包含微机电系统声敏感测器和环境感测器的集成封装件及其制造方法技术方案

本文披露一种包括至少一环境感测器以及至少一MEMS声敏感测器的集成封装件。该封装件包含一分享端口，用于将该两个感测器暴露于该环境中，其中，该环境感测器测量该环境的特性，该声敏感测器测量声波。该端口将该环境感测器暴露于气流以及将该声敏感测器暴露于声波。该声敏感测器的一个实施例为一麦克风，该环境感测器的一个实施例为湿度感测器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请案的交互参照本申请主张于2014年5月9日提交的美国专利申请号为14/273,845，名称为“包含微机电系统声敏感测器和环境感测器的集成封装件及其制造方法”的优先权，该专利申请在此全部引用作为参考。
本主题披露的实施例通常涉及声敏以及环境感测器，尤指这些感测器的集成封装件。
技术介绍
消费者电子产品的组件设备的集成化有利于减低形状因素(formfactor)。集成化因为可将多个设备变成一个集成系统的一部分，而往往可以减小尺寸。集成系统其本身在尺寸上也可随着时间的推移而逐步地减小。将多个设备集成到一个系统是复杂的，并在每一个设备是一个不同的类型并具有不同的制造要求的形况下更为复杂。例如，声敏感测器(如麦克风)是利用在环境感测器的应用中(例如湿度及/或温度感测器)。目前，湿度及/或温度感测器，在当作为同一产品(如麦克风)的一部分时，为独立于该麦克风的封装。换句话说，感测器的类型是作为独立元件位于同一产品内。除了制造更为复杂之外，这也将导致成本的增加，因为每一个元件必须单独地组装到产品的主机电路板上。一个包括多个感测器的单个封装件将大大简化制造、降低成本，并减少整体电路板的面积。此外，如果感测器可以随着一专用集成电路(ASIC)集成在同一封装件内，可实现进一步降低成本以及减小尺寸。然而，对于整合上述的感测器的努力会受到一些挑战所阻碍。一种挑战是将麦克风(声敏感测器的一部分)粘合到一专用集成电路(ASIC)。用于这种粘合的温度通常是约430摄氏度及更高。环境感测材料，如聚合物，是不太可能在这样的环境下生存的。另一个挑战发生在释放蚀刻时期，在声敏感测器的制造期间使用的一个制程，如果不是在所有情况下则在大多数情况下，当聚合物在经历不利影响时而使其造成缺陷。这样的缺点阻止了声敏感测器与环境感测器集成在相同的IC基板及/或封装基板上。希望能有一种集成封装件以及制造一种集成封装件的方法，可同时包含声敏及环境感测器以及用于处理这些感测器所产生的数据的ASIC。
技术实现思路
本主题披露的一个实施例包括封装设备，其包括至少一环境感测器、至少一声敏感测器以及连接该设备至该环境的至少一端口，其中，该至少一环境感测器测量该环境的特性，该至少一声敏感测器测量声波。该端口将该环境感测器以及该声敏感测器暴露于该环境中。声敏感测器的一个实施例为麦克风，而环境感测器的一个实施例为湿度感测器。若需进一步了解本专利技术所公开的特定实施例的性质及优点，可参考说明书的其余部分以及所附的图示来实现。附图说明图1示出了一集成封装件的实施例，其中，该声敏感测器以及该环境感测器与该端口对齐。图2示出了一集成封装件的实施例，其中，该环境感测器位于该声敏感测器的后腔中。图3示出了一集成封装件的实施例，其中，该声敏感测器与该环境感测器位于一ASIC的顶部上并接附至该ASIC。图4示出了一集成封装件的实施例，其中，该声敏感测器与该环境感测器附接至不同的ASIC。图5示出了一集成封装件的实施例，其中，该麦克风为焊接至一ASIC。图6示出了一集成封装件的实施例，其中，该端口位于该封装件的盖体(或盖子)中。图7示出了一集成封装件的实施例，其中，该麦克风接附至该盖体并与位于该封装件的盖体中的该端口对齐。图8示出了环境感测器的一实施例。图9示出了环境感测器的另一实施例。图10示出了包含一声敏感测器以及一环境感测器的一集成封装件的一示例性应用。具体实施方式在所述的实施例中，集成电路(IC)基板可指代一具有电子电路的硅基板，通常为CMOS电路。另外，一CMOSIC基板可包括一ASIC。一个空腔可指代在一基板或一盖体(或盖子)中的一凹槽。一外壳可指代通常环绕该MEMS结构以及通常由该IC基板、结构层、MEMS基板以及支架密封环(standoffsealring)所形成的一完全封闭的体积。一端口可为通过一基板以将该MEMS结构暴露于周围环境中的一开口。需了解的是，在本主题披露的各个实施例中，一外壳将包括一声敏端口。在所述的实施例中，一芯片包括通常由一半导体材料所形成的至少一基板。一单一芯片可由多个基板所形成，其中，上述基板为机械性键合以保持功能。多个芯片包括至少两个基板，其中，该两个基板为电性连接但无需机械键合。一封装件可提供在芯片上的焊垫之间的电性连接至一可焊接至一印刷电路板(PCB)的金属垫。一封装件通常包括一基板以及一盖体。需了解的是，该封装件密封其元件，除了该封装件的该端口开口以允许气流进出该封装件之外。同样需了解的是，该封装件提供一声敏密封件，除了该封装件以中允许声波进出该封装件的该端口开口之外。于所述的实施例中，一空腔可指代一基板晶片中的一开口或凹槽，外壳可指代包括一个端口开口的一完全封闭的空间。于所述的实施例中，后腔可指代通过压力平衡通道(PEC)以均衡环境压力的一部分密封腔。在本主题披露的各个方面，该后腔提供声敏密封，除了其允许声波通过一声敏MEMS感测元件(如一隔膜)进出之外。在一些实施例中，后腔也被称为后室。形成于该CMOS-MEMS设备中的一后腔可被称为集成后腔。于所述的实施例中，在受力时移动的一声敏系统内的一刚性结构可被称为一板体。一背板可以是用作为一电极以电性感测该移动板体的一穿孔板。在所述的实施例中，穿孔指用于在移动板体中减少空气阻尼的声敏开口。声敏端口可以是一个用于检测声压的一开口。一声屏障可为阻止声压到达该设备的某些部分的一结构。联动装置为通过一锚点为一基板提供兼容接附的一结构。现请参考图1，其为根据本主题披露的一个实施例所显示的一设备100。所示的该设备100包括一声敏感测器102、一环境感测器104、一端口106、一盖体(或盖子)108、一封装基板130、一集成电路(IC)基板112以及一后腔134。所示的该声敏感测器102物理连接至该环境感测器104。焊垫114连接设备100至外部基板。该盖体108以及该封装基板130形成一“封装件”。于图1的实施例中，所示的该端口106与一声敏感测器端口128对齐，如在此将予以显示并讨论的，这些端口不需要对齐。此外，封装基板130中的端口106可以接收通过声敏感测器102所检测的声波，并根据具体的实施例可以接收其他环境现象。该声敏感测器102包括一后腔134、感测元件120(例如隔膜)、声敏感测基板126、声敏感测端口128以及IC基板112。根据本主题披露的未予以列表的许多其他实施例中的其中一者，所示的该声敏感测器102位于该IC基板112的上方。焊线116将该IC基板112电性耦接至该封装基板130。通过该IC基板112以及该声敏感测器102之间的物理连接，该声敏感测器102也电性耦接至该封装基板130。所示的该环境感测器104位于该封装基板130以及IC基板112的下方，这又是许多其他实施例中的仅仅一个实施例。所示的该环境感测器104包括感测电极144，以及直接设置于封装基板130上的一环境感测材料105。所示的该环境感测器104包括一加热器122以及在一些实施例中可以作为一温度感测器。所示的该端口106形成于该封装基板130以及该IC基板112中。所示的该端口106延伸穿过该环境感测材料105。在一些实施例中，该环境感测器104可设置于该端口的一侧，以消除该端口106扩展穿过该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，包括：封装件；MEMS声敏感测器，其设置于该封装件中；环境感测器，其设置于该封装件中；以及端口，其设置于该封装件中，经组构成接收该声敏感测器的声波以及该环境感测器的空气；其中，该封装件包括与该声敏感测器相关联的隔音后腔。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.09 US 14/273,8451.一种设备，包括：封装件；MEMS声敏感测器，其设置于该封装件中；环境感测器，其设置于该封装件中；以及端口，其设置于该封装件中，经组构成接收该声敏感测器的声波以及该环境感测器的空气；其中，该封装件包括与该声敏感测器相关联的隔音后腔。2.根据权利要求1所述的设备，其中，该封装件包括集成电路(IC)芯片。3.根据权利要求1所述的设备，还包括：专用集成电路(ASIC)，其设置于该封装件中；其中，该ASIC经组构成处理由该MEMS声敏感测器所生成的数据。4.根据权利要求1所述的设备，还包括：专用集成电路(ASIC)，其设置于该封装件中；其中，该ASIC经组构成处理由该MEMS声敏感测器以及该环境感测器所生成的数据。5.根据权利要求1所述的设备，其中，该MEMS声敏感测器包括MEMS麦克风。6.根据权利要求1所述的设备，其中，该环境感测器包括湿度感测器、气体感测器、温度感测器、压力感测器、化学感测器、生物参数感测器、纳米粒子感测器、孢子感测器或病原体感测器中的其中一个。7.根据权利要求1所述的设备，其中，该端口包括方形空腔、矩形空腔或圆形空腔中的其中一个。8.根据权利要求1所述的设备，其中，该环境感测器设置于与该MEMS声敏感测器相关联的该后腔中。9.根据权利要求1所述的设备，其中，该环境感测器以与该端口对齐的方式设置。10.一种用于制作封装件的方法，包括：形成基板；形成MEMS声敏感测器；形成环境感测器；形成接附至该基板的盖体，其中，该盖体定义出与该MEMS声敏感测器相关联的后腔；以及形成位于该封装件中的空腔，其中，该开口经组构成接收声波以及气流。11.根据权利要求10所述的方法，还包括：形成位于该基...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·ML·特赛，B·恰达塞尔，M·利姆，A·S·亨金，
申请(专利权)人：因文森斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US