一種晶片級封裝的聲表面波諧振器的製作方法

2023-08-03 02:05:31

本實用新型涉及到聲表面波諧振器的封裝結構和封裝工藝技術領域。

背景技術：

聲表面波器件是利用聲表面波對電信號進行模擬處理的器件。

如圖1中所示，聲表面波諧振器是在叉指換能柵陣11兩邊分別放置不連續結構金屬條帶的反射柵陣12。每個柵陣由幾百個或上千個寬與間隔各為 λ/4的金屬條帶組成。這是一種分布反饋結構。聲波雖然在每個金屬條帶上反射很小,但所有反射信號都是以同步頻率和同相相加,從而使聲波接近全部反射而構成諧振器。聲表面波諧振器與體波晶體諧振器相比，具有諧振基頻高和耐振動的優點。

聲表面波諧振器廣泛的應用於汽車門遙控開關，內部捕捉系統，數據連結，胎壓監控系統，無線安全系統，無線條碼的讀取，無線鍵盤，無線滑鼠，無線操縱杆，遙控燈開關等民用消費類電子產品中，國內的年用量在幾十億隻左右，用量巨大。

聲表面波諧振器目前主要有兩類封裝形式，體積較大的金屬插腳封裝（如圖2所示）和3.0 mm *3.0 mm *1.3 mm及以上的LTCC陶瓷封裝(如圖3所示)。其中金屬插腳封裝價格低，不能用於自動貼片生產，並且可靠性低，主要應用於低端消費市場；LTCC陶瓷腔體封裝價格相對較高，可靠性高，用於汽車電子等高端消費市場。

隨著電子相關產品的超小型化、更低成本化的需求，對核心元件―聲表面波諧振器提出新的體積要求。因此，無論是金屬插腳封裝，還是LTCC陶瓷腔體封裝的諧振器，在體積上都必須大幅度的減小，在價格上也要進一步降低。

技術實現要素：

綜上所述，本實用新型的目的在於解決現有的聲表面波諧振器封裝體積大，或封裝成本高的技術不足，提出一種晶片級封裝的聲表面波諧振器。

為解決本實用新型所提出的技術問題，採用的技術方案為：

一種晶片級封裝的聲表面波諧振器，包括有聲表晶片，其特徵在於：還包括有陶瓷基板，聲表晶片通過倒裝結構電連接在陶瓷基板上，聲表晶片與陶瓷基板之間保留有空腔，在陶瓷基板上還設有用於封裝聲表晶片的樹脂膜；所述的聲表面波諧振器整體尺寸不大於2.0 mm *1.6 mm *0.6mm；長度不大於2.0 mm ，寬度不大於1.6 mm ，高度不大於0.6mm。

所述的聲表晶片通過金屬球與陶瓷基板間通過電性支撐連接。

所述的聲表晶片通過電鍍凸塊由鍍銅底層、鍍鎳中間層及鍍錫外層組成的電鍍凸塊與陶瓷基板間通過電性支撐連接。

所述的聲表晶片包括有壓電基片，壓電基片上設有叉指換能柵陣、反射柵陣、輸入植球電極區和輸出植球電極區；輸入植球電極區與叉指換能柵陣電性連接，輸出植球電極區經反射柵陣電性連接叉指換能柵陣。

所述的陶瓷基板為HTCC陶瓷基板或LTCC陶瓷基板。

如上所述晶片級封裝的聲表面波諧振器的製作工藝，其特徵在於所述工藝包括如下步驟：

A）、製作陶瓷基板，陶瓷基板頂面包含有焊盤，底面包含有與焊盤一一對應電性慣穿連接的電極端子；

B）、在聲表晶片的電極區上植入金屬球，形成凸起支撐塊；

C）、將聲表晶片倒裝在陶瓷基板上方，使聲表晶片通過金屬球與陶瓷基板頂面上的焊盤一一對應電性連接，聲表晶片與陶瓷基板頂面形空腔；

D）、在陶瓷基板上方覆蓋一層樹脂膜，將聲表晶片封裝在陶瓷基板上；

E）、對樹脂膜和陶瓷基板進行分割，得到若干單個的晶片級封裝的聲表面波諧振器成品。

本實用新型的有益效果為：本實用新型採用倒裝封裝結構將聲表晶片裝於陶瓷基板上，之後用樹脂膜進行封裝，從而在保證性能不下降的情況下，獲得了尺寸為2.0 mm *1.6 mm *0.6mm及更小尺寸的聲表面波諧振器產品，在器件體積和成本上實現了前所未有的突破，實現了聲表面波諧振器的CSP封裝。CSP是 Chip Scale Package的縮寫，也就是晶片級封裝。CSP的概念起源於IC行業，大致的定義是晶片面積和封裝體的面積比大於80%，聲表行業的具體定義是封裝體邊長與晶片的差小於1毫米。當發明尺寸為2.0 mm *1.6 mm *0.6mm時，與傳統SMD（表面貼裝）的產品3.0 mm *3.0mm*1.3mm比較，本實用新型的體積和成本分別只有SMD的16%和25%。

附圖說明

圖1為聲表面波諧振器晶片的基本結構示意圖；

圖2為傳統金屬插腳封裝的聲表面波諧振器結構示意圖；

圖3為傳統QCC8B型LTCC陶瓷腔體封裝的聲表面波諧振器結構示意圖；

圖4為傳統SMD封裝的聲表面波諧振器結構示意圖；

圖5為本實用新型的CSP封裝的聲表面波諧振器結構示意圖；

圖6為本實用新型的聲表晶片的結構示意圖；

圖7為本實用新型的陶瓷基板的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖和本實用新型選的具體實施例對本實用新型的結構作進一步地說明。

參照圖5至圖7中所示，本實用新型的晶片級封裝的聲表面波諧振器包括有聲表晶片1和陶瓷基板2；聲表晶片1通過倒裝結構電連接在陶瓷基板2上，聲表晶片1與陶瓷基板2之間保留有空腔3，在陶瓷基板2上還設有用於封裝聲表晶片1的樹脂膜4。

聲表晶片1除包括有壓電基片16，壓電基片16上設有叉指換能柵陣11和反射柵陣12之外，還包括有設於壓電基片16上的輸入植球電極區13和輸出植球電極區14；輸入植球電極區13與叉指換能柵陣11電性連接，輸出植球電極區14經反射柵陣12電性連接叉指換能柵陣11。輸入植球電極區13和輸出植球電極區14分別與陶瓷基板2上對應的焊盤21、22對準電性連接。

陶瓷基板2可以為HTCC陶瓷基板或LTCC陶瓷基板。

為了實現聲表晶片1與陶瓷基板2形成空腔3，使得聲表晶片1的叉指換能柵陣11和反射柵陣能處於空腔3中，聲表晶片1通過金屬球5與陶瓷基板2間通過電性支撐連接。另外，還可以採用電鍍凸塊代替金屬球5起到電性連接和支撐作用，電鍍凸塊由鍍銅底層、鍍鎳中間層及鍍錫外層組成。

也即是本實用新型打破聲表面波諧振器製作中的傳統工藝方法。在聲表晶片和底座電性能導通過程中用目前的Flip Chip（倒裝）工藝代替傳統的Wire Bonding（金屬引線鍵合）工藝；在器件密閉封裝過程用真空樹脂覆膜工藝代替出傳統的SMD（表面貼裝）工藝。SMD（表面貼裝）工藝是如圖4所示，是將聲表晶片61通過粘片膠63正裝在封裝腔體基板62上，通過打金屬絲64與電極端子焊接，之後用平行封焊帽蓋65進行封裝，其體積一般最小為3.0 mm *3.0mm*1.3mm；而本實用新型的聲表面波諧振器整體尺寸一般為不大於2.0 mm *1.6 mm *0.6mm；且長度不大於2.0 mm ，寬度不大於1.6 mm ，高度不大於0.6mm；最小可以達到2.0 mm *1.2 mm *0.55mm。

本實用新型的晶片級封裝的聲表面波諧振器的製作工藝，包括如下步驟：

A）、製作陶瓷基板2，陶瓷基板2頂面包含有焊盤21、22，底面包含有與焊盤21、22一一對應電性慣穿連接的電極端子211、221；

B）、在聲表晶片1的電極區13、14上植入金屬球5，形成凸起支撐塊；

C）、將聲表晶片1倒裝在陶瓷基板2上方，使聲表晶片1通過金屬球5與陶瓷基板2頂面上的焊盤21、22一一對應電性連接，聲表晶片1與陶瓷基板2頂面形空腔；

D）、在陶瓷基板2上方覆蓋一層樹脂膜4，將聲表晶片1封裝在陶瓷基板2上；

E）、對樹脂膜4和陶瓷基板1進行分割，得到若干單個的晶片級封裝的聲表面波諧振器成品。

本實用新型的工藝方法易於批量生產，生產效率是SMD型封裝工藝的數倍，生產效率高。