KR101953089B1 - Mems 트랜스듀서 패키지들의 제조시 사용된 리드 프레임 기반 칩 캐리어 - Google Patents

Mems 트랜스듀서 패키지들의 제조시 사용된 리드 프레임 기반 칩 캐리어 Download PDF

Info

Publication number
KR101953089B1
KR101953089B1 KR1020177015380A KR20177015380A KR101953089B1 KR 101953089 B1 KR101953089 B1 KR 101953089B1 KR 1020177015380 A KR1020177015380 A KR 1020177015380A KR 20177015380 A KR20177015380 A KR 20177015380A KR 101953089 B1 KR101953089 B1 KR 101953089B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lead frame
pads
mems
integrated circuit
lid
Prior art date
Application number
KR1020177015380A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170083580A (ko
Inventor
제이 스코트 새먼
Original Assignee
로베르트 보쉬 게엠베하
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 로베르트 보쉬 게엠베하 filed Critical 로베르트 보쉬 게엠베하
Publication of KR20170083580A publication Critical patent/KR20170083580A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101953089B1 publication Critical patent/KR101953089B1/ko

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
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00222—Integrating an electronic processing unit with a micromechanical structure
    • B81C1/0023—Packaging together an electronic processing unit die and a micromechanical structure die
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00261—Processes for packaging MEMS devices
    • B81C1/00301—Connecting electric signal lines from the MEMS device with external electrical signal lines, e.g. through vias
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0257—Microphones or microspeakers
    • 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
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554—External layer
    • H01L2224/0555—Shape
    • H01L2224/05552—Shape in top view
    • H01L2224/05554—Shape in top view being square
    • 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
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/48137—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
    • 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
    • H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73207—Bump and wire connectors
    • 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
    • H01L2224/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92—Specific sequence of method steps
    • 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
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • 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
    • H01L2924/161—Cap
    • H01L2924/1615—Shape
    • H01L2924/16151—Cap comprising an aperture, e.g. for pressure control, encapsulation
    • 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
    • H01L2924/161—Cap
    • H01L2924/1615—Shape
    • H01L2924/16152—Cap comprising a cavity for hosting the device, e.g. U-shaped cap
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2201/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones covered by H04R1/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2201/003—Mems transducers or their use
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2201/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones covered by H04R1/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2201/02—Details casings, cabinets or mounting therein for transducers covered by H04R1/02 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2201/029—Manufacturing aspects of enclosures transducers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)

Abstract

MEMS 트랜스듀서들과 함께 사용을 위한 리드 프레임 기반 칩 캐리어들을 위한 시스템들 및 방법들이 개시된다. 일 실시예는 MEMS 마이크로폰 패키지를 제조하기 위한 방법을 제공한다. 일 예시적인 실시예에서, 방법은 주문형 집적 회로들상의 제 1 복수의 I/O 패드들을 리드 프레임상의 복수의 트레이스들로 플립 칩 본딩하는 단계를 포함한다. 방법은 제 1 복수의 I/O 패드들 중 적어도 하나가 리드 프레임으로부터 전기적으로 절연되도록 복수의 트레이스들 중 적어도 하나를 제거하는 단계를 더 포함한다. 방법은 마이크로폰을 리드 프레임을 덮개에 본딩하는 단계, 및 주문형 집적 회로의 제 2 복수의 I/O 패드들을 사용하여 덮개에 장착된 MEMS 마이크로폰을 주문형 집적 회로에, 적어도 하나의 와이어 본드를 통해, 전기적으로 접속시키는 단계를 더 포함한다. 방법은 덮개 내에 밀폐된 체적을 형성하기 위해 기판을 리드 프레임에 본딩하는 단계를 더 포함한다.

Description

MEMS 트랜스듀서 패키지들의 제조시 사용된 리드 프레임 기반 칩 캐리어{LEAD FRAME-BASED CHIP CARRIER USED IN THE FABRICATION OF MEMS TRANSDUCER PACKAGES}
본 출원은 2014년 11월 6일에 출원된 미국 가특허출원번호 제 62/075,980 호의 이익을 주장하고, 그의 전체 내용들은 여기에 참조로서 통합된다.
본 발명의 실시예들은 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 트랜스듀서 패키지들에 관한 것이고, 특히 리드 프레임 기반 칩 캐리어를 갖는 MEMS 트랜스듀서 패키지의 제조에 관한 것이다.
MEMS 마이크로폰들은 예를 들면, 스마트폰들, 태블릿 컴퓨터들, 및 랩탑 컴퓨터들과 같은 전자 디바이스들에서 사용된다. 일반적으로 말해서, MEMS 마이크로폰은 다수의 천공들(perforations)을 갖는 멤브레인 및 백플레이트를 일반적으로 포함하는 음향 MEMS 트랜스듀서이다. 음파들에 의해 생성된 공기압에서 변경들은 멤브레인이 구부러지게 한다. 백플레이트는, 공기가 그의 천공들을 통해 이동할 때, 실질적으로 고정으로 유지된다. 멤브레인의 움직임은 멤브레인과 백플레이트 사이의 정전 용량의 양의 변화를 생성한다. 정전 용량에서 변화에 의해 야기된 전압 변동들은 음파들의 압력에 관련되는 출력을 제공한다. 출력은 종종, 집적 회로, 예를 들면, 추가의 처리를 위한 주문형 집적 회로(ASIC)에 제공된다. 종종, MEMS 마이크로폰은 손상으로부터의 보호, 원하는 음향 환경, 및 MEMS 패키지로부터의 다른 구성 요소들로의 전기 접속들을 제공하는 하우징에 패키징된다.
기존 MEMS 트랜스듀서 패키지들은 기능적이지만, 개선된 패키지들, 특히, 1) 두 방향들(ASIC 다이 위 및 아래)로부터의 전기 접속들을 허용하고; 2) 몇몇 ASIC 본드 패드들상에 랜드 그리드 어레이(land grid array; LGA) 접속들을 제공하고 동시에 종래의 와이어 본딩에 대해 노출된 다른 본드 패드들을 남겨두고; 3) 높은 전기적 절연(electrical isolation)을 갖는 전기 접속들의 제 1 서브세트 및 낮은 전기적 절연을 갖는 전기 접속들의 제 2 서브세트를 제공하는 패키지들에 대한 필요가 존재한다.
몇몇 실시예들은 플립 칩 장착 다이상에 선택된 LGA 패드들의 전기적 절연 및 배치를 허용하는 리드 프레임 칩 캐리어를 제공한다. 몇몇 실시예들은 또한 리드 프레임 칩 캐리어상에 장착된 칩의 상부면에 관하여 두 개의 별개의 방향들(위 및 아래)로부터 라우팅된 신호들의 이동들을 용이하게 하는 전체 마이크로폰 패키지에 중간층(interpose layer)을 생성한다.
일 실시예는 MEMS 마이크로폰 패키지를 제조하기 위한 방법을 제공한다. 일 예시적인 실시예에서, 방법은 주문형 집적 회로상의 제 1 복수의 I/O 패드들을 리드 프레임상의 복수의 트레이스들에 플립 칩 본딩하는 단계를 포함한다. 방법은 제 1 복수의 I/O 패드들 중 적어도 하나가 리드 프레임으로부터 전기적 절연되도록 복수의 트레이스들 중 적어도 하나를 제거하는 단계를 더 포함한다. 방법은 리드 프레임을 덮개에 본딩하는 단계, 및 주문형 집적 회로의 제 2 복수의 I/O 패드들을 사용하여 덮개에 장착된 MEMS 마이크로폰을 주문형 집적 회로로, 적어도 하나의 와이어 본드를 통해, 전기적으로 접속시키는 단계를 더 포함한다. 방법은 덮개 내의 밀폐된 체적을 형성하기 위해 기판을 리드 프레임에 본딩하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 다른 양태들은 상세한 설명 및 첨부하는 도면들을 고려함으로써 명백해질 것이다.
도 1은 몇몇 실시예들에 따른, MEMS 마이크로폰에 대한 리드 프레임의 평면도.
도 2는 몇몇 실시예들에 따른, MEMS 마이크로폰에 대한 리드 프레임의 하부도.
도 3은 몇몇 실시예들에 따른, MEMS 마이크로폰에 대한 리드 프레임의 정면도.
도 4a는 몇몇 실시예들에 따른, MEMS 마이크로폰에 대한 리드 프레임의 측면도.
도 4b는 몇몇 실시예들에 따른, MEMS 마이크로폰에 대한 리드 프레임의 부분 측면도.
도 5는 몇몇 실시예들에 따른, 제거된 몇몇 리드들을 갖는 MEMS 마이크로폰에 대한 리드 프레임의 평면도.
도 6은 몇몇 실시예들에 따른, 제거된 몇몇 리드들을 갖는 MEMS 마이크로폰에 대한 리드 프레임의 하부도.
도 7은 몇몇 실시예들에 따른, MEMS 마이크로폰 패키지의 하부도.
도 8은 몇몇 실시예들에 따른, MEMS 마이크로폰 패키지의 정면도.
도 9는 몇몇 실시예들에 따른, MEMS 마이크로폰 패키지의 하부도.
도 10은 몇몇 실시예들에 따른, MEMS 마이크로폰 패키지의 평면도.
도 11은 몇몇 실시예들에 따른, MEMS 마이크로폰 패키지의 단면도.
도 12는 몇몇 실시예들에 따른, MEMS 마이크로폰 패키지를 생성하기 위한 방법을 도시하는 플로차트.
본 발명의 임의의 실시예들이 상세히 설명되기 전에, 본 발명은 다음의 상세한 설명에 설명되거나 또는 다음의 도면들에 도시되는 구성의 상세들 및 구성 요소들의 정렬로 그의 출원에서 제한되지 않는 것이 이해될 것이다. 본 발명은 다른 실시예들일 수 있고 다양한 방식들로 실시되거나 수행된다.
복수의 하드웨어 및 소프트웨어 기반 디바이스들, 뿐만 아니라 복수의 상이한 구조적인 구성 요소들이 본 발명을 구현하기 위해 사용될 수 있다는 것이 또한 주의되어야 한다. 또한, 본 발명의 실시예들이 하드웨어, 소프트웨어 및 논의의 목적들을 위해, 구성 요소들의 대다수가 하드웨어에서 단독으로 구현되는 것처럼 도시되고 기술될 수 있는 전자 구성 요소들 또는 모듈들을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 그러나, 본 기술 분야에서 숙련되고 본 상세한 설명의 판독에 기초한 당업자는, 적어도 일 실시예에서, 본 발명의 전자 기반 양태들이 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능한 소프트웨어(예를 들면, 비일시적 컴퓨터 판독 가능한 매체상에 저장된)에서 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이와 같이, 복수의 하드웨어 및 소프트웨어 기반 디바이스들, 뿐만 아니라 복수의 상이한 구조적인 구성 요소들이 본 발명을 구현하기 위해 이용될 수 있다는 것이 주의되어야 한다. 예를 들면, 명세서에 기술된 "제어 유닛들" 및 "제어기들"은 하나 이상의 프로세서들, 비일시적 컴퓨터-판독 가능한 매체를 포함하는 하나 이상의 메모리 모듈들, 하나 이상의 입력/출력 인터페이스들, 및 구성 요소들에 접속하는 다양한 접속들(예를 들면, 시스템 버스)을 포함할 수 있다.
명세서 및 청구항들에서, 용어 "상부", "위", "아래", "밑에", "하부" 등이 그들이 수평으로 놓인 것처럼 설명된 실시예들을 참조하여 사용된다는 것이 또한 주의되어야 한다. 이는 설명의 편의성을 위해 수행되고 제한으로 생각되지 않아야 한다.
도 1은 상부로부터 보여지는 칩 캐리어 어셈블리(10)의 일 예시적인 실시예를 도시한다. 도 2는 하부로부터 보여지는 동일한 칩 캐리어 어셈블리(10)를 도시한다. 도시된 예에서, 칩 캐리어 어셈블리(10)는 리드 프레임(12) 및 주문형 집적 회로(ASIC) 다이(14)를 포함한다. 이하에 상세히 설명된 바와 같이, ASIC 다이(14)는 리드 프레임(12)에 플립 칩 본딩된다. 리드 프레임(12)은 구리 또는 다른 적절한 전기적으로 도전성 재료로 제조된 스탬프된 금속 프레임이다. 리드 프레임(12)은 라운딩된 직사각형 둘레 밀봉 링(16)에 의해 부분적으로 규정되고 복수의 트레이스들(18a-18h)에 의해 또한 규정된다. 일 실시예에서, 리드 프레임(12)은 기판(32) 또는 금속 덮개(26)와 같은 구조의 형상 및 크기로 크기 조정되고 성형될 수 있다(예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이). 적용에 따라, 리드 프레임(12)의 임의의 구성 및 크기는 본 개시의 범위에 영향을 주지 않고 사용될 수 있다. 도시된 구성에서, 형상에서 실질적으로 동일한 여덟 개의 트레이스들(18a-18h)이 존재한다. 대안적으로 실시예들에서, 트레이스들(18a-18h)은 크기 및 배치에서 변경할 수 있다. 트레이스들(18a-18h) 모두가 상세하게 기술되지는 않을 것이다. 복수의 트레이스들(18a-18h)이 임의의 수량의 트레이스들일 수 있고, 도시된 여덟 개는 단지 예시적인 목적들을 위한 것이 이해될 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 트레이스들(18a-18h)의 각각은 복수의 접촉 패드들(20a-20h)에서 종단된다. 도시된 바와 같이, 접촉 패드(20)는 원형이다. 다른 실시예들에서, 접촉 패드들(20a-20h)은 상이하게 성형될 수 있다. 둘레 밀봉 링(16), 트레이스들(18a-18h), 및 접촉 패드들(20a-20h)은 동일 평면상에 있다.
도 2에 도시된 실시예에서, 리드 프레임(12)은 트레이스들(18a-18h) 및 접촉 패드들(20a-20h)이 ASIC 다이(14)상의 적어도 몇몇 I/O 패드들(22)(예를 들면, 랜드 게이트 어레이(LGA) 패드들)에 대응하도록 설계된다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, ASIC 다이(14)는 하나 이상의 MEMS 트랜스듀서들에 전력을 공급하고, 하나 이상의 MEMS 트랜스듀서들로부터 수신된 전기 신호들을 수신 및 처리하고, 이들 신호들을 적어도 하나의 다른 전기 디바이스로 전달하도록 구성된 전자 회로를 포함한다. 설명의 편의를 위해, 단일 ASIC 다이(14)가 도시된다. 대안적인 실시예들에서, 하나보다 많은 ASIC 다이(14)가 리드 프레임(12)에 본딩될 수 있다. 다른 대안적인 실시예에서, ASIC 네트워크의 형태의 ASIC 다이들의 어레이는 리드 프레임에 본딩될 수 있다. 다른 대안적인 실시예에서, 프로세서, 마이크로프로세서, 마이크로 제어기는 리드 프레임에 본딩될 수 있다.
I/O 패드들(22)은 ASIC 다이(14)의 회로를 외부 회로에 전자적으로 결합할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, I/O 패드들(22)은 그들의 대응하는 접촉 패드들(20a-20h)에 접속된다. 도 3 및 도 4a에 도시된 바와 같이, 접속들은 플립 칩 범프들(24)을 사용하여 대응하는 접촉 패드들(20a-20h)에 대한 플립 칩 본딩들을 사용하여 수행된다. 도 4b는 도 4a에서 원(A) 내에 도시된 칩 캐리어 어셈블리의 부분의 확대도이다. 도시된 바와 같이, 플립 칩 범프들(24)은 기둥형이다. 그러나, 다른 구성들이 가능하다. 대안적인 실시예들에서, 플립 칩 범프들(24)은 형상이 다양할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, I/O 패드들(22)의 모두가 리드 프레임(12)에 본딩되는 것은 아니다. 이하에 상세히 기술된 바와 같이, 와이어 본딩을 위해 이용 가능한 I/O 패드들(22)의 일부가 남는다.
도 5에 도시된 바와 같이, ASIC 다이(14)가 리드 프레임(12)에 고정될 때, 트레이스들 중 일부(도시된 18b, 18c, 18f, 및 18g)는 예를 들면, 그들을 펀치 아웃함으로써 제거될 수 있다(리드 프레임에서 빈 영역(19)을 남김). 도 6에 도시된 바와 같이, 트레이스들(18b, 18c, 18f, 및 18g)를 펀치 아웃하는 것은 ASIC 다이(14)에 플립 칩 본딩된 제거된 트레이스들의 대응하는 접촉 패드들(20b, 20c, 20f, 및 20g)을 남긴다. 따라서, 대응하는 I/O 패드들(22)은 서로 및 리드 프레임(12)으로부터 전기적으로 절연된다. 리드 프레임(12)에 본딩되어 유지되는 I/O 패드들(22)은 접지 리드들, 또는 ASIC 다이(14)의 접지를 요구하는 회로 요소들이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 칩 캐리어 어셈블리(10)는 금속 덮개(26)에 본딩된다(예를 들면, 납땜 또는 에폭시를 사용함으로써). 금속 덮개(26)는 종래의 것이고, 상세히 기술되지 않을 것이다. 대안적인 실시예들에서, 다른 형상들 또는 재료들의 덮개들이 사용될 수 있다. MEMS 다이(28)는 금속 덮개(26)에 부착된다. MEMS 다이(28)는 MEMS 트랜스듀서(도시되지 않음)를 포함한다. 예시된 실시예에서, MEMS 트랜스듀서는 MEMS 마이크로폰이다. 대안적인 실시예들에서, MEMS 다이는 관성 센서(inertial sensor), 화학 센서, 볼로미터(bolometer), 광 센서, 환경 센서, 습도 센서 등일 수 있다. 예시된 실시예에서, MEMS 다이(28)는 금속 덮개의 상부 내벽에 장착되거나 그에 부착된다. 대안적인 실시예들에서, MEMS 다이(28)는 금속 덮개의 임의의 측면 내벽에 부착될 수 있다. 대안적인 실시예들은 하나보다 많은 MEMS 다이, 예를 들면, 금속 덮개의 상부 내벽에 장착된 제 1 MEMS 마이크로폰 및 금속 덮개의 측면 내벽에 장착된 제 2 MEMS 마이크로폰을 포함할 수 있다. 다른 대안적인 실시예에서, 제 1 또는 제 2 MEMS 마이크로폰들 중 하나는, 예를 들면, 관성 센서와 같은 비-마이크로폰 트랜스듀서에 의해 교체될 수 있다.
상기에 주의된 바와 같이, ASIC 다이(14)상의 I/O 패드들 모두가 리드 프레임(12)에 본딩되지는 않는다. MEMS 다이(28)는 와이어 본드들(30)을 사용하여 그들의 I/O 패드들(22)에 전기적으로 접속된다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 와이어 본드들(30)은 MEMS 다이(28) 및 ASIC 다이(14)에 의해 요구된 고 임피던스 접속들을 제공한다. 리드 프레임(12)상의 ASIC 다이(14)의 배치는 ASIC 다이상의 선택된 I/O 패드들(22)의 전기적 절연을 허용하고 ASIC 다이(14)의 상부면에 관하여 두 개의 별개의 방향들(예를 들면, 위 및 아래)로부터 라우팅된 신호들의 이동들을 가능하게 한다. 하나보다 많은 MEMS 다이(28)를 포함하는 대안적인 실시예들에서, 추가의 MEMS 다이들은 ASIC 다이(14)에 유사하게 와이어-본딩될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 금속 덮개(26)는 밀폐된 MEMS 트랜스듀서 패키지(35)를 형성하기 위해, 예를 들면, 용접, 납땜, 또는 에폭시를 사용하여 기판(32)을 리드 프레임(12)에 본딩함으로써 덮여진다. 예시된 실시예에서, MEMS 트랜스듀서 패키지(35)는 MEMS 마이크로폰 패키지이다. 상기에 주의된 바와 같이, 대안적인 실시예들에서, MEMS 다이(28)는 비-마이크로폰 트랜스듀서를 포함할 수 있다. 도 9에 도시된 일 예시적인 실시예에서, 기판(32)은 적층된 인쇄 회로 기판(PCB)이다. 대안적인 실시예들에서, 기판(32)은 가요성 회로, 접혀지는 원, 세라믹 기판, 박막형 멀티칩 모듈 기판, 프리-폴딩 기판(pre-folded substrate), 탄성 중합체 기판 등일 수 있다. 기판(32)은 접촉 패드들(20a-20h)과 정렬되고 전기적으로 그에 결합되는 기판 패드들(36)을 포함한다. MEMS 트랜스듀서 패키지(35)는, 예를 들면, 휴대 전화, 태블릿 컴퓨터, 개인용 휴대 정보 단말(PDA), 웹에서 이용 가능한 핸드폰, 미디어 플레이어, 핸드-헬드 컴퓨터, 랩탑, 웨어러블 디바이스(시계, 손목 밴드, 또는 패치와 같은), 데스크탑 컴퓨터, 게임 콘솔, 리모컨, 또는 임의의 유사한 컴퓨팅 디바이스와 같은 컴퓨팅 디바이스로의 어셈블리를 위해 적절한 표면 장착 패키징(예를 들면, 랜드 그리드 어레이(LGA)에 결합될 수 있다.)
도 10은 금속 덮개(26)의 평면도를 도시한다. 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 금속 덮개(26)는 원형 단면을 갖고 금속 덮개(26)의 상부측으로부터 아래 방향으로 연장하는 사운드 포트(38)를 포함한다. 예시된 실시예에서, MEMS 다이(28)는 MEMS 마이크로폰이다. 따라서, MEMS 다이(28)는 사운드 포트(38)에 정렬되어, 사운드가 MEMS 다이(28)의 음향 센서에 도달하게 한다. 대안적인 실시예들에서, 사운드 포트(38)는 MEMS 다이(28)에 인접하게 위치되거나, 그로부터의 오프셋이 존재할 수 있다. 하나보다 많은 MEMS 다이(28)를 포함하는 대안적인 실시예들은 공통 사운드 포트를 포함할 수 있거나, 또는 사운드를 MEMS 다이들에 도달하게 하도록 적절하게 구성된 하나보다 많은 사운드 포트들(38)을 포함할 수 있다.
기판(32)과 금속 덮개(26) 사이의 밀봉은 후면 체적(40)을 형성하여 밀폐된다. 후면 체적(40)은 그것이 그와 다르게 ASIC 다이(14)가 리드 프레임(12)과 다른 구조상에 장착된 경우(예를 들면, 제 2 기판이 대신 사용되는 경우)보다 크다. 더 큰 후면 체적(40)은 MEMS 다이(28)에 대한 더 양호한 음향 환경을 제공하고, 이는 MEMS 다이(28)가 MEMS 마이크로폰인 실시예들에서 더 양호한 성능(예를 들면, 더 높은 신호 대 잡음비)을 초래한다.
도 12는 MEMS 트랜스듀서 패키지(35)를 제조하기 위한 일 예시적인 방법(100)을 도시한다. 블록(102)에서, ASIC 다이(14)는 리드 프레임(12)에 플립 칩 본딩된다. 도 2에 도시된 바와 같이, I/O 패드들(22)의 일부는 이하에 설명된 바와 같이 와이어 본딩을 허용하기 위해 본딩되지 않은 채로 유지한다. 몇몇 실시예들에서, ASIC 다이(14)의 리드 프레임(12)으로의 접착은 테이프 보조 프로세스에서 적용된 언더필의 사용을 통해, 또는 I/O 패드들(22)에 직접 적용된 흐르지 않는 언더필 에폭시 도트들의 사용에 의해 향상될 수 있고, 여기서 플립 칩 범프들(24)은 리드 프레임(12)과 접촉한다. 이러한 재료들의 사용은 어셈블리 강도를 증가시키고 후속하는 어셈블리 단계들 동안 ASIC 다이(14)의 움직임을 방지할 수 있다. 블록(104)에서, 부착된 ASIC 다이(14)를 갖는 리드 프레임(12)은 수평으로 고정적으로 위치된다. 몇몇 실시예들에서, 리드 프레임(12)은 클램프들에 의해 제자리에 유지된다. 블록(106)에서, 리드 프레임(12)에서 트레이스들의 일부(18b, 18c, 18f, 및 18g)가 제거된다. 예시된 실시예에서, 트레이스들(18b, 18c, 18f, 및 18g)은 그들이 접속하는 I/O 패드들(22)이 전기적 절연(예를 들면, 전력, VDD, 트림, 및 신호 출력들)을 요구하는 경우 제거된다. 몇몇 실시예들에서, 트레이스들(18b, 18c, 18f, 및 18g)은 원하는 트레이스들을 제거하도록 구성된 펀치를 사용하여 제거된다. 대안적인 실시예들에서, 다른 적절한 수단이 사용될 수 있다(예를 들면, 톱질). 도 6에 도시된 바와 같이, 접촉 패드들(20b, 20c, 20f, 및 20g)은 대응하는 트레이스들이 제거된 ASIC 다이(14)에 본딩되어 유지된다.
블록(108)에서, 리드 프레임(12)은, 예를 들면, 용접, 납땜, 또는 에폭시를 사용하여, 금속 덮개(26)에 본딩된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 금속 덮개(26)는 이전 프로세스에서 금속 덮개에 부착된 MEMS 다이(28)를 포함한다(도시되지 않음). 대안적인 실시예들에서, MEMS 다이(28)는 블록(110) 전에 금속 덮개(26)로 본딩된다. 블록(110)에서, MEMS 다이(28)는 ASIC 다이(14)에 와이어 본딩된다. 최종적으로, 블록(112)에서, 기판(32)은 금속 덮개(26)에 의해 밀폐된 밀봉을 형성하기 위해 리드 프레임(12)에 본딩되어(예를 들면, 용접, 납땜, 또는 에폭시를 사용하는 것을 사용하여), 도 8 내지 도 11에 도시된 바와 같이 MEMS 트랜스듀서 패키지(25)를 초래한다.
따라서, 본 발명은 다른 것들 중에서, 금속 덮개 마이크로폰의 제조시에 사용된 리드 프레임 기반 칩 캐리어를 제공한다. 본 발명 특허의 다양한 특징들 및 이점들은 다음의 청구항들에서 설명된다.

Claims (20)

  1. MEMS 마이크로폰 패키지를 제조하기 위한 방법에 있어서,
    주문형 집적 회로상의 제 1 복수의 I/O 패드들을 리드 프레임상의 복수의 트레이스들에 플립 칩 본딩하는 단계;
    상기 제 1 복수의 I/O 패드들 중 적어도 하나가 상기 리드 프레임으로부터 전기적으로 절연되도록 상기 복수의 트레이스들 중 적어도 하나를 제거하는 단계;
    MEMS 마이크로폰을 덮개에 장착하는 단계;
    상기 리드 프레임을 덮개에 본딩하는 단계;
    적어도 하나의 와이어 본드를 통해, 상기 주문형 집적 회로의 제 2 복수의 I/O 패드들을 사용하여 상기 MEMS 마이크로폰을 상기 주문형 집적 회로에 전기적으로 접속시키는 단계; 및
    상기 덮개 내에 밀폐된 체적(air tight volume)을 형성하기 위해 상기 리드 프레임에 기판을 본딩하는 단계를 포함하는, MEMS 마이크로폰 패키지를 제조하기 위한 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 리드 프레임을 상기 덮개에 본딩하는 단계는 상기 리드 프레임을 금속 상부-포트 덮개에 본딩하는 단계를 포함하는, MEMS 마이크로폰 패키지를 제조하기 위한 방법.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판을 상기 리드 프레임에 본딩하는 단계는 적층된 인쇄 회로 기판을 상기 리드 프레임에 본딩하는 단계를 포함하는, MEMS 마이크로폰 패키지를 제조하기 위한 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 주문형 집적 회로를 전자 디바이스에 전기적으로 접속시키기 위해 복수의 기판 패드들을 포함하는, MEMS 마이크로폰 패키지를 제조하기 위한 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. MEMS 트랜스듀서 패키지에 있어서:
    MEMS 트랜스듀서;
    복수의 트레이스들 및 복수의 접촉 패드들을 갖는 리드 프레임; 및
    제 1 복수의 I/O 패드들 및 제 2 복수의 I/O 패드들을 포함하는 주문형 집적 회로를 포함하고,
    상기 주문형 집적 회로는 상기 제 1 복수의 I/O 패드들의 제 1 수량이 상기 복수의 트레이스들 중 적어도 하나에 전기적으로 접속되고 상기 제 1 복수의 I/O 패드들의 제 2 수량이 상기 복수의 접촉 패드들 중 적어도 하나에 전기적으로 접속되도록 상기 리드 프레임에 플립-칩 본딩되고,
    상기 제 1 복수의 I/O 패드들의 상기 제 2 수량은 상기 리드 프레임으로부터 전기적으로 절연되고,
    상기 MEMS 트랜스듀서는 적어도 하나의 와이어 본드를 통해 상기 제 2 복수의 I/O 패드들을 사용하여 상기 주문형 집적 회로에 전기적으로 접속되고,
    상기 MEMS 트랜스듀서는 덮개에 장착되고,
    상기 리드 프레임은 상기 덮개에 본딩되고,
    상기 MEMS 트랜스듀서 패키지는:
    상기 덮개 내에 밀폐된 체적을 형성하기 위해 상기 리드 프레임에 본딩된 기판을 더 포함하는, MEMS 트랜스듀서 패키지.
  14. 삭제
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 덮개는 상기 MEMS 트랜스듀서에 인접한 개구를 포함하는, MEMS 트랜스듀서 패키지.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 MEMS 트랜스듀서는 MEMS 마이크로폰인, MEMS 트랜스듀서 패키지.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 기판은 인쇄 회로 기판인, MEMS 트랜스듀서 패키지.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 덮개는 상부, 및 상기 상부를 통해 연장하는 사운드 포트를 갖는 금속 덮개이고,
    상기 MEMS 마이크로폰은, 상기 MEMS 마이크로폰이 상기 사운드 포트에 적어도 부분적으로 정렬하도록 상기 금속 덮개에 장착되는, MEMS 트랜스듀서 패키지.
KR1020177015380A 2014-11-06 2015-11-03 Mems 트랜스듀서 패키지들의 제조시 사용된 리드 프레임 기반 칩 캐리어 KR101953089B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462075980P 2014-11-06 2014-11-06
US62/075,980 2014-11-06
PCT/US2015/058729 WO2016073414A1 (en) 2014-11-06 2015-11-03 Lead frame-based chip carrier used in the fabrication oe mems transducer packages

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170083580A KR20170083580A (ko) 2017-07-18
KR101953089B1 true KR101953089B1 (ko) 2019-05-23

Family

ID=54541238

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177015380A KR101953089B1 (ko) 2014-11-06 2015-11-03 Mems 트랜스듀서 패키지들의 제조시 사용된 리드 프레임 기반 칩 캐리어

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10057688B2 (ko)
EP (1) EP3216229A1 (ko)
KR (1) KR101953089B1 (ko)
CN (1) CN107113485B (ko)
TW (1) TWI677952B (ko)
WO (1) WO2016073414A1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113039689B (zh) * 2018-08-30 2024-04-26 菲尼萨瑞典公司 激光器芯片上载体装置
US11658103B2 (en) * 2020-09-11 2023-05-23 Qualcomm Incorporated Capacitor interposer layer (CIL) chiplet design with conformal die edge pattern around bumps
US11702335B2 (en) 2020-12-04 2023-07-18 Analog Devices, Inc. Low stress integrated device package
US20230420340A1 (en) * 2022-06-28 2023-12-28 Alpha And Omega Semiconductor International Lp Semiconductor package having wettable lead flanks and tie bars and method of making the same

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130032905A1 (en) * 2010-04-30 2013-02-07 Ubotic Intellectual Property Co. Ltd. Semiconductor package configured to electrically couple to a printed circuit board and method of providing same

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7434305B2 (en) 2000-11-28 2008-10-14 Knowles Electronics, Llc. Method of manufacturing a microphone
US6683370B1 (en) * 2003-04-15 2004-01-27 Motorola, Inc. Semiconductor component and method of manufacturing same
TWI313501B (en) 2006-03-22 2009-08-11 Ind Tech Res Inst A process for manufacture plastic package of mems devices and the structure for the same
US7550828B2 (en) 2007-01-03 2009-06-23 Stats Chippac, Inc. Leadframe package for MEMS microphone assembly
US7927920B2 (en) * 2007-02-15 2011-04-19 Headway Technologies, Inc. Method of manufacturing electronic component package, and wafer and substructure used for manufacturing electronic component package
US7836764B2 (en) 2007-04-02 2010-11-23 Infineon Technologies Ag Electrical device with covering
US8705775B2 (en) * 2007-04-25 2014-04-22 University Of Florida Research Foundation, Inc. Capacitive microphone with integrated cavity
JP2010021519A (ja) 2008-03-31 2010-01-28 Yamaha Corp リードフレーム用平フレーム部材、リードフレーム及びその製造方法、パッケージ本体、パッケージ、半導体装置、並びにマイクロフォンパッケージ
JP2010035070A (ja) 2008-07-31 2010-02-12 Smk Corp マイクロフォンモジュール
TWI479901B (zh) * 2008-12-17 2015-04-01 Goertek Inc Silicon condenser microphone
US20100207257A1 (en) 2009-02-17 2010-08-19 Advanced Semiconductor Engineering, Inc. Semiconductor package and manufacturing method thereof
US8247297B2 (en) 2009-12-15 2012-08-21 Alpha & Omega Semiconductor Inc. Method of filling large deep trench with high quality oxide for semiconductor devices
IT1397976B1 (it) * 2009-12-23 2013-02-04 St Microelectronics Rousset Trasduttore di tipo microelettromeccanico e relativo procedimento di assemblaggio.
CN201639733U (zh) * 2009-12-31 2010-11-17 瑞声声学科技(深圳)有限公司 Mems麦克风
US8530981B2 (en) 2009-12-31 2013-09-10 Texas Instruments Incorporated Leadframe-based premolded package having acoustic air channel for micro-electro-mechanical system
US8304881B1 (en) * 2011-04-21 2012-11-06 Tessera, Inc. Flip-chip, face-up and face-down wirebond combination package
US8999757B2 (en) 2013-03-04 2015-04-07 Unisem (M) Berhad Top port MEMS cavity package and method of manufacture thereof
US9082883B2 (en) 2013-03-04 2015-07-14 Unisem (M) Berhad Top port MEMS cavity package and method of manufacture thereof
US20140312439A1 (en) 2013-04-19 2014-10-23 Infineon Technologies Ag Microphone Module and Method of Manufacturing Thereof

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130032905A1 (en) * 2010-04-30 2013-02-07 Ubotic Intellectual Property Co. Ltd. Semiconductor package configured to electrically couple to a printed circuit board and method of providing same

Also Published As

Publication number Publication date
CN107113485B (zh) 2019-10-15
US20160134974A1 (en) 2016-05-12
KR20170083580A (ko) 2017-07-18
US10057688B2 (en) 2018-08-21
WO2016073414A1 (en) 2016-05-12
TW201626526A (zh) 2016-07-16
CN107113485A (zh) 2017-08-29
EP3216229A1 (en) 2017-09-13
TWI677952B (zh) 2019-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9998812B2 (en) Surface mountable microphone package, a microphone arrangement, a mobile phone and a method for recording microphone signals
US10329143B2 (en) Package with chambers for dies and manufacturing process thereof
US8837754B2 (en) Microelectromechanical transducer and corresponding assembly process
CN109476476B (zh) 包含mems声学传感器和压力传感器的集成封装
US9337354B2 (en) Top port MEMS cavity package and method of manufacture thereof
US10455309B2 (en) MEMS transducer package
CN104661164B (zh) 半导体器件以及形成半导体器件的方法
US8493748B2 (en) Packaging system with hollow package and method for the same
KR101362398B1 (ko) 반도체 패키지 및 그 제조 방법
KR102438605B1 (ko) 오버 언더 센서 패키징을 위한 시스템 및 방법
US20170374442A1 (en) Mems transducer package
US20140233782A1 (en) Packaged Microphone with Frame Having Die Mounting Concavity
US20160100256A1 (en) Acoustic Assembly and Method of Manufacturing The Same
US8999757B2 (en) Top port MEMS cavity package and method of manufacture thereof
KR101953089B1 (ko) Mems 트랜스듀서 패키지들의 제조시 사용된 리드 프레임 기반 칩 캐리어
US10405102B2 (en) MEMS transducer package
GB2582387A (en) Packaging for a MEMS transducer
KR102106170B1 (ko) 마이크로폰 패키지 및 그 제조방법
TWM504415U (zh) 背腔擴大式立體聲陣列式微機電麥克風封裝結構
CN104519451A (zh) 微机电系统麦克风芯片封装体

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right