專利名稱：微機電聲學傳感器的封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及微機電聲學傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，具體說是電容式硅麥克風的封裝。
技術(shù)背景微機電傳感器由于極小的體積、良好的性能和易于與集成電路集成在同一塊芯片上獲得 多樣化的功能而倍受重視。電容式硅麥克風作為微機電聲學傳感器的一種，由于其良好的穩(wěn) 定性、 一致性和適合表面貼裝應用而受到廣泛的關注。該類麥克風的傳感器芯片部分是在硅 片上采用微機電技術(shù)制作的。與微電子產(chǎn)品類似，該類芯片能用較低的成本獲得極大的產(chǎn)量。 為了保護易碎芯片、與外界形成物理和電學連接、減少外部干擾， 一個完整的硅麥克風除了 芯片以外必須包括封裝。與傳統(tǒng)微電子產(chǎn)品不同的是，硅麥克風對封裝的要求比較特殊，封 裝技術(shù)尚未成熟而有待發(fā)展。常見的硅麥克風封裝包括硅麥克風傳感器芯片、讀出電路，濾波電容，和一個具有電磁 屏蔽功能的外殼將他們?nèi)菁{在內(nèi)。該外殼還具有一個聲孔讓外界聲信號可以到達傳感器芯片， 數(shù)個電極也從該外殼引出以實現(xiàn)輸出電信號與外界的連接；除此之外，封裝內(nèi)部應有一個于 麥克風傳感器相連的聲腔，此聲腔應足夠大并與其他空間聲學隔離，以保證傳感器良好的聲 學特性。而目前關于硅麥克風封裝的解決方案很多，例如采用三層PCB分別作為基板、側(cè)壁 和頂蓋來形成一個空腔封裝硅麥克風，采用柔性電路板和金屬帽形成硅麥克風封裝，還有采 用鍵合、粘接和焊接的方法將硅麥克風芯片、硅電路芯片和其它硅部件結(jié)合形成全硅封裝等。然而，逐漸發(fā)展的應用對硅麥克風的表面貼裝方式提出了多樣的要求，有的要求從硅麥 克風的無聲孔面進行貼裝，有的要求從聲孔面貼裝，這就要求硅麥克風封裝具備靈活的多層 電學互連能力，而現(xiàn)有的封裝技術(shù)并不能滿足技術(shù)發(fā)展的需要，因此，如何解決現(xiàn)有封裝技 術(shù)存在的問題實已成為本領域技術(shù)人員亟待解決的課題。實用新型皿本實用新型的目的針對上文討論的問題，提供一種具備靈活多層電學互連的微機電聲學 傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)貼裝方式靈活、體積小、聲學特性好、及成本低等特性。 為達到上述目的，本實用新型采用如下的技術(shù)方案-本實用新fi的微機電聲學傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，由第一、第二基板和側(cè)壁固定連接以形成
空腔，所述空腔內(nèi)固接有微機電聲學傳感器組件，其中，所述微機電聲學傳感器組件包括傳 感器芯片、讀出電路芯片和濾波電容，所述第一基板具有與所述微機電聲學傳感器輸出端導 電連接且用作表面貼裝電極的第一金屬部件，所述側(cè)壁具有與所述第一金屬部件導電連接的 金屬通孔，所述第二基板具有與所述金屬通孔導電連接且也用作表面貼裝電極的第二金屬部件。其中，所述第一金屬部件包括分別設在所述第一基板內(nèi)外兩側(cè)的第一金屬層及將所述內(nèi) 外兩側(cè)的第一金屬層導電連接的第一金屬孔體，所述第二金屬部件包括分別設在所述第二基 板內(nèi)外兩側(cè)的第二金屬層及將所述內(nèi)外兩側(cè)的第二金屬層導電連接的第二金屬孔體，所述側(cè) 壁的基材為絕緣材料，其各表面具有相互連接且用于屏蔽外界的電磁干擾的屏蔽金屬層，當 所述微機電聲學傳感器組件分別固定在不同基板內(nèi)側(cè)時，所述金屬通孔位于所述屏蔽金屬層 內(nèi)側(cè)，所述微機電聲學傳感器組件分別固定在同一基板內(nèi)側(cè)或者分別固定在不同基板內(nèi)側(cè)， 所述第一基板及第二基板之一者具有聲孔，所述傳感器芯片固定在設有所述聲孔的基板內(nèi)側(cè) 且正對所述聲孔。綜上所述，本實用新型的所述微機電聲學傳感器的封裝結(jié)構(gòu)通過金屬化通孔將第一基板 和第二基板予以導電連接，使輸出信號可以通過不同基板的表面輸出，從而實現(xiàn)表面貼裝的 靈活性，當金屬化通孔位于屏蔽金屬內(nèi)側(cè)的情形，聲學傳感器芯片、讀出電路芯片、濾波電 容可分別固接于上、下基板，內(nèi)部處理信號可通過位于屏蔽金屬層內(nèi)側(cè)的金屬通孔互連，數(shù) 字信號亦可通過金屬通孔到達第一及第二基板的表面，這種不但可以實現(xiàn)微機電聲學傳感器 的多表面靈活貼裝，還可以通過第一及第二基板分別安排內(nèi)部芯片，達到減小封裝平面面積 的目的。此外，所述微機電聲學傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，其所述上、下基板和側(cè)壁構(gòu)成的空腔與微機電 聲學傳感器相連，形成一個聲學密閉的聲腔，其體積接近封裝本身，從而可以有效的改善器 件的聲學特性。與傳統(tǒng)的封裝方式將傳感器芯片本身背腔作為聲腔的方式相比，本實用新型封裝不再依賴傳感器芯片本身的厚度，從而可以減小傳感器芯片本身的厚度，進而減小整個 微機電聲學傳感器的封裝結(jié)構(gòu)的厚度。由此可見，本實用新型適于制造超小型、聲學特性好、貼裝方式靈活和低成本的微機電 聲學傳感器。附閨說明圖l本實用新型徼概電聲學傳感器封裝結(jié)構(gòu)外觀示意圖。
圖2本實用新型實施例(一)微機電聲學傳感器封裝結(jié)構(gòu)分解示意圖。 圖3本實用新型實施例(一)微機電聲學傳感器封裝結(jié)構(gòu)側(cè)壁俯視圖。 圖4本實用新型實施例(一)微機電聲學傳感器封裝結(jié)構(gòu)剖視圖。 圖5本實用新型實施例(二)微機電聲學傳感器封裝結(jié)構(gòu)分解示意圖。 圖6本實用新型實施例(二)微機電聲學傳感器封裝結(jié)構(gòu)側(cè)壁俯視圖。 圖7本實用新型實施例(二)微機電聲學傳感器封裝結(jié)構(gòu)剖視圖。 圖8本實用新型實施例(三)微機電聲學傳感器封裝結(jié)構(gòu)分解示意圖。 圖9本實用新型實施例(三)微機電聲學傳感器封裝結(jié)構(gòu)側(cè)壁俯視圖。

圖10本實用新型實施例(三)微機電聲學傳感器封裝結(jié)構(gòu)剖視圖。
具體實施方式
本實用新型的微機電聲學傳感器封裝結(jié)構(gòu)主要由第一基板、第二基板及側(cè)壁組成，其中， 所述第一基板位于上部，故又稱其為上基板，所述第二基板位于下部，故又稱其為下基板， 在此予以預先說明。實施例一如附圖1所示，本實用新型微機電聲學傳感器封裝結(jié)構(gòu)主要由上基板1、下基板3和用于 支撐和連接上下基板的側(cè)壁2構(gòu)成，它們的基材都為絕緣材料，如FR-4、 G10和BT等。上 基板開有聲孔5，上基板或下基板或上下基板都有與外界電連接的電極4。封裝內(nèi)部容納微機 電聲學傳感器芯片、讀出電路芯片和濾波電容等器件。附圖2、 3、 4描述了本實用新型微機電聲學傳感器封裝的實施例(一)，附圖2為該實施 例的分解示意圖，微機電聲學傳感器芯片10、讀出電路芯片6和濾波電容7固接于上基板1 上。側(cè)壁2內(nèi)側(cè)及上下面局部鍍有金屬9，用于和上下基板相應位置的金屬導電固接形成電學 屏蔽空腔。側(cè)壁2的部分角上有金屬通孔8，金屬通孔8與上下基板相應位置的金屬導電固接， 從而實現(xiàn)微機電聲學傳感器封裝多層電學互連的目的。附圖3為實施例(一)中側(cè)壁2的俯視圖，可見內(nèi)面及上下面內(nèi)周沿形成一個連續(xù)的金 屬屏蔽層9。貫通側(cè)壁的金屬化通孔8分布在外圍并與金屬屏蔽層9絕緣隔離。附圖4為實施例(一)剖視圖，剖面為附圖1中所示A-A'面，微機電聲學傳感器芯片IO 正對聲孔5以接受從聲孔進來的外界聲波，固接的上下基板1、 3和側(cè)壁2與微機電聲學傳感 器芯片10構(gòu)成一個聲學密閉的聲腔，側(cè)壁金屬層9與上下基板1、 3的部分金屬層導電固接，
在空腔內(nèi)壁形成一個電學屏蔽層，以屏蔽外界的電磁干擾。上基板1具有與所述微機電聲學 傳感器輸出端導電連接且用作表面貼裝電極的第一金屬部件，其中所述第一金屬部件包括分 別設在所述上基板內(nèi)外兩側(cè)的第一金屬層及將所述內(nèi)外兩側(cè)的第一金屬層導電連接的第一金 屬孔體，下基板3具有與所述金屬通孔導電連接且也用作表面貼裝電極的第二金屬部件，其 中所述第二金屬部件包括分別設在所述下基板內(nèi)外兩側(cè)的第二金屬層及將所述內(nèi)外兩側(cè)的第 二金屬層導電連接的第二金屬孔體，讀出電路芯片、濾波電容通過金絲球焊或SMT等方式與 上基板的下表面的第一金屬層形成完整電路，輸出信號通過上基板上表面的第一金屬層11經(jīng) 金屬通孔8與下基板3下表面的第二金屬層4形成多層互連。從而實施例(一)所述的封裝 的既可以在上表面通過作為表面貼裝電極的第一金屬層11實施表面貼裝，也可以在下表面通 過作為表面貼裝電極的第二金屬層4實施表面貼裝。 實施例二附圖5、 6、 7描述了本實用新型微機電聲學傳感器封裝的實施例(二)，附圖5為該實施 例的分解示意圖，微機電聲學傳感器芯片10a固接于上基板la上、讀出電路芯片6a和濾波電 容7a固接下基板3a上。側(cè)壁2a內(nèi)側(cè)及上下面局部鍍有金屬9a,用于和上下基板相應位置的 金屬導電固接形成電學屏蔽空腔。側(cè)壁2a內(nèi)部部分角上有絕緣柱12，其內(nèi)側(cè)有金屬通孔8a, 金屬通孔8a與上下基板相應位置的金屬導電固接，從而實現(xiàn)微機電聲學傳感器封裝多層電學 互連的目的。側(cè)壁2a內(nèi)部部分角上附圖6為實施例(二)中側(cè)壁2a的俯視圖，可見內(nèi)面及上下面內(nèi)周 沿形成一個連續(xù)的金屬屏蔽層9a。貫通側(cè)壁的金屬通孔8a分布在側(cè)壁2a內(nèi)部部分角上并通 過絕緣柱12與金屬屏蔽層9a絕緣隔離。絕緣柱12可以鑲嵌在側(cè)壁2a內(nèi)部部分角上，或通過 多次微割和金屬填充等工藝直接形成在側(cè)壁2a內(nèi)部部分角上與內(nèi)面金屬9a固接。附圖7為實施例(二)剖視圖，剖面為附圖1中所示A-A'面，微機電聲學傳感器芯片10a 正對聲孔5a以接受從聲孔進來的外界聲波，固接的上下基板la、 3a和惻壁2a與微機電聲學 傳感器芯片10a構(gòu)成一個聲學密閉的聲腔，側(cè)壁金屬層9a與上下基板la、 3a的部分金屬層導 電固接，在空腔內(nèi)壁形成一個電學屏蔽層，以屏蔽外界的電磁干擾。由于金屬通孔8a位于該 電學屏蔽層內(nèi)部，所以微機電聲學傳感器芯片和讀出電路芯片、濾波電容可以分別固接于上、 下基板上，內(nèi)部信號經(jīng)金屬通孔8a采用金絲球焊或SMT等方式在上、下基板表面形成完整 電路而不受外界電磁干擾。輸出信號通過下基板3a下表面的第二金屬層4a輸出或經(jīng)金屬通孔 8a與上基板la形成多層互連從第一金屬層lla輸出。從而實施例(二)所述的封裝的既可以 在上表面通過第一金屬層la實施表面貼裝，也可以在下表面通過第二金屬層4a實施表面貼裝。實施例三附圖8、 9、 10描述了本實用新型微機電聲學傳感器封裝的實施例(三)，附圖8為該實 施例的分解示意圖，微機電聲學傳感器芯片10b固接于上基板lb上、讀出電路芯片6b和濾 波電容7b固接下基板3b上。側(cè)壁2b外側(cè)及上下面局部鍍有金屬9b，用于和上下基板相應位 置的金屬導電固接形成電學屏蔽空腔。側(cè)壁2b內(nèi)部部分角上有金屬通孔8b，金屬通孔8b與 上下基板相應位置的金屬導電固接，從而實現(xiàn)微機電聲學傳感器封裝多層電學互連的目的。附圖9、 IO為實施例(二)的剖視圖和側(cè)壁2b的俯視圖，剖面為附圖1中所示A-A'面。 與實施例(二)相似，微機電聲學傳感器芯片10b正對聲孔5b以接受從聲孔進來的外界聲波， 固接的上下基板lb、 3b和側(cè)壁2b與微機電聲學傳感器芯片10b構(gòu)成一個聲學密閉的聲腔， 側(cè)壁金屬層9b與上下基板lb、 3b的部分金屬層導電固接，在空腔內(nèi)壁形成一個電學屏蔽層， 以屏蔽外界的電磁干擾。由于金屬通孔8b位于該電學屏蔽層內(nèi)部，所以微機電聲學傳感器芯 片和讀出電路芯片、濾波電容可以分別固接于上、下基板上，內(nèi)部信號經(jīng)金屬通孔8b采用金 絲球焊或SMT等方式在上、下基板表面形成完整電路而不受外界電磁干擾。輸出信號通過下 基板3b下表面的第二金屬層4b輸出或經(jīng)金屬通孔8b與上基板lb形成多層互連從第一金屬 層lib輸出。從而實施例(三)所述的封裝的既可以在上表面通過第一金屬層lib實施表面 貼裝，也可以在下表面通過第二金屬層4b實施表面貼裝。此外，所述聲孔也可開設在下基板上，本領域技術(shù)人員可根據(jù)前述描述進行各部件位置 的相應調(diào)整，在此不再贅述。綜上所述，本實用新型的所述微機電聲學傳感器的封裝結(jié)構(gòu)通過金屬化通孔將上基板和 下基板予以導電連接，使輸出信號可以通過上下基板的表面輸出，從而實現(xiàn)表面貼裝的靈活 性，而且由于金屬通孔可位于所述屏蔽金屬層內(nèi)側(cè)，可達到減小封裝平面面積的目的，進而 降低生產(chǎn)廠商的成本。此外，所述微機電聲學傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，其所述上、下基板和側(cè)壁 構(gòu)成的空腔與徽機電聲學傳感器相連，形成一個聲學密閉的聲腔，其體積接近封裝本身，從 而可以有效的改善器件的聲學特性。與傳統(tǒng)的封裝方式將傳感器芯片本身背腔作為聲腔的方 式相比，本實用新型封裝不再依賴傳感器芯片本身的厚度，從而可以減小傳感器芯片本身的 厚度，進而減小整個微機電聲學傳感器的封裝結(jié)構(gòu)的厚度。需注意的是，附圖和以上詳細描述的僅是本實用新型的若干個實施例，為本實用新型原 理的范例，它并不將本實用新型局限于所述實施例。
權(quán)利要求1、 一種微機電聲學傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，由第一、第二基板和側(cè)壁組成空腔，微機電聲 學傳感器組件設于所述空腔內(nèi)，其中，所述微機電聲學傳感器組件包括傳感器芯片、 讀出電路芯片和濾波電容，其特征在于所述第一基板具有與所述微機電聲學傳感 器輸出端導電連接且用作表面貼裝電極的第一金屬部件，所述側(cè)壁具有與所述第一 金屬部件導電連接的金屬通孔，所述第二基板具有與所述金屬通孔導電連接且也用 作表面貼裝電極的第二金屬部件。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機電聲學傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第一金屬 部件包括分別設在所述第一基板內(nèi)外兩側(cè)的第一金屬層及將所述內(nèi)外兩側(cè)的第一金 屬層導電連接的第一金屬孔體。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機電聲學傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第二金屬 部件包括分別設在所述第二基板內(nèi)外兩側(cè)的第二金屬層及將所述內(nèi)外兩側(cè)的第二金 屬層導電連接的第二金屬孔體。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機電聲學傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述側(cè)壁的基 材為絕緣材料，其各表面具有相互連接且用于屏蔽外界的電磁干擾的屏蔽金屬層。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機電聲學傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述微機電聲 學傳感器組件分別固定在同一基板內(nèi)側(cè)或者分別固定在不同基板內(nèi)側(cè)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的微機電聲學傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于當所述微 機電聲學傳感器組件分別固定在不同基板內(nèi)側(cè)時，所述金屬通孔位于所述屏蔽金屬 層內(nèi)側(cè)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機電聲學傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第一基板 及第二基板之一者具有聲孔。
8、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的微機電聲學傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述傳感器芯 片固定在設有所述聲孔的基板內(nèi)側(cè)且正對所述聲孔。
專利摘要本實用新型的微機電聲學傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，由第一、第二基板和側(cè)壁組成空腔，微機電聲學傳感器組件設于所述空腔內(nèi)，所述第一基板具有與所述微機電聲學傳感器輸出端導電連接且用作表面貼裝電極的第一金屬部件，所述側(cè)壁具有與所述第一金屬部件導電連接的金屬通孔，所述第二基板具有與所述金屬通孔導電連接且也用作表面貼裝電極的第二金屬部件，由此可提高表面貼裝的靈活性，并可靈活安排微機電聲學傳感器組件，達到減小封裝體積、提高器件聲學性能的目的。
文檔編號H04R19/00GK201039459SQ20072006825
公開日2008年3月19日 申請日期2007年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月28日
發(fā)明者剛 李, 梅嘉欣, 維 胡 申請人:梅嘉欣