TW508851B - System and method for array processing of surface acoustic wave devices - Google Patents

Description

508851 _一 _案號 90112683 9/年^月从曰_修正 _ 五、發明說明（1) 本申請案主張2000年6月6曰申請之共同擁有之第 60/209692 號預先申請案（provisi〇nai appiica1：i〇n)為優 先權。 本發明一般是關於處理及封裝微電子元件的技術，尤 指有效率地封裝表面聲波裝置之系統及方法。 表面聲波（surface acoustic wave ; SAW)裝置係被 使用於RF寬頻及I F應用中，包括無線通訊及有線電視。因 為聲波在S A W裝置中的晶粒（d i e )表面上傳播，裝置的效能 可能受晶粒所曝露之環境所影響。為避免此種曝露，希望 可以封合S A W晶粒於密封包裝内。近年來，§ a W包裝係以陶 免‘造’並使用封合焊接’焊料回流（r e f 1 〇 w)，或玻璃溶 塊技術以金屬或陶瓷封合。 近來’在SAW技術的進步，尤其是無線通訊中的應 用’需要較小的S A W裝置’在許多年前，用於行動電話手 機中的SAW濾波器的長度超過1 2毫米是很平常的。這種裝 置現在（在許多狀況中）只有數個毫米長。SAW濾波的小型 變化很可能持續一段時間。 以中專到大的封裝’使用被機械固定於載具中的單獨 區隔（si ngu la ted)封裝的製造是可行的。晶粒附著，打線 及蓋附著皆可以習知技術自動化。然而，當封裝尺寸縮小 時，單獨區隔封裝及蓋的固定處理變得困難及沒有效率。 為加強這種小包裝的製造能力，SAW裝置製造商正在研發 處理每陣列包含許多（通常為3 0 0或更多）封裝之巨大陶究 陣列中的SAW封裝的技術。此陣列被用以當成晶粒附著及

508851 MM 五、發明說明（2) 形成與晶粒之 (flip chip) 列的技術已為 受到極大限制 由習知裝 使用附著到使 epoxy))之SAW 置杯陶瓷蓋於 該蓋的封合表 環氧化物。此 隙，以為後續 氧化物的使用 績盖之間的實 的本性於最後 酯在連續蓋之 酯封合技術本 經由封裝封合 一般而言 料封合平坦金 回流期間將小 技術的製造商 多數情況中， 於鈍器爐内回 料流發黏的特 置的結構 用隔離樹 封裝之杯 一熱的陣 面於被組 陣列被設 之單獨區 允許該等 體屏障或 處理前將 間形成芯 質上是不 處參入。 ’密封式 屬蓋。不 焊料蓋放 正以不連 焊料蓋從 流，而不 性常被用 電連接之基板（不管經由打線，覆晶技術 ，或其>它技術）。雖然附著及連接SAI晶粒陣 本技藝之人士所熟知，附著這些陣列的方法 明顯可知，一些SAW製造商目前是 醋吏用B級環氧化物（B-s taged 陶堯蓋。製造商可以藉由對準及放 列上之每個晶粒上而製造此產品。 裝到陣列上之前先被處理一層B級 計成具有一個位於複數蓋之間的空 隔（singulation)操作之用。B級環 蓋被相互接近地放置，而不需要連 對準器。熱的B級環氧化物的發黏 Ϊ等盍維持於定位，1協助預防樹 。不幸的是，這種樹 检封的，並允許氣體（尤其是水氣） 封合的SAW濾波器封裝通 幸的是，目前並無有效方法可有： ^及固定在陣列上。使^料封人 績的单獨區隔封裴及蓋來制" 外部被固定於單獨區隔封J:。在 需使用焊料流（solder f〗\上’亚 以幫助電子元件在回流的定焊 508851 1 號 90112683

、發明說明（3) 位。然而，SAW裝置對電極表面上的里質 的。來自錫流的殘留物可能在回流被捕市上敏感 裝之内’並可能分佈在SAW晶粒的活動表被二捉於封合的封 surface)。 J 勒衣面Uctlve 五 相對於單獨區隔封裝焊料封合，從 -陣列上的技術因為蓋的小尺寸，陣：：知料盍於 空隙’以及陣列的弧度而難以達到。㊉此的限制 裝置與陣列之間的完整性是困難：回：ΐ 觸…地與整個陣列: 为双手地離盖，亚防止盖之間的棟 減輕目前技術中所遭遇關於蓋固定及封裝封合的困J發明 本♦明係關於免許表面聲波裝置及其它微電1 陣列處理之系統及方法。本發明較佳實施例之方、去=件之 驟(:)形成一#導電材料之單一陣列，其具有才目對’：括―步 及弟二表面以及複數有間隔的凹洞從該第一表面延 一 陣列之中，每一該凹洞具有用以接收一SAW晶粒於其中至該 尺寸；（b)於每一該凹洞形鄰近該第一表面成一凹^ = 一凹處之寬度大於該凹洞並具有能接收一蓋於該凹"^母 尺寸；C c )提供從每一凹洞至該陣列之一表面之至少' ^ 電路控；（d)插入一 S A w晶粒於複數凹洞中之每一 ω ‘ 中，於插入之後每一saw晶粒具有電連接至對應之凹〜 部之該導電路徑之導電裝置；（e)封合一蓋於每—已=内 之SAW晶粒上之凹處内；以及之後（f )沿二相鄰凹洞之入 分離線分離該陣列為個別的SAW裝置。 間之

第7頁 9/ ^S_90U268^ 曰 修正 五、發明說明（4) 本發明之另一重要實施例 維持相鄰凹洞之間的間隔。此。於能夠於該分離步驟之後 之蓋及該第一表面而達成。11可由施加膠帶裝置於該封合 本發明亦提供依據上述 裝置。該裝置由一組件所形凌所製造之表面聲波（SAW) 之凹處之一非導電材料之單一陳包括具有凹洞及如上所述 插入複數凹洞之每一凹洞中，P列’並具有一SAW晶粒被 伸至該陣列之表面之導電路押且與從相對之凹洞之内部延 入之SAW晶粒之上之每一凹處傻内1接觸。於封合一蓋於被插 別的SAW裝置。 & 之後’該陣列被分離為個 本發明整體之目的在提佴一 至封裝内時，允許一陣列形式種盖固定技術，當被結合 封合，而依然提供後續單獨‘離$: JSAW封裝之密閉的 隙。該封裝最好是以焊料封合，之封凌位置之間的間 使用。言玄凹處&牆於處理^包U f它的密合劑也可被 流期間在蓋之間的橋接。較佳者=二盍，亚防止焊料於回 相同。較佳者，該凹處係該封梦省^處之厚度與該等蓋 究，，圖框（picture irame)，，於一\ 一正體部份並提供一陶 脫似0ff—llne)，自動定位機械，被精確地放 置於母-封裝位置上，而不需要外部的固定裝二搰s也放 為封合該等蓋，一自由浮動重量之陣列或一平 置於陣列中蓋之頂部，且該組件被放置於鈍氣爐内以為後 繽之回流。”圖框（picture frame)”凹處本質的固定能 力’結合輕微開展之陣列佈局，允許小腳印，陣列形式之

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五、發明說明（5) 隔離。 以及焊 ，樹酯封 破螭 陶莞SAW封裝之焊料封合，而提 碩間隙，以為後續藉由將相鄰凹洞切成小'^置。之間適合 該焊料封合技術可使用烊料處理，焊粗^單獨 料表現材料或陶瓷蓋。而烊料封合係選擇：：覆， 合及玻璃熔塊封合也可被使用。封合媒方法 或焊料）可為蓋之一整體部份，封裝陣列之，破螭， 或在組件之前被施加至該封裝或蓋。 正體部份， 圖式簡要說明 部份之立體及 第一圖係本發明方法所使用之組件之 部份切面圖。 第二圖係典型的f 1 ; n p k ^ 線之立體圖。 chU表面聲波（SAW)晶粒之球打 & &第二圖係本發明組件之一部份之截面圖，接續在沿分 離線將陣列分離為個別的A W壯 間的間隔因而被=AW之時，且二個別陣列之 第四圖係依據本發明之被封裂之表面聲波裝置之立體 圖。 第五及/、圖係本發明組仵使用之蓋之第一焊料結構圖 之底視及侧視圖。 第七及八圖係本發明組件使用之蓋之第二焊料結構圖 之底視及側視圖。 依據本發明之袅而辣、必# π ^ Α Μ 衣面耳波裝置之陣列處理系統及方法將 麥照笫一至四而為描述。 於第一圖中，竇, 貝見本方法之組件以參考編號丨0表示。

第9頁 508851 修正

_案號 90112681 五、發明說明（6) 組件10包括一陣列形成於具有上表 體1 2。该陣列包括複數凹洞丨8，每—凹 无 至陶瓷體1 2之中到凹洞底部2 〇。 延伸 盥镇-本而Ί R夕叫—上 此結構’在凹洞底部20 存在小尺寸的陶变體12(註明於第三圖 該組件組有至少二導電路徑從每一凹 至陶莞體12之表面。如第一至四圖所*， ：：： 位於凹洞18底部20之導體層22,24所提供，該一二導電路斤由 分別電連接至穿過陶竞體12而延伸並終止於沿第二表面％ 之個別的接觸點32,36的導電通道30,34。導電通道34也延 伸接觸於一重疊區域28之中，並與蓋焊料63接觸，如第三 圖所示，並將於以下描述更多細節。 斤依據本啦明，一盍對準凹處2 6形成於每一凹洞1 8鄰近 第一表面14之處，每一凹處26的寬度及長度大於相對應的 凹洞1 8 ’並具有可以接收一蓋6 〇於該凹處内之尺寸。凹處 26因此於盍16被放置於凹處内之後定義出與蓋16之下表面 之焊料6 3接觸之一重疊區域2 8，如第三圖所示。 現在參照第二圖，第二圖表示一典型的表面聲波 (SAW)晶粒40被形成於一壓電體42中，壓電體42具有一上 表面44，於該上表面上分佈一第一組叉合電極4 6及相關的 封合點4 8以及一第二組叉合電極5 〇及相關的封合點5 2。如 第三圖所示，在製程中，SAW晶粒40以典型的覆晶技術的 設置’在凹洞18内以封合點48, 5 2分別與導電層22, 24接觸 而被定位。熟悉本技藝之人士將很容易由以下的討論了解

第10頁 508851 案號 90112683 五、發明說明（7) 到’第三圖之截面圖表示在打線之後的組件，以便在組件 1 0為單獨元件的分離及測試而被倒轉之前將SAW晶粒40定 位。 再參照第一圖，在SAW晶粒40被放置在凹洞18之中以 後，蓋60隨後被放置在凹洞18之上，於該蓋對準凹處26之 中，並與重豐區域2 8接觸。較佳者，此步驟可使用自動設 備達成。 一，在參照第五至八圖，圖中表示適合蓋6〇之焊料結構 之二實施例。於第五，六圖中，焊料封合處63被限制在底 部表面64之週邊區域，並對應重疊區域28(第一圖）。於第 七及八圖的結構中，焊料封合處65被處理為蓋6〇之全部底 表面64之上的一連續層。第五及六圖之實施例在第三圖之 戴面圖中被描述。在製程中，在於鈍氣中被加熱以促使焊 料封合處63流動之時，蓋60使用自由浮動重量或放置於陣 列中之蓋上方之一平板而被固持於個別的蓋對準凹處26。 在以上所討論之回流步驟之後，在個別的s Aw裴置沿 分離線7 0，7 2被分離期間，施加維持陣列完整性之手段至 陶瓷體1 2之底表面。於較佳實施例中，該手段包括跨越第 一表面14及蓋60之頂部表面62之膠帶74。較佳者，該陣列 經由沿分離線70, 7 2切成小塊或其它適合的分離技術X而被 單獨區隔（亦即，進入個別的元件階段）。之後，膠帶74被 移開以允許單獨的SAW裝置1〇〇的進一步處理。 ▼ ? 如第四圖所示，最終產生的SAW裝置100包括陶竟體12 的一部份以及其相關的上表面及下表面丨4，丨6及由各別的

508851 ___案號 90112683_9/ 年夕月 ¥ 曰__ 五、發明說明（8) ‘ 分離線70, 71所形成之側表面71，73。蓋60被緊密地封合於 蓋對準凹處2 6之内。對本技藝之人士而言，很明顯地，本 案SAW裝置相較於習之裝置能有相當的小型化能力。 本發明描述至此結束。對熟悉本技藝之人士而言，在 不脫離本發明精神及範圍的情況下本發明可有多種的修 改。例如，雖然本說明書所描述的是陶瓷陣列，其它材料 也可能適用為陣列材料。同樣地，其它適合的裝置也可被 用以達成對準凹處的目的。

第12頁 508851 案號 90112683 97年^月 ¥曰 修正 圖式簡單說明 10 組 件 12 陶 瓷 體 14 44 ·· 上 表 面 16 下 表 面 18 凹 洞 20 凹 洞 底 部 22 24 • 導 體 層 26 凹 處 28 重 疊 區 域 30 ‘34 • 導 電 通 道 32、 ‘36 • 接 觸 點 40 SAW晶粒 42 壓 電 體 46 第 - 組 叉 合 電 極 48， 、52 ·· 封 合 點 50 第 二 組 叉 合 電 極 60 蓋 63 焊 料 64 底 部 表 面 65 焊 料 封 合 處 70 、72 二 分 離 線 71 、73 二 侧 表 面 74 :膠 帶 100 ：SAW 裝 置

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Claims (1)

1. 508851 修正 案號 90112683 六、申請專利範圍 1. 一種個別表面聲波（SAW)裝置之製造方法，該方法包括 步驟： 形成一材料 以及複數有間 每一該凹洞具 第一表 一蓋於 從每一 並接觸 ，於插 之該導 一蓋於 之單一陣列，其具有相對的第一及第二表面 隔的凹洞從該第一表面延伸至該陣列之中， 有用以接收一SAW晶粒於其中之尺寸； 從該 能接收 提供 插入 洞之中 洞内部 封合 後 沿二 置。 2.如申 間，藉 相鄰凹 3 ·如申 步驟： 面於每一該凹洞形成一凹處，每一凹處具有 該凹處中之尺寸； 凹洞至該陣列之一表面之至少二導電路徑； 一 S A W晶粒正面向下於複數凹洞中之每一凹 入之後每一SAW晶粒具有電連接至對應之凹 電路徑之導電裝置； 每一已插入之SAW晶粒上之凹處内；以及之 相鄰凹洞之間之分離線分離該陣列為個別的SAW裝 請專利第1項之方法，更包括，於該分離步驟期 由施加膠帶裝置於該封合之蓋及該第一表面以維持 洞之間的間隔的步驟。 請專利範圍第1項之方法，其中該蓋封合步驟包括 放置一蓋於每一凹洞之上； 放置一封合材料於每一蓋之週圍；以及之後 處理該封裝陣列-蓋組合以便以該封合材料將每一蓋封 合

   第14頁 508851 _案號90112683_W年7月 0曰 修正_ 六、申請專利範圍 4.如申請專利範圍第3項之方法，其中該處理步驟包括加 熱該封裝陣列-蓋組合以完成蓋之封合。 5 ·如申請專利範圍第4項之方法，其中該封合材料包括一 焊料。 6. 如申請專利範圍第3項之方法，其中該處理步驟包括固 化（curing)封合材料之步驟。 7. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該封合材料包括一 樹醋。 8. 如申請專利範圍第1項之方法，更包括步驟：

   於該分離步驟之前放置一連續膠帶跨越該第一表面及該 封合的蓋； 於維持跨越該第一表面之膠帶之連續性時，從該第二表 面進行該分離步驟； 從該膠帶移除該個別的SAW裝置。 9. 如申請專利範圍第1項之方法，更包括從一非導電材料 形成該單一陣列之步驟。 1 0.如申請專利範圍第9項之方法，其中該單一陣列包括一 陶瓷。

   11. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該蓋封合步驟包 括從一周圍環境密合地封合該凹洞之步驟。 12. —種製造個別表面聲波（SAW)裝置之組合，包括： 一非導電材料之單一陣列，其具有相對的第一及第二表 面以及複數有間隔的凹洞從該第一表面延伸至該陣列之 中，複數凹洞具有一SAW晶粒被插入其中；

   第15頁 508851 _案號90112683_夕/年々月#日 修正__ 六、申請專利範圍 一凹處位於每一該凹洞從該第一表面延伸，每一凹處具 有能接收一蓋於該凹處中之尺寸； 裝置，提供從每一凹洞内之該SAW晶粒至該陣列之一外 表面之至少二導電路徑； 一蓋封合於一被插入之S A W晶粒及對應之凹洞之上之每 一凹處内；以及 其中該陣列可被沿二相鄰凹洞之間之分離線分離為個別 的SAW裝置。

   1 3 ·如申請專利範圍第1 2項之組合，其中每一凹處的尺寸 大於相對的凹洞，以便形成一重疊區域，且其中被封合於 該凹處内之蓋與該重疊區域接合。

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