用于封装的mems器件的系统和方法
【专利摘要】本公开的各种实施例提供了一种用于封装的MEMS器件的系统和方法。根据实施例，器件包括衬底，布置在衬底之上的换能器裸片；布置在换能器裸片之上的盖体；以及将盖体连接到衬底的支撑结构。支撑结构包括被配置为允许在周围环境和换能器裸片之间传递流体信号的端口。
【专利说明】
用于封装的MEMS器件的系统和方法
技术领域
[0001]本发明一般性地涉及换能器和封装，并且在具体实施例中涉及用于封装的微机电系统(MEMS)器件的系统和方法。
【背景技术】
[0002]将信号从一个域转换到另一域的换能器经常被用在传感器中。包括换能器的常用传感器是将压力差和/或压力变化转换为电信号的压力传感器。压力传感器具有多种应用，例如包括大气压力感测、海拔感测以及气象监测。
[0003]基于传感器的微机电系统(MEMS)包括使用显微机械加工技术的换能器族。MEMS，诸如MEMS压力传感器，通过测量换能器中的物理状态的改变并且传递将要由连接到MEMS传感器的电子电路处理的信号来从外围环境收集信息。MEMS器件可以通过使用与用于集成电路的微加工制造技术类似的微加工制造技术来制造。
[0004]MEMS器件可以被设计为例如作为振荡器、谐振器、加速度计、陀螺仪、压力传感器、麦克风和/或微反射镜而起作用。许多MEMS器件使用电容感测技术，以用于将物理现象换能成电信号。在这样的应用中，在传感器中的电容变化使用接口电路被转换成电压信号。
[0005]压力传感器同样可以被实施为电容MEMS器件，其包括参考量和可偏斜的薄膜。在参考量和外部量(例如在一些情况下的周围环境)之间的压力差引起薄膜的偏斜。一般来说，薄膜的偏斜引起在薄膜和感测电极之间的间距的改变，由此电容被改变。因此，压力传感器测量在参考量和外部压力之间的压力差。
[0006]对于与在例如压力传感器的器件外部的周围环境进行交互作用的换能器来说，到外围环境的开口或親合通常被包括在器件结构中。例如，麦克风一般包括声音端口以及压力传感器一般包括类似的大气压力端口。当器件被封装时，这些开口或耦合可能为例如灰尘或颗粒的污染物提供了渠道来影响包括这些开口的换能器。
【发明内容】
[0007]根据一个试实施例，器件包括衬底，布置在该衬底之上的换能器裸片，布置在该换能器之上的盖体，以及将盖体连接至衬底的支撑结构。支撑结构包括被配置为允许在周围环境和换能器裸片之间传递流体信号的端口。
【附图说明】
[0008]为了更加全面地理解本发明及其优点，现结合附图参考下面描述，在附图中:
[0009]图1图示实施例的封装的MEMS器件的系统框图；
[00? O ]图2a和图2b图不实施例的封装的MEMS器件的不意性的侧视图和不意性的俯视图；[00?1 ]图3a和图3b图不另一实施例的封装的MEMS器件的不意性的侧视图和不意性的俯视图；
[0012]图4a和图4b图不又一实施例的封装的MEMS器件的不意性的侧视图和不意性的俯视图；
[0013]图5图不再一实施例的封装的MEMS器件的不意性的侧视截面图；
[0014]图6图不实施例的电子系统的系统框图；
[0015]图7图示形成封装的MEMS器件的实施例的方法的方框图；
[0016]图8图示用于封装的MEMS器件的操作的实施例的方法的方框图。
[0017]在不同的附图中，除非另外指出，相应的数字和符号一般指代对应的部件。绘制附图以用于清楚地图示实施例的相关方面而并不一定按照比例来绘制附图。
【具体实施方式】
[0018]在下文中详细讨论不同实施例的形成和使用。然而应该理解的是，在此描述的不同实施例是能够应用到广泛地多样化的特定的情境中的。在此讨论的特定实施例仅仅图示形成以及使用各种实施例的示例性地特定方式，并且不应当被解释为对范围的限定。
[0019]描述了关于在特定的情境中的各种实施例，也就是MEMS换能器，并且更特别地，是压力传感器。在此描述的不同实施例中的一些实施例包括MEMS换能器系统，MEMS压力传感器，用于MEMS换能器和接口电子器件的封装方法以及封装的MEMS压力传感器。在其他实施例中，这些方面也能够被应用到涉及根据现有技术的任意样式的任意类型的换能器或封装上。
[0020]根据多种实施例，MEMS压力传感器被用于感测周围环境的压力。MEMS压力传感器被包括在封装的MEMS器件中，该封装的MEMS器件包括电路板，布置在该电路板上的集成电路(1C)，布置在IC上的MEMS压力传感器，以及布置在MEMS压力传感器之上的盖体，并且盖体通过布置在电路板和盖体之间的附着结构而附着至电路板。
[0021]在各种实施例中，环境端口通过对附着结构进行结构化来形成，以形成在电路板和盖体之间的开口。在特定的实施例中，形成在附着结构中的开口具有大约35μπι的高度。环境端口允许在盖体外部的周围环境和盖体内部的MEMS压力传感器之间的流体信号的传输。在一些实施例中，在附着结构中的开口的布置可以通过在通过开口将诸如在大气中的压力变化等的流体信号传输至MEMS传感器的同时防止诸如灰尘等的颗粒接触MEMS压力传感器，来提高要提供给MEMS压力传感器的保护。在各种实施例中，其他类型的环境MEMS换能器可以被包括在封装的MEMS器件中，使得MEMS压力传感器与其他类型的MEMS传感器一起封装或由其他类型的MEMS传感器所取代。例如，在一些实施例中MEMS麦克风可以被包括在封装的MHMS器件中。
[0022]图1示出了实施例的封装的MEMS器件100的系统方框图，包括在封装108内部的MEMS裸片102以及专用集成电路(ASIC) 104。根据各种实施例，MEMS裸片102通过电耦合112被耦合到ASIC104 ^EMS裸片102还通过流体耦合110被耦合到封装108外部的周围环境，流体耦合110通过在封装108中的端口 106而被提供。基于在端口 106中经由流体耦合110接收的流体信号，MEMS裸片102生成换能的电信号并将该换能的电信号通过电耦合112传输至ASIC 104ο
[0023]在一些实施例中，MEMS裸片102包括通过端口 106耦合至封装的MEMS器件100的周围环境的压力换能器。该压力换能器例如可以包括第一和第二感测板。在一些实施例中，在MEMS裸片102中的压力传感器包括有孔的刚性背板以及可偏斜的薄膜。周围环境中的压力变化作为流体信号通过端口 106进入MEMS裸片102，并且引起可偏斜的薄膜发生位移。该位移改变在薄膜和背板之间的分隔距离并生成换能的压力信号，其被供给至ASIC 104。在另一实施例中，MEMS裸片102可以包括任意类型的用于感测流体信号的换能器。例如，在一些实施例中，可以实施麦克风。在又一实施例中，感测机构可以是非电容性的，例如，光学的或压电的。在再一实施例中，MEMS裸片102包括基于扬声器的薄膜，例如MEMS微型扬声器。
[0024]在多种实施例中，封装108被实施为用于MEMS裸片102和ASIC 104的盖体。在一些特定的实施例中，盖体可以是金属的或塑料的以及可以被附着至印刷电路板(PCB)。在各种实施例中，封装108中的端口 106允许流体信号的传递，例如气体、液体、流体介质中的声信号，或流体介质中的压力信号的传递。在一些实施例中，端口 106例如可以是气体可透过的，其允许大气以及在大气中的压力或声信号的传递。在更加特定的实施例中，端口 106也可以是液体不可透过的，其防止将水传递至MEMS裸片102以便实施防水。如另一实施例，端口 106可以允许通过流体介质，例如在一些实施例中通过大气，传递来自周围环境温度信号。
[0025]在各种实施例中，电耦合112可以包括多个耦合。例如，除了换能器电信号之外，ASIC 104可以将供电信号或偏置电压BIAS提供至MEMS裸片102。在一些实施例中，ASIC 104可以是任意类型的集成电路。
[0026]在多种实施例中，MEMS裸片102被形成为单一导体裸片。此外，ASIC 104可以被形成为在额外的半导体裸片上的集成电路。封装108可以包括附着有MEMS裸片102和ASIC 104的PCB。在另外的实施例中，ASIC 104以及MEMS裸片102可以被集成在同一衬底或同一半导体裸片上。在各种实施例中，MEMS裸片102以及ASIC104可以被形成在与半导体的材料不同的衬底上，例如导体或绝缘体，或者在一些特定的实例中为聚合物。在一些实施例中，ASIC104以及MEMS裸片102在封装108中直接附着在一起，例如通过倒装键合或晶片键合。
[0027]如在下文中进一步描述的，实施例的封装的MEMS器件包括在被包括为封装的一部分的附着结构或附着焊盘中形成的一个或多个端口。在各种实施例中，在附着焊盘或支撑结构中的一个或多个端口的布置可以在允许传递流体信号或其他外部信号的同时防止对在封装内部的MEMS裸片的污染或损害。
[0028]图2a和图2b图示实施例的封装的MEMS器件120的示意性的侧视图和示意性的俯视图，封装的MEMS器件包括PCB 122、盖体124、附着焊盘126、MEMS裸片128以及ASIC 130。根据各种实施例，MEMS裸片128被实施为测量盖体124外部的周围环境的绝对压力或压力变化的MEMS压力传感器。在各种实施例中，附着焊盘126将盖体124附着至PCB 122并且还形成在附着焊盘126之间的间隙125。间隙125提供端口或开口，通过这些端口或开口，来自周围环境的信号可以传递至MEMS裸片128。在这样的实施例中，间隙125可以被称作允许流体信号传递的环境端口或流体端口，其中流体信号包括液体和气体的传输以及通过这样的诸如压力信号或声信号等的流体介质的信号传播。在一些实施例中，间隙125可以是气体可透过的以及例如在施加了防水的情况下是液体不可透过的。图2b图示与附着焊盘126接触的盖体124的边缘，但是盖体124作为透视结构来图示出以便示出封装的MEMS器件120的元件，其原本是被盖体124所挡住的。
[0029]在各种实施例中，间隙125具有间隙高度HG，其由附着焊盘126的高度来设定，以及间隙宽度WG。类似的，附着焊盘126具有焊盘宽度WP。在各种实施例中，间隙高度HG可以小于10ymο在一个特别的实施例中，间隙高度HG大约为35μπι。在备选实施例中，间隙高度HG可以大于ΙΟΟμπι。此外，在一些实施例中间隙宽度可以处于ΙΟμπι至1mm的范围中。在另外的实施例中，间隙宽度WG可以在该范围之外。在各种实施例中，除了间隙125的数量之外，通过设定间隙高度HG和间隙宽度WG调节在盖体124内部的腔体的频率响应。例如，由更大的间隙高度HG和间隙宽度WG设定的更大的开口，以及更大数量的开口增加可以被感测的信号的高频极限。相反的，更小的或更少数量的开口降低可以被感测的信号的高频极限。因此，间隙125的配置可以用作用于诸如压力变化或声信号等的流体信号的低通滤波器(LPF)。
[0030]作为另一的实施例，在周围环境中的压力变化可以以在大约1Hz以下的频率出现，而声信号可以以在大约10Hz至大约22ΚΗζ的范围的频率出现。在特定的实施例中，其中MEMS裸片128被实施为MEMS压力传感器，间隙125可以被配置为具有开口并在数量上使得间隙125操作为具有1Hz的截止频率的LPF。在其他实施例中，MEMS裸片128可以被实施为MEMS麦克风以及间隙125可以被配置为具有开口并在数量上使得间隙125操作为具有22ΚΗζ的截止频率的LPF。在各种另外的实施例中，例如取决于各种传感器类型以及用于MEMS裸片128的应用，间隙125可以被配置为操作为具有I Hz至I OOKHz的范围的截止频率的LPF。
[0031]在各种实施例中，间隙125可以以通过附着焊盘126提供的相等的间隔而围绕盖体124的圆周均匀地分布。在其他实施例中，间隙125可以不均匀的分布并且包括一个或多个间隙。例如，间隙125可以仅仅沿着盖体的一个边缘安置且在安置在盖体124的一个边缘之下，并且其他三个边缘包括连续的附着焊盘126。在特定实施例中，间隙125可以被限定到沿着盖体且在盖体124之下的一个、两个或三个边缘。
[0032]根据各种实施例，ASIC130被附着到PCB 122并且通过导线键合138被耦合至接触焊盘136 JEMS裸片128可以被堆叠在ASIC130上并通过耦合到接触焊盘132的导线键合134被电耦合到ASIC130。在其他实施例中，MEMS裸片128可以通过倒装键合被耦合到ASIC 130。
[0033]在特定的实施例中，PCB122可以由各种电路板材料来形成，其包括但不仅限于叠层材料，包铜叠层材料、浸树脂布以及铜箔。盖体124可以是金属盖体。在一些特定实施例中，盖体124为铜、钢或铝。在备选的实施例中，盖体由聚合物或玻璃形成。在一些实施例中，附着焊盘126由金属形成。具体地，在一些特定实施例中附着焊盘126由金或铜形成。在其他实施例中，附着焊盘126由漆料或涂料形成。在另外实施例中，附着焊盘126使用胶或树脂将盖体124附着至PCB 122。在另一实施例，附着焊盘126通过焊接将盖体124附着至PCB 122。在特定实施中，附着焊盘126通过锡焊将盖体124附着至PCB 122。
[0034]图3a和图3b图示另一实施例的封装的MEMS器件140的示意性的侧视图和示例性的俯视图。封装的MEMS器件140包括具有通风孔142的PCB 122、盖体124、附着焊盘126、MEMS裸片128以及ASIC 130。根据各种实施例，封装的MEMS器件140与上述参考图2a和图2b所描述的封装的MEMS器件120相类似地操作，其中附加了通风孔142。在各种实施例中，通风孔142被形成为在PCB 122中的孔并且增加从周围环境到盖体124内的MEMS裸片128的气流。通风孔142可以被形成在盖体124之下。在特定的实施例中，通风孔142中的至少一个通风孔被形成在盖体124的边缘之下并且延伸超过盖体124的边缘的两侧。在一些实施例中，PCB 122包括两个通风孔142。在一个实施例中，PCB 122仅包括一个通风孔142。在又一实施例中，PCB122包括三个或更多的通风孔142。
[0035]根据各种实施例，通风孔142具有通风半径RV。在一些特定的实施例中，通风半径RV可以具有0.5mm至2mm的范围。在备选的实施例中，通风半径RV可以在这个范围之外。根据各种实施例，通风孔142完全通过PCB 122。在另外的实施例中，通风孔142仅仅部分地通过PCB 122并且不形成通过与盖体124相对的PCB 122的底侧的开口。
[0036]图4a和图4b图不又一实施例的封装的MEMS器件150的不意性的侧视图和不意性的俯视图。封装的MEMS器件150包括PCB122、盖体124、附着焊盘126、MEMS裸片128以及ASIC130。根据各种实施例，封装的MEMS器件150与上述参考图2a和图2b所描述的封装的MEMS器件120相类似地操作，其中附加了代替间隙125的网状焊盘152。在各种实施例中，网状焊盘152被形成在附着焊盘126之间。网状焊盘152由气体可透过且液体不可透过的材料形成。在特定的实施例中，网状焊盘152为对于空气可透过的且对于水不能透过的，从而来实施防水。在这样的示例性实例中，网状焊盘152可以由气体可透过的聚合物或聚合树脂来形成。例如，网状焊盘152可以由无孔的聚合物形成。在其他实施例中，网状焊盘152可以取代附着焊盘126并且沿着盖体124的整个边缘形成连续的附着结构，其实现了在盖体124和PCB 122之间的气体可透过且液体不可透过的结构。
[0037]图5图示再一实施例的封装的MEMS器件160的示意性的侧视截面图，封装的MEMS器件160包括PCB 122,ASIC 130、MEMS裸片128以及由支撑结构164支撑的盖162。根据各种实施例，支撑结构164包括用于提供在周围环境和MEMS裸片128之间的流体耦合的端口 166。封装的MEMS器件169的元件与参考封装的MEMS器件120，140和160所描述的元件类似，其中用支撑结构164和盖162代替了盖体124和附着焊盘126。
[0038]在各种实施例中，支撑结构164被布置在PCB 122上并且允许通过端口 166传递流体信号。端口 166可以包括多个开口或仅仅是单个开口。在这样的实施例中，形成端口 166的一个或多个开口可以具有不同的形状和结构并且可以包括空的开口或填充开口的材料。盖162通过支撑结构164连接至PCB 122。在一个实施例中，支撑结构164和盖162是分开的结构，其在制造过程中被组装并耦合在一起。在一个实施例中，支撑结构164和盖162由金属形成，例如在一些实施例中，金属是诸如铜、铝、或金等。在其他实施例中，支撑结构164和盖162由聚合物形成。在另外的实施例中，支撑结构164和盖162由半导体形成。在一个备选的实施例中，支撑结构164和盖162由玻璃形成。在一些实施例中，支撑结构164和盖162由相同的材料形成。在其他实施例中，支撑结构164和盖162由不同的材料形成。
[0039]在另外的实施例中，MEMS器件160还可以包括在支撑结构164下方的PCB 122中的通风孔168。通风孔168可以被包括作为在PCB122中的通孔以及未一直穿过PCB 122的偏孔。在各种实施例中，可以在支撑结构164下方的PCB 122中形成任意数量的通风孔168。例如，参考图3a和图3b在上文的说明书中所描述的通风孔142可以被应用到通风孔168。在一些备选的实施例中，在PCB 122中的通风孔168被形成以替代在支撑结构164中端口 166。
[0040]图6图示实施例的电子系统180的系统方框图，包括在封装108中的MEMS裸片102和ASIC 104，处理器184，以及通信电路186。根据各种实施例，电子系统180可以为移动电子设备，例如平板电脑或移动电话。MEMS裸片102作为在上文中参考MEMS裸片102所描述的那样而类似地起作用。例如，MEMS裸片102包括通过端口 194被耦合到周围环境的MEMS压力换能器，其提供了参考图1所描述的流体耦合IlO13MEMS裸片102还可以耦合至ASIC 104，其可以作为参考图1在上文中所描述的那样而起作用。在备选的实施例中，ASIC 104也被集成在MEMS裸片102上。
[0041 ] 在各种实施例中，包括MEMS裸片102和ASIC 104的封装108被耦合到PCB 182并且被包含在壳体192内。例如壳体192可以是平板电脑或移动电话的主体。显示器190也可以被耦合至PCB 182。在一些实施例中，处理器184以及通信电路186被耦合至PCB 182。通信电路186通过通信路径188进行通信，通信路径188为无线通信路径。在备选的实施例中，通信路径188为有线的连接。
[0042]在各种实施例中，MEMS裸片102基于来自在壳体192外部的周围环境的压力信号生成换能的电信号并将所生成的电信号通过ASIC 104和PCB 182提供至处理器184。在备选的实施例中，电子系统180例如为有线设备，例如工作站，个人电脑，或用于特定应用的计算系统，这些特定应用诸如是工业，医疗或航空航天应用等，并且通信路径188可以是有线的或无线的通信路径。
[0043]图7图示形成封装的MEMS器件的实施例的方法200的方框图，包括步骤201_212。根据各种实施例，方法200可以被实施为形成在本文中描述的MEMS器件中的任意一种，诸如封装的MEMS器件100或120。步骤202包括提供衬底。该衬底可以包括用于将组件附着或形成在其上的结构化的材料。衬底可以包括电特性。在一些实施例中，衬底为电路板。在特定的实施例中，衬底为印刷电路板(PCB)。在这样的实施例中，PCB可以由包括叠层材料、包铜叠层材料、浸树脂布以及铜箔来形成。
[0044]在各种实施例中，步骤204包括在步骤202的衬底上布置集成电路(IC)，例如专用集成电路(ASIC)。在一些特定实施例中，步骤204包括将形成在半导体裸片上的ASIC附着到PCB上。附着ASIC例如可以包括使用胶或焊料。步骤206包括将MEMS裸片布置在步骤204的IC或ASIC上。MEMS裸片例如可以被形成在附加的半导体裸片、玻璃衬底或聚合物衬底上，并且被附着至包括步骤204的ASIC的半导体裸片。在各种实施例中，具有ASIC和MEMS裸片的半导体裸片可以使用胶和例如包括焊料球的阵列焊料来附着，或可以使用倒装键合来附着。在其他实施例中，MEMS裸片可以被布置在与步骤204的ASIC相邻的步骤202的衬底上而不是布置在步骤204的ASIC上。
[0045]在各种实施例中，步骤208包括形成在步骤206的MEMS裸片、步骤204的ASIC、以及附着至步骤202的衬底或PCB的任何其他组件之间的电连接。在特定实施例中，导线键合可以被用于将步骤204的ASIC的电耦合至PCB以及将步骤206的MEMS电耦合至步骤204的ASIC。步骤202的PCB可以包括一个或多个用于电连接至其他组件(未示出)的电再分配层或至例如在移动电话中的主PCB的其他电路板的其他接触焊盘。步骤208可以包括在步骤204的ASIC和步骤202的PCB内的电连接之间的形成导线键合。在另外的实施例中，步骤208包括在步骤206的MEMS裸片和步骤204的ASIC之间通过倒装键合形成电连接。例如，在一个实施例中，步骤208可以包括在ASIC和MEMS之间形成再分配层(RDL)以及球栅阵列(BGA)。在各种实施例中，步骤202，204，206以及208可以以不同的顺序重新安排，包括附加的步骤或包括重叠或组合的步骤。
[0046]在多种实施例中，步骤210包括围绕步骤206的MEMS裸片和步骤204的ASIC布置封装附着结构。封装附着结构用于附着盖或盖体。在各种实施例中，布置封装附着结构包括形成附着焊盘，诸如结合图2a和图2b来描述的附着焊盘126。在这样的实施例中，布置封装附着结构还包括在附着结构(例如附着焊盘)的段之间形成间隙，例如参考图2a和图2b来描述的间隙125 ο在一些实施例中形成间隙可以包括选择性沉积或图案化。在这样的实施例中，附着焊盘可以由在不同实施例中的不同材料形成。在一些实施例中，附着焊盘可以由诸如铜或金等的金属来形成。在其他实施例中，附着焊盘可以由涂料或漆料形成。在一些实施例中，锡焊被用于将盖或盖体附着至步骤202的PCB。在一个实施例中，焊接被用于将盖或盖体附着至PCB。在又一实施例中，胶和树脂被用于将盖或盖体附着至PCB。
[0047]在其他的实施例中，布置封装附着结构可以包括形成网状焊盘，例如参考图4a和图4b来描述的网状焊盘152。在各种不同实施例中，封装附着结构可以包括参考图2a、图2b、图4a和图4b中的附着焊盘126或网状焊盘152在上文中描述的任意的材料或结构。此外，布置封装附着结构可以包括形成参考其他附图在上文中描述的任何类型的端口或开口，诸如参考在图2a，图2b，图3a和图3b中的间隙125和通风孔142。在另外的其他实施例中，步骤210包括形成具有端口或开口的支撑结构，诸如结合图5描述的支撑结构164。支撑结构可以由参考图5中支撑结构164所描述的任意材料形成，以及包括诸如参考图5中的端口 166所描述的流体端口或开口。
[0048]在多种实施例中，步骤212包括在步骤210的封装支撑结构上形成盖或盖体。盖或盖体可以由如参考图2a、图2b中描述的任意结构和材料的盖体124形成。在多种实施例中，方法200可以包括附加步骤并且步骤202-212可以以步骤的不同顺序来重新安排。如本领域的技术人员容易想到的，设想对于方法200的多种修改和添加以适应于特定应用和系统要求。
[0049]图8图示包括步骤222和224的用于封装的MEMS器件的操作200的实施例的方法的方框图。根据各种实施例，步骤222包括通过支撑结构中的端口从周围环境接收流体信号。在这样的实施例中，该支撑结构将封装的MEMS器件的盖体连接至衬底。在实施例中，该衬底为PCB。在各种实施例中，步骤224包括基于流体信号、在布置在衬底之上且盖体之下的换能器裸片处生成电信号。该换能器裸片可以包括MEMS压力换能器。在各种实施例中，操作220的方法可以包括附加的步骤并且可以被依照不同的步骤顺序进行重新安排。
[0050]根据实施例，器件包括衬底、布置在衬底之上的换能器裸片、布置在换能器裸片之上的盖体、以及使盖体连接到衬底的支撑结构。支撑结构包括被配置为允许在周围环境和换能器裸片之间传递流体信号的端口。其他实施例包括相应的系统或装置，分别被配置为执行相应的动作或方法。
[0051]在各种实施例中，支撑结构包括布置在衬底上的多个附着焊盘，以及端口包括在多个附着焊盘之间的多个间隙。在一些实施例中，多个附着焊盘包括多个金属附着焊盘。在其他实施例中，多个附着焊盘包括多个树脂附着焊盘。在一些实施例中，多个间隙的每一个间隙包括在衬底和盖体之间的高度，该高度小于或等于ΙΟΟμπι。
[0052]在各种实施例中，端口为气体可透过的且液体不可透过的。端口可以包括通孔。在一些实施例中，端口包括聚合物，该聚合物为气体可透过的且液体不可透过的。衬底包括印刷电路板。换能器裸片可以包括MEMS压力换能器。在一些实施例中，器件还包括布置在衬底之上且盖体之下的集成电路。在这样的实施例中，换能器裸片可以被布置在集成电路裸片上并且被电连接至集成电路裸片。器件还包括在衬底中的附加端口，其中该附加端口允许在周围环境和换能器裸片之间传递流体信号。
[0053]根据实施例，操作器件的方法包括通过在支撑结构中的端口从周围环境接收流体信号，以及基于流体信号、在布置在衬底之上且盖体之下的换能器裸片处生成电信号。支撑结构将盖体连接至衬底。其他实施例包括相应的系统或装置，分别被配置为执行相应的动作或方法。
[0054]在各种实施例中，接收流体信号包括通过端口从周围环境接收压力信号。在这样的实施例中，生成电信号可以包括基于压力信号、使用布置在换能器裸片上的电容性MEMS压力换能器生产电信号。
[0055]根据实施例，形成器件的方法包括将换能器裸片布置在衬底之上，将支撑结构布置在衬底上，以及将盖体布置在换能器裸片之上的支撑结构上。支撑结构包括被配置为允许在周围环境和换能器裸片之间传递流体信号的端口。其他实施例包括相应的系统或装置，分别被配置为执行相应的动作或方法。
[0056]在各种实施例中，该方法进一步包括将集成电路布置在衬底之上以且在盖体之下。将支撑结构布置在衬底上可以包括将多个附着焊盘布置在衬底上，其中多个附着焊盘包括在多个附着焊盘之间的多个间隙，并且其中多个间隙包括端口。在这样的实施例中，该方法可以进一步包括将防水材料布置在多个间隙中。该防水材料为气体可透过的且液体不可透过的。在这样的实施例中，防水材料可以为聚合物。在一些实施例中，布置换能器裸片包括将MEMS压力换能器布置在衬底之上。
[0057]根据实施例，MEMS压力传感器包括印刷电路板，耦合到该印刷电路板的集成电路，耦合到该印刷电路板的MEMS压力换能器;围绕MEMS压力换能器和集成电路被布置在印刷电路板上的多个附着焊盘，以及通过多个附着焊盘被附着到印刷电路板的盖体。多个附着焊盘包括在每个附着焊盘之间的多个间隙，并且多个间隙包括在周围环境和MEMS压力换能器之间的开口。其他实施例包括相应的系统或装置，分别被配置为执行相应的动作或方法。
[0058]在各种实施例中，MEMS压力传感器进一步包括在印刷电路板中的通孔，其中通孔包括在周围环境和MEMS压力换能器之间的附加开口。在一些实施例中，MEMS压力换能器被堆叠在集成电路上。
[0059]根据本文中描述的各种实施例，优点可以包括来自用于封装的MEMS换能器的盖体的提高保护。各种实施例的附加的优点可以包括至周围环境的流体连接，其对来自诸如灰尘等的颗粒的污染的抵抗是强健的。各种实施例的进一步的优点可以包括用于改进的换能器封装的简单的制造过程，而无需附加复杂的结构或有关的过程步骤。
[0060]尽管已经结合示例性的实施例对本发明进行了描述，但本说明书并不旨在被解释为对本发明的限定。示例性的实施例的各种修改和组合，以及本发明的其他实施例在参考本说明书的情况下对于本领域的技术人员是显而易见的。因此，随附的权利要求旨在包括任意的这样的修改或实施例。
【主权项】
1.一种器件，包括: 衬底； 布置在所述衬底之上的换能器裸片； 布置在所述换能器裸片之上的盖体；以及 将所述盖体连接到所述衬底的支撑结构，其中所述支撑结构包括被配置为允许在周围环境和所述换能器裸片之间传递流体信号的端口。2.根据权利要求1所述的器件，其中 所述支撑结构包括布置在所述衬底上的多个附着焊盘；以及 所述端口包括在所述多个附着焊盘之间的多个间隙。3.根据权利要求2所述的器件，其中所述多个附着焊盘包括多个金属附着焊盘。4.根据权利要求2所述的器件，其中所述多个附着焊盘包括多个树脂附着焊盘。5.根据权利要求2所述的器件，其中所述多个间隙的每一个间隙包括在所述衬底和所述盖体之间的高度，所述高度小于或等于ΙΟΟμπι。6.根据权利要求1所述的器件，其中所述端口为气体可透过的且液体不可透过的。7.根据权利要求1所述的器件，其中所述端口包括通孔。8.根据权利要求1所述的器件，其中所述端口包括聚合物，所述聚合物为气体可透过的且液体不可透过的。9.根据权利要求1所述的器件，其中所述衬底包括印刷电路板。10.根据权利要求1所述的器件，其中所述换能器裸片包括MEMS压力换能器。11.根据权利要求1所述的器件，还包括布置在所述衬底之上且在所述盖体之下的集成电路裸片。12.根据权利要求11所述的器件，其中所述换能器裸片被布置在所述集成电路裸片上并且被电连接至所述集成电路裸片。13.根据权利要求1所述的器件，还包括所述衬底中的附加端口，所述附加端口被配置为允许在周围环境和所述换能器裸片之间传递流体信号。14.一种操作器件的方法，所述方法包括: 通过在支撑结构中的端口从周围环境接收流体信号，其中所述支撑结构将盖体连接至衬底；以及 在布置在所述衬底之上且在所述盖体之下的换能器裸片处、基于所述流体信号生成电信号。15.根据权利要求14所述的方法，其中接收流体信号包括通过所述端口从所述周围环境接收压力信号。16.根据权利要求15所述的方法，其中生成电信号包括使用布置在所述换能器裸片上的电容性MEMS压力换能器、基于所述压力信号生成电信号。17.一种形成器件的方法，所述方法包括: 将换能器裸片布置在衬底之上； 将支撑结构布置在所述衬底上，其中所述支撑结构包括被配置为允许在周围环境和所述换能器裸片之间传递流体信号的端口；以及 将盖体布置在所述换能器裸片之上的所述支撑结构上。18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括将集成电路布置在所述衬底之上且在所述盖体之下。19.根据权利要求17所述的方法，其中将支撑结构布置在所述衬底上包括将多个附着焊盘布置在所述衬底上，所述多个附着焊盘包括在所述多个附着焊盘之间的多个间隙，其中所述多个间隙包括所述端口。20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括将防水材料布置在所述多个间隙中，其中所述防水材料为气体可透过的且液体不可透过的。21.根据权利要求20所述的方法，其中所述防水材料为聚合物。22.根据权利要求17所述的方法，其中布置换能器裸片包括将MEMS压力换能器布置在所述衬底之上。23.一种MEMS压力传感器，包括: 印刷电路板； 耦合到所述印刷电路板的集成电路； 耦合到所述印刷电路板的MEMS压力换能器； 围绕所述MEMS压力换能器和所述集成电路布置在所述印刷电路板上的多个附着焊盘，所述多个附着焊盘包括在每个附着焊盘之间的多个间隙；以及 通过所述多个附着焊盘被附着到所述印刷电路板的盖体，其中所述多个间隙包括在周围环境和所述MEMS压力换能器之间的开口。24.根据权利要求23所述的MEMS压力传感器，进一步包括所述印刷电路板中的通孔，其中所述通孔包括在周围环境和所述MEMS压力换能器之间的附加开口。25.根据权利要求23所述的MEMS压力传感器，其中所述MEMS压力换能器被堆叠在所述集成电路上。
【文档编号】B81B7/02GK106044698SQ201610237645
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月15日
【发明人】A·弗勒梅尔
【申请人】英飞凌科技股份有限公司