CN107200300B - Mems器件及封装结构制作方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种MEMS器件及封装结构制作方法。其中，MEMS器件，包括：MEMS封装结构；以及内设于MEMS封装结构且与MEMS封装结构电连接的MEMS部件；其中，MEMS封装结构设有供MEMS部件与外界通信的信号通道，以及卡设于信号通道内的可动阀门。本申请实施例提供的MEMS器件解决了现有技术中，高压气流以及空气中的微粒会对MEMS部件造成冲击损坏的缺陷。

Description

MEMS器件及封装结构制作方法

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种MEMS器件及封装结构制作方法。

背景技术

微机电系统(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)，是集微传感器、微执行器、微机械结构、微电源、微能源、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口以及通信于一体的微型器件或系统。微机电器件是在微电子技术(半导体制造技术)基础上发展起来的，是融合了光刻、腐蚀、薄膜、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等技术制作的高科技电子机械器件。

目前，开放式MEMS器件包含封装层和MEMS部件，MEMS部件的强度一般不高，以提供相应的敏感度。在MEMS器件的生产流程中，需要通过吹气流程对MEMS器件进行清洗。清洗时，需要高压气流，高压气流会对MEMS部件造成冲击损坏。

发明内容

本申请实施例提供一种MEMS器件及封装结构制作方法，用以解决现有技术中，高压气流对MEMS部件造成冲击损坏的缺陷。

本申请实施例提供一种MEMS器件，包括：

MEMS封装结构；以及内设于所述MEMS封装结构且与所述MEMS封装结构电连接的MEMS部件；

其中，所述MEMS封装结构设有供所述MEMS部件与外界通信的信号通道，以及卡设于所述信号通道内的可动阀门。

进一步可选地，所述可动阀门的直径大于所述信号通道靠近所述MEMS部件一端的通道直径，且小于所述信号通道中卡设所述可动阀门的位置处的通道直径。

进一步可选地，所述可动阀门上设有至少一个通孔。

进一步可选地，所述MEMS封装结构，包括：基板、侧面板以及顶板；

所述信号通道开设于所述顶板和/或所述基板上；其中，所述MEMS部件通过导线与所述顶板和/或所述基板电连接。

进一步可选地，所述可动阀门包括阀门主体以及连接所述阀门主体的固定件；所述顶板和/或所述基板上设有与所述固定件适配的阀门卡槽。

进一步可选地，所述基板或所述顶板包括：第一子层和第二子层；所述信号通道开设于所述第一子层和所述第二子层相对的预设位置；

所述第一子层和/或所述第二子层设有与所述固定件适配的阀门卡槽，且所述可动阀门固设于所述第一子层与所述第二子层之间。

进一步可选地，所述信号通道为阶梯孔，所述阶梯孔包括沉头孔和通孔。

进一步可选地，以焊接或压合方式，将所述第一子层上沉头孔所在的面与所述第二子层上沉头孔所在的面相对贴合。

本申请实施例还提供一种MEMS封装结构制作方法，包括：

制作顶板、基板以及带有固定件的可动阀门，所述顶板和/或基板上开设信号通道；

在所述顶板和/或基板的指定位置处开设与所述固定件适配的阀门卡槽；

将所述固定件卡设于所述阀门卡槽中。

进一步可选地，所述可动阀门的直径大于所述信号通道靠近封装结构内部一端的通道直径，且小于所述信号通道中卡设所述可动阀门的位置处的通道直径。

进一步可选地，所述制作顶板和/或基板包括：制作第一子层和第二子层；

在所述第一子层和所述第二子层相对的预设位置开设所述信号通道；以及在所述第一子层和/或所述第二子层的指定位置开设所述阀门卡槽。

本申请实施例提供的MEMS器件及封装结构制作方法，通过在MEMS封装结构设置的信号通道内增设可动阀门，解决了现有技术中，高压气流对MEMS部件造成冲击损坏的缺陷，有效地预防了MEMS部件电气性能的下降。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一MEMS器件的结构示意图；

图2a是本申请实施例提供的MEMS封装结构的示意图；

图2b是本申请实施例提供的基板开设有信号通道的封装结构的的一示意图；

图2c是本申请实施例提供的顶板开设有信号通道的封装结构的一示意图；

图2d是本申请实施例提供的基板和顶板同时开设有信号通道的封装结构的一示意图；

图3a是本申请实施例提供的可动阀门的一可选示例图；

图3b是本申请实施例提供的与图3a所示的可动阀门适配的阀门卡槽的一可选示例图；

图3c是本申请实施例提供的信号通道靠近MEMS部件一端被可动阀门堵住的一示例图；

图3d是本申请实施例提供的可动阀门的另一可选示例图；

图4a是本申请实施例提供的顶板和/或基板的结构示意图；

图4b是本申请实施例提供的又一MEMS器件的结构示意图；

图5a是本申请实施例提供的又一MEMS器件的结构示意图；

图5b是本申请实施例提供的又一MEMS器件的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的一MEMS封装结构制作方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本申请实施例提供的一MEMS器件的结构示意图。

结合图1，该MEMS器件包括：MEMS封装结构10以及内设于MEMS封装结构10且与MEMS封装结构10电连接的MEMS部件11。

其中，MEMS封装结构10设有供MEMS部件11与外界通信的信号通道12，以及卡设于信号通道12内的可动阀门13。

如图1所示，MEMS封装结构10是一腔体结构，在MEMS封装结构10的腔体内部，设置有MEMS部件11。MEMS部件11可包括MEMS芯片、MEMS传感器等。MEMS部件可采用MEMS(微机电系统)工艺制作，其数量以及类型与器件实际需求相关联。该MEMS部件11外壳的引脚可通过导线与MEMS封装结构10电连接，进而通过MEMS封装结构10与外部其他器件相连接，实现内部MEMS部件与外部电路的信号传输。

信号通道12，可以是位于MEMS封装结构10上的孔，能够连接MEMS封装结构10内部与外部，进而MEMS部件可通过该信号通道12接收外界信号。

卡设于信号通道12内的可动阀门13，用于对外界有害信号进行过滤。可动阀门13具有一关闭阈值，若有害信号的强度大于可动阀门13的关闭阈值，则可动阀门13会产生阻碍作用。例如，在某一特定的关闭阈值下，正常信号可以通过可动阀门13进入MEMS封装结构10内部，但是对于强度大于该关闭阈值的有害信号，例如清洗气流，可动阀门13会对清洗气流产生阻碍作用，隔绝或减弱外界有害信号的进入，达到MEMS器件自适应保护MEMS部件的效果。

图2a是本申请实施例提供的MEMS封装结构10的立体结构示意图。

如图2a所示，MEMS封装结构10由一具有承载作用的基板101以及具有覆盖作用的四个侧板102和顶板103固定包装成。

可选的，信号通道12可以如图2b所示开设于基板101上，可以如图2c所示开设于顶板103上，也可以如图2d所示同时开设于基板101以及顶板103上。信号通道12在MEMS封装结构10上的具体开设位置可视MEMS部件11安装的位置而定，以提供MEMS部件11与外界进行良好的通信为标准。例如，MEMS部件11的信号接收端靠近顶板13处，则信号通道12应当开设在顶板13上与MEMS部件11的信号接收端相对应的位置。

图3a是本申请实施例提供的可动阀门的一可选示例图。

如图3a所示，可动阀门包括阀门主体131以及连接于阀门主体131的固定件132。

其中，阀门主体131用于减少MEMS部件11与空气的直接接触，并在有害信号强度较大时隔离封装结构10外部的空气与内部的MEMS部件11；固定件132用于，将可动阀门13固定于信号通道12内部。

图3b是本申请实施例提供的与图3a所示的可动阀门13适配的阀门卡槽的一可选示例图。

相应地，如图3b所示，为固定可动阀门13，顶板和/或基板上设有与固定件132适配的阀门卡槽133。固定件132可以通过焊接或压合的方式内嵌于阀门卡槽133中。在图3a中，固定件132的数量仅仅为一种示例，并不对本申请实施例构成限制。在实际应用中，固定件132的数量可由所需求的可动阀门13的关闭阈值、可动阀门13的材质以及阀门主体131的结构决定。

MEMS器件应用于不同的场景时，可动阀门13的关闭阈值可能不同，因此，本申请实施例对可动阀门13的材质以及结构不做限制。以下部分将结合附图对可动阀门13的可选结构进行进一步介绍。

在一可选的实施方式中，如图3a所示，可动阀门13的阀门主体131为不带通孔的面结构，阀门主体131的直径应大于信号通道12靠近MEMS部件11一端的通道直径，且小于信号通道12中卡设可动阀门13的位置处的通道直径。在不存在有害信号的情况下，封装结构10内部的MEMS部件11需要与外界进行通信，因此，信号通道12不可完全被堵住，可动阀门13的直径需要小于信号通道12中卡设可动阀门13的位置处的通道直径，从而保留正常信号可以通过的缝隙。另外，增加可动阀门13之后，外界空气通过信号通道12进入封装结构10内部的量减少，相应有害微粒数量减少，则MEMS部件11被损坏的概率降低。

若存在有害信号，例如清洗气流大于可动阀门13的关闭阈值时，可动阀门13会变形，并堵住信号通道12靠近MEMS部件11一端，以防止清洗气流进入封装结构10内部从而对MEMS部件造成损害。如图3c所示，为信号通道12靠近MEMS部件11一端被可动阀门13堵住的一示例图。在图3c中,开设有信号通道13的MEMS封装结构10变为封闭的腔体，有效地保护了腔体内部的MEMS部件。

在另一可选的实施方式中，如图3d所示，可动阀门13的阀门主体131为设有至少一个通孔的面结构。在这种结构下，阀门主体131上的至少一个通孔，一方面保证了封装结构10内部的MEMS部件11与外界进行通信的需求；另一方面，有效减少了外界空气通过信号通道12进入封装结构10内部的量，进而有效减少有害微粒的数量，则MEMS部件11被损坏的概率降低。当有害信号的强度较大时，设有至少一个通孔的阀门主体131也可有效缓强度较大的有害信号对MEMS部件11的损坏程度。

可选地，在可动阀门13的阀门主体131设有至少一个通孔的情况下，阀门主体131的直径可以大于或者等于信号通道12靠近MEMS部件11一端的通道直径，且小于信号通道12中卡设可动阀门13的位置处的通道直径。当然，因为阀门主体131上设有至少一个通孔可以满足MEMS部件11与外界进行通信的需求，因此阀门主体131的直径也可以等于信号通道12中卡设可动阀门13的位置处的通道直径。

图4a是本申请实施例提供的顶板和/或基板的结构示意图。即，顶板和/或基板都可以采用图4a所示结构实现，具体是否采用图4a所示结构，可视可动阀门13的安装情况而定。一般来说，若需要安装可动阀门13则优选采用图4a所示结构。

在一种可选的实施方式中，为便于可动阀门13的安装，基板101或顶板103包括：第一子层1011和第二子层1012，进而可动阀门13可以夹设于第一子层1011和第二子层1012之间。可选地，第一子层1011为与外界接触的子层，第二子层1022为与MEMS封装结构10内部接触的子层。

相应地，信号通道可由开设于第一子层1011上的第一信号通道121(如图4b所示)以及开设于第二子层1022上的第二信号通道122(如图4b所示)组成。

图4b是本申请实施例提供的又一MEMS器件的结构示意图。如图4b所示，第一信号通道121靠近MEMS部件11一端的直径与第二信号通道122远离MEMS部件11一端的直径相同，从而第一子层1011以及第二子层1012能够以这两个直径相同的信号通道相对的面为贴合面，组合成基板11或顶板13。在图4b中，以信号通道开设于顶板为例进行说明。

可选的，第二信号通道122靠近MEMS部件11一端的直径小于第二信号通道122远离MEMS部件11一端的直径。从而，遭受到有害信号袭击时，可动阀门13在变形之后，能够堵住第二信号通道122远离MEMS部件11一端的直径，防止有害信号可以进入封装结构10内部对MEMS部件造成损害。

可动阀门13固设于第一子层1011与第二子层1012之间时，可以固设于第一信号通道121靠近MEMS部件11一端，也可以固设于第二信号通道122远离MEMS部件11一端，还可以固设于第一信号通道121以及第二信号通道122贴合的位置处。

图5a是本申请实施例提供的又一MEMS器件的结构示意图。在一种可选的实施方式中，信号通道12为至少包含两个台阶的阶梯孔，该阶梯孔在靠近MEMS部件11的一端直径较小。在图5a中，以MEMS部件11为MEMS麦克风为例。

可选的，如图5a所示，基板或顶板包括：第一子层1011和第二子层时1012。第一子层1011和第二子层1012相对的预设位置处，分别开设有第一信号通道121和第二信号通道122。第一信号通道121以及第二信号通道122组成信号通道12。

如图5a所示，第一信号通道121为通孔，第二信号通道为同轴的沉头孔以及通孔组成的阶梯孔。第一信号通道121的直径与第二信号通道122的沉头孔的直径相同。第一信号通道121与第二信号通道以通道直径相同的面为贴合面进行贴合，得到信号通道12。

可选的，如图5b所示，第一信号通道121以及第二信号通道122均为同轴的沉头孔以及通孔组成的阶梯孔。第一信号通道121的沉头孔的直径与第二信号通道122的沉头孔的直径相同。则第一子层1011以及第二子层1022，以第一信号通道121的沉头孔以及第二信号通道122的沉头孔相对的面为贴合面进行贴合，得到开设有信号通道12的基板101或顶板103。

在一可选的实施方式中，若可动阀门13的阀门主体131为图3a所示的不带通孔的面结构，阀门主体131的厚度应小于第一信号通道121的沉头孔以及第二信号通道122的沉头孔的孔深之和，从而保证阀门体并不完全堵塞信号通道12，以保证正常信号的通过。

在另一可选的实施方式中，若可动阀门13的阀门主体131为图3d所示的设有至少一个通孔的面结构。此时，阀门主体131的厚度可以等于或者小于第一信号通道121的沉头孔以及第二信号通道122的沉头孔的孔深之和。

图6是本申请实施例提供的一MEMS封装结构制作方法的流程示意图。

步骤601、制作顶板、基板以及带有固定件的可动阀门，所述顶板和/或基板上开设信号通道。

步骤602、在所述顶板和/或基板的指定位置处开设与所述固定件适配的阀门卡槽。

步骤603、将所述固定件卡设于所述阀门卡槽中。

针对步骤601，可选的，可动阀门的直径大于信号通道靠近封装结构内部一端的通道直径，且小于信号通道中卡设可动阀门的位置处的通道直径。

可选的，制作顶板和/或基板包括：制作第一子层和第二子层。基于制作完成的第一子层以及第二子层，在第一子层和第二子层相对的预设位置开设信号通道。所述相对的预设位置，即，将第一子层和第二子层以指定的贴合面进行贴合之后，在开设于第一子层上的信号通道与开设于第二子层上的信号通道能够组合成一个完整的信号通道。

针对步骤602，在第一子层和/或第二子层的指定位置开设阀门卡槽，所述指定位置，可以是在第一子层或第二子层的贴合面上开设，也可以分别在第一子层以及第二子层的贴合面上开设。该阀门卡槽的形状以及尺寸与上一步骤中制作的可动阀门的固定件相匹配。

针对步骤603，将所述固定件卡设于所述阀门卡槽中，可以通过焊接或压合的方式，不赘述。

本申请实施例提供的MEMS封装结构制作方法，通过在MEMS封装结构设置的信号通道内增设可动阀门，解决了现有技术中，高压气流以及空气中的微粒对MEMS部件造成冲击损坏的缺陷，有效地预防了MEMS部件电气性能的下降。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种MEMS器件，其特征在于，包括：

MEMS封装结构；以及

内设于所述MEMS封装结构且与所述MEMS封装结构电连接的MEMS部件；

其中，所述MEMS封装结构设有供所述MEMS部件与外界通信的信号通道，以及卡设于所述信号通道内的可动阀门；所述可动阀门的直径大于所述信号通道靠近所述MEMS部件一端的通道直径，且小于所述信号通道中卡设所述可动阀门的位置处的通道直径。

2.根据权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述可动阀门上设有至少一个通孔。

3.根据权利要求1或2所述的MEMS器件，其特征在于，所述MEMS封装结构，包括：

基板、侧面板以及顶板；

所述信号通道开设于所述顶板和/或所述基板上；

其中，所述MEMS部件通过导线与所述顶板和/或所述基板电连接。

4.根据权利要求3所述的MEMS器件，其特征在于，所述可动阀门包括阀门主体以及连接所述阀门主体的固定件；

所述顶板和/或所述基板上设有与所述固定件适配的阀门卡槽。

5.根据权利要求4所述的MEMS器件，其特征在于，所述基板或所述顶板包括：

第一子层和第二子层；

所述信号通道开设于所述第一子层和所述第二子层相对的预设位置；

所述第一子层和/或所述第二子层设有与所述固定件适配的阀门卡槽，且所述可动阀门固设于所述第一子层与所述第二子层之间。

6.根据权利要求5所述的MEMS器件，其特征在于，所述信号通道为阶梯孔，所述阶梯孔包括沉头孔和通孔。

7.根据权利要求6所述的MEMS器件，其特征在于，以焊接或压合方式，将所述第一子层上沉头孔所在的面与所述第二子层上沉头孔所在的面相对贴合。

8.一种MEMS封装结构制作方法，其特征在于，包括：

制作顶板、基板以及带有固定件的可动阀门，所述顶板和/或基板上开设信号通道；

在所述顶板和/或基板的指定位置处开设与所述固定件适配的阀门卡槽；

将所述固定件卡设于所述阀门卡槽中。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述可动阀门的直径大于所述信号通道靠近封装结构内部一端的通道直径，且小于所述信号通道中卡设所述可动阀门的位置处的通道直径。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述制作顶板和/或基板包括：

制作第一子层和第二子层；

在所述第一子层和所述第二子层相对的预设位置开设所述信号通道；以及

在所述第一子层和/或所述第二子层的指定位置开设所述阀门卡槽。