CN103052011A

CN103052011A - 微机械功能装置、尤其扬声器装置、以及相应的制造方法

Info

Publication number: CN103052011A
Application number: CN2012103857417A
Authority: CN
Inventors: R.埃伦普福特; M.布吕恩德尔; A.格拉希; C.莱嫩巴赫; S.克尼斯; A.法伊; U.肖尔茨
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-10-13
Filing date: 2012-10-12
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2032-10-12
Also published as: DE102011084393A1; US20130094684A1; US9517928B2; CN103052011B

Abstract

本发明提供了微机械功能装置、尤其扬声器装置和相应的制造方法。该功能装置、尤其扬声器装置包含有衬底（5）、至少一个安置在该衬底（1）上的电路芯片（30，31）、其中封装有所述电路芯片（30，31）的包覆封装（15）、微机械功能结构、尤其设置在该包覆封装（15）上具有多个微机械扬声器（9a,9b,9c）的扬声器结构（19）、以及与封装（15）相对地安置在该功能结构、尤其微机械扬声器结构（10）之上的覆盖装置（20）。

Description

微机械功能装置、尤其扬声器装置、以及相应的制造方法

技术领域

本发明涉及微机械功能装置、尤其扬声器装置、以及相应的制造方法。

背景技术

虽然也可以采用任意的微机械功能装置，但是借助在硅基上的微机械扬声器装置来解释本发明以及其所基于的问题。

与麦克风封装或压力传感器封装相比，其中其必须在微小的构造空间上提供至膜的介质接入、前容积以及必要时的后容积，MEMS扬声器装置的封装尤其应该提供一个合适的声学窗口。

在MEMS基础上的扬声器通常由一个相对大的MEMS芯片组成，该MEMS芯片具有包含相应膜的单体扬声器的一种结构，其中相应的膜可以通过相邻设置的穿孔电极而在两侧偏转。

DE 10 2005 055 478 A1公开了用于接收和/或用于生成声信号的一种微机械构造，其位于至少部分围绕该构造的介质中。该构造具有一个基本封闭的并基本在该构造第一侧形成的膜，以及一个反元件和在与该第一侧相对的侧的第二侧上所设置的封闭的衬底。该反元件设置在该膜与该衬底之间。

发明内容

本发明提供了根据权利要求1所述的一种微机械功能装置、尤其扬声器装置以及根据权利要求11所述的一种相应的制造方法。

优选的改进参见相应的从属权利要求。

本发明的优点

基于本发明的想法是采用一种构造和连接技术（AVT），其基于的是在衬底上包覆材料（Umhuellmasse）中、尤其制模材料中嵌入至少一个电路芯片。该功能结构被安装在具有嵌入电路芯片的包覆材料上，并在与该包覆材料相对一侧上在该功能结构上安置覆盖装置比如薄膜。如此生成的结构形式其特征在于，所需的结构元件可以紧凑而造价合理地被连接。

本发明实现了在一个共同的衬底上功能结构与分析电路（电路芯片）以及可能功能重要的其他元件诸如以电容器、电阻等形式的无源元件的一种经济的集成。

作为嵌入技术不仅可以采用基于印制电路板制造的方法，而且还可以采用具有充满或未充满聚合物材料的包覆，比如以浇注法、喷注法或喷压法。

优选的实施方式基于的是在批处理过程中利用合适的聚合物材料、比如制模材料（Moldmasse）而对电路芯片的包覆。结合导电构造的制造而生成的大幅面衬底在标准流程中可以设置该功能结构并与之相接触。接着该功能结构可以覆盖对于特定的物理量比如声或光可穿透的覆盖装置。

在包覆材料中可以在成型过程中形成孔穴或凹陷，其比如为MEMS扬声器结构的相应扬声器的声学有效面形成了声学必要的后容积，或者其补充了在该MEMS扬声器结构中所构造的相应后容积。由此还可以在扬声器结构的MEMS制造中节省处理成本。

通过本发明可以实现以下的优点。

因为所述电路芯片安装在该功能结构下面，所以覆盖区相对于传统的并排构造而大大降低。

在采用印制电路板衬底时在批处理方法中通过薄膜层压尤其实现了机壳的覆盖，如此使得不必实施顺序的覆盖过程（放置单个框架并层压薄膜）。比如通过一种切割过程来进行分离。这明显降低了制造成本。

通过在MEMS扬声器装置情况下在机壳中提供大部分的后容积，可以降低在MEMS扬声器结构情况下的芯片厚度。这降低了MEMS扬声器结构的制造成本，因为比如400μm芯片厚度的制沟槽过程比比如200μm芯片厚度的要贵。

对此代替地，可以在扬声器结构的MEMS芯片厚度不变的情况下造价合理地增大后容积。另外可以在同时最小可能的覆盖区的情况下实现非常小的结构高度，因为不用采用间隔芯片就实现了堆叠。

本发明可以应用于大量的功能结构比如CE应用的扬声器（移动无线电应用、PDA、膝上电脑等），那里需要极其造价合理的封装并同时具有微小的结构高度。其他的应用领域是麦克风、照相芯片、红外传感器、光学传感器以及具有敏感构造的通用微机械元件，其需要针对特定的物理量可穿透的窗口。

附图说明

本发明的其他特征和优点下面参照附图借助实施方式来解释。

其中：

图1a)、b) 示出了示意剖视图，以解释根据本发明一个第一实施方式的一种微机械扬声器装置和一种相应的制造方法；

图2示出了一个示意剖视图，以解释根据本发明一个第二实施方式的一种微机械扬声器装置和一种相应的制造方法；以及

图3示出了一个示意剖视图，以解释根据本发明一个第三实施方式的一种微机械扬声器装置和一种相应的制造方法。

具体实施方式

在附图中相同的参考符号表示相同的或功能相同的元件。

图1a),b)示出了示意剖视图，以解释根据本发明一个第一实施方式的一种微机械扬声器装置和一种相应的制造方法。

在图1a中示出了MEMS扬声器结构10，其具有夹在相应框架100之间的多个扬声器9a、9b、9c。参考符号10a、10b表示该MEMS扬声器结构10的电端子。

应当指出，图1a仅示出了这种MEMS扬声器结构10的一个小片段的剖面，并且实际这样一个扬声器结构由成百上千的大量单体扬声器组成。

继续参照图1b，在根据第一实施方式来制造扬声器装置时，首先提供衬底5，比如薄的印制电路板衬底，在该衬底上在上侧施加布线装置13a、13b、13c。该衬底5此外还具有通孔7a、7b，通孔把该衬底的上侧O与衬底的下侧U相连接，其中在通孔7a、7b中分别设置了电接触装置17a、17b比如焊球，通过接触装置可以从下侧U来接触扬声器装置。

接着，具有连接面30a、30b的电路芯片30在衬底5的上侧O上与布线装置13a、13b电和机械连接。同样，电路芯片31以未示出的接触面与该布线装置13b、13c电和机械连接。

接着借助制模材料15在该衬底5的上侧O来进行电路芯片30、31的改制模（Ummolden），其中在制模材料15的与衬底5相对的一侧上形成空隙12a、12b、12c，其构成了扬声器结构10的后容积。

在制模材料15中形成了电穿通接触部11a、11b，其与布线装置13a或13c电连接。

该MEMS扬声器结构10接着以连接区域10a、10b朝下与制模材料15如此相连接，使得所述空隙12a、12b、12c构成扬声器9a、9b、9c的后容积。在同一步骤中，连接面10a、10b与穿通接触部11a、11b相连接，比如通过设置相应的导电胶。框架100也与制模材料15相粘合，以把扬声器结构10与制模材料15相连接。

然后在最后一个处理步骤中，为扬声器结构10的声辐射侧设置作为覆盖装置的透声薄膜20。

如此制造的扬声器装置接着可以借助电接触装置17a、17b与其他电子部件一起被键合到另一衬底上。

图2示出了一个示意剖视图，以解释根据本发明一个第二实施方式的微机械扬声器装置和相应的制造方法。

在图2的第二实施方式中，扬声器结构10以电端子10a、10b由制模材料15而朝上指向地安装到制模材料15上，比如通过相应的粘合过程。在形成穿通接触部11a、11b之后，在制模材料15的与该衬底5相对的上侧形成键合面16a、16b。电端子10a、10b与键合面16a、16b的连接通过键合线14a或14b来进行。

在键合（Boden）所述键合线14a、14b之后进行另一制模过程，其中键合线14a、14b和电端子10a、10b以及键合面16a、16b被完全改制模。该第二制模过程在扬声器结构10上方设置了另一制模封装15`的空隙，从而实现了无阻碍的声辐射。接着在该实施例中以薄膜的形式在所述另一制模封装15`上粘合该覆盖装置20。

图3示出了一个示意剖视图，以解释根据本发明一个第三实施方式的微机械扬声器装置和相应的制造方法。

在该第三实施例中，在电端子10a、10b与键合面16a或16b之间设置键合线14a、14b之后，如结合图2所述，不再设置其他的制模封装，而是将向上开口的盖21粘合到制模材料15上。这种盖21可以由塑料和/或金属制成。最后在该盖的上侧以薄膜20的形式粘合上该覆盖装置20。

虽然本发明借助优选实施例已进行了阐述，但是其并不局限于此。所述的材料和拓扑结构尤其仅仅是示例的，并且并不局限于所解释的例子。

Claims

1.一种微机械功能装置、尤其扬声器装置，其具有：

衬底（5）；

安置在该衬底（1）上的至少一个电路芯片（30，31）；

包覆封装（15），在其中封装有所述电路芯片（30，31）；

微机械功能结构，尤其具有多个微机械扬声器（9a,9b,9c）的扬声器结构（19），该扬声器结构（19）安置在该包覆封装（15）上；以及

与包覆封装（15）相对地安置在该功能结构、尤其微机械扬声器结构（10）之上的覆盖装置（20）。

2.根据权利要求1所述的微机械功能装置，其包含有具有多个微机械扬声器（9a,9b,9c）的扬声器结构，其中该包覆封装（15）具有与多个扬声器（9a,9b,9c）相对应的多个空隙（12a,12b,12c），并且其中该微机械扬声器结构（19）安置在该包覆封装（15）上，使得所述空隙（12a,12b,12c）构成了扬声器（9a,9b,9c）的相应的后侧容积。

3.根据权利要求1或2所述的微机械功能装置、尤其扬声器结构，其中在该衬底（5）上在所述电路芯片（30，31）的一侧上设置有布线装置（13a,13b,13c），其与所述电路芯片（30，31）电接触，并且其中该封装（15）具有一个或多个电穿通接触部（11a,11b），穿通接触部把该布线装置（13a,13b,13c）与该功能结构、尤其扬声器结构（10）的相应端子（10a,10b）电连接。

4.根据权利要求3所述的微机械功能装置、尤其扬声器结构，其中该功能结构、尤其扬声器结构（10）的端子（10a,10b）直接键合到穿通接触部（11a,11b）上。

5.根据权利要求3所述的微机械功能装置、尤其扬声器结构，其中该功能结构、尤其扬声器结构（10）的端子（10a,10b）通过相应的键合线（14a,14b）键合到该键合面（16a,16b）上，其中所述键合面设置在该包覆封装（15）上与相应的穿通接触部（11a,11b）电接触。

6.根据权利要求5所述的微机械功能装置、尤其扬声器结构，其中在该包覆封装（15）上设置了另一包覆封装（15`），在该另一包覆封装中封装有键合线和键合面（16a,16b）。

7.根据权利要求6所述的微机械功能装置、尤其扬声器结构，其中该覆盖装置（20）安置在所述另一包覆封装（15`）上。

8.根据权利要求5所述的微机械功能装置、尤其扬声器结构，其中在该包覆封装（15）上安置有开口的盖装置（21），在该盖装置上安置有该覆盖装置（20）。

9.根据前述权利要求之一所述的微机械功能装置、尤其扬声器结构，其中该衬底（5）具有通孔（7a,7b），所述通孔将包覆封装的一侧与相对侧连接，并且其中在所述通孔（7a,7b）中设置有相应的电接触装置（17a,17b），通过所述接触装置可以从与包覆封装相对的一侧来接触该功能装置、尤其扬声器装置。

10.根据前述权利要求之一所述的微机械功能装置、尤其扬声器结构，其中该覆盖装置（20）是薄膜。

11.一种用于制造微机械功能装置、尤其扬声器结构的方法，其具有的步骤是：

提供衬底（5）；

在该衬底上安置至少一个电路芯片（30，31）；

把所述电路芯片（30，31）封装在包覆封装（15）中；

把具有多个微机械扬声器（9a,9b,9c）的微机械功能结构、尤其扬声器结构（19）安置到该包覆封装（15）上；以及

在该微机械功能结构、尤其扬声器结构（10）上方、与包覆封装（15）相对地安置覆盖装置（20）。

12.根据权利要求11所述的方法，其中该功能结构具有包含多个扬声器（9a,9b,9c）的扬声器结构（10），其中该包覆封装（15）具有与多个扬声器（9a,9b,9c）相对应的多个空隙（12a,12b,12c），并且其中该微机械扬声器结构（19）安置在该包覆封装（15）上，使得所述空隙（12a,12b,12c）构成了扬声器（9a,9b,9c）的相应的后侧容积。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其中在该衬底（5）上在电路芯片（30，31）一侧上设置了布线装置（13a,13b,13c），该布线装置与所述电路芯片（30，31）电接触，并且其中该包覆封装（15）设置有一个或多个电穿通接触部（11a,11b），所述穿通接触部把该布线装置（13a,13b,13c）与该功能结构、尤其扬声器结构（10）的相应端子（10a,10b）电连接。

14.根据权利要求13所述的方法，其中该功能结构、尤其扬声器结构（10）的相应端子（10a,10b）被直接键合到穿通接触部（11a,11b）上。

15.根据权利要求13所述的方法，其中该功能结构、尤其扬声器结构（10）的相应端子（10a,10b）通过相应的键合线（14a,14b）被键合到键合面（16a,16b）上，所述键合面设置在该包覆封装（15）上与相应的穿通接触部（11a,11b）电接触，并且其中在该包覆封装（15）上设置有另一包覆封装（15`），在该另一包覆封装中封装有键合线和键合面（16a,16b）。