CN110957992A - 一种声表面波滤波器的封装结构及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种声表面波滤波器的封装结构及其制作方法，于芯片功能区外围设置围坝，围坝具有环绕所述功能区的沟道，在芯片与基板键合封装时，塑封材料包覆于芯片表面并填充至所述沟道，使得围坝与基板围合成容纳所述功能区的封闭空腔，避免塑封层材料继续进入空腔，从而在避免空腔内功能器件受到污染的前提下增加塑封区域，提高了SAW滤波器的可靠性，有效解决了SAW滤波器封装过程中塑封材料的填充不足或过量的问题，可控性强，工艺简单且加工成本低，适于工业化生产及实际应用。
Description
技术领域
本发明涉及声表面波滤波器的技术领域，尤其涉及一种声表面波滤波器的封装结构及其制作方法。
背景技术
声表面波(SAW)滤波器集低插入损耗和良好的抑制性能于一身，可实现宽带宽和小体积，广泛应用于信号接收机前端以及双工器和接收滤波器。声表面波滤波器产品在封装时需保证空腔结构设计，即芯片功能区域不能接触任何物质，否则会影响表面波的传递，进而影响产品性能。
现有的声表面波滤波器封装时，先采用覆晶的方式将芯片固定在封装基板上，接着在芯片背部贴附一层塑封料，再采用真空覆膜的方式将塑封料压入切割道及芯片周边，经过树脂硬化后进行切割等后续工艺。塑封过程为封装工艺中技术关键点之一，工艺容易出现以下问题：1.塑封料过多的进入封装成的空腔之内，影响了表面波的传递，导致性能下降甚至失效；2.塑封料填充不充分，部分位置存在空隙，成品使用中会有水汽或其他材料入侵，影响产品的可靠性；3.塑封料填充形状、大小不受控，可能随着产品类型、材料批次、塑封表面状态的差异而变化，制程重复性、稳定性差。上述问题制约了声表面波滤波器的性能和产能，亟须解决。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种声表面波滤波器的封装结构及其制作方法。
为了实现以上目的，本发明的技术方案为：
一种声表面波滤波器的封装结构包括声表面波滤波器芯片、基板、围坝、金属凸点和塑封层；所述芯片正面具有至少一功能区，所述围坝设于功能区外围且具有环绕所述功能区的沟道；所述芯片正面和基板通过金属凸点电性连接；所述塑封层包覆于所述芯片表面并填充至所述沟道，使得围坝与基板围合成容纳所述功能区的封闭空腔。
可选的，所述围坝包括内坝层和外坝层，内坝层和外坝层间隙设置，设置间隙形成所述沟道；所述外坝层设有若干缺口。
可选的，所述内坝层和外坝层顶端与所述基板的距离小于5μm。
可选的，所述沟道的宽度小于5μm。
可选的，所述围坝的材料是永久性光固材料。
可选的，所述永久性光固材料包括PI或永久性DFR。
一种声表面波滤波器的封装结构的制作方法包括如下步骤：
1)提供一芯片，于芯片正面制作叉指换能器、反射器和输入输出端口，其中叉指换能器和反射器位于功能区内；
2)于功能区外围制作围坝，所述围坝形成有环绕所述功能区的沟道；
3)于输入输出端口上制作金属凸点；
4)将芯片置于一基板上，融化金属凸点对芯片和基板进行电性连接；
5)提供塑封材料形成包覆芯片的塑封层，使塑封材料填充沟道至围坝与基板围合成容纳功能区的封闭空腔。
可选的，步骤2)中，所述围坝的制作包括以下步骤：于所述芯片正面涂覆永久性光固材料，对所述永久性光固材料进行曝光、显影和固化后形成间隙设置的内坝层和外坝层，设置间隙形成所述沟道，其中外坝层形成有若干缺口。
可选的，步骤5)中，所述塑封材料通过真空覆膜或点胶的工艺形成所述塑封层。
可选的，步骤3)之后，还包括对所述芯片进行切割的步骤。
本发明的有益效果为：
(1)通过围坝的沟道设计，塑封材料在包覆芯片时迅速填充沟道并与基板构成封闭空腔，可有效避免塑封材料继续进入，从而在避免空腔内功能器件受到污染的前提下增加塑封区域，提高了SAW滤波器的可靠性。
(2)有效解决了SAW滤波器封装过程中塑封材料的填充不足或过量的问题，稳定性好，可控性强，工艺简单且加工成本低，适于工业化生产及实际应用。
附图说明
图1为声表面波滤波器的封装结构的整体结构示意图(截面)；
图2为芯片功能区和围坝的位置关系示意图；
图3为实施例中步骤2的工艺流程示意图；
图4为实施例中步骤3形成的结构的示意图，其中4a为俯视图，4b为截面图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步解释。本发明的各附图仅为示意以更容易了解本发明，其具体比例可依照设计需求进行调整。文中所描述的图形中相对元件的上下关系以及正面/背面的定义，在本领域技术人员应能理解是指构件的相对位置而言，因此皆可以翻转而呈现相同的构件，此皆应同属本说明书所揭露的范围。
参考图1和图2，一种声表面波滤波器的封装结构包括声表面波滤波器芯片1、基板2、围坝3、金属凸点4和塑封层5。芯片1正面具有至少一功能区11，功能区11内设有能实现声表面波滤波器功能的结构，包括叉指换能器111和反射器112等。围坝3设于功能区11外围且具有环绕所述功能区11的沟道31。芯片1正面和基板2通过金属凸点4电性连接。塑封层5包覆于芯片1表面，填充入芯片1和基板2之间且填充至所述沟道31，使得围坝3与基板2围合成容纳所述功能区11的封闭空腔A，避免塑封层材料继续进入空腔，从而提供给叉指换能器111的工作空间，保证声波的传播不受影响。
具体，围坝3包括内坝层32和外坝层33，内坝层32和外坝层33间隙设置形成了“回”字形结构，内坝层32是封闭的环状，外坝层33设有若干具有导流作用的缺口331，两者的设置间隙形成所述沟道31。内坝层32和外坝层33的高度视芯片1和基板2的间距而定，其底端形成于芯片1上，顶端与基板2的距离优选小于5μm；内坝层32和外坝层33的厚度可根据实际情况调整，以确保合适的间距，可以起到有效的阻挡作用。沟道31的宽度视塑封层的材料和围坝的材料的浸润程度而定，优选小于5μm，以实现毛细作用而使沟道31迅速填充。
围坝3的材料是永久性光固材料，一方面对光敏感易于制作图形和固化，另一方面具有耐高温、耐酸碱等可永久留存的条件。例如，可选为PI材料，PI材料具有较好的耐热、抗压、抗化性，且与晶元、塑封料等有较好的结合力和兼容性，制作的器件可靠性好。又如，还可以是永久性DFR。
上述声表面波滤波器的封装结构的制作方法如下：
1.提供一芯片1，于芯片1正面制作叉指换能器111、反射器112和输入输出端口12，其中叉指换能器111和反射器112位于功能区11内。上述结构可采用现有技术中的光刻技术或其他可行的工艺，其结构设置和连接关系可采用现有技术中任意可行的方案。
2.于功能区11外围制作围坝3，具体，于芯片1正面涂覆永久性光固材料——例如PI，对PI进行曝光、显影和固化后形成间隙设置的内坝层32和外坝层33，设置间隙形成环绕功能区11的沟道31，沟道31的宽度小于5μm。外坝层33形成有若干缺口331，缺口331优选规律或均匀设置以达到平均的导流效果，使得沟道31填充均匀。围坝3通过单层光刻即可实现。
3.于输入输出端口12上制作金属凸点4，金属凸点4可以是单金属结构，也可以是金属的组合层，例如现有技术的锡球结构等，具体可以通过金属溅射、电镀等方法形成，此步骤完成后结构如图4所示；制作完成后，进行晶元测试和贴膜切割等步骤。
4.将芯片1位置对准，置于一基板2上，加热回流，使锡融化对芯片1和基板2进行电性连接；围坝3顶端与基板2之间具有间隙，距离小于5μm。
5.提供塑封材料形成包覆芯片1的塑封层5，使塑封材料填充沟道31至围坝3与基板2围合成容纳功能区的封闭空腔A，最终结构如图1所示。习知的塑封材料(如长兴EK5600)，背胶材料(如汉高LM8895)，或底部填充材料(易力高ES501)等，以具有合适的流动性能和润湿性能。举例来说，在芯片1背面刷附塑封材料(LM8895)，在8～10MPa的压力和适当的温度下，塑封材料以控制的速度包覆芯片1表面，填充进入芯片1和基板2之间并通过外坝层33的缺口331进入沟道31。由于塑封材料和PI的浸润作用以及塑封材料的表面分子张力的同工作用，在狭缝形的沟道31内产生类似毛细效应，从而会率先完成沟道31的填充至下方的基板2表面，使得围坝3与基板2的间隙得以封闭，从而形成了封闭的空腔A，形同倒扣在水里的水杯，一旦形成后可以有效避免塑封材料继续进入污染功能区11内的叉指换能器，空腔结构稳定。此外，也可通过点胶等方式实现。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种声表面波滤波器的封装结构及其制作方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种声表面波滤波器的封装结构，其特征在于：包括声表面波滤波器芯片、基板、围坝、金属凸点和塑封层；所述芯片正面具有至少一功能区，所述围坝设于功能区外围且具有环绕所述功能区的沟道；所述芯片正面和基板通过金属凸点电性连接；所述塑封层包覆于所述芯片表面并填充至所述沟道，使得围坝与基板围合成容纳所述功能区的封闭空腔。
2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于：所述围坝包括内坝层和外坝层，内坝层和外坝层间隙设置，设置间隙形成所述沟道；所述外坝层设有若干缺口。
3.根据权利要求2所述的封装结构，其特征在于：所述内坝层和外坝层顶端与所述基板的距离小于5μm。
4.根据权利要求1或2所述的封装结构，其特征在于：所述沟道的宽度小于5μm。
5.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于：所述围坝的材料是永久性光固材料。
6.根据权利要求5所述的封装结构，其特征在于：所述永久性光固材料包括PI或永久性DFR。
7.一种声表面波滤波器的封装结构的制作方法，其特征在于包括如下步骤：
1)提供一芯片，于芯片正面制作叉指换能器、反射器和输入输出端口，其中
叉指换能器和反射器位于功能区内；
2)于功能区外围制作围坝，所述围坝形成有环绕所述功能区的沟道；
3)于输入输出端口上制作金属凸点；
4)将芯片置于一基板上，融化金属凸点对芯片和基板进行电性连接；
5)提供塑封材料形成包覆芯片的塑封层，使塑封材料填充沟道至围坝与基板围合成容纳功能区的封闭空腔。
8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于：步骤2)中，所述围坝的制作包括以下步骤：于所述芯片正面涂覆永久性光固材料，对所述永久性光固材料进行曝光、显影和固化后形成间隙设置的内坝层和外坝层，设置间隙形成所述沟道，其中外坝层形成有若干缺口。
9.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于：步骤5)中，所述塑封材料通过真空覆膜或点胶的工艺形成所述塑封层。
10.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于：步骤3)之后，还包括对所述芯片进行切割的步骤。
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