CN117377637A - 嵌入封装中的mems减应力结构 - Google Patents

Abstract

一种微机电系统(MEMS)传感器封装包括为MEMS传感器提供物理支撑和电气连接的层压件。树脂层嵌入层压件的开口内，并且MEMS支撑层通过树脂层嵌入开口内。MEMS传感器的MEMS结构位于MEMS支撑层的上表面上。

Description

嵌入封装中的MEMS减应力结构

背景技术

移动和智能设备正在向越来越多的环境激增，从而赋能诸如导航、健身跟踪、家庭自动化和车辆控制之类的大量应用。微机电系统(MEMS)传感器以极小的封装在各种各样的设备和终端使用环境中提供大量测量。例如，MEMS麦克风、压力传感器、加速度计、陀螺仪和超声波传感器能够监视声音和语音命令、压力、线性加速度、角速度和外部物理接近度和结构。随着MEMS传感器被布设在日益多样化和具挑战性的环境中，并且用于诸如车辆导航和控制之类的日益关键的功能，MEMS传感器必须在诸如变化的温度和施加的外部应力之类的差异大的环境和使用条件下保持在严格规格内。

MEMS传感器通常设置在MEMS传感器封装内，该MEMS传感器封装包含MEMS传感器、用于MEMS传感器的内部或外部处理电路系统、以及层压件(例如，板)，以向MEMS传感器和处理电路系统提供物理支撑，提供与终端使用设备的其他组件的物理耦合，并且提供与终端使用设备的其他组件的有线电气连接。例如，MEMS传感器和相关联的处理电路系统可以位于层压件的上表面上，并且经由层压件内的迹线和焊线(wire bond)，向处理电路系统和/或MEMS传感器提供有线电连接(例如，电力、地和各种信号线)。在传感器操作期间，可以出现例如基于层压件材料相对于MEMS传感器材料的不同热膨胀系数而对MEMS传感器封装的相应材料有不同影响的诸如温度变化之类的条件。这可能在MEMS传感器封装内的可移动组件上引起对抗应力，从而导致MEMS传感器的测量误差。

发明内容

在本公开的实施例中，一种微机电系统(MEMS)传感器封装包括：层压件基层，所述层压件基层包括与所述层压件基层的上表面垂直的通孔开口，其中，所述通孔包括一个或更多个内边缘表面。MEMS传感器封装还包括：树脂层，所述树脂层粘附于并覆盖所述通孔的所述内边缘表面；以及MEMS支撑层，所述MEMS支撑层粘附于所述通孔内的所述树脂层并被所述树脂层环绕，其中，所述MEMS支撑层的上表面平行于所述层压件基层的上表面。所述MEMS层还包括粘附于所述MEMS支撑层的上表面的MEMS结构。

在本公开的实施例中，一种设备包括：层压件基层，所述层压件基层包括与所述层压件基层的上表面垂直的通孔开口，其中，所述通孔包括一个或更多个内边缘表面；树脂层，所述树脂层粘附于并覆盖所述通孔的所述内边缘表面；以及MEMS支撑层，所述MEMS支撑层粘附于所述通孔内的所述树脂层并被所述树脂层环绕，其中，所述MEMS支撑层的上表面平行于所述层压件基层的上表面并且相对于所述层压件基层的上表面凹陷。

在本公开的实施例中，一种方法包括：提供层压件基层，其中，所述层压件基层包括与所述层压件基层的上表面垂直的通孔开口，其中，所述通孔包括一个或更多个内边缘表面。所述方法还包括将MEMS支撑层布设在所述层压件基层的所述通孔内；以及在所述MEMS支撑层和所述层压件基层之间的所述通孔中沉积树脂层，其中，所述树脂层粘附于所述MEMS支撑层和所述层压件基层，使得所述MEMS支撑层经由所述树脂层耦合到所述层压件基层。

附图说明

通过结合附图考虑以下的详细描述，本公开的以上和其他特征、其性质和各种优点将更清楚，在附图中：

图1示出了按照本公开的实施例的例示性MEMS麦克风封装；

图2示出了按照本公开的实施例的包括粘附于层压件的MEMS结构的例示性MEMS传感器封装；

图3A示出了按照本公开的实施例的包括集成的树脂层和MEMS支撑层的例示性MEMS传感器封装；

图3B示出了按照本公开的实施例的图3A的层压件、树脂层和MEMS支撑层的例示性分解图；

图3C示出了按照本公开的实施例的图3A的MEMS传感器封装的例示性截面图；

图4示出了按照本公开的实施例的包括嵌入的树脂层和MEMS支撑层的MEMS传感器封装的例示性制造处理的步骤；

图5示出了按照本公开的实施例的包括凹陷的MEMS支撑层的例示性MEMS传感器封装；

图6示出了按照本公开的实施例的包括带槽树脂层的MEMS传感器封装的例示性立体图和截面图；

图7示出了按照本公开的实施例的包括实心树脂层的MEMS传感器封装的例示性立体图和截面图；

图8示出了按照本公开的实施例的包括凹陷的树脂层的MEMS传感器封装的例示性立体图和截面图；

图9示出了按照本公开的实施例的包括树脂层和MEMS支撑层的MEMS麦克风封装的例示性立体图和截面图；

图10示出了按照本公开的实施例的包括树脂层和MEMS支撑层的堆叠MEMS麦克风封装的例示性立体图和截面图；

图11A示出了按照本公开的实施例的包括树脂层和MEMS支撑层的MEMS压力传感器封装的例示性立体图和截面图；

图11B示出了按照本公开的实施例的制备图11A的MEMS压力传感器的层压件的例示性步骤；

图11C示出了按照本公开的实施例的固定(taping)图11A的MEMS压力传感器的层压件的例示性步骤；

图11D示出了按照本公开的实施例的针对图11A的MEMS压力传感器布设专用集成电路(ASIC)MEMS支撑层的例示性步骤；

图11E示出了按照本公开的实施例的将焊线施加到图11A的MEMS压力传感器的ASIC支撑层的例示性步骤；

图11F示出了按照本公开的实施例的将树脂施加以粘附于图11A的MEMS压力传感器的ASIC支撑层和层压件的例示性步骤；

图11G示出了按照本公开的实施例的将MEMS结构布设在图11A的MEMS压力传感器的ASIC支撑层上的例示性步骤；以及

图11H示出了按照本公开的实施例的向MEMS结构提供焊线并且将帽布设在图11A的MEMS压力传感器的ASIC MEMS支撑层和MEMS结构上方的例示性步骤。

具体实施方式

MEMS器件可以被封装在诸如层压件基层之类的基层上。层压件基层提供了与终端使用设备的其他组件的物理和电气附接，诸如提供用于进一步处理的输出信号(例如，惯性测量值、麦克风输出、压力信号等)并且从其他设备接收控制或通信信号。层压件基层凭借物理附接到其他组件而将承受经由这些其他组件接收的力，这些力进而可以通过层压件基层传输。诸如热能之类的能量也可以传递到层压件基层，并且可以通过层压件基层传播，从而引起层压件基层的热膨胀和/或收缩。

诸如MEMS惯性传感器(例如，加速度计和/或陀螺仪)、MEMS麦克风、MEMS压力传感器、微镜或超声波传感器之类的MEMS结构可以耦合到层压件基层并由层压件基层间接地支撑。在实施例中，MEMS结构与层压件基层的耦合可以经由居间的树脂层和MEMS支撑层间接地进行。将MEMS结构粘附于MEMS支撑层，而非将MEMS结构直接地附接到层压件基层或者刚性连接到层压件基层的组件。MEMS支撑层进而位于层压件基层的通孔内，并且经由粘附于层压件基层和MEMS支撑层二者的树脂层而耦合到层压件基层。树脂层是相对柔性的，使得层压件基层承受的物理力(例如，板应力)在树脂层内消散。此外，树脂层可以具有支持热能从层压件基层消散的热性质。

MEMS支撑层由诸如低热膨胀系数材料(例如，陶瓷)或具有与MEMS结构相近的热膨胀系数的材料(例如，硅层，或诸如CMOS基板之类的处理基板)之类的材料构成，以进一步防止没有被树脂层消散的任何热能对MEMS结构有显著影响。在一些实施例中，MEMS支撑层相对于层压件基层可以具有降低的高度，这可以使MEMS结构能够相对于层压件基层部分地凹陷。凹陷的MEMS结构可以诸如通过降低传感器封装的封盖所需的间隙使MEMS封装的总高度能够降低。MEMS支撑层可以包括取决于附接的MEMS结构的类型的其他特征。例如，用于MEMS麦克风的MEMS支撑层可以包括用于向麦克风型MEMS结构的前空腔提供声音信号的端口。

图1描绘了按照本公开的一些实施例的示例性MEMS系统100。尽管在图1中描绘了特定组件，但应该理解，对于不同的应用和系统，可以在必要时利用传感器、处理组件、存储器和其他电路系统的其他合适组合。在如本文中描述的实施例中，MEMS系统可以包括至少MEMS传感器102(例如，麦克风、压力传感器、加速度计、陀螺仪、超声波传感器等)和诸如处理电路系统104和存储器106之类的支持电路系统。在一些实施例中，一个或更多个附加传感器108(例如，附加麦克风、压力传感器、加速度计、陀螺仪、超声波传感器等)可以被包括在MEMS系统100内，以提供集成的多参数感测封装。

处理电路系统104可以包括基于MEMS系统100的要求来提供必要处理的一个或更多个组件。在一些实施例中，处理电路系统104可以包括硬件控制逻辑，其可以被集成在传感器的芯片内(例如，在MEMS传感器102或其他传感器108的基板或电容器上，或者芯片与MEMS传感器102或其他传感器108相邻的一部分上)，以控制MEMS传感器102或其他传感器108的操作，并且执行针对MEMS传感器102或其他传感器108的处理方面。在一些实施例中，MEMS传感器102和其他传感器108可以包括一个或更多个寄存器，该寄存器使得能够修改硬件控制逻辑的操作方面(例如，通过修改寄存器的值)。在一些实施例中，处理电路系统104还可以包括诸如执行例如存储在存储器106中的软件指令的微处理器之类的处理器。微处理器可以通过与硬件控制逻辑交互来控制MEMS传感器102的操作，并且处理从MEMS传感器102接收的信号。微处理器可以以类似的方式与其他传感器交互。在一些实施例中，处理电路系统104以及在一些实施例中存储器106的一些或所有功能可以在专用集成电路(“ASIC”)上实现。

尽管在一些实施例(图1中未描述)中，MEMS传感器102或其他传感器108可以直接与外部电路系统通信(例如，经由串行总线或与传感器输出端和控制输入端的直接连接)，但在实施例中，处理电路系统104可以处理从MEMS传感器102和其他传感器108接收的数据，并且经由通信接口110(例如，SPI或I2C总线，在汽车应用中，控制器局域网(CAN)或本地互连网络(LIN)总线，或者在其他应用中，本领域中已知的合适的有线或无线通信接口)与外部组件通信。处理电路系统104可以将从MEMS传感器102和其他传感器108接收的信号转换成适当的测量单元(例如，基于由通过通信接口110通信的其他计算单元提供的设置)，并且执行更复杂的处理，诸如组合来自多个麦克风和/或其他传感器的信号，并且在一些实施例中，以根据接收的数据确定特定活动(例如，发言、语音命令等)是否正在发生。在一些实施例中，一些或所有的转换或计算可以在MEMS传感器102或其他MEMS传感器108的硬件控制逻辑或其他片上处理上进行。

在一些实施例中，在可以被称为传感器融合的过程中，可以基于来自多个MEMS传感器102和其他传感器108的数据来确定某些类型的信息。通过组合来自各种传感器的信息，可能可以准确地确定在诸如语音识别、语音控制、图像稳定、导航系统、汽车控制和安全、航位推算、远程控制和游戏设备、活动传感器、三维相机、工业自动化和众多其他应用之类的各种应用中有用的信息。

示例性MEMS传感器102可以包括一个或更多个诸如响应于声音或压力的膜片或响应于线性加速度或角速度的质量块之类的可移动组件，该可移动组件相对于固定组件移动，以测量所关注的力。在一些实施例中，MEMS传感器102可以是MEMS封装的一部分，其包括一些或所有的处理电路系统例如作为位于MEMS封装的空腔的一部分内的ASIC。MEMS封装可以包括提供结构支撑和与其他器件的物理和/或电气连接的层压件基层。MEMS传感器可以位于MEMS支撑层上，该MEMS支撑层进而经由柔性树脂层耦合到层压件基层并位于其内。柔性树脂层吸收和/或脱离来自层压件基层的应力，从而防止这样的应力传输到MEMS传感器。

图2示出了按照本公开的实施例的包括粘附于层压件基层202的MEMS结构206的例示性MEMS传感器封装200。尽管各种类型的MEMS传感器(例如，麦克风、压力传感器、加速度计、陀螺仪、超声波传感器等)可以被涵盖在本公开的范围内，但在图2的实施例中，包括在MEMS传感器封装200内的MEMS传感器可以是MEMS麦克风。尽管MEMS麦克风可以以多种方式配置，但图2的MEMS麦克风封装200可以包括层压件基层202、帽或封盖204、MEMS麦克风结构206和ASIC 210。

MEMS麦克风结构206可以包括振膜(未详细图示)，该振膜响应于经由可以被实现为层压件基层中的通孔的端口220在前容积内接收的声能。后容积(例如，包含在封盖内的容积，在MEMS麦克风结构206与前容积相对的一侧)可以包括ASIC 212。来自MEMS麦克风结构206的信号(例如，对应于代表振膜相对于MEMS麦克风结构的固定表面的移动的电容)经由焊线216提供给ASIC 210。ASIC处理接收的信号，使得它们适于经由焊线218并经由层压件基层202(未描绘)内的电连接传输到其他组件和/或设备。

ASIC 210和MEMS麦克风结构206可以通过相应的胶层212和208粘附于层压件基层。ASIC 210还可以包括保护层214。在真实世界的操作和使用期间，层压件基层202可以承受诸如由于与其他组件封装在一起带来的应力、直接赋予到终端使用设备上的应力和/或热应力(例如，由于温度的变化或极端)。这些应力可以经由胶层208传输到MEMS麦克风结构206，其进而可以引起所关注力的测量误差(例如，在MEMS麦克风结构的示例中，声音信号)。因此，诸如低杨氏模量胶层208或高接合线厚度(“BLT”)胶层208之类的特定胶类型可以用于限制层压件基层202与MEMS麦克风结构206之间的应力耦合。这样的胶层208可能需要相对大量的胶材料，导致胶逸出(例如，由于胶量或相对低粘度胶)或相对厚的胶层，这限制了降低封装高度的能力和/或导致难以实现前容积中的低容差。

图3A示出了按照本公开的实施例的包括集成的树脂层和MEMS支撑层的例示性MEMS传感器封装。在图3A的左侧部分，描绘了层压件基层302，其中集成的树脂层332插入到层压件基层302的大体对应于MEMS传感器位置的一部分内。集成的树脂层332粘附于层压件基层302的内表面，并且提供有效的缓冲，以防力和/或热能从层压件基层302传递到MEMS传感器，如本文中所述。尽管树脂层332可以以各种方式沉积在层压件基层302内并粘附于其，但在一个实施例中，可以诸如通过注射模塑成形(例如，空腔直接注射模塑成形)工艺来施加树脂层332。树脂层可以是适于经由注射模塑成形形成，能够填充狭窄和/或小的空腔和间隙，并且能为完全或部分涂覆或覆盖的组件提供屏蔽和/或保护使其免受环境的影响的塑料或聚合物。树脂层332的示例性材料可以包括Sumitomo Bakelite有限公司EME-G700LA L-A型树脂或具有类似热和/或结构性质的材料。

MEMS支撑层334可以粘附于树脂层332的内边缘表面，并且可以为MEMS结构306提供支撑表面。在图3A至图3C的实施例中，MEMS结构306被以简化的方式描绘，但可以包括任何合适的MEMS结构。诸如硅之类的示例性MEMS支撑层334材料可以为MEMS结构306提供合适的刚性支撑，并且可以具有与MEMS结构306的材料相近的热膨胀系数(CTE)，尽管在一些实施例中，MEMS支撑层结构可以由其他材料制成，包括MEMS支撑层的包括电活性处理电路系统、陶瓷层或低CTE材料的至少一部分。在示例性实施例中，MEMS支撑层的材料的CTE可以为4×10^-6m/(m℃)或更小。MEMS支撑层334可以通过树脂层332与层压件基层302基本上隔离，使得应力和/或其他能量(例如，热能)基本上在树脂层332内消散。以这种方式，MEMS结构306还可以与层压件基层302承受的应力基本上隔离，并且另外，可以不需要诸如低杨氏模量胶层或高接合线厚度(“BLT”)胶层之类的设计特征，使得用于将MEMS结构306附接到MEMS支撑层334的胶/粘合剂比使用胶来消散从层压件基层302传递的应力的配置实质上地薄。ASIC 310经由图3A中未描绘的粘合剂附接到层压件基层302，并且分别经由焊线316连接到MEMS结构306并且经由焊线318连接到层压件基层的电连接。尽管在图3A或本文中的其他图中未描绘，但在一些实施例中，ASIC或其他处理电路系统也可以粘附于MEMS支撑层334或单独的支撑层。这可以有助于将热能从层压件基层传递到ASIC或其他处理电路系统。

图3B示出了按照本公开的实施例的图3A的层压件、树脂层和MEMS支撑层的例示性分解图。如图3B中描绘的，层压件基层302包括通孔，该通孔被合适地成形，使得诸如通过插入和粘附工艺或空腔直接注射模塑成形工艺使通孔的面向内边缘与树脂层332接合。尽管在图3B中描绘了层压件基层302的通孔的大体矩形形状，但其他合适的形状(例如，椭圆形、多边形等)可以用于诸如针对期望的应力消散和/或制造特性的其他实施例中。树脂层332本身可以包括通孔，该通孔具有诸如通过插入和粘附于树脂层332而固定附接MEMS支撑层334的合适形状。尽管在图3B中描绘了树脂层332的通孔的大体矩形形状，但其他合适的形状(例如，椭圆形、多边形等)可以用于诸如针对期望的应力消散和/或制造特性的其他实施例中。在一些实施例中，树脂层的通孔可以是逐渐变细的(例如，以将MEMS支撑层334保持在树脂层332内)和/或凹陷的(例如，以通过相对于层压件基层302的上平面降低MEMS支撑层332的上平面来减小整个MEMS结构306的高度)。

图3C示出了按照本公开的实施例的图3A和图3B的MEMS传感器封装的例示性截面。如图3C中描绘的，层压件基层302可以环绕树脂层332，其中树脂层粘附于层压件基层302的通孔的内表面。MEMS支撑层334粘附于树脂插件332的通孔的内表面，并且在图3C的实施例中，是凹陷的，使得MEMS支撑层的上平面位于层压件基层302的上平面下方。MEMS结构306通过相对薄的胶层308粘附于MEMS支撑层334的顶部。因为MEMS支撑层334相对于层压件基层302凹陷并且胶层308相对薄，所以MEMS结构在MEMS封装内具有相对低的轮廓，使得在一些实施例中可以使用具有较短高度和较小内部容积的帽或封盖(图3C中未描绘)。来自MEMS结构306的信号诸如通过焊线316被提供给ASIC 310。ASIC 310通过粘合剂312粘附于层压件基层302。

图4示出了按照本公开的实施例的包括嵌入的树脂层和MEMS支撑层的MEMS传感器封装的例示性制造处理的步骤。尽管在图4中以特定顺序描绘了特定步骤集合，但将理解，可以添加或省略一个或多个步骤并且可以修改这些步骤的顺序。尽管图4的步骤可以在如本文中描述的MEMS结构的背景内描述，但应当理解，目前的步骤适用于响应于相邻层压件基层上的物理和/或其他应力以不期望的方式响应的其他类型的器件和传感器。

在图4的示例性处理中，处理从左上图顺时针移动到左下图。图4中的每个步骤被描绘为基于截面线400的顶视图和截面图，其中每个顶视图的对应截面图被描绘在顶视图上方。在该处理的第一步骤中，描绘了用于四个独立MEMS传感器的层压件基层晶片402，包括与MEMS结构的最终位置对应的通孔和用于最终用焊线连接到ASIC的电气触点(例如，最终与通孔和电气触点中的每一个相邻地布设)。应该理解，晶片402的细节(例如，形状、器件的数量、通孔的位置、电气触点的位置、终端使用器件)仅是示例性的，并且可以基于特定的制造工艺和/或终端使用器件进行修改。

一旦已获取适当的层压件基层晶片402，处理可以继续到下一步骤，在该步骤中，制造基层440(例如，固定层)可以施加在层压件基层晶片402上方，包括覆盖层压件基层晶片402的通孔。在示例性实施例中，并且为了制造的简单起见，诸如通过固定层压基层晶片402的整个底侧，用制造基层440覆盖层压件基层晶片402的整个底侧(例如，与MEMS结构和ASIC最终将被布设的位置相对)，尽管应当理解，在一些实施例中，层压件基层晶片402的仅某些部分可以被制造基层440覆盖，例如，使得层压件基层晶片402的每个通孔被覆盖以便进行后续的布设和模塑成形步骤。

一旦制造基层440已被施加到层压件基层晶片402，处理可以继续到下一步骤，在该下一步骤中，将相应的MEMS支撑层434布设在层压件基层晶片402的每个通孔内的制造基层440上。在示例性实施例中，每个MEMS支撑层434的形状大体对应于层压件基层晶片402的通孔的形状，并且布设在通孔中的中心点处，尽管在其他实施例(未描绘)中可以提供不同的形状和布设位置，例如以实现期望的应力/温度消散效果。并且在一些实施例(未描绘)中，层压件基层晶片402可以具有多个不同的通孔形状和图案，使得可以同时制造多种器件类型。

一旦MEMS支撑层434已布设在层压件基层晶片402的通孔内的制造基层440上，处理可以继续到下一步骤，在该下一步骤中，将相应模塑成形的树脂层432沉积在层压件基层晶片402的通孔的其余未填充部分内，以完全填充层压件基层晶片402的通孔。尽管模塑成形的树脂层432可以以各种合适的方式沉积(例如，针点浇口模塑成形或空腔直接注射模塑成形)，但在实施例中，模塑成形的树脂层432可以经由空腔直接注射模塑成形工艺沉积并固化在通孔内的制造基层上方。模塑成形的树脂层432粘附于层压件基层晶片402的相应通孔的面向内边缘和相应MEMS支撑层434的面向外边缘，从而永久地附接到层压件基层晶片402和MEMS支撑层434中的每一个。一旦模塑成形的树脂层432的沉积和固化完成，在下一步骤中，可以去除制造基层440(例如，胶带层)，从而得到包括模塑成形的树脂层432和MEMS支撑层434的部分制造的层压件基层402的晶片。在后续的操作中(图4中未描绘)，附加组件(例如，MEMS结构、ASIC、封盖、焊线等)可以添加到部分制造的晶片，以形成完成的组件，晶片可以被适当地切片成相应的完成或部分完成的晶粒(die)。

图5示出了按照本公开的实施例的包括凹陷的MEMS支撑层的例示性MEMS传感器封装。尽管在图5中描绘了一组特定的组件，但应该理解，MEMS传感器封装可以包括其他未描绘的组件(例如，ASIC，作为电活性基层502的替代或补充)，并且可以去除或替换某些组件。尽管图5是在MEMS传感器封装的背景中描述的，但应当理解，在其他实施例中，其他(例如，非MEMS)器件可以利用凹陷的支撑层。

MEMS传感器封装可以包括基层502，在图5的实施例中，基层502可以是有源CMOS基板层，包括基层502或其一部分内的模拟和数字处理电路系统，因此在MEMS传感器封装内执行处理和结构支撑功能二者。基层502包括通孔，并且树脂层532(例如，模塑成形的树脂层)粘附于通孔的面向内表面。树脂层具有向内倾斜的内表面，该内表面进而粘附于MEMS支撑层534的面向外倾斜的表面(例如，在制造期间布设包括向内倾斜的面向外的表面的MEMS支撑层534，并且树脂层532沉积在MEMS支撑层534周围，以完全填充基层502通孔的其余部分)。如图534中描绘的，MEMS支撑层534的高度小于基层502的高度(例如，大致是基层502高度的50％的高度，尽管在其他实施例中可以利用不同的相应高度)。以这种方式，附接在MEMS支撑层534上的组件(例如，如图5中描绘的，通过胶层508附接到MEMS支撑层534的简化MEMS结构506)具有比附接在诸如基层502之类的基层上的类似组件低的总高度。这可以使帽/封盖504的高度能够减小，或者以其他方式实现诸如增加帽/封盖504内的后容积之类的期望的特性。MEMS结构506可以通过焊线516附接到处理电路系统(例如，图5中的有源基层502或在其他实施例中ASIC或其他电路系统的处理电路系统)。

尽管在图5中描绘了单个凹陷的MEMS支撑层，但应该理解，支撑层的其他配置被本公开涵盖。例如，可以在诸如基层502之类的基层中设置多个通孔，并且在一些实施例中，相应的相关联的支撑层可以具有不同的形状和/或高度，以容纳附接到支撑层的不同类型的组件和电路系统。在一些实施例中，支撑层(例如，MEMS支撑层)可以具有大于基层(例如，层压件基层或电活性基层)的高度，例如，以为容积内的组件提供期望的垂直位置。另外，在一些实施例中，可以在没有帽/封盖或封闭容积的应用中采用MEMS支撑层和树脂层。

图6示出了按照本公开的实施例的包括带槽树脂层的MEMS传感器封装的例示性立体图和截面图。尽管应当理解，可以以各种合适的方式在图6中添加、去除或替换组件，但在图6的示例性实施例中，MEMS传感器封装包括层压件基层602、封盖604、树脂层632、MEMS支撑层634、MEMS结构606和粘合剂(例如，胶)层608。虽然在图6中未描绘，但MEMS传感器封装还可以包括处理电路系统(例如，ASIC)和电气连接(例如，焊线)。在图6的实施例中，层压件基层602的底部附接到终端使用设备的其他组件。MEMS支撑层634具有与层压件基层602大致相同的高度，尽管相应层的高度可以不同，如本文中描述的。树脂层632粘附于层压件基层602和MEMS支撑层634二者，并且在层压件基层602和MEMS支撑层634之间提供耦合。如在图6中描绘的，树脂层632被图案化，使在树脂层632的上侧和下侧二者都带凹槽。尽管在图6中描绘了凹槽，但应当理解，例如，基于所利用的模塑成形技术和模具形状，可以将其他图案施加到树脂层632。图案化的(例如，带凹槽的)树脂层632可以提供诸如赋予层压件基层602上的力的消散和从层压件基层602到MEMS支撑层634的热传递的减少之类的性质。图案化的树脂层632还可以减轻MEMS传感器封装的总重量和/或在MEMS传感器封装的空腔内提供期望的性质。

图7示出了按照本公开的实施例的包括实心树脂层的MEMS传感器封装的例示性立体图和截面图。尽管应当理解，可以以各种合适的方式在图7中添加、去除或替换组件，但在图7的示例性实施例中，MEMS传感器封装包括层压件基层702、封盖704、树脂层732、MEMS支撑层734、MEMS结构706和粘合剂(例如，胶)层708。虽然在图7中未描绘，但MEMS传感器封装还可以包括处理电路系统(例如，ASIC)和电气连接(例如，焊线)。在图7的实施例中，层压件基层702的底部附接到终端使用设备的其他组件。MEMS支撑层734具有与层压件基层702大致相同的高度，尽管相应层的高度可以不同，如本文中描述的。树脂层732粘附于层压件基层702和MEMS支撑层734二者，并且在层压件基层702和MEMS支撑层734之间提供耦合。如图7中描绘的，树脂层732没有被图案化，而是替代地是非导电(例如，树脂)材料的实心层。实心的树脂层732可以提供诸如结构刚性之类的性质，同时仍确保赋予层压件基层702上的力的必要消散和从层压件基层702到MEMS支撑层734的热传递的减少。

图8示出了按照本公开的实施例的包括凹陷的树脂层的MEMS传感器封装的例示性立体图和截面图。尽管应当理解，可以以各种合适的方式在图8中添加、去除或替换组件，但在图8的示例性实施例中，MEMS传感器封装包括层压件基层802、封盖804、树脂层832、MEMS支撑层834、MEMS结构806和粘合剂(例如，胶)层808。虽然在图8中未描绘，但MEMS传感器封装还可以包括处理电路系统(例如，ASIC)和电气连接(例如，焊线)。在图8的实施例中，层压件基层802的底部附接到终端使用设备的其他组件。MEMS支撑层834相对于层压件基层802具有减小的高度，使得MEMS结构806相对于层压件基层802凹陷。树脂层832也具有减小的高度，粘附于层压件基层802和MEMS支撑层834二者，并且在层压件基层802和MEMS支撑层834之间提供耦合。如图8中描绘的，树脂层832没有被图案化，而是替代地是非导电(例如，树脂)材料的实心层。

图9示出了按照本公开的实施例的包括树脂层和MEMS支撑层的MEMS麦克风封装的例示性立体图和截面图。尽管应当理解，可以以各种合适的方式在图9的麦克风中添加、去除或替换组件，但在图9的示例性实施例中，MEMS麦克风封装包括层压件基层902、封盖904、树脂层932、MEMS支撑层934、MEMS麦克风结构906、ASIC 910以及焊线916和918。

MEMS麦克风结构906以简化的形式描绘，其中诸如振膜、背板、声音信号路径和前空腔之类的内部部件在图9中没有详细地描绘。图9的MEMS支撑层934包括接入端口，通过该接入端口可以在MEMS麦克风结构906的前空腔内接收声能，从而相对于MEMS麦克风结构906的背板激励MEMS麦克风结构906的振膜。尽管MEMS支撑层934的接入端口被描绘为圆形接入端口，但基于特定的相关联的麦克风结构906设计和期望的声学性质，接入端口可以是任何合适的形状或配置(例如，包括多个接入端口)。来自MEMS麦克风结构906的信号可以经由焊线916提供给ASIC 910，并且经处理的麦克风信号进而可以经由焊线918和层压件基层902的电气连接从ASIC 910提供给外部电路系统。封盖904可以附接到层压件基层902，从而在MEMS麦克风结构906上方形成后空腔。

图10示出了按照本公开的实施例的包括树脂层和MEMS支撑层的堆叠MEMS麦克风封装的例示性立体图和截面图。尽管应当理解，可以以各种合适的方式在图10的麦克风中添加、去除或替换组件，但在图10的示例性实施例中，堆叠MEMS麦克风封装包括第一层压件基层1002、侧壁1004、第二层压件基层1024、树脂层1032、MEMS支撑层1034、MEMS麦克风结构1006、ASIC 1010以及焊线1016和1018。

MEMS麦克风结构1006以简化的形式描绘，其中诸如振膜、背板、声音信号路径和前空腔之类的内部组件在图10中没有详细地描绘。图10的MEMS支撑层1034与第一层压件基层1002相邻地定位，并且通过树脂层1032耦合到第一层压件基层1002。MEMS支撑层1034包括接入端口，通过该接入端口可以在MEMS麦克风结构1006的前空腔内接收声能，从而相对于MEMS麦克风结构1006的背板激励MEMS麦克风结构1006的振膜。尽管MEMS支撑层1034的接入端口被描绘为圆形接入端口，但基于特定的相关联的麦克风结构1006设计和期望的声学性质，接入端口可以是任何合适的形状或配置(例如，包括多个接入端口)。

在图10的实施例中，ASIC 1010不位于与MEMS麦克风相同的(第一)层压件基层1002上，而是替代地堆叠在与第一层压件基层1002相对定位的第二层压件基层1024上。尽管被描绘为位于MEMS结构1006正下方，但堆叠麦克风配置的ASIC 1010可以位于相对于MEMS结构1006的其他合适位置处，诸如偏离MEMS结构1006或者位于侧壁1004上。来自MEMS麦克风结构1006的信号可以经由焊线1016直接提供给ASIC 1010，或者如图10中描绘的，经由层压件基层和侧壁1004的内部电气连接间接提供给ASIC 1010。经处理的麦克风信号进而可以经由焊线1018和第二层压件基层1002的电气连接从ASIC 1010提供给外部电路系统。第一层压件基层1002、第二层压件基层1024和侧壁1004合在一起在MEMS麦克风结构1006上方形成后空腔。

图11A示出了按照本公开的实施例的包括树脂层和MEMS支撑层的MEMS压力传感器封装的例示性立体图和截面图。尽管应当理解，可以以各种合适的方式在图11的压力传感器中添加、去除或替换组件，但在图11的示例性实施例中，MEMS压力封装包括层压件基层1102、封盖1004、树脂层1132、ASIC/MEMS支撑层1110、MEMS压力传感器结构1106以及焊线1116和1118。

MEMS压力传感器结构1106以简化的形式描绘，其中诸如振膜和固定电极之类的内部组件在图11中没有详细地描绘。图11的ASIC和MEMS支撑层1110被组合成单个组件，该单个组件既为MEMS压力传感器结构1106提供结构支撑，还执行来自MEMS压力传感器结构1106的输出信号的处理(例如，基于经由焊线1116接收的信号)。ASIC/MEMS支撑结构1110位于层压件基层1102的通孔内，并且通过树脂层1132与其耦合。经处理的压力传感器风信号进而可以经由焊线1118和层压件基层1102的电气连接从ASIC/MEMS支撑结构1110提供给外部电路系统。在图11A的实施例中，焊线1118被树脂层1132封装。

图11B示出了按照本公开的实施例的制备图11A的MEMS压力传感器的层压件的例示性步骤。如图11B的截面图中描绘的，层压件基层1102包括通孔，以为ASIC/MEMS支撑结构1110和树脂层1132提供合适的位置。层压件基层1102还可以包括用于连接到ASIC/MEMS支撑结构1110的ASIC以与外部电路系统和组件通信的电气连接。处理可以继续到下一步骤，如图11C中描述的。

图11C示出了按照本公开的实施例的固定图11A的MEMS压力传感器的层压件的例示性步骤。在图11C中，制造基层1140可以施加到层压件基层1102，例如，使得层压件基层1102的通孔被制造基层覆盖，以有助于ASIC/MEMS支撑结构1110的布设和树脂层1132的沉积。处理可以继续到下一步骤，如图11D中描述的。

图11D示出了按照本公开的实施例的针对图11A的MEMS压力传感器布设专用集成电路(ASIC)MEMS支撑层的例示性步骤。在实施例中，MEMS支撑层1110可以包括诸如ASIC之类的处理电路系统。组合ASIC和MEMS支撑层1110可以执行向MEMS压力传感器结构1106提供物理支撑和来自MEMS压力传感器结构1106的处理信号这两种功能。ASIC/MEMS支撑结构1110可以以使得在ASIC/MEMS支撑结构1110的面向外边缘和层压件基层1102的面向内边缘之间提供合适间距的方式布设在制造基层1140上。一旦ASIC/MEMS支撑结构1110布设在制造基层1140上，处理就可以继续到下一步骤，如图11E中描述的。

图11E示出了按照本公开的实施例的将焊线施加到图11A的MEMS压力传感器的ASIC支撑层的例示性步骤。如本文中描述的，焊线1118可以例如经由层压件基层1102的电气连接，提供ASIC/MEMS支撑结构1110的处理电路系统与外部电路系统之间的通信路径。例如，经处理的压力传感器输出可以从处理电路系统提供，另外，通信(例如，修改寄存器值以改变压力传感器的设置)可以出现在处理电路系统和外部组件之间。一旦焊线施加到ASIC/MEMS支撑结构1110，处理可以继续到下一步骤，如图11F中描述的。

图11F示出了按照本公开的实施例的将树脂施加以粘附于图11A的MEMS压力传感器的ASIC支撑层和层压件的例示性步骤。如本文中描述的，树脂层1132可以相对于层压件基层1102的通孔沉积。在图11F的实施例中，沉积树脂层1132(例如，经由本文中描述的合适模具)以填充制造基层1102上方的ASIC/MEMS支撑结构1110和层压件基层1102之间的剩余间隙，并且进一步，封装覆盖诸如焊线1118和ASIC/MEMS支撑结构1110的一部分之类的压力传感器的其他组件。一旦树脂层1132被施加到压力传感器，处理可以继续到下一步骤，如图11G中描述的。

图11G示出了按照本公开的实施例的将MEMS结构布设在图11A的MEMS压力传感器的ASIC支撑层上的例示性步骤。如本文中描述的，MEMS压力传感器结构1106可以包括响应于容积内压力变化的组件(例如，膜片)，并且进而相对于固定电极移动。对应的信号代表容积内的压力。在图11A的实施例中，压力传感器结构1106可以附接到ASIC/MEMS支撑结构1110的暴露上表面(例如，经由胶层，图11G中未描绘)。一旦MEMS传感器结构1106附接到ASIC/MEMS支撑结构1110，处理可以继续到下一步骤，如图11H中描述的。

图11H示出了按照本公开的实施例的从MEMS结构提供焊线并且将帽布设在图11A的MEMS压力传感器的ASIC MEMS支撑层和MEMS结构上方的例示性步骤。一旦MEMS压力传感器结构1106附接到ASIC/MEMS支撑结构1110，就可以从MEMS压力传感器结构1106向ASIC/MEMS支撑结构1110提供焊线1116，以便提供用于处理的压力相关信号。另外，封盖1104可以附接到层压件基层。封盖1104可以提供压力端口1150，以在压力传感器的内部容积与具有待测量压力的外部容积之间提供流体连通。基于外部容积和内部容积之间的经由压力端口1150的流体连通，MEMS压力传感器结构1106可以输出代表待测量外部容积中的压力的信号。

以上描述包括按照本公开的示例性实施例。这些示例只是出于例示目的，而非限制目的提供的。将理解，本公开可以以与本文中明确描述和描绘的形式不同的形式来实现，并且与以下权利要求书一致地，本领域的普通技术人员可以实现各种修改、优化和变化。

Claims (23)

1.一种微机电系统MEMS传感器封装，包括：

层压件基层，所述层压件基层包括与所述层压件基层的上表面垂直的通孔开口，其中，所述通孔包括一个或更多个内边缘表面；

树脂层，所述树脂层粘附于并覆盖所述通孔的所述内边缘表面；

MEMS支撑层，所述MEMS支撑层粘附于所述通孔内的所述树脂层并被所述树脂层环绕，其中，所述MEMS支撑层的上表面平行于所述层压件基层的上表面；以及

MEMS结构，所述MEMS结构粘附于所述MEMS支撑层的上表面。

2.根据权利要求1所述的MEMS传感器封装，还包括封盖，其中，所述封盖粘附于所述层压件基层的上表面，其中，所述MEMS支撑层位于由所述封盖限定的容积内。

3.根据权利要求2所述的MEMS传感器封装，其中，所述MEMS支撑层包括通孔，并且其中，所述通孔暴露于所述MEMS结构的内部容积和所述MEMS传感器封装的外部容积。

4.根据权利要求4所述的MEMS传感器封装，其中，由所述MEMS支撑层限定的MEMS传感器包括麦克风、超声波传感器、压力传感器、微镜、加速度计或陀螺仪。

5.根据权利要求4所述的MEMS传感器封装，其中，由所述MEMS支撑层限定的所述MEMS传感器包括麦克风，并且所述封盖限定所述麦克风的后容积。

6.根据权利要求2所述的MEMS传感器封装，还包括位于层压件的上表面并在由所述封盖限定的容积内的专用集成电路(ASIC)。

7.根据权利要求6所述的MEMS传感器封装，还包括从所述MEMS结构层到所述ASIC的焊线。

8.根据权利要求7所述的MEMS传感器封装，还包括从所述ASIC通过层压件到所述层压件的外表面的通路。

9.根据权利要求1所述的MEMS传感器封装，其中，所述MEMS支撑层包括热膨胀系数小于4×10^-6m/(m℃)的材料。

10.根据权利要求1所述的MEMS传感器封装，其中，所述MEMS支撑层包括专用集成电路(ASIC)。

11.根据权利要求1所述的MEMS传感器封装，其中，所述MEMS支撑层包括所述MEMS结构的基板层。

12.根据权利要求1所述的MEMS传感器封装，其中，所述MEMS支撑层包括陶瓷材料。

13.根据权利要求1所述的MEMS传感器封装，其中，所述MEMS结构包括MEMS压力传感器，所述MEMS压力传感器还包括粘附于所述层压件基层的封盖，其中，所述封盖限定围绕所述MEMS支撑层的容积并且包括通向所述封盖的外部容积的通孔。

14.根据权利要求1所述的MEMS传感器封装，其中，所述MEMS支撑层包括惯性MEMS传感器的CMOS层。

15.根据权利要求1所述的MEMS传感器封装，其中，所述树脂包括通过针点浇口模塑成形或空腔直接注射模塑成形施加的塑料或聚合物。

16.根据权利要求1所述的MEMS传感器封装，其中，与所述MEMS支撑层的上表面相交的所述MEMS支撑层的多个外边缘表面与所述MEMS支撑层的上表面成角度地相交，并且其中，所述树脂层经由成角度的外边缘表面粘附于所述MEMS支撑层。

17.根据权利要求1所述的MEMS传感器封装，其中，所述层压件基层的多个内边缘表面与所述层压件基层的上表面成角度地相交，并且其中，所述树脂层经由成角度的内边缘表面粘附于所述层压件基层。

18.根据权利要求1所述的MEMS传感器封装，其中，所述MEMS支撑层的上表面位于所述层压件基层的上表面下方的所述层压件基层的开口内。

19.根据权利要求1所述的MEMS传感器封装，其中，所述MEMS支撑层的上表面基本上平行于所述层压件基层的上表面定位。

20.根据权利要求1所述的MEMS传感器封装，其中，所述层压件基层包括在所述MEMS传感器封装的内部部分与所述MEMS传感器封装的外表面之间的多条电气信号路径。

21.根据权利要求1所述的MEMS传感器封装，还包括位于所述MEMS封装的所述内部部分内的ASIC，其中，所述多条电气信号路径从所述ASIC连接到所述MEMS封装的外表面。

22.一种设备，所述设备包括：

层压件基层，所述层压件基层包括与所述层压件基层的上表面垂直的通孔开口，其中，所述通孔包括一个或更多个内边缘表面；

树脂层，所述树脂层粘附于并覆盖所述通孔的所述内边缘表面；以及

MEMS支撑层，所述MEMS支撑层粘附于所述通孔内的所述树脂层并被所述树脂层环绕，其中，所述MEMS支撑层的上表面平行于所述层压件基层的上表面并且相对于所述层压件基层的上表面凹陷。

23.一种方法，包括：

提供层压件基层，其中，所述层压件基层包括与所述层压件基层的上表面垂直的通孔开口，其中，所述通孔包括一个或更多个内边缘表面；

将MEMS支撑层布设在所述层压件基层的所述通孔内；以及

在所述MEMS支撑层和所述层压件基层之间的所述通孔中沉积树脂层，其中，所述树脂层粘附于所述MEMS支撑层和所述层压件基层，使得所述MEMS支撑层经由所述树脂层耦合到所述层压件基层。