半导体集成设备以及电子设备的制造方法

半导体集成设备以及电子设备的制造方法
【专利摘要】本公开的实施方式涉及半导体集成设备以及电子设备。该半导体集成设备(51、81；91)包括：封装体(50)，限定内部空间(8)并且具有与封装体(50)外部的环境声学连通的声进入开口(28；98b)；MEMS声换能器(21)，容纳在内部空间(8)中，并且设置有面向声进入开口(28；98b)的声学室(6)；以及过滤模块(52；82；96)，过滤模块设计成阻止具有比过滤尺寸(d1；dMAX)更大的尺寸的污染颗粒的通过，并且设置在MEMS声换能器(21)与声进入开口(28；98b)之间。过滤模块在声进入开口(28；98b)与声学室(6)之间限定至少一个直接声学路径。
【专利说明】
半导体集成设备以及电子设备
技术领域
[0001]本实用新型涉及用于声学应用的具有污染防护元件的半导体集成设备以及电子设备。特别地，半导体集成设备包括MEMS声换能器，而污染防护元件为适于保护MEMS声换能器免受灰尘的过滤器。
【背景技术】
[0002 ]已知，MEMS (微机电系统)类型的声换能器(特别是麦克风)包括:薄膜敏感结构，设计成将声压波转换成电气量(例如电容性变化)；以及读取电子装置，设计成在所述电量上执行适当的处理操作(其中的放大和过滤操作)，用于供应表示所接收的声压波的电输出信号(例如电压)。在其中采用电容检测原理的情况下，微机电敏感结构通常包括作为隔膜或薄膜获得的移动电极，该移动电极设置成面向固定电极，用于提供电容可变的检测电容器的极板。移动电极通过其第一(总体上为外围)部分而锚定至结构层，而其第二部分(总体上为中央部分)响应于由入射声压波施加的压力而自由移动或弯曲。移动电极和固定电极因此提供电容器，并且构成移动电极的薄膜的弯曲导致电容根据待检测的声学信号而变化。
[0003]参照图1，呈现了声换能器设备19。声换能器设备19包括第一裸片21，该第一裸片集成了设置有薄膜2的MEMS结构I，薄膜为移动的且由导电材料形成，该薄膜面向刚性板3(刚性板意味着相对于相反为柔性的薄膜2而言是相对刚性的)。刚性板3包括面向薄膜2的至少一个导电层，使得薄膜2和刚性板3形成电容器的相向极板。
[0004]在使用时响应于入射声压波而经历变形的薄膜2至少部分地悬置在结构层5之上并且直接面向腔体6，该腔体通过在结构层5的后表面5b中形成沟槽来获得(后部5b与相同结构层5的前表面5a相对，设置在薄膜2的附近)。
[0005]MEMS结构I与由半导体材料制成的另一裸片22—起容纳在封装体20的内部腔体8中，该另一裸片集成了处理电路或者ASIC(专用集成电路)22’JSIC 22’通过电导体25’而电耦合至MEMS结构I，该电导体连接第一和第二裸片21、22的相应焊盘26’。第一和第二裸片21、22并排耦合在封装体20的基板23上。第一裸片21在结构层5的后表面5b处例如通过粘附层耦合至基板23。类似地，第二裸片22也在其后表面22b处耦合至基板23 oASIC 22 ’设置在第二裸片22的与后表面22b相对的前表面22a上。
[0006]在基板23中设置有适当的金属化层和过孔(未详细示出)，用于将电信号路由至封装体20的外部。使用接线键合技术获得的另一电连接部25”设置在第二裸片22的焊盘26”与基板23的相应焊盘26”之间。
[0007]进一步耦合至基板23的是封装体20的盖27，盖27包围第一和第二裸片21、22。所述盖可由金属或预模制塑料制成。
[0008]例如成导电焊区(conductive land)形式的电连接元件29设置在基板23的下侧(向外暴露的一侧)，用于焊接和电连接至印刷电路板。
[0009]基板23进一步具有贯通开口或孔28，该贯通开口或孔将第一裸片21的腔体6设置成与封装体20外部的环境流体连通。贯通开口 28(下文称为“声音端口”)实现来自封装体20外部的空气流以及声压波的引入，空气流和声压波在撞击在薄膜2上时使其发生偏转。
[0010]已知，声换能器的灵敏度取决于MEMS结构I的薄膜2的机械特性，并且进一步取决于薄膜2以及刚性板3的组装。此外，由腔体6形成的声学室的容量直接影响声学性能，从而确定了声换能器的共振频率。
[0011]因此，对MEMS声换能器的组装施加了多种约束，这使得其设计特别成问题，特别是在其中要求尺寸极其紧凑的情况下(例如在便携式应用的情况下)。
[0012]为了保护腔体6和薄膜2至少部分地免受可能穿过贯通开口28从而减少腔体6的有用尺寸并且因此损害声换能器的性能的灰尘和/或水和/或其他碎肩，已知提供位于封装体20外部且面向声音端口 28(与其相距一定距离)的过滤器(仅仅在图1中示意性示出并且以参考标号30表示)。该过滤器30例如耦合至容纳封装体20的便携式设备(例如移动电话)的保护壳。
[0013]特别地，在便携式应用的情况下，封装体20以如下方式容纳在便携式设备自身的保护壳内，该方式使得声音端口 28进而面向通过过滤器30自身的插入而穿过便携式设备的保护壳制成的相应贯通开口或孔。当前使用的过滤器手动安装在便携式设备的保护壳上，并且因此相对于真实操作需求而呈现出过大的尺寸，所述需求是显然除了保护薄膜2和刚性板3之外还排他地保护腔体6。
[0014]此外，过滤器30防止污染颗粒通过穿过便携式设备的保护壳制成的孔进入，但是没有解决源自于来自各种源的灰尘或其他碎肩的颗粒(例如考虑到保护壳的不完美气密性封闭)的污染。特别地，已知类型的过滤器对于在中间制造和组装步骤期间(即在便携式设备中的封装体的组装步骤期间)对污染物的防护完全是不起作用的。
【实用新型内容】
[0015]本实用新型的目的是提供对先前描述问题的解决方案。
[0016]根据本公开的一个方面，提供了一种半导体集成设备，包括:
[0017]封装体，具有共同限定所述封装体的内部空间的基部元件和覆盖元件，所述基部元件具有与所述封装体外部的环境声学连通的声进入开口；以及
[0018]MEMS声换能器，容纳在所述封装体的内部空间中，并且设置有面向所述声进入开口的声学室，
[0019]所述半导体集成设备还包括过滤模块，所述过滤模块适于阻止具有比过滤尺寸更大尺寸的污染颗粒的通过，所述过滤模块设置在所述MEMS声换能器与所述声进入开口之间，所述过滤模块在所述声进入开口与所述声学室之间形成至少一个直接声学路径。
[0020]优选地，所述过滤尺寸介于ΙΟμπι与35μπι之间。
[0021]优选地，所述过滤模块包括过滤织物，所述过滤织物具有根据图案交织的多条线，所述图案限定具有等于所述过滤尺寸的最大尺寸的贯通开口。
[0022]优选地，所述基部元件包括第一基板和第二基板，所述第一基板具有贯穿所述第一基板的整个厚度延伸的所述声进入开口，所述第二基板具有贯穿所述第二基板的整个厚度延伸的孔，所述过滤织物在所述第一基板与第二基板之间集成在所述基部元件中，
[0023]其中，所述第一基板、所述第二基板、以及所述过滤织物以如下方式耦合在一起，使得所述声进入开口与所述孔借助所述过滤织物的所述贯通开口而彼此直接声学连接。
[0024]优选地，所述过滤模块包括设置有相应的第一窗口和第二窗口的第一支撑板和第二支撑板，所述过滤织物以如下方式设置在所述第一支撑板与所述第二支撑板之间，使得所述第一窗口和所述第二窗口暴露所述过滤织物的相同贯通开口，
[0025]并且其中，所述过滤模块完全容纳在所述封装体的所述内部空间中，使得所述贯通开口直接面向所述声学室和所述声进入开口，因此限定用于通过所述第二窗口、所述第一窗口以及所述贯通开口从所述声进入开口传播至所述声学室的声波的直接声学路径。
[0026]优选地，所述过滤模块设置成具有多个贯通开口的半导体材料的薄膜的形式，
[0027]所述过滤模块完全容纳在所述封装体的所述内部空间中，使得所述贯通开口直接面向所述声学室和所述声进入开口，因此限定用于通过所述贯通开口从所述声进入开口传播至所述声学室的声波的直接声学路径。
[0028]优选地，所述贯通开口具有蜿蜒轮廓。
[0029]优选地，所述MEMS声换能器包括结构层，所述结构层具有前表面和后部分，在所述前表面上设置有由于声波而弯曲的薄膜，所述声学室从所述后部分穿过所述结构层延伸直到所述声学室到达所述薄膜;并且其中所述结构层的所述后部分耦合至所述过滤模块并且经由所述过滤模块而耦合至围绕所述声进入开口的所述基部元件的内壁。
[0030]优选地，所述封装体进一步在所述内部空间中容纳集成有第一ASIC电子电路的第二裸片，所述第一 ASIC电子电路功能性地耦合至所述MEMS声换能器，用于根据由所述MEMS声换能器通过所述直接声学路径接收的声压波来接收和处理由所述MEMS声换能器转换的信号。
[0031]优选地，所述过滤模块沿着所述直接声学路径为疏水性的。
[0032]根据本公开的另一方面，提供了一种电子设备，包括根据如上所述的任意一种集成设备，所述电子设备在包括以下项的组中选择:移动电话、PDA、笔记本电脑，录音器、具有录音能力的音频文件读取器、可视游戏控制台、以及水听器。
[0033]根据本公开的各个实施方式，可以减少空间的占用并且在单个封装体内提供具有过滤功能的完整系统。
【附图说明】
[0034]为了更好地理解本实用新型，现在仅仅以非限制性示例的方式并且参照附图描述本实用新型的优选实施例，附图中:
[0035]-图1示出了根据已知类型实施例的包括MEMS声换能器的半导体集成设备与其封装体的示意性截面图；
[0036]-图2示出了根据本实用新型一个实施例的包括MEMS声换能器的半导体集成设备与其封装体的示意性截面图；
[0037]-图3A和图3B示出了根据本实用新型一个实施例的能够耦合至图2的半导体集成设备的一部分的过滤模块的透视图；
[0038]-图4示出了属于图3A和图3B的过滤模块的过滤器的放大细节；
[0039]-图5A-图5C以截面示出了用于制造图3A和图3B的过滤模块的步骤；
[0040]-图6示出了根据本实用新型另一实施例的包括MEMS声换能器的半导体集成设备与其封装体的示意性截面图；
[0041]-图7示出了根据相应实施例的能够耦合至图6的半导体集成设备的一部分的过滤丰旲块;
[0042]-图8示出了根据本实用新型另一实施例的包括MEMS声换能器的半导体集成设备与其封装体的示意性截面图；以及
[0043]-图9示出了包括根据图2、图6和图9的实施例中的任一实施例的半导体集成设备的电子设备。
【具体实施方式】
[0044]图2以截面图示出了根据本公开一个方面的声换能器设备51。参照图2描述的声换能器设备51与图1的声换能器设备19共同的元件以相同参考标号表示，并且不再描述。
[0045]更详细而言，图2的声换能器设备51包括封装体50，该封装体由基板23和由覆盖元件27形成。覆盖元件27具有大致杯状构形并且耦合至基板23以形成封装体50的腔体或内部空间8。贯穿基板23的整个厚度制造的是贯通开口 28，该贯通开口设计成将第一裸片21的腔体6设置成与封装体50的外部环境声学连通。在下文中，贯通开口 28也称为“声音端口”，而第一裸片21的腔体6也将称为“声学室”。此外，术语“声学连通”这里以“直接声学连通”的意思使用，含义是一般声波或声压波仅仅使用空气(或者可能的气体、或气体混合物，从声音传播的角度来讲是等同的)作为传播媒介而在所考虑的环境中传播。
[0046]声学室6的延伸(沿着水平面xy)大于声音端口28的延伸(再次沿着水平面xy)，使得声音端口 28将完全与声学室6连通，而不直接进入封装体50的内部空间8。
[0047]根据本公开的一个方面，第一裸片21的声学室6通过过滤模块52而排他地与声音端口 28声学连通，过滤模块52设置在声音端口 28与第一裸片21的声学室6之间。
[0048]容纳MEMS结构I的第一裸片21设置在过滤模块52的顶侧52a上，特别是以声学室6直接面向过滤模块52的方式。因此，过滤模块52形成用于来自封装体50外部环境的灰尘和/或污染颗粒朝向声学室6进入的阻碍。过滤模块52具有多个贯通开口，使得空气流和声波不会由于过滤模块52自身的存在而受到中断或明显退化。因此确保了声学室6朝向封装体5外部的声学连通。
[0049]基板23例如由多层结构构成，该多层结构由通过一个或多个电介质层(例如由双马来酰亚胺-三嗪-BT层压件构成)分离的一个或多个导电材料(通常为金属)层形成。穿过基板23设置电路经49，用于将其面向内部空间8的内表面23a连接至其面向外部环境的外表面23b，该外表面承载电连接元件29。电连接元件29特别地设置成焊区(land)的形式(在所谓的LGA-焊区栅格阵列类型的封装体的情况下，如图2所示的情况)。备选地，焊区29可由“球”或“凸±夬”的阵列替代，从而提供所谓的BGA(球-栅格阵列)封装体。
[0050]根据不同实施例，基板23总体上不包括金属层或导电材料，而是例如由塑料材料制成。
[0051]覆盖元件27也可由例如包括一个或多个塑料和/或金属层的多层构成，并且可有利地在自身的面向内部空间8的内表面27a上呈现金属涂层(未示出)，用于提供电磁显示。备选地，覆盖元件27可由金属制成。
[0052]覆盖元件27进一步耦合至基板23，用于气密地密封内部空间8。
[0053]图3A以透视图示出了过滤模块52，其中可观察到顶面52a。图3B以透视图示出了过滤模块52，其中可观察到与顶面52a相对的底面52b。
[0054]共同参照图3A和图3B，过滤模块52包括:顶板61，其暴露的表面形成过滤模块52的顶面52a，处于与平面xy平行的平面中；底板63，其暴露的表面形成过滤模块52的底面52b，处于也与平面xy平行的相应平面中；以及过滤器62，设置在顶板61与底板63之间。换言之，过滤器62设置或“夹置”在顶板61与底板63之间。
[0055]参照图3A，顶板61具有贯通开口 66(这里具有圆形形状)，过滤器62的一部分通过该贯通开口 66而暴露。贯通开口 66具有这样的尺寸，使得当过滤模块52设置在图2所示第一裸片21之下时，贯通开口 66完全包含在声学室6内。换言之，结构层5的后表面5b親合至顶板61 (顶面52a)的表面，该表面在外部围绕贯通开口 66。
[0056]可选地，贯通开口 66由环68围绕，该环68显然具有防止用于将第一裸片21与过滤模块52固定在一起的任何可能的胶进入贯通开口 66的功能。环68可由沟槽或者可由区域替代，该沟槽或区域大致与顶面52a共平面且由疏水性材料制成，该材料与水基胶反应以便防止所述胶进入贯通开口 66。在这种情况下，当过滤模块52设置在图2所示第一裸片21之下时，贯通开口66和环68完全包含在声学室6内。换言之，结构层5的后表面5b親合至顶板61的在外部围绕环68的表面(顶面52a)。
[0057]参照图3B，底板63也具有贯通开口 70，这里以示例的方式呈现为方形形状，过滤器62的相应部分通过该贯通开口而暴露。贯通开口 70具有比贯通开口 66的直径更大的直径。特别地，由贯通开口 66限定的几何形状(这里为圆)的中心和由贯通开口 70限定的几何形状(这里为方形)的中心位于与平面xy正交的相同轴线z上。换言之，通过在平面xy中观察贯通开口 66和贯通开口 70，可注意到贯通开口 66完全包含在贯通开口 70内。
[0058]图4以示例的方式示出了过滤器62的放大部分。在该实施例中，过滤器62为由形成编织品的线74构成的织物，从而限定具有沿着轴线X和/或轴线y测量的最大尺寸dl的贯通开口 72，该尺寸介于5μπι与40μπι之间，特别是介于15μπι与25μπι之间。形成编织品的线74具有沿着轴线X和/或轴线y测量的厚度d2，该厚度为几十个微米，例如近似40μπι。
[0059]过滤器62的材料根据需要来选择，例如通过使用PET的线74、或热塑性有机聚合物(诸如例如聚醚醚酮(PEEK))、或某种其他材料获得。适于该目的的织物是商业上可获得的，并且在商标名“Acoustex”下市场化，由Saati S.p.A制造。
[0060]第一和第二板61、63由诸如硅的半导体材料或者诸如不锈钢的金属材料制成。然而根据需要，可使用兼容MEMS微加工且适于被加工以形成第一和第二板61、63的任何其他材料，例如塑料材料。
[0061]参照用于制造过滤模块52的步骤，这些步骤参照图5A-图5C以示例的方式阐述，图5A-图5C示出了加工步骤过程中的过滤模块52的沿着图3A的截面线V-V截取的截面图。
[0062]参照图5A，提供第二板63，并且贯通开口70在其中制成(例如，在使用半导体材料的情况下通过蚀刻步骤，或者在不锈钢板61的情况下使用冲孔步骤，或者使用“注塑模制”工具来获得塑料材料的板63)。胶层71散布在第二板63的表面63a之上。表面63a与第二板63的在制造过程结束时形成过滤模块52的底面52b的表面相对。胶层例如是非导电环氧树脂胶或者硅树脂，并且通过以如下方式将胶散布在第二板63的表面63a的外围区域中而获得，该方式使得胶将不在贯通开口70内穿过。另一方面，可注意到，即使在其中适量的胶穿过贯通开口 70的情况下，这也不会构成问题。作为胶的替换，可使用适当成形的双面胶带。
[0063]然后提供(图5B)先前描述的种类的织物，并且该织物被切割以形成过滤器62。织物被切割以使得，其在平面xy中将呈现第二板63的顶表面63a的外围形状和尺寸。然后拉伸由此形成的过滤器62，并且使得胶层71与过滤器62接触，并且执行胶合。
[0064]作为已描述内容的替换，此外可以进一步拉伸织物，并且在织物自身的切割之前将其胶合至第二板63。在这种情况下，织物的切割随后在后续制造步骤中的任一步骤中进行。
[0065]然后(图5C)，提供第一板61，并且在其中制成贯通开口66(遵循在第二板63中形成开口70所采用的相同过程)。在该步骤中，此外可以进一步形成环68(或者备选地沟槽或疏水区域，这里未示出)。
[ΟΟ??]然后，胶层76散布在第一板61的表面61b之上。所述表面6 Ib与第一板6的在制造结束时形成过滤模块52的顶面52a的表面相对。胶层例如为非导电环氧树脂胶或者硅树脂，并且通过以如下方式散布在第一板61的表面61b的外围区域上形成，该方式使得胶不穿过贯通开口66。备选地，此外可以使用适当成形的双面胶带。在这种情况下，环68是不必要的，因为不存在胶穿过贯通开口 66的风险。
[0067]在以下情况下将胶散布在第一板61的表面61b之上的步骤可进一步省略，其中散布在第二板63之上的胶的量使得，所述胶由于过滤器62与第二板63之间的压力而流入过滤器的贯通开口 72，并且到达相对表面，即设置成与第一板61直接接触的过滤器的表面。同样在这种情况下，环68可以省略。
[0068]因此获得了图3A和图3B的过滤模块52。
[0069]显然，以本身已知的方式，图5A-图5C的步骤可以针对多个过滤模块52同时执行，该多个过滤模块52彼此并排形成在由半导体材料(根据相应实施例或为金属、或为塑料材料)制成的相同晶片上。在这种情况下，以图中未示出的方式，在晶片中，彼此并排且彼此相距一定距离形成多个贯通开口70，以形成例如阵列结构。然后在第一晶片的整个顶表面之上拉伸织物并且将织物耦合至该顶表面(例如通过胶合)。然后，在相应的另一晶片中，彼此并排且彼此相距一定距离形成多个贯通开口66，以形成阵列结构。该两个晶片然后耦合在一起(如参照图5C描述的)，因此将织物固定于其间。最后，执行切割步骤，用于隔离图3A和图3B所示类型的多个过滤模块62。
[0070]过滤模块52在封装体50中的集成通过使用已知的MEMS微加工技术获得。
[0071]更详细而言，在已加工基板23之后(特别是在形成声音端口28之后)，通过散布在后面52b上的胶(例如非导电环氧树脂胶或硅树脂)或者通过适当成形的双面胶带而将过滤模块52耦合至基板23的表面23a，从而不阻碍过滤器的贯通开口。然后，在贯通开口66和环68(如果存在)旁边将适量的胶进一步散布在顶面52a上，并且执行第一裸片21与过滤模块52的物理耦合。作为胶的替换，可使用适当成形的双面胶带，从而不阻碍过滤器的贯通开
□O
[0072]因此获得了图2的结构，其中第一裸片21在过滤模块52之上容纳在封装体51的腔体8中，并且声学室6通过过滤器62而与封装体51外部环境声学连通。
[0073]图6示出了根据另一实施例的声换能器设备81。
[0074]声换能器设备81类似于图2的声换能器设备51。共同的元件因此不再描述并且由相同的参考标号表不。
[0075]声换能器设备81与声换能器设备51不同之处在于，其具有不同类型的过滤模块
82。特别地，过滤模块82从半导体材料(例如硅)的晶片开始，适当加工以穿过所述晶片形成多个贯通开口，这些贯通开口的尺寸形成为防止待阻挡的污染颗粒的通过。换言之，过滤模块82为具有多个孔的薄膜的形式。过滤模块82的厚度被包括80μπι-120μπι的区间内，例如为10ym0
[0076]由于根据该实施例的过滤模块82由半导体材料制成，不必如参照图3Α和图3Β的过滤器62—样将其设置在两个板之间，因为其呈现良好的刚性和强度特性。在这种情况下，过滤模块82自身构成过滤器，并且设置在第一裸片21的声学室6与声音端口28之间，而无需借助于其他支撑装置。
[0077]图7以在平面xy中观察的顶视平面图示出了根据本公开一个实施例可用于制造声换能器设备81的过滤模块82。图7的过滤模块82具有过滤开口 84，这些过滤开口贯穿过滤模块82的整个厚度延伸并且形成蜿蜒路径。所述蜿蜒路径特别包括具有大致矩形形状的多个子开口 84’，多个子开口 84’流体连接在一起(子开口 84’在图7中以虚线表示，使得其可更清楚地被识别)。每个子开口84’具有沿着轴线X或y中一个的相应主延伸dMAX(矩形的主边)以及沿着轴线X和y中另一个的辅助延伸dMIN(矩形的副边)。
[0078]流体耦合在一起的两个连续子开口84 ’形成大致L，而流体耦合在一起的多个连续子开口 84 ’形成前述蜿蜒的几何形状。
[0079]更特别地，沿着相应参考轴线X或y测量的每个子开口84’的主延伸(Imax(长度)具有介于30μηι与90μηι之间的值，例如等于45μηι。沿着与主延伸的相应轴线X或y正交的相应参考轴线y或X延伸的每个子开口的辅助延伸dMIN(宽度)具有介于5μπι与30μπι之间的值，更特别地介于IΟμπι与20μηι之间，例如15μηι。
[0080]过滤模块82包括多个蜿蜒的贯通开口，它们通过相应的第一和第二中间中断区域86、88而沿着X和y彼此分离。第一中间中断区域86具有平行于轴线y的主延伸，而第二中间中断区域88具有平行于轴线X的主延伸。
[0081]第一和第二中间中断区域86、88为完整区域，即它们不具有贯通开口，并且具有改进过滤模块82的强度的作用，以便降低其不期望的失效的可能性。此外，本
【申请人】构想所描述的蜿蜒形状适于确保良好的过滤能力以及良好的抵抗失效的能力。
[0082]然而，显然的是，可对过滤模块82提供其他实施例，例如代替蜿蜒的贯通开口而具有圆形孔或四边形孔，这些孔设置为形成阵列或根据其他图案设置。更一般地，过滤模块82的贯通开口可具有根据需要而自由选择的一般几何形状。为了确保良好的过滤，在任何情况下有利的是所述贯通开口(无论它们的几何形状如何)呈现等于dMAX表示的值的最大尺寸。
[0083]为了确保过滤模块82的良好过滤以及同时良好的强度，由沟槽区域占据的面积与由过滤模块82的有效用于过滤目的的部分(即过滤模块82的直接面向第一裸片21的声学室6)的完整区域所占据的面积的比选择成处于1-2的区间内(其中“I”意味着过滤模块82的面积的50%由过滤开口84占据，而面积的其余50%由第一和第二中间中断区域86、88占据;而“2”意味着过滤开口84占据了由第一和第二中间中断区域86、88所占据区域的两倍)。本
【申请人】已注意到，所述比带来了过滤模块82的强度与由来自封装体的外部环境的声波进入声学室6之间的良好折中。
[0084]根据一个实施例，通过以下方式获得了过滤模块82与基板23的机械耦合:将胶层(未示出)散布在过滤模块82的外围区域之上，特别是在过滤模块82的两个面82a、82b上在面82a、82b的在使用时分别与第一裸片21的结构层5和基板23接触的表面区域中。以本身已知的方式，胶不能散布在过滤模块82的在使用时直接面向声学室6和贯通开口 28的区域中。
[0085]作为胶的替换，可使用适当成形的双面胶带，以便不阻碍过滤器的贯通开口。
[0086]然后，通过胶合将过滤模块82耦合在基板23上，使得过滤模块82延伸成利用面82b覆盖声音端口 28;然后通过胶合将第一裸片21耦合在过滤模块82上，使得声学室6完全连通至过滤模块82的面82a，并且通过过滤开口 84而与声音端口 28声学连通。
[0087]显然，作为替换可在将过滤模块82耦合至基板23的步骤之前将第一裸片21与过滤模块82耦合在一起。
[0088]因此获得了图6所示的贯通开口28、过滤模块82与第一裸片21之间的相对耦合。
[0089]根据过滤模块82的另一实施例，过滤模块82包括疏水材料(例如碳化硅或特氟龙)的表面层。例如在用于形成过滤开口 84的蚀刻的步骤之后，通过溅射技术获得了疏水层。由于疏水层不要求特别大的厚度(从几百纳米到几微米)，在形成贯通开口之后执行的溅射步骤不会显著阻碍所述贯通开口。
[0090]由此形成的疏水层具有阻止水进入第一裸片21的声学室6的作用。为此，疏水层面向封装体50外部在过滤模块82旁边充分延伸。在这种情况下，疏水层形成过滤模块82的面
82b ο
[0091]图8示出了根据另一实施例的声换能器设备91，其设置有封装体90。声换能器设备91与声换能器设备19共同的元件以相同参考标号表示，并且不再进行描述。根据图8的实施例，基部支撑基板93(从结构的角度来看对应于图1的基板23)支撑第一和第二裸片21、22;基部支撑基板93由两个支撑元件94、95形成，在两个支撑元件94、95之间延伸的是过滤器96，特别是过滤织物，该过滤织物具有已参照图2、图3A和图3B描述的特征并且以类似于已参照图5A-图5C描述的方式耦合在两个支撑元件94、95之间。支撑元件94在过滤器96与封装体90外部环境之间延伸，而支撑元件95在过滤器96与封装体90内部的腔体8之间延伸。
[0092]根据一个实施例，支撑元件94为LGA基板(设置有用于朝向外界环境的电连接的焊区29)，并且支撑元件95为一般半导体基板，具有专门提供的金属化层以及用于将电信号朝向封装体外部路由的过孔(未详细示出)。
[0093]贯通开口 98a和98b穿过支撑元件94、95沿着z相互对齐地延伸，并且通过过滤器96而流体连接在一起。贯通开口 98a和98b以类似于先前描述的贯通开口 28的方式形成声音端
□O
[0094]图9示出了电子设备100，其使用根据图2、图6和图8的相应实施例的如先前所示以SIP(封装体中系统)的形式获得的声换能器设备51、81、91。
[0095]电子设备100除了包括声换能器51、81、91之外还包括微处理器(CPU)101、连接至微处理器101的存储器块102、以及输入/输出接口 103，例如键盘和/或显示器，其也连接至微处理器101。
[0096]声换能器设备51、81、91与微处理器101通信，并且特别地传送由与裸片21的MEMS检测结构相关联的裸片22的ASIC 22’处理的电信号。
[0097]电子设备100例如为移动通信设备，诸如例如移动电话、PDA、笔记本电脑，还可为录音器、具有录音能力的音频文件读取器、可视游戏控制台、水听器等等。
[0098]对集成声学设备提出的组装的优点从前述说明中显现。
[0099]特别地，再次强调的是，所描述的组装实现MEMS声换能器和过滤器在相同封装体内的集成，过滤器设计成保护所述MEMS声换能器免受来自封装体外部的尺寸等于几微米、或几十微米的颗粒的污染。
[0100]因此可以减少空间的占用并且在单个封装体内提供具有过滤功能的完整系统。
[0101]最后，清楚的是，在不背离由所附权利要求限定的本实用新型的范围的情况下，可对本文已描述和示出的内容做出修改和变型。
[0102]特别地，如已强调的，可以构想MEMS声换能器的不同构造，特别是就构成元件的几何形状而言。在其中封装体内部的空间允许的情况下，除了容纳MEMS声换能器之外，还可以在封装体自身内容纳多个MEMS传感器，每个MEMS传感器均可设置有要求朝向外部环境通信的敏感元件。可进一步在相同封装体内设置和容纳其他集成电路(例如ASIC)。
【主权项】
1.一种半导体集成设备(51、81;91)，包括: 封装体(50)，具有共同限定所述封装体(50)的内部空间(8)的基部元件(23)和覆盖元件(27)，所述基部元件(23)具有与所述封装体(50)外部的环境声学连通的声进入开口(28;98b);以及 MEMS声换能器(21)，容纳在所述封装体(50)的内部空间(8)中，并且设置有面向所述声进入开口(28;98b)的声学室(6)， 其特征在于，所述半导体集成设备还包括过滤模块(52 ;82;96)，所述过滤模块适于阻止具有比过滤尺寸(dudMA^doN)更大尺寸的污染颗粒的通过，所述过滤模块设置在所述MEMS声换能器(21)与所述声进入开口(28;98b)之间，所述过滤模块在所述声进入开口(28;98b)与所述声学室(6)之间形成至少一个直接声学路径。2.根据权利要求1所述的集成设备，其特征在于，所述过滤尺寸介于ΙΟμπι与35μπι之间。3.根据权利要求1或2所述的集成设备，其特征在于，所述过滤模块(52;96)包括过滤织物(62)，所述过滤织物具有根据图案交织的多条线(74)，所述图案限定具有等于所述过滤尺寸(Cl1)的最大尺寸的贯通开口(72)。4.根据权利要求3所述的集成设备，其特征在于，所述基部元件(23)包括第一基板(94)和第二基板(95)，所述第一基板具有贯穿所述第一基板(94)的整个厚度延伸的所述声进入开口(98b)，所述第二基板具有贯穿所述第二基板(95)的整个厚度延伸的孔(98a)，所述过滤织物(62)在所述第一基板(94)与第二基板(95)之间集成在所述基部元件(23)中， 其中，所述第一基板、所述第二基板、以及所述过滤织物(62)以如下方式耦合在一起，使得所述声进入开口(98b)与所述孔(98、98a)借助所述过滤织物(62)的所述贯通开口(72)而彼此直接声学连接。5.根据权利要求3所述的集成设备，其特征在于，所述过滤模块(52)包括设置有相应的第一窗口(66)和第二窗口(70)的第一支撑板(61)和第二支撑板(63)，所述过滤织物(62)以如下方式设置在所述第一支撑板(61)与所述第二支撑板(63)之间，使得所述第一窗口(66)和所述第二窗口(70)暴露所述过滤织物(62)的相同贯通开口(72)， 并且其中，所述过滤模块(52)完全容纳在所述封装体(50)的所述内部空间(8)中，使得所述贯通开口(72)直接面向所述声学室(6)和所述声进入开口(28)，因此限定用于通过所述第二窗口(63)、所述第一窗口(61)以及所述贯通开口(72)从所述声进入开口(28)传播至所述声学室(6)的声波的直接声学路径。6.根据权利要求1或2所述的集成设备，其特征在于，所述过滤模块(82)设置成具有多个贯通开口(84)的半导体材料的薄膜的形式， 所述过滤模块(82)完全容纳在所述封装体(50)的所述内部空间(8)中，使得所述贯通开口(84)直接面向所述声学室(6)和所述声进入开口(28)，因此限定用于通过所述贯通开口( 84)从所述声进入开口( 28)传播至所述声学室(6)的声波的直接声学路径。7.根据权利要求6所述的集成设备，其特征在于，所述贯通开口(84)具有蜿蜒轮廓。8.根据权利要求1或2所述的集成设备，其特征在于，所述MEMS声换能器(21)包括结构层(5)，所述结构层具有前表面(5a)和后部分(5b)，在所述前表面上设置有由于声波而弯曲的薄膜(2)，所述声学室(6)从所述后部分穿过所述结构层(5)延伸直到所述声学室到达所述薄膜(2);并且其中所述结构层(5)的所述后部分(5b)耦合至所述过滤模块(52;82;96)并且经由所述过滤模块而耦合至围绕所述声进入开口(28)的所述基部元件(23)的内壁(23a) ο9.根据权利要求1或2所述的集成设备，其特征在于，所述封装体(50)进一步在所述内部空间(8)中容纳集成有第一ASIC电子电路(22’)的第二裸片(22)，所述第一ASIC电子电路功能性地耦合至所述MEMS声换能器(21)，用于根据由所述MEMS声换能器(21)通过所述直接声学路径接收的声压波来接收和处理由所述MEMS声换能器(21)转换的信号。10.根据权利要求1或2所述的集成设备，其特征在于，所述过滤模块(52;82;96)沿着所述直接声学路径为疏水性的。11.一种电子设备(100)，其特征在于，包括根据权利要求1至10中任一项所述的集成设备，所述电子设备在包括以下项的组中选择:移动电话、PDA、笔记本电脑，录音器、具有录音能力的音频文件读取器、可视游戏控制台、以及水听器。
【文档编号】B81B7/02GK205590278SQ201520967336
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2015年11月27日
【发明人】R·布廖斯基, S·阿多尔诺, K·方克
【申请人】意法半导体(马耳他)有限公司, 意法半导体股份有限公司