CN213693650U

CN213693650U - 一种csp封装的声表面波谐振器陶瓷基板

Info

Publication number: CN213693650U
Application number: CN202022027000.4U
Authority: CN
Inventors: 黄聪; 叶沈宏; 童建喜; 何利松; 赵辉
Original assignee: Jiaxing Glead Electronics Co ltd
Current assignee: Jiaxing Glead Electronics Co ltd
Priority date: 2020-09-16
Filing date: 2020-09-16
Publication date: 2021-07-13
Anticipated expiration: 2030-09-16

Abstract

本实用新型涉及一种CSP封装的声表面波谐振器陶瓷基板，包括陶瓷层、埋植在陶瓷层中的导电通孔柱、设置在陶瓷层上表面的功能性焊盘、设置在陶瓷层下表面的贴片焊盘；功能性焊盘包括通孔连接区和倒装焊区，导电通孔柱与功能性焊盘相连接形成通孔连接区；通孔连接区与倒装焊区不相交。本实用新型通过使功能性焊盘的通孔连接区与倒装焊区的分离，减小了因导电通孔柱凹凸对倒装焊区形貌起伏的影响，解决了倒装焊过程中芯片金凸点高度不一、虚焊、可靠性不高等问题，从而提高了芯片封装的良品率和封装效率。

Description

一种CSP封装的声表面波谐振器陶瓷基板

技术领域

本实用新型涉及电子元器件封装基板领域，尤其涉及一种CSP封装的声表面波谐振器的陶瓷基板。

背景技术

声表面波谐振器产品，广泛应用于电视系统，卫星通讯、移动系统、无线传呼及报警系统等领域，尤其是定时器、遥控器等产品。高频无线电遥控，具有传输距离远、抗干扰能力强等优点，应用声表面波谐振器后，体积小、重量轻、性能稳定可靠。

一般地，声表面波谐振器的封装具有以下要求：(1)器件有源表面必须有一定空间；(2)衬底和封装材料必须有良好的热匹配；(3)防止湿气浸入和微粒玷污。

声表面波谐振器的封装工艺技术，从气密金属封装技术(通过焊线来连接外接端子和芯片)，发展到SMD陶瓷封装(采用表面贴装技术)。近年来，为适应集成电路的小型化发展，开发1mm以下厚度、芯片封装面积占封装体面积大于80％、无焊线的CSP(Chip ScalePackage)封装工艺。当前业界已有70％的SAW产品开始采用金球倒装、热压超声倒装，实现芯片与基板的倒装互连。具体地，芯片倒装互连技术是指，在芯片焊盘上植上金球凸点，然后将芯片倒扣于基板，实现与基板间的连接，金球凸点连接比引线键合连线短，提高了信号传输速度，同时可靠性也大大提高。

声表面波谐振器芯片与陶瓷基板倒装焊接的可靠性是封装工艺的关键指标。在工程应用中，声表面波谐振器芯片焊接时，易出现脱落、虚焊、可靠性不高等问题，究其原因，陶瓷基板的倒装焊盘的平整度差呈现强关联关系。

由于此类陶瓷基板，多采用HTCC(高温共烧陶瓷)或LTCC(低温共烧陶瓷)技术来制作，陶瓷基板中的陶瓷基体与通孔金属浆料属异质材料，在共烧的过程中，陶瓷基体与通孔金属浆料不可避免存在收缩差异的问题，导致在导电通孔柱的两端的容易出现“露头”或“内缩”的现象。导电通孔柱与功能性焊盘连接并形成的通孔连接区，呈现出或凸起或凹陷的形貌。如果倒装焊区设置在平整度较差的通孔连接区，那么在倒装焊时芯片上的金凸点落点之间必然存在高度差，引起金球键合强度不一、虚焊的风险，直接降低封装后器件的可靠性。

授权公告号为CN207283513的专利文件公开了一种陶瓷CSP封装基板的结构，其功能性焊盘上倒装焊区与通孔连接区域是重叠在一起的，金属导电通孔柱在与陶瓷基体共烧过程中极易因收缩不均导致的凹凸起伏，直接对倒装焊区的平整度产生了影响，导致了封装后器件的低可靠性。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种CSP封装的声表面波谐振器陶瓷基板，该结构设计合理，确保了CSP封装的可靠性。

为了实现上述实用新型的的，本实用新型采用以下技术方案：

一种CSP封装的声表面波谐振器陶瓷基板，包括陶瓷层、埋植在陶瓷层中的导电通孔柱、设置在所述陶瓷层上表面的功能性焊盘以及设置在所述陶瓷层下表面的贴片焊盘；所述功能性焊盘包括通孔连接区和倒装焊区，所述通孔连接区由导电通孔柱与所述功能性焊盘相连接形成；所述通孔连接区与所述倒装焊区不相交。

上述陶瓷基板，主要通过多层共烧陶瓷技术来制作，即将陶瓷粉制成厚度精确而且致密的生瓷带，再在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制出所需要的电路图形，然后叠压在一起，在合适的温度下使金属和陶瓷致密地烧结，制成三维电路网络的无源集成组件，也可制成内置无源元件的三维电路基板。多层共烧陶瓷技术可以是低温共烧陶瓷技术(LTCC)，也可以是高温陶瓷技术(HTCC)。

上述陶瓷基板的陶瓷层为绝缘陶瓷材料。上述埋植在陶瓷层中的导电通孔柱以银、钨、钼或锰等金属为主要成分，用以实现不同陶瓷层的电气连通。上述功能性焊盘，是指与声表面波芯片的信号输入或输出脚位相连接的焊盘，上述通孔连接区是指功能性焊盘上与导电通孔柱相连接的区域，上述倒装焊区是指功能性焊盘上与倒装焊金凸点焊接的区域。

上述导电通孔柱与功能性焊盘的通孔连接区相连接。若通孔连接区与倒装焊区重合，这种或凸起或凹陷的形貌对芯片倒装时金球凸点与基板结合具有不良影响，影响倒装焊过程中芯片金凸点落料高度的一致性，具体表现为金凸点形变量不一、虚焊、可靠性不高等问题。

作为优选方案，所述功能性焊盘的通孔连接区的边缘与倒装焊区的边缘之间的最小间距大于等于20um。增大通孔连接区与倒装焊区的间距，可以进一步减小通孔连接区平整度问题对倒装焊区的影响。

作为优选方案，所述埋植在陶瓷层中的导电通孔柱为多段，且纵向相邻的导电通孔柱之间错位设置。导电通孔柱之间相对错位设置，有利于减小在末端容易出现“露头”或“内缩”的现象的累加效应。

作为优选方案，所述陶瓷层中纵向相邻的导电通孔柱之间的错位间距与导电通孔柱直径的比值为1/4～3/4。这样既保证了相邻导电通孔柱之间的连通性，又可以起到减小在导电通孔柱末端的“露头”或“内缩”的累加效应。

作为优选方案，所述导电通孔柱的长度为40um～300um。

作为优选方案，所述导电通孔柱的材质为金属钨、钼、锰、镍、银、钯或铜中的至少一种。

作为优选方案，所述陶瓷层的材质为低温烧结陶瓷材料，所述导电通孔柱的材质为银或钯中的至少一种。低温烧结陶瓷材料的烧结温度一般在是800℃-1000度，用银浆或银钯混合浆，在共烧结过程中陶瓷层与导电通孔柱能烧结致密，较好地结合，收缩匹配良好，有效减小了导电通孔柱的“露头”或“内缩”现象。

作为优选方案，所述陶瓷层的材质为高温烧结陶瓷材料，所述导电通孔柱的材质为钨、钼或锰中的至少一种。高温烧结陶瓷材料的烧结温度一般在是1400℃-1650℃，用钨浆或钼浆或钨钼混合浆或钼锰混合浆，在共烧结过程中陶瓷层与导电通孔柱能烧结致密，较好地结合，收缩匹配良好，有效减小了导电通孔柱的“露头”或“内缩”现象。

本实用新型通过使功能性焊盘的通孔连接区与倒装焊区的分离，减小了因导电通孔柱凹凸对倒装焊区形貌起伏的影响，解决了倒装焊过程中芯片金凸点键合程度不一、虚焊、可靠性不高等问题，从而提高了声表面波谐振器芯片CSP封装的良品率和封装效率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本实用新型声表面波谐振器陶瓷基板的三维结构示意图；

图2为实施例一的声表面波谐振器陶瓷基板的剖面示意图；

图3为实施例二的声表面波谐振器陶瓷基板的剖面示意图；

图4为实施例三的声表面波谐振器陶瓷基板的剖面示意图；

图5为实施例四的声表面波谐振器陶瓷基板的剖面示意图；

图6为实施例五的声表面波谐振器陶瓷基板的剖面示意图。

图中的附图标记为：100、陶瓷层；200、导电通孔柱；300、功能性焊盘；400、贴片焊盘；201、导电通孔柱段A；202、导电通孔柱段B；203、导电通孔柱段C；204、导电通孔柱段D；205、导电通孔柱段E；206、导电通孔柱段F；211、导电通孔柱段G；212、导电通孔柱段H；301、通孔连接区；302、倒装焊区。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、部件和/或它们的组合。

此外，在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明：

实施例1

本实施例的声表面波谐振器陶瓷基板如下。

1、制作工艺。将高温烧结陶瓷材料流延成型成生坯，经过激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制出所需要的电路图形，然后叠压在一起，使钼锰金属浆料和高温烧结陶瓷生坯在1400-1500度温度下高温共烧，制成三维电路网络的声表面波谐振器陶瓷基板。

2、内部结构。陶瓷基板包括：厚度250um的陶瓷层100、埋植在陶瓷层中的导电通孔柱200、设置在陶瓷层上表面的功能性焊盘300、设置在陶瓷层下表面的贴片焊盘400。其中，功能性焊盘300包括通孔连接区301和倒装焊区302；通孔连接区301的直径为90um，倒装焊区302的直径为80um。通孔连接区301与倒装焊区302是相切的。所述导电通孔柱200一端与功能性焊盘300连接，另一端与贴片焊盘400连接。所述导电通孔柱200有4个，每个导电通孔柱200为两段，包括导电通孔柱段A201和导电通孔柱段B202，且长度均为125um，直径均为90um。导电通孔柱段A201和导电通孔柱段B202在径向相互错位设置，且错位间距是40um。

实施例2

本实施例的声表面波谐振器陶瓷基板如下。

1、制作工艺。通过高温陶瓷材料流延成型成生坯，经过激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制出所需要的电路图形，然后叠压在一起，使金属钨钼混合浆料和高温烧结陶瓷生坯在1550度～1600度温度下高温共烧，制成三维电路网络的声表面波谐振器陶瓷基板。

2、内部结构。陶瓷基板包括：厚度为350um的陶瓷层100、埋植在陶瓷层100中的导电通孔柱200、设置在陶瓷层上表面的功能性焊盘300、设置在陶瓷层下表面的贴片焊盘400。其中，功能性焊盘300包括通孔连接区301和倒装焊区302；通孔连接区301的直径为80um，倒装焊区302的直径为80um。通孔连接区301边缘和倒装焊区302的边缘之间的最小间距为40um。所述导电通孔柱200一端与功能性焊盘300连接，另一端与贴片焊盘400连接。所述导电通孔柱200有4个，每个导电通孔柱200均为两段，包括长度为280um的导电通孔柱段A201和长度为80um的导电通孔柱段B202，导电通孔柱段A201和导电通孔柱段B202的直径均为80um，导电通孔柱段A201和导电通孔柱段B202在径向相互错位设置，且错位间距是20um。

实施例3

本实施例的声表面波谐振器陶瓷基板如下。

1、制作工艺。通过低温陶瓷材料流延成型成生坯，经过激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制出所需要的电路图形，然后叠压在一起，使金属银浆料和低温烧结陶瓷生坯在800度～900度温度下低温共烧，制成三维电路网络的声表面波谐振器陶瓷基板。

2、内部结构。陶瓷基板包括：厚度为320um的陶瓷层100、埋植在陶瓷层100中的导电通孔柱200、设置在陶瓷层上表面的功能性焊盘300、设置在陶瓷层下表面的贴片焊盘400。其中，功能性焊盘300包括通孔连接区301和倒装焊区302；通孔连接区301的直径为70um，倒装焊区302的直径为100um。通孔连接区301边缘和倒装焊区302的边缘之间的最小间距为50um。

所述导电通孔柱200一端与功能性焊盘300连接，另一端与贴片焊盘400连接。所述导电通孔柱200有4个，每个导电通孔柱200为四段，包括长度均为80um、直径均为70um的导电通孔柱段A201、导电通孔柱段B202，导电通孔柱段C203、导电通孔柱段D204；所述导电通孔柱段A201、导电通孔柱段B202，导电通孔柱段C203、导电通孔柱段D204在径向相互错位设置，且错位间距是35um。

导电通孔柱段A201、导电通孔柱段B202，导电通孔柱段C203、导电通孔柱段D204的错位方式较多，方式1，采用导电通孔柱段A201、导电通孔柱段C203对齐，同时导电通孔柱段B202，导电通孔柱段D204也对齐的方式；方式二，采用只将导电通孔柱段A201、导电通孔柱段C203对齐，或者只将导电通孔柱段B202，导电通孔柱段D204对齐的方式。

本实施例中的4个导电通孔柱中2个导电通孔柱采用方式一的设置方式，另外两个采用方式二的设置方式。

实施例4

本实施例的声表面波谐振器陶瓷基板如下。

1、制作工艺。通过高温陶瓷材料流延成型成生坯，经过激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制出所需要的电路图形，然后叠压在一起，使金属钨浆料和高温烧结陶瓷生坯在1550度～1650度温度下高温共烧，制成三维电路网络的声表面波谐振器陶瓷基板。

2、内部结构。陶瓷基板包括：厚度为320um的陶瓷层100、埋植在陶瓷层100中的导电通孔柱200、设置在陶瓷层上表面的功能性焊盘300、设置在陶瓷层下表面的贴片焊盘400。其中，功能性焊盘300包括通孔连接区301和倒装焊区302；通孔连接区301的直径为70um，倒装焊区302的直径为100um。通孔连接区301边缘和倒装焊区302的边缘之间的最小间距为20um。

所述导电通孔柱200一端与功能性焊盘300连接，另一端与贴片焊盘400连接。所述导电通孔柱200有4个，

其中2个导电通孔柱200为四段，包括长度均为80um、直径均为80um的导电通孔柱段A201、导电通孔柱段B202，导电通孔柱段C203、导电通孔柱段D204；所述导电通孔柱段A201、导电通孔柱段B202，导电通孔柱段C203、导电通孔柱段D204在径向相互错位设置，且错位间距是60um。

另外2个导电通孔柱200为两段，包括长度、直径均为80um的导电通孔柱段H212，以及长度为240um，直径为80um的导电通孔柱段G211，导电通孔柱段G211和导电通孔柱段H212在径向相互错位设置，且错位间距是60um。

本实施例中的2个导电通孔柱采用如实施例3中所述的方式二的设置方式布置。

实施例5

本实施例的声表面波谐振器陶瓷基板如下。

2、内部结构。陶瓷基板包括：厚度为300um的陶瓷层100、埋植在陶瓷层100中的导电通孔柱200、设置在陶瓷层上表面的功能性焊盘300、设置在陶瓷层下表面的贴片焊盘400。其中，功能性焊盘300包括通孔连接区301和倒装焊区302；通孔连接区301的直径为70um，倒装焊区302的直径为100um。通孔连接区301边缘和倒装焊区302的边缘之间的最小间距为20um。

每个导电通孔柱200均为六段，包括长度均为50um、直径均为50um的导电通孔柱段A201、导电通孔柱段B202、导电通孔柱段C203、导电通孔柱段D204、导电通孔柱段D205、导电通孔柱段E206；所述导电通孔柱段A201、导电通孔柱段B202，导电通孔柱段C203、导电通孔柱段D204、导电通孔柱段D205、导电通孔柱段E206在径向相互错位设置，且错位间距是30um。

实施例1至5的声表面波谐振器陶瓷基板的测试结果见表1。

表1

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，凡是依据本实用新型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，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims

1.一种CSP封装的声表面波谐振器陶瓷基板，包括陶瓷层(100)、埋植在陶瓷层(100)中的导电通孔柱(200)、设置在所述陶瓷层(100)上表面的功能性焊盘(300)以及设置在所述陶瓷层下表面的贴片焊盘(400)；所述功能性焊盘(300)包括通孔连接区(301)和倒装焊区(302)，所述通孔连接区(301)由导电通孔柱(200)与所述功能性焊盘(300)相连接形成；其特征在于，所述通孔连接区(301)与所述倒装焊区(302)不相交。

2.根据权利要求1所述的一种CSP封装的声表面波谐振器陶瓷基板，其特征在于，所述功能性焊盘(300)的通孔连接区(301)的边缘与倒装焊区(302)的边缘之间的最小间距大于等于20um。

3.根据权利要求1所述的一种CSP封装的声表面波谐振器陶瓷基板，其特征在于，所述埋植在陶瓷层(100)中的导电通孔柱(200)为多段，且纵向相邻的导电通孔柱(200)之间错位设置。

4.根据权利要求3所述的一种CSP封装的声表面波谐振器陶瓷基板，其特征在于，所述陶瓷层(100)中纵向相邻的导电通孔柱(200)之间的错位间距与导电通孔柱(200)直径的比值为1/4～3/4。

5.根据权利要求1所述的一种CSP封装的声表面波谐振器陶瓷基板，其特征在于，所述导电通孔柱(200)的长度为40um～300um。

6.根据权利要求1所述的一种CSP封装的声表面波谐振器陶瓷基板，其特征在于，所述导电通孔柱(200)的材质为金属钨、钼、锰、镍、银、钯或铜。

7.根据权利要求6所述的一种CSP封装的声表面波谐振器陶瓷基板，其特征在于，所述陶瓷层(100)的材质为低温烧结陶瓷材料，所述导电通孔柱(200)的材质为银或钯。

8.根据权利要求6所述的一种CSP封装的声表面波谐振器陶瓷基板，其特征在于，所述陶瓷层(100)的材质为高温烧结陶瓷材料，所述导电通孔柱(200)的材质为钨、钼或锰。