一种晶圆级封装声表器件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种晶圆级封装声表器件，涉及声表器件领域，器件包括衬底、声表芯片、保护层和焊盘；声表芯片置于衬底上，声表芯片包括至少一个电极柱，用于将信号导出至声表芯片表面，形成信号端；保护层包覆声表芯片的外露表面及其电极柱的侧壁，且在声表芯片表面，保护层高于信号端；焊盘覆盖信号端并向周围延伸，延伸部分置于保护层的上方，焊盘为向下凹陷的碗型底结构。碗状焊盘增加了外接焊球与焊盘的接触面积，附着力增强，同时由于在芯片表面设置了具有高气密性的保护层，防止水汽入侵，腐蚀内部压电结构，大大提高了声表器件可靠性，使其能作为独立器件使用。使其能作为独立器件使用。使其能作为独立器件使用。

【技术实现步骤摘要】
一种晶圆级封装声表器件


[0001]本技术涉及声表器件领域，尤其是一种晶圆级封装声表器件。

技术介绍

[0002]随着技术的不断发展，5G技术的普及，使得终端设备尺寸变小，集成度越来越高，因此射频器件迎来了新的机遇和挑战。
[0003]市场对射频器件，乃至声表器件有着小型化的要求，晶圆级封装(WLP)普及性与日俱增。但目前市场中，晶圆级封装的声表器件大多应用于模块封装内，在模块内声表器件仍需二次封装不能直接使用。要作为一个独立器件单独使用，晶圆级封装声表器件仍有可靠性不足的问题亟待解决。

技术实现思路

[0004]本专利技术人针对上述问题及技术需求，提出了一种晶圆级封装声表器件，本技术的技术方案如下：
[0005]一种晶圆级封装声表器件，包括衬底、声表芯片、至少一层保护层和焊盘；声表芯片置于衬底上，声表芯片包括至少一个电极柱，用于将信号导出至声表芯片表面，形成信号端；保护层包覆声表芯片的外露表面及其电极柱的侧壁，且在声表芯片表面，保护层高于信号端；焊盘覆盖信号端并向周围延伸，延伸部分置于保护层的上方，焊盘为向下凹陷的碗型底结构。
[0006]其进一步的技术方案为，当保护层为多层时，第一保护层包覆声表芯片的外露表面及其电极柱的侧壁，第二保护层覆盖除去位于电极柱的第一保护层的外表面；在声表芯片表面，靠近信号端的第二保护层不完全覆盖第一保护层，且第二保护层、第一保护层和信号端的高度依次递减；焊盘覆盖信号端并向周围延伸，延伸部分置于第一、第二保护层的上方，焊盘为向下凹陷的阶梯形碗型底结构。
[0007]其进一步的技术方案为，声表芯片还包括至少一个信号电极、封盖结构和压电结构，信号电极和压电结构置于衬底上，封盖结构包覆信号电极并与衬底形成空腔，压电结构置于空腔内，电极柱贯穿封盖结构与信号电极连接，封盖结构的外露表面作为声表芯片的外露表面被保护层包覆。
[0008]其进一步的技术方案为，封盖结构包括墙膜和硬膜，墙膜包覆信号电极并置于衬底上，硬膜覆盖墙膜并与衬底形成空腔；电极柱与墙膜和硬膜接触的柱壁被保护层包裹。
[0009]其进一步的技术方案为，保护层为具有低膨胀系数和高致密绝缘特性的材料。
[0010]本技术的有益技术效果是：
[0011]在声表芯片表面和电极柱柱壁覆盖保护层，由于保护层具有高致密绝缘特性，将封盖结构包裹其中，提高了声表器件的气密性，防止水汽入侵腐蚀压电结构。另外，由于封盖结构的膨胀系数远高于保护层，因此保护层能够约束封盖结构在温度变化下产生的形变，降低了声表器件的形变量，进一步提高了器件可靠性。最后，焊盘呈碗型底结构，增加了
焊球与焊盘的接触面积，提高了焊球的粘附性，且焊盘中心凹陷处对液态焊球的吸引力增加，进一步防止了液化焊球的滑动。由于电极柱与保护层的互溶性一般，电极柱与保护层之间容易产生缝隙，水汽容易从顶部渗入，而将焊盘覆盖在信号端，封住了电极柱与保护层缝隙连通外界的窗口，进一步防止了水汽的渗入，使得器件的可靠性大大增强，能作为独立器件使用。
附图说明
[0012]图1是本申请一实施例提供的晶圆级封装声表器件的结构示意图。
[0013]图2是本申请另一实施例提供的晶圆级封装声表器件的结构示意图。
具体实施方式
[0014]下面结合附图对本技术的具体实施方式做进一步说明。
[0015]实施例一：
[0016]本实施例提供了一种晶圆级封装声表器件，如图1所示，包括衬底1、声表芯片2、至少一层保护层3和焊盘4。声表芯片2置于衬底1的上表面，保护层3包覆声表芯片2的外露表面及其电极柱21的侧壁，电极柱21用于将信号导出至声表芯片表面，形成信号端。且在声表芯片2表面，保护层3高于信号端。焊盘4覆盖信号端并向周围延伸，延伸部分置于保护层3的上方，焊盘4为向下凹陷的碗型底结构。
[0017]具体的，声表芯片2包括至少一组电极柱21及信号电极22、压电结构23和封盖结构。信号电极22和压电结构23置于衬底1的上表面，封盖结构包覆信号电极22并与衬底1形成空腔。其中，封盖结构包括墙膜24和硬膜25，墙膜24包覆信号电极22并置于衬底1上，硬膜25覆盖墙膜24并与衬底1形成空腔，压电结构23置于空腔内。电极柱21贯穿封盖结构与信号电极22连接，也即，电极柱21贯穿墙膜24和硬膜25与信号电极22连接。信号电极22通过电极柱21导出至封盖结构表面，也即将信号导出至声表芯片2表面，形成外露的信号端。封盖结构的外露表面作为声表芯片2的外露表面被保护层3包覆，电极柱21与墙膜24和硬膜25接触的柱壁被保护层3包裹。封盖结构的存在具有防高温、防脏污以及隔绝空气的作用，保护压电结构23免受污染。
[0018]可选的，保护层3的材质可以为二氧化硅、氮化硅、蓝宝石、金刚石或疏水性聚合物等具有低膨胀系数和高致密绝缘特性的材料。通过采用具有低膨胀系数的材料，能抑制高膨胀系数的封盖结构温变下产生的形变。而高致密绝缘特性，能使得整个器件在保护层包围下，杜绝了水汽的渗入，能承受高压高湿高温等特殊环境，可靠性大大提升。
[0019]将焊球6与焊盘4相连，实现了声表器件信号的导通。由于此碗状结构的存在，增加了焊球6与焊盘4的接触面，附着力增强。高温环境下焊球6液化，而焊盘4中心凹陷处对液化的焊球6吸引力增强，防止了液化焊球6的滑动。由于电极柱21与保护层3材料特性不同，两种材料互溶性一般，两者熔融处容易崩裂产生缝隙，没有焊盘4的存在，水汽容易从缝隙顶部渗入，而焊盘4覆盖了电极柱21与保护层3连接外界的窗口，进一步防止了水汽的渗入。
[0020]可选的，衬底1的材料可选用钽、铌等压电材料，也可以为石英、剥离等半导体材料；压电结构23和信号电极22的材料可以为铜、铝、镍或合金等金属材料；电极柱21的材料可以为铜、铝、钨或合金等金属材料；焊盘4可以为单层，也可以为多层结构，其材料可以为
镍、金、锡或复合材料等金属材料；墙膜24和硬膜25的材料可以为干膜等复合材料。
[0021]为了进一步提高声表器件的可靠性，本申请对上述晶圆级封装声表器件的保护层3进行优化，给出实施例二：
[0022]本实施例提供了一种晶圆级封装声表器件，如图2所示，包括衬底1、声表芯片2、双层保护层5和焊盘4。声表芯片2置于衬底1的上表面，双层保护层5包括第一保护层51和第二保护层52，第一保护层51包覆声表芯片2的外露表面及其电极柱21的侧壁，第二保护层52覆盖除去位于电极柱21的第一保护层51的外表面，其中，电极柱21用于将信号导出至声表芯片表面，形成外露的信号端。在声表芯片2表面，靠近信号端的第二保护层52不完全覆盖第一保护层51，且第二保护层52、第一保护层51和信号端的高度依次递减。焊盘4覆盖信号端并向周围延伸，延伸部分置于第一、第二保护层51、52的上方，焊盘4为向下凹陷的阶梯形碗型底结构。
[0023]由于该衬底1、声表芯片2与实施例一中的衬底1、声表芯片2的结构相同，在此不再赘述。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶圆级封装声表器件，其特征在于，包括衬底、声表芯片、至少一层保护层和焊盘；所述声表芯片置于所述衬底上，所述声表芯片包括至少一个电极柱，用于将信号导出至声表芯片表面，形成信号端；所述保护层包覆所述声表芯片的外露表面及其电极柱的侧壁，且在所述声表芯片表面，所述保护层高于所述信号端；所述焊盘覆盖所述信号端并向周围延伸，延伸部分置于所述保护层的上方，所述焊盘为向下凹陷的碗型底结构。2.根据权利要求1所述的晶圆级封装声表器件，其特征在于，当所述保护层为多层时，第一保护层包覆所述声表芯片的外露表面及其电极柱的侧壁，第二保护层覆盖除去位于电极柱的所述第一保护层的外表面；在所述声表芯片表面，靠近所述信号端的第二保护层不完全覆盖所述第一保护层，且所述第二保护层、第一保护层和信号端的高度依次递减；所述焊盘覆盖所述信号端并向周围延伸，延伸部分置于第一、第二保护层的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈云姣，王为标，陆增天，徐彬，牛青山，
申请(专利权)人：无锡市好达电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：