射频前端模组板级系统封装结构及其封装方法技术方案

本发明专利技术提供一种射频前端模组板级系统封装结构及其板级系统封装方法，所述板级系统封装方法包括：提供电路板，所述电路板表面形成有多个第一焊垫，所述第一焊垫凹陷于所述表面；提供射频芯片，其中包括至少一个滤波器芯片，所述射频芯片表面形成有第二焊垫，所述第二焊垫凹陷于所述射频芯片的表面；将至少一个射频芯片键合于所述电路板上，所述至少一个射频芯片的第二焊垫，与所述电路板上相应的第一焊垫相对形成空隙；通过电镀工艺在所述空隙内形成第一导电凸块以电连接所述第一焊垫、第二焊垫。通过电镀工艺形成导电凸块，与封装前段的工艺兼容，可以利用传统的芯片制造工艺或晶圆级封装工艺实现射频前端模组板级的系统级封装工艺。封装工艺。封装工艺。

【技术实现步骤摘要】
射频前端模组板级系统封装结构及其封装方法


[0001]本专利技术涉及半导体器件制造领域，尤其涉及射频前端模组板级系统封装结构及其封装方法。

技术介绍

[0002]系统级封装采用任何组合，将多个具有不同功能和采用不同工艺制备的有源元/器件、无源元/器件、MEMS器件、分立的KGD(Known Good Die)诸如光电芯片、生物芯片等，在三维(X方向、Y方向和Z方向)集成组装成为具有多层器件结构，并且可以提供多种功能的单个标准封装件，形成一个系统或者子系统。
[0003]现有技术中，射频芯片模组通常采用目前比较常用的倒装芯片(FC，Flip
‑
Chip)焊接工艺进行封装，该系统级封装的方法包括：提供PCB电路板，其中PCB电路板上形成有按一定要求排列的焊球(利用植球工艺形成)；在电路板上浸蘸助焊剂，然后将芯片倒装贴片在电路板上；利用回流焊工艺将芯片上的焊垫(pad)与电路板上的焊球进行焊接后电连接；之后，在芯片底部和电路板之间充填灌胶，以增加整个结构的机械强度。
[0004]但是，现有的系统级封装的方法，存在以下缺点：1、工艺复杂，造成封装效率低；2、需要将各个芯片依次焊接在焊球上，封装效率低；3、需要利用焊接工艺实现芯片与PCB板的电连接，无法与封装前段的工艺兼容；4、浸蘸助焊剂过程中稍有不慎施以较大压力时容易造成电路板压裂。上述方法应用于板极射频前端模组的系统集成中，会导致封装效率低，良率低的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的问题是现有的射频前端模组板极系统封装效率低、无法与前段的芯片形成工艺兼容等。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供一种射频前端模组板级系统封装方法，包括：提供电路板，所述电路板表面形成有多个第一焊垫，所述第一焊垫凹陷于所述表面；提供射频芯片，其中包括至少一个滤波器芯片，其他射频芯片包括信号放大、信号接收以及信号调谐中的至少一个功能，所述射频芯片表面形成有第二焊垫，所述第二焊垫凹陷于所述射频芯片的表面；将至少一个射频芯片键合于所述电路板上，所述至少一个射频芯片的第二焊垫，与所述电路板上相应的第一焊垫相对形成空隙；通过电镀工艺在所述空隙内形成第一导电凸块以电连接所述第一焊垫、第二焊垫。
[0007]为实现上述目的，本专利技术还提供一种射频前端模组板级系统封装结构，包括：电路板，所述电路板表面形成有多个第一焊垫，所述第一焊垫凹陷于所述电路板表面；射频芯片，其中包括至少一个滤波器芯片，其他射频芯片包括信号放大、信号接收以及信号调谐中的至少一个功能，所述射频芯片表面形成有第二焊垫，所述第二焊垫凹陷于所述射频芯片的表面；至少一个射频芯片键合于所述电路板上，该射频芯片的第二焊垫与所述电路板上相应的第一焊垫之间形成有电镀的第一导电凸块，以电连接所述第一焊垫、第二焊垫。
[0008]本专利技术的有益效果在于：
[0009]本专利技术完全避开了传统的PCB板上的利用焊接实现射频芯片与电路板电连接的封装工艺，通过电镀工艺形成第一导电凸块，以实现射频芯片与电路板电连接。第一、相对于传统的封装工艺，工艺流程简单，封装效率高；第二、可以将所有的芯片均键合在电路板上之后，通过电镀工艺形成每一芯片与所述电路板的电连接，相较于传统的每个芯片单独焊接与电路板实现电连接，极大的提高了封装效率。第三、电镀工艺与封装前段的工艺兼容，可以利用传统的芯片制造工艺或晶圆级封装工艺实现板级的系统级封装工艺。
[0010]进一步地，射频芯片与电路板之间通过可光刻键合材料实现物理连接，而且可光刻键合材料覆盖所述第一导电凸块外围的区域，直接增强了整个结构的机械强度，可以省去现有技术的充填灌胶工艺。在后续进行塑封工艺时，塑封材料无需填充射频芯片与电路板之间的间隙，从而节省了塑封工艺的时间。另外，干膜材料的可光刻键合材料，由于弹性模量比较小，在受到热应力时可以很容易变形而不至于破损，从而减小射频芯片与电路板的结合应力。进一步的，可光刻键合材料可以定义第一导电凸块的位置，防止电镀工艺中第一导电凸块横向外溢。
[0011]进一步地，当所述第一焊垫和所述第二焊垫的正对部分、错开部分的面积大于第一焊垫或第二焊垫面积的二分之一时，可以更好的实现电镀工艺，使形成的第一导电凸块尽可能完整的填充空隙内，避免形成的第一导电凸块与焊垫接触面积过小而导致电阻增大；另一方面，错开的部分可以更容易与电镀液接触，这样可以避免由于空隙小而导致电镀液不容易流入空隙而导致无法形成比较完好的第一导电凸块的问题。
[0012]进一步地，当空隙的高度为5
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200微米时，既满足了电镀液容易进入空隙进行电镀，也避免了空隙高度太高而导致电镀时间长的问题，从而兼顾了电镀效率与电镀的良率。
[0013]进一步的，由于无需利用焊接工艺，电路板上的无需再形成阻焊剂和助焊剂，可以是具有光刻键合特性的有机介质层或者也可以是无机介质层，从而提升电路板的形成效率，节省工艺。当顶层是具有光刻键合特性的有机介质层时，可以根据需要选择一定厚度的有机介质层，方便后续将射频芯片键合至电路板上，无需额外形成键合层。当顶层是无机介质层时，相比有机介质层而言，电镀液在无机介质层上的表面张力小，电镀液更容易进入空隙中，提高第一导电凸块的形成良率。
[0014]进一步的，至少在滤波器芯片下方形成空腔，可以作为滤波器芯片的上空腔，提高滤波器的滤波性能；进一步，可以无需在滤波器内形成上空腔，可以降低滤波器芯片的厚度。
[0015]进一步，在电路板的正面和背面均键合有射频芯片和/或射频芯片之间可以堆叠键合，进一步提高射频前端模组的集成度，减小模组面积。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1至图5示出了根据本专利技术实施例一中射频前端模组板级系统封装方法中不同
步骤中对应的结构示意图；
[0018]图6为本专利技术实施例二中射频前端模组板级系统封装结构示意图；
[0019]图7为本专利技术实施例三中射频前端模组板级系统封装结构示意图；
[0020]图8为本专利技术实施例四中射频前端模组板级系统封装结构示意图；
[0021]图9为本专利技术实施例五中射频前端模组板级系统封装结构示意图；
[0022]图10为本专利技术实施例六中射频前端模组板级系统封装结构示意图；
[0023]图11为本专利技术实施例七中射频前端模组板级系统封装结构示意图；
[0024]图12为本专利技术实施例八中射频前端模组板级系统封装结构示意图；
[0025]图13为本专利技术实施例九中射频前端模组板级系统封装结构示意图；
[0026]图14至图17示出了根据本专利技术实施例十一的电路板形成过程中不同步骤中对应的结构示意图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种射频前端模组板级系统封装方法，其特征在于，包括：提供电路板，所述电路板表面形成有多个第一焊垫，所述第一焊垫凹陷于所述表面；提供射频芯片，其中包括至少一个滤波器芯片，其他射频芯片包括信号放大、信号接收以及信号调谐中的至少一个功能，所述射频芯片表面形成有第二焊垫，所述第二焊垫凹陷于所述射频芯片的表面；将至少一个射频芯片键合于所述电路板上，所述至少一个射频芯片的第二焊垫，与所述电路板上相应的第一焊垫相对形成空隙；通过电镀工艺在所述空隙内形成第一导电凸块以电连接所述第一焊垫、第二焊垫。2.根据权利要求1中所述的射频前端模组板级系统集成方法，其特征在于，通过可光刻键合材料实现所述键合，所述可光刻键合材料避开焊垫设置。3.根据权利要求2所述的射频前端模组板级系统集成方法，其特征在于，所述可光刻键合材料覆盖所述第一导电凸块外围的区域。4.根据权利要求2所述的射频前端模组板级系统集成方法，其特征在于，所述可光刻键合材料的厚度为5
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200μm，所述可光刻键合材料至少覆盖所述射频芯片面积的10％。5.根据权利要求2所述的射频前端模组板级系统集成方法，其特征在于，在所述射频芯片或所述电路板上形成所述可光刻键合材料，之后将所述射频芯片与所述电路板键合。6.根据权利要求2所述的射频前端模组板级系统集成方法，其特征在于，在所述电路板的待键合区域上形成可光刻键合材料；对所述可光刻键合材料进行图形化形成开口以露出焊垫；通过所述可光刻键合材料将所述射频芯片与所述电路板键合在一起。7.根据权利要求1所述的射频前端模组板级系统集成方法，其特征在于，相对的焊垫包括正对部分、错开部分，所述正对部分的面积为面积大小大于焊垫面积的二分之一。8.根据权利要求1述的射频前端模组板级系统集成方法，其特征在于，所述空隙的高度为5um
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200um。9.根据权利要求1所述的射频前端模组板级系统集成方法，其特征在于，所述空隙暴露出的焊垫面积为5
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200平方微米；和/或，所述第一导电凸块的横截面积大于10平方微米。10.根据权利要求1所述的射频前端模组板级系统集成方法，其特征在于，所述电镀工艺包括化学镀。11.根据权利要求10所述的射频前端模组板级系统封装方法，其特征在于，所述化学镀包括：化学镀钯浸金，其中化学镍的时间为30
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50分钟，化学金的时间为4
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40分钟，化学钯的时间为7
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32分钟；或，化学镍金，其中化学镍的时间为30
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50分钟，化学金的时间为4
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40分钟；或，化学镍，其中化学镍的时间为30
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50分钟。12.根据权利要求1所述的射频前端模组板级系统封装方法，其特征在于，还包括：在键合所述射频芯片之前，对所述电路板进行图形化，在所述电路板内形成空腔；至少将所述滤波芯片键合于所述空腔上，所述空腔作为滤波器芯片的上空腔。13.根据权利要求1所述的射频前端模组板级系统封装方法，其特征在于，将所述射频芯片通过键合层键合于所述电路板上；还包括：对所述键合层进行图形化，形成空腔；所述滤波芯片键合于所述电路板后，所述空腔作为滤波器芯片的上空腔。14.根据权利要求13所述的射频前端模组板级系统封装方法，其特征在于，包括：在所
述滤波器芯片的键合表面形成键合层后，对所述键合层进行图形化，形成所述空腔，再将所述滤波器芯片通过所述图形化后的键合层，键合于所述电路板上，所述空腔作为滤波器芯片的上空腔。15.根据权利要求13所述的射频前端模组板级系统封装方法，其特征在于，包括：在电路板上形成所述键合层后，对所述键合层进行图形化形成所述空腔；再将所述滤波器芯片通过空腔边缘的键合层键合于所述空腔上方，所述空腔作为滤波器芯片的上空腔。16.根据权利要求15所述的射频前端模组板级系统封装方法，其特征在于，还包括：再键合所上述射频芯片之前，沿图形化后的键合层进一步图形化所述电路板，形成连通所述键合层和所述电路板的空腔。17.根据权利要求1所述的射频前端模组板级系统封装方法，其特征在于，还包括：在...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄河，向阳辉，刘孟彬，
申请(专利权)人：中芯集成电路宁波有限公司，
类型：发明
国别省市：