CN108512523A - 压电声波器件的封装方法及封装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种压电声波器件的封装方法，该封装方法包括：提供裸芯片，该裸芯片的表面设置有多个金属端口，该多个金属端口分布在裸芯片的有效活动区的外侧；在裸芯片的表面上形成环绕有效活动区的密封墙；在裸芯片的多个金属端口上形成导电凸起块；提供基板，该基板的一个表面上设置有与裸芯片的多个金属端口对应的第一焊盘，另一个表面上设置有第二焊盘；通过倒装工艺将裸芯片的导电凸起块与基板的第一焊盘进行电连接；在基板上形成对裸芯片进行覆盖的密封外壳。相应地，本发明还提供了一种压电声波器件的封装结构。实施本发明将传统密封工艺上的不稳定性转移到基板表面，从而有效地保护了压电声波器件的有效活动区。
Description
技术领域
本发明涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种压电声波器件的封装方法及封装结构。
背景技术
在通信和其他电学领域中，压电声波器件因其体积小、性能优异、适合大规模生产等优点被频繁地用作射频和中频滤波器来实现频率选择以及其他电学功能。压电声波器件工作依赖于声波的激发、传输以及转换，声波包括声表面波和体声波。压电声波器件工作时，声波传输沿着或非常接近压电材料的表面，或在其体内进行。其中，将压电声波器件中实现电能-声能-电能转换的有效区域定义为压电声波器件的有效活动区。压电声波器件的有效活动区对其表面的条件很敏感。这种敏感不是一种化学的或者电子电荷的性质，而是一种力学性能。当有外界材料接触压电声波器件有效活动区的表面时，会改变表面的弹性和惯性，从而改变声波沿着表面、非常接近表面或在体内移动时的衰减和传输特性，进而导致器件性能的恶化。
基于压电声波器件有效活动区对表面敏感性的考虑，实际工艺中压电声波器件需要被封装在密封外壳内，形成密封的空腔，以防止外界不利因素对其造成影响。塑料外壳的传递模塑法是目前广泛应用于连接半导体器件和集成电路的低成本封装技术。在使用传递模塑法对压电声波器件进行封装时，热的、熔融状态的塑封材料被注入模具里的通道最终环绕压电声波器件的有效活动区，并在压力作用下形成密封的塑料外壳。传递模塑法的缺陷在于，传递模塑法的精准控制非常难掌控，因此在封装过程中很容易出现密封材料超出规划界限直接接触或覆盖压电声波器件有效活动区的情况，从而导致器件性能的恶化甚至器件的损坏。
为了避免密封材料在密封过程中接触或覆盖压电声波器件的有效活动区，现有技术的解决方法是，利用密封墙对压电声波器件的有效活动区进行保护。具体地，首先在基板的表面上形成密封墙；接着将压电声波器件倒置在基板上，其中，通过合理地设计可以使基板上的密封墙恰好围绕压电声波器件的有效活动区；然后通过例如焊接等工艺将压电声波器件的输入/输出端口与基板表面具有相同网路属性的焊盘连接在一起，从而实现压电声波器件和基板的电连接；最后，在基板上形成覆盖压电声波器件的密封外壳。在密封外壳的形成过程中，密封墙在压电声波器件的有效活动区和密封材料之间形成隔离，从而实现了对压电声波器件有效活动区的保护。但是，由于现有工艺存在一定的限制，压电声波器件的有效活动区和密封墙之间无可避免地会存在缝隙，因此，在密封外壳形成的过程中仍会有少量的密封材料通过该缝隙进入到密封墙内侧。如果进入密封墙内侧的密封材料与压电声波器件的有效活动区发生接触，则会导致器件性能的恶化。也就是说，由于现有技术中在基板上形成密封墙的方式无法彻底避免密封材料与压电声波器件有效活动区的接触，因此采用该方式对压电声波器件进行封装仍然会存在对压电声波器件的有效活动区造成不稳定性的可能。
发明内容
为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明提供了一种压电声波器件的封装方法，该封装方法包括：
提供用于形成压电声波器件的裸芯片，该裸芯片的表面设置有多个金属端口，该多个金属端口分布在所述裸芯片的有效活动区的外侧；
在所述裸芯片的表面上形成环绕所述有效活动区的密封墙；
在所述裸芯片的多个金属端口上形成导电凸起块；
提供基板，该基板具有第一表面和与该第一表面相对的第二表面，所述第一表面上设置有与所述裸芯片的多个金属端口对应的第一焊盘，所述第二表面上设置有第二焊盘，所述第一焊盘和所述第二焊盘在所述基板内部电连接；
通过倒装工艺将所述裸芯片的导电凸起块与所述基板的第一焊盘进行电连接；
在所述基板上形成对所述裸芯片进行覆盖的密封外壳。
根据本发明的一个方面，该封装方法中，在所述裸芯片的表面上形成环绕所述有效活动区的密封墙包括：在所述裸芯片的表面上形成光刻胶层；利用掩膜版对所述光刻胶层进行曝光，使所述光刻胶层中环绕所述有效活动区的部分不溶于显影液；对曝光后的所述光刻胶层进行显影以形成环绕所述有效活动区的密封墙。
根据本发明的另一个方面，该封装方法中，在所述裸芯片的表面上形成环绕所述有效活动区的密封墙包括：在所述裸芯片的表面上形成光刻胶层；利用掩膜版对所述光刻胶层进行曝光，使所述光刻胶层中环绕所述有效活动区的部分溶于显影液；对曝光后的所述光刻胶层进行显影以形成环绕所述有效活动区的凹槽；在所述凹槽内填充金属以形成环绕所述有效活动区的密封墙；去除所述光刻胶层。
根据本发明的又一个方面，该封装方法中，所述密封墙形成在所述多个金属端口的外侧，对所述多个金属端口以及所述有效活动区进行环绕；或所述密封墙形成在所述多个金属端口和所述有效活动区之间，对所述有效活动区进行环绕。
根据本发明的又一个方面，该封装方法中，所述密封墙的高度在5μm至50μm之间，所述密封墙的宽度大于等于50μm。
根据本发明的又一个方面，该封装方法中，所述密封墙呈矩形环形状、圆环形状或椭圆环形状。
根据本发明的又一个方面，该封装方法中，通过倒装工艺将所述裸芯片的导电凸起块与所述基板的第一焊盘进行电连接包括：在所述基板的第一焊盘上涂布电连接材料；将所述裸芯片倒装地放置在所述基板上，其中，所述裸芯片的导电凸起块与所述基板的第一焊盘相对应；通过对所述电连接材料进行加热固化在所述导电凸起块和所述第一焊盘之间形成电连接。
根据本发明的又一个方面，该封装方法中，在所述基板上形成对所述裸芯片进行覆盖的密封外壳包括：在所述基板上对塑封料进行固化成型操作以形成覆盖所述裸芯片的密封外壳。
根据本发明的又一个方面，该封装方法中，所述压电声波器件是压电声表面波器件或压电体声波器件。
本发明还提供了一种压电声波器件的封装结构，该封装结构包括：
用于形成压电声波器件的裸芯片、密封墙、导电凸起块、基板以及密封外壳；
所述裸芯片的表面设置有多个金属端口，该多个金属端口分布在所述裸芯片的有效活动区的外侧；
所述密封墙形成在所述裸芯片的表面上且环绕所述有效活动区；
所述导电凸起块形成在所述裸芯片的多个金属端口上；
所述基板具有第一表面和与该第一表面相对的第二表面，所述第一表面上设置有与所述裸芯片的多个金属端口对应的第一焊盘，所述第二表面上设置有第二焊盘，所述第一焊盘和所述第二焊盘在所述基板内部电连接；
所述裸芯片倒装地设置在所述基板上，其中，所述导电凸起块与所述第一焊盘之间形成电连接；
所述密封外壳位于所述基板上对所述裸芯片形成覆盖。
根据本发明的一个方面，该封装结构中，所述密封墙是金属密封墙或是通过光刻工艺形成的光刻胶密封墙。
根据本发明的另一个方面，该封装结构中，所述密封墙形成在所述多个金属端口的外侧，对所述多个金属端口以及所述有效活动区进行环绕；或所述密封墙形成在所述多个金属端口和所述有效活动区之间，对所述有效活动区进行环绕。
根据本发明的又一个方面，该封装结构中，所述密封墙的高度在5μm至50μm之间，所述密封墙的宽度大于等于50μm。
根据本发明的又一个方面，该封装结构中，所述密封墙呈矩形环形状、圆环形状或椭圆环形状。
根据本发明的又一个方面，该封装结构中，所述导电凸起块与所述第一焊盘之间通过固化的电连接材料进行电连接。
根据本发明的又一个方面，该封装结构中，所述密封外壳是通过对塑封料进行固化成型所形成的塑封外壳。
根据本发明的又一个方面，该封装结构中，所述压电声波器件是压电声表面波器件或压电体声波器件。
本发明提供的压电声波器件的封装方法通过在用于形成压电声波器件的裸芯片的表面上形成环绕有效活动区的密封墙，从而使得在后续形成密封外壳时可以彻底避免密封材料与裸芯片有效活动区发生接触，因此封装不会对裸芯片的有效活动区造成不稳定性。也就是说，实施本发明所提供的封装方法将传统密封工艺对裸芯片表面造成的不稳定性转移到了基板表面，从而有效地保护了压电声波器件的有效活动区，进而有效地提高了压电声波器件的封装良率以及增强了压电声波器件的稳定性。相应地，利用本发明所提供的封装方法所形成的封装结构其封装良率更高、稳定性更佳。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是根据本发明的一个具体实施例的压电声波器件的封装方法流程图；
图2是根据图1所示方法提供的用于形成声表面波滤波器的裸芯片的剖面示意图；
图3是图2所示裸芯片的俯视示意图；
图4是根据图1所示方法在图2所示裸芯片上形成环绕有效活动区的密封墙后裸芯片的剖面示意图，其中，该密封墙位于多个金属端口的外侧；
图5是图4所示裸芯片的俯视示意图；
图6是根据图1所示方法在图4所示裸芯片的多个金属端口上形成导电凸起块后裸芯片的剖面示意图；
图7是根据图1所示方法针对于图4所示裸芯片所提供的基板的剖面示意图；
图8是根据图1所示方法通过倒装工艺将图4所示裸芯片的导电凸起块与图7所示基板的第一焊盘进行电连接后该结构的剖面示意图；
图9是根据图1所示方法在图8所示结构上形成对裸芯片进行覆盖的密封外壳后该结构的剖面示意图；
图10是根据图1所示方法在图2所示裸芯片上形成环绕有效活动区的密封墙后裸芯片的剖面示意图，其中，该密封墙位于多个金属端口和有效活动区之间；
图11是图10所示裸芯片的俯视示意图；
图12是根据图1所示方法在图10所示裸芯片的多个金属端口上形成导电凸起块后裸芯片的剖面示意图；
图13是根据图1所示方法针对于图10所示裸芯片所提供的基板的剖面示意图；
图14是根据图1所示方法通过倒装工艺将图10所示裸芯片的导电凸起块与图13所示基板的第一焊盘进行电连接后该结构的剖面示意图；
图15是根据图1所示方法图14结构上形成对裸芯片进行覆盖的密封外壳后该结构的剖面示意图；
图16是根据图1所示方法在图2所示裸芯片上形成圆环形状的密封墙后裸芯片的俯视示意图；
图17是根据图1所示方法在图2所示裸芯片上形成环状多边形的密封墙后裸芯片的俯视示意图。
附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施方式
为了更好地理解和阐释本发明，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述。
本发明提供了一种压电声波器件的封装方法。请参考图1，图1是根据本发明的一个具体实施例的压电声波器件的封装方法流程图。如图所示，该封装方法包括：
在步骤S101中，提供用于形成压电声波器件的裸芯片，该裸芯片的表面设置有多个金属端口，该多个金属端口分布在所述裸芯片的有效活动区的外侧；
在步骤S102中，在所述裸芯片的表面上形成环绕所述有效活动区的密封墙；
在步骤S103中，在所述裸芯片的多个金属端口上形成导电凸起块；
在步骤S104中，提供基板，该基板具有第一表面和与该第一表面相对的第二表面，所述第一表面上设置有与所述裸芯片的多个金属端口对应的第一焊盘，所述第二表面上设置有第二焊盘，所述第一焊盘和所述第二焊盘在所述基板内部电连接；
在步骤S105中，通过倒装工艺将所述裸芯片的导电凸起块与所述基板的第一焊盘进行电连接；
在步骤S106中，在所述基板上形成对所述裸芯片进行覆盖的密封外壳。
下面，将结合图2至图17对上述步骤S101至步骤S106进行详细说明。
在步骤S101中，提供裸芯片(die)，该裸芯片用于形成压电声波器件。压电声波器件可以是压电声表面波器件，也可以是压电体声波器件。其中，压电声表面波器件进一步包括声表面波谐振器、声表面波滤波器、声表面波传感器等，压电体声波器件进一步包括体声波谐振器、体声波滤波器、体声波传感器等。下文将以声表面波滤波器为例对本发明所提供的压电声波器件的封装方法进行说明。
用于形成声表面波滤波器的裸芯片，其表面设置有多个金属端口，该多个金属端口分布在裸芯片的有效活动区的外侧。裸芯片的有效活动区位于裸芯片的表面区域，是声表面波滤波器工作时实现电能-声能-电能转换的有效区域。多个金属端口通过实现电连接的电路部分与有效活动区进行电连接，从而实现裸芯片与外部其他器件之间的信号传输。金属端口可以是输入端口、输出端口以及接地端口。针对于声表面波滤波器裸芯片来说，该裸芯片内由多个谐振单元构成，每个谐振单元有其对应的换能器，声表面波滤波器工作时，电信号通过输入端口传输至输入端谐振器的输入换能器，输入换能器接收到电信号后在裸芯片的表面激发相应频率的声表面波，该声表面波沿有效活动区传输，最终传输至输出端谐振器的输出换能器，该输出换能器将该声表面波后转换成电信号从输出端口输出。请结合地参考图2和图3，图2是根据图1所示方法提供的用于形成声表面波滤波器的裸芯片的剖面示意图，图3是图2所示裸芯片的俯视示意图，图3中的AA’方向是图2所示裸芯片的剖面方向。如图2和图3所示，在本实施例中，裸芯片100的表面设置有6个金属端口，该6个金属端口分别以金属端口101a、金属端口101b、金属端口101c、金属端口102a、金属端口102b以及金属端口102c表示。该6个金属端口分布在裸芯片100有效活动区103的两侧，其中，金属端口101b用作裸芯片100的输入端口，金属端口102a用作裸芯片100的输出端口，其他金属端口用作裸芯片100的接地接口。需要说明的是，位于金属端口与有效活动区103之间的用于实现电连接的电路部分在图中并未示出。
本领域技术人员可以理解的是，上述图2和图3中金属端口的数量、分布方式、端口类型设置仅为示意性举例，在实际应用中，可以根据实际需求对金属端口的数量、分布位置以及端口类型进行具体设定。
在步骤S102中，在裸芯片的表面上形成环绕有效活动区的密封墙。在本实施例中，密封墙通过光刻工艺形成，具体步骤如下：
在步骤S1021中，在裸芯片的表面上形成光刻胶层。
具体地，首先对裸芯片有效活动区所在的表面进行清洗、前烘等处理，然后在该表面上涂覆光刻胶，匀胶后进行后烘在裸芯片的表面形成光刻胶层。其中，光刻胶层的厚度等于待形成的密封墙的高度。在本实施中，采用负性光刻胶在裸芯片的表面上形成光刻胶层。
在步骤S1022中，利用掩膜版对所述光刻胶层进行曝光，使所述光刻胶层中环绕所述有效活动区的部分不溶于显影液。
具体地，在本实施例中，掩膜版上透光区域的图形被设计为待形成的密封墙的水平截面形状，其余区域设计为不透光。将掩膜版置于光刻胶层上，对准，该透光区域能够精确环绕裸芯片的有效活动区，然后对光刻胶层进行曝光。由于本实施例中采用的是负性光刻胶，因此，光刻胶层中对应于透光区域的光刻胶曝光后从可溶于显影液变为不溶于显影液，而光刻胶层中对应于不透光区域的光刻胶曝光后可溶于显影液。
在步骤S1023中，对曝光后的所述光刻胶层进行显影以形成环绕所述有效活动区的密封墙。
具体地，对曝光后的光刻胶层进行显影以及后烘处理，光刻胶层中被掩膜版遮挡的部分被溶解后剩下环绕裸芯片有效活动区的部分，该部分即为密封墙。
需要说明的是，上述使用负性光刻胶形成光刻胶层仅为优选实施方式，在其他实施中，也可以采用正性光刻胶形成光刻胶层。正性光刻胶与负性光刻胶的区别在于，正性光刻胶曝光后从不溶于显影液变为溶于显影液。基于正性光刻胶的上述性质相应设计掩膜版的透光区域的图形，然后执行上述步骤S1021至步骤S1023即可在裸芯片的表面上形成环绕有效活动区的密封墙。为了简明起见，在此不再赘述。
利用光刻工艺形成光刻胶密封墙的优势在于工艺简单且工艺成本低廉。除了上述方式以外，在其他实施例中，还可以在裸芯片上形成环绕有效活动区的金属密封墙，具体步骤如下：
在步骤S1024中，在裸芯片的表面上形成光刻胶层。
具体地，首先对裸芯片有效活动区所在表面进行清洗、前烘等处理，然后在该表面上涂覆光刻胶，匀胶后进行后烘在裸芯片的表面形成光刻胶层。其中，光刻胶层的厚度等于待形成的密封墙的高度。在本实施中，采用负性光刻胶在裸芯片的表面上形成光刻胶层。
在步骤S1025中，利用掩膜版对光刻胶层进行曝光，使光刻胶层中环绕有效活动区的部分溶于显影液。
具体地，在本实施例中，掩膜版上不透光区域的图形被设计为待形成的密封墙的水平截面形状，其余区域设计为透光。将该掩膜版置于光刻胶层上，对准，该掩膜版上非透光区域能够精确环绕裸芯片的有效活动区，然后对光刻胶层进行曝光。由于本实施例中采用的是负性光刻胶，因此，光刻胶层中对应于不透光区域的光刻胶曝光后可溶于显影液，而对应于透光区域的光刻胶曝光后从可溶于显影变为不溶于显影液。
在步骤S1026中，对曝光后的光刻胶层进行显影以形成环绕所述有效活动区的凹槽。
具体地，对曝光后的光刻胶层进行显影，光刻胶层中被不透光区域的图形遮挡的部分溶解后，在光刻胶层中形成环绕裸芯片有效活动区的凹槽。
在步骤S1027中，在凹槽内填充金属以形成环绕有效活动区的密封墙。
具体地，利用诸如蒸发、溅射、电镀等方式在凹槽内填充金属材料，从而在裸芯片的表面上形成环绕有效活动区的密封墙。在本实施例中，金属材料包括但不限于铜(Cu)、金(Au)。
在步骤S1028中，去除光刻胶层。
需要说明的是，上述使用负性光刻胶形成光刻胶层仅为优选实施方式，在其他实施例中，也可以采用正性光刻胶形成光刻胶层，为了简明起见，在此不再赘述。
密封墙的具***置设置存在两种方式。第一种方式请参考图4和图5，图5是图4所示裸芯片的俯视示意图，图5中的AA’方向是图4所示裸芯片的剖面方向。如图4和图5所示，在裸芯片100的表面上形成环绕有效活动区103的密封墙104，该密封墙104形成在多个金属端口的外侧，也就是说，密封墙104对多个金属端口以及有效活动区进行环绕。第二种方式请参考图10和图11，图11是图10所示裸芯片的俯视示意图，图11中的AA’方向是图10所示裸芯片的剖面方向。如图10和图11所示，在裸芯片100的表面上形成环绕有效活动区103的密封墙104，该密封墙104形成在多个金属端口和有效活动区103之间，也就是说，密封墙104仅对有效活动区103进行环绕。
需要说明的是，当裸芯片与外部其他器件之间进行信号传输时，多个金属端口通过实现电连接的电路部分与有效活动区进行电连接。若密封墙形成在多个金属端口和有效活动区之间、且密封墙的材料是金属的话，那么需要在金属密封墙和实现电连接电路部分之间形成绝缘结构，以避免金属密封墙与实现电连接电路部分直接电连接，以致直接和有效活动区电连接，最终对声表面波滤波器的性能造成影响。
在本实施例中，密封墙的高度(图4中以H表示)在5μm至50μm之间，密封墙的宽度(图4中以W表示)大于等于50μm。
在本实施例中，如图5和图11所示，密封墙104呈矩形环形状。在其他实施例中，密封墙104还可以呈圆环形状(如图16所示)、环状多边形(如图17所示)、椭圆环形状、不规则形状等。本领域技术人员可以理解的是，上述矩形环形状、圆环形状、椭圆环形状均为示意性举例，本发明对于密封墙104的形状并不做任何限定，凡是能够对裸芯片100有效活动区103形成环绕的形状均包括在本发明所保护的范围内。
在步骤S103中，请参考图6和图12，在本实施例中，通过诸如锡球焊接、溅射镀膜、电镀印刷等方式在多个金属端口上形成导电凸起块105。其中，导电凸起块105的材料包括但不限于高温锡铅合金、镍(Ni)、金(Au)、铝(Al)以及铜(Cu)。需要说明的是，导电凸起块的高度需要保证在后续倒装工艺中该导电凸起块可以和基板表面的焊盘形成良好的电连接。
在步骤S104中，如图7和图13所示，提供基板200，基板200包括但不限于陶瓷基板、聚合物基板以及有机基板。基板200具有相对的两个表面，为了区分该两个表面，下文中将以第一表面和第二表面进行表述。基板200的第一表面上沉积有与裸芯片100的多个金属端口对应的第一焊盘201，基板200的第二表面上沉积有第二焊盘202。与输入端口对应的第一焊盘201和第二焊盘202中用于接收外部电信号的焊盘在基板200内部电连接，与输出端口对应的第一焊盘201和第二焊盘202中用于向外部输出电信号的焊盘在基板200内部电连接，与接地端口对应的第一焊盘201和第二焊盘202中用于与地连接的焊盘在基板200内部电连接。优选地，如图7和图13所示，在基板200的第一表面上还沉积有第三焊盘203，该第三焊盘203的位置与裸芯片100表面上密封墙104的位置相对应。第一焊盘201、第二焊盘202以及第三焊盘203的材料均为金属，例如铜(Cu)、金(Au)等。
在步骤S105中，通过倒装工艺将裸芯片100的导电凸起块105与基板200的第一焊盘201进行电连接，具体步骤如下：
在步骤S1051中，如图7和图13所示，在基板200的第一焊盘201上涂布电连接材料204。在本实施例中，电连接材料204可以是焊料、还可以是导电胶。
在步骤S1052中，如图8和图14所示，以裸芯片100有效活动区所在的表面朝下的方式，将裸芯片100倒装地放置在基板200上。其中，裸芯片100上的导电凸起块105与基板200的第一焊盘201相对应，裸芯片100上的密封墙104与基板200的第三焊盘203相对应。此处需要说明的是，第三焊盘203的存在一方面可以提供射频屏蔽功能，另一方面第三焊盘203与裸芯片100表面上的密封墙104接触使得裸芯片100与基板200之间形成密封腔，从而有效地提高了密封结构的气密性。
在步骤S1053中，通过对电连接材料204进行加热固化，使其能够电连接导电凸起块105和第一焊盘201，从而使裸芯片的输入端口和与其相对应的第一焊盘201实现电连接、使输出端口和与其相对应的第一焊盘201、以及使接地端口和与其相对应的第一焊盘201实现连接，进而实现了裸芯片100与基板200之间的电连接。
需要说明的是，若裸芯片100上导电凸起块105的材料与基板200上第一焊盘201材料可以很好地键合，例如导电凸起块105和第一焊盘201的材料均为金，这种情况下，也可以不使用电连接材料204对导电凸起块105和第一焊盘201进行连接，直接将裸芯片100倒装在基板200上即可。若裸芯片100上导电凸起块105的材料与基板200上第一焊盘201材料不能很好地键合，那么使用电连接材料204可以保证导电凸起块105和第一焊盘201之间的良好电连接。
在步骤S106中，在本实施例中，如图9和图15所示，在基板200上对塑封料进行固化成型操作以形成覆盖裸芯片100的密封外壳300。在本实施例中，采用环氧树脂作为塑封料。本领域技术人员可以理解的是，上述环氧树脂只是优选实施方式，其他凡是可以用于封装的塑封料均包括在本发明所保护的范围内。形成密封外壳300时，首先将已完成倒装工艺的基板200和裸芯片100整体置于固定的模具中；然后通过加热的方式使塑封料熔化，在压力作用下熔融的塑封料被注入模腔，流动覆盖基板200和裸芯片100的表面；最后塑封料在模具中固化，达到一定的硬度，成型，形成覆盖裸芯片100的密封外壳300。密封外壳300对裸芯片100起到了密封保护的作用。
在密封外壳300的形成过程中，密封墙104有效地将熔融的塑封料和有效活动区103进行隔离，加之由于密封墙104形成在裸芯片100的表面上，因此，熔融的塑封料只能从密封墙104和第三焊盘203之间的缝隙流入与基板200接触，而不可能与裸芯片100的有效活动区103接触。现有技术中，密封墙形成在基板上，熔融的塑封料从密封墙与裸芯片之间的缝隙进入后存在与有效活动区接触的可能，也就是说，现有密封方式对于裸芯片的封装存在不稳定性。而本发明所提供的密封方法，由于密封墙形成在裸芯片上使得裸芯片与密封墙之间不存在任何缝隙，因此将现有密封方法对于裸芯片有效活动区的不稳定性转移到了基板上，从而彻底避免了熔融的塑封料与裸芯片100有效活动区103之间的接触，进而不会对裸芯片100造成任何影响，有效地提高了压电声波器件的封装良率以及增强了压电声波器件的稳定性。
本领域技术人员可以理解的是，除了上述利用塑封料的固化成型形成密封外壳之外，还可以使用具有焊料或焊接密封结构的金属外壳或陶瓷外壳，通过焊接的方式形成对裸芯片100的封装结构。同样地，位于裸芯片表面上的环绕有效活动区的密封墙有效地消除了焊接过程中熔化的焊料与有效活动区接触的可能，从而有效地避免了密封过程对于有效活动区的影响。
相应地，本发明还提供了一种压电声波器件的封装结构。请参考图9和图15，如图所示，该封装结构包括：
用于形成压电声波器件的裸芯片100、密封墙104、导电凸起块105、基板200以及密封外壳300；
所述裸芯片100的表面设置有多个金属端口，该多个金属端口分布在所述裸芯片100的有效活动区103的外侧；
所述密封墙104形成在所述裸芯片100的表面上且环绕所述有效活动区103；
所述导电凸起块105形成在所述裸芯片100的多个金属端口上；
所述基板200具有第一表面和与该第一表面相对的第二表面，所述第一表面上设置有与所述裸芯片100的多个金属端口对应的第一焊盘201，所述第二表面上设置有第二焊盘202，所述第一焊盘201和所述第二焊盘202在所述基板200内部电连接；
所述裸芯片100倒装地设置在所述基板200上，其中，所述导电凸起块105与所述第一焊盘201之间形成电连接；
所述密封外壳300位于所述基板200上对所述裸芯片100形成覆盖。
下面，对本发明所提供的封装结构的各个部分进行详细说明。
具体地，裸芯片100用于形成压电声波器件。压电声波器件可以是压电声表面波器件，也可以是压电体声波器件。其中，压电声表面波器件进一步包括声表面波谐振器、声表面波滤波器、声表面波传感器等，压电体声波器件进一步包括体声波谐振器、体声波滤波器、体声波传感器等。下文将以声表面波滤波器为例对本发明所提供的压电声波器件的封装方法进行说明。用于形成声表面波滤波器的裸芯片100表面设置有多个金属端口，该多个金属端口分布在裸芯片的有效活动区103的外侧。裸芯片100的有效活动区103位于裸芯片的表面区域，是声表面波滤波器工作时实现电能-声能-电能转换的有效区域。多个金属端口通过实现电连接的电路部分(未示出)与有效活动区103进行电连接，从而实现裸芯片100与外部其他器件之间的信号传输。金属端口可以是输入端口、输出端口以及接地端口。针对于声表面波滤波器裸芯片来说，该裸芯片内由多个谐振单元构成，每个谐振单元有其对应的换能器，声表面波滤波器工作时，电信号通过输入端口传输至输入端谐振器的输入换能器，输入换能器接收到电信号后在裸芯片的表面激发相应频率的声表面波，该声表面波沿有效活动区传输，最终传输至输出端谐振器的输出换能器，该输出换能器将该声表面波后转换成电信号从输出端口输出。请结合地参考图5和图11，在本实施例中，裸芯片100的表面设置有6个金属端口，该6个金属端口分别以金属端口101a、金属端口101b、金属端口101c、金属端口102a、金属端口102b以及金属端口102c表示。该6个金属端口分布在裸芯片100有效活动区103的两侧，其中，金属端口101b用作裸芯片100的输入端口，金属端口102a用作裸芯片100的输出端口，其他金属端口用作裸芯片100的接地接口。本领域技术人员可以理解的是，上述图3中金属端口的数量、分布方式、端口类型设置仅为示意性举例，在实际应用中，可以根据实际需求对金属端口的数量、分布位置以及端口类型进行具体设定。
密封墙104形成在裸芯片100表面上且环绕裸芯片100的有效活动区。密封墙104可以是通过溅射、电镀等工艺形成的金属密封墙，还可以是通过光刻工艺形成的光刻胶密封墙。金属密封墙的材料包括但不限于铜(Cu)、金(Au)。光刻胶密封墙的材料可以是负性光刻胶也可以是正性光刻胶。针对光刻胶密封墙而言，其形成工艺简单且工艺成本低廉，利于降低封装难度以及降低封装成本。
密封墙104的具***置设置存在两种方式。第一种方式请结合地参考图5和图9，密封墙104形成在多个金属端口的外侧，也就是说，密封墙104对多个金属端口以及有效活动区103进行环绕。第二种方式请结合地参考图11和图15，密封墙104形成在多个金属端口和有效活动区103之间，也就是说，密封墙104仅对有效活动区103进行环绕。
在本实施例中，密封墙的高度在5μm至50μm之间，密封墙的宽度大于等于50μm。
在本实施例中，密封墙104呈矩形环形状。在其他实施例中，密封墙104还可以呈圆环形状、环状多边形、椭圆环形状、不规则形状等。本领域技术人员可以理解的是，上述矩形环形状、圆环形状、椭圆环形状均为示意性举例，本发明对于密封墙104的形状并不做任何限定，凡是能够对裸芯片100有效活动区103形成环绕的形状均包括在本发明所保护的范围内。
导电凸起块105形成在裸芯片100的多个金属端口上。在本实施例中，导电凸起块105通过诸如锡球焊接、溅射镀膜、电镀印刷等方式形成在多个金属端口上。其中，导电凸起块105的材料包括但不限于高温锡铅合金、镍(Ni)、金(Au)、铝(Al)以及铜(Cu)。
基板200包括但不限于陶瓷基板、聚合物基板以及有机基板。基板200具有相对的两个表面，为了区分该两个表面，下文中将以第一表面和第二表面进行表面。基板200的第一表面上沉积有与裸芯片100的多个金属端口对应的第一焊盘201，基板200的第二表面上沉积有第二焊盘202。与输入端口对应的第一焊盘201和第二焊盘202中用于接收外部电信号的焊盘在基板200内部电连接，与输出端口对应的第一焊盘201和第二焊盘202中用于向外部输出电信号的焊盘在基板200内部电连接，与接地端口对应的第一焊盘201和第二焊盘202中用于与地连接的焊盘在基板200内部电连接。优选地，基板200的第一表面上还沉积有第三焊盘203，该第三焊盘203的位置与裸芯片100表面上密封墙104的位置相对应。第一焊盘201、第二焊盘202以及第三焊盘203的材料均为金属，例如铜(Cu)、金(Au)等。
裸芯片100倒装地设置在基板200上，其中，裸芯片100上的导电凸起块105与基板200上第一焊盘201之间形成电连接，裸芯片100上的密封墙104和基板200上的第三焊盘203进行接触。具体地，在本实施例中，导电凸起块105与第一焊盘201之间通过固化的电连接材料204进行电连接，其中，通过导电凸起块105使得裸芯片100的输入端口和与其相对应的第一焊盘201实现电连接、使得裸芯片100的输出端口和与其相对应的第一焊盘201实现连接、以及使得裸芯片100的接地端口和与其相对应的第一焊盘201。在本实施例中，电连接材料204可以是焊料、还可以是导电胶。需要说明的是，若裸芯片100上导电凸起块105的材料与基板200上第一焊盘201材料可以很好地键合，例如导电凸起块105和第一焊盘201的材料均为金，这种情况下，也可以不使用电连接材料204对导电凸起块105和第一焊盘201进行连接。若裸芯片100上导电凸起块105的材料与基板200上第一焊盘201材料不能很好地键合，那么使用固化的电连接材料204可以保证导电凸起块105和第一焊盘201之间的良好电连接，进而保证裸芯片100和基板200之间的良好电连接。第三焊盘203与裸芯片100表面上的密封墙104接触使得裸芯片100与基板200之间形成密封腔，从而有效地提高了密封结构的气密性。此外，第三焊盘203还可以提供射频屏蔽功能。
密封外壳300位于基板200上对裸芯片100形成覆盖。在本实施例中，密封外壳300是通过对塑封料进行固化成型所形成的塑封外壳。密封外壳300对裸芯片100起到了密封保护的作用。在其他实施例中，密封外壳300还可以是具有焊料或焊接密封结构的金属外壳或陶瓷外壳，通过焊接的方式形成对裸芯片100的封装结构。
在本发明所提供的压电声波器件的密封结构中，环绕有效活动区对其进行保护的密封墙形成在裸芯片上，因此，裸芯片与密封墙之间不存在任何缝隙，进而不会出现用于形成密封外壳的塑封料或者焊料与裸芯片有效活动区进行接触的情况。也就是说，相较于现有技术中密封墙形成在基板上的压电声波器件的封装结构来说，本发明所提供的压电声波器件的密封结构具有更高的封装良率以及更佳的器件稳定性。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他部件、单元或步骤，单数不排除复数。***权利要求中陈述的多个部件、单元或装置也可以由一个部件、单元或装置通过软件或者硬件来实现。
本发明提供的压电声波器件的封装方法通过在用于形成压电声波器件的裸芯片的表面上形成环绕有效活动区的密封墙，从而使得在后续形成密封外壳时可以彻底避免密封材料与裸芯片有效活动区发生接触，因此封装不会对裸芯片的有效活动区造成不稳定性。也就是说，实施本发明所提供的封装方法将传统密封工艺对裸芯片表面造成的不稳定性转移到了基板表面，从而有效地保护了压电声波器件的有效活动区，进而有效地提高了压电声波器件的封装良率以及增强了压电声波器件的稳定性。相应地，利用本发明所提供的封装方法所形成的封装结构其封装良率更高、稳定性更佳。
以上所揭露的仅为本发明的一些较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (17)
1.一种压电声波器件的封装方法，该封装方法包括：
提供用于形成压电声波器件的裸芯片，该裸芯片的表面设置有多个金属端口，该多个金属端口分布在所述裸芯片的有效活动区的外侧；
在所述裸芯片的表面上形成环绕所述有效活动区的密封墙；
在所述裸芯片的多个金属端口上形成导电凸起块；
提供基板，该基板具有第一表面和与该第一表面相对的第二表面，所述第一表面上设置有与所述裸芯片的多个金属端口对应的第一焊盘，所述第二表面上设置有第二焊盘，所述第一焊盘和所述第二焊盘在所述基板内部电连接；
通过倒装工艺将所述裸芯片的导电凸起块与所述基板的第一焊盘进行电连接；
在所述基板上形成对所述裸芯片进行覆盖的密封外壳。
2.根据权利要求1所述的封装方法，其中，在所述裸芯片的表面上形成环绕所述有效活动区的密封墙包括：
在所述裸芯片的表面上形成光刻胶层；
利用掩膜版对所述光刻胶层进行曝光，使所述光刻胶层中环绕所述有效活动区的部分不溶于显影液；
对曝光后的所述光刻胶层进行显影以形成环绕所述有效活动区的密封墙。
3.根据权利要求1所述的封装方法，其中，在所述裸芯片的表面上形成环绕所述有效活动区的密封墙包括：
在所述裸芯片的表面上形成光刻胶层；
利用掩膜版对所述光刻胶层进行曝光，使所述光刻胶层中环绕所述有效活动区的部分溶于显影液；
对曝光后的所述光刻胶层进行显影以形成环绕所述有效活动区的凹槽；
在所述凹槽内填充金属以形成环绕所述有效活动区的密封墙；
去除所述光刻胶层。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的封装方法，其中：
所述密封墙形成在所述多个金属端口的外侧，对所述多个金属端口以及所述有效活动区进行环绕；或
所述密封墙形成在所述多个金属端口和所述有效活动区之间，对所述有效活动区进行环绕。
5.根据权利要求4所述的封装方法，其中，所述密封墙的高度在5μm至50μm之间，所述密封墙的宽度大于等于50μm。
6.根据权利要求4所述的封装方法，其中，所述密封墙呈矩形环形状、圆环形状或椭圆环形状。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的封装方法，其中，通过倒装工艺将所述裸芯片的导电凸起块与所述基板的第一焊盘进行电连接包括：
在所述基板的第一焊盘上涂布电连接材料；
将所述裸芯片倒装地放置在所述基板上，其中，所述裸芯片的导电凸起块与所述基板的第一焊盘相对应；
通过对所述电连接材料进行加热固化在所述导电凸起块和所述第一焊盘之间形成电连接。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的封装方法，其中，在所述基板上形成对所述裸芯片进行覆盖的密封外壳包括：
在所述基板上对塑封料进行固化成型操作以形成覆盖所述裸芯片的密封外壳。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的封装方法，其中，所述压电声波器件是压电声表面波器件或压电体声波器件。
10.一种压电声波器件的封装结构，该封装结构包括：
用于形成压电声波器件的裸芯片、密封墙、导电凸起块、基板以及密封外壳；
所述裸芯片的表面设置有多个金属端口，该多个金属端口分布在所述裸芯片的有效活动区的外侧；
所述密封墙形成在所述裸芯片的表面上且环绕所述有效活动区；
所述导电凸起块形成在所述裸芯片的多个金属端口上；
所述基板具有第一表面和与该第一表面相对的第二表面，所述第一表面上设置有与所述裸芯片的多个金属端口对应的第一焊盘，所述第二表面上设置有第二焊盘，所述第一焊盘和所述第二焊盘在所述基板内部电连接；
所述裸芯片倒装地设置在所述基板上，其中，所述导电凸起块与所述第一焊盘之间形成电连接；
所述密封外壳位于所述基板上对所述裸芯片形成覆盖。
11.根据权利要求10所述的封装结构，其中，所述密封墙是金属密封墙或是通过光刻工艺形成的光刻胶密封墙。
12.根据权利要求10或11所述的封装结构，其中：
所述密封墙形成在所述多个金属端口的外侧，对所述多个金属端口以及所述有效活动区进行环绕；或
所述密封墙形成在所述多个金属端口和所述有效活动区之间，对所述有效活动区进行环绕。
13.根据权利要求12所述的封装结构，其中，所述密封墙的高度在5μm至50μm之间，所述密封墙的宽度大于等于50μm。
14.根据权利要求12所述的封装结构，其中，所述密封墙呈矩形环形状、圆环形状或椭圆环形状。
15.根据权利要求10或11所述的封装结构，其中，所述导电凸起块与所述第一焊盘之间通过固化的电连接材料进行电连接。
16.根据权利要求10或11所述的封装结构，其中，所述密封外壳是通过对塑封料进行固化成型所形成的塑封外壳。
17.根据权利要求10或11所述的封装结构，其中，所述压电声波器件是压电声表面波器件或压电体声波器件。
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