TW202046747A - 微機電系統麥克風的封裝結構與封裝方法 - Google Patents

微機電系統麥克風的封裝結構與封裝方法 Download PDF

Info

Publication number
TW202046747A
TW202046747A TW108126259A TW108126259A TW202046747A TW 202046747 A TW202046747 A TW 202046747A TW 108126259 A TW108126259 A TW 108126259A TW 108126259 A TW108126259 A TW 108126259A TW 202046747 A TW202046747 A TW 202046747A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
mems microphone
circuit
package substrate
cap structure
metal
Prior art date
Application number
TW108126259A
Other languages
English (en)
Inventor
李建興
謝聰敏
Original Assignee
鑫創科技股份有限公司
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 鑫創科技股份有限公司 filed Critical 鑫創科技股份有限公司
Publication of TW202046747A publication Critical patent/TW202046747A/zh

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B81C1/00269—Bonding of solid lids or wafers to the substrate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/0032—Packages or encapsulation
    • B81B7/0064—Packages or encapsulation for protecting against electromagnetic or electrostatic interferences
    • 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
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/0032—Packages or encapsulation
    • B81B7/007—Interconnections between the MEMS and external electrical signals
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R31/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor
    • H04R31/003—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor for diaphragms or their outer suspension
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2207/00—Microstructural systems or auxiliary parts thereof
    • B81B2207/01—Microstructural systems or auxiliary parts thereof comprising a micromechanical device connected to control or processing electronics, i.e. Smart-MEMS
    • B81B2207/012—Microstructural systems or auxiliary parts thereof comprising a micromechanical device connected to control or processing electronics, i.e. Smart-MEMS the micromechanical device and the control or processing electronics being separate parts in the same package
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2207/00—Microstructural systems or auxiliary parts thereof
    • B81B2207/09—Packages
    • B81B2207/091—Arrangements for connecting external electrical signals to mechanical structures inside the package
    • B81B2207/093—Conductive package seal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2207/00—Microstructural systems or auxiliary parts thereof
    • B81B2207/09—Packages
    • B81B2207/091—Arrangements for connecting external electrical signals to mechanical structures inside the package
    • B81B2207/094—Feed-through, via
    • B81B2207/095—Feed-through, via through the lid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2207/00—Microstructural systems or auxiliary parts thereof
    • B81B2207/09—Packages
    • B81B2207/091—Arrangements for connecting external electrical signals to mechanical structures inside the package
    • B81B2207/097—Interconnects arranged on the substrate or the lid, and covered by the package seal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2207/00—Microstructural systems or auxiliary parts thereof
    • B81B2207/11—Structural features, others than packages, for protecting a device against environmental influences
    • B81B2207/115—Protective layers applied directly to the device before packaging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2203/00—Forming microstructural systems
    • B81C2203/03—Bonding two components
    • B81C2203/033—Thermal bonding
    • B81C2203/035—Soldering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2203/00—Forming microstructural systems
    • B81C2203/03—Bonding two components
    • B81C2203/033—Thermal bonding
    • B81C2203/036—Fusion bonding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2203/00—Forming microstructural systems
    • B81C2203/07—Integrating an electronic processing unit with a micromechanical structure
    • B81C2203/0785—Transfer and j oin technology, i.e. forming the electronic processing unit and the micromechanical structure on separate substrates and joining the substrates
    • B81C2203/0792—Forming interconnections between the electronic processing unit and the micromechanical structure
    • 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
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

一種微機電系統麥克風的封裝結構包括陶瓷封裝基板，嵌入有第一線路。所述第一線路包含第一金屬圍封環在所述陶瓷封裝基板的表面。積體電路設置在所述陶瓷封裝基板的所述表面。微機電系統(MEMS)麥克風晶片設置在所述陶瓷封裝基板的所述表面上。所述MEMS麥克風晶片電性連接到所述積體電路。帽蓋結構設置在所述陶瓷封裝基板的所述第一金屬圍封環上。所述帽蓋結構有第二金屬圍封環在所述帽蓋結構的表面上。所述第二金屬圍封環設置在所述第一金屬圍封環上，如此所述帽蓋結構覆蓋在所述陶瓷封裝基板上。

Description

微機電系統麥克風的封裝結構與封裝方法
本發明是有關於微機電系統(Micro Electro Mechanical System, MEMS)麥克風的封裝技術。
麥克風已經可以根據半導體製造技術而被製造，如此大量縮小其尺寸。微機電系統麥克風是普遍的元件，可以用在電子裝置以感測聲音訊號，例如是通訊的聲音。
在微機電系統麥克風完成製造在晶圓上且被切割成多個晶片後，微機電系統麥克風的單個晶片會以封裝的製程與積體電路連接。積體電路例如是特殊應用積體電路(Application-Specific Integrated Circuit，ASIC)。
基於對含有特殊應用積體電路的麥克風有適當的保護，在封裝製程中，一般會使用金屬帽蓋來覆蓋微機電系統麥克風。傳統上，金屬帽蓋會通過錫膏而被設置在封裝基板上，如此也將金屬帽蓋接地。
由於錫膏在高溫時會噴濺，被噴濺的錫膏可能汙染特殊應用積體電路與/或微機電系統麥克風。微機電系統麥克風的封裝可能會有缺陷，導致效能下降。
如何封裝微機電系統麥克風，以避免來自錫膏的汙染仍是在封裝製程中的一個議題。
本發明提供封裝結構，其可以不包含錫膏來接合帽蓋結構到封裝結構。來自錫膏的汙染可以避免。
於一實施例，本發明提供一種微機電系統麥克風的封裝結構包括陶瓷封裝基板，嵌入有第一線路。所述第一線路包含第一金屬圍封環在所述陶瓷封裝基板的表面。積體電路設置在所述陶瓷封裝基板的所述表面。微機電系統(MEMS)麥克風晶片設置在所述陶瓷封裝基板的所述表面上。所述MEMS麥克風晶片電性連接到所述積體電路。帽蓋結構設置在所述陶瓷封裝基板的所述第一金屬圍封環上。所述帽蓋結構有第二金屬圍封環在所述帽蓋結構的表面上。所述第二金屬圍封環設置在所述第一金屬圍封環上，如此所述帽蓋結構覆蓋在所述陶瓷封裝基板上。
於一實施例，本發明提供一種微機電系統麥克風的封裝結構，包括陶瓷封裝基板，嵌入有線路，其中所述線路包含第一金屬圍封環在所述陶瓷封裝基板的表面。所述線路也包含在所述陶瓷封裝基板的所述表面的線路墊。積體電路設置在所述陶瓷封裝基板的所述表面，連接到所述線路的線路墊。 微機電系統麥克風晶片設置在所述陶瓷封裝基板的所述表面上，其中所述微機電系統麥克風晶片電性連接到所述積體電路。金屬帽蓋結構設置在所述第一金屬圍封環上。
於一實施例，本發明提供一種微機電系統麥克風的封裝方法，包括提供陶瓷封裝基板，嵌入有第一線路，其中所述第一線路包含第一金屬圍封環在所述陶瓷封裝基板的表面。另外還包括設置積體電路在所述陶瓷封裝基板的所述表面。設置微機電系統麥克風晶片在所述陶瓷封裝基板的所述表面上，其中所述微機電系統麥克風晶片電性連接到所述積體電路。提供帽蓋結構，有第二金屬圍封環在所述帽蓋結構的表面上。進行打線製程以至少將所述第二金屬圍封環打線連接到第一金屬圍封環，如此所述帽蓋結構覆蓋在所述陶瓷封裝基板上。
本發明提供微機電系統麥克風的封裝結構以及封裝機電系統麥克風的方法。錫膏可以不需要使用在封裝結構中。來自錫膏的汙染可以有效避免。
多個實施例被提供以說明本發明，但是本發明不限於所提供的多個實施例。另外，多個實施例之間也可能有適當的結合。
圖1是依據本發明所探討關於微機電系統麥克風的封裝結構的議題示意圖。參閱圖1，本發明已探討出在微機電系統麥克風的封裝結構中關於來自錫膏汙染的議題。微機電系統麥克風的封裝結構一般會包含封裝基板100及帽蓋結構106。微機電系統麥克風晶片102及積體電路104是被封裝到封裝基板100上。微機電系統麥克風晶片102基本上包含支撐結構102a，振膜102b及背板102c。帽蓋結構106是用來保護微機電系統麥克風晶片102及積體電路104。帽蓋結構106覆蓋過微機電系統麥克風晶片102及積體電路104，且通過錫膏108被固定接合到封裝基板100上。在要接合帽蓋結構106與封裝基板100的封裝階段，錫膏108是處於短暫的液態，可能噴濺到微機電系統麥克風晶片102及/或積體電路104，導致汙染。本發明所探討的此議題需要有效被避免。
圖2是依據本發明實施例，對於微機電系統麥克風的封裝結構的陶瓷封裝結構以及帽蓋結構示意圖。參閱圖2，在對來自錫膏的汙染機制的探討後，本發明提供以陶瓷封裝基板200為基礎的微機電系統麥克風封裝結構。陶瓷封裝基板200是用於封裝積體電路206及微機電系統麥克風封晶片208。陶瓷封裝基板200有線路202，其崁入在陶瓷封裝基板200中。線路202包括金屬封環204，其在陶瓷封裝基板200的表面。在一實施例，金屬封環204是環繞積體電路206及微機電系統麥克風封晶片208。在一實施例，金屬封環204是封閉地環繞積體電路206及微機電系統麥克風封晶片208，其用於與帽蓋結構212接合。線路202也可以包含線路墊204a，其在金屬封環204的內部。
陶瓷封裝基板200用於將積體電路206及微機電系統麥克風封晶片208封裝在陶瓷封裝基板200的相同表面。此表面有金屬封環204及線路墊204a。在一實施例，微機電系統麥克風封晶片208包含支撐結構208a，振膜208b及背板208c。在一實施例，陶瓷封裝基板200配合微機電系統麥克風封晶片208而有聲孔210，如此可以改感應聲音。
在一實施例，帽蓋結構212也可以是陶瓷帽蓋，其可以崁入有其它的線路214。再進一步，連結墊220有可以設置在帽蓋結構212，用於進一步對外連結。類似於陶瓷封裝基板200，線路214也包含金屬封環216，設置在帽蓋結構212的表面。帽蓋結構212的金屬封環216是要與陶瓷封裝基板200的金屬封環204接合。線路214還包含線路墊216a，其配合線路214的功能所設置。在一實施例，陶瓷封裝基板200是平坦層，如此陶瓷封裝基板200的平坦表面可以用來設置積體電路206及微機電系統麥克風封晶片208。然而，帽蓋結構212的表面可以有凹陷部分，如此可以提供一個空間218，用以容置微機電系統麥克風封晶片208。此工間218允許微機電系統麥克風封晶片208的振模208b可以對應由聲音訊號所引起的空氣壓力而有效振動。
如所描述，由金屬封環204, 216連接的線路202與線路214的一部分可以是遮蔽結構，其可以包含垂直壁及/或水平層。然而，遮蔽結構不限於所舉的實施例。
陶瓷封裝基板200及帽蓋結構212可以是分開提供。微機電系統麥克風封晶片208及積體電路206可以先封裝在陶瓷封裝基板200上，其後帽蓋結構212再封裝到陶瓷封裝基板200上。
圖3是依據本發明實施例，微機電系統麥克風的封裝結構的剖面示意圖。圖4是依據本發明實施例，圖3的封裝結構中的帽蓋結構的佈局示意圖。圖5是依據本發明實施例，圖3的封裝結構中的陶瓷封裝基板結構的佈局示意圖。
參閱圖3到圖5，帽蓋結構212是被封裝到陶瓷封裝基板200而完成微機電系統麥克風的封裝結構。其接合帽蓋結構212與陶瓷封裝基板200的機制是採用將陶瓷封裝基板200的金屬封環204與帽蓋結構212的金屬封環216以打線(bonding)結合，其中陶瓷封裝基板200的線路墊204有可以同時與帽蓋結構212的線路墊216打線結合。打線製程可以採用工晶技術(eutectic technology)或是焊合(welding)技術。在一實施例，工晶技術可以短時間施加超聲波振盪在金屬封環204與金屬封環216之間的介面上。由於快速振盪，其大量的摩擦產生高溫，因此將在摩擦結面的金屬材料熔化。在冷卻後，金屬封環204與金屬封環216可以穩固接合，且兩個線路墊204a, 216a也穩固接合。
對於圖4，帽蓋結構212的金屬封環216在一實施例是環繞微機電系統麥克風封晶片208及積體電路206。線路墊216也是在金屬封環216內。在一實施例，金屬封環216可以是全環繞微機電系統麥克風封晶片208及積體電路206。對於圖5，陶瓷封裝基板200的金屬封環204是與帽蓋結構212的金屬封環216共形。在接合陶瓷封裝基板200與帽蓋結構212後，金屬封環204，216可以將除了聲孔以外的空間218密封。
通過金屬封環204，216，陶瓷封裝基板200與帽蓋結構212與可以再有一些修改。圖6是依據本發明實施例，微機電系統麥克風的封裝結構的剖面示意圖。圖7是依據本發明實施例，圖6的封裝結構中的帽蓋結構的佈局示意圖。圖8是依據本發明實施例，圖6的封裝結構中的陶瓷封裝基板結構的佈局示意圖。
參閱圖6到圖8，在一實施例，陶瓷封裝基板200的表面可以有一凹陷部分，用以容置微機電系統麥克風封晶片208及積體電路206。凹陷部分提供空間218，其是有需要的，以能確保微機電系統麥克風封晶片的靈敏度。在一實施例，帽蓋結構212也可以是平坦層，以簡單方式覆蓋在陶瓷封裝基板200上。但是，陶瓷封裝基板200在凹陷部分提供空間218。
圖9是依據本發明實施例，微機電系統麥克風的封裝結構的剖面示意圖。圖10是依據本發明實施例，9的封裝結構中的帽蓋結構的佈局示意圖。圖11是依據本發明實施例，圖9的封裝結構中的陶瓷封裝基板結構的佈局示意圖。
參閱圖9到圖11，在圖9的進一步修改中，帽蓋結構212也可以包含凹陷部分。如此情形下，帽蓋結構212提供一空間218b且陶瓷封裝基板200提供一空間218a。陶瓷封裝基板200的空間218a及帽蓋結構212的空間218b合併構成空間218。帽蓋結構212與陶瓷封裝基板200在上視的佈局上，除了空間218以外是與圖7及圖8的佈局相同。
可以注意到，分別的帽蓋結構212與陶瓷封裝基板200可以有凹陷部分或是平坦層。帽蓋結構212與陶瓷封裝基板200的適當組合可以根據實際需要來決定，不需要限制在所舉的多個實施例。
以下再提供帽蓋結構212或是陶瓷封裝基板200的進一步修改。圖12是依據本發明實施例，微機電系統麥克風的封裝結構的剖面示意圖。參閱圖12，陶瓷封裝基板200可以修改成有凹縮230，其對應微機電系統麥克風封晶片208用以接收聲音訊號的腔室。凹縮230是在微機電系統麥克風封晶片208的下方，以使相對於空間218的微機電系統麥克風封晶片208的腔室能產生的更多的自由空間，如此振膜可以更容易振動。
圖13是依據本發明實施例，微機電系統麥克風的封裝結構的剖面示意圖。參閱圖13，其進一步的修改是可以再形成陶瓷封裝基板200的凹縮232，如此可以容置積體電路206與微機電系統麥克風封晶片208。帽蓋結構可以如圖6為平坦層的帽蓋結構212或是如圖9有凹陷部分的帽蓋結構212。在一實施例，帽蓋結構式取自如圖6為平坦層的帽蓋結構212。
圖14是依據本發明實施例，微機電系統麥克風的封裝結構的剖面示意圖。參閱圖4，取決於微機電系統麥克風的操作方式，聲孔210也可以形成在帽蓋結構212上，取代在前面實施例中的聲孔210是形成在陶瓷封裝基板200上。如可注意到的是，在前面描述的實施例中，分別的帽蓋結構212與陶瓷封裝基板200可以有或是沒有凹陷部分。在此實施例，帽蓋結構212例如是平坦層。聲孔210形成在帽蓋結構212上。另外，崁入在陶瓷材料的帽蓋結構212中的線路可以包含一部分，例如是平面部分，用以當作遮蔽構件。崁入在具有凹陷部分的陶瓷封裝基板200中的線路包含垂直壁，用以當作遮蔽構件。
圖15是依據本發明實施例，微機電系統麥克風的封裝結構的剖面示意圖。參閱圖15，如前面描述的實施例，陶瓷封裝基板200可以有或是沒有凹陷部分。在此實施例，陶瓷封裝基板200例如是以有凹陷部分來說明。在前面實施例的帽蓋結構212可以由金屬帽蓋結構240。金屬帽蓋結構240例如也可以有聲孔210。然而，金屬帽蓋結構240可以直接與金屬封環204通過打線接合。於此實施例，因為陶瓷封裝基板200有凹陷而形成空間218，金屬帽蓋結構240可以是沒有凹陷的平坦層。然而，金屬帽蓋結構240也可以被彎折而也具有凹陷，以提供所需要的空間218。本發明不需要限制於實施例。在進一步的實施例，金屬帽蓋結構240的一部分是被保留以與金屬封環204接合，其可以視為另一個金屬封環，提供與前面實施例的金屬封環216的相同功用。再一實施例，根據前面實施例的特徵，與陶瓷封裝基板200的金屬封環204接合的金屬帽蓋結構240的一部分可以作為金屬帽蓋結構240的另一個金屬封環。
依據前面的描述，在一實施例的微機電系統麥克風的封裝結構，第一線路可以更包括嵌入在所述陶瓷封裝基板的第一金屬線路;以及在所述陶瓷封裝基板的所述表面的第一線路墊。所述帽蓋結構是嵌入有第二線路，所述第二線路包含所述第二金屬封環以及更包含:嵌入在所述帽蓋結構中的第二金屬線路;以及在所述帽蓋結構的所述表面的第二線路墊。所述第二線路墊是設置在所述第一線路墊上。
在一實施例的微機電系統麥克風的封裝結構，所述陶瓷封裝基板的所述表面是平坦面，以接受所述微機電系統麥克風晶片及所述積體電路。所述帽蓋結構的所述表面有凹陷部分，對應所述微機電系統麥克風晶片及所述積體電路。
在一實施例的微機電系統麥克風的封裝結構，其中所述陶瓷封裝基板的所述表面有凹陷部分，以接受所述微機電系統麥克風晶片及所述積體電路。所述帽蓋結構的所述表面是平坦面。
在一實施例的微機電系統麥克風的封裝結構，所述陶瓷封裝基板的所述表面有第一凹陷部分，以接受所述微機電系統麥克風晶片及所述積體電路。所述帽蓋結構的所述表面有第二凹陷部分，對應所述微機電系統麥克風晶片及所述積體電路。
在一實施例的微機電系統麥克風的封裝結構，所述陶瓷封裝基板的所述表面有第一凹陷部分，以接受所述微機電系統麥克風晶片及所述積體電路，以及所述陶瓷封裝基板還包含凹縮，在所述微機電系統麥克風晶片下方，或是在所述微機電系統麥克風晶片及所述積體電路下方。所述帽蓋結構的所述表面有第二凹陷部分，對應所述微機電系統麥克風晶片及所述積體電路。
在一實施例的微機電系統麥克風的封裝結構，所述陶瓷封裝基板的所述表面是平坦面或是含有凹陷部分，以接受所述微機電系統麥克風晶片及所述積體電路。
在一實施例的微機電系統麥克風的封裝結構，所述帽蓋結構的所述表面是平坦面或是含有凹陷部分。
在一實施例的微機電系統麥克風的封裝結構，所述微機電系統麥克風晶片與所述帽蓋結構的其一含有聲孔。
在一實施例的微機電系統麥克風的封裝結構，所述帽蓋結構是陶瓷材料，且包含嵌入的遮蔽金屬層，連接到所述第二金屬封環。
如申請專利範圍第1項所述的微機電系統麥克風的封裝結構，其中所述陶瓷基板包含崁入的垂直金屬壁，連接到所述第一金屬封環。
在一實施例的微機電系統麥克風的封裝結構，其中所述帽蓋結構是陶瓷材料，且包含嵌入的遮蔽金屬層，連接到所述第二金屬封環。
以下也描述微機電系統麥克風的封裝方法。圖16A到圖16E是依據本發明實施例，微機電系統麥克風的封裝方法示意圖。
參閱圖16A，陶瓷封裝基板200被提供。此陶瓷封裝基板200崁入有一線路202。線路202包含金屬封環204，其在陶瓷封裝基板200的表面。在一實施例，線路墊204a也可以被形成在陶瓷封裝基板200的表面。聲孔210也可已經被形成。切割區域245在陶瓷封裝基板200上被預留，用於在完成最後封裝後可以切割成多個晶片。
參閱圖16B，積體電路206及微機電系統麥克風晶片208配置在陶瓷封裝基板200的表面。施加打線製程被以完成微機電系統麥克風所設計的電路。
參閱圖16C，提供帽蓋結構212且被接合到陶瓷封裝基板200。帽蓋結構212的結構以如前面實施例的描述，不再繼續描述。然而，每一個微機電系統麥克風是由切割區域245與相鄰的微機電系統麥克風分離。對於要將帽蓋結構212大線接合到陶瓷封裝基板200，在一實施例可以施加共晶(eutectic)技術或是焊接(welding) 技術。共晶技術包括施加超聲波振盪在帽蓋結構212與陶瓷封裝基板200之間由於摩擦而生熱。在短時間內，金屬材料被熔化以及在冷卻後被接合。焊接技術可能還涉及附加的構件，但是其在完成焊接後會被移除。換句話說，對於另一實施例，焊接技術例如是縫焊(seam welding)技術是金屬物件接合，如此帽蓋結構212與陶瓷封裝基板200被接合，同時達到密封的效果。
參閱圖16D，切割製程250被施加在切割區域245。參閱圖16D，在切割製程250後，每一個微機電系統麥克風成為單一個單元。
本發明已揭示封裝微機電系統麥克風的方法，其中陶瓷封裝基板用於容置積體電路與微機電系統麥克風晶片。陶瓷封裝基板提供金屬封環，而帽蓋結構設置在其上不需要涉及錫膏。在封裝過程中的錫膏汙染可以被避免。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100:封裝基板 102:微機電系統麥克風晶片 102a:支撐結構 102b:振膜 102c:背板 104:積體電路 106:帽蓋結構 108:錫膏 200:陶瓷封裝基板 202:線路 204:金屬封環 204a:線路墊 206:積體電路 208:微機電系統麥克風封晶片 208a:支撐結構 208b:振膜 208c:背板 210:聲孔 212:帽蓋結構 214:線路 216:金屬封環 216a:線路墊 218、218a、218b:空間 220:連結墊 245:切割區域 250:切割製程
圖1是依據本發明所探討關於微機電系統麥克風的封裝結構的議題示意圖。 圖2是依據本發明實施例，對於微機電系統麥克風的封裝結構的陶瓷封裝結構以及帽蓋結構示意圖。 圖3是依據本發明實施例，微機電系統麥克風的封裝結構的剖面示意圖。 圖4是依據本發明實施例，圖3的封裝結構中的帽蓋結構的佈局示意圖。 圖5是依據本發明實施例，圖3的封裝結構中的陶瓷封裝基板結構的佈局示意圖。 圖6是依據本發明實施例，微機電系統麥克風的封裝結構的剖面示意圖。 圖7是依據本發明實施例，圖6的封裝結構中的帽蓋結構的佈局示意圖。 圖8是依據本發明實施例，圖6的封裝結構中的陶瓷封裝基板結構的佈局示意圖。 圖9是依據本發明實施例，微機電系統麥克風的封裝結構的剖面示意圖。 圖10是依據本發明實施例，9的封裝結構中的帽蓋結構的佈局示意圖。 圖11是依據本發明實施例，圖9的封裝結構中的陶瓷封裝基板結構的佈局示意圖。 圖12是依據本發明實施例，微機電系統麥克風的封裝結構的剖面示意圖。 圖13是依據本發明實施例，微機電系統麥克風的封裝結構的剖面示意圖。 圖14是依據本發明實施例，微機電系統麥克風的封裝結構的剖面示意圖。 圖15是依據本發明實施例，微機電系統麥克風的封裝結構的剖面示意圖。 圖16A到圖16E是依據本發明實施例，微機電系統麥克風的封裝方法示意圖。
200:陶瓷封裝基板
202:線路
204:金屬封環
204a:線路墊
206:積體電路
208:微機電系統麥克風封晶片
208a:支撐結構
208b:振膜
208c:背板
210:聲孔
212:帽蓋結構
214:線路
216:金屬封環
216a:線路墊
218:空間
220:連結墊

Claims (20)

  1. 一種微機電系統麥克風的封裝結構，包括: 陶瓷封裝基板，嵌入有第一線路，其中所述第一線路包含第一金屬圍封環在所述陶瓷封裝基板的表面; 積體電路，設置在所述陶瓷封裝基板的所述表面; 微機電系統麥克風晶片，設置在所述陶瓷封裝基板的所述表面上，其中所述微機電系統麥克風晶片電性連接到所述積體電路;以及 帽蓋結構，設置在所述陶瓷封裝基板的所述第一金屬圍封環上，所述帽蓋結構有第二金屬圍封環在所述帽蓋結構的表面上，其中所述第二金屬圍封環是設置在所述第一金屬圍封環上，如此所述帽蓋結構覆蓋在所述陶瓷封裝基板上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的微機電系統麥克風的封裝結構， 其中所述第一線路更包含: 嵌入在所述陶瓷封裝基板的第一金屬線路;以及在所述陶瓷封裝基板的所述表面的第一線路墊， 其中所述帽蓋結構是嵌入有第二線路，所述第二線路包含所述第二金屬封環以及更包含: 嵌入在所述帽蓋結構中的第二金屬線路;以及在所述帽蓋結構的所述表面的第二線路墊， 其中所述第二線路墊是設置在所述第一線路墊上。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的微機電系統麥克風的封裝結構， 其中所述陶瓷封裝基板的所述表面是平坦面，以接受所述微機電系統麥克風晶片及所述積體電路， 其中所述帽蓋結構的所述表面有凹陷部分，對應所述微機電系統麥克風晶片及所述積體電路。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的微機電系統麥克風的封裝結構， 其中所述陶瓷封裝基板的所述表面有凹陷部分，以接受所述微機電系統麥克風晶片及所述積體電路， 其中所述帽蓋結構的所述表面是平坦面。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的微機電系統麥克風的封裝結構， 其中所述陶瓷封裝基板的所述表面有第一凹陷部分，以接受所述微機電系統麥克風晶片及所述積體電路， 其中所述帽蓋結構的所述表面有第二凹陷部分，對應所述微機電系統麥克風晶片及所述積體電路。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的微機電系統麥克風的封裝結構， 其中所述陶瓷封裝基板的所述表面有第一凹陷部分，以接受所述微機電系統麥克風晶片及所述積體電路，以及所述陶瓷封裝基板還包含凹縮，在所述微機電系統麥克風晶片下方，或是在所述微機電系統麥克風晶片及所述積體電路下方， 其中所述帽蓋結構的所述表面有第二凹陷部分，對應所述微機電系統麥克風晶片及所述積體電路。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的微機電系統麥克風的封裝結構，其中所述陶瓷封裝基板的所述表面是平坦面或是含有凹陷部分，以接受所述微機電系統麥克風晶片及所述積體電路。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的微機電系統麥克風的封裝結構，其中所述帽蓋結構的所述表面是平坦面或是含有凹陷部分。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的微機電系統麥克風的封裝結構，其中所述微機電系統麥克風晶片與所述帽蓋結構的其一含有聲孔。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的微機電系統麥克風的封裝結構，其中所述帽蓋結構是陶瓷材料，且包含嵌入的遮蔽金屬層，連接到所述第二金屬封環。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的微機電系統麥克風的封裝結構，其中所述陶瓷基板包含崁入的垂直金屬壁，連接到所述第一金屬封環。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的微機電系統麥克風的封裝結構，其中所述帽蓋結構是陶瓷材料，且包含嵌入的遮蔽金屬壁，連接到所述第二金屬封環。
  13. 一種微機電系統麥克風的封裝結構，包括: 陶瓷封裝基板，嵌入有線路，其中所述線路包含第一金屬圍封環在所述陶瓷封裝基板的表面，所述線路也包含在所述陶瓷封裝基板的所述表面的線路墊; 積體電路，設置在所述陶瓷封裝基板的所述表面，連接到所述線路的線路墊; 微機電系統麥克風晶片，設置在所述陶瓷封裝基板的所述表面上，其中所述微機電系統麥克風晶片電性連接到所述積體電路;以及 金屬帽蓋結構，設置在所述第一金屬圍封環上。
  14. 一種微機電系統麥克風的封裝方法，包括: 提供陶瓷封裝基板，嵌入有第一線路，其中所述第一線路包含第一金屬圍封環在所述陶瓷封裝基板的表面; 設置積體電路在所述陶瓷封裝基板的所述表面; 設置微機電系統麥克風晶片在所述陶瓷封裝基板的所述表面上，其中所述微機電系統麥克風晶片電性連接到所述積體電路; 提供帽蓋結構，有第二金屬圍封環在所述帽蓋結構的表面上;以及 進行打線製程，以至少將所述第二金屬圍封環打線連接到第一金屬圍封環，如此所述帽蓋結構覆蓋在所述陶瓷封裝基板上。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的微機電系統麥克風的封裝方法，其中所述打線製程包括在所述第二金屬圍封環與所述第一金屬圍封環之間的表面上施加超聲波振盪或是縫焊(seam welding)製程，以融化金屬介面及固化所述金屬介面。
  16. 如申請專利範圍第14項所述的微機電系統麥克風的封裝方法，其中所述陶瓷基板的所述表面是平坦面或是有凹陷部分，以接受所述微機電系統麥克風晶片及所述積體電路。
  17. 如申請專利範圍第14項所述的微機電系統麥克風的封裝方法，其中所述帽蓋結構的所述表面是平坦面或是有凹陷部分。
  18. 如申請專利範圍第14項所述的微機電系統麥克風的封裝方法， 其中所述第一線路更包含崁入在所述陶瓷基板中的第一金屬線路，以及在所述陶瓷基板的所述面的第一線路墊， 其中所述帽蓋結構是陶瓷材料，崁入有第二線路，所述第二線路包含第二金屬封環以及更包含崁入在所述帽蓋結構中的第二金屬線路及在所述帽蓋結構的所述表面的第二線路墊， 其中所述第二線路墊也設置在所述第一線路墊上。
  19. 如申請專利範圍第14項所述的微機電系統麥克風的封裝方法， 其中所述第一線路還包括崁入在所述陶瓷基板中的第一金屬線路及在所述陶瓷基板的所述表面的第一線路墊， 其中所述帽蓋結構是金屬帽蓋。
  20. 如申請專利範圍第14項所述的微機電系統麥克風的封裝方法， 其中所述陶瓷基板的所述表面是平坦面，以接受所述微機電系統麥克風晶片及所述積體電路， 其中所述帽蓋結構的所述表面有凹陷部分，對應所述微機電系統麥克風晶片及所述積體電路。
TW108126259A 2019-06-06 2019-07-24 微機電系統麥克風的封裝結構與封裝方法 TW202046747A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/432,936 US20200385263A1 (en) 2019-06-06 2019-06-06 Package structure of micro-electro-mechanical-system (mems) microphone package and packaging method thereof
US16/432,936 2019-06-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202046747A true TW202046747A (zh) 2020-12-16

Family

ID=73609629

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW108126259A TW202046747A (zh) 2019-06-06 2019-07-24 微機電系統麥克風的封裝結構與封裝方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20200385263A1 (zh)
CN (1) CN112055292A (zh)
TW (1) TW202046747A (zh)

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100594595C (zh) * 2007-07-27 2010-03-17 李刚 微机电系统器件与集成电路的集成方法及集成芯片
CN202116291U (zh) * 2008-07-11 2012-01-18 罗姆股份有限公司 Mems设备
CN102079502B (zh) * 2010-12-03 2014-08-13 华东光电集成器件研究所 一种mems器件及其圆片级真空封装方法
TWI504279B (zh) * 2011-12-01 2015-10-11 Ind Tech Res Inst Ｍｅｍｓ音波感測器及其製造方法
CN102917303B (zh) * 2012-10-30 2015-03-18 无锡芯奥微传感技术有限公司 塑料壳封装麦克风
US10097918B2 (en) * 2013-01-23 2018-10-09 Infineon Technologies Ag Chip arrangement and a method for manufacturing the same
US9271087B1 (en) * 2014-10-02 2016-02-23 Solid State System Co., Ltd. Microelectro-mechanical systems (MEMS) microphone package device and MEMS packaging method thereof
US9656857B2 (en) * 2014-11-07 2017-05-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Microelectromechanical systems (MEMS) devices at different pressures
CN105668501B (zh) * 2016-01-28 2017-03-08 安徽北方芯动联科微系统技术有限公司 具有多功能盖板的芯片级封装的mems芯片及其制造方法
US10513429B2 (en) * 2016-07-27 2019-12-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Integration scheme for microelectromechanical systems (MEMS) devices and complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) devices
TW201808019A (zh) * 2016-08-24 2018-03-01 菱生精密工業股份有限公司 微機電麥克風封裝結構
CN207150829U (zh) * 2017-07-19 2018-03-27 钰太芯微电子科技（上海）有限公司 一种改进的麦克风混合封装结构及数字麦克风

Also Published As

Publication number Publication date
CN112055292A (zh) 2020-12-08
US20200385263A1 (en) 2020-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5930268B2 (ja) Ｍｅｍｓデバイスアセンブリ及びそのパッケージング方法
Li et al. Low stress packaging of a micromachined accelerometer
JP5367842B2 (ja) 半導体基板の接合方法およびｍｅｍｓデバイス
TWI539827B (zh) 微機電系統麥克風封裝元件以及封裝方法
JP2006525133A (ja) 集積回路要素の真空パッケージ製造
US8906747B2 (en) Cavity-type semiconductor package and method of packaging same
JP2006351591A (ja) マイクロデバイスのパッケージング方法及びマイクロデバイス
WO2011070625A1 (ja) 半導体基板の接合方法およびｍｅｍｓデバイス
JP2008139315A (ja) 放射線センサ
Schröder et al. Stress-minimized packaging of inertial sensors by double-sided bond wire attachment
JP6736829B2 (ja) トランスデューサ装置およびその製造方法
TWI735843B (zh) 微機電系統麥克風封裝
JP2006302943A (ja) マイクロ構造体
TW202046747A (zh) 微機電系統麥克風的封裝結構與封裝方法
TWI712117B (zh) 微機電系統麥克風的封裝結構與封裝方法
US8592285B2 (en) Method of bonding semiconductor substrate and MEMS device
US20210348976A1 (en) Micromechanical sensor device and corresponding manufacturing method
US11142453B2 (en) MEMS device stress-reducing structure
WO2014020648A1 (ja) 電子デバイス
JP5072555B2 (ja) 電子素子パッケージ
JP2009088057A (ja) 電子部品の製造方法
CN100536098C (zh) 晶片级封装与制作上盖结构的方法
JP2010245347A (ja) 機能性デバイスの製造方法
TWI549522B (zh) 微機電麥克風
JP2000162076A (ja) 半導体圧力センサ