設(shè)置在組件蓋上的mems設(shè)備的制造方法
【專利說明】設(shè)置在組件蓋上的MEMS設(shè)備
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]該專利根據(jù)35U.S.C.§ 119 (e)要求2012年8月I日申請(qǐng)的、標(biāo)題為“MEMSApparatus Disposed on Assembly Lid”的美國臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/678，175 的權(quán)益，該申請(qǐng)的內(nèi)容通過引用方式全部被引入到本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]該申請(qǐng)涉及機(jī)電聲學(xué)組件，并且更具體地，涉及與這些組件關(guān)聯(lián)的電連接。
【背景技術(shù)】
[0004]多年來已經(jīng)使用了各種類型的表面可安裝麥克風(fēng)封裝設(shè)計(jì)(architect)。在這些組件內(nèi)，不同的電部件(component)容納(house)在一起形成組件。例如，麥克風(fēng)組件通常包括微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)裝置或換能器(transducer)、以及集成電路(1C)。MEMS裝置的一個(gè)示例包括隔膜(diaphragm)和背板。組件的殼體通常包含端口或開口，以允許聲能進(jìn)入麥克風(fēng)組件。該聲能進(jìn)而導(dǎo)致MEMS裝置中的隔膜變形(deflect)。當(dāng)隔膜變形時(shí)，背板與隔膜之間的電勢(shì)改變并產(chǎn)生與作用在隔膜上的聲能成比例的電信號(hào)。該電信號(hào)隨后被路由到允許終端用戶形成機(jī)械和電氣上魯棒(robust)的連接的外部接口。
[0005]麥克風(fēng)組件的聲學(xué)性能在某種程度上與該組件的前容積(volume)(即，在隔膜與聲學(xué)端口之間的空氣的體積)與后容積(即，由封裝腔和隔膜包含的空氣的體積)的比值(rat1)有關(guān)。在典型的頂部端口裝置中，部件直接附接到基板或底座(base)上，并且聲學(xué)端口位于頂部或蓋上，使得前容積相對(duì)于后容積大。這不是對(duì)于麥克風(fēng)組件的最佳性能(即，高靈敏度、平坦的寬帶響應(yīng))所需要的優(yōu)選的比值。
[0006]以前的方法的上述全部缺點(diǎn)已經(jīng)導(dǎo)致了廣大用戶對(duì)這些以前的方法的某些方面不滿。
【附圖說明】
[0007]為了更徹底理解本公開，應(yīng)當(dāng)參考下列詳細(xì)說明和附圖，其中:
[0008]圖1包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的麥克風(fēng)組件的等距視圖；
[0009]圖2包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的圖1的麥克風(fēng)組件的沿線A-A截取的橫截面圖；
[0010]圖3包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的圖1的麥克風(fēng)組件的沿線B-B截取的橫截面圖；
[0011]圖4包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的圖1的麥克風(fēng)組件的蓋的仰視圖；
[0012]圖5包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的圖1的麥克風(fēng)組件的蓋的俯視圖；
[0013]圖6包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的圖1的麥克風(fēng)組件的壁部的俯視圖；
[0014]圖7包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的圖1的麥克風(fēng)組件的壁部的仰視圖；
[0015]圖8包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的圖1的麥克風(fēng)組件的底座的俯視圖；
[0016]圖9包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的圖1的麥克風(fēng)組件的底座的仰視圖；
[0017]圖10包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的另一個(gè)麥克風(fēng)組件的等距視圖；
[0018]圖11包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的圖10的麥克風(fēng)組件的沿線C-C截取的橫截面圖；
[0019]圖12包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的圖10的麥克風(fēng)組件的沿線D-D截取的橫截面圖；
[0020]圖13包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的圖10的麥克風(fēng)組件的蓋的布置(layout)的另一個(gè)不例的仰視圖；
[0021]圖14包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的圖10的組件的蓋的俯視圖；
[0022]圖15包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的圖10的組件的將附接到蓋底部的壁部的俯視圖；
[0023]圖16包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的圖10的麥克風(fēng)組件的壁部的仰視圖；
[0024]圖17包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的圖10的組件的將組裝到壁的底部的底座的俯視圖；
[0025]圖18包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的圖10的麥克風(fēng)組件的底座的仰視圖。
[0026]熟練的技術(shù)人員將要領(lǐng)會(huì)，這些圖中的要素(element)是為了簡(jiǎn)單和清楚起見而例示的。還將要領(lǐng)會(huì)的是，某些動(dòng)作和/或步驟可以按出現(xiàn)的特定順序來描述或描繪，而本領(lǐng)域技術(shù)人員將要明白的是，針對(duì)順序的這種特殊性實(shí)際上不是必需的。還將要明白的是，除非已經(jīng)在本文中另外闡述了特定含義，否則本文中使用的術(shù)語和表達(dá)具有與針對(duì)它們對(duì)應(yīng)的各自的調(diào)查和研宄領(lǐng)域的這些術(shù)語和表達(dá)相符的通常含義。
【具體實(shí)施方式】
[0027]提供了麥克風(fēng)組件，其中，MEMS部件設(shè)置在組件的蓋處。在某些方面，MEMS裝置或部件附接到蓋的底側(cè)。至少部分地穿過組件的壁、蓋和底座設(shè)置麥克風(fēng)組件內(nèi)的電連接以及內(nèi)部部件與用戶連接焊盤之間的電連接。在這樣做時(shí)，優(yōu)選靠近聲學(xué)端口安裝MEMS裝置。本方法建立電連接使得能夠在不需要針對(duì)聲學(xué)端口對(duì)外部接口位置做大量改變的情況下將MEMS裝置安裝在提高該MEMS裝置對(duì)聲能的機(jī)電響應(yīng)的優(yōu)選方向(orientat1n)上。
[0028]此外，由于使用標(biāo)準(zhǔn)的表面安裝互連和PCB制造技術(shù)來建立集成電路(IC)與外部接口之間的電連接，因此本文中描述的組件是可制造的。另外，本文中提供的組件提供了具有減小的前容積和增加的后容積的麥克風(fēng)組件。一般而言，前容積的減小將麥克風(fēng)組件的共振移出到更高的頻率，而增加后容積增加了 MEMS裝置的總靈敏度。
[0029]在這些實(shí)施方式中的許多實(shí)施方式中，聲音組件包括蓋、壁部和底座。壁部耦接到底座，并且蓋耦接到壁。在某些方面中，蓋通常是平坦的，并且不包括任何故意的電接觸。在某些方面，為了電磁屏蔽目的，蓋的表面可以被用作到電接地的連接。MEMS裝置和IC耦接至蓋的內(nèi)部，并且容納在由壁部形成的腔中。MEMS裝置和集成電路例如通過線或某種其它電連接耦接在一起。IC通過另一導(dǎo)體(諸如第二線)耦接到蓋的傳導(dǎo)部。蓋的傳導(dǎo)部耦接到形成在壁的主體(bulk)中并延伸穿過該主體的第一傳導(dǎo)通孔。第二傳導(dǎo)通孔形成在底座的主體中并延伸穿過該底座的主體，并且電耦接至第一通孔。第二傳導(dǎo)通孔還電耦接至底座的外部上的用戶接觸焊盤，從而為用戶提供電連接。電信號(hào)由MEMS裝置產(chǎn)生，由集成電路處理，通過蓋的傳導(dǎo)部并且然后通過第一通孔和第二通孔傳送，并且提供到底座的外部上的用戶電接觸焊盤處。
[0030]在這些實(shí)施方式中的其它實(shí)施方式中，微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)組件包括基板、蓋、MEMS裝置和至少一個(gè)壁?；寰哂须娺B接焊盤，并且所述電連接焊盤耦接到延伸穿過所述基板的電導(dǎo)體。MEMS裝置附接到蓋。至少一個(gè)壁耦接到蓋和基板并與蓋分開形成，并且具有布置在所述至少一個(gè)壁中的電導(dǎo)管。所述電導(dǎo)管電耦接到基板上的電導(dǎo)體。電導(dǎo)管和電導(dǎo)體形成MEMS裝置與電連接焊盤之間的電路徑。
[0031]現(xiàn)在參照?qǐng)D1至圖9，描述了設(shè)置在麥克風(fēng)組件100的蓋處的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)部件的一個(gè)示例。該組件100包括蓋102、壁104 (具有壁部190、191、192和193)、底座106、MEMS設(shè)備或裝置108以及IC 110。單塊壁材料具有鉆/戳穿該單塊壁材料的開口。換句話說，壁部190、191、192和193優(yōu)選不是被緊固在一起的單個(gè)部段(segment)，而是連續(xù)的。
[0032]一般而言，蓋102、壁104和底座106中的每一個(gè)都由多層的材料形成。更具體地，蓋102包括可選的第一阻焊(solder mask)層120、第一傳導(dǎo)層122、絕緣層124、第二傳導(dǎo)層126和第二阻焊層128。壁部104包括第一傳導(dǎo)層130、絕緣層132和第二傳導(dǎo)層134。底座106包括第一阻焊層140、第一傳導(dǎo)層142、第一絕緣層144、第二傳導(dǎo)層146、介電(dielectric)層148、第三傳導(dǎo)層150、第二絕緣層152、第四傳導(dǎo)層154和第二阻焊層156。前容積113至少部分形成在端口中，而后容積115形成在組件100的內(nèi)部。要領(lǐng)會(huì)的是，蓋102、壁104和底座106可以由任何數(shù)目的層形成。例如，在一個(gè)方面，蓋102和底座106可以是包含嵌入式(embedded)電容介電材料的四層PCB。在另一示例中，蓋102和底座106是兩層PCB。在另一示例中，蓋102可以是包含嵌入式有源和無源電子裝置的兩層PCB0
[0033]一般而言，并且從一個(gè)角度來看，蓋102、壁部104和底座106中的每一個(gè)都是矩形形狀。壁104在壁部104的中心包含空曠的腔195。(壁中的腔被電鍍并用作接地通孔，并且在與蓋和底座一起被組裝時(shí)，該腔形成保護(hù)MEMS裝置和IC的faraday (法拉第)籠并且提高了 RF抗擾性(immunity))。換句話說，當(dāng)被組裝到組件100中，蓋102、壁部104和底座106形成中空結(jié)構(gòu)115，這些部件位于所述中空結(jié)構(gòu)115中。
[0034]在一個(gè)方面，蓋102是大體上平坦的，并且與壁104分開。蓋102和壁104兩者與底