TW201129119A - MEMS microphone package and packaging method - Google Patents

Description

201129119 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種微電子機械系統(MEMS)傳聲器元 件，更具體而言係關於在組裝過程中，透過加設通風通道 (vent path)來改善内部空氣壓力和外部空氣壓力的平衡(Air equilibrium)，從而提高音響特性的微電子機械系統傳聲器 元件及組裝方法。 【先前技術】 1980年以來，由R.Hijab等報告對MEMS傳聲器的研 究以後’進行了 對利用 MEMS(micro electro machining systems)工藝技術的各種傳聲器結構及製造技術的研究。 MEMS(micro electro machining systems)工藝以半導體工藝 技術為基礎能夠製造具有穩定且可調節的物性之薄膜，由 於可以批量生產，因此能夠實現小型並低價的高性能傳聲 器晶片。另外，與現有的駐極體電容傳聲器相比，由於能 • 夠在向溫下進行裝配及工作，因而，具有能夠利用以往使 • 用的表面組裝（SMD)裝置及技術來組裝MEMS傳聲器元件 的優點。 如第1圖及第2圖所示，通常MEMS傳聲器元件利用 石夕基板實現具有支撐板及振動膜結構的MEMS傳聲器晶片 10之後’用黏著劑22黏貼在PCB基板20進行了組襞。 參照第1圖及第2圖，MEMS傳聲器晶片1〇以如下方 式製造：利用矽體微機械加工（Silicon Bulk a 3 201129119

Micromachining)，在單晶石夕的主體12形成絕緣層12a後， 透過異向性濕蝕或乾蝕進行加工，形成背腔19和振動膜14 後，透過石夕表面微機械加工（Silicon Surface Micromachining) 利用犧牲層來形成被墊圈16支撐具有多個音孔18a的支撐 板18，之後在振動膜14上加工用於MEMS傳聲器晶片10 的空氣壓力平衡(Air equilibrium)之排氣孔14a。而且，以 能夠黏貼MEMS傳聲器晶片10的整個主體之方式，如第1 圖所示，在PCB基板20塗敷黏著劑22之後，黏貼MEMS 傳聲器晶片10並乾燥，進行了組裝。 在製造微電子機械系統(MEMS)傳聲器晶片時，為了維 持内部空氣壓力和外部空氣壓力的平衡(Air equilibrium)， 在振動膜上形成排氣孔(vent hole)，但由於製造技術有限， 當振動膜上的排氣孔之數量多或直徑大時，支撐板和振動 膜的面積形成的電容量變小，因而存在感應度降低以及低 頻帶特性劣化的問題，當振動膜上的排氣孔之數量少或直 徑小的時候，雖然振動膜的感度變高，但由於空氣壓力平 衡(Air equilibrium)不足從而在背腔產生空氣ji且力，由此存 在反應速度及感應度產生異常的問題。 【發明内容】 本發明是為解決上述問題而提出，本發明的目的在於 提供一種透過在基板黏貼微電子機械系統傳聲器晶片並加 設通風通道(ventpath)，以克服微電子機械系統傳聲器晶片 製造上的限制’從而使音響特性得到改善的微電子機械系 201129119 統傳聲器元件及組裝方法。 為了達到上述目的，本發 __ 微電子機械系統傳㈣晶片70、特徵在於，包括： =梦主體形成支撐板和振動膜; 組二= 子機械系統傳聲器晶片；接 、裝該微電 但空置-部分°卩在該基板錄黏著劑， 丁塗敷，之後黏貼該微 ，的主體和該基板，在該微電子機械系 !Γ;Γ:之間形成通風通道-，外殼，接 形成用於容納該微電子機械系統傳聲器晶片的空 =透㈣賴通道使職電子機㈣統傳料晶片的内 心氧壓力和外部空氣壓力達到平衡，從而提高音響特性。 於，：:上述目的:本發明的組裝方法之特徵在 产的牛驟.Α反的步驟；算出在該基板塗敷黏著劑厚 ^的㈣’為了通風通道而空置一部分後，在該基板已算 度塗敷該黏著劑的步驟；在該黏著劑上黏貼微電子 ^械系統傳聲器晶片的步驟；乾燥該㈣劑的㈣；及， 在該基板黏貼外殼的步驟。 =基板是PCB、陶究、金屬中的一種，在該外殼或該 基板中的一側或兩側形成有音孔。 本發明的效果如下。 本發明的微電子機械系統傳㈣元件在基板黏貼微電 古械系統傳聲器晶片的同時加設通風通道(刪_)來 f服微電子機㈣統傳聲器晶片製造上的限度，從而能夠 “音響特性1，根據本發明，與微電子機械系統傳聲 201129119 器晶片的排氣孔無關地，能夠穩定地維持内部空氣壓力和 外部空氣壓力的平衡，因而能夠不降低振動膜的感應度， 同時能夠防止異常現象。 【實施方式】 本發明和根據本發明實施例而完成的技術課題，將透 過下面說明本發明的較佳實施例而進一步明確。下面的實 施例僅僅是為了說明本發明而提出的例子而已，並不限定 本發明的範圍。 第3圖是表示在本發明將微電子機械系統傳聲器晶片 黏貼在基板上一實施例之示意圖，第4圖是在本發明將微 電子機械系統傳聲器晶片黏貼在基板上一實施例之側剖面 圖。 如第3圖及第4圖所示，本發明的微電子機械系統傳 聲器元件利用石夕基板形成具有支撐板及振動膜的MEMS傳 聲器晶片10之後，用黏著劑22黏貼在PCB基板2〇以進 行裝配，但空置黏貼部的一部分附加形成用於維持外部空 氣壓力和㈣空氣壓力㈣衡⑽equiHbdum)之通風通道 24 ° 參照第3圖及第4圖’用於本發明的μ·傳聲器晶 片H)透過以下方式製造：顧㈣微機械加工(训讓歸 Mi刪nachining)在單晶石夕主體i2的上側形成絕緣層i h之 後，用異向性濕蝕或乾蝕進行加工，形成背腔i9和振動膜 14之後，根據砂表面微機械加工（Silic〇n Surface 201129119

Micromachining)而利用犧牲層蒸鍍被墊圈16支撐的支撐 板18,並在振動膜14上加工用於使背腔19及MEMS傳聲 器晶片10與外部空氣麈力平衡(Air equiHbrium)的排氣孔 14a。此時，在支撐板丨8形成有貫通孔18a’在振動膜14 上形成有排氣孔14a，從而使振動膜14的外側空氣壓力和 内侧空氣壓力達到平衡。 並且，本發明的]VlEMS傳聲器元件如第3圖所示，並 不在微電子機械系統傳聲器晶片10和基板20之間的黏貼 部之整體上塗敷黏著劑22，而是空置黏著劑22，使在該一 部分形成通風通道24,衣基板20黏貼微電子機械系統傳聲 器晶片1 〇之後，如第4圖所示’在沒有黏著劑的部分形成 通風通道24。基板20町以為PCB、陶瓷、金屬等，黏著 劑之厚度（T)較佳為沒宥頻率特性變化的數卿至數十卿之 程度。 因此，本發明的微電子機械系統傳聲器元件與微電子 機械系統傳聲器晶片1 〇之排氣孔無關，能夠穩定地維持内 部空氣壓力和外部空氣麈力的平衡，因而能夠不降低振動 膜的感應度，同時能夠防止異常現象。 第5圖是表示根據本發明組裝微電子機械系統傳聲器 晶片的步驟之順序圖。 本發明製造微電子機械系統傳聲器元件的步驟如第5 圖所示’透過以下步驟製造：準備基板20之後算出沒有頻 率特性變化空隙之黏著劑厚度（T)，以算出的厚度在基板20 塗敷黏著劑22,在溆益土 ^ 仕黏者劑22上黏貼微電子機械系統傳聲器 201129119 晶片10之後進行乾燥（S1〜S5)。之後’在基板20上黏貼用 於驅動微電子機械系統傳聲器晶片10並處理信號的其他電 路元件30 ’之後黏貼基板20和外殼40，形成用於容納微 電子機械系統傳聲器晶片10和組裝的電路元件3 0之空間。 第6圖表示本發明在外殼形成音孔的微電子機械系統 傳聲器元件之實施例’根據本發明在基板20和微電子機械 系統傳聲器晶片10之間的接合部之一側不畫敷黏著劑 22，從而形成使宰氣壓力達到平衡的通風通道24，之後將 形成有音孔40a的外殼40接合到基板20。 參照第6圖’微電子機械系統傳聲器晶片1 〇用黏著劑 22黏貼在基板20 ’同時透過沒有塗敷黏著劑22的部分形 成使空氣流通自如之通風通道24，在外殼40形成音孔40a 並且與基板20接合，形成用於容納微電子機械系統傳聲器 晶片10和其他電路元件30的空間。 從而，本發明的微電子機械系統傳聲器元件在外部聲 音’透過形成在外殼40的音孔40a流入時振動板14會振 動’微電子機械系統傳聲器晶片的内部空氣（背腔空氣） 和外部空氣除了排氣孔14a外，還透過通風通道24流通自 如，使隨振動膜14的振動之音壓變動迅速地達到平衡狀 態’從而提高感應度和音響特性。 第7圖表示本發明在基板形成有音孔的微電子機械系 統傳聲器元件之實施例，根據本發明在形成有音響孔2〇a 的基板20和微電子機械系統傳聲器晶片之間的接合部 之一側不塗敷黏著劑22，從而形成使空氣壓力達到平衡的 201129119 通風通道24之後，將沒有音孔的盒40接合到基板20。 參照第7圖，微電子機械系統傳聲器晶片10用黏著劑 22黏貼在基板20，同時透過沒有塗敷黏著劑22的部分形 成使空氣流通自如之通風通道24，在基板20形成音孔20a 並與外殼40接合，形成用於容納微電子機械系統傳聲器晶 片10和其他電路元件30的空間。 以上，本發明參照圖示的一實施例進行了說明，本技 術領域的技術人員應該知道由此可以進行多種變形及等同 * 的其他實施例。 【圖式簡單說明】 第1圖是表示以前將微電子機械系統傳聲器晶片黏貼 在基板上的例子之示意圖。 第2圖是表示以前將微電子機械系統傳聲器晶片黏貼 在基板上的例子之側剖面圖。 第3圖是表示在本發明將微電子機械系統傳聲器晶片 黏貼在基板上一實施例之示意圖。 第4圖是在本發明將微電子機械系統傳聲器晶片黏貼 在基板上一實施例之側剖面圖。 第5圖是表示根據本發明組裝微電子機械系統傳聲器 晶片的步驟之順序圖。 第6圖表示本發明在外殼形成音孔的微電子機械系統 傳聲器元件之一實施例。 第7圖表示本發明在基板形成有音孔的微電子機械系 201129119 統傳聲器元件之一實施例。 【主要元件符號說明】 ίο 微電子機械系統傳聲器晶片 12 主體 12a 絕緣層 14 振動膜 14a 排氣孔 • 16 墊圈 * 18 支撐板 18a 音孔 19 背腔 20 基板 20a 音響孔 22 黏著劑 24 通風通道 - 30 電路元件 40 外殼 40a 音孔 T 厚度 10 I：

Claims (1)

1. 201129119 七、申請專利範圍·· 1. 一種微電子機械系統傳聲器元件，其係包括. — ΓΗ機:系統傳聲器晶片’透過:電子機械系統工 筑技術在矽主體形成支撐板和振動膜； 基板，用於組裝該微電子機械系統傳聲器晶片； 接合部，㈣基板塗敷㈣劑，但空置:部分進行塗 ’之後黏貼該微電子機械系統傳聲器晶片的主體和該美 板，在該微電子機械系統傳聲器晶片的主體和該基板= 形成通風通道；及 純，接合於該基板，形㈣於容_微電子機械系 統傳聲器晶片的空間； 透過該通風通道使該微電子機⑽統傳聲器晶片的 内部空氣壓力和外部空氣壓力達到平衡，從而提高音響特 性。 曰' .如申請專利範圍第i項所述之微電子機械系統傳聲器元 件’其中，在該外殼或該基板中的一側或兩側形成有音孔。 •如申請專利範圍帛1項所述之微電子機㈣統傳聲器元 件，其中，該基板為PCB、陶瓷、金屬中的一種。 4·如申請專·圍第1項所述之微f子機械系統傳聲器元 件，其中，該排氣通路為至少一個。 5’-種微電子機械系統傳聲脉裝方法，其係包括： 準備基板的步驟； 算出在該基板塗敷黏著劑之厚度的步驟； 為了通風通道而空置一部分後，在該基板已算出之厚 201129119 度塗敷該黏著劑的步驟； 的步 在該黏著劑上黏貼微電子機械系統傳聲器晶片 驟； 乾燥該黏著劑的步驟；及 在該基板黏貼外殼的步驟。 組裴 在該 6.如申請專利範圍第5項所述之微電子機械系統傳聲器 方法’其中，該基板是PCB、陶瓷、金屬中的一種， 外殼或該基板中的一侧或兩侧形成有音孔。 12