微机电麦克风制造技术

本公开的实施例涉及微机电麦克风。微机电麦克风包括：衬底(2)；传感器芯片(5)，集成微机电电声换能器(35)；以及控制芯片(6)，操作性地耦合至传感器芯片(5)。传感器芯片(5)和控制芯片(6)接合至衬底(2)，并且传感器芯片(5)与控制芯片(6)部分重叠。

MEMS microphone

【技术实现步骤摘要】
微机电麦克风本申请是申请日为2016年3月22日、国家申请号为201610165187.X的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及微机电麦克风。
技术介绍
已知微机电麦克风，其包括第一芯片(结合有微机电电声薄膜换能器)和第二芯片(结合有控制电路或ASIC(专用集成电路))。电声换能器将进入的声波(引起薄膜的振动)转换为电信号。例如，薄膜可以电容性地耦合至参考电极。薄膜的变形改变电容耦合，这可以容易地利用电荷放大器电路来检测。控制电路包括信号处理级(例如，电荷放大器电路)和能够适当操作微机电麦克风1(具体地，声信号的转换)所需的部件。第一芯片和第二芯片容纳在电子器件的相同封装结构内，其中电子器件通常包括支持衬底和塑料或金属材料的盖。衬底可以是聚合或陶瓷衬底(例如，LGA(栅格阵列)类型)，并且设置有用于第一芯片和第二芯片(彼此并排布置)的电连接的连接结构(焊盘和线)。此外，衬底具有开口(也称为“声口”)，其能够将来自外部的声信号传输至位于封装结构内的换能器。盖接合至衬底并且可以具有声室的保护和限定的双重功能，为此其可以具有针对微机械麦克风的性能的确定效应。用于开发和集成微机电传感器的关注越来越多，这与诸如智能手机和平板电脑的便携式电子器件或者所谓的“可佩戴”类型的其他电子器件的扩展同步。这种类型的产品的爆发式开发在一些情况下可放下对比或难以协调的要求。另一方面，例如，存在为微机电换能器提供越来越高等级的性能以满足用户需求的要求。这通常导致提供同时用于微机电换能器和控制电路的较大尺寸的芯片。相反，另一方面，存在越来越减小微机电麦克风的尺寸以满足它们尤其在便携式和可佩戴系统中的开发的相对应的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种微机电麦克风，其能够克服或至少减少所述限制。根据本专利技术，提供了如权利要求1所限定的微机电麦克风。附图说明为了更好地理解本专利技术，现在仅通过非限制性示例并参照附图来描述一些实施例，其中：图1是根据本专利技术一个实施例的微机电麦克风的沿着纵向平面部分截取的顶视图；图2是从图1的微机电麦克风的下方观看的平面图；图3是沿着图1的线III-III截取的图1的微机电麦克风的侧视图；图4是沿着图1的线III-III截取并且为了清楚去掉一部分的图1的微机电麦克风的立体图；图5至图8是组装过程期间的图1的微机电麦克风的立体图；图9是根据本专利技术的不同实施例的微机电麦克风的沿着纵向平面部分截取的顶视图；图10是从图9的微机电麦克风的下方观看的平面图；图11是沿着图9的线XI-XI部分截取并且为了清楚去掉一部分的图5的微机电麦克风的立体图；以及图12是根据本专利技术一个实施例的结合微机电麦克风的电子系统的简化框图。具体实施方式参照图1至图3，根据本专利技术一个实施例的微机电麦克风整体通过参考标号1表示，并且包括衬底2、盖3、传感器芯片5和控制芯片6。传感器芯片5和控制芯片6操作性地耦合到一起。衬底2和盖3接合到一起(图1)并形成其中容纳传感器芯片5和控制芯片6的封装结构。盖3具有保护功能，并且还限定微机电麦克风1的声室4。在一个实施例中，衬底2可以是LGA类型的衬底，并且包括：核7；外金属层8和内金属层9(例如，铜)，位于核7的相对面上；以及焊料掩模10。衬底2中的通孔限定声口11并且能够实现封装结构的内部(具体地，传感器芯片5)与外部环境的声耦合。核7(图3和图4)是通过刚性介电材料(例如，FR4)的芯片来限定的，其具有较大的纵向尺寸和较小的横向尺寸。外金属层8(图2)被布置在核7的外表面上，即与盖3相对。在外金属层8中限定第一特征，具体为用于微机电麦克风1的电连接的外接触件12以及环绕声口11的外保护环13。外保护环13也可以用于连接至地，由此还称为“地环”。内金属层9(图1、图3和图4)被布置在核7的内表面上，被盖3包围。在内金属层9中限定第二特征，其中有内接触件15、沿着核7的周界的接合环16、环绕声口11的内保护环17以及支持部18。盖3固定至接合环16。内接触件15利用核7中的通孔20电耦合至对应的外接触件12。在一个实施例中，内接触件15相对于声口11纵向相对地对准并且布置在衬底2的一端处。焊料掩模10接合至内金属层9的支持部18。在一个实施例中，焊料掩模10和支持部18被成形为在平面图中呈现出相同的轮廓并且一起限定环绕内接触件15的接触岛部21、环绕声口11的组装基部22以及位于基部22和接触岛部21之间的壳体23。接触岛部21环绕内接触件15，将它们与衬底2上的剩余导电结构横向分离。基部22用作传感器芯片5的锚地(anchorage)。为此，基部22以横跨声口11的稳定方式在充分用于支持传感器芯片5的区域上方延伸。在一个实施例中，基部22基本为C形，并且沿着衬底2的三侧环绕声口11延伸。壳体23通过利用基部22在一侧以及利用接触岛部21在相反侧上限定的凹部来限定。壳体23可以进一步在侧面上通过外周壁25来限定，其中外周壁25将接触岛部21与基部22邻接。在底部上，壳体23通过核7来限定。壳体23的深度基本等于内金属层9的高度和焊料掩模10的高度。控制芯片6容纳集成控制电路或ASIC(未详细示出)，其包括信号处理级(例如，用于电容性电声传感器的电荷放大器电路)和能够适当操作麦克风所需的部件(具体关于声信号的转换)。控制芯片6布置在壳体23内，而不妨碍声口11。更详细地，控制信号6的面通过粘合层26接合至衬底2的核7。粘合层26例如可以为在壳体23内的衬底2的核7上分布的胶层或者为胶条。在相对面上，控制芯片6具有用于通过第一接合线30连接至内接触件15以及通过第二接合线31连接至传感器芯片5的接触焊盘28。控制芯片6和粘合层26具有大体等于壳体23的深度的总厚度，以这种方式使得控制芯片6不相对于焊料掩模10的高度以显著方式突出。可能地，控制芯片6会经受机械或化学机械表面加工以使其厚度适应壳体23的深度。因此，控制芯片6的面6a基本与基部22的组装表面22a(即，实际上为焊料掩模10与内金属层9相对的表面)平齐。然而，还存在可以容忍控制芯片6的面6a被布置为稍微进入或突出的情况，而不需要特定布置以补偿未对准。电声换能器35集成到传感器芯片5中，并且在一个实施例中包括半导体材料的薄膜37(在形成在传感器芯片5的主体5a中的腔38上方延伸)和刚性金属背板40(电容性地耦合至薄膜37)。背板40设置有孔并且在与腔38相对的侧面上沿着薄膜37布置。腔38在一侧上通过薄膜37限定并且在相对侧上打开。传感器芯片5接合至衬底2，以这种方式薄膜37与由衬底2和盖3形成的封装结构的外部通过声口11声学连通。在一个实施例中，传感器芯片5以声口11为中心。此外，传感器芯片5部分地纵向布置在控制芯片6的顶部上，如已经提到的，控制芯片6基本与焊料掩模10平齐。更详细地，传感器芯片5具有固定至控制芯片6的面6a的第一部分以及在声口11周围固定至基部22的第二部分。通过粘合层41(例如，胶或焊料膏)来实现固定，其沿着传感器芯片5的周界在基部22上部分延伸以及在控制芯片6的面6a上部分延伸。给出相同的尺寸，将传感器芯片5和控制芯片5重叠设置，其中控制芯片6位于壳体23中，并且传感器芯片5部分固定至基部22，这样能够减小被占用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微机电麦克风，包括：衬底；耦合至所述衬底的基部；传感器芯片，接合至所述衬底，并且集成微机电声换能器；以及控制芯片，接合至所述衬底，并且操作性地耦合至所述传感器芯片，所述传感器芯片具有覆盖并接合至所述控制芯片的第一部分，所述传感器芯片具有覆盖并接合至所述基部的第二部分，其中所述基部具有第一厚度，并且所述控制芯片具有第二厚度，所述第二厚度是与所述第一厚度基本相同的厚度。

【技术特征摘要】
2015.06.30 IT 102015000029270;2015.09.30 IT 1020151.一种微机电麦克风，包括：衬底；耦合至所述衬底的基部；传感器芯片，接合至所述衬底，并且集成微机电声换能器；以及控制芯片，接合至所述衬底，并且操作性地耦合至所述传感器芯片，所述传感器芯片具有覆盖并接合至所述控制芯片的第一部分，所述传感器芯片具有覆盖并接合至所述基部的第二部分，其中所述基部具有第一厚度，并且所述控制芯片具有第二厚度，所述第二厚度是与所述第一厚度基本相同的厚度。2.根据权利要求1所述的微机电麦克风，其中所述控制芯片具有第一面，其中所述传感器芯片的所述第一部分接合至所述控制芯片的所述第一面，其中所述声换能器包括与所述衬底中的声口声学连通的换能部件。3.根据权利要求1所述的微机电麦克风，包括粘合层，所述粘合层沿着所述传感器芯片的周界、部分地位于所述基部上并且部分地位于所述控制芯片的第一面上，所述传感器芯片通过所述粘合层而接合至所述基部和所述控制芯片。4.根据权利要求1所述的微机电麦克风，其中所述基部环绕所述声口而延伸。5.根据权利要求1所述的微机电麦克风，其中所述衬底包括刚性介电材料的核、以及位于所述核的面上的金属层，所述传感器芯片和所述控制芯片接合至所述金属层。6.根据权利要求5所述的微机电麦克风，其中所述控制芯片固定至所述衬底的所述核，并且具有与所述基部的组装表面基本平齐的面。7.根据权利要求5所述的微机电麦克风，其中：所述衬底的所述金属层限定支持部；焊料掩模固定至所述支持部；以及所述焊料掩模和所述金属层的所述支持部形成所述基部。8.根据权利要求7所述的微机电麦克风，包括容纳所述控制芯片的壳体，所述壳体在一侧上由所述衬底的所述核限定。9.根据权利要求8所述的微机电麦克风，其中所述壳体与所述基部相邻。10.根据权利要求5所述的微机电麦克风，其中所述基部被布置为与声口相邻、并且具有第一厚度，所述控制芯片具有基本上等于所述第一厚度的第二厚度。11.根据权利要求2所述的微机电麦克风，其中所述换能部件以所述声口为中心。12.根据权利要求2所述的微机电麦克风，其中所述换能部件包括在所述传感器芯片的主体中的腔之上的半导体材料的膜，所述腔在一侧上由所述换能部件限定、并且在相对侧上打开。13.一种微机电麦克风，包括：支持衬底，具有第一面、第二面、以及从所述第一面延伸到所述第二面的穿通开口；传感器芯片，接合至所述支持衬底的所述第一面、并且集成微机电电声换能器；以及控制芯片，位于所述支持衬底的所述穿通开口中、并且操作性地耦合至所述传感器芯片，所述传感器芯片至少部分地布置在所述控制芯片的顶部上、并且接合至所述控制芯片，其中所述控制芯片具有与所述支持衬底的所述第二面共面的面。14.根据权利要求13所述的微机电麦克风，包括位于所述穿通开口中、并且横向环绕所述控制芯片的固定结构，其中所述控制芯片通过所述固定结构而耦合至所述支持衬底。15.一种微机电麦克风，包括：支持衬底，具有第一面、第二面、以及从所述第一面延伸到所述第二面的穿通开口；传感器芯片，接合至所述支持衬底的所述第一面，并且集成微机电电声换能器；以及控制芯片，位于所述支持衬底的所述穿通开口中，并且操作性地耦合至所述传感器芯片，所述传感器芯片至少部分地布置在所述控制芯片的顶部上、并且接合至所述控制芯片，其中所述控制芯片具有凹部，其中所述传感器芯片的边缘位于所述控制芯片的所述凹部中。16.根据权利要求15所述的微机电麦克风，其中所述控制芯片具有第一厚度，并且所述支持衬底具有第二厚度，所述第二厚度基本等于或大于所述第一厚度。17.一种微机电麦克风，包括：支持衬底，具有第一面、第二面、以及从所述第一面延伸到所述第二面的穿通开口；传感器芯片，接合至所述支持衬底的所述第一面，并且集成微机电电声换能器；以及控制芯片，位于所述支持衬底的所述穿通开口中，并且操...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·布廖斯基，A·格里蒂，K·弗莫萨，P·A·巴巴拉，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，意法半导体马耳他有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT