具有附接板的張應(yīng)力測量設(shè)備及相關(guān)的方法
【專利摘要】本公開涉及具有附接板的張應(yīng)力測量設(shè)備及相關(guān)的方法。一種張應(yīng)力測量設(shè)備要附接到待測量對象。張應(yīng)力測量設(shè)備可以包括具有半導體襯底和張應(yīng)力測量電路的IC，半導體襯底具有相對的第一附接區(qū)域和第二附接區(qū)域。張應(yīng)力測量設(shè)備可以包括耦合到第一附接區(qū)域并且向外延伸以附接到待測量對象的第一附接板以及耦合到第二附接區(qū)域并且向外延伸以附接到待測量對象的第二附接板。張應(yīng)力檢測電路可以被配置成檢測在第一附接板和第二附接板附接到待測量對象時施加在第一附接板和第二附接板上的張應(yīng)力。
【專利說明】
具有附接板的張應(yīng)力測量設(shè)備及相關(guān)的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本公開涉及電子設(shè)備領(lǐng)域，并且更特別地涉及集成電路及相關(guān)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在固體結(jié)構(gòu)中，特別是在例如橋梁、建筑物、隧道、鐵路、隔離墻、壩、堤防、管線以及都市運輸線路的地下結(jié)構(gòu)等的承重結(jié)構(gòu)中，重要的是在很多點處監(jiān)測主要參數(shù)，如例如壓力、溫度和機械應(yīng)力。這樣的監(jiān)測周期性地或者連續(xù)地執(zhí)行，并且在初始階段以及結(jié)構(gòu)的生命周期期間都很有用。
[0003]出于這一目的，這一領(lǐng)域的方法包括能夠以低成本提供好的性能的基于電子傳感器的電子監(jiān)測設(shè)備的應(yīng)用。通常，這樣的設(shè)備應(yīng)用于待監(jiān)測的結(jié)構(gòu)的表面上、或者在已經(jīng)在結(jié)構(gòu)中以及從外部可訪問的凹部內(nèi)部。
[0004]這樣的設(shè)備不能夠窮盡地檢測待監(jiān)測結(jié)構(gòu)內(nèi)的參數(shù)，可能有用的是評估結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、其安全性、其老化、其對變化的大氣條件的反應(yīng)等。另外，這樣的設(shè)備通常僅能夠在結(jié)構(gòu)被構(gòu)造之后而不能在結(jié)構(gòu)被構(gòu)造的同時來應(yīng)用。因此，它們可能不能夠評估可能的初始或內(nèi)部缺陷。
[0005]Yamashita等人的美國專利第6，950，767號中公開了滿足這些要求的方法，該專利提供了整個被包含(即“被掩埋”)在待監(jiān)測的結(jié)構(gòu)由其制成的材料(例如鋼筋混凝土)內(nèi)的電子監(jiān)測設(shè)備。更具體地，掩埋在結(jié)構(gòu)中的設(shè)備是封裝在單個封裝件中、由不同部分組成、組裝在結(jié)構(gòu)上(諸如集成電路、傳感器、天線、電容器、電池、存儲器、控制單元)、并且由通過使用金屬連接做出的電連接而連接在一起的不同芯片制成的完整的系統(tǒng)。
[0006]Yamashita等人的美國專利第6，950，767號的系統(tǒng)還包括具有與電源相關(guān)的功能的子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)例如在其中通過電磁波從外部接收能量的情況下為整流器，或者是從用于在內(nèi)部生成電源的其自己的電池?？梢杂^察到，意在要在初始“嵌入”在建筑材料中(例如液態(tài)混凝土，其然后被固化)并且然后保持“掩埋”在立體結(jié)構(gòu)中的監(jiān)測系統(tǒng)經(jīng)受臨界條件，例如可以甚至為幾百個大氣壓的極其高的壓力。還存在由于例如水分滲入而產(chǎn)生的隨著時間出現(xiàn)的能夠破壞系統(tǒng)的大量其他磨損原因。
[0007]諸如Yamashita等人的美國專利第6，950，767號中公開的系統(tǒng)的潛在缺陷源于以下事實:它們是復雜的系統(tǒng)，雖然它們被圍閉在封裝件中，并且它們因此在面對它們所工作的操作條件時被破壞。特別地，封裝件的各種部分之間的電氣互連可能容易損壞。通常，諸如混凝土結(jié)構(gòu)的嚴酷環(huán)境內(nèi)部的電氣互連由于例如機械應(yīng)力和腐蝕而不可靠并且具有短的生命周期。
[0008]另外，封裝件中設(shè)置有“窗口”以使得傳感器能夠檢測相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，其可以是用于濕度的可能的滲透的弱點。另外，涂覆材料中的裂縫或瑕疵可能使得水和化學物質(zhì)能夠滲透到封裝件內(nèi)部并且引起短路。除了水，諸如可能為腐蝕性的酸等其他物質(zhì)也可能滲入。通常，雖然被設(shè)計用于所提及的用途，然而，如Yamashita等人的美國專利第6，950，767號的系統(tǒng)的可靠性由于這樣的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的復雜性(雖然已經(jīng)被小型化)而具有限制?？赡艿姆椒ㄊ钱a(chǎn)生完全嵌入在集成電路中的電子系統(tǒng)而沒有電氣交互，但是這可能需要一種高效的通過電磁波向IC供應(yīng)電力的方式，以減小由于半導體材料傳導性而產(chǎn)生的功率損耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]通常而言，一種張應(yīng)力測量設(shè)備要附接到待測量對象。張應(yīng)力測量設(shè)備可以包括至少一個集成電路(1C)，至少一個IC包括半導體襯底以及在半導體襯底上的張應(yīng)力檢測電路，半導體襯底具有相對的第一附接區(qū)域和第二附接區(qū)域。張應(yīng)力測量設(shè)備可以包括耦合到第一附接區(qū)域并且從第一附接區(qū)域向外延伸以附接到待測量對象的第一附接板以及耦合到第二附接區(qū)域并且從第二附接區(qū)域向外延伸以附接到待測量對象的第二附接板。張應(yīng)力檢測電路可以被配置成檢測在第一附接板和第二附接板附接到待測量對象時施加在第一附接板和第二附接板上的張應(yīng)力。
[0010]在一些實施例中，至少一個IC包括在半導體襯底的第一附接區(qū)域和第二附接區(qū)域處延伸通過半導體襯底并且耦合到第一附接板和第二附接板的多個電傳導過孔。另外，張應(yīng)力測量設(shè)備可以包括在第一附接板與第二附接板之間延伸的第一彈性構(gòu)件和第二彈性構(gòu)件。張應(yīng)力測量設(shè)備還可以包括環(huán)繞至少一個IC以及第一附接板和第二附接板的封裝材料。
[0011]在其他實施例中，第一附接板和第二附接板以及相對的第一附接區(qū)域和第二附接區(qū)域均可以包括被配置成限定其間的過盈耦合的互鎖特征。在另一實施例中，張應(yīng)力測量設(shè)備還包括在半導體襯底的相對的第一附接區(qū)域和第二附接區(qū)域處由半導體襯底承載的第一鍵合層以及不同于第一鍵合層的第二鍵合層，第二鍵合層由第一附接板和第二附接板承載并且與第一鍵合層鍵合。
[0012]另外，至少一個IC可以包括第一IC和第二1C。第一附接板和第二附接板均可以具有在其中的多個開口。張應(yīng)力測量設(shè)備可以包括由第一附接板和第二附接板中的至少一個附接板承載并且耦合到張應(yīng)力檢測電路的至少一個天線跡線。
[0013]另一方面涉及一種制作要附接到待測量對象的張應(yīng)力測量設(shè)備的方法。方法可以包括形成至少一個1C，至少一個IC包括半導體襯底以及在半導體襯底上的張應(yīng)力檢測電路，半導體襯底具有相對的第一附接區(qū)域和第二附接區(qū)域。方法還可以包括:將第一附接板耦合到第一附接區(qū)域并且使第一附接板從第一附接區(qū)域向外延伸以附接到待測量對象；以及將第二附接板耦合到第二附接區(qū)域并且使第二附接板從第二附接區(qū)域向外延伸以附接到待測量對象。張應(yīng)力檢測電路用于檢測在第一附接板和第二附接板附接到待測量對象時施加在第一附接板和第二附接板上的張應(yīng)力。
[0014]另一方面涉及一種要附接到待測量對象的張應(yīng)力測量設(shè)備。張應(yīng)力測量設(shè)備可以包括至少一個1C，至少一個IC包括半導體襯底以及在半導體襯底的檢測部分上的張應(yīng)力檢測電路。半導體襯底可以包括從檢測部分向外延伸并且要附接到待測量對象的第一附接板部分以及從檢測部分向外延伸并且要附接到待測量對象的第二附接板部分。張應(yīng)力檢測電路可以被配置成檢測在第一附接板部分和第二附接板部分附接到待測量對象時施加在第一附接板部分和第二附接板部分上的張應(yīng)力。
[0015]另一方面涉及一種制作要附接到待測量對象的張應(yīng)力測量設(shè)備的方法。方法可以包括:形成包括半導體襯底以及在半導體襯底的檢測部分上的張應(yīng)力檢測電路的至少一個集成電路1C。半導體襯底可以包括從檢測部分向外延伸并且要附接到待測量對象的第一附接板部分以及從檢測部分向外延伸并且要附接到待測量對象的第二附接板部分。張應(yīng)力檢測電路可以檢測在第一附接板部分和第二附接板部分附接到待測量對象時施加在第一附接板部分和第二附接板部分上的張應(yīng)力。
【附圖說明】
[0016]圖1是根據(jù)本公開的張應(yīng)力測量設(shè)備的俯視平面圖的示意圖；
[0017]圖2是根據(jù)本公開的張應(yīng)力測量設(shè)備的另一實施例的俯視平面圖的示意圖；
[0018]圖3A是根據(jù)本公開的沿著線3-3的張應(yīng)力測量設(shè)備的另一實施例的橫截面視圖的示意圖；
[0019]圖3B是圖3A的張應(yīng)力測量設(shè)備的俯視平面圖的示意圖；
[0020]圖4A是根據(jù)本公開的沿著線4-4的張應(yīng)力測量設(shè)備的另一實施例的橫截面視圖的示意圖；
[0021]圖4B是圖4A的張應(yīng)力測量設(shè)備的俯視平面圖的示意圖；
[0022]圖5是根據(jù)本公開的張應(yīng)力測量設(shè)備的另一實施例的橫截面視圖的示意圖；
[0023]圖6A是根據(jù)本公開的張應(yīng)力測量設(shè)備的另一實施例的俯視平面圖的示意圖；
[0024]圖6B是在制造期間沿著線6-6的圖6A的張應(yīng)力測量設(shè)備的橫截面視圖的示意圖；
[0025]圖6C是沿著線6-6的圖6A的張應(yīng)力測量設(shè)備的橫截面視圖的示意圖；
[0026]圖7A是根據(jù)本公開的張應(yīng)力測量設(shè)備的另一實施例的俯視平面圖的示意圖；
[0027]圖7B是沿著線7-7的圖7A的張應(yīng)力測量設(shè)備的橫截面視圖的示意圖；
[0028]圖8是根據(jù)本公開的張應(yīng)力測量設(shè)備的另一實施例的橫截面視圖的示意圖；
[0029]圖9是根據(jù)本公開的張應(yīng)力測量設(shè)備的另一實施例的俯視平面圖的示意圖；
[0030]圖1OA是根據(jù)本公開的張應(yīng)力測量設(shè)備的另一實施例的俯視平面圖的示意圖；
[0031]圖1OB是沿著線10-10的圖1OA的張應(yīng)力測量設(shè)備的橫截面視圖的示意圖；
[0032]圖11A-11H以及12-13是根據(jù)本公開的張應(yīng)力測量設(shè)備的其他實施例的俯視平面圖的不意圖；
[0033]圖14A是根據(jù)本公開的沿著線14a_14a的張應(yīng)力測量設(shè)備的另一實施例的橫截面視圖的不意圖；
[0034]圖14B是沿著線14b_14b的圖14A的張應(yīng)力測量設(shè)備的橫截面視圖的示意圖；
[0035]圖15是根據(jù)本公開的張應(yīng)力測量設(shè)備的另一實施例的橫截面視圖的示意圖；
[0036]圖16根據(jù)本公開的張應(yīng)力測量設(shè)備的另一實施例的俯視平面圖的示意圖；
[0037]圖17A是根據(jù)本公開的張應(yīng)力測量設(shè)備的另一實施例的俯視平面圖的示意圖；
[0038]圖17B是沿著線17-17的圖17A的張應(yīng)力測量設(shè)備的橫截面視圖的示意圖；
[0039]圖18A是根據(jù)本公開的張應(yīng)力測量設(shè)備的另一實施例的俯視平面圖的示意圖；
[0040]圖18B是沿著線18-18的圖18A的張應(yīng)力測量設(shè)備的橫截面視圖的示意圖；
[0041]圖19是根據(jù)本公開的張應(yīng)力測量設(shè)備的另一實施例的俯視平面圖的示意圖；以及
[0042]圖20是根據(jù)本公開的張應(yīng)力測量設(shè)備的另一實施例的俯視平面圖的示意圖。
【具體實施方式】
[0043]現(xiàn)在，在下文中參考其中示出本發(fā)明的若干實施例的附圖來更全面地描述本公開。然而，本公開可以用很多不同的形式來實施并且不應(yīng)當被理解為限于本文中所給出的實施例。相反，這些實施例被提供使得本公開能夠徹底和完整，并且向本領(lǐng)域技術(shù)人員完全傳達本公開的范圍。同樣的附圖標記始終指代同樣的元件，并且基數(shù)為100的附圖標記用于指示替選實施例中的相似的元件。
[0044]初始參考圖1，現(xiàn)在描述根據(jù)本公開的張應(yīng)力測量設(shè)備30。張應(yīng)力測量設(shè)備30要附接到待測量對象(例如嵌入在諸如混凝土等大量材料中，或者附接到諸如梁等支承結(jié)構(gòu))。
[0045]作為說明，張應(yīng)力測量設(shè)備30包括IC 31，IC 31包括半導體襯底(例如硅)32以及在半導體襯底32上的張應(yīng)力檢測電路(例如基于壓阻或壓電(諸如使用鋯鈦酸鉛)的電路)
33。半導體襯底32包括相對的第一和第二附接區(qū)域34、35。作為說明，張應(yīng)力測量設(shè)備30包括耦合到第一附接區(qū)域34并且從第一附接區(qū)域34向外延伸以附接到待測量對象的第一附接板36以及將第一附接板36附接到第一附接區(qū)域34的第一機械耦合38(例如過孔、鍵合層、互鎖特征等)。
[0046]作為說明，張應(yīng)力測量設(shè)備30包括耦合到第二附接區(qū)域35并且從第二附接區(qū)域35向外延伸以附接到待測量對象的第二附接板37以及將第二附接板37附接到第二附接區(qū)域35的第二機械耦合39(例如過孔、鍵合層、互鎖特征等)。在本實施例中，第一和第二附接板36、37是平面的并且與IC 31的主表面平行，但是在其他實施例中，第一和第二附接板可以是非平面的。
[0047]張應(yīng)力檢測電路33被配置成檢測在第一和第二附接板36、37附接到待測量對象時施加在第一和第二附接板36、37的張應(yīng)力。有利地，第一和第二附接板36、37提供更大的表面積用于從對象施加張應(yīng)力，并且第一和第二附接板36、37可以實現(xiàn)在特定方向上測量張應(yīng)力。
[0048]另一方面涉及一種制作要附接到待測量對象的張應(yīng)力測量設(shè)備30的方法。方法可以包括形成至少一個IC 31，至少一個IC 31包括半導體襯底32以及在半導體襯底32上的張應(yīng)力檢測電路33，半導體襯底具有相對的第一和第二附接區(qū)域34、35。方法還可以包括:使第一附接板耦合到第一附接區(qū)域34并且使第一附接板36從第一附接區(qū)域34向外延伸以附接到待測量對象；以及使第二附接板37耦合到第二附接區(qū)域35并且使第二附接板37從第二附接區(qū)域35向外延伸以附接到待測量對象。張應(yīng)力檢測電路33檢測在第一和第二附接板
36、37附接到待測量對象時施加在第一和第二附接板36、37的張應(yīng)力。
[0049]現(xiàn)在另外參考圖2，現(xiàn)在描述張應(yīng)力測量設(shè)備130的另一實施例。在張應(yīng)力測量設(shè)備130的本實施例中，上面已經(jīng)關(guān)于圖1討論的這些元件增加100并且大部分在本文中不需要另外的討論。本實施例不同于前一實施例之處在于，作為說明，這一張應(yīng)力測量設(shè)備130包括在第一與第二附接板之間延伸的第一和第二彈性構(gòu)件161、162。在本實施例中，第一和第二彈性構(gòu)件161、162包括例如彈簧。有利地，第一和第二彈性構(gòu)件161、162改善了張應(yīng)力測量設(shè)備130的機械強度，并且可以修改能夠測量的張應(yīng)力的最大值，S卩，使其增加。
[0050]現(xiàn)在另外參考圖3A和3B，現(xiàn)在描述張應(yīng)力測量設(shè)備230的另一實施例。在張應(yīng)力測量設(shè)備230的本實施例中，上面已經(jīng)關(guān)于圖1討論的這些元件增加200并且大部分在本文中不需要另外的討論。本實施例不同于前一實施例之處在于，作為說明，這一張應(yīng)力測量設(shè)備230包括IC 231，IC 231包括在半導體襯底232的第一和第二附接區(qū)域234、235處延伸通過半導體襯底232并且經(jīng)由例如焊接材料耦合到第一和第二附接板236、237的多個電傳導過孔238a-238c、239a-239c以及在介電材料中的多個金屬層280。
[0051 ]在本實施例中，第一和第二附接板236、237包括金屬材料，并且第一和第二附接板與多個電傳導過孔238a-238c、239a-239c之間可以存在另外的金屬鍵合層(未示出)。有利地，張應(yīng)力測量設(shè)備230可以經(jīng)由第一和第二附接板236、237被容易地熔接(weld)/焊接(solder)/嵌入到結(jié)構(gòu)支承元件(例如梁、管子、軌道)上。
[0052]現(xiàn)在另外參考圖4A和4B，現(xiàn)在描述張應(yīng)力測量設(shè)備330的另一實施例。在張應(yīng)力測量設(shè)備330的本實施例中，上面已經(jīng)關(guān)于圖1討論的這些元件增加300并且大部分在本文中不需要另外的討論。本實施例不同于前一實施例之處在于，作為說明，這一張應(yīng)力測量設(shè)備330包括IC 331，IC 331包括在半導體襯底332的第一和第二附接區(qū)域334、335處延伸通過半導體襯底332并且耦合到第一和第二附接板336、337的多個電傳導過孔338a-338c、339a-339c。作為說明，張應(yīng)力測量設(shè)備330包括環(huán)繞IC 331以及第一和第二附接板336、337的封裝材料342，從而提供另外的彈性強度并且保護1C。封裝材料342可以與第一和第二彈性構(gòu)件161、162(圖2)具有相同的功能，即修改能夠測量的張應(yīng)力的最大值。
[0053]在一些實施例(未示出)中，張應(yīng)力測量設(shè)備330可以包括耦合到第一和第二附接板336、337用于與IC 331通信的外部系統(tǒng)。在這些實施例中，IC 331可以經(jīng)由諸如電力線調(diào)制解調(diào)器等有線接口來傳輸所檢測的張應(yīng)力值。在本實施例中，第一和第二附接板336、337既具有機械目的，又具有電通信目的。IC 331與第一和第二附接板336、337之間的連接例如使用介電材料被電隔離。
[0054]現(xiàn)在另外參考圖5，現(xiàn)在描述張應(yīng)力測量設(shè)備430的另一實施例。在張應(yīng)力測量設(shè)備430的本實施例中，上面已經(jīng)關(guān)于圖1討論的這些元件增加400并且大部分在本文中不需要另外的討論。本實施例不同于前一實施例之處在于，作為說明，這一張應(yīng)力測量設(shè)備430包括第一和第二附接板436、437以及相對的第一和第二附接區(qū)域434、435，第一和第二附接區(qū)域434、435每個包括限定其間的過盈耦合的互鎖特征438、439、443、444?；ユi特征438、439、443、444可以使用掩模工藝來產(chǎn)生，掩模工藝之后是蝕刻(例如反應(yīng)離子蝕刻(RIE工藝))工藝或激光鉆孔工藝。
[0055]特別地，作為說明，互鎖特征包括分別從第一和第二附接板436、437垂直地延伸的突出部438、439以及在IC 431中限定的開口443、444。在制造期間，第一和第二附接板436、437被定位成使得突出部438、439延伸通過開口 443、444，并且封裝材料442被形成為填充在突出部與IC 431中的開口之間限定的裂縫。在一些實施例中，突出部438、439可以包括多個柱或者在第一和第二附接板436、437的側(cè)面之間延伸的連續(xù)的壁。
[0056]現(xiàn)在另外參考圖6A-6C，現(xiàn)在描述張應(yīng)力測量設(shè)備530的另一實施例。在張應(yīng)力測量設(shè)備530的本實施例中，上面已經(jīng)關(guān)于圖1和圖5討論的這些元件增加500并且大部分在本文中不需要另外的討論。本實施例不同于前一實施例之處在于，作為說明，這一張應(yīng)力測量設(shè)備530包括第一和第二附接板536、537以及相對的第一和第二附接區(qū)域534、535，第一和第二附接區(qū)域534、535每個包括被配置成限定其間的過盈耦合的側(cè)向延伸的互鎖特征538a-538b、539a-539b。特別地，作為說明，側(cè)向延伸的互鎖特征包括在第一和第二附接區(qū)域中并且分別在第一和第二附接板536、537中的互鎖L狀主要特征。
[0057]現(xiàn)在另外參考圖7A和7B，現(xiàn)在描述張應(yīng)力測量設(shè)備630的另一實施例。在張應(yīng)力測量設(shè)備630的本實施例中，上面已經(jīng)關(guān)于圖1討論的這些元件增加600并且大部分在本文中不需要另外的討論。本實施例不同于前一實施例之處在于，作為說明，這一張應(yīng)力測量設(shè)備630包括在半導體襯底632的相對的第一和第二附接區(qū)域634、635處由半導體襯底632承載的第一鍵合層638a、639a以及不同于第一鍵合層的第二鍵合層638b、639b，第二鍵合層638b、639b由第一和第二附接板636、637承載并且與第一鍵合層鍵合。第一鍵合層638a、639a以及第二鍵合層638b、639b每個可以包括金屬鍵合層(諸如焊料)或者基于粘合劑的鍵合層。另外，在另一實施例中，第一鍵合層638a、639a以及最終第二鍵合層638b、639b每個可以沿著半導體襯底632的整個長度延伸。
[0058]現(xiàn)在另外參考圖8，現(xiàn)在描述張應(yīng)力測量設(shè)備730的另一實施例。在張應(yīng)力測量設(shè)備730的本實施例中，上面已經(jīng)關(guān)于圖1以及7A和7B討論的這些元件增加700并且大部分在本文中不需要另外的討論。本實施例不同于前面的實施例之處在于，作為說明，這一張應(yīng)力測量設(shè)備730包括耦合到第一和第二附接板736-737的相對的主表面的第一和第二 IC731a-731b。作為說明，張應(yīng)力測量設(shè)備730包括將第一和第二IC 731a_731b耦合到第一和第二附接板736-737的第一和第二多個鍵合層638aa-639bb。有利地，第一和第二IC 731a-731b產(chǎn)生可以改善機械魯棒性、提供冗余的對稱結(jié)構(gòu)，這可以改善張應(yīng)力測量設(shè)備730的可靠性和使用壽命。在一些實施例(未示出)中，張應(yīng)力測量設(shè)備730的第一或第二IC 731a-731b可以用虛設(shè)(dummy)襯底(例如硅)來代替。
[0059]現(xiàn)在另外參考圖9，現(xiàn)在描述張應(yīng)力測量設(shè)備830的另一實施例。在張應(yīng)力測量設(shè)備830的本實施例中，上面已經(jīng)關(guān)于圖1和2討論的這些元件增加800并且大部分在本文中不需要另外的討論。本實施例不同于前一實施例之處在于，作為說明，這一張應(yīng)力測量設(shè)備830包括在第一與第二附接板836、837之間延伸的彎曲的結(jié)構(gòu)元件845、846。元件845、846、836和837可以產(chǎn)生如環(huán)/圈等結(jié)構(gòu)，其可以改善機械魯棒性，例如，減小/消除彎曲，但是在其他實施例(未示出)中，可以產(chǎn)生比環(huán)更復雜的機械結(jié)構(gòu)。元件845和846可以具有與第一和第二彈性構(gòu)件161、162(圖2)相同的功能以修改能夠測量的張應(yīng)力的最大值。在一些實施例中，彎曲的結(jié)構(gòu)元件845、846可以與第一和第二附接板836、837成整體，但是在其他實施例中，彎曲的結(jié)構(gòu)元件845、846可以包括單獨的彈性材料(諸如可鍛塑的金屬材料)部分。
[0060]現(xiàn)在另外參考圖1OA和10B，現(xiàn)在描述張應(yīng)力測量設(shè)備930的另一實施例。在張應(yīng)力測量設(shè)備930的本實施例中，上面已經(jīng)關(guān)于圖1以及7A-7B討論的這些元件增加900并且大部分在本文中不需要另外的討論。本實施例不同于前一實施例之處在于，作為說明，這一張應(yīng)力測量設(shè)備930包括在半導體襯底932的第一和第二附接區(qū)域934、935處由半導體襯底932承載的鍵合層938、939。鍵合層938、939可以包括例如粘附材料。
[0061]作為說明，張應(yīng)力測量設(shè)備930包括由第二附接板937承載的電路板層947、由半導體襯底932承載的多個鍵合焊盤949a-949c、以及多個鍵合線948a-948c。作為說明，電路板層947包括由其承載用于連接到外部電路的多個電傳導連接器950a-950c。多個鍵合線948a-948c分別將多個鍵合焊盤949a-949c耦合到多個電傳導連接器950a-950c。
[0062]現(xiàn)在另外參考圖1IA到IIH，現(xiàn)在描述張應(yīng)力測量設(shè)備1030、1130、1230、1330、1430、1530、1630和1730的八個不同的實施例。在張應(yīng)力測量設(shè)備1030、1130、1230、1330、1430、1530、1630和1730的這些實施例中，上面已經(jīng)關(guān)于圖1討論的這些元件分別增加1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600和1700并且大部分在本文中不需要另外的討論。這些實施例不同于前一實施例之處在于，作為說明，這一張應(yīng)力測量設(shè)備1030、1130、1230、1330、1430、1530、1630和1730包括變化的形狀。這些形狀可以使用掩模工藝來產(chǎn)生，掩模工藝之后是蝕刻(例如反應(yīng)離子蝕刻(RIE工藝))工藝或激光鉆孔工藝。
[0063]現(xiàn)在另外參考圖12，現(xiàn)在描述張應(yīng)力測量設(shè)備1830的另一實施例。在張應(yīng)力測量設(shè)備1830的本實施例中，上面已經(jīng)關(guān)于圖1討論的這些元件增加1800并且大部分在本文中不需要另外的討論。本實施例不同于前一實施例之處在于，作為說明，這一張應(yīng)力測量設(shè)備1830包括集成在IC 1831的半導體襯底1832中的第一和第二附接板1836、1837?；蛘?，換言之，作為說明，半導體襯底1832包括分別限定第一和第二附接板1836、1837的相對的端部。
[0064]作為說明，張應(yīng)力測量設(shè)備1830包括環(huán)繞并且連接到IC 1831并且由半導體襯底1832承載的電傳導天線跡線1852。如可以理解的，電傳導天線跡線1852(即近場天線)耦合到張應(yīng)力檢測電路1833用于提供射頻(RF)無線接口以便對IC 1831供電以及例如在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部在物理上不可訪問時傳輸張應(yīng)力值。應(yīng)當理解，圖12中的半導體襯底1832的形狀是示例性的，并且可以采用圖11A-11H中所描繪的任何形狀。
[0065]換言之，張應(yīng)力測量設(shè)備1830包括IC 1831，IC 1831包括半導體襯底8132以及在半導體襯底的檢測部分上的張應(yīng)力檢測電路1833。半導體襯底1832可以包括從檢測部分向外延伸并且要被附接到待測量對象的第一附接板部分1836以及從檢測部分向外延伸并且要被附接到待測量對象的第二附接板部分1837。張應(yīng)力檢測電路1833可以被配置成檢測在第一和第二附接板部分1836、1837附接到待測量對象時施加在第一和第二附接板部分I836、I837上的張應(yīng)力。
[0066]另一方面涉及一種用于制作要附接到待測量對象的張應(yīng)力測量設(shè)備1830的方法。方法可以包括形成至少一個IC 1831，至少一個IC1831包括半導體襯底1832以及在半導體襯底的檢測部分上的張應(yīng)力檢測電路1833。半導體襯底1832可以包括從檢測部分向外延伸并且要被附接到待測量對象的第一附接板部分1836以及從檢測部分向外延伸并且要被附接到待測量對象的第二附接板部分1837。張應(yīng)力檢測電路1833可以檢測在第一和第二附接板部分1836、1837附接到待測量對象時施加在第一和第二附接板部分1836、1837上的張應(yīng)力。
[0067]現(xiàn)在另外參考圖13，現(xiàn)在描述張應(yīng)力測量設(shè)備1930的另一實施例。在張應(yīng)力測量設(shè)備1930的本實施例中，上面已經(jīng)關(guān)于圖1和12討論的這些元件增加1900并且大部分在本文中不需要另外的討論。本實施例不同于前一實施例之處在于，作為說明，這一張應(yīng)力測量設(shè)備1930包括第一和第二張應(yīng)力檢測電路1933a-1933b以及分別由半導體襯底1932的第一和第二附接板1936、1937承載并且耦合到第一和第二張應(yīng)力檢測電路的電傳導天線跡線(即遠場天線)1951、1952。應(yīng)當理解，圖13中的半導體襯底1932的形狀是示例性的，并且可以采用圖11A-11H中所描繪的任何形狀。
[0068]現(xiàn)在另外參考圖14A和14B，現(xiàn)在描述張應(yīng)力測量設(shè)備2030的另一實施例。在張應(yīng)力測量設(shè)備2030的本實施例中，上面已經(jīng)關(guān)于圖1討論的這些元件增加2000并且大部分在本文中不需要另外的討論。本實施例不同于前一實施例之處在于，作為說明，這一張應(yīng)力測量設(shè)備2030包括封裝材料2042，并且最終包括環(huán)繞IC 2031的保護層2053。當然，在本實施例中，封裝材料必須包括充分的非彈性值。
[0069]在此，在本實施例中，第一和第二附接板2036、2037每個具有C形橫截面，如有可能在圖14B中最佳地示出的，并且它們部分環(huán)繞IC2031的周邊。另外，如圖14A中所示，第一和第二附接板2036、2037在IC 2031上限定C形狀。
[0070]在一些實施例中，第一和第二附接板2036、2037每個可以具有在其中的多個開口。張應(yīng)力測量設(shè)備2030可以配備有例如在封裝材料2042中產(chǎn)生的緊固機械結(jié)構(gòu)(例如孔、螺紋結(jié)構(gòu)或其他機械結(jié)構(gòu))、以及如能夠用于將張應(yīng)力測量設(shè)備在機械上接合到必須在此測量張應(yīng)力的結(jié)構(gòu)/主體的線纜、繩索、皮帶、連梁等部件。在其他實施例(未示出)中，介電材料2081可以從附接區(qū)域2034、2035去除以使在封裝材料2042與半導體襯底2032的附接區(qū)域2034、2035的表面之間具有相同的粘附性，或者介電材料2081可以存在于IC 2031的頂部主表面和底部主表面上以使得封裝材料2042的粘附均勻。封裝材料2042以及最終保護層2053可以是例如模制化合物或者微型顆粒建筑材料。
[0071]現(xiàn)在另外參考圖15，現(xiàn)在描述張應(yīng)力測量設(shè)備2130的另一實施例。在張應(yīng)力測量設(shè)備2130的本實施例中，上面已經(jīng)關(guān)于圖1討論的這些元件增加2100并且大部分在本文中不需要另外的討論。本實施例不同于前一實施例之處在于，作為說明，這一張應(yīng)力測量設(shè)備2130包括第一和第二IC 2131a、2131b、在第一與第二IC之間的另外的天線層2154、以及包括封裝材料2142的第一和第二附接板2136、2137。作為說明，另外的天線層2154包括襯底2056、以及由襯底2056承載的另外的電傳導天線跡線2155。電傳導天線跡線2155可以通過例如磁場耦合到第一和第二IC 2131a、2131b的電傳導跡線2151、2152，然后另外的天線層2154與第一和第二IC 2131a、2131b電流隔離。在其他實施例中，另外的天線層2154可以在外部被承載，即通過封裝材料2142的外表面來承載。另外的天線層2154可以通過線纜或者另外的天線系統(tǒng)(未示出)耦合到外部系統(tǒng)。
[0072]現(xiàn)在另外參考圖16，現(xiàn)在描述張應(yīng)力測量設(shè)備2230的另一實施例。在張應(yīng)力測量設(shè)備2230的本實施例中，上面已經(jīng)關(guān)于圖1討論的這些元件增加2200并且大部分在本文中不需要另外的討論。本實施例不同于前一實施例之處在于，作為說明，這一張應(yīng)力測量設(shè)備2230包括包含封裝材料2242的第一和第二附接板2236、2237。另外，作為說明，第一和第二附接板2236、2237每個包括具有螺紋表面2257、2258的側(cè)向末端部分。作為說明，IC 2231還包括由半導體襯底2232承載的電傳導天線跡線2251。
[0073]現(xiàn)在另外參考圖17A-17B，現(xiàn)在描述張應(yīng)力測量設(shè)備2330的另一實施例。在張應(yīng)力測量設(shè)備2330的本實施例中，上面已經(jīng)關(guān)于圖1討論的這些元件增加2300并且大部分在本文中不需要另外的討論。本實施例不同于前一實施例之處在于，作為說明，這一張應(yīng)力測量設(shè)備2330包括包含封裝材料2342的第一和第二附接板2336、2337。
[0074]另外，作為說明，張應(yīng)力測量設(shè)備2330包括由封裝材料2342承載的電路板層2347、由半導體襯底2332承載的多個鍵合焊盤2349a-2349c、以及多個鍵合線2348a-2348c。作為說明，電路板層2347包括由其承載的多個電傳導連接器2350a-2350c(例如耦合到外部電路)。作為說明，張應(yīng)力測量設(shè)備2330包括虛設(shè)襯底2359、以及將虛設(shè)襯底耦合到半導體襯底2332的鍵合層2360。有利地，虛設(shè)襯底2359可以改善張應(yīng)力測量設(shè)備2330的機械魯棒性。虛設(shè)襯底2359可以是半導體襯底(例如硅)并且然后封裝材料2342可以具有到半導體襯底2332、2359的主表面的相同的粘附性。
[0075]現(xiàn)在另外參考圖18A-18B，現(xiàn)在描述張應(yīng)力測量設(shè)備2430的另一實施例。在張應(yīng)力測量設(shè)備2430的本實施例中，上面已經(jīng)關(guān)于圖1討論的這些元件增加2400并且大部分在本文中不需要另外的討論。本實施例不同于前一實施例之處在于，作為說明，這一張應(yīng)力測量設(shè)備2430包括包含封裝材料2442的第一和第二附接板2436、2437。另外，作為說明，IC 2431包括在其中的開口用于容納封裝材料2442以限定第一和第二附接板2436、2437的機械耦合2438、2439。
[0076]現(xiàn)在另外參考圖19，現(xiàn)在描述張應(yīng)力測量設(shè)備2530的另一實施例。在張應(yīng)力測量設(shè)備2530的本實施例中，上面已經(jīng)關(guān)于圖1討論的這些元件增加2500并且大部分在本文中不需要另外的討論。本實施例不同于前一實施例之處在于，作為說明，這一張應(yīng)力測量設(shè)備2530包括包含封裝材料2542的第一和第二附接板2536、2537，并且作為說明，IC 2531包括夾有IC的第一和第二虛設(shè)襯底2559a-2559b。另外，作為說明，IC 2531包括在其中的凹部2538a-2538b、2539a-2539b用于容納封裝材料2542以限定第一和第二附接板2536、2537的機械耦合。另外，封裝材料在所有側(cè)面環(huán)繞IC 2531。在另一實施例(未示出)中，凹部2538a-2538b、2539a-2539b可以產(chǎn)生在半導體襯底2532上并且在附接區(qū)域2534、2535中，并且第一和第二附接板2536、2537可以不存在。在其他實施例中，凹部2538a-2538b、2539a-2539b可以是具有多個凹部的圖案化的表面，以改善封裝材料2542的粘附性。
[0077]現(xiàn)在另外參考圖20，現(xiàn)在描述張應(yīng)力測量設(shè)備2630的另一實施例。在張應(yīng)力測量設(shè)備2630的本實施例中，上面已經(jīng)關(guān)于圖1討論的這些元件增加2600并且大部分在本文中不需要另外的討論。本實施例不同于前一實施例之處在于，作為說明，這一張應(yīng)力測量設(shè)備2630包括包含封裝材料的第一和第二附接板2636、2637，并且作為說明，IC 2631包括夾有IC的第一和第二虛設(shè)襯底2659a-2659b。另外，作為說明，IC 2631包括在其中的凹部2638a-2638b、2639a-2639b用于容納封裝材料以限定第一和第二附接板2636、2637的機械耦合。
[0078]本領(lǐng)域技術(shù)人員在理解以上描述和相關(guān)聯(lián)的附圖中所呈現(xiàn)的技術(shù)的益處的情況下可以想到本公開的很多修改和其他實施例。因此，應(yīng)當理解，本公開不限于所公開的具體的實施例，并且修改和實施例意在被包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種要附接到待測量對象的張應(yīng)力測量設(shè)備，所述張應(yīng)力測量設(shè)備包括: 至少一個集成電路(1C)，包括半導體襯底以及在所述半導體襯底上的張應(yīng)力檢測電路，所述半導體襯底具有相對的第一附接區(qū)域和第二附接區(qū)域； 第一附接板，耦合到所述第一附接區(qū)域并且從所述第一附接區(qū)域向外延伸以附接到所述待測量對象；以及 第二附接板，耦合到所述第二附接區(qū)域并且從所述第二附接區(qū)域向外延伸以附接到所述待測量對象； 所述張應(yīng)力檢測電路被配置成檢測在所述第一附接板和所述第二附接板附接到所述待測量對象時施加在所述第一附接板和所述第二附接板上的張應(yīng)力。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的張應(yīng)力測量設(shè)備，其中所述至少一個IC包括在所述半導體襯底的所述第一附接區(qū)域和所述第二附接區(qū)域處延伸通過所述半導體襯底并且耦合到所述第一附接板和所述第二附接板的多個電傳導過孔。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的張應(yīng)力測量設(shè)備，還包括在所述第一附接板與所述第二附接板之間延伸的第一彈性構(gòu)件和第二彈性構(gòu)件。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的張應(yīng)力測量設(shè)備，還包括環(huán)繞所述至少一個IC以及所述第一附接板和所述第二附接板的封裝材料。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的張應(yīng)力測量設(shè)備，其中所述第一附接板和所述第二附接板以及相對的所述第一附接區(qū)域和所述第二附接區(qū)域均包括被配置成限定其間的過盈耦合的互鎖特征。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的張應(yīng)力測量設(shè)備，還包括在所述半導體襯底的相對的所述第一附接區(qū)域和所述第二附接區(qū)域處由所述半導體襯底承載的第一鍵合層以及不同于所述第一鍵合層的第二鍵合層，所述第二鍵合層由所述第一附接板和所述第二附接板承載并且與所述第一鍵合層鍵合。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的張應(yīng)力測量設(shè)備，其中所述至少一個IC包括第一IC和第二 1C。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的張應(yīng)力測量設(shè)備，其中所述第一附接板和所述第二附接板均具有在其中的多個開口。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的張應(yīng)力測量設(shè)備，還包括由所述第一附接板和所述第二附接板中的至少一個附接板承載并且耦合到所述張應(yīng)力檢測電路的至少一個天線跡線。10.—種要附接到待測量對象的張應(yīng)力測量設(shè)備，所述張應(yīng)力測量設(shè)備包括: 至少一個集成電路(1C)，包括半導體襯底以及在所述半導體襯底上的張應(yīng)力檢測電路，所述半導體襯底具有相對的第一附接區(qū)域和第二附接區(qū)域； 第一附接板，耦合到所述第一附接區(qū)域并且從所述第一附接區(qū)域向外延伸以附接到所述待測量對象； 第二附接板，耦合到所述第二附接區(qū)域并且從所述第二附接區(qū)域向外延伸以附接到所述待測量對象，所述第一附接板和所述第二附接板均具有在其中的多個開口 ；以及 至少一個天線跡線，由所述第一附接板和所述第二附接板中的至少一個附接板承載并且耦合到所述張應(yīng)力檢測電路； 所述張應(yīng)力檢測電路被配置成檢測在所述第一附接板和所述第二附接板附接到所述待測量對象時施加在所述第一附接板和所述第二附接板上的張應(yīng)力。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的張應(yīng)力測量設(shè)備，其中所述至少一個IC包括在所述半導體襯底的所述第一附接區(qū)域和所述第二附接區(qū)域處延伸通過所述半導體襯底并且耦合到所述第一附接板和所述第二附接板的多個電傳導過孔。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的張應(yīng)力測量設(shè)備，還包括在所述第一附接板與所述第二附接板之間延伸的第一彈性構(gòu)件和第二彈性構(gòu)件。13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的張應(yīng)力測量設(shè)備，還包括環(huán)繞所述至少一個IC以及所述第一附接板和所述第二附接板的封裝材料。14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的張應(yīng)力測量設(shè)備，其中所述第一附接板和所述第二附接板以及相對的所述第一附接區(qū)域和所述第二附接區(qū)域均包括被配置成限定其間的過盈耦合的互鎖特征。15.—種制作要附接到待測量對象的張應(yīng)力測量設(shè)備的方法，所述方法包括: 形成至少一個集成電路(1C)，所述至少一個IC包括半導體襯底以及在所述半導體襯底上的張應(yīng)力檢測電路，所述半導體襯底具有相對的第一附接區(qū)域和第二附接區(qū)域； 將第一附接板耦合到所述第一附接區(qū)域并且使所述第一附接板從所述第一附接區(qū)域向外延伸以附接到所述待測量對象；以及 將第二附接板耦合到所述第二附接區(qū)域并且使所述第二附接板從所述第二附接區(qū)域向外延伸以附接到所述待測量對象； 所述張應(yīng)力檢測電路用于檢測在所述第一附接板和所述第二附接板附接到所述待測量對象時施加在所述第一附接板和所述第二附接板上的張應(yīng)力。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括形成多個電傳導過孔以使所述多個電傳導過孔在所述半導體襯底的所述第一附接區(qū)域和所述第二附接區(qū)域處延伸通過所述半導體襯底并且耦合到所述第一附接板和所述第二附接板。17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括耦合第一彈性構(gòu)件和第二彈性構(gòu)件以使所述第一彈性構(gòu)件和所述第二彈性構(gòu)件在所述第一附接板與所述第二附接板之間延伸。18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括形成封裝材料以使所述封裝材料環(huán)繞所述至少一個IC以及所述第一附接板和所述第二附接板。19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第一附接板和所述第二附接板以及相對的所述第一附接區(qū)域和所述第二附接區(qū)域均包括被配置成限定其間的過盈耦合的互鎖特征。20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括:在所述半導體襯底上在所述半導體襯底的相對的所述第一附接區(qū)域和所述第二附接區(qū)域處形成第一鍵合層，以及形成不同于所述第一鍵合層的第二鍵合層，所述第二鍵合層在所述第一附接板和所述第二附接板上并且與所述第一鍵合層鍵合。21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述至少一個IC包括第一IC和第二 1C。22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第一附接板和所述第二附接板均具有在其中的多個開口。23.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括形成至少一個天線跡線，所述至少一個天線跡線由所述第一附接板和所述第二附接板中的至少一個附接板承載并且耦合到所述張應(yīng)力檢測電路。24.一種要附接到待測量對象的張應(yīng)力測量設(shè)備，所述張應(yīng)力測量設(shè)備包括: 至少一個集成電路(IC)，包括半導體襯底以及在所述半導體襯底的檢測部分上的張應(yīng)力檢測電路； 所述半導體襯底包括: 從所述檢測部分向外延伸并且要附接到所述待測量對象的第一附接板部分，以及 從所述檢測部分向外延伸并且要附接到所述待測量對象的第二附接板部分， 所述張應(yīng)力檢測電路被配置成檢測在所述第一附接板部分和所述第二附接板部分附接到所述待測量對象時施加在所述第一附接板部分和所述第二附接板部分上的張應(yīng)力。25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的張應(yīng)力測量設(shè)備，還包括在所述第一附接板部分與所述第二附接板部分之間延伸的第一彈性構(gòu)件和第二彈性構(gòu)件。26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的張應(yīng)力測量設(shè)備，還包括環(huán)繞所述至少一個IC的封裝材料。27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的張應(yīng)力測量設(shè)備，其中所述至少一個IC包括第一IC和第二1C。28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的張應(yīng)力測量設(shè)備，其中所述第一附接板部分和所述第二附接板部分均具有在其中的多個開口。29.根據(jù)權(quán)利要求24所述的張應(yīng)力測量設(shè)備，還包括由所述第一附接板部分和所述第二附接板部分中的至少一個附接板部分來承載并且耦合到所述張應(yīng)力檢測電路的至少一個天線跡線。30.—種制作要附接到待測量對象的張應(yīng)力測量設(shè)備的方法，所述方法包括: 形成至少一個集成電路(1C)，所述至少一個IC包括半導體襯底以及在所述半導體襯底的檢測部分上的張應(yīng)力檢測電路； 所述半導體襯底包括: 從所述檢測部分向外延伸并且要附接到所述待測量對象的第一附接板部分，以及 從所述檢測部分向外延伸并且要附接到所述待測量對象的第二附接板部分， 所述張應(yīng)力檢測電路用于檢測在所述第一附接板部分和所述第二附接板部分附接到所述待測量對象時施加在所述第一附接板部分和所述第二附接板部分上的張應(yīng)力。31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，還包括將在所述第一附接板部分與所述第二附接板部分之間延伸的第一彈性構(gòu)件和第二彈性構(gòu)件耦合。32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，還包括形成環(huán)繞所述至少一個IC的封裝材料。33.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述至少一個IC包括第一IC和第二 1C。34.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述第一附接板部分和所述第二附接板部分均具有在其中的多個開口。35.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，還包括形成至少一個天線跡線，所述至少一個天線跡線由所述第一附接板部分和所述第二附接板部分中的至少一個附接板部分來承載并且耦合到所述張應(yīng)力檢測電路。
【文檔編號】G01L1/18GK105841848SQ201510850232
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年11月27日
【發(fā)明人】A·帕加尼, B·穆拉里, F·G·齊格利奧利
【申請人】意法半導體股份有限公司