专利名称：弹性波器件和封装基板的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及弹性波器件和封装基板，更具体地，涉及诸如SAW器件或FBAR器件的弹性波器件以及具有该弹性波器件的封装基板。
背景技术：
诸如SAW器件或FBAR器件的弹性波器件是小型廉价的器件，并且用于广泛的应用范围，例如，移动电话上的带通滤波器。SAW(表面声波)器件利用在弹性体表面上传播的瑞利波(Rayleigh wave)。FBAR(薄膜腔声谐振器)器件利用压电膜的振动。这些弹性波器件对于缩小如移动电话为代表的通信器件的尺寸是必需的，而且为了满足近年来日益小型化的移动通信终端的需求，需要减小这些弹性波器件的尺寸。
基板尺寸是决定弹性波器件整体尺寸的一个因素。基板尺寸表示在将器件安装到封装之前形成该器件的基板的尺寸。该尺寸很大程度上取决于基板上设置的激励电极(用于激励弹性波)的排列、当用作器件时的诸如频率的器件设计、或者其上具有激励电极的该基板的材料的物理特性。例如，将该压电基板用于SAW器件。SAW的速度几乎完全取决于压电基板的物理特性。表面波的速度(v)、激励电极之间的间隙(周期λ)、和器件频率(f)具有由ν＝f×λ表示的关系。因此，为了总体上减小弹性波器件的尺寸，除了必须减小形成有器件的基板的尺寸之外，还必须减小安装有器件的封装的尺寸。
下面将描述用于常规弹性波器件的封装结构。
图1A和1B示出了以面朝下状态安装的SAW器件的封装结构。图1A是封装上安装的压电基板的仰视图。图1B是以面朝下状态在压电基板上安装的SAW器件的剖视图。压电基板101的底面包括一对梳状电极102a(激励电极)以及另一对梳状电极102b(激励电极)，在该对梳状电极102a两侧上具有反射电极103a和103b，在该对梳状电极102b两侧上具有反射电极103c和103d。上述激励电极分别连接到压电基板101上设置的信号焊盘104a、104b和104c。
淀积上基板105a和下基板105b两层，以在封装105的底部上形成封装基板。上基板105a设置在其上形成有底脚焊盘(footpad)106的下基板105b上。底脚焊盘106建立与外部的电连接。上基板105a的顶面是芯片附着表面109，在该芯片附着表面109上设置封装侧信号焊盘110(简称为信号焊盘)。在该侧的压电基板101上设置由金制成的金球块111，并且其连接到封装侧信号焊盘110。
压电基板101以面朝下的状态容纳在封装105中，以使得具有激励电极的主表面可以面对芯片附着表面109。信号焊盘104a、104b和104c通过倒装焊接技术分别与金球块111相连接，以便连接相应的封装侧信号焊盘110。该封装侧信号焊盘110通过互连装置连接到作为封装105背面的下基板105b上设置的底脚焊盘106。由此构造的封装105的开口区域由金属盖107覆盖，并且利用密封装置108对其进行气密密封。通常，对密封装置108进行加热并熔化，以便气密密封封装105和盖107。密封装置108使用具有高熔点的焊料(例如，AuSn焊料)，以使得经得起正常的回流温度。这里，AuSn焊料表示包括80％Au和20％Sn的焊料合金。
诸如氧化铝的陶瓷制品通常用于封装105。如果氧化铝陶瓷制品用于封装105，则利用钨(W)浆料来印刷互连图案，进行烘焙，并且利用Ni、Au或者这二者对互连图案进行电镀。通常，由此在上基板105a和下基板105b上形成互连装置。
近年来已经开发了CSP(芯片级封装)，以进一步缩小SAW器件的封装。日本特开No.2002-513234号公报(下文中称为文献1)和日本特开No.2000-77970号公报(下文中称为文献2)公开了一种封装，其中在用作基底的镀层(也称为安装基板)上设置压电基板以使得在基板和镀层之间具有间隙，并且利用密封材料气密密封封装的外围。上述封装结构要求高气密性的密封材料，以防止设置在压电基板上的激励电极由于潮湿或气体而劣化。作为密封材料，金属材料是有效的。
图2A、2B、3A和3B示出了上述CSP封装的封装结构。图2A和3A是封装上所安装的压电基板的仰视图。图2B和3B是SAW器件的剖视图，在其上以面朝下状态安装有图2A和3A中所示的压电基板。图4A是在封装上安装的FBAR基板的仰视图。图4B是FBAR器件的剖视图，在其上以面朝下状态安装有图4A中所示的FBAR基板。这里，FBAR基板包括在要形成FBAR芯片的区域中布置的压电薄膜。例如，在硅基板上设置压电薄膜层，并且在上述压电薄膜层上形成激励电极。在图2A到图4B中，与图1中相同的组件和结构具有相同的标号。用于弹性波器件的基板(例如上述压电基板或FBAR基板)总体上表示形成有诸如SAW器件或FBAR器件的弹性波器件的基板。用于弹性波器件的基板必须与封装基板相区别。
在图2A到图4B中，设置了基板侧密封电极(称为第二密封电极)112、封装侧密封电极(称为第一密封焊盘或者密封焊盘)113、密封材料114和接地端子115。在图4A中，标号116表示FBAR的上激励电极，标号117表示FBAR的下激励电极，标号101’表示FBAR基板。图2A和2B中所示的SAW器件被配置为使得封装侧密封电极113不与接地端子115相连接。然而，图3A和3B中所示的SAW器件被配置为使得封装侧密封电极113与封装基板内部的接地端子115相连接。
在许多情况下，将以面朝下状态安装的压电基板101配置为采用片状基板作为封装105的底部上设置的上基板105a和下基板105b。在上述情况下，在片状基板上排列了数十到数百个压电基板101，利用金属盖107对其进行密封，并且从该片状基板的一侧将它们切割成独立的弹性波器件。
CSP具有这样的结构，即通常采用浆料印刷或者金属电镀，以便利用金属材料在封装的该侧上形成密封材料。当采用浆料印刷时，如果不缩小该浆料的粒径，则不能形成具有窄行宽的图案。此外，要求高度精确的定位。通常，用于浆料印刷的浆料粒径必须是该图案行宽的约1/3到1/5。然而，当前可用的技术仅能将浆料粒径减少到大约15μm。这就使得可印刷的行宽度为45到至多75μm。如上所述，需要减小弹性波器件的封装尺寸，以使得可以整体上减小弹性波器件的尺寸。为此，必须使封装侧密封电极113变窄；然而，上述行宽不够窄。
另一方面，当采用金属镀层来形成密封材料时，使用由光刻工艺形成的掩模。利用该掩模，能够容易地实现细致的处理。从而易于使封装侧密封电极的行宽变窄。应当注意，一系列光刻工艺包括涂布光刻胶、烘焙、曝光(掩模形成)、显影、烘焙、电镀和去除光刻胶的多阶段工艺。这需要时间和成本。此外，封装基板使用伸缩性的氧化铝陶瓷和玻璃陶瓷，该收缩率随着要使用的封装基板而不同。这就出现了一个问题，即在掩模形成处理中的定位方向发生了偏离，图案也发生了偏离。
发明内容
鉴于上述情况做出了本发明，本发明提供了一种能够减少弹性波器件的封装尺寸并简化生产工艺的技术。
本发明更加具体的目的是提供另一种用于对封装一侧上设置的密封电极进行电镀而不进行光刻工艺的技术。
根据本发明的一个方面，优选地，提供了一种封装基板，包括在所述封装基板的主表面上设置的信号焊盘；在所述封装基板的背面上设置的底脚焊盘；以及在所述主表面上设置的围绕所述信号焊盘的密封电极，所述信号焊盘与所述底脚焊盘电连接，所述密封电极与所述底脚焊盘绝缘。
根据本发明的另一方面，优选地，提供了一种弹性波器件，包括器件基板，其上安装有用于激励弹性波的激励电极；以及封装基板，其包括在所述封装基板的主表面上设置的信号焊盘；在所述封装基板的背面上设置的底脚焊盘；以及在所述主表面上设置的围绕所述封装侧信号焊盘的第一密封电极，所述信号焊盘与所述底脚焊盘电连接，所述第一密封电极与所述底脚焊盘绝缘，所述器件基板的主表面被布置为面对所述封装基板的主表面，使在所述器件基板的主表面上设置的第二密封电极和所述第一密封电极相接触，从而气密地密封所述弹性波器件。
根据本发明的另一方面，优选地，提供了一种制造封装基板的方法，包括形成至少一组在所述封装基板的主表面上设置的信号焊盘、在所述主表面上设置的围绕所述信号焊盘的密封电极以及与所述信号焊盘电连接的底脚焊盘，所述底脚焊盘设置在所述封装基板的背面上同时与所述密封电极绝缘；在所述封装基板的主表面上的外围区域中形成围绕所述至少一个组的单个引出电极；将所述单个引出电极分为第一电极和第二电极，所述第一电极与所述信号焊盘电连接，所述第二电极与所述密封电极电连接；以及对所述第二电极通电，从而仅对所述密封电极进行电解电镀。
本发明的封装基板包括两个用于电镀的引出电极。梳状电极(以及与其电连接的图案)和密封电极(以及与其电连接的图案)可以电分离。从而，可以独立地对所述梳状电极和所述密封电极进行电镀。这使得可以减小弹性波器件的封装的尺寸并简化生产过程。
下面将参考附图详细描述本发明的优选实施例，其中图1A和1B示出了以面朝下状态安装的SAW器件的封装结构；图2A和2B示出了CSP封装的第一封装结构；图3A和3B示出了CSP封装的第二封装结构；图4A是安装在封装上的FBAR基板的仰视图；图4B是FBAR器件的剖视图，其上安装有图4A所示的FBAR基板；图5是根据本发明第一实施例的封装基板的结构的剖视图；图6A和6B是根据本发明第一实施例的封装基板的平面图；图7示出了安装在本发明的封装基板上的SAW滤波器的示例；图8A和8B是根据本发明第二实施例的封装基板的视图；图9A和9B是根据本发明第三实施例的封装基板的视图；图10A和10B是根据本发明第四实施例的封装基板的视图；图11A和11B是根据本发明第五实施例的封装基板的视图；图12A和12B示出了通带特性；图12C和12D示出了平衡特性；以及图13A和13B是根据本发明第六实施例的封装基板的视图。
具体实施例方式
下面将参照附图对本发明的实施例进行描述。
在下面的描述中，将本发明的弹性波器件描述为SAW器件。根据本发明的有益效果，也可以减小诸如FBAR的其它的弹性波器件的尺寸。
(第一实施例)图5和图6A及6B示出了本发明的封装基板的第一结构示例。图5是封装基板的结构的剖视图。图6A是本发明的封装基板的平面图。图6B是用于比较的针对常规CSP的封装基板的平面图。
参考图5，封装基板10是两个陶瓷片(即下基板11和上基板12)的层叠体。上基板12的顶面是在图5的表面A中示出的芯片附着表面。下基板11的背面是在图5的表面C中示出的底脚焊盘表面，在其上设置有底脚焊盘14。分别在上基板12和下基板11上设置通孔15。通过焊接基板的各个表面B将上基板12和下基板11焊接到一起。通过互连装置16连接各个基板上设置的通孔15。在上基板12上设置的封装侧信号焊盘(用于连接梳状电极的电极焊盘)13电连接到下基板11上设置的底脚焊盘14。在上基板12的外围附近设置稍后将描述的密封电极(封装侧密封电极)。
参考图6A，在切割之前，在图5示出的单个陶瓷片上形成四个封装基板10。在外围区域中布置两个用于电镀的引出电极(用于电镀的引出电极18a和用于电镀的另一引出电极18b)，以便围绕封装基板10。将用于电镀的引出电极18a连接到密封电极17和一个互连图案。该互连图案电连接到密封电极17，并且以与密封电极17相同的阴影线示出。将用于电镀的引出电极18b连接到电极焊盘13和一个图案。该图案电连接到电极焊盘13，并且以与电极焊盘13相同的阴影线示出。设置用于电镀的引出电极18a和用于电镀的引出电极18b，以便用于连接梳状电极的电极焊盘13(以及与其电连接的图案)可以与密封电极17(以及与其电连接的图案)电分离。特别地，密封电极17与在封装基板10的下基板11上设置的所有底脚焊盘14电绝缘。切割线19是用于将单个陶瓷片切割为多个独立芯片的垂直线，而不是作为实际图案设置的。
参照图6B，常规的封装基板包括用于电镀的单个引出电极118，其布置在陶瓷片的外围区域中，以便在切割之前包围四个封装基板100。用于连接梳状电极的电极110(以及与其电连接的图案)和密封电极113(以及与其电连接的图案)经由用于电镀的引出电极118而电连接。
如果采用氧化铝片来代替陶瓷片，则利用钨(W)浆料对电极焊盘13和密封电极17进行图案印刷。烘焙该图案，然后利用诸如Ni或Au的金属进行电镀。该电镀是电解电镀，并且仅选择性地对在电镀工艺中导电的区域进行电镀。
如图6B所示，在用于连接梳状电极的电极110(以及与其电连接的图案)和密封电极17(以及与其电连接的图案)经由用于电镀的引出电极118电连接的同时执行电解电镀，并且电流流过在表面A的芯片附着表面上设置的用于电镀的引出电极118。这会导致除了作为两个封装基板的焊接表面的表面B之外的与电镀溶液接触的电极被全部电镀。换句话说，在表面A和C上设置的所有电极都被电镀。为了选择性地对在表面A上设置的密封电极113进行电镀，必须利用光致抗蚀剂对除了密封电极113之外的区域进行掩模，并且必须再次执行电解电镀。在上述电镀工艺中要求附加的光刻工艺，这在成本方面没有优势。
与此相反，本发明的封装基板被配置为包括两个引出电极18a和18b，并且使用于连接梳状电极的电极焊盘13(以及与其电连接的图案)与密封电极17(以及与其电连接的图案)电分离。从而可以分别且独立地对电极焊盘13和密封电极17进行电镀。因此，不需要附加的光刻工艺来将密封材料设置在密封电极17上。如上所述对密封电极17进行电镀，并且将陶瓷片切割为独立的封装基板10。将图7中所示的其上具有压电基板侧密封电极的压电基板安装在封装基板10上，并且生产出SAW滤波器。由此获得本发明的弹性波器件。
将上述压电基板安装在封装基板上，以生产出图2A到图4B中所示的CSP。也就是说，使其上具有弹性波的激励电极的压电基板表面面对该封装基板的芯片附着表面。将上述基板焊接到一起，以在激励电极的上表面与封装基板的芯片附着表面之间形成间隙。设置密封材料以便气密密封激励电极的上表面与封装基板的芯片附着表面之间的间隙。另外，在压电基板上设置的激励电极通过金球块连接到在封装基板的芯片附着表面上设置的信号焊盘。从封装基板的背面上设置的底脚焊盘提供信号，并且该信号提供给压电基板上的激励电极。从而，弹性波器件进行操作。
为了便于更好地理解本发明，以SAW器件为例描述了弹性波器件。然而，弹性波器件并不限于SAW器件，也可以采用FBAR器件。当在压电材料上形成弹性波器件时，不需要直接在压电基板上形成该弹性波器件。可以在基板上形成的压电薄膜上设置梳状电极，以形成弹性波器件。
(第二实施例)图8A和8B示出了本发明的封装基板的第二结构示例。图8A是本发明的封装基板的剖视图。图8B是封装基板的芯片附着表面的俯视图。
如上所述，本发明没有使用用于借助金属密封装置来电镀在封装基板10上设置的密封电极17的掩模。仅通过导通密封电极17来利用电解电镀选择性地对密封电极17进行电镀。应当注意，如果在没有掩模的情况下执行电镀，则该电镀可以各向同性地在密封电极17上进行，这得到了具有半筒状的密封材料，其覆盖密封电极17并且从密封电极17突出。如果在密封电极17上形成上述具有半筒状的密封材料，则容易出现下面的缺点，即，在切割之前在封装基板10上的相互邻接的区域中的密封电极17可能短路，或者密封电极17和电极焊盘13可能短路。
因此，为了避免上述缺点，根据本发明的第二实施例，将封装基板配置为满足下面的表达式。其中，h表示电镀高度(密封材料20的最高点与用于连接梳状电极的电极焊盘13的顶面之间的差)，W1表示在相互邻接的封装基板10上设置的最接近的密封电极17之间的距离，W2表示在同一个封装基板10上设置的密封电极17与最接近布置的电极焊盘13之间的距离。距离W1等于或者大于电镀高度的2.5倍(W1≥2.5h)。距离W2等于或者大于电镀高度的1.5倍(W1≥1.5h)。上述电极排列和使用密封材料20的电镀条件能够避免在相互邻接的封装基板10上设置的密封电极17之间、或者电极焊盘13与密封电极17之间的短路。将SAW滤波器等安装到封装基板10上，从而获得本发明的弹性波器件。
(第三实施例)图9A和9B示出了本发明的封装基板的第三个结构示例。图9A是安装在本发明的封装基板上的压电基板的主表面的剖视图。图9B是示出了安装在封装基板上的弹性波器件的剖视图。
根据本发明的第三实施例，设置了电极119来连接压电基板101上的信号焊盘104c和压电基板侧密封电极112。压电基板侧密封电极112接地以减小寄生电容。在图9A和9B中，与图1A到图4B中相同的器件和结构具有相同的标号。为了防止密封材料通过电极119流入梳状电极，选择与密封材料具有较差“润湿性”的材料是有效的。优选地，当采用SnAg合金焊料作为密封材料时，电极材料是铬(Cr)或铝(Al)。
(第四实施例)图10A和10B示出了本发明的第四实施例。图10A示出了安装在封装基板上的压电基板的主表面。图10B是安装在封装基板上的弹性波器件的剖视图。
将氧化(SiO2)膜120布置在将信号焊盘104c和压电基板侧密封电极112相连的电极119的至少一个区域中。这样布置的氧化膜120使焊料流动性更差，并且可以防止密封材料流入梳状电极。实现该目的并非总需要氧化膜。也可以采用另一种材料，只要该材料与密封材料不具有润湿性。
(第五实施例)图11A和11B示出了本发明的第五实施例。图11A示出了安装在封装基板上的压电基板的主表面。图11B是安装在封装基板上的弹性波器件的剖视图。
将导电树脂部分地涂布在根据本发明第五实施例的图10B所示的弹性波器件的外表面上。将导电树脂21涂布在压电基板101的主表面(其上设置有梳状电极)的反面(背面)上。还将导电树脂21涂布在侧壁上以及封装基板10中所包含的上电极12的附近。压电基板101的背面接地。
图12A到12D是示出了具有图11A和11B所示结构的SAW滤波器的器件特性的曲线图。为了比较，图12A到12D还示出了具有图10A和10B中所示结构的SAW滤波器的器件特性。图12A示出了通带特性。图12B也示出了通带特性(通频带的放大视图)。图12C示出了相位平衡特性。图12D示出了幅度平衡特性。这些特性都是以在美国建立的PCS系统的接收滤波器的规范(平衡规范)为基础的。
这两个器件特性之间的比较表明通过根据本发明的第五实施例将压电基板的背面接地，均改善了通带特性和平衡特性。
(第六实施例)图13A到13B示出了本发明的第六实施例。图13A是示出了在密封材料被电镀之前的封装基板表面的视图。图13B是示出了引出电极被部分切掉的封装基板的表面的视图。
用于电镀的引出电极18具有与图6B相同的结构。为了对密封材料进行电镀，部分地切掉引出电极。在图13B中切掉了四处。通过切掉这四处，图13B实际上具有与图6A中相同的布局。也就是说，在图13A所示的最初的用于电镀的引出电极18的布局中，用于连接梳状电极的电极焊盘13(以及与其电连接的图案)电连接到密封电极(以及与其电连接的图案)。然而，部分地切掉引出电极18，然后将该引出电极18划分为用于电镀的引出电极18a和用于电镀的引出电极18b。用于电镀的引出电极18a连接到密封电极17以及与其电连接的图案。用于电镀的引出电极18b连接到电极焊盘13以及与其电连接的图案。通过部分地切割引出电极18，独立地并分别地对电极焊盘13和密封电极17进行电镀。不需要附加的光刻工艺来在密封电极17上设置密封材料20。
本发明提供了一种技术，其无需光刻工艺即可电镀封装侧密封电极，并且可以减小用于弹性波器件的封装的尺寸同时简化工艺。本发明对于生产SAW器件或FBAR器件来说是有效的。
本发明并不限于上面提到的实施例，可以在不脱离本发明范围的情况下做出其它的实施例、变型和修改。
本发明基于2004年4月28日提交的日本专利申请2004-132513，在此通过引用并入其全部内容。
权利要求
1.一种封装基板，包括在所述封装基板的主表面上设置的信号焊盘；在所述封装基板的背面上设置的底脚焊盘；以及在所述主表面上设置的围绕所述信号焊盘的密封电极，所述信号焊盘电连接到所述底脚焊盘，所述密封电极与所述底脚焊盘绝缘。
2.根据权利要求1所述的封装基板，进一步包括引出电极，所述封装基板包括多组所述信号焊盘、底脚焊盘、密封电极，所述多组分别设置在相互邻接布置的多个区域中，所述引出电极布置在所述主表面的外围区域中以围绕所述多组，所述引出电极包括与所述信号焊盘电连接的第一引出电极，和与所述密封电极电连接的第二引出电极。
3.根据权利要求2所述的封装基板，其中所述密封电极的表面涂布有密封材料，所述密封材料是使所述第二引出电极通电而电解电镀的。
4.根据权利要求3所述的封装基板，其中W1等于或大于2.5h，W2等于或者大于1.5h，其中W1表示相互邻接的所述密封电极之间的距离，W2表示所述密封电极与所述信号焊盘之间最近的距离，h表示所述密封材料的顶点与所述信号焊盘的上表面之间的差。
5.一种弹性波器件，包括器件基板，其上安装有用于激励弹性波的激励电极；以及封装基板，包括在所述封装基板的主表面上设置的信号焊盘；在所述封装基板的背面上设置的底脚焊盘；以及在所述主表面上设置的围绕所述封装侧信号焊盘的第一密封电极，所述信号焊盘电连接到所述底脚焊盘，所述第一密封电极与所述底脚焊盘绝缘，所述器件基板的主表面被布置为面对所述封装基板的主表面，所述器件基板的主表面上设置的第二密封电极与所述第一密封电极接触，从而气密地密封所述弹性波器件。
6.根据权利要求5所述的弹性波器件，进一步包括多个信号焊盘，其连接到所述器件基板的所述主表面上设置的所述引出电极；以及电连接所述密封电极和所述多个信号焊盘中至少一个信号焊盘的特定电极。
7.根据权利要求6所述的弹性波器件，其中所述特定电极由与所述密封电极的润湿性低的材料制成。
8.根据权利要求7所述的弹性波器件，其中所述特定电极被与所述密封电极的润湿性低的材料部分地涂布。
9.根据权利要求6所述的弹性波器件，进一步包括导电部分，其通过所述特定电极将所述器件基板的背面与所述多个信号焊盘中至少一个电连接起来。
10.根据权利要求9所述的弹性波器件，其中所述导电部分是涂布所述器件基板的背面和相对侧面的导电树脂。
11.根据权利要求5所述的弹性波器件，其中所述弹性波器件是SAW器件和FBAR器件中的一种。
12.一种制造封装基板的方法，包括形成至少一个由设置在所述封装基板的主表面上的信号焊盘、在所述主表面上设置的围绕所述信号焊盘的密封电极、以及与所述信号焊盘电连接的底脚焊盘构成的组，所述底脚焊盘设置在所述封装基板的背面上同时与所述密封电极绝缘；在所述封装基板的主表面上的外围区域中形成围绕所述至少一个组的单个引出电极；将所述单个引出电极分为第一电极和第二电极，所述第一电极与所述信号焊盘电连接，所述第二电极与所述密封电极电连接；以及使所述第二电极通电，以仅对所述密封电极进行电解电镀。
全文摘要
一种封装基板，包括在封装基板的主表面上设置的信号焊盘；在封装基板的背面上设置的底脚焊盘；以及在主表面上设置的围绕信号焊盘的密封电极，该信号焊盘电连接到所述底脚焊盘，所述密封电极与所述底脚焊盘绝缘。
文档编号H03H3/08GK1691500SQ200510068239
公开日2005年11月2日 申请日期2005年4月27日 优先权日2004年4月28日
发明者松田隆志, 藁科卓, 上田政则, 川内治, 兼田泰文 申请人:富士通媒体部品株式会社, 富士通株式会社