專(zhuān)利名稱(chēng)：微機(jī)電系統(tǒng)(mems)封裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)封裝。
背景技術(shù)：
換能器通常將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械信號(hào)或振動(dòng)，和/或?qū)C(jī)械信號(hào)或振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電 信號(hào)。特別地，聲換能器在發(fā)送模式下(例如，揚(yáng)聲器應(yīng)用)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲信號(hào)(聲波)，和/或在接收模式下(例如，麥克風(fēng)應(yīng)用)將接收到的聲波轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。諸如超聲換能器等的換能器在包括過(guò)濾器的各種電子應(yīng)用中設(shè)置。隨著減小很多組件的尺寸的需求在持續(xù)，對(duì)減小了尺寸的換能器的需求也在増加。這已經(jīng)引出了相對(duì)較小的換能器，其可以根據(jù)諸如微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)等各種技術(shù)來(lái)微加工。諸如壓電超聲換能器(PMUT)等各種類(lèi)型的MEMS換能器包括形成在薄膜上的諧振器堆疊，該諧振器堆疊具有在兩個(gè)導(dǎo)電板(電極)之間的壓電材料層。膜可以在穿過(guò)基板的腔的上方、形成在基板上。通常，基板由諸如硅(Si)等與半導(dǎo)體エ藝兼容的材料形成。換能器可通過(guò)拋光換能器基板的背面并且將經(jīng)過(guò)拋光的換能器基板直接安裝到封裝基板上來(lái)進(jìn)行封裝。例如，當(dāng)換能器被包括在引線(xiàn)框架封裝中時(shí)，換能器基板通常不安裝在金屬封裝基板上。在已知的封裝中，換能器的熱膨脹系數(shù)(CTE)與其安裝在其中的封裝的CTE明顯不同。通常，CTE指示材料或結(jié)構(gòu)相對(duì)于溫度變化的變化率或比例。換能器CTE和封裝CTE之間的差導(dǎo)致在封裝エ藝期間和操作期間對(duì)溫度變化的不同反應(yīng)，這在換能器上強(qiáng)加了物理應(yīng)カ。換句話(huà)說(shuō)，在MEMS彎曲模式和/或厚度模式換能器中由于芯片安裝和操作溫度變化而引起的參數(shù)轉(zhuǎn)變的起因，是換能器材料和封裝材料之間的熱性質(zhì)的配合不當(dāng)。由于密切的物理接觸以及各自材料之間明顯的CTE配合不當(dāng)，在換能器基板和換能器基板所連接到的封裝基板之間應(yīng)カ最明顯。在MEMS換能器被封裝以后，該封裝與系統(tǒng)級(jí)印刷電路板對(duì)準(zhǔn)并且安裝在系統(tǒng)級(jí)印刷電路板上。在已知的MEMS封裝中，對(duì)準(zhǔn)エ藝增加了制作エ藝的復(fù)雜性并且經(jīng)常不能提供MEMS換能器的適當(dāng)?shù)膶?duì)準(zhǔn)。需要至少克服了上述已知MEMS封裝的缺點(diǎn)的MEMS封裝。

發(fā)明內(nèi)容
在代表實(shí)施例中,微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)換能器器件被安裝到基板上。微機(jī)電系統(tǒng)換能器器件包括封裝基板，其具有第一熱膨脹系數(shù)(CTE);以及換能器基板，其包括換能器，換能器基板布置在封裝基板的上方，其中換能器基板具有與第一 CTE基本相同的第二 CTE。在另ー個(gè)代表實(shí)施例中，微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)換能器器件包括封裝基板,其具有第一熱膨脹系數(shù)(CTE);換能器基板，其包括換能器，換能器基板布置在封裝基板的上方，其中換能器基板具有與第一 CTE基本相同的第二 CTE。


參考附圖閱讀時(shí)、根據(jù)下面的詳細(xì)描述能最好地理解示例實(shí)施例。需要強(qiáng)調(diào)的是，各種特征不一定是按比例繪制的。事實(shí)上，為了清楚的討論，尺寸可以任意 増大或減小。無(wú)論是應(yīng)用和實(shí)踐，相似的參考標(biāo)記指的是相似的元件。圖IA和IB是根據(jù)代表實(shí)施例、MEMS封裝的等距分解視圖。圖2A-2B是根據(jù)代表實(shí)施例、MEMS封裝的等距分解視圖。圖3是根據(jù)代表實(shí)施例、安裝到基板上的MEMS封裝的截面圖。
具體實(shí)施例方式在下面的詳細(xì)描述中，出于說(shuō)明且不進(jìn)行限制的目的，公開(kāi)為了提供對(duì)本教導(dǎo)的徹底理解，陳述了公開(kāi)具體細(xì)節(jié)的代表實(shí)施例。然而，已經(jīng)受益于本公開(kāi)的本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將明白，不脫離這里所公開(kāi)的具體細(xì)節(jié)的、根據(jù)本教導(dǎo)的其他實(shí)施例仍然在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。而且，可以省略已知裝置和方法的描述以不模糊代表實(shí)施例的描述。這樣的方法和裝置顯然在本教導(dǎo)的范圍內(nèi)。通常，認(rèn)為這里所描繪的附圖和各種元件不是按比例繪制的。此外，諸如“上方”、“下方”、“頂部”、“底部”、“上面”、“下面”、“左”、“右”、“豎直”和“水平”等相對(duì)概念用于描述如附圖所示的、各種元件與其他元件的關(guān)系。認(rèn)為這些相對(duì)概念除了在附圖中描繪的取向夕卜、還意圖包括器件和/或組件的不同取向。例如，如果器件相對(duì)于附圖中的視圖反轉(zhuǎn)，則例如被描述為在另ー個(gè)元件“上方”的元件現(xiàn)在將會(huì)在那個(gè)元件的“下方”。類(lèi)似地，如果器件相對(duì)于附圖中的視圖旋轉(zhuǎn)90度，則例如被描述為“豎直”的元件現(xiàn)在將是“水平”的。根據(jù)各種實(shí)施例，諸如MEMS超聲換能器或PMUT等的換能器器件，包括封裝基板，其具有第一熱膨脹系數(shù)(CTE);換能器，其包括布置在換能器基板上方的有效區(qū)域、具有與第一 CTE基本相同的第二 CTE的換能器基板；以及在封裝基板中的開(kāi)ロ，該開(kāi)ロ被配置為接收并且發(fā)送來(lái)自換能器的機(jī)械波。圖IA是根據(jù)代表實(shí)施例的MEMS換能器器件100的等距分解視圖。MEMS換能器器件100包括封裝基板101、換能器基板102、封蓋103和隔板104。如下面更充分描述地，在封裝基板101中的開(kāi)ロ 105被配置為從設(shè)置在換能器基板102上方的多個(gè)換能器106接收并且向其發(fā)送機(jī)械波(例如，超聲波)。在當(dāng)前所示的實(shí)施例中，有三個(gè)(3)換能器106。需要強(qiáng)調(diào)的是這僅僅是說(shuō)明性的，并且可在換能器基板102的上方設(shè)置更多或更少的換能器106。雖然認(rèn)為在不脫離本教導(dǎo)的范圍內(nèi)可以結(jié)合其他類(lèi)型的換能器，但是例如換能器106可以是超聲MEMS換能器。換能器106被示出為環(huán)形諧振器，其中截面是從中間獲取的。雖然在不脫離本教導(dǎo)的范圍內(nèi)、可以設(shè)想其他的形狀，包括但不限于橢圓形、正方形、矩形等，但是例如換能器106可以基本上是圓形形狀。換能器基板102包括硅(Si)、或者硅鍺(SiGe)、或者絕緣硅(SOI)、或者神化鎵(GaAs)、或者磷化銦(InP)、或者藍(lán)寶石、或者氧化鋁、或者摻雜的Si02(例如，硼硅玻璃(BSG)或Pyrex )。在其他的考慮當(dāng)中，為換能器基板102選取的材料對(duì)于將電連接和電子器件一體化有用，從而減小尺寸和成本。在代表實(shí)施例中，封裝基板101可以是氧化鋁、藍(lán)寶石或者在已經(jīng)受益于本公開(kāi)的背景技術(shù)的本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員的見(jiàn)識(shí)范圍內(nèi)的具有相對(duì)較高密度的陶瓷材料。為封裝基板101選取的材料被選擇為提供與換能器基板102的CTE基本匹配的CTE。特別地，封裝基板101的CTE被選擇為盡可能接近換能器基本102的CTE，同時(shí)考慮到其他期望的材料性質(zhì)，諸如容易在其上制作有用特征(例如，金屬化、觸點(diǎn)、開(kāi)ロ)、容易將電連接和電子器件一體化、可靠性和成本等。例如，在代表實(shí)施例中，換能器基板102是硅(Si)，其具有約3. Oppm/0C的CTE，并且封裝基板101是氧化鋁，其具有約
6.Oppm/°C 的 CTE。
在代表實(shí)施例中，換能器106可以是利用MEMS技術(shù)制作的PMUT。換能器106的組件和配置的進(jìn)ー步細(xì)節(jié)可以在與Timothy LeClair等共有的、于2010年7月28日提交的題為 “MEMS Transducer Device having Stress Mitigation Structure and Method ofFabricating the Same”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 12/844，857中找到。該申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用具體地結(jié)合于此。一般地，在與Ruby等共有的美國(guó)專(zhuān)利No. 5，587，620,5, 583，153，6，384，697 以及 7，275，292 ;與 Bradley 共有的美國(guó)專(zhuān)利 No. 6，828，713 ;與 Fazzio 等共有的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2008/0122320和No. 2008/0122317 ;與Jameala等共有的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2007/0205850 ;與Ruby等共有的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2008/0258842 ;與Feng等共有的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2006/0103492 ;以及與Martin等共有的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 12/495, 443中，描述了用于制作換能器106的方法、材料和結(jié)構(gòu)的示例。這些共有的專(zhuān)利、專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)和專(zhuān)利申請(qǐng)通過(guò)引用具體地結(jié)合于此。當(dāng)換能器106是PMUT時(shí)，例如，通過(guò)壓電材料(未示出)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在各種替換實(shí)施例中，MEMS換能器器件100可以是具有以應(yīng)力作為重要參數(shù)的膜的任意類(lèi)型的微機(jī)械換能器，諸如電容微機(jī)械超聲換能器(CMUT)等，在這種情況下，通過(guò)電容變化來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。應(yīng)該理解，在不脫離本教導(dǎo)的范圍的條件下，可以結(jié)合其他類(lèi)型和布局的換能器。封蓋103設(shè)置在封裝基板101的上方并且包圍換能器基板102。在其他功能中，封蓋103提供防止碎屑接觸換能器106的保護(hù)。在代表實(shí)施例中，封蓋103包括塑料、鋁、鋼、銅、黃銅或其他適合的材料。如這里所更充分描述地，封蓋的尺寸適合通過(guò)在MEMS換能器器件100所安裝到的電路板(在圖IA中未示出)或其他基板中的開(kāi)ロ。開(kāi)ロ 108設(shè)置在封裝基板101中，并且定位成容納各個(gè)柱109 (在圖IA中僅能看見(jiàn)ー個(gè)柱109)以將封蓋103固定在換能器基板102的上方并且固定到封裝基板101上。開(kāi)ロ 108可延伸通過(guò)封裝基板101并且通過(guò)激光鉆孔或其他已知技術(shù)形成?？墒褂眠m合的粘合劑將109固定到封裝基板101。隔板104設(shè)置在封裝基板101中的開(kāi)ロ 105的上方。隔板104包括多個(gè)孔107，以使得從換能器106發(fā)射的或者入射到換能器106上的機(jī)械波可以在沒(méi)有明顯干擾或阻礙的情況下穿過(guò)隔板104。隔板104保護(hù)換能器106避免對(duì)換能器106的性能有不利影響的碎屑或其他物體的傷害。作為說(shuō)明，隔板104包括與封裝基板101相同的材料。通過(guò)已知的激光鉆孔方法在毛坯基板上加工孔107。作為說(shuō)明，孔107具有O. 015in(15mils)的直徑。通常，當(dāng)使用激光鉆孔技術(shù)來(lái)形成孔107吋，孔107的直徑與封裝基板101的厚度基本相同。在代表實(shí)施例中，利用弓丨線(xiàn)接合110來(lái)實(shí)現(xiàn)到換能器106的電連接，其中弓丨線(xiàn)接合110將換能器基板102上的觸點(diǎn)111連接到封裝基板101上的觸點(diǎn)112。如下面所更充分描述地，觸點(diǎn)112提供與在通過(guò)換能器106進(jìn)行的信號(hào)發(fā)送和接收中有用的電子電路和組件的電連接。觸點(diǎn)111、112通過(guò)金屬化技術(shù)分別設(shè)置在換能器基板102和封裝基板101上。作為說(shuō)明，觸點(diǎn)包括諸如金(Au)、銅(Cu)或鋁(Al)或者諸如金錫合金等適合的導(dǎo)電合金。特別地，如回顧圖IA可以理解地，觸點(diǎn)112由封蓋103部分覆蓋。
連接墊片113設(shè)置在封裝基板101的上方，孔114設(shè)置成通過(guò)封裝基板。如下面所更充分描述地，連接墊片113與電路基板(在圖IA中未示出)上的接觸墊片相接觸，以將MEMS換能器器件100固定(例如，粘結(jié))到其上。在實(shí)施例中，封蓋103至少部分地布置在連接墊片113和孔114上方。作為說(shuō)明，連接墊片113的ー個(gè)或兩個(gè)通過(guò)孔114連接到接地層(如下面所述的屏蔽層117)，以確保適當(dāng)?shù)慕拥夭⑶冶苊狻捌〉摹苯拥亍DIB是根據(jù)代表實(shí)施例MEMS換能器器件100的等距分解視圖。由于圖IB呈現(xiàn)上述MEMS換能器器件100的不同的透視，因此不再重復(fù)在圖IA的描述中提供的很多共同方面的細(xì)節(jié)。換能器基板102包括與各個(gè)換能器106 (在圖IB中不可見(jiàn))對(duì)準(zhǔn)的腔115。腔115提供用于機(jī)械波去往換能器106和從換能器106出來(lái)的路徑。腔115還在封裝基板101中的開(kāi)ロ 105和隔板104的上方對(duì)準(zhǔn)。腔115具有比較高的深寬比，并且通過(guò)諸如稱(chēng)作“博施方法”的干反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)等已知方法來(lái)形成。很多上述通過(guò)引用結(jié)合的共有文獻(xiàn)提供腔115的制作的細(xì)節(jié)并且這里一般不再重復(fù)。封蓋103包括腔116，其中換能器基板102被放置在腔116中。這樣，在裝配之后，封蓋103將換能器基板102封入其中。封蓋103提供將換能器106與碎屑和濕氣相隔離的保護(hù)。此外，腔116的深度選取為對(duì)于換能器106提供聲學(xué)背板(acoustic backplane)。有益的是，聲學(xué)背板促進(jìn)從換能器106發(fā)出的機(jī)械波的頻率穩(wěn)定性。在代表實(shí)施例中，屏蔽層117設(shè)置在封裝基板101的第一側(cè)118上并且與封裝基板101的其上布置換能器基板102的第二側(cè)119相対。作為說(shuō)明屏蔽層117包括金屬或金屬合金并且通過(guò)已知技術(shù)印刷在封裝基板101上。屏蔽層117提供接地層并且阻止雜散的電磁信號(hào)(例如，射頻信號(hào))不利地干擾換能器106的操作。圖2A是根據(jù)代表實(shí)施例MEMS換能器器件200的等距分解視圖。MEMS換能器器件200包括關(guān)于圖IA的代表實(shí)施例描述的封裝基板101、換能器基板102和封蓋103。MEMS換能器器件200還包括集成隔板201。集成隔板201包括多個(gè)孔202，其從第一側(cè)203到第ニ側(cè)204延伸通過(guò)封裝基板的厚度。在當(dāng)前所示的實(shí)施例中，有三個(gè)(3)換能器106。需要強(qiáng)調(diào)的是這僅僅是說(shuō)明性的，并且可在換能器基板102的上方設(shè)置更多或更少的換能器106。雖然認(rèn)為在不脫離本教導(dǎo)的范圍內(nèi)可以結(jié)合其他類(lèi)型的換能器，但是例如換能器106可以是超聲MEMS換能器。換能器106被示出為環(huán)形諧振器，其中截面是從中間獲取的。雖然在不脫離本教導(dǎo)的范圍內(nèi)可以設(shè)想其他的形狀，包括但不限于橢圓形、正方形、矩形等，但是例如換能器106可以基本上是圓形形狀。換能器基板102包括硅(Si)、硅鍺(SiGe)、絕緣硅(SOI)、神化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)、藍(lán)寶石、氧化鋁、摻雜的SiO2(例如，硼硅玻璃(BSG)或Pyrex )。在其他的考慮當(dāng)中，為換能器基板102選取的材料對(duì)于將電連接和電子器件一體化有用，從而減小尺寸和成本。為封裝基板101選取的材料被選擇為提供與換能器基板102的CTE基本匹配的CTE。特別地，封裝基板101的CTE被選擇為盡可能接近換能器基本102的CTE，同時(shí)考慮到其他期望的材料性質(zhì)，諸如容易在其上制作有用特征(例如，金屬化、觸點(diǎn)、開(kāi)ロ)、容易將電連接和電子器件一體化、可靠性和成本等。例如，在代表實(shí)施例中，換能器基板102是硅(Si)，其具有約3. 0ppm/°C的CTE，并且封裝基板101是氧化鋁，其具有約6. 0ppm/°C的CTE。在代表實(shí)施例中，換能器106可以是利用MEMS技術(shù)制作的PMUT。換能器106的組件和配置的進(jìn)ー步細(xì)節(jié)可以在通過(guò)引用結(jié)合于此的共有的美國(guó)專(zhuān)利、美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)和美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中找到。當(dāng)換能器106是PMUT時(shí)，例如，通過(guò)壓電材料(未示出)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在各種替換實(shí)施例中，MEMS換能器器件200可以是具有以應(yīng)力作為重要參數(shù)的膜的任意類(lèi)型的微機(jī)械換能器，諸如電容微機(jī)械超聲換能器(CMUT)等，在這種情況下，通過(guò)電容變化來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。應(yīng)該理解，在不脫離本教導(dǎo)的范圍的條件下，可以結(jié)合其他類(lèi)型和布局的換能器。封蓋103設(shè)置在封裝基板101的上方并且包圍換能器基板102。在其他功能中，封蓋103提供防止碎屑與換能器106接觸的保護(hù)。在代表實(shí)施例中，封蓋103包括塑料、鋁、鋼、銅、黃銅或其他適合的材料。如這里所更充分描述地，封蓋的尺寸適合通過(guò)在MEMS換能器器件200所安裝到的電路板(在圖2A中未示出)或其他基板中的開(kāi)ロ。開(kāi)ロ 108設(shè)置在封裝基板101中，并且定位成容納各個(gè)柱109 (在圖2A中僅能看見(jiàn)ー個(gè)柱109)以將封蓋103固定在換能器基板102的上方并且固定到封裝基板101上。開(kāi)ロ 108可從第一側(cè)203到第二側(cè)204延伸通過(guò)封裝基板101并且通過(guò)激光鉆孔或其他已知技術(shù)形成?？墒褂眠m合的粘合劑將109固定到封裝基板101。換能器基板102布置在集成隔板201的上方。集成隔板201包括從第一側(cè)203向第二側(cè)204延伸的孔202，以使得從換能器106發(fā)射的或者入射在換能器106上的機(jī)械波可以在沒(méi)有明顯干擾或阻礙的情況下穿過(guò)集成隔板201。201保護(hù)換能器106避免對(duì)換能器106的性能有不利影響的碎屑或其他物體的傷害。作為說(shuō)明，集成隔板201包括與封裝基板101相同的材料。通過(guò)已知的激光鉆孔方法在封裝基板101上加工孔202。作為說(shuō)明，孔202具有0.015in(15mils)的直徑。通常，當(dāng)使用激光鉆孔技術(shù)來(lái)形成孔202吋，孔202的直徑與封裝基板101的厚度基本相同。孔202具有與關(guān)于圖1A-1B的代表實(shí)施例的上述隔板104中的孔107相同的直徑。 在代表實(shí)施例中，利用弓丨線(xiàn)接合110來(lái)實(shí)現(xiàn)到換能器106的電連接，其中弓I線(xiàn)接合110將換能器基板102上的觸點(diǎn)111連接到封裝基板101上的觸點(diǎn)112。如下面所更充分描述地，觸點(diǎn)112提供與在通過(guò)換能器106進(jìn)行的信號(hào)發(fā)送和接收中有用的電子電路和組件的電連接。觸點(diǎn)111、112通過(guò)已知的金屬化技術(shù)分別設(shè)置在換能器基板102和封裝基板 101上。作為說(shuō)明，觸點(diǎn)包括諸如金(Au)、銅(Cu)或鋁(Al)或者諸如金錫合金等適合的導(dǎo)電合金。特別地，如回顧圖IA可以理解地，觸點(diǎn)112由封蓋103部分覆蓋。連接墊片113設(shè)置在封裝基板101的上方，孔114設(shè)置成通過(guò)封裝基板。如下面所更充分描述地，連接墊片113與電路基板(在圖2A中未示出)上的接觸墊片相接觸，以將MEMS換能器器件100固定(例如，粘結(jié))到其上。在實(shí)施例中，封蓋103至少部分地布置在連接墊片113和孔114上。作為說(shuō)明，連接墊片113的ー個(gè)或兩個(gè)通過(guò)孔114連接到接地層(如下面所述的屏蔽層117)，以確保適當(dāng)?shù)慕拥夭⑶冶苊狻捌〉摹苯拥?。圖2B是根據(jù)代表實(shí)施例MEMS換能器器件200的等距分解視圖。由于圖2B呈現(xiàn)上述MEMS換能器器件200的不同的透視，因此不再重復(fù)在圖2A的描述中提供的很多共同方面的細(xì)節(jié)。換能器基板102包括與各個(gè)換能器106 (在圖2B中不可見(jiàn))對(duì)準(zhǔn)的腔115。腔115提供用于機(jī)械波去往換能器106和從換能器106出來(lái)的路徑。腔115還在封裝基板101中的開(kāi)ロ 105和隔板104的上方對(duì)準(zhǔn)。腔115具有比較高的深寬比，并且通過(guò)諸如稱(chēng)作“博施方法”的干反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)等已知方法來(lái)形成。很多上述通過(guò)引用結(jié)合的共有文獻(xiàn)提 供腔115的制作的細(xì)節(jié)并且這里一般不再重復(fù)。封蓋103包括腔116，其中換能器基板102被放置在腔116中。這樣，在裝配之后，封蓋103將換能器基板102封入其中。封蓋103提供將換能器106與碎屑和濕氣相隔離的保護(hù)。此外，腔116的深度選取為對(duì)于換能器106提供聲學(xué)背板(acoustic backplane)。有益的是，聲學(xué)背板促進(jìn)從換能器106發(fā)出的機(jī)械波的頻率穩(wěn)定性。在代表實(shí)施例中，屏蔽層117設(shè)置在封裝基板101的第一側(cè)203上。作為說(shuō)明屏蔽層117包括金屬或金屬合金并且通過(guò)已知技術(shù)印刷在封裝基板101上。屏蔽層117提供接地層并且阻止雜散的電磁信號(hào)(例如，射頻信號(hào))不利地干擾換能器106的操作。圖3是根據(jù)代表實(shí)施例安裝在基板301上的MEMS換能器器件100的截面圖。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將明白，可以通過(guò)當(dāng)前所述的技術(shù)將圖2A-2B所描繪的MEMS換能器器件200安裝在基板301上。如圖3所示，基板301具有寬度為“w”的開(kāi)ロ。電路跡線(xiàn)302電連接到封裝基板101的觸點(diǎn)112，以使得電信號(hào)可以被發(fā)送到換能器106以及從換能器106發(fā)送。觸點(diǎn)112通常焊接到基板301上的電路跡線(xiàn)。連接墊片113也被焊接到基板301，以在機(jī)械方面將MEMS換能器器件100固定到封裝基板101。在代表實(shí)施例中，基板301是電路板(例如，F(xiàn)R4)，其具有布置在基板301的第一側(cè)303的上方的電路跡線(xiàn)302。此外，在通過(guò)換能器106發(fā)送和接收信號(hào)時(shí)有用的電子組件(未示出)和電子電路(未示出)設(shè)置在基板301的第一側(cè)303上或者第二側(cè)304上，或者這兩者上。在操作中，機(jī)械波可以通過(guò)沿著基板301的第一側(cè)303布置的隔板104從換能器106發(fā)送。類(lèi)似地，機(jī)械波可以在傳播通過(guò)隔板104之后由換能器106接收。開(kāi)ロ的寬度“ w”選取為允許封蓋103通過(guò)開(kāi)ロ，但是沒(méi)有寬到允許封裝基板101通過(guò)開(kāi)ロ。而且，觸點(diǎn)112根據(jù)需要被定位成確保與電路跡線(xiàn)302對(duì)準(zhǔn)。觸點(diǎn)112和連接墊片113允許MEMS換能器器件100的表面安裝，具有到終端應(yīng)用PCB板的所有的電連接和機(jī)械連接。有益的是，不需要鉛互聯(lián)來(lái)安裝MEMS換能器器件100，從而在制作期間不需要昂貴的鉛エ藝(稱(chēng)作“修剪和形成”)。而且，由于MEMS換能器器件100是表面安裝的，因此，MEMS換能器器件100易適用于用于裝配“大量回流焊”的電子產(chǎn)品的高容量挑選/放置(例如，機(jī)器人)的組裝。有益的是，回流焊接將根據(jù)需要弄濕基板301和封裝基板101上的電路跡線(xiàn)，以形成電連接。
在其中多個(gè)換能器基板102設(shè)置在共同的封裝基板101上的替換實(shí)施例中，開(kāi)ロ的寬度“ w”將會(huì)對(duì)于共同的封蓋或單獨(dú)的封蓋來(lái)說(shuō)足夠?qū)捯酝ㄟ^(guò)開(kāi)ロ。因此，MEMS換能器器件100相對(duì)于其所安裝到的基板301和表面自對(duì)準(zhǔn)。
僅以說(shuō)明和示例的方式并且不具有任何限制意義地包括各種組件、材料、結(jié)合和參數(shù)。根據(jù)本公開(kāi)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠在確定他們自己的應(yīng)用和所需要的組件、材料、結(jié)構(gòu)和裝備時(shí)實(shí)施本教導(dǎo)，同時(shí)維持在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種被安裝到基板上的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)換能器器件，所述MEMS換能器器件包括 封裝基板，其具有第一熱膨脹系數(shù)(CTE);以及 換能器基板，其包括換能器，所述換能器基板布置在所述封裝基板的上方，其中所述換能器基板具有與所述第一 CTE基本匹配的第二 CTE。
2.如權(quán)利要求I所述的MEMS換能器器件，還包括在所述封裝基板中的開(kāi)ロ，所述開(kāi)ロ被配置為接收和發(fā)送來(lái)自所述換能器的機(jī)械波。
3.如權(quán)利要求2所述的MEMS換能器器件，還包括隔板，所述隔板布置在所述封裝基板中的所述開(kāi)ロ的上方。
4.如權(quán)利要求I所述的MEMS換能器器件，還包括在所述封裝基板中的集成隔板，其中所述換能器基板布置在所述集成隔板的上方。
5.如權(quán)利要求I所述的MEMS換能器器件，其中所述換能器基板包括硅，并且所述封裝基板包括氧化鋁或藍(lán)寶石。
6.如權(quán)利要求I所述的MEMS換能器器件，還包括封蓋，所述封蓋布置在所述換能器基板的上方并且將所述換能器基板基本封閉在所述封裝基板的上方。
7.如權(quán)利要求6所述的MEMS換能器器件，其中所述封蓋被配置為在基板中延伸通過(guò)開(kāi)□。
8.如權(quán)利要求I所述的MEMS換能器器件，還包括連接墊片，所述連接墊片布置在所述封裝基板的上方并且被配置為粘結(jié)到在基板上的各個(gè)連接墊片。
9.如權(quán)利要求I所述的MEMS換能器器件，其中所述封裝基板具有第一側(cè)和第二側(cè)，井且所述換能器基板步驟在所述第一側(cè)上。
10.如權(quán)利要求9所述的MEMS換能器器件，其中屏蔽層布置在所述第二側(cè)上。
11.一種微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)換能器器件，所述MEMS換能器器件包括 封裝基板，其具有第一熱膨脹系數(shù)(CTE)； 換能器基板，其包括換能器，所述換能器基板布置在所述封裝基板的上方，其中所述換能器基板具有與所述第一 CTE基本匹配的第二 CTE。
12.如權(quán)利要求11所述的MEMS換能器器件，還包括在所述封裝基板中的開(kāi)ロ，所述開(kāi)ロ被配置為接收和發(fā)送來(lái)自所述換能器的機(jī)械波。
13.如權(quán)利要求12所述的MEMS換能器器件，還包括隔板，所述隔板布置在所述封裝基板中的所述開(kāi)ロ的上方。
14.如權(quán)利要求11所述的MEMS換能器器件，還包括在所述封裝基板中的集成隔板，其中所述換能器基板布置在所述集成隔板的上方。
15.如權(quán)利要求11所述的MEMS換能器器件，其中所述換能器基板包括硅，并且所述封裝基板包括氧化鋁或藍(lán)寶石。
16.如權(quán)利要求11所述的MEMS換能器器件，其中還包括封蓋，所述封蓋布置在所述換能器基板的上方并且將所述換能器基板基本封閉在所述封裝基板的上方。
17.如權(quán)利要求16所述的MEMS換能器器件，其中所述封蓋包括柱，所述柱被配置為將所述封蓋固定到所述封裝基板。
18.如權(quán)利要求11所述的MEMS換能器器件，其中所述封裝基板具有第一側(cè)和第二側(cè)，并且所述換能器基板設(shè)置在所述第一側(cè)上。
19.如權(quán)利要求18所述的MEMS換能器器件，其中屏蔽層布置在所述第二側(cè)上。
20.如權(quán)利要求19所述的MEMS換能器器件，其中所述屏蔽層電連接到地面。
全文摘要
本發(fā)明涉及微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)封裝，提供了一種微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)換能器器件，其包括封裝基板，其具有第一熱膨脹系數(shù)(CTE)；以及換能器基板，其包括換能器。換能器基板布置在封裝基板的上方。換能器基板具有與第一CTE基本匹配的第二CTE。
文檔編號(hào)B81B7/00GK102642802SQ20121003907
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月17日
發(fā)明者史蒂文·馬丁, 大衛(wèi)·馬丁, 蒂莫西·勒克萊爾, 阿圖爾·戈?duì)?申請(qǐng)人:安華高科技無(wú)線(xiàn)Ip(新加坡)私人有限公司