CN212677376U - 微机电系统与微机电系统的封装结构 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种微机电系统与微机电系统的封装结构，该微机电系统的封装结构包括基板；多组密封件，与基板相连以形成多个相互分隔的封装外壳，每个封装外壳提供相应的容置腔，相邻的封装外壳与基板构成凹槽；多个微机电结构，分别位于相应容置腔内；多个芯片结构，分别相应容置腔内并与微机电结构电连接；以及密封层，填充在凹槽中，并覆盖每个封装外壳的侧壁。该微机电系统的封装结构通过密封层改善了装外壳的气密性问题。

Description

微机电系统与微机电系统的封装结构

技术领域

本申请涉及半导体器件制造领域，更具体地，涉及微机电系统与微机电系统的封装结构。

背景技术

基于微机电系统(Micro Electro Mechanical Systems,MEMS)制造的麦克风被称为MEMS麦克风，通常包括MEMS传感器芯片以及与之电连接的功能集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit,ASIC)芯片，在对MEMS麦克风进行封装的过程中，需要先将MEMS传感器芯片与ASIC芯片连接至基板上，然后通过封装件与基板形成封装外壳以对MEMS传感器芯片与ASIC芯片进行密封处理。

在形成封装外壳的过程中，由于封装件与封装件或者封装件与基板之间焊接位置偏离导致封装外壳的气密性较差，或者由于在切割的过程中的误差导致封装件的部分损坏从而也会造成封装外壳的气密性较差的问题，最终导致MEMS麦克风的产品性能差。

因此，希望提供一种改进的微机电系统与微机电系统的封装结构，以提高MEMS麦克风的产品性能。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种改进的微机电系统与微机电系统的封装结构，通过密封层改善了封装外壳的气密性问题。

根据本实用新型实施例的第一方面，提供了一种微机电系统，包括：多个封装件，所述多个封装件相连形成封装外壳，所述封装外壳提供容置腔；微机电结构，位于所述容置腔内；芯片结构，与所述微机电结构电连接，位于所述容置腔内；以及密封层，与所述多个封装件接触以覆盖所述封装外壳的侧壁。

优选地，所述多个封装件包括：基板、顶板以及所述基板与所述顶板之间所夹的侧板，在所述封装外壳的外侧，所述密封层自所述顶板的侧壁经所述侧板的表面延伸至所述基板上，以密封所述顶板、所述侧板以及所述基板之间的空隙。

优选地，所述侧板具有开孔，所述开孔连通所述容置腔的内外环境，其中，所述密封层自所述侧板表面延伸至所述开孔中，以封闭所述开孔。

优选地，所述多个封装件包括：基板与壳体，所述壳体具有所述容置腔，所述壳体的开口与所述基板相对，在所述封装外壳的外侧，所述密封层自所述壳体的侧壁延伸至所述基板上，以密封所述壳体与所述基板之间的空隙。

优选地，所述壳体的侧壁具有开孔，所述开孔连通所述容置腔的内外环境，其中，所述密封层自所述壳体的侧壁延伸至所述开孔中，以封闭所述开孔。

根据本实用新型实施例的第二方面，提供了一种微机电系统的封装结构，包括：基板；多组密封件，与所述基板相连以形成多个相互分隔的封装外壳，每个所述封装外壳提供相应的容置腔，相邻的所述封装外壳与所述基板构成凹槽；多个微机电结构，分别位于相应的所述容置腔内；多个芯片结构，分别位于相应的所述容置腔内并与所述微机电结构电连接；以及密封层，填充在所述凹槽中，并覆盖每个所述封装外壳的侧壁。

优选地，每组所述密封件包括顶板以及所述基板与所述顶板之间所夹的侧板，在每个所述封装外壳的外侧，所述密封层自所述顶板的侧壁经所述侧板的表面延伸至所述基板上，其中，所述密封层密封所述顶板、所述侧板以及所述基板之间的空隙，并且作为分离每个所述封装外壳的切割位置标记。

优选地，所述侧板具有开孔，所述开孔连通所述容置腔的内外环境，其中，所述密封层自所述侧板表面延伸至所述开孔中，以封闭所述开孔。

优选地，所述开孔位于所述侧板中部。

优选地，所述开孔位于所述侧板靠近所述基板的一侧。

优选地，每组所述密封件包括壳体，所述壳体具有所述容置腔，所述壳体的开口与所述基板相对，在每个所述封装外壳的外侧，所述密封层自所述壳体的侧壁延伸至所述基板上，其中，所述密封层密封所述壳体与所述基板之间的空隙，并且作为分离每个所述封装外壳的切割位置标记。

优选地，所述壳体的侧壁具有开孔，所述开孔连通所述容置腔的内外环境，其中，所述密封层自所述壳体的侧壁延伸至所述开孔中，以封闭所述开孔。

根据本实用新型实施例提供的微机电系统与微机电系统的封装结构，通过形成覆盖封装外壳侧壁的密封层，密封了多个封装件之间的缝隙，从而提高了封装外壳的气密性，进而提高了微机电系统的产品性能。

进一步的，通过在侧板或壳体的侧壁设置开孔以连通容置腔的内外环境，从而降低了因容置腔内气体无法释放导致的爆壳风险，而密封层可以在释放气体后形成，从而将开孔密封以提高封装外壳的气密性。

进一步的，将密封层作为分离每个封装外壳的切割位置标记，降低了在切割过程中损伤封装外壳的风险，保护了封装外壳从而提高封装外壳的气密性。

因此，本实用新型提供的微机电系统与微机电系统的封装结构可以大大提高产品的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单介绍，显而易见地，下面的描述中的附图仅涉及本申请的一些实施例，而非对本申请的限制。

图1至图3示出了本实用新型第一实施例制造微机电系统的封装结构的方法在一些阶段示意图。

图4示出了本实用新型第一实施例的微机电系统的结构示意图。

图5与图6示出了本实用新型第二实施例制造微机电系统的封装结构的方法在一些阶段示意图。

图7示出了本实用新型第二实施例的微机电系统的结构示意图。

图8与图9示出了本实用新型第三实施例制造微机电系统的封装结构的方法在一些阶段示意图。

图10示出了本实用新型第三实施例的微机电系统的结构示意图。

图11示出了本实用新型第四实施例的微机电系统的封装结构示意图。

图12示出了本实用新型第四实施例的微机电系统的结构示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。为了简明起见，可以在一幅图中描述经过数个步骤后获得的半导体结构。

应当理解，在描述器件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将器件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。

如果为了描述直接位于另一层、另一个区域上面的情形，本文将采用“直接在……上面”或“在……上面并与之邻接”等表述方式。

在下文中描述了本实用新型的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本实用新型。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本实用新型。

本实用新型可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。

图1至图3示出了本实用新型第一实施例制造微机电系统的封装结构的方法在一些阶段示意图。

如图1所示，本实施例的封装方法开始于具有多个声孔102的基板111，基板111的承载面具有焊盘，用于固定连接位于基板111上的多个芯片结构120与多个微机电结构130，每个微机电结构130与相应的声孔102对应。其中，用于制作同一个微机电系统的芯片结构120与微机电结构130通过打线的方式电连接。在一些具体的实施例中，基板111为PCB板，每个芯片结构120分别与PCB板电连接。

然而本实用新型实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对基板111的构成以及芯片结构120与微机电结构130的电连接方式进行其他设置。

进一步的，将侧板112固定在基板111上，每一组芯片结构120与微机电结构130分别被侧板112围绕使得相邻的一组芯片结构120与微机电结构130被分隔，如图1所示。

在该步骤中，例如采用涂布焊料、压合或者焊接的方式将侧板112与基板111固定连接，其中，侧板112为包括多个栅格的整体结构。然而本实用新型实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对该步骤中的侧板112结构进行其他设置，例如侧板112为分立的口字结构或者板状结构，用于围绕相邻组的芯片结构120与微机电结构130的侧板112之间具有空隙。

进一步的，将顶板113固定在侧板112上，使得顶板113、侧板112以及基板111之间构成多个容置腔101，同组的芯片结构120与微机电结构130位于相同的容置腔101内。

在该步骤中，例如采用涂布焊料、压合或者焊接的方式将顶板113与侧板112固定连接，其中，顶板113可以为整体的板状结构。然而本实用新型实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对该步骤中的顶板113结构进行其他设置，例如顶板113为分立的板状结构。

进一步的，去除部分顶板113与侧板112形成凹槽103，如图2所示。

在该步骤中，例如采用切割的方式去除相邻的两个容置腔101之间的部分顶板113与侧板112，使得围绕相邻两组的芯片结构120与微机电结构130的侧板112与顶板113分隔。在本实施例中，围绕每一组芯片结构120与微机电结构130的侧板112以及顶板113作为一组密封件，多组密封件与基板111形成相互分隔的封装外壳。相邻的封装外壳与基板111构成凹槽103。

在一些其他实施例中，侧板112与顶板113本身就为分立结构，在完成基板111、多个侧板112以及多个顶板113之间的连接固定后就会形成如图2所示的结构。

进一步的，在凹槽103中填充密封层140，使得密封层140覆盖每个封装外壳的侧壁，如图3所示。

在该步骤中，例如采用硅胶、高分子胶以及环氧胶中的一种或组合作为密封层140的材料填充在凹槽103中，从而使得密封层140密封顶板113、侧板112以及基板111之间的空隙，这些空隙有可能是在焊料压合、焊接的过程中由于对准偏差造成的，也可能是在切割形成凹槽103时由于误差造成封装外壳损坏导致的。在本实施例中，在每个封装外壳的外侧，密封层140自顶板113的侧壁经侧板112的表面延伸至基板111上，从而形成了本实用新型第一实施例的封装结构。

将填充在凹槽中的密封层140作为切割位置标记，在切割的过程中需要沿着凹槽的深度方向贯穿密封层140以及基板111，从而将每个封装外壳分离，形成多个微机电系统，如图4所示。

在本实施例中，每个微机电系统包括：多个相连的封装件形成的封装外壳、芯片结构120、微机电结构130以及密封层140。该封装外壳用于提供容置腔101，电连接的芯片结构120与微机电结构130位于容置腔101内的，密封层140与多个封装件接触以覆盖封装外壳的侧壁的。

在本实施例中，多个封装件包括：基板111、顶板113以及基板111与顶板113之间所夹的侧板112，在封装外壳的外侧，密封层140自顶板113的侧壁经侧板112的表面延伸至基板111上，以密封顶板113、侧板112以及基板111之间的空隙。

图5与图6示出了本实用新型第二实施例制造微机电系统的封装结构的方法在一些阶段示意图。

如图5所示，本实施例的封装方法开始于具有多个声孔102的基板111，将多个芯片结构120与多个微机电结构130固定在基板111的承载面上，将基板111、侧板112以及顶板113之间依次固定连接。本实施例制造微机电系统的封装结构的方法与第一实施例大体一致，具体可参照图1至图4的描述，此处不再赘述。

与第一实施例的不同之处在于，本实施例的侧板112的中部具有开孔104，开孔104用于连通容置腔101的内外环境，即连通容置腔101与凹槽103，从而使得在焊接或压合的过程中，在容置腔101内部产生的气体可以通过开孔104与凹槽103释放，从而降低了因容置腔101内的气体无法释放导致爆壳的风险。

进一步的，在凹槽103中填充密封层140，使得密封层140覆盖每个封装外壳的侧壁，并且密封层140自侧板112表面延伸至开孔中，以封闭开孔，如图6所示。

在该步骤中，例如采用硅胶、高分子胶以及环氧胶中的一种或组合作为密封层140的材料填充在凹槽103与开孔104中，从而使得密封层密封顶板113、侧板112以及基板111之间的空隙，同时还将侧板112上的开孔封闭，形成了本实用新型第二实施例的封装结构。

将填充在凹槽中的密封层140作为切割位置标记，在切割的过程中需要沿着凹槽的深度方向贯穿密封层140以及基板111，从而将每个封装外壳分离，形成多个微机电系统，如图7所示。

与第一实施例的不同之处在于，第二实施例的封装层140不仅自顶板113的侧壁经侧板112的表面延伸至基板111上，以密封顶板113、侧板112以及基板111之间的空隙，还会填充在侧板112的开孔中以封闭开孔。

图8与图9示出了本实用新型第三实施例制造微机电系统的封装结构的方法在一些阶段示意图。

如图8所示，本实施例的封装方法开始于具有多个声孔102的基板111，将多个芯片结构120与多个微机电结构130固定在基板111的承载面上，将基板111、侧板112以及顶板113之间依次固定连接。本实施例制造微机电系统的封装结构的方法与第一实施例大体一致，具体可参照图1至图4的描述，此处不再赘述。

与第一实施例的不同之处在于，本实施例的侧板112的下部具有开孔104，或者说开孔104位于侧板112靠近基板111的一侧。开孔104用于连通容置腔101的内外环境，即连通容置腔101与凹槽103，从而使得在焊接或压合的过程中，在容置腔101内部产生的气体可以通过开孔104与凹槽103释放，从而降低了因容置腔101内的气体无法释放导致爆壳的风险。与第二实施例的不同之处在于，由于开孔104位于侧板112的下部，从而使得容置腔101内部产生的气体流向不同。

进一步的，在凹槽103中填充密封层140，使得密封层140覆盖每个封装外壳的侧壁，并且密封层140自侧板112表面延伸至开孔中，以封闭开孔，如图9所示。

在该步骤中，例如采用硅胶、高分子胶以及环氧胶中的一种或组合作为密封层140的材料填充在凹槽103与开孔104中，从而使得密封层密封顶板113、侧板112以及基板111之间的空隙，同时还将侧板112上的开孔封闭，形成了本实用新型第三实施例的封装结构。

将填充在凹槽中的密封层140作为切割位置标记，在切割的过程中需要沿着凹槽的深度方向贯穿密封层140以及基板111，从而将每个封装外壳分离，形成多个微机电系统，如图10所示。

与第一实施例的不同之处在于，第二实施例的封装层140不仅自顶板113的侧壁经侧板112的表面延伸至基板111上，以密封顶板113、侧板112以及基板111之间的空隙，还会填充在侧板112下部的开孔中以封闭开孔。

图11示出了本实用新型第四实施例的微机电系统的封装结构示意图，图12示出了本实用新型第四实施例的微机电系统的结构示意图。

如图11所示，本实施例的微机电系统的封装结构包括：具有多个声孔102的基板111、多组密封件、多个芯片结构120、多个微机电结构130以及密封层140。多组密封件与基板111相连以形成多个相互分隔的封装外壳，每个封装外壳提供相应的容置腔101，相邻的封装外壳与基板111构成凹槽。多个芯片结构120与多个微机电结构130分别位于相应的容置腔101内，每个微机电结构130与相应的声孔102对应，位于相同容置腔101内微机电结构130和芯片结构120电连接。密封层140填充在凹槽中，并覆盖每个封装外壳的侧壁。

在本实施例中，每组密封件包括壳体114，壳体114壳体具有容置腔101，壳体114的开口与基板111相对，从而使得基板111可以封闭容置腔101。在每个封装外壳的外侧，密封层140自壳体114的侧壁延伸至基板111上，其中，密封层140密封壳体114与基板111之间的空隙。

在一些其他实施例中，壳体114的侧壁具有开孔，开孔连通容置腔的内外环境，其中，密封层140自壳体的侧壁延伸至开孔中，以封闭开孔。

将填充在凹槽中的密封层140作为切割位置标记，在切割的过程中需要沿着凹槽的深度方向贯穿密封层140以及基板111，从而将每个封装外壳分离，形成多个微机电系统，如图12所示。

本实用新型实施例提供的微机电系统例如是MEMS麦克风，根据本实用新型实施例提供的微机电系统与微机电系统的封装结构，通过形成覆盖封装外壳侧壁的密封层，密封了多个封装件之间的缝隙，从而提高了封装外壳的气密性，进而提高了微机电系统的产品性能。

进一步的，通过在侧板或壳体的侧壁设置开孔以连通容置腔的内外环境，从而降低了因容置腔内气体无法释放导致的爆壳风险，而密封层可以在释放气体后形成，从而将开孔密封以提高封装外壳的气密性。

进一步的，将密封层作为分离每个封装外壳的切割位置标记，降低了在切割过程中损伤封装外壳的风险，保护了封装外壳从而提高封装外壳的气密性。

因此，本实用新型提供的微机电系统与微机电系统的封装结构可以大大提高产品的性能。

在以上的描述中，对于各层的构图、蚀刻等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。

以上对本实用新型的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本实用新型的范围。本实用新型的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本实用新型的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本实用新型的范围之内。

Claims (10)

1.一种微机电系统，其特征在于，包括：

多个封装件，所述多个封装件相连形成封装外壳，所述封装外壳提供容置腔；

微机电结构，位于所述容置腔内；

芯片结构，与所述微机电结构电连接，位于所述容置腔内；以及

密封层，与所述多个封装件接触以覆盖所述封装外壳的侧壁。

2.根据权利要求1所述的微机电系统，其特征在于，所述多个封装件包括：基板、顶板以及所述基板与所述顶板之间所夹的侧板，

在所述封装外壳的外侧，所述密封层自所述顶板的侧壁经所述侧板的表面延伸至所述基板上，以密封所述顶板、所述侧板以及所述基板之间的空隙。

3.根据权利要求2所述的微机电系统，其特征在于，所述侧板具有开孔，所述开孔连通所述容置腔的内外环境，

其中，所述密封层自所述侧板表面延伸至所述开孔中，以封闭所述开孔。

4.根据权利要求1所述的微机电系统，其特征在于，所述多个封装件包括：基板与壳体，所述壳体具有所述容置腔，所述壳体的开口与所述基板相对，

在所述封装外壳的外侧，所述密封层自所述壳体的侧壁延伸至所述基板上，以密封所述壳体与所述基板之间的空隙。

5.根据权利要求4所述的微机电系统，其特征在于，所述壳体的侧壁具有开孔，所述开孔连通所述容置腔的内外环境，

其中，所述密封层自所述壳体的侧壁延伸至所述开孔中，以封闭所述开孔。

6.一种微机电系统的封装结构，其特征在于，包括：

基板；

多组密封件，与所述基板相连以形成多个相互分隔的封装外壳，每个所述封装外壳提供相应的容置腔，相邻的所述封装外壳与所述基板构成凹槽；

多个微机电结构，分别位于相应的所述容置腔内；

多个芯片结构，分别位于相应的所述容置腔内并与所述微机电结构电连接；以及

密封层，填充在所述凹槽中，并覆盖每个所述封装外壳的侧壁。

7.根据权利要求6所述的封装结构，其特征在于，每组所述密封件包括顶板以及所述基板与所述顶板之间所夹的侧板，

在每个所述封装外壳的外侧，所述密封层自所述顶板的侧壁经所述侧板的表面延伸至所述基板上，

其中，所述密封层密封所述顶板、所述侧板以及所述基板之间的空隙，并且作为分离每个所述封装外壳的切割位置标记。

8.根据权利要求7所述的封装结构，其特征在于，所述侧板具有开孔，所述开孔连通所述容置腔的内外环境，

其中，所述密封层自所述侧板表面延伸至所述开孔中，以封闭所述开孔。

9.根据权利要求6所述的封装结构，其特征在于，每组所述密封件包括壳体，所述壳体具有所述容置腔，所述壳体的开口与所述基板相对，

在每个所述封装外壳的外侧，所述密封层自所述壳体的侧壁延伸至所述基板上，

其中，所述密封层密封所述壳体与所述基板之间的空隙，并且作为分离每个所述封装外壳的切割位置标记。

10.根据权利要求9所述的封装结构，其特征在于，所述壳体的侧壁具有开孔，所述开孔连通所述容置腔的内外环境，

其中，所述密封层自所述壳体的侧壁延伸至所述开孔中，以封闭所述开孔。

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