DE112016001352B4 - Eingebettete Schaltung in einer MEMS-Vorrichtung - Google Patents

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Abstract

Mikroelektromechanisches-System-Mikrofon (500), MEMS-Mikrofon, umfassend:eine gedruckte Leiterplatte, PCB, als Basis (508), wobei die Basis-PCB (508) Kundenpads (518) aufweist;mindestens eine Wand (506), die mit der Basis-PCB (508) mechanisch und elektrisch verbunden ist;eine Deckel-PCB (504), die zumindest mit einer Wand (506) mechanisch und elektrisch verbunden ist, wobei die Deckel-PCB (504) eine Öffnung (510) aufweist, die sich hindurch erstreckt;ein elektrisch leitfähiges Durchkontaktierungsloch (509), das sich durch die Wand erstreckt und die Deckel-PCB (504) mit der Basis-PCB (508) elektrisch verbindet;eine integrierte Schaltung (512), die in den Deckel (504) eingebettet und mit dem elektrisch leitfähigen Durchkontaktierungsloch (509) verbunden ist, wobei die integrierte Schaltung (512) mit dem elektrisch leitfähigen Durchkontaktierungsloch (509) mittels einer elektrischen Bahn, die in der Deckel-PCB (504) eingebettet ist, elektrisch verbunden ist;eine MEMS-Vorrichtung (502), die mit der integrierten Schaltung (512) in der Deckel-PCB (504) elektrisch verbunden und über der Öffnung (510) angeordnet ist, so dass Schallenergie durch die MEMS-Vorrichtung (502) in ein elektrisches Signal umgewandelt und zu der integrierten Schaltung (512) übertragen wird, wobei die integrierte Schaltung (512) die Signale verarbeitet und die verarbeiteten Signale über das elektrisch leitfähige Durchkontaktierungsloch (509) zu den Kundenpads (518) sendet, wobei die MEMS-Vorrichtung (502) mit der Basis-PCB (508) über eine Lötverbindung verbunden ist, und wobei die elektrische Verbindung zwischen MEMS-Vorrichtung (502) und Basis-PCB (508) nicht über eine Drahtverbindung erfolgt;so dass das elektrisch leitfähige Durchkontaktierungsloch (509) einen elektrischen Pfad zum Weiterleiten der verarbeiteten Signale bildet.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Diese Anmeldung betrifft akustische Vorrichtungen und insbesondere die Anordnung von integrierten Schaltungen an oder in diesen Vorrichtungen.
  • Hintergrund der Erfindung
  • MEMS-Vorrichtungen (mikroelektromechanisches System) beinhalten Mikrofone und Lautsprecher, um nur zwei Beispiele zu nennen. Im Falle eines MEMS-Mikrofons tritt Schallenergie durch eine Schallöffnung ein und bringt eine Membran zum Schwingen, und diese Aktion erzeugt eine entsprechende Änderung in einem elektrischen Potential (Spannung) zwischen der Membran und einer Rückwand, die nahe der Membran angeordnet ist. Diese Spannung repräsentiert die Schallenergie, die aufgenommen wurde. In der Regel wird die Spannung dann zu einer elektrischen Schaltung (z. B. einer integrierten Schaltung wie beispielsweise einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC)) übertragen. Die weitere Verarbeitung des Signals kann dann in der integrierten Schaltung durchgeführt werden. So können beispielsweise Verstärkungs- oder Filterfunktionen an dem Spannungssignal in der integrierten Schaltung durchgeführt werden.
  • Die Komponenten des Mikrofons sind üblicherweise auf einer gedruckten Leiterplatte (PCB) angeordnet, die außerdem elektrische Verbindungen zwischen den Mikrofonkomponenten sowie eine physische Halterung für diese Komponenten bereitstellen kann. Die integrierte Schaltung weist üblicherweise eine signifikante Größe auf, so dass die gesamten Abmessungen der MEMS-Vorrichtung zumindest zum Teil von der Größe der integrierten Schaltung abhängen.
  • Bei vielen Anwendungen ist es wünschenswert, die Größe der MEMS-Vorrichtung so klein wie möglich zu gestalten, und der oben beschriebene Aufbau dieser Vorrichtungen hat Probleme hinsichtlich der Reduzierung der Größe von Vorrichtungen verursacht. Wenn die MEMS-Vorrichtung beispielsweise in einem Mobiltelefon oder einem externen Headset eingesetzt wird, ist es meist erwünscht, die Vorrichtung so klein wie möglich zu gestalten. Da die integrierte Schaltung bisher stets auf der Leiterplatte implementiert wurde, konnte die Gesamtgröße der Vorrichtung nur bis zu einer gewissen Grenze reduziert werden.
  • Aufgrund dieser Nachteile wurde in früheren Ansätzen nicht ausreichend auf die oben erwähnten Probleme eingegangen und die Unzufriedenheit der Anwender mit diesen früheren Ansätzen hat zugenommen.
  • Die Druckschriften US 2014/0 037 115 A1 , US 2013 / 0 193 533 A1 , WO 2015/ 031 711 A1 und US 2012 / 0 087 521 A1 offenbaren MEMS-Vorrichtungen auf Basis-Leiterplatten. Die DE 10 2013 207 975 A1 zeigt Halbleiterschaltungen für ein MEMS-Mikrofon und die US 2007 / 0 132 536 A1 offenbart gedruckte Schaltungen mit eingebetteten elektronischen Komponenten.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Für ein umfassenderes Verständnis der Offenlegungsschrift sollte auf die folgende ausführliche Beschreibung sowie die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen werden:
    • 1 ist ein Blockdiagramm einer MEMS-Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
    • 2A und 2B sind Blockdiagramme von MEMS-Vorrichtungen, wobei der MEMS-Chip in diesen Vorrichtungen in einer ersten Ausrichtung angeordnet ist, gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
    • 3A und 3B sind Blockdiagramme von MEMS-Vorrichtungen, wobei der MEMS-Chip in diesen Vorrichtungen in einer zweiten Ausrichtung angeordnet ist, gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
    • 4 ist eine Querschnittdarstellung eines Abschnitts einer MEMS-Vorrichtung oder -Anordnung, die eine vergrößerte Ansicht einer eingebetteten integrierten Schaltung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 5 umfasst eine Querschnittdarstellung eines Abschnitts einer MEMS-Vorrichtung oder -Anordnung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
    • 6 umfasst eine Querschnittdarstellung eines Abschnitts einer MEMS-Vorrichtung oder -Anordnung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
    • 7 umfasst eine Querschnittdarstellung eines Abschnitts einer MEMS-Vorrichtung oder -Anordnung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
    • 8 umfasst eine Querschnittdarstellung eines Abschnitts einer MEMS-Vorrichtung oder -Anordnung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
    • 9 umfasst eine Querschnittdarstellung eines Abschnitts einer MEMS-Vorrichtung oder -Anordnung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
    • 10 umfasst eine Querschnittdarstellung eines Abschnitts einer MEMS-Vorrichtung oder -Anordnung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
    • 11 umfasst eine Querschnittdarstellung eines Abschnitts einer MEMS-Vorrichtung oder -Anordnung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
  • Fachleute werden anerkennen, dass die Elemente in den Figuren im Hinblick auf Einfachheit und Klarheit illustriert sind. Weiterhin erschließt sich, dass bestimmte Aktionen und/oder Schritte in einer bestimmten Ereignisreihenfolge beschrieben oder abgebildet sind, wobei sich Fachleuten erschließt, dass die genaue Einhaltung der Reihenfolge nicht zwingend erforderlich ist. Außerdem versteht sich, dass die hier verwendeten Begriffe und Ausdrücke die übliche Bedeutung aufweisen, wie es solchen Begriffen und Ausdrücken im Hinblick auf ihre entsprechenden Forschungs- und Untersuchungsbereiche beigemessen ist, sofern hierin keine andere spezifische Bedeutung dargelegt ist.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Die Erfindung stellt ein Mikroelektromechanisches-System-Mikrofon gemäß Anspruch 1 und ein Mikroelektromechanisches-System-Mikrofon gemäß Anspruch 4 bereit. Weiterbildungen davon sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • In einigen Ansätzen ist eine integrierte Schaltung (z. B. eine ASIC oder ähnliche Vorrichtung) oder andere elektrische Schaltungskomponente in der gedruckten Leiterplatte (PCB) einer akustischen Vorrichtung oder Anordnung eingebettet (z. B. einem MEMS-Mikrofon). In der hier verwendeten Bedeutung ist die integrierte Schaltung eine elektronische Vorrichtung, die in ihrem eigenen separaten Gehäuse angeordnet sein kann und separate Verarbeitungsfunktionen an einem eingehenden elektrischen Signal durchführt, wobei die Verarbeitungsfunktionen mehr als nur das Weiterleiten des Signals sind. Mit anderen Worten ist die integrierte Schaltung mehr als nur ein Übertragungsmedium.
  • In einigen Ausführungsbeispielen werden die Ausgangssignale der eingebetteten integrierten Schaltung (z. B. der ASIC) direkt in plattierte Durchkontaktierungslöcher in der PCB zu einer äu-ßeren Metallisierungsschicht gegenüber den individuellen Lötanschlüssen (z. B. auf der „Unterseite“ der PCB) geleitet. Außerdem werden die Signale zwischen der ASIC und dem MEMS-Chip direkt in plattierte Durchkontaktierungslöcher in der PCB zu der äußeren Metallisierungsschicht gegenüber den individuellen Lötanschlüssen (z. B. auf der „Oberseite“ der PCB) geleitet. Diese äußere Metallisierungsschicht („obere Schicht“) kann für die endgültige Mikrofonanordnung verwendet werden. In einigen Aspekten wird der MEMS-Chip auf die Oberseite der PCB montiert (z. B. entweder durch Flip-Chip-Bonding oder Chipbefestigung und Drahtbonden) und ein Deckel wird auf der Oberseite der PCB befestigt (z. B. durch Lot, Epoxid oder einen anderen Ansatz), um die MEMS-Vorrichtung (z. B. ein MEMS-Mikrofon) akustisch gegen die Umwelt abzudichten und zu schützen und eine weitere Montage bei einem Kunden zu ermöglichen. In anderen Aspekten kann eine Schnittstellenschicht (z. B. eine Weiterverteilungsschicht) verwendet oder auf der integrierten Schaltung angeordnet werden, und diese Schnittstellenschicht kann zwischen den Kontaktpads (der integrierten Schaltung) und der Basis (z. B. einer gedruckten Leiterplatte) angeordnet/eingebettet werden.
  • Bei einem Vorteil der vorliegenden Ansätze wird beträchtlich Platz eingespart, so dass die gesamte Vorrichtung in ihrer Größe reduziert werden kann. Der MEMS-Chip wird in einigen Beispielen zumindest zum Teil über der integrierten Schaltung angeordnet (z. B. entweder durch Flip-Chip-Bonding oder durch Drahtbonden an dem befestigten Chip), um diesen Platz einzusparen. In anderen Beispielen wird der MEMS-Chip vollständig über der eingebetteten integrierten Schaltung angeordnet (d.h. er deckt die eingebettete integrierte Schaltung vollständig ab). Die Schallöffnung ist durch die Basis der PCB (d.h. durch den Boden der PCB) oder durch den Deckel (d.h. durch die Abdeckung auf der Oberseite der Vorrichtung) angeordnet. Eine akustische Abdichtung kann vom Kunden auf derselben Seite wie die Schallöffnung der akustischen Vorrichtung oder Anordnung platziert werden. In anderen Aspekten wird eine doppelte Schallöffnung verwendet, um die Anwendung des Kunden abzudichten und den hinteren Raum der Vorrichtung zu vergrößern und dadurch die Leistung der Vorrichtung zu verbessern.
  • Da die Komponenten der akustischen Vorrichtung oder Anordnung (z. B. der MEMS-Chip und die integrierte Schaltung) in einigen Aspekten physisch übereinander gestapelt sind, kann die Vorrichtung kleinere Abmessungen aufweisen. In einem Beispiel wird eine Einsparung von etwa 30 % im Vergleich zu früheren Ansätzen erzielt. Es versteht sich, dass die integrierte Schaltung lediglich Platz einnimmt, der normalerweise nicht verwendet wird. Dadurch wird eine effizientere Anordnung der Komponenten erzielt.
  • In vielen dieser Ausführungsbeispiele beinhaltet ein MEMS-Mikrofon (mikroelektromechanisches System) eine gedruckte Leiterplatte, einen MEMS-Chip und eine integrierte Schaltung. Der MEMS-Chip wird auf einer Oberseite der gedruckten Leiterplatte angeordnet. Die integrierte Schaltung ist zumindest zum Teil in der gedruckten Leiterplatte angeordnet und erzeugt mindestens ein Ausgangssignal. Die Ausgangssignale der integrierten Schaltung werden direkt in mindestens einen Leiter zu Zugriffspads auf der gedruckten Leiterplatte geleitet, und die Zugriffspads sind auf einer Bodenseite der gedruckten Leiterplatte angeordnet, die sich gegenüber der Oberseite befindet.
  • In einigen Aspekten umfasst mindestens ein Leiter plattierte Durchkontaktierungslöcher und eine äußere Metallisierungsschicht auf der gedruckten Leiterplatte. In anderen Aspekten ist der MEMS-Chip auf der Oberseite der PCB montiert und ein Deckel ist an der Oberseite der PCB befestigt, um die MEMS-Vorrichtung gegen externe Elemente in der Umgebung akustisch abzudichten und zu schützen. In einigen Beispielen erstreckt sich eine Öffnung durch den Deckel und in anderen Beispielen erstreckt sich eine Öffnung durch die gedruckte Leiterplatte. In anderen Aspekten ist ein hinterer Raum zwischen der gedruckten Leiterplatte und dem MEMS-Chip angeordnet.
  • In einigen Beispielen ist die integrierte Schaltung zum Teil unter dem MEMS-Chip angeordnet. In anderen Beispielen ist die integrierte Schaltung vollständig unter dem MEMS-Chip angeordnet.
  • In einigen Aspekten ist die integrierte Schaltung eine anwenderspezifische integrierte Schaltung (Application Specific Integrated Circuit, ASIC). In anderen Aspekten beinhaltet die integrierte Schaltung leitfähige Pads, und eine Schnittstellenschicht ist zwischen den leitfähigen Pads und der integrierten Schaltung und der gedruckten Leiterplatte angeordnet. In einigen Aspekten handelt es sich bei der Schnittstellenschicht um eine Isolierschicht.
  • Nun wird unter Bezugnahme auf 1 ein Beispiel einer akustischen Vorrichtung oder Anordnung 100 mit einer eingebetteten integrierten Schaltung beschrieben. Die Vorrichtung 100 beinhaltet eine gedruckte Leiterplatte 108, eine Abdeckung oder einen Deckel 107, einen MEMS-Chip 102, der eine Rückwand 140 und eine Membran 141 aufweist, eine integrierte Schaltung 104, einen Anschlussbereich 116 und eine Schallöffnung 106, durch die Schall 118 in einen vorderen Raum 117 eintritt. Wenn der Schall (durch den mit 118 gekennzeichneten Pfeil angedeutet) in den vorderen Raum 117 eintritt, vibriert die Membran des MEMS-Chips 102 und ändert die Distanz zwischen der Membran 141 und der Rückwand 140. Dadurch ändert sich eine Spannung, die an der Rückwand 140 entsteht und die über den Leiter 110 zu der integrierten Schaltung 104 übertragen wird. Die integrierte Schaltung 104 führt eine Verarbeitung des Signals durch und anschließend wird das Signal zu dem Anschlussbereich 116 geleitet. Ein Kunde oder ein anderer Anwender kann an dem Bereich 116 auf das Signal zur weiteren Verarbeitung zugreifen. In einem Beispiel ist die Vorrichtung oder Anordnung 100 in einem Mobiltelefon eingesetzt, so dass der Bereich 116 die elektronischen Komponenten des Mobiltelefons elektrisch verbindet. Es sind auch andere Beispiele von Kunden- oder Endanwendergeräten möglich (z. B. Computer oder Headsets).
  • Der MEMS-Chip 102, die Rückwand und die Membran sind Komponenten, die Fachleuten bekannt sind und üblicherweise in MEMS-Vorrichtungen verwendet werden, und werden hier nicht weiter beschrieben. Bei der integrierten Schaltung 104 handelt es sich um eine beliebige Schaltung, die eine beliebige Art von Funktionen durchführt (z. B. Verstärkung). Die integrierte Schaltung 104 kann eine beliebige Form oder Konfiguration aufweisen.
  • Es versteht sich, dass, obwohl hier ein Mikrofon abgebildet und beschrieben wird, auch andere Beispiele von MEMS-Vorrichtungen entsprechend den hierin beschriebenen Ansätzen verwendet werden können. Außerdem versteht sich, dass die Anordnung der integrierten Schaltung 104 so dargestellt ist, dass sie sich zumindest zum Teil unter dem MEMS-Chip 102 befindet. Allerdings versteht sich, dass die integrierte Schaltung 104 auch vollständig oder gar nicht unter dem MEMS-Chip 102 angeordnet werden kann. Ferner ist die integrierte Schaltung 104 zwar rechtwinklig dargestellt, doch versteht sich, dass die integrierte Schaltung 104 auch mit einer anderen Form und geeigneten Abmessungen ausgeführt werden kann. Außerdem versteht sich, dass mehrere integrierte Schaltungen und/oder passive Vorrichtungen in die Basis-PCB eingebettet werden können.
  • Die PCB 108 beinhaltet Lötmaskenschichten 112 und 113, Metallschichten 114 und 115, Durchgangslöcher 130, die mit einem leitenden Metall gefüllt oder plattiert sind, und eine innere PCB-Schicht 109 (die z. B. aus einem gewebten Glas-Epoxid-Verbundmaterial besteht, wie beispielsweise einem SR-4-Laminatmaterial oder BT-Epoxid). Ein Draht oder ein anderer Leiter 110 verbindet den MEMS-Chip 102 mit der integrierten Schaltung 104 durch die erste Metallschicht 114. Der Ausgang der integrierten Schaltung 104 ist elektrisch mit dem Bereich 116 über die erste Metallschicht 114, die Durchgangslöcher 130 und die zweite Metallschicht 115 verbunden. Es versteht sich, dass zahlreiche Herstellungsansätze genutzt werden können, um die Vorrichtung 100 und die PCB 108 zu produzieren. Außerdem versteht sich, dass andere Schichten, Konfigurationen, Abmessungen und Konstruktionsmaterialien möglich sind. In anderen Aspekten kann eine Schnittstellenschicht (z. B. eine Weiterverteilungsschicht) auf der integrierten Schaltung 104 verwendet oder angeordnet werden, und diese Schnittstellenschicht kann zwischen den Kontaktpads (der integrierten Schaltung) und der ersten Metallschicht der PCB 108 angeordnet/eingebettet werden.
  • 2A, 2B, 3A, 3B und 4 sind Beispiele für akustische Vorrichtungen oder Anordnungen (z. B. MEMS-Mikrofone), die eingebettete integrierte Schaltungen enthalten. Wie bei dem Beispiel aus 1 versteht sich, dass, obwohl hier ein Mikrofon dargestellt ist, auch andere Beispiele von MEMS-Vorrichtungen entsprechend den hierin beschriebenen Ansätzen verwendet werden können. Außerdem versteht sich, dass die Anordnung der integrierten Schaltung so dargestellt ist, dass sie sich zumindest zum Teil unter dem MEMS-Chip befindet. Allerdings versteht sich, dass die integrierte Schaltung auch vollständig oder gar nicht unter dem MEMS-Chip angeordnet werden kann. Zwar ist die integrierte Schaltung rechtwinklig dargestellt, doch versteht sich, dass die integrierte Schaltung auch mit einer anderen Form und geeigneten Abmessungen ausgeführt werden kann.
  • Unter Bezug auf 2A wird ein Beispiel einer akustischen Vorrichtung oder Anordnung 200 (z. B. ein MEMS-Mikrofon) mit einer eingebetteten integrierten Schaltung beschrieben. Die Vorrichtung 200 beinhaltet eine gedruckte Leiterplatte 202, eine Abdeckung 201, einen MEMS-Chip 204 (der eine Rückwand 206 und eine Membran 208 aufweist), eine integrierte Schaltung 210, eine akustische Abdichtung 212, Anschlusspads 214 und eine Schallöffnung 216, durch die Schall 218 in einen vorderen Raum 220 eintritt. Außerdem ist ein hinterer Raum 222 vorhanden. Wenn der Schall (durch den mit 218 gekennzeichneten Pfeil angedeutet) in den vorderen Raum 220 eintritt, vibriert die Membran und ändert die Distanz zwischen der Membran 208 und der Rückwand 206. Dadurch ändert sich eine Spannung, die an der Rückwand 206 entsteht und die über Leiter 224 zu der integrierten Schaltung 210 übertragen wird. Die integrierte Schaltung 210 führt eine Verarbeitung des Signals durch und überträgt es an die Pads 214 über Leiter 226. Bei den Pads 214 kann es sich um einen leitfähigen Bereich handeln, an dem Elektronikteile eines Kundengeräts (z. B. Mobiltelefon oder Computer) angeschlossen werden können. Ein Kunde kann auf die Spannung an den Pads 214 zur weiteren Übertragung oder Verwendung des Signals zugreifen.
  • Bei der gedruckten Leiterplatte 202 handelt es sich um einen beliebigen Typ einer gedruckten Leiterplatte, der so bemessen ist, dass er die integrierte Schaltung 210 halten kann. So kann die PCB beispielsweise Lötmaskenschichten und Metallisierungsschichten aufweisen, wie oben unter Bezug auf 1 beschrieben.
  • Der MEMS-Chip 204, die Rückwand 206 und die Membran 208 sind Komponenten, die Fachleuten bekannt sind und üblicherweise in MEMS-Vorrichtungen verwendet werden, und werden hier nicht weiter beschrieben. Bei der integrierten Schaltung 210 handelt es sich um eine beliebige Schaltung, die eine beliebige Art von Funktionen durchführt (z. B. Verstärkung). Die integrierte Schaltung 210 kann eine beliebige Form oder Konfiguration aufweisen. Die akustischen Abdichtungen 212 bieten eine akustische Abdichtung zwischen dem vorderen Raum 220 und dem hinteren Raum 222, wie Fachleuten bekannt ist. Die Leiter 224 und 226 bestehen aus einem beliebigen leitfähigen Material, um eine elektrische Verbindung zu ermöglichen. In einem Beispiel sind die Leiter 224 Drahtverbindungen und die Leiter 226 sind Durchgangslöcher, die ein Metall (z. B. Kupfer) beinhalten, um die elektrische Verbindung zu ermöglichen. In anderen Aspekten kann eine Schnittstellenschicht (z. B. eine Weiterverteilungsschicht) auf der integrierten Schaltung 210 verwendet oder angeordnet werden, und diese Schnittstellenschicht kann zwischen den Kontaktpads (der integrierten Schaltung) und der ersten Metallschicht der PCB 202 angeordnet/eingebettet werden.
  • Unter Bezug auf 2B wird ein weiteres Beispiel einer akustischen Vorrichtung oder Anordnung 250 (z. B. ein MEMS-Mikrofon) mit einer eingebetteten integrierten Schaltung beschrieben. Das Beispiel aus 2B ist ähnlich dem Beispiel aus 2A mit der Ausnahme, dass die untere Öffnung aus 2A jetzt durch eine obere Öffnung ersetzt ist und der Schall durch die Oberseite der Vorrichtung 250 eintritt.
  • Genauer gesagt beinhaltet die Vorrichtung 250 eine gedruckte Leiterplatte 252, eine Abdeckung 251, einen MEMS-Chip 254 (der eine Rückwand 256 und eine Membran 258 aufweist), eine integrierte Schaltung 260, eine akustische Abdichtung 262, Anschlusspads 264 und eine obere Schallöffnung 266, durch die Schall 268 in einen vorderen Raum 270 eintritt. Außerdem ist ein hinterer Raum 272 vorhanden. Wenn der Schall 268 in den vorderen Raum 270 eintritt, vibriert die Membran 258 und ändert die Distanz zwischen der Membran 258 und der Rückwand 256. Dadurch ändert sich eine Spannung, die an der Rückwand 256 entsteht und die über Leiter 274 zu der integrierten Schaltung 260 übertragen wird. Die integrierte Schaltung 260 führt eine Verarbeitung des Signals durch und überträgt es an die Pads 264 über Leiter 276. Ein Kunde oder Anwender kann auf die Spannung an den Pads 264 zur weiteren Verarbeitung zugreifen. Die Komponenten arbeiten auf ähnliche Weise wie die aus 2A und ihre Funktionsweise wird nicht weiter beschrieben. Auch die Anordnung der integrierten Schaltung innerhalb der PCB 252 ist ähnlich wie die oben unter Bezug auf 2A beschriebene Anordnung und wird nicht weiter beschrieben. In anderen Aspekten kann eine Schnittstellenschicht (z. B. eine Weiterverteilungsschicht) auf der integrierten Schaltung 210 verwendet oder angeordnet werden, und diese Schnittstellenschicht kann zwischen den Kontaktpads (der integrierten Schaltung) und der ersten Metallschicht der PCB 252 angeordnet/eingebettet werden.
  • Unter Bezug auf 3A wird ein Beispiel einer akustischen Vorrichtung oder Anordnung 300 (z. B. ein MEMS-Mikrofon) mit einer eingebetteten integrierten Schaltung beschrieben. Die Vorrichtung oder Anordnung 300 beinhaltet eine gedruckte Leiterplatte 302, eine Abdeckung 301, einen MEMS-Chip 304, der eine Rückwand 308 und eine Membran 306 aufweist, eine integrierte Schaltung 310, eine akustische Abdichtung 312, Anschlusspads 314 und eine obere Schallöffnung 316, durch die Schall 318 in einen vorderen Raum 320 eintritt. Ein hinterer Raum 322 erstreckt sich zwischen dem MEMS-Chip 304 und der PCB 302. Ein Hohlraum erstreckt sich durch die PCB 302. In einigen Aspekten kann eine Kundengeräteplatte mit einem weiteren Hohlraum mit der PCB 302 verbunden werden, um einen noch größeren hinteren Raum zu bieten. Der vergrößerte hintere Raum sorgt für eine verbesserte Leistung der Vorrichtung 300. Es versteht sich, dass die Abmessungen, Formen und andere Konfigurationsmerkmale für die Hohlräume, die den vergrö-ßerten hinteren Raum umfassen, variieren können, um die Leistungsanforderungen des Systems zu erfüllen.
  • Wenn der Schall 318 in den vorderen Raum 320 eintritt, vibriert die Membran 306 und ändert die Distanz zwischen der Membran 306 und der Rückwand 308. Dadurch ändert sich eine Spannung, die an der Rückwand 308 entsteht und die über Leiter 324 zu der integrierten Schaltung 310 übertragen wird. Die integrierte Schaltung 310 führt eine Verarbeitung des Signals durch und überträgt es an die Pads 314 über Leiter 326. Bei den Pads 314 kann es sich um leitfähige Bereiche handeln, an welchen ein Kunde oder Anwender anwendungsspezifische Elektronik anschließen kann (z. B. von einem Mobiltelefon oder Computer). Ein Kunde oder Anwender kann auf die Spannung an den Pads 314 zur weiteren Verarbeitung zugreifen.
  • Bei der gedruckten Leiterplatte 302 handelt es sich um einen beliebigen Typ einer gedruckten Leiterplatte, der so bemessen ist, dass er die integrierte Schaltung 310 halten kann. Ein Beispiel einer PCB wurde oben unter Bezug auf 1 beschrieben.
  • Der MEMS-Chip 304, die Rückwand 308 und die Membran 306 sind Komponenten, die Fachleuten bekannt sind und üblicherweise in MEMS-Vorrichtungen verwendet werden, und werden hier nicht weiter beschrieben. Bei der integrierten Schaltung 310 handelt es sich um eine beliebige Schaltung, die eine beliebige Art von Funktion durchführt (z. B. Verstärkung). Die integrierte Schaltung 310 kann eine beliebige Form oder Konfiguration aufweisen. Die akustischen Abdichtungen 312 bieten eine akustische Abdichtung zwischen dem vorderen Raum 320 und dem hinteren Raum 322, wie Fachleuten bekannt ist. Die Leiter 324 und 326 bestehen aus einem beliebigen Typ von leitfähigem Material, um eine elektrische Verbindung zu ermöglichen. In einem Beispiel sind die Leiter 324 und 326 Durchgangslöcher, die ein Metall (z. B. Kupfer) beinhalten, um die elektrische Verbindung zu ermöglichen. In anderen Aspekten kann eine Schnittstellenschicht (z. B. eine Weiterverteilungsschicht) auf der integrierten Schaltung 310 verwendet oder angeordnet werden, und diese Schnittstellenschicht kann zwischen den Kontaktpads (der integrierten Schaltung) und der ersten Metallschicht der PCB 302 angeordnet/eingebettet werden.
  • Unter Bezug auf 3B wird ein weiteres Beispiel einer akustischen Vorrichtung oder Anordnung 350 (z. B. ein MEMS-Mikrofon) mit einer eingebetteten integrierten Schaltung beschrieben. Das Beispiel aus 3B ist ähnlich dem Beispiel aus 3A mit der Ausnahme, dass die obere Öffnung aus 3A jetzt durch eine untere Öffnung ersetzt ist und der Schall durch die Oberseite der Vorrichtung eintritt.
  • Genauer gesagt beinhaltet die Vorrichtung 350 eine gedruckte Leiterplatte 352, eine Abdeckung 351, einen MEMS-Chip 354, der eine Rückwand 358 und eine Membran 356 aufweist, eine integrierte Schaltung 360, eine akustische Abdichtung 362, Anschlusspads 364 und eine untere Schallöffnung 366, durch die Schall 368 in einen vorderen Raum 370 eintritt. Außerdem ist ein hinterer Raum 372 vorhanden. Wenn der Schall 368 in den vorderen Raum 370 eintritt, vibriert die Membran 356 und ändert die Distanz zwischen der Membran 356 und der Rückwand 358. Dadurch ändert sich eine Spannung, die an der Rückwand 358 entsteht und die über Leiter zu der integrierten Schaltung 360 übertragen wird. Die integrierte Schaltung 360 führt eine Verarbeitung des Signals durch und überträgt es an die Pads 364 über Leiter 376. Ein Kunde kann auf die Spannung an den Pads 364 zur weiteren Verarbeitung zugreifen. Die Komponenten des Systems aus 3B arbeiten auf ähnliche Weise wie die aus 3A und ihre Funktionsweise wird hier nicht weiter beschrieben. In anderen Aspekten kann eine Schnittstellenschicht (z. B. eine Weiterverteilungsschicht) auf der integrierten Schaltung 310 verwendet oder angeordnet werden, und diese Schnittstellenschicht kann zwischen den Kontaktpads (der integrierten Schaltung) und der ersten Metallschicht der PCB 352 angeordnet/eingebettet werden.
  • In anderen Aspekten können die hier verwendeten integrierten Schaltungen eine Vielfalt von verschiedenen Formen und Strukturen annehmen. So hat beispielsweise in einem Aspekt die integrierte Schaltung (z. B. eine ASIC) eine aktive elektrische Schaltung (z. B. Widerstände oder Kondensatoren) und/oder elektrische Anschlüsse auf nur einer Seite. Durch diese Anordnung sind die integrierten Schaltungen weniger teuer als integrierte Schaltungen, die eine aktive Schaltung und/oder elektrische Anschlüsse auf beiden Seiten aufweisen. In anderen Aspekten kann die Basis-PCB auch eingebettete Chip-Kondensatoren oder Widerstände aufweisen, um die akustische oder elektrische (z. B. HF-Immunität) Leistung zu verbessern.
  • In anderen Aspekten weist die integrierte Schaltung keine offenen Löcher oder Öffnungen auf, die darin oder hindurch ausgebildet sind. Die Abwesenheit von Löchern, die sich durch die integrierte Schaltung erstrecken, ist von Vorteil, da Silizium in der Regel teuer ist und es unter manchen Umständen von Vorteil ist, dass akustische Löcher (z. B. Öffnungen) nur durch die gedruckte Leiterplatte (PCB) und nicht durch die integrierte Schaltung ausgebildet sind.
  • In den hier beschriebenen beispielhaften akustischen Anordnungen kann eine Schnittstellenschicht (z. B. eine Weiterverteilungsschicht) auf der integrierten Schaltung verwendet oder angeordnet werden, und diese Schnittstellenschicht kann zwischen den Kontaktpads (der integrierten Schaltung) und der Basis (z. B. einer gedruckten Leiterplatte) angeordnet/eingebettet werden. Unter Bezug auf 4 wird ein Beispiel einer solchen Anordnung beschrieben. Es versteht sich, dass diese Anordnung - die detailliert in 4 dargestellt ist - auch auf die hier vorgestellten anderen Beispiele angewendet werden kann. Eine integrierte Schaltung 402 beinhaltet leitfähige Pads 404 und ist in einer Basis 403 (z. B. einer PCB) angeordnet. Die Pads 404 sind in einem Aspekt Metallpads und können aus Aluminium bestehen. Andere Beispiele von leitfähigen Materialien können ebenfalls verwendet werden. Eine Isolierschicht 406 (ein Teil der integrierten Schaltung 402) ist oberhalb und über der integrierten Schaltung 402 angeordnet. Elektrisch leitfähige Durchgangslöcher 408 erstrecken sich durch die Isolierschicht 406. Leitfähige Weiterverteilungspads 410 (z. B. aus Kupfer) sind auf der Isolierschicht 406 angeordnet und mit den Durchgangslöchern 408 verbunden. Ein lasergebohrtes Durchgangsloch (in 4 nicht dargestellt), das mit Kupfer plattiert ist, verbindet die erste Schicht der PCB mit dem RDL-Pad.
  • In einem speziellen Beispiel ist die integrierte Schaltung 402 eine ASIC, welche die RDL-Cu-Pads 410 und Aluminiumpads 404 beinhaltet. Die Isolierschicht 406 bietet eine Schnittstelle von den Pads 404 auf der ASIC 402 zur Basis 403 (z. B. einer PCB), in der die ASIC 402 eingebettet ist. Die Isolierschicht 406 weist Öffnungen zu den Aluminiumpads 404 auf. In einem Aspekt sind die Kupferpads 410 größer (d.h. haben einen größeren Oberflächenbereich oder eine größere Querschnittsfläche) als die Aluminiumpads 404. Die Aluminiumpads 404 und die Kupfer-RDL-Pads 410 werden unter Verwendung von Durchgangsöffnungen/Löchern 408 durch die Isolierschicht 406 verbunden.
  • Die RDL-Pads 410 auf der ASIC 402 bieten eine vorteilhafte Schnittstelle zwischen der integrierten Schaltung 402 und der Basis 403 (z. B. eine PCB). In dieser Hinsicht wird bei der PCB-Verarbeitung im Allgemeinen die Kupferplattierung eingesetzt. Eine gute Haftung und/oder eine gute Schnittstelle/Verbindung werden erzielt, wenn beispielsweise der PCB-Kupferdurchgang direkt mit einer anderen Kupferschicht (d.h. dem Kupfer-RDL-Pad 410) in Kontakt gebracht wird. Mit anderen Worten wird, nachdem die ASIC in das PCB-Material eingebettet wurde, ein Loch lasergebohrt, so dass eine Öffnung zu dem Kupferpad auf der RDL-Schicht entsteht. Die PCB-Platte mit der eingebetteten ASIC und den lasergebohrten Löchern wird anschließend in ein Kupferplattierungsbad platziert, um die Wände des lasergebohrten Lochs zu plattieren. Dadurch wird eine physisch sichere und elektrisch ausreichende Verbindung zwischen der elektrischen Schaltung der PCB, den Kupfer-RDL-Pads und den Verbindungspads auf der ASIC hergestellt.
  • In anderen Aspekten ist die integrierte Schaltung 402 vollständig in die Basis/PCB laminiert, wobei keine Luftporen rund um die integrierte Schaltung 402 beabsichtigt sind. Mit „Laminieren“ ist gemeint, dass Materialien (wie beispielsweise Epoxidlaminat, Kupfer und Kleber) übereinander geschichtet und in einer Presse unter Einsatz von Temperatur, Druck und potentiell einer Vakuumumgebung platziert werden. Dadurch erhält das Paket eine bessere mechanische Stabilität und anzunehmenderweise eine Leistung mit besserer Zuverlässigkeit als ein Paket, das Raum/Luftporen rund um die integrierte Schaltung 402 aufweist.
  • Wie in 5 dargestellt, beinhaltet ein MEMS-Mikrofon 500 eine MEMS-Vorrichtung 502, einen Deckel 504, Wände 506, ein plattiertes Durchkontaktierungsloch 509, eine gedruckte Leiterplattenbasis 508. Eine Schallöffnung 510 erstreckt sich durch den Deckel 504. Der Deckel 504 in diesem Beispiel ist eine gedruckte Leiterplatte. Eine integrierte Schaltung 512 (z. B. eine anwenderspezifische integrierte Schaltung (ASIC)) ist in den Deckel 504 eingebettet. Mit „eingebettet“ ist gemeint, dass die integrierte Schaltung 512 vollständig von dem Deckel 504 umgeben ist. Drahtverbindungen 514 verbinden die MEMS-Vorrichtung 502 mit dem Deckel 504 (bei dem es sich in einem Aspekt um eine gedruckte Leiterplatte mit leitfähigen und nicht leitfähigen Schichten handelt). Innere Verdrahtungsanschlüsse 516 verbinden die Drahtverbindungen 514 mit der integrierten Schaltung 512. Metallbahnen 517 verbinden die integrierte Schaltung 512 mit dem plattierten Durchkontaktierungsloch 509. Das plattierte Durchkontaktierungsloch 509 verbindet die Kundenlötpads 518 über Verbindungen in einer Basis 508, bei der es sich in einem Aspekt um eine gedruckte Leiterplatte handelt. Das Durchkontaktierungsloch 509 ist in einem Beispiel eine hohle oder gefüllte zylindrische Öffnung, die mit einem elektrisch leitfähigen Metall gefüllt ist, das die Übertragung von Signalen ermöglicht.
  • Die MEMS-Vorrichtung 502 beinhaltet eine Membran und eine Rückwand. Schallenergie bewegt die Membran und dies erzeugt ein elektrisches Signal. Das elektrische Signal wird über Drahtverbindungen 514 und Verbindungen 516 zu der integrierten Schaltung 512 übertragen. Von der integrierten Schaltung 512 wird das Signal zu den plattierten Durchgangsbohrungen 509 über Verdrahtungsmetallbahnen 517 übertragen. Das Durchkontaktierungsloch 509 überträgt die Signale über Verbindungen 521 in der Basis 508 und zu Kundenlötpads 518, an welchen elektronische Geräte von Kunden angeschlossen werden können. Lot 522 verbindet die Wände 506 mit der Basis 508 und dem Deckel 504. Wie dargestellt, sind die Pads 518 so angeschlossen, dass sie dasselbe elektrische Signal erhalten, doch empfangen die Pads im Allgemeinen separate Signale. Die Konfiguration aus 5 ist eine MEMS-auf-Deckel-Konfiguration, in der die elektrischen Signale, die von der MEMS-Vorrichtung 502 erzeugt werden, an eine eingebettete ASIC in dem Deckel 504 und dadurch an Kundenlötpads 518 über das Durchkontaktierungsloch 509 und die elektrischen Verbindungen in der Basis 508 gesendet werden.
  • Unter Bezug auf 6 wird nun ein weiteres Beispiel eines Mikrofons 600 beschrieben. Das Mikrofon 600 ist ähnlich dem Mikrofon 500 aus 5 mit der Ausnahme, dass die MEMS-Vorrichtung 602 umgedreht ist (relativ zur Position der MEMS-Vorrichtung 502 in 5), so dass sie direkt mit der Deckel-PCB 604 über Lot 632 verbunden werden kann (ohne den Einsatz von Bleidrähten). Gleich nummerierte Elemente in 5 entsprechen gleich nummerierten Elementen in 6 und diese Beschreibungen werden hier nicht wiederholt. Im Betrieb ist der elektrische Signalpfad von der MEMS-Vorrichtung 602 zu Kundenpads 618 derselbe wie in der Vorrichtung in 5 mit der Ausnahme, dass die Drahtverbindungen in 6 nicht vorhanden sind.
  • Unter Bezug auf 7 wird ein Beispiel eines Mikrofons 700 beschrieben. Eine MEMS-Vorrichtung 702 ist mit einem Deckel 704 verbunden. Drahtverbindungen 706 verbinden die MEMS-Vorrichtung 702 mit einer integrierten Schaltung (z. B. ASIC) 708. Die integrierte Schaltung 708 ist in den Deckel 704 eingebettet. Mit „eingebettet“ ist gemeint, dass die integrierte Schaltung 708 vollständig von dem Deckel 704 umgeben ist. Ein geformter Becher 710 (der z. B. aus Kunststoff oder einem anderen geeigneten Material besteht) umschließt die MEMS-Vorrichtung 702. Der Becher 710 ist mit dem Deckel 704 über Lot und/oder Epoxid 711 verbunden, um nur zwei Beispiele zu nennen. Kundenlötpads 712 und elektrische Signale auf der Oberfläche des Bechers sind mit dem Deckel 704 verbunden. Die Konfiguration aus 7 ist eine MEMS-auf-Deckel-Konfiguration, in der die elektrischen Signale, die von der MEMS-Vorrichtung 702 erzeugt werden, an eine eingebettete ASIC in dem Deckel 704 und dadurch an Kundenlötpads 712 über den Becher 710 gesendet werden.
  • In Betrieb wird Schall von der MEMS-Vorrichtung 702 erfasst und in ein elektrisches Signal umgewandelt, das von der ASIC 708 verarbeitet wird und von elektrischen Bahnen auf der Oberfläche des Bechers zu Pads 712 geleitet wird.
  • Unter Bezug auf 8 wird nun ein weiteres Beispiel eines Mikrofons 800 beschrieben. Das Mikrofon 800 ist ähnlich dem Mikrofon 700 aus 7 mit der Ausnahme, dass die MEMS-Vorrichtung umgedreht ist, so dass sie über Lot oder Gold 832 direkt mit der Deckel-PCB 704 verbunden ist (ohne den Einsatz von Bleidrähten). Gleich nummerierte Elemente in 7 entsprechen gleich nummerierten Elementen in 8 und diese Beschreibungen werden hier nicht wiederholt.
  • Im Betrieb ist der elektrische Signalpfad von der MEMS-Vorrichtung 802 zu Kundenpads 812 derselbe wie in der Vorrichtung in 7 mit der Ausnahme, dass die Drahtverbindungen in 8 nicht vorhanden sind.
  • Unter Bezug auf 9 wird ein Beispiel eines Mikrofons 900 beschrieben. Das Mikrofon 900 beinhaltet eine Basis 902 (z. B. eine gedruckte Leiterplatte), eine MEMS-Vorrichtung 904 (einschließlich einer Membran und einer Rückwand) und eine Metallbüchse 906. Eine erste integrierte Schaltung (z. B. ASIC 908) ist in der Basis 902 eingebettet. Mit „eingebettet“ ist gemeint, dass die integrierte Schaltung 908 vollständig von der Basis 902 umgeben ist. Eine zweite integrierte Schaltung (z. B. ASIC 910) ist auf der Basis 902 angeordnet, jedoch nicht in die Basis 902 eingebettet.
  • Die Drahtverbindung 912 verbindet die MEMS-Vorrichtung 904 direkt mit der zweiten integrierten Schaltung 910. Die zweite integrierte Schaltung 910 ist mit der ersten integrierten Schaltung 908 über Lot 914 und elektrische Pfade 916 verbunden. Die erste integrierte Schaltung 910 ist über die elektrischen Pfade 920 mit Pads 918 verbunden. In einem Beispiel kann die erste (eingebettete) integrierte Schaltung 908 Verarbeitungsfunktionen durchführen, wie beispielsweise Verstärkung, Analog-zu-Digital-Wandlung, Empfindlichkeitseinstellung, digitale Signalverarbeitung, während die zweite (nicht eingebettete) integrierte Schaltung 910 Verarbeitungsfunktionen durchführen kann, wie beispielsweise Verstärkung, Analog-zu-Digital-Wandlung, Empfindlichkeitseinstellung, digitale Signalverarbeitung, Temperaturerfassung und chemische Erfassung. Weitere Beispiele sind möglich.
  • Es versteht sich, dass in den Beispielen aus 9, 10 und 11 die erste (eingebettete) integrierte Schaltung alternativ mit den Kundenpads verbunden sein kann, wie an anderer Stelle in dieser Beschreibung erläutert. So kann es sich bei der Basis 902 beispielsweise um eine gedruckte Leiterplatte handeln, und die gedruckte Leiterplatte hat eine erste Metallschicht, eine zweite Metallschicht und mindestens ein plattiertes Durchkontaktierungsloch, das sich durch die Basis 902 erstreckt. Die erste Metallschicht und die zweite Metallschicht sind mit gegenüberliegenden Endabschnitten des mindestens einen plattierten Durchkontaktierungslochs elektrisch verbunden. Die integrierte Schaltung kann eine Oberfläche aufweisen, die zu der ersten Metallschicht ausgerichtet ist. Die erste integrierte Schaltung 908 ist in der gedruckten Leiterplatte und zwischen der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht angeordnet. Das mindestens eine Ausgangssignal der ersten integrierten Schaltung 908 wird direkt von der Oberseite der ersten integrierten Schaltung 908 zu der ersten Metallschicht der gedruckten Leiterplatte geleitet, zu dem mindestens einen zweiten plattierten Durchkontaktierungsloch, zu der zweiten Metallschicht und anschließend zu den Kunden- (Zugangs-) Pads 918 auf der gedruckten Leiterplatte.
  • Unter Bezug auf 10 wird nun ein weiteres Beispiel eines Mikrofons 1000 beschrieben. Das Mikrofon 1000 beinhaltet eine Basis 1002 (z. B. eine gedruckte Leiterplatte), eine MEM-Vorrichtung 1004 (einschließlich einer Membran und einer Rückwand) und eine Metallbüchse 1006. Eine erste integrierte Schaltung (z. B. ASIC) 1008 ist in der Basis 1002 eingebettet. Eine zweite integrierte Schaltung (z. B. ASIC) 1010 ist auf der Basis 1002 angeordnet. Eine Drahtverbindung 912 verbindet die MEMS-Vorrichtung 1004 mit der Basis 1002 (einem Steckverbinder auf der Basis). Lot 1014 verbindet die Basis 1002 mit der ersten ASIC 1008. Die erste integrierte Schaltung 1008 ist über elektrische Verbindungen 1018 in der Basis 1002 mit Kundenpads 1016 verbunden. In einem Beispiel kann die erste (eingebettete) integrierte Schaltung 1008 Verarbeitungsfunktionen durchführen, wie beispielsweise Verstärkung, Analog-zu-Digital-Wandlung, Empfindlichkeitseinstellung, digitale Signalverarbeitung, während die zweite (nicht eingebettete) integrierte Schaltung 1010 Verarbeitungsfunktionen durchführen kann, wie beispielsweise Verstärkung, Analog-zu-Digital-Wandlung, Empfindlichkeitseinstellung, digitale Signalverarbeitung, Temperaturerfassung und chemische Erfassung. Weitere Beispiele sind möglich.
  • Unter Bezug auf 11 wird ein Beispiel eines Mikrofons 1100 beschrieben. Das Mikrofon 1100 beinhaltet eine Basis 1102 (z. B. eine gedruckte Leiterplatte), eine MEM-Vorrichtung 1104 (einschließlich einer Membran und einer Rückwand) und eine Metallbüchse 1106. Eine erste integrierte Schaltung (z. B. ASIC) 1108 ist in der Basis 1102 eingebettet. Eine zweite integrierte Schaltung (z. B. ASIC) 1110 ist auf der Basis 1102 angeordnet.
  • In diesem Beispiel ist die MEMS-Vorrichtung 1104 mit der Basis 1102 über Lot 1132 verbunden; die zweite integrierte Schaltung 1110 ist mit der Basis 1102 verbunden; die eingebettete erste integrierte Schaltung 1108 ist mit der Basis 1102 über elektrische Pfade 1112 (in der Basis 1102) verbunden; die erste integrierte Schaltung 1108 ist mit Kundenpads 1114 über elektrische Pfade 1116 (in der Basis 1102) verbunden; und die zweite integrierte Schaltung 1110 ist mit der Basis 1102 über Lot 1130 verbunden. In einem Beispiel kann die erste (eingebettete) integrierte Schaltung 1108 Verarbeitungsfunktionen durchführen, wie beispielsweise Verstärkung, Analog-zu-Digital-Wandlung, Empfindlichkeitseinstellung, digitale Signalverarbeitung, während die zweite (nicht eingebettete) integrierte Schaltung 1110 Verarbeitungsfunktionen durchführen kann, wie beispielsweise Verstärkung, Analog-zu-Digital-Wandlung, Empfindlichkeitseinstellung, digitale Signalverarbeitung, Temperaturerfassung und chemische Erfassung. Weitere Beispiele sind möglich.
  • Hierin wurden bevorzugte Ausführungsbeispiele dieser Erfindung beschrieben, einschließlich der besten den Erfindern bekannten Form zur Ausführung der Erfindung. Es versteht sich, dass die dargestellten Ausführungsbeispiele lediglich beispielhaft und nicht als einschränkend für den Geltungsbereich der Erfindung aufzufassen sind.

Claims (19)

  1. Mikroelektromechanisches-System-Mikrofon (500), MEMS-Mikrofon, umfassend: eine gedruckte Leiterplatte, PCB, als Basis (508), wobei die Basis-PCB (508) Kundenpads (518) aufweist; mindestens eine Wand (506), die mit der Basis-PCB (508) mechanisch und elektrisch verbunden ist; eine Deckel-PCB (504), die zumindest mit einer Wand (506) mechanisch und elektrisch verbunden ist, wobei die Deckel-PCB (504) eine Öffnung (510) aufweist, die sich hindurch erstreckt; ein elektrisch leitfähiges Durchkontaktierungsloch (509), das sich durch die Wand erstreckt und die Deckel-PCB (504) mit der Basis-PCB (508) elektrisch verbindet; eine integrierte Schaltung (512), die in den Deckel (504) eingebettet und mit dem elektrisch leitfähigen Durchkontaktierungsloch (509) verbunden ist, wobei die integrierte Schaltung (512) mit dem elektrisch leitfähigen Durchkontaktierungsloch (509) mittels einer elektrischen Bahn, die in der Deckel-PCB (504) eingebettet ist, elektrisch verbunden ist; eine MEMS-Vorrichtung (502), die mit der integrierten Schaltung (512) in der Deckel-PCB (504) elektrisch verbunden und über der Öffnung (510) angeordnet ist, so dass Schallenergie durch die MEMS-Vorrichtung (502) in ein elektrisches Signal umgewandelt und zu der integrierten Schaltung (512) übertragen wird, wobei die integrierte Schaltung (512) die Signale verarbeitet und die verarbeiteten Signale über das elektrisch leitfähige Durchkontaktierungsloch (509) zu den Kundenpads (518) sendet, wobei die MEMS-Vorrichtung (502) mit der Basis-PCB (508) über eine Lötverbindung verbunden ist, und wobei die elektrische Verbindung zwischen MEMS-Vorrichtung (502) und Basis-PCB (508) nicht über eine Drahtverbindung erfolgt; so dass das elektrisch leitfähige Durchkontaktierungsloch (509) einen elektrischen Pfad zum Weiterleiten der verarbeiteten Signale bildet.
  2. MEMS-Mikrofon nach Anspruch 1, wobei die integrierte Schaltung (512) eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung, ASIC, umfasst.
  3. MEMS-Mikrofon nach Anspruch 1, wobei MEMS-Vorrichtung (502) mit der Basis-PCB (508) über einen Leitungsdraht verbunden ist.
  4. Mikroelektromechanisches-System-Mikrofon (900), MEMS-Mikrofon, umfassend: eine gedruckte Leiterplatte, PCB, als Basis (902), wobei die Basis-PCB (902) Kundenpads (918) aufweist; eine erste integrierte Schaltung (908), die in die Basis-PCB (902) eingebettet ist; eine zweite integrierte Schaltung (910), die nicht in die Basis-PCB (902) eingebettet ist, sondern auf der Basis-PCB (902) angeordnet und elektrisch mit der ersten integrierten Schaltung (908) über Lot (914) oder einen elektrischen Pfad (916) verbunden ist; eine MEMS-Vorrichtung (904)), die mit einer oder beiden aus der ersten integrierten Schaltung (908) und der zweiten integrierten Schaltung (910) verbunden ist, wobei die MEMS-Vorrichtung (904) auf der Basis-PCB (902) angeordnet ist; so dass Schallenergie durch die MEMS-Vorrichtung (904) in ein elektrisches Signal umgewandelt und zu einer oder beiden aus der ersten integrierten Schaltung (908) und der zweiten integrierten Schaltung (910) zur Verarbeitung übertragen wird, wobei das verarbeitete Signal an den Kundenpads (918) auf der Basis-PCB (902) verfügbar gemacht wird; wobei die Basis-PCB (902) eine erste Oberfläche aufweist, die zu einem durch eine Abdeckung (906) und der Basis-PCB (902) definierten Hohlraum ausgerichtet ist, und eine zweite Oberfläche, die zu einer Außenseite des MEMS-Mikrofons (900) ausgerichtet ist, wobei die Basis-PCB (902) eine erste Metallschicht (114) und eine zweite Metallschicht (115) beinhaltet und eine Durchgangsöffnung (130) aufweist, die sich durch die Basis-PCB (902) erstreckt, wobei die erste Metallschicht (114) und die zweite Metallschicht (115) mit gegenüberliegenden Enden der Durchgangsöffnung (130) verbunden sind, wobei die erste integrierte Schaltung (908) zwischen der ersten Metallschicht (114) und der zweiten Metallschicht (115) angeordnet ist und wobei die zweite Metallschicht (115) mit Kundenpads (918) verbunden ist, wobei die erste integrierte Schaltung (908) mit der ersten Metallschicht (114) verbunden ist; so dass ein elektrischer Pfad von der ersten integrierten Schaltung (908) zu der ersten Metallschicht (114) durch die Durchgangsöffnung (130), zu der zweiten Metallschicht (115) und dann zu dem Kundenpad (918) gebildet wird.
  5. MEMS-Mikrofon nach Anspruch 4, wobei die erste integrierte Schaltung (908) eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung umfasst.
  6. MEMS-Mikrofon nach Anspruch 4, wobei die MEMS-Vorrichtung (904) mit der Basis-PCB (902) über einen Leitungsdraht verbunden ist.
  7. MEMS-Mikrofon nach Anspruch 4, wobei die MEMS-Vorrichtung (904) mit der Basis-PCB (902) über eine Lötverbindung verbunden ist.
  8. MEMS-Mikrofon nach Anspruch 1, wobei das elektrisch leitfähige Durchkontaktierungsloch (509) mit einem elektrisch leitfähigen Metall plattiert ist.
  9. MEMS-Mikrofon nach Anspruch 1, wobei das elektrisch leitfähige Durchkontaktierungsloch (509) hohl ist.
  10. MEMS-Mikrofon nach Anspruch 1, wobei das elektrisch leitfähige Durchkontaktierungsloch (509) gefüllt ist.
  11. MEMS-Mikrofon nach Anspruch 5, wobei die zweite integrierte Schaltung (910) eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung umfasst.
  12. MEMS-Mikrofon nach Anspruch 4, wobei die erste integrierte Schaltung (908) Verstärkung durchführt.
  13. MEMS-Mikrofon nach Anspruch 4, wobei die erste integrierte Schaltung (908) Analog-zu-Digital-Wandlung durchführt.
  14. MEMS-Mikrofon nach Anspruch 4, wobei die erste integrierte Schaltung (908) Empfindlichkeitseinstellung durchführt.
  15. MEMS-Mikrofon nach Anspruch 4, wobei die erste integrierte Schaltung (908) digitale Signalverarbeitung durchführt.
  16. MEMS-Mikrofon nach Anspruch 4, wobei die zweite integrierte Schaltung (910) Verstärkung durchführt.
  17. MEMS-Mikrofon nach Anspruch 4, wobei die zweite integrierte Schaltung (910) Analog-zu-Digital-Wandlung durchführt.
  18. MEMS-Mikrofon nach Anspruch 4, wobei die zweite integrierte Schaltung (910) Empfindlichkeitseinstellung durchführt.
  19. MEMS-Mikrofon nach Anspruch 4, wobei die zweite integrierte Schaltung (910) digitale Signalverarbeitung durchführt.
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