Mems传感器器件组件和电子设备的制造方法_2

文档序号:8574124阅读:来源:国知局
裸片和第二裸片分别具有内表面和外表面。微型机械检测结构位于第一裸片的内表面上。第二裸片集成可操作地耦合到微机械检测结构的电子电路。第二裸片的内表面被耦合到所述第一裸片的内表面。第一裸片和第二裸片的外表面形成组件的外表面,该组件的外表面被配置为被放置在与组件外部的结构直接接触。
[0040]根据本实用新型的一方面,提供一种MEMS传感器器件组件,其特征在于,包括:第一裸片,具有内表面和外表面,微机械检测结构位于所述内表面上;以及第二裸片,具有内表面和外表面,所述第二裸片集成被可操作地耦合到所述微机械检测结构的电子电路,所述第二裸片的所述内表面耦合到所述第一裸片的所述内表面,所述第一裸片的所述外表面和所述第二裸片的所述外表面是所述组件的暴露的外表面,并且所述外表面中的至少一个外表面被配置为放置成与所述组件外部的结构直接接触。
[0041]根据本实用新型的一个实施例,所述第一裸片的所述外表面和所述第二裸片的所述外表面在各自的平行平面内,并且所述第一裸片和所述第二裸片在横切于所述平面的方向上親合。
[0042]根据本实用新型的一个实施例,所述第一裸片和所述第二裸片被配置成被机械及电气地耦合至所述组件外部的所述结构,而不引入封装材料。
[0043]根据本实用新型的一个实施例,所述第一裸片的所述外表面和所述第二裸片的所述外表面的至少一个外表面被配置成直接耦合到印刷电路板上。
[0044]根据本实用新型的一个实施例,被配置为直接耦合到所述印刷电路板的所述外表面包括被配置为将所述组件电耦合到所述印刷电路板的第一电连接元件。
[0045]根据本实用新型的一个实施例,进一步包括:第二电连接元件,位于所述第一裸片的所述内表面与所述第二裸片的所述内表面之间,并且将所述微机械检测结构电耦合到所述电子电路;导电通孔,延伸穿过所述第一裸片和所述第二裸片中的一个裸片;以及第三电连接元件,位于所述第一裸片的所述内表面和所述第二裸片的所述内表面之间,并且被配置为通过所述导电通孔电耦合到所述第一电连接元件。
[0046]根据本实用新型的一个实施例,包括在所述第一裸片和所述第二裸片之间的耦合环,所述耦合环将所述第一裸片和所述第二裸片耦合在一起,所述耦合环环绕所述微机械检测结构。
[0047]根据本实用新型的一个实施例,所述第二裸片包括位于靠近所述微机械检测结构的腔体。
[0048]根据本实用新型的一个实施例,所述微机械检测结构是第一微机械检测结构,所述组件进一步包括集成第二微机械检测结构的第三裸片,所述第三裸片被固定到所述第二裸片的所述内表面、被容纳在所述第二裸片的所述腔体中、并以一定距离面向所述微机械检测结构,所述第二微机械检测结构被电耦合到所述电子电路。
[0049]根据本实用新型的一个实施例,在所述第二裸片中的所述腔体具有侧壁,所述组件进一步包括具有相应地位于所述侧壁上的相应部分的导电路径,以及在所述第三裸片中的所述第二微机械检测结构通过所述导电路径被耦合到所述电子电路。
[0050]根据本实用新型的一个实施例,包括集成第三微机械检测结构的第四裸片,所述第四裸片固定到所述第二裸片的所述内表面并且被容纳在所述第二裸片中的所述腔体中,所述第三微机械检测结构被电耦合到所述电子电路。
[0051]根据本实用新型的一个实施例,所述微机械检测结构是声转换器,并且包括具有第一腔体的半导体材料的衬底,悬在所述第一腔体之上的膜,和电容耦合到所述膜的刚性板。
[0052]根据本实用新型的一个实施例,在所述第一裸片中的所述腔体与所述组件外部的环境流体接触,并允许声压波进入所述组件;所述第二裸片包括位于接近所述微机械检测结构的第二腔体;以及所述第一腔体和所述第二腔体相应地形成所述声转换器的前腔室和后腔室。
[0053]根据本实用新型的一个实施例,所述微机械检测结构是压力传感器,并且包括具有悬在埋置的腔体之上的膜的半导体材料的衬底;其中所述压力传感器进一步包括弹性元件,所述弹性元件将所述膜耦合到所述衬底,所述膜通过在所述第一裸片中的腔体被悬在一侧。
[0054]根据本实用新型的一个实施例,所述第一裸片和所述第二裸片具有外部侧表面,所述外部侧表面横切于所述外表面和内表面并且被配置为放置成与外部结构直接接触。
[0055]根据本实用新型的另一方面,提供一种电子设备,其特征在于,包括:MEMS传感器器件,包括:第一裸片,具有第一表面、第二表面,和位于所述第一表面上的微机械检测结构;以及第二裸片,具有第一表面和第二表面,所述第二裸片集成被可操作地耦合到所述微机械检测结构的电子电路,所述第二裸片的所述第一表面被耦合到所述第一裸片的所述第一表面,所述第一裸片的所述第二表面和所述第二裸片的所述第二表面形成所述组件的外表面;印刷电路板,直接耦合到所述第一裸片的所述第二表面和所述第二裸片的所述第二表面中的一个第二表面,而不引入封装材料。
[0056]根据本实用新型的一个实施例,所述微机械检测结构是压力传感器,包括半导体衬底、被弹性耦合到所述衬底的悬膜、以及被电容耦合到所述悬膜的刚性电极。
[0057]根据本实用新型的一个实施例,所述第一微机械检测结构是第一微机械检测结构,其中所述第一裸片包括具有形成在所述第一表面中的底表面的凹部,所述电子设备进一步包括被固定到所述第一裸片的所述凹部的所述底表面的第三裸片,所述第三裸片包括被可操作地耦合到所述第二裸片的所述电子电路的第二微机械检测结构。
[0058]根据本实用新型的一个实施例,所述电子设备是移动电话、PDS、笔记本电脑、录音笔、具有语音录制能力的音频播放器和水听器中的一个。
[0059]本实用新型的有益效果是:通过与外部环境形成直接耦合的MEMS传感器器件无需引入封装材料,从而使得所占用的空间能够明显节省并且制造过程能够被简化。此外,由于前腔室和后腔室的有利尺寸,该MEMS传感器器件使得相关联的声转换器的性能能够得到增强。
【附图说明】
[0060]为了更好地理解本实用新型,现在对其优选实施例,纯粹以非限制性示例的方式并参照附图进行描述,其中:
[0061]图1是一个已知类型的MEMS传感器器件的微机械检测结构的一部分的示意性横截面表示;
[0062]图2是MEMS传感器器件具有相应的封装的示意性表示;
[0063]图3是根据本解决方案的MEMS传感器器件的组件的第一实施例的示意性横截面表不;
[0064]图4是图3的组件的示意性顶视图;
[0065]图5是图3的组件的一种变体的示意性横截面表示;
[0066]图6是图3的组件的另一种变体的示意性横截面表示;
[0067]图7是MEMS传感器器件的组件的第二实施例的示意性横截面表示;
[0068]图8是图7的组件的一种变体的不意性截面表不;
[0069]图9是图7的组件的另一种变体的示意性横截面表示;
[0070]图10是包括MEMS传感器器件的电子设备的框图;以及
[0071]图11是MEMS传感器器件的组件的另一实施例的示意性横截面表示。
【具体实施方式】
[0072]如将在下文中详细地描述的,本解决方案相关的总体思路设想使用相同的裸片,该裸片集成微机械检测结构和相应的ASIC,如MEMS传感器器件与外部环境的直接接口,同样关于例如到印刷电路板的机械和电连接,以及关于要被检测的与机械量的耦合。MEMS传感器器件的组件因此没有设想封装的存在,并且被设计为与外部环境电气及机械接触的同样的组件的外表面通过上述裸片的外表面被构成。
[0073]图3示出了作为整体被指定为20的MEMS传感器器件的组件的第一实施例。
[0074]MEMS传感器器件20包括第一裸片21,该第一裸片21包括半导体材料,尤其是硅,集成了第一裸片微机械检测结构22。
[0075]例如,示意性图示的第一裸片微机械检测结构22限定了声转换器,如参考图1所描述的被制成(因此,在下文中,相同的附图标记将用于指代相似的元件)。
[0076]第一裸片微机械检测结构22因而包括:衬底2,通过其厚度被设置的是第一腔体9a,其具有在平面视图中(即,在水平平面xy)的一般性多边形(例如正方形)的形状;膜3,其悬在第一腔体9a上并且可能以入射声压波作为函数发生变形;以及刚性板4,其被机械连接到衬底2并且电容耦合到膜3。
[0077]特别地,在所描述的实施例中,第一裸片21构成组件的较低部分(相对于与水平平面xy正交的垂直轴z),其被设计为提供一种到外部印刷电路板(未示出)的机械及电气连接。
[0078]例如,第一裸片21沿着与水平平面xy正交的垂直轴z具有200 μπι的厚度。
[0079]第一裸片21具有外部主面21a,置于水平平面xy上,被设计成与外部环境直接接触,外部环境在此作为整体被指定为100,并且该外部主面21a与上述外部印刷电路板电气及机械接触(因此,提供了整个组件的外表面),其带有用于此目的合适的外部电气连接元件26,诸如举例而言,凸面(lands)或导电凸块(bumps),根据所使用的特定连接技术(例如,LGA-凸面栅阵列,或BGA-球栅阵列)。
[0080]此外,第一裸片21具有内部主面21b,其垂直地相反于外部主面21a,在内部主面21b处布置了声转换器的膜3,并且耦合到内部主面21b的是相同的声转换器的刚性板4。
[0081]此外,第一裸片21具有第一侧面21c和第二侧面21
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