一种半导体封装结构及其制备方法

技术领域

本发明申请属于半导体封装技术领域，尤其涉及一种半导体封装结构及其制备方法。

背景技术

滤波器根据其实现方式的不同可以分为很多种，比如无源滤波器（又称LC滤波器）、腔体滤波器、声学滤波器、介质滤波器等，而在移动通信领域中，由于移动终端普遍存在尺寸小、功耗低的要求，因此需要使用小体积、高性能的声学滤波器，声学滤波器按照结构不同，又可以分为声表面滤波器（简写为SAW）和体表面滤波器（简写为BAW），它们的工作原理基本相同，只是声学信号的传播方向存在差异，传统技术中，SAW滤波器通常采用倒装工艺连接，再在芯片背面上通过热压的方式压覆一层薄膜，利用薄膜来形成芯片底部的空间结构，抽真空后，芯片的功能区域处于真空环境，之后再通过封装料封装。

传统技术中封装的滤波器芯片，由于薄膜的存在，封装料难以将引脚包封，引脚暴露在真空环境中，如附图1所示，有些不使用覆膜工艺的结构，引脚也是暴露在真空环境中，引脚无保护，而且芯片承压主要依靠引脚支撑，芯片功能面引脚是不均匀设置的，引脚是设置在芯片上的凸起，芯片受力不均匀，芯片的整个承压效果差，容易破损。

故，设计一种半导体封装结构及其制备方法，来解决上述传统技术问题。

发明内容

为解决上述现有技术中的问题，本发明申请提供了一种半导体封装结构及其制备方法。

为实现上述目的，本发明申请提出的一种半导体封装结构，包括封装体和基板，所述基板设置在封装体下方，所述封装体内还包封有：

芯片，所述芯片的功能区朝向基板并通过引脚焊接在基板上；

支撑墙，所述支撑墙顶部吸附在芯片功能区的表面且下端与基板连接，封装并抽气后形成真空空间，芯片功能区处于真空空间内，芯片引脚包封在封装体中。

进一步，所述支撑墙为上下导通的柱形中空结构，且顶部平整光滑。

进一步，所述芯片功能区与支撑墙接触的表面平整光滑。

进一步，所述支撑墙的一侧开设有过气缝隙，该过气缝隙的间隙小于封装料的颗粒直径。

进一步，所述基板上开设有凹槽，所述凹槽与支撑墙在基板表面沿宽度方向上部分重合，且凹槽不超过基板上焊接的引脚位置。

一种半导体封装结构的制备方法，包括以下步骤：

支撑墙形成步骤：在基板设定的位置形成支撑墙，支撑墙的一侧开设有过气缝隙；

贴装步骤：将芯片引脚朝向基板焊接贴装，芯片功能区朝向基板，贴装后芯片功能区的表面吸附在支撑墙顶部，功能区处于支撑墙中；

包封步骤：通过支撑墙上的过气缝隙，将支撑墙内部空间抽真空，芯片功能区处于真空空间中，之后使用包封料包封，形成封装体。

进一步的，所述支撑墙形成步骤中，支撑墙为上下导通的柱形中空结构，且顶部平整光滑。

进一步的，所述支撑墙形成步骤中，过气缝隙的间隙小于封装料的颗粒直径。

进一步的，所述贴装步骤中，芯片功能区与支撑墙接触的表面平整光滑。

进一步的，所述支撑墙形成步骤中，还包括基板上开设有凹槽，所述凹槽与支撑墙在基板表面沿宽度方向上部分重合，且凹槽不超过基板上焊接的引脚位置。

本发明申请：使用支撑墙光滑面吸附后抽真空，代替传统的覆膜工艺，工艺简单有效，便于实施，成本大程度降低，更适合于工厂工艺流程，产品的成品率高，通过支撑墙和引脚共同支撑在芯片面，芯片的承压效果好，受压均匀，不容易破损，改变引脚暴露在真空环境的情况，引脚得到塑封料的支撑和保护。

附图说明

图1为现有的覆膜工艺的产品截面图；

图2为本发明申请一种半导体封装结构的实施例一的产品截面图；

图3为本发明申请一种半导体封装结构的实施例一的支撑墙的俯视图；

图4为本发明申请一种半导体封装结构的制备方法的实施例一的支撑墙形成步骤的示意图；

图5为本发明申请一种半导体封装结构的制备方法的实施例一的贴装步骤的示意图；

图6为本发明申请一种半导体封装结构的制备方法的实施例一的包封步骤的示意图；

图7为本发明申请一种半导体封装结构的实施例二的产品截面图；

图8为本发明申请一种半导体封装结构的制备方法的实施例二的支撑墙形成步骤的示意图。

图中标记说明：1.基板； 2.封装体； 3.芯片；4.支撑墙；5.引脚；6.凹槽。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具体特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了更好地了解本发明申请的目的、结构及功能，下面结合附图1-8，对本发明申请提出的一种半导体封装结构及其制备方法，做进一步详细的描述。

在电子产品中，滤波器是一个很重要的元件，在信号处理中扮演着重要的角色，滤波器是由电容、电感和电阻组成的滤波电路，滤波器可以对电源线中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除，得到一个特定频率的电源信号，或消除一个特定频率后的电源信号，也就是说滤波器的功能是允许某一部分频率的信号通过，而另外一部分频率的信号受到较大的抑制，实质上是一个选频电路，滤波器有很多种类型，目前，手机常用滤波器产品主要包含：声表面波滤波器（Surface Acoustic Wave Filter，SAW Filter）、固贴式薄膜体声波滤波器（SMR Bulk Acoustic Wave Filter）、薄膜腔体谐振滤波器（FilmBulkAcoustic Resonator，FBAR）、滤波器模组，如DiFEM（分集接收模组，集成射频开关和滤波器）、LFEM（集成射频开关、滤波器及低噪声放大器）等，本申请以声表面波滤波器为例，即SAW滤波器，也可以是其他种类的滤波器，这并不构成对本发明的限制，SAW滤波器是一种沿着固体表面传播声波的器件，它需要在封装内形成空腔结构来保证声表面波的传播，它是由压电材料和叉指换能器（Interdigital transducer，IDT）组成，SAW滤波器在工作时，信号经过电-声-电的两次转换，当输入叉指换能器接到交流电压信号时，叉指结构中的压电晶体基片会产生振动，并激发出与外加信号同频率的声波，其中一个方向的声波被吸声材料吸收，另一方向的声波则传送到输出叉指换能器，并被转换为电信号输出，最终实现滤波功能。

为了保证滤波器的性能和稳定性，需要对其进行防尘、防潮和防震处理，而滤波器封装工艺就是一种常用的防护措施，封装工艺通常有金属封装、陶瓷封装和塑料封装等，为了低成本的生产小体积、高性能的滤波器，来满足移动终端对器件尺寸小、功耗低的要求，塑封可以得到芯片级尺寸的器件，而且成本低，适用于多种贴装方式的封装，所以塑料封装成为主要封装方式，SAW滤波器通常采用倒装工艺连接，再在其背面上通过热压的方式压覆一层薄膜，薄膜形成滤波器底部功能区的空间结构，抽真空后，功能区域处于真空环境，之后再通过塑封料封装，如附图1所示，由于电引出端设置在功能区的一面，滤波器倒装后，电引出端焊接，薄膜热压并抽真空后，滤波器功能区和电引出端均暴露在真空环境中，电引出端没有包封料的保护，影响其性能，滤波器受压不均匀，承压效果差，而且通过热压覆膜的方式形式真空环境，工艺复杂，薄膜本身的价格也较贵，生产成本较高。

实施例一

请参阅附图2，图2为本发明申请一种半导体封装结构的实施例一的产品截面图，包括封装体2和基板1，基板1设置在封装体2下方，封装体2内还包封有：

芯片3，芯片3的功能区朝向基板1并通过引脚5焊接在基板1上；

支撑墙4，支撑墙4顶部吸附在芯片3功能区的表面且下端与基板1连接，封装并抽气后形成真空空间，芯片3功能区处于真空空间内，芯片3引脚5包封在封装体2中。

请参阅附图4-附图6，为本发明一种半导体封装结构的制备方法的各个步骤的示意图，包括以下步骤：

支撑墙4形成步骤：在基板1设定的位置形成支撑墙4，支撑墙4的一侧开设有过气缝隙（图中未标出）；

贴装步骤：将芯片3引脚5朝向基板1焊接贴装，芯片3功能区朝向基板1，贴装后芯片3功能区的表面吸附在支撑墙4顶部，功能区处于支撑墙4中；

包封步骤：通过支撑墙4上的过气缝隙，将支撑墙4内部空间抽真空，芯片3功能区处于真空空间中，之后使用包封料包封，形成封装体2。

其中，附图4和支撑墙4形成步骤中，提供一本领域常用的基板1，基板1可以是FR4树脂板等，对基板1进行本领域的常规设计，在与产品相匹配的特定位置形成支撑墙4，支撑墙4可以是通过电镀工艺或者其他工艺形成，电镀工艺亦是本领域常用的技术，通过电镀工艺形成的支撑墙4为金属材质，如金属铜材质等，通过其他工艺如粘贴形成的支撑墙4可以是非金属材质，如陶瓷材质等，支撑墙4为上下导通的柱形中空结构，本实施例中支撑墙4的俯视图为四边形，如附图3所示，本发明对此不做限制，且对于支撑墙4的顶部通过打磨等手段使得其顶部表面平整光滑，同时，开设的过气缝隙，是为了保证抽真空时，空气能够通过，过气缝隙的间隙小于封装料的颗粒直径，本发明申请的实施例中所用的封装料是塑封料，是本领域常用的环氧树脂塑封料，该种塑封料黏性较大，流动阻力大，流动速度慢，颗粒直径大于过气缝隙的间隙，可以保证塑封料难以通过过气缝隙进入到支撑墙4内部的真空空间中，而将支撑墙4外侧壁包裹，保证支撑墙4的密封空间，保证芯片3功能区的正常使用，通过支撑墙4和引脚5共同支撑在芯片3表面，芯片3的承压效果好，受压均匀，不容易破损。

其中，附图5和贴装步骤中，芯片3的引脚5设置在芯片3功能区的一面，该步骤还包括芯片3前处理过程：S1、将晶圆根据产品要求进行植球处理；S2、切割晶圆为晶片单元，每个晶片单元有功能区和植球形成的引脚5，芯片3功能区位于所有引脚5构成的中间位置，并筛选切割后的晶片单元，性能正常的留用；S3、将晶片单元通过倒装工艺贴装在基板1上对应区域；芯片3功能区和引脚5面向基板1，贴装采用本领域常用的焊接工艺，即将芯片3引脚5焊接在基板1上，芯片3功能区与支撑墙4接触的表面平整光滑，匹配支撑墙4顶面平整光滑，芯片3功能区的表面吸附在支撑墙4顶部，密封效果好，在滤波器领域中，芯片3功能区是叉指换能器等，故，支撑墙4、芯片3功能区表面、基板1三者构成密闭空间，功能区处于该密闭空间中，使用支撑墙4吸附后抽真空构成真空环境，代替传统的覆膜工艺，工艺简单有效，便于实施，成本大程度降低，而且通过光滑面相互吸附，静摩擦力大，不需要将支撑墙4顶部与芯片3功能区表面电镀在一起，简化工艺，工艺效果无差别，更适合于工厂工艺流程，产品的成品率高。

其中，附图6和包封步骤中，将上述的密封空间抽真空，空气能够通过过气缝隙，过气缝隙的间隙小于封装料的颗粒直径，本领域现有的塑封料和开孔方式即可达到该要求，不需要额外增加工序，塑封料难以通过过气缝隙进入到支撑墙4内部的真空空间，而将支撑墙4外侧壁、引脚5和过气缝隙封装，保证真空空间的密封性，引脚5也塑封在封装料中，改变引脚5暴露在真空环境的情况，引脚5得到塑封料的支撑和保护，芯片3通过引脚5作为其电性引出端。

本申请所有使用电镀工艺的步骤中，均是先通过曝光、显影的光刻技术在表面形成电镀保护，之后再通过溅射或者沉铜的方式在待电镀区域形成金属种子层，本申请的金属种子层采用的是铜材质，金属种子层是为了保证后续电镀的金属与待电镀区域之间的结合力，同时为电镀提供导电离子附着的表面，保证电镀效果。

本申请所有使用封装工艺的步骤中，均是使用塑封料注塑的方式配合模压形成封装，本申请采用的塑封料是环氧树脂塑封料，分为透明和不透明，成本低，固化性能好，有效防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成芯片电气性能的下降。

本发明申请使用支撑墙4光滑面吸附后抽真空构成真空环境，代替传统的覆膜工艺，工艺简单有效，便于实施，成本大程度降低，更适合于工厂工艺流程，产品的成品率高，通过支撑墙4和引脚5共同支撑在芯片3表面，芯片3的承压效果好，受压均匀，不容易破损，引脚5也塑封在封装料中，改变引脚5暴露在真空环境的情况，引脚5得到塑封料的支撑和保护。

实施例二

请参阅附图7，图7为本发明申请一种半导体封装结构的实施例二的产品截面图，包括封装体2和基板1，基板1设置在封装体2下方，封装体2内还包封有：

芯片3，芯片3的功能区朝向基板1并通过引脚5焊接在基板1上；

支撑墙4，支撑墙4顶部吸附在芯片3功能区的表面且下端与基板1连接，封装并抽气后形成真空空间，芯片3功能区处于真空空间内，芯片3引脚5包封在封装体2中，基板1上开设有凹槽6，凹槽6与支撑墙4在基板1表面沿宽度方向上部分重合，且凹槽6不超过基板1上焊接的引脚5位置。

请参阅附图8，为本发明一种半导体封装结构的制备方法的实施例二的支撑墙4形成步骤的示意图，该制备方法包括以下步骤：

支撑墙4形成步骤：在基板1设定的位置形成支撑墙4，支撑墙4的一侧开设有过气缝隙（图中未标出），还包括基板1上开设有凹槽6，凹槽6与支撑墙4在基板1表面沿宽度方向上部分重合，且凹槽6不超过基板1上焊接的引脚5位置；

贴装步骤：将芯片3引脚5朝向基板1焊接贴装，芯片3功能区朝向基板1，贴装后芯片3功能区的表面吸附在支撑墙4顶部，功能区处于支撑墙4中；

包封步骤：通过支撑墙4上的过气缝隙，将支撑墙4内部空间抽真空，芯片3功能区处于真空空间中，之后使用包封料包封，形成封装体2。

本申请进一步在基板1上开设凹槽6，凹槽6与支撑墙4部分重合且不超过引脚5位置，过气缝隙处于支撑墙4的中部，不与凹槽6连接，封装时，凹槽6内部被塑封料封装，支撑墙4整体在外侧壁和部分底面均与封装料接触，接触面积大，芯片3工作时，不容易出现支撑墙4外侧壁与塑封料分层的情况，保证支撑墙4内部的真空环境，芯片3成品率更高，而且凹槽6尺寸合适，塑封料流动填充方便。

可以理解，本发明申请是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明申请的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明申请的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明申请的精神和范围。因此，本发明申请不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本发明申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明申请所保护的范围内。