專利名稱：表面粘著微機(jī)電震蕩器的結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種表面粘著(Surface Mount Device, Sffl))微機(jī)電(Micro ElectroMechanical Systems,MEMS)震蕩器的結(jié)構(gòu)及其制造方法，尤適用于提高制造效率， 可與微處理機(jī)控制器(Microprocessor control unit, MCU)晶粒(Die)整合封裝，以減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)上的外部元件的使用量，并經(jīng)簡電子產(chǎn)品制造流程的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著科技進(jìn)步，只要需要計(jì)時(shí)信號，或用來穩(wěn)定無線電發(fā)送器頻率的產(chǎn)品，都需要震蕩器作為其信號源，例如電視機(jī)(TV)、收音機(jī)(Radio)、個(gè)人電腦(PC)、打印機(jī) (Printer)、網(wǎng)路卡(Network Interface Card)、藍(lán)牙產(chǎn)品(Bluetooth Products)、手機(jī) (Mobile Phone)等。而震蕩器的類型，主要有RC震蕩器、RLC震蕩器、LC震蕩器以及石英震蕩器 (Crystal Oscillator)；其中，石英震蕩器相較于其他震蕩器，具有下列優(yōu)點(diǎn)1.穩(wěn)定性佳； 2.頻率精確度高；3.所需驅(qū)動功率小，因此，如需要較精準(zhǔn)的計(jì)時(shí)或穩(wěn)定信號源，都以石英震蕩器為較佳選擇。石英震蕩器的基本震蕩原理，是通過一石英晶體，其主要成份為二氧化硅(SiO2)， 為一種壓電材料(Piezoelectric Material)，利用外電壓加于晶體的兩側(cè)產(chǎn)生電場 (Electric Field)，由于壓電材料本身機(jī)械與電性耦合(Coupling)作用，使石英晶體本身產(chǎn)生機(jī)械變形(Transformation)，由晶體的切割面受到機(jī)械應(yīng)力的作用，晶體的兩相對面又會產(chǎn)生一電位差(Potential Difference)，這種特性稱為壓電效應(yīng)(Piezoelectric Effect)；當(dāng)加一交流電(Alternating Current)于石英晶體上，即可產(chǎn)生循環(huán)不已的晶體震蕩。而現(xiàn)行SMD石英震蕩器的制造方式，都是以單一陶瓷基座加上金屬上蓋，或者是基座與上蓋都為陶瓷材質(zhì)，以完成石英震蕩子封裝作業(yè)，其封裝時(shí)需耗費(fèi)大量電力進(jìn)行焊封，且因基座與上蓋材質(zhì)熱膨脹系數(shù)(Coefficient of thermal expansion, CTE)不同，封裝完成后易造成負(fù)壓腔氣密不良，震蕩器工作不穩(wěn)定或停止震蕩；且震蕩器與集成電路作整合時(shí)，因?yàn)檎鹗幤骰c上蓋的材質(zhì)與集成電路并不相同，所以增加整合的困難，此外如果需要直接置入集成電路之中，還需要增加額外機(jī)臺，因此必須額外增加制造成本。由此可見，上述現(xiàn)有的制造技術(shù)仍有諸多缺失，實(shí)非一良善的設(shè)計(jì)者，而亟待加以改良。本案發(fā)明人鑒于上述現(xiàn)有的傳統(tǒng)SMD石英震蕩器制造方式各項(xiàng)缺點(diǎn)，乃亟思加以改良創(chuàng)新，并經(jīng)多年苦心孤詣潛心研究后，終于成功研發(fā)完成本案表面粘著微機(jī)電震蕩器的結(jié)構(gòu)及其制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種表面粘著微機(jī)電震蕩器的制造方法，其以微機(jī)電方式在玻璃晶圓上批量制造震蕩器的方式，達(dá)到一種在玻璃晶圓基座上批量制造石英震蕩器的方法，以減少因材質(zhì)差異對環(huán)境溫度變異所產(chǎn)生的不良，且使用該方法封合后具有易置入集成電路制造與獨(dú)立運(yùn)作的雙向特性。本發(fā)明的另一目的在于提供一種表面粘著微機(jī)電震蕩器的結(jié)構(gòu)，其以微機(jī)電方式在玻璃晶圓上批量制造震蕩器的方式，達(dá)到一種較佳的表面粘著微機(jī)電震蕩器結(jié)構(gòu)，且該結(jié)構(gòu)具有特殊膠合區(qū)域的設(shè)計(jì)以減少溢膠或空膠等制造過程中不良的反應(yīng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括一種表面粘著微機(jī)電震蕩器的制造方法，其特征在于，包含下列步驟a.清潔蝕刻，清潔至少一玻璃晶圓基材基座，于該玻璃晶圓基材基座上光阻且蝕刻出至少一孔洞與至少一第一凹槽以及復(fù)數(shù)個(gè)固定凹槽；清潔至少一玻璃晶圓基材上蓋， 于該玻璃晶圓基材上蓋上光阻且蝕刻出至少一第二凹槽；b.電鍍，于該玻璃晶圓基材基座的正反面上電鍍出至少一輸出接腳與至少一金屬導(dǎo)電電路；c.填膠，于該玻璃晶圓基材基座所需的復(fù)數(shù)個(gè)固定凹槽內(nèi)填上銀膠供放置震蕩子于該玻璃晶圓基材基座上，并第二次填上銀膠以固定該震蕩子；d.封合固化，于負(fù)壓常溫下，以紫外線硬化膠將該玻璃晶圓基材基座與該玻璃晶圓基材上蓋封合，并以紫外線曝光固化該紫外線硬化膠以達(dá)到將該玻璃晶圓基材基座與該玻璃晶圓基材上蓋做粘合，形成一玻璃晶圓；e.晶圓黏片，將該玻璃晶圓放置于藍(lán)膜上，并以紫外線曝光膠化以固定該玻璃晶圓于該藍(lán)膜上；以及f.切割，將該玻璃晶圓切割成復(fù)數(shù)個(gè)晶粒，該晶粒即為表面粘著微機(jī)電震蕩器；憑借上述步驟所制成的表面粘著微機(jī)電震蕩器可直接與集成電路元件完全整合于半導(dǎo)體制成粘晶與切晶粒，與封裝步驟。其中填上銀膠的方式是網(wǎng)版上銀膠或單點(diǎn)上銀膠。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案還包括一種表面粘著微機(jī)電震蕩器的結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括一玻璃晶圓基材基座，其上設(shè)有一第一凹槽，至少一輸出接腳作為與外部電路的連結(jié)，至少一金屬導(dǎo)電電路連結(jié)震蕩子并與該輸出接腳作連結(jié)，至少一蝕刻孔洞為該玻璃晶圓基材基座中該金屬導(dǎo)電電路的接線通道，與復(fù)數(shù)個(gè)填上銀膠的固定凹槽以固定該震蕩子；以及一設(shè)有第二凹槽的玻璃晶圓基材上蓋，其粘合于該玻璃晶圓基材基座的上方；如此，該玻璃晶圓基材基座與該玻璃晶圓基材上蓋通過紫外線硬化膠封合后，其上的該第一凹槽與該第二凹槽會粘合成一負(fù)壓腔，以容置該震蕩子。其中該玻璃晶圓基材基座大小至少為三英寸。其中該震蕩子的材料是石英或壓電陶瓷。其中該復(fù)數(shù)個(gè)填上銀膠的固定凹槽為圓形且為二個(gè)。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有的有益效果是1.于負(fù)壓腔內(nèi)內(nèi)置震蕩子，與震蕩子的膠合區(qū)域具有特殊設(shè)計(jì)，使之不易產(chǎn)生溢膠、空膠等不良情況。
2.玻璃晶圓基材上下同材質(zhì)可避免因環(huán)境溫度變化劇烈，熱膨脹或冷收縮率不均造成腔體微裂縫，氣密不良影響元件工作表現(xiàn)。3.以網(wǎng)印方式批次上膠以固定震蕩子，有別傳統(tǒng)單點(diǎn)點(diǎn)膠，有效提高生產(chǎn)效率。4.使用紫外線硬化膠粘合玻璃晶圓基材基座與玻璃晶圓基材上蓋，別于傳統(tǒng)單顆金屬焊封上蓋或瓷基座封蓋能有效提高生產(chǎn)效率。5.以晶圓方式批量生產(chǎn)，別于傳統(tǒng)單顆制成，有效提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。6.粘合完畢后可置于藍(lán)膜上作晶圓方式切割，有別傳統(tǒng)石英震蕩器制造方式以單顆焊封制成。7.能完全整合入集成電路封裝制程如系統(tǒng)級封裝(System in Package, SIP)及晶片直接封裝(Chip on Board, COB)等。有效降低因不同元件制程整合的設(shè)備支出。8.玻璃晶圓基材基座與上蓋和中央處理器等集成電路晶粒相類似，系同一的硅化合物具相近的熱膨脹系數(shù)，制程上容易整合并提升整體成品的品質(zhì)可靠度。


圖1為表面粘著微機(jī)電震蕩器制造方法流程圖；圖2A為玻璃晶圓基材基座的蝕刻完成正面圖；圖2B為玻璃晶圓基材基座的蝕刻完成側(cè)視圖；圖2C為玻璃晶圓基材基座的電鍍完成正面圖；圖2D為玻璃晶圓基材基座的電鍍完成背面圖；圖3A為玻璃晶圓基材上蓋的蝕刻上膠完成正面圖；圖;3B為玻璃晶圓基材上蓋的蝕刻上膠完成側(cè)視圖；圖4A為于光罩托盤(Mask Tray)上分散式的復(fù)數(shù)個(gè)震蕩子與機(jī)械手臂圖；圖4B為震蕩子固定完成正面放大圖；圖5A為震蕩子固定完成正面圖；圖5B為震蕩子固定完成測視圖；圖6A為表面粘著微機(jī)電震蕩器結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；圖6B為表面粘著微機(jī)電震蕩器結(jié)構(gòu)另一側(cè)視圖；圖7A為晶圓固化封合圖；圖7B為為晶圓黏片切割圖。附圖標(biāo)記說明1表面粘著微機(jī)電震蕩器的結(jié)構(gòu)；10玻璃晶圓基材基座；11固定凹槽；12第一凹槽；13孔洞；14金屬導(dǎo)電電路；15輸出接腳；20玻璃晶圓基材上蓋；21第二凹槽；30震蕩子；40銀膠；41紫外線硬化膠；50玻璃晶圓；51紫外線膠帶外框；52藍(lán)膜；53 黏片晶圓；54圓盤鋸片。
具體實(shí)施例方式請參閱圖1，圖1為表面粘著微機(jī)電震蕩器制造方法流程圖，本發(fā)明表面粘著微機(jī)電震蕩器的制造方法，包含下列步驟a.清潔蝕刻Sl ;b.電鍍S2;c.填膠S3;d.封合固化 S4 ；e.晶圓黏片S5 ；f.切割S6 ；以下將更詳細(xì)說明步驟內(nèi)容a.清潔蝕刻Si，請同時(shí)參閱圖2A及圖2B，圖2A為玻璃晶圓基材基座的蝕刻完成正面圖，圖2B為玻璃晶圓基材基座的蝕刻完成側(cè)視圖，如圖所示，在清潔過后的3到8英寸或以上玻璃晶圓基材基座10上光阻(Coating Photoresist)且蝕刻出復(fù)數(shù)個(gè)直徑約IOOum 到150um的孔洞13，與復(fù)數(shù)個(gè)直徑約IOum深度約3到5um的固定凹槽11，與復(fù)數(shù)個(gè)長寬為約1. 7mmX 2. Omm深度30um的第一凹槽12。另請參閱圖:3B，圖;3B為玻璃晶圓基材上蓋的蝕刻上膠完成側(cè)視圖，如圖所示，在清潔過后的3到8英寸或以上玻璃晶圓基材上蓋20上光阻(CoatingPhotoresist)且蝕刻出復(fù)數(shù)個(gè)與玻璃晶圓基材基座10上第一凹槽12相對應(yīng)大小的第二凹槽21。b.電鍍，請同時(shí)參閱圖2C及圖2D，圖2C為玻璃晶圓基材基座的電鍍完成正面圖， 圖2D為玻璃晶圓基材基座的電鍍完成背面圖，如圖所示，在玻璃晶圓基材基座10其正面電鍍出復(fù)數(shù)個(gè)金屬導(dǎo)電電路14，且在玻璃晶圓基材基座10其背面電鍍出復(fù)數(shù)個(gè)輸出接腳15， 并通過孔洞13，使得復(fù)數(shù)個(gè)金屬導(dǎo)電電路14與復(fù)數(shù)個(gè)輸出接腳15做連結(jié)。c.填膠，請同時(shí)參閱圖2A、圖4A及圖4B，圖4A為于光罩托盤(Mask Tray)上分散式的復(fù)數(shù)個(gè)震蕩子與機(jī)械手臂圖，圖4B為震蕩子固定完成正面放大圖，如圖所示，機(jī)械手臂M使用單點(diǎn)或網(wǎng)印方式于圖2A的復(fù)數(shù)個(gè)固定凹槽11填上銀膠40后，機(jī)械手臂M將位于圖4A光罩托盤23上的震蕩子30 —一放置于圖2A的第一凹槽12處，接下來機(jī)械手臂 24使用單點(diǎn)或網(wǎng)印方式第二次填上銀膠40以固定震蕩子30，其完成圖如圖4B所示；另提供震蕩子固定完成正面圖如圖5A與震蕩子固定完成側(cè)視圖如圖5B。另請同時(shí)參閱圖3A與圖3B，圖3A為玻璃晶圓基材上蓋的蝕刻上膠完成正面圖，如圖所示，機(jī)械手臂M以網(wǎng)印方式于玻璃晶圓基材上蓋20的第二凹槽21周圍均勻涂布上紫外線硬化膠41。d.固化封合，請參閱圖7A，圖7A為晶圓固化封合圖，如圖所示，在負(fù)壓環(huán)境下使玻璃晶圓基材基座10與玻璃晶圓基材上蓋20于室溫下結(jié)合之后曝曬于200瓦的紫外光 (Ultraviolet, UV)60下一小時(shí)，使的充分作用完成膠合作用，以形成玻璃晶圓50。e.晶圓黏片，請參閱圖7B，圖7B為晶圓黏片切割圖，如圖所示，固化封合完成后， 將玻璃晶圓50放置于紫外線膠帶外框51與藍(lán)膜52上方，并紫外光60照射后，即可制成黏片晶圓53，此黏片晶圓53可做后續(xù)擴(kuò)片使用。f.切害I]，請參閱圖7B，如圖所示，使用厚度約IOOum到120um的圓盤鋸片M將黏片晶圓53切開成個(gè)別晶粒。通過上述步驟，即可完成本發(fā)明所稱的表面粘著微機(jī)電震蕩器結(jié)構(gòu)1，請同時(shí)參閱圖6A與圖6B，圖6A為表面粘著微機(jī)電震蕩器結(jié)構(gòu)側(cè)視圖，圖6B為表面粘著微機(jī)電震蕩器結(jié)構(gòu)另一側(cè)視圖，如圖所示，本發(fā)明表面粘著微機(jī)電震蕩器的結(jié)構(gòu)1包括一至少為三英寸玻璃晶圓基材基座10，其上設(shè)有一第一凹槽12，至少一輸出接腳15作為與外部電路的連結(jié)，至少一金屬導(dǎo)電電路14連結(jié)震蕩子30并與輸出接腳15作連結(jié)，至少一蝕刻孔洞13為玻璃晶圓基材基座10中金屬導(dǎo)電電路14的接線通道，與復(fù)數(shù)個(gè)填上銀膠40的固定凹槽11 以固定震蕩子30，其中復(fù)數(shù)個(gè)填上銀膠40的固定凹槽11形狀適合為圓形且更適為二個(gè)，且震蕩子30可為石英或壓電陶瓷；以及一至少為三英寸設(shè)有第二凹槽21的玻璃晶圓基材上蓋20，粘合于玻璃晶圓基材基座10的上方；如此，玻璃晶圓基材基座10與玻璃晶圓基材上蓋20通過紫外線硬化膠41封合后，其上的第一凹槽12與第二凹槽21會粘合成一負(fù)壓腔， 以容置該震蕩子。以上說明對本發(fā)明而言只是說明性的，而非限制性的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解，在不脫離權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可作出許多修改、變化或等效，但都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種表面粘著微機(jī)電震蕩器的制造方法，其特征在于，包含下列步驟a.清潔蝕刻，清潔至少一玻璃晶圓基材基座，于該玻璃晶圓基材基座上光阻且蝕刻出至少一孔洞與至少一第一凹槽以及復(fù)數(shù)個(gè)固定凹槽；清潔至少一玻璃晶圓基材上蓋，于該玻璃晶圓基材上蓋上光阻且蝕刻出至少一第二凹槽；b.電鍍，于該玻璃晶圓基材基座的正反面上電鍍出至少一輸出接腳與至少一金屬導(dǎo)電電路；c.填膠，于該玻璃晶圓基材基座所需的復(fù)數(shù)個(gè)固定凹槽內(nèi)填上銀膠供放置震蕩子于該玻璃晶圓基材基座上，并第二次填上銀膠以固定該震蕩子；d.封合固化，于負(fù)壓常溫下，以紫外線硬化膠將該玻璃晶圓基材基座與該玻璃晶圓基材上蓋封合，并以紫外線曝光固化該紫外線硬化膠以達(dá)到將該玻璃晶圓基材基座與該玻璃晶圓基材上蓋做粘合，形成一玻璃晶圓；e.晶圓黏片，將該玻璃晶圓放置于藍(lán)膜上，并以紫外線曝光膠化以固定該玻璃晶圓于該藍(lán)膜上；以及f.切割，將該玻璃晶圓切割成復(fù)數(shù)個(gè)晶粒，該晶粒即為表面粘著微機(jī)電震蕩器；憑借上述步驟所制成的表面粘著微機(jī)電震蕩器可直接與集成電路元件完全整合于半導(dǎo)體制成粘晶與切晶粒，與封裝步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面粘著微機(jī)電震蕩器的制造方法，其特征在于填上銀膠的方式是網(wǎng)版上銀膠或單點(diǎn)上銀膠。
3.一種表面粘著微機(jī)電震蕩器的結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括一玻璃晶圓基材基座，其上設(shè)有一第一凹槽，至少一輸出接腳作為與外部電路的連結(jié)， 至少一金屬導(dǎo)電電路連結(jié)震蕩子并與該輸出接腳作連結(jié)，至少一蝕刻孔洞為該玻璃晶圓基材基座中該金屬導(dǎo)電電路的接線通道，與復(fù)數(shù)個(gè)填上銀膠的固定凹槽以固定該震蕩子；以及一設(shè)有第二凹槽的玻璃晶圓基材上蓋，其粘合于該玻璃晶圓基材基座的上方；如此，該玻璃晶圓基材基座與該玻璃晶圓基材上蓋通過紫外線硬化膠封合后，其上的該第一凹槽與該第二凹槽會粘合成一負(fù)壓腔，以容置該震蕩子。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的表面粘著微機(jī)電震蕩器的結(jié)構(gòu)，其特征在于該玻璃晶圓基材基座大小至少為三英寸。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的表面粘著微機(jī)電震蕩器的結(jié)構(gòu)，其特征在于該震蕩子的材料是石英或壓電陶瓷。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的表面粘著微機(jī)電震蕩器的結(jié)構(gòu)，其特征在于該復(fù)數(shù)個(gè)填上銀膠的固定凹槽為圓形且為二個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明是一種表面粘著微機(jī)電震蕩器的制造方法及其結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)為1.以微機(jī)電方式在玻璃晶圓上批量制造2.能夠與集成電路元件完全整合3.可與其他電子晶粒整合封裝入同一集成電路，有效減少單一電子元件使用數(shù)量，大幅降低制造成本4.特殊上膠區(qū)域設(shè)計(jì)提高生產(chǎn)精度，以減少溢膠或空膠等情況并且降低不合格率。
文檔編號H03H3/02GK102332882SQ20101022974
公開日2012年1月25日 申請日期2010年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月13日
發(fā)明者郭啟勛 申請人:郭啟勛