CN110635774B - 表面弹性波元件封装及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种表面弹性波元件封装及其制造方法，尤其涉及一种小型化表面弹性波元件封装的制造方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种表面弹性波元件封装及其制造方法。尤其涉及一种小型化表面弹性波元件封装的制造方法。
背景技术
表面弹性波(Surface Acoustic Wave)是一种沿着弹性体基板的表面传播的声波。声波是压电效应的产物，是从电气信号生成且在声波的电场集中在基板表面的附近时能够与直接放置在上述表面上方的其他半导体的传导电子发生相互作用。声波传播的介质是机电耦合系数高且声波能量损耗低的压电物质，半导体是传导电子的移动度高且具有最佳阻抗率的物体，因为直流功率因数低而能够确保最佳的效率。利用如上所述的表面弹性波与半导体传导电子之间的相互作用将电子回路替代成机电元件的产物即为表面弹性波元件(SAW device)。
如上所述的表面弹性波元件不仅作为多种通讯应用使用，还作为移动通信行动电话、基站的重要部件使用。最常用的表面弹性波元件形态包括带通滤波器(passbandfilter)以及共振器(resonator)。
尤其是在使用表面弹性波元件的滤波器以及共振器领域，不仅要求改善其特性也要求实现封装的小型化，目前为了实现小型化而使用多种制造方法。但是，现有的用于制造小型化表面弹性波元件封装的晶圆级别封装(Wafer Level Package，WLP)方法需要执行在制造出多个表面弹性波元件并将其独立地粘接到基板上之后为了防止水分或污染物质渗透而进行模塑(molding)的过程，因此会导致大批量制造小型化表面弹性波元件封装时的效率下降的问题。
因此，需要开发出能够更加有效地大批量制造表面弹性波元件封装的方法以及能够对表面弹性波元件封装进行小型化的方法。本发明与上述方法相关。
专利内容
本发明的目的在于提供一种能够简单地制造小型化表面弹性波元件封装的方法。
此外，本发明的目的在于通过在执行对表面弹性波元件进行保护的模塑工程的过程中使用最小限度的保护部件而提供一种小型化表面弹性波元件封装。
本发明的技术课题并不限定于在上述内容中提及的技术课题，一般的技术人员将能够通过下述记载进一步明确理解未被提及的其他技术课题。
适用本发明之一实施例的利用第1基板、与上述第1基板并排配置的第2基板以及配置在上述第1基板与上述第2基板之间的多个表面弹性波元件制造表面弹性波元件封装的方法，包括：沿着分割线对包含多个表面弹性波元件的第1基板以及与上述第1基板电气连接的第2基板中的某一个基板进行第1次裁切的步骤；形成对上述所裁切的基板的裁切空间以及上述所裁切的基板的上部进行包覆的保护部件的步骤；对形成于上述所裁切的基板的上部的保护部件进行平坦化的步骤；以及，通过沿着分割线对上述配备有经过平坦化的保护部件的基板以及未裁切的基板进行第2次裁切而分离成包括表面弹性波元件的多个表面弹性波元件封装的步骤。
根据一实施例，在上述进行第1次裁切的步骤中对上述第1基板以及第2基板中的某一个基板进行裁切的分割线的线宽能够大于在上述分离成多个表面弹性波元件封装的步骤中对上述配备有经过平坦化的保护部件的基板以及上述未裁切的基板进行裁切的分割线的线宽。
根据一实施例，上述第1基板以及第2基板包括对上述第1基板以及第2基板进行连接并通过配置在上述第1基板或第2基板中的某一个而对电极图案进行围绕的护坝结构体，在上述形成保护部件的步骤中上述保护部件能够以包覆上述护坝结构体的形式形成。
根据一实施例，上述对保护部件进行平坦化的步骤，能够在上述所裁切的基板包括从上述所裁切的基板的上侧面裸露的电极板时将上述形成于上部的保护部件平坦化至电极板的裸露高度。
根据一实施例，上述分离成多个表面弹性波元件封装的步骤，能够以上述所裁切的基板的侧面与上述保护部件的侧面配置在相同平面上的方式裁切。
根据一实施例，上述第1基板以及第2基板，能够由硅基板、金刚石基板、蓝宝石基板、碳化硅基板、LiNbO3基板、LiTaO3基板、印刷电路板(PCB)中的某一个构成。
根据一实施例，上述形成保护部件的步骤，能够利用粘贴薄膜(film)型保护部件的方式、使用液状保护部件的方式、传递(transfer)模塑方式、压缩(compression)模塑方式中的一个形成保护部件。
适用本发明之又一实施例的表面弹性波元件封装，包括：第1基板以及与上述第1基板电气连接的第2基板；电极图案，通过配置在上述第1基板与第2基板之间的空间中的上述第1基板或第2基板中的某一个而生成表面弹性波；护坝结构体，围绕上述电极图案并配置在上述第1基板或第2基板中的某一个；以及，保护部件，以围绕上述护坝结构体的外侧面以及上述第1基板或第2基板中的某一个的侧面和下侧面的方式形成。
根据一实施例，上述保护部件，能够以上述保护部件的侧面与上述第1基板或第2基板的侧面配置在相同平面上的方式形成。
根据一实施例，在上述第1基板或第2基板中的某一个包括从上侧面裸露的电极板时，上述保护部件能够形成至上述电极板裸露的高度。
根据一实施例，上述第1基板以及第2基板，能够由硅基板、金刚石基板、蓝宝石基板、碳化硅基板、LiNbO3基板、LiTaO3基板、印刷电路板(PCB)中的某一个构成。
本发明能够通过对表面弹性波元件封装的制造方法进行简化而提升制造工程的效率。
此外，能够通过减少在执行模塑工程的过程中使用的保护部件的量而提升表面弹性波元件封装的制造收率。
此外，能够通过在执行模塑工程的过程中使用对表面弹性波元件进行保护的最小限度的保护部件而实现表面弹性波元件的小型化。
本发明的效果并不限定于在上述内容中提及的效果，一般的技术人员将能够通过下述记载进一步明确理解未被提及的其他效果。
附图说明
图1是适用本发明之实施例的表面弹性波元件的截面图。
图2至图5是对适用本发明之实施例的表面弹性波元件封装制造方法的流程进行图示的顺序图。
图6a以及图6b是适用本发明之实施例的表面弹性波元件封装的截面图。
图7是利用现有的制造方法制造的表面弹性波元件封装的截面图。
【符号说明】
1：表面弹性波元件封装
100：表面弹性波元件
10：第1基板
11：电极图案
20：第2基板
21：绝缘层
23a、23b、23c：第1、第2、第3电极层
23d：导通孔
25：电极板
30：电极结构体
31：电极板
33：凸点下金属(UBM)层
35a、35b：粘接层
40：护坝结构体
41：第1接地电极
43：凸点下金属(UBM)层
45a、45b：粘接层
47：第2接地电极
50：保护膜
60：保护部件
具体实施方式
接下来，将结合附图对适用本发明的较佳实施例进行详细的说明。本发明的优点以及特征及其达成方法，将通过结合附图进行详细说明的后续的实施例得到进一步明确。但是，本发明并不限定于在下述内容中公开的实施例，而是能够以多种不同的形态实现，这些实施例只是为了更加完整地公开本发明并向具有本发明所属技术领域之一般知识的人员更加完整地介绍本发明的范畴，本发明应仅通过权利要求书的范畴做出定义。在整个说明书中，相同的参考符号表示相同的构成要素。
除非另有定义，否则在本发明中所使用的所有术语(包括技术以及科学术语)的含义与具有本发明所属技术领域之一般知识的人员普遍理解的含义相同。此外，除非另有明确的特殊定义，否则不应对通常所使用的已在词典做出定义的术语做出过于理想化或夸张的解释。在本说明书中所使用的术语只是为了对实施例进行说明，并不是为了对本发明进行限制。在本说明书中，除非另有特殊说明，否则单数型语句还包含复数型含义。
在本说明书中所使用的“包含(comprises)”和/或“包括(comprising)”并不排除所提及的构成要素、步骤、动作和/或元件中有一个以上的其他构成要素、步骤、动作和/或元件存在或被追加的可能性。
图1是适用本发明之实施例的表面弹性波元件100的截面图。
参阅图1，适用本发明之实施例的表面弹性波元件100，能够包括：第1基板10；第2基板20；电极结构体30，配置在第1基板10与第2基板20之间的空间；护坝结构体40；以及，保护膜50。
首先，第1基板10以及第2基板20能够包括可以利用晶圆级别封装(Wafer LevelPakage，WLP)制造工程制造出提供压电效应(Piezoelectric effect)的表面弹性波元件封装1的多种类型的基板。例如，第1基板10以及第2基板能够由可以生成压电效应的硅基板、金刚石基板、蓝宝石基板、碳化硅基板、LiNbO3基板、LiTaO3(LT)基板或与如上所述的生成压电效应的基板电气连接的印刷电路板(PCB)中的某一个构成。
此外，在接下来的说明中，假定第1基板10为可以生成压电效应的基板，第2基板20为使用晶圆级别封装制造工程的印刷电路板(PCB)。
根据实施例，第1基板10能够包括生成表面弹性波电极图案11。具体来讲，电极图案11能够是梳齿形态的叉指式换能器(IDT，Inter Digitated Transducer)电极。此时，电极图案11能够由铜(Cu)、银(Ag)、钯(Pd)、铝(Al)、镍(Ni)、钛(Ti)、金(Au)以及白金(Pt)等电气特性优秀的物质制成，从而提升表面弹性波元件100的压电效应，但上述电极图案11的材料并不限定于此。
此外，由印刷电路板(PCB)构成的第2基板20，能够包括：绝缘层21；第1、第2、第3电极层23a、23b、23c，沿着第2基板20的厚度方向平行配置；导通孔23d，沿着第2基板20的厚度方向连接第1、第1、第2、第3电极层23a、23b、23c；以及，电极板25，为表面弹性波元件封装1供应电流并对表面弹性波元件封装1的接触区域进行保护。具体来讲，在第1、第2、第3电极层23a、23b、23c中配置在最接近可以生成压电效应的第1基板10的位置上的第3电极板23c能够被配置在与后续说明的第1基板10的电极板31对应的位置。此时，虽然在对适用本发明的实施例进行说明的过程中以第2基板20包括第1、第2、第3电极层23a、23b、23c的情况为例进行了说明，但是本发明并不限定于此，第2基板20能够包括多个电极层并借此生成压电效应。
此外，在用于粘贴包括后续说明的表面弹性波元件100的表面弹性波元件封装1的第2基板20的一侧面形成的第1电极层23a中，包括用于对表面弹性波元件100进行粘贴的固定区域，与第3电极层23c不同，第1电极层23a的配置位置能够被固定。
为了对如上所述的配置位置不同的第1电极层23a以及第3电极层23c进行电气连接，能够在第1电极层23a与第3电极层23c之间配置第2电极层23b，且能够通过沿着厚度方向贯通第2基板20的导通孔23d对第1、第2、第3电极层23a、23b、23c进行电气连接。
此时，通过使第2基板20包括可以分别形成于不同位置上的第1、第2、第3电极层23a、23b、23c以及导通孔23d，能够设计出不受表面弹性波元件100的电极结构限定的多种表面弹性波元件封装1。
此时，由印刷电路板构成的第2基板20被配置在与第2基板10相向的面上的边缘，能够包括用于保护表面弹性波元件100免受湿气或污染物质影响的护坝40，与其相关的具体内容将在后续内容中进行详细的说明。
接下来，电极结构体30能够被配置在第1基板10与第2基板20之间并对第1基板10以及第2基板20进行电气连接。具体来讲，电极结构体30能够包括电极板31、凸点下金属(UBM，Under Bump Metal)层33以及粘接层35a、35b。
根据实施例，电极板31(一级膜)配置在生成压电效应的第1基板10的一侧面，能够起到在通过第1基板10的电极图案11向表面弹性波元件封装1输入电气信号时将其变换成表面弹性波的作用，能够由导电性物质构成。
此外，为了轻易地对第1基板10以及第2基板20进行粘接，能够配置由材质不同的金属多层层叠形成的凸点下金属(UBM)层33(二级膜)。例如，凸点下金属(UBM)层33(二级膜)能够对钛(Ti)以及铝(Al)进行交替配置(Ti，Al，Ti)或追加层叠金(Au)、铜(Cu)、锡(Sn)，能够由3层至7层的多层形态形成。
为了对第1基板10以及第2基板20进行物理性粘接，能够配置由铜(Cu)和锡(Sn)依次层叠形成的电极结构体30的最后一个结构即粘接层35a、35b。此时，在凸点下金属(UBM)层33(二级膜)与粘接层35a、35b之间能够追加形成用于提升粘接力的追加金属层，从而使第1基板10以及第2基板20坚固结合，追加金属层能够由钛(Ti)、铜(Cu)构成。
接下来，为了对配置在第1基板10与第2基板20之间的电极图案11以及电极结构体30进行保护，能够配置护坝结构体40。具体来讲，护坝结构体40能够包括：第1接地电极41，配置在第1基板10的一侧面；凸点下金属(UBM，Under Bump Metal)层43以及粘接层45a、45b；以及，第2接地电极47。
根据实施例，第1接地电极41以及第2接地电极47能够分别配置在第1基板10以及第2基板20上，通过配置第1接地电极41以及第2接地电极47，能够使供应到表面弹性波元件100中的电流的流动更加流畅。此时，第1接地电极41以及第2接地电极47能够由与电极图案11以及电极板31相同的物质构成。
此外，与电极结构体30的凸点下金属(UBM)层33以及粘接层35a、35b相同，为了使第1基板10与第2基板坚固结合，能够配置护坝结构体40的凸点下金属(UBM)层43以及粘接层45a、45b，从而起到对电极结构体30进行保护的作用。
此外，与电极结构体30的粘接层35a、35b相同，为了对第1基板10以及第2基板20进行物理性粘接，能够配置由铜(Cu)和锡(Sn)依次层叠形成的护坝结构体40的最后一个结构即粘接层35a、35b。根据实施例，粘接层45a、45b能够采用铜(Cu)、锡(Sn)、铜(Cu)顺序的层叠结构，或采用包含金(Au)的金(Au)、锡(Sn)、铜(Cu)或金(Au)、金(Au)顺序的层叠结构，构成各个层的物质能够分别粘接到第1基板10以及第2基板20。例如，通过使第1基板10包括铜(Cu)以及锡(Sn)并使第2基板20包括铜(Cu)，能够在对第1基板10与第2基板20进行粘接时构成粘接层45a、45b。此时，电极结构体30的粘接层35a、35b能够采用与护坝结构体40的粘接层45a、45b相同的层叠结构。
最后，为了对生成表面弹性波的电极图案11、电极结构体30以及护坝结构体40进行保护，能够形成保护膜50。根据实施例，保护膜50能够在除配置有粘接层35、45的区域之外的其他区域形成，例如，保护膜50能够是硅氧化物(SiOx)、氮化硅(SiN)单层或多层层叠的形态。
在上述内容中对适用本发明之实施例的表面弹性波元件100的构成进行了说明，接下来对将利用第1基板10以及第2基板20制造的多个表面弹性波元件100制造成小型化封装形态的方法进行说明。
图2至图5是对适用本发明之实施例的表面弹性波元件封装1制造方法的流程进行图示的顺序图。
参阅图2a以及图2b，沿着分割线对包括多个表面弹性波元件100的第1基板10以及与第1基板10电气连接的第2基板20中的某一个基板进行第1次裁切。根据实施例，用于对第1基板10或第2基板20进行裁切的分割线能够形成于第1基板10或第2基板20的表面，沿着分割线能够将多个表面弹性波元件100分别分离成单个。此时，用于对第1基板10或第2基板20进行分割的分割线的线宽L1能够根据表面弹性波元件100的大小进行不同的设定，对第1基板10或第2基板20进行裁切的过程能够通过刀片(blade)、激光(laser)、等离子体(plasma)方式等多种方式执行。
接下来，参阅图3a以及图3b，在第1基板10或第2基板20的裁切空间A以及第1基板10或第2基板20的上部，形成对在上述内容中提及的构成进行包覆的保护部件60。第1基板10或第2基板20的裁切空间A是指在对第1基板10或第2基板20进行裁切的过程中形成的线宽L1以及多个表面弹性波元件100的护坝40之间的空间，保护部件60能够流入到裁切空间A中并与配置在第1基板10与第2基板20之间的护坝结构体40的外侧面接触。
根据实施例，作为保护部件60能够使用如环氧树脂塑封材料(epoxy moldcompound，EMC)等热硬化性树脂材料，通过对第2基板20进行裁切，能够在注入足以包覆在第1基板10与第2基板20上形成的裁切空间A以及第1基板10或第2基板20的整个上侧面的保护部件60之后进行硬化。
此外，保护部件60能够利用粘贴薄膜(film)型保护部件、使用液状保护部件、传递(transfer)模塑方式、压缩(compression)模塑方式中的一个形成。
接下来，参阅图4a以及图4b，在保护部件60发生硬化而形成于第1基板10或第2基板20的裁切空间A以及第1基板10或第2基板20的上部之后，能够通过对形成于第1基板10或第2基板20上部的保护部件60进行打磨而使保护部件60平坦化。此时，通过对保护部件60进行平坦化，能够减小表面弹性波元件封装1的整体高度，从而使表面弹性波元件封装1更加小型化。
此外，在对保护部件60进行平坦化的工程中，能够根据形成有保护部件60的基板类型使保护部件60具有不同的厚度。根据实施例，在对可以生成压电效应的第1基板10上的保护部件60进行平坦化时，经过平坦化的保护部件60的厚度D1能够是足以保护表面弹性波元件封装1的最小厚度。但是本发明并不限定于此，能够根据适用表面弹性波元件封装1的装置，按照使第1基板10完全裸露的方式对形成于第1基板10的上部的保护部件60进行平坦化。
此外，根据实施例，如图4b所示，当第2基板20包括从上侧面裸露的电极板25时，能够将保护部件60平坦化至电极板25所裸露的厚度D1’，从而使电极板25从保护部件60裸露。
接下来，参阅图5a以及图5b，将形成有保护部件60的多个表面弹性波元件100折叠到可以观察到第1基板10或第2基板20的上侧面的状态之后，沿着分割线同时对第1基板10以及第2基板20进行裁切即第2次裁切，从而分离成包括一个表面弹性波元件100的多个表面弹性波元件封装1。根据实施例，能够在第1基板10的表面形成用于同时对第1基板10以及第2基板20进行裁切的分割线。此时，用于对第1基板10以及第2基板20进行分割的分割线的线宽L2能够小于在图2所示的步骤中对第1基板10或第2基板20进行裁切的过程中执行的线宽L1。借此，能够避免对第1基板10或第2基板20进行包覆的保护部件60的侧面被裁切，从而提升表面弹性波元件封装1的结合力。
此外，在上述内容中是以用于对第1基板10以及第2基板20进行裁切的分割线形成于第1基板10以及第2基板20的表面，从而在形成第1基板10之后以第2基板20的表面裸露的方式折叠的情况进行了说明，但是本发明并不限定于此，也能够适用可以分别或同时对物理性连接的第1基板10以及第2基板20进行裁切的各种方式。
在上述内容中，对适用本发明的表面弹性波元件封装1的制造方法进行了说明。根据本发明，不需要在将通过晶圆级别封装制造工程制造的表面弹性波元件100裁切成单个之后形成保护部件，而是在仅对一部分基板进行裁切之后形成保护部件，从而减少所使用的保护部件的量并借此提升制造工程的收率。接下来，将对通过如上所述的制造方法完成的表面弹性波元件封装1的构成进行说明。
图6a以及图6b是适用本发明之实施例的表面弹性波元件封装1的截面图，图7是利用现有的制造方法制造的表面弹性波元件封装的截面图。
参阅图6a以及图6b，在按照适用本发明的制造方法完成的表面弹性波元件封装1中，对第1基板10或第2基板20的侧面进行包覆的保护部件60的侧面和没有被保护部件60包覆的第1基板10或第2基板20的侧面配置在相同的平面上，从而能够实现芯片尺寸封装(CSP，Chip Size Package)。
此外，参阅图7，在按照现有的方式对表面弹性波元件进行单独裁切之后形成保护部件时，对基板的侧面进行包覆的保护部件60的厚度大于适用本发明的保护部件60的侧面厚度D2。此外，因为现有的表面弹性波元件封装是对2个基板同时进行包覆，因此会导致整体高度的增加并因此在小型化时受到限制。
与此相反，在按照适用本发明的制造方法制造的表面弹性波元件封装1中，保护部件60只会包覆到在第1基板10与第2基板20之间形成的护坝结构体40的外侧面，因此不仅能够使用少量的保护部件60维持表面弹性波元件封装1的可靠性，还能够实现表面弹性波元件封装1的小型化。
此外，在对本发明进行说明的过程中是以制造表面弹性波元件封装1的情况为基准进行了说明，但是适用本发明的制造方法同样能够在除表面弹性波元件1之外的使用至少两个以上的基板的元件的晶圆级别封装制造工程中使用。
在上述内容中结合附图对适用本发明的实施例进行了说明，但是具有本发明所属技术领域之一般知识的人员应能够理解，在不对本发明的技术思想或必要特征进行变更的情况下还能够以其他具体形态实施。因此，在上述内容中记述的实施例在所有方面仅为示例性目的而非限定。
Claims (5)
1.一种表面弹性波元件封装的制造方法，作为利用第1基板、第2基板、电极图案以及护坝结构体制造表面弹性波元件封装的方法，第2基板与第1基板并排配置并和第1基板电气连接，第1基板和第2基板通过形成于第1基板的电极结构体和形成于第2基板的电极层相连接，电极图案在第1基板和第2基板之间的空间内配置于第1基板或第2基板中某一个基板的一面，产生表面弹性波，护坝结构体围绕电极图案及电极结构体并配置于第1基板和第2基板之间，所述方法包括：
沿着分割线对包含多个表面弹性波元件的第1基板以及与上述第1基板电气连接的第2基板中的某一个基板进行第1次裁切的步骤；
形成对上述所裁切的基板的裁切空间注入保护部件，上述所裁切的空间是邻接的护坝结构体之间的空间，由此形成对上述所裁切的空间及上述所裁切的基板的上部进行包覆的保护部件的步骤；
对形成于上述所裁切的基板的上部的保护部件进行平坦化的步骤；以及，
通过沿着分割线对上述配备有经过平坦化的保护部件的基板以及未裁切的基板进行第2次裁切而分离成包括表面弹性波元件的多个表面弹性波元件封装的步骤。
2.根据权利要求1所述的表面弹性波元件封装的制造方法，其特征在于：
在上述进行第1次裁切的步骤中对上述第1基板以及第2基板中的某一个基板进行裁切的分割线的线宽，
大于在上述分离成多个表面弹性波元件封装的步骤中对上述配备有经过平坦化的保护部件的基板以及上述未裁切的基板进行裁切的分割线的线宽。
3.根据权利要求1所述的表面弹性波元件封装的制造方法，其特征在于：
上述对保护部件进行平坦化的步骤，
在上述所裁切的基板包括从上述所裁切的基板的上侧面裸露的电极板时，
将上述形成于上部的保护部件平坦化至电极板的裸露高度。
4.根据权利要求1所述的表面弹性波元件封装的制造方法，其特征在于：
上述分离成多个表面弹性波元件封装的步骤，
以上述所裁切的基板的侧面与上述保护部件的侧面配置在相同平面上的方式裁切。
5.根据权利要求1所述的表面弹性波元件封装的制造方法，其特征在于：
上述第1基板以及第2基板，由硅基板、金刚石基板、蓝宝石基板、碳化硅基板、LiNbO3基板、LiTaO3基板、印刷电路板(PCB)中的某一个构成。
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