[发明专利]一种表面贴装电感器件及其晶圆级制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面贴装电感器件及其晶圆级制作方法，属于无源器件制造领域。

背景技术

 电感是电子装置中必不可少的元器件，随着电子装置尤其是手机等手持电子装置小型化的趋势，电感尺寸也越来越小。目前，无线通讯用射频电感型号主要有0201尺寸和0402尺寸（英制），其中，0201尺寸型号的封装体长度在500微米到700微米之间，宽度在250微米到350微米之间，高度在250微米到350微米之间；0402尺寸型号的封装体长度在900微米到1100微米之间，宽度在400微米到600微米之间，高度在450微米到550微米之间。传统的电感主要是通过多层低温共烧陶瓷工艺（LTCC工艺）制作而成，其外形如图1所示。在这种电感结构中其两端包裹有导电电极，通过表面贴装工艺安装在线路板上，在组装的回流过程中，焊锡在润湿力的驱动下会攀爬到电极的侧壁上，如图2左图所示。如图2右图所示，随着电感器件不断缩小，其自身重量也越来越轻，在表面贴装过程中如果电感两电极与焊锡的润湿力不平衡就会导致电感一端翘起，造成组装不良，大大降低了组装良率。另外，由于焊锡会攀爬到电极侧壁，组装时如果两个电感离的太近就很容易出现焊锡连桥，因此在设计线路板时需要将两个器件的距离拉开，这样就损失了电路板面积，不能实现高密度贴装。

   在LTCC工艺中，用以形成电感线圈的金属线路是通过印刷烧结的方式形成的，由于印刷工艺能力限制，金属线路尺寸精度不高，也无法实现窄节距线路印刷，因此采用此工艺制作的电感其精度较低，通常小于4nH的电感其精度只能达到+/-0.3nH，无法满足高效射频系统的需求。另外，如图3所示，采用LTCC工艺的电感通常为多层结构，线路分布在电感的整个厚度范围内，因此很难实现超薄封装。

发明内容

承上所述，本发明的目的在于克服上述传统陶瓷电感器件的不足，提供一种电感精度更高、厚度更薄、可靠性更高、可克服贴装单侧翘起缺陷、实现高密度贴装的表面贴装电感器件及其晶圆级制作方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种表面贴装电感器件，包括衬底、一层以上形成中央电感线圈区域的电感结构的金属布线层和两侧电极区域的电极，所述电极区域设置于表面贴装电感器件的表层，两侧的所述电极的高度相等，不同的所述金属布线层之间设置介电层和介电层通孔并形成介电层开口图形，不同的金属布线层之间通过所述介电层通孔进行电气连接，其中两层所述金属布线层分别为金属布线层Ⅰ和金属布线层Ⅱ，所述金属布线层Ⅰ和金属布线层Ⅱ分别向两侧电极区域延伸，并分别与两侧的电极连接，所述金属布线层Ⅱ设置于金属布线层Ⅰ的上方，在最上层金属布线层表面覆盖表面保护层，并设置表面保护层开口图形。 

进一步的，所述表面保护层开口图形内设置金属保护层，所述金属保护层向下延伸包裹电极的侧壁，所述金属保护层为多层金属结构。

进一步的，所述表面保护层开口图形的横截面呈矩形，其内设置与电极连接的金属保护层，所述金属保护层为多层金属结构。

进一步的，在电感线圈区域，所述金属布线层呈螺旋状或条形状。

进一步的，所述金属布线层Ⅰ和金属布线层Ⅱ通过折弯与电极同一高度后与电极连接。

进一步的，所述衬底与金属布线层之间设置钝化层。

进一步的，所述表面贴装电感器件的厚度减薄100～200微米。

进一步的，在电极区域，所述电极为金属布线层的延伸。

进一步的，所述晶圆级制作方法包括如下工艺过程： 

步骤一、提供晶圆，通过溅射或者蒸镀方法在晶圆表面沉积电镀种子层；

步骤二、在上述晶圆上涂覆光刻胶，再依次利用曝光、显影等光刻工艺形成光刻胶开口图形；

步骤三、在上述光刻胶开口图形内的电镀种子层上进行电镀，形成金属布线层Ⅰ和与金属布线层Ⅰ连接的电极，并用去胶工艺去除光刻胶，再用腐蚀工艺去除无效区域的电镀种子层； 

步骤四、在上述晶圆上涂覆介电层，通过光刻工艺形成介电层开口图形，并在金属布线层Ⅰ上方形成介电层通孔； 

步骤五、在上述整张晶圆表面再次沉积电镀种子层，在电镀种子层上涂覆光刻胶，利用光刻工艺形成光刻胶开口图形；

步骤六、在上述光刻胶开口图形内的电镀种子层上进行电镀，形成金属布线层Ⅱ和与金属布线层Ⅱ连接的电极，金属布线层Ⅱ与金属布线层Ⅰ通过介电层通孔互连，实现电气连通，并用去胶工艺去除光刻胶，再用腐蚀工艺去除无效区域的电镀种子层； 

步骤七、在上述晶圆上涂覆表面保护层，通过光刻工艺形成表面保护层开口图形；