元器件的密封封装方法 例如从WO 99/43084中公开一种元器件的密封封装方法。在那里，元器件且尤其是表面波元器件以倒装技术被安置在一个设有可焊的连接面的基底上。同时，装在芯片上的元器件通过焊台(焊料球)并按照同基底的净间距被焊到基底上，从而使位于芯片上的元器件构造指向基底。为了密封封装位于基底上的元器件，这些元器件最终用一片金属薄膜或一涂有金属的塑料薄膜(第一金属层)从背面起被覆盖和粘贴或层压在基底上。在这里，薄膜在元器件之间与基底密封隔绝，从而形成用于元器件构造的封装。
通常，在将电气元器件装到基底上后，芯片的底边和基底的与芯片相邻的部位覆有一种材料(下垫片)，例如有机硅化合物或填充石英的环氧树脂，在这些材料上面接着涂覆上述的第一金属层。在另一实施形式中，例如将一塑料薄膜覆在元器件芯片的背面和基底的与元器件相邻的部位上，接着使薄膜与基底密封连接。然后，在该薄膜上涂上第一金属层。
为了密封封装元器件，通常在第一金属层上用电镀或者无电流地沉积上一个第二金属层。在电镀过程中，少量地水可能进入电气元器件内。水可能引起电气元器件的缓慢腐蚀。迄今为止，在对第一金属层进行电镀加强后，只通过通常在125℃下的加热工序使水气均匀散布在元器件里，而没有全部从元器件里除去水气。
因而，本发明的任务是提出一种电气元器件的密封封装方法，该方法实施起来简单并且避免了上述的缺点。
按照本发明，该任务通过一种按权利要求1所述的方法来完成。该方法的有利的实施形式见从属权利要求。
本发明建议：将一个装在芯片上的元器件首先按照传统的倒装结构形式安装在一个基底上，即步骤A)，接着，在步骤B)中，按照常见方式用一种材料覆盖住芯片的底边和基底的与芯片相邻的部位。接着，在步骤C)里，将第一连贯的金属层涂覆在芯片背面、材料和基底的与材料相邻的边缘部位上。然后，按照本发明，将第二密封封闭的金属层至少涂覆在覆盖所述材料的第一金属层部位上，其中，第二金属层借助一种无溶剂的和特别是无水的作业来涂覆，即步骤D)。或者，也可以采用利用无水有机溶剂的电镀方式。
与现有技术不同，第二金属层不借助种电镀来涂覆，在该电镀中，水作为溶剂进入元器件并因此可能引起元器件腐蚀。此外，第二金属层不涂覆在具有第一连贯金属层的所有部位上，而只涂覆在第一金属层的盖住绝缘材料的那些部位上。这样做的优点是，在本发明的方法中，可以明显减少用于第二金属层的金属用量。
作为在步骤B)中的用于涂覆第二密封封闭的金属层的无溶剂作业，可考虑使用有一系列作业。因此，例如可以将金属薄膜熔敷在第一金属层上。此外，该金属薄膜在涂覆前有利地适应于第一金属层的轮廓(压印)，从而使它形状配合连接地贴在第一金属层上。这样做的优点是，在将金属薄膜熔敷到第一金属层上时，产生了厚度均匀的第二金属层，从而使它特别紧密地封住元器件。
此外，也可以在步骤D)里涂覆金属微粒。这例如可以用喷射法来实施，在喷射法中喷射的是液态金属小球。另外，在本发明方法的外一实施形式中，可以涂覆金属膏并接着进行焙烧。第二金属层也可以借助CVD法或PVD法来涂覆。此外，第二金属层也可是溅射上去的或者用无水的电解液电镀地或无电流地沉积上去的。
可以使第二金属层连贯涂覆在第一金属层上。在此情况下，第二金属层不仅盖住第一金属层的盖住该材料的那些部位，而且也盖住了第一金属层的如盖住芯片背面的其它部位。
在本发明方法的另一个有利的变型方案中，在涂覆第二金属层之前可以去除第一金属层的表面层以改善附着性。由于氧化过程往往在第一金属层上形成金属氧化层，所以，第二层金属层只有限地粘在金属氧化层上。因此，有利的是，在涂覆第二金属层之前例如通过还原性氢等离子体来去除氧化层。
在本发明方法的另一实施形式中，在步骤B)中，涂覆材料例如是塑料薄膜，该塑料薄膜覆盖芯片背面并同时使薄膜边缘搭在芯片上。接着，该薄膜在芯片周围的整个边缘部位里与基底紧密连接。然后，在另一步骤C)里，在塑料薄膜上涂上第一金属层。本发明方法的这个变型方案的优点在于，步骤B)(涂覆塑料薄膜)和步骤C)(涂覆连贯的第一金属层)可以特别好地相互独立地进行优化。于是，与最后步骤D)共同作用地，通过涂覆第二金属层就能使电气元器件获得特别可靠的密闭封装。在本发明方法的这个变型方案中，密闭的第二金属层有利地被涂在连贯的整个第一金属层上。因此，尤其有利地确保了，对于按此方案封装的元器件来说，水分不能通过这两个金属层进入塑料薄膜里，而且也不能进入元器件里。
在本发明方法的另一变型方案中，这样选择第一和第二金属层的金属以及在步骤D)里涂覆第二金属层的作业条件，即在涂覆第二金属层时，在这两个金属层之间的界面上形成一种金属合金，其熔点高于260℃，这样做的优点是：在焊入按照本发明封装的元器件时，通常在低于260℃温度下形成的金属合金不会熔化，因而也不会不密封或者失去强度。这种封装元器件可以没有多大问题地借助标准焊接法作为表面安装器件(SMD元器件)被焊装上去。
作为第一金属层，比较有利地涂上钛-铜层，在钛-铜层中，在一个很薄的作为增附材料的钛层上涂上一个厚铜层。作为第二金属层，有利地涂上锡或者其共晶体如锡-银、锡-铜或者锡-银-铜合金，或者一种由上述金属构成的混合物。这有如下优点：用于第一和第二金属层的所述金属或者合金是很便宜的，但同时在涂覆第二金属层时，在第一和第二金属层之间的界面处形成一种非低共熔的锡-铜合金，其熔点高于260℃。借助本发明方法的这个变型方案，可以特别有利地借助用于这两个金属层的廉价原材料来产生高熔点合金，该合金在标准焊接法中在标准温度下不熔化。此外，用于第二金属层的材料在形成合金前的熔点约为217℃-232℃。
在本发明方法的另一个变型方案中，也可以从一开始就在步骤D)里涂上一个金属层，其熔点高于260℃。为此，例如采用锡-金合金，其熔点约为280℃。
本发明的方法可被用于密封封装各种不同的以倒装结构形式安装的元器件如表面波滤波器或其它的以及尤其是表面灵敏的元器件。
以下根据附图还要对按本发明的方法进行详细的说明。
图1表示本发明方法的步骤A)。
图2A、2B表示步骤B)的两个变型实施方式。
图3A、3B表示在本发明的步骤C)之后的两个在图2A、2B中所示的元器件。
图4A、4B表示在步骤C)之后在涂覆第二金属层后的电气元器件。
图5表了在第一、第二金属层之间形成的高熔点合金。
图6-图8表示在两个元器件之间的基底分开，这些元器件已经按照步骤A)-D)安装在基底上并被触点接通和封装。
图1表示在步骤A)之后的电气元器件。可以见到：一芯片1被固定在一个基底25上并被触点接通，从而位于芯片上的元器件构造5指向基底25。此外，焊料球10(焊台)按照同基底的净间距固定元器件并同时使这些位于基底25上的连接面20与元器件导电连接。在这里，一个通孔金属化15用于在连接面20和焊台10之间的导电接触。
图2A表示本发明方法的步骤B)的变型方案。塑料薄膜30被连贯地覆盖在芯片1背面上以及基底25的与芯片相邻的部位上并接着在芯片3的整个边缘部位里与基底密封连接。图2B表示与图2A所示方案一个替换方案。在芯片1底边和基底25的与之邻接的部位之间的空间被一种材料35覆盖。该材料例如可由有机硅化合物构成。
图3A表示在步骤C)之后的图2A所示元器件。在塑料薄膜30上已涂上第一金属层40如钛-铜层。图3B表示也在工序C)之后的图2B所示元器件。在这里，在材料35和芯片背面上同样也涂有第一金属层40。第一金属层40例如可以是喷溅上去的。
图4A表示在涂上第二金属层(工序D))之后的图3A所示元器件。在这里，第二金属层已被涂覆在第一金属层上，因而第一金属层整个被第二金属层盖住。图4B表示也在工序D)之后的图3B所示元器件。在该实施形式中，第二金属层只被涂在第一金属层的盖住材料35的那些部位上，这对于封装来说就够了。
图5表示一个层50，它在涂覆第二金属层45时形成于第一金属层40和第二金属层45的界面处。中间层50比较有利地具有一个大于260℃的熔点，因而，按照本发明的元器件封装在焊接时不再熔化。若作为第一层涂覆钛-铜层，则作为第二层，可以比较有利地使用锡或者用低共熔锡合金如锡-银合金、锡-银-铜合金或锡-铜合金。这种共晶体具有均匀的组成成分，其规定的熔点约为217℃-232℃。若第二金属层在高于约280℃的温度下也就是在锡/金的熔点下被涂覆在第一金属层上，则第一层的铜微粒与第二层组成部分的化合生成了一种非低共熔的锡-铜合金，其熔点高于260℃。这种非低共熔合金中的铜含量高于上面提到的含铜低共熔合金的铜含量。
图6表示多个元器件，它们已按步骤A)至D)被安置在基底上并被触点接通和封装。在这里，可以按照本发明的方法使相同的或各种不同的元器件在基底上进行涂覆和封装。芯片可以接着在用55标注的划分线处被分开。为此，如图6中所示，例如借助一个激光在这样的区域里蚀除第二金属层45，即在这区域中使基底25分开。
图7表示如何借助可选择的化学腐蚀使根据上述激光法已露出的第一金属层40被除掉。因此，例如可以采用氯化铁溶液，它可选择地蚀除由铜和钛构成的第一金属层40，而并不侵蚀由锡或者锡合金构成的第二金属层45。在除去第一和第二金属层之后，例如可以通过锯切基底使芯片分开，如图8所示。
本发明并不局限于在此所示的实施例。可以有其它的变型方案，无论是关于第一和第二金属层的材料，还是关于封装元器件的类型。