CN215647356U - 微机电***的封装结构、麦克风与终端 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种微机电***的封装结构、麦克风与终端，该封装结构包括：基板；内壳体，固定在基板上，与基板形成容置腔；外壳体，固定在基板上，包围内壳体，内壳体与外壳体之间具有间隙；粘接层，位于内壳体与基板之间以及外壳体与基板之间，内壳体与基板之间的部分未被粘接层连接，以使内壳体与基板之间具有一个或多个开口，每个开口连通间隙与容置腔；以及一条或多条引线，位于基板上与容置腔对应，其中，至少一条引线的部分位于开口中。该封装结构通过设置连通容置腔与间隙的开口，降低了由于间隙内的气体膨胀导致壳体崩开的风险，还将引线向开口延伸，使得引线伸到开口的一端远离容置腔内部芯片，降低了电信号对芯片的干扰。

Description

微机电***的封装结构、麦克风与终端

技术领域

本申请涉及半导体器件制造领域，更具体地，涉及微机电***的封装结构、麦克风与终端。

背景技术

基于微机电***(Micro Electro Mechanical Systems，MEMS)制造的麦克风被称为MEMS麦克风，通常包括MEMS传感器芯片以及与之电连接的功能集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)芯片，在对MEMS麦克风进行封装的过程中，需要先将MEMS传感器芯片与ASIC芯片连接至基板上，然后通过封装件与基板形成封装外壳以对MEMS传感器芯片与ASIC芯片进行密封处理。

目前常用的MEMS麦克风封装件为单层外壳结构，在较强的电磁场中，单层外壳因电磁屏蔽能力不足，MEMS麦克风会受到电磁信号的干扰，从而产生噪声，影响声音信号。若采用完全密闭的双壳结构，双壳之间的气体可能会因为受热膨胀导致壳体爆开，从而导致壳体焊接不良，影响MEMS麦克风的声学性能。

因此，希望提供一种改进的微机电***的封装结构，以提高MEMS麦克风的产品性能。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种改进的微机电***的封装结构、麦克风与终端，通过设置连通容置腔与间隙的开口，降低了由于间隙内的气体膨胀导致壳体崩开的风险，还将引线向开口延伸，使得引线伸向开口的一端远离容置腔内部芯片，降低了电信号对芯片的干扰。

根据本实用新型实施例的第一方面，提供了一种微机电***的封装结构，包括：基板；内壳体，固定在所述基板上，与所述基板形成容置腔，用于容纳MEMS传感器芯片与信号处理芯片；外壳体，固定在所述基板上，包围所述内壳体，所述内壳体与所述外壳体之间具有间隙；粘接层，位于所述内壳体与所述基板之间以及所述外壳体与所述基板之间，所述内壳体与所述基板之间的部分未被所述粘接层连接，以使所述内壳体与所述基板之间具有一个或多个开口，每个所述开口连通所述间隙与所述容置腔；以及一条或多条引线，位于所述基板上与所述容置腔对应，其中，至少一条所述引线的部分位于所述开口中。

可选地，还包括阻挡层，位于所述基板上，与所述开口位置对应以阻挡所述粘接层回流封闭所述开口。

可选地，所述阻挡层至少覆盖位于所述开口中的所述引线的部分。

可选地，所述基板包括内焊接环，所述粘接层位于所述内焊接环上，其中，在对应于所述开口中的所述引线的部分，所述内焊接环断开，以分隔该引线与所述内焊接环。

可选地，所述阻挡层还覆盖所述内焊接环的部分区域，在该部分区域，所述内焊接环上的粘接层断开。

可选地，所述基板的表面具有芯片承载区和位于所述芯片承载区上的金属箔，其中，所述阻挡层还覆盖所述金属箔。

可选地，所述基板还包括外焊接环，围绕所述内焊接环，所述粘接层还位于所述外焊接环上，连接所述外焊接环与所述外壳体。

可选地，所述基板还包括打线区，所述打线区对应在所述容置腔内，其中，在所述容置腔内，所述阻挡层还覆盖所述基板的表面，并且暴露所述打线区。

可选地，多条所述引线中的至少两条延伸至相同或不同的所述开口中。

可选地，至少一条所述引线经所述开口延伸至所述间隙中。

可选地，所述内壳体与所述外壳体互不接触。

可选地，所述内壳体与所述外壳体均为金属壳体。

根据本实用新型实施例的第二方面，提供了一种麦克风包括如上所述的封装结构。

根据本实用新型实施例的第三方面，提供了一种终端包括如上所述的麦克风。

据本实用新型实施例提供的微机电***的封装结构、麦克风与终端，通过双层壳体与双层壳体所夹的间隙提升了抗辐射性能与电磁屏蔽效果。并且令内壳体与基板之间的部分不会被粘接层连接，使得内壳体与基板之间具有开口，从而让双层壳体之间的间隙与容置腔连通，不但使得间隙内的气体得以流通，降低了由于间隙内的气体膨胀导致壳体崩开的风险，而且还能增大封装结构内部环境的腔体体积，提高了麦克风的灵敏度与信噪比，进而提升了产品的性能。

进一步的，还将至少一条引线的部分设置在开口中，复用开口扩展了布线的空间，使得引线伸向开口的一端远离MEMS传感器芯片与信号处理芯片，降低了电信号对芯片的干扰。

通过将阻挡层设置在基板表面与开口的对应位置，能够有效的阻止粘接层回流封闭开口，进一步保证了开口畅通。

通过将阻挡层覆盖引线经过开口的部分，进一步将粘接层与引线隔离，降低了因粘接层使得内壳体与引线短路的风险。

通过在基板上设置内外焊接环，并使得内外壳体通过粘接层与内外焊接环固定，并将部分阻挡层设置在内焊接环的部分区域上，能够有效的阻止该部分区域被粘接层附着，进而在内壳体与焊接环之间形成了新的气路开口，进一步降低了由于间隙内的气体膨胀导致壳体崩开的风险。

通过在基板的芯片承载区设置金属箔，进一步增强了产品的电磁屏蔽性能，通过将阻挡层覆盖在金属箔上，从而将芯片与金属箔隔离，减小金属箔对芯片的影响。

通过将内壳体与外壳体均设置为电磁屏蔽性能良好的金属壳体，且内壳体与外壳体互不接触，可以增大间隙的体积，间隙中的空气为传输介质，较多的传输介质能够进一步提升麦克风的电磁屏蔽性能。

因此，本实用新型提供的微机电***的封装结构、麦克风与终端可以大大提高产品的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单介绍，显而易见地，下面的描述中的附图仅涉及本申请的一些实施例，而非对本申请的限制。

图1示出了本实用新型第一实施例的微机电***的结构示意图。

图2示出了本实用新型第一实施例的微机电***中基板的正面俯视图。

图3示出了图2中沿AA线所截的截面图。

图4与图5示出了本实用新型第一实施例的微机电***中内焊接环与引线布局的俯视图。

图6示出了本实用新型第一实施例的微机电***中阻挡层的俯视图。

图7示出了图6中沿AA线所截的截面图。

图8示出了本实用新型第二实施例的微机电***中阻挡层的俯视图。

图9示出了图8中沿AA线所截的截面图。

图10与11示出了本实用新型实施例的部分封装步骤中微机电***的正面俯视图。

图12示出了图11中沿AA线所截的截面图。

图13示出了图11中沿BB线所截的截面图。

图14示出了本实用新型第三实施例的微机电***中阻挡层的俯视图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。为了简明起见，可以在一幅图中描述经过数个步骤后获得的半导体结构。

应当理解，在描述器件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将器件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。

如果为了描述直接位于另一层、另一个区域上面的情形，本文将采用“直接在……上面”或“在……上面并与之邻接”等表述方式。

在下文中描述了本实用新型的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本实用新型。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本实用新型。

本实用新型可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。

图1示出了本实用新型第一实施例的微机电***的结构示意图。

如图1所示，本实用新型第一实施例的微机电***包括：封装结构、MEMS传感器芯片500以及信号处理芯片600，其中，MEMS传感器芯片500例如为麦克风芯片，信号处理芯片600例如采用ASIC芯片实现。封装结构包括：基板100、粘接层400、内壳体700以及外壳体800，其中，基板100例如采用PCB实现。内壳体700通过粘接层400固定在基板100上，与基板100形成容置腔10。电连接的MEMS传感器芯片500与信号处理芯片600位于容置腔10内。外壳体800通过粘接层400固定在基板100上，外壳体800包围内壳体700，内壳体700与外壳体800之间具有间隙20。内壳体700与基板100的至少部分未被粘接层400连接，以使内壳体700与基板100之间具有一个或多个开口401，开口401连通间隙20与容置腔10。在本实施例中，音孔101贯穿基板100，用于连通MEMS传感器芯片500的背腔与封装结构的外部环境。

在本实施例中，基板100包括分隔的内焊接环211与外焊接环212，且外焊接环212围绕内焊接环211，其中，粘接层400的材料为锡膏，锡膏分别位于内焊接环211与外焊接环212上。内壳体700通过锡膏固定在内焊接环211上，外壳体800通过锡膏固定在外焊接环212上。本领域技术人员还可以根据需要设置粘接层400的材料，例如银浆。当然，在一些其他实施例中，本领域技术人员也可以根据需要不设置焊接环。

进一步的，内壳体700与外壳体800互不接触，内壳体700与外壳体800均为金属壳体，两层金属壳可以电连接，也可以在基板100的背面设置相互独立的焊盘分别电连接内壳体700与外壳体800，从而起到提升产品电磁屏蔽性能的作用。当然，本领域技术人员可以对内壳体700与外壳体800的材料进行其他设置。

如图2与图3所示，在本实施例中，内焊接环211具有多个断口211a。基板100的表面具有至少一条引线，在一些具体的实施例中，基板100的表面具有彼此分隔的第一引线111、第二引线112以及第三引线113，其中，第一引线111与第二引线112例如为VDD、Data、Clock等信号源引线，第三引线113例如为GND引线。除了第一引线111与第二引线112之外，基板100还可以包括其它引线，此处不再列举，下文中第一引线111与第二引线112与开口的对应关系也适用于其他引线。基板100的表面还具有第一芯片承载区121和第二芯片承载区122，分别用于承载MEMS传感器芯片500和信号处理芯片600，其中，音孔101位于第一芯片承载区121之内。在一些优选的实施例中，第二芯片承载区122铺设有金属箔，例如为铜箔，当然，本领域技术人员还可以根据需要对金属箔的位置进行其他设置，例如还铺设在第一芯片承载区121，或者将金属箔铺设在整个基板100的正面，但要保证金属箔与基板100上的其他极性(例如VDD、Data、Clock等)线路电隔离。

在一些具体的实施例中，内焊接环211与外焊接环212均为矩形环。第一芯片承载区121靠近内焊接环211的其中一条短边，第二芯片承载区122与第一芯片承载区121相邻。内焊接环211具有两个断口211a，分别位于内焊接环211的两条长边，且均靠近内焊接环211的另一条短边。第一引线111与第二引线112分别从内焊接环211的内侧延伸至不同的断口211a中，并且内焊接环211分别与第一引线111、第二引线112分隔。进一步的，第一引线111与第二引线112位于断口211a的一端具有金属导电孔，第一引线111与第二引线112通过该金属导电孔电连接至基板100背面的焊盘上。第三引线113位于内焊接环211内侧，并位于第一引线111与第二引线112之间。本领域技术人员可以根据需要对内焊接环211与外焊接环212的形状、第一芯片承载区121和第二芯片承载区122以及断口211a的位置、第一引线111、第二引线112以及第三引线113的布线进行其他设置，例如也可以将第一引线111与第二引线112中的至少一个经断口211a延伸至内焊接环211与外焊接环212之间并与外焊接环212分隔，或者将第一引线111与第二引线112中的一个完全设置在内焊接环211的内侧等等。

如图4所示，在另一些具体实施例中，内焊接环211的两个断口211a，均位于内焊接环211远离音孔101一侧的短边。第一引线111与第二引线112分别从内焊接环211的内侧经不同的断口211a延伸至内焊接环211与外焊接环212之间。本领域技术人员还可以根据需要将两个断口211a合并，使得第一引线111与第二引线112经过同一个断口211a。如图5所示，在另一些具体实施例中，断口211a的数量多于两个。

如图6与图7所示，在一些优选的实施例中，封装结构还包括阻挡层300。基板100的表面具有打线区120，包围了第一引线111、第二引线112以及第三引线113的连接端。在一些具体的实施例中，阻挡层300的材料包括但不限于油墨，涂覆在基板100的表面上，并且填充在内焊接环211的断口中以覆盖第一引线111与第二引线112伸向断口的一端。阻挡层300还填充在内焊接环211的内侧以覆盖金属箔，并且暴露出音孔101与打线区120。本领域技术人员也可以根据需要仅将阻挡层300填充在内焊接环211的断口中。如图8与图9所示，在另一些具体的实施例中，阻挡层300还可以间隔的设置在内焊接环211的部分区域上。

如图10所示，在对微机电***进行封装的步骤中，例如先将MEMS传感器芯片500固定在第一芯片承载区121、将信号处理芯片600第二芯片承载区122，其中，金属箔与芯片被阻挡层300分隔。然后，例如通过打线工艺实现MEMS传感器芯片500与信号处理芯片600的电连接，并实现信号处理芯片600分别与第一引线111、第二引线112以及第三引线113的电连接。

进一步的，在内焊接环211与外焊接环212上涂覆粘接层400，如图11至图13所示。其中，当粘接层400为锡膏或银浆，阻挡层300为油墨时，油墨相当于阻焊剂，由于油墨与锡膏、银浆完全不润湿，且油墨具有良好的耐热性和绝缘性，在具有阻挡层300的位置，阻挡层300会阻止粘接层400回流覆盖，当内壳体700通过粘接层400与内焊接环211连接时，内壳体700与基板100之间会形成开口401，从而将容置腔10与间隙20连通。在一些其他实施例中，如果没有设置阻挡层，还可以采用点划锡膏、银浆等粘接材料的方式，避开延伸第一引线111与第二引线112，当内壳体700通过粘接层400与内焊接环211连接时，内壳体700与基板100之间也会形成连通容置腔10与间隙20的开口401，第一引线111与第二引线112具有延伸至开口401的端部。

图14示出了本实用新型第三实施例的微机电***中阻挡层的俯视图。

如图14所示，与第一、第二实施例的不同之处在于，在本实用新型第三实施例的微机电***中，内焊接环211是封闭的，节省了断口结构。仅通过在内焊接环211的部分区域涂覆阻挡层300，从而避免粘接层400的覆盖，使得内壳体与基板100之间形成开口。第一引线111与第二引线112均位于内焊接环211的内侧，由于尺寸限制，第一引线111与第二引线112的走线只能朝向信号处理芯片600延伸，在完成封装之后，一部分第一引线111与第二引线112会被压在信号处理芯片600的下方，如果在基板100上设置有较多的布线时，第一引线111与第二引线112甚至会延伸到MEMS传感器芯片500与信号处理芯片600之间，通过第一引线111与第二引线112传递的电信号会对MEMS传感器芯片500与信号处理芯片600造成干扰。

而相比与第三实施例，第一、第二实施例中容纳第一引线111与第二引线112的开口401不仅能起到连通容置腔10与间隙20的作用，从而降低爆壳的风险，还能够扩大内部极性线路(第一引线111与第二引线112)的走线空间，尤其对于小尺寸的微机电***而言，较大的走线空间能避免因封装设备精度局限对产品性能的影响，使设计尺寸具有更大的余量，工艺可行性也更高。另外，极性线路向开口401延伸，可以使VDD、Data、CLK等信号源远离MEMS传感器芯片500与信号处理芯片600，降低了各种电信号对MEMS传感器芯片500与信号处理芯片600的影响，从而提升微机电***的产品的信噪比等性能。当然，本实用新型实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要省去内焊接环与外焊接环的设计，并保留在内焊接环与基板之间允许极性线路经过的开口。

据本实用新型实施例提供的微机电***的封装结构、麦克风与终端，通过双层壳体与双层壳体所夹的间隙提升了抗辐射性能与电磁屏蔽效果。并且令内壳体与基板之间的部分不会被粘接层连接，使得内壳体与基板之间具有开口，从而让双层壳体之间的间隙与容置腔连通，不但使得间隙内的气体得以流通，降低了由于间隙内的气体膨胀导致壳体崩开的风险，而且还能增大封装结构内部环境的腔体体积，提高了麦克风的灵敏度与信噪比，进而提升了产品的性能。

进一步的，还将至少一条引线的部分设置在开口中，复用开口扩展了布线的空间，使得引线伸向开口的一端远离MEMS传感器芯片与信号处理芯片，降低了电信号对芯片的干扰。

通过将阻挡层设置在基板表面与开口的对应位置，能够有效的阻止粘接层回流封闭开口，进一步保证了开口畅通。

通过将阻挡层覆盖引线经过开口的部分，进一步将粘接层与引线隔离，降低了因粘接层使得内壳体与引线短路的风险。

通过在基板上设置内外焊接环，并使得内外壳体通过粘接层与内外焊接环固定，并将部分阻挡层设置在内焊接环的部分区域上，能够有效的阻止该部分区域被粘接层附着，进而在内壳体与焊接环之间形成了新的气路开口，进一步降低了由于间隙内的气体膨胀导致壳体崩开的风险。

通过在基板的芯片承载区设置金属箔，进一步增强了产品的电磁屏蔽性能，通过将阻挡层覆盖在金属箔上，从而将芯片与金属箔隔离，减小金属箔对芯片的影响。

通过将内壳体与外壳体均设置为电磁屏蔽性能良好的金属壳体，且内壳体与外壳体互不接触，可以增大间隙的体积，间隙中的空气为传输介质，较多的传输介质能够进一步提升麦克风的电磁屏蔽性能。

因此，本实用新型提供的微机电***的封装结构、麦克风与终端可以大大提高产品的性能。

在以上的描述中，对于各层的构图、蚀刻等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。

以上对本实用新型的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本实用新型的范围。本实用新型的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本实用新型的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本实用新型的范围之内。

Claims (14)

1.一种微机电***的封装结构，其特征在于，包括：

基板；

内壳体，固定在所述基板上，与所述基板形成容置腔，用于容纳MEMS传感器芯片与信号处理芯片；

外壳体，固定在所述基板上，包围所述内壳体，所述内壳体与所述外壳体之间具有间隙；

粘接层，位于所述内壳体与所述基板之间以及所述外壳体与所述基板之间，所述内壳体与所述基板之间的部分未被所述粘接层连接，以使所述内壳体与所述基板之间具有一个或多个开口，每个所述开口连通所述间隙与所述容置腔；以及

一条或多条引线，位于所述基板上与所述容置腔对应，

其中，至少一条所述引线的部分位于所述开口中。

2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，还包括阻挡层，位于所述基板上，与所述开口位置对应以阻挡所述粘接层回流封闭所述开口。

3.根据权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述阻挡层至少覆盖位于所述开口中的所述引线的部分。

4.根据权利要求3所述的封装结构，其特征在于，所述基板包括内焊接环，所述粘接层位于所述内焊接环上，

其中，在对应于所述开口中的所述引线的部分，所述内焊接环断开，以分隔该引线与所述内焊接环。

5.根据权利要求4所述的封装结构，其特征在于，所述阻挡层还覆盖所述内焊接环的部分区域，在该部分区域，所述内焊接环上的粘接层断开。

6.根据权利要求3所述的封装结构，其特征在于，所述基板的表面具有芯片承载区和位于所述芯片承载区上的金属箔，

其中，所述阻挡层还覆盖所述金属箔。

7.根据权利要求4所述的封装结构，其特征在于，所述基板还包括外焊接环，围绕所述内焊接环，所述粘接层还位于所述外焊接环上，连接所述外焊接环与所述外壳体。

8.根据权利要求4所述的封装结构，其特征在于，所述基板还包括打线区，所述打线区对应在所述容置腔内，

其中，在所述容置腔内，所述阻挡层还覆盖所述基板的表面，并且暴露所述打线区。

9.根据权利要求1-8任一项所述的封装结构，其特征在于，多条所述引线中的至少两条延伸至相同或不同的所述开口中。

10.根据权利要求1-8任一项所述的封装结构，其特征在于，至少一条所述引线经所述开口延伸至所述间隙中。

11.根据权利要求1-8任一项所述的封装结构，其特征在于，所述内壳体与所述外壳体互不接触。

12.根据权利要求1-8任一项所述的封装结构，其特征在于，所述内壳体与所述外壳体均为金属壳体。

13.一种麦克风，其特征在于，包括如权利要求1-12任一项所述的封装结构。

14.一种终端，其特征在于，包括如权利要求13所述的麦克风。

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