CN106505967A - Saw滤波器的封装结构及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种SAW滤波器的封装结构,包括基体,在基体中设有连通基体正面和背面的通孔,在基体正面表面、背面表面,以及通孔侧壁覆盖有绝缘层;在基体正面的绝缘层上覆盖压电材料;在基体正面和背面对应通孔的部位分别设有正面引出电极和背面引出电极;正面引出电极和背面引出电极通过通孔内的金属导电结构连接;正面引出电极位于压电材料表面,背面引出电极位于基体背面的绝缘层表面;正面引出电极以及正面引出电极外侧的SAW滤波器边缘被粘胶覆盖;盖板压在粘胶之上;盖板与基体正面的压电材料之间具有空腔;空腔中的压电材料表面设有换能器电极;在背面钝化层上对应背面引出电极的部分位置开口制作焊球引出电极;该封装结构成本低、可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及声表面波器件的封装结构,尤其是一种SAW滤波器的封装结构统。
背景技术
SAW即声表面波器件,随着滤波器封装技术的日益发展,声表面波滤波器(SAW滤波器)也向着高性能、体积小、重量轻、成本低的方向快速发展。同时因声表面波滤波器产品性能和设计功能需求,需要保证滤波芯片功能区域不能接触任何物质,即空腔结构设计。
目前主要的封装技术还是用引线键合的陶瓷、金属、塑料封装形式,现有的这类声表面波滤波器封装结构存在以下缺点:
1、表面密封盖成本较高;
2、产品的可靠性对基板及密封盖平整度要求严苛,容易引起失效。
3、器件安装的准确性、信号导线的影响、焊接的角度等这一系列的不确定性便造成了器件性能的不一致性,甚至对声表面波滤波器造成破坏。
比如发明专利201510497602.7公开了一种声表面波滤波器的免匹配封装,包括PCB或者LTCC底座以及底座上面设有声表面波滤波器。这类发明都是基于单颗滤波器独立完成芯片封装,同时因为不可避免使用了底座,这导致了整个封装体积的增加,同时大批量生产中可能存在的滤波器性能波动的潜在影响。
发明内容
针对现有技术中存在的不足,本发明提供一种体积小、成本低、可靠性高的SAW滤波器的封装结构,以及晶圆级SAW滤波器的封装结构的制作方法;本发明采用的技术方案是:
一种SAW滤波器的封装结构,包括基体,在基体中设有连通基体正面和背面的通孔,在基体正面表面、背面表面,以及通孔侧壁覆盖有绝缘层;
在基体正面的绝缘层上覆盖一层压电材料;在基体的正面和背面对应通孔的部位分别设有正面引出电极和背面引出电极;
正面引出电极和背面引出电极通过通孔内的金属导电结构连接;正面引出电极位于压电材料表面,背面引出电极位于基体背面的绝缘层表面;正面引出电极以及正面引出电极外侧的SAW滤波器边缘被粘胶覆盖;盖板压在粘胶之上;盖板与基体正面的压电材料之间具有空腔;
空腔中的压电材料表面设有换能器电极;各换能器电极与其同一侧的正面引出电极电连接;
基体背面的绝缘层表面还覆盖一背面钝化层,背面钝化层覆盖背面引出电极;在背面钝化层上对应背面引出电极的部分位置开口,制作焊球引出电极。
进一步地,金属导电结构为通孔内填充的实心金属柱。
进一步地,金属导电结构为通孔侧壁上的空心金属柱。
进一步地,盖板材料为玻璃、陶瓷、硅或者金属材料。
进一步地,金属导电结构材料为铜,镍,锡,银或金属合金。
进一步地,换能器电极为叉指电极。
本发明还提出一种SAW滤波器的封装结构的制作方法,包括以下步骤:
步骤S1,提供晶圆作为基体,先在基体正面沉积绝缘层,然后在基体正面的绝缘层上沉积压电材料;接着在压电材料上制作正面引出电极和换能器电极;
步骤S2,然后采用粘胶将正面引出电极覆盖,各处的粘胶厚度一致;粘胶需延伸至正面引出电极外侧的SAW滤波器区域边缘;
将盖板键合至基体正面,盖板压在粘胶之上;盖板与基体正面的压电材料之间形成空腔;换能器电极位于空腔中的压电材料表面;将基体从背面减薄至所需厚度;
步骤S3,在正面引出电极下方从基体的背面向正面刻蚀通孔,通孔一直通到正面引出电极的金属;
步骤S4,将通孔侧壁和基体背面沉积绝缘层和种子层,然后电镀金属,形成通孔内的金属导电结构和基体背面连接金属导电结构的背面引出电极;
步骤S5,在基体背面制作覆盖背面引出电极的背面钝化层,并在背面钝化层上对应背面引出电极的部分位置开口,制作焊球引出电极;
步骤S6,最后将晶圆基体切割成单个SAW滤波器;切割时,保持正面引出电极外侧的SAW滤波器边缘被粘胶覆盖;
进一步地,正面引出电极和换能器电极采用电镀、或溅射、或印刷工艺制作。
本发明的优点在于:实现了体积小、成本低的声表面波滤波器的封装结构,最终产品安全可靠;解决了现有传统封装结构体积大、工艺复杂同时性价比低的问题,同时因为采用了晶圆级封装工艺,使产品的每个部分都保持了质量的一致性,这也解决了封装可靠性低、单个成本高等问题。
附图说明
图1为本发明的基体正面绝缘层、压电材料、正面引出电极制作示意图。
图2为本发明的盖板与基体键合示意图。
图3为本发明的从基体背面刻蚀通孔示意图。
图4为本发明的电镀形成通孔内的金属导电结构和背面引出电极示意图。
图5为本发明的封装结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
SAW滤波器的封装结构,如图5所示,包括基体1,在基体1中设有连通基体正面和背面的通孔2,在基体1正面表面、背面表面,以及通孔2内表面覆盖有绝缘层3;
在基体1中设有连通基体正面和背面的通孔2,在基体1正面表面、背面表面,以及通孔2侧壁覆盖有绝缘层3;
在基体1正面的绝缘层3上覆盖一层压电材料4;在基体1的正面和背面对应通孔2的部位分别设有正面引出电极51和背面引出电极6;正面引出电极51和背面引出电极6通过通孔2内的金属导电结构7连接;正面引出电极51位于压电材料4表面,背面引出电极6位于基体背面的绝缘层表面;正面引出电极51以及正面引出电极51外侧的SAW滤波器边缘被粘胶8覆盖;盖板9压在粘胶8之上;盖板9与基体正面的压电材料4之间具有空腔10;
空腔10中的压电材料4表面设有换能器电极52;各换能器电极52与其同一侧的正面引出电极51电连接;
基体1背面的绝缘层表面还覆盖一背面钝化层11,背面钝化层11覆盖背面引出电极6;在背面钝化层11上对应背面引出电极6的部分位置开口,制作焊球12引出电极。
上述金属导电结构7可以是通孔2内填充的实心金属柱,或者是通孔2侧壁上的空心金属柱。
盖板9材料可以为玻璃、陶瓷、硅或者金属材料。
金属导电结构7材料可以是铜,镍,锡,银,金或其他金属以及金属合金。
本发明提出了此种SAW滤波器的封装结构的制作方法,包括以下步骤:
步骤S1,如图1所示,提供晶圆作为基体1,先在基体1正面沉积绝缘层3,然后在基体1正面的绝缘层3上沉积压电材料4;接着在压电材料4上制作正面引出电极51和换能器电极52;
此步骤中,晶圆的材料可以是硅或金刚石;绝缘层3的材料为二氧化硅;正面引出电极51和换能器电极52采用电镀、或溅射、或印刷工艺制作;基体1正面的绝缘层3既起到压电材料4与基体1的绝缘作用,也增强了压电材料的粘附性。
换能器电极52通常为叉指电极;
步骤S2,如图2所示,然后采用粘胶8将正面引出电极51覆盖,各处的粘胶8厚度一致;粘胶8需延伸至正面引出电极51外侧的SAW滤波器区域边缘;
将盖板9键合至基体1正面,盖板9压在粘胶8之上;盖板9与基体1正面的压电材料4之间形成空腔10;换能器电极52位于空腔10中的压电材料4表面;将基体1从背面减薄至所需厚度;
粘胶8将正面引出电极5包覆,保护了金属电极,防止腐蚀,同时粘结盖板8与基体1,起到隔绝外界空气的作用;
目前的SAW滤波器产品都是单个芯片封装,而单个封装没法保证每个封盖的均匀性一致,而本申请的整片晶圆可以保证质量的一致性,使每个SAW滤波器产品都在同一个水平,涂的粘胶8都是一样的厚度,这样每个SAW滤波器产品都能有好的可靠性,同时保证盖板9一致的严格平整度。
步骤S3,如图3所示,在正面引出电极51下方从基体1的背面向正面刻蚀通孔2,通孔2一直通到正面引出电极51的金属;
步骤S4,如图4所示,将通孔2侧壁和基体1背面沉积绝缘层3和种子层(种子层图4中未画出),然后电镀金属,形成通孔2内的金属导电结构7和基体1背面连接金属导电结构7的背面引出电极6;
其中,金属导电结构7可以是实心金属柱,或者空心金属柱;
步骤S5,如图5所示,最后在基体1背面制作覆盖背面引出电极6的背面钝化层11,并在背面钝化层11上对应背面引出电极6的部分位置开口,制作焊球12引出电极。
步骤S6,最后将晶圆基体切割成单个SAW滤波器;切割时,保持正面引出电极51外侧的SAW滤波器边缘被粘胶8覆盖;
该封装结构方案实现了SAW滤波器的晶圆级封装,该方案成本低,同时产品结构紧致,特别是总体厚度有较大薄化,比目前的SAW滤波器成本低、可靠性高。
Claims (8)
1.一种SAW滤波器的封装结构,包括基体(1),其特征在于,
在基体(1)中设有连通基体正面和背面的通孔(2),在基体(1)正面表面、背面表面,以及通孔(2)侧壁覆盖有绝缘层(3);
在基体(1)正面的绝缘层(3)上覆盖一层压电材料(4);在基体(1)的正面和背面对应通孔(2)的部位分别设有正面引出电极(51)和背面引出电极(6);
正面引出电极(51)和背面引出电极(6)通过通孔(2)内的金属导电结构(7)连接;正面引出电极(51)位于压电材料(4)表面,背面引出电极(6) 位于基体背面的绝缘层表面;正面引出电极(51)以及正面引出电极(51)外侧的SAW滤波器边缘被粘胶(8)覆盖;盖板(9)压在粘胶(8)之上;盖板(9)与基体正面的压电材料(4)之间具有空腔(10);
空腔(10)中的压电材料(4)表面设有换能器电极(52);各换能器电极(52)与其同一侧的正面引出电极(51)电连接;
基体(1)背面的绝缘层表面还覆盖一背面钝化层(11),背面钝化层(11)覆盖背面引出电极(6);在背面钝化层(11)上对应背面引出电极(6)的部分位置开口,制作焊球(12)引出电极。
2.如权利要求1所述的SAW滤波器的封装结构,其特征在于,
金属导电结构(7)为通孔(2)内填充的实心金属柱。
3.如权利要求1所述的SAW滤波器的封装结构,其特征在于,
金属导电结构(7)为通孔(2)侧壁上的空心金属柱。
4.如权利要求1所述的SAW滤波器的封装结构,其特征在于,
盖板(9)材料为玻璃、陶瓷、硅或者金属材料。
5.如权利要求1所述的SAW滤波器的封装结构,其特征在于,
金属导电结构(7)材料为铜,镍,锡,银或金属合金。
6.如权利要求1所述的SAW滤波器的封装结构,其特征在于,
换能器电极(52)为叉指电极。
7.一种SAW滤波器的封装结构的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1,提供晶圆作为基体(1),先在基体(1)正面沉积绝缘层(3),然后在基体(1)正面的绝缘层(3)上沉积压电材料(4);接着在压电材料(4)上制作正面引出电极(51)和换能器电极(52);
步骤S2,然后采用粘胶(8)将正面引出电极(51)覆盖,各处的粘胶(8)厚度一致;粘胶(8)需延伸至正面引出电极(51)外侧的SAW滤波器区域边缘;
将盖板(9)键合至基体(1)正面,盖板(9)压在粘胶(8)之上;盖板(9)与基体(1)正面的压电材料(4)之间形成空腔(10);换能器电极(52)位于空腔(10)中的压电材料(4)表面;将基体(1)从背面减薄至所需厚度;
步骤S3,在正面引出电极(51)下方从基体(1)的背面向正面刻蚀通孔(2),通孔(2)一直通到正面引出电极(51)的金属;
步骤S4,将通孔(2)侧壁和基体(1)背面沉积绝缘层(3)和种子层,然后电镀金属,形成通孔(2)内的金属导电结构(7)和基体(1)背面连接金属导电结构(7)的背面引出电极(6);
步骤S5,在基体(1)背面制作覆盖背面引出电极(6)的背面钝化层(11),并在背面钝化层(11)上对应背面引出电极(6)的部分位置开口,制作焊球(12)引出电极;
步骤S6,最后将晶圆基体切割成单个SAW滤波器;切割时,保持正面引出电极(51)外侧的SAW滤波器边缘被粘胶(8)覆盖。
8.如权利要求7所述的SAW滤波器的封装结构的制作方法,其特征在于,
正面引出电极(51)和换能器电极(52)采用电镀、或溅射、或印刷工艺制作。
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