一种集成传感器的电子设备及其制造方法与流程

[0001]本发明涉及微机电传感器器件制造技术领域，具体涉及一种集成传感器的电子设备及其制造方法。背景技术：[0002]微机电传感器由于极小的体积、良好的性能和易于与集成电路集成在同一块芯片上获得多样化的功能而倍受重视。电容式硅麦克风作为微机电声学传感器的一种，由于其良好的稳定性、一致性和适合表面贴装应用而受到广泛的关注。该类麦克风的传感器芯片部分是在硅片上采用微机电技术制作的。与微电子产品类似，该类芯片能用较低的成本获得极大的产量。为了保护易碎芯片、与外界形成物理和电学连接、减少外部干扰，一个完整的硅麦克风除了芯片以外必须包括封装。与传统微电子产品不同的是，硅麦克风对封装的要求比较特殊，封装技术尚未成熟而有待发展。[0003]常见的硅麦克风封装包括硅麦克风传感器芯片、读出电路，滤波电容，和一个具有电磁屏蔽功能的外壳将他们容纳在内。该外壳还具有一个声孔让外界声信号可以到达传感器芯片，数个电极也从该外壳引出以实现输出电信号与外界的连接；除此之外，封装内部应有一个于麦克风传感器相连的声腔，此声腔应足够大并与其他空间声学隔离，以保证传感器良好的声学特性。而目前关于硅麦克风封装的解决方案很多，例如采用三层pcb分别作为基板、侧壁和顶盖来形成一个空腔封装硅麦克风，采用柔性电路板和金属帽形成硅麦克风封装，还有采用键合、粘接和焊接的方法将硅麦克风芯片、硅电路芯片和其它硅部件结合形成全硅封装等。[0004]然而，逐渐发展的应用对硅麦克风地表面贴装方式提出了多样的要求，有的要求从硅麦克风的无声孔面进行贴装，有的要求从声孔面贴装，这就要求硅麦克风封装具备灵活的多层电学互连能力，而现有的封装技术并不能满足技术发展的需要，因此，如何解决现有封装技术存在的问题实已成为本领域技术人员亟待解决的课题。技术实现要素：[0005]基于解决上述问题，本发明提供了一种集成传感器的电子设备的制造方法，其包括以下步骤：[0006](1)提供一驱动芯片，在所述驱动芯片上形成扇出的再布线层，并在所述再布线层上覆盖第一粘合层，以形成驱动组件；[0007](2)提供一电路板，所述电路板包括多个电路层和一第一凹槽，并在电路板上形成对应于所述第一凹槽位置的声学传感器，然后在所述声学传感器上覆盖第二粘合层，以形成传感器组件；[0008](3)将所述第一粘合层和第二粘合层粘合在一起，形成包括驱动组件和传感器组件的组合件；[0009](4)形成多个贯通孔，所述贯通孔选择性的电连接所述再布线层和多个电路层。[0010]根据本发明的实施例，所述步骤(1)具体包括：(11)提供一临时衬底，在所述临时衬底上固定所述驱动芯片，并利用塑封材料包裹所述驱动芯片的侧面，经由平坦化工序使得所述驱动芯片与所述塑封材料的上表面齐平；[0011](12)在所述上表面形成一介质层，所述介质层具有露出所述驱动芯片的焊盘的开口，并在所述介质层上形成所述再布线层，所述再布线层电连接所述驱动芯片；[0012](13)在所述再布线层上覆盖所述第一粘合层，并移除所述临时衬底。[0013]根据本发明的实施例，所述步骤(1)还包括：(13)在所述第一粘合层的上表面形成沟道，所述沟道从所述粘合层的中间区域延伸至其侧面。[0014]根据本发明的实施例，所述步骤(2)具体包括：(21)提供一电路板，在所述电路板上覆盖支撑层；[0015](22)在所述支撑层上形成声学传感器，所述声学传感器依次包括第一电极、压电层和第二电极；[0016](23)在所述声学传感器上覆盖第二粘合层，并在所述第二粘合层上形成第二凹槽，所述第二凹槽露出所述声学传感器；[0017](24)在所述电路板中形成所述第一凹槽，所述第一凹槽露出所述支撑层。[0018]根据本发明的实施例，在步骤(3)中，将所述第一粘合层和第二粘合层粘合在一起之后，所述沟道连通所述第二凹槽与外界。[0019]本发明还提供了一种集成传感器的电子设备，其由上述的集成传感器的电子设备的制造方法形成，具体包括：[0020]驱动组件，所述驱动组件包括：由塑封材料包裹的驱动芯片；依次形成在所述驱动芯片上的介质层、再布线层和第一粘合层，所述再分布层为扇出结构且所述第一粘合层包括一沟道，所述沟道从所述第一粘合层的中间区域延伸至其侧面；[0021]传感器组件，所述传感器组件包括：具有第一凹槽和多个电路层的电路板；在所述电路板上的支撑层，在所述支撑层上的声学传感器，所述声学传感器对应于所述第一凹槽的位置；具有第二凹槽的第二粘合层，所述第二粘合层覆盖所述声学传感器，且所述第二凹槽露出所述声学传感器；[0022]其中，所述驱动组件和传感器组件通过第一粘合层和第二粘合层粘合在一起，所述沟道连通所述第二凹槽与外界；[0023]还包括多个贯通孔，所述贯通孔选择性的电连接所述再布线层和多个电路层。[0024]根据本发明的实施例，所述贯通孔从所述电子设备相对的两个表面露出。[0025]根据本发明的实施例，所述贯通孔贯通所述塑封材料、第一粘合层、第二粘合层、支撑层和电路板。[0026]根据本发明的实施例，所述驱动芯片通过所述再布线层、所述贯通孔和所述多个电路层与所述声学传感器电连接。[0027]根据本发明的实施例，在所述贯通孔的上下两端均可设置焊球。[0028]本发明的电子设备使用具有粘合层的驱动组件和传感器组件进行粘合，形成声学传感器与驱动芯片集成的同时，保证声孔(即第二凹槽)的可靠性，并通过沟道进行与外界的连通，保证声学信号的可靠性和稳定性；同时，本发明只需形成一次贯通孔，且该贯通孔可以实现灵活的电连接，且能够防止两粘合层之间的剥离或分层。附图说明[0029]图1a-1d为制造驱动组件的流程剖面图；[0030]图2a-2d为制造传感器组件的流程剖面图；[0031]图3-5为驱动组件与传感器组件粘合制造电子设备的流程剖面图；[0032]图6-7为电子设备应用于电子构件中的剖面图。具体实施方式[0033]本技术将通过参考实施例中的附图进行描述，本技术涉及一种集成传感器的电子设备。[0034]可以理解的是，本技术可以以许多不同的形式实现，并且不应被解释为限于在此阐述的实施例。当然，提供这些实施例，为的是使本公开彻底且全面，并且将该技术充分地传达给本领域技术人员。的确，该技术旨在涵盖这些实施例的替代、修改和等同物，其包含在由所附权利要求所限定的技术的范围和精神内。此外，在本技术的以下具体描述中，大量特定的细节被提出，以便提供对本技术彻底的理解。但是，对本领域技术人员显而易见的是，本技术在没有这些特定的细节时是可以实现的。[0035]本文所用的术语“顶部的”和“底部的”，“上部的”和“下部的”以及“垂直的”和“水平的”和它们的各种形式，只作示例和说明的目的，并不意味着限定本技术的描述，因为提及的项目可以在位置和方向上交换。并且，这里所用的术语“大体上”和/或“大约”的意思是，指定的尺寸或参数在给定应用的可接受制造公差内是可以变化的。[0036]下面将结合图1-5来先介绍本发明的集成传感器的电子设备的制造方法。[0037]首先，参考图1a-1d，其为制造驱动组件的方法。具体包括：[0038]参见图1a，提供一临时衬底10，所述临时衬底10具有一定的刚性，例如可以是硅衬底、玻璃衬底或金属衬底。通过粘合剂(未示出)在所述临时衬底10上固定驱动芯片11，所述驱动芯片10包括多个焊盘12。[0039]接着，利用注塑方法形成塑封材料13，所述塑封材料13至少包裹所述驱动芯片11的侧面，经由平坦化工序使得所述驱动芯片11与所述塑封材料13的上表面齐平。[0040]参见图1b，在驱动芯片11和塑封材料13上表面上形成一介质层14，所述介质层14可以是聚合物材料或者氧化硅材料。所述介质层14具有露出所述驱动芯片11的焊盘12的开口，并在所述介质层14上形成所述再布线层15，所述再布线层15电连接所述驱动芯片11。[0041]然后，参见图1c，在所述再布线层15上覆盖所述第一粘合层16，并移除所述临时衬底10。所述第一粘合层16为聚合物材料，特殊的，其可选择为热塑性材料，其受热具有粘性。[0042]参见图1d，在所述第一粘合层16的上表面形成沟道17，所述沟道17从所述第一粘合层16的中间区域延伸至其侧面。该沟道17可以是长条形凹槽。[0043]接着，参见图2a-2d，其为制造传感器组件的方法。具体包括：[0044]参见图2a，提供一电路板20，所述电路板20可以是印刷电路板或者多层陶瓷基板，在所述电路板20中具有多层电路层21。在所述电路板20上覆盖支撑层22，所述支撑层22可以是绝缘聚合物层，其厚度较小，例如小于1mm。[0045]参见图2b，在所述支撑层22上形成声学传感器，所述声学传感器依次包括第一电极23、压电层24和第二电极25。所述第一电极23和第二电极25可以是相同的材料，例如金属材料。所述第一电极23和第二电极25电连接至多层电路层21。[0046]参见图2c，在所述声学传感器上覆盖第二粘合层26，并在所述第二粘合层26中形成凹槽27，所述凹槽27露出所述声学传感器。具体的，可以通过图案化工艺形成第一凹槽27，该第一凹槽27露出第二电极25。[0047]参见图2d，在所述电路板20中形成第二凹槽28，所述第二凹槽28露出所述支撑层22。第二凹槽28对应于声学传感器的位置。[0048]然后，参见图3、4，将所述第一粘合层16和第二粘合层26粘合在一起形成粘合面29，所述沟道17连通第一凹槽27与外界，形成包括驱动组件和传感器组件的组合件。[0049]最后，参见图5，利用激光在组合件中形成贯通的孔结构，并填充导电材料以形成多个贯通孔30，所述贯通孔30选择性的电连接所述再布线层15和多个电路层21。多个贯通孔30的一部分可以只连接再布线层15，或者只连接多个电路层21中的一个或几个，其另外的部分可以同时连接再布线层15和多个电路层21中的一个或几个。该贯通孔30形成在组合件的边缘，以防止两粘合层之间的剥离或分层。[0050]根据上述方法，该实施例还提供了一种集成传感器的电子设备100，其具体包括粘合在一起的驱动组件和传感器组件以及多个贯通孔30。[0051]所述驱动组件包括：由塑封材料13包裹的驱动芯片11；依次形成在所述驱动芯片11上的介质层14、再布线层15和第一粘合层16，所述再布线层15为扇出结构且所述第一粘合层16包括一沟道17，所述沟道17从所述第一粘合层16的中间区域延伸至其侧面。[0052]所述传感器组件包括：具有第二凹槽28和多个电路层21的电路板20；在所述电路板20上的支撑层22，在所述支撑层22上的声学传感器，所述声学传感器对应于所述第二凹槽28的位置；具有第二凹槽28的第二粘合层26，所述第二粘合层26覆盖所述声学传感器，且所述第一凹槽27露出所述声学传感器。[0053]其中，所述驱动组件和传感器组件通过第一粘合层16和第二粘合层26粘合在一起，所述沟道17连通所述第一凹槽27与外界。[0054]还包括多个贯通孔30，所述贯通孔30选择性的电连接所述再布线层15和多个电路层21。所述贯通孔30从所述电子设备相对的两个表面露出，所述贯通孔30贯通所述塑封材料13、第一粘合层16、第二粘合层26、支撑层22和电路板20。所述驱动芯片11通过所述再布线层15、所述贯通孔30和所述多个电路层21与所述声学传感器电连接。[0055]具体的上述电子设备的应用可以参见图6和图7，在mems封装结构中，封装基板31上通过塑封层34密封第一芯片36，上部基板32粘合至塑封层34上，所述塑封层具有一空腔35，所述空腔35中容纳有上述电子设备100。所述上部基板32上具有一开口33，所述开口33对应于电子设备100的位置，且所述电子设备100可以通过焊球焊接于上部基板32上(参见图6)，或者通过焊球焊接于封装基板31上(参见图7)，该两种设置方式，电子设备100的放置方式一致，均是传感器组件在上，而驱动组件在下。[0056]本发明的电子设备使用具有粘合层的驱动组件和传感器组件进行粘合，形成声学传感器与驱动芯片集成的同时，保证声孔的可靠性，并通过沟道进行与外界的连通，保证声学信号的可靠性和稳定性；同时，本发明只需形成一次贯通孔，且该贯通孔可以实现灵活的电连接，且能够防止两粘合层之间的剥离或分层。[0057]为了说明和描述的目的，本技术的前面的详细描述已经呈现。其并不旨在将本技术详尽或限制于所公开的精确形式。根据上述教导的许多修改和变化是可以的。选择所描述的实施例是为了最好地解释本技术的原理及其实际应用，从而确保其他本领域的技术人员最好地利用各种实施例中的技术和适用于预期的特定用途的各种修改。本技术的范围由所附的权利要求限定。[0058]本发明中使用的表述“示例性实施例”、“示例”等不是指同一实施例，而是被提供来着重描述不同的特定特征。然而，上述示例和示例性实施例不排除他们与其他示例的特征相组合来实现。例如，即使在另一示例中未提供特定示例的描述的情况下，除非另有陈述或与其他示例中的描述相反，否则该描述可被理解为与另一示例相关的解释。[0059]本发明中使用的术语仅用于示出示例，而无意限制本发明。除非上下文中另外清楚地指明，否则单数表述包括复数表述。[0060]虽然以上示出并描述了示例实施例，但对本领域技术人员将明显的是，在不脱离由权利要求限定的本发明的范围的情况下，可做出变型和改变。