[发明专利]一种强化气密性的振子装置晶圆级封装结构

说明书

技术领域

本发明涉及振子装置领域，特别是涉及一种强化气密性的振子装置晶圆级封装结构。

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的热膨胀系数，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。

上述的现有技术，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强化气密性的振子装置晶圆级封装结构，藉由封装环槽的设计，除了可辅助对位外，同时具有金属接合与阳级氧化接合区域之多种接合，加强封装时之强度与气密性，并增加产品之可靠度，同时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：提供一种强化气密性的振子装置晶圆级封装结构，包括振子单元、上盖、基座和至少一个导电通孔，所述的振子单元设置在所述的基座上；所述的基座上表面的邻近边缘处开有封装环槽；所述的封装环槽内设有基座封装环；所述的上盖下表面设有与所述的封装环槽相互对应的上盖封装环；所述的上盖封装环与所述的基座封装环接合，使得所述的上盖位于所述的基座上，罩设于所述的振子单元外，并将所述的振子单元予以封装；所述的导电通孔垂直贯穿所述的基座；所述的振子单元上表面具有上表面电极，下表面具有下表面电极；所述的上表面电极和下表面电极分别通过导电凸块与所述的导电通孔上端电性连接；所述的基座底部设有基座金属焊垫；所述的基座金属焊垫与所述的导电通孔下端电性连接。

所述的振子单元为石英晶体振子或机械共振型式振子。

所述的石英晶体振子为温度稳定切角石英晶体振子或音叉型石英晶体振子。

所述的上盖由硅、或玻璃、或石英、或陶瓷、或金属材料制成；所述的基座由硅、或玻璃、或石英、或陶瓷材料制成；所述的上盖封装环由金属、或有机聚合物、或氧化物材质制成；所述的基座封装环由金属、或有机聚合物、或氧化物材质制成。

所述的上盖和基座选用相同的材质。

所述的导电凸块为导电胶材或金属凸块。

所述的上表面电极和下表面电极设置在所述的振子单元的相同侧或相对侧。

所述的导电通孔由硅导通技术予以成型。