用于盖子上mems麦克风的插入件的制作方法
【专利摘要】一种麦克风，包括插入件、盖子和基底。该插入件包括形成腔体的至少一个壁部。该壁部包括彼此相对的第一面和第二面。该盖子耦接到该插入件的第一面，该基底耦接到该插入件的第二面，使得该盖子和该基底封闭腔体。微电子机械系统(MEMS)设备被设置在该腔体中。该插入件在结构上支撑该盖子和该基底中的一方或双方。该插入件包括被构造成将该盖子和该基底电连接的多个镀敷区域。所述镀敷区域被构造成至少部分地露出于该腔体且对该腔体至少部分地开放。
【专利说明】用于盖子上MEMS麦克风的插入件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求2014年I月9日提交的名称为“Interposer for MEMS-on-lidMicrophone”的美国临时专利申请N0.61/925359的权益，该专利申请的全部内容通过整体引用的方式被包含在本文中。
技术领域
[0003]本申请涉及MEMS麦克风，并且更具体地，涉及其构造。
【背景技术】
[0004]这些年来已经使用各种类型的声学设备。声学设备的一个示例是麦克风。通常来讲，麦克风将声波转换成电信号。麦克风有时候包括多个部件，所述多个部件包括微电子机械系统(MEMS)部件和集成电路(例如，专用集成电路(ASIC))。
[0005]麦克风组件的声学性能部分地与组件的前体积(S卩，隔膜和声学端口之间的空气的体积)和后体积(即，由封装腔体和隔膜包含的空气的体积)之间的比相关。在典型的顶部端口装置中，部件直接附接于基板或基底并且声学端口被定位在顶部或盖子上，使得前体积相对于后体积较大。这不是针对麦克风组件的最优性能(即，高灵敏性、平坦宽带响应)所需的优选比。
[0006]在其它构造中，MEMS部件被设置在组件的盖子上而不是基底上。在这种情况下，需要形成传导路径，使得由MEMS部件产生的电信号(经由基底上的导电焊盘)能够到达外部。在电信号到达外部导电焊盘时，这些信号就能够被诸如在蜂窝电话、计算机或者麦克风所置的其它设备中发现的电路这样的客户电路所利用。
[0007]MEMS麦克风通常被设置在诸如蜂窝电话和个人计算机这样的装置中。期望将这些装置制造得尽可能小。结果，期望将MEMS麦克风制造得尽可能小。
[0008]由于壁包含镀敷通孔以在麦克风的盖子和基底之间建立电连接，对使用盖子上MEMS(MEMES-on-lid)构造的MEMS麦克风的进一步小型化和成本降低具有挑战性。镀敷通孔要求基板(PCB)上的相当大的空间并且几乎没有留下用来容纳MEMS晶片和集成电路的腔体区域的附加空间。
【附图说明】
[0009]为了更充分地理解本公开，应当参照下面的详细说明说和附图，其中:
[0010]图1包括根据本发明的各种实施方式的插入件的第一示例的立体图；
[0011]图2包括根据本发明的各种实施方式的图1的插入件的立体图；
[0012]图3包括根据本发明的各种实施方式的沿着图1的线A-A截取的、图1和图2的装置的电流路径的侧面剖视图；
[0013]图4包括根据本发明的各种实施方式的插入件的第二示例的立体图；
[0014]图5包括根据本发明的各种实施方式的插入件的第三示例的立体图。
[0015]本领域技术人员将理解，在附图中例示的元件是为了简洁和清楚。还将理解，可以按照特定的出现次序来描述或描绘特定的动作和/或步骤，而本领域技术人员将理解，关于顺序的这种针对性实际上是不需要的。还将理解，除了已经在本文中陈述的特定含义以外，本文中使用的术语和表达还具有如相对于其对应的各自的调查和研究领域的这些术语和表达所赋予的普通含义。
【具体实施方式】
[0016]对提供在MEMS麦克风中利用的插入件的方案进行描述。插入件一方面由镀敷壁组成，其中镀敷面向麦克风的内部。“镀敷”是指使用非电镀敷工艺来向表面添加金属化。插入件用作麦克风的结构支撑件并且还被用作电流路径。该插入件可以与微电子机械系统(MEMS)组件和/或专用集成电路(ASIC)位于同一表面上。可以在MEMS部件和ASIC之间使用导线接合。
[0017]本文中描述的方案特别适用于盖子上MEMS麦克风构造。盖子上MEMS是指MEMS部件被设置在装置的盖子(或盖)上而不是基底(或基板)上。基底(或基板)通常包括用于传送电信号的迹线或其它导电路径。
[0018]在这些实施方式中的多个实施方式中，麦克风包括插入件、盖子和基底。该插入件包括形成腔体的至少一个壁部。该壁部包括彼此相对的第一面和第二面。该盖子耦接到插入件的第一面，该基底耦接到该插入件的第二面，使得盖子和基底封闭腔体。腔体中设置有微电子机械系统(MEMS)器件。插入件在结构上支撑盖子和基底中的一方或双方。插入件包括被构造成将盖子和基底电连接的多个镀敷区域。镀敷区域被构造成至少部分地暴露于该腔体且对该腔体至少部分地开放。
[0019]在一些示例中，该至少一个壁部包括第一壁和第二壁，并且该多个镀敷区域包括设置在第一壁处的第一镀敷区域和设置在第二壁处的第二镀敷区域。在其它示例中，麦克风还包括设置在该腔体中的专用集成电路(ASIC)。
[0020]在其它方面，MEMS器件耦接到盖子。在一些示例中，盖子包括多层FR-4印刷电路板。在其它示例中，基底包括至少部分地由绝缘材料构造的印刷电路板。
[0021]在其它方面，该至少一个壁包括RF屏蔽件。RF屏蔽件为法拉第屏蔽件或法拉第焊盘(举两个例子)。在其它方面，该至少一个壁部包括第一壁和第二壁，并且该多个镀敷区域包括设置在第一壁处的第一镀敷区域，并且在第二壁处设置有RF屏蔽件。在其它示例中，设置有穿过盖子的端口。
[0022]现在参照图1、图2和图3来描述麦克风组件100的一个示例。麦克风组件100包括插入件102。插入件包括壁104和导电镀敷件127。麦克风组件100包括盖子108，微电子机械系统(MEMS)部件110和专用集成电路(ASIC)112。端口 114延伸穿过盖子108。电路径126通过导线116从MEMS部件110，延伸到AS IC 112，通过导线118，延伸到导电焊盘120，通过插入件102上的导电镀敷件127，穿过导电通孔122，并且延伸到位于基底125上的外部导电焊盘124。外部导电焊盘124耦接到客户电子部件，例如在蜂窝电路或个人计算机(举两个例子)中的部件。导电镀敷件127暴露于麦克风组件100的内部腔体。
[0023]MEMS部件110包括隔膜和背板。MEMS部件110将(经由端口 114接收的)声能量转换成电信号。ASIC 112对该电信号进行处理，例如，执行放大功能或噪声消除功能。
[0024]将要理解的是，本文中描述的麦克风组件110是盖子上MEMS麦克风，其中MEMS部件(并且可能地ASIC)连接到麦克风组件的盖子而不是连接到基底。盖子108由多层FR-4印刷电路板(PCB)构造。基底125—方面可以是印刷电路板，或者可以由电绝缘材料构造。激光直接成型(Laser Direct Structuring)可以被用来产生或构造导电镀敷件127。
[0025]现在参照图3来描述从MEMS部件到ASIC的电流路径。如所描述的，MEMS部件110和ASIC 112被设置在麦克风组件100的盖子108上。电路径126被构造成将来自MEMS部件110、由ASIC 112处理的电信号向外发送到麦克风100的外部，在该麦克风100的外部，电信号可以进一步被客户设备使用和处理。例如，将要理解的是，麦克风组件100可以被布置在诸如蜂窝电话或个人计算机这样的装置中。其它示例是可能的。
[0026]插入件102镀敷有第一金属层132(例如，铜)和第二金属层134(例如，铜)。插入件102还由电绝缘材料136构造。插入件102形成腔体131。当麦克风组件100被组装时，MEMS部件110和ASIC 112被设置在该腔体中。
[0027]电路径126从MEMS部件110通过电线116，延伸到ASIC 112，通过电线118，延伸到导电焊盘120，通过插入件102，穿过导电通孔122，并且延伸到外部导电焊盘124。将要理解的是，在本文附图中所示的各个部件与电焊料128连接或耦接到一起。
[0028]可以看出，插入件102是麦克风组件100的结构支撑件，并且其被用来提供电流路径126。可以进一步理解的是，插入件102与MEMS部件110和ASIC 112位于同一表面(S卩，盖子108的表面)上。因为顶表面和底表面包含了在回流之后用焊料密封的可焊接的金属化环，所以不需要附加的环氧工艺来在插入件102和盖子108之间或者插入件102和基底125之间提供声学密封。
[0029]现在参照图4来描述插入件400的另一示例。插入件400包括壁部402。插入件400形成腔体405，在腔体405中部署麦克风的内部部件。将要理解的是，插入件400被定位在盖子和基底(或基板)之间，并且可以按照与图1中的插入件102被定位在盖子108和基底125之间的相同的方式来相对于这些部件进行布置。法拉第焊盘408被设置在壁部402上。法拉第焊盘408的目的是提供提尚RF抗扰性。
[0030]导电镀敷件404在MEMS部件(在盖子上)和外部设备(其耦接到基底上的焊盘)之间承载信号。与图1至图3中所示的示例相反，这里镀敷件被附接于形成壁部402的电绝缘材料406。
[0031]因为全部电连接沿着插入件的内表面运行，所以图4中的这种插入件构造使得腔体405的体积大大增加。在一些示例中，腔体体积与之前的麦克风相比增加了47%。在一些方面，因为在将盖子、插入件和基底PCB表面连接起来的焊点之间存在空隙，需要附加的环氧工艺以在插入件和盖子和基底PCB之间产生声学密封。
[0032]现在参照图5来描述插入件500的又一示例。插入件500包括壁部502、腔体504、导电镀敷件506和马蹄法拉第屏蔽件508。法拉第屏蔽件508的目的是提高RF抗扰性。
[0033]将要理解的是，插入件500被定位在盖子和基底(或基板)之间，并且可以按照与图1中的插入件102被定位在盖子108和基底125之间的相同的方式来相对于这些部件进行布置。
[0034]导电镀敷件506在MEMS部件(在盖子上)和外部装置(其耦接到基底上的焊盘)之间承载信号。与图1至图3中所示的示例相反，这里镀敷件被附接于形成壁部502的电绝缘材料510。
[0035]本文中描述了本发明的优选实施方式，包括发明人已知的用于执行本发明的最佳实施方式。应当明白，所例示的实施方式仅仅是示例性的，并且不应当被看作是对所附权利要求的范围的限制。
【主权项】
1.一种麦克风，该麦克风包括: 插入件，该插入件包括形成腔体的至少一个壁部，所述壁部包括第一面和第二面，所述第一面和所述第二面彼此相对； 盖子，该盖子耦接到所述插入件的所述第一面； 基底，该基底耦接到所述插入件的所述第二面，使得所述盖子和所述基底封闭所述腔体； 设置在所述腔体中的微电子机械系统MEMS器件； 使得所述插入件在结构上支撑所述盖子和所述基底中的一方或双方，所述插入件包括多个镀敷区域，该多个镀敷区域被构造成将所述盖子和所述基底电连接，所述镀敷区域被构造成至少部分地暴露于该腔体且对该腔体至少部分地开放。2.根据权利要求1所述的麦克风，其中，所述至少一个壁部包括第一壁和第二壁，并且其中，所述多个镀敷区域包括设置在所述第一壁处的第一镀敷区域和设置在所述第二壁处的第二镀敷区域。3.根据权利要求1所述的麦克风，所述麦克风还包括设置在所述腔体中的专用集成电路ASIC04.根据权利要求1所述的麦克风，其中，所述MEMS器件耦接到所述盖子。5.根据权利要求1所述的麦克风，其中，所述盖子包括多层FR-4印刷电路板。6.根据权利要求1所述的麦克风，其中，所述基底包括至少部分地由绝缘材料构造的印刷电路板。7.根据权利要求1所述的麦克风，其中，所述至少一个壁包括RF屏蔽件。8.根据权利要求7所述的麦克风，其中，所述RF屏蔽件包括法拉第屏蔽件或法拉第焊盘。9.根据权利要求1所述的麦克风，其中，所述至少一个壁部包括第一壁和第二壁，并且其中，所述多个镀敷区域包括设置在所述第一壁处的第一镀敷区域，并且其中在所述第二壁处设置有RF屏蔽件。10.根据权利要求1所述的麦克风，其中，设置有穿过所述盖子的端口。
【文档编号】H01L23/48GK105900237SQ201580003848
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年1月8日
【发明人】J·斯泽赫, J·沃森, G·瑟维斯
【申请人】美商楼氏电子有限公司