-
Stand der Technik
-
Die Erfindung betrifft MEMS(micro electro mechanical system)-Mikrofon-Packages, die mindestens ein mikromechanisches Mikrofonbauelement mit mindestens einer in der Bauelementvorderseite ausgebildeten, akustisch sensitiven Membran umfassen, einen Kappenwafer zum Schutz der Membran und Mittel zum elektrischen Kontaktieren des Mikrofonbauelements.
-
Integrierte Schaltungen und auch MEMS-Bauelemente werden zur Weiterverwendung mit einer Verpackung bzw. mit einem Gehäuse versehen, was als First-Level Package oder auch nur als Package bezeichnet wird. Dieses Package dient dem mechanischen Schutz des Chips und vereinfacht dessen Montage beispielsweise auf einer Leiterplatte. Zudem muss das Package eine einfache elektrische Kontaktierung des Chips im Rahmen der Montage ermöglichen, beispielsweise durch Löten. Im Package eines Mikrofonbauelements muss außerdem eine Schallzugangsöffnung ausgebildet sein.
-
Aus der Praxis bekannt sind MEMS-Mikrofonbauelemente mit leiterplattenbasierten Packages sowie MEMS-Mikrofonbauelemente mit Keramikgehäusen. Beide Verpackungskonzepte sind mit einem relativ hohen Herstellungsaufwand verbunden. Außerdem sind die bekannten Packages relativ groß im Vergleich zur Chipgröße.
-
In der Schrift
DE 10 2008 042 106 A1 wird eine Verkapselung eines Halbleitersubstrats, welches eine mechanische Bauelementstruktur aufweist, mit einer Folie gezeigt. Diese Folie wird dabei zum Abschließen einer Kavität verwendet.
-
In der Schrift
DE 10 2008 001 185 A1 wird eine mikromechanische Membranstruktur beschrieben, die ein feststehendes Gegenelement aufweist. Die Membranstruktur ist dabei als auslenkbare Struktur vorgesehen, um den Schalldruck aufzunehmen und mittels der feststehenden Gegenelektrode in ein elektrisches Signal umzuwandeln
-
Aus der Schrift
DE 10 2008 053 327 A1 ist Mikrofonaufbau bekannt, bei dem das Mikrofn derart auf einen Schaltungsträger montiert wird, dass die Schalleintrittöffnung nach unten weist. Mittels eines akustischen Kanals im Schaltungsträger unterhalb der Schalleintrittsöffnung wird diese mit der Umgebung oberhalb des Schaltungsträgers verbunden.
-
In der Schrift
US 2002/0102004 A1 wird der Aufbau eines Mikrophon Packages beschrieben, bei dem eine feststehende Kappe vorgesehen ist. Diese Kappe weist eine Öffnung auf, die gesintertes Metall enthalten kann, um Wasser, Partikel und/oder Licht fernzuhalten, jedoch Schallwellen durchlässt.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Waferlevel-basiertes Verpackungskonzept für MEMS-Mikrofonbauelemente vorzuschlagen, das eine besonders einfache und kostengünstige Verpackung von MEMS-Mikrofonbauelementen bei sehr geringem Platzbedarf ermöglicht.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Waferlevel-basiertes Verpackungskonzept für MEMS-Mikrofonbauelemente der eingangs genannten Art vorgeschlagen, das eine besonders einfache und kostengünstige Verpackung von MEMS-Mikrofonbauelementen bei sehr geringem Platzbedarf ermöglicht.
-
Gemäß einer nicht beanspruchten Variante des Verpackungskonzepts wird die strukturierte Rückseite des Kappenwafers mit der Vorderseite des Mikrofonbauelements verbunden. Die Schalleinleitung erfolgt in diesem Fall über mindestens eine Schallöffnung in der Bauelementrückseite. Bei dieser Variante ist das Mikrofonbauelement mit Durchkontaktierungen versehen, so dass es von seiner Rückseite ausgehend elektrisch kontaktierbar ist.
-
Bei der erfindungsgemäßen Varianten des Verpackungskonzepts werden das Mikrofonbauelement und der Kappenwafer Vorderseite gegen Vorderseite (face-to-face) miteinander verbunden. Hier fungiert der Kappenwafer als Zwischen-Wafer für die Montage des MEMS-Mikrofon-Packages. Dementsprechend ist bei dieser Variante der Kappenwafer mit Durchkontaktierungen versehen, so dass das Mikrofonbauelement über den Kappenwafer elektrisch kontaktierbar ist.
-
Die erfindungsgemäße Verpackungsvariante beruht auf der Idee, das Package eines MEMS-Mikrofonbauelements in Form eines Waferstacks zu realisieren. Dabei werden die Membran und die elektrische Schaltung des mikromechanischen Mikrofonchips durch einen Kappenwafer geschützt. Die elektrischen Anschlüsse des Mikrofonchips werden in Form von Durchkontaktierungen auf die Montageseite des Waferstacks geführt, so dass sich das Package mit Standardverfahren, z. B. als sogenannter Flip-Chip, montieren und kontaktieren lässt. Dient die Rückseite des Mikrofonchips als Montagefläche, wie bei der ersten Realisierungsvariante des erfindungsgemäßen Verpackungskonzepts, so verbinden die Durchkontaktierungen die Schaltungselemente auf der aktiven Chipvorderseite mit der Chiprückseite. Erfolgt die Montage jedoch über den Kappenwafer, wie bei der zweiten Realisierungsvariante des erfindungsgemäßen Verpackungskonzepts, dann erstrecken sich die Durchkontaktierungen durch den Kappenwafer hindurch und verbinden die Schaltungselemente auf der Chipvorderseite mit der Montageseite des Kappenwafers. Bei beiden Varianten werden die Packages mit den äußeren elektrischen Anschlüssen im Waferverbund zusammen mit der mikromechanischen und schaltungstechnischen Funktionalität der Mikrofonchips angelegt und in einem Schritt mit den Mikrofonchips vereinzelt, so dass es danach zunächst keines weiteren Verpackungsschritts mehr bedarf. Diese sehr weitreichende Parallelisierung von Chipherstellung und Verpackung ist nicht nur äußerst effizient, was den Herstellungsprozess und die Herstellungskosten betrifft, sondern erlaubt auch, die Bauteilgröße auf ein Minimum zu reduzieren. Dementsprechend benötigen erfindungsgemäße Packages deutlich weniger Leiterplattenplatz als die bekannten MEMS-Mikrofon-Packages. Das erfindungsgemäße Package hat außerdem eine geringere Bauhöhe als die bekannter MEMS-Mikrofon-Packages. Diese sowohl flächen- als auch höhenmäßige Miniaturisierung eröffnet vielfältige Möglichkeiten für die Entwicklung neuartiger und verbesserter Endprodukte mit Mikrofonfunktion.
-
Wie bereits erwähnt, gibt es verschiedene Möglichkeiten für die Realisierung des Verpackungskonzepts, je nachdem, ob der Kappenwafer auf der aktiven Vorderseite des Mikrofonchips angeordnet ist oder auf dessen Rückseite, und je nachdem, ob der Schall von der Montageseite des Mikrofongehäuses oder von dessen Oberseite zugeführt werden soll.
-
Besonders viele Konfigurierungsmöglichkeiten ergeben sich, wenn der Kappenwafer auch als Zwischenwafer für die Montage des Mikrofonpackages genutzt wird. In diesem Fall sind der Mikrofonchip und der Kappenwafer face-to-face miteinander verbunden und die externe Kontaktierung des Mikrofonchips erfolgt über Durchkontaktierungen im Kappenwafer.
-
Soll der Schall auf die Vorderseite der Membran einwirken, so muss im Kappenwafer mindestens eine Schallöffnung ausgebildet sein. In der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist in der Vorderseite des Kappenwafers eine akustisch inaktive gitterartige Membranstruktur ausgebildet und die Schalleinleitung erfolgt über die Öffnungen in dieser Membranstruktur. Mit Hilfe der gitterartigen Membranstruktur kann ohne nennenswerte akustische Verluste das Eindringen von Partikeln in die Mikrofonstruktur wirkungsvoll verhindert werden.
-
Ist die Membran von der Chiprückseite aus zugänglich, so sollte ihr Rückseitenvolumen durch mindestens eine weitere Lage auf der Rückseite des Mikrofonbauelements definiert sein. Die rückseitige Lage sollte dem Package eine möglichst robuste Oberfläche verleihen und insbesondere die Membran vor schädlichen Umwelteinflüssen schützen. Außerdem sollte die rückseitige Lage mit Standardverfahren der Halbleitertechnologie aufgebracht und bearbeitet werden können. Um diesen Anforderungen zu genügen kann die rückseitige Lage beispielsweise in Form eines Films oder eines Rückseitenwafers aus Kunststoff, Glas oder Silizium realisiert werden. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein strukturierter Rückseitenwafer, beispielsweise aus Silizium oder einem anderen Halbleitermaterial, als rückseitige Lage verwendet. Die akustischen Eigenschaften des Mikrofonpackages können über die Struktur des Rückseitenwafers gezielt beeinflusst werden. So kann beispielsweise das Rückseitenvolumen der Membran durch eine mehr oder weniger große Ausnehmung im Rückseitenwafer definiert dimensioniert werden. Des Weiteren können die akustischen Eigenschaften durch Entlüftungsöffnungen im Rückseitenwafer, die mit dem Rückseitenvolumen der Membran kommunizieren, beeinflusst werden.
-
In einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen MEMS-Mikrofon-Packages mit einer face-to-face-Verbindung zwischen Mikrofonchip und Kappenwafer wird der Schall auf die Membranrückseite geleitet. Dazu muss mindestens eine Schallöffnung in der Rückseite des Mikrofonbauelements ausgebildet sein. In diesem Fall dient eine Ausnehmung im Kappenwafer als Rückseitenvolumen für die Membran, wobei die Größe dieser Ausnehmung die akustischen Eigenschaften der Mikrofonanordnung beeinflusst. Dazu können im Kappenwafer auch Entlüftungsöffnungen ausgebildet sein, die mit dem Rückseitenvolumen der Membran kommunizieren. Im Hinblick auf einen möglichst kompakten, robusten Aufbau des Mikrofon-Packages und als Schutz gegen das Eindringen von Schmutzpartikeln kann die Rückseite des Mikrofonbauelements mit einer weiteren Lage versehen werden, die zumindest im Bereich der Schallöffnung akustisch durchlässig ist. Dafür bietet sich beispielsweise eine feinmaschige Gase, ein strukturierter Film oder eine strukturierte Folie an.
-
Bei allen voranstehend genannten und beschriebenen Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Verpackungskonzepts erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Kappenwafer und ggf. die weitere Lage auf der Rückseite des Mikrofonbauelements aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehen oder zumindest mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichtet sind, um die Mikrofonstruktur gegen elektromagnetische Störungen abzuschirmen.
-
Die erfindungsgemäßen MEMS-Mikrofon-Packages lassen sich mit Standardverfahren auf einer Leiterplatte, ggf. über einer Schallöffnung in der Leiterplatte montieren und bieten so die Möglichkeit, auf einfachste Weise Packages zu realisieren, die sich beinahe beliebig an die Bedürfnisse der jeweiligen Anwendung anpassen lassen. Dazu gehören auch Anwendungen, bei denen mehrere Mikrofone in einem Gerät mit zusätzlicher Funktionalität zusammengefasst werden. Das erfindungsgemäße Verpackungskonzept benötigt dazu weder ein spezielles Design oder spezielle Herstellungsprozesse für den Mikrofonchip noch spezielle Verpackungs- und Montagetechniken.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Wie bereits voranstehend erörtert, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird einerseits auf die den unabhängigen Patentansprüchen nachgeordneten Patentansprüche verwiesen und andererseits auf die nachfolgende Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren.
-
1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines MEMS-Mikrofon-Packages 10 gemäß einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verpackungskonzepts.
-
2a, 2b veranschaulichen die Herstellung des in 1 dargestellten MEMS-Mikrofon-Packages 10 im Waferverbund.
-
3a, 3b zeigen jeweils eine schematische Schnittansicht eines MEMS-Mikrofon-Packages 20 bzw. 30 gemäß einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verpackungskonzepts mit Schalleinleitung über den Kappenwafer.
-
4 zeigt eine schematische Schnittansicht eines weiteren MEMS-Mikrofon-Packages 40 gemäß der zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verpackungskonzepts mit Schalleinleitung über die Rückseite des Mikrofonbauelements.
-
5a, 5b zeigen schematische Schnittansichten von erfindungsgemäßen Packages mit Leiterplattenmontage und
-
6a–6c zeigen drei Beispiele für die Montage von erfindungsgemäßen Packages.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
Das in 1 dargestellte MEMS-Mikrofonpackage 10 ist in Form eines Wafer-Level Packages (WLP) realisiert, d. h. in Form eines Waferstacks. Es umfasst ein Mikrofonbauelement 1, das im Folgenden auch als Mikrofonchip 1 bezeichnet wird. In der Vorderseite des Mikrofonchips 1 ist eine akustisch sensitive Membran 2 ausgebildet, die eine Kaverne 3 in der Chiprückseite überspannt. Die Schallbeaufschlagung der Membran 2 erfolgt im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel über die als Schallöffnung fungierende Kaverne 3. Üblicherweise befinden sich auf der Vorderseite eines Mikrofonchips auch Schaltungselemente, auf deren Darstellung hier aber aus Gründen der Übersicht verzichtet wurde und von denen hier nur die elektrischen Kontakte für die Signalübertragung berücksichtigt werden. Des Weiteren umfasst das Package 10 einen Kappenwafer 4, der hier auf der Vorderseite des Mikrofonchips 1 angeordnet ist und dementsprechend die Vorderseite des Mikrofonchips 1 mit den Schaltungskomponenten und der Membran 2 gegen Umwelteinflüsse schützt. In der Rückseite des Kappenwafers 4 ist eine Ausnehmung 5 ausgebildet, die über der Membran 2 angeordnet ist und so als Rückseitenvolumen für die Mikrofonmembran 2 fungiert. Bei dem Kappenwafer 4 kann es sich beispielsweise um einen rückseitig strukturierten Siliziumwafer handeln. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel wurde der Kappenwafer 4 im Bereich der Ausnehmung 5 mit einer leitfähigen Schicht 13 versehen, um die Mikrofonschaltung gegen elektromagnetische Störungen abzuschirmen.
-
Das Package 10 wird mit der Rückseite des Mikrofonchips 1 an seinem Einsatzort platziert, also beispielsweise auf eine Leiterplatte aufgesetzt. Deshalb sind die elektrischen Anschlüsse für die auf der Chipvorderseite angeordneten Schaltungskomponenten mit Hilfe von Durchkontaktierungen 6 im Mikrofonchip 1 auf die Chiprückseite geführt. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel wurden die rückseitigen Kontakte mit Lotbällen 7 für die spätere Montage auf einer Leiterplatte versehen. Des Weiteren wurde die Schallöffnung 3 mit einer akustisch durchlässigen Schicht 8, beispielsweise aus Kunststoffgaze, überdeckt, um das Eindringen von Schmutzpartikeln oder Flüssigkeiten in die Schallöffnung der Mikrofonstruktur zu verhindern.
-
Die 2a und 2b illustrieren, dass das in 1 dargestellte Mikrofon-Package 10 im Waferverbund angelegt wird. So ist in 2a ein erster prozessierter und rückseitenstrukturierter Wafer 11 dargestellt, auf und in dem die Funktionalität einer Vielzahl von Mikrofonchips realisiert wurde. Zu erkennen sind hier die Membranen 1 und die Durchkontaktierungen 6 mit Lotbällen 7. Die Kontaktlöcher der Durchkontaktierungen 6 werden vorteilhafterweise in einem Fertigungsschritt zusammen mit den Kavernen bzw. Schallöffnungen 3 erzeugt. Anschließend wurde noch die Rückseite des so strukturierten Wafers 11 mit einer akustisch durchlässigen Gaze-Schicht 8 versehen. Unabhängig vom Mikrofonchip-Wafer 11 wurde ein Kappenwafer 14 prozessiert und rückseitenstrukturiert. Dabei wurden Ausnehmungen 5 erzeugt, deren Öffnungsgröße an die Größe der Membranen 2 angepasst ist und die auch im gleichen Raster wie die Membranen 2 angeordnet sind. 2a zeigt die beiden Wafer 11 und 14, nachdem sie justiert übereinander angeordnet und miteinander verbunden worden sind, so dass über jeder Membran 2 jeweils eine Ausnehmung 5 positioniert ist und das Rückseitenvolumen für diese Membran 2 bildet. Die Verbindung zwischen den beiden Wafern 11 und 14 muss gewährleisten, dass sich im Rückseitenvolumen ein den akustischen Anforderungen entsprechendes Luft-Reservoir befindet. Die Verbindung zwischen den Wafern 11 und 14 kann geklebt, gelötet, geglast oder legiert sein. Erst nachdem die beiden Wafer 11 und 14 miteinander verbunden worden sind, erfolgt die Vereinzelung, bei der einzelne MEMS-Mikrofon-Packages 10 entstehen. Dies ist in 2b dargestellt. Zur Vereinzelung können bekannte Verfahren eingesetzt werden, wie Sägen, Laser- oder Wasserstrahlschneiden.
-
Auch das in 3a dargestellte MEMS-Mikrofon-Package 20 ist in Form eines Wafer-Level Packages (WLP) realisiert und umfasst ein Mikrofonbauelement 1 und einen Kappenwafer 24, wobei in der Vorderseite des Mikrofonbauelements 1 eine akustisch sensitive Membran 2 über einer rückseitig offenen Kaverne 3 ausgebildet ist. Der Kappenwafer 24 ist bei der hier dargestellten Variante des erfindungsgemäßen Verpackungskonzepts face-to-face, d. h. Vorderseite gegen Vorderseite, mit dem Mikrofonchip 1 verbunden. Diese Verbindung kann – wie im Fall des MEMS-Mikrofon-Packages 10 – geklebt, gelötet, geglast oder legiert werden. In jedem Fall sollte sie so gestaltet sein, dass die Mikrofonstruktur gegen das Eindringen von Flüssigkeiten und Partikeln geschützt ist und dass ein elektrischer Kontakt zwischen den Schaltungskomponenten auf der Chipvorderseite und dem Kappenwafer 24 besteht, der beispielsweise ringförmig um den Membranbereich verläuft. Da das Package 20 über den Kappenwafer 24 an seinem Einsatzort platziert und montiert wird, wird der Kappenwafer 24 auch als Zwischen-Wafer bezeichnet. Im Kappenwafer 24 sind Durchkontaktierungen 26 ausgebildet, über die die auf der Vorderseite des Mikrofonchips 1 angeordneten Schaltungskomponenten am Montageort elektrisch kontaktiert werden. Die elektrischen Kontakte des Packages 20 wurden hier für die spätere Montage auf einer Leiterplatte mit Lotbällen 7 versehen. Im Fall des Packages 20 erfolgt die Schallbeaufschlagung der Membran 2 über die Öffnungen einer akustisch durchlässigen Membranstruktur 27 im Kappenwafer 24. Diese Membranstruktur 27 wurde im Zuge einer Rückseitenstrukturierung des Kappenwafers 24 freigelegt, bei der auch die Kontaktlöcher der Durchkontaktierungen 26 erzeugt wurden. Sie schützt die Mikrofonstruktur 27 gegen mechanische Einflüsse und Verschmutzung. Außerdem kann der Kappenwafer 24 mit einer Metallisierung und/oder mit leitfähigen Strukturen versehen werden, um das Bauteil gegen elektromagnetische Störungen abzuschirmen. Das Rückseitenvolumen der Membran 2 wird hier durch eine weitere Schicht bzw. Lage 28 abgeschlossen, die dem Package 20 zudem eine robuste Oberfläche für die weitere Verwendung verleiht. Dabei kann es sich beispielsweise um einen geeigneten Film oder auch um einen Kunststoff-Wafer 8 handeln. Wie der Kappenwafer 28 kann die Rückseitige Lage 28 auch aus einem leitfähigen Material bestehen oder mit einer leitfähigen Beschichtung versehen sein, was die elektromagnetische Abschirmung des Packages 20 verbessert. Der voranstehend beschriebene Sandwich-Aufbau des MEMS-Mikrofon Packages 20 schützt die Mikrofonstruktur besonders gut gegen das Eindringen von Schmutzpartikeln, Flüssigkeiten und auch gegen sonstige schädliche Umwelteinflüsse. Er lässt sich – genau wie das Package 10 – auf Waferlevel anlegen und mit Standardverfahren der Chipherstellung fertigen.
-
Das in 3b dargestellte MEMS-Mikrofon-Packages 30 unterscheidet sich von dem in 3a dargestellten MEMS-Mikrofonpackages 20 nur durch die rückwärtige Lage 28 bzw. 38. Bei dem Package 30 wird das Rückseitenvolumen 33 der Membran 2 nämlich durch einen strukturierten Wafer 38 abgeschlossen. Bevorzugt handelt es sich dabei um einen Siliziumwafer. Es können aber auch andere Werkstoffe verwendet werden, wie z. B. Glas oder Kunststoff. Durch die Strukturierung des rückseitigen Wafers 38 können die akustischen Eigenschaften des Mikrofonbauteils gezielt modifiziert werden. So wurde hier ein gegenüber der in 3a dargestellten Variante vergrößertes Rückseitenvolumen 33 geschaffen, um die akustische Qualität des Bauteils zu verbessern. Des Weiteren lassen sich die akustischen Eigenschaften variieren, indem der rückseitige Wafer 38 mit Belüftungsöffnungen versehen wird, die mit dem Rückseitenvolumen 33 der Membran 2 kommunizieren.
-
Wie bei den MEMS-Mikrofon-Packages 20 und 30 sind der Mikrofonchip 1 und der Kappenwafer 44 des in 4 dargestellten MEMS-Mikrofon-Package 40 face-to-face miteinander verbunden. Da auch das Package 40 über den Kappenwafer 44 an seinem Einsatzort platziert und montiert wird, sind im Kappenwafer 44 Durchkontaktierungen 46 ausgebildet, über die die Schaltungskomponenten auf der Vorderseite des Mikrofonchips 1 elektrisch kontaktiert werden. Dazu ist in der Verbindung zwischen Mikrofonchip 1 und Kappenwafer 44 ein ringförmig um den Membranbereich verlaufender Kontaktbereich 42 ausgebildet. Die Schalleinleitung erfolgt hier allerdings nicht über den Kappenwafer 44 sondern wurde auf die der Montageseite gegenüberliegende Seite verlegt. Dementsprechend erfolgt die Schallbeaufschlagung der Membran 2 über die Schallöffnung 3 in der Rückseite des Mikrofonchips 1. Das erforderliche Rückseitenvolumen für die Membran 2 wurde hier durch eine entsprechende Strukturierung des Kappenwafers 44 in Form einer Ausnehmung 45 geschaffen. Im Rahmen dieser Strukturierung können zudem Belüftungsöffnungen, die mit dem Rückseitenvolumen 45 kommunizieren, sowie die Kontaktlöcher für die Durchkontaktierungen 46 erzeugt werden. Außerdem wurde die strukturierte Vorderseite des Kappenwafers 44 mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung 47 zur elektromagnetischen Abschirmung versehen. Auch bei dieser Variante schützt der Kappenwafer 44 die Mikrofonmembran 2 vor mechanischer und – bei entsprechender Beschichtung – auch vor elektromagnetischer Fremdeinwirkung. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich außerdem eine akustisch durchlässige Abdeckung 48 über der rückseitigen Schallöffnung 3, wodurch Lichteintritt und Schmutzeintrag in die Mikrofonstruktur minimiert werden. Diese Abdeckung kann beispielsweise in Form einer feinmaschigen Gaze oder strukturierten Folie realisiert werden.
-
Alle vorangehend beschriebenen MEMS-Mikrofon Packages 10, 20, 30 und 40 können im Waferverbund angelegt werden und nach dem Vereinzeln auf einer Leiterplatte montiert werden. Diese Leiterplatte kann dann wiederum zersägt werden, um die Verpackung der einzelnen Packages zu ergänzen. In jedem Fall verleiht die Leiterplatte dem jeweiligen Package einen zusätzlichen mechanischen Schutz. Sie kann zudem gegen Lichteinfall und elektromagnetische Störungen schützen. In 5a ist das Packages 30 mit Leiterplattenmontage dargestellt und in 5b das Package 10 mit Leiterplattenmontage. In beiden Fällen ist das Package 30 bzw. 10 über die Lotbälle 7 und mit Hilfe von Underfill-Material 9 hermetisch dicht mit der Leiterplatte 51 verbunden. Die Schallbeaufschlagung erfolgt jeweils über eine Schallöffnung 52 in der Leiterplatte 51. Die 5a und 5b veranschaulichen, dass sich die erfindungsgemäßen MEMS-Mikrofon-Packages mittels Leiterplattenmontage einfach an anwendungsbedingte, spezielle Anforderungen anpassen lassen.
-
In den 6a bis 6c sind drei Beispiele für die weitere Verwendung der erfindungsgemäßen MEMS-Mikrofon-Packages als Package in Package (PiP) dargestellt, was ebenfalls eine einfache und kostengünstige Adaption an besondere Einbausituationen ermöglicht. So können die voransehend beschriebenen erfindungsgemäßen Packages einfach konventionell auf einem Keramikträger oder einer Leiterplatte 60 montiert werden, was in 6a am Beispiel des Packages 30 dargestellt ist. 6b zeigt denselben Aufbau vollständig eingebettet in Moldmasse 61. Die erfindungsgemäße Verpackungstechnik erlaubt aber auch die Realisierung von multifunktionalen Bauteilen, bei denen mehrere Mikrofonbauelemente und ggf. auch Sensorelemente für Beschleunigung oder Druck zusammengefasst sind, wie z. B. Mikrofon-Arrays, Noise-Canceling, etc. Als Beispiel hierfür ist in 6c ein Leiterplatten-basiertes Package mit zwei Mikrofonpackages 10 dargestellt. Die beiden Mikrofonpackages 10 sind hier in ein Modul mit neuer Funktionalität integriert, indem sie sandwichartig zwischen zwei Leiterplatten 60 angeordnet und jeweils über einer Schallöffnung 62 montiert sind.
