JP2015532548A - Ｍｅｍｓデバイス内の組込回路 - Google Patents

Ｍｅｍｓデバイス内の組込回路 Download PDF

Info

Publication number
JP2015532548A
JP2015532548A JP2015534645A JP2015534645A JP2015532548A JP 2015532548 A JP2015532548 A JP 2015532548A JP 2015534645 A JP2015534645 A JP 2015534645A JP 2015534645 A JP2015534645 A JP 2015534645A JP 2015532548 A JP2015532548 A JP 2015532548A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
integrated circuit
mems
circuit board
printed circuit
disposed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2015534645A
Other languages
English (en)
Inventor
サンドラ エフ フォス
サンドラ エフ フォス
ダニエル ギーゼッケ
ダニエル ギーゼッケ
Original Assignee
ノールズ エレクトロニクス，リミテッド ライアビリティ カンパニー
ノールズ エレクトロニクス，リミテッド ライアビリティ カンパニー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ノールズ エレクトロニクス，リミテッド ライアビリティ カンパニー, ノールズ エレクトロニクス，リミテッド ライアビリティ カンパニー filed Critical ノールズ エレクトロニクス，リミテッド ライアビリティ カンパニー
Publication of JP2015532548A publication Critical patent/JP2015532548A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00—Electrostatic transducers
    • H04R19/04—Microphones
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/02—Casings; Cabinets ; Supports therefor; Mountings therein
    • H04R1/04—Structural association of microphone with electric circuitry therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00—Electrostatic transducers
    • H04R19/005—Electrostatic transducers using semiconductor materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/04105—Bonding areas formed on an encapsulation of the semiconductor or solid-state body, e.g. bonding areas on chip-scale packages
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/18—High density interconnect [HDI] connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/20—Structure, shape, material or disposition of high density interconnect preforms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/18—High density interconnect [HDI] connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/23—Structure, shape, material or disposition of the high density interconnect connectors after the connecting process
    • H01L2224/24—Structure, shape, material or disposition of the high density interconnect connectors after the connecting process of an individual high density interconnect connector
    • H01L2224/241—Disposition
    • H01L2224/24135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/24145—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/18—High density interconnect [HDI] connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/23—Structure, shape, material or disposition of the high density interconnect connectors after the connecting process
    • H01L2224/25—Structure, shape, material or disposition of the high density interconnect connectors after the connecting process of a plurality of high density interconnect connectors
    • H01L2224/251—Disposition
    • H01L2224/2518—Disposition being disposed on at least two different sides of the body, e.g. dual array
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73267—Layer and HDI connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/1515—Shape
    • H01L2924/15151—Shape the die mounting substrate comprising an aperture, e.g. for underfilling, outgassing, window type wire connections
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R31/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

超小型電気機械システム（ＭＥＭＳ）マイクロホンは、プリント回路基板、ＭＥＭＳダイ、及び集積回路を含む。ＭＥＭＳダイは、プリント回路基板の上部面上に配置される。集積回路は、少なくとも部分的にプリント回路基板内に配置され、かつ少なくとも１つの出力信号を生成する。集積回路の少なくとも１つの出力信号は、少なくとも１つの導体の中に直接に経路指定されてプリント回路基板でアクセスパッドに至る。アクセスパッドは、プリント回路基板の上部面と反対の底部面上に配置される。集積回路は、導電性パッドを含み、インタフェース層が、集積回路の導電性パッドとプリント回路基板の間に配置される。【選択図】図１

Description

本出願は、音響デバイスに関し、より具体的には、これらのデバイスでの又はデバイス内への集積回路の配置に関する。
〔関連出願への相互参照〕
本特許はまた、その内容全体が引用によって本明細書に組み込まれる２０１２年９月２７日出願の「ＭＥＭＳデバイス内の組込回路」という名称の米国特許仮出願第６１／７０６，３５０号に対する「３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）」の下での利益を主張するものである。
超小型電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスは、２つの例を挙げるとマイクロホン及びスピーカを含む。ＭＥＭＳマイクロホンの場合に、音響エネルギは、音響ポートを通って入って振動板を振動させ、この作用は、振動板と振動板の近くに配置された裏板との間の電位（電圧）の対応する変化を生成する。この電圧は、受け入れた音響エネルギを表している。典型的に、電圧は、次に、電気回路（例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）のような集積回路）に伝達される。信号の更に別の処理は、電気回路上で行うことができる。例えば、増幅又はフィルタリング機能は、集積回路での電圧信号に対して行うことができる。
マイクロホンの構成要素は、典型的にプリント回路基板（ＰＣＢ）上に配置され、これはまた、マイクロホン構成要素間の電気的接続を与え、並びにこれらの構成要素のための物理的支持を与えることができる。集積回路は、典型的に、ＭＥＭＳデバイスの全体寸法が集積回路の大きさに少なくともいくらか依存するような有意な大きさのものである。
多くの用途では、ＭＥＭＳデバイスの大きさは、できるだけ小さいことが望ましく、これらのデバイスの上述のレイアウトは、デバイスの大きさを低減する際に問題を生じてきた。例えば、ＭＥＭＳデバイスが携帯電話又は外部ヘッドセットに配備される場合に、デバイスをできるだけ小さくすることが多くの場合に望ましい。集積回路は常に回路基板上に配備されたので、デバイスの全体サイズは、これまでのところでしか低減することができなかった。
これらの欠点のために、以前の手法は、上述の問題に十分に対処しておらず、これらの以前の手法へのユーザの不満が増加している。
本発明の開示をより完全に理解するために、以下の詳細説明及び添付の図面を参照されたい。
当業者は、図の要素は、簡潔化及び明瞭化のために例示されていることを認めるであろう。ある一定のアクション及び／又はステップは、特定の発生順序で説明又は描写される場合があるが、当業者は、シーケンスに関するそのような特殊性は必ずしも要求されないことを理解するであろうことは更に認められるであろう。本明細書に使用される用語及び表現は、特定の意味が本明細書に別途示された場合を除き、それらの対応するそれぞれの調査及び研究の分野に関してそのような用語及び表現に与えられるような通常の意味を有することも理解されるであろう。
本発明の様々な実施形態によるＭＥＭＳデバイス又はアセンブリのブロック図である。 本発明の様々な実施形態によってデバイス内にＭＥＭＳダイが第１の向きに配置されたＭＥＭＳデバイス又はアセンブリのブロック図である。 本発明の様々な実施形態によってデバイス内にＭＥＭＳダイが第１の向きに配置されたＭＥＭＳデバイス又はアセンブリのブロック図である。 本発明の様々な実施形態によってデバイス内にＭＥＭＳダイが第２の向きに配置されたＭＥＭＳデバイス又はアセンブリのブロック図である。 本発明の様々な実施形態によってデバイス内にＭＥＭＳダイが第２の向きに配置されたＭＥＭＳデバイス又はアセンブリのブロック図である。 本発明の様々な実施形態による組込集積回路の拡大図を示すＭＥＭＳデバイス又はアセンブリの一部分の断面図である。
集積回路（例えば、ＡＳＩＣ又は同様のデバイス）又は他の電気回路構成要素が、音響デバイス又はアセンブリ（例えば、ＭＥＭＳマイクロホン）のプリント回路基板（ＰＣＢ）に組み込まれる手法を提供する。本明細書に使用される時に、集積回路は、その独自の個別のハウジングに封入され、かつ入って来る電気信号に対して単に信号を通過させるに留まらない別々の処理機能を行うことができる電子デバイスである。換言すれば、集積回路は、単なる伝達媒体に留まらない。
これらの実施形態の一部において、組込集積回路（例えば、ＡＳＩＣ）の出力信号は、ＰＣＢ内の貫通孔ビアの中に直接に経路指定され、外側金属化層にかつ顧客半田バッド（例えば、ＰＣＢの「底部側面」での）に至る。これに加えて、ＡＳＩＣとＭＥＭＳダイの間の信号は、ＰＣＢ内の貫通孔ビアの中に直接に経路指定され、顧客の半田バッドの反対側（例えば、ＰＣＢの「上部側面」での）の外側金属化層に至る。この外側金属化層（「上部層」）は、最終的なマイクロホンアセンブリのために使用することができる。一部の態様において、ＭＥＭＳダイは、ＰＣＢの上部側面に装着され（例えば、フリップチップ結合又はダイ取付及びワイヤボンデイングのいずれかにより）、蓋が、ＰＣＢの上部側面に接着され（例えば、半田、エポキシ、又は他の手法を通じて）、ＭＥＭＳデバイス（例えば、ＭＥＭＳマイクロホン）を環境から音響的に密封して保護し、顧客での更に別のアセンブリを可能にする。他の態様において、インタフェース層（例えば、再分配層）は、集積回路において使用するか又はそこに配置することができ、このインタフェース層は、接触パッド（集積回路の）とベース（例えば、プリント回路基板）の間に配置／組み込むことができる。
本発明の手法の１つの利点は、かなりの空間が節約されてデバイス全体を小型化することができることである。一部の例では、この空間を節約するために、ＭＥＭＳダイは、少なくとも部分的に集積回路にわたって取り付けられる（例えば、ダイを取り付けた状態でフリップチップ又はワイヤボンドのいずれかにより）。他の例では、ＭＥＭＳダイは、組込集積回路の全体にわたって配置される（すなわち、それが完全に組込集積回路を覆う）。音響ポートは、ＰＣＢのベースを通って（すなわち、ＰＣＢの底部を通って）、又は蓋を通って（すなわち、デバイスの上部のカバーを通って）配置される。音響シールは、顧客によって音響デバイス又はアセンブリの音響ポートと同じ側に置くことができる。他の態様において、二重音響ポートが、顧客の用途へのガスケットに対して使用され、デバイスの裏側容積を増加させ、それによってデバイス性能を改善する。
一部の態様において、音響デバイス又はアセンブリの各構成要素（例えば、ＭＥＭＳダイ及び集積回路）は、互いの上に物理的に積み重ねられるので、デバイスは、より小さい寸法のものとすることができる。一例では、従来の手法と比較して約３０％の節約が達成される。集積回路は、通常使用されない空間を占めるに過ぎないことが認められるであろう。そうすることにより、構成要素のより効率的な配置が達成される。
図１を参照すると、組込集積回路を有する音響デバイス又はアセンブリ１００の一例を説明している。デバイス１００は、プリント回路基板１０８と、カバー又は蓋１０７と、裏板１４０及び振動板１４１を含むＭＥＭＳダイ１０２と、集積回路１０４と、接続区域１１６と、それを通して音１１８が前側容積１１７に入る音響ポート１０６とを含む。音（矢印１１８に示す）が前側容積１１７に入ると、ＭＥＭＳダイ１０２の振動板は、振動して振動板１４１と裏板１４０の間の距離を変える。それによって裏板１４０に電圧が生成され、それは、導体１１０を通して集積回路１０４に伝達される。集積回路１０４は、信号に処理を行い、その後、信号は、区域１１６に伝達される。顧客又は他のユーザは、更に別の処理のために区域１１６で信号にアクセスすることができる。一例では、デバイス又はアセンブリ１００は、区域１１６が携帯電話の電子構成要素に電気的に結合するように携帯電話に配備される。他の例の顧客又はエンドユーザデバイス（例えば、コンピュータ又はヘッドセット）も可能である。
ＭＥＭＳダイ１０２、裏板、及び振動板は、ＭＥＭＳデバイスに典型的に使用される当業者に公知の構成要素であるので、本明細書には詳しく説明しない。集積回路１０４は、あらゆるタイプの機能（例えば、増幅）を実行するあらゆる回路である。集積回路１０４は、あらゆる形状又は構成とすることができる。
マイクロホンを図示及び説明しているが、本明細書に説明する手法により他の例のＭＥＭＳデバイスを使用することもできることが認められるであろう。集積回路１０４の配置は、少なくとも部分的にＭＥＭＳダイ１０２の下であるように示されていることも認められるであろう。しかし、集積回路１０４は、全てがＭＥＭＳダイ１０２の下にあるか又は全く下になくてもよいことが認められるであろう。これに加えて、集積回路１０４は矩形として示されているが、集積回路１０４は、あらゆる形状又は適切な寸法を有することができることも理解されるであろう。ベースＰＣＢ内に複数の集積回路を組み込むことができることも理解されるであろう。
ＰＣＢ１０８は、半田マスク層１１２及び１１３、金属層１１４及び１１５、導電性金属で充填又はメッキされたビア１３０、並びに内側ＰＣＢ層１０９（例えば、ＦＲ−４積層材料又はＢＴエポキシのような織ったガラスエポキシ複合材料から構成される）を含む。ワイヤ又は他の導体１１０は、第１の金属層１１４を通してＭＥＭＳダイ１０２を集積回路１０４に結合する。集積回路１０４の出力は、第１の金属層１１４、ビア１３０、及び第２の金属層１１５を通して区域１１６に電気的に結合される。デバイス１００及びＰＣＢ１０８を構成するために様々な製作手法を使用することができることが認められるであろう。他の層、構成、寸法、及び構成材料が可能であることも理解されるであろう。他の態様において、集積回路１０４にインタフェース層（例えば、再分配層）を使用するか又は配置することができ、このインタフェース層は、接触パッド（集積回路の）とＰＣＢ１０８の第１の金属層との間に配置／組み込むことができる。
図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂ、及び図４は、組込集積回路を含む音響デバイス又はアセンブリ（例えば、ＭＥＭＳマイクロホン）の例である。図１の例の場合と同様に、マイクロホンが示されているが、本明細書に説明する手法により他の例のＭＥＭＳデバイスを使用することもできることが認められるであろう。集積回路の配置は、少なくとも部分的にＭＥＭＳダイの下であるように示されていることも認められるであろう。しかし、集積回路は、全てがＭＥＭＳダイの下にあるか又は全く下になくてもよいことが認められるであろう。集積回路は、矩形として示されるが、集積回路は、あらゆる形状又は適切な寸法を有することができることも理解されるであろう。
図２Ａを参照すると、組込集積回路を有する音響デバイス又はアセンブリ２００（例えば、ＭＥＭＳマイクロホン）の一例を説明している。デバイス２００は、プリント回路基板２０２と、カバー２０１と、ＭＥＭＳダイ２０４（裏板２０６及び振動板２０８を含む）と、集積回路２１０と、音響シール２１２と、接続パッド２１４と、それを通して音２１８が前側容積２２０内に入る音響ポート２１６とを含む。裏側容積２２２も設けられる。音（矢印２１８に示す）が前側容積２２０に入ると、振動板２０８は、振動して振動板２０８と裏板２０６の間の距離を変える。それによって裏板２０６に電圧が生成され、それは、導体２２４を通じて集積回路２１０に伝達される。集積回路２１０は、信号に処理を行い、かつ導体２２６を通じてそれをパッド２１４に伝達する。パッド２１４は、顧客用途の電子機器（例えば、携帯電話又はコンピュータ）が結合することができる導電性区域とすることができる。顧客は、更に別の信号伝達又は使用のためにパッド２１４で電圧にアクセスすることができる。
プリント回路基板２０２は、集積回路２１０を保持するような寸法に作られたあらゆるタイプのプリント回路基板である。例えば、ＰＣＢは、図１に関して上述したように半田マスク層及び金属化層を有することができる。
ＭＥＭＳダイ２０４、裏板２０６、及び振動板２０８は、ＭＥＭＳデバイスに典型的に使用される当業者に公知の構成要素であるので、本明細書には詳しく説明しない。集積回路２１０は、あらゆるタイプの機能（例えば、増幅）を実行するあらゆる回路である。集積回路２１０は、あらゆる形状又は構成とすることができる。当業者に公知であるように、音響シール２１２は、前側容積２２０と裏側容積２２２の間に音響シールを提供する。導体２２４及び２２６は、電気的接続を提供するあらゆる種類の導電材料から構成される。一例では、導体２２４はワイヤボンドであり、２２６は、電気的接続を提供する金属（例えば、銅）を含むビアである。他の態様において、集積回路２１０にインタフェース層（例えば、再分配層）を使用するか又は配置することができ、このインタフェース層は、接触パッド（集積回路の）とＰＣＢ２０２の第１の金属層との間に配置／組み込むことができる。
図２Ｂを参照すると、組込電気回路内の音響デバイス又はアセンブリ２５０（例えば、ＭＥＭＳマイクロホン）の別の例を説明している。図２Ｂの例は、図２Ａの底部ポートが上部ポートで置換され、音はデバイス２５０の上部を通して入ることを除いて図２Ａの例と同様である。
より具体的には、デバイス２５０は、プリント回路基板２５２と、カバー２５１と、ＭＥＭＳダイ２５４（裏板２５６及び振動板２５８を含む）と、集積回路２６０と、音響シール２６２と、接続パッド２６４と、それを通じて音２６８が前側容積２７０内に入る音響ポート２６６とを含む。裏側容積２７２も設けられる。音２６８が前側容積２７０に入ると、振動板２５８は、振動して振動板２５８と裏板２５６の間の距離を変える。それによって裏板２５６に電圧が生成され、それは、導体２７４を通じて集積回路２６０に伝達される。集積回路２６０は、信号に処理を行い、かつ導体２７６を通じてそれをパッド２６４に伝達する。顧客又はユーザは、更に別の処理のためにパッド２６４で電圧にアクセスすることができる。構成要素は図２Ａのそれらと同様の様式で作動するので、それらの作動は詳しく説明しない。ＰＣＢ２５２内の集積回路の配置も図２Ａに関して上述したそれと同様であるので、これは詳しく説明しない。他の態様において、集積回路２１０にインタフェース層（例えば、再分配層）を使用するか又は配置することができ、このインタフェース層は、接触パッド（集積回路の）とＰＣＢ２５２の第１の金属層との間に配置／組み込むことができる。
図３Ａを参照すると、組込集積回路を有する音響デバイス又はアセンブリ３００（例えば、ＭＥＭＳマイクロホン）の一例を説明している。デバイス又はアセンブリ３００は、プリント回路基板３０２と、カバー３０１と、裏板３０８及び振動板３０６を含むＭＥＭＳダイ３０４と、集積回路３１０と、音響シール３１２と、接続パッド３１４と、それを通じて音３１８が前側容積３２０内に入る上部音響ポート３１６とを含む。ＭＥＭＳダイ３０４とＰＣＢ３０２の間に裏側容積３２２が延びる。ＰＣＢ３０２を通って空洞３３０が延びる。一部の態様において、別の空洞を有する顧客用途基板をプリント基板３０２に結合し、更に増加した裏側容積を提供することができる。増加した裏側容積は、デバイス３００に対して改善した性能を与える。増加した裏側容積を含む空洞に対する寸法、形状、及び他の構成特性は、システムの性能必要性に合わせて変更することができることは認められるであろう。
音３１８が前側容積３２０に入ると、振動板３０６は、振動して振動板３０６と裏板３０８の間の距離を変化させる。それによって裏板３０８に電圧が生成され、それは、導体３２４を通じて集積回路３１０に伝達される。集積回路３１０は、信号に処理を行い、かつ導体３２６を通じてそれをパッド３１４に伝達する。パッド３１４は、導電性区域とすることができ、そこに対して顧客又はユーザは、特定用途向け電子機器（例えば、携帯電話又はコンピュータからのもの）を結合することができる。顧客又はユーザは、更に別の処理のためにパッド３１４で電圧にアクセスすることができる。
プリント回路基板３０２は、集積回路３１０を保持するような寸法に作られたあらゆるタイプのプリント回路基板である。ＰＣＢの一例は、図１に関して説明されている。
ＭＥＭＳダイ３０４、裏板３０８、及び振動板３０６は、ＭＥＭＳデバイスに典型的に使用される当業者に公知の構成要素であるので、本明細書には詳しく説明しない。集積回路３１０は、あらゆるタイプの機能（例えば、増幅）を実行するあらゆる回路である。集積回路３１０は、あらゆる形状又は構成とすることができる。当業者に公知であるように、音響シール３１２は、前側容積３２０と裏側容積３２２の間に音響シールを提供する。導体３２４及び３２６は、電気的接続を提供するあらゆる種類の導電材料から構成される。一例では、導体３２４及び３２６は、電気的接続を提供するような金属（例えば、銅）を含むビアである。他の態様において、集積回路３１０にインタフェース層（例えば、再分配層）を使用するか又は配置することができ、このインタフェース層は、接触パッド（集積回路の）とＰＣＢ３０２の第１の金属層との間に配置／組み込むことができる。
図３Ｂを参照すると、組込電気回路内の音響デバイス又はアセンブリ３５０（例えば、ＭＥＭＳマイクロホン）の別の例を説明している。図３Ｂの例は、図３Ａの上部ポートが底部ポートで置換され、音はデバイスの底部を通して入ることを除いて図３Ａの例と同様である。
より具体的には、デバイス３５０は、プリント回路基板３５２と、カバー３５１と、裏板３５８及び振動板３５６を含むＭＥＭＳダイ３５４と、集積回路３６０と、音響シール３６２と、接続パッド３６４と、それを通じて音３６８が前側容積３７０内に入る底部音響ポート３６６とを含む。裏側容積３７２も設けられる。音３６８が前側容積３７０に入ると、振動板３５６は、振動して振動板３５６と裏板３５８の間の距離を変える。それによって裏板３５８に電圧が生成され、それは、導体を通じて集積回路３６０に伝達される。集積回路３６０は、信号の処理を行い、かつそれを導体３７６を通じてパッド３６４に伝達する。顧客は、更に別の処理のためにパッド３６４で電圧にアクセスすることができる。図３Ｂのシステムの構成要素は、図３Ａのそれらと同様の様式で作動するので、それらの作動は詳しく説明しない。他の態様において、集積回路３１０にインタフェース層（例えば、再分配層）を使用するか又は配置することができ、このインタフェース層は、接触パッド（集積回路の）とＰＣＢ３５２の第１の金属層との間に配置／組み込むことができる。
他の態様において、本明細書に使用される集積回路は、様々な異なる形態及び構造を取ることができる。例えば、１つの態様において、集積回路（例えば、ＡＳＩＣ）は、片面上だけに能動電気回路（例えば、抵抗器又はコンデンサ）及び／又は電気的接続を有する。この配置により、集積回路は、両面上に能動回路及び／又は電気的接続を有する集積回路よりも廉価になる。他の態様において、ベースＰＣＢはまた、音響的又は電気的（例えば、ＲＦ電磁波耐性）性能を改善するためにチップコンデンサ又は抵抗器を組み込むことができる。
他の態様において、集積回路は、そこにある又はそれを通る開放孔又は開口部を持たない。集積回路を通って延びる孔を持たないことは有利であり、その理由は、シリコンが典型的に高価であり、かつ多くの状況でいずれの音響孔（例えば、ポート）もプリント回路基板（ＰＣＢ）だけを通り、集積回路を通らないで作ることが好ましいからである。
本明細書に説明する例示的音響アセンブリにおいて、集積回路にインタフェース層（例えば、再分配層）を使用するか又は配置することができ、このインタフェース層は、接触パッド（集積回路の）とベース（例えば、プリント回路基板）の間に配置／組み込むことができる。図４を参照すると、そのような構成の１つを説明している。図４に詳しく示すこの配置は、本明細書に示すいずれの他の例にも適用することができることは認められるであろう。集積回路４０２は、導電性パッド４０４を含み、かつベース（例えば、ＰＣＢ）４０３に配置される。パッド４０４は、１つの態様では金属パッドであり、かつアルミニウムで構成することができる。他の例の導電材料も使用することができる。絶縁層４０６（集積回路４０２の一部）が、集積回路４０２にわたってかつこれを横切って配置される。導電性ビア４０８が、絶縁層４０６を通って延びる。導電性再分配パッド４１０（例えば、銅から構成されたもの）が、絶縁層４０６上に配置され、かつビア４０８に結合される。ワイヤボンド４０９が、ＭＥＭＳデバイス（図４には図示せず）をパッド４１０に結合する。
１つの特定の例では、集積回路４０２は、ＲＤＬ−Ｃｕパッド４１０とアルミニムパッド４０４とを含むＡＳＩＣである。絶縁層４０６は、ＡＳＩＣ４０２上のパッド４０４からＡＳＩＣ４０２が組み込まれたベース４０３（例えば、ＰＣＢ）へのインタフェースを提供する。絶縁層４０６は、アルミニウムパッド４０４への開口部を有する。１つの態様において、銅パッド４１０は、アルミニウムパッド４０４よりも大きい（例えば、表面積又は横断面積が大きい）。アルミニウムパッド４０４及び銅ＲＤＬパッド４１０は、絶縁層４０６を通るビア／孔４０８を用いて接続される。
ＡＳＩＣ４０２の上のＲＤＬパッド４１０は、集積回路４０２とベース４０３（例えば、ＰＣＢ）の間の有利なインタフェースを提供する。これに関して、ＰＣＢ処理は、一般的に銅メッキを使用する。例えば、ＰＣＢ銅ビアが別の銅層（すなわち、銅ＲＤＬパッド４１０）に直接に接触した時に、良好な接着及び／又は良好なインタフェース／結合が生じる。換言すれば、ＡＳＩＣがＰＣＢ材料内に組み込まれた後に、孔が、ＲＤＬ層上の銅パッドに開口部が生成されるようにレーザ穿孔される。組み込みＡＳＩＣ及びレーザ穿孔された孔を有するＰＣＢ基板は、次に、レーザ穿孔された孔の壁をメッキするために銅メッキ浴槽中に置かれる。これは、ＡＳＩＣ上のＰＣＢの電気回路、銅ＲＤＬパッド、及び結合パッドの間に物理的に安全かつ電気的に十分な結合を提供する。
他の態様において、集積回路４０２は、集積回路４０２の周りに意図的な空隙を有することなくベース／ＰＣＢ内に完全に積層される。「積層する」は、材料（エポキシ積層体、銅、及び接着剤のような）が層状にされ、かつ温度、圧力を用いて及び潜在的に真空環境内でプレスに置かれることを意味する。これは、集積回路４０２の周りに空間／空洞を有するパッケージよりも優れた機械的安定性及び同様に優れた信頼性性能をパッケージに与える。
本発明を実施するために本発明者に既知の最良モードを含む本発明の好ましい実施形態を本明細書に説明している。図示の実施形態は、単なる例示であり、本発明の範囲を限定するように解釈すべきではないことを理解すべきである。
１００ 音響デバイス
１０２ ＭＥＭＳダイ
１１６ 接続区域
１１８ 音
１３０ ビア

Claims (10)

  1. 超小型電気機械システム（ＭＥＭＳ）マイクロホンであって、
    プリント回路基板と、
    前記プリント回路基板の上部面上に配置されたＭＥＭＳダイと、
    少なくとも部分的に前記プリント回路基板内に配置され、少なくとも１つの出力信号を生成する集積回路と、
    を含み、
    そのために前記集積回路の前記少なくとも１つの出力信号は、前記少なくとも１つの導体の中に直接に経路指定され、前記プリント回路基板で該プリント回路基板の前記上部面と反対の底部面上に配置されたアクセスパッドに至り、
    前記集積回路は、導電性パッドを含み、インタフェース層が、該集積回路の該導電性パッドと前記プリント回路基板の間に配置される、
    ことを特徴とするＭＥＭＳマイクロホン。
  2. 少なくとも１つの導体は、メッキ貫通孔ビアと前記プリント回路基板上の外側金属化層とを含むことを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳマイクロホン。
  3. 前記ＭＥＭＳダイは、前記ＰＣＢの前記上部面に装着され、蓋が、該ＰＣＢの該上部面に接着されてＭＥＭＳデバイスを外部環境要素から音響的に密封して保護することを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳマイクロホン。
  4. ポートが、前記蓋を通って延びることを特徴とする請求項３に記載のＭＥＭＳマイクロホン。
  5. ポートが、前記プリント回路基板を通って延びることを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳマイクロホン。
  6. 裏側容積が、前記プリント回路基板と前記ＭＥＭＳダイの間に配置されることを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳマイクロホン。
  7. 前記集積回路は、部分的に前記ＭＥＭＳダイの下に配置されることを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳマイクロホン。
  8. 前記集積回路は、完全に前記ＭＥＭＳダイの下に配置されることを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳマイクロホン。
  9. 前記集積回路は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）であることを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳマイクロホン。
  10. 前記インタフェース層は、絶縁層を含むことを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳマイクロホン。
JP2015534645A 2012-09-27 2013-09-26 Ｍｅｍｓデバイス内の組込回路 Pending JP2015532548A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261706350P 2012-09-27 2012-09-27
US61/706,350 2012-09-27
PCT/US2013/061873 WO2014052559A1 (en) 2012-09-27 2013-09-26 Embedded circuit in a mems device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015532548A true JP2015532548A (ja) 2015-11-09

Family

ID=50388957

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015534645A Pending JP2015532548A (ja) 2012-09-27 2013-09-26 Ｍｅｍｓデバイス内の組込回路

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP2901714A4 (ja)
JP (1) JP2015532548A (ja)
KR (1) KR20150058467A (ja)
CN (1) CN104756523B (ja)
WO (1) WO2014052559A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020013835A (ja) * 2018-07-13 2020-01-23 Tdk株式会社 センサー用パッケージ基板及びこれを備えるセンサーモジュール並びに電子部品内臓基板
JP2022006852A (ja) * 2020-06-25 2022-01-13 Tdk株式会社 キャビティを有する回路基板及びその製造方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014106503B4 (de) 2014-05-08 2016-03-03 Epcos Ag Verfahren zur Herstellung eines Mikrofons
EP3018092A1 (en) 2014-11-10 2016-05-11 AT & S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft MEMS package
US10373883B2 (en) * 2017-10-26 2019-08-06 Advanced Semiconductor Engineering, Inc. Semiconductor package device and method of manufacturing the same
CN109218862B (zh) * 2018-08-31 2019-12-24 合翔(常州)电子有限公司 一种电声元件及其生产工艺
CN113905318A (zh) * 2021-09-16 2022-01-07 歌尔微电子股份有限公司 麦克风结构

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120087521A1 (en) * 2010-10-12 2012-04-12 Analog Devices, Inc. Microphone Package with Embedded ASIC

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005053765B4 (de) * 2005-11-10 2016-04-14 Epcos Ag MEMS-Package und Verfahren zur Herstellung
US7436054B2 (en) * 2006-03-03 2008-10-14 Silicon Matrix, Pte. Ltd. MEMS microphone with a stacked PCB package and method of producing the same
WO2010114602A1 (en) * 2009-03-31 2010-10-07 Sand9, Inc. Integration of piezoelectric materials with substrates
US8421168B2 (en) * 2009-11-17 2013-04-16 Fairchild Semiconductor Corporation Microelectromechanical systems microphone packaging systems
US8350381B2 (en) * 2010-04-01 2013-01-08 Infineon Technologies Ag Device and method for manufacturing a device
KR101130335B1 (ko) * 2010-07-09 2012-03-26 주식회사 비에스이 마이크로폰
JP5742170B2 (ja) * 2010-10-22 2015-07-01 大日本印刷株式会社 Ｍｅｍｓデバイス、その製造方法、及びそれを有する半導体装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120087521A1 (en) * 2010-10-12 2012-04-12 Analog Devices, Inc. Microphone Package with Embedded ASIC
WO2012051340A1 (en) * 2010-10-12 2012-04-19 Analog Devices, Inc. Microphone package with embedded asic

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020013835A (ja) * 2018-07-13 2020-01-23 Tdk株式会社 センサー用パッケージ基板及びこれを備えるセンサーモジュール並びに電子部品内臓基板
JP2022006852A (ja) * 2020-06-25 2022-01-13 Tdk株式会社 キャビティを有する回路基板及びその製造方法
JP7435306B2 (ja) 2020-06-25 2024-02-21 Tdk株式会社 キャビティを有する回路基板及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104756523B (zh) 2018-01-16
WO2014052559A1 (en) 2014-04-03
EP2901714A4 (en) 2016-06-08
CN104756523A (zh) 2015-07-01
KR20150058467A (ko) 2015-05-28
EP2901714A1 (en) 2015-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8995694B2 (en) Embedded circuit in a MEMS device
US9485560B2 (en) Embedded circuit in a MEMS device
JP2015532548A (ja) Ｍｅｍｓデバイス内の組込回路
US9998812B2 (en) Surface mountable microphone package, a microphone arrangement, a mobile phone and a method for recording microphone signals
CN101316462B (zh) 微机电系统麦克风封装体及其封装组件
JP2015523836A (ja) マイクアセンブリ
US8625832B2 (en) Packages and methods for packaging microphone devices
US20150117681A1 (en) Acoustic Assembly and Method of Manufacturing The Same
US20160100256A1 (en) Acoustic Assembly and Method of Manufacturing The Same
JP2015530790A (ja) アセンブリの蓋部上に配置したｍｅｍｓ装置
JP2015527002A (ja) マイクアセンブリ
CN101316461B (zh) 微机电系统麦克风封装体及其封装组件
US9307328B2 (en) Interposer for MEMS-on-lid microphone
US20180146302A1 (en) Mems microphone package structure and method for manufacturing the mems microphone package structures
CN108366330A (zh) 微机电封装结构
JP2014207538A (ja) マイクロフォン
JP2010183312A (ja) マイクロホンユニット
KR20150058780A (ko) 마이크로폰 패키지 및 그 실장 구조
JP2011114506A (ja) マイクロホンユニット
WO2016153871A1 (en) Embedded circuit in a mems device
JP6365853B2 (ja) ウェーハレベルで製造可能なデバイスおよびその製造方法
CN111050259A (zh) 麦克风封装结构以及电子设备
CN211089969U (zh) 麦克风封装结构以及电子设备
CN201639733U (zh) Mems麦克风
CN215871838U (zh) 一种mems结构的封装件

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160516

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160530

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20161226