KR20150058467A - Ｍｅｍｓ 기기에 임베드된 회로 - Google Patents

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KR20150058467A
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printed circuit
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KR1020157010272A
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산드라 에프. 보스
다니엘 키제케
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노우레스 일렉트로닉스, 엘엘시
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Abstract

초소형 전기 기계 시스템(MicroElectroMechanical System; MEMS) 마이크로폰은 인쇄 회로 보드, MEMS 다이, 및 집적 회로를 포함한다. 상기 MEMS 다이는 상기 인쇄 회로 보드의 상부 표면상에 배치되어 있다. 상기 집적 회로는 상기 인쇄 회로 보드 내에 적어도 부분적으로 배치되어 있으며 적어도 하나의 출력 신호를 생성한다. 상기 집적 회로의 적어도 하나의 출력 신호는 적어도 하나의 도체 내로 그리고 상기 인쇄 회로 보드에서의 액세스 패드들로 직접 라우팅된다. 상기 액세스 패드들은 상기 상부 표면의 반대 위치에 있는 상기 인쇄 회로 보드의 하부 표면상에 배치되어 있다. 상기 집적 회로는 도전성 패드들을 포함하며 인터페이스 층은 상기 집적 회로의 도전성 패드들 및 상기 인쇄 회로 보드 사이에 배치되어 있다.

Description

ＭＥＭＳ 기기에 임베드된 회로{Embedded circuit in a ＭＥＭＳ device}
관련 출원에 대한 전후 참조
본원은 또한 미국 연방법 35 U.S.C. §119 (e) 하에서 발명의 명칭이 "MEMS 기기에 임베드된 회로(Embedded Circuit In A MEMS Device)"이며 2012년 9월 27일자 출원된 미국 임시 출원 제61/706,350호를 기초로 우선권을 주장한 것이며 상기 미국 임시 출원의 내용 전체는 본원에 참조병합되어 있다.
기술분야
본원은 음향 기기들에 관한 것이고, 좀더 구체적으로 기술하면, 이러한 음향 기기들에나 또는 이러한 음향 기기들 내에 집적 회로들을 배치하는 것에 관한 것이다.
초소형 전기 기계 시스템(MicroElectroMechanical System; MEMS) 기기들은 2 가지 예를 들어보면 마이크로폰들 및 스피커들을 포함한다. MEMS 마이크로폰의 경우에, 음향 에너지는 음향 포트를 통해 진입하여 다이어프램을 진동시키고 이러한 작용은 상기 다이어프램 및 상기 다이어프램에 인접 배치된 백 플레이트 사이에 상응하는 전위(전압) 변화를 유발한다. 이러한 전압은 수신된 음향 에너지를 나타낸다. 전형적으로는, 상기 전압이 그 후에 전기 회로(예컨대, 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit; ASIC)와 같은 집적 회로)에 전달된다. 상기 신호의 부가적인 처리는 상기 전기 회로 상에서 수행될 수 있다. 예를 들면, 증폭 또는 필터링 기능들은 상기 집적 회로에 걸린 전압 신호에 대해 수행될 수 있다.
상기 마이크로폰의 구성요소들은 인쇄 회로 보드(printed circuit board; PCB) 상에 배치되는 것이 전형적이며, 상기 인쇄 회로 보드(PCB)는 또한 마이크로폰 구성요소들 간의 전기 접속부들을 제공함과 아울러 이러한 구성요소들에 대한 물리적 지지부를 제공할 수 있다. 상기 집적 회로는 상기 MEMS 기기의 전체 치수들이 상기 집적 회로의 크기에 적어도 어느 정도 의존할 정도로 상당한 크기를 지니는 것이 전형적이다.
여러 애플리케이션에서, 상기 MEMS 기기의 크기가 가능하면 작게 되는 것이 바람직하며 위에서 언급한 이러한 기기들의 레이아웃은 기기들의 크기를 줄이는 데 문제들을 야기시켜 왔다. 예를 들면, 상기 MEMS 기기가 셀룰러폰 또는 외부 헤드셋에 배치되는 경우에는 상기 기기를 가능하면 작게 하는 것이 종종 바람직하다. 상기 집적 회로가 항상 상기 회로 보드 상에 배치되기 때문에, 상기 기기의 전체 크기는 단지 어느 정도까지만 줄일 수 있었다.
이러한 결함 때문에, 이전의 접근법들은 위에서 언급한 문제들을 충분히 해결하지 못했고 이러한 이전의 접근법들에 관련된 사용자 불만들이 증가하였다.
본 개시내용의 좀더 완벽한 이해를 위해, 이하에서는 구체적인 설명 및 첨부도면들이 참조될 것이다.
도 1은 본 발명의 여러 실시 예에 따른 MEMS 기기 또는 조립체를 보여주는 블록도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 여러 실시 예에 따른 제1 방위로 배열된 MEMS 기기들 또는 이러한 기기들 내에 MEMS 다이를 지니는 조립체들을 보여주는 블록도들이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 여러 실시 예에 따른 제2 방위로 배열된 MEMS 기기들 또는 이러한 기기들 내에 MEMS 다이를 지니는 조립체들을 보여주는 블록도들이다.
도 4는 본 발명의 여러 실시 예에 따른 임베드된 집적 회로를 확대도로 보여주는 MEMS 기기 또는 조립체의 일부를 보여주는 절단면도이다.
당업자라면 첨부도면들의 요소들이 간결성 및 명료성을 위해 예시되어 있다는 점을 알 수 있을 것이다. 더욱이 당업자라면 몇몇 동작들 및/또는 단계들이 특정 발생 순서로 기재되거나 도시될 수 있음을 알 수 있겠지만 당업자라면 그러한 순서에 대한 특정성이 반드시 필요하지 않음을 이해할 것이다. 또한 당업자라면 본원에서 사용된 용어들 및 표현들의 특정 의미들이 본원에 특별히 언급되어 있는 경우를 제외하고는 본원에서 사용된 용어들 및 표현들이 상기 용어들 및 표현들에 해당하는 개별적인 고찰 및 연구 분야들에 대한 그러한 용어들 및 표현들에 부합되는 통상적인 의미를 지닌다는 점을 이해할 것이다.
본원에 제공되어 있는 접근법들에서는, 집적 회로(예컨대, ASIC 또는 유사한 기기) 또는 다른 전기 회로 구성요소가 음향 기기 또는 조립체(예컨대, MEMS 마이크로폰)의 인쇄 회로 보드(printed circuit board; PCB)에 임베드되어 있다. 본원에서 사용되는 집적 회로는 자기 자신의 개별 하우징에 에워싸여져 있을 수 있는 전자 기기로서 개별 처리 기능들이 단지 착신 전기 신호를 통과시키는 것 이상의 기능을 지니는 경우에 상기 착신 전기 신호에 대한 개별 처리 기능들을 수행하는 전자 기기이다. 다시 말하면, 상기 집적 회로는 단지 전달 매체 이상의 기능을 지닌다.
이러한 실시 예들 중 몇몇 실시 예들에서는, 임베드된 집적 회로(예컨대, ASIC)의 출력 신호들이 상기 PCB에서 도금된 스루 홀 비어들 내로 그리고 (예컨대, 상기 PCB의 "하부측"에 있는) 고객 땜납 패드들에 대한 외부 금속화 층으로 직접 라우팅된다. 그 외에도, 상기 ASIC 및 MEMS 다이 간의 신호들은 상기 PCB에서 도금된 스루 홀 비어들 내로 그리고 (예컨대, 상기 PCB의 "상부측"에 있는) 고객 땜납 패드들의 반대 위치에 있는 외부 금속 층에 직접 라우팅된다. 이러한 외부 금속화 층("상부 층")은 최종 마이크로폰 조립체용으로 사용될 수 있다. 몇몇 실시 태양들에서는, 상기 MEMS 다이가 (예컨대, 플립-칩 본딩 또는 다이 접착 및 와이어 본딩에 의해) 상기 PCB의 상측에 설치되고 리드(lid)가 환경으로부터 MEMS 기기(예컨대, MEMS 마이크로폰)를 음향적으로 시일링 및 보호하고 고객 측에서 부가적인 조립을 허용하도록 (예컨대 납땜, 에폭시 또는 다른 어떤 수법을 통해) 상기 PCB의 상측에 부착된다. 다른 실시 태양들에서는, 인터페이스 층(예컨대, 재배선 층)이 상기 집적 회로에 사용 또는 배치될 수 있으며 이러한 인터페이스 층은 (상기 집적 회로의) 접촉 패드들 및 베이스(예컨대, 인쇄 회로 보드) 사이에 배치/임베드될 수 있다.
본 접근법들의 한 가지 이점에서는, 전체 기기가 크기 면에서 줄어드는 것을 허용하여 상당한 공간이 절약된다. 상기 MEMS 다이는 몇몇 예들에서 이러한 공간을 절약하기 위해 (예컨대, 다이 접착 기능을 갖는 플립 칩 또는 와이어 본드를 통해) 상기 집적 회로 상에 적어도 부분적으로 접착된다. 다른 예들에서는, 상기 MEMS 다이가 상기 임베드된 집적 회로 상의 전체 범위에 배치된다(다시 말하면, 상기 MEMS 다이는 상기 임베드된 집적 회로 전체를 커버한다). 음향 포트는 상기 PCB의 베이스를 통해(다시 말하면, 상기 PCB의 하부를 통해) 또는 상기 리드를 통해(다시 말하면 상기 기기의 상부에 있는 커버를 통해) 배치된다. 음향 시일은 고객에 의해 상기 음향 기기 또는 조립체의 음향 포트와 동일한 측 상에 배치될 수 있다. 다른 실시 태양들에서는, 이중 음향 포트가 상기 기기의 후면 볼륨을 증가시켜 기기의 성능을 개선하기 위해 고객의 애플리케이션에 대한 개스킷에 사용된다.
상기 음향 기기 또는 조립체의 구성요소들(예컨대, MEMS 다이 및 집적 회로)가 몇몇 실시 태양들에서 서로 물리적으로 적층되어 있으므로, 상기 기기는 좀더 작은 치수들로 이루어질 수 있다. 일 예에서는, 약 30 퍼센트 절약이 이전의 접근법에 비해 달성된다. 당업자라면 상기 집적 회로가 단지 일반적으로 사용되지 않는 공간을 점유하고 있음을 알 수 있을 것이다. 상기 집적 회로가 단지 일반적으로 사용되지 않는 공간을 점유하게 함에 있어서, 구성요소들의 좀더 효율적인 배치가 달성된다.
도 1을 지금부터 참조하면, 임베드된 집적 회로를 갖는 음향 기기 또는 조립체(100)의 일 예가 나타나 있다. 상기 기기(100)는 인쇄 회로 보드(108), 커버 또는 리드(lid; 107), 백 플레이트(140) 및 다이어프램(141)을 포함하는 MEMS 다이(102), 집적 회로(104), 접속 영역(116), 및 전면 볼륨(117) 내로 음향(118)이 진입하게 되는 음향 포트(106)를 포함한다. (참조번호 118로 지칭된 화살표로 나타나 있는) 음향이 전면 볼륨(117) 내로 진입하게 됨에 따라, MEMS 다이(102)의 다이어프램이 진동하여 상기 다이어프램(141) 및 백 플레이트(140) 사이의 간격을 변화시킨다. 이는 상기 백 플레이트(140)에서 전압이 생성되게 하는데, 이러한 전압은 도체(110)를 통해 상기 집적 회로(104)에 전달된다. 상기 집적 회로(104)는 신호 처리를 수행하고 나서 신호가 상기 영역(116)에 전달된다. 고객 또는 다른 사용자는 부가적인 처리를 위해 상기 영역(116)에서 상기 신호에 액세스할 수 있다. 일 예에서는, 상기 영역(116)이 셀룰러폰의 전자 구성요소들에 전기적으로 연결되도록 상기 기기 또는 조립체(100)가 상기 셀룰러폰에 배치되어 있다. 고객 또는 최종 사용자 기기들의 다른 예들(예컨대, 컴퓨터들 또는 헤드셋들)이 가능하다.
상기 MEMS 다이(102), 백 플레이트, 및 다이어프램은 MEMS 기기들 상에서 사용되는 것이 전형적인 당업자에게 공지되어 있는 구성요소들이므로 본원에서 부연하여 설명되지 않을 것이다. 상기 집적 회로(104)는 임의 타입의 기능(예컨대, 증폭)을 수행하는 임의의 회로이다. 상기 집적 회로(104)는 임의의 형상 또는 구조를 지닐 수 있다.
당업자라면 비록 마이크로폰이 도시 및 기재되어 있지만, MEMS 기기들의 다른 예들이 또한 본원에 기재되어 있는 접근법들에 따라 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한 당업자라면 상기 집적 회로(104)의 배치가 상기 MEMS 다이(102) 하부에 적어도 부분적으로 존재하는 것으로 도시되어 있음을 알 수 있을 것이다. 그러나, 당업자라면 상기 집적 회로(104)가 상기 MEMS 다이(102) 하부에 전부 존재할 수도 있고 상기 MEMS 다이(102) 하부에 모두 존재하지 않을 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 그 외에도, 비록 상기 집적 회로(104)가 직사각형인 것으로 도시되어 있지만 당업자라면 또한 상기 집적 회로(104)가 임의의 형상 또는 적합한 치수들을 취할 수 있음을 이해할 것이다. 또한 당업자라면 다수의 집적 회로가 베이스 PCB 내에 임베드될 수 있음을 이해할 것이다.
상기 PCB(108)는 땜납 마스크 층들(112, 113), 금속 층들(114, 115), 도전성 금속으로 충전되거나 도금된 비어들(130), 및 (예컨대, FR-4 적층 재료 또는 BT 에폭시와 같은 직조 유리 에폭시 복합 재료로 구성된) 내부 PCB 층(109)을 포함한다. 와이어 또는 다른 도체(110)는 상기 제1 금속 층(114)을 통해 상기 MEMS 다이(102)를 상기 집적 회로(104)에 연결시켜 준다. 상기 집적 회로(104)의 출력은 상기 제1 금속 층(114), 상기 비어들(130), 및 상기 제2 금속 층(115)을 통해 상기 영역(116)에 전기적으로 연결된다. 당업자라면 여러 제조 접근법이 상기 기기(100) 및 상기 PCB(108)를 구성하는데 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한 다른 층들, 구조들, 치수들, 및 구성 재료들이 가능함을 이해할 것이다. 다른 실시 태양들에서는, 인터페이스 층(예컨대, 재배선 층)이 상기 집적 회로(104)에 사용 또는 배치될 수 있으며 이러한 인터페이스 층은 (상기 집적 회로의) 접촉 패드들 및 상기 PCB(108)의 제1 금속 층 사이에 배치/임베드될 수 있다.
도 2a, 도 2b, 도 3a, 도 3b, 및 도 4는 임베드된 집적 회로들을 포함하는 음향 기기들 또는 조립체들(예컨대, MEMS 마이크로폰들)의 예들이다. 도 1의 예에서와 같이, 당업자라면 비록 마이크로폰이 도시되어 있지만, MEMS 기기들의 다른 예들이 또한 본원에 기재되어 있는 접근법들에 따라 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한 당업자라면 상기 집적 회로의 배치가 상기 MEMS 다이 하부에 적어도 부분적으로 존재하는 것으로 도시되어 있음을 알 수 있을 것이다. 그러나, 당업자라면 상기 집적 회로가 상기 MEMS 다이 하부에 전부 존재할 수도 있고 상기 MEMS 다이 하부에 모두 존재하지 않을 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 비록 상기 집적 회로가 직사각형인 것으로 도시되어 있지만, 당업자라면 또한 상기 집적 회로가 임의의 형상 또는 적합한 치수들을 취할 수 있음을 이해할 것이다.
도 2a를 지금부터 참조하면, 임베드된 집적 회로를 지니는 음향 기기 또는 조립체(200)의 일 예(예컨대, MEMS 마이크로폰)가 나타나 있다. 상기 기기(200)는 인쇄 회로 보드(202), 커버(201), (백 플레이트(206) 및 다이어프램(208)을 포함하는) MEMS 다이(204), 집적 회로(210), 음향 시일들(212), 접속 패드들(214), 및 음향(218)이 전면 볼륨(220) 내로 진입하게 되는 음향 포트(216)를 포함한다. 후면 볼륨(222)이 또한 제공된다. 참조번호 218로 지칭된 화살표로 나타나 있는) 음향이 상기 전면 볼륨(220) 내에 진입하게 됨에 따라, 상기 다이어프램(208)이 진동하여 상기 다이어프램(208) 및 백 플레이트(206) 사이의 간격을 변화시킨다. 이는 전압이 상기 백 플레이트(206)에서 생성되게 하는데, 이러한 전압은 도체들(224)을 통해 상기 집적 회로(210)에 전달된다. 상기 집적 회로(210)는 신호 처리를 수행하고 신호를 도체들(226)을 통해 패드들(214)에 전달한다. 상기 패드들(214)은 고객 애플리케이션의 전자 기기(예컨대, 셀룰러폰 또는 컴퓨터)가 연결되어 있을 수 있는 도전성 영역일 수 있다. 고객은 부가적인 신호 전달 또는 사용을 위해 상기 패드들(214)에 걸린 전압에 액세스할 수 있다.
상기 인쇄 회로 보드(202)는 상기 집적 회로(210)를 유지하도록 치수화된 임의 타입의 인쇄 회로 보드이다. 예를 들면, 상기 PCB는 도 1에 대해 위에서 설명한 바와 같이 땜납 마스크 층들, 및 금속화 층들을 지닐 수 있다.
상기 MEMS 다이(204), 백 플레이트(206), 및 다이어프램(208)은 MEMS 기기들 상에서 사용되는 것이 전형적인 당업자에게 공지된 구성요소들이므로 본원에서 부연하여 설명되지 않을 것이다. 상기 집적 회로(210)는 임의 타입의 기능(예컨대, 증폭)을 수행하는 임의의 회로이다. 상기 집적 회로(210)는 임의의 형상 또는 구조를 지닐 수 있다. 상기 음향 시일들(212)은 당업자에게 공지되어 있는 바와 같이 상기 전면 볼륨(220) 및 상기 후면 볼륨(222) 사이에 음향 시일을 제공한다. 상기 도체들(224, 226)은 전기적 접속을 제공하도록 임의 타입의 도전 재료로 구성된다. 일 예에서는, 상기 도체들(224)이 와이어 본드들이며 상기 도체들(226)이 상기 전기적 접속 기능을 제공하는 금속(예컨대, 구리)을 포함하는 비어들이다. 다른 실시 태양들에서는, 인터페이스 층(예컨대, 재배선 층)이 상기 집적 회로(210)에 사용 또는 배치될 수 있으며 이러한 인터페이스 층은 상기 PCB(202)의 제1 금속 층 및 (상기 집적 회로의) 접촉 패드들 사이에 배치/임베드될 수 있다.
도 2b를 지금부터 참조하면, 임베드된 전기 회로에 내재하는 음향 기기 또는 조립체(250)의 다른 일 예(예컨대, MEMS 마이크로폰)가 나타나 있다. 도 2b의 예는 도 2a의 하부 포트가 현재 상부 포트로 대체되어 있고 음향이 상기 기기(250)의 상부를 통해 진입하게 되는 것을 제외하고는 도 2a의 예와 유사하다.
좀더 구체적으로 기술하면, 상기 기기(250)는 인쇄 회로 보드(252), 커버(251), (백 플레이트(256) 및 다이어프램(258)을 포함하는) MEMS 다이(254), 집적 회로(260), 음향 시일들(262), 접속 패드들(264), 및 음향(268)이 전면 볼륨(270) 내로 진입하게 되는 상부 음향 포트(266)를 포함한다. 후면 볼륨(272)이 또한 제공되어 있다. 상기 음향(268)이 상기 전면 볼륨(270) 내에 진입하게 됨에 따라, 상기 다이어프램(258)은 진동하여 상기 다이어프램(258) 및 백 플레이트(256) 사이의 간격을 변화시킨다. 이는 전압이 상기 백 플레이트(256)에서 생성되게 하는데, 이러한 전압은 도체들(274)을 통해 상기 집적 회로(260)에 전달된다. 상기 집적 회로(260)는 신호 처리를 수행하며 이를 도체들(276)을 통해 패드들(264)에 전달한다. 고객 또는 사용자는 부가적인 처리를 위해 상기 패드들(264)에 걸린 전압에 액세스할 수 있다. 상기 구성요소들은 도 2a의 구성요소들과 유사한 방식으로 동작하므로 이러한 구성요소들의 동작은 부연하여 설명되지 않을 것이다. 상기 PCB(252) 내의 집적 회로의 배치는 또한 도 2a에 대해 위에서 설명한 것과 유사하므로 이는 부연하여 설명되지 않을 것이다. 다른 실시 태양들에서는, 인터페이스 층(예컨대, 재배선 층)은 상기 집적 회로(210)에 사용 또는 배치될 수 있으며 이러한 인터페이스 층은 (상기 집적 회로의) 접촉 패드들 및 상기 PCB(252)의 제1 금속 층 사이에 배치/임베드될 수 있다.
도 3a를 지금부터 참조하면, 임베드된 집적 회로를 지니는 음향 기기 또는 조립체(300)의 일 예(예컨대, MEMS 마이크로폰)가 나타나 있다. 상기 기기 또는 조립체(300)는 인쇄 회로 보드(302), 커버(301), 백 플레이트(308) 및 다이어프램(306)을 포함하는 MEMS 다이(304), 집적 회로(310), 음향 시일들(312), 접속 패드들(314), 및 음향(318)이 전면 볼륨(320) 내로 진입하게 되는 상부 음향 포트(316)를 포함한다. 후면 볼륨(322)은 상기 MEMS 다이(304) 및 상기 PCB(302) 사이에 연장되어 있다. 공동(空洞)부(cavity)(330)는 상기 PCB(302)를 통해 연장되어 있다. 몇몇 실시 태양들에서는, 다른 한 공동부를 지니는 고객 애플리케이션 보드가 부가적인 증가된 후면 볼륨을 제공하도록 상기 PCB(302)에 연결될 수 있다. 상기 증가된 후면 볼륨은 상기 기기(300)에 대한 개선된 성능을 제공한다. 당업자라면 상기 증가된 후면 볼륨을 포함하는 상기 공동부들에 대한 치수들, 형상들, 및 다른 구조 특징들이 상기 시스템의 성능 요구들에 맞도록 변경될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
상기 음향(318)이 상기 전면 볼륨(320) 내로 진입하게 됨에 따라, 상기 다이어프램(306)은 진동하여 상기 다이어프램(306) 및 상기 백 플레이트(308) 사이의 간격을 변화시킨다. 이는 전압이 상기 백 플레이트(308)에서 생성되게 하는데, 이러한 전압은 도체들(324)을 통해 상기 집적 회로(310)로 전달된다. 상기 집적 회로(310)는 신호 처리를 수행하고 상기 신호를 도체들(326)을 통해 패드들(314)에 전달한다. 상기 패드들(314)은 고객 또는 사용자가 (예컨대, 셀룰러폰 또는 컴퓨터로부터의) 전용(application-specific) 전자 기기를 연결시켜 줄 수 있는 도전성 영역들일 수 있다. 고객 또는 사용자는 부가적인 처리를 위해 상기 패드들(314)에 걸린 전압에 액세스할 수 있다.
상기 인쇄 회로 보드(302)는 상기 집적 회로(310)를 유지하도록 치수화되는 임의 타입의 인쇄 회로 보드이다. PCB의 일 예는 도 1을 참조하여 위에 설명되어 있다.
상기 MEMS 다이(304), 백 플레이트(308), 및 다이어프램(306)은 MEMS 기기들 상에 사용되는 것이 전형적인 당업자에게 공지된 구성요소들이므로 본원에 부연해서 설명되지 않을 것이다. 상기 집적 회로(310)는 임의 타입의 기능(예컨대, 증폭)을 수행하는 임의의 회로이다. 상기 집적 회로(310)는 임의의 형상 또는 구조를 지닐 수 있다. 상기 음향 시일들(312)은 당업자에게 공지되어 있는 바와 같이 상기 전면 볼륨(320) 및 상기 후면 볼륨(322) 사이에 음향 시일을 제공한다. 상기 도체들(324, 326)은 전기적 접속을 제공하도록 임의 타입의 도전 재료로 구성된다. 일 예에서는, 상기 도체들(324, 326)이 전기적 접속 기능을 제공하는 금속(예컨대, 구리)을 포함하는 비어들이다. 다른 실시 태양들에서는, 인터페이스 층(예컨대, 재배선 층)이 상기 집적 회로(310)에 사용 또는 배치될 수 있으며 이러한 인터페이스 층은 (상기 집적 회로의) 접촉 패드들 및 상기 PCB(302)의 제1 금속 층 사이에 배치/임베드될 수 있다.
도 3b를 지금부터 참조하면, 임베드된 전기 회로에 내재하는 음향 기기 또는 조립체(350)의 다른 일 예(예컨대, MEMS 마이크로폰)가 나타나 있다. 도 3b의 예는 도 3a의 상부 포트가 현재 하부 포트로 대체되어 있으며 음향이 상기 기기의 하부를 통해 진입하게 되는 것을 제외하고는 도 3a의 예와 유사하다.
좀더 구체적으로 기술하면, 상기 기기(350)가 인쇄 회로 보드(352), 커버(351), 백 플레이트(358) 및 다이어프램(356)을 포함하는 MEMS 다이(354), 집적 회로(360), 음향 시일들(362), 접속 패드들(364), 및 음향(368)이 전면 볼륨(370) 내로 진입하게 되는 하부 음향 포트(366)를 포함한다. 후면 볼륨(372)이 또한 제공되어 있다. 상기 음향(368)이 상기 전면 볼륨(370) 내에 진입하게 됨에 따라, 상기 다이어프램(356)은 진동하여 상기 다이어프램(356) 및 상기 백 플레이트(358) 사이의 간격을 변화시킨다. 이는 전압이 상기 백 플레이트(358)에서 생성되게 하는데, 이러한 전압은 도체들을 통해 상기 집적 회로(360)에 전달된다. 상기 집적 회로(360)는 신호 처리를 수행하고 상기 신호를 도체들(376)을 통해 패드들(364)에 전달한다. 고객은 부가적인 처리를 위해 상기 패드들(364)에 걸린 전압에 액세스할 수 있다. 도 3b의 시스템의 구성요소들은 도 3a의 구성요소들과 유사한 방식으로 동작하므로 이러한 구성요소들의 동작은 본원에 부연하여 설명되지 않을 것이다. 다른 실시 태양들에서는, 인터페이스 층(예컨대, 재배선 층)은 상기 집적 회로(310)에 사용 또는 배치될 수 있으며 이러한 인터페이스 층은 상기 PCB(352)의 제1 금속 층 및 (상기 집적 회로의) 접촉 패드들 사이에 배치/임베드될 수 있다.
다른 실시 태양들에서는, 본원에 사용된 집적 회로들이 여러 다른 형태들 및 구조들을 취할 수 있다. 예를 들면, 한 실시 태양에서는 상기 집적 회로(예컨대, ASIC)가 단지 한 측면 상에 능동 전기 회로(예컨대, 저항기 또는 커패시터들) 및/또는 전기 접속들을 지닌다. 이러한 배치는 상기 집적 회로가 양 측면 상에 능동 회로 및/또는 전기 접속들을 지니는 집적 회로들보다 비싸지 않게 한다. 다른 실시 태양들에서는, 베이스 PCB가 또한 음향 또는 전기(예컨대, RF 내성(RF immunity)) 성능을 개선하도록 임베드된 칩 커패시터들 또는 저항기들을 지닐 수 있다.
다른 실시 태양들에서는, 상기 집적 회로가 상기 집적 회로 내부에나 상기 집적 회로를 통해 개방 홀들 또는 개구부들을 지니지 않는다. 상기 집적 회로를 통해 연장되는 홀들을 지니지 않는 것이 유리한데, 그 이유는 실리콘이 전형적으로 비싸기 때문이며, 많은 경우에 임의의 음향 홀들(예컨대, 포트들)이 단지 상기 인쇄 회로 보드(PCB)를 통해 만들어지고 상기 집적 회로를 통해 만들어지지 않는 것이 바람직하다.
본원에 기재되어 있는 전형적인 음향 조립체들에서는, 인터페이스 층(예컨대, 재배선 층)이 상기 집적 회로에 사용 또는 배치될 수 있으며 이러한 인터페이스 층은 (상기 집적 회로의) 접촉 패드들 및 상기 베이스(예컨대 인쇄 회로 보드) 사이에 배치/임베드될 수 있다. 도 4를 지금부터 참조하면, 그러한 배치의 일 예가 나타나 있다. 당업자라면 도 4에 구체적으로 도시된 이러한 배치가 본원에 나타나 있는 다른 예들 중 어느 한 예에 적용될 수 있음을 이해할 것이다. 집적 회로(402)는 도전성 패드들(404)을 포함하며 베이스(예컨대, PCB)(403)에 배치된다. 상기 패드들(404)은 한 실시 태양에서는 금속 패드들이며 알루미늄으로 구성될 수 있다. 도전성 재료들의 다른 예들이 또한 사용될 수 있다. 절연 층(406)(상기 집적 회로(402)의 일부)은 상기 집적 회로(402) 상에 배치되고 상기 집적 회로(402)를 가로질러 배치된다. 전기 도전성 비어들(408)은 상기 절연 층(406)을 통해 연장되어 있다. 도전성 재배선 패드들(410)(예컨대, 구리로부터 구성된 도전성 재배선 패드들)은 상기 절연 층(406) 상에 배치되어 있으며 상기 비어들(408)에 연결되어 있다. 와이어 본드(409)는 (도 4에 도시되지 않은) MEMS 기기를 상기 패드(410)에 연결시켜 준다.
한 특정 예에서는, 상기 집적 회로(402)가 RDL-Cu 패드들(410) 및 알루미늄 패드들(404)을 포함하는 ASIC이다. 상기 절연 층(406)은 상기 ASIC(402) 상의 패드들(404)에서부터 상기 ASIC(402)이 임베드되어 있는 베이스(403)(예컨대, PCB)에 이르기까지의 인터페이스를 제공한다. 상기 절연 층(406)은 상기 알루미늄 패드들(404)에 대한 개구부들을 지닌다. 한 실시 태양에서는, 상기 구리 패드들(410)이 상기 알루미늄 패드들(404)보다 크다(예컨대 상기 알루미늄 패드들(404)보다 큰 표면적 또는 단면적을 지닌다). 상기 알루미늄 패드들(404) 및 구리 RDL 패드들(410)은 상기 절연 층(406)을 통해 상기 비어들/홀들(408)을 사용하여 접속된다.
상기 ASIC(402) 상부에 있는 RDL 패드들(410)은 상기 집적 회로(402) 및 상기 베이스(403)(예컨대, PCB) 사이에 유리한 인터페이스를 제공한다. 이러한 실시 태양에서는, PCB 처리가 일반적으로 구리 도금을 사용한다. 양호한 접착 및/또는 양호한 인터페이스/본드는 예를 들면 상기 PCB 구리 비어가 다른 한 구리 층(다시 말하면, 구리 RDL 패드(410))에 직접 접촉되는 경우에 이루어진다. 다시 말하면, 상기 ASIC이 상기 PCB 재료 내에 임베드된 후에, 홀이 레이저 드릴링 처리되고 그럼으로써 개구부가 상기 RDL 층 상의 구리 패드에 생성되게 된다. 상기 임베드된 ASIC 및 레이저 드릴링 처리된 홀들 지니는 PCB 보드는 그리고나서 상기 레이저 드릴링 처리된 홀의 벽들을 도금하도록 구리 도금 배스 내에 놓아둔다. 이는 상기 PCB의 전기 회로, 상기 구리 RDL 패드들 및 상기 ASIC 상의 본드 패드들 간에 물리적으로 안전하고 전기적으로 충분한 본드를 제공한다.
다른 실시 태양들에서는, 상기 집적 회로(402)가 상기 집적 회로(402) 주위에 어떠한 의도적인 공기 간극(intentional air void)도 지니지 않고 베이스/PCB 내에 완전히 적층된다. 여기서 "적층(laminating)"이 의미하는 것은 에폭시 적층, 구리 및 접착제)와 같은 재료들이 온도, 압력을 사용하는 프레스(press)에서 그리고 잠재적으로는 진공 환경에서 적층 및 배치되는 것을 의미한다. 이는 패키지에 상기 집적 회로(402) 주위에 공간/간극들을 지니는 패키지보다 양호한 기계적 안정성 그리고 아마도 양호한 신뢰도 성능을 제공한다.
본 발명을 구현하는데 본 발명자들에게 알려져 있는 최선 형태를 포함하는 본 발명의 바람직한 실시 예들이 본원에 기재되어 있다. 당업자가 이해하여야 할 점은 예시된 실시 예들이 단지 전형적인 것들이며 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 취해져서는 아니 된다는 점이다.

Claims (10)

  1. 초소형 전기 기계 시스템(MicroElectroMechanical System; MEMS) 마이크로폰에 있어서,
    상기 MEMS 마이크로폰은,
    인쇄 회로 보드;
    상기 인쇄 회로 보드의 상부 표면상에 배치된 MEMS 다이;
    상기 인쇄 회로 보드 내에 적어도 부분적으로 배치되어 있는 집적 회로로서, 상기 집적 회로는 적어도 하나의 출력 신호를 생성하는, 집적 회로;
    를 포함하여, 상기 집적 회로의 적어도 하나의 출력 신호가 적어도 하나의 도체 내로 그리고 상기 인쇄 회로 보드에서의 액세스 패드들로 직접 라우팅되게 하며, 상기 액세스 패드들은 상기 상부 표면의 반대 위치에 있는 상기 인쇄 회로 보드의 하부 표면상에 배치되어 있고,
    상기 집적 회로는 도전성 패드들을 포함하며 인터페이스 층은 상기 집적 회로의 도전성 패드들 및 상기 인쇄 회로 보드 사이에 배치되어 있는, MEMS 마이크로폰.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 도체는 상기 인쇄 회로 보드 상의 외부 금속화 층 및 인쇄된 스루 홀 비어들을 포함하는, MEMS 마이크로폰.
  3. 제1항에 있어서, 상기 MEMS 다이는 상기 인쇄 회로 보드(PCB)의 상부 표면에 설치되어 있으며 리드(lid)는 외부 환경 요소들로부터 상기 MEMS 기기를 음향적으로 시일링 및 보호하도록 상기 PCB의 상부 표면에 부착되어 있는, MEMS 마이크로폰.
  4. 제3항에 있어서, 상기 리드를 통해 한 포트가 연장되어 있는, MEMS 마이크로폰.
  5. 제1항에 있어서, 상기 인쇄 회로 보드를 통해 한 포트가 연장되어 있는, MEMS 마이크로폰.
  6. 제1항에 있어서, 상기 인쇄 회로 보드 및 상기 MEMS 다이 사이에 후면 볼륨이 배치되어 있는, MEMS 마이크로폰.
  7. 제1항에 있어서, 상기 집적 회로는 상기 MEMS 다이 하부에 부분적으로 배치되어 있는, MEMS 마이크로폰.
  8. 제1항에 있어서, 상기 집적 회로는 상기 MEMS 다이 하부에 전부 배치되어 있는, MEMS 마이크로폰.
  9. 제1항에 있어서, 상기 집적 회로는 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit; ASIC)인, MEMS 마이크로폰.
  10. 제1항에 있어서, 상기 인터페이스 층은 절연 층을 포함하는, MEMS 마이크로폰.
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