專利名稱：微機(jī)械功能裝置、尤其揚(yáng)聲器裝置、以及相應(yīng)的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微機(jī)械功能裝置、尤其揚(yáng)聲器裝置、以及相應(yīng)的制造方法。
背景技術(shù)：
雖然也可以采用任意的微機(jī)械功能裝置，但是借助在硅基上的微機(jī)械揚(yáng)聲器裝置來解釋本發(fā)明以及其所基于的問題。與麥克風(fēng)封裝或壓力傳感器封裝相比，其中其必須在微小的構(gòu)造空間上提供至膜的介質(zhì)接入、前容積以及必要時(shí)的后容積，MEMS揚(yáng)聲器裝置的封裝尤其應(yīng)該提供一個(gè)合適的聲學(xué)窗口。在MEMS基礎(chǔ)上的揚(yáng)聲器通常由一個(gè)相對(duì)大的MEMS芯片組成，該MEMS芯片具有包含相應(yīng)膜的單體揚(yáng)聲器的一種結(jié)構(gòu)，其中相應(yīng)的膜可以通過相鄰設(shè)置的穿孔電極而在兩側(cè)偏轉(zhuǎn)。DE 10 2005 055 478 Al公開了用于接收和/或用于生成聲信號(hào)的一種微機(jī)械構(gòu)造，其位于至少部分圍繞該構(gòu)造的介質(zhì)中。該構(gòu)造具有一個(gè)基本封閉的并基本在該構(gòu)造第一側(cè)形成的膜，以及一個(gè)反元件和在與該第一側(cè)相對(duì)的側(cè)的第二側(cè)上所設(shè)置的封閉的襯底。該反元件設(shè)置在該膜與該襯底之間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微機(jī)械功能裝置、尤其揚(yáng)聲器裝置以及根據(jù)權(quán)利要求11所述的一種相應(yīng)的制造方法。

優(yōu)選的改進(jìn)參見相應(yīng)的從屬權(quán)利要求。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
基于本發(fā)明的想法是采用一種構(gòu)造和連接技術(shù)(AVT)，其基于的是在襯底上包覆材料(Umhuellmasse)中、尤其制模材料中嵌入至少一個(gè)電路芯片。該功能結(jié)構(gòu)被安裝在具有嵌入電路芯片的包覆材料上，并在與該包覆材料相對(duì)一側(cè)上在該功能結(jié)構(gòu)上安置覆蓋裝置比如薄膜。如此生成的結(jié)構(gòu)形式其特征在于，所需的結(jié)構(gòu)元件可以緊湊而造價(jià)合理地被連接。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在一個(gè)共同的襯底上功能結(jié)構(gòu)與分析電路(電路芯片)以及可能功能重要的其他元件諸如以電容器、電阻等形式的無源元件的一種經(jīng)濟(jì)的集成。作為嵌入技術(shù)不僅可以采用基于印制電路板制造的方法，而且還可以采用具有充滿或未充滿聚合物材料的包覆，比如以澆注法、噴注法或噴壓法。優(yōu)選的實(shí)施方式基于的是在批處理過程中利用合適的聚合物材料、比如制模材料(Moldmasse)而對(duì)電路芯片的包覆。結(jié)合導(dǎo)電構(gòu)造的制造而生成的大幅面襯底在標(biāo)準(zhǔn)流程中可以設(shè)置該功能結(jié)構(gòu)并與之相接觸。接著該功能結(jié)構(gòu)可以覆蓋對(duì)于特定的物理量比如聲或光可穿透的覆蓋裝置。在包覆材料中可以在成型過程中形成孔穴或凹陷，其比如為MEMS揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)的相應(yīng)揚(yáng)聲器的聲學(xué)有效面形成了聲學(xué)必要的后容積，或者其補(bǔ)充了在該MEMS揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)中所構(gòu)造的相應(yīng)后容積。由此還可以在揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)的MEMS制造中節(jié)省處理成本。通過本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)以下的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)樗鲭娐沸酒惭b在該功能結(jié)構(gòu)下面，所以覆蓋區(qū)相對(duì)于傳統(tǒng)的并排構(gòu)造而大大降低。在采用印制電路板襯底時(shí)在批處理方法中通過薄膜層壓尤其實(shí)現(xiàn)了機(jī)殼的覆蓋，如此使得不必實(shí)施順序的覆蓋過程(放置單個(gè)框架并層壓薄膜)。比如通過一種切割過程來進(jìn)行分離。這明顯降低了制造成本。通過在MEMS揚(yáng)聲器裝置情況下在機(jī)殼中提供大部分的后容積，可以降低在MEMS揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)情況下的芯片厚度。這降低了 MEMS揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)的制造成本，因?yàn)楸热?00 μ m芯片厚度的制溝槽過程比比如200 μ m芯片厚度的要貴。對(duì)此代替地，可以在揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)的MEMS芯片厚度不變的情況下造價(jià)合理地增大后容積。另外可以在同時(shí)最小可能的覆蓋區(qū)的情況下實(shí)現(xiàn)非常小的結(jié)構(gòu)高度，因?yàn)椴挥貌捎瞄g隔芯片就實(shí)現(xiàn)了堆疊。本發(fā)明可以應(yīng)用于大量的功能結(jié)構(gòu)比如CE應(yīng)用的揚(yáng)聲器(移動(dòng)無線電應(yīng)用、PDA、膝上電腦等)，那里需要極其造價(jià)合理的封裝并同時(shí)具有微小的結(jié)構(gòu)高度。其他的應(yīng)用領(lǐng)域是麥克風(fēng)、照相芯片、紅外傳感器、光學(xué)傳感器以及具有敏感構(gòu)造的通用微機(jī)械元件，其需要針對(duì)特定的物理量可穿透的窗口。


本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)下面參照附圖借助實(shí)施方式來解釋。其中 圖la)、b)示出了示意剖視圖，以解釋根據(jù)本發(fā)明一個(gè)第一實(shí)施方式的一種微機(jī)械揚(yáng)聲器裝置和一種相應(yīng)的制造方法；
圖2示出了一個(gè)示意剖視圖，以解釋根據(jù)本發(fā)明一個(gè)第二實(shí)施方式的一種微機(jī)械揚(yáng)聲器裝置和一種相應(yīng)的制造方法；以及
圖3示出了一個(gè)示意剖視圖，以解釋根據(jù)本發(fā)明一個(gè)第三實(shí)施方式的一種微機(jī)械揚(yáng)聲器裝置和一種相應(yīng)的制造方法。
具體實(shí)施例方式
在附圖中相同的參考符號(hào)表示相同的或功能相同的元件。圖la)，b)示出了示意剖視圖，以解釋根據(jù)本發(fā)明一個(gè)第一實(shí)施方式的一種微機(jī)械揚(yáng)聲器裝置和一種相應(yīng)的制造方法。在圖1a中示出了 MEMS揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)10，其具有夾在相應(yīng)框架100之間的多個(gè)揚(yáng)聲器9a、9b、9c。參考符號(hào)10a、IOb表不該MEMS揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)10的電端子。應(yīng)當(dāng)指出，圖1a僅示出了這種MEMS揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)10的一個(gè)小片段的剖面，并且實(shí)際這樣一個(gè)揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)由成百上千的大量單體揚(yáng)聲器組成。繼續(xù)參照?qǐng)Dlb，在根據(jù)第一實(shí)施方式來制造揚(yáng)聲器裝置時(shí)，首先提供襯底5，比如薄的印制電路板襯底，在該襯底上在上側(cè)施加布線裝置13a、13b、13c。該襯底5此外還具有通孔7a、7b，通孔把該襯底的上側(cè)O與襯底的下側(cè)U相連接，其中在通孔7a、7b中分別設(shè)置了電接觸裝置17a、17b比如焊球，通過接觸裝置可以從下側(cè)U來接觸揚(yáng)聲器裝置。接著，具有連接面30a、30b的電路芯片30在襯底5的上側(cè)O上與布線裝置13a、13b電和機(jī)械連接。同樣，電路芯片31以未示出的接觸面與該布線裝置13b、13c電和機(jī)械連接。接著借助制模材料15在該襯底5的上側(cè)O來進(jìn)行電路芯片30、31的改制模(Ummolden),其中在制模材料15的與襯底5相對(duì)的一側(cè)上形成空隙12a、12b、12c,其構(gòu)成了揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)10的后容積。在制模材料15中形成了電穿通接觸部11a、11b，其與布線裝置13a或13c電連接。該MEMS揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)10接著以連接區(qū)域10a、IOb朝下與制模材料15如此相連接，使得所述空隙12a、12b、12c構(gòu)成揚(yáng)聲器9a、9b、9c的后容積。在同一步驟中，連接面10a、IOb與穿通接觸部IlaUlb相連接，比如通過設(shè)置相應(yīng)的導(dǎo)電膠?？蚣?00也與制模材料15相粘合，以把揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)10與制模材料15相連接。然后在最后一個(gè)處理步驟中，為揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)10的聲輻射側(cè)設(shè)置作為覆蓋裝置的透聲薄膜20。如此制造的揚(yáng)聲器裝置接著可以借助電接觸裝置17a、17b與其他電子部件一起被鍵合到另一襯底上。圖2示出了一個(gè)示意剖視圖，以解釋根據(jù)本發(fā)明一個(gè)第二實(shí)施方式的微機(jī)械揚(yáng)聲器裝置和相應(yīng)的制造方法。在圖2的第二實(shí)施方式中，揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)10以電端子10a、10b由制模材料15而朝上指向地安裝到制模材料15上，比如通過相應(yīng)的粘合過程。在形成穿通接觸部IlaUlb之后，在制模材料15的與該襯底5相對(duì) 的上側(cè)形成鍵合面16a、16b。電端子10a、10b與鍵合面16a、16b的連接通過鍵合線14a或14b來進(jìn)行。在鍵合(Boden)所述鍵合線14a、14b之后進(jìn)行另一制模過程，其中鍵合線14a、14b和電端子10a、10b以及鍵合面16a、16b被完全改制模。該第二制模過程在揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)10上方設(shè)置了另一制模封裝15'的空隙，從而實(shí)現(xiàn)了無阻礙的聲輻射。接著在該實(shí)施例中以薄膜的形式在所述另一制模封裝15'上粘合該覆蓋裝置20。圖3示出了一個(gè)示意剖視圖，以解釋根據(jù)本發(fā)明一個(gè)第三實(shí)施方式的微機(jī)械揚(yáng)聲器裝置和相應(yīng)的制造方法。在該第三實(shí)施例中，在電端子10a、10b與鍵合面16a或16b之間設(shè)置鍵合線14a、14b之后，如結(jié)合圖2所述，不再設(shè)置其他的制模封裝，而是將向上開口的蓋21粘合到制模材料15上。這種蓋21可以由塑料和/或金屬制成。最后在該蓋的上側(cè)以薄膜20的形式粘合上該覆蓋裝置20。雖然本發(fā)明借助優(yōu)選實(shí)施例已進(jìn)行了闡述，但是其并不局限于此。所述的材料和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)尤其僅僅是示例的，并且并不局限于所解釋的例子。
權(quán)利要求
1.一種微機(jī)械功能裝置、尤其揚(yáng)聲器裝置，其具有 襯底(5)； 安置在該襯底(I)上的至少一個(gè)電路芯片(30，31); 包覆封裝(15)，在其中封裝有所述電路芯片(30，31)； 微機(jī)械功能結(jié)構(gòu)，尤其具有多個(gè)微機(jī)械揚(yáng)聲器(9a, 9b, 9c)的揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)(19),該揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)(19)安置在該包覆封裝(15)上；以及 與包覆封裝(15)相對(duì)地安置在該功能結(jié)構(gòu)、尤其微機(jī)械揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)(10)之上的覆蓋裝置(20)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)械功能裝置，其包含有具有多個(gè)微機(jī)械揚(yáng)聲器(9a, 9b, 9c)的揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)，其中該包覆封裝(15)具有與多個(gè)揚(yáng)聲器(9a，9b, 9c)相對(duì)應(yīng)的多個(gè)空隙(12a，12b, 12c)，并且其中該微機(jī)械揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)(19)安置在該包覆封裝(15)上，使得所述空隙(12a，12b, 12c)構(gòu)成了揚(yáng)聲器(9a，9b, 9c)的相應(yīng)的后側(cè)容積。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微機(jī)械功能裝置、尤其揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)，其中在該襯底(5)上在所述電路芯片(30，31)的一側(cè)上設(shè)置有布線裝置(13a，13b, 13c)，其與所述電路芯片(30，31)電接觸，并且其中該封裝(15)具有一個(gè)或多個(gè)電穿通接觸部(11a，lib),穿通接觸部把該布線裝置(13a，13b, 13c)與該功能結(jié)構(gòu)、尤其揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)(10)的相應(yīng)端子(10a, 10b)電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微機(jī)械功能裝置、尤其揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)，其中該功能結(jié)構(gòu)、尤其揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)(10)的端子(10a, IOb)直接鍵合到穿通接觸部(lla, Ilb)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微機(jī)械功能裝置、尤其揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)，其中該功能結(jié)構(gòu)、尤其揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)(10)的端子(10a, IOb)通過相應(yīng)的鍵合線(14a, 14b)鍵合到該鍵合面(16a, 16b)上，其中所述鍵合面設(shè)置在該包覆封裝(15)上與相應(yīng)的穿通接觸部(11a，lib)電接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微機(jī)械功能裝置、尤其揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)，其中在該包覆封裝(15)上設(shè)置了另一包覆封裝(15')，在該另一包覆封裝中封裝有鍵合線和鍵合面(16a，16b)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微機(jī)械功能裝置、尤其揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)，其中該覆蓋裝置(20)安置在所述另一包覆封裝(15' )上。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微機(jī)械功能裝置、尤其揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)，其中在該包覆封裝(15)上安置有開口的蓋裝置(21 )，在該蓋裝置上安置有該覆蓋裝置(20)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的微機(jī)械功能裝置、尤其揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)，其中該襯底(5)具有通孔(7a，7b)，所述通孔將包覆封裝的一側(cè)與相對(duì)側(cè)連接，并且其中在所述通孔(7a, 7b)中設(shè)置有相應(yīng)的電接觸裝置(17a，17b)，通過所述接觸裝置可以從與包覆封裝相對(duì)的一側(cè)來接觸該功能裝置、尤其揚(yáng)聲器裝置。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的微機(jī)械功能裝置、尤其揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)，其中該覆蓋裝置(20)是薄膜。
11.一種用于制造微機(jī)械功能裝置、尤其揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)的方法，其具有的步驟是 提供襯底(5)； 在該襯底上安置至少一個(gè)電路芯片(30，31)； 把所述電路芯片(30，31)封裝在包覆封裝(15)中； 把具有多個(gè)微機(jī)械揚(yáng)聲器(9a, 9b, 9c)的微機(jī)械功能結(jié)構(gòu)、尤其揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)(19)安置到該包覆封裝(15)上；以及 在該微機(jī)械功能結(jié)構(gòu)、尤其揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)(10)上方、與包覆封裝(15)相對(duì)地安置覆蓋裝置(20)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中該功能結(jié)構(gòu)具有包含多個(gè)揚(yáng)聲器(9a，9b,9c)的揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)(10)，其中該包覆封裝(15)具有與多個(gè)揚(yáng)聲器(9a，9b，9c)相對(duì)應(yīng)的多個(gè)空隙(12a, 12b, 12c),并且其中該微機(jī)械揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)(19)安置在該包覆封裝(15)上，使得所述空隙(12a，12b, 12c)構(gòu)成了揚(yáng)聲器(9a，9b, 9c)的相應(yīng)的后側(cè)容積。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其中在該襯底(5)上在電路芯片(30，31)—側(cè)上設(shè)置了布線裝置(13a，13b, 13c)，該布線裝置與所述電路芯片(30，31)電接觸，并且其中該包覆封裝(15)設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)電穿通接觸部(11a，11b)，所述穿通接觸部把該布線裝置(13a，13b, 13c)與該功能結(jié)構(gòu)、尤其揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)(10)的相應(yīng)端子(10a，10b)電連接。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中該功能結(jié)構(gòu)、尤其揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)(10)的相應(yīng)端子(10a, 10b)被直接鍵合到穿通接觸部(11a，lib)上。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中該功能結(jié)構(gòu)、尤其揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)(10)的相應(yīng)端子(10a, 10b)通過相應(yīng)的鍵合線(14a，14b)被鍵合到鍵合面(16a，16b)上，所述鍵合面設(shè)置在該包覆封裝(15)上與相應(yīng)的穿通接觸部(I la，I Ib)電接觸，并且其中在該包覆封裝(15)上設(shè)置有另一包覆封裝(15')，在該另一包覆封裝中封裝有鍵合線和鍵合面(16a，16b)。
全文摘要
本發(fā)明提供了微機(jī)械功能裝置、尤其揚(yáng)聲器裝置和相應(yīng)的制造方法。該功能裝置、尤其揚(yáng)聲器裝置包含有襯底(5)、至少一個(gè)安置在該襯底(1)上的電路芯片(30，31)、其中封裝有所述電路芯片(30，31)的包覆封裝(15)、微機(jī)械功能結(jié)構(gòu)、尤其設(shè)置在該包覆封裝(15)上具有多個(gè)微機(jī)械揚(yáng)聲器(9a,9b,9c)的揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)(19)、以及與封裝(15)相對(duì)地安置在該功能結(jié)構(gòu)、尤其微機(jī)械揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)(10)之上的覆蓋裝置(20)。
文檔編號(hào)B81B7/00GK103052011SQ20121038574
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者R.埃倫普福特, M.布呂恩德爾, A.格拉希, C.萊嫩巴赫, S.克尼斯, A.法伊, U.肖爾茨 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司