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CN107005756B - 具有模制成型的间隔件的麦克风封装体 - Google Patents

具有模制成型的间隔件的麦克风封装体 Download PDF

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Abstract

一种微机电系统(MEMS)麦克风封装体，其包括MEMS麦克风芯片，所述MEMS麦克风芯片构造成能够感测声压并且能够基于感测到的声压产生电信号。专用集成电路(ASIC)电连接至MEMS麦克风芯片。MEMS麦克风封装体包括模制成型的封装间隔件，所述封装间隔件连接至导电盖并连接至基体。模制成型的封装间隔件形成MEMS麦克风封装体的侧壁，并且适于安排从MEMS麦克风芯片和ASIC至基体的电连接。

Description

具有模制成型的间隔件的麦克风封装体
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年10月29日提交的美国临时申请No.62/069,939的优先权，其全部内容都通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及一种微机电系统(MEMS)封装体，尤其涉及一种MEMS麦克风封装体。
发明内容
微机电系统(MEMS)麦克风具有声室和使声压进入声室中的声输入口。基体、导电盖和封装间隔件形成MEMS麦克风封装体和声室。MEMS麦克风封装体以顶部端口结构构造。在该结构中，声输入口形成为通过导电盖的孔，其中，MEMS麦克风芯片固定至导电盖并与所述孔对准。封装间隔件布置在导电盖与基体之间并连接导电盖和基体。封装间隔件由模制成型材料、例如塑料或陶瓷形成，并且可具有位于封装间隔件的下表面和/或上表面上的导电衬垫。封装间隔件提供用于与MEMS麦克风封装体的内部进行电子通信的通路。导电盖可由金属板构成，所述金属板电连接至封装间隔件。金属板提供用于封闭声腔的低成本的材料。此外，金属板为麦克风封装体的内部部件提供保护，并且有助于提供耐用的防凹陷的MEMS麦克风封装体。
在一个实施例中，本发明提供一种微机电系统(MEMS)麦克风封装体，其包括MEMS麦克风芯片，所述MEMS麦克风芯片构造成能够感测声压并且能够基于感测到的声压产生电信号，微机电系统(MEMS)麦克风封装体还包括电连接至MEMS麦克风芯片的专用集成电路(ASIC)。ASIC构造成能够接收来自MEMS麦克风芯片的电信号。MEMS麦克风封装体还包括具有电连接盘的基体、包括声输入口的导电盖、以及封装间隔件。封装间隔件具有上表面和下表面。上表面连接至导电盖，下表面连接至基体。封装间隔件由模制成型材料形成。
在另一实施例中，MEMS麦克风封装体包括：具有腔和结合架的封装间隔件、MEMS麦克风和ASIC。结合架一体式地形成为封装间隔件的内部的一部分。设置在腔内的MEMS和ASIC通过导电盖和基体包封。形成在结合架上的表面接触基体的至少一部分。ASIC电连接至结合架的表面。封装间隔件还包括第一表面和第二表面。第一表面布置在形成于结合架上的所述表面的上方并连接至基体。与第一表面相反的第二表面连接至导电盖。
本发明的其他方面将通过详细说明书和附图而显现。
附图说明
图1是根据一个实施例的MEMS麦克风封装体的透视图。
图2是图1的MEMS麦克风封装体的封装间隔件的透视图。
图3是图2的封装间隔件的相反侧的透视图。
图4是图2的封装间隔件的仰视图。
图5是图2的封装间隔件的俯视图。
图6是图1的在将基体附接至封装间隔件之前的MEMS麦克风封装体的透视图。
图7是图6的MEMS麦克风封装体的仰视图。
图8是图1的MEMS麦克风封装体的基体的外侧的仰视图。
图9是图1的MEMS麦克风封装体的基体的内侧的俯视图。
具体实施方式
在详细阐述本公开的任何实施例之前，应当理解，本公开在其应用中不限于以下说明中所记载的或以下附图所示出的结构细节和部件布置。本公开能够具有其他实施例并且能够以各种方式实践或执行。
根据一实施例的MEMS麦克风封装体101的透视图在图1中示出。MEMS麦克风封装体101包括封装间隔件103、基体105以及导电盖107或导电帽107。封装间隔件103形成MEMS麦克风封装体101的侧壁，并维持基体105与导电盖107之间的间隔。在制造MEMS麦克风封装体101期间，基体105和导电盖107固定至封装间隔件103。在一个示例中，可使用焊料或环氧树脂作为粘合剂以将封装间隔件103、基体105和导电盖107保持在一起。通过这种方式，封装间隔件103、基体105和导电盖107保护MEMS麦克风封装体101内的内部电子器件。为了增大强度，导电盖107可由冲压的金属形成。此外，导电盖107可以是大致平坦的并且平行于基体105。导电盖107中包括声输入口109。声输入口109是使得声压能够进入MEMS麦克风封装体101的孔。声输入口109可形成在导电盖107的任意位置上。在一个实施例中，声输入口109可定位在内部电子器件、即麦克风芯片、ASIC或任何电子部件的上方。在另一实施例中，声输入口109可定位在相对于内部电子器件偏移一定距离处。在另一实施例中，声输入口109可定位成靠近或邻近导电盖107的拐角处，而不会阻碍声压进入MEMS麦克风封装体101。除了声输入口109之外，MEMS麦克风封装体101被密封以形成气密的包壳。
导电过孔111布置在MEMS麦克风封装体101的一侧113上。导电过孔111通过蚀刻、钻孔、冲孔或模制成型而形成至封装间隔件103的一侧113中。导电材料(例如，金属涂层)沉积或以其它方式形成在导电过孔111内。替代地，导电过孔111可用金属填充。导电过孔111从导电盖107延伸至基体105。因此，导电盖107通过导电过孔111电连接至基体105的至少一部分。在所示实施例中，第二导电过孔115布置在MEMS麦克风封装体101的第二侧117上。第二导电过孔115在大多数方面与导电过孔111相同。根据应用，多于或少于两个的导电过孔可形成在MEMS麦克风封装体101上。导电过孔的位置可形成在MEMS麦克风封装体101的相对于第一侧113和第二侧117的相邻侧上。
图2中，示出了附接基体105和导电盖107之前的封装间隔件103的透视图。在一些实施例中，封装间隔件103通过模制成型工艺形成。例如，封装间隔件103可完全由塑料材料或聚合物材料形成。在另外的实施例中，封装间隔件103由陶瓷或其它非导电材料形成。因此，封装间隔件103可比主要由硅形成的MEMS麦克风封装体101、例如由硅片形成的MEMS麦克风封装体101更坚固、更便宜和/或更容易制造。封装间隔件103形成为包括外表面203、内表面205、上表面207、下表面209和腔210。上表面207和/或下表面209可部分地或完全地涂覆有导电层、例如金属化膜。在另一实施例中，金属化膜或种子金属化层可形成在封装间隔件103内。
在一些实施例中，封装间隔件103包括结合架211。结合架211可形成封装间隔件103的内表面205的一部分。在所示实施例中，结合架211布置在封装间隔件103的拐角213中。结合架211可与封装间隔件103形成为单个整体式部件。例如，在制造期间，结合架211可与封装间隔件103一起模制成型。相反地，结合架211可在模制成型过程之后单独地形成并固定至封装间隔件103。结合架211包括可与封装间隔件103的下表面209齐平的下表面217。当基体105固定至封装间隔件103时，下表面217和下表面209可接触基体105的至少一部分。替代地，当基体105固定至封装间隔件103时，下表面217和下表面209中的一个可接触基体105的至少一部分。结合架211还包括导线结合表面221。导线结合表面221为MEMS麦克风封装体101内的电连接结构提供位置。结合架211可形成从下表面217延伸至导线结合表面221的S形曲线。导线结合表面221可平行于下表面217。根据应用，可在封装间隔件103中形成不止一个的结合架211。
结合架211还包括从结合架211的下表面217延伸至导线结合表面221的导电迹线223。导电迹线223可通过将导电材料、例如金属膜沉积到结合架211上而形成。导电迹线223一端电连接至基体105的一部分，另一端终止于导线结合表面221处。因此，导电迹线223在MEMS麦克风封装体101的内部与基体105之间提供电通路。例如，导电迹线223提供一个或多个接地线、电源线和信号线，所述接地线、电源线和信号线使得能够从基体105供应电力和接地电压，并使得信号能够传送至基体105。因此，封装间隔件103提供基体105与MEMS麦克风封装体101的内部部件之间的电连接。封装间隔件103还可包括围绕封装间隔件103的上表面207的周边延伸的密封环225。
在图3所示的实施例中，封装间隔件103包括上表面207。上表面207可与结合架211的上表面301齐平。当导电盖107固定至封装间隔件103时，上表面207接触导电盖107，从而在导电盖107、导电过孔111和导电过孔115之间提供导电性。导电盖107也可电连接至封装间隔件103的内表面205或外表面203。因此，导电盖107、导电过孔111和导电过孔115形成用于位于MEMS麦克风封装体101中的内部部件的电磁屏蔽结构。
图4示出了封装间隔件103的仰视图(即从基体侧观察)。该视图示出了封装间隔件103的下表面209围绕封装间隔件103的周边延伸。密封环225可形成为位于封装间隔件103的下表面209上的金属化层(即金属沉积物)。密封环225提供与基体105的物理连接点和电连接点。例如，密封环225可通过焊料附接至基体105。替代地，封装间隔件103的下表面209可通过环氧树脂附接至封装间隔件103。在另一实施例中，封装间隔件103的下表面209可通过微凸起的或焊料微凸起的凸点下金属盘(UBM)附接至封装间隔件103。图5示出了图4的相反的视图，其中示出了上表面207。如上所述，上表面207提供用于与导电盖107进行物理连接和电连接的表面。
图6示出了没有基体105的MEMS麦克风封装体101，以示出声腔内的电子部件。因此，图6示出了MEMS麦克风封装体101的内部结构。MEMS麦克风封装体101包括MEMS麦克风芯片601和专用集成电路(ASIC)603。可选地，诸如惯性传感器、化学传感器等的第二感测芯片可安装在MEMS麦克风封装体101内。根据应用，ASIC 603可不包括在MEMS麦克风封装体101中。MEMS麦克风芯片601和ASIC 603可直接固定或安装至导电盖107。MEMS麦克风芯片601包括构造成能够接收有线连接结构的焊盘605。类似地，ASIC 603包括构造成能够接收来自MEMS麦克风芯片601的有线连接结构的第一组焊盘607和构造成能够接收来自导线结合表面221的有线连接结构的第二组焊盘609。第一组导线611连接在MEMS麦克风芯片601的焊盘605与ASIC 603的第一组焊盘607之间。接地线613将ASIC 603连接至导电盖107。第二组导线615连接在ASIC 603的第二组焊盘609与导线结合表面221上的导电迹线223之间。通过这种方式，多条导线使MEMS麦克风封装体101内的内部电子部件和电迹线互连。
当声压通过声输入口109进入MEMS麦克风封装体101中时，声压冲击在MEMS麦克风芯片601的膜片(未示出)上。MEMS麦克风芯片601经由膜片感测声压，并基于声压产生电信号。ASIC 603经由第一组导线611接收电信号，并产生代表MEMS麦克风芯片601所接收的声压的另一电信号。ASIC 603将电信号经由第二组导线615和电迹线223发送至基体105，电信号在此被进一步处理和放大。
图7是图6所示的MEMS麦克风封装体101的仰视图(即，从基体侧观察)。如图7所示，接地线613连接至导电盖107上的任意点701。MEMS麦克风封装体101还可包括环氧密封件703，以保护位于导电迹线223与第二组导线615的在导线结合表面221上的连接点处的焊接的电结合结构。
图8是基体105的仰视图。基体105可包括电迹线、电过孔和电气部件，所述电迹线、电过孔和电气部件提供到MEMS麦克风封装体101的内部电气部件的连接并为MEMS麦克风封装体101的内部电气部件的提供支撑。例如，基体105可包括外连接盘801。外连接盘801连接至形成通过基体105的导电路径的电过孔(未示出)。如图9所示，电过孔连接至位于基体105的内表面903上的基体连接点901。基体连接点901连接至基体迹线905，基体轨迹905连接至封装间隔件连接盘907。封装间隔件连接盘907在组装MEMS麦克风封装体101时连接至导电迹线223。应当注意，基体105可包含用于MEMS麦克风封装体101的内部部件的各种类型和各种结构的电通路和电连接。
由此，本公开尤其提供一种微机电系统(MEMS)麦克风封装体，其包括具有声输入口的导电盖和适于将导电盖连接至基体的模制成型的间隔件麦克风。本公开的各种特征和优势在所附权利要求中提出。

Claims (26)

1.一种微机电系统(MEMS)麦克风封装体，其包括：
微机电系统麦克风芯片，其构造成能够感测声压并且能够基于感测到的声压产生电信号；
专用集成电路(ASIC)，其电连接至微机电系统麦克风芯片，所述专用集成电路构造成能够接收来自微机电系统麦克风芯片的电信号；
基体，其包括电连接盘；
导电盖，其包括声输入口；以及
封装间隔件，其具有上表面和下表面，上表面连接至导电盖，下表面固定至基体，封装间隔件由模制成型材料形成。
2.根据权利要求1所述的微机电系统麦克风封装体，其特征在于，所述微机电系统麦克风封装体还包括与封装间隔件形成为整体式部件并且布置在封装间隔件的内部的结合架，所述结合架包括导线结合表面。
3.根据权利要求2所述的微机电系统麦克风封装体，其特征在于，多条导线电连接在导线结合表面与专用集成电路之间。
4.根据权利要求2所述的微机电系统麦克风封装体，其特征在于，所述微机电系统麦克风封装体还包括多个电迹线，所述电迹线从封装间隔件的下表面延伸至导线结合表面，电迹线中的至少一个经由电连接盘中的至少一个电连接至基体。
5.根据权利要求4所述的微机电系统麦克风封装体，其特征在于，电迹线沉积在结合架上。
6.根据权利要求4所述的微机电系统麦克风封装体，其特征在于，所述微机电系统麦克风封装体还包括沿着封装间隔件的下表面的周边布置的密封环，其中，电迹线中的另外的至少一个电连接至所述密封环。
7.根据权利要求1所述的微机电系统麦克风封装体，其特征在于，封装间隔件的上表面涂覆有导电材料。
8.根据权利要求2所述的微机电系统麦克风封装体，其特征在于，结合架的下表面与封装间隔件的下表面齐平，使得结合架的下表面接触基体。
9.根据权利要求2所述的微机电系统麦克风封装体，其特征在于，结合架的上表面与封装间隔件的上表面齐平，使得结合架的上表面接触导电盖。
10.根据权利要求1所述的微机电系统麦克风封装体，其特征在于，封装间隔件布置在基体与导电盖之间，间隔件维持基体与导电盖之间的间隔，并形成微机电系统麦克风封装体的侧壁。
11.根据权利要求1所述的微机电系统麦克风封装体，其特征在于，所述模制成型材料是陶瓷。
12.根据权利要求1所述的微机电系统麦克风封装体，其特征在于，所述模制成型材料是塑料。
13.根据权利要求1所述的微机电系统麦克风封装体，其特征在于，封装间隔件包括使基体与导电盖电连接的至少一个导电过孔。
14.根据权利要求13所述的微机电系统麦克风封装体，其特征在于，所述至少一个导电过孔形成在封装间隔件的外表面上。
15.根据权利要求14所述的微机电系统麦克风封装体，其特征在于，所述至少一个导电过孔是用于微机电系统麦克风芯片和专用集成电路的接地路径。
16.根据权利要求1所述的微机电系统麦克风封装体，其特征在于，所述微机电系统麦克风封装体还包括将专用集成电路电连接至导电盖的导线。
17.根据权利要求1所述的微机电系统麦克风封装体，其特征在于，专用集成电路和微机电系统麦克风芯片固定至导电盖。
18.根据权利要求1所述的微机电系统麦克风封装体，其特征在于，导电盖是冲压的、大致平坦的金属盖。
19.根据权利要求1所述的微机电系统麦克风封装体，其特征在于，封装间隔件为微机电系统麦克风封装体提供外部电连接，所述外部电连接包括用于信号线的电连接和用于接地线的电连接。
20.一种微机电系统(MEMS)麦克风封装体，其包括：
第一芯片，其构造成能够感测声压并且能够基于感测到的声压产生电信号；
第二芯片，其电连接至第一芯片，所述第二芯片构造成能够接收来自第一芯片的电信号；以及
封装间隔件，其具有腔和布置在封装间隔件的内部的结合架，结合架与封装间隔件一起形成整体式部件，其中，第一芯片和第二芯片设置在所述腔内，第二芯片电连接至结合架。
21.根据权利要求20所述的微机电系统麦克风封装体，其特征在于，所述微机电系统麦克风封装体还包括基体。
22.根据权利要求21所述的微机电系统麦克风封装体，其特征在于，结合架的表面与基体的至少一部分相接触。
23.根据权利要求22所述的微机电系统麦克风封装体，其特征在于，所述微机电系统麦克风封装体还包括连接至封装间隔件的导电盖。
24.根据权利要求23所述的微机电系统麦克风封装体，其特征在于，由第一芯片和第二芯片组成的组中的至少一个附接至导电盖。
25.根据权利要求23所述的微机电系统麦克风封装体，其特征在于，封装间隔件包括第一表面和第二表面，其中，第一表面布置在结合架的表面的上方并连接至基体，第二表面与第一表面相反地布置并连接至导电盖。
26.根据权利要求25所述的微机电系统麦克风封装体，其特征在于，由第一芯片和第二芯片组成的组中的至少一个附接至导电盖。
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