CN204518073U - 立体声阵列式微机电麦克风封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种立体声阵列式微机电麦克风封装结构，包括：一微机电晶片的背面形成有开口外露的收音穴，其底部设有多个阵列的音孔，晶片的主动面设置有一压感膜。一线路基板接合于微机电晶片的主动面并具有一开口朝向主动面的一背腔穴以及一围绕周边的环形粘贴区域。环状胶框粘合微机电晶片的主动面周边与线路基板的环形粘贴区域，以使背腔穴为一封闭空间。多个外导接端设置于线路基板的一外表面。借由整合型阵列式微机电麦克风晶片，搭配应用晶圆级封装技术，可有效减少成品体积，满足微型技术应用范围。

Description

立体声阵列式微机电麦克风封装结构

技术领域

本实用新型有关于微机电晶片封装领域，特别有关于一种立体声阵列式微机电麦克风封装结构。

背景技术

传统的驻极体电容麦克风（Electret Condenser Microphone，ECM）使用了可保有永久电荷的驻极体物质，因而不需再对电容器供电。传统的驻极体电容麦克风内部构造包含多个驻极体材料底部结合背导电极；背导电极连接接地线；其多个驻极体材料上下各用导电环连结；上方导电环与一压感膜连结，以形成连通下方封闭腔室的一空气间隙；并用金属包覆整个内部构造；外部金属的上方有一开口让声音进入至压感膜。传统型驻极体麦克风模组具有外观尺寸大、电量耗损高、抗震性低、敏感度低的问题，并且对于温度变化、振动、电磁干扰、电源波动..等等的周围环境干扰的抑制能力差，更无法承受于高温回焊炉下作业…等缺点。

中国台湾专利证号第I365525号「电声感知微机电系统之超薄型封装结构」揭示一种微机电超薄型封装结构，以电声感知器晶片为麦克风基础结构，电声感知器晶片与基板以导电凸块电性连接，基板的尺寸远大于电声感知器晶片，使导电球与电声感知器晶片设置在基板的同一下表面。一音孔穿过该基板，并且一腔体位于基板表面与晶片表面之间且与音孔连通。并且，一后声腔背板位于晶片背面，故基板与晶片之间的腔体不能作为背腔。必须为密闭空间的背腔系位于电声感知器晶片的内部。虽然此一微机电超薄型封装结构具有超薄的型态，但相对地，基板尺寸的扩大，使得此一现有微机电超薄型封装结构的表面接合面积(footprint)比晶片尺寸更为增大。此外，无法达到微机电麦克风晶片的晶圆级封装制程要求，并且，感应到的声音须经由基板的音孔传递至电声感知器晶片，收音的清晰度尚有改善的空间。

中国台湾专利证号第I350703号「麦克风模组及其制造方法」揭示一种麦克风模组。此模组包括的载板具有一穿孔。一麦克风设置于载板的第一侧面并对应于穿孔。一处理晶片设置于载板的第一侧面并耦接至麦克风。封胶材料设置于载板的第一侧面以封装麦克风及处理晶片。麦克风模组亦是以载板的穿孔作为音孔。麦克风亦应为现有的内含密闭背腔的微机电晶片。此一现有麦克风模组不仅表面接合面积较大且收音的清晰度亦有改善的空间。

实用新型内容

为了解决上述的问题，本实用新型的主要目的在于提供一种立体声阵列式微机电麦克风封装结构，其整合型阵列式微机电麦克风晶片，可搭配应用晶圆级封装技术，取代一般驻极体麦克风模组架构，可有效减少成品体积，满足微型技术应用范围，可有效减少节省金线材料成本并可应用于耐高温表面粘着制程，并具有明显增进高收音清晰度、高耐震性、低耗电量、抗环境电磁波干扰的功效。

本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本实用新型揭示一种立体声阵列式微机电麦克风封装结构，包括一微机电晶片、一线路基板、一环状胶框以及多个外导接端。该微机电晶片具有一主动面以及一背面，该背面形成有一开口外露的收音穴，该收音穴的底部设有多个阵列的音孔，该主动面设置有一压感膜。该线路基板接合于该微机电晶片的该主动面，该线路基板具有一开口朝向该主动面的一背腔穴以及一围绕该背腔穴周边的环形粘贴区域。该环状胶框粘合该微机电晶片的该主动面周边与该线路基板的环形粘贴区域，以使该背腔穴为一封闭空间。该些外导接端设置于该线路基板的一外表面。

本实用新型的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

在前述封装结构中，该主动面较佳地可形成有一保护层，以固定该压感膜并使该压感膜与该些音孔之间留有一非封闭空气间隙。故可避免该压感膜贴触至该些音孔而造成失效。

在前述封装结构中，该线路基板的一第一表面覆盖尺寸较佳地接近于且不大于该微机电晶片的一第二表面覆盖尺寸，而介于该第二表面覆盖尺寸的0.8至1倍之间。借此，可符合微机电麦克风封装的晶圆级晶片尺寸封装制程。

在前述封装结构中，该微机电晶片具体地覆晶接合至该线路基板，该线路基板的一第一表面覆盖尺寸接近于且不小于该微机电晶片的一第二表面覆盖尺寸，而介于该第二表面覆盖尺寸的1至1.5倍之间。借此，符合微机电麦克风封装的覆晶接合式晶片尺寸封装制程。

在前述封装结构中，可另包含多个内传导元件，设置于该微机电晶片与该线路基板之间，以电性连接该微机电晶片与该线路基板。

在前述封装结构中，该些内传导元件具体地包含多个结球凸块且该环状胶框密封包覆。

在前述封装结构中，该些内传导元件与该环状胶框具体地为相同材质的导电性热固化胶体。

在前述封装结构中，该线路基板的该环形粘贴区域具体地设置有多个凸出状接垫，其被该环状胶框覆盖。

在前述封装结构中，该环状胶框可由异方性导电材质所组成，以电性连接该微机电晶片与该线路基板并气密封闭该背腔穴。

在前述封装结构中，该线路基板的该背腔穴内较佳地形成有一金属罩层，并经由该线路基板的一贯通孔与其连接线路而电性连接至该微机电晶片与该些外导接端的其中之一。借此，背腔穴内形成一封闭空间，可提供部分弹性回复力。

借由上述的技术手段，本实用新型可以达成以下功效：

一、微机电麦克风封装结构可应用于晶圆级封装技术，取代一般驻极体麦克风模组架构，可有效减少成品体积，满足微型技术应用范围，可适用于穿戴式体感或智慧型3C装置。

二、使用凸块结合在基板或晶圆上，可有效减少节省金线材料成本并可应用于耐高温表面粘着制程，达到微机电麦克风晶片封装的高量产能力。

三、借由立体声阵列式之微机电麦克风晶片结构，微小阵列的音孔在晶片内，使收音更细致，与晶圆级封装技术可明显增进高收音清晰度、高耐震性、低耗电量、抗环境电磁波干扰。

附图说明

图1：依据本实用新型的第一实施例，一种立体声阵列式微机电麦克风封装结构的截面示意图。

图2：依据本实用新型的第一实施例，该立体声阵列式微机电麦克风封装结构的制程方块示意图。

图3：依据本实用新型的第二实施例，另一种立体声阵列式微机电麦克风封装结构的截面示意图。

图4：依据本实用新型的第二实施例，该立体声阵列式微机电麦克风封装结构的制程方块示意图。

图5：依据本实用新型的第三实施例，另一种立体声阵列式微机电麦克风封装结构的截面示意图。

图6：依据本实用新型的第三实施例，该立体声阵列式微机电麦克风封装结构的制程方块示意图。

图7：依据本实用新型的第四实施例，另一种立体声阵列式微机电麦克风封装结构的截面示意图。

【符号说明】

11 晶圆置入的步骤；

12 凸块设置在晶圆上的步骤；

13 基板结合在晶圆上的步骤；

14 环状胶框全固化的步骤；

15 晶片单离切割的步骤；

16 晶片分类的步骤；

17 封装包装的步骤；

21 基板置入的步骤；

22 环状胶框印刷在基板上的步骤；

23 环状胶框半固化的步骤；

24 基板单离切割的步骤；

31 晶圆置入的步骤；

32 晶片单离切割的步骤；

41 基板置入的步骤；

42 凸块设置在基板上的步骤；

43 环状胶框印刷在基板上的步骤；

44 晶片结合在基板上的步骤；

45 环状胶框固化的步骤；

46 基板单离切割的步骤；

47 晶片分类的步骤；

48 封装包装的步骤；

51 晶圆置入的步骤；

52 晶片单离切割的步骤；

61 基板置入的步骤；

62 环状胶框印刷在基板上的步骤；

63 晶片结合在基板上的步骤；

64 环状胶框固化的步骤；

65 基板单离切割的步骤；

66 晶片分类的步骤；

67 封装包装的步骤

100 立体声阵列式微机电麦克风封装结构；

110 微机电晶片； 111 主动面；

112 背面     ；113 收音穴；

114 音孔； 115 压感膜；

116 保护层；   117 非封闭空气间隙；

120 线路基板；    121 背腔穴；

122 环形粘贴区域；  123 外表面；

124 接垫； 125 金属罩层；

126 贯通孔；   127 连接线路；

130 环状胶框；

140 外导接端；    150 内传导元件；

200 立体声阵列式微机电麦克风封装结构；

300 立体声阵列式微机电麦克风封装结构；

324 凸出状接垫；

400 立体声阵列式微机电麦克风封装结构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

以下将配合所附图示详细说明本实用新型的实施例，然应注意的是，该些图示均为简化的示意图，仅以示意方法来说明本实用新型的基本架构或实施方法，故仅显示与本案有关的元件与组合关系，图中所显示的元件并非以实际实施的数目、形状、尺寸做等比例绘制，某些尺寸比例与其他相关尺寸比例或已夸张或是简化处理，以提供更清楚的描述。实际实施的数目、形状及尺寸比例为一种选置性的设计，详细的元件布局可能更为复杂。

依据本实用新型的第一具体实施例，一种立体声阵列式微机电麦克风封装结构举例说明于图1的截面示意图以及图2的制程方块示意图。一种立体声阵列式微机电麦克风封装结构100包含一微机电晶片110、一线路基板120、一环状胶框130以及多个外导接端140。

该微机电晶片110具有一主动面111以及一背面112，该背面112形成有一开口外露的收音穴113，该收音穴113的底部设有多个阵列的音孔114，该主动面111设置有一压感膜115。该压感膜115可接受来自该收音穴113与该些音孔114的声音音波，进而感应与接受外界压力并产生振动，再经由该微机电晶片110的微机电结构转化为数字信号。在本实施例中，该主动面111较佳地可形成有一保护层116，以固定该压感膜115并使该压感膜115与该些音孔114之间留有一非封闭空气间隙117。故可避免该压感膜115贴触至该些音孔114而造成失效。

该线路基板120接合于该微机电晶片110的该主动面111，该线路基板120具有一开口朝向该主动面111的一背腔穴121以及一围绕该背腔穴121周边的环形粘贴区域122。在本实施例中，该线路基板120的一第一表面覆盖尺寸较佳地接近于且不大于该微机电晶片110的一第二表面覆盖尺寸，而介于该第二表面覆盖尺寸的0.8至1倍之间。借此，可符合微机电麦克风封装的晶圆级晶片尺寸封装制程。

该环状胶框130粘合该微机电晶片110的该主动面111周边与该线路基板120的环形粘贴区域122，以使该背腔穴121为一封闭空间。该环状胶框130的材质可为热固性环氧化合物(epoxy)。该些外导接端140设置于该线路基板120的一外表面123。该些外导接端140作为该立体声阵列式微机电麦克风封装结构100的外接端子，可选自于金属垫、金属球、金属针、导电膏、导电胶的其中之一。在本实施例中，该些外导接端140为金属平垫。

该立体声阵列式微机电麦克风封装结构100可另包含多个内传导元件150，设置于该微机电晶片110与该线路基板120之间，以电性连接该微机电晶片110与该线路基板120，例如：该些内传导元件150接合该微机电晶片110的多个焊垫与该线路基板120的多个接垫124。在本实施例中，该些内传导元件150具体地包含多个结球凸块且该环状胶框130密封包覆。例如，该些内传导元件150可为打线键合形成的金结球凸块(gold stud bump)，其接合于该微机电晶片110的焊垫，以取代金属焊线的传导。

在一更具体结构中，该线路基板120的该背腔穴121内较佳地形成有一金属罩层125，并经由该线路基板120的一贯通孔126与其连接线路127而电性连接至该微机电晶片110与该些外导接端140的其中之一，达到防止电磁干扰(EMI)的接地连接。借此，该背腔穴121内形成一接地且气密的封闭空间，可提供该压感膜115的部分弹性回复力。

关于该立体声阵列式微机电麦克风封装结构100的制造，如图2所示可应用于晶圆制程步骤，并配合图1的结构。在「基板置入」的步骤21中，多个上述的线路基板120可一体地构成于一基板母片中，该线路基板120具有一背腔穴121以及一围绕该背腔穴121周边的环形粘贴区域122。在「环状胶框印刷在基板上」的步骤22中，该环状胶框130的固化前胶体印刷在该线路基板120的该环形粘贴区域122上，在此步骤中，该环状胶框130可为A阶液态胶。在「环状胶框半固化」的步骤23中，加热半固化该环状胶框130，使得该背腔穴121为一封闭空间，在此步骤中，该环状胶框130可为B阶粘胶(B-stage adhesive)。在「基板单离切割」的步骤24中，切割基板母片，以使该线路基板120单离成形。在「晶圆置入」的步骤11中，多个上述的微机电晶片110一体地构成于一晶圆中。在「凸块设置在晶圆上」的步骤12中，上述的内传导元件150具体地包含多个结球凸块并设置在晶圆上。接着，在「基板结合在晶圆上」的步骤13中，借由该些内传导元件150使得该线路基板120结合在该微机电晶片110上，并且该些内传导元件150可被该环状胶框130密封包覆。接着，在「环状胶框全固化」的步骤14中，加热固化该环状胶框130，使得该背腔穴121为一封闭空间，在此步骤中，该环状胶框130可为C阶已固化胶。接着，在「晶片单离切割」的步骤15中，该微机电晶片110被单离切割成晶粒型态，即制作出上述的立体声阵列式微机电麦克风封装结构100。最后，在「晶片分类」的步骤16中，测试出良好的微机电晶片110并挑选分级，以进行「封装包装」的步骤17，可供出货。

因此，本实用新型揭示一种立体声阵列式微机电麦克风封装结构，用以避免现有传统的驻极体电容麦克风模组的外观尺寸大、电量耗损高、抗震性低、敏感度低、对于周围环境干扰的抑制能力差、无法承受于高温回焊炉下作业…等缺点。进而运用整合型阵列式微机电麦克风晶片，搭应用配晶圆级封装技术满足微型技术应用范围。

依据本实用新型的第二具体实施例，另一种立体声阵列式微机电麦克风封装结构举例说明于图3的截面示意图以及图4的制程方块示意图。该立体声阵列式微机电麦克风封装结构200包含一微机电晶片110、一线路基板120、一环状胶框130以及多个外导接端140。

该微机电晶片110具有一主动面111以及一背面112，该背面112形成有一开口外露的收音穴113，该收音穴113的底部设有多个阵列的音孔114，该主动面111置有一压感膜115。该线路基板120接合于该微机电晶片110的该主动面111，该线路基板120具有一开口朝向该主动面111的一背腔穴121以及一围绕该背腔穴121周边的环形粘贴区域122。该环状胶框130粘合该微机电晶片110的该主动面111周边与该线路基板120的环形粘贴区域122，以使该背腔穴121为一封闭空间。该些外导接端140设置于该线路基板120的一外表面123。

在本实施例中，该微机电晶片110具体地覆晶接合至该线路基板120，该线路基板120的一第一表面覆盖尺寸接近于且不小于该微机电晶片110的一第二表面覆盖尺寸，而介于该第二表面覆盖尺寸的1至1.5倍之间。借此，符合微机电麦克风封装的覆晶接合式晶片尺寸封装制程。

关于该立体声阵列式微机电麦克风封装结构200的制程步骤可参阅图4，并配合图3的结构。在「晶圆置入」的步骤31中，多个上述的微机电晶片110一体地构成于一晶圆中。在「晶片单离切割」的步骤32中，该微机电晶片110被单离切割成晶粒型态。在「基板置入」的步骤41中，多个上述的线路基板120可一体地构成于一基板母片中，该线路基板120具有一背腔穴121以及一围绕该背腔穴121周边的环形粘贴区域122。在「凸块设置在基板上」的步骤42中，上述内传导元件150具体地包含多个结球凸块并设置在该线路基板120上。在「环状胶框印刷在基板上」的步骤43中，该环状胶框130的固化前胶体印刷在该线路基板120之该环形粘贴区域122上。接着，在「晶圆结合在基板上」的步骤44中，该微机电晶片110结合在该线路基板120上，该些内传导元件150可被该环状胶框130密封包覆，。接着，在「环状胶框固化」的步骤45中，加热固化该环状胶框130，使得该背腔穴121为一封闭空间。接着，在「基板单离切割」的步骤46中，切割基板母片，以使该线路基板120单离成形，即制作出上述的立体声阵列式微机电麦克风封装结构100。最后，在「晶片分类」的步骤16中，测试出良好的微机电晶片110并挑选分级，以进行「封装包装」的步骤17，可供出货。

依据本实用新型的第三具体实施例，另一种立体声阵列式微机电麦克风封装结构举例说明于图5的截面示意图以及图6的制程方块示意图。该立体声阵列式微机电麦克风封装结构300包含一微机电晶片110、一线路基板120、一环状胶框130以及多个外导接端140。

该微机电晶片110具有一主动面111以及一背面112，该背面112形成有一开口外露的收音穴113，该收音穴113的底部设有多个阵列的音孔114，该主动面111设置有一压感膜115。该线路基板120接合于该微机电晶片110的该主动面111，该线路基板120具有一开口朝向该主动面111的一背腔穴121以及一围绕该背腔穴121周边的环形粘贴区域122。该环状胶框130粘合该微机电晶片110的该主动面111周边与该线路基板120的环形粘贴区域122，以使该背腔穴121为一封闭空间。该些外导接端140系设置于该线路基板120的一外表面123。

在本实施例中，该些内传导元件150与该环状胶框130具体地为相同材质的导电性热固化胶体。在本实施例中，该线路基板120的该环形粘贴区域122系具体地设置有多个凸出状接垫324，其被该环状胶框130覆盖。因为缩短了基板金属垫至晶片焊垫的纵向距离，故可以减少不利电流通过的电阻。

在本实施例的一变化例中，该环状胶框130可由异方性导电材质所组成，以电性连接该微机电晶片110与该线路基板120并气密封闭该背腔穴121。故该环状胶框130本身即具有纵向电性连接的功能，可省略该微机电晶片110与该线路基板120之间的内传导元件。

关于该立体声阵列式微机电麦克风封装结构300的制程步骤可参阅图6，并配合图5的结构。在「晶圆置入」的步骤51中，多个上述的微机电晶片110一体地构成于一晶圆中。在「晶片单离切割」的步骤52中，该微机电晶片110被单离切割成晶粒型态。在「基板置入」的步骤61中，多个上述的线路基板120可一体地构成于一基板母片中，该线路基板120具有一背腔穴121以及一围绕该背腔穴121周边的环形粘贴区域122。接着，在「环状胶框印刷在基板上」的步骤62中，该环状胶框130的固化前胶体印刷在该线路基板120的该环形粘贴区域122上。接着，在「晶片结合在基板上」的步骤63中，该微机电晶片110结合在该线路基板120上。接着，在「环状胶框固化」的步骤64中，加热固化该环状胶框130，使得该背腔穴121为一封闭空间。接着，在「基板单离切割」的步骤65中，切割基板母片，以使该线路基板120单离成形，即制作出上述的立体声阵列式微机电麦克风封装结构300。最后，在「晶片分类」的步骤66中，测试出良好的微机电晶片110并挑选分级，以进行「封装包装」的步骤67，可供出货。

依据本实用新型的第四具体实施例，另一种立体声阵列式微机电麦克风封装结构举例说明于图7的截面示意图该立体声阵列式微机电麦克风封装结构400包含一微机电晶片110、一线路基板120、一环状胶框130以及多个外导接端140。

该微机电晶片110具有一主动面111以及一背面112，该背面112形成有一开口外露的收音穴113，该收音穴113的底部设有多个阵列的音孔114，该主动面111设置有一压感膜115。该线路基板120接合于该微机电晶片110的该主动面111，该线路基板120具有一开口朝向该主动面111的一背腔穴121以及一围绕该背腔穴121周边的环形粘贴区域122。该环状胶框130粘合该微机电晶片110的该主动面111周边与该线路基板120的环形粘贴区域122，以使该背腔穴121为一封闭空间。该些外导接端140设置于该线路基板120的一外表面123。在本实施例中，该些内传导元件150与该环状胶框130具体地为相同材质的导电性热固化胶体。

关于该第四实施例的立体声阵列式微机电麦克风封装结构400的制程步骤可相同于第三实施例的立体声阵列式微机电麦克风封装结构300的制程步骤，如图6所示，故不再赘述。

以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种立体声阵列式微机电麦克风封装结构，其特征在于，包括：

一微机电晶片，具有一主动面以及一背面，该背面形成有一开口外露的收音穴，该收音穴的底部设有多个阵列的音孔，该主动面设置有一压感膜；

 一线路基板，接合于该微机电晶片的该主动面，该线路基板具有一开口朝向该主动面的一背腔穴以及一围绕该背腔穴周边的环形粘贴区域；

一环状胶框，粘合该微机电晶片的该主动面周边与该线路基板的环形粘贴区域，以使该背腔穴为一封闭空间；以及

多个外导接端，设置于该线路基板的一外表面。

2.如权利要求1所述的立体声阵列式微机电麦克风封装结构，其特征在于，该主动面形成有一保护层，以固定该压感膜并使该压感膜与该些音孔之间留有一非封闭空气间隙。

3.如权利要求1所述的立体声阵列式微机电麦克风封装结构，其特征在于，该线路基板的一第一表面覆盖尺寸介于该第二表面覆盖尺寸的0.8至1倍之间。

4.如权利要求1所述的立体声阵列式微机电麦克风封装结构，其特征在于，该微机电晶片覆晶接合至该线路基板，该线路基板的一第一表面覆盖尺寸介于该第二表面覆盖尺寸的1至1.5倍之间。

5.如权利要求1所述的立体声阵列式微机电麦克风封装结构，其特征在于，另包含多个内传导元件，设置于该微机电晶片与该线路基板之间。

6.如权利要求5所述的立体声阵列式微机电麦克风封装结构，其特征在于，该些内传导元件包含多个结球凸块且该环状胶框密封包覆。

7.如权利要求5所述的立体声阵列式微机电麦克风封装结构，其特征在于，该些内传导元件与该环状胶框为相同材质的导电性热固化胶体。

8.如权利要求7所述的立体声阵列式微机电麦克风封装结构，其特征在于，该线路基板的该环形粘贴区域设置有多个凸出状接垫，其被该环状胶框覆盖。

9.如权利要求1所述的立体声阵列式微机电麦克风封装结构，其特征在于，该环状胶框由异方性导电材质所组成，以电性连接该微机电晶片与该线路基板并气密封闭该背腔穴。

10.如权利要求1至9任一项所述的立体声阵列式微机电麦克风封装结构，其特征在于，该线路基板的该背腔穴内形成有一金属罩层，并经由该线路基板的一贯通孔与其连接线路而电性连接至该微机电晶片与该些外导接端的其中之一。