MEMS麦克风封装制造技术

本发明专利技术提出一种用于MEMS麦克风结构元件(1)的基于晶片级的封装方案，该麦克风结构元件具有至少一个构造在结构元件正面中的、在声学上灵敏的隔膜(2)，该封装方案能够在空间需求非常小时实现MEMS麦克风结构元件的特别简单且成本有利的封装。根据一种优选的实施变型，麦克风结构元件(1)和罩形晶片(24；44)正面对正面地相互连接。罩形晶片(24；44)作为用于MEMS麦克风封装(20；30；40)的装配的中间晶片起作用并且设有敷镀通孔(26；46)，使得所述麦克风结构元件(1)能通过罩形晶片(24；44)被电触点接通。

【技术实现步骤摘要】
MEMS麦克风封装
本专利技术涉及MEMS(微机电系统)麦克风封装，它至少包括：一微机械的麦克风结构元件，其具有至少一个构造在结构元件正面中的、在声学上灵敏的隔膜；一用于保护该隔膜的罩形晶片；以及用于麦克风结构元件的电触点接通的器件。
技术介绍
集成电路和MEMS结构元件也为了继续使用而设有封装或者设有壳体，这被称为第一级封装或者也仅称为封装。该封装有利于芯片的机械保护并且简化了芯片的例如在印制电路板上的装配。此外，封装必须能够在装配的范围中实现芯片的简单的电触点接通，例如通过钎焊。此外在麦克风结构元件的封装中必须构造一个声音进入开口。具有基于印制电路板的封装的MEMS麦克风结构元件以及具有陶瓷壳体的MEMS麦克风结构元件由实践公知。两种封装方案都与比较高的制造耗费相关联。此外，已知的封装与芯片大小相比比较大。
技术实现思路
通过本专利技术提出一种用于开头所述类型的MEMS麦克风结构元件的、基于芯片级的封装方案，该封装方案能够在空间需求非常小的情况下实现MEMS麦克风结构元件的特别简单且成本有利的封装。根据按本专利技术的封装方案的第一变型，罩形晶片的结构化的背面与麦克风结构元件的正面连接。在这种情况下，声音引入通过结构元件背面中的至少一个声音开口实现。在该第一变型中，麦克风结构元件设有敷镀通孔，使得麦克风结构元件能由其背面出发被电触点接通。根据按本专利技术的封装方案的第二变型，麦克风结构元件和罩形晶片正面对正面地(面对面地)相互连接。在此，罩形晶片作为用于MEMS麦克风封装的装配的中间晶片起作用。相应地，在该第二变型中，罩形晶片设有敷镀通孔，使得麦克风结构元件能通过罩形晶片被电触点接通。这两种根据本专利技术的封装变型都基于以下构思：MEMS麦克风结构元件的封装以晶片堆叠的形式实现。在此，隔膜和微机械的麦克风芯片的电路通过罩形晶片保护。麦克风芯片的电连接端子以敷镀通孔的形式伸到晶片堆栈的装配侧，使得该封装能以标准方法、例如作为所谓的倒装芯片装配并且触点接通。如果麦克风芯片的背面用作装配面，如在根据本专利技术的封装方案的第一实现变型中那样，则敷镀通孔将在活跃的芯片正面上的电路元件与芯片背面连接。但是如果装配通过罩形晶片实现，如在根据本专利技术的封装方案的第二实现变型中那样，则敷镀通孔延伸穿过罩形晶片并且将芯片正面上的电路元件与罩形晶片的装配侧连接。在这两个变型中，带有外部电连接端子的(多个)封装以晶片复合体的方式与麦克风芯片的微机械的和电路技术的功能一起布置并且与(多个)麦克风芯片在一个步骤中被分成单个，使得之后首先不再需要其它的封装步骤。芯片制造和封装的、非常广泛的并行化不仅是极其有效的(这涉及制造工艺和制造成本)，而且允许将构件尺寸降到最小。相应地，根据本专利技术的封装比已知的MEMS麦克风封装所需的印制电路板空间明显更小。根据本专利技术的封装此外比已知的MEMS麦克风封装具有更小的结构高度。不仅在面积上而且在高度上的微型化开启了用于开发新型的且改进的具有麦克风功能的最终产品的众多可能性。如已经提及，视罩形晶片设置在麦克风芯片的活跃的正面上还是设置在其背面上而定，以及视声音应当从麦克风壳体的装配侧还是从其正面输入而定，存在用于实现根据本专利技术的封装方案的各种可能性。如果罩形晶片也用作用于麦克风封装的装配的中间晶片，则得到特别多的配置可能性。在这种情况下，麦克风芯片和罩形晶片面对面地相互连接并且麦克风芯片的外部触点接通通过罩形晶片中的敷镀通孔实现。如果声音应当作用在隔膜的正面上，则在罩形晶片中必须构造至少一个声音开口。在该变型的一种有利的设计方案中，在罩形晶片的正面中构造有在声学上不活跃的格栅状的隔膜结构并且声音引入通过该隔膜结构中的开口实现。借助该格栅状的隔膜结构可以在没有值得一提的损失的情况下有效地阻止颗粒进入到麦克风结构中。如果隔膜可从芯片背面接近，则其背面容腔(Rückseitenvolumen)应当通过麦克风结构元件背面上的至少一个另外的层限定。该背面层应当赋予该封装尽可能坚固的表面并且特别是保护隔膜免受有害的环境影响。此外，该背面层应当能够以半导体技术的标准方法施加和加工。为了满足这些要求，该背面层可以例如以薄膜或背面晶片的形式由塑料、玻璃或硅实现。在本专利技术的一种特别有利的实施方式中，例如由硅或另一种材料构成的结构化的背面晶片被用作背面层。麦克风封装的声学特性可以通过背面晶片的结构有针对性地影响。因此，例如隔膜的背面容腔可以例如通过背面晶片中的一个或多或少更大的空槽按定义地确定尺寸。此外，声学特性可以通过背面晶片中的与隔膜的背面容腔连通的通风开口影响。在根据本专利技术的MEMS麦克风封装的、在麦克风芯片与罩形晶片之间具有面对面的连接的另一种实施方式中，声音被传导到隔膜背面上。为此，必须在麦克风结构元件的背面上构造至少一个声音开口。在这种情况下，罩形晶片中的空槽被用作隔膜的背面容腔，其中，该空槽的大小影响麦克风装置的声学特性。此外，在罩形晶片中也可以构造与隔膜的背面容腔连通的通风开口。在麦克风封装的尽可能紧凑、坚固的结构方面并且作为对于污染颗粒进入的保护，麦克风结构元件的背面可以设有一个另外的层，该另外的层至少在声音开口的区域中是可透过声音的。例如网眼细密的网、结构化的薄膜或结构化的箔对此是有利的。在根据本专利技术的封装方案的所有前面提到和描述的实施变型中被证明有利的是，罩形晶片和必要时在麦克风结构元件的背面上的另外的层由导电材料组成或者至少以一导电材料进行覆层，以便对于电磁干扰屏蔽麦克风结构。根据本专利技术的MEMS麦克风封装允许以标准方法装配在印制电路板上，必要时装配在印制电路板中的声音开口上面，并且因此提供以下可能性：封装以最简单的方式实现，该封装能够几乎任意地适配于各种用途的需求。以下用途也属于此，其中多个麦克风组合在一个具有附加功能的装置中。根据本专利技术的封装方案此外既不需要用于麦克风芯片的专门设计或专门制造工艺也不需要专门的封装和装配技术。附图说明如以上已经说明，存在各种可能性来以有利方式设计和改进本专利技术的教导。为此一方面参照排在独立权利要求后面的权利要求，另一方面参照按照附图对本专利技术多个实施例的后续描述。图1示出根据本专利技术的封装方案的第一变型的MEMS麦克风封装10的示意性的剖视图。图2a、2b示出在图1中所示的MEMS麦克风封装10的以晶片复合体方式的制造。图3a、3b分别示出根据本专利技术的封装方案的第二变型的、具有通过罩形晶片的声音引入的MEMS麦克风封装20或30的示意性的剖视图。图4示出根据本专利技术的封装方案的第二变型的、具有通过麦克风结构元件背面的声音引入的另一个MEMS麦克风封装40的示意性的剖视图。图5a、5b示出根据本专利技术的具有印制电路板装配的封装的示意性的剖视图。和图6a至6c示出用于根据本专利技术的封装的装配的三个例子。具体实施方式在图1中示出的MEMS麦克风封装10以晶片级封装(WLP)的形式实现，即以晶片堆栈的形式实现。它包括一麦克风结构元件1，该麦克风结构元件在下面也称为麦克风芯片1。在麦克风芯片1的正面中构造有在声学上灵敏的隔膜2，该隔膜覆盖芯片背面中的空穴3。在这里描述的实施例中，对隔膜2的声音施加通过起声音开口作用的空穴3进行。通常，电路元件也位于麦克风芯片的正面上，但是出于清楚的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2010.09.08 DE 102010040370.91.MEMS麦克风封装(20；30；40)，至少包括：麦克风结构元件(1)，其具有至少一个构造在结构元件正面中的、在声学上灵敏的隔膜(2)，用于保护该隔膜(2)的罩形晶片(24；44)，以及用于该麦克风结构元件(1)的电触点接通的器件，其特征在于，所述麦克风结构元件(1)和所述罩形晶片(24；44)正面对正面地相互连接；所述罩形晶片(24；44)作为用于所述MEMS麦克风封装(20；30；40)的装配的中间晶片起作用；所述罩形晶片(24；44)设有敷镀通孔(26；46)，使得所述麦克风结构元件(1)能通过所述罩形晶片(24；44)被电触点接通；待通过隔膜(2)检测的声音的引入通过所述麦克风结构元件(1)的背面中的至少一个声音开口(3)实现；并且所述罩形晶片(44)中的空槽(45)构成用于所述隔膜(2)的背面容腔。2.根据权利要求1所述的MEMS麦克风封装(20；30)，其特征在于，所述麦克风结构元件(1)的背面与一个另外的层(28；38)连接，该另外的层以薄膜或背面晶片的形式实现，所述薄膜或背面晶片尤其由塑料、玻璃或半导体材料构成。3.根据权利要求2所述的MEMS麦克风封装(20；30)，其特征在于，所述隔膜(2)的背面容腔通过在所述麦克风结构元件(1)的背面上的至少一个另外的层(28；38)限定。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·劳舍尔，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：