CN107108203A - Mems封装件 - Google Patents

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Abstract

一种封装件，具有：基底结构(102)，该基底结构具有电绝缘材料和/或导电的接触结构(110)；嵌入在基底结构(102)中或者布置在基底结构(102)上的电子组件(104)；微机电系统(microelectromechanical System，MEMS)部件(106)；以及覆盖结构(108)，该覆盖结构安装在基底结构(102)上，以至少部分地覆盖MEMS部件(106)。

Description

MEMS封装件
技术领域
本发明涉及一种封装件、一种布置结构和一种用于制造电子装置的方法。
背景技术
首先以传统半导体工具制造MEMS部件(microelectromechanical systems，微机电系统)。关于例如尺寸、材料、形状等方面的特殊要求导致了专门工艺的发展。相对于原始状态的这些进一步发展导致不能在与MEMS部件本身相同的基板上制造控制IC。甚至虽然引入了CMOS兼容工艺(这使得单个芯片MEMS/IC成为可能)，但是绝大部分MEMS应用还是将传感器/致动器与控制系统分离。随着以较低的成本，朝向更小的形状因数和提高的效率进步的趋势，存在鉴于异质集成的进一步发展的空间。
发明内容
当前发明的目的在于，提供一种可高效制造的封装件。
该目的通过具有根据独立权利要求的特征的对象得以解决。另外的实施例在从属权利要求中示出。
根据当前发明的一种实施例，完成一种封装件(即带外壳的电子模块)，其具有：基底结构，该基底结构具有电绝缘材料和/或导电的接触结构；嵌入在基底结构中或者布置在基底结构上的电子组件；微机电系统(microelectromechanical system，MEMS)部件(该部件例如可以安装在基底结构上)；以及覆盖结构，该覆盖结构安装在基底结构上，以至少部分地覆盖MEMS部件。
根据当前发明的另一实施例，提供一种用于制造封装件的方法，其中对于该方法，电子组件被嵌入在基底结构中或者该电子组件被布置在基底结构上，该基底结构具有电绝缘材料和/或导电的接触结构；(特别地在基底结构上，替换地或者附加地在下文中提及的覆盖结构上)安装有微机电系统(microelectromechanical，MEMS)部件；并且MEMS部件至少部分地由安装在基底结构上的覆盖结构遮盖。
根据当前发明的另一实施例，完成一种布置结构(特别地作为具有上文中描述的特征的封装件的前身)，其中该布置结构具有：基底主结构，该基底主结构具有电绝缘材料和/或导电的接触结构；多个电子组件，这些电子组件嵌入在基底主结构中和/或布置在基底主结构上；多个MEMS部件(特别地在基底主结构上，替换地或者附加地在下文中提及的覆盖主结构上)；以及覆盖主结构，其安装在基底主结构上并且至少部分地覆盖MEMS部件，以便由此在基底主结构的相应部段与覆盖主结构的相应部段之间为每个所述MEMS部件定义独立的型腔。
在当前申请的上下文中，术语“电子组件”特别地理解为每种有源电子部件(诸如电子芯片，特别是半导体芯片)或者每种任意无源电子部件(诸如电容器)。嵌入的组件或者说部件的例子是：数据存储器，诸如DRAM(或者每种任意其它存储器)；滤波器(其例如可以配置为高通滤波器、低通滤波器或者带通滤波器，并且其例如可以用于选频滤波)；集成电路(诸如逻辑IC)；信号处理部件(诸如微处理器)；功率管理部件；光电接口元件(例如光电子器件)；变压器(诸如DC/DC转换器或者AC/DC转换器)；加密编码部件；电容；电感；开关(例如基于晶体管的开关)；以及这些与其它功能性电子组件的组合。
通过设置由介电材料与形成于其上和/或其中的导电的接触导通结构组成的基底结构，可以同时赋予至少一个电子组件的底座和至少一个MEMS部件的底座以机械的紧固功能以及电接触导通功能。特别地，这样的架构可以与PCB基板或者其中一部分作为基底结构的应用兼容，这使得成本低廉的生产以及借助明确定义的PCB工艺成为可能，并且由此开辟了用于MEMS技术的PCB技术。然而，替换地，也可以使用完全导电的基底结构，诸如引线框架。通过将至少一个电子组件嵌入或者集成在基底结构中，甚至当电子组件和MEMS部件彼此相叠布置时，也可以实现低的封装件高度。然而，替换地，非嵌入式架构也是可能的。通过将电子组件埋入基底结构，实现电子组件和MEMS部件的竖直布置，由此也能实现封装件的低侧向膨胀(延展，Ausdehnung)。此外，可以通过基底结构的电绝缘材料，提供介电的安装基底，并且通过将导电的接触结构设置在该导电的材料中和/或上，实现埋入的电子组件和MEMS部件之间的接触导通。同样地，在覆盖结构的使用方面，这样的布置结构也是灵活的，其可以设计为完全不同的配置并且将MEMS部件与外部环境屏蔽开。与此同时，可以通过将覆盖结构安装在基底结构上，机械地保护封装件不受外界影响并且将封装件封闭起来。总而言之，提供了一种紧凑且可简单地制造的封装件，该封装件特别地也能够以批量式的架构制造。为此，可以将多个电子组件嵌入在基底主结构中或者放置在其上，并且可以相应地将多个MEMS部件安装在基底主结构上。在用覆盖主结构遮盖了如此获得的布置结构后，获得了用于多个封装件的前身。通过单纯地分割该布置结构，可以赢得多个封装件。除了能实现的较小的占用面积之外，至少一个电子组件的嵌入还具有另外的优点：更好的电子功率以及更低的能量需求，这归功于至少一个电子组件和至少一个MEMS部件之间的更短的导电路径。
另外，描述了封装件、布置结构和方法的附加的示例性实施例。
根据一种示例性实施例，MEMS部件可以安装在基底结构上。替换地或者附加地，MEMS部件可以安装在覆盖结构上。MEMS部件也可以至少部分地嵌入在基底结构中和/或覆盖结构中。
MEMS部件能够以对应的方式安装在基底主结构上。替换地或者附加地，MEMS部件可以安装在覆盖主结构上。MEMS部件还可以至少部分地嵌入在基底主结构中和/或覆盖主结构中。
根据一种示例性实施例，基底结构可以配置为电路板，特别地配置为印刷电路板，或者配置为此类电路板的区段或者部段。通过将基底板设置为电路板，特别地作为印刷电路板(printed circuit board，PCB)，可以提供用于MEMS部件和电子组件的安装基底，可成本低廉地生产该安装基底，并且其中可以应用成熟的PCB技术。同样地，通过提供电绝缘材料和导电的接触结构，对于电路板而言，机械的安装和电接触导通也同时成为可能。然而，要指出的是，术语“电路板”可以包括例如陶瓷基板或者其它基板等其它架构。
根据一种示例性实施例，覆盖结构可以是灌注材料和/或金属盖和/或可选地与另外的导电的接触结构组合的另外的电绝缘材料(特别是电路板，更特别地是印刷电路板，或者此类电路板的区段或者部段)。根据第一实施方式，覆盖结构可以具有灌注材料(例如注塑胶料或者光学上透明的灌注材料)，其特别地在释放MEMS部件的机械上可移动的结构的情况下，可以包封MEMS结构。替换地，可以放置金属盖，该金属盖负责MEMS部件的特别稳固的机械屏蔽。同样地，根据一种特别优选的实施例，可以将覆盖结构(特别地与实现为印刷电路板的基底结构联合)实施为电路板(其可以具有由导电材料和电绝缘材料组成的多个彼此相连的层状结构，并且特别地可以是板形的或者说平面的)，并且更优选地实施为印刷电路板(PCB，printed circuit board)。通过该配置，可以通过作为基底结构和覆盖结构的两个板状部件，以低制造成本和低制造消耗，实现高度方向上紧凑的外形尺寸。与此同时，该架构允许批量式制造多个封装件。可以例如借助于机械的磨削(例如钻孔)、铣除或者切除(例如借助于激光器)、或者化学方法(例如借助于刻蚀)，在设计为印刷电路板的覆盖结构中完成用于容纳MEMS结构和/或至少一个电子组件的空腔。
根据一种示例性实施例，电绝缘材料可以从由树脂(特别是双马来酰亚胺三嗪树脂)、玻璃纤维、预浸材料、聚酰亚胺、液晶聚合物、基于环氧树脂的累积膜和FR4材料组成的组中选出。树脂材料可以用作机械上稳定的基质，其同时赋予相应的结构以电绝缘属性。玻璃纤维的设置在机械上强化了电绝缘材料，并且除此之外，还可以引起机械属性的期望的空间各向异性。预浸材料是FR4材料的前身并且具有树脂和玻璃纤维的混合物。通过使用对应的具有缺口的预浸薄片，可以为将电子组件容纳在开口中(或者直接注入材料中)打下基础，并且在为如此获得的结构注入另外的预浸薄片后，电子组件被完整而广泛地嵌入在电绝缘材料中。FR4(耐燃的)表示用于电路板的通用材料，其以低成本，为根据本发明的MEMS封装件实现了高机械稳固性。
根据一种示例性实施例，电子组件可以被配置为与MEMS部件功能上共同起作用，特别地用于对其进行控制。为了此目的，电子组件和MEMS部件可以彼此电耦合，这可以借助于导电的接触导通进行。然后，可以在电子组件和MEMS部件之间传达电信号。根据一种实施方式，电子组件可以将电子控制信号传输至MEMS部件，其根据这些电子控制信号提供功能(特别是致动器功能)。相反地，MEMS部件也可以生成电信号(例如当MEMS部件被设计为传感器时，生成传感器信号)，并且将其提供给电子组件，以进行进一步处理。
根据一种示例性实施例，MEMS部件可以被配置为由传感器和致动器组成的组中的一个。
根据第一实施方式，MEMS部件也可以是致动器。致动器可以被理解为响应于激励信号执行机械运动的MEMS部件。举例而言，此类致动器可以是扬声器(特别是平衡电枢接收器)，其在施加电信号时可以激发压电薄膜，使其振荡并且发射声学波。用作MEMS部件的致动器的其它例子是微型泵或者触觉致动器，其在施加电信号时允许触觉反馈，以例如确认对电子设备进行的用户输入。MEMS致动器也可以是例如扫描仪、自动对焦部件、可调节的透镜或者可调节的波长选择滤波器。可调节的波长选择滤波器是在施加电压时以典型的方式改变其电容的MEMS部件，以便由此专门地对于电磁辐射的特定波长例如光进行透过或者反射。
替换地，MEMS部件可以设计为传感器，其基于外部环境的属性输出对此典型的传感器信号。对此的例子是麦克风，其例如借助于压电薄膜，响应于外部环境中现有的声波或者声学波生成电信号。MEMS传感器的其它例子是压力传感器或者流体传感器(其中流体可以具有气体和/或液体或者由此组成)。
根据一种示例性实施例，电子组件可以是半导体芯片，特别是专用集成电路芯片(ASIC)。通过将封装件的至少一个电子组件设计为半导体芯片，可以将集成电路技术的优点投入使用，特别地，以微型化的方式提供电子功能。同样可能以ASIC对电子芯片进行编程，以便保证用户定义的电子功能。根据一种实施例，也可以在单个封装件中设置多个电子组件，其中电子组件可以设置在基底结构上和/或中。
然而，也能够以除设计为控制芯片外的其它方式来设计至少一个电子组件，例如设计为CCD(电荷耦合器件)。在该实施例中，电子组件检测电磁辐射，其特别地采集图像数据。在此类实施例中，CCD类型的电子组件可以例如嵌入在基底结构中(其中应相对于基底结构暴露CCD组件的上表面，以便容易受电磁辐射的影响)并且功能上与可设定的MEMS类型的透镜共同起作用，该透镜可以布置在CCD类型的电子组件上方，以便由此用作用于影响借助于CCD而检测到的电磁辐射的可调节的光学元件。
根据一种示例性实施例，电子组件的侧表面的至少一部分可以由基底结构的材料遮盖。根据该实施方式，至少一个电子组件的侧面可以完全或者部分地由基底结构的电绝缘材料和/或导电材料遮盖。电子组件或者可以完全集成在基底结构内，或者可以在上侧和/或下侧突出于基底结构。通过这样的集成，可以实现封装件的紧凑的外形尺寸。
根据一种示例性实施例，由基底结构和覆盖结构组成的组中的至少一个可以具有至少一个通孔，该通孔用于在MEMS部件和封装件的外部环境之间提供流体连接(特别是空气连接或者液体连接)。通过设置一个或多个通孔，MEMS部件与外部环境的(特别是传感器的和/或致动器的)有效连接成为可能。举例而言，对于MEMS部件作为扬声器或者说麦克风的一种实施方式，通过通孔，提供与外部环境的声学连接，特别是为了将来自MEMS部件的声波输出至外部环境或者借助于MEMS部件来检测来自外部环境的声波。然而，在将MEMS部件实现为传感器时，其它环境属性(例如流体、特定压力等的存在)也可以通过通孔传递至传感器部件。
根据一种示例性实施例，由基底结构和覆盖结构组成的组中的至少一个可以具有声学波影响表面结构化部，特别地被倒角。基底结构和/或覆盖结构的倒角或者更多表面结构化，特别是在通孔开口区域内，允许特别地在该区域内设定声学属性，例如为了过滤特定的频率、抑制噪声、定义声波的传播路径等。因此，同样也可能沿着此类表面槽或者削平引导声波等。通过围绕通孔的倒角，可以将通孔附近的锋利的边缘磨平并且为声学波完成漏斗状的通道，由此加强封装件的声学属性。
根据一种示例性实施例，MEMS部件可以定位在型腔内，特别地在方形或者半球形型腔内，该型腔限定在基底结构和覆盖结构之间。通过将MEMS部件安放在型腔内，而该部件在型腔中至少沿着其表面的一部分与外部环境处于直接空气连接，MEMS部件可以履行其包括机械运动的功能。通过罩状设置覆盖结构，可以成本低廉地设计此类型腔。
根据一种示例性实施例，覆盖结构可以具有声学属性设定特征，特别是用于无源地过滤声学波的功能化部或者结构化部。通过功能化(例如表面涂层)和/或结构化(例如设计诸如槽等表面凹陷)，可以设定封装件的声学属性并且抑制或者完全避免不期望的效应，诸如噪声或者不期望的声学频率的耦合。一般而言，声学属性设定特征可以是一个或多个微结构的布置，即微凸起部(例如焊点)和/或微缺口(诸如凹进处)，其可以安置在覆盖结构的内表面和/或外表面上，以便能够影响属性，而根据这些属性，在覆盖结构的外部环境中传播声学波。同样可能在覆盖结构上和/或内设置焊垫和/或ESD(electrostaticdischarge，静电放电)保护设施和/或EMI(electromagnetic interference，电磁干扰)保护设施。
根据一种示例性实施例，封装件在基底结构和覆盖结构之间的安装点处具有接合材料或者说连接材料。此类接合材料可以是例如黏合剂，通过该黏合剂可以将覆盖结构机械地紧固在基底结构上。此类接合材料可以是例如焊料或者导电的膏体，通过该焊料或者说导电的膏体也可以将覆盖结构与基底结构电耦合。通过简单的工具，也可以由此简化封装件的批量设计。
根据一种示例性实施例，导电的接触结构的至少一部分可以被配置为用于将电子组件与MEMS部件电耦合。因此，基底结构的导电接触结构(和/或可选地覆盖结构的对应的导电接触结构)可以直接或者间接(例如在中间接入接合引线的情况下)用于电子组件和MEMS部件的电接触。由此，基底结构或者说覆盖结构可以不仅用于机械地紧固和屏蔽电子组件和MEMS部件，还同时用于电接触。根据一种实施方式，电子芯片控制MEMS部件的方式在于，影响MEMS部件的功能的电控制信号由电子芯片传输至MEMS部件。例如，对应的电信号可以施加至实施为扬声器的MEMS部件，该电信号随即由MEMS部件转换成对应的声波。根据另一实施方式，电子组件可以(预)处理由MEMS部件产生的电信号并且由此例如产生传感器输出。例如可以借助于焊接或者机械压合设计基底结构和覆盖结构之间的连接，优选地在其间使用接合材料。
在一种特别优选的实施例中，接合材料被配置为，既维持基底结构和覆盖结构之间的机械连接，也维持其间的电耦合。在这样的实施例中，接合材料本身可以是导电的并且桥接基底结构的导电接触结构与覆盖结构的导电接触结构之间的狭长空隙。
根据一种示例性实施例，对于该方法，还可以在基底主结构中嵌入至少一个另外的电子组件，或者该至少一个另外的电子组件可以布置在基底主结构上，其中基底结构构成基底主结构的一部分；至少一个另外的MEMS部件可以安装在基底主结构上，该至少一个另外的MEMS部件可以至少部分地由覆盖主结构覆盖，该覆盖主结构安装在基底主结构上，其中覆盖结构构成覆盖主结构的一部分。根据该实施方式，用于制造多个封装件(例如同时制造至少10个封装件，特别是至少100个封装件)的整个加工都可以通过使用大面积的基底主结构或者说覆盖主结构进行。基底主结构和覆盖主结构都可以例如分别呈现为电路板(特别是印刷电路板)。通过批量地进行电子组件的嵌入或者表面安装以及MEMS部件的安装，用单个覆盖主结构遮蔽如此获得的装备的基底主结构并且接下来再进行分割(例如通过锯、刻蚀或者激光切割)，可以高效地生产封装件。特别是在将印刷电路板用作基底主结构或者说覆盖主结构的基础时，可以实现这些优点，因为这样仅仅必须将两个平面的部件彼此紧固在一起。在将印刷电路板用作覆盖主结构的基底时，从加工侧进行的、印刷电路板的简单的机械的(例如通过激光器实现)或者化学的结构化足以形成用于有间距地容纳MEMS部件的型腔。
根据一种示例性实施例，还可以分割具有电子组件和所安装的MEMS部件的基底主结构以及覆盖主结构的、通过接合材料彼此紧固的布置，以便由此获得至少两个(特别是大数量的)封装件，其中每个封装件都具有基底结构、至少一个电子组件、至少一个MEMS部件和覆盖结构。通过在分组地处理大量电子组件和MEMS部件之后才执行分割或者说分离，可以降低生产成本。
根据一种示例性实施例，电子组件和MEMS部件可以二维地分布在基底主结构和覆盖主结构范围内。特别地，可以沿着板形基底主结构上的行和列装配电子组件或者说MEMS部件。然后也可以沿着行和列进行分割。
附图说明
接下来，参考下面的附图，详细地描述当前发明的示例性实施例。
图1示出了根据本发明的一种示例性实施例的封装件的截面视图。
图2示出了根据本发明的另一示例性实施例的封装件的截面视图。
图3示出了根据本发明的更进一步的另一示例性实施例的封装件的截面视图。
图4示出了根据图3的封装件的另一视图。
图5示出了根据本发明的一种示例性实施例的覆盖主结构。
图6示出了根据本发明的一种示例性实施例的基底主结构。
图7示出了一种示意性视图，该视图用于图解在用于制造根据本发明的一种示例性实施例的封装件的方法期间的单独的工艺。
图8示出了根据本发明的另一示例性实施例的基底主结构。
图9示出了一种示意性视图，该视图用于图解在用于制造根据本发明的另一示例性实施例的封装件的方法期间的单独的工艺。
图10示出了根据本发明的另一示例性实施例的覆盖主结构。
图11示出了根据本发明的一种示例性实施例的布置结构的截面视图。
图12示出了根据本发明的另一示例性实施例的封装件的截面视图。
图13和图14示出了根据本发明的其它示意性实施例的封装件的截面视图。
具体实施方式
不同附图中的相同或相似部件用相同的附图标记来表示。
在根据附图描述本发明的示例性实施例之前，还应阐明本发明的一些通用方面：
根据一种示例性实施例，提供用于MEMS部件(特别是MEMS传感器或者MEMS致动器)的基于PCB的封装架构。
根据本发明的一种示例性实施例，一个或多个半导体芯片或者其它电子部件布置在带状的基板(这也被称为基底主结构)上。在此可以使用诸如芯片紧固(die attach，上片)、倒装芯片(这就是说电子芯片反面地布置在基板上)、引线接合(这就是说设置用于接触电子芯片的接合引线)等机制，以维持期望的电连接和机械连接。由对应地匹配于MEMS部件或者说电子芯片的型腔布置制成的第二条带(这也可以被称为覆盖主结构)会匹配于第一条带地对准并且紧固于其上。该程序可以在使用接合材料(例如黏合剂、环氧树脂材料等)的情况下进行。接合材料能够以合适的方式装在基板带(即基底主结构)上，例如借助于弥散、冲压、按压等。替换地或者附加地，可以用上述或者其它方法将此类接合材料装在覆盖主结构上。在两条带或者主结构彼此相连后，可以分割独立的封装件。
为了允许压力波或者声波到达MEMS部件，可以在一个或两个主结构中设置一个或多个通孔。当通孔布置在基底主结构的焊垫之间时，该架构可以使得压力波或者声波的底板通道成为可能，或者当通孔设置在覆盖主结构上时，该架构可以是上侧的端口。优选地，通孔没有设置得与MEMS部件的薄膜齐平，以便排除由于通孔造成的机械负载的影响对其造成的损坏。具有上侧通孔的封装件具有较小的占用面积，其中，下侧的通孔由于其较高的回流量(剩余容积，Rückvolumen)示出了更高的敏感度。该端口不必是直线的，反而可以具有期望的形态并且由此也具有更复杂的形态，并且可以例如被引导穿过PCB。
半导体芯片中的至少一个和/或至少一个无源器件也可以嵌入在其中一个主结构中，以便减小封装件尺寸并且优化电性能。
如果在MEMS部件(特别是其传感器元件)与通孔之间制造气密的连接(以便不再会有可能会损坏系统的其它部分的外界通道)，则可以实现具有流体传感器的布置结构或者说封装件。
在设置基于薄膜的MEMS部件时，有利的是，尽可能地环绕这些部件，以便机械地保护可移动的元件，而不会由此造成薄膜与空气连接脱耦，而薄膜可以通过空气连接发现传感器信号。这可以例如通过用作覆盖主结构的PCB或者金属盖实现。
根据一种示例性实施例，可以将制造消耗保持得很低，特别是当两个PCB用作主结构时。由此也可能降低错误对准(这会导致产量的降低)的风险并且提高生产速度。
可以对覆盖主结构进行功能化或者说结构化，以例如使得无源过滤成为可能。这是除了简化的安装和更低的NRE(non-recurring engineering，非重复性工程)成本之外的附加优点。
在将通孔设置在其中一个主结构中时，可以在相应的另一主结构中同样设置一个(优选地更小的)通孔，以便维持压力平衡。
环绕MEMS部件的型腔(例如适用于扬声器用作MEMS部件的实施例)可以理想地尽可能接近半球形的形态，以便禁止声音反射，这可能会有损封装件的性能。可以通过钻孔或者以球形扳手进行铣削来实现这样的半球形型腔。
除了电子芯片，同样可以在基底结构中集成一个或多个无源部件(例如欧姆电阻、电容器或者导电且导热的块，例如铜块)。
图1示出了根据本发明的一种示例性实施例的封装件100的截面视图。根据图1的该封装件100被配置为扬声器。
封装件100具有印刷电路板的区段或者说部段形式的基底结构102，该基底结构具有用作电绝缘材料的FR4以及用作导电的接触结构110的铜结构，该铜结构部分地设置在电绝缘材料内且部分地设置在电绝缘材料上。导电的接触结构100既具有结构化的导电层(参见附图标记122)，还具有竖直的金属化通孔，即所谓的过孔(参见附图标记124)。配置为ASIC的电子芯片104嵌入在基底结构102中，然而替换地，该芯片也可以表面安装在基底结构102上并且用作控制IC。根据图1，主结构102的材料不仅遮盖电子芯片104的所有侧表面，还遮盖其彼此相对的上下主面。
微机电系统(microelectromechanical system，MEMS)部件106表面安装在基底结构102上，并且借助于导电的接触结构110且借助于接合引线120，与电子芯片104导电地耦合，使得能够在电子芯片104和MEMS部件106之间传播电信号。在以倒装芯片配置安装电子芯片104的其它实施例中，可以省略接合引线120并且可以借助于焊点进行倒装芯片安装的电子芯片104的电耦合。
根据所示出的实施例，罩状的覆盖结构108设计为另一印刷电路板(PCB)的区段或者部段，该覆盖结构安装在基底结构102上，以覆盖MEMS部件106。这意味着，对应于基底结构102，覆盖结构108也可以具有介电材料(特别是FR4)以及由铜制成的导电的接触结构110。替换该实施例地，覆盖结构108也可以设计为金属盖或者灌注材料。
在当前情况下，电子芯片104被配置为用于控制MEMS部件106。这意味着，电子芯片104将代表待复制的音频内容的电信号传输至设计为扬声器的MEMS部件106，在这些电信号的基础上，MEMS部件106的能振荡的薄膜160被激发振荡。由此生成声学波，该声学波通过位于封装件100的外壳内的通孔112中的一个发射入外部环境。
基底结构102和覆盖结构108都具有相应的通孔112，以在MEMS部件106与封装件100的外部环境之间提供空气连接，通过该空气连接在封装件100的内部和外部之间设计声音连接。形成在基底结构102中的通孔112的外部区域配置有倒角部段154，以优化封装件100的内部和外部之间的声学的波传播属性。
MEMS部件106有间隔地布置在覆盖结构108的(例如借助于PCB结构的刻蚀生成的)型腔114或者说凹口内，其限定在基底结构102和覆盖结构108之间。由此确保MEMS部件106的薄膜160能自由振荡。
封装件100在基底结构102和覆盖结构108之间的安装点处具有导电的接合材料116(例如金属的焊接材料)。因为该导电的接合材料116在两侧(即上侧和下侧)上触及基底结构102和覆盖结构108的导电接触结构110，并且将二者彼此连接，所以也借助于接合材料116，在基底结构102和覆盖结构108之间完成导电的连接。
在图1中可以看到封装件100，其中MEMS部件106设计为MEMS扬声器。对于实施为MEMS扬声器的实施方式，电子芯片104通过导电的接触结构110将控制信号提供给MEMS部件106形式的扬声器，这些控制信号被MEMS部件106的压电薄膜160转换成声音。该声音通过其中一个通孔112进入能听到这个声音的外部环境。
类似的配置也可以用作MEMS麦克风。对于实施为麦克风的实施方式，声学波可以通过其中一个或两个通孔112，从外部环境传播入型腔114，并且激发压电薄膜160，使其振荡。由此会在MEMS部件106上生成对应的电信号，这些电信号可以被传输至电子芯片104并且在此进行进一步处理。
通过将电子芯片104埋入基底结构102，电子芯片和MEMS结构106的竖直布置成为可能，这会引起高度方向上紧凑的外形尺寸。除此之外，通过将板形PCB设置成用于基底结构102和覆盖结构108的基底，同样实现了低的外廓高度。通过基本上竖直相叠地布置电子芯片104和MEMS部件106，侧向方向上的紧凑外形尺寸也成为可能。
在根据图1的封装件100的下侧上，其可以安装在基板上，例如安装在印刷电路板上(未示出)。
图2示出了根据本发明的另一示例性实施例的封装件100的截面视图。根据图2的封装件100被配置为平衡电枢接收器(balanced armature receiver)。
根据图2的封装件100与根据图1的封装件100的不同之处在于：根据图2，两个通孔开口112中较大的一个(所谓的通风孔)位于侧面，并且没有装配在基底结构102的下侧。由此可以将封装件100的下表面安装在未示出的底座上，而不会因此有损MEMS部件106的空气连接。由下部通孔112构成的通风风道由此部分平行地对准MEMS部件106的薄膜160。
图3示出了根据本发明的另一示例性实施例的封装件100的截面视图。根据图3的封装件100被配置为部分地平衡电枢接收器(partially balanced armature receiver)。
根据图3的封装件100与根据图1或者说图2的封装件100的不同之处在于：根据图3，设置有阶梯状的下侧。在阶梯的区域内布置有下部通孔112，而与此相反，阶梯的另外的区域可以自由地用于将封装件100安装到底座上。
图4示出了封装件100如何借助于接合材料402被安装到基板400上的截面视图。在所示出的实施例中，基板400被实施为印刷电路板(printed circuit board，PCB)，并且具有电绝缘的核心(core)404以及导电的接线406，基板400通过该接线与封装件100电耦合。由此，图4示出了PCB上的接收器。
图5示出了根据本发明的一种示例性实施例的覆盖主结构500。
覆盖主结构500设计在印刷电路板上。多个活动的覆盖区域502以矩阵状，即以行和列的方式，布置在覆盖主结构500的所示出的主表面上。在活动的覆盖区域502之间设置有非活动的区域504。图5还示出，每个所述活动的覆盖区域502又具有多个以行和列布置的覆盖结构108。可以如根据图1至图3所描述的，实施这些覆盖结构。可以例如借助于刻蚀生成为此而设置的型腔114。总而言之，图5示出了此处的覆盖主结构500特别好地适合于批量生产根据示例性实施例的封装件100。
图6示出了根据本发明的一种示例性实施例的基底主结构600。
对于基底主结构600而言，封装件形成区域602以行和列布置，并且由非活动的区域604分离。此外，在图6中，以放大图示出了封装件形成区域602中的一个，在其中可以看出以行和列(因此矩阵状地)形成多个基底结构102。可以如根据图1至图3所示，设计这些基底结构。
为了批量制造多个封装件100，可以借助于未示出的黏合剂料或者另外的接合材料，将根据图5的覆盖主结构500紧固在根据图6的基底主结构600上。接下来，可以分割如此获得的布置结构(参见图11中的附图标记1100)，以便使得单独的封装件100彼此分离。
图7示出了在用于制造根据本发明的一种示例性实施例的封装件100的方法期间的工艺的示意性视图。
如通过附图标记702所显示的，可以首先借助于裸片接合(Die-Bonding)，将MEMS部件106紧固在基底结构102的上侧，使得机械紧固由此同时成为可能，并且为与以埋入方式设置在基底结构102中的电子芯片104的电接触导通做准备。如通过附图标记704所示出的，可以借助于引线接合，将接合引线120装到MEMS部件106上，以使其与电子芯片104电耦合。如通过附图标记708所示出的，型腔114可以形成在覆盖结构108中。接下来可以着手于基底主结构600和覆盖主结构500之间的批量连接，或者着手于已经分割的基底结构102和已经分割的覆盖结构108之间的连接，以便生成图7中所示的封装件100。在批量加工时，接下来将其分割成单独的封装件100。
图8、图9和图10示出了与图5至图7极类似的程序，其中图8对应于图6，图9对应于图7，而图10对应于图5。图8至图10的实施例与图5至图7的实施例相比的不同之处在于，实施了不同的基底结构102和不同的覆盖结构108。根据图8至图10，相应的MEMS部件106直接布置在电子芯片104上方，而不是如根据图5至图7所示的侧面推移地布置。
图11示出了根据本发明的一种示例性实施例的布置结构1100的截面视图。
布置结构1100具有基底主结构600、嵌入在基底主结构600中的多个电子芯片104、位于基底主结构600上的多个MEMS部件106以及覆盖主结构500，该覆盖主结构安装在基底主结构600附近或者其上并且覆盖MEMS部件106。由此，在基底主结构600的相应部段与覆盖主结构500的相应部段之间为MEMS部件106中的每一个都定义了独立的型腔114。
在图11中示出的布置结构1100中，可以通过沿着分离线或者切割线1102(例如借助于锯、激光切割或者刻蚀)，将单独的封装件100彼此分离，来进行封装件100的分割。
图12示出了根据本发明的另一示例性实施例的封装件100的截面视图。
根据图12，电子芯片104被设计为CCD(charge coupled device，电荷耦合器件)并且检测电磁辐射。CCD类型的电子芯片104嵌入在基底结构102中，其中相对于基底结构102暴露CCD芯片的上表面，以便容易受电磁辐射的影响。电子芯片104借助于导电的接触结构110与电气可动的透镜共同作用，该透镜作为MEMS部件106布置在电子芯片104之上，以便用作用于影响借助于CCD而检测到的电磁辐射的可调节的光学元件。在根据图12的实施例中，位于MEMS部件106之上以及电子芯片104之上的、覆盖结构108的至少一个部段是光学上透明的，或者覆盖结构108应具有通孔112，其允许光传播入型腔114。
图13和图14示出了根据本发明的其它示例性实施例的封装件100的截面视图。
在图13中示出的封装件100设计为具有双侧配置的平衡电枢接收器(BalancedArmature Receiver，BAR)。这意味着，具有嵌入的电子部件104的基底结构102在其两个相对主面的每一个上都装备有相应的MEMS部件106，该部件又由相应的覆盖结构108覆盖。附加地，薄膜1300遮盖相应MEMS部件106的暴露的表面。薄膜1300可以例如由硅酮或者其它聚合物材料制成。因此，紧凑的构造可以与高功能水平相结合。图13还示出了(例如由金属或者塑料制成的)壳体1302，该壳体用作声波导体并且具有声音通道开口1304。
在图14中示出的封装件100设计为具有单侧配置的平衡电枢接收器(BalancedArmature Receiver，BAR)。这意味着，具有嵌入的电子部件104的基底结构102仅在其两个相对主面中的一个上装备有MEMS部件106，而该部件又借助于薄膜1300遮盖并且被覆盖结构108环绕。同样地，根据图14，设置有壳体1302，对应于图13对该壳体进行配置。
附加地，要指出的是，“具有”不排除任何其它元件或者步骤，并且“一个”或者“一种”不排除多数。此外，还要指出，参考上述实施例中的一个描述的特征或者步骤也可以与上文中描述的其它实施例的其它特征或者步骤组合使用。权利要求中的附图标记不被视为限制。

Claims (21)

1.一种封装件，具有：
基底结构(102)，所述基底结构具有电绝缘材料和/或导电的接触结构(110)；
电子组件(104)，所述电子组件嵌入在所述基底结构(102)中或者布置在所述基底结构(102)上；
微机电系统(microelectromechanical system，MEMS)部件(106)；以及
覆盖结构(108)，所述覆盖结构安装在所述基底结构(102)上，以至少部分地覆盖所述MEMS部件(106)。
2.根据权利要求1所述的封装件(100)，其中所述基底结构(102)被配置为电路板，特别地被配置为印刷电路板，或者被配置为其区段。
3.根据权利要求1或2所述的封装件(100)，其中所述覆盖结构(108)从由以下组成的组中选出：灌注材料，特别是注塑件；金属盖；以及具有另外的导电接触结构(110)的另外的电绝缘材料，特别是电路板，更特别是印刷电路板，或者其区段。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的封装件(100)，其中所述电绝缘材料从由树脂特别是双马来酰亚胺三嗪树脂、玻璃纤维、预浸材料、聚酰亚胺、液晶聚合物、基于环氧树脂的累积膜和FR4材料构成的组中选出。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的封装件(100)，其中所述电子组件(104)被配置为与所述MEMS部件(106)功能上共同起作用，特别地用于对其进行控制。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的封装件(100)，其中所述MEMS部件(106)设计为由传感器、致动器、扬声器、平衡电枢接收器、麦克风、自动聚焦部件、特别是二维的扫描仪、触觉致动器、压力传感器、微型泵、能设定的透镜、能设定的波长选择滤波器以及流体传感器组成的组中的一个。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的封装件(100)，其中所述电子组件(104)是半导体芯片，特别是专用集成电路芯片(ASIC，application specific integrated circuit)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的封装件(100)，其中所述电子组件(104)的侧表面的至少一部分由所述基底结构(102)的材料遮盖。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的封装件(100)，其中由所述基底结构(102)和所述覆盖结构(108)组成的组中的至少一个具有至少一个通孔(112)，所述通孔用于在所述MEMS部件(106)和所述封装件(100)的外部环境之间提供流体连接。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的封装件(100)，其中由所述基底结构(102)和所述覆盖结构(108)组成的组中的至少一个具有声学波影响表面结构化部，特别地被倒角。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的封装件(100)，其中所述MEMS部件(106)布置在型腔(114)内，所述型腔限定在所述基底结构(102)和所述覆盖结构(108)之间。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的封装件(100)，其中所述覆盖结构(108)具有从由以下组成的组中选出的至少一个：EMI保护设施、ESD保护设施、至少一个焊垫以及声学属性调节特征部，特别是用于无源地过滤声学波的功能化部或者结构化部。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的封装件(100)，在所述基底结构(102)和所述覆盖结构(108)之间的安装点处具有接合材料(116)。
14.根据权利要求13所述的封装件(100)，其中所述接合材料(116)被配置为，既在所述基底结构(102)和所述覆盖结构(108)之间提供机械连接，也在其间提供电耦合。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的封装件(100)，其中所述导电接触结构(110)的至少一部分被配置为将所述电子组件(104)与所述MEMS部件(106)电耦合。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的封装件(100)，其中所述MEMS部件(106)安装在所述基底结构(102)上和/或所述覆盖结构(108)上。
17.一种用于制造封装件(100)的方法，其中所述方法包括：
将电子组件(104)嵌入在基底结构(102)中或者将所述电子组件(104)布置在其上，所述基底结构具有电绝缘材料和/或导电的接触结构(110)；
将微机电系统(microelectromechanical，MEMS)部件(106)特别地安装在所述基底结构(102)上；并且
用覆盖结构(108)至少部分地覆盖所述MEMS部件(106)，所述覆盖结构安装在所述基底结构(102)上。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述方法还包括：
将至少一个另外的电子组件(104)嵌入在基底主结构(600)中或者将所述至少一个另外的电子组件(104)布置在其上，其中所述基底结构(102)构成所述基底主结构(600)的一部分；
安装至少一个另外的MEMS部件(106)，特别是安装在所述基底主结构(600)上；
用覆盖主结构(500)至少部分地覆盖所述至少一个另外的MEMS部件(106)，所述覆盖主结构安装在所述基底主结构(600)上，其中所述覆盖结构(108)构成所述覆盖主结构(500)的一部分。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述方法还包括：分割具有所述电子组件(104)和安装的所述MEMS部件(106)的所述基底主结构(600)以及所述覆盖主结构(500)的布置，以便由此获得多个封装件(100)，每一个所述封装件都具有基底结构(102)、电子组件(104)、MEMS部件(106)和覆盖结构(108)。
20.根据权利要求18或19所述的方法，其中所述电子组件(104)和所述MEMS部件(106)二维地分布在所述基底主结构(600)和所述覆盖主结构(500)范围内。
21.一种布置结构(1100)，其中所述布置结构(1100)具有：
基底主结构(600)，所述基底主结构具有电绝缘材料和/或导电的接触结构(110)；
多个电子组件(104)，所述电子组件嵌入在所述基底主结构(600)中或者布置在所述基底主结构(600)上；
多个MEMS部件(106)，特别地位于所述基底主结构(600)上；
覆盖主结构(500)，所述覆盖主结构安装在所述基底主结构(600)上并且至少部分地覆盖所述MEMS部件(106)，以便由此在所述基底主结构(600)的相应部段与所述覆盖主结构(500)的相应部段之间为每个所述MEMS部件(106)定义独立的型腔(114)。
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