CN108260060B

CN108260060B - Mems麦克风封装结构及其制作方法

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Publication number: CN108260060B
Application number: CN201611247489.8A
Authority: CN
Inventors: 黄昱程
Original assignee: Qi Ding Technology Qinhuangdao Co Ltd
Current assignee: Liding Semiconductor Technology Qinhuangdao Co ltd
Priority date: 2016-12-29
Filing date: 2016-12-29
Publication date: 2020-09-15
Anticipated expiration: 2036-12-29
Also published as: CN108260060A

Abstract

一种MEMS麦克风封装结构，包括一麦克风外壳、一封装载板及至少一MEMS芯片，该MEMS芯片及该麦克风外壳设置在该封装载板上，该封装载板与该麦克风外壳结合形成一收容腔，该MEMS芯片收容在该收容腔内且与该封装载板电性连接，该MEMS芯片包括一振膜；该封装载板包括至少一激光凹槽，该激光凹槽与该振膜位置相对且被该MEMS芯片完全封闭。本发明还涉及一种MEMS麦克风封装结构的制作方法。

Description

MEMS麦克风封装结构及其制作方法

技术领域

本发明涉及MEMS麦克风封装技术领域，尤其涉及一种MEMS麦克风封装结构及其制作方法。

背景技术

MEMS麦克风是采用微机电系统(micro electro mechanical system，MEMS)工艺制作的麦克风(microphone)。这种麦克风内包含有两个芯片：MEMS芯片及专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)芯片。

该MEMS麦克风还包括一封装载板，封装载板上通过机械钻孔形成有一贯通孔(导音孔)，于封装时需要在贯通孔的底部放置一基板，以形成封闭式的导音腔，进而起到传导声音的作用，该基板一般采用黏胶黏结到该封装载板上。该基板与该封装载板的黏结处的胶层容易因热应力或外力作用与封装载板分离，进而破坏导音腔的界面。

另外，现有技术中的该MEMS麦克风中的MEMS芯片包括一面对该封装载板的一背腔，且背腔的体积较小，导致声音的阻尼较大，进而使得声音的灵敏度不高。

发明内容

因此，本发明提供一种既可以提高声音的灵敏度，又可以避免热应力或外力破坏导音腔界面的MEMS麦克风封装结构及制作方法。

一种MEMS麦克风封装结构，包括一麦克风外壳、一封装载板及至少一MEMS芯片，该MEMS芯片及该麦克风外壳设置在该封装载板上，该封装载板与该麦克风外壳结合形成一收容腔，该MEMS芯片收容在该收容腔内且与该封装载板电性连接，该MEMS芯片包括一振膜；该封装载板包括至少一激光凹槽，该激光凹槽与该振膜位置相对且被该MEMS芯片完全封闭。

一种MEMS麦克风封装结构的制作方法，包括步骤：提供一封装载板，并在该封装载板上通过激光形成至少一激光凹槽；提供至少一MEMS芯片，并将该MEMS芯片形成在该封装载板上；该MEMS芯片包括一振膜，该振膜与该激光凹槽位置相对，该MEMS芯片将该激光凹槽完全封闭；及提供一麦克风外壳，并将该麦克风外壳形成在该封装载板上，该封装载板与该麦克风外壳结合形成一收容腔，该MEMS芯片收容在该收容腔内且与该封装载板电性连接。

相对于现有技术，本发明提供的MEMS麦克风封装结构及其制作方法，在该封装载板上形成有一个与该振膜位置相对的激光凹槽，该激光凹槽与该MEMS芯片之间形成一个封闭式的背腔，1)可以增加该MEMS麦克风封装结构的背腔的体积，进而减小声音的阻尼，提高声音的灵敏度；2)由于本案的激光凹槽并未贯穿该封装载板，可以避免重置一基板，因此可以避免基板与该封装载板的黏结处的胶层因受到热应力或外力的作用与该封装载板分离，进而破坏该导音腔的界面。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的一种MEMS麦克风封装结构的剖视图。

图2是本发明第一实施例提供的一种覆铜基板的剖视图。

图3是将图2所示的覆铜基板的第一覆铜层制作形成一第一导电线路层及第二导电线路层后的剖视图。

图4是分别在图3所示的第一导电线路层及第二导电线路层的表面形成一第二覆铜基板及一第三覆铜基板，并形成至少一通孔后的剖视图。

图5是形成至少一激光凹槽后的剖视图。

图6在该通孔及该激光凹槽的壁上形成一金属镀层后的剖视图。

图7将图6所示的第三覆铜层及第四覆铜制作形成一第三、第四导电线路层后的剖视图。

图8是分别在图7所示的第三、第四导电线路层的表面形成一第一、第二防焊层，进而形成一封装载板后的剖视图。

图9是进行表面处理后的剖视图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为能进一步阐述本发明达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图1-9及较佳实施方式，对本发明提供的MEMS麦克风封装结构及其制作方法的具体实施方式、结构、特征及其功效，作出如下详细说明。

请参阅图1，本发明提供一种MEMS麦克风封装结构100，该MEMS麦克风封装结构100包括一封装载板110、至少一ASIC芯片120、至少一MEMS芯片130及一麦克风外壳140。该ASIC芯片120及该MEMS芯片130形成在该封装载板110上且与该封装载板110电连接。该麦克风外壳140形成在该封装载板110上且与该封装载板110结合形成一收容腔150。该ASIC芯片120及该MEMS芯片130收容在该收容腔150内。

该封装载板110包括一第一介电层11、分别形成在该第一介电层11相背两表面上的一第一导电线路层14和一第二导电线路层15、一形成在该第一导电线路层14的远离该第一介电层11表面上的第二介电层21、一形成在该第二导电线路层15的远离该第一介电层11表面上的第三介电层31、一形成在该第二介电层21的远离该第一导电线路层14的表面上的第三导电线路层23及一形成在该第三介电层31的远离该第二导电线路层15的表面上的第四导电线路层33。

在本实施例中，该封装载板110包括上述四层导电线路层及三层介电层，在其他实施例中，该封装载板110还可以包括四层以上的导电线路层及三层以上的介电层。

该第一介电层11、该第二介电层21及该第三介电层31的材质可以为聚酰亚胺(polyimide，PI)、热塑性聚酰亚胺(thermoplastic polyimide，TPI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PolyethyleneNaphthalate，PEN)、聚乙烯(polyethylene，PE)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride polymer，PVC)等高分子材料中的一种或几种。

该第三导电线路层23包括至少一第一电接触垫231、至少一第二电接触垫232及至少一第三接触垫233。

该封装载板110还包括至少一导电通孔40，该导电通孔40电连接该第三导电线路层23、该第一导电线路层14、该第二导电线路层15及该第四导电线路层33。

该封装载板110还包括至少一激光凹槽50。在本实施例中，该激光凹槽50贯穿该第三导电线路层23、该第二介电层21、该第一导电线路层14及该第一介电层11。

定义该激光凹槽50的尺寸为d，则800μm≦d≦1000μm。

其中，该第一电接触垫231及该第二电接触垫232分布在该激光凹槽50的两侧。

该封装载板110还包括一形成在该第三导电线路层23的远离该第二介电层21的表面上的第一防焊层71及一形成在该第四导电线路层33的远离该第三介电层31的表面上的第二防焊层72。

该第一防焊层71包括一第一开口711及一第二开口712。该第一电接触垫231、该第二电接触垫232及该激光凹槽50从该第一开口711内裸露出来，该第三电接触垫233从该第二开口712内裸露出来。

该第一电接触垫231及该第二电接触垫232用于电连接该MEMS芯片130，该第三电接触垫233用于电连接外部电子元件。

该第一电接触垫231、该第二电接触垫232、该第三电接触垫233的裸露表面及该激光凹槽50的内壁上还形成有一镍金层或是防氧化层80。

其中，该ASIC芯片120通过一胶层121粘结在该第一防焊层71上，并通过一封装体122进行封装。该MEMS芯片130将该激光凹槽50完全封闭，该MEMS芯片130通过至少一胶层131粘结在该该第一电接触垫231及该第二电接触垫232上。

具体地，该MEMS芯片130包括一振膜132及一与该振膜132相背的凹槽133。该凹槽133面向该激光凹槽50，该凹槽133与该激光凹槽50结合形成该MEMS麦克风封装结构100的背腔160，该背腔160为一个封闭式背腔。

在本实施例中，该ASIC芯片120通过一金属线171与该第三导电线路层23电性连接，该MEMS芯片130与该ASIC芯片120通过一金属线172电性连接。在其他实施例中，也可以使得该ASIC芯片120与该第三导电线路层23直接电性连接。

该麦克风外壳140上设置有一音孔141。具体地，该麦克风外壳140通过密封胶或是锡膏形成在该第一防焊层71上。该麦克风外壳140可以为金属外壳或是线路板外壳。

请参阅图1-9，本发明提供一种MEMS麦克风封装结构100的制作方法，包括如下步骤：

第一步，请参阅图2-9，提供一封装载板110。

在本实施例中，该封装载板110包括一第一介电层11、分别形成在该第一介电层11相背两表面上的一第一导电线路层14和一第二导电线路层15、一形成在该第一导电线路层14的远离该第一介电层11表面上的第二介电层21、一形成在该第二导电线路层15的远离该第一介电层11表面上的第三介电层31、一形成在该第二介电层21的远离该第一导电线路层14的表面上的第三导电线路层23及一形成在该第三介电层31的远离该第二导电线路层15的表面上的第四导电线路层33。

该第三导电线路层23包括至少一第一电接触垫231、至少一第二电接触垫232及至少一第三电接触垫233。

定义该激光凹槽50的尺寸为d，则800μm≦d≦1000μm。

该第一电接触垫231、该第二电接触垫232、该第三电接触垫233的裸露表面及该激光凹槽50的内壁上形成有一镍金层或是防氧化层80。

其中，该封装载板110的制作方法包括如下步骤：

S1，请参阅图2，提供一第一覆铜基板10，该第一覆铜基板10包括一第一介电层11及分别形成在该第一介电层11的相背两表面上的一第一覆铜层12和一第二覆铜层13。

S2，请参阅图3，将该第一覆铜层12及该第二覆铜层13分别制作形成一第一导电线路层14及一第二导电线路层15。

其中，该第一导电线路层14及该第二导电线路层15均可以通过影像转移制程制作而成。

S3，请参阅图4，分别在该第一导电线路层14及该第二导电线路层15的表面形成一第二覆铜基板20及一第三覆铜基板30。

具体地，该第二覆铜基板20包括一第二介电层21及一形成在该第二介电层21一表面上的第三覆铜层22。其中，该第二介电层21形成在该第一导电线路层14上。

该第三覆铜基板30包括一第三介电层31及一形成在该第三介电层31一表面上的第四覆铜层32。其中，该第三介电层31形成在该第二导电线路层15上。

S4，请参阅图5，形成至少一贯通孔41及一激光凹槽50。

其中，该贯通孔41贯穿该第二覆铜基板20、该第一导电线路层14、该第一介电层11、该第二导电线路层15及该第三覆铜基板30，该激光凹槽50贯穿该第二覆铜基板20、该第一导电线路层14及该第一介电层11。

具体地，该贯通孔41可以通过机械钻孔或激光钻孔形成，该激光凹槽50可以通过激光形成。

定义该激光凹槽50的直径为d，则800μm≦d≦1000μm。

S6，请参阅图6，在该贯通孔41的表面电镀形成一镀铜层42，形成导电通孔40，并在该激光凹槽50的表面电镀形成一镀铜层51。

S7，请参阅图7，将该第三覆铜层22制作形成一第三导电线路层23，将该第四覆铜层32制作形成一第四导电线路层33。

其中，该第三导电线路层23及该第四导电线路层33均可以通过影像转移制程制作而成。

该第三导电线路层23包括至少一电接触垫231、至少一第二电接触垫232及至少一第三电接触垫233。

S8，请参阅图8，分别在该第三导电线路层23及该第四导电线路层24的表面上形成一第一防焊层71及一第二防焊层72，进而形成一封装载板110。

其中，该第一防焊层71上形成有一第一开口711及一第二开口712。该第一电接触垫231、该第二电接触垫232及该激光凹槽50从该第一开口711内裸露出来，该第三电接触垫233从该第二开口712内裸露出来。

S9，请参阅图9，对该封装载板110进行表面处理。

具体地，在该第一电接触垫231、该第二电接触垫232、该第三电接触垫233的裸露表面及该激光凹槽50的内壁上形成一镍金层或是防氧化层80。

第二步，请参阅图1，提供至少一ASIC芯片120、至少一MEMS芯片130及一麦克风外壳140，并将该ASIC芯片120、该MEMS芯片130及该麦克风外壳140分别形成在该封装载板110的表面上，并使得该ASIC芯片120及该MEMS芯片130收容在该麦克风外壳140与该封装载板110结合形成的一收容腔150内。

具体地，该ASIC芯片120通过一胶层121粘结在该第一防焊层71上，并通过一封胶体122进行封装。

在本实施例中，该ASIC芯片120通过一金属线171与该第三导电线路层23电性连接。在其他实施例中，也可以使得该ASIC芯片120与该第三导电线路层23直接电性连接。

具体地，该MEMS芯片130通过至少一胶层131粘结在该第一电接触垫231及该第二电接触垫232上，该MEMS芯片130将该激光凹槽50完全封闭。

在本实施例中，该MEMS芯片130与该ASIC芯片120通过一金属线172电性连接。

该MEMS芯片130包括一振膜132及一与该振膜132相背的凹槽133。该凹槽133面向该激光凹槽50，该凹槽133与该激光凹槽50结合构成该MEMS麦克风封装结构100的背腔160，该背腔160为一个封闭式背腔。

其中，该麦克风外壳140上设置有一音孔141。

具体地，该麦克风外壳140通过密封胶或是锡膏形成在该第一防焊层71上。

该麦克风外壳140可以为金属外壳或是线路板外壳。

相对于现有技术，本发明提供的MEMS麦克风封装结构100及其制作方法，在该封装载板110上形成有一个与该MEMS芯片130的振膜132位置相对的激光凹槽50，该激光凹槽50与该凹槽133结合构成一个封闭式的背腔160，1)可以增加该MEMS麦克风封装结构100的背腔160的体积，进而减小声音的阻尼，提高声音的灵敏度；2)由于本案的激光凹槽50并未贯穿该封装载板110，使得该麦克风封装结构100并不需要在该封装载板110的远离该MEMS芯片130的表面上形成一基板，因此可以避免基板与该封装载板的黏结处的胶层因受到热应力或外力的作用与该封装载板分离，进而破坏该导音腔的界面的现象发生。

以上所述，仅是本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明任何形式上的限制，虽然本发明已是较佳实施方式揭露如上，并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施方式，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种MEMS麦克风封装结构，包括一麦克风外壳、一封装载板、一ASIC芯片及至少一MEMS芯片，该MEMS芯片、该ASIC芯片及该麦克风外壳设置在该封装载板上，该封装载板与该麦克风外壳结合形成一收容腔，该ASIC芯片与该MEMS芯片均收容在该收容腔内且与该封装载板电性连接，该MEMS芯片包括一振膜及一与该振膜相背的凹槽；其特征在于，该封装载板包括至少一激光凹槽，该激光凹槽与该振膜位置相对且被该MEMS芯片完全封闭；该凹槽面向该激光凹槽，该凹槽与该激光凹槽结合构成该MEMS麦克风封装结构的背腔，该背腔为封闭式背腔。

2.如权利要求1所述的MEMS麦克风封装结构，其特征在于，该封装载板还包括一第一介电层、分别形成在该第一介电层相背两表面上的一第一导电线路层和一第二导电线路层、一形成在该第一导电线路层的远离该第一介电层表面上的第二介电层、一形成在该第二导电线路层的远离该第一介电层表面上的第三介电层、一形成在该第二介电层的远离该第一导电线路层的表面上的第三导电线路层及一形成在该第三介电层的远离该第二导电线路层的表面上的第四导电线路层，该激光凹槽贯穿该第三导电线路层、该第二介电层、该第一导电线路层、该第一介电层及该第二导电线路层。

3.如权利要求2所述的MEMS麦克风封装结构，其特征在于，该第三导电线路层包括至少一第一电接触垫及至少一第二电接触垫，该第一电接触垫及该第二电接触垫分布在该激光凹槽的两侧；该MEMS芯片通过至少一胶层粘结在该第一电接触垫及该第二电接触垫上。

4.如权利要求2所述的MEMS麦克风封装结构，其特征在于，该ASIC芯片通过一胶层粘结在该封装载板上，该ASIC芯片通过一金属线电连接该第三导电线路层，该MEMS芯片通过一金属线与该ASIC芯片电性连接。

5.如权利要求1所述的MEMS麦克风封装结构，其特征在于，该麦克风外壳上设置有一音孔。

6.一种MEMS麦克风封装结构的制作方法，包括步骤：

提供一封装载板，并在该封装载板上通过激光形成至少一激光凹槽；

提供至少一MEMS芯片及至少一ASIC芯片，并将该MEMS芯片形成在该封装载板上且将该ASIC芯片形成在该封装载板上；该MEMS芯片包括一振膜及一与该振膜相背的凹槽，该凹槽面向该激光凹槽，该凹槽与该激光凹槽结合构成该MEMS麦克风封装结构的背腔，该背腔为一个封闭式背腔；及

提供一麦克风外壳，并将该麦克风外壳形成在该封装载板上，该封装载板与该麦克风外壳结合形成一收容腔，该MEMS芯片及该ASIC芯片均收容在该收容腔内且与该封装载板电性连接。

7.如权利要求6所述的MEMS麦克风封装结构的制作方法，其特征在于，该封装载板还包括一第一介电层、分别形成在该第一介电层相背两表面上的一第一导电线路层和一第二导电线路层、一形成在该第一导电线路层的远离该第一介电层表面上的第二介电层、一形成在该第二导电线路层的远离该第一介电层表面上的第三介电层、一形成在该第二介电层的远离该第一导电线路层的表面上的第三导电线路层及一形成在该第三介电层的远离该第二导电线路层的表面上的第四导电线路层，该激光凹槽贯穿该第三导电线路层、该第二介电层、该第一导电线路层、该第一介电层及该第二导电线路层。

8.如权利要求6所述的MEMS麦克风封装结构的制作方法，其特征在于，该激光凹槽的制作方法，包括如下步骤：

通过激光制程在该封装载板上形成至少一激光凹槽；

在该激光凹槽的内壁上电镀一镀铜层；及

对该激光凹槽进行表面处理。