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封装结构、电子设备及封装结构的制备方法与流程

  • 国知局
  • 2024-07-27 12:51:39

1.本发明涉及微机电系统(mems)技术领域,更具体地,本发明涉及一种封装结构、电子设备及封装结构的制备方法。背景技术:2.现有技术中通常采用mems声学组件来进行声音信号的采集或者输出,比如可以通过mems麦克风来检测声音信号,还可以通过mems扬声器来实现声音信号的输出。3.但是,对于传统的mems声学组件的封装结构而言,通常是将mems芯片直接设置于基底上,并和asic芯片连接以进行电容、电阻信号与电信号之间的转换。受传统的这种mems芯片的设置局限,需要盖板形成较大的背腔空间才能覆盖mems芯片,这导致封装结构的尺寸大大增加。技术实现要素:4.鉴于上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种新型的封装结构、电子设备及封装结构的制备方法,旨在解决现有技术中的至少一个问题。5.根据本发明的一个方面,提供了一种封装结构。所述封装结构包括:6.基底,所述基底上开设有第一容置槽和与所述第一容置槽连通的开口;7.mems芯片,所述mems芯片设置于所述第一容置槽内,且所述mems芯片与所述第一容置槽的侧壁连接,所述mems芯片的前腔与所述开口相对;8.盖板,所述盖板盖设于所述基底和所述mems芯片上,且所述盖板、所述基底和所述mems芯片共同围成背腔。9.可选地,所述封装结构还包括asic芯片,所述asic芯片设置于所述基底,所述mems芯片通过所述asic芯片连接至所述基底。10.可选地,所述基底中开设有第二容置槽,所述第二容置槽与所述第一容置槽错位,所述asic芯片嵌设于所述第二容置槽中。11.可选地,所述asic芯片设置于所述基底上,所述asic芯片与所述第一容置槽错位。12.可选地,所述第一容置槽为通槽,所述mems芯片设置于所述通槽内,且所述mems芯片与所述通槽的侧壁连接。13.可选地,所述封装结构还包括防护层,所述防护层设置于所述mems芯片靠近所述盖板的一侧。14.可选地,所述封装结构还包括绝缘层,所述绝缘层设置于所述盖板靠近所述mems芯片的一侧。15.可选地,所述mems芯片与所述第一容置槽的侧壁之间具有连接间隙,所述连接间隙内设置有粘接件。16.可选地,所述盖板为金属板,所述金属板盖设于所述基底上并覆盖所述mems芯片。17.可选地,所述盖板包括相连的平整部和弯折部,所述平整部与所述mems芯片相对,所述弯折部与所述基底连接,所述平整部和所述弯折部共同覆盖所述mems芯片。18.可选地,所述盖板的厚度范围为50微米至200微米。19.根据本发明的另一个方面,提供了一种电子设备。该电子设备包括上述任意一项所述的封装结构。20.根据本发明的再一个方面,提供了一种封装结构的制备方法。所述制备方法包括:21.在基底上开设第一容置槽和与所述第一容置槽连通的开口;22.将mems芯片设置于所述第一容置槽内,将所述mems芯片与所述第一容置槽的侧壁连接,并使所述mems芯片的前腔与所述开口相对;23.将盖板盖设于所述基底和所述mems芯片上,以使所述盖板、所述基底和所述mems芯片共同围成背腔。24.本发明的一个技术效果在于,通过在基底上开设第一容置槽并将mems芯片设置于第一容置槽内,能够避免mems芯片的传统设置带来的封装结构的高度增加,从而能够降低封装结构的尺寸,也扩大了该封装结构的适用范围。25.通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述,本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明26.构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例,并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。27.图1是本发明实施例的一种封装结构的示意图;28.图2是本发明实施例的另一种封装结构的示意图;29.图3是本发明实施例的一种封装结构的制备流程示意图。30.附图标记说明:31.1、基底;11、第一容置槽;111、连接间隙;12、第二容置槽;2、mems芯片;21、前腔;3、盖板;31、背腔;32、平整部;33、弯折部;4、asic芯片;5、防护层;6、绝缘层;7、粘接件。具体实施方式32.现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到:除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。33.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。34.对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。35.在这里示出和讨论的所有例子中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。36.应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。37.根据本发明的一个方面,提供了一种封装结构。该封装结构可以应用于mems(微型机电系统)声学组件中,以使mems声学组件能够进行声音信号和电信号之间的转换,其中mems声学组件可以为mems麦克风或者mems扬声器。38.如图1-图2所示,所述封装结构包括:39.基底1,所述基底1上开设有第一容置槽11和与所述第一容置槽11连通的开口;40.mems芯片2,所述mems芯片2设置于所述第一容置槽11内,且所述mems芯片2与所述第一容置槽11的侧壁连接,所述mems芯片2的前腔21与所述开口相对;41.盖板3,所述盖板3盖设于所述基底1和所述mems芯片2上,且所述盖板3、所述基底1和所述mems芯片2共同围成背腔31。42.具体地,第一容置槽11可以为设置在基底1上的通槽,也可以为设置在基底1上的凹槽。当第一容置槽11为通槽时,也即第一容置槽11贯穿基底1,基底1上开设的开口可以为第一容置槽11朝向基底1底部的开口;当第一容置槽11为凹槽时,也即第一容置槽11未贯穿基底1,需要在基底1上开设与该凹槽连通的开口,以能够通过该开口连通封装结构的外部和第一容置槽11。43.如图1-图2所示,本发明实施例将mems芯片2设置于第一容置槽11内,以能够充分利用第一容置槽11的空间,从而提高基底1的空间利用率。并且,本发明实施例通过将mems芯片2设置于第一容置槽11内,能够避免mems芯片2的设置带来的封装结构的高度增加,从而能够降低封装结构的尺寸,便于封装结构的小型化发展,也扩大了该封装结构的适用范围。44.本发明实施例设置mems芯片2与第一容置槽11的侧壁连接,以能够在将mems芯片2固定于第一容置槽11内的同时,通过侧壁连接加强mems芯片2的结构稳定性。其中,可以采用胶水等材料将mems芯片2与第一容置槽11的侧壁粘接,也可以将mems芯片2与第一容置槽11的侧壁焊接。45.如图1-图2所示,本发明实施例设置mems芯片2的前腔21与开口相对,使得能够通过该开口连通外界和mems芯片2,从而mems芯片2能够响应于外界的声音信号或者向外界传递振动。比如,当该封装结构应用于mems麦克风时,外界的声压能够通过开口进入到mems芯片2的前腔21内并作用于mems芯片2的振膜上,进而使得mems芯片2的振膜能够发生振动,以实现声音信号的转换。当该封装结构应用于mems扬声器时,在mems芯片2的振膜发生机械振动时,这种机械振动会压缩mems芯片2周围的空气并产生声波,从而将声音信号从开口传出。46.另外,本发明实施例还将盖板3盖设于基底1和mems芯片2上,且盖板3、基底1和mems芯片2共同围成背腔31,使得盖板3能够保护基底1和第一容置槽11内的mems芯片2,提高该封装结构的可靠性,延长该封装结构的使用寿命。47.在一个实施例中,在将本发明实施例的封装结构应用于mems声学组件时,通过设计盖板3的形状和尺寸,能够调整盖板3、基底1和mems芯片2共同围成的背腔31的体积,从而调整mems声学组件的声学性能。48.其中,基底1可以为pcb(printed circuit board,印制电路板),使得能够在pcb上开设第一容置槽11以容纳mems芯片2的同时,pcb还能够对其上的芯片提供支撑,从而提高该封装结构的整体强度。49.可选地,所述封装结构还包括asic芯片4,所述asic芯片4设置于所述基底1,所述mems芯片2通过所述asic芯片4连接至所述基底1。50.具体地,本发明实施例设置封装结构还包括asic(application specific integrated circuit,专用集成电路)芯片。该asic芯片4设置于基底1,比如可以将asic芯片4嵌设于基底1中,也可以将asic芯片4设置于基底1上,均能够将asic芯片4与mems芯片2连接,以能够将mems芯片2的电容、电阻等信号转换为电信号。51.可选地,所述基底1中开设有第二容置槽12,所述第二容置槽12与所述第一容置槽11错位,所述asic芯片4嵌设于所述第二容置槽12中。52.如图1-图2所示,本发明实施例在基底1中开设有第二容置槽12,将asic芯片4嵌设于第二容置槽12中,能够充分利用基底1的内部空间,从而提高基底1的空间利用率。并且,本发明实施例通过将asic芯片4设置于第二容置槽12内,能够避免asic芯片4的设置带来的封装结构的高度增加,从而能够降低封装结构的尺寸,便于封装结构的小型化发展,也扩大了该封装结构的适用范围。53.其中,第二容置槽12可以为通槽,即第二容置槽12贯穿基底1,将asic芯片4设置于该通槽中,并将asic芯片4与该通槽的侧壁连接以进行固定。第二容置槽12也可以为凹槽,即第二容置槽12未贯穿基底1,将asic芯片4嵌设于该凹槽中。54.并且,本发明实施例设置第二容置槽12与第一容置槽11错位,能够避免asic芯片4和mems芯片2的设置产生混乱或者干扰,保证asic芯片4和mems芯片2均能够正常工作。55.可选地,所述asic芯片4设置于所述基底1上,所述asic芯片4与所述第一容置槽11错位。56.具体地,本发明实施例可以将asic芯片4设置于基底1上,且asic芯片4与第一容置槽11错位,能够在通过asic芯片4连接mems芯片2的同时,利用盖板3、基底1和mems芯片2共同围成的背腔31的空间,也降低了该封装结构的生产难度。57.可选地,所述第一容置槽11为通槽,所述mems芯片2设置于所述通槽内,且所述mems芯片2与所述通槽的侧壁连接。58.具体地,本发明实施例设置第一容置槽11可以为通槽,即第一容置槽11贯穿基底1。将mems芯片2设置于该通槽内,并将mems芯片2与通槽的侧壁连接以实现mems芯片2的固定。其中,可以采用胶水等材料将mems芯片2与通槽的侧壁粘接,也可以将mems芯片2与通槽的侧壁焊接。59.可选地,所述封装结构还包括防护层5,所述防护层5设置于所述mems芯片2靠近所述盖板3的一侧。60.如图1-图2所示,本发明实施例设置封装结构还包括防护层5,防护层5设置于mems芯片2靠近盖板3的一侧。防护层5用于在mems芯片2与第一容置槽11的侧壁的连接过程中,保护mems芯片2,进而保证mems芯片2能够正常工作。61.在一个实施例中,在采用胶水等材料将mems芯片2与通槽的侧壁粘接的情况下,防护层5可以为疏油层。疏油层,也即疏油涂层,是一种复合涂层材料,一般以纳米二氧化硅为原材料,采用喷涂工艺,在mems芯片2上表面形成涂层,使得mems芯片2具备良好的透光性和疏水疏油性,从而能够利用该疏油层避免粘接过程中的胶水不甚溢到mems芯片2上,保证了mems芯片2的正常工作,提供了封装结构的可靠性。62.在另一个实施例中,在将mems芯片2与通槽的侧壁焊接的情况下,防护层5同样可以对mems芯片2形成保护,避免焊接工艺对mems芯片2造成损伤,保证mems芯片2的正常工作。63.可选地,所述封装结构还包括绝缘层6,所述绝缘层6设置于所述盖板3靠近所述mems芯片2的一侧。64.如图1-图2所示,本发明实施例设置封装结构还包括绝缘层6,绝缘层6设置于盖板3靠近mems芯片2的一侧,能够隔离盖板3以避免短路,提高该封装结构的可靠性。65.具体地,在封装结构的生产过程中,在依次将asic芯片4和mems芯片2设置于基底1内之后,可以采用金线将asic芯片4和mems芯片2连接以进行信号转换。其中,绝缘层6能够隔离开盖板3和金线,避免盖板3和金线连接导致的短路异常。另外,本发明实施例通过设置绝缘层6,还能够利用绝缘层6起到隔热效果,降低封装结构内部的温度,并且增强该封装结构的抗干扰能力。66.可选地,所述绝缘层6的材料为聚酰亚胺和液晶高分子聚合物中的一种或者两种的组合。67.具体地,本发明实施例设置绝缘层6的材料为聚酰亚胺和液晶高分子聚合物中的一种或者两种的组合,即绝缘层6的材料可以为聚酰亚胺或者液晶高分子聚合物,也可以为聚酰亚胺和液晶高分子聚合物的组合,均能够使得绝缘层6具备绝缘隔热效果。68.可选地,所述绝缘层6的厚度范围为10微米至100微米。69.具体地,本发明实施例设置绝缘层6的厚度范围为10微米至100微米,能够在利用绝缘层6隔离开盖板3和金线,以避免盖板3和金线连接导致的短路异常的同时,避免绝缘层6过厚带来的封装结构的尺寸增加,便于封装结构的小型化发展。70.可选地,所述mems芯片2与所述第一容置槽11的侧壁之间具有连接间隙111,所述连接间隙111内设置有粘接件7。71.如图1和图2所示,在将mems芯片2设置于第一容置槽11内时,mems芯片2与第一容置槽11的侧壁之间还具有连接间隙111,可以在该连接间隙111内设置粘接件7以能够将mems芯片2与第一容置槽11的侧壁连接,从而将mems芯片2固定于基底1内。72.可选地,所述连接间隙111的宽度范围为50微米至200微米。73.具体地,本发明实施例设置连接间隙111的宽度范围可以为50微米至200微米,也即mems芯片2与第一容置槽11的侧壁之间的粘接件7的宽度范围也为50微米至200微米,能够在利用粘接件7连接mems芯片2与第一容置槽11的侧壁的同时,降低粘接工艺的成本,从而降低该封装结构的生产成本。74.可选地,所述粘接件7为橡胶件、硅胶件和树脂件中的至少一种。75.具体地,本发明实施例设置mems芯片2与第一容置槽11的侧壁之间的粘接件7可以为橡胶件、硅胶件和树脂件中的至少一种,比如粘接件7可以为橡胶件、硅胶件或者树脂件,粘接件7也可以为橡胶件、硅胶件和树脂件任意两种的组合,粘接件7还可以为橡胶件、硅胶件和树脂件三种的组合,均能够利用粘接件7连接mems芯片2与第一容置槽11的侧壁,以将mems芯片2固定于基底1内。76.可选地,所述盖板3为金属板,所述金属板盖设于所述基底1上并覆盖所述mems芯片2。77.如图1所示,本发明实施例设置盖板3为金属板,比如盖板3可以为黄铜板、不锈钢板或者其它金属材料板。金属板盖设于基底1上并覆盖mems芯片2,以能够对基底1中的mems芯片2或者其它芯片形成保护,提高该封装结构的可靠性。78.可选地,所述盖板3包括相连的平整部32和弯折部33,所述平整部32与所述mems芯片2相对,所述弯折部33与所述基底1连接,所述平整部32和所述弯折部33共同覆盖所述mems芯片2。79.如图2所示,本发明实施例还可以设置盖板3包括相连的平整部32和弯折部33,弯折部33连接于平整部32的两侧。设置平整部32与mems芯片2相对,两侧的弯折部33均与基底1连接,使得平整部32和弯折部33能够共同覆盖mems芯片2,以对基底1中的mems芯片2或者其它芯片形成保护,提高该封装结构的可靠性。80.另外,根据不同的背腔31体积需求,可以调整平整部32与mems芯片2之间的距离,响应地也调整相连接的弯折部33的结构和尺寸,以能够利用平整部32和弯折部33共同覆盖mems芯片2,并使得平整部32和弯折部33能够与基底1和mems芯片2共同围成背腔31,从而满足不同的声学需求。81.可选地,所述盖板3的厚度范围为50微米至200微米。82.具体地,本发明实施例设置盖板3的厚度范围可以为50微米至200微米,能够在利用盖板3提高该封装结构的强度,并保护内部的芯片的同时,避免盖板3厚度过大带来的封装结构的尺寸增加,便于该封装结构的小型化发展。83.根据本发明的另一个方面,提供了一种电子设备。该电子设备包括上述任意一项所述的封装结构,包括该封装结构的电子设备的厚度尺寸能够做到0.4毫米-0.5毫米,极大地降低了电子设备的尺寸,便于电子设备的小型化发展。84.根据本发明的再一个方面,提供了一种封装结构的制备方法。所述制备方法包括:85.在基底1上开设第一容置槽11和与所述第一容置槽11连通的开口;86.将mems芯片2设置于所述第一容置槽11内,将所述mems芯片2与所述第一容置槽11的侧壁连接,并使所述mems芯片2的前腔21与所述开口相对;87.将盖板3盖设于所述基底1和所述mems芯片2上,以使所述盖板3、所述基底1和所述mems芯片2共同围成背腔31。88.如图3所示,本发明还提供了一种封装结构的制备方法,具体包括:89.第一步,在基底1上开设第一容置槽11和与第一容置槽11连通的开口,如图3(a)所示;90.其中,基底1可以已经嵌设有asic芯片4。91.第二步,贴承载底膜,以能够利用该承载底膜支撑基底1和mems芯片2,如图3(b)所示;92.第三步,将mems芯片2放置于第一容置槽11内,并使mems芯片2的前腔21与开口相对,将mems芯片2与第一容置槽11的侧壁连接,如图3(c)和(d)所示,图3(e)为图3(d)的俯视图;93.其中,将mems芯片2与第一容置槽11的侧壁连接可以为粘接或者焊接,比如先在mems芯片2的上表面做疏油处理,之后将mems芯片2与第一容置槽11的侧壁粘接或者焊接。94.第四步,去除承载底膜,比如可以通过照射紫外光线以使承载底膜失去活性以便于去除,如图3(f)所示;95.第五步,连接mems芯片2和asic芯片4,比如通过金线连接,如图3(g)所示;96.第六步,盖设盖板3以覆盖mems芯片2,并使盖板3、基底1和mems芯片2共同围成背腔31,如图3(h)所示。97.上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同,各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾,均可以组合形成更优的实施例,考虑到行文简洁,在此则不再赘述。98.虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明,但是本领域的技术人员应该理解,以上示例仅是为了进行说明,而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解,可在不脱离本发明的范围和精神的情况下,对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

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