一种声表面波器件的新型晶圆级封装技术

一种声表面波器件的新型晶圆级封装技术

0低负载器件封装技术声音表面波器（saw）是一种固体氧化物。在电路应用中，它主要利用稳定的频率源功能和滤波功能来充分发挥过滤功能。其中，saw恒强器和saw滤波广泛应用于数学。SAW器件是利用叉指换能器(IDT)在石英、铌酸锂、钽酸锂等压电材料表面上激发、监测和接收SAW,完成电信号从电→声→电的转换和处理。目前SAW行业中对器件的封装方式主要有塑料封装1)额外增加了IDT的质量负载,改变器件性能。2)由于表面有一层不易和金属丝融合的非金属层,加大了超声键合的难度。3)钝化层厚度太薄将会导致在IDT边缘位置不能形成有效的覆盖。4)由于钝化层不会太厚,在后期的封装中,不可避免地飞溅及外壳内的可移动金属物可能导致器件的致命失效。另外,在低频器件的制作过程中,需在SAW芯片上进行丝印吸声胶,丝印吸声胶过程可能会导致芯片表面的污染,导致器件性能变化,严重时会导致产品失效。本文针对以上出现的问题,提出了一种新的解决办法,通过应用一种有机物干膜,分别经两次压膜、曝光和显影完成了对SAW芯片在划片前的封装,并用实验进行了验证。实验结果表明,该技术在不改变质量负载的情况下既满足吸声的作用,又降低了键合难度,还解决了后期封装导致的金属飞溅或金属颗粒引起的短路及划片导致的划伤等问题。该技术在SAW器件的封装方面有广阔的应用前景。1晶圆级封装工艺过程原理本技术由于采用一种新的晶圆级封装工艺路线,因此新工艺SAW器件工艺流程与常规工艺流程不同。常规工艺流程为:清洗-镀膜-光刻-钝化层-丝印-划片-粘片-键合-封装。采用晶圆级封装工艺的SAW器件工艺流程为:清洗-镀膜-光刻-晶圆级封装-划片-粘片-键合-封装。对比以上两个工艺流程,在光刻和划片间的工艺过程明显不同,因此晶圆级封装工艺属于一个全新的工艺方式。晶圆级封装工艺过程原理如图1所示。由图可知,晶圆级封装工艺需进行2次干膜压膜和曝光、显影,第1次压膜和光刻是形成空腔四周的支撑框,第2次压膜和光刻是为形成空腔的顶层干膜,从而形成一个封闭的空腔。图2为图1对应的晶圆级封装工艺的具体工艺流程图。晶圆级封装后的器件单元如图3所示。由图3可知,干膜在四周支撑框的支撑下形成空腔,空腔上层干膜微微拱起,使空腔将基片上的IDT完全包围而又不与空腔上层干膜接触;同时,空腔内部洁净,无污染颗粒残留,保证了SAW器件芯片的正常工作。图4为整片晶圆级封装的芯片形貌图。由图可知,晶圆级封装的芯片单元排列整齐划一,实现了整片上对SAW器件的均匀封装,提高了产品的一致性,适合批量生产。2晶圆级封装工艺由于晶圆级封装工艺增加了2次干膜的压膜、曝光和显影,该过程可能在一定程度上污染芯片表面,使键合拉力变弱,为此,对封装过程进行清洁,必要时可使用氧等离子体进行清洁,最后使用内引线拉力芯片剪切力测试仪(Dage4000)对芯片的键合拉力进行了测量,结果如图5所示。由图5可知,键合拉力平均值为7.533g,标准偏差为0.538g,CPK值为2.188,拉力值指标高于国军标要求的3g标准3晶圆级封装工艺对中心频率的影响为验证晶圆级封装技术在产品中的封装效果及对SAW器件性能的影响,选择中心频率为140MHz的SAW滤波器做验证,按环境温度在(-55±1)～(85±1)℃之间循环3次,每次保温(30±2)min,转换时间≤1min进行了温度循环筛选试验,筛选完成后在室温下用矢量网络分析仪(AgilentE5070B)进行测试,测试结果如图6所示。图6中,我们比较了常规工艺与晶圆级封装对中心频率为140MHz的滤波器频率响应的影响。由图可知,采用吸声胶的常规工艺比用晶圆级封装工艺封装的器件通带波纹要小,达到了常规工艺中涂吸声胶来改善通带波纹的目的,这说明这种晶圆级封装工艺所使用的干膜完全具有吸声胶的功能。4本技术的优点本文提出了一种SAW器件的新型晶圆级封装技术,通过采用一种有机物干膜,分别经两次压膜、曝光和显影完成了对SAW芯片在划片前的封装,本技术在SAW器件的封装方面具有广阔的应用前景。与传统工艺相比,本技术具有以下优点:1)该工艺没有在IDT表面增加质量负载,不影响SAW的传播,不恶化SAW滤波器的性能。2)由于键合区上面没有额外增加非金属层,键合区表面干净,不影响键合的效果及质量。3)实现了IDT的全封装,所有的有效图形都被保护于空腔内,避免了