一种RF射频器件的封装工艺

摘要

一种RF射频器件的封装工艺，采用烧结型导电银胶作为连接材料，借助烧结型导电银胶良好的导电性能和导热性能，满足了RF射频器件的封装要求，同时降低了整个封装工艺的成本，减少了封装材料对环境的污染。

说明书

技术领域

本发明涉及RF射频器件的制造领域，具体地是一种RF射频器件的封装 工艺。

背景技术

一般射频模块封装的排列布置是将射频电路与电容设置于基板上。其基 板可以为多层板（laminate）、陶瓷、硅或其它合适的材料。随着通信科技快 速发展，射频模块封装的技术则比过去更为重要。射频模块的封装需求包括 电路的高密度、低电力损失、优异的尺寸控制、良好的散热性能、结合的可 靠度以及较低的成本。

目前在射频功率器件领域的封装技术，普遍采用金硅共晶工艺或高铅 （High-Pb）回流工艺。这两种工艺的优势在于：能够提供比较优良的导电和 散热能力。

然而，对于高铅（High-Pb）回流工艺，Pb作为臭名昭著的有害重金属， 各国对于Pb此类的重金属的都有所管控，比如欧盟有RHoS管控，中国也有 中国自己的RHoS管控。在金硅合晶工艺中，基板的镀层Au的厚度要求为 2.5um左右，对芯片的背金要求为金层的厚度为1um左右，这主要由于RF射 频芯片特点决定：芯片薄而脆，功率大。而目前在这种贵金属市场价格居高 不下的情况下，金硅合晶工艺的成本太高，因此降低金的使用量，无疑会大 大地降低元器件的成本，使产品在市场中占有绝对的优势。

导电银胶作为半导体行业常用的互连材料，具有固化温度低、分辨率高、 热机械性能好、工艺简单等特点。目前在大多数半导体行业中使用的导电银 胶封装工艺，以使用固化型导电银胶为主，其组成中只含60%左右的银，其 余则是固化剂、环氧树脂等聚合物材料。封装时，在待结合的基板或芯片表 面通过点胶方式涂布导电银胶，然后加热固化，待导电银胶中的聚合物固化 后形成粘结。相比较金硅合晶工艺和高铅回流工艺而言，导电银胶具有合理 的成本控制和无污染等优点。然而现有固化型导电银胶，由于固化后，其作 为导电主体的银颗粒之间，含有大量的聚合物粘结物，导致其导电性能并不 能达到射频器件的封装要求，因此在RF射频功率器件的封装领域，目前并不 考虑导电银胶作为封装工艺。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种新的RF射频器件的封装工艺，该 封装工艺采用热烧结型导电银胶，能够在满足RF射频器件的封装要求的同 时，降低封装成本和环境污染。

根据本发明的目的提出的一种RF射频器件封装工艺，包括步骤：

提供一待封装芯片和该芯片需要封装的目标基板，该芯片上设有若干RF 射频器件；

对上述芯片进行芯片背金工艺，在该芯片的背面制作多层金属层；

在上述目标基板上制作金属镀层；

在目标基板上进行点胶工艺，点胶采用烧结型导电银胶；

将芯片放置于目标基板上的导电银胶，放入烧结设备中，加热至导电银 胶的烧结温度进行烧结，直至导电银胶烧结成固状银层；

进行封装后续工艺。

优选的，所述背金工艺中，在芯片背面制作的多层金属层为Ti/Ni/Ag的 组合，或者是Ti/Ni/V/Ag的组合。

优选的，所述金属镀层为NiAg或者Ni/Au的金属层，该金属镀层的制作 方法是化学或物理的气相沉积、磁控溅射或电镀、蒸镀工艺中的一种。

优选的，所述金属镀层的厚度在1～5um之间。

优选的，所述烧结温度为200度至250度，烧结进行的时间为0.5小时至 2小时。

上述的RF射频器件的封装工艺中，通过烧结型导电银胶的应用，不仅降 低了整个封装工艺的成本，减少了封装材料对环境的污染，而且由于烧结型 导电银胶具有良好的导电性能和导热性能，满足了RF射频器件的封装要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的RF射频器件封装工艺的流程示意图。

具体实施方式

正如背景技术中所述，目前在RF射频器件的封装领域，普遍采用金硅合 晶工艺和高铅回流焊工艺。然而对于高铅回流工艺，由于需要使用对环境污 染严重的金属铅，使得该工艺受到各国环境方面条约的限制，亦不符合环保 的要求。而金硅合晶工艺由于需要采用大量的贵金属—金，使得该工艺下的 成本太高，不符合企业对于低成本的要求。

而现有的导电银胶工艺，由于使用固化型导电银胶，使得该连接材料的 导电性能无法满足RF射频器件的要求。

因此本发明针对现有技术中的上述问题，在得益于导电银胶本身的技术 发展基础上，提出了一种基于烧结型导电银胶的RF射频器件封装工艺，该工 艺不仅有效降低了封装成本和对环境的污染，而且由于烧结型导电银胶具有 高的银含量（烧结前>90%，烧结后>96%），使得导电银胶的导电性能得到显 著提高，因而让导电银胶工艺能够满足RF射频器件的封装要求。

根据上述描述，本发明提出的RF射频器件封装工艺中，所使用的导电银 胶为烧结型导电银胶，该导电银胶比如是Namics集团生产的XH9890型的导 电银胶。这种导电银胶的主要组成中，包括了90%以上的银，以及剩余组份 的烧结剂，比如一些聚合物或者其他胶状有机物。这种导电银胶的粘结原理 是根据导电银胶中的银颗粒，在加热时获得足够的能量进行迁移，使这些银 颗粒产生颗粒黏结，产生强度并导致致密化和再结晶过程，同时在加热过程 中，导电银胶中的烧结剂在帮助银颗粒黏结的同时，受热挥发，使得导电银 胶最终烧结成几乎以银成份为主（>96%）的连接层。由于这种材料在烧结后 银成份较多，其导电性能几乎等同于直接在封装的两个接触面之间填充银材 料，因此其导电性能相比较现有的固化型导电银胶大大提高，从而使得导电 银胶工艺在RF射频器件封装领域上的应用得以实现。

下面，将对本发明的技术方案做具体描述。

请参见图1，图1是本发明的RF射频器件封装工艺的流程示意图。如图 所示，该封装工艺包括步骤：

S1：提供一待封装芯片和该芯片需要封装的目标基板，该芯片上设有若 干RF射频器件。

S2：对上述芯片进行芯片背金工艺，在该芯片的背面制作多层金属层， 该多层金属层比如是Ti/Ni/Ag的组合，或者是Ti/Ni/V/Ag。

S3：在上述目标基板上制作金属镀层，该金属镀层比如Ni/Ag或者Ni/Au， 制作方法可以是化学或物理的气相沉积、磁控溅射或电镀、蒸镀等工艺。

S4：在基板上进行点胶工艺，点胶采用烧结型导电银胶。

S5：将芯片放置于基板上的导电银胶，放入烧结设备中，加热至导电银 胶的烧结温度进行烧结，直至导电银胶烧结成固状银层。

S6：进行封装后续工艺。

其中，步骤S2的背金工艺中，金属层是为了后续导电银胶的粘附而提供 一个增加结合牢度的增粘作用。该金属层可以以焊盘的形式制作在芯片的背 面，此时，按芯片的导电需要对焊盘的分布位置、数量和大小进行设计。该 金属层也可以是直接覆盖在芯片背面的整个表面，此时芯片底部代表了芯片 中包含的有源器件的某个公共电极或地极，比如在某些需要将源极接地的器 件中，可以将背面的金属层作为地极接到共源极上。

步骤S3中，金属镀层的厚度可以在1～5um,其中金层或银层为0.05um至 0.15um的区间范围内，由于本发明使用的连接剂中主要以银材料为主，在基 板上的金属镀层可以直接采用银代替贵金属金，因此相比较金硅合晶工艺， 本发明对基板镀金层的要求及成本大大降低。

步骤S4中，点胶在点胶机上进行，点胶的分布和大小视封装对象而定， 即所要封装的芯片和基板的大小而定。

步骤S5中，烧结温度在200至250度左右，烧结时间在0.5至2个小时 左右。

步骤S6是指对于一般工艺，在芯片结合到基板上之后，所采用的普遍意 义的后续流程步骤，比如在一些2D封装中的需要进行的拉引线工艺、注塑工 艺等。

下面，将通过2组表格对本发明的RF射频器件封装工艺的先进性做说明， 表1是本发明中烧结型导电银胶工艺和其余三种现有的工艺的参数比较：

表1四种粘结方式参数比较

通过表1的数据比较，对射频功率芯片粘结工艺各个方面的综合对比， 不论是材料本身导电导热特性，环境保护，工艺控制难易，特别是低成本， 大大地降低了基板和芯片的成本，烧结型导电银胶工艺都把自己独特优点的 展现出来。是目前最适合RF功率元器件封装的工艺。而普通银胶的性能特别 是导电，导热的性能比其他三种工艺性能相比差了一、二个数量级。

表2共晶与新型银胶粘结方式DC测算比较

由表2可知，目前通用的金硅共晶焊接与新型银胶烧结工艺的DC测试结 果，几乎没有差别，新型银胶工艺完全可以取代高成本的金硅共晶工艺。

综上所述，本发明采用烧结型导电银胶作为RF射频器件的封装工艺中的 连接材料，不仅降低了整个封装工艺的成本，减少了封装材料对环境的污染， 而且由于烧结型导电银胶具有良好的导电性能和导热性能，满足了RF射频器 件的封装要求。通过本发明在RF射频器件的封装领域的运用，将提高RF射 频器件产品的竞争优势，从而产生巨大的商业价值。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用 本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易 见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而 是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。对所公开的 实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些 实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所 定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例 中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本 文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。