用于封装的MEMS器件的系统和方法技术方案

本公开的各种实施例提供了一种用于封装的MEMS器件的系统和方法。根据实施例，器件包括衬底，布置在衬底之上的换能器裸片；布置在换能器裸片之上的盖体；以及将盖体连接到衬底的支撑结构。支撑结构包括被配置为允许在周围环境和换能器裸片之间传递流体信号的端口。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般性地涉及换能器和封装，并且在具体实施例中涉及用于封装的微机电系统(MEMS)器件的系统和方法。
技术介绍
将信号从一个域转换到另一域的换能器经常被用在传感器中。包括换能器的常用传感器是将压力差和/或压力变化转换为电信号的压力传感器。压力传感器具有多种应用，例如包括大气压力感测、海拔感测以及气象监测。基于传感器的微机电系统(MEMS)包括使用显微机械加工技术的换能器族。MEMS，诸如MEMS压力传感器，通过测量换能器中的物理状态的改变并且传递将要由连接到MEMS传感器的电子电路处理的信号来从外围环境收集信息。MEMS器件可以通过使用与用于集成电路的微加工制造技术类似的微加工制造技术来制造。MEMS器件可以被设计为例如作为振荡器、谐振器、加速度计、陀螺仪、压力传感器、麦克风和/或微反射镜而起作用。许多MEMS器件使用电容感测技术，以用于将物理现象换能成电信号。在这样的应用中，在传感器中的电容变化使用接口电路被转换成电压信号。压力传感器同样可以被实施为电容MEMS器件，其包括参考量和可偏斜的薄膜。在参考量和外部量(例如在一些情况下的周围环境)之间的压力差引起薄膜的偏斜。一般来说，薄膜的偏斜引起在薄膜和感测电极之间的间距的改变，由此电容被改变。因此，压力传感器测量在参考量和外部压力之间的压力差。对于与在例如压力传感器的器件外部的周围环境进行交互作用的换能器来说，到外围环境的开口或耦合通常被包括在器件结构中。
例如，麦克风一般包括声音端口以及压力传感器一般包括类似的大气压力端口。当器件被封装时，这些开口或耦合可能为例如灰尘或颗粒的污染物提供了渠道来影响包括这些开口的换能器。
技术实现思路
根据一个试实施例，器件包括衬底，布置在该衬底之上的换能器裸片，布置在该换能器之上的盖体，以及将盖体连接至衬底的支撑结构。支撑结构包括被配置为允许在周围环境和换能器裸片之间传递流体信号的端口。附图说明为了更加全面地理解本专利技术及其优点，现结合附图参考下面描述，在附图中：图1图示实施例的封装的MEMS器件的系统框图；图2a和图2b图示实施例的封装的MEMS器件的示意性的侧视图和示意性的俯视图；图3a和图3b图示另一实施例的封装的MEMS器件的示意性的侧视图和示意性的俯视图；图4a和图4b图示又一实施例的封装的MEMS器件的示意性的侧视图和示意性的俯视图；图5图示再一实施例的封装的MEMS器件的示意性的侧视截面图；图6图示实施例的电子系统的系统框图；图7图示形成封装的MEMS器件的实施例的方法的方框图；图8图示用于封装的MEMS器件的操作的实施例的方法的方框图。在不同的附图中，除非另外指出，相应的数字和符号一般指代对应的部件。绘制附图以用于清楚地图示实施例的相关方面而并不一定按照比例来绘制附图。具体实施方式在下文中详细讨论不同实施例的形成和使用。然而应该理解的是，在此描述的不同实施例是能够应用到广泛地多样化的特定的情境中的。在此讨论的特定实施例仅仅图示形成以及使用各种实施例的示例性地特定方式，并且不应当被解释为对范围的限定。描述了关于在特定的情境中的各种实施例，也就是MEMS换能器，并且更特别地，是压力传感器。在此描述的不同实施例中的一些实施例包括MEMS换能器系统，MEMS压力传感器，用于MEMS换能器和接口电子器件的封装方法以及封装的MEMS压力传感器。在其他实施例中，这些方面也能够被应用到涉及根据现有技术的任意样式的任意类型的换能器或封装上。根据多种实施例，MEMS压力传感器被用于感测周围环境的压力。MEMS压力传感器被包括在封装的MEMS器件中，该封装的MEMS器件包括电路板，布置在该电路板上的集成电路(IC)，布置在IC上的MEMS压力传感器，以及布置在MEMS压力传感器之上的盖体，并且盖体通过布置在电路板和盖体之间的附着结构而附着至电路板。在各种实施例中，环境端口通过对附着结构进行结构化来形成，以形成在电路板和盖体之间的开口。在特定的实施例中，形成在附着结构中的开口具有大约35μm的高度。环境端口允许在盖体外部的周围环境和盖体内部的MEMS压力传感器之间的流体信号的传输。在一些实施例中，在附着结构中的开口的布置可以通过在通过开口将诸如在大气中的压力变化等的流体信号传输至MEMS传感器的同时防止诸如灰尘等的颗粒接触MEMS压力传感器，来提高要提供给MEMS压力传感器的保护。在各种实施例中，其他类型的环境MEMS换能器可以被包括在封装的MEMS器件中，使得MEMS压力传感器与其他类型的MEMS传感器一起封装或由其他类型的MEMS传感器所取代。例如，在一些实施例中MEMS麦克风可以被包括在封装的
MEMS器件中。图1示出了实施例的封装的MEMS器件100的系统方框图，包括在封装108内部的MEMS裸片102以及专用集成电路(ASIC)104。根据各种实施例，MEMS裸片102通过电耦合112被耦合到ASIC104。MEMS裸片102还通过流体耦合110被耦合到封装108外部的周围环境，流体耦合110通过在封装108中的端口106而被提供。基于在端口106中经由流体耦合110接收的流体信号，MEMS裸片102生成换能的电信号并将该换能的电信号通过电耦合112传输至ASIC 104。在一些实施例中，MEMS裸片102包括通过端口106耦合至封装的MEMS器件100的周围环境的压力换能器。该压力换能器例如可以包括第一和第二感测板。在一些实施例中，在MEMS裸片102中的压力传感器包括有孔的刚性背板以及可偏斜的薄膜。周围环境中的压力变化作为流体信号通过端口106进入MEMS裸片102，并且引起可偏斜的薄膜发生位移。该位移改变在薄膜和背板之间的分隔距离并生成换能的压力信号，其被供给至ASIC 104。在另一实施例中，MEMS裸片102可以包括任意类型的用于感测流体信号的换能器。例如，在一些实施例中，可以实施麦克风。在又一实施例中，感测机构可以是非电容性的，例如，光学的或压电的。在再一实施例中，MEMS裸片102包括基于扬声器的薄膜，例如MEMS微型扬声器。在多种实施例中，封装108被实施为用于MEMS裸片102和ASIC 104的盖体。在一些特定的实施例中，盖体可以是金属的或塑料的以及可以被附着至印刷电路板(PCB)。在各种实施例中，封装108中的端口106允许流体信号的传递，例如气体、液体、流体介质中的声信号，或流体介质中的压力信号的传递。在一些实施例中，端口106例如可以是气体可透过的，其允许大气以及在大气中的压力或声信号的传递。在更加特定的实施例中，端口106也可以是液体不可透过的，其防止将水传递至MEMS裸片102以便实施防
水。如另一实施例，端口106可以允许通过流体介质，例如在一些实施例中通过大气，传递来自周围环境温度信号。在各种实施例中，电耦合112可以包括多个耦合。例如，除了换能器电信号之外，ASIC 104可以将供电信号或偏置电压BIAS提供至MEMS裸片102。在一些实施例中，ASIC 104可以是任意类型的集成电路。在多种实施例中，MEMS裸片102被形成为单一导体裸片。此外，ASIC 104可以被形成为在额外的半导体裸片上的集成电路。封装108可以包括附着有M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种器件，包括：衬底；布置在所述衬底之上的换能器裸片；布置在所述换能器裸片之上的盖体；以及将所述盖体连接到所述衬底的支撑结构，其中所述支撑结构包括被配置为允许在周围环境和所述换能器裸片之间传递流体信号的端口。

【技术特征摘要】
2015.04.15 US 14/687,2761.一种器件，包括：衬底；布置在所述衬底之上的换能器裸片；布置在所述换能器裸片之上的盖体；以及将所述盖体连接到所述衬底的支撑结构，其中所述支撑结构包括被配置为允许在周围环境和所述换能器裸片之间传递流体信号的端口。2.根据权利要求1所述的器件，其中所述支撑结构包括布置在所述衬底上的多个附着焊盘；以及所述端口包括在所述多个附着焊盘之间的多个间隙。3.根据权利要求2所述的器件，其中所述多个附着焊盘包括多个金属附着焊盘。4.根据权利要求2所述的器件，其中所述多个附着焊盘包括多个树脂附着焊盘。5.根据权利要求2所述的器件，其中所述多个间隙的每一个间隙包括在所述衬底和所述盖体之间的高度，所述高度小于或等于100μm。6.根据权利要求1所述的器件，其中所述端口为气体可透过的且液体不可透过的。7.根据权利要求1所述的器件，其中所述端口包括通孔。8.根据权利要求1所述的器件，其中所述端口包括聚合物，所述聚合物为气体可透过的且液体不可透过的。9.根据权利要求1所述的器件，其中所述衬底包括印刷电路板。10.根据权利要求1所述的器件，其中所述换能器裸片包括MEMS压力换能器。11.根据权利要求1所述的器件，还包括布置在所述衬底之上且在所述盖体之下的集成电路裸片。12.根据权利要求11所述的器件，其中所述换能器裸片被布置在所述集成电路裸片上并且被电连接至所述集成电路裸片。13.根据权利要求1所述的器件，还包括所述衬底中的附加端口，所述附加端口被配置为允许在周围环境和所述换能器裸片之间传递流体信号。14.一种操作器件的方法，所述方法包括：通过在支撑结构中的端口从周围环境接收流体信号，其中所述支撑结构将盖体连接至衬底；以及在布置在所述衬底之上且在所述盖体之下的换能器裸片处、基于所述流体信号生成电信号。15.根据权利要求14所...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·弗勒梅尔，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE