[實用新型]半導體集成器件組件及電子裝置

有效

• 申請號: 201320346590.4
• 申請日: 2013-06-14
• 公開（公告）號: CN203411319U
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: S·康蒂;B·維格納
• 申請（專利權）人: 意法半導體股份有限公司;意法半導體國際有限公司
• 主分類號: B81B7/00
• 分類號: B81B7/00;B81B7/02;H04R19/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華

技術領域

本實用新型涉及半導體集成器件組件。具體地，以下描述并不暗含任何普遍性喪失地涉及MEMS(微電機系統)類型的聲換能器的組件。

背景技術

眾所周知，例如電容式的MEMS麥克風之類的聲換能器通常包括微機械感測結構，其被設計用于將聲壓波轉換成電量(該示例中是電容變化)；以及讀取電子裝置，其被設計用于對該電量執行適當處理操作(例如放大操作和濾波操作)以供應電輸出信號(例如電壓)。

更詳細地并且參見圖1，已知類型的MEMS聲換能器的微機械感測結構1包括半導體材料(例如硅)的結構層2，其中例如經由化學蝕刻從背側獲得空腔3。隔膜4或振動膜被耦合至結構層2并且在頂部封閉空腔3；隔膜4是柔性的，并且在使用時經受根據傳入的聲波的壓力的變形。剛性板5(通常稱為“背板”)被設置在隔膜4之上并經由介入的間隔物6(例如，由諸如氧化硅之類的絕緣材料制成)與隔膜4相對。剛性板5構成可變變容檢測電容器的固定電極并且具有多個孔7，而該可變變容檢測電容器的移動電極由隔膜4構成，多個孔7被設計為實現氣體朝向相同隔膜4自由循環(從而使得剛性板5“聲學上可穿透”)。微機械感測結構1還包括(以未示出的方式)隔膜和剛性板電接觸，其用于偏置隔膜4和剛性板5并且用于收集由傳入的聲壓波導致的隔膜4的變形所引起的電容變化信號。

通過已知方式，MEMS聲換能器的敏感度取決于微機械感測結構1的隔膜4的機械特性(尤其取決于其所謂的機械“順從性”)，以及隔膜4和剛性板5的組件類型。

此外，前聲室(所謂的“前室”)的容積(即，使用時通過適當接入端口來自外部環境的聲壓波穿過的空間)，以及后聲室(所謂的“后室”)的容積(即，位于前室關于隔膜4的相對側上的空間，在使用時設置于參考壓力)直接影響換能器的聲學性能。

具體地，前室的容積確定聲換能器的上限共振頻率，因此確定其在高頻處的性能(事實上，聲換能器的操作頻帶必須低于空氣振蕩的共振頻率)。通常，前室的容積越小，在空氣振蕩的共振頻率移向更高頻率的范圍內換能器的上限截止頻率越高。

后室反而表現為受到壓縮的封閉容積，因此后室的容積越小，聲換能器的敏感度越低(事實上，其看上去像隔膜的變形被高剛度彈簧的動作阻礙)。因此，通常期望提供大尺寸的后室從而改進聲換能器的敏感度。

MEMS聲換能器的前室和/或后室的容積不僅取決于微機械感測結構1的配置，還取決于相關封裝的構造，即，全部或部分包圍聲換能器的半導體材料的裸片的、實現來自外部的電連接的容器、包裝或涂層。封裝被配置為不僅容納微機械感測結構1本身，并且還容納與其相關聯的讀取電子裝置，該讀取電子裝置通常提供為集成在半導體材料的相應裸片中的ASIC(專用集成電路)。

圖1通過示例方式示出了用于MEMS聲換能器的已知封裝解決方案，在這里由10指定為一個整體，其中容納有第一裸片11，其集成有微電機感測結構1，并且還容納有第二裸片12，其還包括集成有ASIC、電耦合至微電機結構1的半導體材料并且由13指定為一個整體。

在該解決方案中，第一裸片11和第二裸片12被并排耦合在封裝的襯底14上。第一裸片11和第二裸片12之間的電連接15通過引線鍵合技術提供在對應的接觸焊盤之間，由16指定為一個整體，同時適當的金屬化層和過孔(未詳細示出)在襯底14中提供用于向封裝的外部路由電信號。通過引線鍵合技術獲得的其它電連接17被提供在第二裸片12與襯底14的頂面之間，襯底14的頂面耦合至相同裸片11、12。

封裝的帽18也被耦合至襯底14，從而將第一裸片11和第二裸片12封閉在其內部。帽18可以由金屬或預先塑造的塑料制成，通過內部涂層金屬化層18a以便防止外部電磁信號的干擾(通過提供一種法拉第籠)。帽18具有開口19以實現從外部引入空氣流以及聲壓波。

電接觸元件(未示出)例如以導電平面或凸塊的形式被提供在襯底14的底部，用于鍵合以及電連接至外部印刷電路。

存在對MEMS聲換能器的組件施加的若干約束，這尤其會在其設計中導致問題，具體地在需要非常緊湊尺寸的情況下，例如，在便攜式應用的情況下。

為了減少橫向障礙物，在2011年6月30日以本申請人的名義提交的專利申請No.TO2011A000577中，已經提出了豎直堆疊的封裝結構，在圖2中由20表示并指示，包括第一復合襯底21和第二復合襯底22，其彼此堆疊并固定，其中每個襯底承載有MEMS聲換能器的相應裸片11、12。