CN101534465A - 微机电麦克风及其封装方法 - Google Patents
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Abstract
一种微机电麦克风，包括第一基材、第二基材以及导电接合材料，第一基材包括内表面、位于第一基材中的音腔、位于内表面上的第一电极层以及跨设于内表面两端的介电保护层，第二基材包括内表面以及设于内表面上的集成电路，导电接合材料连接第一基材与该第二基材，其中第一基材、第二基材以及导电接合材料形成一封闭腔体。
Description
技术领域
本发明涉及一种微机电麦克风及其封装方法。
背景技术
微机电(MEMS)麦克风，即是利用集成电路技术将机械组件与电子组件设计于硅晶上，以微机电麦克风发展现状而言，都是利用电容原理来设计，事实上，微机电麦克风主要有两种形式：一种为驻极体式麦克风(electret type microphone)，另一种是凝缩式麦克风(condenser type microphone)，这两种形式中又以凝缩式麦克风具有更好的音噪比(signal-to-noise ratio)、较高灵敏度、较低温度系数(temperature coefficient)以及较高稳定性等优点。电容式麦克风基本构造是将电极(electrode)分别固定在柔软的振膜(diaphragm)以及刚性的背板(back plate)上，振膜与背板之间存在一间隙(air gap)，可随声音做完全的自由振动(freely vibration)，而振动的振膜与背板之间形成的电场变化就会产生电路上的电子信号。由于凝缩式麦克风具有低成本、高性能以及高产量的特性，故已取代传统的驻极体电容式麦克风。
然而，微机电麦克风的有效封装结构相对于外界环境保护与感测结果的灵敏度是相当重要的。请参阅图1，图1为现有微机电麦克风的示意图(美国专利公告第US6781231号)，现有微机电麦克风10利用一基板11以及一盖体12形成一封闭腔体13，利用该封闭腔体13将内部控制芯片14保护于其中，而内部控制芯片14通过打线接合(wire bonding)的方式达成电性连接，利用此种封装结构会产生的问题为：封装体积大以及由于打线接合容易造成电性连接路径过长，因而产生过多噪声。
再请参阅图2，图2为另一现有微机电麦克风的示意图(美国专利公告第US7221767号)，现有微机电麦克风20利用基板21及凸块24结合控制芯片22、23以构成微机电麦克风20，此种封装结构虽然有效减少整体封装体积以及电性连接路径，但是需要增设基板21及凸块24，仍无法达到减少成本的考虑。
发明内容
为了改善上述缺点，本发明提供一种微机电麦克风，包括第一基材、第二基材以及导电接合材料，第一基材包括内表面、位于第一基材中的音腔、位于内表面上的第一电极层以及跨设于内表面两端的介电保护层，第二基材包括内表面以及设于内表面上的集成电路，导电接合材料连接第一基材与该第二基材，其中第一基材、第二基材以及导电接合材料形成一封闭腔体。
应注意的是，第一基材包括导电凸块，导电凸块位于第一基材两侧。
应注意的是，第一基材还包括贯穿孔，贯穿孔位于第一基材的两侧且包括绝缘层位于贯穿孔的侧壁上，以容设导电凸块。
应注意的是，第二基材包括导电凸块，导电凸块位于第二基材两侧。
应注意的是，第二基材还包括贯穿孔，贯穿孔位于第二基材的两侧且包括绝缘层位于贯穿孔的侧壁上，以容设导电凸块。
应注意的是，第一基板还包括第二电极层，第二电极层位于介电保护层下并与介电保护层连接。
应注意的是，第一基材还包括盖体以及外表面，外表面与内表面为相反面，而盖体设于外表面上。
应注意的是，盖体包括音孔，音孔位置与音腔相对应。
应注意的是，盖体为金属材质。
应注意的是，微机电麦克风还包括导电材料层，设于微机电麦克风最外层。
应注意的是，第一电极层为多晶硅材料(Poly-silicon)。
应注意的是，微机电麦克风还包括二绝缘层，而第一基材还包括外表面，绝缘层分别设于第一电极层与内表面之间以及外表面上。
应注意的是，绝缘层可为氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)。
应注意的是，导电接合材料为各向异性导电胶(ACF)。
本发明还提供一种微机电麦克风，包括第一基材、第二基材、第三基材、集成电路以及导电接合材料，第二基材包括内表面，集成电路位于第二基材的内表面，导电接合材料位于第一基材与第二基材以及第三基材之间，使第一基材分别连接第二基材以及第三基材，第二基材与第三基材相邻接，第一基材、第二基材、第三基材以及导电接合材料形成一封闭腔体，使第一电极层封于封闭腔体内。
应注意的是，第一基材包括导电凸块，该导电凸块位于该第一基材两侧。
应注意的是，该第一基材还包括贯穿孔，该贯穿孔位于该第一基材的两侧且包括绝缘层位于该贯穿孔的侧壁上，以容设该导电凸块。
应注意的是，该第一基板还包括第二电极层，该第二电极层位于该介电保护层下并与该介电保护层连接。
应注意的是，该第一基材还包括盖体以及外表面，该外表面与该内表面为相反面，而该盖体设于该外表面上。
应注意的是，该盖体包括音孔，该音孔位置与该音腔相对应。
应注意的是，该盖体为金属材质。
应注意的是，该微机电麦克风还包括导电材料层，设于该微机电麦克风最外层。
应注意的是，该第一电极层为多晶硅材料。
应注意的是，微机电麦克风还包括绝缘层，而该第一基材还包括外表面，这些绝缘层分别设于该第一电极层与该内表面之间以及该外表面上。
应注意的是，这些绝缘层可为氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)。
应注意的是，该导电接合材料为各向异性导电胶(ACF)。
本发明还提供一种微机电麦克风的封装方法，其步骤包括：提供第一基材，第一基材包括内表面、第一电极层以及介电保护层，第一电极层位于内表面上，介电保护层跨设于内表面的两端；提供第二基材，包括内表面以及集成电路，集成电路设于内表面上；以及通过导电接合材料以组合第一基材以及第二基材以形成封闭腔体，其中第一基材中的第一电极层与第二基材中的集成电路相对应。
应注意的是，微机电麦克风的封装方法还包括提供盖体，盖***于第一基材的外表面，盖体包括音孔。
应注意的是，微机电麦克风的封装方法还包括覆盖导电材料层于该微机电麦克风最外层。
应注意的是，微机电麦克风的封装方法的提供第一基材的步骤中包括：形成二绝缘层于第一基材的内表面与外表面；沉积第一电极层于第一基材的内表面并图案化；沉积牺牲层于第一基材上并图案化；沉积第二电极层并图案化；沉积介电保护层于第一基材的内表面并图案化；图案化位于第一基材的外表面的绝缘层并形成音腔；以及移除牺牲层。
应注意的是，微机电麦克风的封装方法还包括蚀刻第二基板的外表面，形成贯穿孔于第一基材两侧，且沉积绝缘层于贯穿孔的侧壁。
应注意的是，微机电麦克风的封装方法还包括成形导电凸块于第一基材的贯穿孔中。
应注意的是，微机电麦克风的封装方法还包括形成贯穿孔于第二基材两侧，且沉积绝缘层于贯穿孔的侧壁。
应注意的是，微机电麦克风的封装方法还包括成形导电凸块于第二基材的贯穿孔中。
为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特别举出优选实施例，并配合所附图示，作详细说明如下。
附图说明
图1为现有微机电麦克风的示意图；
图2为另一现有微机电麦克风的示意图；
图3为本发明的微机电麦克风的第一实施例示意图；
图4A-4E为本发明的微机电麦克风的封装方法第一实施例的流程图；
图5为本发明的微机电麦克风的第二实施例示意图；
图6A-6H为本发明的微机电麦克风的封装方法流程图；以及
图7为本发明的微机电麦克风的第三实施例示意图。
具体实施方式
请参阅图3，图3为本发明的微机电麦克风的第一实施例示意图，微机电麦克风30包括第一基材31、第二基材32、导电接合材料33、绝缘层34、35以及导电材料层37，其中第一基材31包括内表面311、音腔312、第一电极层313、介电保护层314、第二电极层315、外表面316以及盖体317，音腔312位于第一基材31中，而第一电极层313位于内表面311上，介电保护层314跨设于内表面311的两端，盖体317包括音孔318，音孔318的位置与音腔312相对应作为允许声音进入的通道，应注意的是，本实施例的盖体317为金属材质，而第一电极层313为多晶硅材料(Poly-silicon)，第二基材32包括内表面321、集成电路322、导电凸块323以及贯穿孔324，集成电路322设于内表面321上，而贯穿孔324位于第二基材32的左、右两侧，用以容设导电凸块323，导电凸块323用以作为整个微机电麦克风30与外部***(未示出)电性连接之用，导电接合材料33位于第一基材31与第二基材32之间，以连接第一基材31以及第二基材32，应注意的是，导电接合材料33为各向异性导电胶(ACF)，而绝缘层34设于第一电极层313与第一基材31的内表面311之间，绝缘层35设于第一基材31的外表面316上，应注意的是，绝缘层34、35可为氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)，并且第一基材31、第二基材32以及导电接合材料33形成一封闭腔体36，最后，导电材料层37设于微机电麦克风30的最外层作为电磁波遮蔽，以避免微机电麦克风30产生不必要的噪声。
请参阅图3、4A-4E，图4A-4E为本发明的微机电麦克风的封装方法第一实施例的流程图，先请参阅图4A，其步骤为：提供第一基材31，第一基材31包括内表面311、第一电极层313以及介电保护层314，第一电极层313位于内表面311上，介电保护层314跨设于内表面311的两端，并且第二电极层315位于介电保护层314下方并与其连接，另外，绝缘层34、35于第一基材31的内表面311与外表面316，而音腔312则设于第一基板31中，接着请参阅图4B，提供第二基材32，包括内表面321以及集成电路322，集成电路322设于内表面321上，并且参阅图4C，蚀刻该第二基板32的外表面325，形成多个贯穿孔324于第二基材32两侧，接着请参阅图4D，成形多个导电凸块323于第二基材32的贯穿孔324中，请继续参阅图4E，通过导电接合材料33以组合第一基材31以及第二基材32以形成封闭腔体36，其中第一基材31中的第一电极层313与第二基材32中的集成电路322相对应，最后请参阅图4F，将导电材料层37覆盖于微机电麦克风30二侧最外层，并且提供盖体317，盖体317位于第一基材31的外表面316，盖体317具有音孔318。
再请参阅图5，图5为本发明的微机电麦克风的第二实施例示意图，该微机电麦克风30’结构大致同于图3，以下不再重复赘述，而不相同处在于，微机电麦克风30’中的贯穿孔324’以及金属凸块323’位于第一基板31中。
请参阅图5、6A-6H，图6A-6H为本发明的微机电麦克风的封装方法流程图，其步骤包括：在第一基材31的内表面311及外表面316沉积绝缘层34、35(请参考图6A)，接着请参考图6B，沉积第一电极层313于第一基材31的内表面311并图案化，并再参考图6C，沉积牺牲层319于第一基材31上并图案化，接着请参考图6D，沉积第二电极层315并图案化，以及沉积介电保护层314于第一基材31的内表面311并图案化，接着请参阅图6E，图案化位于第一基材31的外表面316的绝缘层35并形成音腔312以及贯穿孔324，再参阅图6F，在贯穿孔324侧边沉积绝缘层326，并填入导电凸块323，然后参考图6G将牺牲层319移除，接着请参阅图6H，提供第二基材32，第二基材32包括内表面321以及集成电路322，集成电路322设于内表面321上，并且通过导电接合材料33以组合第一基材31以及第二基材32以形成封闭腔体36，其中第一基材31中的第一电极层313与第二基材32中的集成电路322相对应，最后请参考图5，提供盖体317，盖体317位于第一基材31的外表面316，盖体31包括音孔318，音孔318与音腔312相对应，并且覆盖导电材料层37于微机电麦克风30’的最外层。
最后请参阅图7，图7为本发明的微机电麦克风的第三实施例示意图，该微机电麦克风30”结构大致同于图5，以下不再重复赘述，而不相同处在于，微机电麦克风30”包括第一基材31、第二基材32以及第三基材38，并且第二基材32与第三基材38相邻接，最后第二基材32与第三基材38再与第一基材31对接。
由上可知，本发明的微机电麦克风30、30’、30”不需使用打线接合方式组装，故无电性连接路径过长的困扰，也没有过多噪声的问题，再者，本发明可有效减少封装体积，因此降低成本。
虽然本发明已以优选实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的变动与修饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定的范围为准。
主要组件符号说明
现有技术
10、20 微机电麦克风 11、21 基板
12 盖体 13 封闭腔体
14 内部控制芯片 22、23 控制芯片
24 凸块
本发明
30、30’、30” 微机电麦克风 31 第一基材
311 内表面 312 音腔
313 第一电极层 314 介电保护层
315 第二电极层 316 外表面
317 盖体 318 音孔
319 牺牲层 32 第二基材
321 内表面 322 集成电路
323、323’ 导电凸块 324、324’ 贯穿孔
325 外表面 33 导电接合材料
34、35 绝缘层 36 封闭腔体
37 导电材料层 38 第三基材。
Claims (10)
1.一种微机电麦克风，包括有：
第一基材，包括内表面、音腔、第一电极层以及介电保护层，该音腔位于该第一基材中，而该第一电极层位于该内表面上，该介电保护层跨设于该内表面的两端；
第二基材，包括内表面以及集成电路，该集成电路设于该内表面上；以及
导电接合材料，位于该第一基材与该第二基材之间，以连接该第一基材以及该第二基材；
其中，该第一基材、该第二基材以及该导电接合材料形成一封闭腔体。
2.根据权利要求1所述的微机电麦克风，其中该第一基材包括导电凸块，该导电凸块位于该第一基材两侧。
3.根据权利要求2所述的微机电麦克风，其中该第一基材还包括贯穿孔，该贯穿孔位于该第一基材的两侧且包括绝缘层位于该贯穿孔的侧壁上，以容设该导电凸块。
4.根据权利要求1所述的微机电麦克风，其中该第二基材包括导电凸块，该导电凸块位于该第二基材两侧。
5.根据权利要求4所述的微机电麦克风，其中该第二基材还包括贯穿孔，该贯穿孔位于该第二基材的两侧且包括绝缘层位于该贯穿孔的侧壁上，以容设该导电凸块。
6.根据权利要求1所述的微机电麦克风，其中该第一基板还包括第二电极层，该第二电极层位于该介电保护层下并与该介电保护层连接。
7.根据权利要求1所述的微机电麦克风，其中该第一基材还包括盖体以及外表面，该外表面与该内表面为相反面，而该盖体设于该外表面上。
8.根据权利要求7所述的微机电麦克风，其中该盖体包括音孔，该音孔位置与该音腔相对应。
9.一种微机电麦克风，包括有：
第一基材，包括内表面、音腔、第一电极层以及介电保护层，该音腔位于该第一基材中，而该第一电极层位于该内表面上，该介电保护层跨设于该内表面的两端；
第二基材，包括内表面；
第三基材；
集成电路，位于该第二基材的该内表面；以及
导电接合材料，位于该第一基材与该第二基材以及该第三基材之间，使该第一基材分别连接该第二基材以及该第三基材；
其中，该第二基材与该第三基材相邻接；以及
该第一基材、该第二基材、该第三基材以及该导电接合材料形成一封闭腔体，使该第一电极层封于该封闭腔体内。
10.一种微机电麦克风的封装方法，其步骤包括：
提供第一基材，该第一基材包括内表面、第一电极层以及介电保护层，该第一电极层位于该内表面上，该介电保护层跨设于该内表面的两端；
提供第二基材，包括内表面以及集成电路，该集成电路设于该内表面上；以及
通过导电接合材料以组合该第一基材以及该第二基材以形成一封闭腔体，其中该第一基材中的该第一电极层与该第二基材中的该集成电路相对应。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20090916 |