一种MEMS麦克风晶圆级封装结构

技术领域

本发明涉及MEMS麦克风领域，特别是涉及一种MEMS麦克风晶圆级封装结构。

背景技术

MEMS麦克风是基于MEMS技术制造的麦克风，把语音信号转换成电信号，广泛应用于手机、电脑、照相机、摄像机和智能家居产品中。MEMS麦克风的耐高温效果好，可以经受住表面组装工艺的高温考验。现有的MEMS麦克风结构是利用一个线路板和一个外壳构成一个腔体而成为MEMS麦克风的封装，在线路板的外表面上可以设置焊盘，用于固定MEMS麦克风并且电连接到外部电路，在腔体的内部安装有MEMS声学芯片和ASIC芯片，ASIC芯片至少包括偏置电压端、输入端、输出端、电源端和接地端，MEMS声学芯片的一个电极电连接ASIC芯片的输入端，另一个电极电连接ASIC芯片的偏置电压端，在MEMS麦克风的封装上设置有贯穿腔体内外且用于接收外界声音信号的声孔。

目前MEMS麦克风广泛采用的封装工艺无法满足产品小型化的需求。

发明内容

本发明实施例提供的MEMS麦克风晶圆级封装结构可以使MEMS麦克风封装面积减小，满足市场对MEMS麦克风小型化封装的需求。

本发明实施例提供一种MEMS麦克风晶圆级封装结构，包括：第一硅衬底、第二硅衬底和ASIC芯片；

所述第一硅衬底与所述第二硅衬底密封连接；

所述ASIC芯片设置于所述第二硅衬底远离所述第一硅衬底的一侧；

所述第二硅衬底包括第一区域以及环绕所述第一区域的第二区域；所述第一区域包括多个盲孔；

所述第一硅衬底包括通孔区，所述通孔区与所述第一区域相对设置；所述第一硅衬底邻近所述第二硅衬底的一侧设置有背极和振膜，所述背极和振膜至少覆盖所述通孔区，所述背极设置于所述振膜邻近所述第二硅衬底的一侧；所述背极通过设置于所述第二区域的第一引线与所述ASIC芯片电连接，所述振膜通过设置于所述第二区域的第二引线与所述ASIC芯片电连接。

可选的，所述第一硅衬底还包括第一密封环，所述第二硅衬底还包括第二密封环；所述第一密封环与所述第二密封环相对设置；所述第一硅衬底与所述第二硅衬底通过所述第一密封环与所述第二密封环焊接形成密封连接。

可选的，所述第二硅衬底的第二区域包括第一通孔和第二通孔；所述第一通孔和所述第二通孔分别贯穿所述第二硅衬底；所述第一引线贯穿所述第一通孔与所述ASIC芯片连接，所述第二引线贯穿所述第二通孔与所述ASIC芯片连接。

可选的，所述第二硅衬底远离所述第一硅衬底的一侧还包括第一反面植球衬底、第二反面植球衬底、第一锡球、第二锡球、第三引线和第四引线；

所述第一锡球设置于所述第一反面植球衬底远离所述第二硅衬底的表面，所述第二锡球设置于所述第二反面植球衬底远离所述第二硅衬底的表面；

所述第三引线分别与所述第一反面植球衬底和所述ASCI芯片电连接，所述第四引线分别与所述第二反面植球衬底和所述ASCI芯片电连接。

可选的，所述第二硅衬底还包括第一绝缘层和第二绝缘层；

所述第一绝缘层设置于所述第一通孔侧壁和所述第二通孔的侧壁，用于使所述第一引线和所述第二引线与所述第二硅衬底绝缘；

所述第二绝缘层设置于所述第一引线和所述第二引线远离所述绝缘层一侧，所述第二绝缘层分别填满所述第一通孔和所述第二通孔。

可选的，所述第二绝缘层为阻焊层。

可选的，所述第一硅衬底包括第三绝缘层，所述第三绝缘层分别设置于所述通孔区的侧壁、所述背极远离所述第二硅衬底的一侧和所述振膜靠近所述第二硅衬底的一侧。

可选的，所述ASIC芯片包括第一导电引脚和第二导电引脚；所述第一导电引脚与所述第一引线电连接；所述第二导电引脚与所述第二引线电连接。

可选的，所述第一硅衬底与所述第二硅衬底的形状和横截面的尺寸相同。

可选的，所述第一硅衬底包括第五引线和第六引线；所述第五引线分别与所述背极和所述第一引线连接；所述第六引线分别与所述振膜和所述第二引线连接。

本发明实施例提供的MEMS麦克风晶圆级封装结构，将第一硅衬底、第二硅衬底和ASIC芯片依次层叠，通过第一引线两端分别连接背极和ASIC芯片，通过第二引线两端分别连接振膜和ASIC芯片来保证MEMS麦克风正常工作，本发明实施例提供的MEMS麦克风晶圆级封装结构可以使MEMS麦克风封装面积减小，满足市场对MEMS麦克风小型化封装的需求。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种MEMS麦克风晶圆级封装结构的第一硅衬底结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种MEMS麦克风晶圆级封装结构的第二硅衬底结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种MEMS麦克风晶圆级封装结构的ASIC芯片结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种MEMS麦克风晶圆级封装结构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明实施例作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明实施例，而非对本发明实施例的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明实施例相关的部分而非全部结构。

图1为本发明实施例提供的一种MEMS麦克风晶圆级封装结构的第一硅衬底结构示意图，图2为本发明实施例提供的一种MEMS麦克风晶圆级封装结构的第二硅衬底结构示意图，图3为本发明实施例提供的一种MEMS麦克风晶圆级封装结构的ASIC芯片结构示意图，图4为本发明实施例提供的一种MEMS麦克风晶圆级封装结构的结构示意图。参考图1、图2、图3和图4，本发明实施例提供的MEMS麦克风晶圆级封装结构包括：第一硅衬底110、第二硅衬底120和ASIC芯片130；第一硅衬底110与第二硅衬底120密封连接；ASIC芯片130设置于第二硅衬底120远离第一硅衬底110的一侧；第二硅衬底120包括第一区域以及环绕第一区域的第二区域；第一区域包括多个盲孔20；第一硅衬底110包括通孔区10，通孔区10与第一区域相对设置；第一硅衬底110邻近第二硅衬底120的一侧设置有背极11和振膜12，背极11和振膜12至少覆盖通孔区10，背极11设置于振膜12邻近第二硅衬底120的一侧；背极11通过设置于第二区域的第一引线21与ASIC芯片130电连接，振膜12通过设置于第二区域的第二引线22与ASIC芯片130电连接。

具体的，参考图1和图4，第一硅衬底110中的振膜12与背极11之间存在几微米的间距而形成电容13，当外界有声音发出时，声压信号通过第一硅衬底110的通孔区10被振膜12感知，振膜12发生震动，从而使振膜12与背极11之间的距离就会发生变化，从而引起电容13发生变化，到ASIC芯片130通过第一引线21和第二引线22接收电容变化，ASIC芯片130将电容13变化量转换为电压信号变化量，再经放大后输出。参考图2，第一区域有多个盲孔20，多个盲孔20形成声学腔，保障MEMS麦克风信噪比能满足使用要求，盲孔20的深度不大于硅衬底的深度，以增加MEMS麦克风晶圆级封装结构的机械强度，且盲孔20深度改变时MEMS麦克风的信噪比也会发生改变，即可以通过封装工艺参数进行调整MEMS麦克风的信噪比在一定范围内。振膜12的材料可以为硅材料，背极11的材料可以为氮化硅。盲孔20是通过干法刻蚀形成的，且采用直孔工艺，采用直孔工艺可以降低孔的上开口尺寸，从而保证第二硅衬底120表面有足够的空间布线。背极11上还设置有多个小孔。

本发明实施例提供的MEMS麦克风晶圆级封装结构，将第一硅衬底110、第二硅衬底120和ASIC芯片130依次层叠，通过第一引线21两端分别连接背极11和ASIC芯片130，通过第二引线22两端分别连接振膜12和ASIC芯片130来保证MEMS麦克风正常工作，本发明实施例提供的MEMS麦克风晶圆级封装结构可以使MEMS麦克风封装面积减小，满足市场对MEMS麦克风小型化封装的需求。

可选的，继续参考图1、图2和图4，第一硅衬底110还包括第一密封环14，第二硅衬底120还包括第二密封环23；第一密封环14与第二密封环23相对设置；第一硅衬底110与第二硅衬底120通过第一密封环14与第二密封环23焊接形成密封连接。

具体的，第一密封环14与第二密封环23的作用是防止声压信号漏出MEMS麦克风晶圆级封装结构。第一密封环14和第二密封环23通过焊锡40焊接连接，从而使第一硅衬底110与第二硅衬底120层叠且密封连接。

可选的，继续参考图2和图4，第二硅衬底120的第二区域包括第一通孔24和第二通孔25；第一通孔24和第二通孔25分别贯穿第二硅衬底120；第一引线21贯穿第一通孔24与ASIC芯片130连接，第二引线22贯穿第二通孔25与ASIC芯片130连接。

具体的，将第一引线21和第二引线22分别设置在第一通孔24和第二通孔25内可以减少第二硅衬底120表面布线的面积，也能确保第二硅衬底120有足够的空间可以布线。第一引线21和第二引线22分别通过焊锡40与ASIC芯片130连接。

可选的，继续参考图2和图4，第二硅衬底120远离第一硅衬底110的一侧还包括第一反面植球衬底26、第二反面植球衬底27、第一锡球28、第二锡球29、第三引线和第四引线；第一锡球28设置于第一反面植球衬底26远离第二硅衬底120的表面，第二锡球29设置于第二反面植球衬底27远离第二硅衬底120的表面；第三引线分别与第一反面植球衬底26和ASCI芯片130电连接，第四引线分别与第二反面植球衬底27和ASCI芯片130电连接。

具体的，第一锡球27与第二锡球28用于连接外接设备并接收外接设备传递的信号或向外接设备传递一些信号，第一反面植球衬底26和第二反面植球衬底27分别用于连接第一锡球28与第二锡球29。第一锡球28通过第三引线与ASCI芯片130电连接，第二锡球29通过第四引线与ASCI芯片130电连接。

需要说明的是，图中并未示出第三引线和第四引线，并非对本发明的限定，第三引线和第四引线可以以任意方式设置，只要能够保证第三引线与第一反面植球衬底和ASCI芯片电连接，第四引线分别与第二反面植球衬底和ASCI芯片电连接即可。

可选的，继续参考图2和图4，第二硅衬底120还包括第一绝缘层30和第二绝缘层31；第一绝缘层30设置于第一通孔24侧壁和第二通孔25的侧壁，用于使第一引线21和第二引线22与第二硅衬底120绝缘；第二绝缘层31设置于第一引线21和第二引线22远离绝缘层一侧，第二绝缘层31分别填满第一通孔24和第二通孔25。

具体的，第一绝缘层30还设置在第二硅衬底120远离ASCI芯片的一侧，第一绝缘层30的作用是防止第一引线21与第二引线22传递的信号输入到第二硅衬底120内而造成信号的丢失。第二绝缘层31在第一引线21与第二引线22制作完成后填满第一通孔24与第二通孔25。

可选的，第二绝缘层为阻焊层。

具体的，焊锡不能固定在阻焊层，阻焊层的作用是防止焊锡落在第一通孔与第二通孔后与第一引线21或第二引线22形成导通回路。

可选的，继续参考图1和图4，第一硅衬底110包括第三绝缘层15，第三绝缘层15分别设置于通孔区10的侧壁、背极11远离第二硅衬底120的一侧和振膜12靠近第二硅衬底120的一侧。

具体的，第三绝缘层15的作用是为了防止背极11和振膜12传递的信号传输到第一硅衬底110内。

可选的，继续参考图3和图4，ASIC芯片130包括第一导电引脚131和第二导电引脚132；第一导电引脚131与第一引线21电连接；第二导电引脚132与第二引线22电连接。

具体的，ASIC芯片130与第二硅衬底120层叠，且通过第一导电引脚131和第二导电引脚132分别接收第一引线21和第二引线22传递信号。或者通过第一导电引脚131和第二导电引脚132分别向第一引线21和第二引线22传输电源信号。

可选的，第一硅衬底与第二硅衬底的形状和横截面的尺寸相同。

具体的，第一硅衬底与第二硅衬底的形状和横截面面的尺寸相同，可以进一步减少MEMS麦克风晶圆级封装结构的体积，使得MEMS麦克风晶圆级封装结构可以向小型化发展和制作，以满足市场对MEMS麦克风产品小型化的需求。

可选的，继续参考图1和图4，第一硅衬底110包括第五引线16和第六引线17；第五引线16分别与背极11和第一引线21连接；第六引线17分别与振膜12和第二引线22连接。

具体的，第五引线16与第一引线21之间通过焊锡40连接，第六引线17与第二引线22也是通过焊锡40连接，第五引线16用于将第一引线21传递的电源信号传递给背极11，第六引线17用于将振膜12检测到电容的变化传递给第二引线22。

注意，上述仅为本发明实施例的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明实施例不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明实施例的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明实施例进行了较为详细的说明，但是本发明实施例不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明实施例构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明实施例的范围由所附的权利要求范围决定。