本公開涉及用于開放端口微機電系統(tǒng)(“mems”)裝置的排氣件，并且更具體地涉及用于這樣的排氣件(vent,透氣片)的附接系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

通過微制造技術(shù)將機械元件、傳感器、致動器等和電子器件集成在共同的硅基底上被稱為mems。微機電系統(tǒng)傳感器可以在麥克風、消費壓力傳感器應(yīng)用、胎壓監(jiān)測系統(tǒng)、氣體流量傳感器、加速計和陀螺儀中使用。

美國專利第7,434,305號描述了一種硅電容式麥克風mems封裝件，其包括聲換能器和聲端口。聲端口還包括諸如ptfe或燒結(jié)的金屬的環(huán)境屏障，以保護換能器免受諸如陽光、潮氣、油、污物和/或灰塵的環(huán)境要素的影響。

該屏障通常使用粘合劑層密封在導(dǎo)電或非導(dǎo)電材料層之間。所公開的電容式麥克風可以利用回流焊接附接到電路板。回流焊接在相對高的溫度下進行。因此，這樣的粘合劑層的耐熱性是關(guān)鍵的。在回流焊接條件下經(jīng)歷的高溫與屏障本身低的機械強度結(jié)合使得以此種方式將環(huán)境屏障并入到mems封裝件內(nèi)相當困難。

在mems封裝件所要求的薄形狀因數(shù)下，仍然存在著對環(huán)境保護和壓力平衡能力的需求。此外，需要以高效的方式制造小型排氣裝置。本文所公開的排氣陣列滿足這樣的需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開提供了一種安裝排氣件以保護微機電系統(tǒng)(mems)裝置的開放端口的方法，排氣件是包括附接到載體的環(huán)境屏障膜的類型，并且排氣件進一步附接到襯里，該方法包括以下步驟：(a)利用晶粒排出器以及真空頭和夾持器頭中的至少一者將排氣件進給到晶粒附接機；(b)使用晶粒排出器將排氣件與所述襯里分離；(c)利用晶粒附接機的真空頭和夾持器頭中的至少一者拾取排氣件；(d)將排氣件設(shè)置在mems裝置的開放端口上；以及(e)將排氣件固定到mems裝置的開放端口上。

在各種實施例中，載體包括選自由peek和聚酰亞胺組成的組的材料；載體由壓敏粘合劑附接到膜；載體由焊接附接到膜；焊接選自包括熱焊接、聲波焊接和激光焊接構(gòu)成的組；襯里包括具有比載體的剛度低的剛度的材料；襯里包括切割帶；排氣件由壓敏粘合劑而附接到襯里；并且膜包括eptfe。

在另一方面，本公開提供了一種用于保護微機電系統(tǒng)(mems)裝置的開放端口的排氣組件，該排氣組件包括：(a)環(huán)境屏障；(b)載體，其附接到屏障；以及(c)襯里，其附接到載體，其中，襯里包括具有比載體的剛度低的剛度的材料。

在各種實施例中，排氣組件包括用于將eptfe膜附接到載體的壓敏粘合劑；權(quán)利要求10中限定的排氣組件還包括用于將載體附接到襯里的壓敏粘合劑；載體包括選自由peek和聚酰亞胺組成的組的材料；襯里包括uv切割帶；并且膜包括eptfe。

附圖說明

圖1是根據(jù)本公開的示例性實施例的側(cè)視圖。

圖2是根據(jù)本文的示例性實施例的晶粒附接過程的步驟的側(cè)視圖。

圖3是根據(jù)本公開的另一個示例性實施例的側(cè)視圖。

具體實施方式

通過允許排氣件(其為諸如eptfe膜的環(huán)境屏障)充當對灰塵和液體的屏障，同時允許傳輸預(yù)期的信號(通常為溫度、壓力或聲信號)，本公開提供了對mems裝置的開放端口的保護。本公開具體地涉及附接方法，并且更具體地涉及允許由mems封裝公司利用容易獲得且已經(jīng)使用的設(shè)備附接排氣件的構(gòu)造。

當前，粘性排氣件最常用手或利用諸如標簽敷貼器的東西安裝在基底上，標簽敷貼器從前進的輥中移除零件并且利用真空頭將零件放置在基底上。基底通常用手放在正確位置，或者通過組裝線引入。手動敷貼和標簽敷貼器不提供mems封裝應(yīng)用所需的精度或吞吐量。

現(xiàn)在將結(jié)合附圖描述根據(jù)本公開的排氣組件的示例性實施例。一個示例性實施例是圖1所示排氣組件10。排氣組件10包括排氣件11(vent,排氣孔)，優(yōu)選地包括eptfe膜，其具有作為其底層的剛性載體12。在本實施例中，剛性載體12利用諸如壓敏粘合劑之類的粘合劑13附接到eptfe膜排氣件11。備選地，它利用如熱焊接、超聲焊接或激光焊接的典型焊接方法附接。一旦組裝，排氣件11和載體12就形成排氣組件10。排氣組件10附接到薄的低粘性襯里14，該襯里具有足夠的粘性以將排氣組件10在運輸期間保持在位，但粘性足夠低以使排氣組件10能被容易地移除。低粘性襯里14的優(yōu)選材料為uv可固化切割帶。uv切割帶開始粘性很大，以實現(xiàn)在切單(切開)過程期間的穩(wěn)定性。在切單之后，切割帶暴露于uv光，這降低了粘性并使其更容易移除。剛性載體層12是適合工業(yè)的材料；即，耐受回流溫度，具有較低熱膨脹系數(shù)(cte)和較低吸濕性。剛性載體層12也比低粘性襯里顯著更硬(硬得多)，使得當晶粒(die)附接系統(tǒng)的針從襯里底部施壓時，排氣組件可靠地脫開(下文進一步描述)。通過使用較厚的載體層可以實現(xiàn)這一目的，但厚度在mems封裝中非常珍貴，因此優(yōu)選的是載體12具有可實現(xiàn)的較高撓曲模量。peek是用于載體12的優(yōu)選材料，因為它是熱塑性的，且熔融溫度低于eptfe(允許進行焊接過程)，并且因為它具有較高撓曲模量和耐熱性。排氣組件10使用通常用于附接晶粒和asic的相同環(huán)氧樹脂分配過程來組裝在mems封裝件中。

備選地，使用除eptfe之外的材料，前提條件是它們具有比載體12更高的熔融溫度，并可經(jīng)受加工溫度。一種示例性的備選材料是聚對亞苯基二亞甲基(ppx)及其衍生物。

參照圖2，排氣組件10在薄的低粘性襯里14上被提供并被引入到晶粒附接設(shè)備20。剛性載體層12(圖2中未具體示出)顯著硬于低粘性襯里14，使得當晶粒附接設(shè)備20的晶粒排出器21從襯里14的底部施壓并穿透襯里時，排氣組件10從襯里14可靠地脫離。一旦脫離，排氣組件10就被晶粒附接設(shè)備20的真空頭或夾持器頭(未示出)拾取，然后設(shè)置并固定到mems裝置的開放端口上、在其基底上。

圖3中示出了一個備選實施例，該實施例不需要使用環(huán)氧樹脂(環(huán)氧化物)分配(調(diào)配)。在該實施例中，粘合劑層35存在于剛性載體12的底部上。粘合劑35為備選地壓敏粘合劑或晶粒附接薄膜。在該實施例中，襯里14為薄的防粘襯里，而不是低粘性襯里。就用于粘合劑35的壓敏粘合劑而言，排氣組件10在室溫下利用真空頭的壓力附接到在開放端口上的mems裝置的基底，真空頭將排氣組件10轉(zhuǎn)移到mems基底。就作為粘合劑35的晶粒附接薄膜而言，包括端口的基底在附接期間必須被加熱，這在工業(yè)中是普遍的。在附接到mems基底之后，晶粒附接粘合劑在間歇過程(批量過程)中被固化，但此步驟可在附接晶?；騛sic的粘合劑固化的同時進行。通過使剛性載體更薄和/或具有顯著更低的撓曲模量，在該實施例中用來引入排氣組件10的防粘襯里14仍然比剛性載體12柔性更大。

所公開的排氣組件安裝在封裝件的內(nèi)表面或外表面或兩者上，并且也在頂部或底部端口封裝件(或兩者上)使用。

以下實例旨在說明本公開的某些實施例，但并非意圖限制所附權(quán)利要求的范圍。

實例

以下測試方法結(jié)合實例進行描述：軸向剛度。

單位為kg-f/cm(公斤力/厘米)的軸向剛度(k)根據(jù)下式計算：

a為樣本的橫截面積(寬度×厚度)，單位為cm²

e為彈性模量，單位為kg-f/cm²

l為樣本的長度，單位為cm

樣本的彈性模量(寬度25.4mm，長度50.8mm)使用astmd882-12測量。

實例1單面粘合劑構(gòu)造|peek載體&uv可固化襯里

排氣件復(fù)合物構(gòu)造如下：來自硅壓敏粘合劑材料的片材(厚度0.025mm)的兩個防粘襯里之一被移除，該片材在粘合劑層的任一側(cè)上具有兩個防粘襯里。然后，將硅粘合劑的片材借助于壓力層合到peek薄膜(厚度0.05mm，可以由產(chǎn)品號ls425444得自美國的顧特福公司(goodfellow))的載體層。將peek側(cè)借助于壓力進一步層合到帶有0.09mmpet基底的低粘性粘合劑層。

在所得到的層合物上激光切割孔的陣列(直徑0.35mm，中心至中心距離1.35mm)。在層合物周邊周圍還激光切割一些基準孔。然后，將低粘性粘合劑層從層合物移除。然后，將層合物放置在uv可固化襯里的層(厚度0.125mm，產(chǎn)品號adwilld-485h，可得自美國琳德克公司(lintecofamerica,inc))上。然后，移除硅壓敏粘合劑材料片材的另一個防粘襯里。然后，將eptfe膜(質(zhì)量/面積：1g/m²)借助于壓力層合到壓敏粘合劑材料，以形成排氣件復(fù)合物。

使用視覺系統(tǒng)來識別在層合物周邊周圍切割的基準孔。排氣件復(fù)合物被定位成使得九個陣列(1英寸×1英寸)被向下切割穿過除uv可固化襯里層之外的復(fù)合物的所有層，每個陣列包括400個排氣件(每個孔為長度1.3mm的平方)。然后，使用dymaxuv泛光固化系統(tǒng)將排氣件復(fù)合物固化6秒。

然后，將固化的排氣件復(fù)合物安裝在epak箍環(huán)(零件號ehr-170/186-6-out-x-y)上，并且環(huán)被定位在拾放設(shè)備(pp-一個手動放置器，jfp微技術(shù)(pp-onemanualplacer,jfpmicrotechnic))中。利用顯微鏡，使陣列中的每個排氣件在具有4根針的胡椒瓶的中心導(dǎo)向孔(直徑2mm)上居中，這4根針彼此間隔開0.85mm的距離。

拾取工具包括具有四個孔的橡膠頂端，每個孔直徑50微米且彼此間隔開0.76mm。將拾取工具移入位并以約50g的力下壓到陣列的排氣件上。使55kpa的真空吸過拾取工具中的孔和胡椒瓶。然后，將胡椒瓶以氣動方式向下推動，以允許晶粒排出針(小精度工具公司(smallprecisiontoolsinc)，零件號pun-0.70-18mm-15dg-25mic)伸出約0.75mm，從而刺穿排氣件復(fù)合物的uv可固化襯里層并使排氣件從襯里釋放。然后，將拾取工具移動至由一定圖案的晶粒附接(dieattach，固晶)環(huán)氧樹脂組成的放置臺。然后，將排氣件設(shè)置并固定到臺上。

如下表i所述，在本實例中形成的排氣件能夠從襯里成功地拾取并放置在放置臺上。襯里和載體的剛度分別測量為3.7kgf/cm和60kgf/cm。

實例2雙面粘合劑構(gòu)造|peek載體&ldpe襯里

排氣件復(fù)合物構(gòu)造如下：來自硅壓敏粘合劑材料的第一片材(厚度0.025mm)的兩個防粘襯里之一被移除，該片材在粘合劑層的任一側(cè)上具有兩個防粘襯里。然后，將硅粘合劑的第一片材借助于壓力層合到peek薄膜(厚度0.05mm，可以產(chǎn)品號ls425444得自美國的顧特福公司(goodfellow))的載體層。

將peek側(cè)進一步層合到具有兩個防粘襯里的硅壓敏粘合劑材料的第二片材(厚度0.025mm)，并且從其移除其中一個防粘襯里。

在所得到的層合物上激光切割孔的陣列(直徑0.35mm，中心至中心距離1.35mm)。在層合物周邊周圍還激光切割一些基準孔。然后，從層合物移除第二有機硅粘性片材的第二防粘層。

然后，將層合物放置在一層ldpe防粘襯里(厚度0.05mm，帶有得自雷文公司(rayveninc.)的c1seasyrelease65)上。然后，移除硅壓敏粘合劑材料的第一片材的另一個防粘襯里。然后，將eptfe膜(質(zhì)量/面積：1g/m²)借助于壓力層合到壓敏粘合劑材料，以形成排氣件復(fù)合物。

使用視覺系統(tǒng)來識別在層合物周邊周圍切割的基準孔。排氣件復(fù)合物被定位成使得九個陣列(1英寸×1英寸)被向下切割穿過除ldpe襯里層之外的復(fù)合物的所有層，每個陣列包括400個排氣件(每個孔為長度1.3mm的平方)。

然后，將所得到的排氣件復(fù)合物安裝在epak箍環(huán)(零件號ehr-170/186-6-out-x-y)上，并且環(huán)被定位在拾放設(shè)備(pp-一個手動放置器，jfp微技術(shù)(pp-onemanualplacer,jfpmicrotechnic))中。利用顯微鏡，使陣列中的每個排氣件在具有4根針的胡椒瓶的中心導(dǎo)向孔(直徑2mm)上居中，這4根針彼此間隔開0.85mm的距離。

拾取工具包括具有四個孔的橡膠頂端，每個孔直徑50微米且彼此間隔開0.76mm。將拾取工具移入位并以約50g的力下壓到陣列的排氣件上。使55kpa的真空吸過拾取工具中的孔和胡椒瓶。然后，將胡椒瓶以氣動方式向下推動，以允許晶粒排出針(小精度工具公司(smallprecisiontoolsinc)，零件號pun-0.70-18mm-15dg-25mic)伸出約0.75mm，從而刺穿排氣件復(fù)合物的uv可固化襯里層并使排氣件從襯里釋放。然后，將拾取工具移動至放置臺。然后，將排氣件設(shè)置并固定到臺上。

如下表i所述，在本實例中形成的排氣件能夠從襯里成功地拾取并放置在放置臺上。襯里和載體的剛度分別測量為4.1kgf/cm和60kgf/cm。

比較例

雙面粘合劑||peek載體&pet襯里

根據(jù)實例2中描述的材料和方法形成排氣件復(fù)合物和排氣件，所不同的是，使用0.05mmpet防粘襯里來代替ldpe防粘襯里。

如下表i中所報告的，在此實例中形成的排氣件不能夠從襯里成功地拾取。襯里和載體的剛度分別測量為65kgf/cm和60kgf/cm。

表i