CN110868679A - 麦克风封装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种麦克风封装结构，其为一种微机电系统(MEMS)的麦克风封装结构，且包括封装基底和设置在封装基底上的集成电路。除此之外，MEMS麦克风设置在封装基底上，其中MEMS麦克风电连接集成电路。导电黏着层设置在封装基底上，围绕集成电路和MEMS麦克风。帽盖结构的底部黏着于导电黏着层。底部填充剂层设置在封装基底上，覆盖导电黏着层的外侧。

Description

麦克风封装结构
技术领域
本发明涉及微机电系统(Micro Electro Mechanical System，MEMS)麦克风封装技术。
背景技术
麦克风是基于半导体制造技术设计的，以便大大减小尺寸。MEMS麦克风是用于电子设备的一种普通组件，用于感应声音信号，例如像是通信语音。
MEMS麦克风在晶片上制造并切割成多个管芯后，单个管芯中的MEMS麦克风通过封装制作工艺连接到集成电路，例如像特殊应用集成电路(application-specificintegrated circuit，ASIC)。
为了对连接到ASIC的麦克风进行适当的保护，在封装制造过程中通常使用金属帽盖来覆盖MEMS麦克风。以往，金属帽盖通过氮化钛锡膏设置在封装基底上，以便接地金属帽盖。
由于氮化钛锡膏会在高温度下飞溅，溅起的氮化钛锡膏可能会污染ASIC和/或MEMS麦克风。MEMS麦克风封装可能会产生缺陷，导致效能降低。
发明内容
本发明提供一种麦克风封装结构，其中金属帽盖设置在封装基底上方以避免在MEMS麦克风和/或ASIC造成污染。
本发明提供一种MEMS麦克风封装结构，包括封装基底和设置在封装基底上的集成电路。除此之外，MEMS麦克风设置在封装基底上，其中MEMS麦克风电连接集成电路。导电黏着层设置在封装基底上，围绕集成电路和MEMS麦克风。帽盖结构的底部黏着于导电黏着层。底部填充剂层设置在封装基底上，覆盖导电黏着层的外侧。
本发明提供一种MEMS麦克风封装结构，包括封装基底和设置在封装基底上的集成电路。除此之外，MEMS麦克风设置在封装基底上，其中MEMS麦克风电连接集成电路。多个导电黏着层是分布于封装基底上，围绕集成电路和MEMS麦克风。帽盖结构的底部黏着于多个导电黏着层。底部填充剂层设置在封装基底上，围绕集成电路和MEMS麦克风，其中多个导电黏着层的每个侧壁以及帽盖结构与封装基底之间的间隙均由底部填充剂层密封。
一种MEMS麦克风封装结构，包括封装基底和设置在封装基底上的集成电路。除此之外，MEMS麦克风设置在封装基底上，其中MEMS麦克风电连接集成电路。导电黏着层设置在封装基底上，围绕集成电路和MEMS麦克风。设置在封装基底上的帽盖结构包括顶板、壁、底水平部以及覆盖部。壁的脚位于封装基底上并且围绕集成电路和MEMS麦克风，其中顶板垂直设置在壁上。底水平部垂直设置在壁和导电黏着层之间的封装基底上。覆盖部设置在导电黏着层上并接合于底水平部。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附的附图作详细说明如下。
附图说明
图1是本发明一实施例绘示具溅锡效应的MEMS麦克风封装的横截面结构的示意图；
图2是本发明一实施例绘示具溅锡效应的MEMS麦克风封装的横截面结构的示意图；
图3是本发明一实施例绘示不具溅锡效应的MEMS麦克风封装的横截面结构的示意图；
图4是本发明一实施例绘示不具溅锡效应的MEMS麦克风封装的横截面结构的示意图；
图5A～图5F是本发明一实施例绘示MEMS麦克风封装制造流程的横截面结构的示意图；
图6A～图6F是本发明一实施例绘示MEMS麦克风封装制造流程的横截面结构的示意图；
图7是本发明一实施例绘示导电环氧树脂层及底部填充剂层的关系的上视示意图；
图8是本发明一实施例绘示导电环氧树脂层及底部填充剂层的关系的上视示意图；
图9是本发明一实施例绘示于图8中沿着MEMS麦克风封装的切线I-I的横截面结构的示意图；
图10是本发明一实施例绘示于图8中沿着MEMS麦克风封装的切线II-II的横截面结构的示意图；
图11A～图11F是本发明一实施例绘示MEMS麦克风封装制造流程的上视结构的示意图；
图12是本发明一实施例绘示不具溅锡效应的MEMS麦克风封装的横截面结构的示意图；
图13A～图13E是本发明一实施例绘示MEMS麦克风封装制造流程的横截面结构的示意图。
符号说明
100：封装基底
102：连接垫
104：MEMS麦克风
104a：半导体基底
104b：介电层
104c：背板
104d：光圈
104e：反应室
105：黏合材料
106：集成电路
108：锡膏层
110、220：帽盖结构
112、124：声孔
120：壁
122：顶板
150：切割道
200：底部填充剂层
202：注入设备
208：导电黏着层
210：切割制作工艺
220a：区域
I-I、II-II：切线
具体实施方式
本发明是关于MEMS麦克风封装，其中溅锡效应可有效地降低。
提供各种实施例以说明本发明，然而，本发明不仅限于这些实施例。除此之外，所提供的各种实施例也可以互相结合以作为其他实施例。
图1是根据本发明一实施例绘示具溅锡效应的MEMS麦克风封装的横截面结构的示意图。请参照图1，本发明至少研究过MEMS麦克风封装，并发现了溅锡效应。溅锡效应的发生过程如下。
在制造了MEMS麦克风104和集成电路106之后，它们两者一起封装在封装基底100上，例如像印刷电路板(printed circuit board，PCB)基底。封装基底100具有含连接垫102的电路路线，用以电连接于MEMS麦克风104和集成电路106之间。然而，本发明并不以此为限。在另一个实施例中，也可使用众所周知的接合线。
集成电路可举例来说是ASIC管芯。MEMS麦克风104的基本结构包括具反应室104e的半导体基底104a。介电层104b用于支撑设置在半导体基底104a的内部结构。背板104c由介电层104b支撑，其中背板104c具有通风孔，用于从帽盖结构110的声孔112接收声音。由介电层104b所支撑的光圈104d振动，以响应由声音信号引起的空气振动。检测背板104c和光圈104d之间的电容变动并以电性信号的形式转换成语音频率。
基于保护目的，帽盖结构110通常是金属帽盖，覆盖MEMS麦克风104和集成电路106。帽盖结构110例如像是金属帽盖，也可以接地以进一步遮蔽噪声，其中帽盖结构110通过锡膏层108连接到封装基底100，锡膏层108通常为氮化钛锡膏。
如本发明所述，当锡膏层108熔化以将金属帽盖结构110黏着到封装基底100时，锡膏的材料可能在高工作温度下飞溅。溅起的锡膏可能进入MEMS麦克风104和/或集成电路106，对组件造成污染。MEMS麦克风封装的效能可能会降低甚至毁坏。
图2是根据本发明一实施例绘示具溅锡效应的MEMS麦克风封装的横截面结构的示意图。MEMS麦克风封装不仅限于图1中的结构。请参照图2，这是一个不同结构的MEMS麦克风封装的例子，声孔124可形成在封装基底100中。再者，在这个例子中的帽盖结构可由多个部分包括锡膏层108、壁120、另一个锡膏层108和顶板122形成，它们堆栈以形成帽盖结构。然而，在这种MEMS麦克风封装中，溅锡效应仍然会发生。
为了减少或消除溅锡效应，本发明进一步提出了其他MEMS麦克风封装。相对于图1中的结构的一实施例中，图3是根据本发明一实施例绘示不具溅锡效应的MEMS麦克风封装的横截面结构的示意图。
请依据图1中的结构参照图3，本发明使用导电黏着层208，例如像是导电环氧树脂层，来取代图1中的锡膏层108。导电黏着层208不造成溅锡效应。然而，固化制作工艺(curing process)后的导电黏着层208可能具有一些存在于导电黏着层208的裂缝。本发明使用底部填充剂层200以覆盖导电黏着层208的外侧。底部填充剂层200可进入裂缝且填充裂缝。
图4是根据本发明一实施例绘示不具溅锡效应的MEMS麦克风封装的横截面结构的示意图。请参照图4，依据图2中的MEMS麦克风封装结构，导电黏着层208用以取代锡膏层108，且底部填充剂层200也覆盖导电黏着层208，其中底部填充剂层200的一小部分可进入并填充于固化制作工艺后可能出现于导电黏着层208裂缝。因此，在此实施例中，溅锡效应可有效地被消除。
封装MEMS麦克风的封装方法如图3及图4所示。图5A～图5F是根据本发明一实施例绘示MEMS麦克风封装制造流程的横截面结构的示意图。
请参照图5A，提供封装基底100，例如像是PCB基底。连接垫102成形于封装基底100中。请参照图5B，集成电路106和MEMS麦克风104经由黏合材料105设置在封装基底100上。集成电路106和MEMS麦克风104经由电路路线于封装基底100中连接或经由传统接合线(未示出)连接。本发明不限于此实施例。
请参照图5C，导电黏着层208，例如像是导电环氧树脂材料，设置在封装基底的连接垫102上。在一实施例中，导电黏着层208围绕MEMS麦克风104和集成电路106。
请参照图5D，帽盖结构110设置在导电黏着层208上。换句话说，帽盖结构110通过导电黏着层208设置在封装基底100上方，导电黏着层208设置在连接垫102上，围绕MEMS麦克风104和集成电路106。在一实施例中，帽盖结构110是金属帽盖，其可具有声孔。在此阶段，固化制作工艺，例如像是烘烤制作工艺(baking process)，在导电黏着层208上进行，以便固化导电黏着层208。
请参照图5E，从注入设备202注入底部填充剂层材料至导电黏着层208的外侧及帽盖结构110的底部。因此，底部填充剂层200成形于封装基底100上以覆盖导电黏着层208，其中底部填充剂层材料于液态的部分可进入并填充于固化制作工艺后可能出现于导电黏着层208的裂缝。
请参照图5F，沿着保留在封装基底100上的切割道进行切割制作工艺210，以便有多个MEMS麦克风封装。
如于MEMS麦克风封装中所观察到的，可以有效地消除溅锡效应。
为了制造如图4所示的MEMS麦克风封装，提供其他实施例。图6A～图6F是根据本发明一实施例绘示MEMS麦克风封装制造流程的横截面结构的示意图。
请参照图6A，提供封装基底100。在此实施例中，声孔124成形于封装基底100中。请参照图6B，壁120设置在导电黏着层208上，围绕集成电路106和MEMS麦克风104。请参照图6C，顶导电黏着层208成形于壁120的顶部。顶板122设置在顶导电黏着层208上。
请参照图6D，两个导电黏着层208和壁120的一部分被移除以暴露封装基底100并产生间隙于两个邻近的MEMS麦克风封装之间。请参照图6E，在固化制作工艺后，在导电黏着层208上，注入底部填充剂层200以填充两个邻近的MEMS麦克风封装之间的间隙。底部填充剂层200覆盖两个导电黏着层208并填充接缝，接缝可能存在于导电黏着层208中。
请参照图6F，在保留于封装基底100上的切割道进行切割来分割MEMS麦克风封装。
图7是根据本发明一实施例绘示导电环氧树脂层及底部填充剂层的关系的上视示意图。请参照图7，导电黏着层208与底部填充剂层200之间的相对位置是根据图3中MEMS麦克风封装的顶部看，底部填充剂层200是在封装基底100及导电黏着层208的外侧之间，而帽盖结构110(图7未示出)设置在导电黏着层208上。在一实施例中，导电黏着层208围绕MEMS麦克风104和集成电路106。
图8是根据本发明一实施例绘示导电环氧树脂层及底部填充剂层的关系的上视示意图。图9是根据本发明一实施例绘示于图8中沿着MEMS麦克风封装的切线I-I的横截面结构的示意图。图10是根据本发明一实施例绘示于图8中沿着MEMS麦克风封装的切线II-II的横截面结构的示意图。
请根据图9或图10参照图8，多个导电黏着层208分布于封装基底100上，围绕MEMS麦克风104和集成电路106。
在一实施例中，导电黏着层208可以是一个锡膏层，但本发明并不以此为限。在一实施例中，导电黏着层208不连续地围绕MEMS麦克风104和集成电路106。以这种方式，在如图8所示的导电黏着层208之间存在间隙。
在此实施例中，当帽盖结构110设置在导电黏着层208上，如图9所示切线I-I处，帽盖结构110与封装基底100之间存在间隙，但导电黏着层208设置了间隙，其为导电黏着分隔区的形式。进一步如图10所示沿着切线II-II。在帽盖结构110和封装基底100之间还存在间隙，但在底部填充剂层200形成之前维持可用空间。可用空间中的间隙允许底部填充剂层材料注入并延伸到内侧区域。因此，底部填充剂层200覆盖导电黏着层208的外侧和内侧。如前所述，在一实施例中，导电黏着层208可以是锡膏，但本发明并不以此为限。
为了制造图8～图10中的MEMS麦克风封装，改良封装制作工艺。图11A～图11F根据本发明一实施例绘示MEMS麦克风封装制造流程的上视结构的示意图。
请参照图11A，提供封装基底100。对于切割制作工艺(singulation process)，封装基底100上保留有切割道150。在一实施例中，分布于封装基底100上的多个连接垫102围绕保留区域。在一实施例中，多个连接垫102不是连续的。
请参照图11B，MEMS麦克风104和集成电路106是设置在封装基底100上的保留区域中，并且由连接垫102不连续地围绕。
请参照图11C，多个导电黏着层208，例如像是一种锡膏，设置在多个连接垫102上，其中导电黏着层208成形为不连续分布的导电黏着分隔区。请参照图11D，帽盖结构110，例如像是金属帽盖，以锡膏通过回焊制作工艺(reflow process)设置在多个导电黏着层208上。
请参照图11E，将底部填充剂材料注入封装基底100以形成底部填充剂层200。由于在帽盖结构110与封装基底100之间存在间隙，底部填充剂层200的底部填充剂材料可流过间隙并覆盖导电黏层208的内侧。请参照图11F，沿着切割道150切割封装基底100(如图11A所示)，以便有多个MEMS麦克风封装。
在其他实施例中，在使用传统锡膏的同时可减少溅锡效应。图12是根据本发明一实施例绘示不具溅锡效应的MEMS麦克风封装的横截面结构的示意图。
请根据图1中的结构参照图12，建议帽盖结构220像区域220a一般地修改。传统锡膏可用以形成锡膏层108。这里仅描述帽盖结构220的细节，不再重复其他部分的细节。
帽盖结构220，例如像是金属帽盖，设置在封装基底100上。一般来说，帽盖结构220包括顶板、壁、底水平部以及覆盖部。壁的脚位于封装基底100上并且围绕集成电路106及MEMS麦克风104，其中顶板垂直设置在壁上；底水平部设置在壁的脚和锡膏层108之间的封装基底100上；覆盖部设置在锡膏层108上并连接至底水平部。如上所述，以锡膏层108作为实施例进行说明。在另一实施例中，一般来说，锡膏层108也可以是导电黏着层。
类似于区域220a剖视图这样的结构，在步骤中可隔离锡膏层108。在回焊制作工艺的温度下的锡膏层108将不溅泼至集成电路106及/或MEMS麦克风104。
关于封装方法，图13A～图13E是根据本发明一实施例绘示MEMS麦克风封装制造流程的横截面结构的示意图。
请参照图13A，提供具有连接垫102A的封装基底100。请参照图13B，集成电路106及MEMS麦克风104经由黏合材料105设置在封装基底100上。集成电路106和MEMS麦克风104经由电路路线于封装基底100中连接或经由传统的接合线(图未示出)连接。然而，本发明并不以此为限。
请参照图13C，锡膏层108，例如像是氮化钛锡膏，设置在封装基底100的连接垫102上。在一实施例中，锡膏层108围绕MEMS麦克风104和集成电路106。
请参照图13D，帽盖结构110设置在锡膏层108上。换句话说，帽盖结构110经由锡膏层108设置在封装基底100上方，其设置在连接垫102上，围绕MEMS麦克风104和集成电路106。在一实施例中，帽盖结构220是金属帽盖，其可具有声孔。在此阶段，在锡膏层108上进行固化制作工艺，例如像是烘烤制作工艺，以便固化锡膏层108。
显然地，帽盖结构220具有如上所述结构的底区域220a，以便隔离锡膏层108。在这样的环境下，溅锡效应将不会出现于MEMS麦克风104和集成电路106。
请参照图13E，封装基底100可以通过切割制作工艺210沿着切割道切割以具有多个MEMS麦克风封装。
本发明至少研究过MEMS麦克风封装，并发现了溅锡效应，将不出现于MEMS麦克风104和/或集成电路106。本发明提供多个实施例，其溅锡效应可有效地被降低或甚至被消除。
虽然结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (22)

1.一种微机电系统麦克风封装结构，其特征在于，包括：
封装基底；
集成电路，设置在所述封装基底上；
微机电系统麦克风，设置在所述封装基底上，其中所述微机电系统麦克风电连接所述集成电路；
导电黏着层，设置在所述封装基底上，环绕于所述集成电路及所述微机电系统麦克风；
帽盖结构，设置在所述封装基底之上方，其中所述帽盖结构的底部黏着于所述导电黏着层；以及
底部填充剂层，设置在所述封装基底上，覆盖所述导电黏着层的外侧。
2.如权利要求1所述的微机电系统麦克风封装结构，其中所述集成电路经由所述封装基底连接所述微机电系统麦克风。
3.如权利要求1所述的微机电系统麦克风封装结构，其中所述封装基底是印刷电路板基底。
4.如权利要求1所述的微机电系统麦克风封装结构，其中所述封装基底包括围绕于所述集成电路及所述微机电系统麦克风的连接垫，所述导电黏着层设置在所述连接垫上。
5.如权利要求1所述的微机电系统麦克风封装结构，其中所述帽盖结构是金属帽盖。
6.如权利要求5所述的微机电系统麦克风封装结构，其中所述金属帽盖具有声孔以接收声音信号。
7.如权利要求1所述的微机电系统麦克风封装结构，其中所述帽盖结构包括：
壁，围绕所述集成电路以及所述微机电系统麦克风，设置在所述导电黏着层上；
顶导电黏着层，设置在所述壁的顶部上；
顶层，设置在所述顶导电黏着层上，用以覆盖所述集成电路以及所述微机电系统麦克风，
其中所述底部填充剂层沿着该壁的外侧延伸，并且也覆盖所述导电黏着层。
8.如权利要求1所述的微机电系统麦克风封装结构，其中所述封装基底具有声孔以接收声音信号。
9.如权利要求1所述的微机电系统麦克风封装结构，其中所述导电黏着层是导电环氧树脂层。
10.一种微机电系统麦克风封装结构，其特征在于，包括：
封装基底；
集成电路，设置在所述封装基底上；
微机电系统麦克风，设置在所述封装基底上，其中所述微机电系统麦克风电连接所述集成电路；
多个导电黏着分隔区，分布于所述封装基底上，围绕于所述集成电路及所述微机电系统麦克风；
帽盖结构，设置在所述封装基底上，其中所述帽盖结构的底部黏着于所述导电黏着层；以及
底部填充剂层，设置在所述封装基底上，围绕于所述集成电路及所述微机电系统麦克风，其中所述导电黏着分隔区的每个侧壁以及在所述帽盖结构与所述封装基底之间不具有所述导电黏着分隔区的间隙均由底部填充剂层密封。
11.如权利要求10所述的微机电系统麦克风封装结构，其中所述集成电路经由所述封装基底连接所述微机电系统麦克风。
12.如权利要求10所述的微机电系统麦克风封装结构，其中所述封装基底包括围绕所述集成电路以及所述微机电系统麦克风分布的所述多个连接垫，并且所述多个导电黏着分隔区设置在所述多个连接垫上。
13.如权利要求10所述的微机电系统麦克风封装结构，所述帽盖结构是金属帽盖。
14.如权利要求13所述的微机电系统麦克风封装结构，其中所述金属帽盖具有声孔以接收声音信号。
15.如权利要求10所述的微机电系统麦克风封装结构，其中所述封装基底具有声孔以接收声音信号。
16.一种微机电系统麦克风封装结构，其特征在于，包括：
封装基底；
集成电路，设置在所述封装基底上；
微机电系统麦克风，设置在所述封装基底上，其中所述微机电系统麦克风电连接所述集成电路；
导电黏着层，设置在所述封装基底上，围绕所述集成电路以及所述微机电系统麦克风；以及
帽盖结构，设置在所述封装基底上，其中所述帽盖结构包括：
顶板；
壁，其脚位于所述封装基底上并且围绕所述集成电路及所述微机电系统麦克风，其中所述顶板垂直设置在所述壁上；
底水平部，垂直设置在所述壁的所述脚以及所述导电黏着层之间的所述封装基底上；以及
覆盖部，设置在所述导电黏着层上并且接合于所述底水平部。
17.如权利要求16所述的微机电系统麦克风封装结构，其中所述集成电路经由所述封装基底连接所述微机电系统麦克风。
18.如权利要求16所述的微机电系统麦克风封装结构，所述封装基底是印刷电路板基底。
19.如权利要求16所述的微机电系统麦克风封装结构，其中所述封装基底包括围绕所述集成电路以及所述微机电系统麦克风的连接垫，并且所述导电黏着层设置在所述连接垫上。
20.如权利要求16所述的微机电系统麦克风封装结构，其中所述帽盖结构是金属帽盖。
21.如权利要求20所述的微机电系统麦克风封装结构，其中所述金属帽盖具有声孔以接收声音信号。
22.如权利要求16所述的微机电系统麦克风封装结构，其中所述导电黏着层是锡膏层。
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