CN112511130B - 一种应用于声表面波滤波器晶圆级防漏液封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于声表面波滤波器晶圆级防漏液封装方法，步骤为，1）在晶圆工作表面粘贴一层底膜；2）通过光刻工艺去掉不需要的底膜，光刻后形成需要的通孔、切割道、腔体及墙结构；3）在墙结构上再粘贴一层顶膜；4）通过光刻工艺将与通孔对应的顶膜去除，留下腔体上方和切割道上方的顶膜；5）通过电镀在通孔内形成导通结构；6）将步骤5）得到的的镀层中不需要部分腐蚀掉；7）在通孔上方形成锡球；8）沿预留的切割道切割，得到多个独立的器件；9）通过倒装焊工艺将器件焊接在PCB板上；10）利用封料将器件封装在PCB板上，从而得到声表面波滤波器模组。本方法可以保证电镀时不发生漏液及电镀铜残留问题。
Description
技术领域
本发明涉及声表面波滤波器封装技术，具体涉及一种应用于声表面波滤波器晶圆级防漏液封装方法，属于声表面波滤波器技术领域。
背景技术
声表面波滤波器晶圆级封装是利用一种PI膜，通过光刻的办法，形成一个保护腔体，对声表面波滤波器进行保护。具体封装步骤为：1、在晶圆工作表面粘贴一层PI底膜；2、通过光刻工艺去掉不需要的膜层，光刻部位形成通孔、切割道和腔体，光刻后留下的PI底膜构成墙结构；3、在墙结构上再粘贴一层PI顶膜，顶模将上一步切割形成的通孔、切割道和腔体封闭；4、通过光刻工艺将与通孔、切割道对应的顶模去除，仅留下腔体上方的顶模（该剩下的部分构成封板）；5、通过电镀在通孔内形成导通结构；6、通过腐蚀，将不需要的镀层去掉；7、在通孔上方刷锡膏形成锡球；8）切割：沿预留的切割道进行切割，从而将整个晶圆切隔为预先设计好的多个独立的器件；9）通过锡球倒装焊工艺将单个器件焊接在对应的PCB板上；10）利用封装树脂将器件及其上的工作区域封装在PCB板上，从而得到最终的声表面波滤波器模组。
上述封装工艺在实际应用中会出现两个问题：1、漏液问题。由于PI膜是负胶，存在倒梯形结构，一旦对位不准或者余量不够，在电镀过程中电镀液容易通过PI膜的根部渗漏而入腔体中，而腔体是器件最重要的功能区域，这将导致功能区受到腐蚀，严重的导致器件失效；图1中箭头所指即为漏液风险位置；2、由于切割道整个结构深度较大，导致沉积在切割道中的部分电镀铜无法腐蚀掉而形成残留，图2中箭头所指即为腐蚀后残留的电镀层。一旦残留铜在使用中脱落，会导致可靠性风险。
发明内容
针对现有技术存在的声表面波滤波器晶圆级封装制程中出现的漏液和金属残留问题，本发明的目的是提供一种应用于声表面波滤波器晶圆级防漏液封装方法，本方法可以保证电镀时不发生漏液及电镀铜残留问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种应用于声表面波滤波器晶圆级防漏液封装方法，具体封装步骤如下：
1）在晶圆工作表面粘贴一层底膜；
2）通过光刻工艺去掉不需要的底膜，光刻部位形成需要的通孔、切割道和腔体，光刻后留下的底膜构成墙结构；
3）在墙结构上再粘贴一层顶膜，顶膜将上一步切割形成的通孔、切割道和腔体封闭；
4）通过光刻工艺将与通孔对应的顶膜去除，留下腔体上方和切割道上方的顶膜；
5）通过电镀在通孔内形成导通结构；步骤4）留下的顶膜将切割道与电镀液隔离；
6）通过腐蚀，将步骤5）得到的的镀层中不需要部分去掉；
7）在通孔上方刷锡膏形成锡球；
8）切割：沿预留的切割道进行切割，从而将整个晶圆切隔为预先设计好的多个独立的器件；
9）通过锡球倒装焊工艺将单个器件焊接在对应的PCB板上；
10）利用封装树脂将器件及其上的工作区域封装在PCB板上，从而得到最终的声表面波滤波器模组。
进一步地，步骤2）光刻时，在晶圆周围边缘切割道对应位置的底膜不光刻掉，使晶圆周围切割道位置形成墙结构，晶圆周围切割道位置的墙结构与晶圆周围其他墙结构连为封闭的一圈，该一圈墙结构配合后续粘贴的顶膜，形成一个完全封闭的结构。
更进一步地，晶圆周围切割道位置的墙结构有且仅有一处光刻掉以形成将内外连通的气压平衡孔。
步骤6）腐蚀时，至少保留部分腔体上方的电镀层以形成金属加强层，金属加强层周围至少有部分落在墙结构上以由墙结构对金属加强层进行支撑，金属加强层用于对所在位置腔体上方的顶膜进行保护以避免步骤10）的封装树脂将顶膜挤压变形。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本方法由于保留了原切割道位置的顶膜结构（现有技术要刻蚀掉），这样电镀时，顶膜可以很好的将电镀液控制在表层，不让器件的边缘接触到电镀液，就不会发生漏液的风险。同时，由于电镀液仅存在于表面，切割道中没有铜的存在，也就不存在电镀铜残留问题。本发明可以很好的提高整个晶圆级封装的良率，解决了很多可靠性问题。
2、本发明通过专门在承压能力不足的腔体上方的PI顶膜上留设一层加强层结构，加强层由电镀形成的金属铜层构成，金属的耐压能力远远大于PI膜，从而从整体上提高了器件的耐模压程度，腔体在最后封装时不会变形和塌陷，避免了模组封装受损，从而保证器件的正常工作。
附图说明
图1为现有技术电镀后结构示意图。
图2为现有技术铜腐蚀后结构示意图。
图3-图13为本发明工艺流程中不同阶段的结构示意图。
图14为本发明形成的金属加强层一个具体结构图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
本发明一种应用于声表面波滤波器晶圆级防漏液封装方法，具体封装步骤如下。同时结合图3-图13。其中图3是没有粘贴底膜前的晶圆状态；图3中黑色部位代表晶圆上后续需要形成腔体的区域，图3共示意了四个这样的腔体区域。
1）在晶圆1工作表面粘贴一层底膜2，该步结束后所得结构见图4；
2）通过光刻工艺去掉不需要的底膜，光刻部位形成需要的通孔3、切割道4和腔体5，光刻后留下的底膜构成墙结构6，该步结束后所得结构见图5；
3）在墙结构6上再粘贴一层顶膜7，顶膜7将上一步切割形成的通孔3、切割道4和腔体5封闭，该步结束后所得结构见图6；
4）通过光刻工艺将与通孔对应的顶膜去除，留下腔体上方和切割道上方的顶膜，该步结束后所得结构见图7；
5）通过电镀在通孔3内形成导通结构8；同时在顶膜上方形成镀层9；步骤4）留下的顶膜将切割道与电镀液隔离，该步结束后所得结构见图8；
6）通过腐蚀，将步骤5）得到的的镀层中不需要部分去掉，该步结束后所得结构见图9；
7）在通孔上方刷锡膏形成锡球10，该步结束后所得结构见图10；
8）切割：沿预留的切割道4进行切割，从而将整个晶圆切隔为预先设计好的多个独立的器件，该步结束后所得结构见图11。为了表达需要，本发明图中给出的实施例为晶圆上形成两颗器件，实际上，一块晶圆上的器件可以多达上千颗。
9）通过锡球10倒装焊工艺将单个器件焊接在对应的PCB板11上，该步结束后所得结构见图12；
10）利用封装树脂12将器件及其上的工作区域封装在PCB板11上，从而得到最终的声表面波滤波器模组，该步结束后所得结构见图13。
本发明搭建腔体结构的顶膜时，采用连续方式，整面覆盖，仅在通孔处进行打开，这样电镀液完全隔离在外，不与切割道接触。
步骤2）光刻时，在晶圆周围边缘切割道对应位置的底膜不光刻掉，使晶圆周围切割道位置也形成墙结构，晶圆周围切割道位置的墙结构与晶圆周围其他墙结构连为封闭的一圈，该一圈墙结构配合后续粘贴的顶膜，形成一个完全封闭的结构（封闭罩子）。这样除了上方由于顶膜的存在电镀液不能进入外，在侧面由底膜形成的封闭结构也隔绝了电镀液的进入，漏液的风险进一步降低。
晶圆周围切割道位置的墙结构有且仅有一处光刻掉以形成将内外连通的气压平衡孔。气压平衡孔用于将封闭结构内外连通，便于后续加工。虽然气压平衡孔位置会有少量电镀液进入，但由于只有一处可以进入，故进入量很小，很小的进入量几乎不会突破墙结构根部而进入腔体内，所以仍然能够确保不发生漏液的风险。
在滤波器低于1GHz的情况下，由于设计的原因，其腔体最小边长超过了300um，在后续进行模组封装时，由于环氧树脂需要在一定压力下才能实现有效封装，而封闭上述尺寸腔体的PI顶膜不能够承受该模压（通常为3Mpa），通常会发生一定的变形，使腔体缩小，严重的会造成整个腔体塌陷，导致器件失效。腔体最小边的尺寸越大，腔体变形或塌陷的风险越大，这在器件制备时需要避免的。为解决该问题，本发明在步骤6）腐蚀时，保留承压能力不足腔体上方的电镀层以形成金属加强层13，金属加强层13周围至少有部分落在墙结构6上以由墙结构对金属加强层进行支撑，金属加强层13用于对所在位置腔体上方的顶膜7进行保护以避免步骤10）的封装树脂12在封装压力下将顶膜挤压变形。具体结构见图9，为了对比，图9在右侧的腔体上方形成有金属加强层，另一侧则没有。本发明通过专门在承压能力不足的腔体上方的PI顶膜上留设一层加强层结构，加强层由电镀形成的金属铜层构成，金属的耐压能力远远大于PI膜，从而从整体上提高了器件的耐模压程度，腔体在封装时不会变形和塌陷，避免了模组封装受损，从而保证器件的正常工作。金属加强层需与导通结构隔离设置。
由于封装树脂12与PI膜的结合牢固性要明显强于与金属加强层的结合牢固性，所以本发明在金属加强层13上腐蚀形成有上下贯穿的孔道14，部分封装树脂通过孔道与PI顶膜表面粘接。这样部分封装料以嵌入的形式穿过金属加强层与PI膜结合，解决了金属加强层与封装料结合性差的问题。
所述金属加强层为井字形结构，具体结构见图14。井字形结构除了中心具有孔道14外，四个角以及四个边均设有缺口，这样在保证不影响金属加强层功能发挥的情况下，PI膜有更多的表面亮开并与封装料结合，从而使金属加强层与封装料结合性差的问题得到进一步规避。
本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (4)
1.一种应用于声表面波滤波器晶圆级防漏液封装方法，其特征在于：具体封装步骤如下：
1）在晶圆工作表面粘贴一层底膜；
2）通过光刻工艺去掉不需要的底膜，光刻部位形成需要的通孔、切割道和腔体，光刻后留下的底膜构成墙结构；
3）在墙结构上再粘贴一层顶膜，顶膜将上一步切割形成的通孔、切割道和腔体封闭；
4）通过光刻工艺将与通孔对应的顶膜去除，留下腔体上方和切割道上方的顶膜；
5）通过电镀在通孔内形成导通结构；步骤4）留下的顶膜将切割道与电镀液隔离；
6）通过腐蚀，将步骤5）得到的的镀层中不需要部分去掉；
7）在通孔上方刷锡膏形成锡球；
8）切割：沿预留的切割道进行切割，从而将整个晶圆切隔为预先设计好的多个独立的器件；
9）通过锡球倒装焊工艺将单个器件焊接在对应的PCB板上；
10）利用封装树脂将器件及其上的工作区域封装在PCB板上，从而得到最终的声表面波滤波器模组。
2.根据权利要求1所述的一种应用于声表面波滤波器晶圆级防漏液封装方法，其特征在于：步骤2）光刻时，在晶圆周围边缘切割道对应位置的底膜不光刻掉，使晶圆周围切割道位置形成墙结构，晶圆周围切割道位置的墙结构与晶圆周围其他墙结构连为封闭的一圈，该一圈墙结构配合后续粘贴的顶膜，形成一个完全封闭的结构。
3.根据权利要求2所述的一种应用于声表面波滤波器晶圆级防漏液封装方法，其特征在于：晶圆周围切割道位置的墙结构有且仅有一处光刻掉以形成将内外连通的气压平衡孔。
4.根据权利要求1所述的一种应用于声表面波滤波器晶圆级防漏液封装方法，其特征在于：步骤6）腐蚀时，至少保留部分腔体上方的电镀层以形成金属加强层，金属加强层周围至少有部分落在墙结构上以由墙结构对金属加强层进行支撑，金属加强层用于对所在位置腔体上方的顶膜进行保护以避免步骤10）的封装树脂将顶膜挤压变形。
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