专利名称：电子元件封装方法
技术领域：
本发明涉及电子元件的封装，特别是诸如表面声波(SAW)过滤器、RF元件、传感器等表面不能被占用的元件的封装，更具体地讲，涉及制作这种封装的方法。
表面波元件(SWC)被用于电子装置，特别是高频域和中频域过滤器中，以便利用声波在压电基板上的产生和传播原理而在移动电话中选择频带。这个功能要求在元件的需要传播声波的表面上准备一个自由空间。因此，在表面声波元件的标准保护方法中，使用了气密性陶瓷或金属封装。然而，这些方法成本高而生产量低，并且难以使元件小型化。
在半导体元件领域，被称作CSP(芯片尺寸封装或芯片规格封装技术)的组装技术可以实现高度小型化。这种目前在小型化和成本方面最有价值的技术基于一种如
图1所示的倒装片安装技术(对于本领域的普通技术人员来说是公知的)。
具体地讲，一个半导体元件1通过倒装片式触点11和12而安装到一个基板2上。导电垫片21和22通过内部金属化涂层和基板中的通孔而将整个元件1连接到外部电路。一种灌封树脂3将固结机械式组件并保护元件。
然而，这种方法并不能直接应用于表面波元件灌封树脂会填充到元件与基板之间的缝隙中。这会干扰表面声波的传播。其次，由于未象半导体元件那样在有源表面上形成保护膜，因此树脂本身不足以阻止诸如水分等外界因素的侵袭。
在表面声波过滤器这一更特定的领域中，厂商SiemensMatsushita Components GmbH(西门子-松下电子元件有限公司)提出这样封装元件，即用一个护套结构形成罩子，其环绕着芯片并在芯片之间的区域中位于基板上(WO 99／43084)。该护套可以从一个固定在基板可焊接构架上的金属箔或一个在芯片之间粘结在基板上的塑料箔获得。在采用塑料箔的情况下，即使塑料箔被镀上金属，所获得的屏蔽仍然既不是气密性密封的，也不是完美屏蔽的。
本发明提出利用一张可变形塑料薄膜而集中包覆芯片，该薄膜将粘结在芯片背部和侧面以及基板上。这种方法的优点是，提高了芯片在基板上的机械强度。还有一个优点是，在如后文所述局部去除薄膜后，将呈现出这样一个结构，在该结构上易于连续沉积一种矿物质，以完美地密封住该结构。最后，如果矿物质沉积层被选择为金属化的，则可以形成连续的电磁屏蔽，而且这种屏蔽可以直接接触基板的电气接地极。
粘结在芯片背部和侧面以及芯片间的基板上的可变形薄膜形成了具有高机械强度的单片式组件。
具体地讲，本发明的一个目的是一种电子元件封装方法，其包含以下步骤将至少一个电子元件在其有源表面侧安装到一个基板上，上述基板包含位于第一表面上的电触点和位于第二表面上的连接垫，还包含用于将电触点与连接垫相连的第一组通孔以及一组孔；
将一张可变形薄膜附着在一个或多个电子元件上的与有源表面相反的表面上；从基板的第二表面通过一组孔抽吸可变形薄膜，以包覆上述一个或多个电子元件，并使这些元件与可变形薄膜相接触而形成致密的组件。
根据本发明的一种改型，本发明的方法还可以包含这样一个步骤整体去除在芯片之间的区域中位于基板上的薄膜，以使沉积的矿物质完全包覆住元件并因此而获得完美的气密性密封性能。在金属沉积的情况下，这个步骤还能够重新占据基板上的电气接地触点，从而提供有效的电磁屏蔽。
本发明的另一个目的是一种批量制造封装电子元件的方法，其包含以下步骤分批将电子元件在它们的有源表面侧安装到一个基板上，上述基板包含位于第一表面上的电触点和位于第二表面上的连接垫、用于将电触点与连接垫相连的第一组通孔以及第二组孔；将一张可变形薄膜附着在各电子元件上的与有源表面相反的所有表面上；从基板的第二表面通过一组孔抽吸可变形薄膜，以包覆上述电子元件；将一种灌封树脂沉积到可变形薄膜上，以便为电子元件提供气密性密封保护；切割由树脂／可变形薄膜／基板形成的组件，以将各封装电子元件分开。
根据本发明的一种改型，一个或多个电子元件是表面声波装置。
优选的是，抽吸可变形薄膜的操作与一个加热步骤和／或一个向可变形薄膜表面施加压力的步骤组合起来。
根据本发明的一种改型，封装方法还包含沉积矿物质，以便向可变形薄膜顶部提供气密性密封。
优选的是，封装方法还可以包含在可变形薄膜顶部沉积导电材料，以便为元件提供屏蔽。
封装方法还可以包含将第二可变形薄膜(可以与第一可变形薄膜相同)附着到导电沉积层上。该第二薄膜优选为添加了导电矿物质颗粒的聚合物薄膜。该第二薄膜可以因此而取代与外界接触的标准封装树脂。
通过下面的基于并参考附图所作非限制性说明，本发明可以被更清楚地理解而且其它优点也会显现出来，附图包括图1示范了一种根据现有技术的封装元件。
图2a至2d显示了根据本发明的封装方法的各步骤。
图3a和3b显示了根据本发明的封装方法的一个步骤，其中包括通过可变形薄膜的蚀刻而改装电触点。
图4a和4b显示了利用厚层树脂而最终保护预先被可变形薄膜覆盖过的元件以及切割元件以使它们分离的步骤。
图5显示了通过第二可变形薄膜而最终保护的步骤。
下面将描述一种批量制造封装电子元件的方法，该方法特别适合于表面声波元件，这种元件必须保持一个自由空间以传播声波。
制造方法包含图2a所示第一步，即元件10被分批安装在一个基板20上。这个基板在它的一个表面，即外表面上带有连接垫201和202，并在与外表面相反的表面上带有连接垫101和102。后面提及的垫101和102用于通过《倒装片》式安装法，即利用第一导电通孔301、302和中间导电元件105、106而连接到元件10的电触点103和104的外面。这些中间导电元件可以是金制金属球，或者可以是钎料球。电触点操作可以通过热压、粘接或超声波焊接而完成。
在第二步，一张可变形薄膜40被附加到所有元件上，如图2b所示。利用一组形成在基板20中的孔50抽吸薄膜，可使该薄膜变形并包覆在元件上。该薄膜可以是，例如，可变形塑料薄膜。抽吸操作优选与一个加热操作和／或一个向薄膜表面施加压力以增大变形的操作组合起来。通常，抽吸操作可以在压力反应罐中于真空下进行。可变形薄膜优选为非常薄的薄膜，其厚度可以是大约一百微米。为此，优选预先在薄膜面对着元件的整个表面上或在基板的整个或部分表面上涂粘结剂。还可以使用具有热粘着性能的薄膜(例如热塑性薄膜)，以通过温度和压力作用实现粘结。具体地讲，薄膜可以是Du Pont公司的Pyralux、Ablestik公司的Ablefilm或Apha Metals公司的Staystick。作为一种选择，薄膜可以是导电的。具体地讲，薄膜可以是添加了导电颗粒的聚合物或是在一个表面上被金属化的薄膜。薄膜还可以由多层构成，以组合每层的性能。例如，可以采用带隔潮性能的导电层或矿物质层，每层的厚度很小，范围在几十微米至几微米。
矿物质层可以是SiO2、SiN型的，这些物质是通过真空喷涂沉积或真空等离子体沉积而附着的。还可以附着一种聚对苯二甲基型的有机物层，以获得防潮功能。
采用一个特别导电层的意义在于，可以为元件提供电磁屏蔽。如果这个层需要接地，有益的做法是可以在可变形薄膜40上蚀刻以挖出一个与基板的接地垫相对应的导电区域来。这个开口可以通过诸如激光或机械钻孔(局部切出)等方法加工出来。具体地讲，图3a显示了带有孔50的基板的俯视图，通过这些孔可以抽吸薄膜，以将可变形薄膜恰好贴紧在基板上。在图3b中所示的沿着线AA＇的剖视图中，接地环107与接地垫相对应。可变形薄膜40在基板的一个部位被蚀刻，如图3a中清楚显示，特别是在接地环107所在部位被蚀刻。这样，在随后的导电沉积过程中，可以将电触点改装到垫107上。
根据本发明的方法还包含一个最终保护步骤，该步骤是通过在整个基板上浇铸一种灌封树脂70而实现的，该树脂可以是添加了矿物质颗粒的环氧树脂型的并位于导电沉积层60和可变形薄膜40顶部。先前附着的可变形薄膜可以作为屏障以防止上述灌封树脂渗入到基板与元件之间，如图4a所示。
在一个标准程序中，各元件接下来可以在基板上被电气测试、逐一标记，再通过机械切割而分开，如图4b所示。
这样，由于可变形薄膜的厚度较小，因此根据本发明的批量封装方法可以获得高度集成性。此外，薄膜和覆盖树脂提高了组件的机械强度，从而使得本发明完美适合于大尺寸的表面声波元件(在带有倒装片式组件的标准气密性封装中，情况并不如此)。
根据本发明的另一种改型，可以采用第二可变形薄膜层，以取代厚层树脂，从而使一个或多个元件获得气密性密封保护。为此，图5中显示了一种构造，其中第二可变形薄膜80附着在导电层60顶部，而导电层60自身则附着在第一可变形薄膜40的表面上。
权利要求
1．一种电子元件封装方法，其包含以下步骤将至少一个电子元件在其有源表面侧安装到一个基板上，上述基板包含位于第一表面上的电触点和位于第二表面上的连接垫，还包含用于将电触点与连接垫相连的第一组通孔以及一组孔；将一张可变形薄膜附着在一个或多个电子元件上的与有源表面相反的表面上；从基板的第二表面通过一组孔抽吸可变形薄膜，以包覆上述一个或多个电子元件，并使这些元件与可变形薄膜相接触而形成致密的组件。
2．根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，一个或多个电子元件是表面声波装置。
3．根据权利要求1或2所述的封装方法，其特征在于，安装是通过钎焊材料珠粒而实现的。
4．根据权利要求1至3之一所述的封装方法，包含一个与抽吸步骤组合在一起的加热步骤。
5．根据权利要求1至4之一所述的封装方法，其特征在于，抽吸步骤是通过在上述薄膜表面上施加压力而实现的。
6．根据权利要求1至5之一所述的封装方法，其特征在于，可变形薄膜在其一个表面上带有粘结剂，该表面将与一个或多个电子元件上的与有源表面相反的表面相接触。
7．根据权利要求1至5之一所述的封装方法，其特征在于，可变形薄膜是热塑性薄膜。
8．根据权利要求1至7之一所述的封装方法，其特征在于，可变形薄膜是导电薄膜。
9．根据权利要求1至8之一所述的封装方法，其特征在于，可变形薄膜的厚度在几十微米的量极上。
10．根据权利要求1至9之一所述的封装方法，还包含将一种矿物质沉积在可变形薄膜上。
11．根据权利要求1至10之一所述的封装方法，包含沉积导电材料以屏蔽元件。
12．根据权利要求1至11之一所述的封装方法，包含下面的步骤至少在一些连接垫上局部切割可变形薄膜，以便改装电触点。
13．根据权利要求1至11之一所述的封装方法，包含将一层厚的灌封树脂沉积到可变形薄膜上，以便为一个或多个电子元件提供气密性密封保护。
14．根据权利要求1至12之一所述的封装方法，包含将第二可变形薄膜附着到可变形薄膜上，以便为一个或多个电子元件提供气密性密封保护。
15．根据权利要求14所述的封装方法，其特征在于，第二可变形薄膜是添加了导电矿物质颗粒的聚合物。
16．一种批量制造封装电子元件的方法，其包含以下步骤分批将电子元件在它们的有源表面侧安装到一个基板上，上述基板包含位于第一表面上的电触点和位于第二表面上的连接垫、用于将电触点与连接垫相连的第一组通孔以及第二组孔；将一张可变形薄膜附着在各电子元件上的与有源表面相反的所有表面上；从基板的第二表面通过一组孔抽吸可变形薄膜，以包覆上述电子元件；将一种灌封树脂沉积到可变形薄膜上，以便为电子元件提供气密性密封保护；切割由树脂／可变形薄膜／基板形成的组件，以将各封装电子元件分开。
全文摘要
一种电子元件封装方法包含以下步骤:将至少一个电子元件在其有源表面侧安装到一个基板上,上述基板包含位于第一表面上的电触点和位于第二表面上的连接垫,用于将电触点与连接垫相连的第一组通孔以及一组孔;将一张可变形薄膜附着在一个或多个电子元件上的与有源表面相反的表面上;从基板的第二表面通过一组孔抽吸可变形薄膜,以包覆上述一个或多个电子元件。该方法还可以包含,在可变形薄膜顶部沉积一种矿物质和一种导电材料。
文档编号H03H9/25GK1293485SQ0013010
公开日2001年5月2日 申请日期2000年10月12日 优先权日1999年10月15日
发明者让－马克·比罗, 雅克·埃尔齐埃, 达尼埃尔·巴伊勒, 克里斯帝安·勒龙隆, 恩戈－图安·源 申请人:汤姆森无线电报总公司