Mems麥克風(fēng)的蓋的制作方法
【專利說明】MEMS麥克風(fēng)的蓋
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本專利根據(jù)35 U.S.C § 119(e)要求2013年3月21曰提交的發(fā)明名稱為“Coverfor a MEMS Microphone”的美國臨時申請第61804087號和2013年3月21日提交的發(fā)明名稱為“Cover for a MEMS Microphone”的美國申請第61804004號的優(yōu)先權(quán)，其全文通過引用的方式整體并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本申請涉及微機(jī)電部件，并且，更具體地涉及這些裝置的蓋。
【背景技術(shù)】
[0004]微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)裝置包括麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器作為兩個示例。在MEMS麥克風(fēng)的情況下，聲音能量經(jīng)由聲音端口進(jìn)入并振動隔膜(diaphragm)，該動作生成了在隔膜和靠近隔膜設(shè)置的背板之間的電勢(電壓)的相應(yīng)變化。該電壓表示已經(jīng)接收到的聲音能量。典型地，然后將電壓傳輸至電路(例如，諸如專用集成電路(ASIC)的集成電路)?？稍陔娐飞蠈π盘栠M(jìn)行進(jìn)一步處理。例如，可在集成電路中對電壓信號進(jìn)行放大功能或濾波功能。
[0005]麥克風(fēng)的內(nèi)部裝置(例如，集成電路、MEMS器件)設(shè)置在組件內(nèi)。例如，這些裝置可被附接至基底并且由蓋覆蓋。換句話說，通過蓋形成腔，并且所述內(nèi)部裝置(例如，集成電路、MEMS器件)設(shè)置在腔內(nèi)的基底上。
[0006]在多個示例中，用焊料將蓋耦接至聲學(xué)裝置的基底。實際上，可通過在裝置的內(nèi)部(腔中且暴露于MEMS器件和集成電路)和外部(暴露于外部環(huán)境)兩部分上的焊料將蓋附接至基底。
[0007]為了能將焊料附接至蓋(并由此連接至基底)，以前的系統(tǒng)的整個蓋典型地被鍍金(或一些其它合適的金屬)，并且然后建立蓋和基底之間的附接。但是，在附接建立后的多種情形下，裝置(包括焊料)被重新加熱。在這些情況下，焊料將融化且繼續(xù)與鍍層相互作用，“蔓延”到蓋上或流到蓋上。當(dāng)這在腔內(nèi)發(fā)生時，一些焊料能從蓋流出并且導(dǎo)致腔內(nèi)MEMS器件或集成電路的故障。在蓋的外部，“蔓延”的焊料能繼續(xù)流上蓋，到蓋的表面上，并且這會妨礙麥克風(fēng)以后的填實(gasketing)。
【附圖說明】
[0008]為了更完整地理解本公開，應(yīng)參照以下詳細(xì)說明和附圖，在附圖中:
[0009]圖1包括根據(jù)本發(fā)明各種實施方式的MEMS底部端口麥克風(fēng)的立體圖；
[0010]圖2包括根據(jù)本發(fā)明各種實施方式的圖1的MEMS麥克風(fēng)的俯視圖；
[0011]圖3包括根據(jù)本發(fā)明各種實施方式的沿圖2的線A-A截取的MEMS麥克風(fēng)的截面圖；
[0012]圖4包括根據(jù)本發(fā)明各種實施方式的沿圖2的線B-B截取的MEMS麥克風(fēng)的截面圖；
[0013]圖5包括根據(jù)本發(fā)明各種實施方式的MEMS頂部端口麥克風(fēng)的立體圖；
[0014]圖6包括根據(jù)本發(fā)明各種實施方式的圖5的MEMS麥克風(fēng)的俯視圖；
[0015]圖7包括根據(jù)本發(fā)明各種實施方式的沿圖6的線G-G截取的MEMS麥克風(fēng)的截面圖；
[0016]圖8包括根據(jù)本發(fā)明各種實施方式的沿圖6的線F-F截取的MEMS麥克風(fēng)的截面圖；
[0017]圖9包括根據(jù)本發(fā)明各種實施方式的圖6的在區(qū)域G中截取的MEMS麥克風(fēng)的的截面圖。
[0018]本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，為了簡單和清楚而示出了附圖中的元件。將進(jìn)一步理解的是，某些動作和/或步驟可以被說明或描繪為以特定的順序發(fā)生，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在實際中并不需要這種對于順序的具體性。還應(yīng)當(dāng)理解的是，本文所用的術(shù)語和表達(dá)具有在關(guān)于他們相應(yīng)各自的查詢和研究領(lǐng)域的這種術(shù)語和表達(dá)一致的通常含義，如果有特定的含義，本文將進(jìn)行另外說明。
【具體實施方式】
[0019]本方法提供一種微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)麥克風(fēng)的金屬蓋，該金屬蓋消除或大幅度減少焊料蔓延并且提供本文描述的其它優(yōu)點。在一個方面，使用約55%的銅、約18%的鎳和約27%的鋅的銅鎳鋅合金。在另一個方面，該合金具有基于統(tǒng)一編號系統(tǒng)(UNS)的C77000的材料命名。在一個示例中，使用的合金可以是由Wieland Metal，Inc生產(chǎn)的C77000合金。
[0020]在其它方面，本文描述的銅鎳鋅合金構(gòu)造的蓋抗腐蝕且具有好的保質(zhì)期。此外，由銅鎳鋅合金構(gòu)造的蓋提供好的可焊性并且易與軟焊料接合。另外，本文描述的銅鎳鋅合金構(gòu)造的蓋不需要鍍金(或任何種類的鍍層)或任何表面處理。沒有電鍍，這些蓋在裝配后回流焊處理期間不會出現(xiàn)焊料在蓋表面上蔓延。這消除了由于視覺缺陷導(dǎo)致的客戶退貨。本文描述的由銅鎳鋅合金構(gòu)造的蓋的RF性能足夠且比得上現(xiàn)有的方法。
[0021]在其它方面，因為本文描述的銅鎳鋅合金構(gòu)造的蓋也包含銅，這樣提供的蓋的機(jī)械性能與黃銅制品類似。在金屬蓋沖壓處理期間，本文描述的銅鎳鋅合金構(gòu)造的蓋能利用現(xiàn)有工藝裝備來構(gòu)造。更進(jìn)一步，由銅鎳鋅合金構(gòu)造的蓋可以用作對具有類似尺寸的任何麥克風(fēng)組件的替換。在又一個優(yōu)點中，如本文所述構(gòu)造的蓋能夠與現(xiàn)有的生產(chǎn)焊膏和回流焊技術(shù)一起使用。
[0022]現(xiàn)在參照圖1至圖4，描述了麥克風(fēng)組件100的一個示例。該組件100包括基底102、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件104、集成電路106、電線108、端口 110和蓋112。端口 110穿過基底102延伸使其成為底部端口裝置。圖中示出的所有尺寸以毫米為單位。但是，將理解的是，可以使用部件的其它尺寸和它們的布置。
[0023]基底102是其上設(shè)置有蓋和其它部件的基板。在一個實施方式中，基底102由FR-4材料構(gòu)造。也可使用其它材料的示例。MEMS器件104和集成電路106例如通過環(huán)氧附接(epoxy attachment)附接至基底 102。
[0024]MEMS器件104接收聲能并將聲能轉(zhuǎn)換為電能。在該方面，MEMS器件104可以包括隔膜114和背板116。聲能進(jìn)入端口 110引起隔膜114移動，并且這改變隔膜114和背板116之間的電勢。產(chǎn)生的電流或電壓表示已經(jīng)被MEMS器件104接收的聲能。
[0025]集成電路106是執(zhí)行任何類型的處理功能的任意類型的集成電路。在一個示例中，集成電路106是緩沖器或放大器。集成電路的其它示例是可以的。電線108是將電子部件耦接在一起的連接。通過基底102提供內(nèi)部導(dǎo)電連接(未示出)以使集成電路106能與基底上的焊盤(未示出)通信，且因此與外部電氣裝置通信。
[0026]焊料將蓋和基底保持在一起。在一個方面，焊料在蓋的內(nèi)側(cè)上和外側(cè)上。導(dǎo)電聚變材料(例如，導(dǎo)電環(huán)氧樹脂)的其它示例也是可以的。
[0027]在一個方面，整個蓋112由約55%的銅、約18%的鎳和約27%的鋅的銅鎳鋅合金構(gòu)造。在其它情況下，只有蓋的邊緣122由該合金構(gòu)造(并且其余部分由黃銅構(gòu)造以作為一個示例)。在另一個示例中，蓋112的大約一半(最接近基底102的一半)由該合金構(gòu)造。在這些方面，將理解，實際由該材料構(gòu)造的蓋112的量或部分可以變化。在一些方面，銅的量可以變化+/-1.5% (從53.5-56.5% );鎳的量可以變化+/_1 % (從17-19% )。鋅的量可以基于其它兩種材料的變化量而變化。如很容易理解的，蓋112不使用或不需要鍍層或涂層。
[0028]蓋112可以由一塊合金沖壓而成。一旦形成，蓋112可以設(shè)置在基板上并且使用常規(guī)焊接方法焊接在適當(dāng)?shù)奈恢谩?br>[0029]現(xiàn)在參照圖5至圖9，描述了麥克風(fēng)組件500的一個示例。該組件500包括基底502、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)裝置504、集成電路506、電線508、端口 510和蓋512。端口 510穿過蓋512延伸，使其形成上部端口裝置。圖中示出的所有尺寸以毫米為單位。但是，將理解的是，可以使用針對部件的其它尺寸和它們的布置。
[0030]基底502是其上設(shè)置有蓋和其它部件的基板。在一個示例中，基底502由FR-4材料構(gòu)造。也可以使用材料的其它示例。MEMS器件504和集成電路506例如通過環(huán)氧附接(epoxy attachment)附接至基底 502。
[0031]MEMS器件504接收聲能并將聲能轉(zhuǎn)換為電能。在該方面，MEMS器件504可包括隔膜514和背板516。聲能進(jìn)入端口 510引起隔膜514的移動，并且這改變隔膜514和背板516之間的電勢。產(chǎn)生的電流或電壓表示由MEMS器件504接收的聲能。
[0032]集成電路506是執(zhí)行任何類型的處理功能的任意類型的集成電路。在一個示例中，集成電路506是緩沖器或放大器。集成電路的其它示例也是可以的。電線508是將電子部件耦接在一起的連接。通過基底102提供內(nèi)部導(dǎo)電連接(未示出)以使集成電路506能與基底上的焊盤(未示出)通信，且因此與外部電氣裝置通信。
[0033]焊料將蓋和基底保持在一起。在一個方面，焊料在蓋的內(nèi)側(cè)上和外側(cè)上。導(dǎo)電聚變材料(例如，導(dǎo)電環(huán)氧樹脂)的其它示例也是可以的。
[0034]在一個方面，整個蓋512由約55%的銅、約18%的鎳和約27%的鋅的銅鎳鋅合金構(gòu)造。在其它情況下，只有蓋的邊緣522由該合金構(gòu)造(并且其余部分由黃銅構(gòu)造以作為一個示例)。在另一個示例中，蓋512的大約一半(最接近基底502的一半)由該合金構(gòu)造。在這些方面，將理解，實際由該材料構(gòu)造的蓋512的量或部分可以變化。在一些方面，銅的量可以變化+/-1.5% (從53.5-56.5% );鎳的量可以變化+/_1 % (從17-19% )。鋅的數(shù)量可以基于其它兩種材料的變化量而變化。如很容易理解的，蓋512不使用或不需要鍍層或涂層。
[0035]蓋512可以由一塊合金沖壓而成。一旦形成，蓋512可以設(shè)置在基板上并且使用常規(guī)焊接方法焊接在適當(dāng)?shù)奈恢谩?br>[0036]本文描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，包括發(fā)明人已知的實施本發(fā)明的最佳模式。應(yīng)理解的是，示出的實施方式僅是示例性的，而不應(yīng)視為對本發(fā)明范圍的限制。
【主權(quán)項】
1.一種麥克風(fēng)組件，該麥克風(fēng)組件包括: 基底; 蓋，其至少部分地在所述基底上方延伸并且耦接至所述基底，所述蓋與所述基底形成腔； 微機(jī)電系統(tǒng)MEMS裸片，其耦接至所述基底并且布置在所述腔內(nèi)； 其中，所述蓋的至少一部分由銅-鎳-鋅合金構(gòu)造，該銅-鎳-鋅合金有效防止焊料從所述蓋的第一部分移動至所述蓋的第二部分。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中，所述銅-鎳-鋅合金覆蓋整個蓋。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中，所述銅-鎳-鋅合金覆蓋所述蓋最靠近所述基底的大約一半。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的組件，其中，所述蓋的其余部分由黃銅構(gòu)造。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中，所述蓋包括與所述基底相鄰的邊緣，并且所述邊緣由所述銅-鎳-鋅合金構(gòu)造。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中，所述銅-鎳-鋅合金具有約55%的銅、約18 %的鎳和約27%的鋅的組分。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中，端口穿過所述基底延伸。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中，端口穿過所述蓋延伸。
【專利摘要】一種麥克風(fēng)組件，該組件包括基底、蓋和微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)裸片。所述蓋至少部分地在所述基底上方延伸并且耦接至所述基底。所述蓋和所述基底形成腔。所述MEMS裸片耦接至所述基底并且布置在所述腔內(nèi)。所述蓋的至少一部分由銅-鎳-鋅合金構(gòu)造，所述銅-鎳-鋅合金有效防止焊料從所述蓋的第一部分移動至所述蓋的第二部分。
【IPC分類】H04R19/04
【公開號】CN105247891
【申請?zhí)枴緾N201480017012
【發(fā)明人】D·塔拉格, K·弗里爾, T·利姆
【申請人】美商樓氏電子有限公司
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2014年3月21日
【公告號】US20140291783, WO2014153500A1