TW201543908A - 具有立體基板的微機電麥克風封裝結構及其製法 - Google Patents

Abstract

一種具有立體基板的微機電麥克風封裝結構，其包含有一立體基板、一蓋板以及一聲波傳感器。其中，立體基板具有一承載底部與一側壁，並且承載底部開設有一音孔。蓋板是罩設於立體基板上並連接側壁，並且蓋板與側壁均設有電性連接的金屬層以屏蔽麥克風，使其免於電磁干擾。而聲波傳感器是對應音孔而連接於承載底部頂面。藉此，側壁強化了立體基板的整體強度，使得立體基板能夠在維持一定強度下使承載底部盡可能地薄型化，讓封裝結構能在外觀尺寸不變的前提下，得以增加麥克風的背腔容積。

Description

具有立體基板的微機電麥克風封裝結構及其製法

本發明係有關於一種微機電麥克風的封裝結構，具體而言是一種使用立體基板的微機電麥克風的封裝結構，其可藉由立體基板的側壁構造來維持整體結構強度，讓立體基板之承載底部能夠薄型化。

相較於傳統的麥克風，微機電麥克風具有輕薄短小、省電以及價格上的優勢，因此微機電麥克風大量地被應用於手機等電子產品中。傳統的微機電麥克風封裝結構70，請參考第1圖，其包含有一基板71，基板71上設有電性連接的一聲波傳感器72與一特定應用積體電路晶片73(ASIC)，並且特定應用積體電路晶片73是藉由基板71上的若干電性連接結構76而與外部的其他元件作電性連接，基板71上方罩設有一背蓋74以保護麥克風內部的各元件。由第1圖中可以看到，傳統的微機電麥克風封裝結構70的基板71承載了背蓋74、聲波傳感器72與特定應用積體電路晶片73等元件所施加的應力，因此為了結構強度的考量，基板71的厚度不能做得太薄，這對於時下電聲產品均講求薄型化的趨勢而言是相對不利的。而在追求微機電麥克風封裝結構70整體的薄型化趨勢下，相對地麥克風的背腔75容積會受到內部各元件的侷限而變得更小，因此若能減少基板71的厚度， 是有助於謄出空間以增大背腔75容積，更可藉此提升微機電麥克風在所接收聲音的感度、訊噪比以及頻率響應等等聲學性能。

有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種微機電麥克風封裝結構，其能在外觀尺寸不變的情況下，增加麥克風的背腔容積，並可同時屏蔽麥克風，使其免於電磁干擾。

為了達成上述目的，本發明提供了一種具有立體基板的微機電麥克風封裝結構，其包含有一立體基板、一蓋板以及一聲波傳感器。其中，立體基板具有一承載底部以及圍繞且連接承載底部頂面之一側壁，側壁設有一第一金屬層並且承載底部開設有一音孔。蓋板是罩設立體基板並連接側壁，蓋板設有一第二金屬層，並且第二金屬層電性連接第一金屬層以電磁屏蔽麥克風封裝結構免受電磁干擾。而聲波傳感器是對應音孔而連接於承載底部的頂面。

另外，本發明也提供了一種微機電麥克風封裝結構的製作方法，其包含有以下步驟：(a)準備由複數個立體基板陣列排列而成的一立體基板連片，各該立體基板均具有一承載底部以及圍繞且連接該承載底部頂面周圍之一側壁，該側壁設有一第一金屬層並且該承載底部開設有一音孔；(b)於步驟(a)的各該立體基板的該承載底部皆設置一聲波傳感器與一特定應用積體電路晶片(ASIC)，並使該聲波傳感器對應該音孔；(c)準備由複數個蓋板陣列排列而成的一蓋板連片並對應連接該立體基板連片，使該第一金屬層與該第二金屬層電性連接，之後進行單一化(Singulation)切割。

藉此，側壁強化了立體基板的整體強度，使得立體基板能夠 在維持一定強度的強況下而使承載底部能夠在設計上盡可能地可以薄型化，讓封裝結構能在外觀尺寸不變的前提下，得以增加麥克風的背腔容積。

1‧‧‧封裝結構

10‧‧‧立體基板

11‧‧‧承載底部

12‧‧‧側壁

13‧‧‧音孔

14‧‧‧第一金屬層

15‧‧‧佈線電極

16,17‧‧‧金屬凸塊

18‧‧‧電性連接結構

20‧‧‧蓋板

21‧‧‧第二金屬層

30‧‧‧聲波傳感器

40‧‧‧特定應用積體電路晶片

70‧‧‧封裝結構

71‧‧‧基板

72‧‧‧聲波傳感器

73‧‧‧特定應用積體電路晶片

74‧‧‧背蓋

75‧‧‧背腔

76‧‧‧電性連接結構

S1、S2、S3‧‧‧步驟

第1圖為傳統的微機電麥克風封裝結構的剖視圖。

第2圖為本發明第一實施例微機電麥克風封裝結構的剖視圖。

第3圖為本發明第二實施例微機電麥克風封裝結構的剖視圖。

第4圖為本發明微機電麥克風封裝結構的製法流程圖。

為了能更瞭解本發明之特點所在，本發明提供了一第一實施例並配合圖式說明如下，請參考第2圖。本發明具有立體基板的微機電麥克風封裝結構1的主要元件包含有一立體基板10、一蓋板20以及一聲波傳感器30，各元件的結構以及相互間的關係詳述如下：立體基板10是透過PCB製程而一體成型製成，其具有一承載底部11以及一側壁12，並且側壁12圍繞且從承載底部11頂面向上延伸形成。承載底部11的頂面與底面分別設有若干個佈線電極15與金屬凸塊17，且承載底部11開設有一音孔13以供聲波通過。承載底部11內部設有複數個電性連接結構18，例如金屬佈線與盲孔(Blind Via Hole,BVH)，以導通該等金屬凸塊17與該等佈線電極15，使封裝結構1可以藉由金屬凸塊17與外部的其他元件電性連接。側壁12上形成有一導電路徑，其係可透過盲孔、電鍍或灌銅漿等方式形成為一第一金屬層14，且側壁12的頂面設有金屬凸塊 16，金屬凸塊16與第一金屬層14電性連接。此外，立體基板10的材質可以選用玻璃基板(例如FR-4)或是塑膠基板(例如LCP)，或者改為由例如但不限於陶瓷等材料一體成型製成。

蓋板20是呈一平板狀，由絕緣材料所製成(例如塑料)且其底面設有一第二金屬層21。蓋板20是罩設在立體基板10上並與側壁12相連接，當二者連接時，第二金屬層21藉由側壁12頂面的金屬凸塊16而電性連接第一金屬層14，進而能藉由立體基板10作接地，使第一金屬層14與第二金屬層21能夠對麥克風作全面性地屏蔽以防止電磁干擾。

值得一提的是，蓋板20亦可改為金屬蓋，並使其電性連接第一金屬層14，如此亦可達成屏蔽電磁干擾的功效。

聲波傳感器30是對應音孔13而連接於承載底部11的頂面，一特定應用積體電路晶片40(ASIC)亦設於承載底部11的頂面並位於聲波傳感器30與側壁12之間，聲波傳感器30以打線接合的方式電性連接特定應用積體電路晶片40，並且特定應用積體電路晶片40也以打線方式接合承載底部11頂面的該等佈線電極15。

使用上，由於側壁12的結構提升了立體基板10的整體強度，相較於傳統的微機電麥克風封裝結構，本發明立體基板10的承載底部11在設計上可以盡可能地被設計得更薄，如此除了可以讓整體微機電麥克風封裝結構1更加地薄型化，另一方面也可以讓封裝結構1在外觀尺寸不變的情況下，藉由承載底部11的薄型化而增大背腔的容積，進而提升麥克風所能接收聲音的感度與訊噪比等聲學性能。再者，本案透過一體成型的方式使側壁12形成於承載底部11上方，更強化了立體基板10的整體強度，而且一 體成型的立體基板10可以直接形成導電路徑，不需要採用傳統多層印刷電路板的個別鑽孔後黏合的複雜製程。

本發明另提供一第二實施例，請參考第3圖，第二實施例的主要元件大致與第一實施例相同，而其主要的差異在於至少有部分的第一金屬層14是改以電鍍的方式鍍在側壁12的內表面，並且同樣地第一金屬層14的頂端電性連接金屬凸塊16且底端電性連接承載底部11，如此亦可達到使承載底部11薄型化以及屏蔽電磁干擾的的效果。

此外，本發明具有容易大量製造的優點，茲將其製造方法詳述如下，請參考第4圖之製作流程圖。

首先執行步驟S1：形成由複數個立體基板10陣列排列而成的一立體基板連片，各立體基板10均具有一承載底部11以及圍繞且連接承載底部11頂面周圍的一側壁12，使側壁設有一第一金屬層14並且承載底部11開設有一音孔13。須說明的是，在步驟S1中，立體基板10因側壁12的結構而強化了整體強度，使得在製作立體基板連片時，可以一次製造更大面積的連片而不會有連片翹曲的問題，進而提升製程效率與降低成本。

接著執行步驟S2，在各立體基板10的承載底部11皆設置一聲波傳感器30與一特定應用積體電路晶片40，並使聲波傳感器30對應設置於音孔13上方，之後使用打線接合的方式電性連接聲波傳感器30與特定應用積體電路晶片40，並且讓特定應用積體電路晶片40也以打線方式電性連接承載底部11。

最後執行步驟S3，準備由複數個蓋板陣列排列而成的一蓋板連片，將蓋板連片對應連接立體基板連片後，使第一金屬層14與該第二 金屬層21電性連接，再進行單一化(Singulation)以切割出每一單位的封裝結構1。

最後，必須再次說明的是，本發明於前述實施例中所揭露的構成元件僅為舉例說明，並非用來限制本案之範圍，舉凡其他易於思及的結構變化，或與其他等效元件的替代變化，亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋。

1‧‧‧封裝結構

10‧‧‧立體基板

11‧‧‧承載底部

12‧‧‧側壁

13‧‧‧音孔

14‧‧‧第一金屬層

15‧‧‧佈線電極

16,17‧‧‧金屬凸塊

18‧‧‧電性連接結構

20‧‧‧蓋板

21‧‧‧第二金屬層

30‧‧‧聲波傳感器

40‧‧‧特定應用積體電路晶片

Claims (11)

1. 一種具有立體基板的微機電麥克風封裝結構，包含有：一立體基板，具有一承載底部以及圍繞該承載底部頂面之一側壁，該側壁設有一第一金屬層且該承載底部開設有一音孔；一蓋板，罩設該立體基板並連接該側壁，該蓋板設有一第二金屬層，並且該第二金屬層電性連接該第一金屬層以屏蔽該麥克風封裝結構免於電磁干擾。 一聲波傳感器，對應該音孔而連接於該承載底部頂面。
2. 如請求項1所述具有立體基板的微機電麥克風封裝結構，其中該蓋板之材質為金屬。
3. 如請求項1或2所述具有立體基板的微機電麥克風封裝結構，其中該第一金屬層是設於該側壁內部。
4. 如請求項3所述具有立體基板的微機電麥克風封裝結構，其中該第一金屬層係透過盲孔、電鍍或灌銅漿方式形成於該側壁內部。
5. 如請求項1所述具有立體基板的微機電麥克風封裝結構，其中該第二金屬層是設於該蓋板之外表面。
6. 如請求項1或2所述具有立體基板的微機電麥克風封裝結構，其中該第一金屬層是設於該側壁之內表面。
7. 如請求項6所述具有立體基板的微機電麥克風封裝結構，其中該第一金屬層係透電鍍方式形成於該側壁之內表面。
8. 如請求項1或2所述具有立體基板的微機電麥克風封裝結構，其中該承載底部與該側壁是一體成型製成。
9. 如請求項1或2所述具有立體基板的微機電麥克風封裝結構，其中該承載底部更設有複數個金屬凸塊用以電性連接該封裝結構外部之一電子元件。
10. 一種微機電麥克風封裝結構製作方法，係包含以下步驟：(a)準備由複數個立體基板陣列排列而成的一立體基板連片，各該立體基板均具有一承載底部以及圍繞且連接該承載底部頂面周圍之一側壁，該側壁設有一第一金屬層並且該承載底部開設有一音孔；(b)於步驟(a)的各該立體基板的該承載底部皆設置一聲波傳感器與一特定應用積體電路晶片(ASIC)，並使該聲波傳感器對應該音孔；(c)準備由複數個蓋板陣列排列而成的一蓋板連片並對應連接該立體基板連片，使該第一金屬層與該第二金屬層電性連接，之後進行單一化(Singulation)切割。
11. 如請求項8所述之微機電麥克風封裝結構製作方法，其中於該步驟(c)中該蓋板連片之材質是金屬。