CN111106814A - 一种新型晶圆级封装结构及其封装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型晶圆级封装结构，包括：器件晶片（WAFER）、导通柱、支撑层和设置有两层感光材料的顶部薄膜。与现有技术相比，本发明有效解决封装的密封性，实现功能器件的小型化，提高封装效率，并可抵抗剧烈环境温度变化对功能器件的损伤等。本发明还公开了一种新型晶圆级封装方法，先形成导通柱把把PAD引上来，再制作支撑层，然后再盖顶覆上薄膜，在效果上节省开槽、通孔等工序，节约成本。

Description

一种新型晶圆级封装结构及其封装方法
技术领域
本发明涉及一种封装结构及方法，尤其是一种新型晶圆级封装结构及其封装方法。
背景技术
通常，作为芯片单元制造并执行某些功能的器件极易受到水分，颗粒和高温的损害，因此需要被封装。器件的例子包括诸如声表面波滤波器（SAWF）和微机电系统(MEMS）的微观机构等。
基于目前MEMS行业发展的大环境下，各种用于封装的技术在不断的革新，朝着小型化、高质量、低功耗的方向发展，从CSP封装到DSSP封装再到WLCSP每次革新都带来了巨大的技术探索和变革。
晶圆级芯片封装(Wafer Level Chip Size Packaging，WLCSP)技术是对整片晶圆进行封装测试后再切割得到单个成品芯片的技术，封装后的芯片尺寸与裸片一致。经晶圆级芯片尺寸封装技术封装后的芯片尺寸达到了高度微型化，芯片成本随着芯片尺寸的减小和晶圆尺寸的增大而显著降低。
CN109286385A公开了一种声表面波器件晶圆级封装结构，包括功能晶圆和封盖晶圆，封盖晶圆上朝向每片功能芯片的工作面的外围区域的位置具有凸起的键合台阶部，封盖晶圆与功能芯片通过键合台阶部键合连接在一起；功能芯片工作面上的电路的连接部通过导通孔与外部电极连接。
CN108155287A公开了一种具有抗温度冲击效果的晶圆级SAWF封装结构，由声表面波芯片、抗温匹配层、密封金属环、封装衬底、互联通孔和外部焊盘构成。抗温匹配层和封装衬底为同种材料，抗温匹配层通过溅射或键合工附着在SAW芯片底面，密封金属环通过键合工艺实现SAW芯片和封装衬底的连接和密封，互联通孔实现信号线从声表面波芯片引出，外部焊盘用于测试和应用中的信号连接。
目前，MEMS及SAWF等的晶圆级封装主要有以下技术难点 ：①需要特殊的封装材料制作空腔壁以保证好的气密性 ；②封盖晶板上既要有空腔壁又要开槽。因此，如何提供一种封装形式更加可靠、封装效率更好、便于大规模生产的晶圆级封装结构，成为了本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种新型晶圆级封装结构及其制造方法，有效解决封装的密封性，同时节省开槽等工序。
实现本发明目的的技术方案是：
一种新型晶圆级封装结构,包括：器件晶片（WAFER）、导通柱、支撑层和顶部薄膜；
所述器件晶片包括晶圆衬底，晶圆衬底上设置有多片工作面朝向相同的以执行特定功能的功能器件，以及功能器件工作面上的电路的连接部（PAD）；
功能器件工作面上的电路的连接部（PAD）通过设置在支撑层中的导通柱与外部电极连接；
所述顶部薄膜包括直接与支撑层高粘度感光薄膜及高强度感光薄膜两层，通过支撑层与器件晶片连接在一起。
进一步地，所属功能器件包括金属叉指换能器（IDT）。
采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：
（1）本发明通过引入双层感光膜，有效解决封装的密封性；
（2）本发明结构可以实现功能器件的小型化，提高封装效率，并可抵抗剧烈环境温度变化对功能器件的损伤等。
本发明还公开了一种新型晶圆级封装方法，包括如下步骤：
在一块晶圆衬底的顶部加工形成多片功能器件，所有功能器件基于同一功能晶圆而连接成为整体；
在晶圆衬底的顶部制作遮挡掩模，将晶圆衬底上的功能器件工作面上的电路的连接部（PAD）开好窗口；
在开好的窗口上涂上选型好的浆料，通过高温回流成形，浆料形成导通柱连接在连接部（PAD）上，去掉遮挡掩模；
在导通柱的周围喷涂支撑层材料，利用支撑层材料的感光特性光刻出支撑层形貌；
覆顶部感光薄膜，裸露出导通柱。
进一步地，覆顶部薄膜的步骤包括：先一次覆上粘性较大的感光薄膜，进行固化工艺，再覆上一层高强度感光薄膜。
进一步地，利用感光薄膜材料的感光特性制作导通柱的裸露工艺窗口。
进一步地，在步骤A中同时将PAD选型的金属做好处理。
进一步地，所属功能器件包括金属叉指换能器（IDT）。
常规的声表面滤波器封装方法是先做支撑层，然后再盖顶覆上薄膜，最后再进行开孔和网印把PAD引上来。与常规技术方案比较，本发明具有以下积极的效果：本发明的通导柱一次成型，节省开槽、通孔等工序，节约成本。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种晶圆封装结构图；
图2是本发明提供的一种晶圆封装方法的流程示意图。
图中：1、晶圆衬底；2、功能器件；3、连接部（PAD）；4、支撑层；5、导通柱；6、高粘度感光薄膜；7、高强度感光薄膜；8、遮挡掩模；9、窗口。
具体实施方式
下面将结合本发明附图，对本发明技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
（实施例1）
见图1，本实施例公开一种新型晶圆级封装结构,包括：器件晶片（WAFER）、导通柱、支撑层和顶部薄膜；
所述器件晶片包括晶圆衬底1，晶圆衬底1上设置有多片工作面朝向相同的以执行特定功能的功能器件2，以及功能器件2工作面上的电路的连接部（PAD）3；
功能器件2工作面上的电路的连接部（PAD）3通过设置在支撑层4中的导通柱5与外部电极连接；
所述顶部薄膜包括直接与支撑层高粘度感光薄膜6及高强度感光薄膜7两层，通过支撑层4与器件晶片连接在一起。
该封装结构的外部电路布线结构及外部电极设置等与普通的声表面波滤波器等的结构相同。
进一步地，所属功能器件2包括金属叉指换能器（IDT）。
（实施例2）
见图2，本实施例公开一种新型晶圆封装方法，包括：
A.在一块晶圆衬底1的顶部加工形成多片功能器件2，所有功能器件2基于同一功能晶圆而连接成为整体；
B.利用光刻胶的特性，在晶圆衬底1的顶部做好遮挡掩模8，将晶圆衬底上的功能器件2工作面上的电路的连接部（PAD）3开好窗口9，此光刻胶具有厚度厚、耐高温、易去除等特征；
C.在开好的窗口9上涂上选型好的浆料，通过高温回流成形，浆料形成导通柱5连接在连接部（PAD）3上，去掉遮挡掩模8；
D.在导通柱5的周围喷涂支撑层4材料，利用支撑层4材料的感光特性光刻出支撑层形貌；
E.覆顶部感光薄膜，裸露出导通柱5。
该封装方法的外部电路布线及外部电极设置等步骤与普通的声表面波滤波器等的制备工艺相同。
优选地，覆顶部薄膜的步骤包括：先一次覆上粘性较大的感光薄膜6，进行固化工艺，再覆上一层高强度感光薄膜7。
优选地，利用感光薄膜材料的感光特性制作导通柱5的裸露工艺窗口。
优选地，在步骤A中同时将连接部（PAD）3选型的金属做好处理。连接部（PAD）3金属是通过蒸发的方式做金属铝和铜，由于此封装的特殊用途，在后期的浆料选型定下来之后，在连接部（PAD）3上再做相应的种子层金属。如果浆料定位Sn料，那PAD的表层金属就是Au或者Ni。
优选地，所属功能器件2包括金属叉指换能器（IDT）。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种新型晶圆级封装结构,包括：器件晶片（WAFER）、导通柱、支撑层和顶部薄膜；
所述器件晶片包括晶圆衬底，晶圆衬底上设置有多片工作面朝向相同的以执行特定功能的功能器件，以及功能器件工作面上的电路的连接部（PAD）；
功能器件工作面上的电路的连接部（PAD）通过设置在支撑层中的导通柱与外部电极连接；
其特征在于：所述顶部薄膜包括直接与支撑层高粘度感光薄膜及高强度感光薄膜两层，通过支撑层与器件晶片连接在一起。
2.如权利要求1所述的一种新型晶圆级封装结构,其特征在于：所述功能器件是金属叉指换能器（IDT）。
3.一种封装如权利要求1所述新型晶圆级封装结构的方法,其特征在于包括步骤：
在一块晶圆衬底的顶部加工形成多片功能器件，所有功能器件基于同一功能晶圆而连接成为整体；
在晶圆衬底的顶部制作遮挡掩模，将晶圆衬底上的功能器件工作面上的电路的连接部（PAD）开好窗口；
在开好的窗口上涂上选型好的浆料，通过高温回流成形，浆料形成导通柱连接在连接部（PAD）上，去掉遮挡掩模；
在导通柱的周围喷涂支撑层材料，利用支撑层材料的感光特性光刻出支撑层形貌；
覆顶部感光薄膜，裸露出导通柱。
4.如权利要求2所述的新型晶圆级封装方法，其特征在于覆顶部薄膜的步骤包括：先一次覆上粘性较大的感光薄膜，进行固化工艺，再覆上一层高强度感光薄膜。
5.如权利要求2所述的新型晶圆级封装方法，其特征在于所属功能器件包括金属叉指换能器（IDT）。
6.如权利要求2、3或4所述的新型晶圆级封装方法，其特征在于利用感光薄膜材料的感光特性制作导通柱的裸露工艺窗口。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105225974A (zh) * 2015-11-05 2016-01-06 南通富士通微电子股份有限公司 封装方法
CN109286385A (zh) * 2018-09-13 2019-01-29 中国电子科技集团公司第二十六研究所 一种声表面波器件晶圆级封装结构及其封装方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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