用導電粘合劑連接至基座上的表面波裝置的製作方法
2023-07-18 03:11:41
專利名稱：用導電粘合劑連接至基座上的表面波裝置的製作方法
技術領域：
本發明的領域為用在電子領域的表面波器件，特別是用於選擇頻帶目的的RF或IF濾波器。
這些器件利用了壓電基板上表面波聲學傳播的原理。為了確保滿意的編碼聲波傳播，必須保護器件表面免於汙染和任何機械壓力。
另外，由於聲波在壓電基板的表面上傳輸，必須使該表面自由以不影響聲波的傳輸，這構成了封裝方面的進一步限制。
目前的表面波濾波器封裝技術在於兩部封裝，如
圖1所示一個陶瓷或有機基座01，和一個陶瓷、金屬或有機蓋件02，通過焊接或膠合對其封裝，確保器件密封並具有必要的空腔。在這種類型的包裝中，表面波裝置(SAW)03可以通過膠合至基座加以組裝。通過基座01的金屬化通路提供了SAW的內部墊片011、012與外部墊片071和072之間的電連接。
圖1表示現有技術的一個例子，其中SAW與外部的電連接是纜線型的。為了提供更好的緊湊性，目前採用的是「倒裝(flip chip)」式技術(將器件倒轉)。圖2表示根據公知技術的封裝SAW的一個例子，其構成了圖1的一個變型。在美國專利US5252882中詳細發展了倒轉方法。SAW通過稱作「凸起(bump)」的金屬珠使其工作面朝向基座，其中金屬珠提供了SAW與基座之間的電連接以及該組件的機械功效。然而，這些金屬珠的有限數量和小尺寸限制了組件的機械功效。
因此有人提出採用封裝樹脂來加強提供SAW與基座之間電連接的這些金屬珠的機械功效。這些樹脂在歐洲專利EP 0896427 A2中由詳細描述。
在本文中，本發明提出了一種新的表面波器件，包括一個SAW，其工作面朝向基座安裝，並且藉助各向異性導電粘合劑組裝至所述基座上。
各向異性導電粘合劑有利地提供了電連接作用。
更具體地說，本發明的主題為一種封裝的表面波器件，包括-一個表面波裝置，設在一個壓電基板的表面即所謂工作面上，該裝置具有連接至導電總線的交指型電極；-一個基座，具有連接至外部導電墊片的電極；其特徵在於該表面波裝置的工作面通過沿垂直於表面波裝置平面的軸Z呈各向異性的導電粘合劑，在導電總線相對基座電極的層面以能夠提供電連接的方式組裝至基座上。
根據本發明的一個變型，各向異性導電粘合劑也可以以能夠實現所述裝置封裝的方式設置於表面波裝置的整個外周。
基座電極具有適於局部壓縮各向異性導電粘合劑的結構，這是擠壓導電顆粒的必要條件。根據本發明，因而不必使凸起位於基座或SAW上。該結構包括一系列允許局部壓縮的局部加厚部分，大約在數十微米的量級。
根據本發明的一個優選變型，各向異性導電粘合劑為含有導電顆粒和粘結料的複合材料。
根據本發明的一個變型，基座電極構成防止各向異性導電粘合劑蔓延至表面波裝置工作區的屏障。優選地，這些電極可以是梳狀，其齒垂直於表面波裝置聲波傳輸的方向。
在閱讀下述說明之後可以更好地理解本發明並清楚本發明的其它優點，這些說明是以非限制性示例方式並藉助附圖給出的，附圖中-圖1和2表示根據公知技術封裝的表面波裝置。
-圖3表示本發明採用的組裝程序。圖3a表示兩個電極之間無應力的各向異性導電材料，圖3b表示兩個電極之間處於壓縮狀態的各向異性導電材料。
-圖4表示一例含有兩個傳感器的表面波裝置。
-圖5a至5c表示可用於本發明的基座的例子。
-圖6表示一例覆蓋在表面聲波裝置上的各向異性導電材料。
-圖7表示一例根據本發明封裝的裝置。
-圖8表示一例根據本發明的裝置，封裝於標準包裝中。
一般地說，本發明的器件包括表面波裝置，特徵在於通過各向異性導電粘合劑安裝成工作面朝向基座並組裝至該基座，其中各向異性導電粘合劑既具有電子作用也具有機械作用。該粘合劑該提供吸聲作用。
各向異性導電粘合劑材料呈現在一定方向導電的特性，如圖3所示，其中圖示了含有粘結料和導電顆粒的導電粘合劑薄膜。典型地，該材料插入在電極之間，然後熱壓，可以提供僅沿Z方向的電接觸。圖3a畫出了無應力的ACF薄膜，圖3b表示熱壓操作，使得可以提供所述兩個電極之間的電接觸。更具體地說，這些圖示表示了一個變型，其中基座E包括梳狀電極，梳齒DE以剖面表示，與SAW的電極相對。
通過待組裝的兩個表面之間的壓力傳遞，沿對應於導電軸的z(圖示)軸擠壓所述顆粒，可以實現電傳導。
在本發明的框架中，一個電極對應於表面聲波裝置的電極，另一個電極可以製作在基座的表面，這在後面將有更詳細的描述。
為了提供用於將待連接的兩個導電錶面加以粘結的材料的所需各向異性，最好可以用熱固性或熱塑性聚合物，填充以由特別是金或鎳澱積而加以金屬化的聚合物顆粒。顆粒的大小可以在數微米至大約20微米之間變化。顆粒密度一般可以在1000粒/mm2至15000粒/mm2的量級。
在本發明的框架中，各向異性導電材料使得可以將聲波裝置粘合至基座上。
更詳細地說，我們應當描述一例表面聲波裝置，製作在石英型鉭酸鋰壓電基板的表面上，其上通過真空蒸鍍製作有構成產生聲波工作面的交指型電極梳，和一般由鋁製成用以對電極梳供電的總線。圖4畫出了一例這種裝置。在壓電基板的表面上製作有兩個傳感器T1和T2，各分別包括兩條總線B11、B12，B21、B22，和電極梳P1和P2。表面聲波裝置的後表面可以加上細紋以吸收體聲波。
基座E在圖5a中表示。在其一面上具有電極E11、E12、E21、E22，用以提供前述傳感器T1和T2的總線B11、B12、B21、B22的接觸，在其另一面上(未畫出)，導電墊片使得可以提供與外部的電接觸，可以包括例如待連接至表面聲波裝置的印刷電路。穿過基座製作的導電通路提供電極E11、E12、E21、E22與外部導電墊片之間的電連接。在此技術中，基座可以由陶瓷(Al2O3)或填充聚合物(例如環氧玻璃樹脂)製成或者由聚醯亞胺薄膜(例如Kapton)製成。
各向異性導電材料的作用在於將聲波裝置機械組裝並電連接至基座。為此，各向異性導電材料(ACM)可以同等好地澱積在基座一側或者裝置一側。在選擇ACM薄膜時，特別可能使用由雷射或任何其它方法預先機械切割的預製件。在選擇粘結劑時，可以通過絲網印刷、噴射澱積進行澱積。還可以實施澱積來覆蓋基板或基座的整個表面，然後通過化學、機械蝕刻或通過雷射切除進行定域，以清除用於表面波傳播的自由空間。在所有情況下，該材料都澱積在相對電連接區域(總線/基座電極)的層面上，但是該導電材料的各向異性特性使得可以澱積在比待連接區域更為擴展的表面上，而不會使位於同一層面上的獨立導電區域發生短路。該材料可以有利地特別定位於如下位置-在表面波裝置的非工作表面上，以通過增加粘結面積和分散機械應力來增強該組件的機械功效。
-在表面波裝置的特定區域上，以在必要時吸收表面聲波(這一般可能會消除來自裝置邊緣的反射並消除不同工作區域之間的聲波耦合)。
-在表面波裝置的整個外周，以提供其密封，如圖6所示。
另外，為了提供導電各向異性材料的校準厚度並校準由此限定的空腔高度，可以採用金屬珠(稱作凸起)澱積在表面波裝置一側。
還可以在卸荷裝置一側或基座一側形成結構以局部壓縮各向異性導電粘合劑，用以控制各向異性導電材料的蔓延並且特別是防止其移向該裝置的工作面。這包括梳狀電極，如圖5b所示。具體地說，在製作基座基板組件時，最好在電極梳的梳齒上設置各向異性導體。在壓力和溫度的作用下，由電極並且更具體地說由梳柄構成的屏障阻止了各向異性導體的蔓延，如圖5c所示。梳齒DE12具有包括加厚區的結構，使得可以在區域Zc局部壓縮粘合劑。根據本發明，因而不必在基座上或SAW上製作凸起。區域Zf表示相對於未壓縮導電粘合劑蔓延的區域。由梳柄構成的區域Zb形成對各向異性導電粘合劑ACF朝向工作區域蔓延的屏障區域。
在各向異性導電材料層面上製作所需圖紋時，組裝有三個單元裝置/導電材料/基座。根據各向異性導電材料的種類決定進行該操作的溫度和壓力。一般地，為獲得粘結和建立電接觸所必需的壓力在10至30巴之間變化，溫度在150℃至220℃之間變化。
在上述例子中，各向異性導電材料還提供了密封作用，使得可以設計出一個特別緊湊的表面聲波裝置，因為其沒有浪費空間，如圖7所示，其中圖7表示沿剖面AA′所示的組裝至基座的圖6裝置。
對於密封限制和強度限制很高的應用場合，圖7所示的組件可以同樣很好地集成至標準封裝中，如圖8所示，ACM材料仍然提供了基座與表面聲波裝置之間的電連接。小壁m和蓋件C構成封裝包裝的上部。
權利要求
1.封裝表面波器件，包括-一個表面波裝置(SAW)，設在一個壓電基板的表面即所謂工作面上，該裝置具有連接至導電總線的交指型電極；-一個基座(E)，具有連接至外部導電墊片的電極；其特徵在於該表面波裝置的工作面安裝至基座上，其安裝方法為通過沿垂直於表面波裝置平面的軸Z呈各向異性的導電粘合劑，在導電總線相對基座電極的層面以提供電連接的方式將工作面組裝至基座上。
2.如權利要求1所述的表面波器件，其特徵在於，電極組的結構包括一系列局部加厚區域(Zc)，使得可以局部壓縮各向異性導電粘合劑(ACF)。
3.如權利要求1和2之一所述的表面波器件，其特徵在於，基座電極構成卸荷結構，形成防止各向異性導電粘合劑蔓延向表面波裝置工作區的屏障。
4.如權利要求3所述的表面波器件，其特徵在於，基座電極具有梳狀結構，呈現梳柄(ME12)和梳齒(DE12)，所述梳齒垂直於表面波裝置的聲波傳播方向。
5.如權利要求4所述的表面波器件，其特徵在於，各向異性導電粘合劑澱積在梳齒(DE12)的層面上。
6.如權利要求2-5之一所述的表面波器件，其特徵在於，所述加厚區域在數十微米的量級。
7.如權利要求1-6之一所述的表面波器件，其特徵在於，各向異性導電粘合劑為含有導電顆粒和粘結料的複合材料。
8.如權利要求7所述的表面波器件，其特徵在於，粘結料為熱固性或熱塑性聚合物。
9.如權利要求7或8所述的表面波器件，其特徵在於，導電顆粒為金屬化聚合物顆粒。
10.如權利要求7和8之一所述的表面波器件，其特徵在於，導電顆粒為金屬顆粒。
11.如權利要求7-10之一所述的表面波器件，其特徵在於，所述顆粒的直徑在大約數微米至大約20微米之間。
12.如權利要求1-11之一所述的表面波器件，其特徵在於，各向異性導電粘合劑具有吸聲特性。
13.如權利要求1-12之一所述的表面波器件，其特徵在於，所述導電各向異性粘合劑還以實現表面波裝置封裝的方式設置在該裝置的整個外周上。
全文摘要
本發明涉及通過導電材料連接至基座的表面波裝置,所述導電材料在垂直於表面波裝置的平面和基座平面的方向呈現各向異性。該各向異性導電材料提供了表面波裝置的機械功效和封裝。各向異性導電材料以具有空腔的方式澱積在基座平面上,表面聲波可以在該空腔中傳播。
文檔編號H03H9/25GK1340240SQ00803729
公開日2002年3月13日 申請日期2000年2月11日 優先權日1999年2月12日
發明者恩戈克－圖安·恩古亞, 簡－馬克·布朗, 克裡斯蒂安·勒隆 申請人:湯姆森Csf公司