專利名稱：用于表面聲波器件的陣列處理的系統和方法
技術領域：
本發(fā)明一般地涉及用來處理和封裝微電子器件的技術，并且更具體地涉及用于有效地封裝表面聲波器件的系統和方法。
背景技術：
表面聲波(SAW)設備廣泛用于RF和IF應用，其中包括無線通信和有線電視。由于聲波在SAW器件中的壓電模的表面上傳播，該器件的性能會受到該模所暴露的環(huán)境的影響。為了避免這種暴露，需要把SAW模密封在密封盒里。近年來，已經用陶瓷制造SAW盒并且利用線焊、焊料軟熔或玻璃燒結技術用金屬或者陶瓷蓋密封SAW盒。
SAW技術中的最新進展，尤其是無線通信中的應用，需要更小的SAW器件，盡管幾年前移動電話手機中使用的SAW濾波器長度上普遍超過12毫米，現在(在許多情況中)這種器件只有幾毫米長。SAW濾波器的小型化看來會繼續(xù)一段時間。
對于中等和大的盒，采用機械上夾在托架中的每個盒進行加工是可行的。模安裝、導線連接和蓋安裝都可以利用各種常規(guī)技術自動進行。然而，當盒尺寸縮小時，每個盒和蓋的固定和操縱變?yōu)楦永щy和低效。為了提高這種小型盒的可制造性，SAW器件廠家正在開發(fā)用于在含有許多(通常300個或更多)盒的整體陶瓷陣列中加工SAW盒的技術。這些陣列充當模安裝和對模形成電氣連接(通過導線連接法、倒裝片法或其它技術)的基地。盡管把SAW模安裝到陣列并且進行互連的技術已被良好了解，但把蓋固定到陣列上的方法是非常有限。
從現有技術器件的結構看來一些SAW廠家正在使用利用絕緣樹脂(例如乙階環(huán)氧樹脂(B-staged epoxy))固定SAW盒上的杯狀陶瓷蓋?？梢酝ㄟ^把杯狀陶瓷蓋對準并且放在加熱陣列中的每個模上制造這樣的器件。在裝配到陣列上之前蓋的密封面涂上乙階環(huán)氧樹脂。陣列帶有蓋之間的余隙供用于隨后的個體化操作。使用乙階環(huán)氧樹脂允許在無須在相鄰的蓋之間使用物理阻擋物或對準物的情況下彼此非?？拷胤胖酶鱾€蓋。加熱下的乙階環(huán)氧樹脂的發(fā)粘性在最后固化之前保持蓋的就位并且?guī)椭乐瓜噜徤w間樹脂互吸。遺憾的是，這種樹脂密封技術本質上是不密封的并且允許某些氣體(尤其是水蒸汽)穿過盒密封滲透。
典型地，不漏氣密封的SAW濾波器盒通常是用焊料密封的平金屬蓋制造的。遺憾的是，目前不存在在軟熔之前和軟熔期間把小的焊料蓋放在并且固定在陣列的上面的有效方法。采用焊料密封技術的SAW器件廠家用分離的個體化的盒和蓋完成焊料密封。在大多數情況下，外部地把焊料蓋安裝在個體化的盒上并且在惰性氣體加熱室中不使用焊料熔劑下軟熔。通常在軟熔期間利用焊料熔劑的粘性性質幫助把電子器件保持在原位。但是，SAW器件對于電極表面上的外來材料特別敏感。該熔劑的殘留物在軟熔后會變成留在密封盒中并且可能沉積在SAW模的活性表面上。
和個體化盒的焊料密封不同，由于蓋的尺寸很小、陣列上各盒間的余隙有限以及陣列的曲率，外部地把各焊料蓋固定在陣列上的技術實現起來非常困難。另外，在軟熔期間難以保持外部夾具和陣列之間的整體性。在軟熔工藝處理期間必須準確地對齊外部夾具并且保持和整個陣列的緊密接觸，以便有效地隔離薄蓋并防止焊料在蓋之間跨接。本發(fā)明減輕現有技術中遇到的與蓋固定和盒密封關聯的所有困難。

發(fā)明內容
本發(fā)明在于一種允許表面聲波器件以及其它微電子器件的陣列處理的系統和方法。本發(fā)明的優(yōu)選方法包括步驟(a)形成一個非導體材料的整體陣列，該陣列具有相對的第一和第二表面并且具有多個隔開的從該第一表面延伸到該陣列內的空腔，每個空腔的尺寸為在其中容納一個SAW器件；(b)在每個空腔靠近該第一表面形成一個凹槽，每個凹槽的寬度大于對應的空腔并且尺寸定成在凹槽內容納一個蓋；(c)從每個空腔的內部向該陣列的一個表面設置至少二條導電路徑；(d)向多個空腔的每個空腔中插入一個SAW器件，每個SAW器件具有插入后和相應空腔內的導電路徑電氣接觸的導電裝置；(e)在每個插入的SAW器件上密封蓋在凹槽內；以及然后(f)沿著相鄰空腔之間的分割線把該陣列分割成各個SAW器件。
本發(fā)明的另一個重要方面是能在分割步驟后保持相鄰空腔之間的間隔。這可以通過在密封蓋和第一表面上施加帶式裝置達到。
本發(fā)明還包括根據上面所這明的方法制造的表面聲波器件。這些器件是從一個組件形成的，該組件包括一個帶有如上面所述的空腔和凹槽的整體陣列，其中每個SAW器件插入到多個空腔中的各個空腔里以電氣地和從對應空腔的內部向該陣列的一個表面延伸的導電路徑接觸。當在每個插入的SAW器件上面密封一個蓋在各個對應凹槽內后，把該陣列分割成各個SAW器件。
本發(fā)明的一個總目的是提供一種蓋固定技術，當蓋結合到盒上時該技術允許在陣列形式下氣密地密封陶瓷SAW盒并且在各盒位置之間為隨后的個體化提供足夠的容隙。最好用焊料密封這些盒，盡管也可以使用其它的密封劑。在處理期間凹槽的各個壁包圍蓋從而防止焊料在軟熔期間在蓋之間的搭接，凹槽厚度和蓋的厚度一樣是合適的。凹槽最好是盒的一體的部分并在盒外形的頂上提供一個陶瓷“畫框”。從而，可以利用一個離線自動安裝機在無需外部固定設備下把蓋準確地放在每個盒位置上。
為了密封各個蓋，在陣列中的各個蓋的頂上放一個自由運動鎮(zhèn)重體或一塊平板，然后把該組件放到一個惰性氣體加熱室中以進行相繼的軟熔?！爱嬁颉笔桨疾鄣墓逃泄潭芰σ约拜p微膨脹的陣列布局使焊料密封陣列形式下的各個小覆蓋區(qū)、多層陶瓷SAW盒，并且在盒的位置之間提供足夠的容隙供隨后通過相鄰空腔之間的切割分成個體。
該焊料密封技術可以使用涂有焊料、包覆焊料和焊料生料的金屬或陶瓷蓋。盡管焊料密封是選取的密封方法，也可以采用樹脂密封和玻璃燒結密封。密封媒介(樹脂、玻璃或焊料)可以是蓋的集成部分、盒陣列的集成部分或者在裝配前施加到盒上或蓋上。


圖1是本發(fā)明的方法中使用的組件的一部分的部分剖開的透視圖。
圖2是倒裝片表面聲波(SAW)器件的典型球焊的透視說明。
圖3是本發(fā)明的組件的一部分在沿著分割線把陣列分割成各個SAW器件并且同時保持各個器件間的間隔后的剖面圖。
圖4是依據本發(fā)明的密封表面聲波器件的透視說明。
圖5和圖6分別是和本發(fā)明的組件一起使用的用于蓋的第一焊料配置的底視圖和側視圖。
圖7和圖8分別是用于本發(fā)明的蓋的第二焊料實施例的底視圖和側視圖。
具體實施例方式
現參照圖1-圖4說明依據本發(fā)明的一種用于表面聲波器件的陣列處理的系統和方法。
在圖1中，用參考數字10整體地表示用來實踐本方法的一個組件10。組件10包括一個以帶有上表面14和下表面16的陶瓷體12形成的陣列。該陣列包括多個空腔18，每個空腔從上表面14向陶瓷體12延伸到腔底20。由于這樣的形狀，在腔底20和第二表面16之間存在小尺寸的陶瓷體12(參見圖3的剖面)。
該組件設置著至少二條的從每個空腔18的內部延伸到陶瓷體12的一個表面的導電路徑。如圖1-4中所示，通過空腔18的底部20上的導電層22、24提供這些導電路徑，其中這些導電層分別和穿過陶瓷體12的并且分別和第二表面16上接觸墊片32、36端接的導電通路30、34電氣連接。導電通路34還延伸成和搭接區(qū)28并和蓋焊料63接觸，如圖3所示和在后面更詳細說明那樣。
依據本發(fā)明，在每個空腔18處鄰近第一表面于陶瓷體12中形成蓋定位凹槽26，其中每個凹槽的寬度和長度大于對應的空腔18并且尺寸定成在該凹槽內容納蓋60。從而凹槽26定義一個在把蓋放到凹槽中后於蓋16的下表面上和焊料63接觸的搭接區(qū)28，如圖3中所示那樣。
現在參照圖2，圖中示出由壓電體42形成的典型表面聲波(SAW)器件40，壓電體42具有一個在其上淀積帶有相關焊接墊片48的第一組交指狀電極46以及帶有相關焊接墊片52的第二組交指狀電極50。如圖3中所示，在處理期間，SAW器件40在空腔18中定向成焊接墊片48、52按典型的“倒裝片”方法分別和導電層22、24接觸。業(yè)內人士從后面闡明的討論會理解圖3的剖面示出焊接后的組件，以便在為了分割各個器件并且進行測試翻轉組件10之前把SAW器件40固定就位。
重新參照圖1，在把SAW器件40放到空腔18中后，接著在空腔18的上面把蓋60放在蓋定位凹槽26中并且和搭接區(qū)28接觸。這最好是利用自動設備完成的。
現參照圖5-圖8，其中示出用于蓋60的二種不同的適用的焊料布局。在圖5和圖6中，焊料接縫63被限制在底表面64的周邊區(qū)域并且和搭接區(qū)28(圖1)對應。在圖7和圖8示出的布局中，焊料接縫65應用成為蓋60的整個底表面64上的一個連續(xù)層。在圖3的剖面圖中描述圖5和圖6的實施例。在處理期間，利用放在陣列中的各蓋的頂上的自由運動鎮(zhèn)重物或者一塊平板把各個蓋60穩(wěn)固地保持就位在各自的蓋定位凹槽26內，同時在惰氣氣體中加熱以便使焊料接縫63流動。
在上面討論的軟熔步驟之后，向陶瓷體12的底表面16施加裝置以在沿分割線70、72分割各個SAW器件期間保持該陣列的整體性。在一優(yōu)選實施例中，該裝置由一條沿著第一表面14以及蓋60的頂表面62施加的帶74構成。最好通過切割SAW或者其它適用的分割技術沿著分割線70、72使該陣列“個體化”(即，變成為各個獨立器件)。然后，去掉帶74以允許對每個SAW器件100進行進一步的處理。
如圖4中所示，所得到的個體SAW器件100包括陶瓷體12的一部分，和它關聯的上下表面14、16以及從各個分割線70、71形成的側表面71、73。蓋60氣密地密封在蓋定位凹槽26內。業(yè)內人士當然會理解SAW器件100相對于現有技術器件能明顯小型化。
這結束了本發(fā)明的說明。業(yè)內人士清楚可以對這些實施例做出各種修改而不背離本發(fā)明的精神和范圍。例如，盡管描述了陶瓷陣列，其它材料可以適用作為陣列材料。另外，如前面所說明那樣，可以把樹脂和玻璃燒結用作為適用的密封材料。類似地，可以采用其它適當的方案來實現定位凹槽的任務。
權利要求
1.一種用于制造各個表面聲波(SAW)器件的方法，該方法包括步驟形成一個非導體材料的整體陣列，該陣列具有相對的第一和第二表面并且具有多個隔開的從該第一表面延伸到該陣列內的空腔，每個空腔的尺寸定成在其中容納一個SAW器件；在每個空腔從該第一表面形成一個凹槽，每個凹槽的尺寸定成在凹槽內容納一個蓋；從每個空腔的內部向該陣列的一個表面設置至少二條導電路徑；向多個空腔的每個空腔插入一個SAW器件，每個SAW器件具有插入后和相應空腔內的導電路徑電氣接觸的導電裝置；在每個插入的SAW器件上密封蓋在凹槽內；以及然后沿著相鄰空腔之間的分割線把該陣列分割成各個SAW器件。
2.權利要求1所述的方法，還包括在分割步驟期間通過在密封的蓋以及第一表面上施加帶裝置保持相鄰空腔之間的間隔的步驟。
3.一種依據權利要求1所述的方法制造的表面聲波(SAW)器件。
4.一種用于制造表面聲波(SAW)器件的方法，該方法包括步驟形成一個具有相對的第一和第二表面的并且具有多個從該第一表面延伸的空腔的陣列；在每個空腔內放入一個SAW器件；密封每個空腔上的一個蓋；并且然后在保持相鄰空腔之間的間隔下沿著相鄰空腔之間的分割線把該陣列分割成各個SAW器件。
5.一種制造微電子器件的方法，該方法包括步驟形成一個具有相對的第一和第二表面、多個從該第一表面延伸的空腔以及在第一表面上形成的每個空腔處的凹槽的盒陣列；在每個空腔內放入一個微電子器件；在每個凹槽內并在每個空腔上密封一個蓋；并且然后沿著相鄰空腔之間的分割線把該盒陣列分割成各個器件。
6.權利要求5所述的方法，其中該蓋密封步驟包括步驟在每個空腔上放入一個蓋；在每個蓋的周邊附近放置密封材料；以及然后處理該盒陣列-蓋組合件以用該密封材料密封每個蓋。
7.權利要求6所述的方法，其中該處理步驟包括加熱該盒陣列-蓋組合件以實現蓋的密封。
8.權利要求7所述的方法，其中該密封材料包括焊料。
9.權利要求6所述的方法，其中該處理步驟包括固化該密封材料的步驟。
10.權利要求9所述的方法，其中該密封材料包括樹脂。
11.權利要求5所述的方法，還包括步驟在該分割步驟之前在該第一表面和密封的各蓋上裝上一個連續(xù)的帶；從該第二表面在保持該帶在該第一表面上的連續(xù)性下進行該分割步驟；并且然后從該帶取下各個器件。
12.權利要求5所述的方法，還包括用非導體材料形成該盒陣列的步驟。
13.權利要求12所述的方法，其中該盒陣列由陶瓷構成。
14.權利要求5所述的方法，其中該微電子器件包括表面聲波(SAW)器件。
15.權利要求5所述的方法，其中該蓋密封步驟包括相對于周圍環(huán)境氣密地密封該空腔的步驟。
16.一種依據權利要求5所述的方法制造的微電子器件。
17.一種依據權利要求14所述的方法制造的表面聲波(SAW)器件。
18.一種用于制造各個表面聲波(SAW)器件的方法，該方法包括步驟形成一個非導體材料的整體陣列，該陣列具有相對的第一和第二表面并且具有多個隔開的從該第一表面延伸到陣列內的空腔，每個空腔的尺寸定成在其中容納一SAW器件；在每個空腔處在第一表面形成一個凹槽，凹槽的尺寸定成容納一個對應的蓋；提供多個蓋，每個蓋的尺寸定義在該凹槽之內并且覆蓋對應空腔的周邊；至少沿著該覆蓋區(qū)在每個蓋的周邊上放上密封材料；處理該陣列-蓋組合件從而用該密封材料把每個蓋密封在對應的空腔上；并且然后沿相鄰空腔之間的分割線把該陣列分割成各個SAW器件。
19.一種用于制造各個表面聲波(SAW)器件的組件，包括一個非導體材料的整體陣列，其具有相對的第一和第二表面并具有多個隔開的從該第一表面向該陣列內部延伸的空腔，多個空腔具有插入在其中的SAW器件；每個空腔處從該第一表面延伸的一個凹槽，每個凹槽的尺寸定成在凹槽內容納一個蓋；提供至少兩條從每個空腔內的SAW器件到該陣列的一個外表面上的導電路徑的裝置；密封在每個凹槽中于插入的SAW器件以及對應空腔之上的蓋；以及其中可以沿著相鄰空腔之間的分割線把該陣列分割成各個SAW器件。
20.權利要求19所述的組件，其中每個凹槽的尺寸大于對應空腔的尺寸以便形成一個搭接區(qū)，其中每個凹槽內密封的蓋和該搭接區(qū)接合。
全文摘要
一種用于制造各個微電子器件，例如表面聲波器件，的組件和方法使用一個非導體材料的整體陣列，該陣列帶有多個隔開的延伸到該陣列內的空腔，每個空腔帶有一個尺寸定成容納一個要在其中密封的蓋的凹槽。從每個空腔的內部到該陣列的一個表面設置導電路徑，以便電氣地和空腔內氣密密封的一個器件連接。
文檔編號H03H3/08GK1441995SQ01812535
公開日2003年9月10日 申請日期2001年5月24日 優(yōu)先權日2000年6月6日
發(fā)明者查爾斯·卡彭特 申請人:索泰克公司