KR101857427B1 - Mems 마이크로폰 패키지 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에서, 마이크로-전기-기계 시스템(MEMS: micro-electro-mechanical system) 마이크로폰 패키지는, 다층 기판, 다층 기판의 복수의 상부 층들을 통해 형성되고 막 부분의 상부 표면을 노출시키는 상부 어쿠스틱 포트(upper acoustic port), 다층 기판의 복수의 하부 층들을 통해 형성되고 막 부분의 하부 표면을 노출시키는 하부 어쿠스틱 포트, 복수의 상부 층들 중 적어도 하나를 통해 형성되고 금속 링을 노출시키는 링 트렌치(ring trench), 링 트렌치 위쪽에 위치한 MEMS 다이, 금속 링과 MEMS 다이 사이에서 확장되는 구리 기둥 링(copper pillar ring), 및 구리 기둥 링의 제 1 표면상에 위치한 땜납 기둥 링(solder pillar ring)을 포함하고, 구리 기둥 링과 땜납 기둥 링은 MEMS 다이를 금속 링에 부착한다.

Description

MEMS 마이크로폰 패키지{MEMS MICROPHONE PACKAGE}
본 출원은 2014년 4월 22일에 출원된 미국 가 특허 출원 제 61/982,382 호를 우선권으로 주장하며, 상기 가 특허 출원의 개시사항은 전체적으로 본 명세서에 참조로 포함된다.
본 개시사항은 마이크로폰들에 관한 것이며, 특히 MEMS 마이크로폰들에 관한 것이다.
마이크로-전기-기계 시스템(MEMS: micro-electro-mechanical system) 디바이스는 기계적 및 전기적 기능들을 반도체 재료(예로서 실리콘)의 칩(chip) 또는 다이(die)에 통합하는 소형화된 디바이스이다. MEMS 디바이스들은 소형화 및 낮은 제조 비용들을 포함하는 많은 이점들을 제공한다. 이들 이점들은 마이크로-제조 리소그래픽 기술들을 이용하여 실현된다. 최종 조립된 디바이스는 전형적으로 MEMS 디바이스가 통합된 실리콘 다이로, 그리고 선택적으로 종래의 조립 프로세스들을 이용하여 기판에 장착된 주문형 집적회로들로 만들어진다.
기판에 고정된 커버 또는 캡은, 전형적으로 기판에 장착된 MEMS 디바이스 및 임의의 다른 디바이스들을 오버몰딩함으로써 형성되어, MEMS 디바이스를 외부 물리적 압력들로부터 막는 케이싱(casing)을 형성한다.
센서들의 많은 유형들은 MEMS 플랫폼에서 생산될 수 있다. 하나의 이러한 센서는 마이크로폰이다. 셀룰러 텔레폰들, 랩탑들 등을 포함하는 많은 애플리케이션들은 MEMS 마이크로폰들을 통합한다. MEMS 마이크로폰들의 매력은 경량이고 소형 폼 팩터(small form factor) 마이크로폰을 제공할 수 있는 능력이다. 낮은 제조비용과 작은 면적(small footprint)으로 인해, MEMS 마이크로폰들은 점점 전기 콘덴서 마이크로폰들(ECMs ; electric condenser microphones)을 대체하고 있다. 추가로, MEMS 마이크로폰은, ECM의 전력 소모량의 대략 ⅓인 저전력 소모량(160 μA)이라는 고유한 장점을 갖는다. 제한된 전력 저장 능력(power storing capacity)을 갖는 모바일 폰 및 랩탑 애플리케이션들에 대해, MEMS 마이크로폰들을 이용하여 가능한 전력 절약들은 중요하다.
그러나, 알려진 MEMS 마이크로폰들의 하나의 한계는 습기로 인한 손상에 대한 MEMS 마이크로폰들의 고장 발생도이다. 예를 들어, 제대로 기능하기 위해서, MEMS 마이크로폰의 센서 부분은 음파들에 반응하도록 구성되어야 한다. 그러나, 음파들에 대한 액세스를 제공함으로써, 습기에 대한 액세스가 또한 제공된다.
그러므로, 필요한 것은 습기에 대한 보호를 센서 영역에 제공하는 MEMS 마이크로폰이다. 에폭시 오버몰드 프로세스들(epoxy overmold processes)과 호환가능한, 예컨대 표준 반도체 패키지들에 공통인 한정된 프론트 볼륨(a defined front volume)을 제공하는 MEMS 마이크로폰이 또한 필요하다.
일 실시예에서, 마이크로-전기-기계 시스템(MEMS: micro-electro-mechanical system) 마이크로폰 패키지는, 다층 기판, 다층 기판의 복수의 상부 층들을 통해 형성되고 막 부분의 상부 표면을 노출시키는 상부 어쿠스틱 포트(upper acoustic port), 다층 기판의 복수의 하부 층들을 통해 형성되고 막 부분의 하부 표면을 노출시키는 하부 어쿠스틱 포트, 복수의 상부 층들 중 적어도 하나를 통해 형성되고 금속 링을 노출시키는 링 트렌치(ring trench), 링 트렌치 위쪽에 위치한 MEMS 다이, 기판 상의 금속 링과 MEMS 다이 사이에서 확장되는 구리 기둥 링(copper pillar ring), 및 구리 기둥 링의 제 1 표면상에 위치한 땜납 기둥 링(solder pillar ring)을 포함하고, 구리 기둥 링과 땜납 기둥 링은 MEMS 다이를 기판 상에 위치한 금속 링에 부착한다.
하나 이상의 실시예들에서, 막 부분은 내수 막 부분(water resistant membrane portion)을 포함한다.
하나 이상의 실시예들에서, 제 1 표면은 구리 기둥 링의 하부 표면이다.
하나 이상의 실시예들에서, MEMS 마이크로폰 패키지는 MEMS 다이 내부에서 한정되고 MEMS 다이의 상부 표면 상에 위치한 캡에 의해 상단 부분 상에서 둘러싸인 백 캐비티(back cavity)를 포함한다.
하나 이상의 실시예들에서, 복수의 상부 층들은 제 1 상부 금속 층과 상기 제 1 상부 금속 층의 상부 표면 상의 상부 땜납 마스크를 포함하고, 플라스틱 오버몰드(plastic overmold)는 MEMS 다이를 둘러싸는 상부 땜납 마스크의 상부 표면 상에 위치한다.
하나 이상의 실시예들에서, 플라스틱 오버몰드는 링 트렌치 내에서 확장하지만, MEMS 다이와 기판을 연결하는 구리 밀봉 링(copper seal ring)을 넘어서 통과하지 않는다.
하나 이상의 실시예들에서, MEMS 마이크로폰 패키지는, 상부 땜납 마스크를 통해 확장하는 적어도 하나의 우물(well) 및 MEMS 다이로부터 상기 우물 안으로 아래쪽을 향해 확장하는 적어도 하나의 입/출력 포스트를 포함하고, 입/출력 포스트는 상부 구리 포스트 부분을 포함하고, 상부 구리 포스트 부분은 상부 구리 포스트 부분의 하부 표면 상에 위치한 땜납 포스트 부분을 이용하여 상응하는 우물 내에서 납땜된다.
하나 이상의 실시예들에서, 복수의 상부 층들은 중앙 프리-프레그 유기층(middle Pre-preg organic layer) 및 하부 금속 층을 포함하고, 중앙 프리-프레그 유기층은 상부 금속 층과 하부 금속 층 사이에 위치하고, 상부 금속 층에 형성된 각각의 접촉 패드는 각 기술된 우물들 내에 위치하고, 상응하는 입/출력 포스트는 우물 내에 위치한 각각의 접촉 패드에 납땜된다.
하나 이상의 실시예들에서, MEMS 마이크로폰 패키지는 하부 어쿠스틱 포트에 위치한 금속 어쿠스틱 밀봉 링을 포함한다.
하나 이상의 실시예들에서, MEMS 마이크로폰 패키지를 형성하는 방법은, 막 부분의 상부 표면을 노출시키기 위해 다층 기판의 복수의 상부 층들을 통해 상부 어쿠스틱 포트를 형성하는 단계, 막 부분의 하부 표면을 노출시키기 위해 다층 기판의 복수의 하부 층들을 통해 하부 어쿠스틱 포트를 형성하는 단계, 금속 링을 노출시키기 위해 복수의 상부 프리-프레그 층들 중 적어도 하나를 통해 링 트렌치를 형성하는 단계, 링 트렌치 위쪽에 MEMS 다이를 배치하는 단계, 및 금속 링과 MEMS 다이 사이에서 확장하는 구리 기둥 링을 이용하고, 구리 기둥 링의 제 1 표면 상에 위치한 땜납 기둥 링을 이용하여 MEMS 다이를 금속 링에 부착하는 단계를 포함한다.
하나 이상의 실시예들에서, 상부 어쿠스틱 포트를 형성하는 단계는 내수 막 부분의 상부 표면을 노출시키기 위해 다층 기판의 복수의 상부 층들을 통해 상부 어쿠스틱 포트를 형성하는 단계를 포함한다.
하나 이상의 실시예들에서, MEMS 마이크로폰 패키지를 형성하는 방법은 땜납 기둥 링을 링 트렌치 안으로 삽입하는 단계, 및 땜납 기둥 링을 리플로잉(reflowing)하는 단계를 포함한다.
하나 이상의 실시예들에서, MEMS 마이크로폰 패키지를 형성하는 방법은 MEMS 다이 내부에서 백 캐비티를 한정하는 단계, 및 백 캐비티의 상단 부분을 캡으로 둘러싸는 단계를 포함한다.
하나 이상의 실시예들에서, MEMS 마이크로폰 패키지를 형성하는 방법은, 다층 기판에 제 1 상부 금속 층과 상기 제 1 상부 금속 층의 상부 표면 상의 상부 땜납 마스크를 제공하는 단계, 및 상부 땜납 마스크의 상부 표면 상에 플라스틱 오버몰드를 형성하고, 그에 의해 MEMS 다이를 둘러싸는 단계를 포함한다.
하나 이상의 실시예들에서, 플라스틱 오버몰드를 형성하는 단계는 플라스틱 오버몰드를 링 트렌치 내에서, 구리 밀봉 링까지 하지만 이를 넘지 않도록 플로잉하여(flowing), MEMS 디바이스를 기판에 연결하는, 플로잉하는 단계를 포함한다.
하나 이상의 실시예들에서, MEMS 마이크로폰 패키지를 형성하는 방법은, 상부 땜납 마스크를 통해 적어도 하나의 우물을 형성하는 단계, MEMS 다이로부터 기술된 우물 안으로 아래쪽을 향해 확장하는 적어도 하나의 입/출력 포스트를 배치하는 단계로서, 기술된 입/출력 포스트는 상부 구리 포스트 부분 및 하부 땜납 포스트 부분을 포함하는 상기 배치하는 단계, 및 하부 땜납 포스트 부분을 기술된 우물 내에 리플로잉하는 단계를 포함한다.
하나 이상의 실시예들에서, MEMS 마이크로폰 패키지를 형성하는 방법은 상부 금속 층 내에 적어도 하나의 패드를 형성하는 단계를 포함하고, 적어도 하나의 우물을 형성하는 단계는 적어도 하나의 패드를 노출시키는 단계를 포함한다.
하나 이상의 실시예들에서, 다층 기판을 제공하는 단계는 또한 다층 기판에 중앙 프리-프레그 유기층, 및 하부 금속 층을 제공하는 단계를 포함하고, 중앙 프리-프레그 유기층은 상부 금속 층과 하부 금속 층 사이에 위치한다.
하나 이상의 실시예들에서, 하부 어쿠스틱 포트를 형성하는 단계는 하부 프리-프레그 유기층 상에 위치한 금속 어쿠스틱 밀봉 링을 노출시키는 단계를 포함한다.
도 1은 오버몰드 댐으로서 기능하고 마이크로폰 프론트 볼륨을 한정하는 투명한 내수 막과 구리 기둥 링을 어쿠스틱하게 통합하는 MEMS 마이크로폰 어셈블리의 측 단면도;
도 2는 캡이 제거되고 구리 기둥 링을 나타내는 도 1의 MEMS 다이의 하부 투시도;
도 3은 도 2의 MEMS 다이의 측 평면도;
도 4는 도 2의 MEMS 다이의 하부 평면도;
도 5는 도2의 MEMS 다이의 상부 투시도;
도 6은 도 1의 기판의 하부 평면도;
도 7은 도 1의 기판의 상부 평면도;
도 8은 도 1의 MEMS 마이크로폰 어셈블리와 함께 이용될 수 있는 기판의 측 단면도.
본 개시사항의 원리들의 이해를 증진할 목적으로, 도면들에 도시되고, 다음 기재된 설명에 기술된 실시예들에 대해 이제 참조가 이루어질 것이다. 본 개시사항의 범위에 대한 어떠한 제한도 그에 의해 의도되지 않는다는 것이 이해된다. 본 개시사항은 도시된 실시예들에 대한 임의의 변경들 및 수정들을 포함하고, 이러한 개시사항이 속하는 기술분야의 당업자에게 일반적으로 발생할 개시사항의 원리들의 추가 응용들을 포함한다는 것이 또한 이해된다.
도 1은 MEMS 마이크로폰 어셈블리 (100)를 도시한다. MEMS 마이크로폰 어셈블리 (100)는 방수 기판 (104) 상에 지지되고 플라스틱 오버몰드 (106)로 둘러싸인 MEMS 다이 (102)를 포함한다. 캡 (108)은 MEMS 다이 (102)의 백 캐비티(110) 위쪽에 위치한다. MEMS 다이 (102)는 또한 도 2 내지 도 5의 추가 상세에서 도시된 아래쪽을 향해 확장하는 구리 기둥 링 (112)을 포함한다. 구리 기둥 링 (112)의 하부 말단부(distal end)에서, 땜납 기둥 링 (114)은 구리 기둥 링 (112)의 하부 표면 상에 제공된다. 일부 실시예들에서, 땜납 기둥 링은 구리 기둥 링의 상부 표면 상에 위치한다. 이하에서 더 상세히 설명될 바와 같이, 땜납 기둥 링 (114)은 MEMS 다이 (102)를 기판 (104)에 부착하기 위해 이용된다.
MEMS 다이 (102)는 네 개의 입/출력 포스트들 (116, 118, 120, 122)을 추가로 포함한다. 각 입/출력 포스트들 (116, 118, 120, 122)은 상부 구리 포스트 (126, 128, 130, 132)와 하부 땜납 포스트 (136, 138, 140, 142)를 포함한다. 입/출력 포스트들 (116, 118, 120, 122)은 MEMS 다이 (102)와 기판 (104) 사이에 전기 연결 포인트들을 제공한다. 다른 실시예들에서, 더 많거나 더 적은 입/출력 포스트들이 포함된다.
도 1로 되돌아가면, 기판 (104)은 다층 기판이다. 기판 (104)의 맨 밑바닥 층은 땜납 마스크 층 (150)이다. 금속 층 (152)은 땜납 마스크 층 (150)의 상부 표면 상에 위치한다. 프리-프레그(Pre-preg: pre-impregnated) 유기층 (154)은 금속 층 (152)과 다른 금속 층 (156) 사이에 위치한다. 각 하부 층들 (150, 152, 154, 156)은 구멍이 뚫려 하부 어쿠스틱 포트 (158)를 형성하고, 이는 내수 막 (160)에서 끝난다. 도 6에 추가로 도시된 바와 같이, 땜납 마스크 층 (150)과 금속 층 (152) 내의 구멍은 다른 층들 (154 및 156) 내의 구멍들보다 커서, 프리-프레그 유기층 (154)의 하부 표면 상에 위치한 금속 어쿠스틱 밀봉 링(패드) (162)을 허용한다. 네 개의 패키지 입/출력 패드들(164)은 도 6에 또한 도시된다. 전형적으로, 어쿠스틱 밀봉 링 (162)과 입/출력 패드들 (164)은 금속 층 (152)으로 형성된다.
도 1로 되돌아가면, 내수 막 (160) 위쪽에, 한 쌍의 금속 층들 (166, 168) 사이에 상부 프리-프레그 유기층 (170)이 샌드위치 모양으로 끼워진다. 상부 땜납 마스크 층 (172)은 금속 층 (168)의 상부 표면 상에 위치한다. 각 상부 층들 (172, 166, 168, 170)은 구멍이 뚫려 상부 어쿠스틱 포트 (174)를 형성하고, 이는 내수 막 (160)에서 끝난다. 상부 어쿠스틱 포트 (174)는 하부 어쿠스틱 포트 (158)와 정렬된다.
도 7을 참조하여, 네 개의 우물들 (180, 192, 184, 186)은 상부 땜납 마스크 층 (172)을 관통하여 형성되어 금속 층 (168)에 형성된 입/출력 패드들 (188, 190, 192, 194)의 부분들을 노출한다. 링 트렌치 (196)는 또한 상부 땜납 마스크 층 (172)과 금속 층 (168)을 관통하여 형성되어 프리-프레그 유기층 (170)의 링을 노출시키고, 금속 링 (171)을 형성한다.
MEMS 마이크로폰 어셈블리 (100)의 제조는 실질적으로 임의의 바람직한 제조 공정들을 이용하여 달성된다. 예를 들어, 입/출력 패드들 (164)과 입/출력 패드들 (188, 190, 192, 194)의 전기 연결들이, 이후 전도성 에폭시로 채워지거나 또는 내벽이 코팅되어 도금 기술들을 통해 표준 PCB를 이용하여 도금된 비아들을 드릴링(drilling)을 통해 기판 (104)내에 제공될 수 있다. 마찬가지로, 기판 (104)의 층들은 임의의 바람직한 공정을 이용하여 샌드위치 모양으로 끼워진다. 그러나, 적어도 일 실시예에서, 기판 (104)은 내수 막 (160)을 포함한다. 내수 막 (160)은 그것을 통해서 습기의 통과를 제한하는 어쿠스틱하게 투명한 통기성 재료이다. 일 실시예에서, 내수 막 (160)은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE: Polytetrafluoroethylene)으로 형성된다. 따라서, 유체는 어쿠스틱 포트들 (158, 174)을 통해 MEMS 다이 (102) 내로 이동하는 것을 방해받는다.
알려진 디바이스들과의 하나의 차이점은 상부 땜납 마스크 층 (172)과 금속 층 (168)을 통한 링 트렌치 (196)를 이용한 금속 링 (171)의 형성이다. 링 (171)은 도 1에 묘사된 바와 같이, 플립-칩(flip-chip) 어셈블리 공정 동안 땜납 기둥 링 (114)을 이용하여 구리 기둥 링 (112)에 부착되도록 구성된다. 구리 기둥 링 (112)과 땜납 기둥 링 (114)은 예로서, 2004년 1월 27에 특허등록된 미국 특허 제6,681,982에 기술된 공정의 수정을 이용하여 형성된다. 일 실시예에서, 수정된 '982 특허 공정은 80μm높이를 갖는 구리 기둥 링 (112)을 형성되기 위해 이용되는 반면, 땜납 기둥 링 (114)은 20μm높이를 갖는다. 구리 기둥 링 (112)과 땜납 기둥 링 (114)은 둘 모두 75μm 직경을 가진다. 입 출력 포스트들 (116, 118, 120, 122) 각각은 구리 기둥 링 (112)과 땜납 기둥 링 (114)과 같은 방식으로 형성된다.
따라서, MEMS 다이 (102)가 플립-칩 공정 동안 기판 (104) 상에 위치할 때, 하부 땝납 포스트들 (136, 138, 140, 142)은 각각의 우물들 (180, 182, 184, 186)을 통하고, 각각의 입/출력 패드 (188, 190, 192, 194)와 접촉하여 위치한다. 추가로, 땜납 기둥 링 (114)은 링 트렌치 (196)를 통하고, 링 (171)과 접촉하여 위치한다. 하부 땝납 포스트들 (136, 138, 140, 142)은 이후 리플로우 공정을 이용하여 각각의 입/출력 패드 (188, 190, 192, 194)에 연결된다. 땜납 기둥 링 (114)은 또한 리플로우 공정 동안 링 (171)에 연결된다. 구리 기둥 링 (112)은 따라서 최종 어셈블리에 마이크로폰 프론트 볼륨을 형성한다.
캡 (108)은 MEMS 다이 (102)의 상단에 위치하고 (도 1 참조), 플라스틱 오버몰드는 MEMS 다이 (102)와 상부 땝납 마스크 층 (172)의 위에서 오버몰딩된다. 일부 실시예들에서, 링 트렌치 (196)는 플라스틱 오버몰드 (106)의 일부가 우물 안으로 흘러 도 1에 도시된 바와 같이 증가된 결합을 제공하는 것을 허용하기 위해, 구리 기둥 링 (112)보다 충분히 더 크다.
MEMS 마이크로폰 어셈블리 (100)는 이와 같이 MEMS 다이와 기판 사이에 방수 밀봉(water proof seal)을 제공하고, 기판에 통합된 내수 막을 추가로 포함할 수 있어, 방수 어쿠스틱 포트는 패키지 레벨에서 시행될 수 있게 된다. 이것은 방수 통기성 막에 걸친 미리-드릴링된 어쿠스틱 포트 구멍들을 가진 두 개의 기판 코어들을 접착시킴으로써 달성된다. 일부 실시예들에서, 워터 프루프 통기성 막은 삽입물의 형태로 제공된다.
예로서, 도 8은 기판 (104)을 대신하여 MEMS 마이크로폰 어셈블리 (100)에서 사용된 기판 (198)을 묘사한다. 기판 (198)은 다층 기판이다. 기판 (198)의 맨 밑바닥 층은 땜납 마스크 층 (200)이다. 금속 층 (202)은 땜납 마스크 층 (200)의 상부 표면 상에 위치한다. 프리-프레그 유기 층 (204)은 금속 층 (202)과 다른 금속 층 (206) 사이에 위치한다. 각 층들 (200, 202, 204, 206)은 구멍이 뚫려 하부 어쿠스틱 포트 (208)를 형성하고, 이는 내수 막 (210)에서 끝난다. 땜납 마스크 층 (200)과 금속 층 (202) 내의 구멍은 다른 층들 (204 및 206) 내의 구멍들보다 커서, 사전 삽입된 유기층 (204)의 하부 표면 상에 위치한 금속 어쿠스틱 밀봉 링(패드) (212)을 허용한다.
내수 막 (210) 위쪽에, 한 쌍의 금속 층들 (216, 218)사이에 상부 프리-프레그 유기 층 (220)이 끼워진다. 상부 땜납 마스크 층 (222)은 금속 층 (218)의 상부 표면 상에 위치한다. 각 층들 (216, 218, 220, 222)은 구멍이 뚫려 상부 어쿠스틱 포트 (224)를 형성하고, 이는 내수 막 (210)에서 끝난다. 상부 어쿠스틱 포트 (224)는 하부 어쿠스틱 포트 (208)와 정렬된다. 링 트렌치 (226)는 상부 땜납 마스크 층 (222)을 관통하여 형성되어 금속 링 (227)을 노출시키고, 우물들, 바이어스, 및 입/출력 포트들(도시되지 않음)이 또한 제공된다. 따라서, 기판 (198)은 실질적으로 기판 (104)과 동일하고, 기판 (104)과 유사한 방식으로 MEMS 다이 (102)에 조립된다. 주요 차이점은 멤브레인 층 대신에, 내수 막 (210)이 기판 코어 (228) 내의 삽입물로서 형성된다는 점이다.
두 개의 하부 기판들 모두 예컨대, 레이저 또는 전도성 에폭시로 채워지거나 또는 도금 기술들을 통해 표준 PCB를 이용하여 이후 내벽이 코팅되고 도금되는 비어들의 기계적 드릴링과 같은 임의의 바람직한 방식으로 상부 및 하부 기판들 사이의 전기 연결의 제공을 허용한다. MEMS 마이크로폰 어셈블리 (100)는 또한 MEMS 다이 형태들 상에 도금된 구리 기둥 링을 통합한다. 이러한 링은 다이가 기판/칩 캐리어에 결합될 때 후속 공정들을 위한 배리어(barrier)를 형성한다. 구체적으로, 링은 마이크로폰 어셈블리의 오버몰드 프로세싱 동안 에폭시 배리어를 형성한다.
MEMS 마이크로폰 어셈블리 (100)는 방수/저항 특징들을 통합하고 오버몰드 패키지 구성을 허용하는 새로운 반도체 패키지 형태 요소를 제공한다. 일부 실시예들에서, 패키지 설계는 습기 손상을 방지하기 위해 저항 막을 MEMS 마이크로폰 패키지의 포트홀(porthole)에 통합할 필요성을 추가로 해결한다. 추가로, MEMS 마이크로폰 어셈블리 (100)는 표준 반도체 패키지들에 공통인 에폭시 오버몰드 프로세스들과 호환가능한, 한정된 프론트 볼륨을 생성하기 위하여 구리 기둥 밀봉 링을 이용하는 방법을 제공한다.
본 개시사항이 도면들 및 전술한 설명들에 상세히 도시되고 설명되었지만, 본 개시사항은 예시적이며, 수지 제한적이 아닌 것으로 간주 되어야 한다. 바람직한 실시예들만이 제시된 것과, 본 개시사항의 사상 내에 있는 모든 변화들, 수정들, 및 추가 응용들이 보호되는 것이 바람직한 것이 이해된다.

Claims (19)

  1. 마이크로-전기-기계 시스템(MEMS: micro-electro-mechanical system) 마이크로폰 패키지에 있어서:
    다층 기판;
    상기 다층 기판의 복수의 상부 층들을 통해 형성되고 막 부분의 상부 표면을 노출시키는 상부 어쿠스틱 포트(upper acoustic port);
    상기 다층 기판의 복수의 하부 층들을 통해 형성되고 상기 막 부분의 하부 표면을 노출시키는 하부 어쿠스틱 포트;
    상기 복수의 상부 층들 중 적어도 하나를 통해 형성되고 금속 링을 노출시키는 링 트렌치(ring trench);
    상기 링 트렌치 위쪽에 위치한 MEMS 다이;
    상기 금속 링과 상기 MEMS 다이 사이에서 확장하는 구리 기둥 링(copper pillar ring); 및
    상기 구리 기둥 링의 제 1 표면상에 위치한 땜납 기둥 링(solder pillar ring)을 포함하고, 상기 구리 기둥 링과 땜납 기둥 링은 상기 MEMS 다이를 상기 금속 링에 부착하는, MEMS 마이크로폰 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 막 부분은 내수 막(water resistant membrane)을 포함하는, MEMS 마이크로폰 패키지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 표면은 상기 구리 기둥 링의 하부 표면인, MEMS 마이크로폰 패키지.
  4. 제 1 항에 있어서:
    상기 MEMS 다이 내부에서 한정되고 상기 MEMS 다이의 상부 표면 상에 위치한 캡에 의해 상단 부분 상에서 둘러싸인 백 캐비티(back cavity)를 추가로 포함하는, MEMS 마이크로폰 패키지.
  5. 제 1 항에 있어서:
    상기 복수의 상부 층들은 제 1 상부 금속 층과 상기 제 1 상부 금속 층의 상부 표면 상의 상부 땜납 마스크를 포함하고;
    플라스틱 오버몰드(plastic overmold)가 상기 MEMS 다이를 둘러싸는 상기 상부 땜납 마스크의 상부 표면 상에 위치하는, MEMS 마이크로폰 패키지.
  6. 제 5 항에 있어서:
    상기 플라스틱 오버몰드는 상기 링 트렌치 내에서 확장하는, MEMS 마이크로폰 패키지.
  7. 제 5 항에 있어서:
    상기 상부 땜납 마스크를 통해 확장하는 적어도 하나의 우물(well); 및
    상기 MEMS 다이로부터 상기 적어도 하나의 우물 안으로 아래쪽을 향해 확장하는 적어도 하나의 입/출력 포스트를 추가로 포함하고, 상기 적어도 하나의 입/출력 포스트는 상부 구리 포스트 부분을 포함하고, 상기 상부 구리 포스트 부분은 상기 상부 구리 포스트 부분의 하부 표면 상에 위치한 땜납 포스트 부분을 이용하여 상기 적어도 하나의 우물 내에서 납땜되는, MEMS 마이크로폰 패키지.
  8. 제 7 항에 있어서:
    상기 복수의 상부 층들은 중앙 프리-프레그 유기층(middle Pre-preg organic layer) 및 하부 금속 층을 포함하고;
    상기 중앙 프리-프레그 유기층은 상기 상부 금속 층과 상기 하부 금속 층 사이에 위치하고;
    상기 상부 금속 층에 형성된 각각의 접촉 패드는 상기 적어도 하나의 우물들의 각각 내에 위치하고;
    상기 적어도 하나의 입/출력 포스트는 상기 각각의 접촉 패드에 납땜되는, MEMS 마이크로폰 패키지.
  9. 제 8 항에 있어서:
    상기 하부 어쿠스틱 포트에 위치한 금속 어쿠스틱 밀봉 링을 추가로 포함하는, MEMS 마이크로폰 패키지.
  10. 마이크로-전기-기계 시스템(MEMS: micro-electro-mechanical system) 마이크로폰 패키지를 형성하는 방법에 있어서:
    막 부분의 상부 표면을 노출시키기 위해 다층 기판의 복수의 상부 층들을 통해 상부 어쿠스틱 포트를 형성하는 단계;
    상기 막 부분의 하부 층을 노출시키기 위해 상기 다층 기판의 복수의 하부 층들을 통해 하부 어쿠스틱 포트를 형성하는 단계;
    금속 링을 노출시키기 위해 복수의 상부 프리-프레그 층들 중 적어도 하나를 통해 링 트렌치를 형성하는 단계;
    상기 링 트렌치 위쪽에 MEMS 다이를 배치하는 단계; 및
    상기 금속 링과 상기 MEMS 다이 사이에서 확장하는 구리 기둥 링을 이용하고, 상기 구리 기둥 링의 제 1 표면 상에 위치한 땜납 기둥 링을 이용하여 상기 MEMS 다이를 상기 금속 링에 부착하는 단계를 포함하는, MEMS 마이크로폰 패키지를 형성하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 상부 어쿠스틱 포트를 형성하는 단계는:
    내수 막 부분의 상부 표면을 노출시키기 위해 상기 다층 기판의 복수의 상부 층들을 통해 상기 상부 어쿠스틱 포트를 형성하는 단계를 포함하는, MEMS 마이크로폰 패키지를 형성하는 방법.
  12. 제 10 항에 있어서:
    상기 땜납 기둥 링을 상기 링 트렌치 안으로 삽입하는 단계; 및
    상기 땜납 기둥 링을 리플로잉(reflowing)하는 단계를 추가로 포함하는, MEMS 마이크로폰 패키지를 형성하는 방법.
  13. 제 10 항에 있어서:
    상기 MEMS 다이 내부에서 백 캐비티를 한정하는 단계; 및
    상기 백 캐비티의 상단 부분을 캡으로 둘러싸는 단계를 추가로 포함하는, MEMS 마이크로폰 패키지를 형성하는 방법.
  14. 제 10 항에 있어서:
    상기 다층 기판에 제 1 상부 금속 층과, 상기 제 1 상부 금속 층의 상부 표면 상의 상부 땜납 마스크를 제공하는 단계; 및
    상기 상부 땜납 마스크의 상부 표면 상에 플라스틱 오버몰드를 형성하고, 그에 의해 상기 MEMS 다이를 둘러싸는 단계를 추가로 포함하는, MEMS 마이크로폰 패키지를 형성하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 플라스틱 오버몰드를 형성하는 단계는:
    상기 링 트렌치 내에서 상기 플라스틱 오버몰드를 플로잉하는(flowing) 단계를 포함하는, MEMS 마이크로폰 패키지를 형성하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서:
    상기 상부 땜납 마스크를 통해 적어도 하나의 우물을 형성하는 단계;
    상기 MEMS 다이로부터 상기 적어도 하나의 우물 안으로 아래쪽을 향해 확장하는 적어도 하나의 입/출력 포스트를 배치하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 입/출력 포스트는 상부 구리 포스트 부분 및 하부 땜납 포스트 부분을 포함하는, 상기 배치하는 단계; 및
    상기 하부 땜납 포스트 부분을 상기 적어도 하나의 우물 내에 리플로잉하는 단계를 추가로 포함하는, MEMS 마이크로폰 패키지를 형성하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서:
    상기 상부 금속 층 내에 적어도 하나의 패드를 형성하는 단계를 추가로 포함하고,
    상기 적어도 하나의 우물을 형성하는 단계는:
    상기 적어도 하나의 패드를 노출시키는 단계를 포함하는, MEMS 마이크로폰 패키지를 형성하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 다층 기판을 제공하는 단계는:
    다층 기판에 중앙 프리-프레그 유기층, 및 하부 금속 층을 제공하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 중앙 프리-프레그 유기층은 상기 상부 금속 층과 상기 하부 금속 층 사이에 위치하는, MEMS 마이크로폰 패키지를 형성하는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    하부 어쿠스틱 포트를 형성하는 단계는:
    하부 프리-프레그 유기층 상에 위치한 금속 어쿠스틱 밀봉 링을 노출시키는 단계를 포함하는, MEMS 마이크로폰 패키지를 형성하는 방법.
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