CN115987241B - 滤波器封装结构、制备方法及电子产品 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滤波器封装结构、制备方法及电子产品。该滤波器封装结构包括：基板，设有多个焊盘；裸芯片，包括衬底、凸块以及空腔，其中，衬底朝向基板的一面设置有金属电极、支撑墙以及顶盖，顶盖抵触在基板上；塑封层，包覆裸芯片和基板；互连结构，将凸块与焊盘连接；其中，支撑墙覆盖在衬底上除凸块和金属电极之外的区域；顶盖覆盖在支撑墙下方，并且开设焊接口使凸块暴露出来，以与互连结构连接。本发明利用选择预定高度的互连结构，以使顶盖与基板上的阻焊层紧密抵触，从而在塑封过程中由基板对顶盖提供支撑力，进而保证了滤波器芯片的性能，避免因为顶盖塌陷导致的良品率下降。

Description

滤波器封装结构、制备方法及电子产品

技术领域

本发明涉及一种滤波器封装结构，同时也涉及该滤波器封装结构的制备方法，还涉及包括该滤波器封装结构的电子产品，属于半导体封装技术领域。

背景技术

声表面滤波器（Surface Acoustic Wave，简称为SAW）是在一块具有压电效应的材料基片上蒸发一层金属膜，然后经过光刻，在两端各形成一对叉指换能器（Interdigitaltransducer，简称为IDT）。因此，针对声表面滤波器的封装必须要保证叉指换能器表面不能接触其他物质，即需要保证其芯片表面是空腔结构，否则影响信号传输。类似的要求还有体表面滤波器（Bulk Acoustic Wave，简称为BAW），在此不予赘述。

在公开号为US 20040145278A1的美国专利申请中，公开了一种利用聚合物薄膜料覆压在滤波器芯片上形成滤波空腔的封装结构。然而，该封装结构在后续射频前端模组的封装集成过程中，塑封工艺会带来较大的塑封压力，使得该聚合物薄膜容易发生坍塌，并且触碰到滤波器的金属电极，从而导致滤波器失效。因此，该封装结构在实际应用过程中，对塑封工艺有较高的要求，进而增加了生产成本，使得其在终端应用市场上存在较大的局限性。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种滤波器封装结构。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种上述滤波器封装结构的制备方法。

本发明所要解决的又一技术问题在于提供一种包括上述滤波器封装结构的电子产品。

为实现上述技术目的，本发明采用以下的技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种滤波器封装结构，包括：

基板，设有多个焊盘；

裸芯片，包括衬底、凸块以及空腔，其中，所述衬底朝向所述基板的一面设置有金属电极、支撑墙以及顶盖；

塑封层，包覆所述裸芯片和所述基板；

互连结构，将所述凸块与所述焊盘连接；

其中，所述支撑墙覆盖在所述衬底上除所述凸块和所述金属电极之外的区域，

所述顶盖覆盖在所述支撑墙下方，并且开设焊接口使所述凸块暴露出来，以与所述互连结构连接，所述顶盖抵触在所述基板上。

其中较优地，所述顶盖与所述基板的阻焊层的高度之和等于所述互连结构在焊接后的高度。

其中较优地，所述凸块贯穿所述支撑墙并且介入所述焊接口内。

其中较优地，所述凸块利用底部金属化工艺形成金属层，以与所述互连结构连接。

其中较优地，所述焊盘从所述阻焊层暴露出来，并与所述焊接口对齐，所述互连结构位于所述焊接口内并且连接对应的所述凸块和所述焊盘。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种滤波器封装结构的制备方法，包括以下步骤：

在基板上用于焊接裸芯片的焊盘上，形成具有预定高度的互连结构；

使凸块与顶盖上的焊接口对齐，以使互连结构进入焊接口，在基板上贴装预先制备的裸芯片，并且在顶盖与阻焊层之间保留间隙；

利用回流焊工艺，将凸块与焊盘通过熔融的互连结构连接，使顶盖与阻焊层之间的间隙消失；

进行塑封和裂片操作。

其中较优地，所述互连结构的高度是根据所述阻焊层与所述顶盖的高度之和以及所述焊盘的大小来确定，以保证阻焊层与顶盖接触。

其中较优地，预先制备裸芯片包括以下子步骤：

在衬底上形成凸块以及支撑墙，使所述支撑墙环绕所述裸芯片的金属电极，并且将所述金属电极和所述凸块隔离；

在支撑墙上压合顶盖，使顶盖覆盖在所述支撑墙下方；

蚀刻所述顶盖，以形成焊接口，暴露出凸块。

其中较优地，所述制备方法还包括：在所述凸块上进行底部金属化工艺，形成金属层。

其中较优地，所述制备方法还包括：在衬底上形成凸块以及支撑墙的同时，在基板上贴装倒装器件。

根据本发明实施例的第三方面，提供一种电子产品，其中包括前述的滤波器封装结构。

综上所述，本发明所提供的滤波器封装结构，利用选择预定高度的互连结构，以使顶盖与基板上的阻焊层紧密抵触，从而在塑封过程中由基板对顶盖提供支撑力，进而保证了滤波器芯片的性能，避免因为顶盖塌陷导致的良品率下降。

附图说明

图1为本发明第一实施例中，滤波器封装结构中的裸芯片的结构示意图；

图2为本发明第一实施例中，滤波器封装结构的结构示意图；

图3（a）为图1中的裸芯片的仰视示意图；

图3（b）为图2中的基板的俯视示意图；

图4（a）为本发明第二实施例中，裸芯片的仰视示意图；

图4（b）为本发明第二实施例中，滤波器封装结构中的基板的俯视示意图；

图5为本发明第三实施例中，滤波器封装结构的制备方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容进行详细具体的说明。

<第一实施例>

如图1和图2所示，本发明第一实施例公开了一种滤波器封装结构，其包括基板1、裸芯片（Filter Die）2、位于裸芯片2上的金属电极3、支撑墙4、顶盖5、塑封层6以及互连结构7。

结合图3（a）所示，裸芯片2具有衬底（Functional Wafer）21、凸块22以及空腔24。其中，衬底21的朝向基板1的一面设置有金属电极3。凸块22围绕金属电极3设置在芯片朝向基板1的一面上。凸块22底部需进行凸块底部金属化（Under Bump Metallurgy，简称为UBM）工艺，使凸块22底部建立一层薄膜金属层221，以在后续与锡膏连接，用于实现芯片2和基板1的电连接。

在图3（a）所示的实施例中，多个圆形的凸块22分布在衬底2的外周，例如四个角。支撑墙4覆盖在衬底21上除凸块22之外的区域，并且呈空心圆柱状包覆凸块22外周，使得凸块22与金属电极3隔离。支撑墙4的高度小于或等于（优选为等于）凸块22的高度，以使凸块22能够贯通支撑墙4，并且伸入到焊接口53内。这样，当裸芯片2焊接到基板1时，多个凸块22能同时与位于焊接口53内的锡膏连接。

顶盖5覆盖在支撑墙4的下方（即支撑墙朝向基板的表面），跨接在金属电极3的下方以形成空腔24。而且，顶盖5上开设焊接口53以暴露出凸块22以及围绕凸块22的部分支撑墙4。换言之，顶盖5覆盖在支撑墙4下方，并且挡住金属电极3，但是允许凸块22和部分支撑墙4从焊接口53暴露出来。

金属电极3位于空腔24内。空腔24位于衬底21的下表面和顶盖5、支撑墙4之间，以保护金属电极3。

结合图3（b）和图2所示，基板1上与凸块22相对应的位置设有四个焊盘11，并且位于裸芯片在基板上的投影的轮廓线（图3（b）中的虚线）内部。焊盘11的形状大小与凸块22保持一致。基板1的表面覆盖有阻焊层12，其覆盖在除焊盘11之外的区域。在此，将基板1的朝向裸芯片2的衬底21的表面称为上表面。基板1可以是导线架、印刷电路板、层积式印刷电路板或其他形式的封装基板1，在此并不作限制，只要是用于承载芯片即可。

裸芯片2上的凸块22通过互连结构7焊接在基板1上的焊盘11。本实施例能够保证凸块22与互连结构7的可靠电连接并且顶盖5与基板1上的阻焊层12可靠抵触，即使顶盖5的高度因制造误差导致略大于预期高度。这是因为：1）凸块22下方有金属层221，凸块22下方及金属层221伸入到顶盖5上的焊接口53内；2）顶盖5的高度与阻焊层的高度之和，等于互连结构7的高度。在此，将垂直于基板上表面的方向上的尺寸称为高度；平行于基板上表面的方向上的尺寸称为宽度。

以下，通过一个实施例进行具体说明。假设阻焊层12高度为15微米；顶盖5的高度为15微米，则两者之和为30微米。选用高度为60微米的锡膏，回流焊后锡膏的高度变为30微米，正好等于阻焊层与顶盖的高度之和。因此，阻焊层12与顶盖5紧密接触，两者之间没有间隙，从而利用基板对顶盖提供支撑力，避免塑封制程中模压导致顶盖塌陷。可见，根据阻焊层12与顶盖5的高度，焊盘大小来选择预定高度的锡膏就能保证阻焊层12与顶盖5紧密接触。

在本发明的一个实施例中，互连结构7为锡膏，可以是焊球（例如锡球），也可以是焊盘（例如锡盘）等具有一定厚度并且能够导电的结构。

<第二实施例>

本发明第二实施例提供的滤波器封装结构，与第一实施例类似。不同之处在于具有不同的顶盖5。

结合图4（a）、图4（b）所示，基板1上有多个焊盘11以及阻焊层12。在本实施例中，凸块22A为方形，并且位于焊盘11A的四个角。在晶圆级封装时，支撑墙4A位于凸块22A内侧，环绕金属电极3，呈十字架的外轮廓形状覆盖在衬底21上，使得凸块22A与金属电极3相隔离。支撑墙4A的高度小于或等于凸块22A的高度。顶盖5贴装在支撑墙4A下方，并且覆盖在金属电极3的下方，从而在衬底21、顶盖5A和支撑墙4A之间形成空腔作为谐振腔。而且凸块22A从顶盖5暴露出来，以与互连结构7连接。

如图4（b）所示，基板1上与凸块22A相对应的位置设有四个焊盘11A。焊盘11A的形状大小与凸块22A保持一致，并且位于衬底21在基板上的投影的轮廓线内。

<第三实施例>

结合图1和图5所示，本发明第三实施例提供一种滤波器封装结构的制备方法，其至少包括以下步骤。

S1：在基板1上用于焊接裸芯片2的焊盘11上，形成具有预定高度的锡膏。

基板1的上表面形成有多个焊盘11，其中一部分用于焊接作为空腔滤波器芯片的祼芯片2；另一部分用于焊接非滤波器芯片或元器件（本实施例中为倒装（Flip-Chip）器件8）。用于焊接裸芯片2的焊盘11从阻焊层12暴露出来，并与焊接口53对齐，互连结构7位于焊接口53内并且连接对应的凸块22和焊盘11。由于基板1上覆盖有阻焊层12。阻焊层12（高度为L2）高于焊盘11（或者说焊盘11凹陷在阻焊层12内），将锡膏7形成（例如印刷）到用于焊接裸芯片2的焊盘11上，使得锡膏7高于阻焊层12。印刷的锡膏厚度为L4。

S2：使凸块22对顶盖5上的焊接口53对齐，以使锡膏7进入焊接口53，在基板1上贴装预先制备的裸芯片2以及倒装器件8，顶盖5与阻焊层12之间保留间隙。

其中，预先制备裸芯片2包括以下的子步骤：

S21：在衬底21上形成凸块22以及支撑墙4，使支撑墙4环绕所述裸芯片2的金属电极3，并且将金属电极3和凸块22隔离；

S22：在支撑墙4上压合顶盖5，使顶盖5覆盖在支撑墙4下方；

S23：蚀刻所述顶盖，以形成焊接口53，暴露出凸块22；

S24：在所述凸块22上进行底部金属化工艺，形成金属层221。

将顶盖5贴装在支撑墙4的下方后，利用蚀刻工艺，使凸块22从顶盖5的下表面暴露出来，以连接互连结构7。换言之，蚀刻的深度需大于顶盖5的高度，即需要贯穿顶盖5。而且，蚀刻的宽度需要大于凸块22的宽度，以确保凸块22能够从支撑墙4中显露出来（以至于围绕凸块22的一部分支撑墙4也暴露出来）。

在基板1上贴装预先制备的裸芯片2时，使凸块22对顶盖上的焊接口53对齐，以使锡膏进入焊接口53。利用回流焊工艺，使锡膏受热熔融，填充焊接口53，故其高度从L4减小为L3，将凸块22与焊盘11电连接。此时，锡膏的高度L3等于顶盖5的高度L1和基板1阻焊层12的高度L2之和，即L1＋L2＝L3，以使顶盖5紧密贴合阻焊层12，中间尽量没有间隙。

S3：利用回流焊工艺，将凸块22与焊盘通过熔融的锡膏连接，使顶盖5与阻焊层12之间的间隙消失。

由于在回流焊工艺中，锡膏受热变软而高度下降，故顶盖5随之下降而与阻焊层12接触，两者之间的间隙消失或几乎消失。

S4：进行塑封和裂片操作。

对裸芯片2和倒装器件8进行包覆，形成塑封材6。在塑封过程中，顶盖5受到基板1的支撑，可以有效阻止顶盖5变形或者塌陷，进而防止模料进入到裸芯片2底部的空腔24内。由此，解决了晶圆级封装产品顶盖5在加工过程中的塌陷问题。

<第四实施例>

本发明第四实施例提供一种包括前述滤波器封装结构的电子产品。该电子产品可以是各类射频前端模块器件和分立器件产品，例如分集接收模组（DiFEM）、PA模块集成双工器（PAMid）等；也可以是无线通信设备、可穿戴电子产品或电动汽车等。

综上所述，本发明所提供的滤波器封装结构，利用选择预定高度的互连结构，以使顶盖与基板上的阻焊层紧密抵触，从而在塑封过程中由基板对顶盖提供支撑力，进而保证了滤波器芯片的性能，避免因为顶盖塌陷导致的良品率下降。

上面对本发明所提供的滤波器封装结构、制备方法及电子产品进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质内容的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (10)

1.一种滤波器封装结构，其特征在于包括：

基板，设有多个焊盘；

裸芯片，包括衬底、凸块以及空腔，其中，所述衬底朝向所述基板的一面设置有金属电极、支撑墙以及顶盖，所述顶盖抵触在所述基板上；

塑封层，包覆所述裸芯片和所述基板；

互连结构，将所述凸块与所述焊盘连接；所述互连结构在焊接后的高度等于所述顶盖与所述基板的阻焊层的高度之和；

其中，所述支撑墙覆盖在所述衬底上除所述凸块和所述金属电极之外的区域；

所述顶盖覆盖在所述支撑墙下方，并且开设焊接口使所述凸块暴露出来，以与所述互连结构连接。

2.如权利要求1所述的滤波器封装结构，其特征在于：

所述凸块贯穿所述支撑墙并且介入所述焊接口内。

3.如权利要求2所述的滤波器封装结构，其特征在于：

所述凸块利用底部金属化工艺形成金属层，以与所述互连结构连接。

4.如权利要求2所述的滤波器封装结构，其特征在于：

所述焊盘从所述阻焊层暴露出来，并与所述焊接口对齐；

所述互连结构位于所述焊接口内，并连接对应的所述凸块和所述焊盘。

5.一种权利要求1～4中任意一项所述滤波器封装结构的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

在基板上用于焊接裸芯片的焊盘上，形成具有预定高度的互连结构；

使凸块与顶盖上的焊接口对齐，以使所述互连结构进入焊接口，在基板上贴装预先制备的裸芯片，并且在顶盖与阻焊层之间保留间隙；

利用回流焊工艺，将凸块与焊盘通过熔融的互连结构连接，使顶盖与阻焊层之间的间隙消失；

进行塑封和裂片操作。

6.如权利要求5所述的滤波器封装结构的制备方法，其特征在于：

所述互连结构的高度是根据所述阻焊层与所述顶盖的高度之和以及所述焊盘的大小来确定，以保证阻焊层与顶盖接触。

7.如权利要求6所述的滤波器封装结构的制备方法，其特征在于通过如下步骤预先制备所述裸芯片：

在衬底上形成凸块以及支撑墙，使所述支撑墙环绕所述裸芯片的金属电极，并且将所述金属电极和所述凸块隔离；

在支撑墙上压合顶盖，使所述顶盖覆盖在所述支撑墙下方；

蚀刻所述顶盖，以形成焊接口，暴露出凸块。

8.如权利要求7所述的滤波器封装结构的制备方法，其特征在于还包括如下步骤：

在所述凸块上进行底部金属化工艺，形成金属层。

9.如权利要求8所述的滤波器封装结构的制备方法，其特征在于还包括如下步骤：

在衬底上形成凸块以及支撑墙的同时，在基板上贴装倒装器件。

10.一种电子产品，其特征在于其中包括权利要求1～4中任意一项所述的滤波器封装结构。

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