半導體集成設備以及電子設備的制造方法

半導體集成設備以及電子設備的制造方法
【專利摘要】本公開的實施方式涉及半導體集成設備以及電子設備。該半導體集成設備(51、81；91)包括：封裝體(50)，限定內部空間(8)并且具有與封裝體(50)外部的環境聲學連通的聲進入開口(28；98b)；MEMS聲換能器(21)，容納在內部空間(8)中，并且設置有面向聲進入開口(28；98b)的聲學室(6)；以及過濾模塊(52；82；96)，過濾模塊設計成阻止具有比過濾尺寸(d1；dMAX)更大的尺寸的污染顆粒的通過，并且設置在MEMS聲換能器(21)與聲進入開口(28；98b)之間。過濾模塊在聲進入開口(28；98b)與聲學室(6)之間限定至少一個直接聲學路徑。
【專利說明】
半導體集成設備以及電子設備
技術領域
[0001]本實用新型涉及用于聲學應用的具有污染防護元件的半導體集成設備以及電子設備。特別地，半導體集成設備包括MEMS聲換能器，而污染防護元件為適于保護MEMS聲換能器免受灰塵的過濾器。
【背景技術】
[0002 ]已知，MEMS (微機電系統)類型的聲換能器(特別是麥克風)包括:薄膜敏感結構，設計成將聲壓波轉換成電氣量(例如電容性變化)；以及讀取電子裝置，設計成在所述電量上執行適當的處理操作(其中的放大和過濾操作)，用于供應表示所接收的聲壓波的電輸出信號(例如電壓)。在其中采用電容檢測原理的情況下，微機電敏感結構通常包括作為隔膜或薄膜獲得的移動電極，該移動電極設置成面向固定電極，用于提供電容可變的檢測電容器的極板。移動電極通過其第一(總體上為外圍)部分而錨定至結構層，而其第二部分(總體上為中央部分)響應于由入射聲壓波施加的壓力而自由移動或彎曲。移動電極和固定電極因此提供電容器，并且構成移動電極的薄膜的彎曲導致電容根據待檢測的聲學信號而變化。
[0003]參照圖1，呈現了聲換能器設備19。聲換能器設備19包括第一裸片21，該第一裸片集成了設置有薄膜2的MEMS結構I，薄膜為移動的且由導電材料形成，該薄膜面向剛性板3(剛性板意味著相對于相反為柔性的薄膜2而言是相對剛性的)。剛性板3包括面向薄膜2的至少一個導電層，使得薄膜2和剛性板3形成電容器的相向極板。
[0004]在使用時響應于入射聲壓波而經歷變形的薄膜2至少部分地懸置在結構層5之上并且直接面向腔體6，該腔體通過在結構層5的后表面5b中形成溝槽來獲得(后部5b與相同結構層5的前表面5a相對，設置在薄膜2的附近)。
[0005]MEMS結構I與由半導體材料制成的另一裸片22—起容納在封裝體20的內部腔體8中，該另一裸片集成了處理電路或者ASIC(專用集成電路)22’JSIC 22’通過電導體25’而電耦合至MEMS結構I，該電導體連接第一和第二裸片21、22的相應焊盤26’。第一和第二裸片21、22并排耦合在封裝體20的基板23上。第一裸片21在結構層5的后表面5b處例如通過粘附層耦合至基板23。類似地，第二裸片22也在其后表面22b處耦合至基板23 oASIC 22 ’設置在第二裸片22的與后表面22b相對的前表面22a上。
[0006]在基板23中設置有適當的金屬化層和過孔(未詳細示出)，用于將電信號路由至封裝體20的外部。使用接線鍵合技術獲得的另一電連接部25”設置在第二裸片22的焊盤26”與基板23的相應焊盤26”之間。
[0007]進一步耦合至基板23的是封裝體20的蓋27，蓋27包圍第一和第二裸片21、22。所述蓋可由金屬或預模制塑料制成。
[0008]例如成導電焊區(conductive land)形式的電連接元件29設置在基板23的下側(向外暴露的一側)，用于焊接和電連接至印刷電路板。
[0009]基板23進一步具有貫通開口或孔28，該貫通開口或孔將第一裸片21的腔體6設置成與封裝體20外部的環境流體連通。貫通開口 28(下文稱為“聲音端口”)實現來自封裝體20外部的空氣流以及聲壓波的引入，空氣流和聲壓波在撞擊在薄膜2上時使其發生偏轉。
[0010]已知，聲換能器的靈敏度取決于MEMS結構I的薄膜2的機械特性，并且進一步取決于薄膜2以及剛性板3的組裝。此外，由腔體6形成的聲學室的容量直接影響聲學性能，從而確定了聲換能器的共振頻率。
[0011]因此，對MEMS聲換能器的組裝施加了多種約束，這使得其設計特別成問題，特別是在其中要求尺寸極其緊湊的情況下(例如在便攜式應用的情況下)。
[0012]為了保護腔體6和薄膜2至少部分地免受可能穿過貫通開口28從而減少腔體6的有用尺寸并且因此損害聲換能器的性能的灰塵和/或水和/或其他碎肩，已知提供位于封裝體20外部且面向聲音端口 28(與其相距一定距離)的過濾器(僅僅在圖1中示意性示出并且以參考標號30表示)。該過濾器30例如耦合至容納封裝體20的便攜式設備(例如移動電話)的保護殼。
[0013]特別地，在便攜式應用的情況下，封裝體20以如下方式容納在便攜式設備自身的保護殼內，該方式使得聲音端口 28進而面向通過過濾器30自身的插入而穿過便攜式設備的保護殼制成的相應貫通開口或孔。當前使用的過濾器手動安裝在便攜式設備的保護殼上，并且因此相對于真實操作需求而呈現出過大的尺寸，所述需求是顯然除了保護薄膜2和剛性板3之外還排他地保護腔體6。
[0014]此外，過濾器30防止污染顆粒通過穿過便攜式設備的保護殼制成的孔進入，但是沒有解決源自于來自各種源的灰塵或其他碎肩的顆粒(例如考慮到保護殼的不完美氣密性封閉)的污染。特別地，已知類型的過濾器對于在中間制造和組裝步驟期間(即在便攜式設備中的封裝體的組裝步驟期間)對污染物的防護完全是不起作用的。
【實用新型內容】
[0015]本實用新型的目的是提供對先前描述問題的解決方案。
[0016]根據本公開的一個方面，提供了一種半導體集成設備，包括:
[0017]封裝體，具有共同限定所述封裝體的內部空間的基部元件和覆蓋元件，所述基部元件具有與所述封裝體外部的環境聲學連通的聲進入開口；以及
[0018]MEMS聲換能器，容納在所述封裝體的內部空間中，并且設置有面向所述聲進入開口的聲學室，
[0019]所述半導體集成設備還包括過濾模塊，所述過濾模塊適于阻止具有比過濾尺寸更大尺寸的污染顆粒的通過，所述過濾模塊設置在所述MEMS聲換能器與所述聲進入開口之間，所述過濾模塊在所述聲進入開口與所述聲學室之間形成至少一個直接聲學路徑。
[0020]優選地，所述過濾尺寸介于ΙΟμπι與35μπι之間。
[0021]優選地，所述過濾模塊包括過濾織物，所述過濾織物具有根據圖案交織的多條線，所述圖案限定具有等于所述過濾尺寸的最大尺寸的貫通開口。
[0022]優選地，所述基部元件包括第一基板和第二基板，所述第一基板具有貫穿所述第一基板的整個厚度延伸的所述聲進入開口，所述第二基板具有貫穿所述第二基板的整個厚度延伸的孔，所述過濾織物在所述第一基板與第二基板之間集成在所述基部元件中，
[0023]其中，所述第一基板、所述第二基板、以及所述過濾織物以如下方式耦合在一起，使得所述聲進入開口與所述孔借助所述過濾織物的所述貫通開口而彼此直接聲學連接。
[0024]優選地，所述過濾模塊包括設置有相應的第一窗口和第二窗口的第一支撐板和第二支撐板，所述過濾織物以如下方式設置在所述第一支撐板與所述第二支撐板之間，使得所述第一窗口和所述第二窗口暴露所述過濾織物的相同貫通開口，
[0025]并且其中，所述過濾模塊完全容納在所述封裝體的所述內部空間中，使得所述貫通開口直接面向所述聲學室和所述聲進入開口，因此限定用于通過所述第二窗口、所述第一窗口以及所述貫通開口從所述聲進入開口傳播至所述聲學室的聲波的直接聲學路徑。
[0026]優選地，所述過濾模塊設置成具有多個貫通開口的半導體材料的薄膜的形式，
[0027]所述過濾模塊完全容納在所述封裝體的所述內部空間中，使得所述貫通開口直接面向所述聲學室和所述聲進入開口，因此限定用于通過所述貫通開口從所述聲進入開口傳播至所述聲學室的聲波的直接聲學路徑。
[0028]優選地，所述貫通開口具有蜿蜒輪廓。
[0029]優選地，所述MEMS聲換能器包括結構層，所述結構層具有前表面和后部分，在所述前表面上設置有由于聲波而彎曲的薄膜，所述聲學室從所述后部分穿過所述結構層延伸直到所述聲學室到達所述薄膜;并且其中所述結構層的所述后部分耦合至所述過濾模塊并且經由所述過濾模塊而耦合至圍繞所述聲進入開口的所述基部元件的內壁。
[0030]優選地，所述封裝體進一步在所述內部空間中容納集成有第一ASIC電子電路的第二裸片，所述第一 ASIC電子電路功能性地耦合至所述MEMS聲換能器，用于根據由所述MEMS聲換能器通過所述直接聲學路徑接收的聲壓波來接收和處理由所述MEMS聲換能器轉換的信號。
[0031]優選地，所述過濾模塊沿著所述直接聲學路徑為疏水性的。
[0032]根據本公開的另一方面，提供了一種電子設備，包括根據如上所述的任意一種集成設備，所述電子設備在包括以下項的組中選擇:移動電話、PDA、筆記本電腦，錄音器、具有錄音能力的音頻文件讀取器、可視游戲控制臺、以及水聽器。
[0033]根據本公開的各個實施方式，可以減少空間的占用并且在單個封裝體內提供具有過濾功能的完整系統。
【附圖說明】
[0034]為了更好地理解本實用新型，現在僅僅以非限制性示例的方式并且參照附圖描述本實用新型的優選實施例，附圖中:
[0035]-圖1示出了根據已知類型實施例的包括MEMS聲換能器的半導體集成設備與其封裝體的示意性截面圖；
[0036]-圖2示出了根據本實用新型一個實施例的包括MEMS聲換能器的半導體集成設備與其封裝體的示意性截面圖；
[0037]-圖3A和圖3B示出了根據本實用新型一個實施例的能夠耦合至圖2的半導體集成設備的一部分的過濾模塊的透視圖；
[0038]-圖4示出了屬于圖3A和圖3B的過濾模塊的過濾器的放大細節；
[0039]-圖5A-圖5C以截面示出了用于制造圖3A和圖3B的過濾模塊的步驟；
[0040]-圖6示出了根據本實用新型另一實施例的包括MEMS聲換能器的半導體集成設備與其封裝體的示意性截面圖；
[0041]-圖7示出了根據相應實施例的能夠耦合至圖6的半導體集成設備的一部分的過濾豐旲塊;
[0042]-圖8示出了根據本實用新型另一實施例的包括MEMS聲換能器的半導體集成設備與其封裝體的示意性截面圖；以及
[0043]-圖9示出了包括根據圖2、圖6和圖9的實施例中的任一實施例的半導體集成設備的電子設備。
【具體實施方式】
[0044]圖2以截面圖示出了根據本公開一個方面的聲換能器設備51。參照圖2描述的聲換能器設備51與圖1的聲換能器設備19共同的元件以相同參考標號表示，并且不再描述。
[0045]更詳細而言，圖2的聲換能器設備51包括封裝體50，該封裝體由基板23和由覆蓋元件27形成。覆蓋元件27具有大致杯狀構形并且耦合至基板23以形成封裝體50的腔體或內部空間8。貫穿基板23的整個厚度制造的是貫通開口 28，該貫通開口設計成將第一裸片21的腔體6設置成與封裝體50的外部環境聲學連通。在下文中，貫通開口 28也稱為“聲音端口”，而第一裸片21的腔體6也將稱為“聲學室”。此外，術語“聲學連通”這里以“直接聲學連通”的意思使用，含義是一般聲波或聲壓波僅僅使用空氣(或者可能的氣體、或氣體混合物，從聲音傳播的角度來講是等同的)作為傳播媒介而在所考慮的環境中傳播。
[0046]聲學室6的延伸(沿著水平面xy)大于聲音端口28的延伸(再次沿著水平面xy)，使得聲音端口 28將完全與聲學室6連通，而不直接進入封裝體50的內部空間8。
[0047]根據本公開的一個方面，第一裸片21的聲學室6通過過濾模塊52而排他地與聲音端口 28聲學連通，過濾模塊52設置在聲音端口 28與第一裸片21的聲學室6之間。
[0048]容納MEMS結構I的第一裸片21設置在過濾模塊52的頂側52a上，特別是以聲學室6直接面向過濾模塊52的方式。因此，過濾模塊52形成用于來自封裝體50外部環境的灰塵和/或污染顆粒朝向聲學室6進入的阻礙。過濾模塊52具有多個貫通開口，使得空氣流和聲波不會由于過濾模塊52自身的存在而受到中斷或明顯退化。因此確保了聲學室6朝向封裝體5外部的聲學連通。
[0049]基板23例如由多層結構構成，該多層結構由通過一個或多個電介質層(例如由雙馬來酰亞胺-三嗪-BT層壓件構成)分離的一個或多個導電材料(通常為金屬)層形成。穿過基板23設置電路經49，用于將其面向內部空間8的內表面23a連接至其面向外部環境的外表面23b，該外表面承載電連接元件29。電連接元件29特別地設置成焊區(land)的形式(在所謂的LGA-焊區柵格陣列類型的封裝體的情況下，如圖2所示的情況)。備選地，焊區29可由“球”或“凸±夬”的陣列替代，從而提供所謂的BGA(球-柵格陣列)封裝體。
[0050]根據不同實施例，基板23總體上不包括金屬層或導電材料，而是例如由塑料材料制成。
[0051]覆蓋元件27也可由例如包括一個或多個塑料和/或金屬層的多層構成，并且可有利地在自身的面向內部空間8的內表面27a上呈現金屬涂層(未示出)，用于提供電磁顯示。備選地，覆蓋元件27可由金屬制成。
[0052]覆蓋元件27進一步耦合至基板23，用于氣密地密封內部空間8。
[0053]圖3A以透視圖示出了過濾模塊52，其中可觀察到頂面52a。圖3B以透視圖示出了過濾模塊52，其中可觀察到與頂面52a相對的底面52b。
[0054]共同參照圖3A和圖3B，過濾模塊52包括:頂板61，其暴露的表面形成過濾模塊52的頂面52a，處于與平面xy平行的平面中；底板63，其暴露的表面形成過濾模塊52的底面52b，處于也與平面xy平行的相應平面中；以及過濾器62，設置在頂板61與底板63之間。換言之，過濾器62設置或“夾置”在頂板61與底板63之間。
[0055]參照圖3A，頂板61具有貫通開口 66(這里具有圓形形狀)，過濾器62的一部分通過該貫通開口 66而暴露。貫通開口 66具有這樣的尺寸，使得當過濾模塊52設置在圖2所示第一裸片21之下時，貫通開口 66完全包含在聲學室6內。換言之，結構層5的后表面5b親合至頂板61 (頂面52a)的表面，該表面在外部圍繞貫通開口 66。
[0056]可選地，貫通開口 66由環68圍繞，該環68顯然具有防止用于將第一裸片21與過濾模塊52固定在一起的任何可能的膠進入貫通開口 66的功能。環68可由溝槽或者可由區域替代，該溝槽或區域大致與頂面52a共平面且由疏水性材料制成，該材料與水基膠反應以便防止所述膠進入貫通開口 66。在這種情況下，當過濾模塊52設置在圖2所示第一裸片21之下時，貫通開口66和環68完全包含在聲學室6內。換言之，結構層5的后表面5b親合至頂板61的在外部圍繞環68的表面(頂面52a)。
[0057]參照圖3B，底板63也具有貫通開口 70，這里以示例的方式呈現為方形形狀，過濾器62的相應部分通過該貫通開口而暴露。貫通開口 70具有比貫通開口 66的直徑更大的直徑。特別地，由貫通開口 66限定的幾何形狀(這里為圓)的中心和由貫通開口 70限定的幾何形狀(這里為方形)的中心位于與平面xy正交的相同軸線z上。換言之，通過在平面xy中觀察貫通開口 66和貫通開口 70，可注意到貫通開口 66完全包含在貫通開口 70內。
[0058]圖4以示例的方式示出了過濾器62的放大部分。在該實施例中，過濾器62為由形成編織品的線74構成的織物，從而限定具有沿著軸線X和/或軸線y測量的最大尺寸dl的貫通開口 72，該尺寸介于5μπι與40μπι之間，特別是介于15μπι與25μπι之間。形成編織品的線74具有沿著軸線X和/或軸線y測量的厚度d2，該厚度為幾十個微米，例如近似40μπι。
[0059]過濾器62的材料根據需要來選擇，例如通過使用PET的線74、或熱塑性有機聚合物(諸如例如聚醚醚酮(PEEK))、或某種其他材料獲得。適于該目的的織物是商業上可獲得的，并且在商標名“Acoustex”下市場化，由Saati S.p.A制造。
[0060]第一和第二板61、63由諸如硅的半導體材料或者諸如不銹鋼的金屬材料制成。然而根據需要，可使用兼容MEMS微加工且適于被加工以形成第一和第二板61、63的任何其他材料，例如塑料材料。
[0061]參照用于制造過濾模塊52的步驟，這些步驟參照圖5A-圖5C以示例的方式闡述，圖5A-圖5C示出了加工步驟過程中的過濾模塊52的沿著圖3A的截面線V-V截取的截面圖。
[0062]參照圖5A，提供第二板63，并且貫通開口70在其中制成(例如，在使用半導體材料的情況下通過蝕刻步驟，或者在不銹鋼板61的情況下使用沖孔步驟，或者使用“注塑模制”工具來獲得塑料材料的板63)。膠層71散布在第二板63的表面63a之上。表面63a與第二板63的在制造過程結束時形成過濾模塊52的底面52b的表面相對。膠層例如是非導電環氧樹脂膠或者硅樹脂，并且通過以如下方式將膠散布在第二板63的表面63a的外圍區域中而獲得，該方式使得膠將不在貫通開口70內穿過。另一方面，可注意到，即使在其中適量的膠穿過貫通開口 70的情況下，這也不會構成問題。作為膠的替換，可使用適當成形的雙面膠帶。
[0063]然后提供(圖5B)先前描述的種類的織物，并且該織物被切割以形成過濾器62。織物被切割以使得，其在平面xy中將呈現第二板63的頂表面63a的外圍形狀和尺寸。然后拉伸由此形成的過濾器62，并且使得膠層71與過濾器62接觸，并且執行膠合。
[0064]作為已描述內容的替換，此外可以進一步拉伸織物，并且在織物自身的切割之前將其膠合至第二板63。在這種情況下，織物的切割隨后在后續制造步驟中的任一步驟中進行。
[0065]然后(圖5C)，提供第一板61，并且在其中制成貫通開口66(遵循在第二板63中形成開口70所采用的相同過程)。在該步驟中，此外可以進一步形成環68(或者備選地溝槽或疏水區域，這里未示出)。
[ΟΟ??]然后，膠層76散布在第一板61的表面61b之上。所述表面6 Ib與第一板6的在制造結束時形成過濾模塊52的頂面52a的表面相對。膠層例如為非導電環氧樹脂膠或者硅樹脂，并且通過以如下方式散布在第一板61的表面61b的外圍區域上形成，該方式使得膠不穿過貫通開口66。備選地，此外可以使用適當成形的雙面膠帶。在這種情況下，環68是不必要的，因為不存在膠穿過貫通開口 66的風險。
[0067]在以下情況下將膠散布在第一板61的表面61b之上的步驟可進一步省略，其中散布在第二板63之上的膠的量使得，所述膠由于過濾器62與第二板63之間的壓力而流入過濾器的貫通開口 72，并且到達相對表面，即設置成與第一板61直接接觸的過濾器的表面。同樣在這種情況下，環68可以省略。
[0068]因此獲得了圖3A和圖3B的過濾模塊52。
[0069]顯然，以本身已知的方式，圖5A-圖5C的步驟可以針對多個過濾模塊52同時執行，該多個過濾模塊52彼此并排形成在由半導體材料(根據相應實施例或為金屬、或為塑料材料)制成的相同晶片上。在這種情況下，以圖中未示出的方式，在晶片中，彼此并排且彼此相距一定距離形成多個貫通開口70，以形成例如陣列結構。然后在第一晶片的整個頂表面之上拉伸織物并且將織物耦合至該頂表面(例如通過膠合)。然后，在相應的另一晶片中，彼此并排且彼此相距一定距離形成多個貫通開口66，以形成陣列結構。該兩個晶片然后耦合在一起(如參照圖5C描述的)，因此將織物固定于其間。最后，執行切割步驟，用于隔離圖3A和圖3B所示類型的多個過濾模塊62。
[0070]過濾模塊52在封裝體50中的集成通過使用已知的MEMS微加工技術獲得。
[0071]更詳細而言，在已加工基板23之后(特別是在形成聲音端口28之后)，通過散布在后面52b上的膠(例如非導電環氧樹脂膠或硅樹脂)或者通過適當成形的雙面膠帶而將過濾模塊52耦合至基板23的表面23a，從而不阻礙過濾器的貫通開口。然后，在貫通開口66和環68(如果存在)旁邊將適量的膠進一步散布在頂面52a上，并且執行第一裸片21與過濾模塊52的物理耦合。作為膠的替換，可使用適當成形的雙面膠帶，從而不阻礙過濾器的貫通開
□O
[0072]因此獲得了圖2的結構，其中第一裸片21在過濾模塊52之上容納在封裝體51的腔體8中，并且聲學室6通過過濾器62而與封裝體51外部環境聲學連通。
[0073]圖6示出了根據另一實施例的聲換能器設備81。
[0074]聲換能器設備81類似于圖2的聲換能器設備51。共同的元件因此不再描述并且由相同的參考標號表不。
[0075]聲換能器設備81與聲換能器設備51不同之處在于，其具有不同類型的過濾模塊
82。特別地，過濾模塊82從半導體材料(例如硅)的晶片開始，適當加工以穿過所述晶片形成多個貫通開口，這些貫通開口的尺寸形成為防止待阻擋的污染顆粒的通過。換言之，過濾模塊82為具有多個孔的薄膜的形式。過濾模塊82的厚度被包括80μπι-120μπι的區間內，例如為10ym0
[0076]由于根據該實施例的過濾模塊82由半導體材料制成，不必如參照圖3Α和圖3Β的過濾器62—樣將其設置在兩個板之間，因為其呈現良好的剛性和強度特性。在這種情況下，過濾模塊82自身構成過濾器，并且設置在第一裸片21的聲學室6與聲音端口28之間，而無需借助于其他支撐裝置。
[0077]圖7以在平面xy中觀察的頂視平面圖示出了根據本公開一個實施例可用于制造聲換能器設備81的過濾模塊82。圖7的過濾模塊82具有過濾開口 84，這些過濾開口貫穿過濾模塊82的整個厚度延伸并且形成蜿蜒路徑。所述蜿蜒路徑特別包括具有大致矩形形狀的多個子開口 84’，多個子開口 84’流體連接在一起(子開口 84’在圖7中以虛線表示，使得其可更清楚地被識別)。每個子開口84’具有沿著軸線X或y中一個的相應主延伸dMAX(矩形的主邊)以及沿著軸線X和y中另一個的輔助延伸dMIN(矩形的副邊)。
[0078]流體耦合在一起的兩個連續子開口84 ’形成大致L，而流體耦合在一起的多個連續子開口 84 ’形成前述蜿蜒的幾何形狀。
[0079]更特別地，沿著相應參考軸線X或y測量的每個子開口84’的主延伸(Imax(長度)具有介于30μηι與90μηι之間的值，例如等于45μηι。沿著與主延伸的相應軸線X或y正交的相應參考軸線y或X延伸的每個子開口的輔助延伸dMIN(寬度)具有介于5μπι與30μπι之間的值，更特別地介于IΟμπι與20μηι之間，例如15μηι。
[0080]過濾模塊82包括多個蜿蜒的貫通開口，它們通過相應的第一和第二中間中斷區域86、88而沿著X和y彼此分離。第一中間中斷區域86具有平行于軸線y的主延伸，而第二中間中斷區域88具有平行于軸線X的主延伸。
[0081]第一和第二中間中斷區域86、88為完整區域，即它們不具有貫通開口，并且具有改進過濾模塊82的強度的作用，以便降低其不期望的失效的可能性。此外，本
【申請人】構想所描述的蜿蜒形狀適于確保良好的過濾能力以及良好的抵抗失效的能力。
[0082]然而，顯然的是，可對過濾模塊82提供其他實施例，例如代替蜿蜒的貫通開口而具有圓形孔或四邊形孔，這些孔設置為形成陣列或根據其他圖案設置。更一般地，過濾模塊82的貫通開口可具有根據需要而自由選擇的一般幾何形狀。為了確保良好的過濾，在任何情況下有利的是所述貫通開口(無論它們的幾何形狀如何)呈現等于dMAX表示的值的最大尺寸。
[0083]為了確保過濾模塊82的良好過濾以及同時良好的強度，由溝槽區域占據的面積與由過濾模塊82的有效用于過濾目的的部分(即過濾模塊82的直接面向第一裸片21的聲學室6)的完整區域所占據的面積的比選擇成處于1-2的區間內(其中“I”意味著過濾模塊82的面積的50%由過濾開口84占據，而面積的其余50%由第一和第二中間中斷區域86、88占據;而“2”意味著過濾開口84占據了由第一和第二中間中斷區域86、88所占據區域的兩倍)。本
【申請人】已注意到，所述比帶來了過濾模塊82的強度與由來自封裝體的外部環境的聲波進入聲學室6之間的良好折中。
[0084]根據一個實施例，通過以下方式獲得了過濾模塊82與基板23的機械耦合:將膠層(未示出)散布在過濾模塊82的外圍區域之上，特別是在過濾模塊82的兩個面82a、82b上在面82a、82b的在使用時分別與第一裸片21的結構層5和基板23接觸的表面區域中。以本身已知的方式，膠不能散布在過濾模塊82的在使用時直接面向聲學室6和貫通開口 28的區域中。
[0085]作為膠的替換，可使用適當成形的雙面膠帶，以便不阻礙過濾器的貫通開口。
[0086]然后，通過膠合將過濾模塊82耦合在基板23上，使得過濾模塊82延伸成利用面82b覆蓋聲音端口 28;然后通過膠合將第一裸片21耦合在過濾模塊82上，使得聲學室6完全連通至過濾模塊82的面82a，并且通過過濾開口 84而與聲音端口 28聲學連通。
[0087]顯然，作為替換可在將過濾模塊82耦合至基板23的步驟之前將第一裸片21與過濾模塊82耦合在一起。
[0088]因此獲得了圖6所示的貫通開口28、過濾模塊82與第一裸片21之間的相對耦合。
[0089]根據過濾模塊82的另一實施例，過濾模塊82包括疏水材料(例如碳化硅或特氟龍)的表面層。例如在用于形成過濾開口 84的蝕刻的步驟之后，通過濺射技術獲得了疏水層。由于疏水層不要求特別大的厚度(從幾百納米到幾微米)，在形成貫通開口之后執行的濺射步驟不會顯著阻礙所述貫通開口。
[0090]由此形成的疏水層具有阻止水進入第一裸片21的聲學室6的作用。為此，疏水層面向封裝體50外部在過濾模塊82旁邊充分延伸。在這種情況下，疏水層形成過濾模塊82的面
82b ο
[0091]圖8示出了根據另一實施例的聲換能器設備91，其設置有封裝體90。聲換能器設備91與聲換能器設備19共同的元件以相同參考標號表示，并且不再進行描述。根據圖8的實施例，基部支撐基板93(從結構的角度來看對應于圖1的基板23)支撐第一和第二裸片21、22;基部支撐基板93由兩個支撐元件94、95形成，在兩個支撐元件94、95之間延伸的是過濾器96，特別是過濾織物，該過濾織物具有已參照圖2、圖3A和圖3B描述的特征并且以類似于已參照圖5A-圖5C描述的方式耦合在兩個支撐元件94、95之間。支撐元件94在過濾器96與封裝體90外部環境之間延伸，而支撐元件95在過濾器96與封裝體90內部的腔體8之間延伸。
[0092]根據一個實施例，支撐元件94為LGA基板(設置有用于朝向外界環境的電連接的焊區29)，并且支撐元件95為一般半導體基板，具有專門提供的金屬化層以及用于將電信號朝向封裝體外部路由的過孔(未詳細示出)。
[0093]貫通開口 98a和98b穿過支撐元件94、95沿著z相互對齊地延伸，并且通過過濾器96而流體連接在一起。貫通開口 98a和98b以類似于先前描述的貫通開口 28的方式形成聲音端
□O
[0094]圖9示出了電子設備100，其使用根據圖2、圖6和圖8的相應實施例的如先前所示以SIP(封裝體中系統)的形式獲得的聲換能器設備51、81、91。
[0095]電子設備100除了包括聲換能器51、81、91之外還包括微處理器(CPU)101、連接至微處理器101的存儲器塊102、以及輸入/輸出接口 103，例如鍵盤和/或顯示器，其也連接至微處理器101。
[0096]聲換能器設備51、81、91與微處理器101通信，并且特別地傳送由與裸片21的MEMS檢測結構相關聯的裸片22的ASIC 22’處理的電信號。
[0097]電子設備100例如為移動通信設備，諸如例如移動電話、PDA、筆記本電腦，還可為錄音器、具有錄音能力的音頻文件讀取器、可視游戲控制臺、水聽器等等。
[0098]對集成聲學設備提出的組裝的優點從前述說明中顯現。
[0099]特別地，再次強調的是，所描述的組裝實現MEMS聲換能器和過濾器在相同封裝體內的集成，過濾器設計成保護所述MEMS聲換能器免受來自封裝體外部的尺寸等于幾微米、或幾十微米的顆粒的污染。
[0100]因此可以減少空間的占用并且在單個封裝體內提供具有過濾功能的完整系統。
[0101]最后，清楚的是，在不背離由所附權利要求限定的本實用新型的范圍的情況下，可對本文已描述和示出的內容做出修改和變型。
[0102]特別地，如已強調的，可以構想MEMS聲換能器的不同構造，特別是就構成元件的幾何形狀而言。在其中封裝體內部的空間允許的情況下，除了容納MEMS聲換能器之外，還可以在封裝體自身內容納多個MEMS傳感器，每個MEMS傳感器均可設置有要求朝向外部環境通信的敏感元件。可進一步在相同封裝體內設置和容納其他集成電路(例如ASIC)。
【主權項】
1.一種半導體集成設備(51、81;91)，包括: 封裝體(50)，具有共同限定所述封裝體(50)的內部空間(8)的基部元件(23)和覆蓋元件(27)，所述基部元件(23)具有與所述封裝體(50)外部的環境聲學連通的聲進入開口(28;98b);以及 MEMS聲換能器(21)，容納在所述封裝體(50)的內部空間(8)中，并且設置有面向所述聲進入開口(28;98b)的聲學室(6)， 其特征在于，所述半導體集成設備還包括過濾模塊(52 ;82;96)，所述過濾模塊適于阻止具有比過濾尺寸(dudMA^doN)更大尺寸的污染顆粒的通過，所述過濾模塊設置在所述MEMS聲換能器(21)與所述聲進入開口(28;98b)之間，所述過濾模塊在所述聲進入開口(28;98b)與所述聲學室(6)之間形成至少一個直接聲學路徑。2.根據權利要求1所述的集成設備，其特征在于，所述過濾尺寸介于ΙΟμπι與35μπι之間。3.根據權利要求1或2所述的集成設備，其特征在于，所述過濾模塊(52;96)包括過濾織物(62)，所述過濾織物具有根據圖案交織的多條線(74)，所述圖案限定具有等于所述過濾尺寸(Cl1)的最大尺寸的貫通開口(72)。4.根據權利要求3所述的集成設備，其特征在于，所述基部元件(23)包括第一基板(94)和第二基板(95)，所述第一基板具有貫穿所述第一基板(94)的整個厚度延伸的所述聲進入開口(98b)，所述第二基板具有貫穿所述第二基板(95)的整個厚度延伸的孔(98a)，所述過濾織物(62)在所述第一基板(94)與第二基板(95)之間集成在所述基部元件(23)中， 其中，所述第一基板、所述第二基板、以及所述過濾織物(62)以如下方式耦合在一起，使得所述聲進入開口(98b)與所述孔(98、98a)借助所述過濾織物(62)的所述貫通開口(72)而彼此直接聲學連接。5.根據權利要求3所述的集成設備，其特征在于，所述過濾模塊(52)包括設置有相應的第一窗口(66)和第二窗口(70)的第一支撐板(61)和第二支撐板(63)，所述過濾織物(62)以如下方式設置在所述第一支撐板(61)與所述第二支撐板(63)之間，使得所述第一窗口(66)和所述第二窗口(70)暴露所述過濾織物(62)的相同貫通開口(72)， 并且其中，所述過濾模塊(52)完全容納在所述封裝體(50)的所述內部空間(8)中，使得所述貫通開口(72)直接面向所述聲學室(6)和所述聲進入開口(28)，因此限定用于通過所述第二窗口(63)、所述第一窗口(61)以及所述貫通開口(72)從所述聲進入開口(28)傳播至所述聲學室(6)的聲波的直接聲學路徑。6.根據權利要求1或2所述的集成設備，其特征在于，所述過濾模塊(82)設置成具有多個貫通開口(84)的半導體材料的薄膜的形式， 所述過濾模塊(82)完全容納在所述封裝體(50)的所述內部空間(8)中，使得所述貫通開口(84)直接面向所述聲學室(6)和所述聲進入開口(28)，因此限定用于通過所述貫通開口( 84)從所述聲進入開口( 28)傳播至所述聲學室(6)的聲波的直接聲學路徑。7.根據權利要求6所述的集成設備，其特征在于，所述貫通開口(84)具有蜿蜒輪廓。8.根據權利要求1或2所述的集成設備，其特征在于，所述MEMS聲換能器(21)包括結構層(5)，所述結構層具有前表面(5a)和后部分(5b)，在所述前表面上設置有由于聲波而彎曲的薄膜(2)，所述聲學室(6)從所述后部分穿過所述結構層(5)延伸直到所述聲學室到達所述薄膜(2);并且其中所述結構層(5)的所述后部分(5b)耦合至所述過濾模塊(52;82;96)并且經由所述過濾模塊而耦合至圍繞所述聲進入開口(28)的所述基部元件(23)的內壁(23a) ο9.根據權利要求1或2所述的集成設備，其特征在于，所述封裝體(50)進一步在所述內部空間(8)中容納集成有第一ASIC電子電路(22’)的第二裸片(22)，所述第一ASIC電子電路功能性地耦合至所述MEMS聲換能器(21)，用于根據由所述MEMS聲換能器(21)通過所述直接聲學路徑接收的聲壓波來接收和處理由所述MEMS聲換能器(21)轉換的信號。10.根據權利要求1或2所述的集成設備，其特征在于，所述過濾模塊(52;82;96)沿著所述直接聲學路徑為疏水性的。11.一種電子設備(100)，其特征在于，包括根據權利要求1至10中任一項所述的集成設備，所述電子設備在包括以下項的組中選擇:移動電話、PDA、筆記本電腦，錄音器、具有錄音能力的音頻文件讀取器、可視游戲控制臺、以及水聽器。
【文檔編號】B81B7/02GK205590278SQ201520967336
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2015年11月27日
【發明人】R·布廖斯基, S·阿多爾諾, K·方克
【申請人】意法半導體(馬耳他)有限公司, 意法半導體股份有限公司