一种带有滤波器的射频系统模块封装结构及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种带有滤波器的射频系统模块封装结构及方法，其中射频系统模块封装结构包括：表面焊接有金属焊球形成凸点的滤波器芯片，第一侧和第二侧均设有若干焊盘的封装基板，第一侧对应滤波器芯片的焊盘印刷锡膏；滤波器芯片与封装基板的第一侧焊接形成锡包金属焊球结构；安装在封装基板第一侧的被动元件，以及安装在封装基板第二侧的主动元件；包括隔离膜的封装材料，隔离膜覆盖在封装基板第一侧、滤波器和被动器件的表面，从而使滤波器和封装基板第一侧形成滤波器空腔；降低焊接线材和设备支出成本，增加焊点强度和可靠性，解决了选择性覆膜导致的可靠性问题，通过电磁屏蔽层和转接板侧边金属层互联增强封装模块的屏蔽性。屏蔽性。屏蔽性。

A packaging structure and method of RF system module with filter

【技术实现步骤摘要】
一种带有滤波器的射频系统模块封装结构及方法


[0001]本专利技术涉及射频系统模块封装
，具体的涉及一种带有滤波器的射频系统模块封装结构及方法。

技术介绍

[0002]随着5G发展及市场需求，射频前端芯片也不断高度集成化。由于滤波器特有结构功能，利用压电材料的压电特性，且在封装制程中必须保证叉指换能器表面不能接触其他物质，即需保证芯片表面是空腔。目前滤波器空腔的实现方法有两种形式，即分立器件制程中采用在晶圆表面打金球或植锡球方式外加覆膜方式形成空腔，此方案多用于分立器件封装，工艺成熟，成本较低，可靠性较好。但在模块封装过程中选用此种封装结构的滤波器在封装制程中具有较大的工艺挑战性及封装可靠性问题。另外一种方式即在晶圆制程中通过在晶圆内部覆膜形成空腔完成，即WLP(Wafer Level Package)封装形式，WLP滤波器封装结构成本较高，但具有较好的性能及可靠性表现好，可直接应用于带有滤波器系统模块封装。
[0003]现有滤波器分立器件或模块实现方案具体的有如下几种：
[0004]1)滤波器晶圆表面金球焊接外加超声波倒装焊方式倒扣在封装基板上，通过覆膜方式形成空腔，完成滤波器封装工艺。适用于分立器件封装形式。
[0005]2)滤波器晶圆表面印锡形成锡球或植锡球方式，采用倒装焊加覆膜工艺形成空腔完成滤波器封装，通常为CSP(Chip Scale Package)封装工艺，印锡和植球工艺成本较高，印锡或上锡球后球高平整度较差，影响后期焊接，且不适用于带有滤波器的模块化封装。
[0006]3)WLP(Wafer Level Package)在滤波器晶圆内部采用覆膜方式形成空腔结构，可直接用于带有滤波器射频模块化封装产品。
[0007]因此，现有带有滤波器的系统模块封装结构在滤波器封装结构选择时只能选用WLP(Wafer Level Package)晶圆自带空腔结构的滤波器，与其他相关联器件，例如开关芯片，低噪声芯片，功率放大器芯片等等，集成在一个模块系统中，形成模块化封装结构，提升性能及减小尺寸。
[0008]但是，WLP滤波器结构成本较高，不利于系统模块化封装。对于晶圆本身不具有空腔结构的滤波器，需要在晶圆表面打金球或植锡球后覆膜形成空腔，此种需覆膜才能形成空腔的滤波器不适用于系统化模块封装，且存在可靠性不良的问题。另外，对于多种器件组成的模块封装，需要覆膜的滤波器在覆膜过程中，无法避开模块上其他相关器件(倒装芯片或打线芯片)，如图1所示，覆膜过程中封装基板也同时会包覆例如除滤波器之外的器件，如封装结构为倒装芯片或打线结构的其他芯片，倒装芯片腹膜后芯片底部Bump焊点无法实现底部填充，从而使产品存在具有较高的可靠性风险，另外覆膜过程中无法实现选择性覆膜制程，避开打线芯片，不具备工艺可行性及量产性。

技术实现思路

[0009]本专利技术为了克服以上技术的不足，本专利技术提供了一种带有滤波器的射频模块封装
结构及其封装方法，在现有带有滤波器的射频系统模块封装结构基础上改进封装结构及封装工艺，从而提升带有滤波器模块封装可制造性，降低封装投入成本，提升模块整体可靠性。
[0010]本专利技术克服其技术问题所采用的技术方案是：一种带有滤波器的射频系统模块封装结构，包括滤波器芯片，所述滤波器芯片表面焊接有若干金属焊球形成凸点，封装基板，所述封装基板的第一侧和第二侧均设有若干焊盘，其中，封装基板第一侧对应滤波器芯片的焊盘印刷锡膏；所述滤波器芯片与封装基板的第一侧焊接形成锡包金属焊球结构；安装在封装基板第一侧的被动元件，以及，安装在封装基板第二侧的主动元件；封装材料，所述封装材料至少包括隔离膜，所述隔离膜覆盖在封装基板第一侧、滤波器和被动器件的表面，从而使滤波器和封装基板第一侧形成滤波器空腔。
[0011]晶圆表面采用铜球焊接，利用锡包铜工艺实现滤波器芯片与封装基板之间的互联，降低焊接线材成本，增加焊点强度和可靠性性能。采用表面贴装技术取代超声波倒装焊工艺，需额外投资倒装焊设备，可大大节约设备支出成本。
[0012]进一步的，还包括安装在封装基板第二侧的关联器件，所述关联器件至少包括焊接在封装基板第二侧的转接板或锡球，其中，所述转接板接地层为金属层。
[0013]进一步的，还包括电磁屏蔽层，所述电磁屏蔽层至少一部分与所述转接板接地层互连。
[0014]增加屏蔽层与封装基板侧边接地的面积，从而减小阻抗，增强封装模块的屏蔽性。
[0015]进一步的，封装材料还包括覆盖隔离膜外表面的第一塑封层和填充在封装基板第二侧的第二塑封层。
[0016]进一步的，还包括设于第二塑封层底部的导电金属层，所述关联器件还包括接地柱，所述导电金属层两端分别和接地柱连接，设置于在所述主动元件的下方。
[0017]导电金属层增强屏蔽性，并且改善了散热性能。
[0018]本申请还提出了一种带有滤波器的射频系统模块封装方法，提供滤波器芯片，金属焊线通过超声波焊接方式种植金属焊球至滤波器晶圆表面，并对滤波器晶圆分割为单颗IC晶圆单体，从而得到滤波器芯片；提供封装基板，通过SMT方式在封装基板第一侧的焊盘印刷锡膏，将滤波器芯片焊接在封装基板第一侧，形成锡包金属焊接结构；焊接被动元件至封装基板第一侧；采用隔离膜压合滤波器芯片、被动元件和封装基板第一侧，从而使滤波器形成空腔；安装关联器件和主动元件在封装基板第二侧。
[0019]进一步的，所述安装关联器件和主动元件在封装基板第二侧，具体包括：将关联器件和主动元件采用SMT焊接至封装基板的第二侧，其中，关联器件至少包括转接板和/或接地铜柱，其中，主动元件至少包括打线芯片，所述打线芯片粘贴在封装基板第二侧，并进行金线或铜线焊接从而与封装基板形成电连接。
[0020]进一步的，还包括，对封装基板第一侧的隔离膜外侧面进行塑封，以及，采用封装材料填充主动元件和封装基板的第二侧，从而完成射频系统模块的双面塑封。
[0021]进一步的，还包括采用但不限于溅射、喷涂、3D打印、屏蔽膜压合或电镀方式制作电磁屏蔽层，其中电磁屏蔽层与转接板外侧面连接接地。
[0022]进一步的，还包括制作导电金属层，具体包括，完成双面塑封的射频系统模块的底部采用喷涂或溅射3D打印或导电膜压合进行导电金属层的制作。
[0023]本专利技术的有益效果是：
[0024]1、从设计和工艺上实现采用CSP封装结构的滤波器进行模块封装；
[0025]2、改进传统滤波器封装工艺，晶圆表面采用铜球焊接，利用锡包铜工艺实现滤波器芯片与封装基板之间的互联，降低焊接线材成本，增加焊点强度和可靠性性能；
[0026]3、采用表面贴装技术取代超声波倒装焊工艺，需额外投资倒装焊设备，可大大节约设备支出成本；
[0027]4、将不可用于覆膜的主动元件放在系统封装模块的背面，形成双面Molding的封装结构，从结构上解决选择性覆膜及倒装芯片Bump焊接位置无法填充环氧树脂带来的焊点易开裂，连锡及可靠性失效问题；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带有滤波器的射频系统模块封装结构，其特征在于，包括：滤波器芯片，所述滤波器芯片表面焊接有若干金属焊球形成凸点，封装基板，所述封装基板的第一侧和第二侧均设有若干焊盘，其中，封装基板第一侧对应滤波器芯片的焊盘印刷锡膏；所述滤波器芯片与封装基板的第一侧焊接形成锡包金属焊球结构；安装在封装基板第一侧的被动元件，以及，安装在封装基板第二侧的主动元件；封装材料，所述封装材料至少包括隔离膜，所述隔离膜覆盖在封装基板第一侧、滤波器和被动器件的表面，从而使滤波器和封装基板第一侧形成滤波器空腔。2.根据权利要求1所述的带有滤波器的射频系统模块封装结构，其特征在于，还包括安装在封装基板第二侧的关联器件，所述关联器件至少包括焊接在封装基板第二侧的转接板或锡球，其中，所述转接板接地层为金属层。3.根据权利要求2所述的带有滤波器的射频系统模块封装结构，其特征在于，还包括电磁屏蔽层，所述电磁屏蔽层至少一部分与所述转接板接地层互连。4.根据权利要求1所述的带有滤波器的射频系统模块封装结构，其特征在于，所述封装材料还包括覆盖隔离膜外表面的第一塑封层和填充在封装基板第二侧的第二塑封层。5.根据权利要求4所述的带有滤波器的射频系统模块封装结构，其特征在于，还包括设于第二塑封层底部的导电金属层，所述关联器件还包括接地柱，所述导电金属层两端分别和接地柱连接，设置于在所述主动元件的下方。6.一种带有滤波器的射频系统模块封装方法，其特征在于，提供滤波器芯片，金属焊线通过超声波焊接方式种植金属焊球...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨俊，
申请(专利权)人：杭州道铭微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：