專利名稱：組裝的聲波和電磁換能器芯片的制作方法
相關(guān)申請的參照本申請要求于2004年3月1日提交的美國臨時專利申請第60/549,176號；與2004年4月9日提交的第60/561,210號；于2004年5月4日提交的第60/568,041號；以及與2004年5月26日提交的第60/574,523號的優(yōu)先權(quán)日，所有這些申請所公開的內(nèi)容通過引用被包含于此。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及諸如集成電路芯片、微機電器件芯片及其它類型的芯片等微觀結(jié)構(gòu)元件的組裝。
某些類型的芯片需要對去往和/或來自封裝外界的能量傳播敞開的組裝。傳聲器就是一個例子。傳聲器是將聲壓波轉(zhuǎn)換成電的形式的換能器件。有許多不同類型的傳聲器存在。較常見的設(shè)計中，因其集靈敏性、物理尺寸小和低功耗于一身而受到歡迎的一種設(shè)計使用平行板電容器作為換能元件。如果使平行板電容器的兩塊板之一是柔性，從而該板可響應于聲壓波而形變，則形變將改變電容器兩板之間的距離，從而造成電容的改變，這可被檢測到并被轉(zhuǎn)換成電信號。在駐極體傳聲器的情形中，存儲在電容器上的電荷量的變化將被檢測到并被轉(zhuǎn)換為電信號。
近年來硅處理技術(shù)的進步現(xiàn)在允許直接在硅晶片上制造傳聲器。因為傳聲器具有活動元件，所以這些高度微型化的器件常被稱為微機電系統(tǒng)(MEMS)傳聲器。如果用來制造傳聲器的硅晶片是半導體器件級的，則這將允許把放大器和其它電子器件緊鄰同一芯片上的MEMS傳聲器地包含在該芯片上。這一構(gòu)造可提供改進的靈敏性、更好的頻率響應、較低的噪聲本底、減小的組件尺寸和較低的制造成本。類似地，其它傳感器件可加入MEMS器件來感應或測量物理現(xiàn)象。
MEMS傳聲器和其它需要空腔的器件的組裝帶來了難題。傳聲器的外殼需要聲學開口，以允許聲壓波到達平行板換能元件的可移動板的一側(cè)。該外殼還必須在可移動板的對側(cè)提供聲學空腔，從而入射的壓力波將使可移動板相對于另一塊固定板移動和反彈。組裝的傳聲器還必須滿足半導體器件可靠性及性能的要求，以使用表面安裝技術(shù)將其與其它組件集成在印刷電路板上。
需要具有開口或空腔的外殼的其它器件包括諸如煙霧檢測器等感應微粒的器件。此外其它需要如此組裝的器件包括檢測氣體、有毒化學物或液體的器件。這些器件要求所檢測的材料能夠到達外殼內(nèi)的檢測器件。
構(gòu)造這樣的外殼中更困難的方面之一是提供諸如在包含傳聲器的外殼中所使用的聲學空腔等器件所需品質(zhì)的內(nèi)部空腔。在MEMS傳聲器的示例中，外殼內(nèi)的空腔的大小取決于傳聲器本身的設(shè)計和大小。通常，所需的大小是大于平行板電容器傳聲器的固定和移動板之間的氣隙的體積的量級。MEMS傳聲器可設(shè)置在面積度量為2mm乘2mm、具有非常小的電容器板間距(例如，在一些情形中具有0.5μm那么小的間距)的硅芯片上。但是半導體器件外殼通常具有較大的尺寸，例如，通常每邊至少有5mm。很小的2mm寬的傳聲器芯片不能根據(jù)為此類較大尺寸的芯片提供的組裝技術(shù)來組裝，因此傳聲器被制作在較大的芯片上以便于能夠適應組裝技術(shù)。目前的難題之一是要提供一種改進的組裝技術(shù)，使其能夠配合較小尺寸的傳聲器芯片，由此來實現(xiàn)制造和組裝芯片的成本的降低。
當前關(guān)于諸如聲學換能器芯片等大多數(shù)微電子和MEMS芯片的一個關(guān)注點是，在被組裝時，芯片被設(shè)計成相對于印刷電路板僅朝一個方向被安裝。例如，

圖1中所示的“鷗翼”式組裝芯片10被設(shè)計成僅以外殼的頂面12面朝上且遠離電路板14的形式來安裝。稱為“S”形引腳或簡稱“S引腳”的引腳16從外殼的側(cè)邊向下延伸，并由諸如熔融焊劑20等接合到接合片18。組裝芯片與曝露在電路板14或其它電路板表面的接合片18的這種連接稱為“表面安裝”。在一種示例性結(jié)構(gòu)中，芯片22通過通常用于該目的的稱為“管芯固定”26的粘性材料接合到外殼的底部24。線接合28將芯片的接合片30電連接到引腳16的外殼端32。外殼的頂部34然后被安裝到底部24，由此將芯片22封入外殼內(nèi)。
圖1中所示的組裝技術(shù)不允許不同方向的安裝，而這是向要求可能各異的許多不同的最終用戶提供組裝產(chǎn)品所需的。組裝芯片10不能以除圖1所示以外的位置來安裝。它不能以外殼的頂部34面朝電路板14的倒轉(zhuǎn)位置來安裝，除非在電路板中特別創(chuàng)建凹槽或開口來適應這種不同的位置。
在諸如MEMS傳聲器等聲學換能器芯片的情形中，外殼的開口一般必須朝著所要檢測的壓力波源的方向。為此，要使組裝芯片能夠在最大限度數(shù)目的應用中找到用武之地，能夠以面朝上或面朝下的方向被安裝到電路板的組裝芯片就成為必須。
圖2和3分別示出僅能以一個方向安裝到電路板的組裝聲學換能器芯片50和60的示例。在圖2中所示的“J引腳”外殼50中，外殼的頂面板52中的開口51提供一允許壓力波向和/或從芯片55上的聲學換能器54傳送的聲學端口。芯片55被線接合到J引腳56，后者進而被導電地接合(例如，焊接)到電路板58的端子57。在圖3中所示的“表面安裝”外殼60中，通過導電地連接到外殼的頂面板61的焊接互連63提供了從芯片64出發(fā)的電連接。焊接互連進而由跡線和通路通過頂面板61連接到多個觸點62，而這多個觸點62由焊球67導電連接到電路板65的端子69。電路板上進一步的互連通過連接到端子64的跡線66來提供。圖3中所示的表面安裝外殼60與圖2中所示的外殼50不同之處在于它被設(shè)計成以使得外殼中的聲學端口68與電路板65的開口70對齊的方式來安裝。但是，如果有人需要將組裝芯片60改為以面朝遠離電路板65的不同方向來安裝，則這將是不可能的，因為在組裝芯片的外底側(cè)72上沒有提供導電互連。
圖像換能器芯片通過自由空間接收或發(fā)送具有在所關(guān)注的特定頻率或波長(例如，在所關(guān)注的光波波長)的電磁能的圖像信號。因此，圖像換能器芯片還需要對在那些特定頻率或波長的輻射透明的組裝。但是，圖像換能器芯片易被污染。因此，圖像換能器芯片通常要求圖像信號通過的開口覆蓋對該圖像信號透明的材料。
組裝圖像換能器芯片的一個特別的難題是芯片與覆蓋組裝圖像換能器芯片的開口的透明材料的熱膨脹系數(shù)(CTE)之間的失配。與組裝芯片相連接的諸如FR-4(增強型玻璃纖維)型印刷電路板等電路板的CTE通常與芯片的CTE截然不同。例如，硅的CTE約為2ppm/開氏度，而印刷電路板的CTE通常約為10ppm/開氏度。透明覆蓋材料的CTE的范圍從很低的值到與印刷電路板的CTE不相上下的值。需要有一種應力釋放機制來允許具有一種CTE的芯片能與具有不同CTE的透明覆蓋材料被組裝在一起。
此外，需要提供一種將諸如圖像換能器的微型結(jié)構(gòu)組裝在不常見的外殼中的方法。例如，需要以能讓圖像換能器芯片被容易地插入到病人口腔中來記錄牙齒的X射線圖像的方式來組裝圖像換能器芯片。
發(fā)明描述本文中提供組裝芯片以及制作組裝芯片的方法的各種實施例。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種組裝芯片，它包括具有前端面以及與前端面相對的后端面的芯片。該芯片在前端面和后端面之一處包括一器件，該器件可作為聲能和電磁能中的至少一種的換能器來工作。該芯片還包括曝露在前端面和后端面之一處的多個接合片。該組裝芯片還包括具有介電元件和設(shè)在該介電元件上的金屬層的外殼元件。該外殼元件的內(nèi)表面面朝芯片，而外表面面朝遠離芯片。該金屬層包括曝露在內(nèi)表面和外表面中的至少一個的多個觸點，這些觸點被導電地連接到這些接合片。該金屬層還包括第一開口，以便于聲能和電磁能中的至少一種能朝去往該器件或來自該器件這兩者中的至少一個的方向通過。
在一個優(yōu)選實施例中，該外殼元件是柔性的，該柔性外殼元件具有柔性的介電元件。在此情形中，該柔性介電元件優(yōu)選包括與第一開口對齊的第二開口。
作為聲學換能器的示例，換能器可具有例如拾取功能、擴音器功能或是加速計功能，它可包括壓電器件。
在一個實施例中，換能器包括電容器。該電容器具有第一和第二板，其中聲能可使第一板相對于第二板移動。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，一種具有柔性介電元件的外殼元件包括單體金屬板，該單體金屬板包括其中形成觸點且跡線從諸觸點延伸的金屬層、以及單體部分，并且該單體部分至少基本包圍諸觸點和跡線。
根據(jù)柔性外殼元件的本發(fā)明的另一個優(yōu)選方面，芯片的接合片曝露在前端面處。柔性外殼元件被折疊成使該柔性外殼元件的頂部位于芯片的前端面之上，而柔性外殼元件的底部位于后端面之下。外殼元件的觸點包括曝露在底部的外表面處的底觸點。該柔性外殼元件還包括引腳，并且這些引腳將接合片導電地連接到底觸點。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，提供一種包括組裝芯片以及安裝到底觸點的電路板的組件。該電路板還包括曝露在頂部的外表面處的頂觸點，可包括例如線接合等一個或多個導電元件的引腳。
在一特定的優(yōu)選實施例中，金屬層包括跡線，而這些跡線包括與底端子一體的引腳部分。
根據(jù)本發(fā)明的一個其中組裝芯片包括折疊柔性外殼元件的優(yōu)選方面，一隔片元件被包括，用于保持折疊外殼元件的頂部與底部之間的間隔。該隔片元件可包括例如接合到頂部和底部的順應件，并且該順應件可包括在芯片的后端面之下的部分。
在根據(jù)本發(fā)明另一個優(yōu)選方面的組裝芯片中，外殼元件包括延伸到芯片的第一周邊之外的延伸部分，該延伸部分的內(nèi)表面面朝芯片，而外表面面朝遠離芯片。根據(jù)該優(yōu)選方面，延伸部分包括曝露在內(nèi)表面處的至少一個觸點，用于允許與芯片的導電互連。
在一特定的優(yōu)選實施例中，觸點曝露在外表面處，并且外殼元件具有曝露在內(nèi)表面處的多個焊盤、以及延伸于焊盤與觸點之間的跡線。在該實施例中，組裝芯片還可以包括延伸到接合片與焊盤之間的導電互連。
在又一個優(yōu)選實施例中，組裝芯片可包括基本上包圍芯片的金屬罐。較佳地，該金屬罐被接合到外殼元件以使金屬層與該金屬罐可形成鄰近芯片前端面和后端面之一的空腔。在此情形中，金屬層與該金屬罐一起起到所關(guān)注的頻率的電磁屏蔽的作用。
在本發(fā)明的又一個優(yōu)選實施例中，組裝芯片還可包括包圍芯片周邊的框架(housing)。在此實施例中，該框架的底表面接合到外殼元件的內(nèi)表面，并且該組裝芯片還包括在芯片之上的金屬蓋，該金屬蓋接合到框架的頂表面。在此情形中，框架和金屬蓋包圍了鄰近芯片前端面和后端面之一的空腔。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種組裝芯片，它包括一芯片、以及經(jīng)由多個導電互連導電地連接到芯片的外殼元件。該芯片具有前端面、與前端面相對的后端面，并具有曝露在前端面與后端面之一處的聲學換能器、以及曝露在前端面與后端面之一處的多個接合片。該外殼元件具有與接合片對齊的多個通孔。該外殼元件被安裝成覆蓋芯片的前端面與后端面之一以界定聲學換能器與外殼元件之間的空腔，并使前端面與后端面之另一保持曝露狀態(tài)以便于去往或來自聲學傳感器的聲能可在垂直于前表面的方向上通過。在此實施例中，導電互連延伸到至少部分地通過外殼元件中的通孔。
在一個優(yōu)選實施例中，提供了一種包括這樣的組裝芯片的組件，該組件還可包括具有多個端子的電路板。導電互連被導電地接合到這些端子，以使前端面與后端面中被曝露的一個面向遠離該電路板，以允許去往和來自聲學換能器的聲能通過。
根據(jù)又一個優(yōu)選實施例，該器件可以是其操作可由能夠到達外殼元件的器件承載端面的電磁能改變的形式。例如，該器件可包括紫外光可擦除可編程只讀存儲器(UV-EPROM)，該UV-EPROM可由電磁能擦除。又如，該器件可包括可由電磁能永久改變的可熔元件。
在本發(fā)明的一個特定實施例中，提供一種組裝芯片，其中外殼元件的金屬層具有第一開口以及與該第一開口對齊的覆蓋件。在該實施例中，覆蓋件被安裝成到內(nèi)表面和外表面中的至少一個，并且該覆蓋件對電磁能基本透明，以允許此類能量通過其去往或來自該器件。作為覆蓋件的示例，它可包括抗反射件、抗刮擦件和透鏡中的一個或多個，或是具有這些功能的一個元件或多個元件的組合。
在該實施例中，一種優(yōu)選方式是使金屬層在外殼元件的內(nèi)表面處被曝露，并且覆蓋件被安裝到該金屬層。
在一特定實施例中，該裝置可包括第一光敏元件陣列，并且組裝芯片包括與第一開口對齊的光閃爍器元件。在該實施例中，第一陣列可用于接收第一信號，第一信號代表了入射到光閃爍器元件上的第二信號。例如，第二信號可包括X射線波長，光閃爍器元件處在接收第二信號的位置，并生成第一信號，第一信號隨后投射到該器件上的第一光敏元件陣列。較佳地，光閃爍器元件設(shè)在外殼元件的內(nèi)表面與芯片之間。在一個實施例中，介電元件可覆蓋或基本覆蓋第一開口。在這種情況中，介電元件僅需對X射線波長基本透明，但對可見光波長可基本不透明。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種組裝芯片，它包括一芯片和安裝到該芯片的外殼元件。在該組裝芯片中，具有前端面和與前端面相對的后端面的芯片包括在前端面和后端面之一處的一器件、以及曝露在前端面和后端面之一處的多個接合片。該器件可作為聲能換能器工作。該外殼元件包括一介電元件和設(shè)在該介電元件上的金屬層。該金屬層包括導電地連接到這些接合片的多個觸點。在此實施例中，外殼元件與該器件配準的凹槽，芯片和凹槽形成鄰近器件的封閉空腔。
尤佳的是，外殼元件包括面朝芯片的內(nèi)表面、面朝遠離芯片的外表面、設(shè)在內(nèi)表面處的多個內(nèi)通路端子。這些外殼元件還包括設(shè)在外表面處的多個外通路端子、以及將內(nèi)通路端子與外通路端子互連的通路。在該優(yōu)選實施例中，金屬層還可包括延伸到觸點與內(nèi)通路端子之間的跡線。尤佳的是，該組裝芯片還包括線接合，它們將接合片導電地連接到觸點。該外殼元件中的介電元件基本上由陶瓷材料構(gòu)成和/或可包括層疊結(jié)構(gòu)尤佳。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種組裝芯片，它包括一芯片和一外殼元件。具有前端面和與前端面相對的后端面的芯片包括在前端面與后端面之一處的一器件，該器件可作為聲能的換能器來工作。該芯片還包括曝露在前端面與后端面之一處的接合片。
在本發(fā)明的這一方面，該外殼元件包括一通孔。與前述外殼元件相似，此實施例的外殼元件包括介電元件和設(shè)在該介電元件上的多個觸點的金屬層。該外殼元件包括與該通孔對齊的凹槽。提供一可覆蓋該凹槽的蓋子，并且芯片的前端面與后端面之一被安裝到外殼元件的凹槽內(nèi)，以使該芯片與通孔對齊，從而允許去往和來自該器件和外殼元件外的空間的聲能通過。此外，凹槽和蓋子構(gòu)成鄰近芯片前端面與后端面之另一的封閉空腔。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了一種組裝芯片，其中一芯片包括聲學換能器，并具有多個接合片。該組裝芯片中包括外殼元件，它包括介電元件和設(shè)在該介電元件上的金屬層。該金屬層的第一表面接觸介電元件，而第二表面面向遠離介電元件。該金屬層包括曝露在第一和第二表面之一處的多個芯片觸點，這些芯片觸點被導電地連接到這些接合片。該外殼元件還包括導電地連接到這些芯片觸點的多個互連。這些互連曝露在第一和第二表面之一處。該外殼元件還包括與聲學換能器對齊的第一開口，便于去往和來自聲學換能器的聲能通過。根據(jù)本發(fā)明的這一方面，還提供互連元件，它具有頂表面、與頂表面相對的底表面、以及設(shè)在頂表面與底表面之間的凹槽。多個頂觸點被曝露在該互連元件的頂表面處。多個底觸點曝露在底表面處，并且導電特征將頂觸點與底觸點互連。頂觸點被導電地接合到外殼元件的互連。
尤佳的是，在該實施例中，互連元件包括一疊介電層，其中導電特征包括設(shè)置在這些介電層中的導電元件。這些介電層基本由陶瓷材料和/或增強型玻璃纖維構(gòu)成尤佳。
尤佳的是，包括根據(jù)該實施例的組裝芯片的組件還包括曝露在第一和第二表面中在外殼元件與芯片觸點相對的一側(cè)的一個表面處的外觸點。該組件的電路板具有導電地安裝到這些外觸點的端子。該電路板還包括與外殼元件中的開口對齊的開口，以允許去往或來自聲學換能器的聲能通過該電路板。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選方面，提供了一種組件，其中電路板的端子被導電地安裝到互連元件的底觸點，以使外殼元件的第一開口面向遠離電路板，從而允許去往或來自聲學換能器的聲能通過該第一開口。
根據(jù)本發(fā)明的又一個優(yōu)選實施例，在該組件中，電路板的底觸點由可熔導電材料、導電釘頭凸點(stud bump)和各向異性導電膜中的至少一個安裝到互連元件尤佳。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種組裝芯片，其中具有前端面和與該前端面相對的后端面的芯片包括在前端面與后端面之一處的器件、以及曝露在前端面與后端面之一處的多個接合片。該器件可作為聲能和電磁能中的至少一種的換能器來工作。該組裝芯片包括具有介電元件和設(shè)在該介電元件上的金屬層的外殼元件。該外殼元件具有面朝芯片的內(nèi)表面、以及面朝遠離芯片的外表面。該外殼元件的金屬層包括曝露在內(nèi)表面與外表面中的至少一個處的多個觸點，這些觸點被導電地連接到接合片。在該實施例中，外殼元件與芯片被隔開以界定換能器與外殼元件之間的空腔。
在一個特定實施例中，該空腔是封閉的。
包括根據(jù)本發(fā)明的這一方面的組裝芯片的組件還包括具有導電地安裝到外殼元件的觸點的端子的電路板。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了一種制作組裝芯片的方法。根據(jù)該方面，提供一種具有前端面和后端面的芯片，該芯片包括設(shè)在前端面與后端面中的至少一個處的器件、以及曝露在前端面與后端面中的至少一個處的多個接合片。該器件可作為聲能和電磁能中的至少一種的換能器來工作。
根據(jù)本發(fā)明的這一方面，提供一種外殼元件，它包括介電元件和具有多個觸點的金屬層。該外殼元件還包括第一開口。芯片被安裝到該外殼元件，以使第一開口與器件對齊，然后芯片的接合片被接合到這些觸點。
根據(jù)本發(fā)明的這一方面尤佳的是，該器件包括圖像換能器。尤佳的是，該方法還包括將光閃爍器元件與第一開口對齊，并將對齊的光閃爍器元件安裝到該外殼元件。
在一個優(yōu)選實施例中，該光閃爍器元件還包括安裝到外殼元件的承載層。
在一特定的優(yōu)選實施例中，該外殼元件具有面朝芯片前端面的內(nèi)表面，并且光閃爍器元件被安裝到該內(nèi)表面。
附圖簡述圖1是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的鷗翼式可表面安裝的組裝芯片的剖視圖。
圖2-3是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的組裝聲學換能器芯片的剖視圖。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的組裝聲學換能器芯片的單位元件。
圖5A和5B示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的組裝芯片的變形。
圖6A-6B示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的組裝芯片的變形。
圖6C示出包括根據(jù)圖6A或6B中所示的一個實施例的組裝芯片的組件。
圖7A、7B和8A是示出包括折疊外殼的本發(fā)明的實施例的剖視圖。
圖7C是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的組裝聲學換能器芯片的單位元件的剖視圖。
圖8B是示出在圖8A中所示的折疊外殼實施例中、外殼元件中的導電跡線和觸點的圖案的平面圖。
圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包括帽元件的組裝聲學換能器芯片的剖視圖。
圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的圖9中所示的組裝芯片與電路板的組件的剖視圖。
圖11是示出本發(fā)明的又一個實施例的剖視圖，其中外殼元件被密封到下層的電路板以形成鄰近聲學換能器芯片的一個端面的空腔。
圖12A-12C是示出其中導電互連從芯片的接合片延伸到通過覆蓋芯片的蓋子中的一組通孔的本發(fā)明實施例的剖視圖。
圖13A和13B是示出其中單位元件包括聲學換能器芯片和設(shè)在該芯片后表面之后的支承板的本發(fā)明實施例的剖視圖。
圖14是示出本發(fā)明的另一實施例的剖視圖，其中在芯片的前表面與蓋子之間設(shè)一空腔，并且在芯片的后表面之后設(shè)一聲學端口。
圖15是示出一包括安裝到電路板的圖14中所示的組裝芯片的組件的剖視圖。
圖16是示出一實施例的剖視圖，其中一聲學換能器被安裝在具有空腔和聲學端口的鷗翼式外殼內(nèi)。
圖17是示出又一個實施例的剖視圖，其中一聲學換能器被安裝在一可通過沿下邊所設(shè)的焊塊來表面安裝的單元內(nèi)，該單元具有空腔和聲學端口。
圖18是示出圖17中所示單元內(nèi)的互連配置的細節(jié)的剖視圖。
圖19是示出根據(jù)又一實施例的組裝芯片的剖視圖，其中一聲學換能器被安裝在通過設(shè)在上邊和下邊處的觸點來表面安裝的單元內(nèi)。
圖20是示出根據(jù)另一實施例的組裝芯片的剖視圖，其中一聲學換能器被安裝在可從下邊表面安裝的單元內(nèi)。
圖21是示出與圖20中所示類似的實施例中組裝芯片的元件之間的替換互連配置的剖視圖。
圖22是示出包括電磁能換能器的本發(fā)明實施例中使用的外殼元件或芯片承載的平面圖。
圖23-26示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的組裝芯片制作和組裝芯片組裝到電路板的階段。
圖27-31示出包括根據(jù)本發(fā)明其它各種實施例的電磁能換能芯片的組裝芯片。
實施本發(fā)明的最佳方式諸如半導體芯片或“管芯”等電磁元件通常設(shè)在保護該管芯或其它元件不受物理損害、并便于管芯被安裝在電路板或其它元件上的外殼中。一類電磁外殼包括襯底，襯底也稱為“膠帶”，它包括諸如一層聚酰亞胺、BT樹脂或其它具有導電特征(諸如介電元件上的觸點等)的聚合材料等介電層。管芯通常用管芯與襯底之間的一層管芯粘合膠安裝在襯底上，以使管芯的一個端面面對襯底。觸點或“端子”被曝露在襯底的外表面處，但被電連接到管芯本身上的觸點。通常稱為“面塑(overmolding)”的保護材料可包圍管芯本身，但較佳的是不覆蓋諸端子。這一外殼可被安裝到電路板上，使襯底的外表面面朝電路板，且端子與電路板上的接觸片對齊。可使用諸如焊球等導電接合材料來將端子接合到接觸片，以將外殼物理地安裝到板上的位置中，并將端子連接到板的電路，由此來將管芯連接到電路。當外殼被安裝到電路板時，襯底位于管芯之下，處于管芯與電路板之間。
如例如共同轉(zhuǎn)讓的2002年10月28日提交的美國專利申請第10/281,550號、2002年2月15日提交的第10/077,388號、2003年9月3日提交的第10/654,375號、2003年9月5日提交的第10/655,952號、2003年8月13日提交的第10/640,177號、2003年9月5號提交的第10/656,534號、2003年5月30日提交的第10/448,515號，2003年10月29日提交的美國臨時專利申請第60/515,313號，共同轉(zhuǎn)讓的2003年8月13日提交的PCT國際申請第PCT/US03/25256號、2003年9月5日提交的第PCT/US03/27953號、和2003年9月8日提交的第PCT/US03/28041號、以及美國專利第6,121,676號和6,699,730號中所公開的(所有前述已授權(quán)專利和待批申請的內(nèi)容通過引用被包含于此)，本文中稱為“折疊”外殼的一種外殼包括大致相似的襯底或膠帶。但是，折疊外殼中的襯底或膠帶被折疊以限定在大致平行的平面上延伸的一對重疊的載帶。其中一條載帶延伸到管芯之下，即常規(guī)外殼的襯底所占的位置，而另一條載帶延伸到管芯之上，從而管芯處于兩條載帶之間。底載帶通常承載用于將外殼安裝到電路板或其它更大襯底的端子。在折疊外殼的一些變形中，頂載帶上的導電組件包括曝露在外表面(離開芯片面朝上的和離開底載帶方向的表面)處的端子，從而其它組裝或非組裝的微電子元件可被安裝在折疊外殼的頂載帶上。此類型的折疊外殼可被一一層疊。頂載帶上的特征由沿介電元件延伸的跡線與端子或底載帶上的其它導電特征互連。這些跡線在形成在介電元件中的折疊延伸。在一些實施例中，設(shè)在兩條載帶之間的管芯上的觸點被連接到頂載帶上的接合片，而跡線將這些接合片連接到底載帶上的端子。
在另一個變體中，諸如兩個或多個半導體管芯等兩個或多個微電子元件被安裝在頂和底載帶之間的空間中。
其它一些折疊外殼組合這些方法，以使兩個或多個微電子元件被設(shè)在外殼的頂和底載帶之間的空間中，并且外殼在頂載帶和底載帶上有曝露的端子，因此可被層疊或與相同或不同類型的附加外殼和/或與附加的微電子元件組合。
折疊外殼提供某些顯著的優(yōu)點。在頂與底載帶之間延伸的跡線可用很低的額外成本在正常的膠帶制作過程中形成，從而可提供兩條載帶之間低成本的可靠互連。折疊的襯底基本上包圍管芯或載帶之間的其它元件，并由此為這些元件提供額外的物理保護。并且，襯底可包括導電元件，這些導電元件在管芯或設(shè)在載帶之間的其它元件周圍提供電磁屏蔽。
在本文中的一個特定實施例中，管芯中包含的微電機器件可被安裝在折疊外殼中。在器件包括傳聲器或其它換能器的情況中，該折疊外殼在襯底的一條載帶上可設(shè)有開口，用于接納聲波或是由換能器檢測或度量的其它現(xiàn)象。該折疊外殼還可界定可供結(jié)合傳聲器使用的聲學空腔。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供一種組裝聲學芯片，它包括一開口，即一“聲學端口”以便于聲能即壓力波通過，并且還包括一空氣或其它流體填充的空腔，這是聲學換能器能起效所需的。如上文所提及的，聲學換能器僅僅是一類MEMS芯片根據(jù)本文中所描述的實施例，其它MEMS芯片可被組裝。圖4是示出諸如MEMS話筒等組裝聲學換能器芯片80的制作中的一個階段的圖示。如圖中所示，在芯片78上設(shè)有聲學換能器81作為平行板電容器，該平行板電容器具有固定板82和根據(jù)撞擊其上的壓力波而移動的可移動板83。換能器81可被安裝成使壓力波從包含該換能器的芯片78的前端面84上方或是從芯片78的后端面86的下方撞擊到可移動板上。該芯片可用各種半導體材料中的一種提供，諸如硅和硅合金(例如，硅鍺)、以及III-V或II-VI化合物半導體等?？梢苿影迨峭ㄟ^例如局部薄化硅芯片的一個區(qū)域來提供的。固定板被設(shè)為硅芯片的具有允許芯片的后表面86之下的空腔區(qū)與電容器的可移動板83之間的氣體(例如，空氣)通過的通孔的陣列的剛性區(qū)域尤佳。
聲學換能器81被電互連到芯片78上的電子電路89，后者進而被連接到接合片88。替換地，或作為其補充，換能器81通過導電布線跡線90直接電互連到接合片88。如圖4中所示，導電布線跡線以諸如在共同所有的于2004年10月29日提交的美國專利申請第10/977,515號(該申請要求享受于2003年10月29日提交的美國臨時專利申請第60/515,615和于2003年12月23日提交的第60/532,314號的提交日期)中所描述的被形成為至少部分地在接合片88之上尤佳。所述申請和臨時申請通過引用被包含于此。進而，芯片的接合片88由導電結(jié)合材料連接到外殼元件95的相應內(nèi)觸點92。外殼元件95包括介電元件94和設(shè)于其上的導電跡線96，并包括在聲學換能器芯片的前表面84之上的開口100。介電元件94由通常稱為“膠帶”的一層諸如聚酰亞胺等聚合材料實現(xiàn)尤佳，其上圖案化了諸如一銅層或一疊金屬層等金屬層以形成跡線96。該膠帶是諸如通常用于膠帶自動化接合(TAB)，以及在組裝μBGA芯片(Tessera公司注冊商標)的膠帶。介電元件94包括開口98尤佳，通過該開口98曝露多個外觸點99，用于將組件80連接到例如電路板。外觸點99通過跡線96連接到內(nèi)觸點92。
如圖4中特別示出的，芯片的接合片88通過焊球接合到外殼元件的觸點92。但是可提供其它互連配置，諸如使用導電黏膠，尤其是各向異性導電黏膠來將芯片接合到外殼元件95的導電跡線96的互連配置。
或者，可使用釘頭凸點配合黏膠或焊錫來形成互連。圖5A中示出了該結(jié)構(gòu)的一個示例，其中導電釘頭凸點102由諸如金、銀、銅或鉑等貴金屬構(gòu)成來防腐蝕尤佳，并且最好是由延展性好的金來構(gòu)成。釘頭凸點102形成在芯片的接合片88上尤佳，并在金屬層96之上將該層連接到芯片78的接合片88的地方設(shè)各向異性導電膜(ACF)104。
在另一變形方案中，外殼元件可包含與金屬層一體地形成的引腳(未示出)，這些引腳被變形并結(jié)合到芯片的接合片。
圖5A示出完整結(jié)構(gòu)，其中組裝芯片110包括空腔112，空腔112由具有底面116和側(cè)壁118的框架114包圍?？蚣?14可用諸如陶瓷、聚合物、玻璃或其組合等一種或多種基本上介電的材料或替換地用一種或多種半導體材料或金屬構(gòu)成?？蚣?14可具有層疊結(jié)構(gòu)，諸如由數(shù)層FR-4型環(huán)氧增強性玻璃纖維材料等一疊介電層構(gòu)成。如圖5A中所示，導電通路120被設(shè)為延伸通過框架114以將跡線96導電互連到位于底面116上的觸點106。在框架116上再設(shè)一導電平面108以在提供對聲學換能器82所產(chǎn)生的雜散電磁發(fā)射的屏蔽時使用。側(cè)壁導電平面122設(shè)在框架的側(cè)壁上為佳，此類平面或如圖5A中所示地外部設(shè)置，或改為內(nèi)部地設(shè)在框架的內(nèi)壁105上。當用于圖案化跡線96的金屬層基本保持金屬片原樣時，金屬層與導電平面108和側(cè)壁導電平面122一齊起到法拉第籠的作用，用于基本減少來自芯片78的不需要的電磁發(fā)射的量。
圖5B示出組裝芯片110通過焊球132到電路板130的其它互連，焊球132提供框架114的底面上的觸點106與電路板上所設(shè)端子134之間的導電互連。如圖5B中進一步示出的，還可提供曝露在組裝芯片110頂表面處的另一組觸點136，觸點136連接到組裝芯片的跡線96，以便于如以上參考圖5A所述地到芯片和框架的通路120兩者的互連。
圖6A示出組裝芯片180的一個替換實施例，其中芯片150被安裝成使芯片的前端面84面向遠離其所導電連接的外殼元件155。在該實施例中，芯片150的后端面86由管芯粘合材料160安裝到外殼元件155。在此實施例中，空腔162被設(shè)在臨近于換能器的可移動板最靠近的芯片的前端面84處。聲學換能器的固定板設(shè)在臨近外殼元件155中的開口170處。如在上述實施例中的，外殼元件155包括介電元件154和一金屬層，該金屬層包括用于提供互連并用于提供屏蔽的跡線156。芯片的接合片174通過線接合178被導電地互連到外殼元件155的內(nèi)觸點176。
如圖6A中進一步示出的，芯片150被包圍在框架164內(nèi)，框架164由例如黏膠166等安裝到外殼元件的介電元件154。框架164在被放置在外殼元件155上并與其接合之前被模塑成最終形狀尤佳，如可通過根據(jù)許多公知技術(shù)中的任何一種來模塑聚合物所能提供的。基本由金屬構(gòu)成尤佳的蓋子168通過黏膠172接合到框架164以覆蓋芯片150。以此方式，設(shè)在外殼的頂表面處的金屬蓋168和設(shè)在外殼的底表面處的導電平面158提供對聲學換能器芯片的發(fā)射的電磁屏蔽。
圖6B示出圖6A中所示實施例的變形。此實施例與圖6A中所示的區(qū)別在于使用金屬罐185來取代塑料框架與金屬蓋的組合。該金屬罐可由例如黏膠166安裝到介電元件154。在此情形中，金屬罐185在除一面外的所有面上包圍芯片150，并且導電平面158覆蓋芯片150的該剩余的一面，從而可獲得比圖6A中所示的實施例中所提供的甚至更大程度的電磁屏蔽。
圖6C還示出組裝芯片182的互連，它具有于圖5A中所示相類似的框架114，但是其中芯片150由線接合183導電地連接到外殼元件186的內(nèi)觸點184。組裝芯片182以聲學端口170面朝電路板的位置安裝到電路板188，該電路板具有通孔190，以允許去往和/或來自芯片150的聲能通過。組裝芯片182與電路板188的導電互連是通過將組裝芯片的頂(面朝芯片的)面上的外部觸點136連接到設(shè)在電路板上的端子192的互連(例如，焊球132)提供的。
頂(面朝芯片的)面上的外部觸點136連接到設(shè)在電路板上的端子192的互連(例如，焊球132)提供的。
圖7A示出根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的具有折疊外殼結(jié)構(gòu)的組裝芯片。折疊外殼已被用來創(chuàng)建垂直層疊的半導體芯片，諸如用于為襯底的給定區(qū)域?qū)崿F(xiàn)更大程度的功能性的目的等。折疊外殼在例如美國專利第6,121,676號和6,225,688號中公開，其內(nèi)容通過引用被包含于此。
與以上參考圖4-6B描述的本發(fā)明的一些實施例相類似，折疊外殼用柔性介電元件或膠帶202塑成，在其上設(shè)一圖案化的金屬層204。該圖案化的金屬層包含諸如觸點206和跡線208等特征，以便于芯片通過設(shè)在膠帶頂部201上的外觸點207和設(shè)在膠帶底部203上的外觸點205與例如芯片之外的電路板等項目之間的互連。
折疊外殼結(jié)構(gòu)本質(zhì)上是順應性的，因此可為芯片緩沖從膠帶于芯片之間的熱膨脹產(chǎn)生的應力。如本文中所使用的，“順應性的”是指易于、設(shè)為、或可能屈從于所施加的應力，而“順應層”是指具有順應屬性的一層物質(zhì)。有許多種方式來制作順應層。一種簡單方式是使用足夠厚的一層連續(xù)的材料，以使其響應于由不同的熱膨脹引起的應力而屈從。通常，順應性的程度隨順應層的厚度而增加。但是，通過使用諸如彈性體、B-可階段化(B-stageable)材料、熱塑性塑料或其它聚合物、低模量環(huán)氧樹脂等本身相當順應的材料或是在外殼被加熱時顯著軟化的“低應力”管芯粘合材料等，可將順應層做得相對較薄。模量，材料就越順應。但是，在一些情形中，用具有較高彈性模量的材料制成的層常可通過在材料中開孔來使其變得與用具有較低模量的材料制成的層一樣順應。但是，具有順應層的外殼有時抗扭曲性較低。在折疊外殼中，無需完全消除扭曲也能實現(xiàn)具有一定程度的順應性的外殼，這補償了熱膨脹失配，從而可顯著提高外殼的可制造性及其在電路板級的可靠性。
圖7A示出組裝芯片200的一個實施例，其中芯片210由諸如設(shè)在芯片的接合片212于圖案化金屬層的觸點206之間的焊錫等可熔融導電材料接合。與以上參考圖6A所描述的框架164相類似，環(huán)形框架結(jié)構(gòu)216的頂表面215在膠帶202的頂部201處被接合到金屬層204的內(nèi)側(cè)214。環(huán)形框架結(jié)構(gòu)216由模塑的聚合體構(gòu)造為佳。膠帶202被折疊180度以繞環(huán)形框架結(jié)構(gòu)延伸，從而膠帶底部203處的圖案化金屬層204被接合到環(huán)形框架結(jié)構(gòu)的底表面220。這導致芯片210基本上為環(huán)形框架結(jié)構(gòu)216和膠帶202所包圍。在圖7A中所示的實施例中，介電層或環(huán)形框架結(jié)構(gòu)或兩者可由順應層構(gòu)成。但是，因為環(huán)形框架結(jié)構(gòu)216的高度較大，所以需要環(huán)形框架結(jié)構(gòu)每單位厚度的順應性程度低于膠帶的介電層202每單位厚度的順應性程度。
如圖7A中進一步示出的，模塑的環(huán)形框架被隔開以包圍芯片210的前端面211與膠帶202的頂部201和底部203之間的第二空間218。第二空間218可用作外殼200內(nèi)的聲學換能器工作所需的聲學空腔。亦如圖7A中所示，芯片210還包括端口222，用于允許流體(例如，諸如空氣等氣體或是液體)通過，以便于在電容器型換能器的可移動板的固定板處穩(wěn)定地維持壓力。
圖7B示出圖7A中所示的實施例的變形，其中包括聲學換能器芯片的單元230的環(huán)形框架221以使其包圍具有比芯片的后端面的橫向尺寸228大的橫向尺寸224的體積的方式被構(gòu)造。以此方式，具有很低的高度226的環(huán)形框架221包圍出很大體積的空腔225，由此使單元230具有很低的側(cè)面。因此，單元230的折疊外殼提供一種通過擴大橫向尺寸224從而擴大空腔所占面積來減小單元230的高度的手段。
圖7C示出芯片78的又一實施例，它被安裝到金屬層中沒有開口的改良外殼元件195，從而當外殼元件被連接到芯片時，在器件承載表面84附近形成一封閉空腔。在該實施例中，芯片的器件承載表面84與由金屬層96定義的外殼元件195的主表面保持充分間距295為佳。間距295至少部分地可由諸如將芯片的接合片88導電地連接到外殼元件195的觸點292的大焊球297等導電互連元件的大小來確定。阻焊290或其它介電材料防止來自焊球297的焊錫延擴到觸點292之外。密封介質(zhì)296以“畫框環(huán)形密封”的配置包圍互連元件297尤佳，從而可密封空腔，使其不進行氣體或其它流體的交換，并保護芯片前表面84上的器件不受損壞或是由于污染導致的其它退化。芯片可被安裝到外殼元件，并以各種方式與其電互連。例如，芯片可通過從芯片的接合片或從外殼元件的觸點延伸的導電釘頭凸點的方式來安裝。在此情形中，釘頭凸點可通過諸如可熔融材料塊或是各向異性導電黏膠等導電特征被連接到其它接合片和觸點。形成導電互連的其它手段包括使用可變形引腳等，這將在一下參考圖21來描述。
本文中在圖7A、7B、8A、10、11、13A、13B、14、15和19及20中示出了包括安裝到外殼元件的芯片78以包圍臨近芯片的器件處的空腔的其它實施例等，這些以在上文中描述，并將在一下進一步描述。此外，芯片78可用各種配置安裝到電路板，諸如以上參考圖15-19所示出和描述的配置等。
圖8A和8B示出單元231的又一個折疊外殼實施例，其中芯片由線接合233導電地互連到膠帶的金屬層204。芯片210被安裝在其中，以在芯片的前表面或觸點承載表面237與膠帶201的底部203之間設(shè)聲學空腔235。此外，如果需要進一步絕緣在金屬層204內(nèi)排布的電跡線，則可在金屬層204的內(nèi)表面上設(shè)阻焊241或附加的介電層。
圖8B是示出構(gòu)成圖8A中所示的組裝芯片單元231的一部分的外殼元件261的金屬層243的特定實施例的平面視圖。金屬層的內(nèi)觸點247連接到跡線249，后者導電地連接到設(shè)在膠帶的第一部分(例如，頂部201)上的第一組外觸點251。但是，其它跡線257將越過折疊線259的第一外觸點251導電地連接到設(shè)在膠帶的第二部分(例如，底部203)上的第二外觸點253。該結(jié)構(gòu)允許組裝芯片231通過第一觸點251或第二觸點253被導電地互連并組裝到較高等級組件中的電路板。如圖8B中進一步示出的，金屬層243被圖案化為最大可能程度地保持為單體金屬片以提供電磁屏蔽，金屬片包圍外殼元件261上的跡線249、257和觸點251、253中的許多為佳。
圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的包括安裝到電路板(例如，柔性膠帶244)的聲學換能器芯片210的單元250的剖視圖。如圖中所示，聲學換能器工作所需的空腔235被設(shè)在芯片210的底端面240與帽242之間，該帽由金屬制成為佳。如圖9中所示，帽242被接合到與聲學換能器芯片接合以便于去往和來自芯片210的電信號的傳導的電路板(例如，柔性、剛性或半剛性(順應性)電路板245)的金屬層246。尤佳的是，帽242通過延伸到帽242外圍的諸如焊料的粘性或可熔材料的塊238接合到金屬層246。在電路板245中的開口處設(shè)諸如聚合物等有機材料尤佳的密封材料255，以將芯片210的前端面248密封到電路板245，從而在芯片210和帽242之間建立密封空腔235。
圖10示出較高等級的組件256，它通過使用諸如焊錫等可熔融材料形成單元250與電路板252之間的導電互連254，來將單元250接合到諸如通常稱為FR-4型或BT樹脂型板等的電路板252來構(gòu)造。由于其不高于焊接的導電互連的高度的較低的高度，單元250可被組裝到電路板252以形成低側(cè)面的產(chǎn)品。在此情形中，焊錫連接有效地凹進外殼高度內(nèi)，并因此不會增加組件256的總高度。
圖11示出圖9中所示的本發(fā)明實施例的變體。如圖中所示，諸如以上參考圖9所示出并描述的單元250不是被連接到帽以包圍出所需的空腔，而是改為通過外圍密封258密封到電路板252。從以上來看，密封在芯片的四個(或更多)外圍邊緣262上包圍芯片210。密封258用設(shè)在外殼元件或膠帶245和電路板252之間的有機密封材料構(gòu)成尤佳。但是可使用其它密封材料，包括低熔點玻璃、諸如焊錫、熱塑性塑料、黏膠和其它聚合物等可熔融材料。
圖11中所示的實施例的另一變形是在外殼元件245上設(shè)置犧牲層或一次性層260。一次性層260在將芯片210安裝到外殼元件245以形成單元250的步驟、以及將該單元連接到電路板252的步驟里被設(shè)在外殼元件245的表面264上為佳。一次性層起到保護聲學換能器芯片210的曝露表面266在這些處理步驟里不受異質(zhì)材料或其它污染侵入。一次性層可包括可從單元250剝離的柔性材料?；蛘?，一次性層包括柔性較差的構(gòu)件，或是可從外殼元件245容易地卸下并干凈地移除的剛性構(gòu)件。甚至可在制造的其它階段里允許一次性層留在外殼元件245的表面上，直至單元250被組裝到包含話筒的電子設(shè)備中，然后在該情況下被售賣給顧客。顧客或最終用戶在使用該電子設(shè)備時可隨即將一次性層260從單元250剝離或者起走以便于使用該設(shè)備。
在以上參考圖1-11所描述的諸實施例的其它變形中，芯片可包括其它類型的MEMS器件，特別是需要器件的其中一個端面(例如，前端面)向開口曝露，同時還需要臨近芯片210的另一端面(例如，后端面)的空腔的那些器件。此類器件的示例包括壓力傳感器和微流體器件。
圖12A示出本發(fā)明的另一個實施例，其中包括聲學換能器芯片210的單元300具有與芯片210的導電互連302被設(shè)在諸如蓋305等覆蓋元件的多個通孔304中的結(jié)構(gòu)。在圖12A中所示的示例中，單元300的導電互連包括諸如焊錫等可熔融材料，從芯片210的前表面303上的接合片318延伸通過通孔304。該結(jié)構(gòu)還包括外圍密封，在平面圖中觀察時，外圍密封可稱為“畫框環(huán)形密封”，該環(huán)形密封包圍芯片210的有效區(qū)域306和導電互連302。各種結(jié)構(gòu)和形成此類結(jié)構(gòu)的方法在2004年9月24日提交的美國專利申請第10/949,674號中公開。此申請由此通過引用而被包含于此。特別地，所包含的申請描述了形成結(jié)構(gòu)的許多替換方法，包括形成這些結(jié)構(gòu)的導電互連、覆蓋元件、帽和蓋、以及環(huán)形密封的各種方法。在此情形中，密封無需是氣密的。
單元300與以上引述的所包含的申請中所公開的結(jié)構(gòu)的不同之處在于，設(shè)有延伸通過蓋305的聲學端口或開口307，用于允許聲能通過，例如壓力波通過開口。圖12B示出又一實施例，其中設(shè)有延伸通過蓋305的通孔304的線接合308，以取代圖12A中所示的焊接的導電互連。在此情形中，為了更好地控制聲學端口307的特性，用諸如有機密封劑等用于包封線接合308的密封材料來填塞通孔304。
在如圖12C中所示的又一個實施例中，蓋315被連接到除聲學端口外都是實心的芯片。該蓋315被形成或加工或?qū)崿F(xiàn)為一包含實心或封閉電通路的陣列的平板。陶瓷、玻璃和硅是可構(gòu)造蓋或板315的常用材料。通路可用包括電鍍等許多方法和厚膜工藝來形成和填充。在與通路320導電接觸的蓋315上還可提供焊盤328。蓋315中的通路(其中一個通路320與芯片210上的每個接合片318配準)通過諸如焊塊、導電釘頭凸點、導電黏膠等數(shù)種公知技術(shù)中的任何一種被接合到接合片318，熱壓縮和熱超聲接合是形成互連時使用的材料和方法，在適當情況下，這些互連還可由導電釘頭凸點或其它機械特征加強。
或者，接合片與焊盤328之間的電互連可由機械順應結(jié)構(gòu)來提供，其示例包括Z軸導電黏膠、Z軸導電聚合體、彈簧、指針、撞針等。Z軸導電黏膠的另一優(yōu)點在于，環(huán)繞芯片210的接合片318的材料環(huán)可起到提供互連的功能，還可作為用于提供畫框環(huán)形密封的材料。
圖13A是示出用于提供換能器芯片的聲學空腔的實施例的剖視圖。圖13A中所示的結(jié)構(gòu)旨在被連接到諸如蓋等覆蓋元件，以形成如參考圖12A-12C在以上實施例中示出和描述的加蓋單元。如圖中所示，芯片210由如上所述的畫框環(huán)形密封325安裝到后板319。板319平坦的主表面321于芯片310相對。在此情形中，空腔330的體積由環(huán)形密封325內(nèi)板319的尺寸323和環(huán)形密封的厚度326來決定。
另一方面，在圖13B中所示的實施例中，后板324包括凹槽327。因為凹槽327增加空腔332的高度，所以當環(huán)形密封的后板324的橫向尺寸與板319(圖13A)的相同時，圖13B中所示的空腔330的體積大于圖13A中所示的體積。凹槽可用各種方法來創(chuàng)建，其中化學蝕刻、電鑄和機械形成是其中的三種可能方式。當后板324是金屬(例如，鋁或銅)時，后板324還可起到電磁屏蔽的作用，或形成法拉第籠的一部分以防止由聲學換能器激勵出的通過自由空間的電磁波超出后板324的范圍?；蛘撸霉杌蚱渌菍w或半導體材料構(gòu)成的后板可被金屬處理，來為此目的提供充分的導電性。在又一個替換方案中，后板無需是單種材料，而是可改為具有組合構(gòu)造。在一特定示例中，后板被設(shè)為金屬與諸如帶狀電路板等聚合物層的組合。
圖14示出保持以諸如晶片或是其它多個單元的芯片的形式相互粘合的多個單元350的又一個實施例。圖14示出在進行了構(gòu)造粘合的單元350的步驟之后的制作階段。此實施例與上述實施例的不同之處在于，在單元350的后板354中設(shè)有聲學端口352，并且聲學空腔356被設(shè)在蓋358與芯片210之間。它們?nèi)砸跃问秸澈希鐖D所示。如從圖15中最能看出的，提供了從芯片210的前表面303上的接合片318延伸通過蓋358中的多個通孔360的導電互連302。
在到圖14中所示的階段以晶片形式制作了單元350之后，單元350沿切割道362被切開以形成如圖所示的個體的單元。圖15示出在如圖所示地通過諸如焊球365等將互連302導電地接合到電路板364的端子366之后的一個這樣的個體組裝單元350。
在圖13A-B和圖14及15中所示的諸實施例的其它變形中，如果使用能夠提供后板319或324與芯片210之間更大的間隔325(圖13A-B)，或是芯片210與蓋358之間更大的間距335(圖14-15)的特定互連結(jié)構(gòu)，則可實現(xiàn)空腔體積的進一步增大。例如，可使用具有銅核或聚合體核的導電球來增加互連的間隔。絨毛按鈕、微接線柱釘頭凸點、彈簧和Z軸導電聚合物是可用來提供間隙上的導電互連和提供機械順應性的元件的示例。
圖16示出單元400具有類似于單元80(圖4)的構(gòu)造，即，具有電互連到外殼元件404(例如，電路板或柔性電路板，諸如包括介電元件和圖案化的金屬層的膠帶等)的芯片402的另一實施例。單元400被安裝在介電框架406的凹槽內(nèi)，使芯片402的前端面403面朝上。類似于圖16中所示的框架通常用陶瓷材料提供，或者可作為FR-4型環(huán)氧增強型玻璃纖維等具有諸如多層介電材料的層疊介電元件。但是，常規(guī)上提供的框架不足以滿足根據(jù)本發(fā)明此實施例的組裝芯片的要求。此類框架既不能提供充分的電磁屏蔽，也不能提供封閉的空腔或聲學端口。常規(guī)框架還不能允許以該單元面朝電路板的頂或底來與電路板互連。
如圖16中所示，由蓋410密封的框架406內(nèi)的凹槽包圍臨近聲學換能器芯片402的前端面403的空腔408。該凹槽具有橫向尺寸412和縱向尺寸414，它們與橫斷尺寸(垂直于圖13中所示的視圖)一起定義了空腔的封閉體積?？蚣?06還具有從底邊420延伸的通孔424，它連接到臨近芯片后端面405的聲學端口422。
圖16中所示的實施例提供從框架的邊緣416延伸的鷗翼式引腳418，引腳418便于以諸如以上參考圖1所示出和描述的方式與電路板進一步的互連。特別地，當電路板包括與通孔424配準的開口時，鷗式引腳418便于以框架面朝電路板的底邊420與電路板互連?；蛘?，彎曲的鷗式引腳418允許圖16中所示的組件被安裝到電路板，以使蓋410面朝下，并且通孔424面朝遠離電路板。
如圖16中特別示出的，單元400通過導電塊(例如，焊錫塊、或?qū)щ婐つz或是諸如以上所討論的一種或多種機械順應元件等其它手段)電互連到設(shè)在框架406的擱板428上的內(nèi)觸點426。觸點426進而通過通路430和框架內(nèi)的內(nèi)跡線432導電地連接到鷗式引腳418。
為提供良好的密封來包圍空腔408，可設(shè)置諸如聚合物材料或是以上所討論的導電塊等密封材料作為用于橋接框架406的內(nèi)壁與外殼元件404之間的間隙的薄片436。類似地，作為將芯片402導電地互連到外殼元件404的接合材料438的補充，在芯片的前表面403與外殼元件404之間設(shè)置密封材料為佳。
圖17示出圖16中所示的實施例的變形，其中單元400被安裝在組件475中，使聲學換能器芯片402的前端面403面朝下向著框架406的凹槽。此朝向?qū)е略谇岸嗣?03與框架406的內(nèi)壁409和底411之間提供了空腔468。芯片402的底端面405在框架406的頂表面處被曝露在聲學端口474內(nèi)，而框架406由具有通孔472的蓋470所覆蓋。
在圖17中所示的變形中，框架406包括設(shè)在介電框架的下內(nèi)擱板445上的一組下觸點444和設(shè)在框架的上內(nèi)擱板447上的一組上觸點446。如在作為圖17中所示的結(jié)構(gòu)的部分剖視圖的圖18中最可看出的，單元400的單元頂觸點448如圖所示地通過諸如線接合450被電連接到框架的上觸點446(圖17)，而單元底觸點452通過諸如可熔融導電材料(例如，焊錫接合454)等電連接到下觸點444。從下觸點444出發(fā)，一組內(nèi)通路440向下延伸到形成在框架406的底邊458上的一組內(nèi)底觸點456。一組外通路442從上觸點446向下延伸到外底觸點460。外底觸點460被設(shè)在框架406的底邊458上，但其位置比內(nèi)底觸點456更靠近框架406的外邊的外圍邊緣462。在圖17中所示的特定實施例中，焊錫塊464被設(shè)在內(nèi)和外底觸點上。但是，因為包括安裝到框架406的單元400的組件475可由其它方法互連，所以可使用很薄的一層焊錫或其它導電特征(例如，微接線柱、絨毛按鈕、機械順應特征等)來將組件475進一步互連到較高等級組件中的諸如電路板等元件，以取代設(shè)在內(nèi)和外底觸點上的焊錫塊464。
圖19示出圖16中所示的實施例的變形，其中聲學換能器芯片402被安裝成使前端面403在框架480內(nèi)面朝上。芯片由管芯粘合黏膠484直接安裝到框架的第一壁架482，以使空腔408被設(shè)在前端面403附近。線接合483將芯片導電地互連到芯片觸點481，芯片觸點481被連接到設(shè)在框架480的第二壁架上的跡線485。跡線485進而被連接到導電通路486，導電通路486延伸到設(shè)在框架的頂表面489上的頂觸點488與設(shè)在框架的底表面491上的底觸點490之間。
圖20示出了又一個實施例，其中聲學換能器芯片502由諸如管芯粘合黏膠514等安裝到包含空腔505的外殼元件506?；居山饘贅?gòu)成尤佳的蓋520由密封材料515密封，或被粘合到框架以覆蓋芯片402，蓋具有開口522，用于允許通過蓋520的聲能通過。因為其金屬成分，蓋起到法拉第籠的一部分或是電磁屏蔽的作用，用于防護通過自由空間的電磁波的輻射傳播。在此實施例中，外殼元件506包括連接到分別形成在外殼元件的觸點承載頂和底表面509、511上的頂觸點508和底觸點510的內(nèi)部通路512。芯片502包括設(shè)在芯片后端面504上的接合片516。接合片如圖所示地由諸如線接合518等電互連到外殼元件506上的頂觸點508。其它導電互連方法包括引腳接合。
在一個替換實施例中，如在圖21的嵌入物中所示的，芯片502與框架506之間的互連可通過還包括介電層532的蓋530的圖案化金屬層來提供，其中芯片通過例如焊球531或?qū)щ婐つz或是構(gòu)成從芯片前表面503上的觸點528到蓋的觸點529的導電互連的機械順應結(jié)構(gòu)接合到蓋530，這些只是其中一些可能的方法。提供管芯粘合514來將芯片的后表面粘合到外殼元件506。在一個情形中，蓋530的引腳534通過諸如接合工具等被變形地接合到外殼元件506的頂觸點508，其中接合工具將引腳向下按壓以通過設(shè)在蓋中的接合窗，以將引腳534接合到頂觸點508。
現(xiàn)在將參考圖22到27來描述根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的組裝芯片的方法。參見圖22和23，提供了一種柔性的外殼元件或稱“芯片承載”610。圖22是柔性芯片承載610的平面圖，該圖是面朝芯片承載610的金屬層612。圖23是橫截面圖。柔性芯片承載610通常被設(shè)為諸如以上參考圖4所描述的伸長的柔性膠帶的單元。芯片承載610包括上部613，用于放置在芯片622的前端面632(圖24)附近，以及下部615，用于放置在芯片的后端面634(圖24)附近。
與以上參考圖8A-B所描述的實施例相類似，芯片承載610旨在沿折疊線617折疊，折疊線617將上部613與下部615分開。金屬層612包括用于連接到芯片622的多個接合片614，用于諸如與電路板等外部連接的多個下端子616、以及延伸到接合片與下端子之間的多根跡線618。金屬層包括地平面608為佳，地平面608延伸以盡可能多地覆蓋介電層611的面積，以提供對射頻能量的電磁屏蔽，同時保持與金屬層612的接合片614、端子616和跡線618的分離。
參見圖24，金屬層612包括開口620，其大小被設(shè)計成使芯片在被安裝到芯片承載610之后芯片的活動區(qū)域628仍被曝露，并與之對齊。
芯片622的前端面632上設(shè)有活動區(qū)域628。尤佳的是，該活動區(qū)域包括一個或一組器件，它(們)接收電磁信號能量例如，無需來自芯片承載610外的空間的導線通過自由空間或其它介質(zhì)的光波長信號能量，和/或向該空間發(fā)送電磁能量。尤佳的是，該器件包括諸如電荷耦合器件(CCD)陣列等圖像信號換能器。或者，該器件包括諸如液晶顯示器陣列或薄膜晶體管(TFT)陣列等圖像信號輸出器件，或是諸如發(fā)光二極管(“LED”)或半導體激光器等非成像信號輸出器件。在又一個實施例中，該器件的操作可由入射到活動區(qū)域628上的能量來改變。例如，活動區(qū)域628可包括可在紫外光照射時被擦除的可擦除可編程只讀存儲器(UV-EPROM)。在又一個示例中，活動區(qū)域可包括在施加了諸如激光等具有充分狹窄的波束點和充分的能量的光線時可熔融的一個或多個熔絲。
在圖24中所示的實施例中，芯片622通過倒裝芯片粘合技術(shù)被安裝到芯片承載610。根據(jù)該技術(shù)，設(shè)在芯片622的前端面632上的觸點624被接合到芯片承載的接合片614。存在制作此類接合的各種方法。尤佳的是，首先在通常用鋁形成的觸點624上形成金釘頭凸點(未示出)，而芯片622仍以晶片形式粘合到其它芯片622。然后向釘頭凸點或接合片614涂敷導電黏膠626，然后觸點624被黏附地接合到接合片614。此初步接合過程接下來通常是后續(xù)的固化，后續(xù)固化可在室溫，或較佳地在高于室溫的中等低溫執(zhí)行?；蛘撸鶕?jù)其它公知的方法，包含低共熔組分、錫或焊錫與錫的組合的焊球被形成在芯片622的觸點624上，而芯片622仍被粘合在晶片上。此后，芯片被切開，并且通過加熱芯片622以使焊球在相對較低的溫度下軟化、然后將芯片622與芯片承載610對齊和接觸，從而來將個體的芯片622接合到芯片承載610。
此后，如圖25中所示，提供一模塑630。模塑630的目的在于支持芯片622和為芯片緩沖由于芯片的CTE與芯片承載將與之粘合的電路板的CTE之間的失配而產(chǎn)生的應力。盡管當組裝過程完成時，芯片無需被氣密地密封，但是模塑提供對抗到達活動區(qū)域628(圖24)的污染的至少一定的保護尤佳。在圖25中所示的實施例中，模塑包括設(shè)在芯片的外圍邊緣636附近的側(cè)部638，并且還包括設(shè)在芯片的后端面634之后的后部640?；蛘撸Ｋ芸杀惶峁閮H側(cè)部638被設(shè)在芯片的四個外圍邊緣附近、而使芯片的后端面634不被模塑覆蓋的“畫框”元件。
存在提供具有合適特性的模塑的各種方法。模塑由順應性材料構(gòu)成為佳，該順應性材料允許芯片相對于組裝芯片所連接的電路板的不同的膨脹。在一個實施例中，模塑獨立于將芯片粘合到芯片承載的過程來形成，并在芯片被安裝到芯片承載之后將其放置在芯片的后端面上。在另一個實施例中，在芯片被安裝到芯片承載之后，從一塊封裝材料塑出該模塑。
在提供了模塑之后，在如圖26中所示的另一處理步驟中，繞模塑折疊柔性芯片承載610，以使芯片承載的下部615此時在芯片622的后端面634之下，以提供封裝芯片645。在芯片承載610被如此折疊的情況下，金屬層的下部615的下端子616此時被曝露以供與諸如電路板650等其它元件進行外部連接。下端子616然后通過例如導電黏膠652或焊錫等接合到電路板650的端子654，以形成包括安裝到電路板650的組裝芯片645的組件660。
當芯片622的活動區(qū)域628包括諸如話筒、擴音器或壓電器件等聲學換能器時，活動區(qū)域上的金屬層中的開口620保留不被覆蓋以允許去往和/或來自芯片的聲學能量的傳送為佳。由此，組裝芯片或是包括該組裝芯片的組件可投入使用而無需芯片的活動區(qū)域628上特定的附加封裝。
如圖27中所示，當活動區(qū)域包括圖像信號換能器或其它電磁信號換能器，或是其它具有對微粒污染敏感的元件的器件時，提供一覆蓋件665作為包括該芯片622的外殼655的元件。芯片承載610的聚酰亞胺層611具有黏性。由此，覆蓋件665無需單獨的黏膠就可黏附于聚酰亞胺層611。但是，如有需要，在將覆蓋件665放置在聚酰亞胺層611上之前可涂敷黏膠以便能更好地黏附。覆蓋件665對于圖像信號換能器或其它器件的工作所關(guān)注的頻率或波長的能量基本透明。覆蓋件665的材料是根據(jù)需要通過的能量的頻譜范圍來選擇的。因此，例如在要通過的圖像信號的波長在電磁波頻譜的可見范圍內(nèi)時，覆蓋件可以是對這些可見波長基本透明的玻璃或石英。另一方面，當圖像信號的波長在頻譜的紅外部分中時，覆蓋件可用諸如鍺等對所關(guān)注的紅外波長基本透明的其它材料來提供。當如在UV-EPROM的示例中那樣，所要通過的能量在紫外范圍內(nèi)時，覆蓋件可用對所關(guān)注的紫外波長透明的硅石構(gòu)造。
覆蓋件無需僅僅通過電磁能量。覆蓋件可改為通過成形或其它方法來形成，以起到鏡頭、全息圖、波長選擇性濾波器或其它光學活動元件的作用，以便于將能量聚焦到芯片的活動區(qū)域上，將芯片所輸出的能量聚焦到放在組裝芯片655附近的外部器件(未示出)上，或者來影響電磁能量。覆蓋件可選地設(shè)有諸如抗反射涂層和抗刮擦涂層等一或多層附加涂層。
芯片622與芯片承載的觸點614(圖24)之間的接合允許這些元件之間的某種移動為佳。覆蓋件665與介電層611之間的接合也允許這些元件(圖27)之間的某種移動為佳。這兩個特征之一或其兩者、以及介電層611的特征所允許的任何其它移動允許覆蓋件665與芯片622之間充分的移動以補償芯片與覆蓋件不同的熱膨脹。
圖28示出組裝芯片775的一個替換實施例，其中在聚酰亞胺層710面朝芯片的內(nèi)側(cè)763上設(shè)有覆蓋件765。這種布置在需要組裝芯片775具有很低的側(cè)面時是合乎需要的。在該實施例中，覆蓋件由黏膠767接合到聚酰亞胺層710的內(nèi)側(cè)。在該實施例中，覆蓋件被接合到芯片承載，接著將芯片622的接合片724接合到芯片承載的觸點714。
圖29示出低側(cè)面外殼785的又一個實施例，其中覆蓋件765被接合到芯片承載810的內(nèi)側(cè)。與先前所描述的實施例不同，芯片722的接合片724被線接合到金屬層下部715中的觸點716。該實施例與前述實施例的不同之處還在于其制作，其中芯片722由諸如黏膠(未示出)等接合到金屬層的下部715，并且覆蓋件765被接合到芯片承載的上部713。然后折疊芯片承載，并將覆蓋件765與芯片722的活動區(qū)域728對齊，此后形成從芯片722的外圍邊緣向外延伸的模塑730。模塑可通過在芯片承載的上部和下部之間注入一塊封裝材料、然后對其進行固化來形成。與諸如電路板等外部元件的連接是通過下端子716進行的，如以上參考圖8A-B所示出和描述的。上端子可用來將諸如其它電子器件等附加器件安裝到組件。或者，與外部電路板的連接通過上端子714進行，在此情形中，安裝到上端子714的電路板(未示出)可選地具有大小與芯片承載810中的開口720相配并與之對齊的開口，以便于去往和/或來自芯片的能量的傳送。在此配置中，外殼襯底的彎曲，諸如折疊處的彎曲進一步機械地將芯片722與覆蓋件765解耦合。
圖30示出低側(cè)面組裝芯片795的一個實施例，該組裝芯片795適用于接收從芯片承載810的金屬層812中的開口820上方的空間到來的X射線或伽馬射線圖像信號。在此實施例中，芯片承載的聚酰亞胺層811覆蓋金屬層中的開口820。聚酰亞胺對頻譜的X射線范圍中的波長透明，由此聚酰亞胺層811起到上述其它實施例中覆蓋件的功能，作為一種保護芯片722的活動區(qū)域不受微粒或化學物質(zhì)污染的方法。通常，芯片722對于頻譜的紅外或紫外范圍中的可見和/或近可見波長中的成像信號響應最為靈敏。為此，其中安裝芯片的外殼也需要是光學不透明的，由此來自外殼之外的光學波長的光被阻止發(fā)射到芯片上。聚酰亞胺層也實現(xiàn)此功能。安裝在很靠近芯片722處的是設(shè)在材料的支持層885上的光閃爍器材料，它對所關(guān)注的X射線波長透明。尤佳的是，光閃爍元件以諸如以上參考圖28所描述的方式由黏膠(未示出)安裝到芯片承載的金屬層812。光閃爍器材料適用于在X射線輻射撞擊到光閃爍器材料上時發(fā)射具有芯片722的工作所關(guān)注波長的光線。進而，芯片722拾取光閃爍器元件875的光學波長發(fā)射作為表示X射線成像信號的信號。
圖30中所示的實施例的另一個特征是芯片承載810的延伸部分890，它延伸到芯片722的外圍邊緣836之外，并延伸到模塑的外邊緣838之外。延伸部分包括曝露在介電層的內(nèi)側(cè)891處的面朝芯片722的一個或多個端子892。可通過端子892與組裝芯片進行外部連接。可通過電纜894的導體或與之接合(諸如由導電黏膠或焊錫接合)的其它信號承載來進行與端子892的這種外部連接。這將電纜末端放在組裝芯片795的縱向范圍內(nèi)，由此使組件的高度最小化?；蛘?，芯片承載的延伸部分890包括伸長的絕緣尾部導體，它從金屬層以及可選地由芯片承載890的聚酰亞胺層形成，該尾部適用于傳送去往和/或來自芯片722的信號。
圖31示出以上參考圖30所描述的實施例的變形。在此實施例中，芯片承載900的金屬層僅有設(shè)在芯片822的活動區(qū)域828附近的上部913而沒有下部，如以上參考圖30所描述的。延伸部分990從金屬層的上部913延伸以允許與組裝芯片的外部連接，從而消除了繞模塑938折疊金屬層的下部以使其在芯片822的后表面834之下的需要。上部包括端子992，用于從芯片承載面朝芯片822的內(nèi)側(cè)的連接。對于醫(yī)學、牙科和獸醫(yī)應用，模塑938和/或其它模塑材料(未示出)作為生物兼容面塑被提供，既用于防護材料與病人接觸(諸如當組裝芯片被用于接收牙科X射線信號時)，又用作在此類用途中或是通過用來對組裝芯片進行消毒的液體對抗芯片822的污染的屏障。
如前述實施例中所描述的芯片與芯片承載之間的特定連接純粹是示例性的，賓客通過任何合適的手段來實現(xiàn)。
盡管參考特定實施例描述了本發(fā)明，但是應當理解，這些實施例純粹是說明了本發(fā)明的原理和應用。因此應當理解，可對示例性實施例進行許多修改，并且可發(fā)明其它配置而不會偏離如所附權(quán)利要求書中所定義的本發(fā)明的精神和范圍。
工業(yè)實用性的聲明本發(fā)明適用于例如集成電路和其它微電子和微型機械結(jié)構(gòu)等芯片的組裝。
權(quán)利要求
1.一種組裝芯片，包括具有前端面以及與所述前端面相對的后端面的芯片，所述芯片在所述前端面和后端面的其中之一處包括有一器件，所述器件用作聲能和電磁能中的至少一種的換能器，所述芯片還包括曝露在所述前端面和后端面的其中之一處的多個接合片；以及包括介電元件和設(shè)在所述介電元件上的金屬層的外殼元件，所述外殼元件具有面朝所述芯片的內(nèi)表面和面朝遠離所述芯片方向的外表面，所述金屬層包括曝露在所述內(nèi)表面和所述外表面中至少一個處的多個觸點，所述觸點導電地連接到所述接合片，所述金屬層還包括第一開口，用于聲能和電磁能中所述的至少一種朝去往所述器件和來自所述器件中的至少一個的方向通過。
2.如權(quán)利要求1所述的組裝芯片，其特征在于，所述外殼元件是柔性的，所述柔性外殼元件包括柔性介電元件。
3.如權(quán)利要求2所述的組裝芯片，其特征在于，所述柔性介電元件包括與所述第一開口對齊的第二開口。
4.如權(quán)利要求1所述的組裝芯片，其特征在于，所述換能器具有拾取器功能、擴音器功能和加速計功能中的至少一個。
5.如權(quán)利要求4所述的組裝芯片，其特征在于，所述聲學換能器包括壓電器件。
6.如權(quán)利要求1所述的組裝芯片，其特征在于，所述換能器包括電容器，所述電容器具有第一和第二板，其中所述第一板可由聲能而相對于所述第二板進行移動。
7.如權(quán)利要求2所述的組裝芯片，其特征在于，所述外殼元件包括一單體金屬片，所述單體金屬片包括所述金屬層和單體部分，所述金屬層還包括從所述觸點延伸的跡線，所述單體部分至少基本包圍所述觸點和所述跡線。
8.如權(quán)利要求2所述的組裝芯片，其特征在于，所述接合片曝露在所述前端面處，所述柔性外殼元件被折疊成使所述柔性外殼元件的頂部覆蓋所述芯片的所述前端面，并且所述柔性外殼元件的底部在所述后端面之下，其中所述觸點包括曝露在所述底部的所述外表面處的底觸點，所述柔性外殼元件還包括引腳，所述引腳將所述接合片導電地連接到所述底觸點。
9.包括如權(quán)利要求8所述的組裝芯片的組件，其特征在于，還包括安裝到所述底觸點的電路板。
10.如權(quán)利要求9所述的組件，其特征在于，所述電路板還包括曝露在所述頂部的所述外表面處的頂觸點。
11.如權(quán)利要求8所述的組裝芯片，其特征在于，所述引腳包括線接合。
12.如權(quán)利要求11所述的組裝芯片，其特征在于，所述金屬層包括跡線，所述跡線包括與所述底端子一體的引腳部分。
13.如權(quán)利要求8所述的組裝芯片，其特征在于，還包括隔片元件，所述隔片元件維持所述頂部與所述底部之間的間隔。
14.如權(quán)利要求13所述的組裝芯片，其特征在于，所述隔片元件包括接合到所述頂部和所述底部的順應件。
15.如權(quán)利要求14所述的組裝芯片，其特征在于，所述順應件包括在所述芯片的所述后端面之下的部分。
16.如權(quán)利要求1所述的組裝芯片，其特征在于，所述芯片包括延伸到所述前端面與后端面之間的多個外圍邊緣，并且所述外殼元件包括延伸到第一所述外圍邊緣之外的延伸部分，所述延伸部分具有面朝所述芯片的內(nèi)表面和面朝遠離所述芯片方向的外表面，所述延伸部分包括曝露在所述內(nèi)表面處的至少一個觸點，用于允許與所述芯片的導電互連。
17.如權(quán)利要求1所述的組裝芯片，其特征在于，所述觸點曝露在所述外表面處，所述外殼元件具有曝露在所述內(nèi)表面處的多個焊盤以及延伸到所述焊盤與所述觸點之間的跡線，所述組裝芯片還包括延伸到所述接合片與所述焊盤之間的導電互連。
18.如權(quán)利要求17所述的組裝芯片，其特征在于，所述組裝芯片還包括基本包圍所述芯片的金屬罐，所述金屬罐被接合到所述外殼元件，以使所述金屬層與所述金屬罐形成臨近所述芯片的所述前端面和所述后端面之一的空腔，所述金屬層與所述金屬罐一起起到所關(guān)注頻率的電磁屏蔽的作用。
19.如權(quán)利要求17所述的組裝芯片，其特征在于，所述芯片具有延伸到所述前端面與所述后端面之間的外圍邊緣，所述組裝芯片還包括包圍所述芯片的所述外圍邊緣的框架，所述框架具有接合到所述外殼元件的所述內(nèi)表面的底表面，所述組裝芯片還包括覆蓋在所述芯片上的金屬蓋，所述金屬蓋被接合到所述框架的頂表面，以使所述框架與所述金屬蓋包圍出臨近所述前端面和所述后端面之一的空腔。
20.一種組裝芯片，包括芯片，具有前端面和與所述前端面相對的后端面，曝露在所述前端面和后端面中的至少一個處的聲學換能器，以及曝露在所述前端面和所述后端面中的至少一個處的多個接合片；具有與所述接合片對齊的多個通孔的外殼元件，所述外殼元件被安裝成覆蓋所述芯片的所述前端面和后端面之一，以界定所述聲學換能器與所述外殼元件之間的空腔，而保持所述前端面和后端面之另一被曝露，以便于去往或來自所述聲學換能器的聲能在垂直于所述前端面的方向上通過；以及至少部分地通過所述通孔延伸的多個導電互連。
21.包括如權(quán)利要求22所述的組裝芯片的組件，其特征在于，還包括具有多個端子的電路板，所述導電互連被導電地接合到所述端子，以使所述前端面和后端面中所述曝露的一個面朝遠離所述電路板方向，以允許去往和來自所述聲學換能器的所述聲能通過。
22.如權(quán)利要求1所述的組裝芯片，其特征在于，所述器件的操作可由所述電磁能改變。
23.如權(quán)利要求22所述的組裝芯片，其特征在于，所述器件包括紫外光可擦除可編程只讀存儲器(UV-EPROM)，所述UV-EPROM可由所述電磁能擦除。
24.如權(quán)利要求22所述的組裝芯片，其特征在于，所述器件包括可由所述電磁能永久改變的可熔融元件。
25.如權(quán)利要求1所述的組裝芯片，其特征在于，還包括與所述第一開口對齊的覆蓋件，所述覆蓋件被安裝到所述內(nèi)表面和所述外表面中的至少一個，所述覆蓋件對所述電磁能基本透明。
26.如權(quán)利要求25所述的組裝芯片，其特征在于，所述覆蓋件包括抗反射件、抗刮擦件和鏡頭中的至少一個。
27.如權(quán)利要求25所述的組裝芯片，其特征在于，所述金屬層在所述外殼元件的所述內(nèi)表面處被曝露，并且所述覆蓋件被安裝到所述金屬層。
28.如權(quán)利要求1所述的組裝芯片，其特征在于，所述器件包括第一光敏元件陣列，所述組裝芯片還包括與所述第一開口對齊的光閃爍器元件，由此所述第一陣列可用于接收第一信號，所述第一信號表示入射到所述光閃爍器元件上的第二信號。
29.如權(quán)利要求28所述的組裝芯片，其特征在于，所述光閃爍器元件被設(shè)在所述外殼元件的所述內(nèi)表面與所述芯片之間。
30.如權(quán)利要求28所述的組裝芯片，其特征在于，所述第二信號包括X射線波長。
31.如權(quán)利要求30所述的組裝芯片，其特征在于，所述介電元件至少基本覆蓋所述第一開口，所述介電元件對所述X射線波長基本透明，并且對光學波長基本不透明。
32.一種組裝芯片，包括具有前端面和與所述前端面相對的后端面的芯片，所述芯片在所述前端面和所述后端面之一處包括一器件，所述器件用作聲能的換能器，所述芯片包括曝露在所述前端面和后端面之一處的多個接合片；以及具有介電元件和設(shè)在所述介電元件之上的金屬層的外殼元件，所述金屬層包括導電地連接到所述接合片的多個觸點，所述外殼元件還包括與所述器件配準的凹槽，所述芯片和所述凹槽形成臨近所述器件的封閉空腔。
33.如權(quán)利要求32所述的組裝芯片，其特征在于，所述外殼元件包括面朝所述芯片的內(nèi)表面、面朝遠離所述芯片方向的外表面，設(shè)在所述內(nèi)表面處的多個內(nèi)通路端子、設(shè)在所述外表面處的多個外通路端子、以及將所述內(nèi)通路端子與所述外通路端子互連的通路，所述金屬層還包括延伸到所述觸點與所述內(nèi)通路端子之間的跡線，所述組裝芯片還包括將所述接合片導電地連接到所述觸點的線接合。
34.如權(quán)利要求33所述的組裝芯片，其特征在于，所述介電元件基本由陶瓷材料構(gòu)成。
35.如權(quán)利要求33所述的組裝芯片，其特征在于，所述介電元件具有層疊結(jié)構(gòu)。
36.一種組裝芯片，包括具有前端面和與所述前端面相對的后端面的芯片，所述芯片在所述前端面和所述后端面之一處包括一器件，所述器件可用作聲能的換能器，所述芯片包括曝露在所述前端面和所述后端面之一處的多個接合片；以及包括一通孔的外殼元件，所述外殼元件包括介電元件和金屬層，所述金屬層包括設(shè)在所述介電元件上的多個觸點，所述外殼元件還包括于所述通孔對齊的凹槽，和覆蓋所述凹槽的蓋，所述芯片的所述前端面和后端面之一者在所述凹槽內(nèi)被安裝到所述外殼元件，以使所述芯片與所述通孔對齊，從而允許去往和來自所述器件以及所述外殼元件外的空間的聲能通過，所述凹槽和所述蓋構(gòu)成臨近所述芯片的所述前端面和所述后端面之另一者的封閉空腔。
37.一種組裝芯片，包括具有聲學換能器的芯片，所述芯片包括多個接合片；包括介電元件和設(shè)在所述介電元件上的金屬層的外殼元件，所述金屬層具有接觸所述介電元件的第一表面、以及面朝遠離所述介電元件方向的第二表面，所述金屬層包括曝露在所述第一和第二表面之一處的多個芯片觸點，所述芯片觸點導電地連接到所述接合片，所述外殼元件還包括導電地連接到所述芯片觸點的多個互連，所述互連曝露在所述第一和第二表面處，所述外殼元件還包括與所述聲學換能器對齊的第一開口，用于去往和來自所述聲學換能器的聲能通過；以及互連元件，具有頂表面和與所述頂表面對齊的底表面，以及設(shè)在所述頂表面于所述底表面之間的凹槽，曝露在所述頂表面處的多個頂觸點，曝露在所述底表面處的多個底觸點，以及將所述頂觸點互連到所述底觸點的導電特征，其中所述頂觸點被導電地接合到所述外殼元件的所述互連。
38.如權(quán)利要求37所述的組裝芯片，其特征在于，所述互連元件包括一疊介電層，其中所述導電特征包括設(shè)在所述介電層中的導電元件。
39.如權(quán)利要求37所述的組裝芯片，其特征在于，所述介電層基本由陶瓷材料構(gòu)成。
40.如權(quán)利要求37所述的組裝芯片，其特征在于，所述介電層基本由增強型玻璃纖維構(gòu)成。
41.一種包括如權(quán)利要求37所述的組裝芯片的組件，其特征在于，所述外殼元件還包括曝露在所述第一和第二表面中在所述外殼元件與所述芯片觸點相對一側(cè)的一個表面上的外觸點，所述組件還包括具有導電地安裝到所述外觸點的端子的電路板，所述電路板還包括與所述外殼元件中的所述開口對齊的開口，以允許通過所述電路板去往或來自所述聲學換能器的聲能通過。
42.一種包括如權(quán)利要求37所述的組裝芯片的組件，其特征在于，還包括具有導電地安裝到所述互連元件的所述底觸點的端子的電路板，以使所述外殼元件的所述第一開口面朝遠離所述電路板的方向以允許通過所述第一開口去往或來自所述聲學換能器的聲能通過。
43.如權(quán)利要求42所述的組件，其特征在于，所述電路板的所述底觸點由可熔融導電材料、導電釘頭凸點和各向異性導電膜中的至少一個安裝到所述互連元件。
44.一種組裝芯片，包括芯片，具有前端面和與所述前端面相對的后端面，以及在所述前端面和所述后端面之一處的器件，所述器件用作聲能和電磁能中的至少一個的換能器，所述芯片包括曝露在所述前端面和后端面之一處的多個接合片；以及具有介電元件和設(shè)在所述介電元件上的金屬層的外殼元件，所述外殼元件具有面朝所述芯片的內(nèi)表面和面朝遠離所述芯片方向的外表面，所述金屬層包括曝露在所述內(nèi)表面和外表面中的至少一個處的多個觸點，所述觸點導電地連接到所述接合片，所述外殼元件被與所述芯片隔開，以界定所述換能器與所述外殼元件之間的空腔。
45.如權(quán)利要求44所述的組裝芯片，其特征在于，所述空腔是封閉的。
46.一種包括如權(quán)利要求44所述的組裝芯片的組件，其特征在于，還包括具有導電地安裝到所述外殼元件的所述觸點的端子的電路板。
47.一種制作組裝芯片的方法，包括提供具有前端面和后端面的芯片，所述芯片包括設(shè)在所述前端面和所述后端面至少之一處的一器件，所述器件可用作聲能和電磁能中的至少一個的換能器，所述芯片還包括曝露在所述前端面和所述后端面之一處的多個接合片；提供包括介電元件和含多個觸點的金屬層的外殼元件，所述外殼元件還包括第一開口；將所述芯片安裝到所述外殼元件以使所述第一開口與所述器件對齊；以及將所述接合片接合到所述觸點。
48.如權(quán)利要求47所述的制作組裝芯片的方法，其特征在于，所述器件包括圖像換能器，所述方法還包括將光閃爍器元件與所述第一開口對齊，并將所述對齊的光閃爍器元件安裝到所述外殼元件。
49.如權(quán)利要求47所述的制作組裝芯片的方法，其特征在于，所述光閃爍器元件包括安裝到所述外殼元件的承載層。
50.如權(quán)利要求49所述的制作組裝芯片的方法，其特征在于，所述外殼元件具有面朝所述芯片的所述前端面的內(nèi)表面，并且所述光閃爍器元件被安裝到所述內(nèi)表面。
全文摘要
本文中公開了組裝芯片的各個實施例以及制作這些組裝芯片的方法。本文中公開的一個這樣的組裝芯片包括一芯片，該芯片具有前端面和與該前端面相對的后端面，以及在前端面與后端面之一處的一器件，該器件可用作聲能和電磁能中的至少一個的換能器，并且該芯片包括暴露在前端面和后端面之一處的多個接合片。該組裝芯片包括具有介電元件和設(shè)在該介電元件上的金屬層的外殼元件，該外殼元件具有面朝芯片的內(nèi)表面和面朝遠離芯片方向的外表面。金屬層包括暴露在內(nèi)表面和外表面中的至少一個處的多個觸點，這些觸點被導電地連接到接合片。金屬層還包括第一開口，以便于聲能和電磁能在所述器件和來自所述器件中的至少一個方向上通過。
文檔編號B81B7/00GK1942393SQ200580011126
公開日2007年4月4日 申請日期2005年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月1日
發(fā)明者G·漢普斯頓, P·R·奧斯本, J·B·湯普森, 久保田陽一, C－C·滕森, R·伯特扎爾夫, B·哈巴, D·B·特科曼, M·沃納 申請人:德塞拉股份有限公司