專利名稱：微機電系統(tǒng)的封裝構(gòu)造及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種微機電系統(tǒng)的封裝構(gòu)造，更特別有關(guān)于 一種微機 電系統(tǒng)的封裝構(gòu)造，其第一、第二及第三層板是通過印刷電路板制程所完 成。
背景技術(shù)：
微才幾電系統(tǒng)(Micro-electro-mechanical System; MEMS)組件逐漸引進于許多電子電路的應(yīng)用及各種微傳感器的應(yīng)用。微機電系統(tǒng)組件是可為機 電馬達(electromechanical motor)、射頻開關(guān)(radio frequency switch)、壓 力專爭4奐器(pressure transducer)及力口速器(accelerometer)等。參考圖1，其顯示習知麥克風的微機電系統(tǒng)(MEMS)的封裝構(gòu)造10。 該封裝構(gòu)造10包含一硅基板12、 一環(huán)形支撐墻14、 一電容組件16、 一 操作數(shù)件18及一外蓋20。該環(huán)形支撐墻14是與該硅基板12形成了一空 穴22。該電容組件16及操作數(shù)件18是固設(shè)于該硅基板12上，并位于該 空穴22內(nèi)。該外蓋20是固定于該環(huán)形支撐墻14上，并覆蓋該空穴22。 該外蓋20包含一貫穿孔24,用以將外界的聲音傳入該封裝構(gòu)造10內(nèi)。該 電容組件16為微機電組件，其對應(yīng)于該貫穿孔24，用以被聲音所驅(qū)動而 接收一振動信號。該操作數(shù)件18是用以將聲音的非電信號轉(zhuǎn)換成電信號。 由于該電容組件16是由兩金屬薄膜(圖未示)與一介質(zhì)層(圖未示)位于其間 所組成，因此該電容組件16須通過數(shù)個掩膜及微影蝕刻制程而形成在該硅 基板12上。然而，通過數(shù)個掩膜及微影蝕刻制程所完成的封裝構(gòu)造的制造 成本相當高。因此，便有需要提供一種微機電系統(tǒng)的封裝構(gòu)造及其制造方法，能夠 解決前述的缺點。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一目的在于提供一種微機電系統(tǒng)的封裝構(gòu)造，其第一、第二 及第三層板通過印刷電路板制程所完成的制造成本較低。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種微機電系統(tǒng)的封裝構(gòu)造，其金屬薄膜 與該金屬電極片的鍍層厚度越厚，則該金屬薄膜與該金屬電極片的間隙越 小。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種微機電系統(tǒng)的封裝構(gòu)造，其第三層板 包含有金屬層分別位于該上下表面上，具有電磁遮蔽的保護作用。
為達上述目的，本發(fā)明提供一種微機電系統(tǒng)的封裝構(gòu)造包含一第一層 板、 一第二層板及一壓合材料。該第一層板具有一上表面及一下表面，并 包含一第一下金屬線路、 一金屬薄膜及一第一貫穿開口，其中該下表面是 相對于該上表面，該第一下金屬線路是位于該下表面上，該金屬薄膜是配 置于該第一下金屬線路上，且該第一貫穿開口由該上表面延伸至該下表面。 該第二層板具有一上表面及一下表面，并包含一第二上金屬線路及一金屬 電極片，其中該下表面是相對于該上表面，該第二上金屬線路是位于該上 表面上，該金屬電極片是配置于該第二上金屬線路上，且該金屬電極片是 對應(yīng)于該金屬薄膜。該壓合材料是配置于該第一下金屬線路與該第二上金 屬線路之間，并包含一中空部分，用以容納該金屬薄膜及該金屬電極片， 其中該金屬薄膜、該中空部分及該金屬電極片形成一感應(yīng)單元，且該感應(yīng) 單元是對應(yīng)于該第一貫穿開口。該微機電系統(tǒng)的封裝構(gòu)造另包含一第三層 板，其固定于該封膠體上，并包含一貫穿開孔，其對應(yīng)于該第二貫穿開口。
本發(fā)明的第一、第二及第三層板皆包含有金屬層或金屬線路分別位于 該上下表面上，特別是該第一及第二層板包含有金屬薄膜與金屬電極片位 于該金屬線路上，因此該第一、第二及第三層板的材料及制程皆類似于一 般印刷電路板。相較于先前技術(shù)通過數(shù)個掩膜及微影蝕刻制程所完成的封
再者，本發(fā)明的電鍍后該金屬薄膜與該金屬電極片的鍍層厚度越厚，則該 金屬薄膜與該金屬電極片的間隙越小，如此可使該金屬薄膜與該金屬電極
片的間隙小于該預(yù)定值。另外，由于該第三層板包含有金屬層分別位于該 上下表面上，因此該該第三層板具有電磁遮蔽的保護作用。為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點能更明顯，下文將配 合所附圖示，作詳細說明如下。


圖1為先前技術(shù)的麥克風的微機電系統(tǒng)(MEMS)的封裝構(gòu)造的剖面示意圖。
圖2為本發(fā)明的 一 實施例的微機電系統(tǒng)的封裝構(gòu)造的剖面示意圖。 圖3a及圖3b為本發(fā)明的該實施例的金屬薄膜的平面及剖面示意圖。 圖4為本發(fā)明的該實施例的微機電系統(tǒng)的封裝構(gòu)造的制造方法的流程圖。
圖5至圖15為本發(fā)明的該實施例的具有微機電系統(tǒng)的封裝構(gòu)造的制 造方法的剖面示意圖。
具體實施例方式
參考圖2,其顯示本發(fā)明的一實施例的微機電系統(tǒng)(MEMS)的封裝構(gòu)造 100。該微機電系統(tǒng)的封裝構(gòu)造100包含一第一層板110、 一第二層板130 及一壓合材料150。該第一層板110具有一上表面112及一下表面114， 其中該下表面114是相對于該上表面112。該第一層板110包含一第一上 金屬線路116、 一第一下金屬線路118、 一金屬薄膜120及一第一貫穿開 口 122,其中該第一上金屬線路116是位于該上表面112上，該第一下金 屬線路118是位于該下表面114上，該金屬薄膜120是配置于該第一下金 屬線路118上，且該第一貫穿開口 122由該上表面112延伸至該下表面 114。該第一上金屬線路116及該第一下金屬線路118是可為銅所制。該 金屬薄膜120是可為鎳/金所制，并通過諸如兩次電鍍制程而形成于該第一 下金屬線路118上。該第一層板110為三氮雜苯(Bismaleimide Triazine; BT)樹脂所制。
該第二層板130具有一上表面132及一下表面134,其中該下表面134 是相對于該上表面132。該第二層板130包含一第二上金屬線路136、 一 第二下金屬線路138及一金屬電極片140,其中該第二上金屬線路136是位于該上表面132上，該第二下金屬線路138是位于該下表面134上，該 金屬電極片140是配置于該第二上金屬線路136上，且該金屬電極片140 是對應(yīng)于該金屬薄膜120。該金屬電極片140是可為鎳/金所制，并通過諸 如兩次電鍍制程而形成于該第二上金屬線路136上。該第二上金屬線路 136及該第二下金屬線路138是可為銅所制。該第二層板130是可為三氮 雜苯(Bismaleimide Triazine; BT)樹脂所制。
該壓合材料150是配置于該第一下金屬線路118與該第二上金屬線路 136之間，并包含一中空部分152，用以容納該金屬薄膜120及該金屬電 極片140。該壓合材料150是可為聚丙烯(Polypropylene; PP)樹脂。該金 屬薄膜120、該中空部分152及該金屬電極140片形成一感應(yīng)單元142, 且該感應(yīng)單元142是對應(yīng)于該第一層板110的第一貫穿開口 122。該感應(yīng) 單元142是可用以被聲音所驅(qū)動而接收一振動信號。該感應(yīng)單元142為一 微機電組件，諸如該金屬薄膜120、該中空部分152及該金屬電極140片 形成一電容組件。參考圖3a及圖3b,該金屬薄膜120包含數(shù)個貫穿孔121, 用以被聲音所穿透，更有效地驅(qū)動該金屬薄膜120而接收該振動信號。詳 細而言，根據(jù)電容的計算公式
C = (￡A)/d
電容C的大小與該金屬薄膜120或該金屬電極片140的面積A及介 質(zhì)的介電是數(shù)e成正比，而與該金屬薄膜120與該金屬電極片140的間隙 d成反比。因此，聲音振動所產(chǎn)生的該金屬薄膜120與該金屬電極片140 的間隙變化量將造成電容值變化量。換言之，計算電容值變化量則可推算 出聲音振動所產(chǎn)生的該金屬薄膜120與該金屬電極片140的間隙變化量， 進而得知該振動信號的大小。再者，該金屬薄膜120與該金屬電極片140 的間隙須小于一預(yù)定值，諸如25ium,如此才能使電容值造成足夠大的變 化量，以方便計算電容值變化量。由于本發(fā)明的該金屬薄膜120與該金屬 電極片140是通過電鍍制程而形成，因此該金屬薄膜120與該金屬電極片 140的間隙可取決于電鍍后該金屬薄膜120與該金屬電極片140的鍍層厚 度。換言之，電鍍后該金屬薄膜120與該金屬電極片140的鍍層厚度越厚， 則該金屬薄膜120與該金屬電極片140的間隙越小，如此可使該金屬薄膜120與該金屬電極片140的間隙小于該預(yù)定值。
再參考圖2， 一芯片(諸如操作數(shù)件)154是固設(shè)于該第一層板110的上 表面112上，并電性連接至該金屬薄膜120與該金屬電極片140,用以計 算電容值變化量，進而得知該振動信號的大小。詳細而言，該芯片154是 可通過諸如打線接合或覆晶接合制程而依序經(jīng)由一接墊156、該第一上金 屬線路116、 一鍍通孔158及該第一下金屬線路118電性連接至該金屬薄 膜120。再者，該芯片154是可依序通過一接墊162、該第一上金屬線路 116、 一鍍通孔164、該第二下金屬線路138、 一鍍通孔化6及該第二上金 屬線路136電性連接至該金屬電極片140?；蛘?，該芯片是可依序通過一 接墊、該第一上金屬線路、 一鍍通孔(圖未示)及該第二上金屬線路電性連 接至該金屬電極片。
一封膠體168是用以包覆該芯片154,并具有一第二貫穿開口 172, 其中該第二貫穿開口 172對應(yīng)于該第一貫穿開口 122。
一第三層板180是固定于該封膠體168上，并包含一貫穿開孔174， 其對應(yīng)于該第二貫穿開口 172。該第三層板180具有一上表面182及一下 表面184，該下表面184是相對于該上表面182，且該第三層板180包含 一第三上金屬層186及一第三下金屬層188分別位于該上下表面182、 184 上。由于該第三層板180包含有金屬層186、188分別位于該上下表面182、 184上，因此該第三層板180具有電磁遮蔽的保護作用。該第三上金屬層 186及該第三下金屬層188是可為銅所制。該第三層板180是可為三氮雜 苯(Bismaleimide Triazine; BT)樹脂所制。
本發(fā)明的第一、第二及第三層板皆包含有金屬層或金屬線路分別位于 該上下表面上，特別是該第一及第二層板包含有金屬薄膜與金屬電極片位 于該金屬線路上，因此該第一、第二及第三層板的材料及制程皆類似于一 般印刷電路板。相較于先前技術(shù)通過數(shù)個掩膜及微影蝕刻制程所完成的封
參考圖4,其顯示本發(fā)明的該實施例的微機電系統(tǒng)(MEMS)的封裝構(gòu)造 100的制造方法。在步驟202中，提供一第一層板110，其中該第一層板 110具有一上表面112及一下表面114，并包含一第一上下金屬層116 、118分別位于該上下表面112、 114上，如圖5所示。然后，將一鍍通孔 158形成該上表面112及下表面114之間，用以將該第一上下金屬層116 、 118彼此電性連接，如圖6所示。在步驟204中，將一金屬薄膜120形成 于該第一下金屬層118上，如圖7所示。該金屬薄膜120是可為鎳/金所制， 并通過諸如兩次電鍍制程而形成于該第一下金屬層118上。然后，通過諸 如機械鉆孔制程將數(shù)個貫穿孔形成于該金屬薄膜120上。在步驟206中， 通過諸如雷射鉆孔制程將一第一貫穿開口 122由該上表面112上的該第一 上金屬層116貫穿至該下表面114，如圖7所示。在步驟208中，將該第 一下金屬層118圖案化成該第一下金屬線路118，并移除位于該第一貫穿 開口 122的該第一下金屬層118 ,如圖8所示。在步驟210中，提供一第二層板130,其中該第二層板130具有一上 表面132及一下表面134，并包含一第二上下金屬層136 、 138分別位于 該上下表面132、 134上，如圖9所示。然后，將一鍍通孔166形成該上 表面132及下表面134之間，用以將該第二上下金屬層136、 138彼此電 性連接，如圖10所示。在步驟212中，將一金屬電極片140形成于該第 二上金屬層136上。該金屬電極片140是可為鎳/金所制，并通過諸如兩次 電鍍制程而形成于該第二上金屬線路136上。同時，通過相同電鍍制程可 將焊墊141形成于該第二下金屬層138上，如圖11所示。在步驟214中， 將該第二上金屬層136圖案化成該第二上金屬線路136,如圖12所示。在步驟216中，通過一壓合制程，將一壓合材料150形成于該第一下 金屬線路118與該第二上金屬線路136之間，如圖13a及圖13b所示。該 壓合材料150包含一中空部分152，該中空部分152是用以容納該金屬薄 膜120及該金屬電極片140,該金屬電極片140是對應(yīng)于該金屬薄膜120， 該金屬薄膜120、該中空部分152及該金屬電極片140形成一感應(yīng)單元 142(諸如電容組件)，且該感應(yīng)單元142是對應(yīng)于該第一貫穿開口 122。該 金屬薄膜120與該金屬電極片140的間隙可取決于電鍍后該金屬薄膜120 與該金屬電極片140的鍍層厚度，因此電鍍后該金屬薄膜120與該金屬電 極片140的鍍層厚度越厚，則該金屬薄膜120與該金屬電極片140的間隙 越小。然后，將兩鍍通孔164、 165貫穿該第一層板110、壓合材料150及 第二層板130,其中該鍍通孔164用以將該第一上金屬層116電性連接至 該第二下金屬層138 ,而該鍍通孔165用以將該第一上金屬層116電性連 接至該焊墊141，如圖14所示。然后，將兩接墊156、 162形成于該第一 上金屬層116上。將該第一上金屬層116及第二下金屬層138分別圖案化 成該第一上金屬線路116及第二下金屬線路138。將一防焊層190形成于 該第二下金屬線路138上，并棵露出該焊墊141,如圖15所示。在步驟218中，將一芯片154固設(shè)于該第一層板110的上表面112 上，并電性連接至該金屬薄膜120及該金屬電極片140,如圖2所示。提 供一封膠體168,用以包覆該芯片154,并具有一第二貫穿開口 172,其 中該第二貫穿開口 172對應(yīng)于該第一貫穿開口 122,如圖2所示。在步驟 220中，將一第三層板180固定于該封膠體168上，如圖2所示。該第三 層板180包含一貫穿開孔174,其對應(yīng)于該第二貫穿開口 172。該第三層 板180具有一上表面182及一下表面184,該下表面184是相對于該上表 面182,且該第三層板180包含一第三上金屬層186及一第三下金屬層188 分別位于該上下表面182、184上。由于該第三層板180包含有金屬層186、 188分別位于該上下表面182、 184上，因此該第三層板180具有電磁遮 蔽的保護作用。雖然本發(fā)明已以前述實施例揭示，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本 發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)， 當可作各種的更動與修改。因此本發(fā)明的保護范圍當視所附的權(quán)利要求所 界定者為準。
權(quán)利要求
1. 一種微機電系統(tǒng)的封裝構(gòu)造，包含第一層板，具有上表面及下表面，并包含第一下金屬線路、金屬薄膜及第一貫穿開口，其中該下表面是相對于該上表面，該第一下金屬線路是位于該下表面上，該金屬薄膜是配置于該第一下金屬線路上，且該第一貫穿開口由該上表面延伸至該下表面；第二層板，具有上表面及下表面，并包含第二上金屬線路及一金屬電極片，其中該下表面是相對于該上表面，該第二上金屬線路是位于該上表面上，該金屬電極片是配置于該第二上金屬線路上，且該金屬電極片是對應(yīng)于該金屬薄膜；以及壓合材料，配置于該第一下金屬線路與該第二上金屬線路之間，并包含一中空部分，用以容納該金屬薄膜及該金屬電極片，其中該金屬薄膜、該中空部分及該金屬電極片形成一感應(yīng)單元，且該感應(yīng)單元是對應(yīng)于該第一貫穿開口。
2. 如權(quán)利要求1所述的微機電系統(tǒng)的封裝構(gòu)造，另包含芯片，固設(shè)于該第一層板的上表面上，并電性連接至該金屬薄膜與該 金屬電極片；以及封膠體，用以包覆該芯片，并具有第二貫穿開口，其中該第二貫穿開 口對應(yīng)于該第一貫穿開口。
3. 如權(quán)利要求1所述的微機電系統(tǒng)的封裝構(gòu)造，另包含 第三層板，固定于該封膠體上，并包含一貫穿開孔，其對應(yīng)于該第二貫穿開口，其中該第三層板具有上表面及下表面，該下表面是相對于該上 表面，且該第三層板包含第三上金屬層及第三下金屬層分別位于該上下表 面上。
4. 如權(quán)利要求2所述的微機電系統(tǒng)的封裝構(gòu)造，其中該第一層板另包含第一上金屬線路及第一鍍通孔，且該芯片是依序通過該第一上金屬線路、 該第一鍍通孔及該第一下金屬線路電性連接至該金屬薄膜。
5. 如權(quán)利要求4所述的微機電系統(tǒng)的封裝構(gòu)造，另包含 第二鍍通孔，其中該芯片是依序通過該第一上金屬線路、該第二鍍通孔及該第二上金屬線路電性連接至該金屬電極片。
6. 如權(quán)利要求1所述的微機電系統(tǒng)的封裝構(gòu)造，其中該金屬薄膜與該 金屬電極片的間隙是小于25(Lim 。
7. 如權(quán)利要求1所述的微機電系統(tǒng)的封裝構(gòu)造，其中該金屬薄膜包含 數(shù)個貫穿孔。
8. —種微機電系統(tǒng)的封裝構(gòu)造，包含 第一層板，包含金屬薄膜及第一貫穿開口；第二層板，包含金屬電極片，其中該金屬電極片是對應(yīng)于該金屬薄膜； 壓合材料，配置于該第一層板與該第二層板之間，并包含一中空部分， 用以容納該金屬薄膜及該金屬電極片，其中該金屬薄膜、該中空部分及該 金屬電極片形成一感應(yīng)單元，且該感應(yīng)單元是對應(yīng)于該第一貫穿開口 。 芯片，固設(shè)于該第一層板上，并電性連接至該金屬薄膜與該金屬電極片；封膠體，用以包覆該芯片，并具有第二貫穿開口，其中該第二貫穿開 口對應(yīng)于該第一貫穿開口；以及第三層板，固定于該封膠體上，并包含一貫穿開孔，其對應(yīng)于該第二 貫穿開口，其中該第三層板具有上表面及下表面，該下表面是相對于該上 表面，且該第三層板包含第三上金屬層及第三下金屬層分別位于該上下表 面上。
9. 如權(quán)利要求8所述的微機電系統(tǒng)的封裝構(gòu)造，其中該金屬薄膜與該金屬電極片的間隙是小于25pm。
10. 如權(quán)利要求8所述的微機電系統(tǒng)的封裝構(gòu)造，其中該金屬薄膜包 含數(shù)個貫穿孔。
11. 一種微機電系統(tǒng)的封裝構(gòu)造的制造方法，包含下列步驟 提供第一層板，其中該第一層板具有上表面及下表面，并包含第一下金屬層位于該下表面上；將金屬薄膜形成于該第一下金屬層上；將第一貫穿開口由該上表面貫穿至該下表面；將該第一下金屬層圖案化成該第一下金屬線路，并移除位于該第一貫 穿開口的該第一下金屬層；提供第二層板，其中該第二層板具有上表面及下表面，并包含第二上 金屬層位于該上表面上；將金屬電極片形成于該第二上金屬層上；將該第二上金屬層圖案化成該第二上金屬線路；以及通過壓合制程，將壓合材料形成于該第一下金屬線路與該第二上金屬 線路之間，其中該壓合材料包含中空部分，該中空部分是用以容納該金屬 薄膜及該金屬電極片，該金屬電極片是對應(yīng)于該金屬薄膜，該金屬薄膜、 該中空部分及該金屬電極片形成感應(yīng)單元，且該感應(yīng)單元是對應(yīng)于該第一 貫穿開口。
12. 如權(quán)利要求11所述的制造方法，另包含下列步驟將芯片固設(shè)于該第一層板的上表面上，并電性連接至該金屬薄膜與該 金屬電極片；以及提供封膠體，用以包覆該芯片，并具有第二貫穿開口，其中該第二貫 穿開口對應(yīng)于該第一貫穿開口。
13. 如權(quán)利要求12所述的制造方法，另包含下列步驟將第三層板固定于該封膠體上，其中第三層板包含一貫穿開孔，其對 應(yīng)于該第二貫穿開口，其中該第三層板具有上表面及下表面，該下表面是 相對于該上表面，且該第三層板包含第三上金屬層及第三下金屬層分別位 于該上下表面上。
14.如權(quán)利要求11所迷的制造方法，另包含下列步驟 將數(shù)個貫穿孔形成于該金屬薄膜上。
全文摘要
一種微機電系統(tǒng)封裝構(gòu)造包含一第一及第二層板及一壓合材料。該第一層板包含一下金屬線路、一金屬薄膜及一貫穿開口，該下金屬線路位于該第一層板的下表面上，該金屬薄膜配置于該下金屬線路上。該第二層板包含一上金屬線路及一金屬電極片，該上金屬線路位于該第二層板的上表面上，該金屬電極片配置于該上金屬線路上，且該金屬電極片對應(yīng)于該金屬薄膜。該壓合材料配置于該下金屬線路與該上金屬線路之間，并包含一中空部分，用以容納該金屬薄膜及該金屬電極片，該金屬薄膜、該中空部分及該金屬電極片形成一感應(yīng)單元，其對應(yīng)于該貫穿開口。
文檔編號B81B7/00GK101249936SQ200810092709
公開日2008年8月27日 申請日期2008年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月10日
發(fā)明者李明錦, 楊學(xué)安, 王盟仁, 王維中, 鄭鳳珍, 黃蔚彬 申請人:日月光半導(dǎo)體制造股份有限公司