CN110690872B - 一种滤波器的新型封装结构和封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滤波器的新型封装结构和封装方法，涉及半导体封装领域，本申请公开的封装方法利用牺牲层通孔释放技术在基板上制作带释放孔的空腔结构，制作干膜保护层密封带释放孔的空腔结构，得到的封装结构包括基板、设置在基板上的叉指换能器和电极、介质层、干膜保护层、锡球以及锡球保护层，介质层上的释放孔的尺寸大于3μm，加快了牺牲层释放效率，提高了加工效率；本申请节约了干膜的同时免去电镀工艺，简化工艺流程、降低工艺难度；锡球将叉指换能器与外部的电路基板或者PCB板电连接，并且最外层锡球保护层适用于更多应用场所。

Description

一种滤波器的新型封装结构和封装方法

技术领域

本发明涉及到半导体封装领域，尤其是一种滤波器的新型封装结构和封装方法

背景技术

随着智能终端设备的发展，设备对滤波器及其相关组件的集成化要求越来越高。这对滤波器小尺寸封装提出了迫切需求。

声表面波(Surface Acoustic Wave，SAW)滤波器和体声波(Bulk Acoustic Wave，BAW)滤波器的封装包含空腔结构，这是与传统IC独立器件封装不同的地方。水汽以及颗粒污染将会降低滤波器的Q值，同时影响滤波器的中心频率，所以在器件敏感区域上方需要制作一个严密的密封腔体，目前主流的做法是采用表面贴装器件(Surface MountedDevices，SMD)技术、芯片级封装(Chip Scale Package,CSP)技术、薄膜封装技术等封装技术来制作SAW、BAW滤波器。但这些封装技术都存在一定的缺点：SMD封装技术具有较高的可靠性，但加工尺寸过大且价格高昂；CSP封装技术基于传统芯片倒装技术，与以往的SMD封装技术相比，其体积小型化约为60％，但比芯片裸片大40％以上；物料成本高，需要采用价格昂贵的陶瓷基板作为衬底，为了焊接还需要在基板上镀金，加工效率低，芯片只能一个一个倒装焊接，导致工艺繁琐；传统薄膜封装工艺通常旋涂液状材料密封，考虑到液体可能会流入释放孔内，影响器件性能，对释放孔的尺寸有限制一般不超过3微米，过小的释放孔尺寸最终导致工艺难度和成本升高。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种滤波器的新型封装结构和封装方法，本发明的技术方案如下：

一种滤波器的新型封装结构包括：基板、设置在基板上的叉指换能器和电极、介质层、干膜保护层、锡球以及锡球保护层；

电极分别位于叉指换能器相对的两侧且电极电连接叉指换能器，介质层上开设有释放孔，释放孔的尺寸大于3μm，介质层设置在基板上并与基板之间形成带释放孔的空腔结构，叉指换能器位于带释放孔的空腔结构内，干膜保护层设置在介质层上并密封介质层上的各个释放孔；每个电极上分别设置一个锡球，锡球保护层设置在基板上并覆盖干膜保护层、电极和基板上的其他区域，锡球保护层的高度低于锡球的高度。

其进一步的技术方案为，干膜保护层上设置有匹配金属电路层，匹配金属电路层上设置有密封介质层；或者，干膜保护层上设置有若干层匹配金属电路层，每两层匹配金属电路层之间设置有支撑层，最外层的匹配金属电路层上设置有密封介质层；则锡球保护层覆盖密封介质层。

其进一步的技术方案为，锡球保护层和密封介质层上形成有贯穿至最外层匹配金属电路层的刻蚀孔，刻蚀孔位于最外层匹配金属电路层上的焊盘处，最外层匹配金属电路层上的焊盘通过刻蚀孔外露。

其进一步的技术方案为，介质层和基板之间形成的带释放孔的空腔结构的表面呈弧形。

一种滤波器的新型封装方法，包括如下步骤：

步骤1、在基板表面制作叉指换能器和电连接叉指换能器的电极，电极分别位于叉指换能器相对的两侧；

步骤2、在基板表面制作牺牲层，牺牲层覆盖叉指换能器；

步骤3、在牺牲层的表面淀积介质层并在介质层上制作释放孔，释放孔的尺寸大于3μm；

步骤4、刻蚀牺牲层，在介质层和基板之间形成带释放孔的空腔结构；

步骤5、用真空贴膜工艺在介质层上贴干膜，形成干膜保护层密封释放孔；

步骤6、用植球工艺在电极上制作锡球；

步骤7、制作锡球保护层，锡球保护层覆盖干膜保护层、电极和基板上的其他区域，且锡球保护层的高度低于锡球的高度。

其进一步的技术方案为，还包括如下步骤：

在干膜保护层上制作电连接叉指换能器的匹配金属电路层，并在匹配金属电路层的表面淀积密封介质层；

或者，在干膜保护层上制作若干层匹配金属电路层，若干层匹配金属电路层相连并电连接叉指换能器，每两层匹配金属电路层之间制作支撑层隔开，并在最外层的匹配金属电路层的表面淀积密封介质层。

其进一步的技术方案为，还包括如下步骤：刻蚀锡球保护层和密封介质层将最外层的匹配金属电路层上的焊盘外露。

本发明的有益技术效果是：

利用牺牲层通孔释放技术在滤波器的叉指换能器上方形成带释放孔的空腔结构，释放孔的尺寸大于3μm，相比于传统的薄膜封装的释放孔尺寸做的大，能够加快牺牲层释放效率，提高了加工效率。利用干膜将释放孔密封形成密封的空腔结构。与传统覆膜封装工艺相比，本申请节约了第一层干膜，同时免去电镀工艺，简化了工艺流程、降低工艺难度。可以利用较平缓的弧形介质层形貌在其上制造匹配金属电路层与空腔内部的叉指换能器电连接，锡球可以将叉指换能器与外部的电路基板或者PCB板电连接，并且可利用最外层锡球保护层以适用于更多应用场所。

附图说明

图1是本申请公开的滤波器的一种新型封装结构的示意图。

图2是本申请公开的滤波器带多层匹配金属电路层时的另一种新型封装结构的示意图。

图3是本申请中的滤波器的新型封装方法的流程图。

图4是本申请中的滤波器的新型封装方法的步骤2的结构示意图。

图5是本申请中的滤波器的新型封装方法的步骤4的结构示意图。

图6是本申请中的滤波器的新型封装方法的步骤6的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

请参考图1，其示出了本申请的一种滤波器的新型封装结构，本申请的新型封装结构包括：基板1、设置在基板上的叉指换能器2和电极3、介质层4、干膜保护层5、锡球6以及锡球保护层7。

电极3分别位于叉指换能器2相对的两侧且电极3电连接叉指换能器2，介质层4上开设有释放孔41，释放孔41的尺寸大于3μm。介质层4设置在基板1上并与基板1之间形成带释放孔的空腔结构，本申请的释放孔相比于传统的薄膜封装的释放孔尺寸做的大，因为传统的薄膜封装密封释放孔时利用液体密封，而本申请利用了干膜密封释放孔，避免了液体通过释放孔渗透进空腔结构内腐蚀叉指换能器。且大的释放孔能够加快空腔结构内物质的释放效率，降低工艺成本。叉指换能器2位于带释放孔的空腔结构内，干膜保护层5设置在介质层4上并密封介质层4上的各个释放孔，与传统覆膜封装工艺相比，本申请节约了第一层干膜，同时免去电镀工艺，减少了工艺流程、提高了加工速度和效率、降低了产品的成本。每个电极3上分别设置一个锡球6，锡球6可以将叉指换能器2与外部的电路基板或者PCB板电连接。锡球保护层7设置在基板1上并覆盖干膜保护层5、电极3和基板1上的其他区域，锡球保护层7的高度低于锡球6的高度，利用最外层的锡球保护层7以适用于更多应用场所。

介质层4和基板1之间形成的带释放孔的空腔结构的表面呈弧形，利用较平缓的弧形介质层形貌可以在介质层4上制造匹配金属电路层8，请参考图2，其示出了本申请滤波器带多层匹配金属电路层时的封装结构示意图。在干膜保护层5上设置有匹配金属电路层8，匹配金属电路层8与空腔内部的叉指换能器2电连接，匹配金属电路层8上设置有密封介质层9。或者，根据实际滤波器的需求可以在干膜保护层5上设置有若干层匹配金属电路层8，如图2以设置两层匹配金属电路层8为例，每两层匹配金属电路层8之间设置有支撑层10，可选的，支撑层10的材质可以与干膜保护层5的材质相同，最外层的匹配金属电路层8上设置有密封介质层9；则锡球保护层7覆盖密封介质层9。

可选的，锡球保护层7和密封介质层9上形成有贯穿至最外层匹配金属电路层8的刻蚀孔，刻蚀孔位于最外层匹配金属电路层8上的焊盘处，最外层匹配金属电路层8上的焊盘通过刻蚀孔外露。

请参考图3，其示出了本申请的一种滤波器的新型封装方法的流程图。一种滤波器的新型封装方法，包括如下步骤：

步骤1、在基板1表面制作叉指换能器2和电连接叉指换能器2的电极3，电极3分别位于叉指换能器2相对的两侧。

步骤2、如图4所示，在基板1表面制作牺牲层11，牺牲层11覆盖叉指换能器2，制作方法为：在基板1表面旋涂光刻胶将其图形化，再曝光、回流改善其形貌，从而制作得到牺牲层11，本申请中的牺牲层11的形貌平缓、表面呈弧形。

步骤3、在牺牲层11的表面淀积介质层4，并在介质层4上制作释放孔，制作方法为：利用光刻胶在介质层4上做释放孔图形，利用刻蚀工艺刻蚀介质层4从而制作得到释放孔。介质层4上的释放孔的尺寸大于3μm，能够加快牺牲层11的释放效率，提高了加工效率，本申请的释放孔相比于传统的薄膜封装的释放孔尺寸做的大，因为传统的薄膜封装密封释放孔时利用液体密封，而本申请利用了干膜密封释放孔，避免了液体通过释放孔渗透进空腔结构内腐蚀叉指换能器。

步骤4、如图5所示，刻蚀牺牲层11，在介质层4和基板1之间形成带释放孔的空腔结构。

步骤5、用真空贴膜工艺在介质层上贴干膜，形成干膜保护层5密封释放孔，与传统覆膜封装工艺相比，本申请节约了第一层干膜，同时免去电镀工艺，简化了工艺流程、降低工艺难度。

当该滤波器包括匹配金属电路层时，执行如下步骤6和7，当该滤波器不包括匹配金属电路层时，直接执行如下步骤8：

步骤6、在干膜保护层5上制作电连接叉指换能器2的匹配金属电路层8；或者，在干膜保护层5上制作若干层匹配金属电路层8，若干层匹配金属电路层8相连并电连接叉指换能器2，如图6所示，本申请以设置两层匹配金属电路层8为例，每两层匹配金属电路层之间利用光刻胶图形化制作支撑层10隔开。

步骤7、在最外层的匹配金属电路层8的表面淀积密封介质层9。

步骤8、用植球工艺在电极3上制作锡球6，锡球6可以将叉指换能器2与外部的电路基板或者PCB板电连接。

步骤9、制作锡球保护层7将滤波器芯片密封，灌封工艺印刷液态环氧树脂或低压注塑工艺形成锡球保护层7覆盖干膜保护层5、电极3和基板1上的其他区域，且锡球保护层7的高度低于锡6球的高度，可利用最外层锡球保护层7以适用于更多应用场所。

若该滤波器包括匹配金属电路层，则还可以包括步骤10、利用光刻、刻蚀工艺刻蚀锡球保护层7和密封介质层9将最外层的匹配金属电路层8上的焊盘外露。

切割、测试得到的最终产品。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种滤波器的新型封装结构，其特征在于，所述滤波器的新型封装结构包括：基板、设置在基板上的叉指换能器和电极、介质层、干膜保护层、锡球以及锡球保护层；

所述电极分别位于所述叉指换能器相对的两侧且所述电极电连接所述叉指换能器，所述介质层上开设有释放孔，所述释放孔的尺寸大于3μm，所述介质层设置在所述基板上并与所述基板之间形成带释放孔的空腔结构，所述叉指换能器位于所述带释放孔的空腔结构内，所述干膜保护层设置在所述介质层上并密封所述介质层上的各个所述释放孔；所述干膜保护层上设置有匹配金属电路层，所述匹配金属电路层上设置有密封介质层；或者，所述干膜保护层上设置有若干层匹配金属电路层，每两层所述匹配金属电路层之间设置有支撑层，最外层的匹配金属电路层上设置有密封介质层；每个所述电极上分别设置一个所述锡球，所述锡球保护层设置在所述基板上并覆盖所述干膜保护层、所述电极、所述密封介质层和所述基板上的其他区域，所述锡球保护层的高度低于所述锡球的高度。

2.根据权利要求1所述的新型封装结构，其特征在于，所述锡球保护层和所述密封介质层上形成有贯穿至最外层匹配金属电路层的刻蚀孔，所述刻蚀孔位于所述最外层匹配金属电路层上的焊盘处，所述最外层匹配金属电路层上的焊盘通过所述刻蚀孔外露。

3.根据权利要求1或2所述的新型封装结构，其特征在于，

所述介质层和所述基板之间形成的所述带释放孔的空腔结构的表面呈弧形。

4.一种滤波器的新型封装方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤 1、在基板表面制作叉指换能器和电连接所述叉指换能器的电极，所述电极分别位于所述叉指换能器相对的两侧；

步骤2、在所述基板表面制作牺牲层，所述牺牲层覆盖所述叉指换能器；

步骤3、在所述牺牲层的表面淀积介质层并在所述介质层上制作释放孔，所述释放孔的尺寸大于3μm；

步骤4、刻蚀所述牺牲层，在所述介质层和所述基板之间形成带释放孔的空腔结构；

步骤 5、用真空贴膜工艺在所述介质层上贴干膜，形成干膜保护层密封所述释放孔；

在所述干膜保护层上制作电连接所述叉指换能器的匹配金属电路层， 并在所述匹配金属电路层的表面淀积密封介质层；

或者，在所述干膜保护层上制作若干层匹配金属电路层，所述若干层匹配金属电路层相连并电连接所述叉指换能器，每两层所述匹配金属电路层之间制作支撑层隔开，并在最外层的匹配金属电路层的表面淀积所述密封介质层；

步骤 6、用植球工艺在所述电极上制作锡球；

步骤7、制作锡球保护层，所述锡球保护层覆盖所述干膜保护层、所述电极、所述密封介质层和所述基板上的其他区域，且所述锡球保护层的高度低于所述锡球的高度。

5.根据权利要求4所述的滤波器的新型封装方法，其特征在于，所述方法还包括：

刻蚀所述锡球保护层和所述密封介质层将最外层的匹配金属电路层上的焊盘外露。

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