TWI532388B - Microelectromechanical Microphone Packaging - Google Patents

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Description

微機電麥克風的封裝方法
本發明係與封裝方法有關，特別是關於一種微機電麥克風的封裝方法。
微機電麥克風(MEMS Microphone)因優異的電性及較小的體積而越來越得到電聲領域的重視，相較於傳統的駐極體電容麥克風(Electret Condenser Microphone)具有電性穩定、品質一致、封裝體積小以及便於使用表面貼焊技術(Surface Mount Technology)等優點，因此微機電麥克風於聲學領域之應用將越來越為廣泛。
常見的微機電麥克風係將微機電系統(Micro-electromechanical Systems，簡稱MEMS)與特殊應用積體電路(Application-specific integrated circuit，簡稱ASIC)透過貼片(Die bonding)製程固設於基板上，並利用打線(Wire bonding)製程達成MEMS、ASIC與外部訊號的傳導，再於外部罩蓋金屬殼以屏蔽電磁干擾(Electromagnetic Interference)，此類微機電麥克風的封裝方法通常會於金屬殼或基板開通孔，以供聲訊號傳遞至MEMS。如美國專利第US 8,115,283號揭露一種半導體裝置，其包括有一基板、一感測晶片以及一蓋體，該基板具有複數金屬線路、複數個導通孔以及一貫穿該基板之開口，該感測晶片電性連接於該基板且位於該開口，該蓋體固設於該基板上且罩蓋該感測晶片，而該蓋體包含有一載板及一環設於該載板周圍之擋牆，該載板具有複數個導通孔，該擋牆具有複數個連通孔，藉由各該連通孔來作為該基板與該載板的導通孔連接之橋樑，使得該感測晶片之訊號可由該基板傳遞至該載板；而本發明提供一種相較上述專利案工序較為簡單之方法，藉以降低製程之困難度及生產成本。
本發明之主要目的在於提供一種微機電麥克風的封裝方法，其不僅可製作出倒裝架構的微機電麥克風，並可大幅減少封裝工序，以降低製程困難度及生產成本。 為了達成上述目的，本發明所提供之一種微機電麥克風的封裝方法，包括有一第一製程、一第二製程及一第三製程，其中該第一製程包含有下列步驟：A) 提供一基板且於該基板形成一導通部及一通孔；B) 設置一處理晶片於該基板且電性連接該導通部；C) 設置一感測晶片於該基板且電連接該處理晶片，該感測晶片位於該通孔上方且鄰近該處理晶片；該第二製程包含有下列步驟：A) 提供一載板且該載板形成有一第一銲墊、一第二銲墊以及一連通部；B) 提供一擋牆且該擋牆形成有一導通線路，該導通線路位於該第一銲墊或該第二銲墊其中之一與該導通部之間，且該導通線路電性連接於該導通部、該第一銲墊及該第二銲墊；C) 將該擋牆固設於該載板而形成為一蓋體；該第三製程係將該第二製程所形成之蓋體固設於該第一製程所形成之基板且罩蓋該處理晶片及該感測晶片。
其中該擋牆繞設於該載板之周緣而形成一容置空間，以容置該處理晶片及該感測晶片。
其中該第二製程的A)更包含下列步驟：形成一第一導電層於該載板，且該第一導電層位於該連通部之一側；形成一第二導電層於該擋牆，且該第二導電層位於該擋牆與該載板相接之一側；以及形成一第三導電層於該擋牆，且該第三導電層位於該擋牆與該基板相接之一側。
其中該第二製程的各導電層係利用網版印刷或鋼板印刷。
其中更包含利用壓合加熱製程將各該導電層固化，而使該載板與該擋牆及該擋牆與該基板相互固接之步驟。
其中該第一製程的導通部具有相互導通的一第一接點、一第二接點、一第三接點及一第四接點，該導通線路具有一第一導線、一第二導線及一第三導線，該連通部具有一第一引點、一第二引點及一第三引點；該處理晶片電性連接該第一接點，該第一導線兩端分別連接該第二接點及該第一引點，該第二導線兩端分別連接該第三接點及該第二引點，該第三導線兩端分別連接該第四接點及該第三引點，而該第一引點連接該第一銲墊，該第二引點及該第三引點分別連接該第二銲墊。
其中該第一製程更包含利用打線(Wire bonding)製程使該處理晶片與該第一接點電性連接。
其中該第一製程更包含利用打線(Wire bonding)製程而使該感測晶片與該處理晶片形成電性連接。
其中該第一製程更包含下列步驟：形成一黏著層於該基板，之後將該處理晶片設置於該黏著層，接著利用一烘烤製程(Curing)使該黏著層固化並讓該處理晶片固設於該基板。
其中該第一製程更包含下列步驟：形成一黏著層於該基板，之後將該感測晶片設置於該黏著層，接著利用一烘烤製程(Curing)使該黏著層固化並讓該感測晶片固設於該基板。
其中該第一製程更包含下列步驟：形成一黏著層於該基板，之後將該處理晶片及該感測晶片分別設置於該黏著層，接著利用一烘烤製程(Curing)使該黏著層固化並讓該處理晶片及該感測晶片固設於該基板。
其中該第一製程更包含下列步驟：形成一封裝膠體於該處理晶片，且該封裝膠體係位於該處理晶片與該基板相接之另一面，接著進行烘烤製程(Curing)而使該封裝膠體固化。
其中該第一製程的感測晶片係為微機電系統(Micro-electromechanical Systems)。
其中該第一製程的處理晶片係為特殊應用積體電路(Application-specific integrated circuit)。
藉此，本發明之微機電麥克風的封裝方法可製作出倒裝架構的微機電麥克風，並可大幅減少封裝工序，以降低製程困難度及生產成本。
為使 貴審查委員能進一步了解本發明之構成、特徵及其目的，以下乃舉本發明之若干實施例，並配合圖式詳細說明如後，同時讓熟悉該技術領域者能夠具體實施，惟以下所述者，僅係為了說明本發明之技術內容及特徵而提供之ㄧ實施方式，凡為本發明領域中具有一般通常知識者，於了解本發明之技術內容及特徵之後，以不違背本發明之精神下，所為之種種簡單之修飾、替換或構件之減省，皆應屬於本發明意圖保護之範疇。
為了詳細說明本發明之方法、特徵及功效所在，茲列舉一較佳實施例並配合下列圖式說明如後，其中：
請參閱第1圖所示，本發明一種微機電麥克風10的封裝方法，包括有一第一製程、一第二製程及一第三製程，其中該第一製程包含有下列步驟：
步驟A：如第1圖(A)所示，提供一基板20，且於該基板20形成一導通部21以及一通孔23，其中該導通部21具有相互導通的一第一接點211、一第二接點212、一第三接點213及一第四接點214。
步驟B：如第1圖(B)至第1圖(D)所示，設置一處理晶片30於該基板20且電性連接該導通部21，設置一感測晶片40於該基板20且電連接該處理晶片30，而該感測晶片40係位於該通孔23上方且鄰近該處理晶片30，因此聲訊號經由該基板20的通孔23而直接由該感測晶片40所接收。本發明該較佳實施例中，上述的電性連接方式係使用銲線2並利用打線(Wire bonding)製程所完成的，如該處理晶片30與該第一接點211係以打線製程來形成電性連接，或如該感測晶片40與該處理晶片30係以打線製程來形成電性連接。此外，該感測晶片40係為微機電系統(Microelectromechanical Systems)，以用來接收外部之聲訊號，並將此聲訊號轉換成電訊號，而該處理晶片30係為特殊應用積體電路(Application-specific integrated circuit)，以應特定使用者需求和特定電子系統的需求而設計、製造，其具有體積更小、重量更輕、功耗更低、可靠性提高、性能提高、保密性增強、成本降低等優點；因此，使用微機電技術做成的麥克風，也稱麥克風晶片（microphone chip）或矽麥克風(silicon microphone)， 該微機電系統的壓力感應膜(圖中未示)是以微機電技術直接蝕刻在矽晶片上，而該特殊應用積體電路晶片通常也整合入一些相關電路，如前置放大器、類比數碼轉換器，直接輸出數碼信號，成為數碼式麥克風，以利與現今的數碼電路連接。
步驟C：如第1圖(E)所示，形成一封裝膠體50於該處理晶片，且該封裝膠體50係位於該處理晶片30與該基板20相接之另一面，接著進行烘烤製程(Curing)而使該封裝膠體50固化，藉此以保護該處理晶片30以及降低各該銲線2斷裂的可能性。
如第2圖(A)至第2圖(C)，係為本發明該較佳實施例之第二製程，其包含有下列步驟：
步驟D：如第2圖(A)至第2圖(C)所示，提供一蓋體60，且該蓋體60係由一載板61及一擋牆63所構成，該載板61形成有該第一銲墊611、該第二銲墊612以及一連通部613，而該連通部613具有一第一引點614、一第二引點615及一第三引點616，且各該引點614、615、616互不連通，該擋牆63形成有一導通線路631，該導通線路631位於該載板61的第二銲墊612與該機板20的導通部21之間，而該擋牆63繞設於該載板61之周緣而形成有一容置空間65，用以容置該處理晶片30及該感測晶片40，該導通線路631具有一第一導線632、一第二導線633及一第三導線634，該擋牆63固設於該載板61且該導通線路631電性連接該連通部613；在電性連接的部分，該處理晶片30電性連接該第一接點211，該第一導線632兩端分別連接該第二接點212及該第一引點614，該第二導線633兩端分別連接該第三接點213及該第二引點615，該第三導線634兩端分別連接該第四接點214及該第三引點616，而該第一引點614連接該第一銲墊611，該第二引點615及該第三引點616分別連接該第二銲墊612。再詳述之，為了讓該載板61與該擋牆63穩固的結合且具屏蔽電磁干擾之功能，因此會於該載板61形成一第一導電層617，且該第一導電層617位於該連通部613之同一側，接著形成一第二導電層635於該擋牆63，且該第二導電層635位於該擋牆63與該載板61相接之一側，當然，若該第一導電層617已足以達到穩固結合極具屏蔽電磁干擾之功效時，該第二導電層635之施行步驟則可省略，最後在形成一第三導電層636於該擋牆63，且該第三導電層636位於該擋牆63與該基板20相接之一側。在本發明之較佳實施例中，各該導電層617、635、636係利用網版印刷或鋼板印刷所形成的，且為提升本封裝方法的效率，故會利用自動化的機台(圖中未示)或是手動的治具(圖中未示)進行壓合加熱製程將各該導電層617、635、636固化，而使該載板61與該擋牆63以及該擋牆63與該基板20相互固接，以達穩固結合及具屏蔽電磁干擾之功效。
如第3圖，係為本發明該較佳實施例之第三製程，其包含下列步驟：
步驟E：將該蓋體60固設於該基板20且罩蓋該處理晶片30及該感測晶片40，使本發明之微機電麥克風10形成有一封閉的容置空間65，以達成單一方向受音之功能；當然，本發明也可在該載板61開設一貫孔(圖中未示)，以達成雙向受音或全向受音之功能。在實施中，如第4圖示意，本發明係將該微機電麥克風10倒置於一電路板1上，即該載板61的第一焊墊611及第二焊墊612設於該電路板1，在此本發明係透過回焊爐製程使該第一焊墊611及該第二焊墊612與該電路板1電性連接。
在此值得一提的是，本發明之較佳實施例中，為降低製程的複雜度及成本，因此會在進行步驟B之前先在該基板20形成一黏著層25，之後再如同步驟B所述將該處理晶片30及該感測晶片40各別或同時設置於該黏著層25，而此係可取決於設備的能力，接著利用一烘烤製程(Curing)使該黏著層25固化並讓該處理晶片30及該感測晶片40穩固地設置於該基板20。
綜上所陳，本發明之微機電麥克風10的封裝方法能使該處理晶片30及該感測晶片40設置於具有該通孔23的基板20上，以呈倒裝架構的微機電麥克風10，並可透過該導通部21、該連通部613以及該導通線路631的製作而讓整體封裝工序大幅減少，以降低製程困難度及生產成本。
本發明於前揭露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，其他等效元件的替代或變化，亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋。
10 微機電麥克風           20 基板           21 導通部                                         211第一接點           212第二接點                                    213第三接點           214第四接點                                    23 通孔           25 黏著層           30 處理晶片           40 感測晶片           50 封裝膠體           60 蓋體           61 載板                                            611第一銲墊           612第二銲墊                                    613連通部           614第一引點                                    615第二引點           616第三引點                                    617第一導電層           63 擋牆                                            631導通線路           632第一導線                                    633第二導線           634第三導線                                    635第二導電層           636第三導電層                                65 容置空間           1    電路板                                       2    銲線
以下將藉由所列舉之實施例，配合隨附之圖式，詳細說明本發明之技術內容及特徵，其中： 第1圖(A)至第1圖(E)為本發明該較佳實施例所提供之微機電麥克風的封裝方法之製程圖，主要顯示第一製程。 第2圖(A)至第2圖(C)為本發明該較佳實施例所提供之微機電麥克風的封裝方法之製程圖，主要顯示第二製程。 第3圖為本發明該較佳實施例所提供之微機電麥克風的封裝方法之製程圖，主要顯示第三製程。 第4圖為本發明之封裝方法所製成的微機電麥克風應用於基板上之示意。
10 微機電麥克風   20 基板   23 通孔                                                30 處理晶片   40 感測晶片   60 蓋體   61 載板                                              63 擋牆    65 容置空間    1    電路板

Claims (14)

  1. 一種微機電麥克風的封裝方法，包括有一第一製程、一第二製程及一第三製程，其中該第一製程包含有下列步驟：        A) 提供一基板且於該基板形成一導通部及一通孔；        B) 設置一處理晶片於該基板且電性連接該導通部；        C) 設置一感測晶片於該基板且電連接該處理晶片，該感測晶片位於該通孔上方且鄰近該處理晶片；        該第二製程包含有下列步驟：        A) 提供一載板且該載板形成有一第一銲墊、一第二銲墊以及一連通部；        B) 提供一擋牆且該擋牆形成有一導通線路，該導通線路位於該第一銲墊或該第二銲墊其中之一與該導通部之間，且該導通線路電性連接於該導通部、該第一銲墊及該第二銲墊；        C) 將該擋牆固設於該載板而形成為一蓋體；以及        該第三製程係將該第二製程所形成之蓋體固設於該第一製程所形成之基板且罩蓋該處理晶片及該感測晶片。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述之微機電麥克風的封裝方法，其中該擋牆繞設於該載板之周緣而形成一容置空間，以容置該處理晶片及該感測晶片。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述之微機電麥克風的封裝方法，其中該第二製程的A)更包含下列步驟：         形成一第一導電層於該載板，且該第一導電層位於該連通部之一側；         形成一第二導電層於該擋牆，且該第二導電層位於該擋牆與該載板相接之一側；以及         形成一第三導電層於該擋牆，且該第三導電層位於該擋牆與該基板相接之一側。
  4. 根據申請專利範圍第3項所述之微機電麥克風的封裝方法，其中該第二製程之各導電層係利用網版印刷或鋼板印刷。
  5. 根據申請專利範圍第3項所述之微機電麥克風的封裝方法，其中該第二製程更包含利用壓合加熱製程將各該導電層固化，而使該載板與該擋牆及該擋牆與該基板相互固接之步驟。
  6. 根據申請專利範圍第1項所述之微機電麥克風的封裝方法，其中該第一製程的導通部具有相互導通的一第一接點、一第二接點、一第三接點及一第四接點，該導通線路具有一第一導線、一第二導線及一第三導線，該連通部具有一第一引點、一第二引點及一第三引點；該處理晶片電性連接該第一接點，該第一導線兩端分別連接該第二接點及該第一引點，該第二導線兩端分別連接該第三接點及該第二引點，該第三導線兩端分別連接該第四接點及該第三引點，而該第一引點連接該第一銲墊，該第二引點及該第三引點分別連接該第二銲墊。
  7. 根據申請專利範圍第6項所述之微機電麥克風的封裝方法，其中該第一製程更包含利用打線(Wire bonding)製程而使該處理晶片與該第一接點電性連接。
  8. 根據申請專利範圍第1項或第7項其中之一所述之微機電麥克風的封裝方法，其中該第一製程更包含利用打線(Wire bonding)製程而使該感測晶片與該處理晶片形成電性連接之步驟。
  9. 根據申請專利範圍第1項所述之微機電麥克風的封裝方法，其中該第一製程更包含下列步驟：        形成一黏著層於該基板，之後將該處理晶片設置於該黏著層，接著利用一烘烤製程(Curing)使該黏著層固化並讓該處理晶片固設於該基板。
  10. 根據申請專利範圍第1項所述之微機電麥克風的封裝方法，其中該第一製程更包含下列步驟：         形成一黏著層於該基板，之後將該感測晶片設置於該黏著層，接著利用一烘烤製程(Curing)使該黏著層固化並讓該感測晶片固設於該基板。
  11. 根據申請專利範圍第1項所述之微機電麥克風的封裝方法，其中該第一製程更包含下列步驟：         形成一黏著層於該基板，之後將該處理晶片及該感測晶片分別設置於該黏著層，接著利用一烘烤製程(Curing)使該黏著層固化並讓該處理晶片及該感測晶片固設於該基板。
  12. 根據申請專利範圍第1項所述之微機電麥克風的封裝方法，其中該第一製程更包含下列步驟：         形成一封裝膠體於該處理晶片，且該封裝膠體係位於該處理晶片與該基板相接之另一面，接著進行烘烤製程(Curing)而使該封裝膠體固化。
  13. 根據申請專利範圍第1項所述之微機電麥克風的封裝方法，其中該第一製程的感測晶片係為微機電系統(Micro-electromechanical Systems)。
  14. 根據申請專利範圍第1項所述之微機電麥克風的封裝方法，其中該第一製程的處理晶片係為特殊應用積體電路(Application-specific integrated circuit)。
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