CN109494164A - 一种制备小型化开关滤波器的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制备小型化开关滤波器的方法,属于开关滤波器技术工艺领域。一种制备小型化开关滤波器的方法包括如下步骤:S1制备开关芯片和基板,所述芯片上阵列化设置有多个金属焊盘,所述基板上对应设置有多个金属焊盘;S2、采用植球机在芯片的金属焊盘上制备金凸点;S3、倒装贴片和焊接:采用焊接技术将步骤S2中芯片的金凸点倒装焊接在基板的金属焊盘上,芯片经金凸点的阵列与基板相连。本发明制备得到的滤波器尺寸更小、更薄,重量更轻;性能提高,短的互联减小了电感、电容以及电阻,信号完整性、频率特性更好;该方法工艺简单,可操作性强,操作过程简单、方便,适用范围广、适用性强,为开关滤波器小型化提供了一种切实可行的方法。
Description
技术领域
本发明涉及开关滤波器技术领域,特别涉及一种制备小型化开关滤波器的方法。
背景技术
开关滤波广泛应用于微波系统,是相控阵雷达、电子对抗等电子系统必不可少的重要组成部分。其作用是完成雷达接受频率的选择,杂谐波抑制等功能。开关滤波器组由多路开关滤波器组成,通过开关组切换到所需的波段,能够满足宽带通信的要求,传统的开关滤波器组件体积比较大,小型化是开关滤波组件的主要瓶颈。
随着开关滤波器产品小型化、轻量化、薄型化、高性能、I/O端数的增加以及功能多样化的发展,传统的封装技术已不能满足高密度的要求。芯片倒装互连技术的发展为高密度封装带来了希望,倒装互连技术与引线键合技术相比具有以下优势:(1)尺寸更小、更薄,重量更轻;(2)密度更高,单位面积I/O端口数量增加;(3)性能提高,短的互联减小了电感、电容以及电阻,信号完整性、频率特性更好。
受各种因素的制约,开关滤波器中的芯片互联多采用第二代2D丝焊微电子装联键合技术,阻碍了产品(特别是高频微波产品)向小型化、轻薄化和高性能的方向发展,倒装互连技术有效解决了金丝键合对微波集成电路发展的制约。因此,有必要对倒装互联技术做一些研究,甚至考虑其在微波组件中应用的可能。倒装芯片中的凸点分为焊料凸点和非焊料凸点,焊料凸点是以锡基材料为主,非焊料凸点主要是金凸点和铜凸点。铜凸点或铜柱的抗氧化、耐腐蚀性较金凸点、金凸块差很多。金凸点或金凸块常使用在小尺寸、高引出端的芯片中,在连接中使用金可确保连接可靠性更高,其工艺常用于微波组件芯片凸点的制备。因此,有必要研究倒装互联技术在小型化开关滤波器中应用的可能。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中开关滤波器存在体积比较大的问题,提供一种制备小型化开关滤波器的方法,其制备得到的滤波器可叠层制作成贴片状,尺寸更小、更薄,重量更轻。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种制备小型化开关滤波器的方法,包括以下步骤:
S1、制备开关滤波器的芯片和基板,所述芯片上阵列化设置有多个金属焊盘,所述基板上对应设置有多个金属焊盘;
S2、采用植球机在芯片焊盘上制备金凸点:
通过金丝球焊的方法在芯片的金属焊盘上植球,制作金凸点;
S3、倒装贴片和焊接:
采用焊接技术将步骤S2中芯片的金凸点倒装焊接在基板的金属焊盘上,芯片经金凸点的阵列与基板相连。
作为优选的,所述步骤S1中芯片金属焊盘表面镀金,基板金属焊盘表面镀金。
作为优选的,所述步骤S1中基板为硅基板。
更为优选的,所述硅基板上表面有金属层。
更为优选的,所述金属层为金,金属层厚度为1-2微米。
作为优选的,所述步骤S2中金丝球焊的方法采用金丝,金丝直径为25μm;所述凸点的高度为25-40μm,金凸点的直径为55-80μm。
作为优选的,所述所述步骤S2中植球温度为100-200℃。
作为优选的,所述步骤S3中焊接技术为超声热压焊接。
更为优选的,所述超声热压焊接是从芯片上施加超声能和压力,从基板底上施加热能,超声功率为200W-400W、压力为20-60gf、热能为100-300℃,超声时间为2-14ms。
更为优选的,所述超声热压焊接的超声功率为224W、压力为40gf、热能为150℃,超声时间为8.0ms。
一种采用任一一项所述制备方法制备出的开关滤波器。
本发明中凸点为金球,其具有良好的导电性、极小的接触阻抗、在空气中具有优良的稳定性。金球在芯片表面凸出一定的高度,适合芯片倒装工艺的要求。同时,芯片需要通过减薄工艺将本体的厚度减薄到适当的厚度,以获得符合要求的产品厚度。
硅有着和钻石一样的晶体结构,这赋予了硅基板极好的稳定性和强度;硅的界面态很少;硅的带隙更大,具有更好的热稳定性,所以硅基板具有较高的介电常数,因此可以在硅基基板上制作小体积的滤波器,应用MEMS工艺加工的开关滤波器,进一步减小了滤波器组的体积,借助高精度半导体加工工艺,可以实现微米级加工误差,从而提高滤波器组的性能。
本发明的有益效果是:
1)本发明制备得到的滤波器同时集成开关、电容以及运算放大器功能在一起,加工工艺简单,尺寸更小、更薄,重量更轻;
2)本发明采用倒装焊法,焊接点的面积大,提高了焊点的牢固性;直接焊接,提高了焊接的集成度;不用金属细丝引线,所以不存在“断线”想象,工作效率高,便于自动化,焊接的集成化程度比较高;
3)本发明方法设计简单,可操作性强,操作过程简单、方便,适用范围广、适用性强,为开关滤波器小型化提供了一种切实可行的方法。
附图说明
图1中a)为开关滤波器芯片的结构封装图;b)为金凸点形状图;
图2为采用本发明方法制备的四通道开关滤波器;
图3中a)为采用本发明方法制备的四通道开关滤波器的X射线光学检测正面图;b)为采用本发明方法制备的四通道开关滤波器的X射线光学检测背面图;
图4为采用本发明方法制备的四通道开关滤波器电性能测试的曲线图。
具体实施方式
为了更好地说明本发明,现结合实施例与附图作进一步说明。
图1中给出了开关滤波器芯片的结构封装图,其中1为芯片,2为基板,3为金凸点,4为芯片焊盘,5为基板焊盘,6为基板的金属层。
实施例1
一种制备小型化开关滤波器的方法,包括以下步骤:
S1、制备开关滤波器的芯片和基板,所述芯片上阵列化设置有多个金属焊盘,所述基板上对应设置有多个金属焊盘;所述芯片金属焊盘表面镀金,基板金属焊盘表面镀金;所述基板为硅基板,所述硅基板上表面有金属层,所述金属层为金,金属层厚度为1微米。
S2、采用植球机在芯片焊盘上制备金凸点:
通过金丝球焊的方法在芯片金属焊盘上植球,制作金凸点,所述金丝纯度要求99.99%,金丝直径为25μm;所述金凸点的高度为30μm,金凸点的直径为60μm,植球温度为150℃。
本发明中凸点为金球,其具有良好的导电性、极小的接触阻抗、在空气中具有优良的稳定性。金球在芯片表面凸出一定的高度,适合芯片倒装工艺的要求。同时,芯片需要通过减薄工艺将本体的厚度减薄到适当的厚度,以获得符合要求的产品厚度。本实施例的厚度选择250um,在不同的厚度要求中,可以减薄成任何需要的厚度,以实现需要的产品厚度要求。
另外,在芯片的金凸点制作中,整个芯片上金凸点高度的一致性是一个十分关键的参数,如果高度不一致的话,倒装芯片时会造成金凸点损伤或断路。为了得到高度一致的金凸点,需要对金凸点进行整平,在通过劈刀对金凸点向下施加压力使金凸点的顶端变得平坦的同时,还需要综合优化包括温度、功率和压力等各项工艺参数。
S3、倒装贴片和超声波焊接:
将第一步中植好金球的芯片切成若干的小芯片,再对这些小芯片进行倒装贴片及焊接,其中,这些被倒装贴片的小芯片被焊接在硅基基板上。在这一步中,较优地,是将小芯片送入倒装焊的全自动贴片机上,再对这些贴装好的小芯片进行超声热压焊接。所述超声热压焊接是从芯片上施加超声能和压力,从基板底上施加热能,超声功率为200W、压力为50gf、热能为150℃,超声时间为6.0ms。
采用本发明方法制备出的四通道开关滤波器尺寸为15mm(长)*13.5mm(宽)*1mm(高),而传统工艺制备得到的四通道开关滤波器的尺寸为45mm(长)*28mm(宽)*4.5mm(高)。采用本发明方法制备的四通道开关滤波器见图2,X射线光学检测正面图和背面图见图3,四通道开关滤波器的电性能测试的曲线图见图4。
实施例2
一种制备小型化开关滤波器的方法,包括以下步骤:
S1、制备开关滤波器的芯片和基板,所述芯片上阵列化设置有多个金属焊盘,所述基板上对应设置有多个金属焊盘;所述芯片金属焊盘表面镀金,基板金属焊盘表面镀金;所述基板为硅基板,所述硅基板上表面有金属层,所述金属层为金,金属层厚度为2微米。
S2、采用植球机在芯片焊盘上制备金凸点:
通过金丝球焊的方法在芯片的金属焊盘上植球,制作金凸点,所述金丝纯度要求99.99%,金丝直径为25μm;所述金凸点的高度为35μm,金凸点的直径为55μm,植球温度为200℃。
S3、倒装贴片和超声波焊接:
将第一步中植好金球的芯片切成若干的小芯片,再对这些小芯片进行倒装贴片及焊接,其中,这些被倒装贴片的小芯片被焊接在硅基基板上。在这一步中,较优地,是将小芯片送入倒装焊的全自动贴片机上,再对这些贴装好的小芯片进行超声热压焊接。所述超声热压焊接是从芯片上施加超声能和压力,从基板底上施加热能,超声功率为150KJ、压力为60gf、热能为150℃,超声时间为8.0ms。
用本发明制备方法制备出的四通道开关滤波器尺寸为15mm(长)*13.5mm(宽)*1mm(高),而传统工艺制备得到的四通道开关滤波器的尺寸为45mm(长)*28mm(宽)*4.5mm(高)。
实施例3
一种制备小型化开关滤波器的方法,包括以下步骤:
S1、制备开关滤波器的芯片和基板,所述芯片上阵列化设置有多个金属焊盘,所述基板上对应设置有多个金属焊盘;所述芯片金属焊盘表面镀金,基板金属焊盘表面镀金;所述基板为硅基板,所述硅基板上表面有金属层,所述金属层为金,金属层厚度为1微米。
S2、采用植球机在芯片焊盘上制备金凸点:
通过金丝球焊的方法在芯片的金属焊盘上植球,制作金凸点,所述金丝纯度要求99.99%,金丝直径为25μm;所述金凸点的高度为40μm,金凸点的直径为70μm,植球温度为200℃。
S3、倒装贴片和超声波焊接:
将第一步中植好金球的芯片切成若干的小芯片,再对这些小芯片进行倒装贴片及焊接,其中,这些被倒装贴片的小芯片被焊接在硅基基板上。在这一步中,较优地,是将小芯片送入倒装焊的全自动贴片机上,再对这些贴装好的小芯片进行超声热压焊接。所述超声热压焊接是从芯片上施加超声能和压力,从基板底上施加热能,超声功率为400KJ、压力为60gf、热能为150℃,超声时间为4.0ms。
用本发明制备方法制备出的四通道开关滤波器尺寸为15mm(长)*13.5mm(宽)*1mm(高),而传统工艺制备得到的四通道开关滤波器的尺寸为45mm(长)*28mm(宽)*4.5mm(高)。
Claims (10)
1.一种制备小型化开关滤波器的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、制备开关滤波器的芯片和基板,所述芯片上阵列化设置有多个金属焊盘,所述基板上对应设置有多个金属焊盘;
S2、采用植球机在芯片的金属焊盘上制备金凸点:
通过金丝球焊的方法在芯片的金属焊盘上植球,制作金凸点;
S3、倒装贴片和焊接:
采用焊接技术将步骤S2中芯片的金凸点倒装焊接在基板的金属焊盘上,芯片经金凸点的阵列与基板相连。
2.根据权利要求1所述的制备小型化开关滤波器的方法,其特征在于,所述步骤S1中芯片金属焊盘表面镀金,基板金属焊盘表面镀金。
3.根据权利要求1所述的制备小型化开关滤波器的方法,其特征在于,所述步骤S1中基板为硅基板。
4.根据权利要求3所述的制备小型化开关滤波器的方法,其特征在于,所述硅基板上表面有金属层。
5.根据权利要求4所述的制备小型化开关滤波器的方法,其特征在于,所述金属层为金,金属层厚度为1-2微米。
6.根据权利要求1所述的制备小型化开关滤波器的方法,其特征在于,所述步骤S2中金丝球焊的方法采用金丝,金丝直径为25μm;所述金凸点的高度为25-40μm,金凸点的直径为55-80μm。
7.根据权利要求1所述的制备小型化开关滤波器的方法,其特征在于,所述步骤S2中植球温度为100-200℃。
8.根据权利要求1所述的制备小型化开关滤波器的方法,其特征在于,所述步骤S3中焊接技术为超声热压焊接,超声功率为200W-400W、压力为20-60gf、热能为100-300℃,超声时间为2-14ms。
9.根据权利要求8所述的制备小型化开关滤波器的方法,其特征在于,所述超声热压焊接的超声功率为224W、压力为40gf、热能为150℃,超声时间为8.0ms。
10.一种采用权利要求1-9任一一项所述制备方法制备出的开关滤波器。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113035728A (zh) * | 2021-03-02 | 2021-06-25 | 北京无线电测量研究所 | 一种基于硅转接板的芯片倒装焊方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106449442A (zh) * | 2016-11-04 | 2017-02-22 | 中国工程物理研究院电子工程研究所 | 一种高频芯片波导封装的倒装互连工艺方法 |
CN106549648A (zh) * | 2016-12-06 | 2017-03-29 | 深圳市麦高锐科技有限公司 | 一种芯片级封装的声表面波谐振器及制作工艺 |
WO2017090269A1 (ja) * | 2015-11-27 | 2017-06-01 | 株式会社村田製作所 | フィルタ装置 |
-
2018
- 2018-09-19 CN CN201811090876.4A patent/CN109494164A/zh active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017090269A1 (ja) * | 2015-11-27 | 2017-06-01 | 株式会社村田製作所 | フィルタ装置 |
CN106449442A (zh) * | 2016-11-04 | 2017-02-22 | 中国工程物理研究院电子工程研究所 | 一种高频芯片波导封装的倒装互连工艺方法 |
CN106549648A (zh) * | 2016-12-06 | 2017-03-29 | 深圳市麦高锐科技有限公司 | 一种芯片级封装的声表面波谐振器及制作工艺 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113035728A (zh) * | 2021-03-02 | 2021-06-25 | 北京无线电测量研究所 | 一种基于硅转接板的芯片倒装焊方法 |
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