集成MEMS换能器制造技术

一种MEMS换能器封装件(300)，包括：一个封装盖(313)，包括第一接合区域(316)；以及一个集成电路裸片(309)，包括一个用于与所述封装盖的第一接合区域接合的第二接合区域(314)。所述集成电路裸片(309)包括：一个集成MEMS换能器(311)；以及，与所述集成MEMS换能器电气连接的集成电子电路(312)。所述集成电子电路(312)的占地面积至少与所述集成电路裸片(309)的接合区域(314)重叠。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】集成MEMS换能器本申请涉及与集成MEMS换能器有关的方法和装置，并且具体地涉及用于提供形成在集成电路裸片(die)上的集成MEMS换能器(诸如，MEMS麦克风)的布置。
技术介绍
消费电子设备正逐渐变得越来越小，并且随着技术的进步，获得了越来越多的性能和功能。这在消费电子产品且尤其但不排他地便携式产品所使用的技术中是很明显的，所述便携式产品诸如是移动电话、音频播放器、视频播放器、PDA、可穿戴设备、移动计算平台，诸如膝上型计算机或平板电脑和/或游戏设备，或者在物联网(loT)系统或环境中可操作的设备。移动电话行业的要求例如正驱动部件变得更小、功能更高且成本更低。因此，期望将电子电路的功能集成在一起，并且将它们与换能器设备(诸如，麦克风和扬声器)组合。微机电系统(MEMS)换能器(诸如，MEMS麦克风)正在许多这些设备中得以应用。因此，也存在用以减小MEMS设备的尺寸和成本的持续驱动。使用MEMS制造工艺所形成的麦克风设备通常包括一个或多个膜，其中用于读出/驱动的电极被沉积在所述膜和/或基底上。在MEMS压力传感器和麦克风的情况下，通常通过测量所述电极之间的电容来实现读出。为了提供保护，MEMS换能器通常将被容纳在封装件中。封装件有效地包封MEMS换能器，且可以提供环境保护，还可以提供对电磁干扰(EMI)等的屏蔽。对于麦克风等而言，封装件通常将具有声音端口，以允许声波传输到封装件内的换能器/以允许声波从封装件内的换能器传输，并且换能器可以被配置为使得柔性膜被定位在第一容积(volume)和第二容积(即，可以填充有空气(或一些其他流体)的空间/腔，且被充分定尺寸使得换能器提供期望的声学响应)之间。该声音端口声学地耦合到换能器膜的一侧上的第一容积，该第一容积有时可以被称为前容积。通常需要一个或多个膜的另一侧上的第二容积(有时被称为后容积)，以允许膜响应于入射声音或压力波而自由移动，并且此后容积可以被大体上密封(尽管本领域技术人员将理解，对于MEMS麦克风等而言，第一容积和第二容积可以通过一个或多个流动路径连接，所述流动路径诸如是膜中的小孔，且被配置为在期望的声学频率下呈现相对高的声学阻抗，但是允许两个容积之间的低频压力均衡，以解决由于温度改变等引起的压力差)。应注意，在一些应用(例如，双向麦克风)中，声音端口也可以声学地耦合到第二容积，使得膜经由前容积和第二容积这二者接收声学信号。图1a例示了一个常规MEMS麦克风封装件100a。MEMS换能器101被附接到封装件基底102的第一表面。通常可以通过已知的MEMS制造技术在半导体裸片上形成MEMS换能器。封装件基底102可以是硅或PCB或任何其他合适的材料。盖103被定位在换能器101之上，所述换能器101被附接到封装件基底102的第一表面。盖103可以是一件式结构，例如金属罩。盖103中的孔104(即，声学端口)提供声音端口，并且允许声学信号进入封装件。在此实施例中，换能器101经由封装件基底102和换能器101上的端子焊盘105引线接合到基底102。如上文提及的，声音端口104a还可以被设置例如在双向麦克风中，使得膜经由前容积和第二容积这二者接收声学信号。图1b例示了另一已知的MEMS换能器封装件100b。再次，可以是MEMS麦克风的换能器101被附接到封装件基底102的第一表面。在此实施例中，封装件还容纳集成电路106。集成电路106可以被提供用于与换能器一起操作，并且可以例如是用于放大来自MEMS麦克风的信号的低噪声放大器。集成电路106被电气连接到换能器101的电极，且还被附接到封装件基底102的第一表面。集成电路106经由引线接合而被电气连接到换能器101。替代地，集成电路106可以是接合到封装件基底102的倒装芯片(flip-chip)，或被安装且被引线接合的倒装芯片。盖107(例如，两件式帽)被定位在封装件基底上，以便包封换能器101和集成电路106。在此封装件中，盖107包括上部部分或罩部分107a和侧壁107b或间隔件区域，它们全部是例如由PCB形成。盖107在上部部分107a中具有声音端口104，其允许声学信号进入该封装件。如上文提及的，在双向麦克风中，封闭件基底102还可以包括声音端口104a，用于允许声学信号从封装件基底102下面传递到换能器101，即用于提供双向元件。图2a例示了另一MEMS换能器封装件100c，例如以晶片级(也称为晶片级封装件(WLP))形成的芯片规模(CS)MEMS换能器封装件。MEMS换能器封装件100c包括接合至帽区段113的MEMS换能器设备109，该MEMS换能器设备109可以是MEMS麦克风。在此实施例中，MEMS换能器设备109包括基底110。集成电子电路112被设置在基底110内，其中MEMS换能器111(例如，柔性膜)相对于基底110中的腔形成。集成电子电路112可以被提供用于与MEMS换能器111一起操作，且可以例如包括用于放大来自MEMS麦克风的信号的低噪声放大器。集成电子电路112被电气连接(未示出)至MEMS换能器111的电极，且还被电气连接(未示出)至接合结构117，该接合结构117耦合到基底110的第一表面。基底110、MEMS换能器111和集成电子电路112有效地形成由集成电路裸片组成的MEMS换能器设备109，所述集成电路裸片可以提供模拟输出或数字输出。此类型的封装布置可以被称为“底部端口”配置，其中当MEMS换能器封装件110c被组装在主机设备中时，MEMS换能器封装件110c被“倒装芯片”接合到下一级互连件，例如接合到消费设备内的PCB。在图2a中示出的封装件布置中，帽区段113的接合臂长度被例示为参考114，其中MEMS换能器设备109(并且特别是基底110)的接合臂长度被例示为参考115。在此类型的底部端口配置的实施例中，在帽区段113本身内没有声音端口。替代地，当MEMS换能器封装件100c在使用期间被安装时，例如当被安装到消费设备内的PCB或基底时，声学信号被引导到MEMS换能器111的外表面(即，图2a中的膜的下侧)。然而，应注意，双向麦克风可以在帽区段113中包括用于允许声学信号通过换能器111的声音端口104a。图2b示出了MEMS封装件100c的底侧视图，例示了如何将集成电子电路112形成到MEMS换能器111的一侧，其中多个接合结构117被提供用于电连接到另一设备，例如，在使用期间内部组装有MEMS封装件100c的消费产品。图2c示出了MEMS换能器设备109和帽区段113相遇的界面处的横截面。如可以看到的，为了创建用于MEMS电容式麦克风的底部端口芯片规模晶片级封装件，必须围绕基底和帽之间的完整界面具有最小宽度的基底，例如硅。该界面是基底110和帽113例如使用胶粘剂彼此“接合”的地方。因此，如果要实现机械稳定性，则需要最小接合宽度(MBW)。MBW从而机械稳定性可以取决于多种因素，诸如基底的高度和/或帽接合臂115/114：每个臂或两个臂越长，MBW将越大，反之亦然。图2b中的虚线矩形例示了对于以传统方式引线接合的MEMS麦克风，MEMS换能器基底的裸片尺寸通常将是什么。因此，此虚线矩形外部的区域(对应于图2c中的阴影区域)例示了将MEMS换本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MEMS换能器封装件(300)，包括：一个封装盖(313)；以及一个集成电路裸片(309)，包括一个用于与所述封装盖接合的接合区域(314)，所述集成电路裸片(309)包括：一个集成MEMS换能器(311)；以及与所述集成MEMS换能器电气连接的集成电子电路(312)；其中所述集成电子电路(312)的占地面积至少与所述集成电路裸片(309)的接合区域(314)重叠。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.01 GB 1605567.5;2016.01.29 US 62/288,6991.一种MEMS换能器封装件(300)，包括：一个封装盖(313)；以及一个集成电路裸片(309)，包括一个用于与所述封装盖接合的接合区域(314)，所述集成电路裸片(309)包括：一个集成MEMS换能器(311)；以及与所述集成MEMS换能器电气连接的集成电子电路(312)；其中所述集成电子电路(312)的占地面积至少与所述集成电路裸片(309)的接合区域(314)重叠。2.根据权利要求1所述的MEMS换能器封装件，其中所述集成电子电路(312)的占地面积围绕所述集成MEMS换能器(311)的至少两侧形成。3.根据权利要求1或2所述的MEMS换能器封装件，其中所述集成电路裸片(309)包括用于与所述封装盖(313)接合的接合臂(309a，309b)，所述接合臂限定所述集成电路裸片(309)中的第一腔(320)的至少一部分。4.根据权利要求3所述的MEMS换能器封装件，其中所述集成电子电路(312)的占地面积与所述集成电路裸片(309)的第一腔(320)的至少一部分重叠。5.根据前述权利要求中的任一项所述的MEMS换能器封装件，还包括一个电气再分布层(318)，所述电气再分布层(318)耦合到所述集成电路裸片(309)的第一表面。6.根据权利要求5所述的MEMS换能器封装件，其中所述集成电子电路(312)的占地面积与所述电气再分布层(318)的至少一部分重叠。7.根据前述权利要求中的任一项所述的MEMS换能器封装件，其中所述集成电子电路(312)的占地面积围绕所述集成MEMS换能器(311)的所有侧的至少一部分形成。8.根据权利要求7所述的MEMS换能器封装件，其中所述集成电子电路(312)的占地面积围绕所述集成MEMS换能器(311)的所有侧大体上均匀地形成。9.根据前述权利要求中的任一项在直接或间接从属于权利要求3时所述的MEMS换能器封装件，其中所述第一腔(320)包括第一部分和第二部分，其中所述腔中与所述集成MEMS换能器(311)界面连接的第一部分的横截面面积小于位于所述集成电路裸片与所述封装盖界面连接的表面处所述腔的第二部分的横截面面积。10.根据前述权利要求中的任一项所述的MEMS换能器封装件，其中所述封装盖(313)包括第二腔(321)。11.根据权利要求4至10中的任一项在直接或间接从属于权利要求3时所述的MEMS换能器封装件，其中存在由所述集成电路裸片(309)的第一腔(320)和所述封装盖(313)的第二腔(321)所限定的后容积。12.根据前述权利要求中的任一项所述的MEMS换能器封装件，其中所述MEMS换能器封装件的外表面的至少一部分由所述集成电路裸片309形成。13.根据前述权利要求中的任一项所述的MEMS换能器封装件，其中所述集成电路裸片(309)还包括一个或多个接合结构(317)。14.根据权利要求13所述的MEMS换能器封装件，其中所述一个或多个接合结构(317)被设置在所述集成电路裸片(309)的外表面上，且被电气耦合到所述集成电子电路(312)。15.根据前述权利要求中的任一项所述的MEMS换能器封装件，其中所述集成电子电路包括模拟电路和/或数字电路。16.根据权利要求1所述的MEMS换能器封装件，其中：所述集成MEMS换能器(311)被形成在所述集成电路裸片(309)的第一表面处；所述集成电路裸片(309)包括一个腔(320)，其中所述集成MEMS换能器(311)至少部分地与所述腔(320)重叠；并且所述腔(320)从所述集成MEMS换能器(311)延伸穿过第一集成电路裸片至所述集成电路裸片(309)的第二表面处的开口。17.根据权利要求16所述的MEMS换能器封装件，还包括在所述封装盖邻接所述集成电路裸片(309)的第二表面的表面处、在所述封装盖(313)中所形成的腔(321)，以提供由所述集成电路裸片中的腔(320)和所述封装盖(313)中的腔(321)所限定的后容积。18.根据权利要求17所述的MEMS换能器封装件，其中所述腔在所述集成MEMS换能器(311)处的横截面面积小于在所述集成电路裸片的第二表面处的横截面面积。19.根据权利要求18所述的MEMS换能器封装件，其中所述腔在所述集成电子电路下面延伸。20.一种MEMS换能器封装件(300)，包括：一个封装盖(313)；以及一个集成电路裸片(309)，包括一个用于与所述封装盖接合的接合区域(314)，所述集成电路裸片(309)包括：一个集成MEMS换能器(311)；以及与所述集成MEMS换能器(311)电气连接的集成电子电路(312)；其中穿过所述集成电路裸片(309)的至少一个平面(B-B)穿过所述集成电路裸片的所述集成电子电路(312)和所述接合区域(314)。21.根据权利要求20所述的MEMS换能器封装件，其中所述集成电路裸片还包括一个电气再分布层(318)，且其中穿过所述集成电路裸片的至少一个平面穿过所述集成电路裸片的所述集成电子电路(312)、第二接合区域(314)和所述电气再分布层(318)。22.根据前述权利要求中的任一项所述的MEMS换能器封装件，还包括位于所述集成电路裸片的外表面上的密封元件或声学密封元件，所述密封元件或声学密封元件包围所述MEMS换能器。23.根据权利要求22所述的MEMS换能器封装件，其中所述集成电子电路的占地面积被配置为至少部分地与所述密封元件或声学密封元件的占地...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·胡克斯特拉，
申请(专利权)人：思睿逻辑国际半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB