Mems传感器器件组件和电子设备的制造方法_3

文档序号:8574124阅读:来源:国知局
d,被设置为平行于垂直轴z,其也与外部环境通信,并构成整个组件的外表面。
[0082]在图示的示例中,其中MEMS传感器器件20包括声转换器,第一腔体9a终止于上述外部主面21a并且构成用于声压波的进气端口 ;换言之,第一腔体9a构成声转换器的所谓前腔室。电气连接元件26相对于第一腔体9a被横向地设置。
[0083]该组件布置被定义为“底部端口 ”类型,具有在该组件的较低部分的声学访问端口,其被设置在外部印刷电路板的附近。
[0084]MEMS传感器器件20还包括第二裸片28,其包括半导体材料,尤其是硅,集成ASIC29 (示意性地图示),被耦合到第一裸片微机械检测结构22。
[0085]特别是,第二裸片28具有:相应的外部主面28a,被设计成与外部环境(从而提供了整个组件的外表面)的直接联通;以及相应的内部主面28b,其面向第一裸片21的内部主面21b,并且被机械及电气耦合到第一裸片21的内部主面21b。该ASIC29是,例如,设置在对应于第二裸片28的内部主面28b的一部分的区域。
[0086]此外,第二裸片28具有第三侧面28c、第四侧面28d,被设置为平行于垂直轴z,其也与外部环境联通,并与第一裸片21的第一侧面21c、第二侧面21d —起构成整个组件的外部侧表面。
[0087]例如,第二裸片28沿垂直轴z具有700 μ m的厚度。
[0088]在第二裸片28中,从内部主面28b开始提供了第二腔体%,其占据对应于第一裸片微机械检测结构22的位置,以及相应的膜3和刚性板4。特别是,第二腔体9b由底壁30'被定界在顶部,平行于内部主面28b的表面并且平行于水平平面xy,该底壁30'从外部主面28a被具有小于第二裸片28的整个厚度的同一第二裸片28的一部分分离开,并被侧壁30"侧面地分离开。例如,第二腔体9b在平面图中为正方形或矩形。
[0089]在所描述的实施例中,第二腔体9b表示的MEMS声转换器的所谓的背腔室。更一般地,第二腔体9b的存在可以使得第一裸片微机械检测结构22(例如,膜或隔膜)的可变形元件的能够变形。虽然未示出,但是应当理解,在一些实施例中,第二裸片28可以包括将第二腔体9b置于与设备20外部的环境流体联通的通孔。
[0090]第一内部电连接元件31 (由焊盘或导电材料的通路所构成,示意性地图示出)被设置在第一裸片21和第二裸片28的内部主面21b、28b之间,将微机械结构电连接到ASIC29(例如,将耦合到膜3和刚性板4的适当的电触点与上述的ASIC 29的适当的电路元件相连接)。此外,第二内部电连接元件32,其也被设置在第一裸片21和第二裸片28的内部主面21b、28b之间,将ASIC 29经由过硅通孔(TSV) 33电连接到外部电连接元件26,该过硅通孔33跨过第一裸片21的整个厚度。
[0091]以已知的方式,通孔33的布置使得电信号能够从ASIC 29到外部连接元件26适当路由。
[0092]例如,耦合结构35包括例如由金属材料制成的键合环,而且将第一裸片21机械地耦合到第二裸片28 ;该耦合结构35被设置在相对于第一和第二内部电连接元件31、32以夕卜,并且横向环绕第一裸片微机械结构22 (以及相应的膜3和刚性板4)。
[0093]此外,耦合结构35横向地提供用于第一裸片21与第二裸片28之间的组件的密封封闭。
[0094]前面所描述的机械和电气耦合元件的一种可能的布局是,例如在图4中示意性图示,其中刚性板4和膜3的与相应的第一内部电连接元件31和第二内部电连接元件32的电连接被另外再次示意性图示。
[0095]有利地,第一和第二裸片21、28的至少一个或两者可以具有高的掺杂水平,以便提供一种法拉第笼,因而降低了电磁干扰。
[0096]在所描述的实施例中,再次有利地,声转换器的前腔室的体积减小(相对于已知的解决方案,如在图2中所图示的,其中由于封装的构造相同的体积不能被降低),并且背腔室的体积增加(再次相对于已知的解决方案,其中相同的体积由集成微机械检测结构的裸片的构造所限制)。
[0097]如图5所图示,所描述的实施例的变体设想了 MEMS传感器器件20包括至少一个另外的转换器,例如,压力或湿度转换器。
[0098]特别地,MEMS传感器器件20包括第三裸片40,集成相应的第三裸片微机械检测结构41,例如,设计用来检测压力或湿度值,该第三裸片40被耦合到所述第二裸片28,在第二腔体9b的内。
[0099]详细地说,第三裸片40具有第一主面40a,在该处提供第三裸片微机械检测结构41,第三裸片40还具有第二主面40b,被机械地耦合一一例如,由一层粘合材料(未图示)一一到第二腔体9b的底壁30'。
[0100]需要强调的是,通过第一腔室9a (声转换器的前腔室)以及通过膜3和刚性板4形成的孔,流体路径被设置在外部环境100和第三裸片40的第三裸片微机械检测结构41之间。换言之,横跨MEMS声转换器的声压波,或通常是来自外部环境的空气,冲击到第三裸片微机械检测结构41,使得能够检测感兴趣的进一步的外部量。
[0101]合适的电连接元件44,例如,以电线的形式,将第一触点焊盘45(由第一主面40a承载)连接到第二触点焊盘46 (由第二腔9b的底壁3(V承载)。第二触点焊盘46依次,例如,通过沿底壁30'本身和/或沿侧壁30〃中的至少一个发展的导电路径47(仅示意性地在该图中图示),被连接到第一内部电连接元件31和/或第二内部电连接元件32,进而被连接到ASIC 29。
[0102]可替换地,电连接元件44可以将第一触点焊盘45直接连接到以上所述的第一和/或第二内部电连接元件31、32。
[0103]有利地,该解决方案使得能够使用半导体技术制造集成的多功能MEMS传感器器件,其能够检测多于一个的环境量,例如,声波及压力和/或存在于外部环境中的湿度,在各转换器之间使用共同的单个ASIC 29,该ASIC与外部印刷电路板联通。
[0104]如图6图不的,图不实施例的另一种变体设想了第四裸片48的存在,整合了相应的第四裸片微机械检测结构49 (例如,在第三裸片40集成了压力转换器的情况下,用于提供湿度传感器),以基本上类似于已经针对第三裸片40图示的方式被耦合到第二裸片28。特别是,第四裸片48具有第一主面48a,在该处提供了第四裸片微机械检测结构49,第四裸片48还具有第二主面48b,被耦合到第二腔体9b的底壁3(V。第四裸片48与第三裸片40并排设置在第二腔体9b内。
[0105]有利地,该解决方案使得能够进一步提高关于环境量检测的MEMS传感器器件20的多功能特性。
[0106]参考图7,现在对MEMS传感器器件的组件的第二实施例进行说明,其在此被指定为20',为“顶部端口”类型,即,具有声入口端口设置在组件的顶部部分(即,以从外部印刷电路板到组件要被耦合到的距离)。
[0107]MEMS传感器器件20'相对于垂直轴z被基本上倒置地设置,如果相比于先前描述的第一实施例。
[0108]特别是,在这种情况下,第二裸片28的外部主面28a通过外部电连接元件26被机械及电气地耦合到外部印刷电路板(在本例中未图示),在此由相同的外部主面28a承载。
[0109]第一裸片21中设置的第一腔体9a在此操作为MEMS声转换器的前腔室用于声压波的进入,而第二裸片28中制出的第二腔体9b操作为背腔室;第一腔体9a被设置为与外部环境100在第一裸片21的外部主面21a直接联通。
[0110]而且,在这种情况下通孔33延伸穿过第二裸片28。
[0111]本实施例的变体(图示于图8和9)可以再次设想,MEMS传感器器件20'包括具有相应的第三裸片微型机械检测结构41和第四裸片微型机械检测结构49的另一裸片或另一晶粒(第三裸片40,也可能是第四裸片48),用于提供一种多功能环境检测器件。
[0112]图10是电子设备50的示意图,其包括MEMS传感器器件20、2(V,包括一个或多个第一裸片微机械检测结构22、第三裸片微型机械检测结构41、第四裸片微型机械检测结构49以用于检测相应的量(例如,环境类型的量),和单个ASIC 29以用于处理转换的电信号。
[0113]电子设备50,除了 MEMS传感器设备20、20'之外还包括,微处理器54、连接到微处理器54的存储器块55、和输入/输出接口 56,例如,包括键盘和显示器,其也被连接到微处理器54。此外,可以存在扬声器58,以用于在电子设备50的音频输出(未不出)产生声立曰ο
[0114]特别是,电子设备50包括印刷电路板59,机械和电气地耦合到MEMS传感器器件20、2(V,以及其它元件,微处理器54和存储器块55。
[0115]电子设备50优选是移动通信器件,诸如举例而言,移动电话、PDA、笔记本电脑,但也可为录音机、具有语音记录能力的音频播放器等。可替换地,电子器件50可以是能够在水下操作的水听器。
[0116]本文所描述的解决方案的优点从前面的讨论清楚地显现。
[0117]在任何情况下,再次强调的是,它有可能获得尤其是紧凑的、具有低制造成本和高的电性能的MEMS传感器器件的组件。该制造方法得到简化,该传感器器件的电测试同样得到简化。
[0118]特别是,没有封装随着向外部环境的接口使得所占用的空间能够明显节省以及制造过程能够简化,因为该过程可以使用传统的技术和工具完全以所谓的“前端”步
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