TWI393454B - 微機電聲學感測器封裝結構 - Google Patents

Description

微機電聲學感測器封裝結構

本發明係有關於一種微機電聲學感測器封裝結構，特別是揭露一種藉由將驅動晶片嵌入或埋入多層印刷電路板當中，並與電路板之接地迴路電性連接以達電磁干擾防護之功效。

目前常見的麥克風，通常為駐極式麥克風，在功能上的訴求皆以減少體積為目標，而由於科技的進步，產業上已有微機電麥克風被研發出來。微機電麥克風在功能與體積上更具有產業之利用性，然而由於微機電麥克風必須與外界聲音源相連通，容易受到外在因素的影響，最常見的就是電子元件受到電磁波的訊號干擾，造成微機電麥克風訊噪比不佳，導致電子產品的附加價值降低；因此，微機電麥克風在封裝結構上仍有突破上述問題點之必要。

習知微機電麥克風結構請參閱第1圖所示，其為美國專利第6781231號「Microelectromechanical System Package with Environmental and Interference Shield」中所揭示之結構，其中在該微機電麥克風10當中係包括有一微感測器11、一驅動晶片12及一被動元件13，且此等表面黏著元件皆黏著在一基板14上，而基板14上更包括有一金屬蓋15以遮蓋黏著於基板14上之元件，且金屬蓋15與基板14上的電路電性導通，共同形成一個防護電磁干擾(EMI，Electromagnetic Interference)的腔室。

為了確保習知微機電麥克風具有電磁干擾防護的功能，對於金屬蓋15與基板14之間導電膠的選擇與使用必須非常注意，須避免因導電膠上膠過程中的失誤，而使得金屬蓋15與基板14未形成電性導通，減損了電磁干擾防護的效能；另外，為考慮表面黏著元件本身的高度，因此金屬蓋15也必須設計較高，如此一來，整個微機電麥克風封裝結構的尺寸即受到限制，對於朝向微型化發展的設計趨勢而言，實有再改良之必要。

有鑑於上述課題，本發明之目的在於提供一種將驅動晶片嵌入或埋入印刷電路板當中，且藉由與電路板之接地迴路電性連接後，達到電磁干擾防護以及可以縮小整體尺寸的功效。

緣是，為達上述目的，本發明之微機電聲學感測器封裝結構包括一載體、一驅動晶片、一聲學感測器、一蓋體及一音孔，載體是由多層印刷電路板堆疊而成，且載體上形成有至少一個容置空間以供設置驅動晶片，並且驅動晶片乃電性連接於該些印刷電路板上之接地迴路，蓋體則蓋設在載體上以形成一腔室，而聲學感測器係設置於腔室內以與驅動晶片電性連接，音孔則設置在可連通外界與腔室之適處，以供聲學感測器接收來自外界之聲音，並藉由與接地迴路電性連接之驅動晶片以消除電磁干擾。

再者，為達前述目的，上述微機電聲學感測器封裝結構之載體內係設置有一容室，而驅動晶片乃埋設在容室內，並仍與該些印刷電路板之接地迴路電性連接。

綜合上述，本發明微機電聲學感測器封裝結構之驅動晶片因為是嵌入或埋入於多層的印刷電路板當中，因為直接是藉由與電路板上接地迴路電性連接來達成電磁干擾防護的功效，因此不必如同習知般考慮蓋體與載體之間膠合的狀態，另外，驅動晶片與聲學感測器若皆嵌入或埋入於載體當中，蓋體厚度可以在不影響聲學感測器背腔功能下，以較薄的尺寸來設計，因此，本發明微機電聲學感測器封裝結構可以更靈活地因應不同客戶的需求以作變化設計。

以下將參照相關圖式，說明依據本發明較佳實施例之一種微機電聲學感測器封裝結構。

請參照第2圖所示，為本發明第一實施例之微機電聲學感測器封裝結構之示意圖。圖中所示之微機電聲學感測器封裝結構20包括有一載體21、一驅動晶片22、一聲學感測器23、一蓋體24及一音孔26。載體21是由複數層印刷電路板211堆疊而成，且載體21上形成有一個容置空間以供驅動晶片22嵌入，另外，聲學感測器23乃設置在載體21上並與驅動晶片22電性連接，蓋體24則蓋設於載體21上以形成一腔室25，驅動晶片22與聲學感測器23皆設於腔室25內，且聲學感測器23即透過音孔26以接收外界之聲音。

在本實施例當中，容置空間係實施為形成在載體21上之一凹槽212，而上述印刷電路板211一般係依據電路設計而配置電源迴路及控制迴路，且電源迴路中接地迴路所佔面積愈大，對於電磁干擾的防護效果就愈好，因此利用多層印刷電路板211增加接地迴路面積後，將嵌入於凹槽212內的驅動晶片22與接地迴路電性連接，即可使得驅動晶片22受到的電磁干擾被引導至接地迴路，而能有效達到電磁干擾防護之效。

另外，載體21係由二層印刷電路板211堆疊而成，下層的印刷電路板211的底部係設置可與例如是手機之外部電子產品電性連接之數個連接焊點213；再者，上層印刷電路板211在製程時即依據驅動晶片22尺寸以模具沖壓、鐳射或銑刀製程形成一穿孔，如此再與下層印刷電路板211結合時，即可形成凹槽212以供驅動晶片22嵌設，且此處驅動晶片22上之焊墊可藉由錫膏、銀膠或導電膠以與印刷電路板211上的焊墊黏合，以達到焊墊防氧化的功能，且如此一來驅動晶片22與印刷電路板211之間不必如同習知藉由打金線方式以作電性連接，也就不會有打金線後需補膠及再烘烤的多餘製程；另外，上下層印刷電路板211在製程時，亦得預先沖出相同位置及尺寸的穿孔，當兩層印刷電路板211組合並與聲學感測器23組配時，兩穿孔即貫通以作為音孔26。

再者，在本實施例當中，載體21上另設置有一被動元件27，其亦透過印刷電路板211上之電路以與驅動晶片22電性連接，而被動元件27在此係實施為一電容器。

另外，蓋體24在本實施例當中係由一上板241與一中板242所組成，上板241與中板242可由非導電材質或金屬材質製成，且上板241與中板242之間以一膠體243黏結，中板242與載體21之間也以一膠體244黏結，在此兩膠體243、244可以是導電膠或絕緣膠，當上板241與中板242與載體21之間皆為電性導通狀態之設計時，微機電聲學感測封裝結構20的電磁干擾防護可達到最佳。

為詳述本發明其他實施例與第一實施例之差異，故於以下各實施例所示之相同結構部份將標示相同之標號，於此特予說明。

請參照第3圖所示，為本發明第二實施例之微機電聲學感測器封裝結構之示意圖。本實施例所示之微機電聲學感測器封裝結構30與第一實施例之差異在於，本實施例中載體21更增設有一凹槽31以供聲學感測器23嵌設，在製程階段，上層印刷電路板211即必須依據驅動晶片22及聲學感測器23尺寸而以模具分別沖壓兩穿孔，如此再與下層印刷電路板211結合時，即可形成凹槽212及凹槽31以供驅動晶片22及聲學感測器23嵌入，如此一來，等同於增加了聲學感測器23之背腔空間，因而得以獲得更佳的聲學效果，另一方面，蓋體24的高度也不再受限於驅動晶片22與聲學感測器23的高度，甚至若將被動元件27也嵌入於載體21中時，微機電聲學感測器封裝結構30的尺寸設計可以有更多樣性的變化。

再者，於本實施例中，蓋體24與載體21結合處之膠體244可選擇實施為絕緣膠，而膠體243選擇實施為導電膠，且上板241與中板242由金屬材質製成，如此一來，上板241與中板242為電性導通，而蓋體24與載體21之間則未電性導通，然而，在本實施例中可另外設置一彈片32在上板241與載體21之間，藉由彈片32的傳導特性，可使得載體21與上板241電性導通，也同時使得載體21與蓋體24形成電性導通，因而得以確保微機電聲學感測器封裝結構30整體的電磁干擾防護效果。

請參照第4圖所示，為本發明第三實施例之微機電聲學感測器封裝結構之示意圖。於本實施例中，微機電聲學感測器封裝結構40與前述實施例的差異在於蓋體41係以一體成型方式製成金屬蓋或非金屬蓋，且載體21上增設有一金屬貼片42以遮蔽驅動晶片22，如此一來，即便蓋體24以非金屬材質製成，然而驅動晶片22所產生的電磁干擾亦得由金屬貼片42及印刷電路板211上的接地迴路濾除之，因而仍具有電磁干擾防護之功效。在本實施例中，金屬貼片42亦得以磁性薄膜取代。

在此須補充的是，若蓋體41以金屬材質一體製成，但與載體21結合所使用的膠體244係為絕緣膠，則亦可藉由第3圖中所示之彈片32以作電性導通，以加強電磁干擾之防護。

請參照第5圖所示，為本發明第四實施例之微機電聲學感測器封裝結構之示意圖。於本實施例中，微機電聲學感測器封裝結構50與第2圖所示之第一實施例之差異在於，本實施例之音孔51係開設於蓋體24上，且聲學感測器23之收音部份即必須朝向蓋體24的方向，本實施例主要改變僅在於收音方向的調整，然而電磁干擾防護的功效尚不致有所影響。

另外，載體21上可增設例如第4圖當中的凹槽31以供聲學感測器23嵌入，亦可依據蓋體24與載體21之間電性導通的不同，而增設例如第3圖當中的彈片32以作電性連接，如此一來，皆能確保達到電磁干擾防護及降低厚度等效果。

請參照第6圖所示，為本發明第五實施例之微機電聲學感測器封裝結構之示意圖。於本實施例中，微機電聲學感測器封裝結構60與第2圖所示之第一實施例之差異在於，本實施例之載體61之容置空間係實施為一容室62，且驅動晶片22係設置在容室62內，並電性連接於埋設在印刷電路板611當中例如是鍍金孔之傳導件612，如此一來，驅動晶片22不但可與載體61表面的聲學感測器23及被動元件27電性連接，亦得與印刷電路板611當中的接地迴路電性連接，而能達到電磁干擾防護的功效。

此處載體21之容室62的形成，可以是藉由三層印刷電路板611堆疊而成，其中，中間層的印刷電路板611上即依據驅動晶片22之尺寸設有一穿孔，如此一來，三層印刷電路板611疊合在一起時，即可形成該容室62，而驅動晶片22係可以在中間層印刷電路板611與底層印刷電路板611結合後，即黏著於穿孔中，最後再由頂層印刷電路板611蓋合。再者，最下層的印刷電路板611之底部另設置有可與例如是手機之外部電子產品電性連接之數個連接焊點613。

另外，在本實施例中，音孔63係如同第2圖一般設置在載體21(即此例中載體61)上，也可以是如同第5圖般開設於蓋體24上，並且將聲學感測器23之收音部份朝向蓋體24的方向，惟此調整之技術特徵與可達成功能皆與前述實施例相同，故在此即不另贅述。

再者，如第7圖所示，為本發明第六實施例之微機電聲學感測器封裝結構之示意圖。於本實施例中，微機電聲學感測器封裝結構70與第6圖所示之第五實施例之差異在於，本實施例之載體61上設置有一凹槽71以供聲學感測器23嵌入，且蓋體24與載體61之間設置有一彈片72以作為電性連接用，如此一來，如同第3圖中所示之第二實施例，即可靈活地選擇蓋體24與載體21之間膠體244，不必擔心選用導電膠作為導電材料時在製程上的失誤。另外，由於聲學感測器23亦以嵌入的方式設置在載體61內，因此蓋體24的高度可不受限於驅動晶片22與聲學感測器23的高度，微機電聲學感測器封裝結構70的尺寸設計可更為靈活。

最後，如第8圖所示，為本發明第七實施例之微機電聲學感測器封裝結構之示意圖。於本實施例中，微機電聲學感測器封裝結構70與第7圖所示之第六實施例的差異在於，本實施例之蓋體24之上板241對應於載體61設置有複數個連接焊點73，上板241之連接焊點73與載體61之連接焊點613之間的連通，係可透過製程時即在各層印刷電路板611、242、241上穿設的鍍金孔74彼此導通，如此一來，微機電聲學感測器封裝結構70頂面與底面都具有可與外部電子產品電性連接的連接焊點73、613，因此可以依據電子產品設計所預留給微機電聲學感測器封裝結構70的收音方向來選擇以頂面或底面以與電子產品之電路板作結合。

另外，必須補充的是，上述藉由在各層印刷電路板上穿設鍍金孔74以使兩面皆可導通並與電子產品電性連接之技術，亦可應用在前述各實施例當中。

綜合上述，本發明微機電聲學感測器封裝結構之驅動晶片因為是嵌入或埋入於多層的印刷電路板當中，藉由與電路板上的接地迴路形成電性連接，可不必考慮蓋體與載體之間膠合的狀態，即達到電磁干擾防護的功效；再者，最頂層的印刷電路板上亦可藉由一磁性薄膜或一金屬貼片遮蓋驅動晶片，而使得電磁干擾防護的功能更為提升，當然，若蓋體亦實施為金屬材質而與載體形成一電磁防護罩，更是大大地提升電磁干擾防護的功效。

另外，若將驅動晶片與聲學感測器一併嵌入或埋入於載體當中，則雜訊發生源等同於內埋在印刷電路板裡面，如此不但可以防止雜訊對聲學感測器的干擾，也由於驅動晶片與聲學感測器皆是焊點對焊點的直接連接，回饋電路是最短的距離，與習知技術以打金線方線所造成的回饋電路過長的缺失有所差異，況且，同時將驅動晶片、聲學感測器、被動元件皆一併嵌入或埋入，還可使得蓋體在設計時厚度的減少，因此可以更靈活地設計聲學感測器背腔的容積，而因應不同設計需求而作變化。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

10．．．微機電麥克風

11．．．微感測器

12．．．驅動晶片

13．．．被動元件

14．．．基板

15．．．金屬蓋

20．．．微機電聲學感測器封裝結構

21．．．載體

211．．．印刷電路板

212．．．凹槽

213．．．連接焊點

22．．．驅動晶片

23．．．聲學感測器

24．．．蓋體

241．．．上板

242．．．中板

243．．．膠體

244．．．膠體

25．．．腔室

26．．．音孔

27．．．被動元件

30．．．微機電聲學感測器封裝結構

31．．．凹槽

32．．．彈片

40．．．微機電聲學感測器封裝結構

41．．．蓋體

42．．．金屬貼片

50．．．微機電聲學感測器封裝結構

51．．．音孔

60．．．微機電聲學感測器封裝結構

61．．．載體

611．．．印刷電路板

612．．．傳導件

613．．．連接焊點

62．．．容室

63．．．音孔

70．．．微機電聲學感測器封裝結構

71．．．凹槽

72．．．彈片

73．．．連接焊點

74．．．鍍金孔

第1圖為習知微機電麥克風之示意圖；

第2圖為本發明第一實施例微機電聲學感測器封裝結構之示意圖；

第3圖為本發明第二實施例微機電聲學感測器封裝結構之示意圖；

第4圖為本發明第三實施例微機電聲學感測器封裝結構之示意圖；

第5圖為本發明第四實施例微機電聲學感測器封裝結構之示意圖；

第6圖為本發明第五實施例微機電聲學感測器封裝結構之示意圖；

第7圖為本發明第六實施例微機電聲學感測器封裝結構之示意圖；

以及

第8圖為本發明第七實施例微機電聲學感測器封裝結構之示意圖。

20．．．微機電聲學感測器封裝結構

21．．．載體

211．．．印刷電路板

212．．．凹槽

213．．．連接焊點

22．．．驅動晶片

23．．．聲學感測器

24．．．蓋體

241．．．上板

242．．．中板

243．．．膠體

244．．．膠體

25．．．腔室

26．．．音孔

27．．．被動元件

Claims (17)

1. 一種微機電聲學感測器封裝結構，其包括有：一載體，由多層印刷電路板堆疊而成，且該載體具有一容置空間；一驅動晶片，設置於該容置空間內，且電性連接於該些印刷電路板之接地迴路；一蓋體，蓋設於該載體上以形成一腔室；一聲學感測器，設置於該腔室內，並與該驅動晶片電性連接；以及一音孔，連通於外界與該腔室，以供該聲學感測器接收外界之聲音。
2. 如申請專利範圍第1項所述之微機電聲學感測器封裝結構，其中該容置空間為形成於該載體上之一凹槽。
3. 如申請專利範圍第1項所述之微機電聲學感測器封裝結構，其中該音孔係設置在該載體上。
4. 如申請專利範圍第1項所述之微機電聲學感測器封裝結構，其中該音孔係設置在該蓋體上。
5. 如申請專利範圍第1項所述之微機電聲學感測器封裝結構，其中該載體上另設置有一凹槽以供該聲學感測器嵌入。
6. 如申請專利範圍第1項所述之微機電聲學感測器封裝結構，其中該蓋體係由一上板及一中板疊合而成，且該上板與該中板之間設有一膠體以供結合，而該中板與該載體之間設有另一膠體以供結合。
7. 如申請專利範圍第6項所述之微機電聲學感測器封裝結構，其中該上板及該中板皆為印刷電路板。
8. 如申請專利範圍第6項所述之微機電聲學感測器封裝結構，其中該上板與該中板之間的該膠體係為導電膠，而該中板與該載體之間的該膠體係為絕緣膠。
9. 如申請專利範圍第8項所述之微機電聲學感測器封裝結構，其中該上板與該載體之間係設置有一彈片以作電性連接。
10. 如申請專利範圍第6項所述之微機電聲學感測器封裝結構，其中該上板與該中板之間的該膠體係為導電膠，而該中板與該載體之間的該膠體係為導電膠。
11. 如申請專利範圍第1項所述之微機電聲學感測器封裝結構，其中該蓋體係以一體成型的方式製成。
12. 如申請專利範圍第1項所述之微機電聲學感測器封裝結構，其中該載體及該蓋體之外表面皆對應設置有複數個連接焊點，且該載體之該些連接焊點係電性連接於該蓋體之該些連接焊點，藉以電性連接至一外部電子產品上。
13. 如申請專利範圍第12項所述之微機電聲學感測器封裝結構，其中該蓋體亦由多層印刷電路板製成，且該蓋體與該載體之各層印刷電路板上皆穿設有對應導通的複數鍍金孔，而該些鍍金孔皆電性連接於對應之該些連接焊點。
14. 如申請專利範圍第1項所述之微機電聲學感測器封裝結構，其中該載體上更設置有一金屬貼片或一磁性薄膜以遮蓋該驅動晶片。
15. 如申請專利範圍第1項所述之微機電聲學感測器封裝結構，其中該容置空間為形成於該載體內之一容室。
16. 如申請專利範圍第15項所述之微機電聲學感測器封裝結構，其中該載體最上層之印刷電路板中係設置有複數個傳導件，該容室內之該驅動晶片係藉由該些傳導件以與該接地迴路作電性連接。
17. 如申請專利範圍第16項所述之微機電聲學感測器封裝結構，其中該傳導件為形成於該印刷電路板中的鍍金孔。