JP4459498B2 - Silicon-based sensor system - Google Patents

Silicon-based sensor system Download PDF

Info

Publication number
JP4459498B2
JP4459498B2 JP2001522196A JP2001522196A JP4459498B2 JP 4459498 B2 JP4459498 B2 JP 4459498B2 JP 2001522196 A JP2001522196 A JP 2001522196A JP 2001522196 A JP2001522196 A JP 2001522196A JP 4459498 B2 JP4459498 B2 JP 4459498B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sensor system
contact
transducer
transducer element
active
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2001522196A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2003508998A (en
JP2003508998A5 (en
Inventor
マティアス・ミューレンボルン
ヨッヘン・エフ・クーマン
ペーター・ウ・シェール
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pulse Mems ApS
Original Assignee
Pulse Mems ApS
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
Priority claimed from US09/570,434 external-priority patent/US6522762B1/en
Application filed by Pulse Mems ApS filed Critical Pulse Mems ApS
Publication of JP2003508998A publication Critical patent/JP2003508998A/en
Publication of JP2003508998A5 publication Critical patent/JP2003508998A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4459498B2 publication Critical patent/JP4459498B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00Electrostatic transducers
    • H04R19/005Electrostatic transducers using semiconductor materials
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00Electrostatic transducers
    • H04R19/04Microphones
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R25/00Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
    • H04R25/60Mounting or interconnection of hearing aid parts, e.g. inside tips, housings or to ossicles
    • H04R25/609Mounting or interconnection of hearing aid parts, e.g. inside tips, housings or to ossicles of circuitry

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
  • Air Bags (AREA)
  • Silicon Polymers (AREA)

Abstract

The present invention relates to solid state silicon-based condenser microphone systems suitable for batch production. The combination of the different elements forming the microphone system is more flexible compared to any other system disclosed in the prior art. Electrical connections between the different elements of the microphone system are established economically and reliably via a silicon carrier using flip-chip technology. The invention uses an integrated electronic circuit chip, preferably an application specific integrated circuit (ASIC) which may be designed and manufactured separately and independent of the design and manufacture of the transducer element of the microphone. The complete sensor system can be electrically connected to an external substrate by surface mount technology with the contacts facing one side of the system that is not in conflict with the above-mentioned interface to the environment. This allows the user to apply simple and efficient surface mount techniques for the assembly of the overall system.

Description

【0001】
(発明の技術分野)
本発明は、キャリア部材と、変換部材と、電子デバイスとからなるセンサーシステムに関する。本発明は特にフリップチップ技術を使用して組み立てられたコンデンサマイクロフォンシステムに関する。本発明はさらに、例えば印刷回路基板(PCB)に表面実装されるように適合されたコンデンサマイクロフォンシステムに関する。
【0002】
(発明の背景)
聴覚器具や移動通信システム工業において、主な目的の一つは、良好な電子音響性能を維持し、良好なユーザーフレンドリィ性と満足を与える一方、小サイズのコンポーネントを作成することである。技術的性能データは、感度、ノイズ、安定性、コンパクト性、堅牢性、電磁干渉(EMI)その他の外部環境条件に対する非感応性を含む。過去においては、マイクロフォンシステムをより小さくする一方、技術的性能データを維持または向上する幾つかの試行がなされてきた。
【0003】
これらのコンポーネント工業における他の問題は全体システムへの統合の容易性に関する。
【0004】
ヨーロッパ特許EP561566は、同一チップ上に電界効果トランジスター(FET)回路とキャビティまたは音入口を有するソリッドステートコンデンサーマイクロフォンを開示している。FET回路を製造する技術およびプロセスは変換器要素を製造するのに使用される技術およびプロセスと全く異なっている。したがって、EP561566に開示されている変換器要素およびFETシステムは2つ(またはそれ以上)の別個の製造段階が必要であり、そのことが製造をより複雑にし、さらに高価にさせている。
【0005】
ハイブリッド型の超小型電子機械システム(MEMS)は、近年著しく発展してきた。これは主としてこのようなシステムを製造する適切な技術の発展とともに行なわなければならない。このようなハイブリッドシステムの利点の一つは、機械電子変換器や特殊設計の電子デバイスを含む関連の複雑なシステムを製造することができるサイズに関係している。
【0006】
米国特許US5889872は、シリコンマイクロフォンと、その上に電気接続にワイヤボンディングを使用して実装された集積回路チップとからなるハイブリッドシステムを開示している。この解決手段はボンディングワイヤのための保護と空間が必要であるという欠点を有している。
【0007】
米国特許US5856914は、フリップチップ実装された例えばコンデンサーマイクロフォンのような超小型機械デバイスを開示している。この超小型デバイスが実装されるキャリアの一部は最終システムの一部を形成している。このシステムの欠点は、超小型機械デバイスがキャリアに実装する前にテストされることはないという事実である。このシステムの他の欠点は、選択された材料に関係している。超小型機械デバイスはSiで構成され、一方キャリアはPCBまたはセラミック材料で形成されている。熱膨張係数の差は、そのような異なる材料の一体化を複雑にする。
【0008】
Danish journal Elektronik og Data の1998年第3巻第4−8頁に刊行された「ファーストシリコンベースの超小型マイクロフォン」の記事は、シリコンベースのマイクロフォンシステムをどのように設計し製造することができるかを開示している。この記事は3層マイクロフォンシステムを開示している。ここで、変換器要素は、該変換器要素をアプリケーション特定集積回路(ASIC)のような電子デバイスに接続する中間層にフリップチップ実装されている。変換器要素は、可動ダイヤフラムと、実質的に剛性のあるバックプレート(back plate)とからなっている。変換器要素の反対側には、バックチャンバーを形成するシリコンベースの構造物が実装されている。マイクロフォンシステムを電気的周辺に接続するためにワイヤボンディングや直接はんだが必要とされることは、価値がない。
【0009】
本発明の目的は、センサーシステムを形成する異なる要素が標準のバッチ指向技術を適用してフリップチップ実装されるセンサーシステムを提供することである。
【0010】
本発明の他の目的は、例えばPCB上の最終位置とは無関係に動作することができる完全に機能的で被覆(encapsulated)されたセンサーシステムを提供することである。
【0011】
本発明のさらに他の目的は、最終実装前にテストすることができる完全に機能的で被覆されたセンサーシステムを提供することである。
【0012】
本発明のさらに他の目的は、フリップチップまたは表面実装技術を使用して例えばPCB上に実装するのに適し、ワイヤボンディングや複雑なシングルチップハンドリングを回避することができるセンサーシステムを提供することである。
【0013】
本発明のさらに他の目的は、変換器要素と電子回路との間の距離を減少して寄生(parasitics)や空間消費を減少することができるセンサーシステムを提供することである。
【0014】
(発明の概要)
前述の目的は、第1の局面において、
第1と第2のグループの接点要素を保持する第1面を有するキャリア部材と、
能動部材(active member)からなり、該能動要素が少なくとも1つの接点要素に電気的に接続され、能動部材とキャリア部材の間の電気的接触を得るために、前記少なくとも1つの接点要素が第1グループのキャリア部材の接点要素の1つと合致している変換器要素と、
少なくとも1つの接点要素を有する集積回路からなり、集積回路とキャリア部材の間の電気的接触を得るために、前記少なくとも1つの接点要素が第2グループのキャリア部材の接点要素の1つと合致している電子デバイスとからなり、
前記変換器要素の能動部材と前記電子デバイスの集積回路との間の電気駅接触を得るために、第1グループの少なくとも1つの接点要素が前記第2グループの少なくとも1つの接点要素に電気的に接続されているセンサーシステムを提供することによって達成される。
【0015】
変換器要素は、原則として、圧力変換器、加速度計、温度計のように、如何なる種類の変換器であってもよい。
【0016】
センサーシステムが周囲と連通するために、キャリア部材はさらに、複数の接触面要素を保持する第2面を有していてもよい。第1と第2のグループの少なくとも1つの接触要素は、第2面によって保持される接触要素の一つと電気的に接続されている。第1面と第2面は実質的に平行で互いに対向していてもよい。
【0017】
キャリア部材と変換器要素は、Siのような半導体材料をベースにしてもよい。熱応力を緩和するために、キャリア部材、変換器要素および電子デバイスは、同一の半導体材料をベースにしてもよい。その材料はSiであってもよい。
【0018】
マイクロフォンに適用するためにバックチャンバ―を形成するために、キャリア部材はさらに変換器要素の能動部材と合致(align)する凹部(indentation)を有する。またマイクロフォンに適用するために、変換器要素の能動部材は、フレキシブルダイヤフラムと実質的に剛性のあるバックプレートとを組み合わせて形成されるコンデンサからなっていてもよい。さらに、変換器要素はキャビティ(cavity)または音入口(sound inlet)を有する。キャビティの底は、変換器要素の能動部材によって規定され形成されてもよい。フレキシブルダイヤフラムと実質的に剛性のバックプレートは、変換器要素によって受け取られた信号をキャリア部材に転送するために、変換器要素の第1と第2の接点要素にそれぞれ電気的に接続されていてもよい。
【0019】
集積回路は信号処理用に適合されてもよい。この集積回路はASICであってもよい。
【0020】
指向性感度を得るために、センサーはさらに、キャリア部材の第2面と凹部の間に、開口または音入口を有していてもよい。
【0021】
変換器要素を例えば粒子や湿気から保護するために、センサの外面は少なくとも部分的にリッド(lid)によって保護される。変換器要素のリッドと能動部材は、それぞれキャビティの上下の境界を規定してもよい。さらに、センサーシステムの少なくとも1つの外面は導電層を保持していてもよい。導電層は金属層または導電ポリマー層からなっていてもよい。
【0022】
接点要素は、Sn,SnAg,SnAuまたはSnPbのようなはんだ材料からなっていてもよい。さらに、センサーシステムは変換器要素を密封シールするシール手段を有していてもよい。
【0023】
第2の局面では、本発明は、
第1と第2と第3のグループの接点要素を保持する第1面を有するキャリア部材と、
能動部材からなり、該能動部材が少なくとも1つの接点要素に電気的に接続され、能動部材とキャリア部材の間の電気的接触を得るために、前記少なくとも1つの接点要素が第1グループのキャリア部材の接点要素の1つと合致している第1変換器要素と、
能動部材からなり、該能動要素が少なくとも1つの接点要素に電気的に接続され、能動部材とキャリア部材の間の電気的接触を得るために、前記少なくとも1つの接点要素が第2グループのキャリア部材の接点要素の1つと合致している第2変換器要素と、
少なくとも1つの接点要素を有する集積回路からなり、集積回路とキャリア部材の間の電気的接触を得るために、前記少なくとも1つの接点要素が第3グループのキャリア部材の接点要素の1つと合致している電子デバイスとからなり、
前記第1変換器要素の能動部材と前記集積回路との間、および前記第2変換器要素の能動部材と前記集積回路との間の電気的接触を得るために、第1グループの少なくとも1つの接点要素が前記第3グループの少なくとも1つの接点要素に電気的に接続されるとともに、第2グループの少なくとも1つの接点要素が前記第3グループの少なくとも1つの接点要素に電気的に接続されているセンサーシステムに関係している。
【0024】
第2の局面によるセンサは、指向性(directional)検知圧力変換器のような指向性検知に適したものであってもよい。
【0025】
Siベースキャリア部材のようなキャリア部材は、複数の接触要素を保持する第2面をさらに有していてもよい。第2面への電気的接続を得るために、第1と第2と第3のグループの少なくとも1つの接点要素は、第2面によって保持される接点要素の一つに電気的に接続されてもよい。第1面と第2面は、実質的に平行で互いに対向していてもよい。好ましくは、変換器要素と電子デバイスはSiベースである。
【0026】
キャリア部材はさらに第1と第2の凹部を有していてもよい。第1の凹部は第1の変換器要素の能動部材と合致し、第2凹部は第2の変換器要素の能動部材と合致している。第1と第2の凹部はバックチャンバとして作用する。
【0027】
第1と第2の変換器要素の各々は、さらにキャビティを有していてもよい。キャビティの底は、第1と第2の変換器要素の能動部材によって規定されてもよい。
【0028】
例えば圧力変化を測定するために、第1と第2の変換器要素の各能動部材は、コンデンサを有していてもよい。このコンデンサはフレキシブルダイヤフラムと実質的に剛性のバックプレートとの組み合わせによって形成される。フレキシブルダイヤフラムと実質的に剛性のバックプレートとは、それぞれの変換器要素の接触要素に電気的に接続されてもよい。
【0029】
第1と第2の変換器要素の各々はさらに、変換器要素を保護するためのリッドを有していてもよい。第1と第2の変換器要素のリッドと能動部材は、それぞれのキャビティの上下の境界を規定するように、配置されてもよい。
【0030】
センサーシステムの外面の少なくとも一部は、導電層を保持してもよい。この導電層は金属層であってもよいし導電ポリマー層であってもよい。接点要素は、Sn,SnAg,SnAuまたはSnPbのようなはんだ材料からなっていてもよい。
【0031】
本発明によるソリッドステートシリコンベースコンデンサマイクロフォンは、バッチ生産に適している。マイクフォンシステムを形成する異なる要素の組み合わせは、従来技術に開示された他のシステムに比べてよりフレキシブルである。本発明は、例えばシステムの一方の側の開口によって、非常によく規定された(well defined)環境とのインターフェースを提供することができる。この開口は、埃や、湿気その他の不純物がマイクロフォンの特性を妨害し汚染するのを防止するフィルムやフィルタによって覆うことができる。マイクロフォンシステムの異なる要素間の電気的接続は、フリップチップ技術を使用するシリコンキャリアを介して経済的かつ容易に達成される。
【0032】
本発明は、集積電子回路チップ好ましくはASICを使用し、それらはマイクロフォンの変換器要素の設計と製造とは別個に独立して設計し製造されてもよい。これは、集積電子回路チップを製造する技術とプロセスは変換器要素を製造するのに使用されるものと異なり、各製造段階は独立して最適化されるので有利である。さらに、変換器要素とASICのテストはウェハーレベルで達成してもよい。
【0033】
完全なセンサーシステムは、環境との前述のインターフェースと競合(conflict)しないシステムの一方の側に接点を対向させる表面実装技術によって外面に電気的に接続することができる。これにより、ユーザは全システムの組立に簡単で有効な表面実装技術を適用することができる。
【0034】
(発明の実施形態の詳細な説明)
以下、添付図面を参照して本発明をさらに説明する。
【0035】
センサーシステムの異なる要素を製造するのに使用されるプロセスは、超小型技術の分野で公知の技術を必要とする。
【0036】
図1には、1または複数の垂直にエッチングされたフィードスルーホール20を含むシリコンキャリア基板2が示されている。シリコンキャリア基板2は、バルク(bulk)結晶シリコンであるが、第1面と第2面にはんだ凸部8,22をそれぞれ有している。電気信号は第1面から第2面にフィードスルーライン23を介して搬送される。第1面には、1または複数の変換器要素1が、シリコンキャリア基板2にフリップチップ実装されて、第1グループのはんだ凸部8により固着されている。また第1表面には、集積回路チップ3のような1または複数の電子デバイスがシリコンキャリア基板2にフリップチップ実装されて、第2グループのはんだ凸部8によって接続され固着されている。はんだ凸部8の材料は典型的には、Sn,SnAg,SnAuまたはSnPbであるが、他の金属も使用することができる。
【0037】
はんだシールリング9は、変換器要素1に対するシールを提供する。この場合、フィードスルーライン23は、変換器要素1からシールリング9の下方を電子デバイス3まで電気信号を搬送するのに使用される。これは図5に詳細に示されている。信号は他の導電性経路によっても電子回路に搬送することができる。
【0038】
電気導電性経路23はまた例えばエッチングホール20とその後の金属被覆(metallization)によってキャリアを貫通して形成されている。エッチングはウェットケミカルエッチングやドライプラズマエッチング技術によって行なうことができる。この経路23は垂直フィードスルーと称され、変換器1または電子回路3からキャリアの第2表面に電気信号を搬送するのに使用することができる。
【0039】
第2表面は例えばPCBまたは他のキャリアに表面実装するためにはんだ凸部22を備えている。
【0040】
図2は、図1に示すものと同様のパッケージを示すが、この実施形態では、電子デバイス3は、1群のはんだ凸部8のほかアンダーフィル(underfill)や接着剤(glue)21のような他の手段によって接続され固定されている。さらに、このパッケージはリッド5によって保護され、該リッドはフリップチップ実装された変換器要素1または電子デバイス3またはそれらの両方に固定されている。リッド5は、粒子や湿気に対するマイクロフォンの保護として、例えば音伝播グリッドまたはフィルタのような環境への適切に決定された(well−determined)アクセスを与える開口4を有している。リッドは、打抜き(punching)や射出成形によりそれぞれ例えば金属やポリマーから別個に形成することができる。
【0041】
図3または4において、マイクロフォンに適用したシステムが示されている。これらの実施形態では、変換器要素1はマイクロフォンであり、バックチャンバ11シリコン基板2にエッチングされている。バックチャンバは、KOHやTMAHまたはEDPのような反応物を使用するウェットエッチングプロセス、あるいは反応イオンエッチングのようなドライエッチングプロセスによりシリコンキャリアにエッチングされる。キャビティ11はフィードスルーホール20と同じ工程でエッチングすることができる。
【0042】
図3と図4の相違は、図4のシステムはEMIシールドを設けるためにフィルタ5で被覆されていることである。EMIシールド16は、シルバーエポキシのような導電性ポリマー層、あるいは電気メッキあるいは蒸発(evaporated)されたCuまたはAuのような金属層である。さらに、図4に示す集積回路チップ3およびフィルタ5は、アンダーフィルや接着剤21のような追加手段により接続され固着されている。
【0043】
マクロフォンの機能は以下の通りである。開口4は音入口として機能し、周囲音圧は開口4を覆うフィルタ5を介して、マイクロフォンのフロントチャンバとして機能するキャビティ10に進入する。音圧はダイヤフラム12で反射し、これによりダイヤフラム12とバックプレート13の間の空気が多孔19を通して流出する。
【0044】
ダイヤフラムは、異なる方法で設計され製造してもよい。1つの例として、ダイヤフラムは2つの外層を有する3層構造として設計してもよい。外層はシリコン窒化物からなり、これに対し中間層は多結晶シリコンからなる。中間層を形成する多結晶シリコンはボロン(B)や燐(P)のいずれかがドープ(dope)されている。またバックプレートはB−やP−ドープの多結晶シリコンとシリコン窒化物からなっている。キャビティ11はさらにマイクロフォンのバックチャンバとして機能する。
【0045】
ダイヤフラム12が入射音圧に応答して偏向すると、ダイヤフラム12とバックプレート13によって形成される電気コンデンサの電気容量は入射音圧に応答して変化する。集積回路チップ3上の回路は、ダイヤフラム12とバックプレート13にはんだ凸部8を介して電気的に接続されている。この回路は、ダイヤフラム12とバックプレート13によって形成されるコンデンサの電気容量の変化を検出するように設計されている。またこの回路は、電源や聴覚器具内の他の電気回路に電気的に接続するために、はんだ凸部8と垂直フィードスルーライン23を介して、はんだ凸部22に電気的に接続されている。
【0046】
ダイヤフラム12とバックプレート13によって形成されたコンデンサを動作させるとき、バックプレート13を充電するために、バックプレート13はDC電源に接続される。変化する音圧に応答してダイヤフラム12とバックプレート13の間の距離の変化により容量が変化すると、印加されたDCレベルの上にAC電圧が重畳される。AC電圧の大きさは、容量変化に対する大きさ(measure)であり、またダイヤフラムによって経験する音圧に対する大きさである。
【0047】
図5では、横フィードスルーライン24とシールリング9の拡大が示されている。フィードスルー24は絶縁層25によりシールリング9と基板2から電気的に絶縁される。絶縁層25は同様に変換器1のはんだ凸部8を基板2から絶縁する。電気変換器1のはんだ凸部8と回路チップ3のはんだ凸部8は、フィードスルーライン24を介して電気的に接続される。
【0048】
図6では、図3のものと類似するマイクロフォンが示されている。しかしながら、開口24はバックチャンバ11に導入されている。開口24は膜偏向を引き起こし、この膜偏向は膜の圧力勾配を示し、この結果マイクロフォンの指向性感度を示す。
【0049】
図7では、図3のものと類似するマイクロフォンが示されている。しかしながら、追加の変換器要素が付加され、マイクロフォンが2つの変換器要素を使用するようになっており、両者は膜12とバックプレート13を含む。両変換器要素は、はんだ凸部8とシールリング9によってキャリア部材3に接続され、各変換器要素のための凹部(indentation)11を有するようになっている。この2つの変換器要素により、衝突音響波の位相差を測定し、この結果マイクロフォンの指向性感度を測定することができる。
【0050】
検出要素の数を(図7に示すように)2から任意の数に増加し、例えば行列に配列することは、当業者に明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 シリコンベースのセンサーシステムを一般的に適用した実例を示す断面図。
【図2】 リッドを備えたシリコンベースのセンサーシステムを一般的に適用した実例を示す断面図。
【図3】 シリコンベースのセンサーシステムをマイクロフォンに適用した実例を示す断面図。
【図4】 包囲されたマイクロフォンの適用例を示す断面図。
【図5】 横フィードスルーおよびシールリングの拡大図。
【図6】 シリコンベースのセンサーシステムを指向性マイクロフォンに適用した実例を示す断面図。
【図7】 シリコンベースのセンサーシステムを第2の指向性マイクロフォンに適用した実例を示す断面図。
【符号の説明】
1 変換器要素
2 シリコンキャリア基板
3 集積回路チップ
9 はんだシールリング
8,22 はんだ凸部
23 フィードスルーライン
20 フィードスルーホール
[0001]
(Technical field of the invention)
The present invention relates to a sensor system including a carrier member, a conversion member, and an electronic device. The invention particularly relates to a condenser microphone system assembled using flip-chip technology. The invention further relates to a condenser microphone system adapted to be surface mounted, for example on a printed circuit board (PCB).
[0002]
(Background of the Invention)
In the hearing instrument and mobile communication systems industry, one of the main objectives is to create small sized components while maintaining good electroacoustic performance and providing good user friendliness and satisfaction. Technical performance data includes sensitivity, noise, stability, compactness, robustness, electromagnetic interference (EMI) and other insensitivity to external environmental conditions. In the past, several attempts have been made to maintain or improve technical performance data while making the microphone system smaller.
[0003]
Another problem in these component industries concerns ease of integration into the overall system.
[0004]
European patent EP561615 discloses a solid state condenser microphone having a field effect transistor (FET) circuit and a cavity or sound inlet on the same chip. The techniques and processes for manufacturing FET circuits are quite different from the techniques and processes used to manufacture transducer elements. Thus, the transducer element and FET system disclosed in EP561615 require two (or more) separate manufacturing steps, which makes manufacturing more complex and more expensive.
[0005]
Hybrid microelectromechanical systems (MEMS) have developed significantly in recent years. This must be done primarily with the development of appropriate technology to manufacture such systems. One advantage of such a hybrid system relates to the size with which it is possible to produce related complex systems including mechanical electronic converters and specially designed electronic devices.
[0006]
US Pat. No. 5,889,872 discloses a hybrid system consisting of a silicon microphone and an integrated circuit chip mounted thereon using wire bonding for electrical connection. This solution has the disadvantage of requiring protection and space for the bonding wires.
[0007]
US Pat. No. 5,856,914 discloses a micromechanical device such as a condenser microphone that is flip-chip mounted. Part of the carrier on which this microdevice is mounted forms part of the final system. The disadvantage of this system is the fact that micromechanical devices are not tested before being mounted on a carrier. Another drawback of this system is related to the material selected. The micromechanical device is made of Si, while the carrier is made of PCB or ceramic material. Differences in the coefficient of thermal expansion complicate the integration of such different materials.
[0008]
Danish journal Elektronik og Data, Volume 3, pages 4-8, 1998, “Fast Silicon-Based Microminiature Microphone” article shows how a silicon-based microphone system can be designed and manufactured Is disclosed. This article discloses a three-layer microphone system. Here, the transducer element is flip-chip mounted on an intermediate layer that connects the transducer element to an electronic device such as an application specific integrated circuit (ASIC). The transducer element consists of a movable diaphragm and a substantially rigid back plate. On the opposite side of the transducer element is mounted a silicon-based structure that forms the back chamber. It is worthless that wire bonding or direct soldering is required to connect the microphone system to the electrical periphery.
[0009]
It is an object of the present invention to provide a sensor system in which the different elements forming the sensor system are flip-chip mounted using standard batch-oriented technology.
[0010]
Another object of the present invention is to provide a fully functional and encapsulated sensor system which can operate independently of the final position on the PCB, for example.
[0011]
Yet another object of the present invention is to provide a fully functional and coated sensor system that can be tested prior to final implementation.
[0012]
Still another object of the present invention is to provide a sensor system that is suitable for mounting on, for example, a PCB using flip chip or surface mount technology and can avoid wire bonding and complex single chip handling. is there.
[0013]
Yet another object of the present invention is to provide a sensor system that can reduce the distance between the transducer element and the electronic circuit to reduce parasitics and space consumption.
[0014]
(Summary of Invention)
In the first aspect, the aforementioned purpose is
A carrier member having a first surface for holding first and second groups of contact elements;
An active member, the active element being electrically connected to the at least one contact element, wherein the at least one contact element is first to obtain an electrical contact between the active member and the carrier member. A transducer element coinciding with one of the contact elements of the group carrier member;
Consisting of an integrated circuit having at least one contact element, said at least one contact element coinciding with one of the contact elements of the second group of carrier members to obtain electrical contact between the integrated circuit and the carrier member Consisting of electronic devices
In order to obtain an electrical station contact between the active member of the transducer element and the integrated circuit of the electronic device, at least one contact element of the first group is electrically connected to the at least one contact element of the second group. This is accomplished by providing a connected sensor system.
[0015]
The transducer element can in principle be any type of transducer, such as a pressure transducer, an accelerometer, a thermometer.
[0016]
In order for the sensor system to communicate with the surroundings, the carrier member may further have a second surface holding a plurality of contact surface elements. At least one contact element of the first and second groups is electrically connected to one of the contact elements held by the second surface. The first surface and the second surface may be substantially parallel and opposed to each other.
[0017]
The carrier member and transducer element may be based on a semiconductor material such as Si. In order to relieve thermal stress, the carrier member, the transducer element and the electronic device may be based on the same semiconductor material. The material may be Si.
[0018]
Back chamber in order to apply the microphone - in order to form, with the carrier member further consistent with the active member of the transducer element (the align) recess (indentation). Also, for application to a microphone, the active member of the transducer element may comprise a capacitor formed by combining a flexible diaphragm and a substantially rigid back plate. In addition, the transducer element has a cavity or a sound inlet. The bottom of the cavity may be defined and formed by the active member of the transducer element. A flexible diaphragm and a substantially rigid backplate are electrically connected to the first and second contact elements of the transducer element, respectively, for transferring the signal received by the transducer element to the carrier member. Also good.
[0019]
The integrated circuit may be adapted for signal processing. This integrated circuit may be an ASIC.
[0020]
In order to obtain directional sensitivity, the sensor may further have an opening or sound inlet between the second surface of the carrier member and the recess.
[0021]
In order to protect the transducer element from eg particles and moisture, the outer surface of the sensor is at least partly protected by a lid. The lid of the transducer element and the active member may each define the upper and lower boundaries of the cavity. Furthermore, at least one outer surface of the sensor system may carry a conductive layer. The conductive layer may consist of a metal layer or a conductive polymer layer.
[0022]
The contact element may be made of a solder material such as Sn, SnAg, SnAu or SnPb. Furthermore, the sensor system may have sealing means for hermetically sealing the transducer element.
[0023]
In the second aspect, the present invention provides:
A carrier member having a first surface for holding first, second and third groups of contact elements;
An active member, the active member being electrically connected to at least one contact element, wherein the at least one contact element is a first group of carrier members to obtain electrical contact between the active member and the carrier member A first transducer element coinciding with one of the contact elements of
An active member, the active element being electrically connected to the at least one contact element, wherein the at least one contact element is a second group of carrier members to obtain electrical contact between the active member and the carrier member A second transducer element coinciding with one of the contact elements of
Consisting of an integrated circuit having at least one contact element, said at least one contact element coinciding with one of the contact elements of the third group of carrier members in order to obtain an electrical contact between the integrated circuit and the carrier member Consisting of electronic devices
To obtain electrical contact between the active member of the first converter element and the integrated circuit and between the active member of the second converter element and the integrated circuit, at least one of the first group A contact element is electrically connected to at least one contact element of the third group, and at least one contact element of the second group is electrically connected to at least one contact element of the third group. Related to sensor system.
[0024]
The sensor according to the second aspect may be suitable for directivity detection, such as a directional detection pressure transducer.
[0025]
A carrier member such as a Si-based carrier member may further have a second surface that holds a plurality of contact elements. In order to obtain an electrical connection to the second surface, at least one contact element of the first, second and third groups is electrically connected to one of the contact elements held by the second surface. Also good. The first surface and the second surface may be substantially parallel and opposed to each other. Preferably, the transducer element and the electronic device are Si based.
[0026]
The carrier member may further have first and second recesses. The first recess is consistent with the active member of the first transducer element, the second recess is consistent with the active member of second transducer element. The first and second recesses act as a back chamber.
[0027]
Each of the first and second transducer elements may further have a cavity. The bottom of the cavity may be defined by the active members of the first and second transducer elements.
[0028]
For example, to measure pressure changes, each active member of the first and second transducer elements may have a capacitor. This capacitor is formed by a combination of a flexible diaphragm and a substantially rigid back plate. The flexible diaphragm and the substantially rigid back plate may be electrically connected to the contact elements of the respective transducer element.
[0029]
Each of the first and second transducer elements may further have a lid for protecting the transducer elements. The lid and active member of the first and second transducer elements may be arranged to define the upper and lower boundaries of the respective cavities.
[0030]
At least a portion of the outer surface of the sensor system may hold a conductive layer. This conductive layer may be a metal layer or a conductive polymer layer. The contact element may be made of a solder material such as Sn, SnAg, SnAu or SnPb.
[0031]
The solid-state silicon-based condenser microphone according to the present invention is suitable for batch production. The combination of different elements that make up the microphone system is more flexible than other systems disclosed in the prior art. The present invention can provide an interface to a very well defined environment, for example by an opening on one side of the system. This opening can be covered by a film or filter that prevents dust, moisture and other impurities from interfering with and contaminating the microphone characteristics. Electrical connection between the different elements of the microphone system is achieved economically and easily via a silicon carrier using flip-chip technology.
[0032]
The present invention uses integrated electronic circuit chips, preferably ASICs, which may be designed and manufactured independently of the design and manufacture of microphone transducer elements. This is advantageous because the techniques and processes for manufacturing integrated electronic circuit chips are different from those used to manufacture transducer elements and each manufacturing stage is optimized independently. Furthermore, transducer element and ASIC testing may be accomplished at the wafer level.
[0033]
The complete sensor system can be electrically connected to the outside surface by surface mount technology with the contacts facing one side of the system that does not conflict with the aforementioned interface with the environment. Thus, the user can apply a simple and effective surface mounting technique to the assembly of the entire system.
[0034]
(Detailed Description of Embodiments of the Invention)
Hereinafter, the present invention will be further described with reference to the accompanying drawings.
[0035]
The process used to manufacture the different elements of the sensor system requires techniques known in the field of microminiature technology.
[0036]
FIG. 1 shows a silicon carrier substrate 2 that includes one or more vertically etched feedthrough holes 20. The silicon carrier substrate 2 is bulk crystal silicon, and has solder protrusions 8 and 22 on the first surface and the second surface, respectively. The electric signal is conveyed from the first surface to the second surface via the feedthrough line 23. On the first surface, one or a plurality of transducer elements 1 are flip-chip mounted on the silicon carrier substrate 2 and fixed by solder bumps 8 of the first group. On the first surface, one or a plurality of electronic devices such as the integrated circuit chip 3 are flip-chip mounted on the silicon carrier substrate 2 and connected and fixed by the solder protrusions 8 of the second group. The material of the solder bumps 8 is typically Sn, SnAg, SnAu or SnPb, but other metals can also be used.
[0037]
The solder seal ring 9 provides a seal against the transducer element 1. In this case, the feedthrough line 23 is used to carry an electrical signal from the transducer element 1 below the seal ring 9 to the electronic device 3. This is shown in detail in FIG. The signal can also be conveyed to the electronic circuit by other conductive paths.
[0038]
The electrically conductive path 23 is also formed through the carrier, for example by an etching hole 20 and subsequent metallization. Etching can be performed by wet chemical etching or dry plasma etching techniques. This path 23 is called vertical feedthrough and can be used to carry an electrical signal from the transducer 1 or electronic circuit 3 to the second surface of the carrier.
[0039]
The second surface includes solder bumps 22 for surface mounting, for example on a PCB or other carrier.
[0040]
FIG. 2 shows a package similar to that shown in FIG. 1, but in this embodiment the electronic device 3 has a group of solder bumps 8 as well as an underfill or glue 21. Connected and fixed by other means. Furthermore, the package is protected by a lid 5 which is fixed to the flip-chip mounted transducer element 1 or the electronic device 3 or both. The lid 5 has an opening 4 that provides well-determined access to the environment, such as a sound propagation grid or filter, as protection of the microphone against particles and moisture. The lid can be formed separately, for example from metal or polymer, respectively by punching or injection molding.
[0041]
In FIG. 3 or 4, a system applied to a microphone is shown. In these embodiments, the transducer element 1 is a microphone, back lipped Yanba 11 is etched into the silicon substrate 2. The back chamber is etched into the silicon carrier by a wet etching process using reactants such as KOH, TMAH or EDP, or a dry etching process such as reactive ion etching. The cavity 11 can be etched in the same process as the feedthrough hole 20.
[0042]
The difference between FIG. 3 and FIG. 4 is that the system of FIG. 4 is covered with a filter 5 to provide an EMI shield. The EMI shield 16 is a conductive polymer layer, such as silver epoxy, or a metal layer, such as electroplated or evaporated, Cu or Au. Further, the integrated circuit chip 3 and the filter 5 shown in FIG. 4 are connected and fixed by additional means such as underfill or adhesive 21.
[0043]
The functions of the macrophone are as follows. The opening 4 functions as a sound inlet, and ambient sound pressure enters a cavity 10 functioning as a front chamber of the microphone through a filter 5 covering the opening 4. The sound pressure is reflected by the diaphragm 12, whereby the air between the diaphragm 12 and the back plate 13 flows out through the perforations 19.
[0044]
The diaphragm may be manufactured is designed differently. As one example, the diaphragm may be designed as a three-layer structure with two outer layers. The outer layer is made of silicon nitride, while the intermediate layer is made of polycrystalline silicon. The polycrystalline silicon forming the intermediate layer is doped with either boron (B) or phosphorus (P). The back plate is made of B- or P-doped polycrystalline silicon and silicon nitride. The cavity 11 further functions as a microphone back chamber.
[0045]
When the diaphragm 12 is deflected in response to the incident sound pressure, the electric capacity of the electric capacitor formed by the diaphragm 12 and the back plate 13 changes in response to the incident sound pressure. The circuit on the integrated circuit chip 3 is electrically connected to the diaphragm 12 and the back plate 13 via the solder protrusions 8. This circuit is designed to detect changes in the capacitance of the capacitor formed by the diaphragm 12 and the back plate 13. In addition, this circuit is electrically connected to the solder protrusion 22 via the solder protrusion 8 and the vertical feedthrough line 23 in order to be electrically connected to the power supply and other electric circuits in the hearing instrument. .
[0046]
When the capacitor formed by the diaphragm 12 and the back plate 13 is operated, the back plate 13 is connected to a DC power source in order to charge the back plate 13. When the capacitance changes due to a change in the distance between the diaphragm 12 and the back plate 13 in response to the changing sound pressure, an AC voltage is superimposed on the applied DC level. The magnitude of the AC voltage is a measure for the capacitance change and is a magnitude for the sound pressure experienced by the diaphragm.
[0047]
In FIG. 5, the enlargement of the lateral feedthrough line 24 and the seal ring 9 is shown. The feedthrough 24 is electrically insulated from the seal ring 9 and the substrate 2 by the insulating layer 25. Similarly, the insulating layer 25 insulates the solder protrusions 8 of the converter 1 from the substrate 2. The solder projections 8 of the electrical converter 1 and the solder projections 8 of the circuit chip 3 are electrically connected via a feedthrough line 24.
[0048]
In FIG. 6, a microphone similar to that of FIG. 3 is shown. However, the opening 24 is introduced into the back chamber 11. The opening 24 causes membrane deflection, which indicates the pressure gradient of the membrane, and thus the directional sensitivity of the microphone.
[0049]
In FIG. 7, a microphone similar to that of FIG. 3 is shown. However, additional transducer elements are added so that the microphone uses two transducer elements, both of which include a membrane 12 and a backplate 13. Both transducer elements are connected to the carrier member 3 by solder bumps 8 and seal rings 9 and have an indentation 11 for each transducer element. With these two transducer elements, the phase difference of the impact acoustic wave can be measured, and as a result, the directivity sensitivity of the microphone can be measured.
[0050]
It will be apparent to those skilled in the art that the number of detection elements is increased from 2 to any number (as shown in FIG. 7), for example arranged in a matrix.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example in which a silicon-based sensor system is generally applied.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example in which a silicon-based sensor system having a lid is generally applied.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example in which a silicon-based sensor system is applied to a microphone.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an application example of an enclosed microphone.
FIG. 5 is an enlarged view of a lateral feedthrough and a seal ring.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example in which a silicon-based sensor system is applied to a directional microphone.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example in which a silicon-based sensor system is applied to a second directional microphone.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Converter element 2 Silicon carrier substrate 3 Integrated circuit chip 9 Solder seal ring 8, 22 Solder convex part 23 Feed through line 20 Feed through hole

Claims (26)

第1と第2のグループの接点要素を保持する第1面を有するSiベースのキャリア部材(2)と、
能動部材からなり、該能動部材が少なくとも1つの接点要素に電気的に接続されている変換器要素(1)と、
少なくとも1つの接点要素を有する集積回路からなる電子デバイス(3)とからなるセンサーシステムにおいて、
前記変換器要素(1)の少なくとも1つの接点要素は、前記変換器要素(1)の能動部材とキャリア部材(2)の間の電気的接触を得るために、第1グループのキャリア部材(2)の接点要素の1つと合致し、
前記電子デバイス(3)の少なくとも1つの接点要素は、前記集積回路とキャリア部材の間の電気的接触を得るために、前記変換器要素(1)と電子デバイス(3)が前記キャリア部材(2)の第1面に隣接して配置されるように、第2グループのキャリア部材(2)の接点要素の1つと合致し、
第1グループの少なくとも1つの接点要素は、前記変換器要素(1)の能動部材と前記電子デバイス(3)の集積回路との間の電気的接触を得るために、前記第2グループの少なくとも1つの接点要素に電気的に接続され、
前記キャリア部材(2)がさらに複数の接点要素を保持する第2面を有し、ここで前記第1と第2のグループの少なくとも1つの接点要素が、第2面によって保持されている接点要素の1つに電気的に接続され、
前記第1面と第2面が実質的に平行で互いに対向していることを特徴とするセンサーシステム。
A Si-based carrier member (2) having a first surface for holding first and second groups of contact elements;
A transducer element (1) comprising an active member, the active member being electrically connected to at least one contact element;
In a sensor system comprising an electronic device (3) comprising an integrated circuit having at least one contact element,
At least one contact element of the transducer element (1) is used to obtain an electrical contact between the active member of the transducer element (1) and the carrier member (2). ) And one of the contact elements
At least one contact element of the electronic device (3) is used by the transducer element (1) and the electronic device (3) to obtain electrical contact between the integrated circuit and the carrier member. ) Coincides with one of the contact elements of the second group of carrier members (2) so as to be arranged adjacent to the first side of
At least one contact element of the first group is at least one of the second group to obtain electrical contact between the active member of the transducer element (1) and the integrated circuit of the electronic device (3). Electrically connected to one contact element,
The carrier member (2) further has a second surface holding a plurality of contact elements, wherein at least one contact element of the first and second groups is held by the second surface Electrically connected to one of the
The sensor system, wherein the first surface and the second surface are substantially parallel and face each other .
前記キャリア部材(2)がさらに凹部(11)を有し、該凹部(11)が前記変換器要素の能動部材と合致している請求項に記載のセンサーシステム。Sensor system according to claim 1 , wherein the carrier member (2) further comprises a recess (11), the recess (11) coinciding with the active member of the transducer element. 前記変換器要素がさらにキャビティ(10)を有し、前記能動部材が当該キャビティ(10)の底を規定している請求項1又は2に記載のセンサーシステム。Sensor system according to claim 1 or 2 , wherein the transducer element further comprises a cavity (10), and the active member defines the bottom of the cavity (10). 前記キャリア部材(2)の第2面と前記凹部(11)の間に開口(24)をさらに有する請求項に記載のセンサーシステム。The sensor system according to claim 2 , further comprising an opening (24) between the second surface of the carrier member (2) and the recess (11). 前記変換器要素(1)がSiベースである請求項1からのいずれかに記載のセンサーシステム。Sensor system according to any one of claims 1 to 4 wherein the transducer element (1) is Si-based. 前記キャリア部材(2)、前記変換器部材(1)および前記電子デバイス(3)がSiベースである請求項1からのいずれかに記載のセンサーシステム。The sensor system according to any one of claims 1 to 5 , wherein the carrier member (2), the transducer member (1) and the electronic device (3) are Si-based. 前記変換器要素の能動部材がコンデンサからなり、該コンデンサがフレキシブルダイヤフラム(12)と実質的に剛性のあるバックプレート(13)の組み合わせで形成されている請求項1に記載のセンサーシステム。  2. A sensor system according to claim 1, wherein the active member of the transducer element comprises a capacitor, the capacitor being formed by a combination of a flexible diaphragm (12) and a substantially rigid back plate (13). 前記変換器要素(1)がさらにリッド(5)を有し、該変換器要素(1)のリッド(5)と能動部材が前記キャビティ(10)の上下の境界を規定している請求項に記載のセンサーシステム。Said transducer element (1) further comprises a lid (5), the transducer element (1) of the lid (5) as defined in Claim 3 which defines the boundaries above and below the active member said cavity (10) The sensor system described in. 前記センサーシステムの外面の少なくとも1部が導電層(16)を保持している請求項1からのいずれかに記載のセンサーシステム。Sensor system according to any one of the sensor at least parts of the conductive layer of the system of the outer surface (16) of claims 1 which holds the 8. 前記導電層が金属層からなる請求項に記載のセンサーシステム。The sensor system according to claim 9 , wherein the conductive layer is made of a metal layer. 前記導電層が導電性ポリマー層からなる請求項に記載のセンサーシステム。The sensor system according to claim 9 , wherein the conductive layer comprises a conductive polymer layer. 前記接点要素が、Sn,SnAg,SnAuまたはSnPbのようなはんだ材料からなる請求項1から11のいずれかに記載のセンサーシステム。Sensor system according to the contact element, Sn, SnAg, any one of claims 1 to 11 consisting of solder material such as SnAu or SnPb. 前記変換器要素を密封シールするシール手段をさらに有する請求項に記載のセンサーシステム。4. A sensor system according to claim 3 , further comprising sealing means for hermetically sealing the transducer element. 第1と第2と第3のグループの接点要素を保持する第1面を有するSiベースのキャリア部材と、
能動部材からなり、該能動部材が少なくとも1つの接点要素に電気的に接続されている第1変換器要素と、
能動部材からなり、該能動要素が少なくとも1つの接点要素に電気的に接続されている第2変換器要素と、
少なくとも1つの接点要素を有する集積回路からなる電子デバイスとからなるセンサーシステムにおいて、
前記第1変換器要素の少なくとも1つの接点要素は、前記能動部材とキャリア部材の間の電気的接触を得るために、前記第1グループのキャリア部材の接点要素の1つと合致し、
前記第2変換器要素の少なくとも1つの接点要素は、前記第2変換器要素の能動部材とキャリア部材の間の電気的接触を得るために、前記第1変換器要素と第2変換器要素が前記キャリア部材(2)の第1面に隣接して配置されるように、第2グループのキャリア部材の接点要素の1つと合致し、
前記電子デバイスの少なくとも1つの接点要素は、集積回路とキャリア部材の間の電気的接触を得るために、前記電子デバイスが前記キャリア部材(2)の第1面の第1と第2変換器要素に隣接して配置されるように、第3グループのキャリア部材の接点要素の1つと合致し、
前記第1変換器要素の能動部材と前記集積回路との間、および前記第2変換器要素の能動部材と前記集積回路との間の電気的接触を得るために、第1グループの少なくとも1つの接点要素が前記第3グループの少なくとも1つの接点要素に電気的に接続されるとともに、第2グループの少なくとも1つの接点要素が前記第3グループの少なくとも1つの接点要素に電気的に接続され、
前記キャリア部材(2)がさらに複数の接点要素を保持する第2面を有し、ここで前記第1と第2のグループの少なくとも1つの接点要素が、第2面によって保持されている接点要素の1つに電気的に接続され、
前記第1面と第2面が実質的に平行で互いに対向していることを特徴とするセンサーシステム。
A Si-based carrier member having a first surface for holding first, second and third groups of contact elements;
A first transducer element comprising an active member, wherein the active member is electrically connected to at least one contact element;
A second transducer element comprising an active member, the active element being electrically connected to at least one contact element;
In a sensor system comprising an electronic device comprising an integrated circuit having at least one contact element,
At least one contact element of the first transducer element mates with one of the contact elements of the first group of carrier members to obtain electrical contact between the active member and the carrier member;
At least one contact element of the second transducer element is adapted to cause the first transducer element and the second transducer element to be in electrical contact between an active member of the second transducer element and a carrier member. Coincides with one of the contact elements of the second group of carrier members so as to be arranged adjacent to the first side of the carrier member (2);
The at least one contact element of the electronic device is adapted to provide an electrical contact between the integrated circuit and the carrier member so that the electronic device has first and second transducer elements on the first side of the carrier member (2). Coincides with one of the contact elements of the third group of carrier members so as to be disposed adjacent to
To obtain electrical contact between the active member of the first converter element and the integrated circuit and between the active member of the second converter element and the integrated circuit, at least one of the first group A contact element is electrically connected to at least one contact element of the third group, and at least one contact element of the second group is electrically connected to at least one contact element of the third group;
The carrier member (2) further has a second surface holding a plurality of contact elements, wherein at least one contact element of the first and second groups is held by the second surface Electrically connected to one of the
The sensor system, wherein the first surface and the second surface are substantially parallel and face each other .
前記キャリア部材がさらに複数の接点要素を保持する第2面を有し、ここで前記第1と第2と第3のグループの少なくとも1つの接点要素が、第2面によって保持されている接点要素の1つに電気的に接続されている請求項14に記載のセンサーシステム。The carrier member further has a second surface for holding a plurality of contact elements, wherein at least one contact element of the first, second and third groups is held by the second surface 15. The sensor system according to claim 14 , wherein the sensor system is electrically connected to one of the two. 前記第1面と第2面が実質的に平行で互いに対向している請求項15に記載のセンサーシステム。The sensor system according to claim 15 , wherein the first surface and the second surface are substantially parallel and face each other. 前記キャリア部材がさらに第1と第2の凹部を有し、該第1の凹部が前記第1の変換器要素の能動部材と合致し、前記第2の凹部が前記第2の変換器要素の能動部材と合致している請求項14から16のいずれかに記載のセンサーシステム。The carrier member further has first and second recesses, the first recesses coincide with the active members of the first transducer element, and the second recesses of the second transducer element. 17. A sensor system according to any one of claims 14 to 16 , which is matched with an active member. 前記第1と第2の変換器要素の各々がさらにキャビティを有し、該キャビティの底が前記第1と第2の変換器要素の能動部材によって規定されている請求項14から17のいずれかに記載のセンサーシステム。Having said first and each further cavity of the second transducer element, claim 14 in which the bottom of the cavity is defined by the active members of the first and second transducer elements 17 The sensor system described in. 前記第1と第2の変換器要素がSiベースである請求項14から18のいずれかに記載のセンサーシステム。19. A sensor system according to any of claims 14 to 18 , wherein the first and second transducer elements are Si based. 前記キャリア部材、前記第1と第2の変換器部材および前記電子デバイスがSiベースである請求項14から19のいずれかに記載のセンサーシステム。The sensor system according to any of claims 14 to 19 , wherein the carrier member, the first and second transducer members and the electronic device are Si based. 前記第1と第2の変換器要素の各々の能動部材がコンデンサからなり、該コンデンサがフレキシブルダイヤフラムと実質的に剛性のあるバックプレートの組み合わせで形成されている請求項14から20のいずれかに記載のセンサーシステム。Made from the first and each of the active members of the second transducer element capacitor, to claim 14, wherein the capacitor is formed by the combination of the back plate with a flexible diaphragm and a substantially stiff 20 The described sensor system. 前記第1と第2の変換器要素がさらにリッドを有し、該第1と第2の変換器要素のリッドと能動部材が前記それぞれのキャビティの上下の境界を規定している請求項14から21のいずれかに記載のセンサーシステム。Having said first and second transducer elements further lid, claims 14 to first and the lid and the active member of second transducer element defines the upper and lower boundary of the respective cavities 21. The sensor system according to any one of 21 . 前記センサーシステムの外面の少なくとも1部が導電層を保持している請求項14から22のいずれかに記載のセンサーシステム。The sensor system according to any one of claims 14 to 22 , wherein at least a part of an outer surface of the sensor system holds a conductive layer. 前記導電層が金属層からなる請求項23に記載のセンサーシステム。The sensor system according to claim 23 , wherein the conductive layer comprises a metal layer. 前記導電層が導電性ポリマー層からなる請求項23に記載のセンサーシステム。The sensor system according to claim 23 , wherein the conductive layer comprises a conductive polymer layer. 前記接点要素が、Sn,SnAg,SnAuまたはSnPbのようなはんだ材料からなる請求項14から25のいずれかに記載のセンサーシステム。26. The sensor system according to claim 14 , wherein the contact element is made of a solder material such as Sn, SnAg, SnAu or SnPb.
JP2001522196A 1999-09-06 2000-09-06 Silicon-based sensor system Expired - Fee Related JP4459498B2 (en)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA199901254 1999-09-06
DK1999/01254 1999-09-06
US39162899A 1999-09-07 1999-09-07
US09/391,628 1999-09-07
US09/570,434 2000-05-12
US09/570,434 US6522762B1 (en) 1999-09-07 2000-05-12 Silicon-based sensor system
PCT/DK2000/000491 WO2001019134A2 (en) 1999-09-06 2000-09-06 Silicon-based sensor system

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006273173A Division JP4303742B2 (en) 1999-09-06 2006-10-04 Silicon condenser microphone

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2003508998A JP2003508998A (en) 2003-03-04
JP2003508998A5 JP2003508998A5 (en) 2006-12-07
JP4459498B2 true JP4459498B2 (en) 2010-04-28

Family

ID=27221189

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001522196A Expired - Fee Related JP4459498B2 (en) 1999-09-06 2000-09-06 Silicon-based sensor system
JP2006273173A Expired - Fee Related JP4303742B2 (en) 1999-09-06 2006-10-04 Silicon condenser microphone

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006273173A Expired - Fee Related JP4303742B2 (en) 1999-09-06 2006-10-04 Silicon condenser microphone

Country Status (10)

Country Link
EP (1) EP1214864B1 (en)
JP (2) JP4459498B2 (en)
CN (1) CN1203726C (en)
AT (1) ATE242587T1 (en)
AU (1) AU6984100A (en)
CA (1) CA2383740C (en)
DE (1) DE60003199T2 (en)
DK (1) DK1214864T3 (en)
PL (1) PL209935B1 (en)
WO (1) WO2001019134A2 (en)

Families Citing this family (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6859542B2 (en) 2001-05-31 2005-02-22 Sonion Lyngby A/S Method of providing a hydrophobic layer and a condenser microphone having such a layer
US6696645B2 (en) * 2002-05-08 2004-02-24 The Regents Of The University Of Michigan On-wafer packaging for RF-MEMS
US7142682B2 (en) 2002-12-20 2006-11-28 Sonion Mems A/S Silicon-based transducer for use in hearing instruments and listening devices
US7466835B2 (en) 2003-03-18 2008-12-16 Sonion A/S Miniature microphone with balanced termination
JP2004356708A (en) * 2003-05-27 2004-12-16 Hosiden Corp Sound detection mechanism and manufacturing method thereof
CN100515119C (en) * 2003-08-12 2009-07-15 中国科学院声学研究所 Chip for silicon micro capacitor microphone and its preparation method
CN100499877C (en) * 2003-12-17 2009-06-10 中国科学院声学研究所 Chip having high sensitivity for silicon micro-capacitor microphone and preparation method thereof
DE102004011203B4 (en) * 2004-03-04 2010-09-16 Robert Bosch Gmbh Method for mounting semiconductor chips and corresponding semiconductor chip arrangement
JP4553611B2 (en) * 2004-03-15 2010-09-29 三洋電機株式会社 Circuit equipment
JP4539450B2 (en) 2004-11-04 2010-09-08 オムロン株式会社 Capacitive vibration sensor and manufacturing method thereof
DE102005008511B4 (en) 2005-02-24 2019-09-12 Tdk Corporation MEMS microphone
DE102005008512B4 (en) 2005-02-24 2016-06-23 Epcos Ag Electrical module with a MEMS microphone
DE102005053765B4 (en) 2005-11-10 2016-04-14 Epcos Ag MEMS package and method of manufacture
DE102005053767B4 (en) 2005-11-10 2014-10-30 Epcos Ag MEMS microphone, method of manufacture and method of installation
DE102005056759A1 (en) * 2005-11-29 2007-05-31 Robert Bosch Gmbh Micromechanical structure for use as e.g. microphone, has counter units forming respective sides of structure, where counter units have respective electrodes, and closed diaphragm is arranged between counter units
CN101005718B (en) * 2006-01-16 2011-04-20 财团法人工业技术研究院 Micro acoustic sensor and its producing method
JP4771290B2 (en) * 2006-07-19 2011-09-14 ヤマハ株式会社 Manufacturing method of pressure sensor
JP2010514172A (en) * 2006-12-22 2010-04-30 パルス・エムイーエムエス・アンパルトセルスカブ Microphone assembly using underfill agent with low coefficient of thermal expansion
JP4893380B2 (en) * 2007-03-09 2012-03-07 ヤマハ株式会社 Condenser microphone device
DE102007008518A1 (en) * 2007-02-21 2008-08-28 Infineon Technologies Ag Semiconductor module for micro-electro-mechanical system, has semiconductor chip having movable unit and active main surface that is turned towards carrier, where another chip is attached at former chip, and cavity is formed between chips
US7557417B2 (en) 2007-02-21 2009-07-07 Infineon Technologies Ag Module comprising a semiconductor chip comprising a movable element
US8767983B2 (en) 2007-06-01 2014-07-01 Infineon Technologies Ag Module including a micro-electro-mechanical microphone
JP2009081624A (en) * 2007-09-26 2009-04-16 Rohm Co Ltd Semiconductor sensor device
TWI336770B (en) * 2007-11-05 2011-02-01 Ind Tech Res Inst Sensor
TWI365525B (en) * 2007-12-24 2012-06-01 Ind Tech Res Inst An ultra thin package for a sensor chip of a micro electro mechanical system
EP2094028B8 (en) * 2008-02-22 2017-03-29 TDK Corporation Miniature microphone assembly with solder sealing ring
CN102187685B (en) * 2008-10-14 2015-03-11 美商楼氏电子有限公司 Microphone having multiple transducer elements
CN102428711A (en) * 2009-05-18 2012-04-25 美商楼氏电子有限公司 Microphone having reduced vibration sensitivity
KR101609270B1 (en) 2009-08-12 2016-04-06 삼성전자주식회사 Piezoelectric micro speaker and method of manufacturing the same
DE102009047592B4 (en) * 2009-12-07 2019-06-19 Robert Bosch Gmbh Process for producing a silicon intermediate carrier
IT1397976B1 (en) * 2009-12-23 2013-02-04 St Microelectronics Rousset MICROELETTROMECHANICAL TRANSDUCER AND RELATIVE ASSEMBLY PROCEDURE.
JP2013093637A (en) * 2010-02-24 2013-05-16 Panasonic Corp Semiconductor device and manufacturing method of the same
TWI491009B (en) 2010-10-08 2015-07-01 Chip level emi shielding structure and manufacture method thereof
CN102456669B (en) * 2010-10-25 2015-07-22 环旭电子股份有限公司 Chip-grade electromagnetic interference shielding structure and manufacturing method thereof
US9108840B2 (en) * 2010-12-30 2015-08-18 Goertek Inc. MEMS microphone and method for packaging the same
JP5721452B2 (en) * 2011-01-27 2015-05-20 ローム株式会社 Capacitive MEMS sensor
JP5799619B2 (en) 2011-06-24 2015-10-28 船井電機株式会社 Microphone unit
DE102011086722A1 (en) * 2011-11-21 2013-05-23 Robert Bosch Gmbh Micromechanical functional device, in particular speaker device, and corresponding manufacturing method
US20130147040A1 (en) * 2011-12-09 2013-06-13 Robert Bosch Gmbh Mems chip scale package
DE102012203373A1 (en) * 2012-03-05 2013-09-05 Robert Bosch Gmbh Micromechanical sound transducer arrangement and a corresponding manufacturing method
US20140090485A1 (en) * 2012-10-02 2014-04-03 Robert Bosch Gmbh MEMS Pressure Sensor Assembly
DE112012007235T5 (en) 2012-12-18 2015-09-24 Epcos Ag Top port mems microphone and method of making it
US20140312439A1 (en) * 2013-04-19 2014-10-23 Infineon Technologies Ag Microphone Module and Method of Manufacturing Thereof
ITTO20130350A1 (en) 2013-04-30 2014-10-31 St Microelectronics Srl SLICE ASSEMBLY OF A MEMS SENSOR DEVICE AND RELATIVE MEMS SENSOR DEVICE
US9264832B2 (en) 2013-10-30 2016-02-16 Solid State System Co., Ltd. Microelectromechanical system (MEMS) microphone with protection film and MEMS microphonechips at wafer level
GB2538177B (en) * 2014-06-10 2017-09-13 Cirrus Logic Int Semiconductor Ltd Packaging for MEMS transducers
US10455308B2 (en) * 2014-09-17 2019-10-22 Intel Corporation Die with integrated microphone device using through-silicon vias (TSVs)
CN104780490A (en) * 2015-04-20 2015-07-15 歌尔声学股份有限公司 MEMS microphone packaging structure and manufacturing method thereof
TWI660466B (en) * 2017-04-26 2019-05-21 矽品精密工業股份有限公司 Package structure and method of manufacture thereof
CN111711903B (en) * 2020-06-24 2021-10-01 歌尔微电子有限公司 Miniature microphone dust keeper and MEMS microphone

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4533795A (en) * 1983-07-07 1985-08-06 American Telephone And Telegraph Integrated electroacoustic transducer
US5490220A (en) * 1992-03-18 1996-02-06 Knowles Electronics, Inc. Solid state condenser and microphone devices
US5889872A (en) * 1996-07-02 1999-03-30 Motorola, Inc. Capacitive microphone and method therefor
US5856914A (en) * 1996-07-29 1999-01-05 National Semiconductor Corporation Micro-electronic assembly including a flip-chip mounted micro-device and method
US5870482A (en) * 1997-02-25 1999-02-09 Knowles Electronics, Inc. Miniature silicon condenser microphone

Also Published As

Publication number Publication date
EP1214864A2 (en) 2002-06-19
WO2001019134A3 (en) 2001-09-07
AU6984100A (en) 2001-04-10
PL209935B1 (en) 2011-11-30
CA2383740C (en) 2005-04-05
DE60003199T2 (en) 2004-07-01
JP2003508998A (en) 2003-03-04
JP2007028671A (en) 2007-02-01
CN1387741A (en) 2002-12-25
CN1203726C (en) 2005-05-25
CA2383740A1 (en) 2001-03-15
WO2001019134A2 (en) 2001-03-15
DE60003199D1 (en) 2003-07-10
DK1214864T3 (en) 2003-08-25
JP4303742B2 (en) 2009-07-29
EP1214864B1 (en) 2003-06-04
ATE242587T1 (en) 2003-06-15
PL354095A1 (en) 2003-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4459498B2 (en) Silicon-based sensor system
US6522762B1 (en) Silicon-based sensor system
EP1219136B1 (en) A pressure transducer
US6732588B1 (en) Pressure transducer
US6088463A (en) Solid state silicon-based condenser microphone
TWI472235B (en) Silicon microphone package
CN109511066B (en) Method for manufacturing a thin filter membrane and acoustic transducer device comprising a filter membrane
EP3330688B1 (en) Multi-transducer modulus, electronic apparatus including the multi-transducer modulus and method for manufacturing the multi-transducer modulus
EP2094028B1 (en) Miniature microphone assembly with solder sealing ring
US10822227B2 (en) Pressure sensor, in particular a microphone with improved layout
CN210579221U (en) Silicon microphone
KR20160086383A (en) Printed circuit board for mounting a microphone component and microphone module with such a printed circuit board
CN110620978A (en) Silicon microphone
CN113247856A (en) Micromechanical component for a sensor device and method for producing a micromechanical component for a sensor device
CN218320777U (en) Packaging structure and electronic equipment
KR101472297B1 (en) 1-chip-type MEMS microphone and method for making the 1-chip-type MEMS microphone
CN217216896U (en) Bone conduction microphone and vibration assembly thereof
US20230345184A1 (en) Micro-electro-mechanical system microphone package

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061004

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061004

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080722

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20081020

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20081027

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081222

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090825

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091125

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100112

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100210

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4459498

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130219

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130219

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140219

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees