CN213818179U - 换能器组件 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及换能器组件，该换能器组件包括基部。该换能器组件可以包括置放在基部上的应力隔离支座。该换能器组件可以包括设置在应力隔离支座上的微机电系统管芯。该换能器组件可以包括管芯粘接粘合剂，该管芯粘接粘合剂设置在微机电系统管芯与基部之间，该管芯粘接粘合剂可以将微机电系统管芯粘接至基部。可以将该应力隔离支座嵌入在基部与微机电系统管芯之间的管芯粘接粘合剂中。

Description

换能器组件
技术领域
本公开涉及具有支座(standoff)的换能器组件的方法和装置。更特别地，本公开涉及包括处于支座上的微机电系统(MEMS：Microelectromechanical Systems)管芯(die)的换能器组件。
背景技术
目前，诸如移动电话、个人计算机、智能扬声器、助听器、真无线立体声(TWS： TrueWireless Stereo)耳机以及其它主机装置等的消费者电子装置通常并入有一个或更多个小型麦克风和/或传感器。微米和纳米制造技术的进步已导致开发出尺寸越来越小以及形状因子不同的麦克风和传感器。例如，电容式MEMS麦克风因它们的低成本、小尺寸以及高灵敏度而取代了在这些和其它应用中一度主要使用的驻极体麦克风。
实用新型内容
根据本公开的一方面，本公开涉及一种换能器组件，所述换能器组件包括：基部；应力隔离支座，所述应力隔离支座置放在所述基部上；微机电系统管芯，所述微机电系统管芯设置在所述应力隔离支座上；以及管芯粘接粘合剂，所述管芯粘接粘合剂设置在所述微机电系统管芯与所述基部之间，所述管芯粘接粘合剂将所述微机电系统管芯粘接至所述基部，所述应力隔离支座是嵌入在所述基部与所述微机电系统管芯之间的所述管芯粘接粘合剂中的。
附图说明
为了描述可以获得本公开的优点和特征的方式，通过参考在附图中例示的本公开的特定实施方式来呈现本公的描述。这些附图仅描绘了本公开的示例实施方式。
图1和图2是根据可能的实施方式的处于不同的组装阶段的换能器子组件的示例俯视图；
图3是根据可能的实施方式的换能器子组件的一部分的示例侧截面图；
图4是根据可能的实施方式的换能器子组件的示例平面图；
图5是根据可能的实施方式的采用传感器封装的形式的换能器组件的示例侧视图；以及
图6是例示根据可能的实施方式的设置MEMS管芯的应力隔离支座的操作的示例流程图。
具体实施方式
实施方式提供了具有支座的换能器组件的方法和装置。根据可能的实施方式，换能器组件可以包括基部。该换能器组件可以包括置放(located)在基部上的应力隔离支座。该换能器组件可以包括设置在应力隔离支座上的MEMS管芯。该换能器组件可以包括管芯粘接粘合剂，该管芯粘接粘合剂设置在MEMS管芯与基部之间，该管芯粘接粘合剂可以将MEMS管芯粘接至基部。可以将该应力隔离支座嵌入在基部与 MEMS管芯之间的管芯粘接粘合剂中。
图1和图2是根据可能的实施方式的换能器子组件100的一部分的示例俯视图，其中，图1示出了包括没有MEMS管芯的基部110的换能器子组件100的示意图，而图2示出了包括具有MEMS管芯130的基部110的换能器子组件100的示意图。图3是根据可能的实施方式的换能器子组件300的示例侧视图。图4是根据可能的实施方式的换能器子组件400的示例俯视图。图5是根据可能的实施方式的采用传感器封装500的形式的换能器组件的示例侧视图。
在图1至图5中，换能器组件可以包括基部110，在该基部110上可以安装换能器。在图1以及图3至图5中，该换能器组件可以包括置放在基部110上的应力隔离支座120。根据可能的实施方式，应力隔离支座120可以在室温下具有小于100MPa 的弹性模量。例如，应力隔离支座120可以通过柔软来提供应力隔离，因为它可以在室温下具有小于约100MPa(兆帕斯卡)、小于10MPa的弹性模量，或者其它有用的弹性模量，这可以是可以用于将MEMS管芯130与基部110(诸如，基础基板)进行应力隔离的柔软度范围，以减少来自MEMS管芯130的应力(诸如轻微扭曲、轻微弯曲以及其它应力)对基部110的影响，根据可能的实施方式，应力隔离支座120 还可以具有小于75的肖氏A(Shore A)硬度或者用于提供应力隔离的其它有用肖氏 A硬度。
该换能器组件可以包括设置在应力隔离支座上的换能部件或换能器。图3和图4示出了安装在支座120上的电容性MEMS换能器130。在其它的实施方式中，该换能器可以是某一其它的电容性或非电容性换能部件，诸如压电MEMS、光学传感器、以及可以从应力隔离中受益的其它换能部件。
距基部110的深度(诸如应力隔离支座120的高度或厚度)可以取决于换能器组件的尺寸、可以取决于换能器的尺寸(诸如MEMS管芯130的尺寸和厚度)、可以取决于管芯粘接粘合剂的特性、可以取决于所希望的应力隔离量、和/或可以取决于换能器组件的其它特性。
在某些换能器组件中，应力隔离支座120的深度可以至少为15μm，可以具有50 μm至70μm的目标，可以具有大致50μm+/-10μm的目标，或者可以具有任何其它有用深度。例如，具有面积介于0.7mm2与4mm2之间的MEMS管芯130的某些换能器组件可以使用至少25μm的应力隔离支座120高度。用于应力隔离支座120的较软材料可以在较低范围(例如15μm至20μm)下有效。
该换能器组件可以包括管芯粘接粘合剂140，该管芯粘接粘合剂140设置在 MEMS管芯130与基部110之间。管芯粘接粘合剂140可以将MEMS管芯130粘接至基部110。可以将应力隔离支座120嵌入在基部110与MEMS管芯130之间的管芯粘接粘合剂140中。
根据换能器组件100的可能的实施方式，应力隔离支座120可以包括设置在 MEMS管芯130与基部110之间的多个应力隔离支座。例如，所述多个应力隔离支座可以包括至少三个支柱、凸块或者其它形式的应力隔离支座。
根据换能器组件的可能的实施方式，应力隔离支座120可以具有淀积在基部110上的矩形形状。矩形形状可以是正方形、可以具有倒圆角边缘、可以具有倒角、可以是稍微梯形的，或者可以是采用普通矩形形状的任何其它形状。该应力隔离支座也可以采取其它形状，诸如圆形、多边形或者其它封闭或开放形状。
参照图3的换能器组件300，可以将MEMS管芯130经由以矩形形状(如图4 的换能器组件400上所示)形成的或者以其它形状形成的管芯粘接粘合剂140粘接至基部110。可以将管芯粘接粘合剂140以矩形形状或其它形状来形成，而不管应力隔离支座120是多个应力隔离支座、是连续应力隔离支座线，还是半连续应力隔离支座线(诸如在采用矩形形状或其它形状时)。例如，管芯粘接粘合剂140也可以采取其它形状，诸如圆形、多边形或者其它封闭或开放形状。可以通过以下方式来以矩形形状或其它形状淀积管芯粘接粘合剂：喷射粘合剂线、淀积多个粘合剂点、利用粘合剂分配矩形形状、或者创建矩形或其它形状的粘合剂的任何其它方式。
参照图5，换能器组件可以是传感器封装500，该传感器封装500可以包括设置在基部110上的外壳510，诸如盖子或罐壳(can)。该外壳可以包围处于外壳510与基部110之间的MEMS管芯130。传感器封装500可以包括设置在基部110上的外部装置接口520。可以将该外部装置接口实现为表面安装接口，或者可以包括被配置为在主机装置上进行通孔安装的引线。
传感器封装500可以包括集成电路530(诸如专用集成电路(ASIC))，该集成电路530例如经由电引线534和/或穿过基部110的引线电联接至MEMS管芯130以及外部装置接口520的触点。集成电路530可以例如经由电引线532从MEMS管芯130 接收电信号，并且可以例如经由电导线534和/或基部110中的引线，通过使用外部装置接口520的触点来与主机装置进行通信。根据可能的实现，可以通过保护涂层 526覆盖集成电路530。
可以将外部装置接口520设置在基部110的表面522上，该表面522处于基部 110的与基部110的表面524相反的一侧上，在表面524中置放有应力隔离支座120 和MEMS管芯130。根据可能的实施方式，应力隔离支座120的平面可以使MEMS 管芯130的底平面138(图3的换能器组件300上所示)水平调整为基本上平行于基部110的表面524。
根据可能的实施方式，基部110可以包括声端口150。MEMS管芯130可以声耦合至声端口150。例如，声端口150可以是基部110中的孔，该孔可使声音穿过基部直至MEMS管芯130。应力隔离支座120可以是至少一个应力隔离支座，并且管芯粘接粘合剂140可以至少部分地围绕声端口150。
所例示的实施方式可以被认为是底端口实施方式，但是可以将声端口150置放在换能器组件上的其它位置处。例如，声端口150也可以处于顶端口换能器组件的外壳 510上。声端口150还可以处于换能器组件的一侧上，可以处于换能器组件上的别的任何地方，或者针对诸如MEMS管芯振动传感器或其它传感器可以没有声端口150。
根据可能的实施方式，MEMS管芯130可以包括MEMS管芯基板132，该MEMS 管芯基板132经由应力隔离支座120和管芯粘接粘合剂140联接至基部110。MEMS 管芯130可以包括联接至MEMS管芯基板132的背板134。MEMS管芯130可以包括联接至MEMS管芯基板132的振膜136。可以相对于背板135可移动地设置振膜 136。
可以将振膜136声耦合至声端口150。可以在振膜136的与声端口150相反的一侧上，将背板134设置在MEMS管芯基板132上。振膜136和背板架构可以根据MEMS 换能器或其它换能器或管芯类型而变化。例如，可以将应力隔离支座用于可从应力隔离中受益的任何换能部件。这样的MEMS管芯可以包括：振膜136和背板134被颠倒的换能器、在两个背板之间具有一个振膜的换能器、绕一个背板具有两个振膜的换能器、具有压电MEMS的换能器、和/或其它的MEMS管芯。根据可能的实现，振膜136的声端口150侧的容积可以被认为是前腔容积162，而振膜136的相反侧的容积可以被认为是后腔容积164。
图6是例示根据可能的实施方式的设置MEMS管芯或任何其它换能器的应力隔离支座的操作的示例流程图。在610出，可以在基部的第一表面上设置应力隔离支座，在该基部的第一表面中将放置MEMS管芯。第一表面可以与基部的第二表面相反。可以例如以与MEMS管芯将经由支座接触基部的区域相匹配的图案(pattern)，把应力隔离支座主要设置(诸如创建)在MEMS管芯将接触基部的位置处。根据可能的实施方式，应力隔离支座可以在室温下具有小于100MPa的弹性模量。
根据可能的实施方式，该MEMS管芯可以包括接触管芯粘接粘合剂的接触区域。设置应力隔离支座的步骤可以包括：以至少部分地匹配MEMS管芯的接触区域的图案来创建应力隔离支座。
根据可能的实施方式，设置应力隔离支座的步骤可以包括以下项中的至少任一项：在基部上的第一表面上丝网印刷、喷射或针管分配(needle dispensing)应力隔离支座。而且，可以把在诸如基部的基板上淀积液体或膏状粘合剂的任何方法用于设置(诸如创建)软支座。根据可能的实施方式，在淀积液体或膏状粘合剂以形成软支座之后，可以使该粘合剂固化，并且可以将管芯粘接粘合剂淀积在包括置放有固化应力隔离支座的区域的基部上。根据其它可能的实施方式，可以将应力隔离支座生长在基部上、作为点淀积在基部上或者以其它方式设置在基部上。例如，根据可能的实施方式，该应力隔离支座可以包括设置在MEMS管芯(诸如MEMS管芯基板)与基部之间的多个应力隔离支座。
根据可能的实施方式，该应力隔离支座可以具有淀积在基部上的矩形形状。例如，矩形形状可以是正方形、可以具有倒圆角边缘、可以具有倒角，或者可以是采用普通矩形形状的任何其它形状。作为另一示例，淀积管芯粘接粘合剂的步骤可以包括：在基部上以矩形形状淀积管芯粘接粘合剂。可以将该MEMS管芯经由采用矩形形状的管芯粘接粘合剂粘接至基部。
在620处，可以将管芯粘接粘合剂淀积在包括置放有应力隔离支座的区域的基部上。在630处，可以将MEMS管芯放置到管芯粘接粘合剂和应力隔离支座上。在将应力隔离支座置放在MEMS管芯与基部的第一表面之间的情况下，管芯粘接粘合剂可以将MEMS管芯粘接至基部。根据可能的实施方式，可以在基部的第二表面上形成具有电触点的外部装置接口。
根据至少一些实施方式，支座可以提供：MEMS管芯或任何其它换能器与其封装的隔离。可以将支座在基部(诸如基板)上进行预先构图(pre-patterned)，在保持传统MEMS管芯放置方法不变的同时，具有高产量和低成本。支座可以具有基本均匀的高度，因此MEMS管芯的基部与基板的表面共面。
实施方式可以适用于非约束振膜和受约束振膜两者。非约束振膜通常只能在一个或两个位置处进行附接。受约束振膜(诸如张紧的振膜)可以绕振膜的整个周边进行附接。实施方式还可以覆盖换能器设计的变型。例如，一些换能器可以具有两个振膜、可以在振膜的不同侧上具有背板、可在两个背板中间具有振膜、可以具有两个振膜和一个背板、可以是压电MEMS、和/或可以具有或可以是换能器的其它变型。
实施方式可以设置可形成在基板上的分立支座，并且可以将管芯粘接粘合剂淀积在支座和基板上。可以通过丝网印刷来淀积支座，或者在淀积管芯粘接粘合剂之前以其它方式淀积或形成支座。支座可以是分立的点，或者可以是以以下图案放置在基板上的单个或多个支座材料线：该图案与换能器底部的将接触支座和粘合剂的区域相匹配。
根据至少一些实施方式，MEMS麦克风管芯和其它MEMS管芯(诸如压力传感器或其它的传感器)可以使用具有足够粘合线厚度的软管芯附接材料来实现达到希望性能的应力隔离。诸如应力隔离支座的软支座可以设定MEMS管芯的粘合线。管芯下方的软材料点可以设定粘合线。这些软材料点可以是经丝网印刷、喷射、针管分配或以其它方式放置或形成在表面上的。使用软材料也可以进行光刻。也可以使用点以外的其它形状。可以在软支座上方和周围使用附加的软管芯附接材料，以将管芯粘接至所述表面。

Claims (10)

1.一种换能器组件，其特征在于，所述换能器组件包括：
基部；
应力隔离支座，所述应力隔离支座置放在所述基部上；
微机电系统管芯，所述微机电系统管芯设置在所述应力隔离支座上；以及
管芯粘接粘合剂，所述管芯粘接粘合剂设置在所述微机电系统管芯与所述基部之间，所述管芯粘接粘合剂将所述微机电系统管芯粘接至所述基部，所述应力隔离支座是嵌入在所述基部与所述微机电系统管芯之间的所述管芯粘接粘合剂中的。
2.根据权利要求1所述的换能器组件，其特征在于，所述应力隔离支座在室温下具有小于100MPa的弹性模量。
3.根据权利要求1所述的换能器组件，其特征在于，所述应力隔离支座包括设置在所述微机电系统管芯与所述基部之间的多个应力隔离支座。
4.根据权利要求3所述的换能器组件，其特征在于，所述多个应力隔离支座包括至少三个支柱。
5.根据权利要求1所述的换能器组件，其特征在于，所述应力隔离支座包括淀积在所述基部上的矩形形状。
6.根据权利要求1所述的换能器组件，其特征在于，所述微机电系统管芯是经由以矩形形状形成的管芯粘接粘合剂粘接至所述基部的。
7.根据权利要求1所述的换能器组件，其特征在于，所述换能器组件还包括：
外壳，所述外壳设置在所述基部上，所述外壳包围处于所述外壳与所述基部之间的所述微机电系统管芯；
外部装置接口，所述外部装置接口设置在所述基部上；以及
集成电路，所述集成电路电联接至所述微机电系统管芯并电联接至所述外部装置接口的触点，其中，所述集成电路从所述微机电系统管芯接收电信号，并且经由所述外部装置接口的所述触点与主机装置进行通信。
8.根据权利要求1所述的换能器组件，其特征在于，
其中，所述基部包括声端口，
其中，所述微机电系统管芯声耦合至所述声端口，
其中，所述应力隔离支座包括至少一个应力隔离支座，并且
其中，所述管芯粘接粘合剂至少部分地围绕所述声端口。
9.根据权利要求1所述的换能器组件，其特征在于，所述微机电系统管芯包括：
微机电系统管芯基板，所述微机电系统管芯基板经由所述应力隔离支座和所述管芯粘接粘合剂联接至所述基部；
背板，所述背板联接至所述微机电系统管芯基板；以及
振膜，所述振膜联接至所述微机电系统管芯基板，所述振膜是相对于所述背板可移动地设置的。
10.根据权利要求1所述的换能器组件，其特征在于，所述应力隔离支座的平面使所述微机电系统管芯的底平面水平调整为平行于所述基部的表面。
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CN114390416A (zh) * 2020-10-06 2022-04-22 楼氏电子(苏州)有限公司 换能器组件和制造微机电系统麦克风组件的方法

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