CN103489852B - 一种射频电感的封装结构及其封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种射频电感的封装结构及其封装方法，属于半导体封装技术领域。其工艺过程：提供一金属载具（T100）；在金属载具（T100）上设置光刻胶层Ⅰ（T210），在光刻胶层Ⅰ开口图形（T211）内采用电镀工艺形成金属线（100）；采用同样工艺，在电感线圈（110）的内外端口分别设置金属柱（200）；去除光刻胶塑封金属线（100）和金属柱（200）；去除金属载具（T100），将金属线（100）和金属柱（200）的裸露面分别镀金属线圈保护层（310）和金属柱保护层（320）；在金属柱保护层（320）上设置焊球（500），实现电感与载板之间的连接。本发明的射频电感无硅或无陶瓷作为基体，可以降低工艺难度和生产成本，提高Q值，减小电感尺寸，以有利于便携式设备的市场推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种射频电感的封装结构及其封装方法，属于半导体封装技术领域。
背景技术
由于IC（集成电路）设计与工艺技术水平不断提高，集成电路规模越来越大，复杂程度和集成度越来越高，已经可以将整个系统，包括模拟电路部分和数字电路部分集成为一个芯片。由于射频集成电路的所有重要子单元中都要用到电感，电感占据了射频集成电路的很大部分面积，其性能好坏也直接影响了射频集成电路的总体性能，因此射频电感是作为实现低成本、低电压、低功耗RFIC（射频集成电路）的重要元件。
目前，便携式设备中运用半导体再布线工艺实现的硅基电感或低温陶瓷电感，其有高频性能好、高精度、高稳定性、尺寸较大等特性，但其工艺难度和生产成本比较高；高频下电感基体的涡流损耗的存在，影响Q值；其尺寸也因基体（如硅基体、陶瓷基体）的存在而限制了进一步的减小，不利于便携式设备的市场推广。
发明内容
承上所述，本发明的目的在于克服上述电感的不足，提供一种无硅或无陶瓷作为基体的射频电感的封装结构及其封装方法，以降低工艺难度和生产成本，提高Q值，减小电感尺寸，以有利于便携式设备的市场推广。
本发明的目的是这样实现的：
一种射频电感的封装结构，包括电感线圈，所述电感线圈呈螺旋状，所述电感线圈的内端口和外端口处分别设置与电感线圈垂直连接的金属柱。所述封装结构还包括塑封层，所述塑封层塑封电感线圈与金属柱，并露出电感线圈的下表面和金属柱的上端面，所述电感线圈的下表面设置金属线圈保护层，所述金属柱的上端面设置金属柱保护层，并于金属柱保护层上设置焊球。
一种上述射频电感的封装结构的封装方法，所述封装方法包括以下工艺过程：
提供一金属载具；
在金属载具上涂布或粘附光刻胶层Ⅰ，通过曝光、显影等光刻工艺形成贯穿光刻胶层Ⅰ的光刻胶层Ⅰ开口图形，在光刻胶层Ⅰ开口图形内采用电镀工艺形成连贯的金属线，所述金属线在光刻胶层Ⅰ开口图形内形成电感线圈；
在上述结构上涂布或粘附光刻胶层Ⅱ，通过曝光、显影等光刻工艺在金属线的内端口和外端口分别形成贯穿光刻胶层Ⅱ的光刻胶层Ⅱ开口，在光刻胶层Ⅱ开口内采用电镀工艺形成金属柱，所述金属柱的底部与金属线垂直连接；
用去胶工艺去除光刻胶层Ⅰ和光刻胶层Ⅱ；
采用塑封工艺包埋上述金属载具上的金属线和金属柱，再用机械抛磨的方法去掉金属柱上端无效区域的塑封料，形成塑封层，使金属柱与塑封层齐平；
去除金属载具，露出金属线的下表面；
在金属线的下表面和金属柱的上端面分别同时镀金属线圈保护层和金属柱保护层；
通过植球或印刷焊膏、回流的方法在金属柱保护层上设置焊球，实现电感线圈与载板之间的连接。
进一步地，在金属线的下表面和金属柱的上端面分别同时镀金属线圈保护层和金属柱保护层之前包括步骤：
将塑封层塑封的金属线和金属柱放入烘箱进行无氧固化。
进一步地，所述光刻胶层Ⅰ的厚度不小于金属线的厚度。
进一步地，所述金属线以金属载具作为电镀的种子层。
进一步地，所述光刻胶层Ⅱ的厚度不小于金属柱的厚度。
进一步地，所述金属柱以金属线作为电镀的种子层。
进一步地，所述光刻胶层Ⅱ开口的横截面尺寸不大于光刻胶层Ⅰ开口图形的开口的横截面尺寸。
进一步地，所述光刻胶层Ⅰ开口图形呈螺旋状。
进一步地，所述光刻胶层Ⅱ开口的横截面形状呈圆形、矩形或多边形。
本发明一种射频电感的封装结构的封装方法，一改传统以硅或陶瓷作为基体的电感制作工艺，采用半导体工艺和塑封工艺完成了新型结构的射频电感，克服了工艺难度和工艺成本的问题，使射频电感尺寸可以更小。
本发明的有益效果是：
1、由于无硅或无陶瓷作为基体，可以减小射频电感的厚度，提高整个电路的集成度；
2、无基体结构的电感，可以避免高频下电感基体的涡流损耗，提高Q值，提高电路性能；
3、工艺流程简单，生产成本大幅度降低。
附图说明
图1为本发明一种射频电感的封装结构的实施例的示意图。
图2为图1的A-A剖面的放大的示意图。
图3为图1的后视图。
图4～图14为本发明一种射频电感的封装结构的封装方法的操作的截面示意图。
图中：
金属线100
电感线圈110
金属柱200
金属线圈保护层310
金属柱保护层320
塑封层400
焊球500
金属载具T100
光刻胶层ⅠT210
光刻胶层Ⅰ开口图形T211
光刻胶层ⅡT220
光刻胶层Ⅱ开口T221。
具体实施方式
参见图1至图3，为本发明的一种射频电感的封装结构的实施例，其采用半导体封装工艺成形。电感线圈110呈螺旋状，由有一定厚度且有一定间隙的金属线100连贯而成。金属线100的内外端口处分别设置与金属线100垂直连接的金属柱200，且金属柱200垂直电感线圈110所在的平面，金属柱200的横截面呈圆形、矩形或多边形。金属柱200的宽度不大于金属线100的宽度。相邻金属线100的间隙和金属线100与金属柱200外围采用塑封材料塑封，塑封材料为热固化性树脂。金属线100的下表面和金属柱200的上端面露出塑封材料，裸露面分别设置金属线圈保护层310和金属柱保护层320，进行防氧化处理。并于金属柱保护层320上设置焊球500，以实现电感线圈110与载板之间的连接。
在电感结构的制作过程中，依赖一金属载具T100来承载上述电感结构，电感线圈110设置于金属载具T100的中央。金属载具T100的材质为铜、铁镍合金、金、铝等导电性较好的金属材料，金属载具T100可以是圆形、椭圆形、矩形或多边形。
本发明一种射频电感的封装结构的封装方法的实现过程如下：
如图4所示，提供金属载具T100。
如图5所示，在金属载具T100上涂布光刻胶层ⅠT210或者粘附干膜式的光刻胶层ⅠT210，光刻胶层ⅠT210的厚度不小于金属线100的厚度。通过曝光、显影等光刻工艺形成贯穿光刻胶层ⅠT210的光刻胶层Ⅰ开口图形T211，光刻胶层Ⅰ开口图形T211为镂空的连贯的螺旋状。
如图6所示，以金属载具T100为种子层，在光刻胶层Ⅰ开口图形T211内采用电镀工艺形成连贯的金属线100，金属线100在光刻胶层Ⅰ开口图形T211成为螺旋状的电感线圈110。
如图7所示，在上述结构上涂布或粘附厚度不小于金属柱200厚度的光刻胶层ⅡT220，通过曝光、显影等光刻工艺形成贯穿光刻胶层ⅡT220的光刻胶层Ⅱ开口T221，光刻胶层Ⅱ开口T221设置于电感线圈110的内端口和外端口两处，光刻胶层Ⅱ开口T221的横截面尺寸不大于光刻胶层Ⅰ开口图形T211的开口的横截面尺寸。光刻胶层Ⅱ开口T221的横截面形状可以为圆形、矩形或多边形。
如图8所示，以金属线100作为种子层，在光刻胶层Ⅱ开口T221内采用电镀工艺形成金属柱200，金属柱200与金属线100垂直连接。
如图9所示，采用去胶工艺去掉金属载具T100上剩余的光刻胶层ⅠT210和光刻胶层ⅡT220。
如图10所示，取热固化性树脂等塑封材料采用塑封工艺将上述金属载具T100上的金属线100和金属柱200进行包埋，热固化性树脂未加热之前为液态，加热后，树脂凝固成形，包裹金属线100和金属柱200，热固化性树脂不仅可以使金属线100和金属柱200防氧化，而且有一定的强度，具有可塑性，方便产品成形。
如图11所示，用磨片机采用机械抛磨的方法去掉金属柱200上端无效区域的塑封料，露出金属柱200的上端面，形成与金属柱200齐平的塑封层400。
如图12所示，通过腐蚀、剥离等工艺去除金属载具T100，露出金属线100的下表面，为了提高热固化性塑封件的硬度，可以将上述塑封层400塑封的金属线100和金属柱200放入烘箱进行无氧固化。烘箱温度设定在160～190℃，优选温度为175℃。
如图13所示，在金属线100和金属柱200的裸露面分别镀镍金材质的金属线圈保护层310和金属柱保护层320，以防止器件被氧化，金属线圈保护层310和金属柱保护层320的电镀过程需要同时进行。
如图14所示，通过植球或印刷焊膏、回流的方法在金属柱保护层320上设置焊球500，以实现电感与载板之间的连接。
本发明一种射频电感的封装结构的封装方法，采用半导体工艺和塑封工艺完成了新型结构的射频电感，该射频电感无硅或陶瓷作为基体，降低了工艺难度和工艺成本，提高了Q值，而且可以使射频电感的尺寸更小，有利于使用该射频电感的便携式设备的市场推广。
Claims (10)
1.一种射频电感的封装结构，包括电感线圈（110），所述电感线圈（110）呈螺旋状，所述电感线圈（110）的内端口和外端口处分别设置与电感线圈（110）垂直连接的金属柱（200），其特征在于：还包括塑封层（400），所述塑封层（400）塑封电感线圈（110）与金属柱（200），并露出电感线圈（110）的下表面和金属柱（200）的上端面，所述电感线圈（110）的下表面设置金属线圈保护层（310），所述金属柱（200）的上端面设置金属柱保护层（320），并于金属柱保护层（320）上设置焊球（500）。
2.一种射频电感的封装结构的封装方法，其特征在于：所述封装方法包括以下工艺过程：
提供一金属载具（T100）；
在金属载具（T100）上涂布或粘附光刻胶层Ⅰ（T210），依次通过曝光、显影的光刻工艺形成贯穿光刻胶层Ⅰ（T210）的光刻胶层Ⅰ开口图形（T211），在光刻胶层Ⅰ开口图形（T211）内采用电镀工艺形成连贯的金属线（100），所述金属线（100）在光刻胶层Ⅰ开口图形（T211）内形成电感线圈（110）；
在上述结构上涂布或粘附光刻胶层Ⅱ（T220），依次通过曝光、显影的光刻工艺在金属线（100）的内端口和外端口分别形成贯穿光刻胶层Ⅱ（T220）的光刻胶层Ⅱ开口（T221），在光刻胶层Ⅱ开口（T221）内采用电镀工艺形成金属柱（200），所述金属柱（200）的底部与金属线（100）垂直连接；
用去胶工艺去除光刻胶层Ⅰ（T210）和光刻胶层Ⅱ（T220）；
采用塑封工艺包埋上述金属载具（T100）上的金属线（100）和金属柱（200），再用机械抛磨的方法去掉金属柱（200）上端无效区域的塑封料，形成塑封层（400），使金属柱（200）与塑封层（400）齐平；
去除金属载具（T100），露出金属线（100）的下表面；
在金属线（100）的下表面和金属柱（200）的上端面分别同时镀金属线圈保护层（310）和金属柱保护层（320）；
通过植球或印刷焊膏、回流的方法在金属柱保护层（320）上设置焊球（500），实现电感线圈（110）与载板之间的连接。
3.根据权利要求2所述的一种射频电感的封装结构的封装方法，其特征在于：在金属线（100）的下表面和金属柱（200）的上端面分别同时镀金属线圈保护层（310）和金属柱保护层（320）之前包括步骤：
将塑封层（400）塑封的金属线（100）和金属柱（200）放入烘箱进行无氧固化。
4.根据权利要求2所述的一种射频电感的封装结构的封装方法，其特征在于：所述光刻胶层Ⅰ（T210）的厚度不小于金属线（100）的厚度。
5.根据权利要求4所述的一种射频电感的封装结构的封装方法，其特征在于：所述金属线（100）以金属载具（T100）作为电镀的种子层。
6.根据权利要求2所述的一种射频电感的封装结构的封装方法，其特征在于：所述光刻胶层Ⅱ（T220）的厚度不小于金属柱（200）的厚度。
7.根据权利要求6所述的一种射频电感的封装结构的封装方法，其特征在于：所述金属柱（200）以金属线（100）作为电镀的种子层。
8.根据权利要求2所述的一种射频电感的封装结构的封装方法，其特征在于：所述光刻胶层Ⅱ开口（T221）的横截面尺寸不大于光刻胶层Ⅰ开口图形（T211）的开口的横截面尺寸。
9.根据权利要求2或8所述的一种射频电感的封装结构的封装方法，其特征在于：所述光刻胶层Ⅰ开口图形（T211）呈螺旋状。
10.据权利要求2或8所述的一种射频电感的封装结构的封装方法，其特征在于：所述光刻胶层Ⅱ开口（T221）的横截面形状呈圆形或多边形。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |