 14a. O elemento adesivo 22 tem um coeficiente de expansão linear que é intermediário entre os coeficientes de expansão linear do elemento semicondutor 12 e da camada de resina de moldagem 14. Por exemplo, o elemento adesivo 22 pode ser um agente adesivo epóxi adicionado de enchimento, um agente adesivo cerâmico, ou similar.
[0027] Antes que o processo de encapsulação seja realizado, o elemento adesivo 22 na forma de líquido é aplicado à superfície frontal do elemento semicondutor 12 entre a porção de detecção 12a e o bloco de ligação 12b. O elemento adesivo 22 é ligado a cada um do elemento semicondutor 12 e camada de resina de moldagem 14 por meio de calor produzido durante o processo de encapsulação. Como resultado, o elemento semicondutor 12 e a camada de resina de moldagem 14 são ligados de maneira apertada juntos por meio do elemento adesivo 22. Altemativamente, antes que o processo de encapsulação seja realizado, o elemento adesivo 22 na forma de filme pode ser colocado sobre a superfície frontal do elemento semicondutor 12 entre a porção de detecção 12a e o bloco de ligação 12b. O elemento filme adesivo 22 é derretido pelo calor produzido durante o processo de encapsulação, de modo que o elemento semicondutor 12 e a camada de resina de moldagem 14 podem ser ligados juntos de maneira apertada por meio do elemento adesivo 22.
[0028] Como descrito acima de acordo com a terceira configuração, o elemento adesivo 22 é localizado entre a superfície frontal do elemento semicondutor 12 e a camada de resina de moldagem 14 ao redor da abertura 14a. O elemento adesivo 22 melhora a resistência adesiva da camada de resina de moldagem 14 com a superfície frontal do elemento semicondutor 12 ao redor da abertura 14a. Portanto, o elemento adesivo 22 pode servir como um elemento de fixação que melhora a fixação da camada de resina de moldagem 14 com a superfície frontal do elemento semicondutor 12 ao redor da abertura 14a.
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12/24 [0029] Além disto, o elemento adesivo 22 tem um coeficiente de expansão linear que é intermediário entre os coeficientes de expansão linear do elemento semicondutor 12 da camada de resina de moldagem 14. Portanto, o elemento adesivo 22 pode ajudar a reduzir a tensão provocada por uma diferença no coeficiente de expansão linear entre o elemento semicondutor 12 e a camada de resina de moldagem 14. Assim, o elemento adesivo 22 pode ajudar de maneira efetiva a impedir que a camada de resina de moldagem 14 seja rachada ou descascada da superfície frontal do elemento semicondutor
12.
[0030] A terceira configuração pode ser modificada de diversas maneiras. Por exemplo, o elemento adesivo 22 pode ter um módulo de Young menor do que aquele da camada de resina de moldagem 14. Especificamente, o elemento adesivo 22 pode ter um módulo de Young igual a ou menor do que 1 MPa. Uma vez que tal módulo de Young pequeno faz com que o elemento adesivo 22 seja relativamente macio, o elemento adesivo 22 pode servir não apenas como um adesivo, mas também como um bloco. Em tal abordagem o elemento adesivo 22 pode absorver diferenças em expansão e contração térmicas entre o elemento semicondutor 12 e a camada de resina de moldagem 14. Assim, o elemento adesivo 22 pode auxiliar de maneira efetiva a impedir que a camada de resina de moldagem 14 seja rachada ou descascada da superfície frontal do elemento semicondutor 12.
(Quarta configuração) [0031] Um sensor semicondutor 31 de acordo com uma quarta configuração da presente invenção está descrito abaixo com referência às figuras 5A e 5B.
Uma diferença entre as primeira e a quarta configurações é como a seguir. O sensor semicondutor 31 tem um elemento de aquecimento 32 ao invés da ranhura 16. O elemento de aquecimento 32 está localizado na superfície frontal do elemento semicondutor 12 ao redor da abertura 14a da camada de resina de moldagem 14. O elemento de aquecimento 32 é completamente ou
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13/24 parcialmente encapsulado com a camada de resina de moldagem 14. Por exemplo, o elemento de aquecimento 32 é feito de um material metálico (por exemplo, alumínio (Al), ouro (Au), ou polisilício) e se estende em uma maneira helicoidal retangular tríplice para circundar a porção de detecção 12a. O elemento de aquecimento 32 é conectado eletricamente ao bloco de ligação 12b e pode ser energizado por meio de circuitos externos através do bloco de ligação 12b. O elemento de aquecimento 32 pode ser facilmente formado durante processo de fabricação do sensor semicondutor 31.
[0032] O elemento de aquecimento 32 é energizado depois que o processo de encapsulação é terminado. Como resultado, o elemento de aquecimento 32 aquece a camada de resina de moldagem 14 ao redor da abertura 14a, de modo que a camada de resina de moldagem 14 pode ser unida de maneira apertada à superfície frontal do dispositivo semicondutor 12. Assim, o elemento de aquecimento 32 pode auxiliar a impedir que a camada de resina de moldagem 14 seja rachada ou descascada da superfície frontal do elemento semicondutor 12 ao redor da abertura 14a. Portanto, o elemento de aquecimento 32 pode servir como um elemento de fixação que melhora a fixação da camada de resina de moldagem 14 na superfície frontal do elemento semicondutor 12 ao redor da abertura 14a.
(Quinta configuração) [0033] Um sensor semicondutor 33 de acordo com uma quinta configuração da presente invenção está descrito abaixo com referências às figuras 6A e 6B. Uma diferença entre a quarta e quinta configurações é como a seguir. O sensor semicondutor 33 tem um elemento adesivo térmico 34 em adição ao elemento de aquecimento 32. Uma superfície do elemento de aquecimento 32 é completamente ou parcialmente coberta com o elemento adesivo térmico
34. Por exemplo, o elemento adesivo térmico 34 pode ser feito de elastômero termoplástico.
[0034] O elemento de aquecimento 32 é energizado depois que o processo
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14/24 de encapsulação esteja terminado. Como resultado, o elemento de aquecimento 32 aquece o elemento adesivo térmico 34 de modo que o elemento semicondutor 12 e a camada de resina de moldagem 14 podem ser ligadas juntas de maneira apertada por meio do elemento adesivo térmico 34. Assim, o elemento adesivo térmico 34 pode ajudar a impedir que a camada de resina de moldagem 14 seja rachada ou descascada da superfície frontal do elemento semicondutor 12 ao redor da abertura 14a. Portanto, o elemento de aquecimento 32 e o elemento adesivo térmico 34 podem servir como o elemento de fixação que melhora fixação da camada de resina de moldagem 14 na superfície frontal do elemento semicondutor 12 ao redor da abertura 14a. O elemento adesivo térmico 34 pode ser feito de um material diferente de elastômero termoplástico. Por exemplo, o elemento adesivo térmico 34 pode ser feito de copolimero éter vinil perfluoroalcoxi tetrafluoroetileno (PFA), copolimero propileno etileno fluorado (FEP), poliéster, ou similar.
(Sexta configuração) [0035] Um sensor semicondutor 41 de acordo com uma sexta configuração da presente invenção está descrito abaixo com referência à figura 7. Uma diferença entre a primeira e sexta configurações é como a seguir. O sensor semicondutor 41 tem um elemento de proteção 42 ao invés da ranhura 16. O bloco de ligação 12b, o fio de ligação 15, e junções elétricas entre o fio de ligação 15 e cada bloco de ligação 12b e o dedo condutor 13b são encapsulados com o elemento de proteção 42. Então o elemento de proteção 42 é encapsulado com a camada de resina de moldagem 14. O elemento de proteção 42 é feito de um material que pode ser unido quimicamente a um material de superfície do elemento semicondutor 12. Por exemplo, um elemento de proteção 42 pode ser feito de vidro que pode ser unido quimicamente a um filme de óxido formado sobre a superfície do elemento semicondutor 12.
[0036] Por exemplo, o sensor semicondutor 41 pode ser formado como a
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15/24 seguir. Primeiramente o elemento semicondutor 12 é fixado no bloco de matriz 13a da estrutura condutora 13. Então o bloco de ligação 12b do elemento semicondutor 12 é conectado eletricamente ao dedo condutor 13b da estrutura condutora 13 através do fio de ligação 15. Então o bloco de ligação 12b, o fio de ligação 15 e as junções elétricas entre o fio de ligação 15 e cada um do bloco de ligação 12b e o dedo condutor 13b são encapsuladas com o elemento de proteção 42. Então, o elemento semicondutor 12, a estrutura condutora 13 e um elemento de proteção 42 são encapsulados com a camada de resina de moldagem 14.
[0037] De acordo com a sexta configuração, conexões elétricas entre o elemento semicondutor 12 e o dedo condutor 13 são encapsuladas com o elemento de proteção 42, tal como vidro. Em tal abordagem, mesmo se a camada de resina de moldagem 14 é rachada ou descascada da superfície frontal do elemento semicondutor 12 ao redor da abertura 14a, a rachadura ou descascamento da camada de resina de moldagem 14 para no elemento de proteção 42. Uma vez que o elemento de proteção 42 está quimicamente unido à superfície do elemento semicondutor 12, o elemento semicondutor 12 e o elemento de proteção 42 são unidos juntos de maneira apertada. Assim, o elemento de proteção 42 pode ser impedido de ser rachado ou descascado do elemento semicondutor 12. Em resumo, mesmo se a camada de resina de moldagem 14 é rachada ou descascada da superfície frontal do elemento semicondutor 12, as conexões elétricas entre o elemento semicondutor 12 e o dedo condutor 13b podem ser protegidas pelo elemento de proteção 42. Portanto, quando comparado com o sensor semicondutor convencional 1 mostrado na figura 16, o sensor semicondutor 41 pode ter vida útil longa, e pode ser utilizado de maneira confiável sob condições ambientais severas. (Sétima configuração) [0038] Um sensor semicondutor 51 de acordo com uma sétima configuração da presente em invenção está descrito abaixo com referência às figuras 8A e
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8Β. Uma diferença entre a primeira e a sétima configurações é como a seguir. O sensor semicondutor 51 tem uma porção de borda 52b ao invés da ranhura
16. A porção de borda 52b é formada de maneira integrada com uma camada de resina de moldagem 52 para fornecer uma borda interna de uma abertura 52a da camada de resina de moldagem 52. Isto é, a camada de resina de moldagem 52 e a porção de borda 52b são formadas como uma peça.
[0039] Como mostrado em detalhe na figura 8B, a porção de borda 52b da camada de resina de moldagem 52 tem uma superfície inferior e uma superfície lateral arredondada. A superfície inferior da porção de borda 52b é localizada sobre (isto é, em contato com) a superfície frontal do elemento semicondutor 12. A superfície lateral arredondada da porção de borda 52b forma um ângulo substancialmente agudo com a superfície frontal do elemento semicondutor 12.
[0040] De acordo com a sétima configuração, a porção de borda 52b da camada de resina de moldagem 52 forma um a ângulo substancialmente agudo com a superfície frontal do elemento semicondutor 12. Em tal abordagem, uma tensão exercida entre a superfície frontal do elemento semicondutor 12 e a camada de resina de moldagem 52 ao redor da abertura 52a pode ser reduzida quando comparada a quando a porção de borda 52b forma um ângulo reto com a superfície frontal do elemento semicondutor 12. Assim, a porção de borda 52b pode ajudar a impedir que a camada de resina de moldagem 52 seja rachada ou descascada da superfície frontal do elemento semicondutor 12 ao redor da abertura 52a. Portanto, a porção de borda 52b pode servir como o elemento de fixação que melhora a fixação da camada de resina de moldagem 52 na superfície frontal do elemento semicondutor 12 ao redor da abertura 52a. Além disto, uma vez que a camada de resina de moldagem 52 e a porção de borda 52b são formadas como uma peça, a porção de borda 52b pode ser facilmente formada a baixo custo.
(Oitava configuração)
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17/24 [0041] Um sensor semicondutor 53 de acordo com uma oitava configuração da presente invenção está descrito abaixo com referência às figuras 9A e 9B. Uma diferença entre a sétima e a oitava configurações é como a seguir. O sensor semicondutor 53 tem uma porção de borda 54b ao invés da porção de borda 52b. A porção de borda 54b é formada de maneira integrada com uma camada de resina de moldagem 54 para fornecer uma borda interna de uma abertura 54a da camada de resina de moldagem 54. Isto é, a camada de resina de moldagem 54 e a porção de borda 54b são formadas como uma peça.
[0042] Como mostrado em detalhe na figura 9B, a porção de borda 54b da camada de resina de moldagem 54 tem uma superfície inferior e uma superfície lateral plana. A superfície inferior da porção de borda 54b é localizada sobre (isto é, em contato com) a superfície frontal do elemento semicondutor 12. A superfície lateral plana da porção de borda 54 b forma um ângulo agudo com a superfície frontal do elemento semicondutor 12.
[0043] De acordo com a oitava configuração, a porção de borda 54b da camada de resina de moldagem 54 forma um ângulo agudo com a superfície frontal do elemento semicondutor 12. Portanto, o sensor semicondutor 53 da oitava configuração pode ter o mesmo efeito como o sensor semicondutor 51 da sétima configuração.
(Nona configuração) [0044] Um sensor semicondutor 61 de acordo com uma nona configuração da presente invenção está descrito abaixo com referência à figura 10. Uma diferença entre a primeira e a nona configurações é como a seguir. O sensor semicondutor 61 tem um prendedor 62 que fixa de maneira apertada a camada de resina de moldagem 14 ao elemento semicondutor 12 ao redor da abertura 14a. Por exemplo, o prendedor 62 é uma mola metálica conformada em C e colocada por meio de um anel-O 63 sobre cada lado oposto através da abertura 14a.
[0045] De acordo com a nona configuração, o elemento semicondutor 12 e a
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18/24 camada de resina de moldagem 14 são fixadas mecanicamente juntas por meio do prendedor 62. Assim, o prendedor 62 pode ajudar a impedir que a camada de resina de moldagem 14 seja rachada ou descascada da superfície frontal do elemento semicondutor 12 ao redor da abertura 14a. Portanto, o prendedor 62 pode servir como um elemento de fixação que melhora a fixação da camada de resina de moldagem 14 na superfície frontal do elemento semicondutor 12 ao redor da abertura 14a.
[0046] O prendedor 62 pode ter uma forma e uma estrutura diferentes da mola metálica conformada em C. Por exemplo, o prendedor 62 pode ser construído com duas peças separadas que são respectivamente colocadas na superfície superior e inferior da camada de resina de moldagem 14 e fixadas juntas por meio de um parafuso.
(Décima configuração) [0047] Um sensor semicondutor 71 de acordo com a décima configuração da presente invenção está descrito abaixo com referência à figura 11. Uma diferença entre as primeira e a décima configurações é como a seguir. O sensor semicondutor 71 tem um elemento de cobertura 72 que recobre no mínimo um limite entre uma borda interna da abertura 14a e a face da camada de resina de moldagem 14 e a superfície frontal exposta do elemento semicondutor 12. Na décima configuração como mostrado na figura 11, a superfície da camada de resina de moldagem 14 e a superfície frontal exposta do elemento semicondutor 12 são completamente cobertas com o elemento de cobertura 72. Como resultado, a porção de detecção 12a localizada na superfície frontal do elemento semicondutor 12 é coberta com o elemento de cobertura 72.
[0048] O elemento de cobertura 72 pode ser feito de um material de revestimento fluorado, que tem uma repelência à água, uma repelência a óleo, uma propriedade à prova de umidade, uma propriedade de isolamento, uma resistência química, uma resistência osmótica, uma propriedade anti-depósito,
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19/24 e/ou similar. Por exemplo, o elemento de cobertura 72 pode ser feito de teflon (marca comercial de Dupont). Por exemplo, o elemento de cobertura 72 pode ser formado salpicando um material de revestimento sólido sobre o limite. Altemativamente, o elemento de cobertura 72 pode ser formado borrifando ou aplicando algum material de revestimento líquido sobre o limite e então endurecendo o material de revestimento líquido.
[0049] De acordo com a décima configuração o limite entre a camada de resina de moldagem 14 e o elemento semicondutor 12 é coberta pelo elemento de cobertura 72. Em tal abordagem, mesmo se a camada de resina de moldagem 14 é rachada ou descascada da superfície frontal do elemento semicondutor 12, um elemento de cobertura 72 pode impedir a uma matéria estranha, que provoca corrosão ou degradação, quanto a penetrar na porção rachada ou descascada da camada de resina de moldagem 14. Portanto, a porção rachada ou a porção descascada da camada de resina de moldagem 14 pode ser impedida de avançar (isto é, piorar).
[0050] A porção de detecção 12a pode ser protegida pelo elemento de cobertura 72 cobrindo a superfície frontal exposta do elemento semicondutor 12 com o elemento de cobertura 72. Quando a porção de detecção 12a está coberta com o elemento de cobertura 12, um material para fazer o elemento de cobertura 72 pode ser selecionado de acordo com que quantidade física é detectada pelo sensor semicondutor 71 (isto é, a porção de detecção 12a). Por exemplo, o elemento de cobertura 72 pode ser feito de um material que tenha uma transluscência elevada, uma resistividade elevada, uma constante dielétrica, ou similar.
(Décima primeira configuração) [0051] Um sensor semicondutor 73 de acordo com uma décima primeira configuração da presente invenção está descrito abaixo com referência à figura 12. Uma diferença entre a décima e a décima primeira configurações é como a seguir.
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20/24 [0052] O sensor semicondutor 73 tem um elemento de cobertura 74 ao invés do elemento de cobertura 72. Como o elemento de cobertura 72, o elemento de cobertura 74 cobre no mínimo o limite entre a borda interna da abertura 14a da camada de resina de moldagem 14 e a superfície frontal exposta do elemento semicondutor 12. Diferentemente do elemento de cobertura 72, o elemento de cobertura 74 não cobre a porção de detecção 12a localizada na superfície frontal do elemento semicondutor 12.
[0053] De acordo com a décima primeira configuração, o limite é coberto pelo elemento de cobertura 74. Em tal abordagem, mesmo se a camada de resina de moldagem 14 está rachada ou descascada da superfície frontal do elemento semicondutor 12, o elemento de cobertura 74 pode impedir que matéria estranha penetre na porção rachada ou descascada da camada de resina de moldagem 14.
(Décima segunda configuração) [0054] Um sensor semicondutor 75 de acordo com uma décima segunda configuração da presente invenção está descrito abaixo com referência à figura 13. Uma diferença entre a décima e a décima segunda configurações é como a seguir.
[0055] O sensor semicondutor 75 tem um elemento de cobertura 76 ao invés do elemento de cobertura 72. Enquanto o elemento de cobertura 74 cobre no mínimo o limite entre a borda interna da abertura 14a da camada de resina de moldagem 14, a superfície frontal exposta do elemento semicondutor 12, o elemento de cobertura 76 cobre somente o limite.
[0056] De acordo com a décima segunda configuração, o limite é coberto pelo elemento de cobertura 76. Em tal abordagem, mesmo se a camada de resina de moldagem 14 está rachada ou descascada da superfície frontal do elemento semicondutor 12, o elemento de cobertura 76 pode impedir que matéria estranha penetre na porção rachada ou descascada da camada de resina de moldagem 14.
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21/24 (Décima terceira configuração) [0057] Um sensor semicondutor 81 de acordo com uma décima terceira configuração da presente invenção está descrito abaixo com referência às figuras 14A e 14IB. Uma diferença entre a primeira e a décima terceira configurações é como a seguir. O sensor semicondutor 81 tem uma cavidade 82 ao invés da ranhura 16. A cavidade 82 está localizada na camada de resina de moldagem 14 ao redor da abertural4a para circundar a porção de detecção 12a. A cavidade 82 está exposta à superfície frontal do elemento semicondutor 12. Na décima terceira configuração, como mostrado em detalhe na figura 14B, a cavidade 82 é conformada na forma de bolha em seção transversal. Portanto, a cavidade 82 está em contato com a superfície frontal do elemento semicondutor 12 em um ângulo agudo.
[0058] De acordo com a décima terceira configuração, a cavidade 82 está localizada na camada de resina de moldagem 14 ao redor da abertura 14a. Em tal abordagem, a rigidez da camada de resina de moldagem 14 é parcialmente reduzida, de modo que tensão causada pelas diferenças em expansão térmica e contração térmica entre o elemento semicondutor 12 e a camada de resina de moldagem 14, pode ser reduzida. Assim, a cavidade 82 pode ajudar a impedir que a camada de resina de moldagem 14 seja rachada ou descascada da superfície frontal do elemento semicondutor 12 ao redor da abertura 14a. Portanto, a cavidade 82 pode servir como o elemento de fixação que melhora a fixação da camada de resina de moldagem 14 na superfície frontal do elemento semicondutor 12 ao redor da abertura 14a. Além disto, mesmo quando a camada de resina de moldagem 14 é rachada ou descascada da superfície frontal do elemento semicondutor 12, a rachadura ou o descascamento da camada de resina de moldagem 14 para na cavidade 82. Portanto, a cavidade 82 pode ajudar a impedir que a rachadura ou o descascamento da camada de resina de moldagem 14 seja avançada (isto é, piorada).
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22/24 (Décima quarta configuração) [0059] Um sensor semicondutor 83 de acordo com uma décima quarta configuração da presente invenção está descrito abaixo com referência às figuras 15A e 15B. Uma diferença entre a décima terceira e a décima quarta configurações é como a seguir. O sensor semicondutor 83 tem cavidade 84 ao invés da cavidade 82. Enquanto a cavidade 82 da décima terceira configuração está localizada na camada de resina de moldagem 14 a cavidade 84 da décima quarta configuração está localizada no elemento semicondutor
12. Especificamente, a cavidade 84 está localizada na superfície frontal do elemento semicondutor 12 ao redor da abertural4a da camada de resina de moldagem 14 e exposta à camada de resina de moldagem 14.
[0060] Por exemplo, a cavidade 84 pode ser formada como a seguir. Primeiramente, um rebaixo como uma ranhura 85 é formado na superfície superior do elemento semicondutor 12 ao redor da porção de detecção 12a. Então, o elemento semicondutor 12 é encapsulado com a camada de resina de moldagem 14 de tal maneira que o rebaixo 85 não é preenchido com a camada de resina de moldagem 14.
[0061] De acordo com a décima quarta configuração, a cavidade 84 é localizada no elemento semicondutor 12 ao redor da abertura 14a. Portanto, a tensão provocada por diferenças em expansão e contração térmicas entre o elemento semicondutor 12 e a camada de resina de moldagem 14, pode ser reduzida. Assim, a cavidade 84 pode ajudar a impedir que a camada de resina de moldagem 14 seja rachada ou descascada da superfície frontal do elemento semicondutor 12 ao redor da abertura 14a. Portanto, a cavidade 84 pode servir como o elemento de fixação que melhora a fixação da camada de resina de moldagem 14 na superfície frontal do elemento semicondutor 12 ao redor da abertura 14a. Além disto, mesmo quando a camada de resina de moldagem 14 é rachada ou descascada da superfície frontal do elemento semicondutor 12, a rachadura ou descascamento da camada de resina de moldagem 14 pára na
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23/24 cavidade 84. Portanto, a cavidade 84 pode ajudar a impedir a rachadura ou descascamento da camada de resina de moldagem 14 quanto a ser avançada (isto é, piorada). Além disto, quando comparada à cavidade 82, a cavidade 84 pode ser formada facilmente. Também o efeito de ancoragem pode ser produzido enchendo parcialmente o rebaixo 85 com a camada de resina de moldagem 14.
[0062] As configurações descritas acima podem ser modificadas em diversas maneiras. Por exemplo, as formas das cavidades 82, 84 podem variar. Por exemplo, uma bolha como a cavidade 82 pode ser locabzada, isto é, aprisionada dentro da camada de resina de moldagem 14 junto à superfície frontal do elemento semicondutor 12. Uma pluralidade de bolhas pode ser formada dentro da camada de resina de moldagem 14 junto da superfície frontal do elemento semicondutor 12.
[0063] As configurações podem ser combinadas uma com outra para produzir um efeito sinérgico. Por exemplo, cada uma das primeira e segunda configurações pode ser combinada com cada uma da décima até a décima primeira configurações. Em tal abordagem a camada de resina de moldagem 14 é fixada de maneira apertada ao elemento semicondutor 12 por meio das ranhuras 16, 18 e o Hmite entre a camada de resina de moldagem Meo elemento semicondutor 12 é coberto pelos elementos de cobertura 72, 74, 76. Para um outro exemplo, cada uma das décima terceira e décima quarta configurações pode ser combinada com a quarta configuração. Neste caso, o elemento de aquecimento 32 da quarta configuração é colocado, no mínimo parcialmente, dentro das cavidades 82, 84. Em tal abordagem, mesmo quando matéria estranha (por exemplo, água, óleo ou similar) que provoca corrosão ou degradação penetra nas cavidades 82, 84, o elemento de aquecimento 82 pode aquecer a matéria estranha de modo que a matéria estranha pode ser volatibzada ou decomposta.
[0064] O elemento semicondutor 12 pode ser montado em uma base
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24/24 diferente de uma estrutura condutora 13. Por exemplo, o elemento semicondutor 12 pode ser montado em um substrato de resina sintética, um substrato cerâmico, um dissipador de calor, ou similar. Em resumo, a presente invenção pode ser aplicada a um dispositivo semicondutor que inclui um elemento semicondutor encapsulado com uma camada de resina de moldagem que tem uma abertura através da qual o elemento semicondutor é parcialmente exposto fora da camada de resina de moldagem.
[0065] Tais mudanças e modificações devem ser entendidas como estando dentro do escopo da presente invenção como definida pelas reivindicações anexas.