一种改良式振子晶圆级封装结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种改良式振子晶圆级封装结构，包括振子单元、上盖、基座、封装环和至少一个导电通孔，振子单元设置在基座上；封装环设置在基座的外缘，并与基座外缘相互平齐；上盖设置在封装环上，罩设于振子单元外，并将振子单元予以封装；上盖外缘与封装环相互平齐；导电通孔垂直贯穿基座；振子单元上表面具有上表面电极，下表面具有下表面电极；上表面电极和下表面电极分别通过导电凸块与导电通孔上端电性连接；基座底部设有基座金属焊垫；基座金属焊垫与导电通孔下端电性连接。本实用新型专利技术跳脱目前采用陶瓷基座封装的窘境，并改善三明治封装结构所导致的热应力问题。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及振子装置领域，特别是涉及一种应用在手机、笔记本电脑、汽车电 子等各种电子产品的改良式振子晶圆级封装结构。
技术介绍
石英组件具有稳定的压电特性，能够提供精准且宽广的参考频率、频率控制、定时 功能与过滤噪声等功能，此外，石英组件也能做为运动及压力等传感器，以及重要的光学组 件；因此，对于电子产品而言，石英组件扮演着举足轻重的地位。而针对石英振子晶体的封装，之前提出了许多种方案，譬如美国专利公告第 5030875号专利「牺牲式石英晶体支撑架」(Sacrificial Quartz-crystal Mount)，属于早 期金属盖体(Metal Cap)的封装方式，其整体封装结构复杂、体积无法缩小。美国专利公告 第6545392号专利「压电共振器之封装结构」(PackageStructure for a Piezoelectric Resonator)，主要采用陶瓷封装体来封装石英音叉振子，并改良陶瓷基座(lockage)与上 盖(Lid)的结构，使得石英音叉振子具有较佳的抗震性，然而，该封装体成本高且尺寸无法 进一步降低。美国专利公告第6531807号专利「压电装置」(Piezoelectric Device)，主要针对 在不同区域之陶瓷基座进行石英振子与振荡电路芯片之封装，并利用陶瓷基座上之导线做 电气连接，同时振荡电路芯片以树脂封装，石英振子则以上盖做焊接封装Beam Welding)； 然而，由于两芯片各放在不同区块，且以陶瓷基座为封装体，因此使得面积加大且制作成本 居高不下。又如美国专利公告第7098580号专禾丨』「压电振荡器」(Piezoelectric Oscillator)，主要将石英芯片与集成电路分别以陶瓷封装体封装后，再进行电气连接的动 作，虽可有效缩小面积问题，但整体体积仍无法有效降低，同时该封装方式之制作成本也相 对较高。而美国专利公告第7608986号专禾丨』「石英晶体振荡器」(Quartz Crystal Resonator)，主要为晶圆级封装形式，其主要将玻璃材质(Blue Plate Glass)之上盖与下 基座，与石英芯片藉由阳极接合完成一三明治结构。然而，此一三明治结构由于基材与石英 之热膨胀系数不同，因此当温度变化时会造成内部石英芯片产生热应力，使得频率随温度 而产生偏移现象。因此，需要特别选择石英芯片之切角与上盖和下基座材料的热膨胀系数， 才有办法克服此困难点，然而在制作上和成本上都比较费工。上述的现有技术，都无法跳脱目前采用陶瓷基座封装的窘境，不仅产品成本高且 货源不稳定，且三明治状的封装结构所导致的热应力问题，仍旧无法有效予以解决。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种改良式振子晶圆级封装结构，跳脱目 前采用陶瓷基座封装的窘境，产品成本降低且货源稳定，并改善三明治封装结构所导致的热应力问题。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种改良式振子晶圆级封 装结构，包括振子单元、上盖、基座、封装环和至少一个导电通孔，所述的振子单元设置在所 述的基座上；所述的封装环设置在所述的基座的外缘，并与基座外缘相互平齐；所述的上 盖设置在所述的封装环上，罩设于所述的振子单元外，并将所述的振子单元予以封装；所述 的上盖外缘与封装环相互平齐；所述的导电通孔垂直贯穿所述的基座；所述的振子单元上 表面具有上表面电极，下表面具有下表面电极；所述的上表面电极和下表面电极分别通过 导电凸块与所述的导电通孔上端电性连接；所述的基座底部设有基座金属焊垫；所述的基 座金属焊垫与所述的导电通孔下端电性连接。所述的振子单元为石英晶体振子或机械共振型式振子。所述的石英晶体振子为温度稳定切角石英晶体振子或音叉型石英晶体振子。所述的上盖由硅、或玻璃、或石英、或陶瓷、或金属材料制成；所述的基座由硅、或 玻璃、或石英、或陶瓷材料制成；所述的封装环由金属、或有机聚合物、或氧化物材质制成。所述的上盖和基座采用相同的材质制成。所述的导电凸块为导电胶材或金属凸块。所述的上表面电极和下表面电极设置在所述的振子单元的相同侧或相对侧。所述的导电通孔位于封装环下方或导电凸块下方，并由硅导通技术予以成型。所述的上盖下表面具有一凹槽；所述的凹槽边缘与所述的封装环的内缘切齐。所述的基座上表面具有一凹槽；所述的凹槽边缘与所述的封装环的内缘切齐。有益效果由于采用了上述的技术方案，本技术与现有技术相比，具有以下的优点和积 极效果本技术通过垂直贯穿基座的导电通孔，来使振子单元与基座底部的基座金属 焊垫形成电性连接，因此，跳脱目前采用陶瓷基座封装的窘境(包括产品成本高且货源不 稳定等)，并改善三明治封装结构所导致的热应力问题。通过晶圆接合技术可批次生产石英 晶体振子，减少人力与生产时间，降低生产成本。同时，封装环的外缘与上盖和基座的外缘 切齐，而构成完整无沟槽的平面，以减少污染物的堆积，封装环的内缘与上盖的凹槽的边缘 切齐，可增加封装环的面积，提高接合强度与密封效果。附图说明图1是本技术第一实施例的改良式振子晶圆级封装结构示意图； 图2是本技术第一实施例中振子单元上下电极示意图； 图3是本技术第二实施例的改良式振子晶圆级封装结构示意图； 图4是本技术第二实施例中振子单元上下电极示意图； 图5是本技术第一实施例中凹槽变化实施态样的示意图； 图6是本技术第二实施例中凹槽变化实施态样的示意图； 图7是本技术第三实施例的改良式振子晶圆级封装结构示意图； 图8是本技术第三实施例中振子单元上、下电极与封装环走线的示意图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本技术。应理解，这些实施例仅用于说明本 技术而不用于限制本技术的范围。此外应理解，在阅读了本技术讲授的内容 之后，本领域技术人员可以对本技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申 请所附权利要求书所限定的范围。图1所示的是本技术第一实施例的改良式振子晶圆级封装结构。该改良式振 子晶圆级封装结构包含有振子单元20、上盖10、基座40、封装环30以及导电通孔50。振子 单元20为石英晶体振子或机械共振型式振子，其中，石英晶体振子可以是温度稳定切角石 英晶体振子或音叉型石英晶体振子。振子单元20的上、下表面分别具有上表面电极21与 下表面电极22 (如图2)，由此激振振子单元20，通过导电凸块23电性连接至基座40底部 的基座金属焊垫41。上表面电极21与下表面电极22分别位于振子单元20的相对侧，导电 凸块23可以是导电胶材或金属凸块，其中导电胶材可通过银粉颗粒与树脂组成得到；金属 凸块可由金、铜、锡、银、铟或其合金之一制成。振子单元20配置在基座40上，而基座40外缘设置有封装环30，此封装环30可由 铜、锡、金、银、铟及上述金属的合金、有机聚合物、氧化物等材质构成。由封装环30和上盖 10作为封装设置，且上盖10具有凹槽11来容设振子单元20。故上盖10、基座40通过封装 环30，可将振子单元20作气密封装，其内部环境可为真空或是充填氮气。上盖10的材质可 为硅、玻璃、石英、陶瓷、金属材料等，基座40的材质同样可为硅、玻璃、石英、陶瓷等非导电 材料，再者，若将其两者(上盖10与基座40本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改良式振子晶圆级封装结构，包括振子单元（２０）、上盖（１０）、基座（４０）、封装环（３０）和至少一个导电通孔（５０），其特征在于，所述的振子单元（２０）设置在所述的基座（４０）上；所述的封装环（３０）设置在所述的基座（４０）的外缘，并与基座（４０）外缘相互平齐；所述的上盖（１０）设置在所述的封装环（３０）上，罩设于所述的振子单元（２０）外，并将所述的振子单元（２０）予以封装；所述的上盖（１０）外缘与封装环（３０）相互平齐；所述的导电通孔（５０）垂直贯穿所述的基座（４０）；所述的振子单元（２０）上表面具有上表面电极（２１），下表面具有下表面电极（２２）；所述的上表面电极（２１）和下表面电极（２２）分别通过导电凸块（２３）与所述的导电通孔（５０）上端电性连接；所述的基座（４０）底部设有基座金属焊垫（４１）；所述的基座金属焊垫（４１）与所述的导电通孔（５０）下端电性连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蓝文安，赵岷江，黄国瑞，沈俊男，
申请(专利权)人：台晶宁波电子有限公司，
类型：实用新型
国别省市：97[]