一種采用圓片級(jí)制作工藝的表面貼裝電感器件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種采用圓片級(jí)制作工藝的表面貼裝電感器件，屬于無(wú)源器件制造領(lǐng)域。其包括襯底（110）、一層以上形成中央電感線圈區(qū)域的電感結(jié)構(gòu)的金屬布線層（200）和兩側(cè)電極區(qū)域的電極（300），不同的金屬布線層（200）之間通過(guò)所述介電層通孔（401）進(jìn)行電氣連接，金屬布線層（200的其中兩層金屬布線層Ⅰ（210）和金屬布線層Ⅱ（220）向兩側(cè)電極區(qū)域延伸，并分別與兩側(cè)等高度的電極（300）連接，在最上層金屬布線層（200）表面覆蓋表面保護(hù)層（500），并設(shè)置表面保護(hù)層開口（501），表面保護(hù)層開口（501）的橫截面呈矩形，其內(nèi)設(shè)置電極端子（600）。本實(shí)用新型的電感精度更高、厚度更薄、可靠性更高，可克服貼裝單側(cè)翹起缺陷，實(shí)現(xiàn)高密度貼裝。
【專利說(shuō)明】一種采用圓片級(jí)制作工藝的表面貼裝電感器件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種采用圓片級(jí)制作工藝的表面貼裝電感器件，屬于無(wú)源器件制造領(lǐng)域。
[0002]【背景技術(shù)】
[0003]電感是電子裝置中必不可少的元器件，隨著電子裝置尤其是手機(jī)等手持電子裝置小型化的趨勢(shì)，電感尺寸也越來(lái)越小。目前，無(wú)線通訊用射頻電感型號(hào)主要有0201尺寸和0402尺寸(英制)，其中，0201尺寸型號(hào)的封裝體長(zhǎng)度在500微米到700微米之間，寬度在250微米到350微米之間，高度在250微米到350微米之間；0402尺寸型號(hào)的封裝體長(zhǎng)度在900微米到1100微米之間，寬度在400微米到600微米之間，高度在450微米到550微米之間。傳統(tǒng)的電感主要是通過(guò)多層低溫共燒陶瓷工藝(LTCC工藝)制作而成，其外形如圖1所示。在這種電感結(jié)構(gòu)中其兩端包裹有導(dǎo)電電極，通過(guò)表面貼裝工藝安裝在線路板上，在組裝的回流過(guò)程中，焊錫在潤(rùn)濕力的驅(qū)動(dòng)下會(huì)攀爬到電極的側(cè)壁上，如圖2左圖所示。如圖2右圖所示，隨著電感器件不斷縮小，其自身重量也越來(lái)越輕，在表面貼裝過(guò)程中如果電感兩電極與焊錫的潤(rùn)濕力不平衡就會(huì)導(dǎo)致電感一端翹起，造成組裝不良，大大降低了組裝良率。另外，由于焊錫會(huì)攀爬到電極側(cè)壁，組裝時(shí)如果兩個(gè)電感離的太近就很容易出現(xiàn)焊錫連橋，因此在設(shè)計(jì)線路板時(shí)需要將兩個(gè)器件的距離拉開，這樣就損失了電路板面積，不能實(shí)現(xiàn)高密度貼裝。
[0004]在LTCC工藝中，用以形成電感線圈的金屬線路是通過(guò)印刷燒結(jié)的方式形成的，由于印刷工藝能力限制，金屬線路尺寸精度不高，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)窄節(jié)距線路印刷，因此采用此工藝制作的電感其精度較低，通常小于4nH的電感其精度只能達(dá)到+/-0.3nH，無(wú)法滿足高效射頻系統(tǒng)的需求。另外，如圖3所示，采用LTCC工藝的電感通常為多層結(jié)構(gòu)，線路分布在電感的整個(gè)厚度范圍內(nèi)，因此很難實(shí)現(xiàn)超薄封裝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]承上所述，本實(shí)用新型的目的在于克服上述傳統(tǒng)陶瓷電感器件的不足，提供一種電感精度更高、厚度更薄、可靠性更高、可克服貼裝單側(cè)翹起缺陷、實(shí)現(xiàn)高密度貼裝的采用圓片級(jí)制作工藝的表面貼裝電感器件。
[0006]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種采用圓片級(jí)制作工藝的表面貼裝電感器件，其中央為電感線圈區(qū)域，兩側(cè)的表層為電極區(qū)域，
[0008]一種采用圓片級(jí)制作工藝的表面貼裝電感器件，包括襯底、一層以上形成中央電感線圈區(qū)域的電感結(jié)構(gòu)的金屬布線層和兩側(cè)電極區(qū)域的電極，兩側(cè)的所述電極的高度相等，不同的所述金屬布線層之間設(shè)置介電層和介電層通孔并形成介電層開口圖形，不同的金屬布線層之間通過(guò)所述介電層通孔進(jìn)行電氣連接，其中兩層所述金屬布線層分別為金屬布線層I和金屬布線層II，所述金屬布線層I和金屬布線層II分別向兩側(cè)電極區(qū)域延伸，并分別與兩側(cè)的電極連接，所述金屬布線層II設(shè)置于金屬布線層I的上方，在最上層金屬布線層表面覆蓋表面保護(hù)層，并設(shè)置表面保護(hù)層開口，所述表面保護(hù)層開口的橫截面呈矩形，其內(nèi)設(shè)置與電極連接的電極端子，所述電極端子的高度相等，且不低于金屬布線層及其表面保護(hù)層的高度。
[0009]進(jìn)一步的，所述表面保護(hù)層開口的尺寸不大于電極的尺寸。
[0010]進(jìn)一步的，在電極區(qū)域，所述電極為金屬布線層的延伸。
[0011]進(jìn)一步的，所述襯底與金屬布線層之間設(shè)置鈍化層。
[0012]進(jìn)一步的，在電感線圈區(qū)域，所述金屬布線層呈螺旋狀或條形狀。
[0013]進(jìn)一步的，所述金屬布線層I和金屬布線層II通過(guò)折彎與電極同一高度后與電極連接。
[0014]進(jìn)一步的，所述電極端子包括凸塊和凸塊頂端的焊錫帽或包括凸塊和包覆在凸塊表面的凸塊保護(hù)層。
[0015]進(jìn)一步的，所述電極端子的凸塊中部以上尺寸大于表面保護(hù)層開口的尺寸。
[0016]進(jìn)一步的，所述電極端子的高度不超過(guò)20微米。
[0017]進(jìn)一步的，所述表面貼裝電感器件的厚度減薄至100?200微米。
[0018]以上金屬布線層和鈍化層均是采用圓片級(jí)再布線工藝在高阻硅、陶瓷或玻璃晶圓的襯底上通過(guò)圓片級(jí)光刻、電鍍等工藝形成的，完成上述布線和鈍化工藝后再將晶圓減薄切割，形成單顆表面貼裝電感器件。
[0019]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0020]1、本實(shí)用新型的表面貼裝電感器件與電路板的連接時(shí)，電極區(qū)域位于電感器件的表層，所用焊錫不會(huì)攀爬到電感器件的側(cè)壁上，因此在進(jìn)行表面貼裝時(shí)不會(huì)出現(xiàn)一端翹起的不良現(xiàn)象，同時(shí)可以減小兩個(gè)器件之間的距離，提升線路板利用率，實(shí)現(xiàn)高密度貼裝；
[0021]2、本發(fā)明采用晶圓級(jí)再布線工藝、電鍍等工藝，與現(xiàn)有產(chǎn)品相比，本發(fā)明的表面貼裝電感器件的厚度均可減薄至100?200微米，形成超薄的表面貼裝電感器件；
[0022]3、金屬布線層采用光刻工藝制作，精度高，從而提升電感精度，對(duì)于小于4nH的電感其精度可以控制到+/-0.1nH0
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為傳統(tǒng)陶瓷電感器的三維視圖；
[0024]圖2為傳統(tǒng)電感器貼裝到線路板時(shí)正常和單端翹起不良的對(duì)比示意圖；
[0025]圖3為傳統(tǒng)電感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的三維視圖；
[0026]圖4為本實(shí)用新型一種采用圓片級(jí)制作工藝的表面貼裝電感器件的示意圖；
[0027]圖5為圖4的A-A的剖視圖(實(shí)施例一)；
[0028]圖6為圖4的A-A的剖視圖(實(shí)施例二)；
[0029]其中:
[0030]襯底110
[0031]金屬布線層200
[0032]金屬布線層I 210
[0033]金屬布線層II 220
[0034]電極300[0035]介電層400
[0036]介電層通孔401
[0037]介電層開口圖形410
[0038]表面保護(hù)層500
[0039]表面保護(hù)層開口 501
[0040]電極端子600
[0041]凸塊6Ol
[0042]焊錫帽602
[0043]凸塊保護(hù)層603
[0044]鈍化層700。
【具體實(shí)施方式】
[0045]參見(jiàn)圖4至圖7，本實(shí)用新型一種采用圓片級(jí)制作工藝的表面貼裝電感器件，其中央為電感線圈區(qū)域，電感線圈區(qū)域的兩側(cè)的表層為電極區(qū)域。該表面貼裝電感器件包括襯底110、一層以上形成中央電感線圈區(qū)域的電感結(jié)構(gòu)的金屬布線層200和兩側(cè)電極區(qū)域的電極300，所述襯底110可以為硅、玻璃或陶瓷等。
[0046]電極300呈長(zhǎng)條狀，在表面貼裝電感器件中所處的高度相等，以使表面貼裝電感器件與電路板的連接時(shí)，表面貼裝器件不出現(xiàn)一端翹起的不良現(xiàn)象。不同的所述金屬布線層200之間設(shè)置介電層400和介電層通孔401并形成介電層開口圖形410，不同的金屬布線層200之間通過(guò)所述介電層通孔401進(jìn)行電氣連接。在電感線圈區(qū)域，所述金屬布線層200呈螺旋狀或條形狀，不同的金屬布線層200的形狀根據(jù)實(shí)際需要確定。
[0047]金屬布線層200的其中兩層分別為金屬布線層I 210和金屬布線層II 220，金屬布線層II 220設(shè)置于金屬布線層I 210的上方，金屬布線層II 220呈螺旋狀，金屬布線層I 210呈條形狀，如圖4所示，金屬布線層I 210和金屬布線層II 220也可以均呈螺旋狀或均呈條形狀。
[0048]金屬布線層I 210和金屬布線層II 220分別與兩側(cè)等高度的電極300連接，金屬布線層I 210和金屬布線層II 220均可以通過(guò)折彎與電極300同一高度后與電極300連接。圖5中示意，金屬布線層I 210與電極300等高，且均設(shè)置于金屬布線層II 220的下方。金屬布線層I 210與電極300直接連接，金屬布線層II 220向下折彎后與電極300高度相等后與電極300連接。在最上層金屬布線層200表面覆蓋表面保護(hù)層500，并設(shè)置表面保護(hù)層開口 501，所述表面保護(hù)層開口 501的橫截面呈矩形，其內(nèi)設(shè)置與電極300連接的電極端子600，表面保護(hù)層開口 501的尺寸不大于電極300的尺寸，為使貼裝方便、電極300與電路板貼裝牢固，表面保護(hù)層開口 501應(yīng)盡可能大。所述電極端子600的高度相等，且不低于金屬布線層200及其表面保護(hù)層500的高度。
[0049]實(shí)施例一
[0050]參見(jiàn)圖4和圖5，本實(shí)用新型一種采用圓片級(jí)制作工藝的表面貼裝電感器件，金屬布線層200設(shè)置于襯底110的表面，圖5中，金屬布線層200以只不意金屬布線層I 210和金屬布線層II 220兩層為例，金屬布線層II 220設(shè)置于金屬布線層I 210的上方，二者通過(guò)介電層通孔401連接，實(shí)現(xiàn)電氣連通。金屬布線層I 210和金屬布線層II 220分別向兩側(cè)電極區(qū)域延伸，且分別與兩側(cè)的等高度的電極300連接。必要時(shí)，金屬布線層I 210和金屬布線層II 220可以折彎后與電極300連接。表面保護(hù)層開口 501內(nèi)設(shè)置的電極端子600包括凸塊601和凸塊601頂端的焊錫帽602。所述凸塊601的橫截面可以呈長(zhǎng)條狀，并可以為銅、鎳等組成的多層金屬結(jié)構(gòu)，并可以為多層金屬結(jié)構(gòu)。所述電極端子600的凸塊601中部以上尺寸大于表面保護(hù)層開口 501的尺寸，以提高電感器件的抗熱抗?jié)裥?。所述電極端子600的高度不超過(guò)20微米，以實(shí)現(xiàn)超薄的表面貼裝電感器件。
[0051]實(shí)施例二
[0052]參見(jiàn)圖4和圖6，本實(shí)用新型一種采用圓片級(jí)制作工藝的表面貼裝電感器件，與實(shí)施例一不同之處如下，襯底110與金屬布線層200之間也可以設(shè)置鈍化層700，以提高電感器件的可靠性。圖6中，金屬布線層200以只示意金屬布線層I 210和金屬布線層II 220兩層為例，金屬布線層II 220設(shè)置于金屬布線層I 210的上方，二者通過(guò)介電層通孔401連接，實(shí)現(xiàn)電氣連通。金屬布線層I 210和金屬布線層II 220分別向兩側(cè)電極區(qū)域延伸，且分別與兩側(cè)的等高度的電極300連接。表面保護(hù)層開口 501內(nèi)設(shè)置的電極端子600包括凸塊601和包覆在凸塊601表面的凸塊保護(hù)層603。所述凸塊601的橫截面可以呈長(zhǎng)條狀，并可以為銅、鎳等組成的多層金屬結(jié)構(gòu)，并可以為多層金屬結(jié)構(gòu)。所述凸塊601中部以上尺寸大于表面保護(hù)層開口 501，以提高電感器件的抗熱抗?jié)裥浴Ｋ鲭姌O端子600的高度不低于金屬布線層200及其表面保護(hù)層500的高度且不超過(guò)20微米。
[0053]本實(shí)用新型的介電層400、表面保護(hù)層500和鈍化層700均起到絕緣、防氧化、支撐等作用，其材質(zhì)可以相同，也可以根據(jù)實(shí)際情況采用不同的材質(zhì)，三者在電感器件的內(nèi)部沒(méi)有絕對(duì)的邊界區(qū)分，任何類似的結(jié)構(gòu)均落入本專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0054]在電極區(qū)域，本實(shí)用新型的電極300也可以是金屬布線層200的延伸，該金屬布線層200起電極300與電路板的連接的相同功能。
[0055]在實(shí)施例中，為使后續(xù)與電路板連接時(shí)，貼裝工序平整，起電極300與電路板的連接同樣功能的金屬布線層200高度需要相等，其實(shí)現(xiàn)方式如下:
[0056]一、金屬布線層II 220可以向左右兩個(gè)方向延伸，使起電極300與電路板的連接同樣功能的金屬布線層II 220高度相同，使后續(xù)貼裝工序平整；
[0057]二、與電路板連接的金屬布線層I 210和/或金屬布線層II 220可以折彎至同一高度后再與電路板連接。
[0058]本實(shí)用新型的表面貼裝電感器件，采用晶圓級(jí)再布線制作工藝，最終形成0201尺寸型號(hào)和0402尺寸型號(hào)。與現(xiàn)有產(chǎn)品相比，以上兩種表面貼裝電感器件的厚度均可以減薄至100?200微米，形成超薄的表面貼裝電感器件。
[0059]本實(shí)用新型的金屬布線層200和介電層400、表面保護(hù)層500、鈍化層700均是采用圓片級(jí)再布線工藝在高阻硅、陶瓷或玻璃晶圓的襯底110上通過(guò)圓片級(jí)光刻、電鍍等工藝形成的，提高了金屬布線層200的尺寸精度，從而提升了電感精度，對(duì)于小于4nH的電感其精度可以控制到+/-0.1nH，完成上述布線和鈍化工藝后再將晶圓減薄切割，形成單顆的表面貼裝電感器件。
【權(quán)利要求】
1.一種采用圓片級(jí)制作工藝的表面貼裝電感器件，其中央為電感線圈區(qū)域，兩側(cè)的表層為電極區(qū)域， 其特征在于:包括襯底(110)、一層以上形成中央電感線圈區(qū)域的電感結(jié)構(gòu)的金屬布線層(200 )和兩側(cè)電極區(qū)域的電極(300 )，兩側(cè)的所述電極(300 )的高度相等，不同的所述金屬布線層(200)之間設(shè)置介電層(400)和介電層通孔(401)并形成介電層開口圖形(410)，不同的金屬布線層(200)之間通過(guò)所述介電層通孔(401)進(jìn)行電氣連接，其中兩層所述金屬布線層(200)分別為金屬布線層I (210)和金屬布線層II (220)，所述金屬布線層I (210)和金屬布線層11 (220)分別向兩側(cè)電極區(qū)域延伸，并分別與兩側(cè)的電極(300)連接，所述金屬布線層II (220)設(shè)置于金屬布線層I (210)的上方，在最上層金屬布線層(200)表面覆蓋表面保護(hù)層(500)，并設(shè)置表面保護(hù)層開口(501)，所述表面保護(hù)層開口(501)的橫截面呈矩形，其內(nèi)設(shè)置與電極(300 )連接的電極端子(600 )，所述電極端子(600 )的高度相等，且不低于金屬布線層(200 )及其表面保護(hù)層(500 )的高度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用圓片級(jí)制作工藝的表面貼裝電感器件，其特征在于:所述表面保護(hù)層開口(501)的尺寸不大于電極(300)的尺寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種采用圓片級(jí)制作工藝的表面貼裝電感器件，其特征在于:在電極區(qū)域，所述電極(300)為金屬布線層(200)的延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用圓片級(jí)制作工藝的表面貼裝電感器件，其特征在于:所述襯底(110)與金屬布線層(200)之間設(shè)置鈍化層(700)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種采用圓片級(jí)制作工藝的表面貼裝電感器件，其特征在于:在電感線圈區(qū)域，所述金屬布線層(200)呈螺旋狀或條形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用圓片級(jí)制作工藝的表面貼裝電感器件，其特征在于:所述金屬布線層I (210)和金屬布線層II (220)通過(guò)折彎與電極(300)同一高度后與電極(300)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用圓片級(jí)制作工藝的表面貼裝電感器件，其特征在于:所述電極端子(600)包括凸塊(601)和凸塊(601)頂端的焊錫帽(602)或包括凸塊(601)和包覆在凸塊(601)表面的凸塊保護(hù)層(603 )。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種采用圓片級(jí)制作工藝的表面貼裝電感器件，其特征在于:所述電極端子(600)的凸塊(601)中部以上尺寸大于表面保護(hù)層開口(501)的尺寸。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的一種采用圓片級(jí)制作工藝的表面貼裝電感器件，其特征在于:所述電極端子(600)的高度不超過(guò)20微米。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用圓片級(jí)制作工藝的表面貼裝電感器件，其特征在于:所述表面貼裝電感器件的厚度減薄至100?200微米。
【文檔編號(hào)】H01L23/522GK203423170SQ201320492281
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月13日
【發(fā)明者】郭洪巖, 卞新海, 張黎, 陳錦輝, 賴志明 申請(qǐng)人:江陰長(zhǎng)電先進(jìn)封裝有限公司