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导入黏着式晶圆接合技术 SAW滤波器实现高良率封装
来源:http://www.sfsaw.com/Col2/Col10/203.html | 作者:本文作者皆任职于EVG | 发布时间: 2020-04-20 | 416 次浏览 | 分享到:

表面声波(SAW)滤波器尺寸再微缩。为满足行动装置轻薄设计的需求,SAW滤波器开发商正大量使用具高对位精准度的黏着式晶圆接合技术,藉此提高裸晶尺寸SAW封装(DSSP)制程良率,打造尺寸更小但滤波效能不减的新一代解决方案。

行动通讯持续快速成长,成长动能主要来自智慧型手机市场。智慧型手机中有一主要零组件为表面声波(SAW)滤波器,其中的机械波会在整个压电基板的表面传播,而先进接合腔(Cavity)之形成,是促成这种声波传播的关键步骤。先进的封装技术,尤其是已对位的黏着式晶圆接合技术,已成为建置各种最小尺寸晶片级SAW封装的主导技术。  

提升行动装置讯号品质 SAW滤波器扮要角

SAW滤波器在近年来呈爆炸性成长的行动通讯领域中占首要地位,因为它比石英晶体、感应滤波器和波导滤波器等其他滤波器技术,拥有更优异的滤波功能和小尺寸特性;尤其当缩小表面声波滤波器的尺寸时,可进一步让行动电话的体积变小,并可提升接收力和频谱效能。  

封装制程是决定滤波器整体大小的主因。近年来CSSP(Chip Sized SAW Package)技术已成为举足轻重的SAW封装技术,其中,封装体的大小主要是由多层陶瓷决定。此外,全新的DSSP(Die Sized SAW Package)技术则可让封装体变得跟晶片一样小。 

DSSP技术是适用于射频(RF)模组的理想作法,其中元件微型化和防止形成高模压力,都是这项技术带来的主要效能优势。在射频模组中,元件是透过表面黏着技术(SMT)进行组装,同时也会藉由传送模制法在外表形成一层护膜。DSSP元件可塑造高达100毫巴的压力,可为射频应用提供一个先进的解决方案。  

SAW封装制程和微机电系统(MEMS)制程有很多相似之处,尤其是针对正确表面波传播所需接合腔的形成过程,这种腔封装可在功能性压电基板上用微影技术形成聚合物结构,再进行黏着式晶圆接合。  

热膨胀系数主导晶圆接合良率

由LiTaO3或LiNbO3制成的功能性压电晶圆是所有SAW元件的基础,其中的材质特性可激发、传播和侦测表面波。 

所谓的转换器是在滤波器侧面,由铝或铜做成的叉指结构,它可决定SAW元件的各种带通滤波(Band-Pass Filtering)特性。而随后的步骤是铺上一个永久的黏着层,同时也形成聚合物接合架构和块状物。这些块状物可在成型的过程中降低封装里的机械性应力,因而可防止封装因高温和高压的因素而损毁。这些块状结构也可为随后的功能性晶圆和另一片微控制器(MCU)晶圆的接合制程提供一个黏着层,并在接合处理前预先备妥。 

 

每种材料都有热膨胀系数(CTE),可测量随着温度变化转变的物体大小。为了确保达到最佳的封装可靠度和晶圆接合良率,功能性晶圆和另一片微控制器晶圆需要有非常相近或吻合的热膨胀系数。这种特别的DSSP封装需要两片采用同样材料制成的晶圆,而微控制器晶圆可藉由晶圆薄化为控制器去框。 

晶圆接合的步骤采用EV Group(EVG)的GEMINI自动化晶圆接合系统。虽然有很多晶圆接合的方法,但黏着式晶圆接合可为DSSP制程程序提供许好处,包括低温处理(当最高温度低于400℃时)、让表面更平坦和增加粒子污染承受力(中间层可容纳直径在中间层厚度范围内的粒子)。 

 

功能性晶圆和另一片微控制器晶圆在接合前必须完成对位,这可由EVG SmartView自动化接合对位系统达成。EVG在1985年开发了全球首台双面对位系统,为MEMS制程带来相当大的改变,并将对位和接合过程分离,而树立了全新对位晶圆接合的产业标准。 

这种制程的分离法可提供具备更高弹性的制程,并可使晶圆接合设备适用于更广泛的应用。相较于其他须要依赖任一晶圆的透明度或开孔之对位准则,SmartView则可用标准的微影对位标记进行面对面对位。模组式的对位装置设计,使其可在不同阶段的对位需求时,能够整合到共晶、黏着或融合式晶圆接合机等不同的工具平台。

 

黏着式晶圆接合改善DSSP制程

针对众多的应用和设计,主要的接合层须符合以下特性: 

.等向的介电常数

.良好的散热稳定度

.低杨氏模数

.对不同基板都有优异黏着力

在晶圆接合中作为接合剂的聚合物材料或黏着剂,依其在接合过程中的状态可分为两大类型:一种是具黏着性的材料,它会在接合过程中流动;而另一种材料会在烘烤过程和后续的接合制程都会保持坚固的状态。这两种不同的状态对晶圆接合而言非常重要,因为它们会导致不同的制程结果。 

可流动的聚合物最大优点是可提供非常平坦的微结构平面,但也有几个缺点,其中包括由材料挤压造成的工具污染风险、接合层压缩或极有可能的基板位移,造成较差的晶圆对晶圆对位精准度。 

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