DE102011087963A1 - Mikrofonpackage und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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Eric Ochs
Uwe Hansen
Michael Knauss
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Es werden Maßnahmen vorgeschlagen, die eine kostengünstige Realisierung eines Mikrofonpackages ermöglichen, wobei eine sehr gute Mikrofonperformance auch bei einem hohen Miniaturisierungsgrad erzielt wird. Ein derartiges Mikrofonpackage (10) umfasst ein MEMS-Mikrofonbauelement (1) mit einer Mikrofonmembran (11) und ein Gehäuse mit einem Gehäuseboden (21), einem Gehäusedeckel (22) und einer Schallöffnung (23) im Gehäusedeckel (22). Das Mikrofonbauelement (1) ist auf dem Gehäuseboden (21) montiert und der Gehäusedeckel (22) ist druckdicht mit dem Gehäuseboden (21) verbunden. Der Gehäusedeckel (22) ist außerdem im Randbereich der Schallöffnung (23) druckdicht mit dem Mikrofonbauelement (1) verbunden, so dass eine Seite der Mikrofonmembran (11) an die Schallöffnung (23) angeschlossen ist, während das Rückseitenvolumen (2) auf der anderen Seite der Mikrofonmembran (11) durch das Gehäuse (21, 22) gegen den Schalldruck abgeschlossen ist. Die Verbindung zwischen Gehäusedeckel (22) und Mikrofonbauelement (1) ist mit einem zweiten Verbindungsmaterial (15) hergestellt, das vor dem Aushärten kompressibel ist. Erfindungsgemäß ist die Verbindung zwischen Gehäusedeckel (22) und Gehäuseboden (21) mit einem ersten Verbindungsmaterial (16) hergestellt, das eine deutlich niedrigere Aushärtetemperatur besitzt und/oder eine deutlich kürzere Zeit zum Aushärten benötigt als das zweite Verbindungsmaterial (15) für die Verbindung zwischen dem Gehäusedeckel (22) und dem Mikrofonbauelement (1).

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Mikrofonpackage sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Das hier in Rede stehende Mikrofonpackage umfasst mindestens ein MEMS-Mikrofonbauelement mit einer Mikrofonmembran und ein Gehäuse mit einem Gehäuseboden, einem Gehäusedeckel und einer Schallöffnung im Gehäusedeckel. Das Mikrofonbauelement ist auf dem Gehäuseboden montiert und der Gehäusedeckel ist druckdicht mit dem Gehäuseboden verbunden. Außerdem ist der Gehäusedeckel im Randbereich der Schallöffnung druckdicht mit dem Mikrofonbauelement verbunden, so dass eine Seite der Mikrofonmembran an die Schallöffnung angeschlossen ist, während das Rückseitenvolumen auf der anderen Seite der Mikrofonmembran durch das Gehäuse gegen den Schalldruck abgeschlossen ist. Die Verbindungen zwischen Gehäusedeckel und Mikrofonbauelement ist mit einem zweiten Verbindungsmaterial hergestellt, das vor dem Aushärten kompressibel ist.
  • Der Verpackung von MEMS-Bauelementen kommen mehrere unterschiedliche Funktionen zu. Die Verpackung schützt das Bauelement gegen mechanische und chemische Umwelteinflüsse. Des Weiteren bestimmt die Art der Verpackung bzw. des Gehäuses, wie das Bauelement am Einsatzort montiert und kontaktiert werden kann. Von besonderer Bedeutung sind in diesem Zusammenhang Gehäuse für eine SMT(surface mounting technology)-Montage. Im Fall eines MEMS-Mikrofonbauelements übernimmt das Gehäuse außerdem einen Teil der Mikrofonfunktionalität, da sowohl der akustische Anschluss als auch das Rückseitenvolumen der Mikrofonmembran maßgeblich durch die Ausgestaltung des Gehäuses bestimmt werden. Dadurch hat das Gehäuse einen wesentlichen Einfluss auf das Übertragungsverhalten eines MEMS-Mikrofons.
  • In der DE 10 2006 046 292 A1 wird ein Mikrofonpackage beschrieben, dessen mikromechanisches Mikrofonbauelement so in einem zweiteiligen Gehäuse eingebaut ist, dass es einen Großteil des vom Gehäuse umschlossenen Raums als Rückvolumen nutzen kann. Dazu ist das Mikrofonbauelement dichtend über der Schallöffnung des Gehäuses angeordnet, so dass es das Gehäuse von innen verschließt und die eine Seite der Mikrofonmembran an die Schallöffnung angeschlossen ist. Außerdem ist das Mikrofonbauelement mit der der Schallöffnung gegenüberliegenden Gehäusewandung mechanisch verbunden, und zwar so, dass die andere Seite der Mikrofonmembran an den abgeschlossenen Gehäuseinnenraum angeschlossen ist, der abgeschlossene Gehäuseinnenraum also als Rückvolumen für die Mikrofonmembran fungiert. In der DE 10 2006 046 292 A1 wird ferner vorgeschlagen, den mechanisch innigen Kontakt zwischen Mikrofonbauelement und Gehäusewandung mit Hilfe einer elastischen Masse herzustellen.
  • Die Realisierung eines derartigen Mikrofonpackages erweist sich in der Praxis als problematisch. Zum einen müssen die Abmessungen der Gehäuseteile und des Mikrofonbauelements sehr genau aufeinander abgestimmt sein. Zum anderen müssen hier zwei mechanische Verbindungen in einem Aufbauschritte hergestellt werden, nämlich die Verbindung zwischen den beiden Gehäuseteilen und die Verbindung zwischen dem Mikrofonbauelement und dem Gehäusedeckel. Aufgrund der unterschiedlichen Materialkombinationen – Gehäuseboden/Gehäusedeckel und Mikrofonbauelement/Gehäusedeckel – werden hierfür in der Regel unterschiedliche Verbindungsmaterialien mit unterschiedlichen Materialeigenschaften verwendet, insbesondere was den thermischen Ausdehnungskoeffizienten, die Aushärtetemperatur und die Aushärtezeit betrifft. Diese unterschiedlichen Materialeigenschaften müssen bei der Prozessführung berücksichtigt werden, damit zuverlässige mechanische Verbindungen entstehen können.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Mit der vorliegenden Erfindung werden Maßnahmen vorgeschlagen, die eine kostengünstige Realisierung eines Mikrofonpackages der hier in Rede stehenden Art mit zuverlässigen mechanischen Verbindungen zwischen den einzelnen Komponenten des Packages ermöglichen, so dass eine sehr gute Mikrofonperformance auch bei einem hohen Miniaturisierungsgrad erzielt wird.
  • Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Verbindung zwischen Gehäusedeckel und Gehäuseboden mit einem ersten Verbindungsmaterial hergestellt wird, das eine deutlich niedrigere Aushärtetemperatur besitzt und/oder eine deutlich kürzere Zeit zum Aushärten benötigt als das zweite Verbindungsmaterial für die Verbindung zwischen dem Gehäusedeckel und dem Mikrofonbauelement.
  • Dementsprechend werden zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Mikrofonpackages zunächst ein Träger als Gehäuseboden und ein Gehäusedeckel mit einer Schallöffnung bereitgestellt. Auf dem Gehäuseboden, auf dem das MEMS-Mikrofonbauelement montiert wird, wird dann ein erstes Verbindungsmaterial für die Fixierung und Abdichtung des Gehäusedeckels aufgetragen. Für die Verbindung zwischen der dem Gehäuseboden abgewandten Oberfläche des Mikrofonbauelements und dem Gehäusedeckel wird ein zweites Verbindungsmaterial, das vor dem Aushärten kompressibel ist, verwendet. Der Gehäusedeckel wird mit der Schallöffnung über der Mikrofonmembran positioniert und gegen das erste Verbindungsmaterial gedrückt. Dabei wird das zweite Verbindungsmaterial komprimiert. Schließlich wird dieser Aufbau Wärme-behandelt, wobei das erste Verbindungsmaterial deutlich vor dem zweiten Verbindungsmaterial aushärtet.
  • Die beiden Verbindungsmaterialien werden hier also nicht unabhängig voneinander gewählt, sondern so, dass die Verbindung zwischen Gehäusedeckel und Gehäuseboden deutlich schneller aushärtet, d. h. fixiert ist, als die dichtende Verbindung zwischen Mikrofonbauelement und Gehäusedeckel. Die Dichtigkeit dieser Verbindung wird durch Verwendung eines vor dem Aushärten komprimierbares Verbindungsmaterials gewährleistet. Diese Eigenschaft des zweiten Verbindungsmaterials wird erfindungsgemäß nämlich nicht nur zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen bei den Abmessungen der einzelnen Komponenten des Packages ausgenutzt. Da das zweite Verbindungsmaterial noch kompressibel ist, wenn das erste Verbindungsmaterial schon ausgehärtet ist, kann es sich noch an die herstellungsbedingte thermische Ausdehnung der Gehäuseverbindung anpassen, wird selber aber durch das dann starre Gehäuse in seiner Ausdehnung begrenzt. Dadurch kann auf einfache Weise die Dichtigkeit und Zuverlässigkeit der Verbindungen zwischen den einzelnen Komponenten des Packages gewährleistet werden, auch wenn die beiden Verbindungsmaterialien unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten haben.
  • Grundsätzlich gibt es verschiedene Möglichkeiten für die Realisierung eines erfindungsgemäßen Mikrofonpackages, sowohl was das Material der Gehäusekomponenten und die Art der Verbindung zwischen Gehäusedeckel und Gehäuseboden sowie zwischen Gehäusedeckel und Mikrofonbauelement betrifft, als auch was die Art der Montage des Mikrofonbauelements auf dem Gehäuseboden betrifft.
  • Die Verbindung zwischen Gehäusedeckel und Gehäuseboden wird vorteilhafterweise mit Hilfe eines epoxidbasierten Epoxidklebstoff hergestellt, insbesondere mit einem sogenannten snap-cure Epoxidklebstoff, der sich durch eine besonders kurze Aushärtzeit auszeichnet. Zur elektrischen Abschirmung des Mikrofonbauelements wird in der Praxis häufig ein metallischer oder metallisch beschichteter Gehäusedeckel verwendet. In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, einen leitfähigen Epoxidklebstoff, wie z. B. ein silbergefülltes Epoxidharz, für die Verbindung zwischen Gehäusedeckel und Gehäuseboden zu verwenden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikrofonpackages wird die Verbindung zwischen dem Gehäusedeckel und dem Mikrofonbauelement mit Hilfe eines silikonbasierten Klebstoffs hergestellt, da diese Klebstoffe vor dem Aushärten besonders gute elastische Eigenschaften aufweisen und eine vergleichsweise lange Aushärtzeit haben.
  • Von besonderem Vorteil ist die Verwendung einer FOW(film over wire)-Klebefolie für die Verbindung zwischen Gehäusedeckel und Mikrofonbauelement. Zum einen ist dieses Verbindungsmaterial kompressibel. Zum anderen kann dieses Verbindungsmaterial sehr einfach gezielt auf einzelne Bereiche der dem Gehäuseboden abgewandten Oberfläche des Mikrofonbauelements aufgebracht werden – wie für den Aufbau des Mikrofonpackages erforderlich. Dazu wird die Klebefolie vorteilhafterweise im Rahmen des Herstellungsprozesses der Mikrofonbauelemente auf die entsprechende Waferoberfläche aufgebracht und strukturiert, und zwar noch vor dem Vereinzeln und auch noch vor der Montage der einzelnen Mikrofonbauelemente auf einem Gehäuseboden.
  • Das erfindungsgemäße Mikrofonpackage eignet sich besonders zur Verpackung von Mikrofonbauelementen, deren Mikrofonmembran in der Bauelementvorderseite ausgebildet ist und eine Kaverne in der Bauelementrückseite überspannt, da die Schallöffnung des erfindungsgemäßen Mikrofonpackages direkt an das Mikrofonbauelement angeschlossen ist und das Gehäuse als Rückseitenvolumen für die Mikrofonmembran fungiert.
  • In einer ersten Aufbauvariante wird das Mikrofonbauelement face down in Flip-chip-Technik auf dem Gehäuseboden montiert, beispielsweise mit Hilfe von Lötbumps, über die das Mikrofonbauelement auch elektrisch angeschlossen werden kann. Dabei ist darauf zu achten, dass die Mikrofonmembran zumindest soweit vom Gehäuseboden beabstandet ist, dass die Schall-bedingten Auslenkungen der Mikrofonmembran dadurch nicht behindert werden. Die Schallöffnung im Gehäusedeckel ist bei dieser Variante fluchtend zur Kaverne in der Rückseite des Mikrofonbauelements angeordnet während der Gehäusedeckel ansonsten druckdicht mit der Rückseite des Mikrofonbauelements verbunden ist.
  • Alternativ dazu kann das Mikrofonbauelement aber auch face-up auf dem Gehäuseboden montiert werden. In diesem Fall muss darauf geachtet werden, dass die Kaverne unter der Mikrofonmembran nicht abgeschlossen ist sondern an den Raum zwischen Gehäuseboden und Gehäusedeckel angeschlossen ist. Bei dieser Variante ist die Schallöffnung im Gehäusedeckel über der Mikrofonmembran angeordnet. Der Gehäusedeckel ist zumindest im Randbereich der Schallöffnung druckdicht mit der Bauelementvorderseite verbunden.
  • Beide voranstehend beschriebenen Aufbauvarianten eignen sich auch für eine Herstellung im Großnutzen, was nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert wird.
  • 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.
  • 1a, 1b zeigen Schnittdarstellungen des Aufbaus eines ersten erfindungsgemäßen Mikrofonpackages vor und nach der Fixierung des Gehäusedeckels,
  • 2a, 2b zeigen Schnittdarstellungen des Aufbaus eines zweiten erfindungsgemäßen Mikrofonpackages vor und nach der Fixierung des Gehäusedeckels und
  • 3a–c zeigen Schnittdarstellungen eines dritten Mikrofonpackage-Aufbaus während der Fertigung im Großnutzen.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In den 1a und 1b ist der Aufbau eines Mikrofonpackages 10 mit einem MEMS-Mikrofonbauelement 1 dargestellt, in dessen Oberseite eine Membran 11 mit Schaltungselementen 12 zur Signalerfassung ausgebildet ist. Die Mikrofonmembran 11 überspannt eine Kaverne 13 in der Bauelementrückseite. Das Mikrofonbauelement 1 ist in Flip-Chip-Technik auf einem flächigen Träger 21 montiert, der als Gehäuseboden fungiert. Dabei kann es sich beispielsweise um ein organisches Leiterplattensubstrat handeln, mit dem sich eine Umverdrahtung realisieren lässt und auf dessen Unterseite Kontaktflächen als Interface für eine SMT-Montage ausgebildet sind. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel wurde das Mikrofonbauelement 1 mit Hilfe von Lötbumps 14 auf dem Gehäuseboden fixiert und gleichzeitig elektrische kontaktiert. Diese Lötbums 14 können bereits vor dem Vereinzeln der Mikrofonbauelemente, also auf Waferebene, auf die Bauelementoberseite aufgebracht werden.
  • Des Weiteren wurde auf dem Gehäuseboden 21 eine Klebefläche für die Montage eines Gehäusedeckels 22 erzeugt. Dazu wurde ein Deckelklebstoff 16, beispielsweise mittels Siebdruck, gezielt auf den Randbereich des Gehäusebodens 21 aufgebracht. Alternativ oder ergänzend hierzu kann der Deckelklebstoff auch auf den entsprechenden Verbindungsbereich des Gehäusedeckels 22 aufgebracht werden. Vorteilhafterweise handelt es sich bei dem Deckelklebstoff 16 um einen snap-cure Epoxidklebstoff, der besonders schnell aushärtet.
  • Erfindungsgemäß wurde die dem Gehäuseboden 21 abgewandte Oberfläche des Mikrofonbauelements 1 mit einem kompressiblen Verbindungsmaterial versehen, mit dessen Hilfe die Schallzuführung 3 gegen das Rückseitenvolumen 2 der Mikrofonmembran 11 abgedichtet werden soll. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich dabei um eine strukturierte FOW-Folie 15, die ebenfalls vorteilhafterweise bereits auf Waferebene auf die Bauelementrückseite aufgebracht und strukturiert werden kann. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird an Stelle der FOW-Folie 15 ein silikonbasierter Klebstoff verwendet, der vor dem Aushärten ebenfalls sehr gute elastische Eigenschaften aufweist, wie z. B. ein thixotroper Silikonklebstoff, der durch Dispensen gezielt auf die entsprechende Bauelementoberfläche aufgetragen werden kann. Ergänzend dazu kann auch ein Dichtring zwischen dem Gehäusedeckel und der dem Gehäusedeckel zugewandten Oberfläche des Mikrofonbauelements positioniert werden.
  • In 1a ist der voranstehend beschriebene Aufbau nach dem Aufsetzen des Gehäusedeckels 22 dargestellt. Im Gehäusedeckel ist eine Schallöffnung 23 ausgebildet, die über der rückseitigen Kaverne 13 des Mikrofonbauelements 1 positioniert wird. 1a veranschaulicht, dass die Abmessungen des Gehäusedeckels 22 und insbesondere dessen Höhe an die Dicke des Mikrofonbauelements 1 angepasst sind, dass der Gehäusedeckel 22 aber nur unter Kompression der FOW-Klebefolie 15 mit dem Gehäuseboden 21 verbunden werden kann. Dadurch wird zum einen eine sehr gute Dichtwirkung bei der Verbindung zwischen Gehäusedeckel 22 und Mikrofonbauelement 1 erzielt und zum anderen können Fertigungstoleranzen, was die Dicke des Mikrofonbauelements 1 und die Höhe des Gehäusedeckels 22 betrifft, einfach ausgeglichen werden.
  • Zur Fertigstellung des Mikrofonpackages 10 wird der Gehäusedeckel 22 gegen den Gehäuseboden 21 gedrückt, was in 1b dargestellt ist. Dabei wird die FOW-Klebefolie 15 komprimiert. Außerdem wird der Aufbau einer erhöhten Temperatur ausgesetzt, bei der erfindungsgemäß zunächst der Deckelklebstoff 16 und erst danach die komprimierte FOW-Klebefolie 15 aushärten.
  • Im Ergebnis ist der Gehäusedeckel 22 des Mikrofonpackages 10 im Randbereich der Schallöffnung 23 druckdicht mit der Rückseite des Mikrofonbauelements 1 verbunden, so dass die Kaverne 13 unter der Mikrofonmembran 11 an die Schallöffnung 23 angeschlossen ist und die Schallzuführung 3 bildet, während das Rückseitenvolumen 2 auf der anderen Seite der Mikrofonmembran 11 durch das Gehäuse 21, 22 gegen den Schalldruck abgeschlossen ist.
  • In den 2a und 2b ist eine zweite Variante 20 des erfindungsgemäßen Aufbaus dargestellt. Auch das Mikrofonpackage 20 umfasst ein Mikrofonbauelement 1, in dessen Oberseite eine Membran 11 mit Schaltungselementen 12 zur Signalerfassung ausgebildet ist. Unter der Mikrofonmembran 11 befindet sich eine Kaverne 13, die zur Bauelementrückseite hin offen ist. Im Unterschied zu dem Mikrofonpackage 10 der 1a, 1b ist das Mikrofonbauelement 1 hier face-up, also mit der Bauelementrückseite, auf dem Gehäuseboden 21 montiert. Dazu wurden lediglich drei der vier Seitenränder der Bauelementrückseite auf den Gehäuseboden 21 geklebt, so dass die Kaverne 13 unter der Mikrofonmembran 11 zumindest einseitig offen ist. Die elektrische Kontaktierung des Mikrofonbauelements 1 erfolgt in einem gesonderten Montageschritt und wird mit Hilfe von Standard-Drahtbonds 24 realisiert.
  • Deshalb wird das kompressible Verbindungsmaterial, mit dessen Hilfe die Schallzuführung 3 gegen das Rückseitenvolumen 2 der Mikrofonmembran 11 abgedichtet werden soll, hier nicht auf die Bauelementoberfläche aufgebracht sondern auf die dem Mikrofonbauelement 1 zugewandte Innenfläche des Gehäusedeckels 22. Wie im Fall des Mikrofonpackages 10 wird auch hier eine strukturierte FOW-Klebefolie 25 als kompressibles Verbindungsmaterial zwischen Gehäusedeckel 22 und Mikrofonbauelement 1 verwendet. Für die Montage des Gehäusedeckels 22 auf dem Gehäuseboden 21 wurde auch hier ein Deckelkleber 16 auf den Randbereich des Gehäusebodens 21 aufgebracht.
  • In 2a ist der voranstehend beschriebene Aufbau vor dem Aufsetzen des mit der strukturierten FOW-Folie 25 versehenen Gehäusedeckels 22 dargestellt, wobei die Schallöffnung 23 im Gehäusedeckel 22 über der Mikrofonmembran 11 positioniert wird. Die Höhe des Gehäusedeckels 22 ist auch hier so gewählt, dass der Gehäusedeckel 22 nur unter Kompression der FOW-Klebefolie 25 mit dem Gehäuseboden 21 verbunden werden kann.
  • Die Fertigstellung des Mikrofonpackages 20 erfolgt wie im Fall des Mikrofonpackages 10. Dazu wird der Gehäusedeckel 22 gegen den Gehäuseboden 21 gedrückt und gleichzeitig einer erhöhten Temperatur ausgesetzt. Dabei wird die FOW-Klebefolie 25 zunächst niederviskos, so dass sie die Bonddrähte 24 umschließt, ohne sie zu beschädigen. Bei dieser Temperaturbehandlung härtet wieder zunächst der Deckelklebstoff aus, bevor auch die komprimierte FOW-Klebefolie 25 aushärtet, was in 2b dargestellt ist.
  • Demnach ist der Gehäusedeckel 22 des Mikrofonpackages 20 im Randbereich der Schallöffnung 23 druckdicht mit dem Randbereich der Mikrofonmembran 11 verbunden, so dass die Oberseite der Mikrofonmembran 11 an die Schallöffnung 23 angeschlossen ist, während die Kaverne 13 unter der Mikrofonmembran 11 an den Raum 2 innerhalb des Gehäuses 21, 22 angeschlossen ist und durch das Gehäuse 21, 22 gegen den Schalldruck abgeschlossen ist.
  • Die voranstehend beschriebenen Mikrofonpackages eignen sich auch für die Herstellung im Großnutzen, wenn beispielsweise auf einem Träger ein ganzes Array von Gehäuseböden präpariert wird, das dann noch vor der Vereinzelung mit einer Vielzahl von Mikrofonbauelementen bestückt wird. Auch die Gehäusedeckel lassen sich in Form eines Arrays zusammenhängend fertigen und auf einem entsprechenden Array von bestückten Gehäuseböden montieren. Eine besonders vorteilhafte Fertigungsvariante wird nachfolgend in Verbindung mit den 3a bis 3c beschrieben.
  • 3a zeigt einen ersten flächigen Träger 31, auf dem eine Vielzahl von Gehäuseböden für Mikrofonpackages der hier in Rede stehenden Art präpariert ist. Dieser Träger 31 ist bereits mit MEMS-Mikrofonchips 1 bestückt. Die Mikrofonchips 1 wurden hier face-up auf der Trägeroberfläche montiert und mit Hilfe von Drahtbonds 24 kontaktiert. Im Randbereich der einzelnen Gehäuseböden wurde eine Premoldmasse 36 als Verbindungsmaterial zwischen Gehäuseboden und Gehäusedeckel auf die Oberfläche des Trägers 31 aufgebracht. Diese Premoldmasse 36 bildet außerdem die Seitenwandungen für die einzelnen Gehäuse der Mikrofonpackages. Über dem so bestückten und präparierten Träger 31 ist ein zweiter flächiger Träger 32 dargestellt, in dem eine Vielzahl von Gehäusedeckeln mit Schallöffnungen 23 angelegt sind. Auf die Unterseite des Gehäusedeckel-Trägers 32 wurde ein FOW-Material 25 auflaminiert. Diese Vorgehensweise ist besonders vorteilhaft, da das FOW-Material 25 hier zusammen mit dem Gehäusedeckelträger strukturiert werden kann.
  • 3b zeigt den mit Mikrofonchips 1 und Drahtbonds 24 bestückten und mit Premoldmasse 36 präparierten Gehäuseboden-Träger 31, nach dem der mit FOW-Folie 25 versehene und strukturierte Gehäusedeckel-Trägers 32 auflaminiert worden ist. Im Verlauf der Wärmebehandlung beim Auflaminieren wurden die Drahtbonds 24 in das FOW-Material 25 eingebettet. Außerdem wurden der Gehäusedeckel-Träger 32 dabei druckdicht mit den Mikrofonchips 1 und den Premold-Seitenwandungen 36 verbunden, so dass die Schallzuführung 3 gegen das Rückseitenvolumen 2 eines jeden Mikrofonchips 1 abgedichtet ist.
  • Erst danach werden die Mikrofonpackages 30, beispielsweise durch Sägen, vereinzelt, was in 3c dargestellt ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102006046292 A1 [0003, 0003]

Claims (13)

  1. Mikrofonpackage (10), mindestens umfassend • ein MEMS-Mikrofonbauelement (1) mit einer Mikrofonmembran (11) und • ein Gehäuse mit einem Gehäuseboden (21), einem Gehäusedeckel (22) und einer Schallöffnung (23) im Gehäusedeckel (22), wobei • das Mikrofonbauelement (1) auf dem Gehäuseboden (21) montiert ist, • der Gehäusedeckel (22) druckdicht mit dem Gehäuseboden (21) verbunden ist, • der Gehäusedeckel (22) im Randbereich der Schallöffnung (23) druckdicht mit dem Mikrofonbauelement (1) verbunden ist, so dass eine Seite der Mikrofonmembran (11) an die Schallöffnung (23) angeschlossen ist, während das Rückseitenvolumen (2) auf der anderen Seite der Mikrofonmembran (11) durch das Gehäuse (21, 22) gegen den Schalldruck abgeschlossen ist, und • die Verbindungen zwischen Gehäusedeckel (22) und Mikrofonbauelement (1) mit einem zweiten Verbindungsmaterial (15) hergestellt ist, das vor dem Aushärten kompressibel ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungzwischen Gehäusedeckel und Gehäuseboden mit einem ersten Verbindungsmaterial hergestellt ist, das eine deutlich niedrigere Aushärtetemperatur besitzt und/oder eine deutlich kürzere Zeit zum Aushärten benötigt als das zweite Verbindungsmaterial für die Verbindung zwischen dem Gehäusedeckel und dem Mikrofonbauelement.
  2. Mikrofonpackage (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Gehäusedeckel und Gehäuseboden mit einem Epoxidklebstoff, insbesondere mit einem snap-cure Epoxidklebstoff, hergestellt ist.
  3. Mikrofonpackage nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Gehäusedeckel aus einem metallischen Material gebildet ist oder mit einer metallischen Beschichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Gehäusedeckel und Gehäuseboden mit einem silbergefüllten Epoxidharz hergestellt ist.
  4. Mikrofonpackage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen dem Gehäusedeckel und dem Mikrofonbauelement (1) mit Hilfe eines silikonbasierten Klebstoffs hergestellt ist.
  5. Mikrofonpackage (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Gehäusedeckel (22) und Mikrofonbauelement (1) mit Hilfe einer FOW(film over wire)-Klebefolie (15) hergestellt ist.
  6. Mikrofonpackage (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrofonmembran (11) in der Bauelementvorderseite ausgebildet ist und eine Kaverne (13) in der Bauelementrückseite überspannt, dass das Mikrofonbauelement (1) face down in Flipchip-Technik auf dem Gehäuseboden (21) montiert ist, dass die Schallöffnung (23) im Gehäusedeckel (22) fluchtend zur Kaverne (13) in der Rückseite des Mikrofonbauelements (1) angeordnet ist und dass der Gehäusedeckel zumindest (22) im Randbereich der Schallöffnung (23) druckdicht mit der Rückseite des Mikrofonbauelements (1) verbunden ist.
  7. Mikrofonpackage (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrofonmembran (11) in der Bauelementvorderseite ausgebildet ist und eine Kaverne (13) in der Bauelementrückseite überspannt, dass das Mikrofonbauelement (1) face-up auf dem Gehäuseboden (21) montiert ist, so dass die Kaverne (13) unter der Mikrofonmembran (11) nicht abgeschlossen ist, dass die Schallöffnung (23) im Gehäusedeckel (22) über der Mikrofonmembran (11) angeordnet ist und dass der Gehäusedeckel (22) zumindest im Randbereich der Schallöffnung (23) druckdicht mit dem Randbereich der Membran (11) verbunden ist.
  8. Verfahren zur Herstellung eines Mikrofonpackages gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, • bei dem ein Träger als Gehäuseboden und ein Gehäusedeckel mit einer Schallöffnung bereitgestellt werden, • bei dem ein erstes Verbindungsmaterial für die Fixierung und Abdichtung des Gehäusedeckels auf den Gehäuseboden aufgetragen wird, • bei dem ein MEMS-Mikrofonbauelement mit einer Mikrofonmembran auf dem Gehäuseboden montiert wird, • bei dem ein zweites Verbindungsmaterial, das vor dem Aushärten kompressibel ist, für die Verbindung zwischen der dem Gehäuseboden abgewandten Oberfläche des Mikrofonbauelements und dem Gehäusedeckel verwendet wird, • bei dem der Gehäusedeckel mit der Schallöffnung über der Mikrofonmembran positioniert wird und gegen das erste Verbindungsmaterial gedrückt wird, wobei das zweite Verbindungsmaterial komprimiert wird und • bei dem dieser Aufbau Wärme-behandelt wird, wobei das erste Verbindungsmaterial deutlich vor dem zweiten Verbindungsmaterial aushärtet.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als erstes Verbindungsmaterial für die Fixierung und Abdichtung des Gehäusedeckels ein Epoxidklebstoff, insbesondere ein snap-cure Epoxidklebstoff oder ein silbergefülltes Epoxidharz, auf den Gehäuseboden aufgetragen wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein silikonbasierter Klebstoff als zweites Verbindungsmaterial für die Verbindung zwischen der dem Gehäuseboden abgewandten Oberfläche des Mikrofonbauelements und dem Gehäusedeckel verwendet.
  11. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine FOW-Folie als zweites Verbindungsmaterial verwendet wird und dass die FOW-Folie auf die Oberfläche des Mikrofonbauelements aufgebracht und im Bereich der Mikrofonmembran geöffnet wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine FOW-Folie als zweites Verbindungsmaterial verwendet wird und dass die FOW-Folie auf die Innenseite des Gehäusedeckels aufgebracht wird und im Bereich der Mikrofonmembran geöffnet wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als erstes Verbindungsmaterial eine Premoldmasse auf den Gehäuseboden aufgebracht wird, aus der die Seitenwandung für das Gehäuse gebildet wird, und dass als Gehäusedeckel ein zweiter flächiger Träger verwendet wird.
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