具有集成基板的麦克风封装制造技术

描述了包括集成在封装壳体基底基板上的ASIC的MEMS麦克风封装。还描述了制造该MEMS麦克风封装的方法以及从晶片形式组装阵列中分离单个麦克风封装的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】具有集成基板的麦克风封装相关申请本申请要求2013年3月14日提交的、名称为“INTEGRATED SILICON SUBSTRATEMICROPHONE PACKAGE”的美国临时专利申请N0.61/782569的优先权，其全部内容通过参考引用的方式结合于此。
本专利技术涉及麦克风系统封装以及从晶片形式的封装阵列中提取和分离各封装的单片化方法。
技术介绍
一些现有的麦克风封装包括构造为在其内形成空腔的封装壳体。MEMS麦克风组件可以耦接到封装壳体基础层的内表面上。特定应用集成电路(ASIC)或其他控制电路也被安装到基础层的内表面上。该ASIC被配置为通信来自MEMS麦克风组件的电信号，并提供麦克风组件的某些控制功能。该ASIC形成于芯片上，芯片包括安装硬件和接合焊盘，以在ASIC芯片和麦克风封装壳体之间提供电气和物理互连。当此类型的麦克风封装以阵列形式被制造(即，多个麦克风封装形成为单个原始晶片且切割/分离成单个的封装)，封装的基础层(和ASIC芯片本身)必须具有最小厚度以在组装和从晶片形式分离过程中提供MEMS器件和ASIC芯片的安全物理支撑。此外，封装必须被设计为在麦克风封装之间提供足够的划片街区宽度。
技术实现思路
在一些实施例中，本专利技术提供一种ASIC集成为硅基板基础层的部分的MEMS麦克风封装。其结果是，单独的ASIC芯片在制造过程中不需要被安装在封装空腔内部。此外，由于在麦克风的基板基底和单独的ASIC芯片之间不需要接合焊盘和其它互连机构，麦克风封装的布局密度和整体尺寸被降低。相比于使用单独ASIC芯片的裸片嵌入基板的方案，基板厚度也降低，这是因为在层压成二级基板组装期间对于ASIC处理没有最小厚度要求。在一个实施例中，本专利技术提供一种MEMS麦克风封装，其包括基底基板层，盖，和位于封装空腔之内的MEMS麦克风组件。基底基板层包括配置为允许声压达到封装空腔内部的MEMS麦克风组件的声学端口开口。特定应用集成电路被形成为基底基板层的集成部分。MEMS麦克风组件被电耦接到基底基板层的特定应用集成电路。在另一个实施例中，本专利技术提供了形成多个MEMS麦克风封装的方法。硅基板基础层被提供且硅基板间隔层耦接到基础层。硅基板盖层相反于基础层耦接到间隔层上。间隔层被蚀刻以形成麦克风封装空腔阵列。执行隐形切割(stealth dice)以在MEMS麦克风封装中的每个之间限定穿过间隔层的激光划线。MEMS麦克风组件耦接到基础层，且在间隔层被耦接到基板基底之后形成电气互连，以及在间隔层上执行隐形切割之前或之后都可以完成电气互连。特定应用集成电路被形成为基础层的集成部分。在MEMS麦克风组件耦接到基础层后，基础层的第一部分锯切(saw cut)和盖层的第二部分锯切被执行。部分锯切分别沿着间隔层中的激光划线完全分离基础层和盖层，但不完全分离间隔层。在执行部分锯切后，通过执行带扩张(tape expans1n)以沿着激光划线断裂娃基板基础层，MEMS麦克风装置被分离。在另一个实施例中，本专利技术提供了一种从MEMS麦克风封装阵列中分离多个MEMS麦克风封装的方法。阵列包括硅基板顶盖层，硅基板基础层，和被蚀刻以限定多个麦克风封装空腔的硅基板间隔层。特定应用集成电路在所述多个麦克风封装空腔的每个中形成在基础层中，并且声学端口开口在麦克风封装空腔的每个中穿过基础层形成。MEMS麦克风组件也在麦克风封装空腔的每个中被耦接到基础层。分离MEMS麦克风封装的方法包括执行间隔层的隐形切割以限定激光划线。在MEMS麦克风组件在每个麦克风封装空腔中被耦接到基础层之前执行隐形切割。在MEMS麦克风组件耦接到基础层之后，基础层的第一部分锯切和盖层的第二部分锯切被执行。部分锯切分别沿着激光划线完全分离基础层和盖层，但不完全分离间隔层。在部分锯蚀刻被执行之后，通过执行带扩张以沿着激光划线断裂硅基板基础层，MEMS麦克风装置被分离。本专利技术的其他方面将通过详细说明和附图而变得明显。【附图说明】图1A是根据一实施例的麦克风封装的立体图。图1B是图1A的麦克风封装从相反侧的另一立体图。图1C是图1B的麦克风封装移除盖层的立体图。图1D是图1A麦克风封装的水平剖视图。图1E是图1A麦克风封装的垂直剖视图。图2是制造多个图1A麦克风封装的方法的流程图。图3是图1A麦克风封装阵列的正视图，显示出根据图2方法的分离线。图4是根据另一实施例麦克风封装的立体图。【具体实施方式】在本专利技术任一实施例被详细说明之前，应当理解，本专利技术在其应用方面并不限于下面说明所描述的或下面附图所示的组件结构和配置的细节。本专利技术能够有其他实施例并且能够以各种方式被实践或被实施。图1A示出了硅麦克风封装100的第一结构。封装壳体由硅基板基础层101，硅基板间隔层103，和硅基板盖层105形成。如下面的进一步详细说明，间隔层103至少部分是中空的，以在麦克风封装壳体内部形成空腔。围绕着基础层101内的声学端口开口 109蚀刻锥形边缘107。相比于纯圆柱形声学端口，锥形边缘107降低了声阻抗。一系列三个电触点111也定位在基础层101的外表面上。如下面的进一步详细说明，这些触点111提供与形成为基础层101集成部分的特定应用集成电路(ASIC)和安装于基础层101内表面的MEMS麦克风组件的电信号通信。 如图1B所示，在此实施例中，没有声学端口开口形成在盖层105内，也没有任何电触点、电路组件或硅通孔形成在盖层105上。然而，在一些替代结构中，ASIC可以集成到盖层105的娃基板，而不是(或还有)基础层101的娃基板。此外，图1A和IB所不的结构是底部开口的麦克风封装。在其他“顶部开口”的麦克风封装中，声学端口开口穿过盖层105而形成，而不是穿过基础层101。图1C示出了盖层105被移除的麦克风封装100以说明麦克风封装内部组件的布置和配置。如上所述，间隔层103被蚀刻以在麦克风封装100内部形成中空的空腔113。MEMS麦克风组件115被定位在空腔113内并耦接到基础层105。此实施例中的MEMS麦克风组件115包括响应通过声学端口开口 109进入的声压而物理移动的隔膜117。麦克风隔膜117的移动引起麦克风组件115电容的变化。电容的这种变化产生可通过电触点111电连通到麦克风封装外部组件的电压信号。ASIC 119集成到硅基础层101的剩余部分。如图1D的剖视图所示，一个或多个有源电路组件121形成在基础层基板101的包含ASIC 119的部分中。再分布层(RDL)用于基础层基板101的顶部和底部表面，以形成必要的互连结构，如用于MEMS裸片的丝焊/倒装芯片接合焊盘，到有源电路的连接，和用于基础层基板101外表面上的I/O接口的焊盘垫(land pad)。在图1D的例子中，基础层基板101的顶部(内部)表面上还设有一系列电迹线123。在基础层基板的内部和外部表面的这些迹线和电互连是通过使用硅电通孔(TSV)联系在一起。附加的布线层可以通过传统的硅处理技术(包括，例如，诸如聚酰亚胺路由贴剂的粘结材料，超薄硅裸片，再分布层(RDL)或在集成电路制造过程中使用的金属化层)被添加到基础层基板101的顶部和/或底部表面上。这些额外的布线层被用于构建无源装置(例如，电阻器，电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MEMS麦克风封装，包括：基底基板层，其包括声学端口开口和形成为基底基板层的集成部分的特定应用集成电路；盖，其耦接到基底基板层，从而在基底基板层和盖之间形成封装空腔；以及MEMS麦克风组件，其位于封装空腔内且配置为接收穿过基底基板层内的声学端口开口的声压，所述MEMS麦克风电耦接到基底基板层的特定应用集成电路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·萨尔蒙，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE