專利名稱：微機電麥克風模塊與制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種微機電(MEMS)麥克風模塊與制作方法，特別是有關(guān)于 一種增加后聲腔體積的微機電麥克風模塊與其制作方法。
背景技術(shù)：
在配備麥克風的集成電路器件產(chǎn)品方面，對微機電麥克風的需求有擴大的 趨勢。舉例說，目前全球手機廠商的傾向上，除了通話必需的麥克風需求外， 為攝影功能另外再配備一麥克風，以符合實際使用上的方便。此方面的設(shè)計， 目前也慢慢出現(xiàn)在采用微硬盤或閃速存儲器(flash memory)的攜帶型音頻和數(shù) 字相機產(chǎn)品上，因此微機電麥克風未來有可能在上述的應用領(lǐng)域具有可觀的市 場占有率。
微機電麥克風不僅厚度薄、體積小，還可通過回流焊接(solderreflow)進行 表面粘著方法，可有效地減少組裝成本。因此面對手機等要求體積小與成本低 的需求，機電麥克風正在逐步地占領(lǐng)原有電容式麥克風(ECM, Electric Condenser Microphone)的市場，另外由于微機電麥克風有低耗電量(160uA)的 先天優(yōu)勢，其耗電量約為電容式麥克風的1/3而已，對于有限儲電量的手機而 言，省電的優(yōu)點也是促使微機電麥克風取代電容式麥克風一個顯著的推動力。
請參圖1A至圖1B所示，美國專利公開號為US 20050185812采用在承載 基材ll與其相對微機電麥克風芯片12的中央震動薄膜13相對位置處，以一 向下掏空且不穿透承載基材11的方式，來定義麥克風封裝的后聲腔體積14， 除此之外，再配合夾板粘合工藝的印刷電路板的承載基材在夾板的中間夾層， 以孔洞15的形式來作夾層粘合且夾層孔洞15區(qū)域與承載基材11掏空的區(qū)域 相重疊，以作為后聲腔體積14的延伸并實現(xiàn)加大后聲腔體積14的目的。以一 般的微機電麥克風模塊設(shè)計來看， 一般微機電麥克風的芯片大小尺寸大約為 2.0 X 2.0 mm，且聲波震動感應薄膜的直徑區(qū)域約為1.0 mm，另外以一個 Q.2 0.3mm厚度的承載基材，其中間可能的夾層空洞厚度大約為0.07mm左右，上述專利的結(jié)構(gòu)，其后聲腔體積是承載基材上，以聲波震動感應薄膜的直 徑區(qū)域往下延伸且不穿透承載基材為范圍。 一般而論，實際承載基材的夾板壓 合工藝中，中間層的孔洞厚度不易控制使其具備均一性，且以聲波震動感應薄 膜的直徑區(qū)域下可延伸的深度，受承載基材的厚度所限制，其可形成的空間有 限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種微機電麥克風模塊，包含 一承載基材具有一聲波注入孔； 一微機電麥克風芯片具有一聲波感測機制區(qū)，聲波感測機制區(qū)固定于承載基材 上，作為聲波感測單元； 一塑膠體包覆除微機電麥克風芯片上表面之外的承載 基材的上方所有器件，且形成微機電麥克風模塊的外在結(jié)構(gòu)主體；以及一標簽 件與塑膠體的外表面粘合，以作為后共振腔體積。
本發(fā)明中，其承載基材的聲波注入孔為垂直通孔或階梯通孔。
本發(fā)明中，其標簽件在相對應下方的微機電麥克風芯片的范圍處更包含至 少一圓形、多邊形或其他不規(guī)則形狀的通孔。
本發(fā)明中，其標簽件的通孔排列為陣列或交錯陣列地輻射分布或任意分 布；而標簽件的單一通孔的直徑或長邊直徑小于或等于微機電麥克風芯片的邊 長；其標簽件的單一通孔的位置可在相對應下方的微機電麥克風芯片的范圍的 幾何中心或任意位置處。
本發(fā)明提供一種微機電麥克風芯片組件的制作方法，其步驟包含提供具
有多個微機電麥克風芯片的一微機電麥克風硅片，其具有多條芯片分割切割
線、 一主動面與一背面；以一UV膠著劑緊貼一透明的臨時蓋板于微機電麥克
風硅片的背面中心；臨時蓋板上表面形成多條溝槽，并對應于每一芯片分割切
割線；填滿一犧牲材料于溝槽空間；運用曝光顯影工藝形成多條犧牲層；以及
切割溝槽以形成多個微機電麥克風芯片組件，使每一個微機電麥克風芯片組件
的臨時蓋板形成一后聲腔蓋板，且于四周留有由犧牲材料所形成的一置換層。
本發(fā)明提供一種微機電麥克風模塊的制作方法，包含提供一承載基材， 其具有多個單位的焊墊與多個對應的聲波注入孔，再固定并電性耦接上述微機
電麥克風芯片組件的工藝的微機電麥克風芯片組件及其應用的集成電路器件 于承載基材上；在封裝模具內(nèi)形成塑膠體以包覆集成電路器件，并圍繞機電麥克風芯片組件與其后聲腔蓋板的側(cè)面；移除后聲腔蓋板四周的置換層；移除后 聲腔蓋板形成一后共振腔體積的空間；接合一標簽件于塑膠體外表面，使與原 先后聲腔蓋板所在的空間形成封閉的一后共振腔體積；以及切割承載基材與塑 膠體形成單一微機電麥克風模塊。
本發(fā)明所具備的有益效果為由于本發(fā)明中最后的后聲腔體積，可由制作
工藝中的臨時蓋板的厚度來決定，且厚度的增加是可容易且明確地被確定的， 有別于現(xiàn)有技術(shù)的不可超過承載基材厚度的設(shè)計限制，且該現(xiàn)有技術(shù)無法完全 掌控的承載基材的夾層孔洞厚度均一性設(shè)計方面，本發(fā)明有其相對優(yōu)勢。另一 方面，由于本發(fā)明的后聲腔體積的延伸基底，為整個微機電麥克風芯片的面積 大小，能更有效率地增加微機電麥克風模塊的后聲腔體積。
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的 限定。


圖1A至圖1B所示為現(xiàn)有技術(shù)的加大后聲腔體積的微機電麥克風模塊示意
圖2A至圖2E所示為本發(fā)明微機電麥克風芯片組件的制作方法實施例的結(jié) 構(gòu)流程示意圖3A至圖3F所示為本發(fā)明微機電麥克風模塊的制作方法實施例的結(jié)構(gòu)流 程示意圖4所示為本發(fā)明微機電麥克風模塊實施例的剖視圖； 圖5所示為圖4實施例的標簽件開設(shè)通孔實施例的剖視圖； 圖6所示為本發(fā)明微機電麥克風模塊另一實施例的剖視圖；以及 圖7所示為本發(fā)明微機電麥克風模塊第三實施例的剖視圖。 其中，附圖標記
11 承載基材
12 微機電麥克風芯片
13 震動薄膜
14 后聲腔體積
15 孔洞20微機電麥克風芯片組件
21機電麥克風硅片
211主動面
212背面
22微機電麥克風芯片
2201芯片上表面
2202芯片下表面
221聲波感測機制區(qū)
222凹穴
23UV膠著劑
24臨時蓋板
241后聲腔蓋板
25溝槽
26犧牲材料
261置換層
30承載基材
301焊墊
302聲波注入孔
31集成電路器件
32底部填膠
40塑膠體
50后共振腔體積
60，60a,60b 標簽件601a，601b 底部凹孔602頂部表面
61通孔
62標簽注記
70微機電麥克風模塊
具體實施例方式
為使對本發(fā)明的目的、構(gòu)造、特征、及其功能有進一步的了解，茲配合實 施例詳細說明如下。
請參閱圖2A至圖2E所示為本發(fā)明微機電麥克風芯片組件的制作方法實 施例的結(jié)構(gòu)流程示意圖。其微機電麥克風芯片組件20制作方法歩驟包含提 供具有多個微機電麥克風芯片22的一微機電麥克風硅片21，其具有一主動面 211與一背面212;以一 UV膠著劑23緊貼一透明的臨時蓋板24于微機電麥 克風硅片21的背面212中心(如圖2A);在臨時蓋板24上表面對應于每一微 機電麥克風芯片外圍形成多條溝槽25(如圖2B);繼而填滿一犧牲材料26于溝 槽25空間(如圖2C);運用曝光顯影工藝，使犧牲材料26形成多條犧牲層；以 及對正溝槽25切割以形成多個微機電麥克風芯片組件20(如圖2D及圖2E)， 其切割刀的切割寬度應小于每一溝槽25的寬度，以使每一個微機電麥克風芯 片組件20的臨時蓋板24所形成的后聲腔蓋板241的四周區(qū)域仍留有由犧牲材 料26所構(gòu)成的置換層261。
上述圖2E所公開的微機電麥克風芯片組件20，其結(jié)構(gòu)包含 一微機電麥 克風芯片22，其具有一芯片上表面2201與一芯片下表面2202，芯片上表面 2201具有聲波感測機制區(qū)221的聲波感測部，芯片下表面2202上具有一凹穴 222的凹洞結(jié)構(gòu)；以及一混載后聲腔蓋板組件，其包含一后聲腔蓋板241與一 置換層261，且置換層261環(huán)繞在后聲腔蓋板241四周，其混載后聲腔蓋板組 件與微機電麥克風芯片22的芯片下表面2202結(jié)合，且與聲波感測機制區(qū)221 的聲波感測部及微機電麥克風芯片22定義出一封閉空間。
請繼續(xù)參照圖3A至圖3F，所示為本發(fā)明微機電麥克風模塊的制作方法實 施例的結(jié)構(gòu)流程示意圖。其運用上述微機電麥克風芯片組件20，將其固定于 具有多個單位的焊墊301與多個對應的聲波注入孔302的一承載基材30上， 并同樣固定與其配合應用的集成電路器件31;電性耦接微機電麥克風芯片組 件20的芯片上表面2201與集成電路器件31于承載基材30，其電性耦接的方 法可應用覆晶接合及底部填膠技術(shù)進行；在封裝模具(圖中未示出)內(nèi)形成保護 塑膠體40以包覆集成電路器件31并圍繞機電麥克風芯片組件20與其后聲腔 蓋板241的側(cè)面區(qū)域；應用蝕刻制作工藝移除后聲腔蓋板241四周的置換層 261;照射UV光減除粘結(jié)臨時蓋板UV膠著劑23的黏性，以移除后聲腔蓋板241形成一后共振腔體積50的空間；接合一標簽件60于塑膠體40外表面， 使與原先后聲腔蓋板241所在的空間形成封閉的一后共振腔體積50;以及切 割承載基材30與塑膠體40而形成單一的微機電麥克風模塊70。
上述實施例中，其標簽件60上表面更包含形成標簽注記62，且標簽注記 62使用鐳射、印刷、腐蝕、沖模、打印或轉(zhuǎn)印工藝；又，標簽件60下表面與 塑膠體40的外表面的接合方式采用粘膠加熱融合或加熱硬化工藝；其標簽件 60組成材料選自純金屬、純非金屬及復合材料所組成的組群。
上述實施例中，其塑膠體40外表面位置可高于微機電麥克風芯片22的芯 片下表面2202，而其塑膠體40 —體樹脂轉(zhuǎn)移成型或圍壩/填充的液態(tài)點膠法形 成。
請參照圖4所示為本發(fā)明微機電麥克風模塊實施例的剖視圖。其結(jié)構(gòu)包 含 一承載基材30具有多個焊墊301及一聲波注入孔302，聲波注入孔302 可為垂直通孔或階梯通孔； 一微機電麥克風芯片22以其芯片上表面2201覆晶 接合后，填入底膠，使之接合于承載基材30上，該芯片上表面2201并具有一 聲波感測機制區(qū)221，相對于感測機制區(qū)221另一側(cè)的芯片下表面2202具有 一凹穴222，凹穴222并對應于聲波注入孔302位置，以作為聲波感測單元； 一塑膠體40包覆上述承載基材30的上方所有器件(包含集成電路器件31)，但 不包括微機電麥克風芯片22的芯片下表面2202，以形成微機電麥克風模塊70 的外在結(jié)構(gòu)主體； 一標簽件60與塑膠體40的外表面粘合形成后共振腔體積 50。
上述實施例中，標簽件60在相對應下方的微機電麥克風芯片22的范圍處 更包含至少一通孔61 (如圖5所示)，標簽件60的單一通孔61的直徑或長 邊直徑小于或等于微機電麥克風芯片22的邊長，其通孔61可為圓形、多邊形 或其他不規(guī)則形狀，其排列方式可為陣列或交錯陣列地輻射分布或是任意分 布。
請參照圖6所示，相對于上述圖4的實施例，其標簽件60a具有一底部凹 孔601a，在標簽件60a貼合于塑膠體40的頂面時，其底部凹孔601a并對應于 聲波感測機制區(qū)221位置。
請繼續(xù)參照圖7所示，微機電麥克風模塊的另一實施例，其結(jié)構(gòu)包含一 具有多個焊墊301及一聲波注入孔302的承載基材30， 一微機電麥克風芯片
1022以其芯片上表面2201以覆晶接合并填入底膠后固定于承載基材30，微機電 麥克風芯片22具有一聲波感測機制區(qū)221，并相對于聲波感測機制區(qū)221另 一側(cè)具有一凹穴222，以作為聲波感測單元， 一標簽件60b，其固設(shè)于微機電 麥克風芯片22的芯片下表面2202，標簽件60b具有一底部凹孔601b，其底部 凹孔601b正對于聲波感測機制區(qū)221，以及一塑膠體40,其包覆承載基材30 的表面上方所有器件且曝露出標簽件60b頂部表面602。
當然，本發(fā)明還可有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情 況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應的改變和變形，但這 些相應的改變和變形都應屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1. 一種微機電麥克風模塊，其特征在于，該微機電麥克風模塊包含一承載基材，其具有多個焊墊及一聲波注入孔；一微機電麥克風芯片，其具有一芯片上表面與一芯片下表面，該芯片上表面覆晶接合于該承載基材，且該芯片上表面具有一聲波感測機制區(qū)，并相對于該聲波感測機制區(qū)另一側(cè)的芯片下表面具有一凹穴，以作為聲波感測單元；一塑膠體，其包覆除了該微機電麥克風芯片的該芯片下表面之外的承載基材的上方所有器件，且形成該微機電麥克風模塊的外在結(jié)構(gòu)主體；以及一標簽件，其與該塑膠體的外表面粘合，以作為后共振腔體積。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機電麥克風模塊，其特征在于，該標簽件更具 有一底部凹孔對應于該聲波感測機制區(qū)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機電麥克風模塊，其特征在于，該標簽件在相 對應下方的該微機電麥克風芯片的范圍處更包含至少一通孔。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的微機電麥克風模塊，其特征在于，該標簽件的該 通孔為圓形、多邊形或其他不規(guī)則形狀。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的微機電麥克風模塊，其特征在于，該標簽件的該 通孔的排列為陣列或交錯陣列地輻射分布或任意分布。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的微機電麥克風模塊，其特征在于，該標簽件的單一通孔的直徑或長邊直徑小于或等于該微機電麥克風芯片的邊長。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的微機電麥克風模塊，其特征在于，該標簽件的單 一通孔的位置可在相對應下方的該微機電麥克風芯片的范圍的幾何中心。
8. —種微機電麥克風模塊，其特征在于，該微機電麥克風模塊包含 一承載基材，其具有多個焊墊及一聲波注入孔；一微機電麥克風芯片，其具有一芯片上表面與一芯片下表面，該芯片上表 面覆晶接合于該承載基材，且該芯片上表面具有一聲波感測機制區(qū)，并相對于 該聲波感測機制區(qū)另一側(cè)芯片下表面具有一凹穴，以作為聲波感測單元；一標簽件，其固設(shè)于該微機電麥克風芯片的該芯片下表面，該標簽件具有 一底部凹孔對正于該聲波感測機制區(qū)；以及一塑膠體，其包覆該承載基材的上方所有器件且曝露出該標簽件的該頂部表面。
9. 一種微機電麥克風芯片組件，其特征在于，包含一微機電麥克風芯片，其具有一芯片上表面與一芯片下表面，該芯片上表 面具有一聲波感測部，該芯片下表面上具有一凹洞結(jié)構(gòu)；以及一混載后聲腔蓋板組件，其包含一后聲腔蓋板與一置換層，且該置換層環(huán) 繞在該后聲腔蓋四周，該混載后聲腔蓋板組件與該微機電麥克風芯片的該芯片 下表面結(jié)合，且與該聲波感測部及該麥克風芯片定義出一封閉空間。
10. —種微機電麥克風芯片組件的制作方法，其特征在于，其步驟包含提供具有多個微機電麥克風芯片的一微機電麥克風硅片芯片，其具有多條 芯片分割切割線、 一主動面與一背面-，以一 uv膠著劑緊貼一透明的臨時蓋板于該微機電麥克風硅片芯片的該 背面中心；形成多條溝槽于該臨時蓋板上表面，該溝槽對應于每一該微機電麥克風硅 片的該芯片分割切割線；填滿一犧牲材料于該溝槽空間；運用曝光顯影工藝，使該犧牲材料形成多條犧牲層；以及 切割該溝槽以形成多個微機電麥克風芯片組件，其切割寬度小于每一該溝 槽的寬度，使每一個該微機電麥克風芯片組件的該臨時蓋板形成一后聲腔蓋 板，且于該后聲腔蓋板四周留有由該犧牲材料所形成的一置換層。
11. 一種微機電麥克風模塊的制作方法，其特征在于，包含 提供一承載基材，其具有多個單位的焊墊與多個對應的聲波注入孔； 提供一微機電麥克風芯片組件，該微機電麥克風芯片組件包含一微機電麥克風芯片及一混載后聲腔蓋板組件，該微機電麥克風芯片具有一芯片上表面與 一芯片下表面，該芯片上表面具有一聲波感測部，該芯片下表面上具有一凹洞 結(jié)構(gòu)，該混載后聲腔蓋板組件包含一后聲腔蓋板與一置換層，且該置換層環(huán)繞 在該后聲腔蓋四周，該混載后聲腔蓋板組件與該微機電麥克風芯片的該芯片下 表面結(jié)合，且與該聲波感測部及該麥克風芯片定義出一封閉空間；應用覆晶接合及底部填膠工藝固定并電性耦接該微機電麥克風芯片組件 的該芯片上表面及至少一集成電路器件于該承載基材上；于封裝模具內(nèi)形成塑膠體以包覆該集成電路器件，并圍繞該機電麥克風芯片組件與其該后聲腔蓋板的側(cè)面；移除該后聲腔蓋板四周的置換層；照射UV光減除該UV膠著劑的粘性，以移除該后聲腔蓋板形成一后共振 腔體積的空間；接合一標簽件于該塑膠體外表面，使與原先該后聲腔蓋板所在的空間形成 封閉的一后共振腔體積；以及切割該承載基材與該塑膠體形成單一微機電麥克風模塊。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的微機電麥克風模塊的制作方法，其特征在于， 該標簽件上表面更包含形成標簽注記，且該標簽注記使用鐳射、印刷、腐蝕、 沖模、打印或轉(zhuǎn)印工藝。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的微機電麥克風模塊的制作方法，其特征在于， 該標簽件下表面與該塑膠體的外表面的接合方式采用粘膠加熱融合或加熱硬 化工藝。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的微機電麥克風模塊的制作方法，其特征在于， 該標簽件組成材料選自純金屬、純非金屬及復合材料所組成的組群。
15. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的微機電麥克風模塊的制作方法，其特征在于， 該塑膠體以一體樹脂轉(zhuǎn)移成型或圍壩/填充的液態(tài)點膠法形成。
全文摘要
本發(fā)明公開一種微機電麥克風模塊與制作方法，通過調(diào)配現(xiàn)有的塑膠封裝結(jié)構(gòu)中，所暫時設(shè)置的透明的臨時蓋板的厚度尺寸，在塑膠保護體的模成型工藝后，以UV光照射而降低臨時蓋板與微機電聲波感測芯片背面的粘著性，接著移除臨時蓋板后，其所留下的空間即為微機電麥克風的主要后聲腔體積來源，最后在塑膠保護體的上方覆蓋一標簽件，以定義出整個后聲腔體積并形成一封閉的后聲腔體積。上述制作方法中的后聲腔體積大小為整個微機電麥克風芯片的面積大小，并可定義其后聲腔體積。
文檔編號H04R19/01GK101459866SQ20071019597
公開日2009年6月17日 申請日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者朱俊勛, 鄭木海, 陳榮泰 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院