用于全封闭的ASIC和导线的麦克风封装件的制作方法

文档序号:19735845发布日期:2020-01-18 04:27阅读:275来源:国知局
用于全封闭的ASIC和导线的麦克风封装件的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年5月25日提交的美国临时申请no.62/511,221的权益和优先权,其全部内容通过引用并入于此。



背景技术:

在微机电系统(mems)麦克风中,mems芯片包括至少一个振膜和至少一个背板。mems芯片是由基部或基板支承并且通过壳体(例如,具有壁部的杯或盖)封闭的。端口可以延伸穿过基板(针对底部端口装置)或穿过壳体的顶部(针对顶部端口装置)。声能穿过该端口,使振膜移动,然后在背板上产生变化的电势,从而产生电信号。麦克风被部署在各种类型的装置中,诸如个人计算机或蜂窝电话。



技术实现要素:

在实施方式中,一种麦克风装置包括基板,所述基板具有第一表面并且具有形成在所述第一表面中的腔体。所述装置还包括在所述基板上安装在所述腔体外部的微机电系统(mems)换能器以及在所述基板上安装在所述腔体内的专用集成电路(asic)。所述装置还包括:第一组导线,所述第一组导线将所述mems换能器电连接至所述asic;以及第二组导线,所述第二组导线将所述asic电连接至所述基板上的所述腔体内的换能器。所述装置还包括:封装材料,所述封装材料完全覆盖所述asic并且至少部分地覆盖所述第二组导线。

在一个或更多个实施方式中,所述封装材料完全覆盖所述asic和所述第二组导线两者。在一个或更多个实施方式中,所述基板还包括位于所述腔体外围的平台,并且其中,所述mems换能器被安装在所述平台上。在一个或更多个实施方式中,所述平台被升高超过所述基板的所述第一表面。在一个或更多个实施方式中,所述平台包围所述腔体的整个外围。在一个或更多个实施方式中,所述平台将所述腔体与被构造成容纳盖的盖安装表面分隔开。在一个或更多个实施方式中,所述mems换能器被安装在所述第一表面上。在一个或更多个实施方式中,所述封装材料包括环氧树脂。在一个或更多个实施方式中,所述第一组导线至少部分地被所述封装材料覆盖。在一个或更多个实施方式中,所述基板在所述基板的安装有所述mems换能器的部分处限定了开孔。在一个或更多个实施方式中,所述基板包括壁,所述壁包围所述asic,并且其中,所述第一表面形成所述壁的顶表面。

在一个或更多个实施方式中,所述麦克风装置还包括导电隔热层,所述导电隔热层设置在至少部分地覆盖所述asic的所述封装材料内。在一个或更多个实施方式中,所述隔热屏电连接至设置在所述基板上的接地面。在一个或更多个实施方式中,所述隔热屏包括铝、铜、金或银中的至少一种。

在实施方式中,一种制造麦克风装置的方法包括:提供基板,所述基板具有第一表面。所述方法还包括:在所述基板的所述第一表面中形成腔体。所述方法还包括:将微机电系统(mems)换能器安装在所述基板上的所述腔体外侧。所述方法另外包括:将专用集成电路(asic)安装在所述基板上的所述腔体内。所述方法还包括:安装将所述mems换能器电连接至所述asic的第一组导线,并且安装将所述asic电连接至所述基板上的所述腔体内的换能器的第二组导线。所述方法还包括:按照使封装材料完全覆盖所述asic并且至少部分覆盖所述第二组导线的方式,将所述封装材料淀积到所述腔体中。

在一个或更多个实施方式中,将所述封装材料淀积到所述腔体中包括:按照使所述封装材料完全覆盖所述asic和所述第二组导线两者的方式将所述封装材料淀积到所述腔体中。在一个或更多个实施方式中,所述方法还包括:在所述基板上的所述腔体的外围处形成平台,并且其中,将所述mems换能器安装在所述基板上包括:将所述mems换能器安装在所述平台上。在一个或更多个实施方式中,所述平台被升高超过所述基板的所述第一表面。在一个或更多个实施方式中,形成所述平台包括:将所述平台形成为包围所述腔体的整个外围。在一个或更多个实施方式中,形成所述平台包括:按照使所述平台将所述腔体的外围与被构造成容纳盖的盖安装表面分隔开的方式形成所述平台。在一个或更多个实施方式中,安装所述mems换能器包括:将所述mems换能器安装在所述基板的所述第一表面上。在一个或更多个实施方式中,淀积所述封装材料包括:按照第一组导线被所述封装材料部分覆盖的方式淀积所述封装材料。在一个或更多个实施方式中,所述方法还包括:在所述基板上形成壁,所述壁包围所述asic,其中,所述壁的顶表面是所述基板的所述第一表面。

在一个或更多个实施方式中,所述封装材料是第一层封装材料,并且所述方法还包括:在所述第一层封装材料上淀积导电材料,并且在所述导电材料上淀积第二层封装材料。在一个或更多个实施方式中,在所述第一层封装材料上淀积所述导电材料包括:利用喷射或微喷在所述第一层封装材料上淀积悬浮在溶液中的纳米级金属导电颗粒或者有机金属溶液中的至少一种。

在实施方式中,提供了一种麦克风装置,所述麦克风装置包括基板,所述基板具有第一表面。所述麦克风装置还包括形成在所述第一表面上的壁,所述壁至少部分地包围所述第一表面的第一部分。所述麦克风装置还包括mems换能器,所述mems换能器在所述基板上安装在所述第一表面的所述第一部分外侧;以及asic,所述asic在所述基板上并且处于所述表面的所述第一部分内。所述麦克风装置另外包括第一组导线,所述第一组导线将所述mems换能器连接至所述asic;以及第二组导线,所述第二组导线将所述asic连接至所述基板上的所述腔体内的换能器。所述麦克风装置还包括封装材料,所述封装材料淀积在至少部分地由所述壁包围的所述第一部分上,并且完全覆盖所述asic并且至少部分地覆盖所述第二组导线。

在一个或更多个实施方式中,所述asic的高度大于所述壁的高度。在一个或更多个实施方式中,所述壁和所述基板是由不同材料形成的。在一个或更多个实施方式中,所述壁和所述基板是由不同的材料形成的。在一个或更多个实施方式中,所述壁包括焊接掩模(soldermask)材料。

在一个或更多个实施方式中,所述麦克风装置还包括导电隔热层,所述导电隔热层设置在至少部分地覆盖所述asic的所述封装材料内。在一个或更多个实施方式中,所述隔热层电连接至设置在所述基板上的接地层。在一个或更多个实施方式中,所述隔热层包括铝、铜、金或银中的至少一种。

前述发明内容仅仅是例示性的,而非以任何方式进行限制。除了上述例示方面、实施方式以及特征以外,另外的方面、实施方式以及特征通过参照下列附图和详细描述将变得显而易见。

附图说明

本公开的前述和其它特征根据下面结合附图的描述和所附权利要求将变得更清楚。应当明白,这些附图仅描绘了根据本公开的几个实施方式,并因此不应被视为对其范围的限制,本公开通过使用附图,以附加特异性和细节来进行描述。

图1是根据本公开的实施方式的第一示例麦克风装置的截面图的表示。

图2描绘了图1所示的第一示例麦克风装置的俯视图的表示。

图3示出了根据本公开的实施方式的第二示例麦克风装置的截面图的表示。

图4示出了根据本公开的实施方式的用于制造麦克风装置的示例工艺的流程图。

图5和图6分别描绘了根据本公开的实施方式的第三示例麦克风装置的截面图和俯视图的表示。

图7示出了根据本公开的实施方式的制造麦克风装置的示例工艺的流程图。

图8示出了根据本公开的实施方式的第四示例麦克风装置的截面图的表示。

图9示出了根据本公开的实施方式的制造麦克风装置的示例工艺的流程图。

在下面的详细描述中,针对形成其一部分的附图进行说明。在附图中,除非上下文另有规定,相似符号通常标识相似组件。在该详细描述、附图以及权利要求中描述的例示性实施方式不是旨在进行限制。在不脱离在此呈现的主题的精神或范围的情况下,可以利用其它实施方式,并且可以进行其它改变。应当容易地明白,如在本文通常描述且在附图中例示的本公开的各方面可以按宽泛种类的不同配置来布置、代替、组合以及设计,它们全部明确地进行了设想并且成为本公开的一部分。

具体实施方式

本公开描述了提高麦克风装置的鲁棒性的装置和技术,例如结合了微机电系统(mems)换能器的那些麦克风装置。在一些实施方式中,本公开中描述的装置和技术经由使用被用于覆盖麦克风装置的其它组件的封装材料,降低了损坏mems换能器的风险。在一些实施方式中,例如通过减少一个或更多个频率范围内的噪声来改善mems换能器的射频响应。

在一个或更多个实施方式中,按照使封装材料完全覆盖专用集成电路和/或一组导线的方式将封装材料淀积在专用集成电路和该组导线上。

在一个或更多个实施方式中,将mems换能器安装在基板的升高的平台上,该平台可以进一步将mems换能器与封装材料隔离开。

在一个或更多个实施方式中,麦克风装置可以包括处于封装材料内的隔热层,该隔热层至少部分地覆盖asic并反射由asic生成的热辐射。

图1是根据本公开的实施方式的第一示例麦克风装置100的截面图的表示。第一示例麦克风装置100包括:基板102、微机电系统(mems)换能器104、专用集成电路(asic)106、封装材料108以及盖110。mems换能器104和asic106被设置在基板102的一侧上。第一组导线112将mems换能器104电连接至asic106,而第二组导线114将asic106电连接至基板102上的换能器迹线(未示出)。mems换能器104、asic106以及基板102可以包括导电焊盘,第一组导线112和第二组导线114两者的端部可以焊接至所述导电焊盘。在一些实施方式中,可以使用焊料将第一组导线112和第二组导线114焊接至恰当的焊盘。可以将盖110固定在基板102上以封闭和保护mems换能器104、asic106以及任何焊接线。盖110可以包括诸如塑料或金属的材料。盖110、基板102、mems换能器104以及asic106限定了封闭的后腔容积116,可以将后腔容积的大小作为选择mems换能器104的性能参数的因数。在一些实施方式中,将盖110固定至基板102,并且在一些实施方式中,封闭的容积是以气密方式密封的。基板102可以包括用于将盖110接合到基板102上的盖接合表面(下面关于图2来进行讨论)。

mems换能器104可以包括按与导电背板的距离关系设置的导电振膜。该振膜被配置成响应于入射声信号而相对于背板移动。振膜相对于背板的移动导致与mems换能器104相关联的电容改变。可以测量mems换能器104的电容响应于声信号的变化并将该电容变化转换成对应的电信号。

asic106可以包括封装件,该封装件包围用于处理从mems换能器104接收到的电信号的模拟和/或数字电路。在一个或更多个实施方式中,asic106可以是具有多个引脚或焊盘的集成电路封装件,这些引脚或焊盘有助于经由导线电连接至asic106外部的组件。特别地,asic106可以包括焊盘,第一组导线112和第二组导线114可以连接至所述焊盘。模拟或数字电路可以包括放大器、滤波器、模数转换器、数字信号处理器以及用于处理从mems换能器104和基板102上的其它组件接收到的电信号的其它电路。

基板102可以包括但不限于印刷电路板、半导体基板或它们的组合。基板102的与mems换能器104相邻的部分限定了通孔,该通孔形成了第一示例麦克风装置100的端口118。声音信号通过端口118进入第一示例麦克风装置100,并且造成mems换能器104上的振膜的位移。mems换能器104可以基于振膜的响应特征来生成与入射音频信号相对应的电信号。

基板102可以在基板102的前表面122中限定asic腔体120。基板102可以从基板102的前表面122延伸至基板102的asic安装表面124。在所示实施方式中,前表面122和asic安装表面124处于分开的平面。在一些实施方式中,前表面122和asic安装表面124可以处于同一平面;例如,在一些实施方式中,mems换能器104可以例如采用下面进一步详细描述的方式安装在升高的平台上,并且前表面122和安装表面124可以处于同一平面。asic106位于asic腔体120的asic安装表面124上。在一些实施方式中,asic106使用诸如焊料或胶水的结合材料安装在asic安装表面124上。虽然图1中未示出,但asic安装表面可以包括一个或更多个导电焊盘,以提供基板上的导电迹线与asic106之间的连接。第二组导线114将asic安装表面124上的焊盘连接至asic106上的焊盘。在一些实施方式中,asic腔体120的高度h1(即,从asic安装表面124到前表面122的高度)可以小于asic106的高度,使得asic的一部分延伸超过腔体。

基板102还包括平台126,平台126升高超过前表面122。在所示实施方式中,asic腔体120的高度h1大于平台126升高超过前表面122的高度h2。在一些实施方式中,高度h2可以大于或等于高度h1。平台126可以围绕asic腔体120的外围形成。在一些实施方式中,平台126可以形成asic腔体120的侧壁。在一些其它实施方式中,平台126可以通过前表面122与asic腔体120分开。mems换能器104安装在平台126的顶表面上。上面讨论的端口118在安装了mems换能器104的位置处延伸穿过基板102。

封装材料108完全覆盖asic106和/或第二组导线114,并且在一些实施方式中完全覆盖asic106和第二组导线114两者。封装材料108可以是诸如环氧树脂的非导电材料。在第一示例麦克风装置100的制造期间的一个工艺阶段可以包括:在asic106上淀积封装材料108。可以按照使封装材料108完全覆盖asic106和从asic106延伸至基板102的第二组导线114的方式来淀积封装材料。在淀积期间,封装材料108可以处于高温低粘度状态。随着时间的推移,封装材料108冷却并固化以在asic106和第二组导线114上形成覆盖层。但是在淀积期间,封装材料108的低粘度可以导致封装材料的横向蔓延。在asic106和mems换能器104设置在基板102的同一表面上的情况下,封装材料108的横向蔓延可以导致封装材料108与mems换能器104相接触。这可能损坏mems换能器104。通过将asic106和第二组导线114放置在asic腔体120中,封装材料108的横向蔓延在淀积期间和淀积之后都被限制于asic腔体120的侧壁内。因此,可以保护mems换能器104以及安装在基板102上的其它组件免受与封装材料108的不期望接触。

在封装材料108固化后,该封装材料的上表面可以形成曲率,该曲率包围asic106和第二组导线114。在一些实施方式中,封装材料108的高度可以由封装材料108的顶表面上的点与asic安装表面124之间的最大距离来表示。在一些实施方式中,封装材料108的高度可以等于或大于第二组导线114或asic106从asic安装表面124延伸的最大距离。

平台126提供了对封装材料108的附加保护。即,将mems换能器104安装在平台126上进一步将mems换能器104与封装材料108隔离开。在一些实施方式中,平台126的高度可以基于需要淀积以完全覆盖asic106和第二组导线114的封装材料108的体积,以及asic腔体120内的可用容积。

图2描绘了图1所示的第一示例麦克风装置100的俯视图的表示。特别地,示出了没有盖110的俯视图。封装材料108完全覆盖asic106和从asic106延伸至基板102的第二组导线114。平台126包围封装材料108,在图2所示的实施方式中,封装材料108如图1所示完全覆盖了asic腔体120。在mems换能器104与asic106之间延伸的第一组导线112被封装材料108部分地覆盖。基板102的前表面122还包括盖接合表面128,该盖接合表面有助于将盖子110与基板102接合。在所示实施方式中,盖接合表面128通过前表面122的一部分与平台126隔开(即,使得从麦克风装置100的内部,这些表面从平台126过渡至前表面122的内部、然后过渡至盖接合表面128并且最终过渡至前表面122的外部)。在一些实施方式中,盖接合表面128可以延伸至平台126的边缘,并且没有前表面122的中间部分。在一些实施方式中,盖接合表面128可以是金属表面,可以使用焊料或胶水将盖110的金属外围与该金属表面接合。平台126不仅保护mems换能器104免受封装材料108的影响,而且还保护盖接合表面128不与封装材料108接触。这防止了盖110与基板的接合中的任何缺陷,如果封装材料108溢出到盖接合表面128,则可能发生缺陷。在一个或更多个实施方式中,平台126可能未完全包围asic腔体120。例如,平台126可以仅在asic腔体120的与mems换能器104相邻的一侧延伸。在一些其它实施方式中,平台126可沿着asic腔体120的一侧或更多侧的全部或部分长度延伸。

图3示出了根据本公开的实施方式的第二示例麦克风装置200的截面图的表示。第二示例麦克风装置200的几个部件类似于图1所示的第一示例麦克风装置100的组件。就此而言,相似的部件已经利用相似的标号进行了标记。第二示例麦克风装置200不包括平台。基板202具有形成在基板202的前表面222内的asic腔体220,并且asic腔体220的底表面用作asic安装表面224。asic腔体220的高度h1'大于asic106的高度,使得asic106的整体落入asic腔体220的容积内。在一些实施方式中,高度h1'可以等于或大于asic106的高度。在另一些实施方式中,高度h1'可以小于asic106的高度。例如,asic106可以高于腔体的高度h1',但是高度的差异可以足够小,使得封装材料208在淀积期间不与mems换能器104和/或盖安装表面相接触。通过使asic腔体220的高度大于asic106的高度,在确保封装材料208完全覆盖asic106并且覆盖第二组导线114的至少一部分的同时,可以降低在淀积期间封装材料208溢出的风险。

基板202还可以包括盖安装表面(未示出),以有助于将盖子110接合到基板202的前表面222上。盖安装表面可以类似于上面关于图2讨论的盖接合表面128。

在一个或更多个实施方式中,可以在腔体内安装超过一个asic。例如,可以在腔体内并排设置超过一个的asic。在另一示例中,可以将超过一个asic彼此堆叠起来。在又一示例中,超过一个的asic既可以彼此堆叠起来,又可以并排设置在腔体内。可以按照使封装材料完全覆盖所述超过一个asic的方式将封装材料淀积在腔体中,而不管在腔体中设置这些asic的方式。

如上面关于图1至图3所讨论的,封装材料108和208完全覆盖asic106,并且完全或部分覆盖第二组导线114。通过使asic106和第二组导线114覆盖在封装材料108或208内,可以降低由asic106和第二组导线114生成的射频信号对mems换能器104以及安装在基板102或202上的其它组件的影响。在一些实施方式中,与不包括封装材料或仅部分地封装asic的麦克风装置相比,使asic完全覆盖在封装材料中并且使导线部分或完全覆盖在封装材料中可以使麦克风装置中的噪声显著降低。通过减少射频干扰,可以降低由mems换能器104以及基板102和202上的其它组件生成的电信号中的噪声水平。在一些实施方式中,与没有封装材料的麦克风装置相比,具有完全覆盖asic的封装材料的麦克风装置获得了约-15db的噪声衰减改善。

图4示出了根据本公开的实施方式的制造麦克风装置的示例工艺400的流程图。工艺400包括提供基板(阶段402),在基板的前表面上形成asic腔体(阶段404),将mems换能器安装在基板上(阶段406),将asic安装在asic腔体中的asic安装表面上(阶段408),在asic与mems换能器之间安装第一组接合线,并且在asic与基板之间安装第二组导线(阶段410),以及将封装材料淀积到asic腔体中以完全覆盖asic和第二组导线(阶段412)。应注意,本文所描述的阶段的次序仅仅是作为示例提供的,并且本公开不限于执行这些阶段的任何特定次序。例如,在一些实施方式中,可以在安装asic之前安装mems换能器,而在其它实施方式中,可以在安装mems换能器之前安装asic。

工艺400包括提供基板(阶段402)。如上面关于图1至图3所讨论的,基板可以包括印刷电路板或半导体材料。在一些实施方式中,基板可以类似于图1至图3所示的基板102或基板202。基板可以包括单层或多层印刷电路板,其中每层可以包括由绝缘体隔开的一组导电迹线。可以基于要安装在基板上的组件(例如mems换能器和asic)的位置连通性来对导电迹线进行构图。

工艺400还包括在基板的前表面上创建asic腔体(阶段404)。上面关于图1讨论了该工艺阶段的一个示例实现。在基板102的前表面122上创建asic腔体120。在另一示例中,如图3所示,将asic腔体220形成在基板202的前表面222上。在一些实施方式中,可以使用化学蚀刻、光雕刻布线、通过基板层的压印或冲切等中的一种或更多种方法在基板的前表面中创建腔体。腔体的底部可以形成用于安装asic的asic安装表面。asic安装表面可以包括可以使用丝焊连接至asic上的焊盘的一个或更多个焊盘。在一些实施方式中,工艺400还可以包括形成与asic腔体相邻的突出部(ledge)或平台(platform)。上面结合图1和图2讨论了这种平台的一个示例。在一个或更多个实施方式中,平台可以这样形成,即,围绕平台的期望位置对基板的表面进行蚀刻。在一些其它实施方式中,可以通过在平台的期望位置处淀积基板的附加层来形成平台。在一个或更多个实施方式中,基板和平台可以由相同材料形成。在一个或更多个实施方式中,基板和平台可以由不同材料形成。例如,用于形成基板和平台的材料可以包括诸如玻璃纤维、环氧树脂以及焊接掩模的材料。

工艺400还包括将mems换能器安装在基板的前表面上(阶段406),以及将asic安装在asic安装表面上(阶段408)。上面结合图1至图3讨论了这些工艺阶段的示例实现。例如,如图1至图3所示,将mems换能器104安装在基板102或202上,并且将asic106安装在asic安装表面124或224上。mems换能器104和asic106可以手动安装或者通过机器安装(例如,使用“拾取和放置机器”)。在一些实施方式中,也可以使用倒装技术来安装mems换能器104和asic106。

工艺400还包括在asic与mems换能器之间安装第一组焊接线,并且在asic与基板之间安装第二组导线(阶段410)。上面结合图1至图3讨论了该工艺阶段的实现示例。例如,安装第一组导线112以将mems换能器104电连接至asic106。安装第二组导线114以将asic106电连接至基板102上的导电迹线。第一组导线114和第二组导线可以包括诸如铝、铜、银、金等的导电材料。可以使用诸如球焊、楔焊以及顺应性焊接的技术来安装这些导线。

工艺400另外包括将封装材料淀积到asic腔体中,以完全覆盖asic和第二组导线(阶段412)。上面结合图1至图3讨论了该工艺阶段的实现示例。例如,如图1和图2所示,封装材料108完全覆盖asic106和第二组导线114。类似地,如图3所示,封装材料208完全覆盖asic106和第二组导线114。在一些实施方式中,封装材料可以是环氧树脂,或者是诸如树脂、聚合物、玻璃、塑料等的材料。在淀积之前,可以将封装材料加热至预定的温度以使封装材料能够流动。可以将加热的环氧树脂淀积在asic腔体中,使得环氧树脂完全覆盖asic和将asic连接至基板的第二组导线。在淀积期间,asic腔体的侧壁将封装材料限制在腔体内,从而降低了封装材料与mems换能器或者基板上的其它组件相接触的风险。关于在asic腔体内的流动,可以给予淀积的封装材料一定的时间以使其稳定到稳态。如果处于稳定状态,则asic或者第二组导线的部分保持裸露,可以添加附加封装材料。然后可以将封装材料冷却直至固化。

应注意,可以按与图4所示次序不同的次序来执行图4所描绘的工艺400中的各个工艺阶段。例如,可以在将mems换能器安装在基板上之前(步骤406),将asic安装在asic腔中(步骤408)。此外,可以按任何次序在asic与mems换能器以及在asic与基板之间安装导线(阶段410)。

图5和图6分别描绘了根据本公开的实施方式的第三示例麦克风装置500的截面图和俯视图的表示。在第三示例中,图5和图6所示的麦克风500,asic腔体520是由壁526形成的,壁526升高超出基板502的前表面522。壁526具有顶表面540,该顶表面位于基板502的前表面522上方的高度h5处。高度h5可以大于、等于或小于asic106的高度。壁526的外围542限定腔体520的边缘。将asic106安装在作为基板502的前表面的一部分的安装表面524上。

将封装材料508淀积在asic腔体520内并且完全覆盖asic106并至少部分地覆盖第二组导线114。在一个或更多个实施方式中,封装材料508完全覆盖第二组导线114。

壁526可以完全包围asic106以及基板502的前表面522的一部分。在一个或更多个实施方式中,壁526可以是不连续的。在一个或更多个实施方式中,壁526可以不完全包围asic106。例如,壁526可以在mems换能器104与asic106之间延伸,以便降低在淀积期间和淀积之后封装材料508与mems104相接触的风险。在一个或更多个实施方式中,壁526可以引入上面关于图1至图4讨论的第一示例麦克风装置100和第二示例麦克风装置200中。在一些实施方式中,顶表面540可以被认为是基板的顶表面或前表面,使得将腔体部分地或整体地形成为由壁526包围的区域。

图7示出了根据本公开的一些实施方式的制造麦克风装置的示例工艺700的流程图。特别地,可以将工艺700用于制造上面关于图5和图6讨论的第三示例麦克风装置。在一些实施方式中。工艺700包括:提供基板,该基板具有形成在其前表面上的的壁,其中,所述壁形成asic腔体(阶段702);将mems换能器安装在基板上(阶段704);将asic安装在asic腔体中的asic安装表面上(阶段706);在asic与mems换能器之间安装第一组焊接线,并且在asic与基板之间安装第二组导线(阶段708);以及将封装材料淀积到asic腔体中,以完全覆盖asic和第二组导线(阶段710)。

工艺700包括提供基板,该基板具有形成在其前表面上的的壁,其中,所述壁形成asic腔体(阶段702)。上面结合图5和6讨论了该工艺阶段的一个示例,其中,壁526在基板502上形成了腔体520。在一个或更多个实施方式中,壁526可以由与基板相同的材料形成。例如,可以通过淀积附加的基板材料层来形成壁。在一个或更多个实施方式中,壁可以使用焊接掩模、止焊掩模(solderstopmask)或焊接抗蚀剂(solderresist)来形成。可以按期望的图案在asic周围淀积多层焊接掩模以形成所述壁。可以按与上面关于阶段406至阶段412讨论的方式类似的方式来执行阶段704至阶段710。应注意到,本文所描述的阶段的次序仅仅是作为示例来提供的,并且本公开不限于执行这些阶段的任何特定次序。例如,在一些实施方式中,可以在安装asic之前安装mems换能器,而在其它实施方式中,可以在安装mems换能器之前安装asic。

图8是根据本公开的实施方式的第四示例麦克风装置800的截面图的表示图。第四示例麦克风装置800在许多方面都与上面关于图1和图2讨论的第一示例麦克风装置100相似,并且相似部件用相似的标号表示。第四示例麦克风装置800包括嵌入到封装材料中的隔热层850。特别地,在asic106上淀积第一部分封装材料808a,在该第一部分上淀积隔热层850。在一些实施方式中,可以在隔热层850上淀积第二部分封装材料808b。

隔热层850改善了第四示例麦克风装置800的性能。具体地,第四示例麦克风装置800的性能可能受到asic106辐射的热的影响。asic106所辐射的热846可以散发到后腔容积116中,并使封闭在该后腔容积的空气的温度升高。温度的这种升高可能导致后腔容积116中的压力发生变化,这进而可以影响mems换能器104的性能。通过在封装材料内和asic106上方包括隔热层850,asic106所辐射的热846的至少一部分可能被反射回asic106并远离后腔容积。结果,降低了asic106所辐射的热846对后腔容积116中的空气的温度或压力以及对mems换能器104的性能的影响。

隔热层850可以包括金属,举例来说,诸如铝、铜、金、银等。隔热层850还可包括可以反射辐射的热的其它材料。在一个或更多个实施方式中,可以将隔热层850构造为连续的膜。在一些其它实施方式中,可以将隔热层850构造为不连续的膜,举例来说,如栅格状或网状的结构。在一个或更多个实施方式中,可以将隔热屏850电连接至第四麦克风装置800的接地层。例如,如展开图所示,可以将电连接器852设置在平台126上,其中,电连接器852将隔热层850电连接至设置在平台126上的接地层(未示出)。将隔热层850电接地可以提供将mems换能器104屏蔽以防止因asic106生成的电磁能而造成的电磁干扰的额外益处。电连接器852也可以与盖110相接触,盖110也可以电连接至接地层。

图9示出了根据本公开的实施方式的用于制造麦克风装置的示例工艺900的流程图。工艺900包括:提供基板(阶段902);在基板的前表面上形成asic腔体(阶段904);将mems换能器安装在基板上(阶段906);将asic安装在asic腔体中的asic安装表面上(阶段908);在asic与mems换能器之间安装第一组焊接线,并且在asic与基板之间安装第二组导线(阶段910);在asic上淀积第一层封装材料(阶段912);在第一层封装材料上淀积隔热层(阶段914);以及可选地,淀积第二层封装材料(阶段916)。

包括阶段902、904、906、908及910的工艺900可以分别类似于上面关于包括阶段402、404、406、408以及410的工艺400(图4)所讨论的那些。工艺900还包括在asic上淀积第一层封装材料(阶段912)。如图8所示,在asic106上淀积第一层封装材料808a。在一些实施方式中,第一层封装材料808a可以完全覆盖asic106和第二组导线114。

在淀积第一层封装材料808a之后,可以在第一层封装材料上淀积隔热层(阶段914)。如图8所示,在第一层封装材料808a上淀积隔热层850(阶段914)。可以使用可淀积导电材料的任何淀积技术来淀积隔热层。在一个或更多个实施方式中,可以利用金属溅射技术来用导电材料涂覆第一层封装材料808a的裸露表面。在一个或更多个实施方式中,淀积技术可以利用包括纳米级金属颗粒的溶液,或者可以利用有机金属溶液。可以通过喷射或微米级/纳米级喷雾将包含悬浮的纳米级金属颗粒的溶液或有机金属溶液淀积在第一层封装材料808a上,使得淀积的导电材料覆盖第一层封装材料808a的裸露的表面。

也可以利用掩模来限制淀积导电材料的区域。例如,可以将掩模构造成避免在mems104上淀积导电材料。还可以将掩模构造成允许导电材料淀积在平台126上以形成与接地层的电连接。在将电连接器852与导电材料的淀积分开提供以形成隔热层的情况下,可以将掩模构造成使得导电材料淀积在电连接器852的至少一部分上,以在电连接器852与隔热层850之间提供电连接。在一个或更多个实施方式中,可以淀积导电材料以形成连续膜。在其它实施方式中,也可以形成部分不连续的膜。可以将掩模构造成例如向隔热层850提供栅格状或网状结构。在一个或更多个实施方式中,可以将掩模构造成使得导电材料不与第一组导线112接触,以避免短路。例如,可以将掩模构造成在隔热层850中引入孔或切口,第一组导线112可以在没有电接触的情况下穿过该孔或切口。

在一些情况下,可以使用绝缘焊接线来实现第一组导线112。绝缘焊接线可以为第一组导线上运送的电流与隔热层的导电材料提供电隔离。在一些这样的情况中,可能不需要使用掩模在隔热层850中形成孔或切口,从而缩短制造成本和时间。在一个或更多个实施方式中,用于实现第一组导线112的绝缘焊接线的直径可以为约15微米至约25微米,或者约20微米。在一个或更多个实施方式中,绝缘焊接线也可以用于实现第二组导线114。

在一个或更多个实施方式中,如果将淀积的导电材料悬浮在溶液中,则可以在约200℃至约300℃的温度烘烤淀积的导电材料。当然,该温度只是示例,并且可以是所使用的导电材料的部分功能。在淀积有机金属溶液的情况下,可以在小于约200℃的温度烘烤淀积的溶液。根据导电材料的粒度和烘烤温度,相对于入射辐射(举例来说,如红外辐射),可以“调谐”所得到的导电膜以表现出不同的表面特性(举例来说,如发射率和吸收率)。作为示例,约15埃至约25埃或者约20埃的粒度以及高于约200℃的烘烤温度可以导致形成导电膜,并且该导电膜的表面特性例如类似于金的整体或近乎整体的表面特性。在一些实施方式中,可以调节导电材料的粒度和/或烘烤温度以实现期望的表面特性。

在第一层封装材料808a上淀积并形成隔热层850之后,可以可选地在隔热层850上淀积第二部分封装材料808b。第二层封装材料808b可以完全覆盖隔热层,并部分覆盖第一组导线112。第一层封装材料和第二层封装材料808b两者的材料组成可以类似于上面关于图1至图3讨论的封装材料108的材料组成。另外,淀积第一层封装材料808a和第二层封装材料808b的技术可以类似于关于封装材料108所讨论的技术。

上面关于图8和图9讨论的隔热层850也可以包括在上面讨论的其它实施方式中。例如,图3所示的第二示例麦克风装置200以及图5所示的第三示例麦克风装置500中的每个麦克风装置都可以分别在封装材料208和508内包括隔热层。这些示例麦克风装置中的每个麦克风装置的制造方法可以适于包括淀积两层封装材料并在这两层封装材料之间淀积导电层以形成隔热层的工艺。

本文所讨论的各种示例实施方式可以提供优于诸如基板嵌入式asic封装的现有设计的实质优势。在这样的嵌入式asic封装中,asic被基板材料完全包围,并且在基板的制造工艺期间是嵌入基片内部的。然而,将asic嵌入基板内部会提升麦克风装置的总成本。例如,基板中的缺陷会导致嵌入该有缺陷的基板中的良好的asic与该有缺陷的基板一起被丢弃。此外,由于将asic嵌入到基板中需要额外的研制时间,因此在设计阶段增加了在制造工艺的前期就完成asic和基板的设计的负担。此外,asic的盘存(inventory)在基板内部发生停滞。在本文讨论的各种实施方式中,另一方面,由于在制造基板之后封装了asic,因此可使麦克风装置以既定的基板和半导体工艺来进行制造。此外,在基板的制造期间没有使asic盘存发生停滞。这降低了封装的asic的制造工艺的复杂性,并缩短了上市时间。

本文所述的主题有时例示了包含在不同的其它组件内或与其相连接的不同组件。要明白的是,这样描绘的架构是例示性的,而事实上,可以实现获得相同功能的许多其它架构。在概念意义上,用于获得相同功能的组件的任何排布结构都有效地“关联”,以使获得希望功能。因而,在此为获得特定功能而组合的任两个组件都可以被看作彼此“相关联”,以使获得希望功能,而与架构或中间组件无关。同样地,这样关联的任两个组件还可以被视作彼此“在工作上连接”,或“在工作上联接”,以实现期望功能,并且能够这样关联的任何两个组件也可以被视作可彼此“在工作上联接”,以实现期望功能。能够在工作上联接的具体示例包括但不限于,物理上可配合和/或物理上相互作用的组件和/或可无线地交互和/或无线地交互的组件和/或逻辑上交互和/或逻辑上可交互组件。

针对本文中复数和/或单数术语的使用,本领域技术人员可以根据上下文和/或申请在适当时候从复数翻译成单数和/或从单数翻译成复数。为清楚起见,可以在本文中明确地阐述各种单数/复数置换。

本领域技术人员将理解,通常,在此使用的,而且尤其是在所附权利要求(例如,所附权利要求的主体)中使用的术语通常旨在作为“开放式”术语(例如,术语“包括”应当解释为“包括但不限于”,术语“具有”应当解释为“至少具有”,术语“包含”应当解释为“包含但不限于”等)。

本领域技术人员将进一步理解,如果意图陈述特定数量的引用的权利要求,则这种意图将明确地在该权利要求中陈述,此外在没有这些列举的情况下,不存在这种意图。例如,为了帮助理解,上文所附权利要求可以包含使用介绍性短语“至少一个”和“一个或更多个”来介绍权利要求列举。然而,使用这种短语不应被认为暗示由不定冠词“一(a)”或“一(an)”介绍的权利要求列举将包含这种介绍权利要求列举的任何特定权利要求限制于仅包含一个这种列举的发明,即使同一权利要求包括介绍性短语“一个或更多个”或“至少一个”以及诸如“一(a)”或“一(an)”的不定冠词(例如,“一(a)”或“一(an)”通常应当被解释成意指“至少一个”或“一个或更多个”);对于使用用于引用权利要求陈述的定冠词也是如此。另外,即使明确地陈述了特定数量的引用的权利要求陈述,本领域技术人员也应当认识到,这种列举通常应当被解释成,至少意指所陈述数量(例如,“两个列举”的裸列举在没有其它修饰语的情况下通常意指至少两个列举,或者两个或更多个列举)。

而且,在使用类似于“a、b、以及c等中的至少一个”的惯例的那些实例中,通常,这种句法结构希望本领域技术人员在意义上理解这种惯例(例如,“具有a、b以及c中的至少一个的系统”应当包括但不限于具有单独a、单独b、单独c、a和b一起、a和c一起、b和c一起、和/或a、b和c一起等的系统)。在使用类似于“a、b或c等中的至少一个”的惯例的那些实例中,一般来说,这种句法结构希望本领域技术人员在意义上应当理解这种惯例(例如,“具有a、b、或c中的至少一个的系统”应当包括但不限于具有单独a、单独b、单独c、a和b一起、a和c一起、b和c一起、和/或a、b以及c一起等的系统)。本领域技术人员还应当理解,实际上,呈现两个或更多个另选术语的任何转折词和/短语(无论在说明书中、权利要求中,还是在附图中)应当被理解成,设想包括这些术语中一个、这些术语中的任一个或者两个术语的可能性。例如,短语“a或b”应当被理解成包括“a”或“b”或“a和b”的可能性。而且,除非另外加以指明,使用词语“近似”、“大约”、“大概”、“大致”等意指加或减百分之十。

出于例示和描述的目的,呈现了例示性实施方式的前述描述。该描述不旨在是详尽的或者限于所公开精确形式,而是可以根据上述教导进行修改和改变,或者可以根据所公开实施方式的实践来获取。本发明的范围旨在通过附于此的权利要求及其等同物来限定。

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