CN114499448A - 基于倒装对位键合的扇出型滤波器封装结构及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于倒装对位键合的扇出型滤波器封装结构及其制作方法，该封装结构包括滤波器芯片和塑封层，在滤波器芯片的芯片焊盘上方设置有凸点和围挡层，围挡层和凸点上远离滤波器芯片的表面平齐并设置有重布线层和钝化层，钝化层设有容纳重布线层的第一通孔，围挡层上设有与第一通孔对应的第二通孔，凸点嵌入在第二通孔内，凸点的一端与芯片焊盘连接，凸点的另一端与重布线层连接，塑封层覆盖在滤波器芯片和围挡层的侧面和背面并使塑封层的表面与围挡层的表面平齐，并在重布线层在远离滤波器芯片的表面设有外接部。通过在围挡层上的第二通孔可以实现对位，可有效改善芯片偏移、晶圆翘曲以及空腔的局限性，且可省去基板，实现超薄封装，具备更优异的性能。

Description

基于倒装对位键合的扇出型滤波器封装结构及其制作方法

技术领域

本发明涉及半导体封装领域，尤其涉及一种基于倒装对位键合的扇出型滤波器封装结构及其制作方法。

背景技术

滤波器具有面积小、重量轻、损耗低和频率选择性好等优点，滤波器市场随着无线通信频段的增加而快速增长。滤波器在射频前端芯片中的应用范围十分广泛，双工器(Duplexer)和多工器(Multiplexer)内部的核心器件也是声表面波滤波器(SAW)。声表面波滤器目前主要的封装技术还是用引线键合陶瓷、金属、塑料封装、表面贴装和倒装焊等形式，现有的这类滤波器封装形式和结构存在以下缺点：

1、现有封装对基板及密封盖平整度要求严苛，容易引起产品可靠性失效。

2、器件安装准确性、信号导线的影响焊接角度等这一系列不定便造成了器件性能的不一致，甚至对滤波器造成破坏。

3、现有的封装基板尺寸较大，不满足当前尺寸小型化的要求。

4、现有部分封装形式厚度较厚，不满足当前射频模块的要求。

特别是针对CSP(Chip Scale Package)封装技术，现有的技术都是先采用覆晶的方式将芯片固定在封装基板上，接着在芯片背面贴附一层塑封料，再采用真空覆膜方式将塑封料压入切割道和芯片周边；整体方案基板层数较多且工艺复杂，整体厚度较大，无法实现超薄封装，且塑封料过多进入封装成的空腔内，影响IDT性能；上述问题制约了SAW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，为实现超薄封装和提高性能提供一种基于倒装对位键合的扇出型滤波器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：

一种基于倒装对位键合的扇出型滤波器封装结构，包括滤波器芯片和塑封层，所述滤波器芯片包括谐振区以及所述谐振区以外的非谐振区，所述非谐振区上设有芯片焊盘，所述滤波器芯片的所述芯片焊盘上方设置有凸点和围挡层，所述围挡层和凸点上远离所述滤波器芯片的表面平齐并设置有重布线层和钝化层，所述钝化层设有容纳所述重布线层的第一通孔，所述围挡层上设有与所述第一通孔对应的第二通孔，所述凸点嵌入在所述第二通孔内，所述凸点的一端与所述芯片焊盘连接，所述凸点的另一端与所述重布线层连接，所述滤波器芯片的谐振区与所述钝化层之间设置有空腔，所述塑封层覆盖在所述滤波器芯片和所述围挡层的侧面和背面并使所述塑封层的表面与所述围挡层的表面平齐，在所述重布线层在远离所述滤波器芯片的表面设有外接部。

作为优选，所述围挡层上设有第三通孔，所述第三通孔的侧壁、所述钝化层和所述滤波器芯片的表面构成所述空腔。

作为优选，所述外接部为引出焊盘或焊球，所述钝化层上方还设有覆盖在所述焊球周围的强化层。

作为优选，所述钝化层的材料为干膜、玻璃或胶，所述钝化层和重布线层的表面平齐并且厚度均为5-50um。

作为优选，所述重布线层的材料为光刻胶、干膜和封装材料，所述围挡层的材料为光刻胶或干膜，所述围挡层的厚度范围为10-40um。

作为优选，所述凸点的材料为金属柱或者锡球，所述凸点的厚度为10-60um。

作为优选，所述滤波器芯片的表面与所述围挡层的表面之间的距离为10-20um。

一种基于上述基于倒装对位键合的扇出型滤波器封装结构的制作方法，包括以下步骤：

1)提供滤波器芯片，所述滤波器芯片包括谐振区以及所述谐振区以外的非谐振区，所述非谐振区上设有芯片焊盘，所述芯片焊盘上设置有凸点；

2)提供载板晶圆，所述载板晶圆表面覆盖有粘合层，在所述粘合层上方制作钝化层和重布线层，所述钝化层上具有容纳所述重布线层的第一通孔，在所述钝化层与所述重布线层的表面制作围挡层，在所述围挡层上对应于所述第一通孔的位置进行图案化处理形成第二通孔；

3)将所述滤波器芯片的所述凸点对位键合在所述载板晶圆的所述第二通孔上以在所述谐振区上方形成空腔；

4)在所述载板晶圆的粘合层上方制作塑封层，所述塑封层覆盖所述滤波器芯片和围挡层的背面和侧面；

5)移除所述粘合层和所述载板晶圆，并在裸露出的所述重布线层上方制作外接部。

作为优选，所述步骤2中在所述粘合层上方制作钝化层和重布线层具体包括：在所述粘合层上方制作所述重布线层，在所述粘合层上方涂覆覆盖所述重布线层的所述钝化层，将所述钝化层表面进行平坦化处理以裸露出所述重布线层并使得所述钝化层与所述重布线层的表面平齐。

作为优选，所述步骤2还包括：在所述围挡层上对应于所述滤波器芯片的谐振区的位置进行图案化处理形成第三通孔，所述第三通孔在所述滤波器芯片与载板晶圆键合后形成所述空腔。

作为优选，所述外接部为引出焊盘，所述步骤5中在裸露出的所述重布线层上方制作外接部，具体包括：在所述重布线层上方制作引出焊盘。

作为优选，所述外接部为焊球，所述步骤5中在裸露出的所述重布线层上方制作外接部，具体包括：在所述重布线层上方制作焊球以及在所述焊球周围的强化层。

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明是采用扇出封装形式先在载板晶圆上形成重布线层，后将滤波器芯片的芯片焊盘上做凸点并将切割后的滤波器芯片倒装贴在重布线层上进行塑封，重布线层先形成而后采用塑封，最后进行晶圆级封装，相比于现有技术在结构上省去了基板，并且采用扇出封装形式可减小封装的尺寸和厚度，具备较好的散热和电性能。

(2)本发明的基于倒装对位键合的扇出型滤波器封装结构采用重布线层和围挡层优先制作后进行滤波器芯片塑封，可有效解决后制程围挡层光刻对位因芯片塑封偏移和翘曲造成的良率损失。

(3)本发明的基于倒装对位键合的扇出型滤波器封装结构利用凸点和钝化层形成空腔，具备优异的抗模压性能，可应用于需求大空腔产品领域，大大改善空腔的局限性；并且由于有围挡层的存在可有效避免塑封料进入封装成的空腔内，影响器件性能。

附图说明

图1为本发明的实施例一的基于倒装对位键合的扇出型滤波器封装结构的结构示意图；

图2a-2g为本发明的实施例一的基于倒装对位键合的扇出型滤波器封装结构的制作方法的流程示意图；

图3为本发明的实施例二的基于倒装对位键合的扇出型滤波器封装结构的结构示意图。

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。

实施例一

参考图1，本申请的实施例提出了一种基于倒装对位键合的扇出型滤波器封装结构，包括滤波器芯片401和塑封层501，所述滤波器芯片401包括谐振区402以及所述谐振区402以外的非谐振区，所述非谐振区上设有芯片焊盘403，所述滤波器芯片401的所述芯片焊盘403上方设置有凸点405和围挡层404，围挡层404设置在凸点405的周围，所述围挡层404的材料为光刻胶或干膜，所述围挡层404的厚度范围为10-40um，凸点405的高度为10-60um，凸点405的材料为金属柱或者锡球，因此滤波器芯片401的表面与围挡层404的表面之间的距离为10-20um，可以使塑封层流入不了芯片功能区域。所述围挡层404和凸点405上远离所述滤波器芯片401的表面平齐，所述围挡层404和凸点405上靠近所述滤波器芯片401的表面由于凸点405的高度与围挡层404的厚度不一样，因此存在高度差。所述围挡层404和凸点405上远离所述滤波器芯片401的表面设置有重布线层302和钝化层301，所述钝化层301和重布线层302的厚度相同并且上下表面平齐，所述钝化层301的材料为干膜或胶，所述钝化层301的厚度范围为5-50um，所述重布线层302的材料为铜块或其他导电金属或化合物，其厚度与钝化层301相同。

在具体的实施例中，所述钝化层301设有容纳所述重布线层302的第一通孔304，所述围挡层404上设有与所述第一通孔304对应的第二通孔406，所述凸点405嵌入在所述第二通孔406内，所述凸点405的一端与所述芯片焊盘403连接，所述凸点405的另一端与所述重布线层302连接，因此可以实现芯片焊盘403、凸点405与重布线层302之间的电气连接。所述滤波器芯片401的谐振区402与所述钝化层301之间设置有空腔303。具体地，所述围挡层404上设有第三通孔，所述第三通孔的侧壁、所述钝化层301和所述滤波器芯片401的表面构成空腔303。凸点405结合围挡层404可以调整空腔303的高度，可应用于需求大空腔产品领域。所述塑封层501覆盖在所述滤波器芯片401和所述围挡层404的侧面和背面并使所述塑封层501的表面与所述围挡层404的表面平齐，塑封层501使滤波器芯片401完成塑封成型，并且能够保护滤波器芯片401表面不受外部环境污染。另外，在所述重布线层302上方设有焊球601，所述钝化层301上方设有覆盖在所述焊球601周围的强化层701。

所述载板晶圆表面覆盖有粘合层，在所述粘合层上方制作钝化层和重布线层，所述钝化层上具有容纳所述重布线层的第一通孔，在所述钝化层与所述重布线层的表面制作围挡层，在所述围挡层上对应于所述芯片焊盘的位置进行图案化处理形成第二通孔；

参考图2a-2g，与上述基于倒装对位键合的扇出型滤波器封装结构相对应的，本申请的实施例还提出了一种基于倒装对位键合的扇出型滤波器封装结构的制作方法，包括以下步骤：

(1)参考图2a，提供滤波器芯片401，滤波器芯片401包括谐振区402以及谐振区402以外的非谐振区，非谐振区上设有芯片焊盘403，在滤波器晶圆上的芯片焊盘403上设置凸点405，然后将滤波器晶圆进行切割，切割下来成为一个个具有凸点405的滤波器芯片401。

(2)参考图2b和2c，提供载板晶圆101，载板晶圆101表面覆盖有厚度为约100um的粘合层201，粘合层201的材料为热发泡膜，在粘合层201上对应焊盘的位置设有重布线层302，在粘合层201上方重布线层302的周围制作厚度为5-50um的钝化层301，钝化层301先制作在粘合层201上并覆盖住重布线层302，并对钝化层301进行平坦化处理，使得钝化层301的表面与重布线层302的表面平齐。具体地，钝化层301的材料为光刻胶、干膜和塑封材料，重布线层302可以为铜块或其他导电金属或化合物。

(3)参考图2d，在钝化层301和重布线层302的表面制作围挡层404，对围挡层404进行图案化处理形成裸露出重布线层302的第二通孔以及裸露出滤波器芯片的谐振区的第三通孔。具体地，围挡层404的材料为光刻胶或干膜，围挡层404的厚度范围为10-40um。重布线层302和第二通孔的位置与滤波器芯片的芯片焊盘403相对应，在围挡层404上形成的第二通孔可以实现对位功能，避免滤波器芯片401与载板晶圆101对合时或塑封时导致滤波器芯片401偏移。

(4)参考图2e，将滤波器芯片401的凸点405对位键合在载板晶圆101的第二通孔上，第三通孔在滤波器芯片401与载板晶圆101键合后形成空腔303。该滤波器芯片401和重布线层302通过芯片焊盘403表面的凸点405实现电性互连，凸点405的材料可以为锡球，键合可以采用回流焊技术，键合后凸点405的高度为10-60um。当然凸点405也可以采用其他键合材料，键合的方式也可以根据需求进行选择。键合后滤波器芯片401的表面与围挡层404的表面之间的距离为10-20um，可以使塑封层流入不了芯片功能区域。

(5)参考图2f，在载板晶圆101的粘合层201上方塑封或压膜形成塑封层501，塑封层501的材料为塑封料或干膜，塑封层501覆盖滤波器芯片401和围挡层301的背面和侧面，塑封层501使滤波器芯片401完成塑封或压膜成型，并且能够保护滤波器芯片401表面不受外部环境污染。

(6)参考图2g，移除粘合层201和载板晶圆101，由于粘合层201的材料为热发泡膜，采用加热方式促使粘合层201发泡以将载板晶圆101进行移除，移除后的塑封层501表面与围挡层301的表面平齐，移除粘合层201和载板晶圆101后重布线层302裸露出来。

(7)参考图1，在裸露出来的重布线层302上方制作外接部，外接部为焊球601，因此焊球601也可以制作在重布线层302上的任意位置实现扇出型封装，在滤波器芯片401背面通过塑封或压膜形成芯片背面约10-50um的塑封层501和扇出结构，保护滤波器芯片401的背面和边缘，其中单边扇出尺寸仅约30-100um；保护层701的材料包括干膜、光刻胶或玻璃，保护层701覆盖在焊球601周围起到抗模压的作用，增加器件上方的抗压强度。

实施例二

本申请的实施例二与实施例一的区别在于：参考图3，实施例二的外接部为引出焊盘801，而不是焊球，并且也可以不设置保护层701，因此实现超薄封装，满足不同的外接需求。在步骤5中在裸露出的重布线层302上方制作外接部，具体包括：在重布线层302上方制作引出焊盘801。其余与实施例一相同。

本发明的基于倒装对位键合的扇出型滤波器封装结构具有体积小、射频滤波性能好且可靠性高的优点，同时可以大幅优化生产工艺流程、降低产品成本。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种基于倒装对位键合的扇出型滤波器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 (12)

1.一种基于倒装对位键合的扇出型滤波器封装结构，其特征在于：包括滤波器芯片和塑封层，所述滤波器芯片包括谐振区以及所述谐振区以外的非谐振区，所述非谐振区上设有芯片焊盘，所述滤波器芯片的所述芯片焊盘上方设置有凸点和围挡层，所述围挡层和凸点上远离所述滤波器芯片的表面平齐并设置有重布线层和钝化层，所述钝化层设有容纳所述重布线层的第一通孔，所述围挡层上设有与所述第一通孔对应的第二通孔，所述凸点嵌入在所述第二通孔内，所述凸点的一端与所述芯片焊盘连接，所述凸点的另一端与所述重布线层连接，所述滤波器芯片的谐振区与所述钝化层之间设置有空腔，所述塑封层覆盖在所述滤波器芯片和所述围挡层的侧面和背面并使所述塑封层的表面与所述围挡层的表面平齐，在所述重布线层在远离所述滤波器芯片的表面设有外接部。

2.根据权利要求1所述的基于倒装对位键合的扇出型滤波器封装结构，其特征在于：所述围挡层上设有第三通孔，所述第三通孔的侧壁、所述钝化层和所述滤波器芯片的表面构成所述空腔。

3.根据权利要求1所述的基于倒装对位键合的扇出型滤波器封装结构，其特征在于：所述外接部为引出焊盘或焊球，所述钝化层上方还设有覆盖在所述焊球周围的强化层。

4.根据权利要求1所述的基于倒装对位键合的扇出型滤波器封装结构，其特征在于：所述钝化层的材料为干膜、玻璃或胶，所述钝化层和重布线层的表面平齐并且厚度均为5-50um。

5.根据权利要求1所述的基于倒装对位键合的扇出型滤波器封装结构，其特征在于：所述重布线层的材料为光刻胶、干膜和塑封材料，所述围挡层的材料为光刻胶或干膜，所述围挡层的厚度范围为10-40um。

6.根据权利要求1所述的基于倒装对位键合的扇出型滤波器封装结构，其特征在于：所述凸点的材料为金属柱或者锡球，所述凸点的厚度为10-60um。

7.根据权利要求1所述的基于倒装对位键合的扇出型滤波器封装结构，其特征在于：所述滤波器芯片的表面与所述围挡层的表面之间的距离为10-20um。

8.一种基于权利要求1-7中任一项所述的基于倒装对位键合的扇出型滤波器封装结构的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)提供滤波器芯片，所述滤波器芯片包括谐振区以及所述谐振区以外的非谐振区，所述非谐振区上设有芯片焊盘，所述芯片焊盘上设置有凸点；

2)提供载板晶圆，所述载板晶圆表面覆盖有粘合层，在所述粘合层上方制作钝化层和重布线层，所述钝化层上具有容纳所述重布线层的第一通孔，在所述钝化层与所述重布线层的表面制作围挡层，在所述围挡层上对应于所述第一通孔的位置进行图案化处理形成第二通孔；

3)将所述滤波器芯片的所述凸点对位键合在所述载板晶圆的所述第二通孔上以在所述谐振区上方形成空腔；

4)在所述载板晶圆的粘合层上方制作塑封层，所述塑封层覆盖所述滤波器芯片和围挡层的背面和侧面；

5)移除所述粘合层和所述载板晶圆，并在裸露出的所述重布线层上方制作外接部。

9.根据权利要求8所述的基于倒装对位键合的扇出型滤波器封装结构的制作方法，其特征在于：所述步骤2中在所述粘合层上方制作钝化层和重布线层具体包括：在所述粘合层上方制作所述重布线层，在所述粘合层上方涂覆覆盖所述重布线层的所述钝化层，将所述钝化层表面进行平坦化处理以裸露出所述重布线层并使得所述钝化层与所述重布线层的表面平齐。

10.根据权利要求8所述的基于倒装对位键合的扇出型滤波器封装结构的制作方法，其特征在于：所述步骤2还包括：在所述围挡层上对应于所述滤波器芯片的谐振区的位置进行图案化处理形成第三通孔，所述第三通孔在所述滤波器芯片与载板晶圆键合后形成所述空腔。

11.根据权利要求8所述的基于倒装对位键合的扇出型滤波器封装结构的制作方法，其特征在于：所述外接部为引出焊盘，所述步骤5中在裸露出的所述重布线层上方制作外接部，具体包括：在所述重布线层上方制作引出焊盘。

12.根据权利要求8所述的基于倒装对位键合的扇出型滤波器封装结构的制作方法，其特征在于：所述外接部为焊球，所述步骤5中在裸露出的所述重布线层上方制作外接部，具体包括：在所述重布线层上方制作焊球以及在所述焊球周围的强化层。

Images