专利名称：具有封装电子元件的音频处理设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有电子元件如芯片的音频处理设备，电子元件已被封装。这样的封装是普遍的且用于保护敏感元件免于曝露于光及其它环境。封装通常使用注模工艺完成，其中芯片和PCB衬底被封在模中及封装材料被注入电子元件周围的模腔中并被使得在封闭的模中凝固，其后，从模腔中移出具有固态封装材料的电子元件。其它注模封装的方法也是已知的，如将材料分布在电子元件之上及其周围，随后使材料固化。
背景技术：
在小尺寸非常重要的音频设备如助听器和头戴式耳机中，希望PCB保持尽可能的小。同样，封装应占尽可能小的体积。为使PCB的体积最小，用于另外的电子部件如电容器、触头和天线的另外的安装区域也应保持尽可能的小。
发明内容
本发明提供具有至少一封装电子元件的音频设备。封装元件被安装并电连接到衬底，另外的电子元件也被安装以通过衬底与封装元件连接。封装元件由注模在衬底上的封装材料保护。根据本发明，至少一金属材料被沉积在封装材料的表面部分上。金属层提供非常致密和有效的光保护，从而使仅需使用非常薄的一层封装材料。封装元件如芯片可伴随以一个或几个其它电子元件，所有这些电子元件均被嵌入在封装材料中。
在另一实施例中，封装材料上的金属层被提供为传导金属线迹，电子元件被形成或安装在封装的表面上，使得元件通过金属线迹与衬底中的引线连接。通过使电子元件在封装材料表面上，在元件如电容器和电阻器可安装在芯片上时更多的空间可用于安装目的，金属线迹将提供元件和PCB之间的连接。
在另一实施例中，金属层或线迹使电容器、线圈、天线或其它有源或无源器件形成在封装材料上。这使得这些元件将以非常节约空间的方式产生。
在另一实施例中，封装材料包括腔或其它表面结构，用作各个元件的一部分或接收各个元件的元件。这样的表面结构通过在用于注模封装的模中提供其镜象而简单地提供。金属线迹的提供可被使得跟随材料表面上的可能的腔或凸起区域。安装在腔或其它表面结构之中或之上的各个元件可包括传声器或接收器部分或其它变换器元件。
本发明还包括用于生产音频设备的放大器的方法，藉此电子元件被安装在PCB上并电连接到PCB，其中提供封装材料以保护电子元件，其中至少在封装材料的表面区域上产生另外的金属层。优选地，封装元件包括半导体芯片。
在所述方法的实施例中，金属层通过电化学沉积方法沉积。这样的方法在近些年开发的MID技术中已为人所知。在此，封装的表面材料必须具有特殊的性质，其允许金属层的沉积。这可通过将包括有机金属络合物的化合物附加到封装材料实现，所述有机金属络合物在金属将被沉积的地方活化。活化步骤可通过激光处理执行，这使得导电、薄线迹将被沉积在表面上。包括有机金属络合物的化合物可仅在金属将被沉积的区域提供为封装材料的一部分。在此，使用双元件注模技术。
在本发明方法的另一实施例中，金属层通过喷嘴直接沉积在芯片封装材料的表面上。在该程序中，气溶胶流被聚焦、沉积在封装材料上并组成图案。执行该工艺，表面不需要是平坦的。在沉积材料之后，为实现物理和/或电性质接近整体材料的性质，执行热退火或使用激光沉积的光化学退火。
根据本发明，在封装材料上沉积金属层的其它方法也可使用。整个表面均被电镀，然后通过燃烧不需要金属的区域而剥离该区域的金属。
图1为根据本发明的音频设备的侧视图；图2示出了对应于图1的实施例，其中元件安装在传声器隔膜下方；图3示出了本发明的例子，其中按钮被提供在芯片上；图4为簧片开关被部分嵌入在芯片上方的腔中的实施例；图5为芯片封装被整个涂覆以保护芯片免遭光及电磁辐射的金属层的实施例；图6显示使用金属线迹在芯片上提供线圈的可能性；图7为具有多排IC器件安装于其上的PCB的部分的透视图；图8示出了图7的PCB，但现在具有注模在PCB上的封装材料；图9为形成在芯片封装和PCB上的引线的透视图；及图10为图9中所示的设备，但现在具有安装在芯片封装上部之上的元件。
具体实施例方式
图1示出了带有芯片1的助听器放大器的一部分，芯片1被封装材料2覆盖。在封装材料2上提供金属层3。这样，芯片通过常规的倒装芯片技术安装在可挠PCB4上。然而，也可使用任何其它PCB。封装借助于转移注模提供。如图1中所见，腔5在封装材料2的上部中产生。转移注模的封装2在表面的一部分上被金属化以产生再分布电路6。芯片封装2上的再分布电路6最好经嵌入在屈挠印刷板4之中及之上的金属线7连接到芯片1。在所示的实施例中，封装的是芯片，但其它元件也可根据本发明进行封装。
在金属化之后，元件8、9、10通过回流焊接进行安装。在该例子中，其余元件为SMD8和隔膜芯片9。隔膜芯片9构成传声器的一部分，使得当其添加到腔5之上时形成硅传声器。另外，用于预放大和信号处理的ASIC10在图1中示为安装在芯片封装之上的可能组成部分。
在图2中显示了基本上一样的结构。然而，预放大器10在此被放入腔5之中。这将确保精密ASIC10电路的保护，且还将允许其它元件安装在有限的可用区域之上。
在图3中，芯片1上方的区域用于按钮。按钮包括外壳11和执行机构部分12。当执行机构12被压下时，在封装材料2上的两个触点13、14之间产生电连接。两个引线15、16使触点13、14与电路和芯片1连接。
图4示出了本发明的另一实施例。在此，小的簧片开关17被安排在封装材料2之上。腔18被提供以用于簧片开关的突出部分从而确保开关仅使用最小的空间且在机械上稳定。电引线19使簧片开关与电路和芯片1连接。
图5的实施例示出了使用本发明的另一可能性。在此，封装材料2的表面不仅仅在某些区域或沿线迹金属化，而是金属层20被施加到整个封装。这将有助于保护芯片1免受电磁噪声，所述电磁噪声可影响精密电路并产生噪声。另外，这样的层将使芯片之上的封装材料层因不包括光保护而变得非常薄。
图6示出了本发明的另一实施例。在此，元件按芯片封装上的金属线迹21的形状产生。这可以是例子中所示的线圈。这样的线圈可用于接收或辐射电磁能量，因而用在无线传输系统中。所示的线圈还具有金属芯22。其它形状的天线也可使用芯片上的金属线迹按这种方式产生。
在图7、8、9和10中，例示了产生音频处理设备的过程。在图7中，具有IC器件1的PCB板4的一部分被示出。ICl通过金属丝压焊或焊料块压焊或其它本领域已知的连接手段与PCB4的电路电连接。如图中所见，IC硅器件1被安装成排。在图8中，其示出了每一排IC怎样被注模以封装材料2。这通过将整个板4放在具有用于每排IC的腔24的模中、然后用液态封装材料2填充腔24完成。之后，材料被固化，其后PCB4被从模中移出。模可包括在硅IC器件1上方或附近的表面结构。
在该步骤之后，金属线迹6被形成在封装材料2上，及如图9和图1-6中的例子所示，在PCB4上的焊点25和封装材料2的表面部分上的焊点26之间产生连接引线6。
之后，整个PCB板4被通过取放自动装置，其中电子元件8被安装在封装表面手段焊点26上。其后，PCB被通过焊接通道，使得元件被固定到表面并电连接到焊点。所得的具有安装元件的器件阵列如图10中所示。
之后，音频设备被弄成单数，最好通过锯PCB实现。其后，它们即可用于助听器或其它音频处理设备。在上面的描述中，每一设备仅包含一个芯片，但多芯片设备通过在同一PCB上在芯片上安装芯片或在芯片侧安装芯片而容易地提供。
在封装材料之上产生金属的两种方法在下面将进行更详细的描述。第一种方法包括在线迹中电化学沉积金属或覆盖较大的表面。在此，芯片封装材料的表面被活化以提供用于金属沉积的催化反应场所。活化导致在封装的表面中包括宝贵的金属离子(Pd、Pt、Au等)。在表面中包括金属离子可通过有机金属络合物的光化学离解获得，所述有机金属络合物已被添加到封装材料且其包含贵金属；也可通过以精密微蚀刻、预活化剂和活化剂溶液顺序处理表面获得。在此，后者提供贵金属离子。在光化学离解中，芯片封装材料中的有机金属络合物由聚焦的激光束裂开，金属原子从有机配体脱落。之后，金属原子用作随后的电化学沉积过程期间金属离子还原的核。在线迹中执行激光活化以提供到如上所述的离散元件的电连接，或沿较大面积执行激光活化以使金属保护层能够形成在所选区域上。
在表面活化之后，金属被或通过无电镀或通过电镀电化学沉积。在电化学沉积的金属不被允许沉积在PCB上的其它地方的情况下，用于金属丝压焊、焊料块压焊等的金属焊点在金属沉积期间必须被保护/遮蔽。这可通过用一层聚酰亚胺覆盖焊点完成，所述聚酰亚胺层随后被烧蚀以重新露出焊点。
在封装材料上提供金属层的第二种方法为无遮蔽中尺度材料沉积，也被称为M3D技术。该方法由Optomec提出，www.optomec.com。在此，空气动力学聚焦被用于化学前体溶液和胶态悬浮液的无遮蔽沉积。气溶胶流被聚焦、沉积在封装材料的表面上并形成图案。同样，具有如上所述的腔的不平坦表面也被提供以金属分层。在沉积之后使用热退火或光化学(激光沉积)工艺实现物理和/或电性质接近整体材料的性质。
权利要求
1.具有至少一安装并电连接到安装衬底中的电引线的封装电子元件的音频处理设备，其中另外的电子元件被安装以通过衬底与封装电子元件连接，及其中封装材料被注模在衬底上，至少一金属层沉积在封装材料的表面部分上。
2.根据权利要求1的音频处理设备，其中至少一封装电子元件包括至少一半导体芯片。
3.根据权利要求1的音频处理设备，其中封装材料上的金属层被提供为传导金属线迹，其与安装衬底中的引线电连接，其中电子元件被形成或安装在封装材料的表面上并通过金属线迹与衬底中的引线连接。
4.根据权利要求1的音频处理设备，其中金属层或线迹使电容器、线圈、天线或其它有源或无源器件形成在封装材料上。
5.根据权利要求1的音频处理设备，其中封装材料包括腔或其它表面结构，用作元件的一部分或元件的接收工具。
6.生产音频设备的放大器的方法，其中将至少一电子元件安装在PCB上并电连接到PCB，及提供封装材料以保护至少一电子元件，其中至少还在封装材料的表面区域生成金属层。
7.根据权利要求6的方法，其中在封装材料注模在PCB之上期间电子元件封装材料的表面被提供以腔或其它表面结构。
8.根据权利要求6的方法，其中声变换器部分安装在封装材料的腔结构上并通过封装材料表面上的电引线与其它电子元件接触。
9.根据权利要求6的方法，其中金属层通过电化学沉积方法进行沉积。
10.根据权利要求6的方法，其中金属层通过喷嘴直接沉积在芯片封装材料的表面上。
全文摘要
本发明涉及具有至少一安装并电连接到安装衬底中的电引线的封装电子元件的音频处理设备。另外的电子元件被安装以通过衬底与封装电子元件连接，及封装材料被注模在衬底上。根据本发明，至少一金属层沉积在封装材料的表面部分上。本发明还涉及生产音频设备的放大器的方法，其中将至少一封装电子元件安装在PCB上并电连接到PCB，及提供封装材料以保护电子元件，其中至少还在封装材料的表面区域生成金属层。
文档编号H04R19/00GK101019464SQ200580030687
公开日2007年8月15日 申请日期2005年9月5日 优先权日2004年9月13日
发明者弗伦克·恩格尔·拉斯穆森, 约恩·欣德霍伊, 安诺斯·埃里克·彼德森 申请人:奥迪康有限公司