CN104604248A - 具有模制互联器件的mems麦克风封装 - Google Patents

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Abstract

一种MEMS麦克风封装(300)包括基板(305)和模制盖(307)。导电盖迹线(313)和导电基板迹线(311)在安装于基板(305)上的一个或多个部件(301、309、317)和安装于盖上的一个或多个部件(301、309、317)之间提供电联接。所述一个或多个部件的示例是MEMS麦克风裸片(301)、ASIC(309)和电接触垫(317)。

Description

具有模制互联器件的MEMS麦克风封装
相关申请
本申请要求在2013年9月10日提交的、标题为“MEMS MICROPHONEPACKAGE WITH MOLDED INTERCONNECT DEVICE”的美国临时专利申请No.61/698,801的优先权，并以其全文并入本文作为参考。
技术领域
本发明涉及一种MEMS麦克风封装。尤其地，本发明涉及用于在MEMS麦克风封装内的部件之间进行电通信的装置。
发明内容
在一个实施例中，本发明提供了一种麦克风封装，其包括塑料盖、底基板和两个电气部件。所述塑料盖包括第一导电盖迹线，且所述底基板包括第一导电基板迹线。所述塑料盖可密封地联接至底基板以形成密封腔室。所述基板迹线和所述盖迹线布置成：在所述腔室被密封时，在基板迹线和盖迹线之间形成电连接。第一部件安装在所述底基板上且电联接至所述基板迹线。第二部件安装在所述盖上且电联接至所述盖迹线。基板迹线和盖迹线之间的所述电连接提供第一部件和第二部件之间的电联接。第一部件和第二部件中的至少一个包括MEMS麦克风裸片(die)。
在另一实施例中，本发明提供了一种顶部端口式麦克风封装，其包括模制互联器件盖、底基板、MEMS麦克风裸片和电接触垫。所述MEMS麦克风裸片靠近延伸穿过所述盖的声学端口开口安装在所述模制互联器件盖上。所述MEMS麦克风裸片电联接至所述盖的内表面上的导电迹线。所述电接触垫安装在所述底基板的外表面上且电联接至导电基板迹线。所述导电基板迹线和所述盖迹线布置成能形成电连接，以提供所述MEMS麦克风裸片和所述电接触垫之间的电联接。
在又一实施例中，本发明提供了一种底部端口式麦克风封装，其包括模制互联器件盖、底基板、MEMS麦克风裸片和电接触垫。所述MEMS麦克风裸片靠近延伸穿过所述底基板的声学端口开口安装在所述底基板上。所述MEMS麦克风裸片电联接至所述底基板的内表面上的导电迹线。所述电接触垫安装在所述盖的外表面上且电联接至所述盖的内表面上的导电迹线。所述导电基板迹线和所述盖迹线布置成能形成电连接，以提供所述MEMS麦克风裸片和所述电接触垫之间的电联接。
本发明的其他方面将通过参考详细说明书和附图而变得清楚。
附图说明
图1A是顶部端口式MEMS麦克风封装的顶视图。
图1B是图1A的顶部端口式MEMS麦克风封装的第一视角的剖视正视图。
图1C是图1A的顶部端口式MEMS麦克风封装的第二视角的另一剖视正视图。
图2是底部端口式MEMS麦克风封装的剖视正视图。
图3A是底部端口式MEMS麦克风封装的第二示例的剖视正视图。
图3B是图3A的底部端口式MEMS麦克风封装的详细视图。
图3C是图3A的底部端口式MEMS麦克风封装的自底向上剖视图。
图3D是图3A的底部端口式MEMS麦克风封装的自顶向下剖视图。
图4是组装过程中的成排列的MEMS麦克风封装的透视图。
图5A是底部端口式MEMS麦克风封装的第三示例的自底向上剖视图。
图5B是图5A的底部端口式MEMS麦克风封装的下表面的自底向上视图。
图5C是图5A的底部端口式MEMS麦克风封装的剖视正视图。
图5D是图5A的底部端口式MEMS麦克风封装的侧视图。
图5E是图5A的底部端口式MEMS麦克风封装的透视图。
具体实施方式
在详细阐述本发明的任何实施方式之前，应当理解，本发明在其应用方面不限于在以下说明书中提出的或在附图中示出的结构的详细情形和构件布置方式。本发明能够具有其他实施方式且能够以多种方式来实施或执行。
麦克风的声学性能要求声学隔室和通到隔室中以接收声音输出的开口端口。根据特定的应用场合，使用微机电麦克风(MEMS麦克风)的原始设备制造商(OEM)要求底部端口式和顶部端口式构型的MEMS麦克风。在底部端口式构型中，声学输入端口在麦克风封装的底部上，而在顶部端口式构型中，声学输入端口位于麦克风封装的顶部上。某些底部端口式麦克风封装包括形成为穿过基板的孔的声学输入端口，且MEMS麦克风裸片位于所述孔上方。盖于是放置在基板上方，以形成封闭腔室。
在顶部端口式麦克风封装中为了获得同样性能，声学输入端口可形成为穿过盖的孔，且MEMS麦克风裸片放置于所述孔正下方。然而，在这种构造中，必须提供装置以在麦克风封装的上表面(即，盖)和麦克风封装的下表面(即，基板)之间进行电通信。一种选择是将MEMS麦克风封装构造为一叠层叠式基板，且腔室由内基板形成。上表面和下表面之间的电路径可由位于内基板的侧壁中的通孔来实现。替代性地，“倒装芯片(flip-chip)”设计技术可用于将MEMS麦克风裸片颠倒放置在基板上。此时，需要对麦克风封装的盖进行另外的密封以保证正确的声学性能。
图1A-1C示出了顶部端口式MEMS麦克风封装的一个示例，其使用操作为模制互联器件(MID)的盖而提供了麦克风的上表面(即，盖)和下表面(即，基板)之间的通信。图1A示出了封装100的上表面。从该视角来看，可见盖部件101以及穿过盖101形成的声学输入端口103。盖101是具有集成的电子电路迹线的注射成型的热塑性部件，如下文进一步详细描述。
图1B提供了麦克风封装100沿着图1A的A-A线的剖视图。应当注意，尽管图1A-1C示出了顶部端口式麦克风封装，但图1B示出了麦克风封装100定向成使声学端口103位于封装100的底部上。如图1B所示，热塑性盖101形成为具有中空腔室内部。热塑性盖101联接至基板层105，以形成密封腔室。MEMS麦克风裸片107靠近声学端口开口103安装至盖101，从而使通过声学输入端口103进入麦克风封装100的声压(例如，声音)能遇到MEMS麦克风裸片107。
导电迹线109(例如，金属)沉积在MID盖101的内表面上。当基板105密封至盖101时，导电迹线与形成在基板105上的相应的迹线电联接。在图1B的示例中，基板105上的电路迹线111联接至一个或多个电通孔113，所述一个或多个电通孔113进而联接至基板105的下表面上的一个或多个电接触垫115。
在图1B的示例中，MEMS麦克风裸片107是单片集成MEMS裸片，所述单片集成MEMS裸片在单个裸片中包括专用集成电路(ASIC)部件和微机电麦克风膜。线117从MEMS麦克风裸片107延伸，以将MEMS麦克风裸片107联接至盖101的内表面上的导电迹线109。因此，MEMS麦克风裸片107与安装在基板105上的一个或多个装置(在该示例中包括麦克风封装100的外表面上的电接触垫115)电通信。
图1C提供了麦克风封装的另一剖视图——在此是沿着图1A的B-B线。图1C提供了盖101的内表面的更详细视图。如上所述，沉积在盖101的内壁上的导电迹线109提供了盖101和基板105之间的电路径。然而，在该示例中，盖101的未用于电路径的内表面覆盖有接地到基板的导电层119。腔室的衬填表面119连同基板105(基板105还可包括导电接地板)形成了法拉第笼(Faraday's cage)，并提供MEMS麦克风装置的提高的电磁屏蔽。
以上参照图1A-1C所述的示例示出了顶部端口式麦克风封装，其提供了基板105和安装在盖的上表面上的装置(比如MEMS麦克风裸片107)之间的电通信。图2示出了底部端口式麦克风封装的一个示例，其也提供了麦克风封装的上表面和下表面之间的电通信。图2的麦克风封装200包括密封地联接至基板203的热塑性盖201。由于麦克风封装200是底部端口式构型，因此MEMS麦克风裸片205靠近穿过基板205形成的声学输入端口207安装在基板203上。
类似于图1A-1C的示例，导电金属迹线209沉积在盖201的内表面上。盖201上的导电迹线209与基板上的相应迹线211对齐且延伸至穿过盖201的上表面形成的导电“通孔”213。一个或多个电接触垫215安装在盖201的上表面的外部上。当MEMS麦克风裸片205通过一个或多个线217联接至基板203上的导电迹线211时，盖201的内表面上的导电迹线209将MEMS麦克风裸片205联接至盖201的上表面的外部上的电接触垫215。
图3A示出了另一示例的底部端口式麦克风封装300。在该示例中，MEMS麦克风裸片301也靠近穿过基板305形成的声学输入端口303安装。基板305密封地联接至热塑性模制盖307。然而，在该示例中，附加的电子部件(即，ASIC 309)也安装至基板305。基板上的导电迹线311与盖307的内表面上的相应导电迹线313对齐，且延伸至穿过盖的上表面形成的导电“通孔”315。一个或多个电接触垫317安装在盖307的上表面的外部上。第一线束将MEMS麦克风裸片301电联接至ASIC 309，而第二线束321将ASIC 309通过沉积在盖307的内表面上的迹线313联接至盖307的外表面上的接触垫317。以这种方式，ASIC 309监测和控制MEMS麦克风裸片301的操作，且还通过接触垫317帮助与外部系统进行电通信。
图3B通过提供图3A的小图“D”的详细视图而示出了图3A的底部端口式构型的附加特征。如图3B所示，隔离层323提供了具有开口325的阻焊层，在此处，盖307上的导电迹线313可与基板305上的迹线311电联接。当焊料(或其他导电材料)在325处沉积以将盖307密封至基板305时，电连接部327形成在盖迹线313和相应的基板迹线311之间。
如图3B所示，电隔离迹线329绕着基板的外边缘形成了导电环，所述导电环用于声学地密封腔室，且还提供盖307上的导电屏蔽层到基板305的接地部之间的导电连接。该导电环和屏蔽布置在图3C和3D中更清楚地示出。图3C示出了在盖307联接至基板305的位置处从下方观看的盖307的剖面。虚线代表盖307的沉积有用于电通信的电迹线的内表面。导电屏蔽层在导电迹线环329上方延伸通过盖。导电屏蔽层可形成在盖307的内表面上(如以上图1C所示)或可沉积在模制盖307的外表面上。有源电子器件和盖的导电迹线之间的电通信提供在位置327处，而屏蔽部的接地部在接触垫331处提供。
图3D示出了基板305上的相应的导电接触布置方式。再次地，导电环迹线329提供了盖307的屏蔽层和基板305在接触垫331处的接地部之间的电联接。基板305的表面上的导电迹线311在图3D中更清楚可见，且在电连接部327处与盖307的内表面上的迹线对齐。线束321将ASIC 309连接至基板305的导电迹线311。
尽管以上论述主要着重于安装在基板上的部件与安装在盖的相对表面上的部件之间的电通信的单一路径，但是应当理解，上述思想可用于为这两个表面之间(且在某些情况下在基板与安装在盖的侧表面上的装置之间)的电通信提供多种途径。例如，在图3D中，一共三个线束321分别用于将ASIC 309连接至相应的不同的迹线311。每个迹线都延伸至在不同位置处的、该迹线接触盖(和形成在盖的内部上的相应迹线)的位置。因此，图3D的示例为安装在基板305上的ASIC 309和安装在盖的上表面上的部件(例如，电接触垫)之间的电通信提供了三种不同的电隔离路径。
MEMS麦克风封装(比如上述的那些)可成排列地制造并从单个基板上分割。如图4所示，单个基板层401被制造为包括布置成排列的多个MEMS麦克风裸片、相应的电路、和必要的导电迹线(共同地以附图标记403表示)。将热塑性模制盖的排列405(其分别具有合适的导电迹线)与基板封装的排列403对齐，降低到位，并密封地联接至基板。图4示出了在基板排列401上方对齐的第一排列的盖405和被降低到位的另一排列的盖407。然后将单个的封装从排列中分割。
MEMS麦克风封装的某些构造被特别地设计成能得益于如上所述的排列式制造技术和分割过程。例如，作为将盖的内表面金属化以用于屏蔽目的的替代，一个或多个金属化电通孔可沿着该排列的切割道定位而形成为盖排列的一部分。
图5A示出了顶部端口式MEMS麦克风封装500的一个这样构造的示例(基板被省去，以更好地示出封装的盖的布置方式和部件)。在该示例中，参考测量结果提供了部件的相对尺寸。盖501设有安装于其上的MEMS麦克风裸片503和ASIC 505。一列导电迹线507定位在盖501的材料内，且在腔室被密封时提供与基板的电连接。如上所述，导电层509绕着盖501的外表面定位。该导电层509联接至基板的接地部，且如上所述地提供MEMS麦克风裸片503的电磁屏蔽。
在该示例中，导电层509不是沉积在盖501的外表面上。而是盖阵列(即，图4的阵列405)被制造成：包括沿着该盖阵列的切割道布置的一个或多个通孔。当单个封装从该阵列分割出来时，所述通孔被部分地切除。导电通孔在盖的外表面上的剩余部分形成了图5A的导电屏蔽层509。
图5B示出了顶部端口式麦克风封装500的盖501的上部外表面。通过盖501的上表面可看见声学端口开口511。如图5C所示，MEMS麦克风裸片503靠近声学端口开口511安装至盖501。ASIC 505也安装至盖的表面。如上所述，导电屏蔽层509沿着每个被分割的封装500的外表面延伸。
替代性地，除了利用布置在阵列的切割道处的通孔以在盖的外表面上形成基本上相同的导电层之外，圆柱形导电通孔也可沿着阵列的切割道以周期性间隔定位。当单个的麦克风封装500被分割时，圆柱形通孔被对半分开。剩余部分(在图5B中被示为半圆形结构513)联接至基板接地部，且为麦克风装置提供屏蔽。
在又一构造中，隔离层515在麦克风封装被分割之后沉积在导电屏蔽层509的外表面上。为了提供到屏蔽层509的电接触位置，半圆柱形截切部513绕着盖501的周边间隔地形成。如图5D所示，圆柱形截切部513切穿隔离层515，从而使导电屏蔽层509在麦克风封装的外部上部分地露出。封装500的布局和构造也在图5E中以透视图示出。
上述特定布局、部件和制造技术是示例性的且能够具有不同的实施方式。例如，除了使用可注射成型的热塑性材料来形成MID盖之外，也可使用传递成型热固性塑料。尽管该材料不是通常用于MID技术，但是它可通过使用用于金属化的电镀方法而应用在某些麦克风封装构造中。
因此，本发明尤其提供了一种包括基板和模制盖的MEMS麦克风封装，其在安装于基板上的一个或多个部件和安装于盖上的一个或多个部件之间提供电联接。本发明的各种特征和优点在权利要求中提出。

Claims (18)

1.一种麦克风封装，包括：
塑料盖，其包括第一导电盖迹线；
底基板，其联接至所述塑料盖以形成密封腔室，所述底基板包括第一导电基板迹线，所述第一导电基板迹线布置成与第一导电盖迹线形成电连接；
第一部件，其安装在所述底基板上且电联接至第一导电基板迹线；和
第二部件，其安装在所述塑料盖上且电联接至第一导电盖迹线，以使第一导电盖迹线和第一导电基板迹线之间的所述电连接提供第一部件和第二部件之间的电联接，
其中，第一部件和第二部件中的至少一个包括定位于密封腔室的内部中的MEMS麦克风裸片。
2.根据权利要求1所述的麦克风封装，其特征在于，所述麦克风封装还包括穿过所述盖的表面形成的声学输入端口，其中，所述第二部件包括MEMS麦克风裸片且靠近所述声学输入端口安装在所述盖的内表面上。
3.根据权利要求2所述的麦克风封装，其特征在于，所述第一部件包括电接触垫且安装在所述底基板的外表面上，所述麦克风封装还包括穿过所述底基板形成的导电通孔，所述导电通孔将所述电接触垫电联接至第一导电基板迹线，以提供电接触垫和MEMS麦克风裸片之间的电联接。
4.根据权利要求2所述的麦克风封装，其特征在于，所述第一部件包括安装在所述底基板的内表面上的ASIC，第一导电盖迹线和第一导电基板迹线之间的所述电连接提供MEMS麦克风裸片和ASIC之间的电联接。
5.根据权利要求1所述的麦克风封装，其特征在于，所述麦克风封装还包括穿过所述底基板形成的声学输入端口，所述第一部件包括MEMS麦克风裸片且靠近所述声学输入端口安装在所述底基板的内表面上。
6.根据权利要求5所述的麦克风封装，其特征在于，所述第二部件包括电接触垫且安装在所述盖的外表面上，所述麦克风封装还包括穿过所述盖形成的导电通孔，所述导电通孔将所述电接触垫电联接至第一导电基板迹线，以提供所述电接触垫和所述MEMS麦克风裸片之间的电联接。
7.根据权利要求1所述的麦克风封装，其特征在于，所述麦克风封装还包括在所述盖的内表面上的不用于第一导电盖迹线的位置处的电屏蔽层，其中，所述电屏蔽层电联接至所述底基板的接地部。
8.根据权利要求1所述的麦克风封装，其特征在于，所述麦克风封装还包括布置在所述盖的所述外表面上的多个导电通孔，其中，所述多个导电通孔中的每个导电通孔都电联接至所述底基板的接地部，以便为MEMS麦克风裸片提供电磁屏蔽。
9.根据权利要求1所述的麦克风封装，其特征在于，所述麦克风封装还包括：
第二导电盖迹线，其形成在所述盖的所述内表面上；
第三部件，其安装在所述盖上且电联接至第二导电盖迹线；
第二导电基板迹线，其形成在所述基板上且布置成与第二导电盖迹线形成电连接；和
第四部件，其安装在所述基板上且电联接至第二导电基板迹线，以使第二导电盖迹线和第二导电基板迹线之间的所述电连接提供第三部件和第四部件之间的电联接。
10.根据权利要求9所述的麦克风封装，其特征在于，所述第二部件包括MEMS麦克风裸片的第一接触引脚，所述第三部件包括MEMS麦克风裸片的第二接触引脚。
11.根据权利要求10所述的麦克风封装，其特征在于，所述第一部件包括安装在所述底基板的外表面上的第一电接触垫，所述第四部件包括安装在所述底基板的外表面上的第二电接触垫，所述麦克风封装还包括：
穿过所述底基板形成的第一导电通孔，所述第一导电通孔将第一电接触垫电联接至第一导电基板迹线，以提供第一电接触垫和MEMS麦克风裸片的第一接触引脚之间的电联接；和
穿过所述底基板形成的第二导电通孔，所述第二导电通孔将第二电接触垫电联接至第二导电基板迹线，以提供第二电接触垫和MEMS麦克风裸片的第二接触引脚之间的电联接。
12.一种用于制造根据权利要求1所述的麦克风封装的方法，该方法包括：
提供基板排列，所述基板排列包括成排列布置的多个底基板，所述多个底基板中的每个底基板均包括第一导电基板迹线和电联接至第一导电基板迹线的第一部件；
提供盖排列，所述盖排列包括成排列布置的多个盖，所述多个盖中的每个盖均包括非密封腔室、在所述非密封腔室的内表面上的第一导电盖迹线和电联接至第一导电盖迹线的第二部件；
将所述盖排列与所述基板排列对齐，以使每个第一导电盖迹线分别与相应的第一导电基板迹线对齐；
将基板排列和盖排列密封联接，以形成分别包括一密封腔室的成排列的麦克风封装，并将每个第一导电盖迹线分别与相应的第一导电基板迹线电连接；和
通过沿着切割道分割所述成排列的麦克风封装而从所述成排列的麦克风封装分割出一麦克风封装。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，提供盖排列还包括提供包括沿着切割道布置的多个导电通孔的盖排列。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，该方法还包括将所述多个导电通孔中的每个导电通孔电联接至相应的底基板的接地部，从而在所述麦克风封装从所述成排列的麦克风封装分割出之后，绕着所述麦克风封装的周边竖直地布置的导电通孔的子部分为所述MEMS麦克风裸片提供电磁屏蔽。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，每个第一导电盖迹线均包括所述多个导电通孔中的一个的至少一部分。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，将所述麦克风封装从所述成排列的麦克风封装分割还包括将所述多个导电通孔中的每个导电通孔分割成两个半圆柱形导电通孔，所述两个半圆柱形导电通孔分别沿着所述成排列的麦克风封装中的不同的麦克风封装的周边竖直地布置。
17.一种顶部端口式麦克风封装，包括：
模制互联器件盖，其由可模制热塑性材料形成且包括导电盖迹线；
声学端口开口，其穿过所述模制互联器件盖的上表面形成；
MEMS麦克风裸片，其靠近所述声学端口开口安装在所述模制互联器件盖的内表面上，所述MEMS麦克风裸片电联接至所述导电盖迹线；
底基板，其联接至所述模制互联器件盖以形成密封腔室，所述底基板包括在密封腔室的内部上的导电基板迹线，所述导电基板迹线布置成与所述导电盖迹线形成电连接；和
电接触垫，其安装在所述底基板的外表面上且电联接至所述导电基板迹线，从而使所述导电基板迹线和所述导电盖迹线之间的所述电连接提供所述电接触垫和所述MEMS麦克风裸片之间的电联接。
18.一种底部端口式麦克风封装，包括：
底基板，其包括在所述底基板的第一表面上的导电基板迹线；
声学端口开口，其穿过所述底基板形成；
MEMS麦克风裸片，其靠近所述声学端口开口安装在所述底基板的所述第一表面上，所述MEMS麦克风裸片电联接至所述导电基板迹线；
模制互联器件盖，其由可模制热塑性材料形成且联接至所述底基板以形成密封腔室，所述底基板的所述第一表面处于所述密封腔室的内部上，所述模制互联器件盖包括导电盖迹线，所述导电盖迹线布置成与所述导电基板迹线形成电连接；和
电接触垫，其安装在所述模制互联器件盖的外表面上且电联接至所述导电盖迹线，从而使所述导电基板迹线和所述导电盖迹线之间的所述电连接提供所述电接触垫和所述MEMS麦克风裸片之间的电联接。
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