TWI549522B

TWI549522B - 微機電麥克風

Info

Publication number: TWI549522B
Application number: TW101147564A
Authority: TW
Inventors: 陳振頤
Original assignee: 美律實業股份有限公司
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2016-09-11
Also published as: TW201424412A

Description

微機電麥克風

本發明是有關於一種微機電(microelectromechanical system，以下簡稱MEMS)麥克風封裝結構，特別是有關於一種將控制晶片與微機電麥克風晶片堆疊設置，另可在控制晶片晶背蝕刻出凹槽以與微機電麥克風晶片晶背蝕刻出之深孔形成加大的背腔，並利用封膠或底膠保護微機電麥克風封裝結構內之焊墊免於暴露大氣環境中可能造成之鏽蝕之微機電麥克風封裝結構。

由於行動電話的需求日益增加，且行動電話在聲音品質上的要求亦日益提高，再加上助聽器技術也已逐漸成熟，這些因素使得高品質微型麥克風的需求急速增加。由於採用微機電技術所製成之電容式麥克風具有重量輕、體積小及訊號品質佳等優點，所以微機電麥克風逐漸成為微型麥克風之主流。

請參閱第5圖，係為習知之微機電麥克風封裝結構之結構示意圖，圖中所示之微機電麥克風封裝結構係包括有一底座90、一微機電麥克風晶片91、一控制晶片92及一封裝蓋93，其中微機電麥克風晶片91係包覆於封裝蓋93與底座90結合形成之封裝體內部並受相鄰的控制晶片92所控制，此傳統工藝係將微機電麥克風晶片91與控制晶片92分間貼在底座90上，再使用封裝蓋93罩住加以保護，然此實施方式係有三項缺失：其一，微機電麥克風晶片91典型地與控制晶片92為相鄰設置，因而必須具有足夠大面積的底座90用來容納，故使得微機電麥克風封裝結構整體尺寸難以縮小；其二，因微機電麥克風晶片91及控制晶片92連接至底座90之導線及焊墊等係裸置於微機電麥克風封裝結構之一容室94內，故而外界之濕氣及灰塵易透過底座90上之一音孔95進入容室94內，進而使得該等晶片91、92之導線96及焊墊97產生氧化或破壞，而使可靠度下降，因而例如焊墊97即必須使用黃金等貴金屬以免鏽蝕，成本高昂且難保打線不脫落；其三，是封裝蓋93與底座90之機械性質差異頗大，為避免受熱變形導致不良，故而底座90厚度難以減少，使得整體封裝厚度難以降低，整體的成本和可靠度都有改善空間。

因此，實有必要提供一種創新且具進步性的微機電麥克風封裝結構，以解決上述問題。

有鑑於習知封裝結構所產生封裝體積較大以及需採用成本高昂之貴金屬作為金屬接點之問題，本發明提出一適用積體電路塑膠封裝製程技術之微機電麥克風封裝結構，用以減縮封裝面積與厚度，成本低且耐衝擊性佳，更具縮小體積之潛力。

本發明微機電麥克風封裝結構主要係將控制晶片與微機電麥克風晶片堆疊設置，並利用適用積體電路塑膠封裝製程以封膠保護控制晶片及微機電麥克風晶片，亦可使得焊墊受到封膠或底膠保護，免於遭受暴露大氣環境中可能造成之氧化鏽蝕之風險，即不須使用昂貴之金屬焊墊，再者，本結構亦可利用蝕刻控制晶片背面形成凹槽再耦接至微機電麥克風晶片，並與微機電麥克風晶片之深孔共同形成加大的背腔。

整體而言，本發明具備體積小但不減損性能之優點，有效減縮封裝體積且降低製造成本。

為使貴審查委員能對本發明之特徵、目的及功能有更進一步的認知與瞭解，茲配合圖式詳細說明如後：

第一實施例

請參閱第1圖，其顯示根據本發明第一實施例之微機電麥克風封裝結構之橫截面視圖。在此圖當中，微機電麥克風封裝結構10包括一底座20、一微機電麥克風晶片18、一控制晶片30及一封裝材料70。

底座20係具有一穿孔21，且底座20之一表面201上設置有複數個焊墊23以供與微機電麥克風晶片18電性連接。

微機電麥克風晶片18亦具有一深孔19以連通於底座20之穿孔21，且微機電麥克風晶片18之一第一表面181電性連接至底座20之表面201，且第一表面181具有一振膜183用以接收透過穿孔21傳送進來的聲波，另外，在本實施例當中，第一表面181更是透過複數個金屬凸塊50以與底座20之焊墊23電性連接。

控制晶片30具有一第一表面301及一第二表面302，其中第一表面301係電性連接於微機電麥克風晶片18之一第二表面182，且此處利用控制晶片30堆疊於微機電麥克風晶片18上等同於可以保護微機電麥克風晶片18，並達到有效減縮封裝體積之功效；再者，於本實施例中，控制晶片30更可透過一黏晶黏著層60固定至微機電麥克風晶片18上；另外，控制晶片30之第二表面302則是透過複數條導線22電性連接至底座20。

封裝材料70係利用在此係成形於底座20上，且覆蓋微機電麥克風晶片18、控制晶片30及複數條導線22，避免低頻洩漏問題，且利用封膠或底膠保護微機電麥克風晶片18之金屬凸塊50免於暴露大氣環境中可能造成之氧化鏽蝕，不須使用昂貴之黃金焊墊，可降低製造成本，其中封裝材料70在此係透過積體電路塑膠封裝製程形成於底座20上。

第二實施例

請參閱第2圖，本發明第二實施例係概同於前述第一實施例，但本實施例相異於前述第一實施例者在於控制晶片30可藉由晶背蝕刻出一凹槽31，而能與微機電麥克風晶片18亦是藉由晶背蝕刻出之深孔19相通，並同時成為振膜183之加大背腔40，即能使得微機電麥克風獲得較佳感度，提升整體聲學效應。

第三實施例

請參閱第3圖，本發明第三實施例係概同於前述第二實施例，但本實施例相異於前述第二實施例者在於此處微機電麥克風封裝結構10係另設置有一金屬蓋80，其係結合於底座20，其中金屬蓋80與底座20之間形成的內部空間81係設置該些導線22、控制晶片30、微機電麥克風晶片18及封裝材料70。此處為了保護微機電麥克風晶片18不受射頻(RF)干擾或電磁干擾(EMI)故而加設金屬蓋80，而金屬蓋80可採用傳導性材料構成，例如使用金屬材質或是傳導性材質塗覆於塑膠材料來加以製作，如此即可進行射頻電磁場輻射抗擾，在製程階段，係可先以點膠方式形成封裝材料70，並用來保護微機電麥克風晶片18、控制晶片30和複數條導線22，再加上金屬蓋80連接至底座20完成封裝，除了做為強化抗射頻干擾或電磁干擾之功效，提高穩定性，此實施例製程更為簡便，亦更節省製造成本，且不減損其性能。

第四實施例

請參閱第4圖，本發明第四實施例係概同於前述第三實施例，但本實施例相異於前述第三實施例者在於本實施例製程係先做出方正的封裝材料70之後，再於其表面鍍上金屬層以形成金屬蓋80用以隔絕射頻(RF)干擾或電磁干擾(EMI)，做為強化抗射頻干擾或電磁干擾之功效，提高微機電麥克風封裝結構10穩定性，封裝材料70可以塑膠成型技術構成，其中金屬蓋80與底座20之間除了複數條導線22、控制晶片30及微機電麥克風晶片18之外的內部空間皆由封裝材料70所填滿。

上述說明的不同具體實施例因而以複數之方式改良先前技術或裝置，諸如藉由將控制晶片與微機電麥克風晶片採堆疊方式以減少在底座上之佔用面積，進而能減小封裝體尺寸；再者，利用控制晶片之凹槽藕接微機電麥克風晶片之深孔即可加大背腔容積，而使得整體感度提升，增進聲學效應；另外，利用封膠或底膠形成封裝材料以保護例如金屬凸塊等金屬材質物件免於暴露大氣環境中可能造成之氧化鏽蝕，不需要使用例如黃金之貴金屬來作為金屬凸塊，即可降低製造成本。

因此，儘管上述說明揭示本發明之不同示範具體實施例，但應察知的是熟知此技藝之人士能夠做不同之修改其可達到本發明之一些優點而不致背離本發明之確實範疇。

10‧‧‧微機電麥克風封裝結構

18‧‧‧微機電麥克風晶片

181‧‧‧第一表面

182‧‧‧第二表面

183‧‧‧振膜

19‧‧‧深孔

20‧‧‧底座

201‧‧‧底座表面

21‧‧‧穿孔

22‧‧‧導線

23‧‧‧焊墊

30‧‧‧控制晶片

301‧‧‧第一表面

302‧‧‧第二表面

31‧‧‧凹槽

40‧‧‧背腔

50‧‧‧金屬凸塊

60‧‧‧黏晶黏著層

70‧‧‧封裝材料

80‧‧‧金屬蓋

81‧‧‧內部空間

90‧‧‧底座

91‧‧‧微機電麥克風晶片

92‧‧‧控制晶片

93‧‧‧封裝蓋

94‧‧‧容室

95‧‧‧音孔

96‧‧‧導線

97‧‧‧焊墊

第1圖係本發明微機電麥克風封裝結構第一實施例之結構示意圖；第2圖係本發明微機電麥克風封裝結構第一實施例之結構示意圖；第3圖係本發明微機電麥克風封裝結構第二實施例之結構示意圖；第4圖係本發明微機電麥克風封裝結構第三實施例之結構示意圖；以及第5圖係習知微機電麥克風封裝結構之示意圖。

10‧‧‧微機電麥克風堆疊式封裝結構

18‧‧‧微機電麥克風晶片

181‧‧‧微機電麥克風晶片第一表面

181’‧‧‧微機電麥克風晶片第二表面

19‧‧‧微機電麥克風晶片穿孔

20‧‧‧底座

201‧‧‧底座表面

21‧‧‧穿孔

22‧‧‧導線

23‧‧‧焊墊

30‧‧‧控制晶片

301‧‧‧控制晶片第一表面

301’‧‧‧控制晶片第二表面

31‧‧‧控制晶片凹槽

50‧‧‧金屬凸塊

60‧‧‧黏晶黏著層

70‧‧‧封裝材料

Claims

一種微機電麥克風，其包含：一底座，具有一表面，而該底座具有一穿孔；一微機電麥克風晶片，該微機電麥克風晶片有一第一表面及一第二表面，該第一表面電性連接至該底座之該表面，且該微機電麥克風晶片由該第二表面朝該第一表面方向設置有一深孔；一控制晶片，該控制晶片有一第一表面及一第二表面，其中該控制晶片之該第一表面係固定於該微機電麥克風晶片之該第二表面，而該控制晶片之該第二表面係透過複數條導線電性連接至該底座；以及一封裝材料，其覆蓋該底座、該微機電麥克風晶片、該控制晶片及該些導線。
如申請專利範圍第1項之微機電麥克風，其中可在該控制晶片之該第一表面朝內形成有一凹槽，且該凹槽與該微機電麥克風晶片之該深孔形成一背腔。
如申請專利範圍第1項之微機電麥克風，其中更包括有一金屬蓋，其係結合於該底座，且封裝該封裝材料、該些導線、該控制晶片及該微機電麥克風晶片。
如申請專利範圍第3項之微機電麥克風，其中該金屬蓋係由金屬材質製成或是藉由將傳導性層塗覆於塑膠材料來加以製作。
如申請專利範圍第3項之微機電麥克風，其中該金屬蓋與該底座之間除了該些導線、該控制晶片及該微機電麥克風晶片之外的空間，皆由該封裝材料所填滿。
如申請專利範圍第1項之微機電麥克風，其中該封裝材料可以塑膠成型技術構成。
如申請專利範圍第3項之微機電麥克風，其中該封裝材料係藉由積體電路塑膠封裝製程技術構成。
如申請專利範圍第1項之微機電麥克風，其中更包括有一黏晶黏著層，設置於該控制晶片與該微機電麥克風晶片之間，以固定該控制晶片與該微機電麥克風晶片。
如申請專利範圍第1項之微機電麥克風，其中該底座上設置有複數個焊墊以供與該微機電麥克風晶片及該些導線電性連接。
如申請專利範圍第9項之微機電麥克風，其中更包括有複數個金屬凸塊設置在該微機電麥克風晶片與該底座之間，且該微機電麥克風晶片係透過該些金屬凸塊以與該底座上對應之該些焊墊電性連接。