[发明专利]一种贯孔式振子装置晶圆级封装结构的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及振子装置制造领域，特别是涉及一种贯孔式振子装置晶圆级封装结构的制造方法。

背景技术

石英组件具有稳定的压电特性，能够提供精准且宽广的参考频率、频率控制、定时功能与过滤噪声等功能，此外，石英组件也能做为运动及压力等传感器，以及重要的光学组件；因此，对于电子产品而言，石英组件扮演着举足轻重的地位。

而针对石英振子晶体的封装，之前提出了许多种方案，譬如美国专利公告第5030875号专利「牺牲式石英晶体支撑架」(Sacrificial Quartz-crystal Mount)，属于早期金属盖体(Metal Cap)的封装方式，其整体封装结构复杂、体积无法缩小。美国专利公告第6545392号专利「压电共振器之封装结构」(PackageStructure for a Piezoelectric Resonator)，主要采用陶瓷封装体来封装石英音叉振子，并改良陶瓷基座(Package)与上盖(Lid)的结构，使得石英音叉振子具有较佳的抗震性，然而，该封装体成本高且尺寸无法进一步降低。

美国专利公告第6531807号专利「压电装置」(Piezoelectric Device)，主要针对在不同区域之陶瓷基座进行石英振子与振荡电路芯片之封装，并利用陶瓷基座上之导线做电气连接，同时振荡电路芯片以树脂封装，石英振子则以上盖做焊接封装(Seam Welding)；然而，由于两芯片各放在不同区块，且以陶瓷基座为封装体，因此使得面积加大且制作成本居高不下。

又如美国专利公告第7098580号专利「压电振荡器」(Piezoelectric Oscillator)，主要将石英芯片与集成电路分别以陶瓷封装体封装后，再进行电气连接的动作，虽可有效缩小面积问题，但整体体积仍无法有效降低，同时该封装方式之制作成本也相对较高。

而美国专利公告第7608986号专利「石英晶体振荡器」(Quartz Crystal Resonator)，主要为晶圆级封装形式，其主要将玻璃材质(Blue Plate Glass)之上盖与下基座，与石英芯片藉由阳极接合完成一三明治结构。然而，此一三明治结构由于基材与石英之热膨胀系数不同，因此当温度变化时会造成内部石英芯片产生热应力，使得频率随温度而产生偏移现象。因此，需要特别选择石英芯片之切角与上盖和下基座材料之热膨胀系数，才有办法克服此困难点，然而在制作上和成本上都比较费工。

现有技术都无法跳脱目前采用陶瓷基座封装的窘境，不仅产品成本高且货源不稳定，且三明治状的封装结构所导致的热应力问题，仍旧无法有效予以解决。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种贯孔式振子装置晶圆级封装结构的制造方法，跳脱目前采用陶瓷基座封装的窘境，产品成本降低且货源稳定，并改善三明治封装结构所导致的热应力问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种贯孔式振子装置晶圆级封装结构的制造方法，包括以下步骤：

(1)提供一个上盖；

(2)在上盖上形成一封装环层，并对封装环层进行图形化以形成封装环；

(3)利用封装环为屏蔽，在上盖上蚀刻出凹槽；

(4)提供一个基座，并在该基座上开设与基座相互垂直的导电通孔；

(5)在基座上制作一层封装环，该封装环的位置与上盖上封装环的位置相互对应；

(6)将振子单元黏合在基座中，并与导电通孔构成电气连接；

(7)对准上盖的封装环和基座的封装环，结合上盖和基座，进行封装；

(8)薄化上盖顶部和基座底部，露出导电通孔，并在导电通孔处制作基座金属焊垫；

(9)以雷射切割或锯片切割制作成单颗组件。

在所述的步骤(4)中包括以下子步骤：

1)在基座上利用溅镀方式或蒸镀方式制作一层金属层；

2)采用黄光显影方式将金属层图形化，露出部分基座的区域；

3)采用干式蚀刻方式在露出部分基座的区域上蚀刻出凹洞，并使用湿式蚀刻的方式将金属层去除；

4)采用电镀方式将凹洞中填满电镀层，并在基座上表面形成一层电镀层，研磨基座上表面的电镀层，直至露出基座，形成导电通孔。

所述的步骤(2)和步骤(5)中的封装环为金属材质时，采用溅镀方式或蒸镀方式进行制作；封装环为有机聚合物材质时，采用旋涂的方式进行制作；封装环为氧化物材质时，采用化学气相沉积或热氧化制程进行制作。