專利名稱：硅麥克風(fēng)封裝體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及麥克風(fēng)元件(microphone devices)，且特別是涉及一種硅麥克風(fēng)封裝 體(silicon microphone packages)。
背景技術(shù)：
至今由于自2003年來已大量生產(chǎn)用于移動電話的硅麥克風(fēng) (siliconmicrophones)，對于硅半導(dǎo)體技術(shù)的麥克風(fēng)已進(jìn)行了廣泛的研究。如此，相較于傳 統(tǒng)電容式麥克風(fēng)(electret condenser microphones，ECMs)，硅麥克風(fēng)已年復(fù)一年地?cái)U(kuò)大 其市場。相比較于電容式麥克風(fēng)，硅麥克風(fēng)的主要優(yōu)點(diǎn)之一在于對于高溫 (hightemperature)與高濕度(high humidity)的耐受性。對于如電容式硅麥克風(fēng) (condenser silicon microphone)的一硅麥克風(fēng)而言，麥克風(fēng)電容器由一彈性隔膜 (flexible membrane)與一堅(jiān)硬背板(rigid back plate)所形成，而此堅(jiān)硬背板具有由一 整合型特殊應(yīng)用集成電路(integrated ASIC)所供應(yīng)的固定勢能。同時，由于硅麥克風(fēng)具有 可承受溫度上至260°C的標(biāo)準(zhǔn)無鉛回焊(lead-free reflowsoldering)制作工藝的能力， 故可使用全自動化表面粘著制作工藝以制造硅麥克風(fēng)。如此，相較于電容式麥克風(fēng)的制作， 硅麥克風(fēng)的制作則可較為可靠與需要較少的制作成本。以下為關(guān)于硅麥克風(fēng)封裝體的相關(guān)揭示情形。美國專利US 6，781，231揭露一種微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)封裝體包括一 MEMS麥克風(fēng)、 一基板、及一封蓋(cover)。該基板具有一表面，支撐該MEMS麥克風(fēng)。該封蓋包括一導(dǎo)電 層，其具有一中央部分通過一周邊邊緣部分粘結(jié)。一外罩構(gòu)件的構(gòu)成通過連接該封蓋的周 邊邊緣部分至該基板。該封蓋的中央部分與該基板的表面之間隔離一空間，以容納該MEMS 麥克風(fēng)。該外罩構(gòu)件包括一聲學(xué)埠(acoustic port)，允許一聲學(xué)信號抵達(dá)該MEMS麥克風(fēng)。美國專利US 7，434，305揭露一種硅電容式麥克風(fēng)封裝體，其包括一傳感器單元 (transducer unit)、一基板、及一封蓋(cover)。該基板包括一上表面，具有一凹口位于其 內(nèi)部。該傳感器單元貼附于該基板的上表面上，并且與該凹口的至少一部分重疊，其中該傳 感器單元具有一背部體積形成于該傳感器單元與該基板之間。該封蓋設(shè)置于該傳感器單元 上方并包括一開孑L (apeature)。美國專利7，439，616揭露一種硅電容式麥克風(fēng)封裝體包括一傳感器單元、一基 板、及一封蓋。該基板包括一上表面。該傳感器單元貼附于該基板的上表面上，并且與該凹 口的至少一部分重疊，其中該傳感器單元具有一背部體積形成于該傳感器單元與該基板之 間。該封蓋設(shè)置于該傳感器單元上方，并且該基板或該封蓋的其中之一包括一開孔。美國專利7，447，323是關(guān)于可表面粘著的一種聲學(xué)傳感系統(tǒng) (acoustictransducer system)包括一或多個傳感器、電連接于上述一或多個傳感器的一 處理電路與設(shè)置于此傳感系統(tǒng)的一外部表面部分的多個接觸點(diǎn)(contactpoints)。此些接 觸點(diǎn)用于建立傳感系統(tǒng)與外部基板間的電連接關(guān)系。此些接觸點(diǎn)于采用現(xiàn)有表面粘著技術(shù)時更用于將傳感系統(tǒng)安裝于外部基板上。美國專利申請?jiān)缙诠_US 2007/0071260揭露了一種硅基傳感組件 (silicon-based transducer assembly)，其耦接于一助聽儀器中的一可移動結(jié)構(gòu)。此傳感 組件包括至少一麥克風(fēng)芯片與具有多重整合型元件的一特殊應(yīng)用集成電路(ASIC)，例如由 數(shù)字信號處理器、A/D轉(zhuǎn)換器、放大器、濾波器或一無線界面的任一組合情形。此可移動結(jié)構(gòu) 胃力―出入口 (battery accessdoor)(volume dial) Jf^ (switch) 或一觸控墊(touch pad)?？稍O(shè)置一保護(hù)條并使之跨越電池出入口，以避免殘骸阻塞了此硅 基轉(zhuǎn)換器組件。此傳感組件也可包括一麥克風(fēng)芯片的陣列物以達(dá)到可適波的控制或指向。 當(dāng)配備有無線界面時，此助聽儀器可無線地與另一助聽儀器或一網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行溝通。揭示于上述美國專利與美國專利申請?jiān)缙诠_中的前述封裝方法提供了允許聲 學(xué)能量接觸設(shè)置于外罩內(nèi)的該傳感器單元。該外罩提供一必須的壓力參考值，而在此同時， 又能保護(hù)該傳感器避免光、電磁干擾及物理性損傷。原則上，揭示于上述美國專利與美國專 利申請?jiān)缙诠_中的前述封裝方法使用了系統(tǒng)級封裝(system-in-package)方法。換句話 說，上述封裝方法通常封裝了兩個芯片，即一為硅感測芯片與另一為位于一空穴內(nèi)的一特 殊應(yīng)用集成電路，以形成一完整的麥克風(fēng)封裝體。為了降低負(fù)面的寄生效應(yīng)，上述封裝方法 需要于硅感測元件與特殊應(yīng)用集成電路及/或用于支撐上述兩芯片的印刷電路板基板間 形成打線接合。由于通過系統(tǒng)級封裝方法所形成的硅麥克風(fēng)需要于一封裝基板之上安裝硅感測 芯片與特殊應(yīng)用集成電路，并需要打線接合以形成其間的電連接。通過系統(tǒng)級封裝方法所 形成的硅麥克風(fēng)封裝體因此同時包圍了硅感測芯片與特殊應(yīng)用集成電路芯片，如此將阻礙 了硅麥克風(fēng)的進(jìn)一步縮小。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供了具有較小尺寸的硅麥克風(fēng)封裝體。依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，一種硅麥克風(fēng)封裝體，包括一整合型麥克風(fēng)芯片，具有相對的一第一表面與一第二表面；一第一封蓋部件，形 成于該整合型麥克風(fēng)芯片的該第一表面之上，并形成一第一腔室于其間；以及一第二封蓋 部件，形成于該整合型麥克風(fēng)芯片的該第二表面之上，并形成一第二腔室于其間。依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，一種硅麥克風(fēng)封裝體，包括一整合型麥克風(fēng)芯片，具有相對的第一表面與第二表面，其中該整合型麥克風(fēng)芯 片包括一聲能感測元件與一空穴；一第一封蓋部件，形成于該整合型麥克風(fēng)芯片的該第一 表面上，并形成了一第一腔室于其間；一聲能開口，形成于該第一封蓋部件的一部內(nèi)，部分 露出該整合型麥克風(fēng)芯片；以及一第二封蓋部件，形成于該整合型麥克風(fēng)芯片的該第二表 面上，并形成了一第二腔室于其間，其中該第二腔體接觸了該整合型麥克風(fēng)芯片的該空穴。依據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，一種硅麥克風(fēng)封裝體，包括一整合型麥克風(fēng)芯片，具有相對的第一表面與第二表面，其中該整合型麥克風(fēng)芯 片包括一聲能感測元件與一空穴；一第一封蓋部件，形成于該整合型麥克風(fēng)芯片的該第一 表面上，并形成了一第一腔室于其間；一第二封蓋部件，形成于該整合型麥克風(fēng)芯片的該第 二表面上，并形成了一第二腔室于其間，其中該第二腔體接觸了該整合型麥克風(fēng)芯片的該空穴；以及一聲能開口，形成于該第二封蓋部件的一部內(nèi)，部分露出該整合型麥克風(fēng)芯片。為讓本發(fā)明的上述目的、特征及優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配 合所附的附圖，作詳細(xì)說明如下


圖1為一示意圖，顯示了依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的硅麥克風(fēng)封裝體的剖面情形；圖2為一示意圖，顯示了依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的整合型麥克風(fēng)芯片的剖面情形；圖3為一示意圖，顯示了依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的整合型麥克風(fēng)芯片的剖面情形；圖4為一示意圖，顯示了依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的整合型麥克風(fēng)芯片的上視情形；圖5為一示意圖，顯示了依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的硅麥克風(fēng)封裝體的一第二封蓋部 件的底視情形；圖6為一示意圖，顯示了依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的硅麥克風(fēng)封裝體的一第二封蓋部 件的上視情形；圖7為一示意圖，顯示了依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的硅麥克風(fēng)封裝體的一第二封蓋部 件的剖面情形；圖8為一示意圖，顯示了依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的硅麥克風(fēng)封裝體的一第二封蓋 部件的剖面情形；圖9為一示意圖，顯示了依據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的硅麥克風(fēng)封裝體的一第二封蓋 部件的剖面情形；圖10為一示意圖，顯示了依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的硅麥克風(fēng)封裝體的一第一封蓋 部件的上視情形；圖11為一示意圖，顯示了依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的硅麥克風(fēng)封裝體的一第一封蓋 部件的剖面情形；圖12為一示意圖，顯示了依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的硅麥克風(fēng)封裝體的一第一封 蓋部件的剖面情形；圖13為一示意圖，顯示了依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的硅麥克風(fēng)封裝體的剖面情形。主要元件符號說明1 整合型麥克風(fēng)芯片；2 第一封蓋部件；3 第二封蓋部件；4、5 間隔物；6 第一腔室/密封空穴；7 第二腔室/密封空穴；8 聲學(xué)開口；9 焊錫焊墊；11 硅基板；12 導(dǎo)電介層物；13 金屬膜層；14 焊錫凸塊；
15 錫球凸塊；16 穿孔部件；17 間隙；18 隔膜；19 空穴；20 保護(hù)層；21 導(dǎo)電層；22 場氧化物層；24 貫穿孔；25 空穴的側(cè)壁；31 焊錫焊墊；32 導(dǎo)電環(huán)；33 絕緣層；35 絕緣層；36 導(dǎo)電層；37 導(dǎo)電介層物；38、39 凹口；40 導(dǎo)電層；41 隔離墻；A、B 整合型麥克風(fēng)芯片的表面；
具體實(shí)施例方式以下以各實(shí)施例詳細(xì)說明并伴隨著

的范例，做為本發(fā)明的參考依據(jù)。在 附圖或說明書描述中，相似或相同的部分皆使用相同的圖號。且在附圖中，實(shí)施例的形狀或 是厚度可擴(kuò)大，并以簡化或是方便標(biāo)示。再者，附圖中各元件的部分將以分別描述說明之， 值得注意的是，圖中未繪示或描述的元件，為所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者所知的形式， 另外，特定的實(shí)施例僅為揭示本發(fā)明使用的特定方式，其并非用以限定本發(fā)明。圖1-圖13為一系列示意圖，顯示了依據(jù)本發(fā)明的多個實(shí)施例的硅麥克風(fēng)封裝體 的實(shí)施情形。請參照圖1，顯示了依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的硅麥克風(fēng)封裝體。在此，硅麥克風(fēng)封裝 體包括了一第一封蓋部件2、一第二封蓋部件3及夾置于第一封蓋部件2與第二封蓋部件3 間的一整合型麥克風(fēng)芯片1。第一封蓋部件2與第二封蓋部件3分別形成于整合型麥克風(fēng) 芯片1的相對表面A與B之一之上，因此第一封蓋部件2并沒有實(shí)體接觸于第二封蓋部件 3。此外，如圖1所示的硅麥克風(fēng)封裝體更包括一間隔物4與一間隔物5，其中間隔物4設(shè) 置于整合型麥克風(fēng)芯片1與第一封蓋部件2之間，而間隔物5則設(shè)置于整合型麥克風(fēng)芯片 1與第二封蓋部件3之間。因此，在第一封蓋部件2與整合型集成電路芯片1的表面A之 間便形成有一第一腔室(Chamber)6，而在第二封蓋部件3與整合型集成電路芯片1的表面 B之間則形成有一第二腔室。一聲學(xué)開口(acoustic opening) 8則形成并穿透了第二封蓋 部件3的一部，其使得聲壓波(acoustic pressure waves)可穿透聲學(xué)開口 8并接觸了形成于整合型麥克風(fēng)芯片1內(nèi)的一聲學(xué)感測元件(acoustic sensing element，未顯示)。再 者，如圖1所示的硅麥克風(fēng)封裝體更包括數(shù)個焊錫焊墊(solder pads) 9，其形成于第二封 蓋部件3的未接觸間隔物5的一表面上，以用于表面粘著(surfacemounting)。如圖1所示，硅麥克風(fēng)封裝體的整合型麥克風(fēng)芯片1形成有一空穴(cavity) 19，其 通過一微加工制作工藝(未顯示)所形成。間隔物4提供了介于整合型麥克風(fēng)芯片1與第 一封蓋部件2間的聲學(xué)封止(acoustic seal)與電連接的功能。通過調(diào)整第一間隔物4的 厚度，第一腔室6的尺寸可變大或變小。因此，便可調(diào)整結(jié)合空穴19與第一腔體6所得到 的總體積。相似地，可經(jīng)過調(diào)整間隔物5厚度，以增加或減少第二腔室7的體積。圖2繪示了依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的如圖1所示的硅麥克風(fēng)封裝體內(nèi)的整合型麥 克風(fēng)芯片1的剖面情形，其包括了具有多重膜層與元件形成于其上的一硅基板11。如圖2所示，整合型麥克風(fēng)芯片1包括了一穿孔部件(perf0ratedmember)16、一隔 膜(membrane) 18、與形成于穿孔部件16與隔膜18間的一間隙(gap) 17。穿孔部件16具有 多個貫穿孔24形成于其內(nèi)。在一實(shí)施例中，穿孔部件16通常較隔膜18為堅(jiān)固，使得當(dāng)聲 壓波沖擊于包括了穿孔部件16、氣隙17與隔膜18的此復(fù)合結(jié)構(gòu)時，聲壓波可接著穿過了貫 穿孔24并于隔膜18上釋放了聲壓(acoustic pressure) 0因此，在如此聲壓之下，隔膜18 將震動并相對于聲壓的移動而產(chǎn)生一電子信號。穿孔部件16與隔膜18皆部分延伸進(jìn)入于 形成于硅基板11上的一場氧化物層22之內(nèi)。因此，穿孔部件16與隔膜18皆懸掛于其間 具有相對固定空間的一位置處。穿孔部件16與隔膜18可包括如金屬或經(jīng)摻雜半導(dǎo)體材料 的導(dǎo)電材料。穿孔部件16與隔膜18也可為包括由如金屬或摻雜半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電材料所 形成一導(dǎo)電層的一復(fù)合膜層。穿孔部件16與隔膜18電連接于形成于整合型麥克風(fēng)芯片1 內(nèi)的一信號處理電路(signal conditioning circuit)21。在整合型麥克風(fēng)芯片1之上可 形成數(shù)個錫球凸塊15，其穿透了保護(hù)層20并電連接于信號處理電路21。再者，如圖2所示，整合型麥克風(fēng)芯片1更包括形成于場氧化物層22內(nèi)的數(shù)個導(dǎo) 電介層物12與數(shù)個金屬膜層13，而導(dǎo)電介層物12之一接觸了基板11。此些導(dǎo)電介層物12 也與此些金屬膜層13相交而形成了穿透了位于整合型麥克風(fēng)芯片1內(nèi)的一邊緣部的場氧 化物層22的一內(nèi)連結(jié)構(gòu)(intercormectstructure)。焊錫凸塊14形成并座落于最頂部的 金屬層13之上，以電連接于其他的導(dǎo)電介層物12與金屬層13。換句話說，焊錫凸塊14電 連接于基板11。在一互補(bǔ)型金氧半導(dǎo)體(CMOS)制作工藝中，場氧化物層22通常由絕緣材 料所形成。通過介層物12、金屬膜層13與焊錫凸塊14的結(jié)合，可因此電連接基板11與整 合型麥克風(fēng)芯片1的一頂面。如圖2所示的整合型麥克風(fēng)芯片1的前述部件采用互補(bǔ)型金氧半導(dǎo)體相容制作工 藝(未顯示)所制成的沉積于一基板11之上的不同材料的多個膜層所形成。保護(hù)層20可 包括如氮化硅、碳化硅、或碳氮化硅等材料，但非限定于上述材料，而場氧化物層22可包括 如熱氧化物或磷硅酸鹽玻璃的材料，但非限定于上述材料。硅基板11可包括除了硅以外的 材料，例如硅鍺或非晶硅。金屬層13與導(dǎo)電介層物12可包括如鎢、鋁、銅、鈦與氮化鈦的金 屬材料，或如摻雜的碳化硅或摻雜的硅鍺層的非金屬導(dǎo)電材料，但非限定于上述材料。圖3顯示了依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的整合型麥克風(fēng)芯片1的剖面情形。如圖3所 示，整合型麥克風(fēng)芯片1相似于圖2所示情形，除了穿孔部件16與膜層18的設(shè)置位置經(jīng)過 交換，使得當(dāng)聲壓波產(chǎn)生于整合型麥克風(fēng)芯片1的頂面時，聲壓波可直接施加聲壓于隔膜
818的表面。如圖2與圖3所示的硅基板11內(nèi)的空穴19可由如深反應(yīng)性離子蝕刻(DRIE)制 作工藝的一微加工制作工藝所形成?？昭?9的側(cè)壁25可依照所使用的器具與配方而如圖 示中所示般為垂直的，或可為輕度傾斜的。另一方面，場氧化物層22的側(cè)壁可通過一釋放 蝕刻(release etch)制作工藝(未顯示)所形成，其可為時間控制或配合如金屬的一釋放 停止材料的使用以作為蝕刻停止層而形成。圖4顯示了依據(jù)一實(shí)施例的如圖2所示的整合型硅麥克風(fēng)芯片1的上視示意圖。 基于解說的目的，整合型硅麥克風(fēng)芯片1在此繪示為長方形的外形，但非限定于上述形狀。 聲能感測元件(acoustic sensing element，在此繪示為具有數(shù)個貫穿孔24的一穿孔部件 16)設(shè)置于整合型硅麥克風(fēng)芯片1的左側(cè)，而信號調(diào)整電路21則設(shè)置于整合型硅麥克風(fēng)芯 片1的右側(cè)。實(shí)際上，信號調(diào)整電路可設(shè)置并環(huán)繞聲學(xué)感測元件。另一方面，穿孔部件16 通常具有一圓形形狀，而貫穿孔24也具有圓形形狀。如前所述，可在信號調(diào)整電路21的一 頂面上設(shè)置數(shù)個焊錫凸塊15以電連接信號調(diào)整電路與位于整合型硅麥克風(fēng)芯片1外的一 部件(未顯示)。在圖4中，焊錫凸塊14顯示為沿著整合型硅麥克風(fēng)芯片1的一邊緣部形成的一連 續(xù)凸塊(continue bump)。在如此的設(shè)置情形中，位于錫球凸塊14下方的此些導(dǎo)電介層物 12與此些金屬膜層13也可依照一連續(xù)形態(tài)形成，因而使得場氧化層22的內(nèi)部形成有連續(xù) 的一導(dǎo)電環(huán)(conductive ring)。由導(dǎo)電介層物12與金屬膜層13所形成的連續(xù)的導(dǎo)電環(huán) 實(shí)體地自焊錫凸塊14連接至基板11，以及由整合型硅麥克風(fēng)芯片1的一側(cè)連接至另一側(cè)。 由于第一封蓋部件2可包括一導(dǎo)電層及第二封蓋部件3也可包括一導(dǎo)電層，由焊錫凸塊14 所形成此連續(xù)介層物與硅基板11形成了用于聲學(xué)感測元件與信號調(diào)整電路21的一隔絕 遮蔽物(enclosed shield)，進(jìn)而保護(hù)了上述兩部件免于受到電磁干擾(electromagnetic interferences)的影口向。圖5顯示了依據(jù)一實(shí)施例的一第二封蓋部件3的一示意底視圖。第二封蓋部件3 包括一聲學(xué)開口 8，其允許為來自于周遭環(huán)境的聲壓波(未顯示)所穿過并接觸了整合型硅 麥克風(fēng)芯片1內(nèi)的聲學(xué)感測元件。第二封蓋部件3包括由如PR-4、陶瓷材料、硬塑膠、鐵氟 龍(Teflon)或相似物的絕緣材料所形成的至少一絕緣層33。在絕緣層33之上形成有數(shù)個 焊錫焊墊31。此外，沿著第二封蓋部件3的邊緣設(shè)置有一導(dǎo)電環(huán)32。焊錫焊墊31與導(dǎo)電 環(huán)32的位置依照符合于形成于整合型硅麥克風(fēng)芯片1的焊錫焊墊15與焊錫凸塊14的位 置而設(shè)置。因此，當(dāng)?shù)诙馍w部件3位于整合型硅麥克風(fēng)芯片1的頂面時，焊錫焊墊15可對 準(zhǔn)于焊錫焊墊31。同樣地，焊錫凸塊14可對準(zhǔn)于導(dǎo)電環(huán)32。在一實(shí)施例中，第二封蓋部件 3可通過間隔物5而連結(jié)于整合型硅麥克風(fēng)芯片1，在此間隔物5包括了分隔地埋設(shè)于一絕 緣層(未顯示)內(nèi)的導(dǎo)電插拴或?qū)щ娊閷游?皆未顯示)。在使用導(dǎo)電膠以作為間隔物5 以固定第二封蓋部件3與整合型硅麥克風(fēng)芯片1時的一情形中，導(dǎo)電膠可具有一低熱膨脹 系數(shù)，使得在一實(shí)施例中的經(jīng)封裝麥克風(fēng)的操作溫度改變時，上述導(dǎo)電膠不會于整合型硅 麥克風(fēng)芯片1上表現(xiàn)出過量應(yīng)力而降低了其聲學(xué)與電性表現(xiàn)。在當(dāng)分隔地埋設(shè)導(dǎo)電介層 物(未顯示)于一絕緣層(未顯示)內(nèi)以作為固定第二封蓋部件3與整合型硅麥克風(fēng)芯片 1的間隔物5的情形中，導(dǎo)電介層物與絕緣層可具有一低熱膨脹系數(shù)，使得在一實(shí)施例中的經(jīng)封裝麥克風(fēng)的操作溫度改變時，上述導(dǎo)電介層物與絕緣層并不不會于整合型硅麥克風(fēng)芯 片1上表現(xiàn)出過量應(yīng)力而降低了其聲學(xué)與電性表現(xiàn)。在另一實(shí)施例中，第二封蓋部件3與整合型硅麥克風(fēng)芯片1經(jīng)過預(yù)對準(zhǔn)并接著于 一回焊爐(re-flow over)內(nèi)連結(jié)在一起。當(dāng)?shù)诙馍w部件3膠粘或回焊于整合型硅麥克 風(fēng)芯片1時，可通過其間的連接情形而建立了一聲學(xué)封止(acoustic seal)情形。較佳地， 此聲學(xué)封止情形通過連結(jié)焊錫凸塊14與導(dǎo)電環(huán)32而達(dá)成，此兩部件進(jìn)而形成了設(shè)置于第 二封蓋部件3與整合型硅麥克風(fēng)芯片1間的間隔物5。圖6繪示了依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的一第二封蓋部件3的一示意上視情形。第二封 蓋部件3包括了數(shù)個焊錫凸塊9，以用于硅麥克風(fēng)封裝體的表面粘著。聲學(xué)開口 8可見于 第二封蓋層3的一絕緣層35內(nèi)。相似于絕緣層33，絕緣層35可由如PR-4、陶瓷材料、硬塑 膠、鐵氟龍或相似物的絕緣材料所形成。再者，上述絕緣層33與35較佳地具有相似于整合 型硅麥克風(fēng)芯片1的基板11的材料的熱特性。特別地，絕緣層35與絕緣層33的材料的熱 特性與硅基板11的熱特性越相似，在封裝制作工藝與正常操作下產(chǎn)生于整合型硅麥克風(fēng) 芯片1上的熱致應(yīng)力將越小。圖7顯示了依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的一第二封蓋部件3的剖面情形。在一實(shí)施例 中，第二封蓋部件3可包括提供一硅麥克風(fēng)封裝體免于電磁干擾的電性遮蔽功效的一導(dǎo)電 層36。此第二封蓋部件3也可包括如第5-6圖所示的絕緣層33與絕緣層35。如圖7所示， 導(dǎo)電層36夾置于絕緣層33與35之間。一聲學(xué)開口 8形成穿透了此最上方的三明治結(jié)構(gòu)， 以使得聲壓波可穿透并接觸了位于整合型硅麥克風(fēng)芯片1內(nèi)的聲學(xué)感測元件。另外，數(shù)個 導(dǎo)電介層物37形成(采用需線繪示)并穿透了上述三明治結(jié)構(gòu)使得焊錫凸塊31與焊錫焊 墊9可電性地相連結(jié)。于導(dǎo)電層36的小心地形成有一缺口(未顯示)以使得導(dǎo)電介層物 37并不會內(nèi)部連結(jié)于導(dǎo)電層36，除非一或多個導(dǎo)電介層物37連結(jié)于硅麥克風(fēng)封裝體的接 地接腳(grounding leads)。在另一實(shí)施例中，第二封蓋部件3可具有數(shù)個導(dǎo)電層36與數(shù)個絕緣層33以形成 一多重膜層堆疊物。此多重膜層堆疊物的不同膜層依照一方式設(shè)置，即各導(dǎo)電層36夾置于 每兩個絕緣層33之間，且各絕緣層33夾置于每兩導(dǎo)電層36之間。在具有三層夾置結(jié)構(gòu)的 此情形中，如此膜層堆疊物由位于頂面的絕緣封蓋35所覆蓋，而絕緣層33則位于底部。圖8顯示了依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的一第二封蓋部件3的一示意剖面情形。在此， 第二封蓋部件3包括了形成于絕緣層33上的一凹口(recess) 38，而凹口 38的高度可通過 改變絕緣層33的厚度而調(diào)整。由于凹口 38的形成，可有效地增加第二腔室7的體積。通 過調(diào)整凹口 38的一高度或一橫向尺寸的一尺寸，可最佳化第二腔體7的體積(見于圖1) 以達(dá)到用于硅麥克風(fēng)封裝體的期望聲學(xué)效果。當(dāng)凹口 38形成于第二封蓋部件3內(nèi)時，凹口 部分的剩余膜層經(jīng)過強(qiáng)化，以提供用于第二封蓋部件3的足夠機(jī)械強(qiáng)度。圖9顯示了依據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的一第二封蓋部件3的一示意剖面情形。在 此，第二封蓋部件3由相同于整合型硅麥克風(fēng)芯片1所使用硅材料的一硅材料。如圖9所 示，第二封蓋部件3包括了形成于一底基板33上的一凹口 38?？赏ㄟ^改變底基板33的厚 度而調(diào)整凹口 38的高度。由于凹口 38的存在，可有效地增加第二腔室7 (見于圖1)的體 積。通過調(diào)整高度或橫向尺寸而調(diào)整凹口 38的尺寸，可最佳化第二腔室7的體積以達(dá)到硅 麥克風(fēng)封裝體的期望聲學(xué)表現(xiàn)。由于底基板33由如硅的半導(dǎo)體材料，故形成了額外的隔離墻41使得來自于焊錫凸塊31的電性信號不會于底基板33處形成短路。圖10顯示了依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的一第一封蓋部件2的一上視示意圖。第一封 蓋部件2包括了設(shè)置于其外部邊緣的一導(dǎo)電環(huán)4。導(dǎo)電環(huán)4接觸了整合型硅麥克風(fēng)芯片1 的硅基板11。導(dǎo)電環(huán)4可由如金屬或如導(dǎo)電環(huán)氧樹脂的其他導(dǎo)電材料所形成。第一封蓋部 件2可包括如金屬或其他導(dǎo)電材料的導(dǎo)電材料，使得當(dāng)其粘附于整合型硅麥克風(fēng)芯片1時 與硅基板11形成電連接。再者，當(dāng)?shù)谝环馍w部件2粘附于整合型硅麥克風(fēng)芯片1時，可在 其間形成了一聲學(xué)封止情形。在其他實(shí)施例中，第一封蓋部件2具有包括了由如金屬的導(dǎo)電材料所形成的至少 一導(dǎo)電層的數(shù)個膜層。此導(dǎo)電層建立了硅基板11與整合型硅麥克風(fēng)芯片1之間的電連接 情形。圖11顯示了依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例一第一封蓋部件2的一示意剖面情形，在此實(shí) 施例中，第一封蓋部件2包括了向內(nèi)形成的一凹口 39。此凹口 39有效地增加了密封空穴 6(見于圖1)的體積。通過調(diào)整凹口 39的高度，可增加或減少密封空穴6的體積以達(dá)到期 望的最佳化聲學(xué)表現(xiàn)。在其他實(shí)施例中，第一封蓋部件2可由相似于整合型硅麥克風(fēng)芯片1內(nèi)的硅基板 11的硅材料所形成。第一封蓋部件2因此可經(jīng)過摻雜而使之導(dǎo)電。第一封蓋部件2可形成 有覆蓋于凹口 39表面的一導(dǎo)電層40，如圖12所示。導(dǎo)電環(huán)4可由通過濺鍍、化學(xué)沉積或物 理沉積等方式所形成的金屬或其他導(dǎo)電材料而形成于第一封蓋部件2之上。因此，可采用 共熔接合(eutectic bond)或相似方式以結(jié)合第一封蓋部件2與整合型硅麥克風(fēng)芯片1之 于硅基板11。圖13顯示了依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的硅麥克風(fēng)封裝體的一剖面情形。在此，硅 麥克風(fēng)封裝體包括夾置于第一封蓋部件2與第二封蓋部件3間的整合型硅麥克風(fēng)芯片1。 在整合型硅麥克風(fēng)芯片1與第一封蓋部件2間設(shè)置有間隔物4。在第一封蓋部件2內(nèi)形成 有一聲學(xué)開口 8，以使得聲壓波可接觸位于整合型麥克風(fēng)芯片1內(nèi)的一聲學(xué)感測元件(未顯 示)。同樣地，間隔物5設(shè)置于整合型麥克風(fēng)芯片1與第二封蓋部件5之間。在第一封蓋部 件2與整合型麥克風(fēng)芯片1的表面間形成了第一腔室5。在第二封蓋部件3與整合型麥克 風(fēng)芯片1的另一表面之間則形成有一第二腔室7。在第二封蓋部件3的未接觸間隔物5的 另一表面上形成有數(shù)個焊錫焊墊9。如圖13所示，在整合型硅麥克風(fēng)芯片1上通過如微加工的方式形成一空穴19。間 隔物4提供了介于整合型麥克風(fēng)芯片1與第一封蓋部件2間的聲學(xué)封止(acoustic seal) 情形。通過調(diào)整第一間隔物4的厚度，第一腔室6的尺寸可變大或變小。因此，便可調(diào)整結(jié) 合空穴19與第一腔體6所得到的總體積。相似地，可經(jīng)過調(diào)整間隔物5厚度，以增加或減 少第二腔室7的體積，用于達(dá)成如圖13所示的硅麥克風(fēng)封裝體的最佳聲學(xué)表現(xiàn)。如圖1或圖13所示，本發(fā)明提供了具有小尺寸的硅麥克風(fēng)封裝體。如圖1與圖13 所示的硅麥克風(fēng)封裝體皆具有一開放通道(如由聲學(xué)開口 8與第一腔室6或第二腔室7所 形成的開放通道)以接收聲壓，且其內(nèi)的整合型麥克風(fēng)芯片1則由第一封蓋部件2與第二 封蓋部件3所保護(hù)，因而可免于受到如微粒、灰塵、腐蝕性氣體與濕氣等外界的毀損情形。 通過空穴19與第一腔室6的結(jié)合可提供了一足夠的后側(cè)腔室，以確保整合型麥克風(fēng)芯片1 內(nèi)的聲學(xué)感測元件的期望表現(xiàn)。此外，由于硅麥克風(fēng)封裝體內(nèi)形成有位于露出表面的焊錫焊墊9，因而可通過如表面安裝制作工藝(surface mounting process)而達(dá)成硅麥克風(fēng)封 裝體的大量制作的批次操作，且本發(fā)明的硅麥克風(fēng)封裝體的制作可不需要使用較為昂貴的 基板與封裝材料。再者，如圖1與圖13所示的于硅麥克風(fēng)封裝體內(nèi)的整合型麥克風(fēng)芯片1可形成為 包括位于單一芯片上的一聲學(xué)感測元件與一信號調(diào)整電路的單晶整合型硅麥克風(fēng)芯片。因 此可在封裝制作工藝中較佳地不需要使用打線接合，而硅麥克風(fēng)的尺寸便可降低至相同于 如圖1所示的整合型麥克風(fēng)芯片的一尺寸。因此，可在不增加成本與制造困難度的前提下 達(dá)到了良好的聲學(xué)表現(xiàn)。如圖1與圖13所示的硅麥克風(fēng)封裝體也通過第一封蓋部件2與 第二封蓋部件3的使用而提供了適當(dāng)?shù)臋C(jī)械保護(hù)，使得硅麥克風(fēng)封裝體可免于受到環(huán)境與 電磁干擾。在操作時，如圖1與圖13所示的硅麥克風(fēng)封裝體允許聲學(xué)信號傳遞至由單晶整合 型硅麥克風(fēng)(即整合型麥克風(fēng)芯片1)所形成的感測元件，因而有效地減少了現(xiàn)有硅麥克風(fēng) 封裝體所相關(guān)的通過側(cè)壁的聲學(xué)漏失。此整合型硅麥克風(fēng)芯片電連接于頂蓋部件與底蓋部 件，以形成相連結(jié)的聲學(xué)前腔室與聲學(xué)后腔室。由于整合型麥克風(fēng)芯片夾置于其間且電連 接于頂蓋部件與底蓋部件，因而形成對于電磁干擾，對于封裝和組裝制作工藝中所發(fā)生的 熱擾動具足夠的承受能力且可輕易地由大量生產(chǎn)而制造形成。雖然已結(jié)合以上較佳實(shí)施例揭露了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何熟 悉此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng) 以附的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種硅麥克風(fēng)封裝體，包括整合型麥克風(fēng)芯片，具有相對的第一表面與第二表面；第一封蓋部件，形成于該整合型麥克風(fēng)芯片的該第一表面之上，并形成一第一腔室于其間；以及第二封蓋部件，形成于該整合型麥克風(fēng)芯片的該第二表面之上，并形成一第二腔室于其間。
2.如權(quán)利要求1所述的硅麥克風(fēng)封裝體，其中該第一封蓋部件與該第二封蓋部件分別 包括隔絕導(dǎo)電環(huán)，沿著其一表面的一邊緣部設(shè)置并接觸該整合型麥克風(fēng)芯片的該第一表面 或該第二表面。
3.如權(quán)利要求2所述的硅麥克風(fēng)封裝體，其中該第一封蓋部件包括電性接觸于該隔絕 導(dǎo)電環(huán)的一導(dǎo)電層。
4.如權(quán)利要求2所述的硅麥克風(fēng)封裝體，其中該第二封蓋部件包括電性接觸于該隔絕 導(dǎo)電環(huán)的一導(dǎo)電層。
5.如權(quán)利要求1所述的硅麥克風(fēng)封裝體，其中該第一封蓋部件與該第二封蓋部件包括 聲能開口，而該整合型麥克風(fēng)芯片包括聲能感測元件，其中該聲能開口允許聲波的穿透并 接觸該聲能感測元件。
6.如權(quán)利要求1所述的硅麥克風(fēng)封裝體，其中該整合型麥克風(fēng)芯片包括一空穴形成于 其內(nèi)，而該空穴接觸了該第一腔室與該第二腔室之一。
7.如權(quán)利要求2所述的硅麥克風(fēng)封裝體，其中整合型麥克風(fēng)芯片包括了連續(xù)的一內(nèi)連 結(jié)構(gòu)，設(shè)置并環(huán)繞該整合型麥克風(fēng)芯片的一邊緣部。
8.如權(quán)利要求1所述的硅麥克風(fēng)封裝體，還包括一焊錫焊墊，位于該第一封蓋部件或 該第二封蓋部件的未接觸該整合型麥克風(fēng)芯片的一表面上，以用于表面粘著。
9.一種硅麥克風(fēng)封裝體，包括整合型麥克風(fēng)芯片，具有相對的第一表面與第二表面，其中該整合型麥克風(fēng)芯片包括 聲能感測元件與空穴；第一封蓋部件，形成于該整合型麥克風(fēng)芯片的該第一表面上，并形成了一第一腔室于 其間；聲能開口，形成于該第一封蓋部件的一部內(nèi)，部分露出該整合型麥克風(fēng)芯片；以及第二封蓋部件，形成于該整合型麥克風(fēng)芯片的該第二表面上，并形成了一第二腔室于 其間，其中該第二腔體接觸了該整合型麥克風(fēng)芯片的該空穴。
10.如權(quán)利要求9所述的硅麥克風(fēng)封裝體，其中該第一封蓋部件與該第二封蓋部件分 別包括隔絕導(dǎo)電環(huán)，沿著其一表面的一邊緣部設(shè)置并接觸該整合型麥克風(fēng)芯片的該第一表 面或該第二表面。
11.如權(quán)利要求10所述的硅麥克風(fēng)封裝體，其中該第一封蓋部件包括電性接觸于該隔 絕導(dǎo)電環(huán)的一導(dǎo)電層。
12.如權(quán)利要求10所述的硅麥克風(fēng)封裝體，其中該第二封蓋部件包括電性接觸于該隔 絕導(dǎo)電環(huán)的一導(dǎo)電層。
13.如權(quán)利要求9所述的硅麥克風(fēng)封裝體，其中該聲能開口允許聲波的穿透并接觸該 聲能感測元件。
14.如權(quán)利要求10所述的硅麥克風(fēng)封裝體，其中整合型麥克風(fēng)芯片包括了連續(xù)的一內(nèi) 連結(jié)構(gòu)，設(shè)置并環(huán)繞該整合型麥克風(fēng)芯片的一邊緣部。
15.如權(quán)利要求9所述的硅麥克風(fēng)封裝體，還包括焊錫焊墊，位于該第一封蓋部件或該 第二封蓋部件的未接觸該整合型麥克風(fēng)芯片的一表面上，以用于表面粘著。
16.如權(quán)利要求9所述的硅麥克風(fēng)封裝體，其中該聲能感測元件包括隔膜與設(shè)置有多 個穿孔于其內(nèi)的一穿孔部件。
17.如權(quán)利要求16所述的硅麥克風(fēng)封裝體，其中具有該些穿孔設(shè)置于其內(nèi)的該穿孔部 件設(shè)置于接近該聲能開口的一位置。
18.如權(quán)利要求16所述的硅麥克風(fēng)封裝體，其中該隔膜設(shè)置于鄰近于該聲能開口的一 位置。
19.一種硅麥克風(fēng)封裝體，包括整合型麥克風(fēng)芯片，具有相對的第一表面與第二表面，其中該整合型麥克風(fēng)芯片包括 一聲能感測元件與一空穴；第一封蓋部件，形成于該整合型麥克風(fēng)芯片的該第一表面上，并形成了一第一腔室于 其間；第二封蓋部件，形成于該整合型麥克風(fēng)芯片的該第二表面上，并形成了一第二腔室于 其間，其中該第二腔體接觸了該整合型麥克風(fēng)芯片的該空穴；以及聲能開口，形成于該第二封蓋部件的一部內(nèi)，部分露出該整合型麥克風(fēng)芯片。
20.如權(quán)利要求19所述的硅麥克風(fēng)封裝體，其中該第一封蓋部件與該第二封蓋部件分 別包括一隔絕導(dǎo)電環(huán)，沿著其一表面的一邊緣部設(shè)置，接觸該整合型麥克風(fēng)芯片的該第一 表面或該第二表面。
21.如權(quán)利要求20所述的硅麥克風(fēng)封裝體，其中該第一封蓋部件包括電性接觸于該隔 絕導(dǎo)電環(huán)的一導(dǎo)電層。
22.如權(quán)利要求20所述的硅麥克風(fēng)封裝體，其中該第二封蓋部件包括電性接觸于該隔 絕導(dǎo)電環(huán)的一導(dǎo)電層。
23.如權(quán)利要求19所述的硅麥克風(fēng)封裝體，其中該聲能開口允許聲波的穿透并接觸該 聲能感測元件。
24.如權(quán)利要求20所述的硅麥克風(fēng)封裝體，其中整合型麥克風(fēng)芯片包括了連續(xù)的一內(nèi) 連結(jié)構(gòu)，設(shè)置并環(huán)繞該整合型麥克風(fēng)芯片的一邊緣部。
25.如權(quán)利要求19所述的硅麥克風(fēng)封裝體，還包括焊錫焊墊，位于該第一封蓋部件或 該第二封蓋部件的未接觸該整合型麥克風(fēng)芯片的一表面上，以用于表面粘著之用。
26.如權(quán)利要求19所述的硅麥克風(fēng)封裝體，其中該聲能感測元件包括隔膜與具有多個 穿孔設(shè)置于其內(nèi)的一穿孔部件。
27.如權(quán)利要求26所述的硅麥克風(fēng)封裝體，其中具有該些穿孔設(shè)置于其內(nèi)的該穿孔部 件設(shè)置于接近該聲能開口的一位置。
28.如權(quán)利要求26所述的硅麥克風(fēng)封裝體，其中該隔膜設(shè)置于鄰近于該聲能開口的一 位置。
全文摘要
本發(fā)明公開一種硅麥克風(fēng)封裝體，包括一整合型麥克風(fēng)芯片，具有相對的一第一表面與一第二表面；一第一封蓋部件，形成于該整合型麥克風(fēng)芯片的該第一表面之上，并形成一第一腔室于其間；以及一第二封蓋部件，形成于該整合型麥克風(fēng)芯片的該第二表面之上，并形成一第二腔室于其間。
文檔編號H04R31/00GK101902678SQ20101019375
公開日2010年12月1日 申請日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月29日
發(fā)明者王云龍 申請人:美商通用微機(jī)電系統(tǒng)公司