CN105163256B - 具有柔性导通结构的mems装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有柔性导通结构的MEMS装置，包括：本发明提供了一种具有柔性导通结构的MEMS装置，包括：封装结构，所述封装结构包括线路板以及形成侧壁的中空腔体和底板；所述封装结构内部设有MEMS芯片和ASIC芯片，所述MEMS芯片和ASIC芯片设置在所述底板上，所述ASIC芯片和/或所述MEMS芯片通过柔性导通结构与所述线路板的焊盘电连接。本发明提供了一种全新的MEMS装置导通方案。
Description
技术领域
本发明涉及MEMS装置，更具体地，涉及一种具有柔性导通结构的MEMS装置。
背景技术
现有技术中，MEMS装置是由线路板和金属外壳围成封装腔体，MEMS芯片和ASIC芯片设置在线路板上，然后通过线路板的焊盘与外部电路连接。使用线路板加金属外壳的结构，封装工艺难度小容易实现，也不易产生裂缝，但是芯片和与外部电路连接的焊盘都只能设置在线路板这一侧，而不能设置在金属外壳这一侧，无法满足需要在芯片对面连通外部电路的产品需求。
或者，MEMS装置是由三层线路板围成封装腔体，包括底板、顶板、以及设置于底板和顶板之间的侧壁，底板、侧壁、和顶板共同围成封装腔体，MEMS芯片和ASIC芯片设置底板上；这种结构可以在顶板上设置用于和外部电路连接的焊盘，同时在侧壁上设置线路以导通底板和顶板，芯片与底板连接后通过侧壁和顶板的焊盘实现电连接。
三层线路板结构可以满足在芯片对面的顶板连通外部电路的产品需求，但是三层板结构具有明显缺点：三层板PCB设计和装配难度高，工艺一致性差，不易封装，产品容易产生裂缝和开路，制造成本高，以及需要预留三层板的导通焊盘空间，很难实现小尺寸的产品等。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种全新的MEMS装置导通方案，至少能够消除上述缺点中的一个。
本发明提供了一种具有柔性导通结构的MEMS装置，包括：封装结构，所述封装结构包括线路板以及形成侧壁的中空腔体和底板；所述封装结构内部设有MEMS芯片和ASIC芯片，所述MEMS芯片和ASIC芯片设置在所述底板上；所述ASIC芯片和/或所述MEMS芯片通过柔性导通结构与所述线路板的焊盘电连接。
优选地，所述形成侧壁的中空腔体和底板为一体设置的金属帽结构或者分离的线路板结构。
优选地，所述ASIC芯片和/或所述MEMS芯片在自身顶部通过柔性导通结构与所述线路板的焊盘连接。
优选地，所述柔性导通结构为弹簧式连接器。
优选地，所述弹簧式连接器的两端为相对设置的平面部，两个平面部的中心通过弹簧结构连接。
优选地，所述柔性导通结构为柔性探针式连接器或柔性导电硅橡胶。
优选地，所述MEMS芯片和ASIC芯片通过引线连接；或者，所述MEMS芯片和ASIC芯片集成为一个芯片。
优选地，所述MEMS装置为麦克风.
优选地，所述线路板开设有声孔，或者所述底板在对应MEMS芯片的位置开设有声孔。
本发明提供具有柔性导通结构的MEMS装置，通过柔性导通结构连接芯片和芯片对面的线路板，满足了在芯片对面连通外部电路的产品需求。相对于传统的金属帽结构，本发明的MEMS装置在具有传统金属帽结构优点的同时，做到了将MEMS芯片和ASIC芯片设置在金属帽一侧；相对于传统的三层板结构，本发明的MEMS装置可以省去在侧壁上做线路导通的工作。同时使用柔性导通结构可以对芯片起到缓冲作用，提高MEMS装置的产品可靠性。
本发明的发明人发现，在现有技术中还没有使用柔性导通结构的MEMS装置。因此，本发明的技术方案是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本发明是一种新的技术方案。通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1、2、3分别是本发明具有柔性导通结构的MEMS装置的第一实施例的俯视图、左视图、主视图。
图4、5、6分别是本发明具有柔性导通结构的MEMS装置的第二实施例的俯视图、左视图、主视图。
图7、8、9分别是本发明具有柔性导通结构的MEMS装置的第三实施例的俯视图、左视图、主视图。
图10、11、12分别是本发明具有柔性导通结构的MEMS装置的第四实施例的俯视图、左视图、主视图。
图13是本发明弹簧式连接器的结构示意图。
附图标记说明：
线路板100、底板200、侧壁300、金属帽400、声孔10、MEMS芯片1、ASIC芯片2、引线3、弹簧式连接器4、平面部41、弹簧结构42。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
本发明具有柔性导通结构的MEMS装置，包括：封装结构，封装结构包括线路板100以及形成侧壁的中空腔体和底板；封装结构内部设有MEMS芯片1和ASIC芯片2，MEMS芯片1和ASIC芯片2设置在底板上，ASIC芯片2和/或MEMS芯片1通过柔性导通结构与线路板100的焊盘电连接。
本发明中所指的柔性导通结构，是指至少在连接方向上可以形变的导电连接结构，例如，柔性导通结构连接单元A和单元B，那么柔性导通结构至少在从单元A到单元B的方向上具有弹性可以形变收缩或者形变拉伸。
本发明适用于线路板加金属帽的封装结构，即形成侧壁的中空腔体和底板为一体设置的金属帽，参见第一、第二实施例。
参考图1-3为本发明具有柔性导通结构的MEMS装置的第一实施例，该MEMS装置为麦克风，包括：线路板100，顶部开口的金属帽400，金属帽400封装在线路板100上形成封装腔体；封装腔体内设有MEMS芯片1和ASIC芯片2，MEMS芯片1和ASIC芯片2设置在金属帽400的底部；MEMS芯片1和ASIC芯片2通过引线3电连接，ASIC芯片2的三个引脚分别通过一个柔性导通结构与线路板100的焊盘(图中没有示出)连接，柔性导通结构为弹簧式连接器4；声孔10开设在线路板100上。
参考图4-6为本发明具有柔性导通结构的MEMS装置的第二实施例，该MEMS装置为麦克风，包括：线路板100，顶部开口的金属帽400，金属帽400封装在线路板100上形成封装腔体；封装腔体内设有MEMS芯片1和ASIC芯片2，MEMS芯片1和ASIC芯片2设置在金属帽400的底部；MEMS芯片1和ASIC芯片2通过引线3电连接，ASIC芯片2的三个引脚分别通过一个柔性导通结构与线路板100的焊盘(图中没有示出)连接，柔性导通结构为弹簧式连接器4；金属帽400的底部在对应MEMS芯片1的位置开设有声孔10。
本发明还适用于三层线路板的封装结构，即形成侧壁的中空腔体和底板为分离的线路板，参见第三、第四实施例。
参考图7-9为本发明具有柔性导通结构的MEMS装置的第三实施例，该MEMS装置为麦克风，包括：线路板100、形成侧壁300的中空腔体、以及与线路板100相对的底板200，三者共同围成封装结构；封装结构内部设有MEMS芯片1和ASIC芯片2，MEMS芯片1和ASIC芯片2设置在底板200上；MEMS芯片1和ASIC芯片2通过引线3电连接，ASIC芯片2的三个引脚分别通过一个柔性导通结构与线路板100的焊盘(图中没有示出)连接，柔性导通结构为弹簧式连接器4；声孔10开设在线路板100上。
参考图10-12为本发明具有柔性导通结构的MEMS装置的第四实施例，该MEMS装置为麦克风，包括：线路板100、形成侧壁300的中空腔体、以及与线路板100相对的底板200，三者共同围成封装结构；封装结构内部设有MEMS芯片1和ASIC芯片2，MEMS芯片1和ASIC芯片2设置在底板200上；MEMS芯片1和ASIC芯片2通过引线3电连接，ASIC芯片2的三个引脚分别通过一个柔性导通结构与线路板100的焊盘(图中没有示出)连接，柔性导通结构为弹簧式连接器4；底板200在对应MEMS芯片1的位置开设有声孔10。
参考图13介绍第一至第四实施例中的弹簧式连接器4，弹簧式连接器4的两端为相对设置的平面部41，中间为弹簧结构42，两个平面部41的中心通过弹簧结构42连接；其中一个平面部41与ASIC芯片2的焊盘贴合并用导电胶或锡膏粘接，另一个平面部41与线路板100的焊盘贴合并用导电胶或锡膏粘接。
在其它实施例中，柔性导通结构还可以例如为柔性探针式连接器或柔性导电硅橡胶。在其它实施例中，MEMS芯片1和ASIC芯片2可以为集成在一起的一个芯片。在第一至第四实施例中，ASIC芯片2通过柔性导通结构与线路板100的焊盘连接，在其它实施例中，或者/并且是MEMS芯片1通过柔性导通结构与线路板100的焊盘连接。在第一至第四实施例中，ASIC芯片2在顶部通过柔性导通结构与线路板100的焊盘连接，在其它实施例中，也可以是在芯片的侧面通过柔性导通结构与线路板100的焊盘连接。在其它实施例中，MEMS装置还可以为压力传感器、惯性传感器等装置。
本发明提供了具有柔性导通结构的MEMS装置，采用柔性导通结构与芯片对面线路板(线路板100)的电路直接进行连接实现了对面连通，满足了在芯片对面连通外部电路的产品需求。优选地或可选地，本发明的MEMS装置结构设计简单，装配难度低，制造成本低。
优选地或可选地，本发明适用线路板加金属帽的封装结构，封装工艺难度小容易实现，不易产生裂缝。优选地或可选地，由于采用柔性导通结构，可以将芯片贴装在金属帽一侧。
优选地或可选地，本发明也适用三层线路板的封装结构，相对于背景技术中提到的现有三层线路板的导通方式，本发明采用柔性导通结构使得MEMS装置具有结构设计简单、装配难度低、工艺一致性好的优点。可选地或优选地，降低了三层线路板压合导致的裂缝、开路等风险。
优选地或可选地，本发明采用柔性导通结构使得MEMS装置的导通性更好，降低短路和开路风险。
优选地或可选地，本发明采用柔性导通结构能够节省PCB设计空间，使得产品尺寸可以做到更小。
优选地或可选地，本发明采用柔性导通结构使得产品具有一定弹性，能够缓冲外力保护产品。
优选地或可选地，由于采用柔性导通结构，只需要用胶将芯片粘接到底板上即可，工艺简单，能够提高生产率。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
Claims (8)
1.一种具有柔性导通结构的MEMS装置，其特征在于，包括：
封装结构，所述封装结构包括线路板(100)以及形成侧壁的中空腔体和底板；
所述封装结构内部设有MEMS芯片(1)和ASIC芯片(2)，所述MEMS芯片(1)和ASIC芯片(2)设置在所述底板上；
所述ASIC芯片(2)和/或所述MEMS芯片(1)直接通过柔性导通结构与所述线路板(100)的焊盘电连接；
所述ASIC芯片(2)和/或所述MEMS芯片(1)在自身顶部通过柔性导通结构与所述线路板(100)的焊盘连接。
2.根据权利要求1所述的MEMS装置，其特征在于，所述形成侧壁的中空腔体和底板为一体设置的金属帽结构或者分离的线路板结构。
3.根据权利要求1所述的MEMS装置，其特征在于，所述柔性导通结构为弹簧式连接器(4)。
4.根据权利要求3所述的MEMS装置，其特征在于，所述弹簧式连接器(4)的两端为相对设置的平面部(41)，两个平面部(41)的中心通过弹簧结构(42)连接。
5.根据权利要求1所述的MEMS装置，其特征在于，所述柔性导通结构为柔性探针式连接器或柔性导电硅橡胶。
6.根据权利要求1所述的MEMS装置，其特征在于，所述MEMS芯片(1)和ASIC芯片(2)通过引线(3)连接；或者，所述MEMS芯片(1)和ASIC芯片(2)集成为一个芯片。
7.根据权利要求1-6任一项所述的MEMS装置，其特征在于，所述MEMS装置为麦克风。
8.根据权利要求7所述的MEMS装置，其特征在于，所述线路板(100)开设有声孔(10)，或者所述底板在对应MEMS芯片(1)的位置开设有声孔(10)。
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