一种声表面波滤波器及其封装方法与流程

1.本发明涉及滤波器技术领域，具体涉及一种声表面波滤波器及其封装方法。


背景技术：

2.声表面波滤波器(surface acoustic wave,saw)是在压电材料上，利用其压电特性，电信号通过电-声-电转换传递，实现信号的过滤，主要应用在移动通讯领域。
3.声表面波滤波器一般采用芯片级封装(chip scale package,csp)或者晶圆级封装(wafer level package,wlp)，上述封装工艺主要是在晶圆上制作金属图形，然后在封装基板的焊盘上制作金属球，晶圆倒装到封装基板上，并使晶圆上的输入电极、输出电极和接地电极与焊盘上的金属球焊接，焊接完成后再将滤波芯片和封装基板一起模塑密封，最后对晶圆进行切割，以形成声表面波滤波器。相关技术中，声表面波滤波器厚度等于封装基板厚度、焊球高度、晶圆厚度和塑封厚度的和，整体厚度较厚，不利于射频系统的小型化设计。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
5.为此，本发明的实施例提出一种厚度小和成本低的声表面波滤波器。
6.本发明的实施例还提出一种工艺流程简便和制作成本低的声表面波滤波器的封装方法。
7.本发明实施例的声表面波滤波器包括滤波芯片和封装层,所述滤波芯片的正面具有功能区，所述功能区内具有输入电极、输出电极和接地电极，所述滤波芯片的背面设有输入管脚、输出管脚和接地管脚，所述滤波芯片上设有沿其厚度方向延伸的第一通孔、第二通孔和第三通孔，所述第一通孔内设有第一导电件，所述第二通孔内设有第二导电件，所述第三通孔内设有第三导电件，所述输入管脚与所述输入电极通过所述第一导电件电连接，所述输出管脚与所述输出电极通过所述第二导电件电连接，所述接地管脚与所述接地电极通过所述第三导电件电连接；所述封装层设在所述滤波芯片的正面，所述封装层和所述滤波芯片之间形成空腔，所述功能区设在所述空腔内。
8.本发明实施例的声表面波滤波器的厚度为晶圆厚度和封装层厚度之和，与相关技术相比，省去了封装基板这一结构，减少了封装基板厚度和焊球高度，不仅大大降低了声表面波滤波器的整体厚度，有利于射频系统的小型化设计，而且还节省材料，成本较低。
9.因此，本发明实施例的声表面波滤波器具有厚度小和成本低等优点。
10.在一些实施例中,所述滤波芯片的背面设有第一凹槽，所述第一通孔与所述第一凹槽连通，所述输入管脚的一部分位于所述第一凹槽内，所述输入管脚的另一部分位于所述第一凹槽外；和/或所述滤波芯片的背面设有第二凹槽，所述第二凹槽与所述第二通孔连通，所述输出管脚的一部分位于所述第二凹槽内，所述输出管脚的另一部分位于所述第二凹槽外；和/或所述滤波芯片的背面设有第三凹槽，所述第三凹槽与所述第三通孔连通，所述接地管脚的一部分位于所述第三凹槽内，所述接地管脚的另一部分位于所述第三凹槽
外。
11.在一些实施例中,所述第一凹槽在所述滤波芯片的厚度方向上对应所述第一通孔设置，所述第二凹槽在所述滤波芯片的厚度方向上对应所述第二通孔设置，所述第三凹槽在所述滤波芯片的厚度方向上对应所述第三通孔设置。
12.在一些实施例中,所述滤波芯片的正面还具有焊接区，所述焊接区环绕所述功能区设置，所述声表面波滤波器还包括环形的焊接件，所述焊接件设在所述焊接区内，所述封装层与所述滤波芯片通过所述焊接件焊接相连。
13.在一些实施例中,所述焊接件为焊接片。
14.在一些实施例中,所述功能区内设有金属图形，所述金属图形具有所述输入电极、输出电极和所述接地电极，所述金属图形包括多个谐振器，每个所述谐振器上均设有叉指换能器，多个所述谐振器之间串联和/或并联。
15.在一些实施例中,至少一个所述谐振器具有所述接地电极。
16.在一些实施例中,所述封装层具有开口朝向所述滤波芯片的避让槽，所述避让槽和所述滤波芯片的正面之间形成所述空腔。
17.在一些实施例中,包括以下步骤：
18.在晶圆上制作沿其厚度方向延伸的第一通孔、第二通孔和第三通孔，并在所述第一通孔内设置第一导电件、在所述第二通孔内设置第二导电件以及在所述第三通孔内设置第三导电件；
19.在所述晶圆的第一表面上制作输入电极、输出电极和接地电极，同时将所述输入电极、所述输出电极和所述接地电极分别与所述第一导电件、所述第二导电件和所述第三导电件电连接；
20.在所述晶圆的第二表面制作输入管脚、输出管脚和接地管脚，同时将所述输入管脚、所述输出管脚和所述接地管脚分别与所述第一导电件、所述第二导电件和所述第三导电件电连接；
21.对所述晶圆进行切割，形成滤波芯片，所述滤波芯片的与所述第一表面对应的表面形成所述滤波芯片正面，所述滤波芯片的与所述第二表面对应的表面形成所述滤波芯片的背面；
22.将封装层固定在所述滤波芯片的正面。
23.本发明实施例的声表面波滤波器的封装方法的工艺路线包括：在晶圆上制作通孔、在通孔内填充金属材料、制作金属图形、晶圆切割、密封等工艺流程。本领域技术人员可以理解的是，相关技术中的声表面波滤波器封装方法的工艺路线为：在晶圆上制作金属图形、封装基板加工、焊盘植球、晶圆划片、芯片倒装键合、模塑密封等工艺流程，其中封装基板的加工和其他工艺一般在不同的工厂进行，需要转厂制造。本发明实施例的声表面波滤波器的封装方法省去了封装基板这一结构，可以省去封装基板的加工、焊盘植球和芯片倒装键合等工艺步骤，不仅大大缩短了本发明实施例的声表面波滤波器的工艺制造流程，而且还节省材料，节约制造成本。
24.因此，本发明实施例的声表面波滤波器的封装方法具有工艺流程简便和制作成本低等优点。
25.在一些实施例中,所述封装层与所述滤波芯片焊接固定。
附图说明
26.图1是本发明实施例的声表面波滤波器的结构示意图。
27.图2是本明实施例的声表面波滤波器隐去封装层的结构示意图。
28.图3是本明实施例的声表面波滤波器的滤波芯片背面的结构示意图。
29.图4是本明实施例的声表面波滤波器的剖视图。
30.附图标记：
31.声表面波滤波器100；
32.滤波芯片1；功能区101；焊接区102；第一通孔103；第二通孔104；第三通孔105；第一凹槽106；第二凹槽107；第三凹槽108；
33.金属图形2；输入电极201；输出电极202；接地电极203；谐振器204；叉指换能器205；
34.输入管脚301；输出管脚302；
35.第一导电件401；第二导电件402；
36.封装层5；避让槽501；
37.焊接件6。
具体实施方式
38.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
39.下面参照附图详细描述本技术的技术方案。
40.如图1至图4所示，本发明实施例的声表面波滤波器100包括滤波芯片1和封装层5。滤波芯片1的正面具有功能区101，功能区101内具有输入电极201、输出电极202和接地电极203，滤波芯片1的背面设有输入管脚301、输出管脚302和接地管脚(图中未示出)。滤波芯片1上设有沿其厚度方向延伸的第一通孔103、第二通孔104和第三通孔105，第一通孔103内设有第一导电件401，第二通孔104内设有第二导电件402，第三通孔105内设有第三导电件(图中未示出)。输入管脚301与输入电极201通过第一导电件401电连接，输出管脚302与输出电极202通过第二导电件402电连接，接地管脚与接地电极203通过第三导电件电连接。封装层5设在滤波芯片1的正面，封装层5和滤波芯片1之间形成空腔，功能区101设在空腔内。
41.本发明实施例的声表面波滤波器100，通过在滤波芯片1上设置第一通孔103，将第一导电件401设在第一通孔103内并分别与输入管脚301和输入电极201电连接，以使外界电信号通过输入管脚301传递至功能区101进行滤波。通过在滤波芯片1上设置第二通孔104，将第二导电件402设在第二通孔104内并分别与输出管脚302和输出电极202电连接，以使功能区101滤波后的电信号通过输出管脚302传出。通过在滤波芯片1上设置第三通孔105，将第三导电件设在第三通孔105内并分别与接地管脚和接地电极203电连接，以使功能区101漏电电流通过接地管脚传递至大地，实现对声表面波滤波器100进行漏电保护。通过在滤波芯片1的正面设置封装层5，使滤波芯片1的功能区101设在封装层5和滤波芯片1之间形成的空腔内，对滤波芯片1的功能区101进行保护，以使滤波芯片1可以正常工作。
42.本发明实施例的声表面波滤波器100的厚度为晶圆厚度和封装层5厚度之和，与相关技术相比，省去了封装基板这一结构，减少了封装基板厚度和焊球高度，不仅大大降低了
声表面波滤波器100的整体厚度，有利于射频系统的小型化设计，而且还节省材料，成本较低。
43.因此，本发明实施例的声表面波滤波器100具有厚度小和成本低等优点。
44.为了使本技术的技术方案更容易被理解，下面以滤波芯片1的厚度方向与上下方向一致、滤波芯片1的长度方向与左右方向一致、滤波芯片1的宽度方向与前后方向一致为例，进一步描述本技术的技术方案，其中上下方向和左右方向如图1至图4所示，前后方向如图1至图3所示。
45.例如，如图3和图4所示，滤波芯片1的正面朝上设置，第一通孔103、第二通孔104和第三通孔105中的每一者沿上下方向贯穿滤波芯片1。第一导电件401沿上下方向穿设在第一通孔103内，第一导电件401的上端与功能区101的输入电极201相连，第一导电件401的下端与输入管脚301相连。第二导电件402沿上下方向穿设在第二通孔104内，第二导电件402的上端与功能区101的输出电极202相连，第二导电件402的下端与输出管脚302相连。第三导电件沿上下方向穿设在第一通孔103内，第三导电件的上端与功能区101的接地电极203相连，第三导电件的下端与接地管脚相连。
46.在一些实施例中，功能区101内设有金属图形2，金属图形2具有输入电极201、输出电极202和接地电极203，金属图形2包括多个谐振器204，每个谐振器204上均设有叉指换能器205，多个谐振器204之间串联和/或并联。
47.多个谐振器204之间串联和/或并联，可以理解为，多个谐振器204之间全部串联，或者多个谐振器204之间全部并联，又或者多个谐振器204之间既有串联又有并联。
48.例如，如图2所示，功能区101内的金属图形2具有五个谐振器204，五个谐振器204分别为第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器204和第五谐振器，每个谐振器204上设有叉指换能器205。其中第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器沿从左到右的方向依次排布，第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器之间串联。第四谐振器和第五谐振器位于第一谐振器的前侧，且第四谐振器位于第五谐振器的左侧，第四谐振器与第一谐振器并联，五谐振器与第三谐振器并联。本发明实施例的声表面波滤波器100的金属图形上设置多个谐振器204，并将多个谐振器204之间通过串联和并联的方式连接，有利于提高本发明实施例的声表面波滤波器100滤波效果。
49.可选地，至少一个谐振器204具有接地电极203。
50.例如，如图2所示，第一谐振器204上连接有输入电极201，第三谐振器204上连接有输出电极202，第四谐振器204和第五谐振器204上均连接有接地电极203。本发明实施例的声表面波滤波器100通过在金属图形2上设有多个接地电极203，可以进一步提高声表面波滤波器100漏电保护能力。
51.在一些实施例中，滤波芯片1的背面设有第一凹槽106，第一通孔103与第一凹槽106连通，输入管脚301的一部分位于第一凹槽106内，输入管脚301的另一部分位于第一凹槽106外。
52.如图3和图4所示，输入管脚301的上端置于第一凹槽106内并与第一导电件401的下端相连，输入管脚301的下端置于第一凹槽106外用于与设备主板相连。本发明实施例的声表面波滤波器100通过在滤波芯片1的背面设置第一凹槽106，并使输入管脚301的一部分置于第一凹槽106内，当输入管脚301在设备主板上受到前后左右方向的侧向力时，第一凹
槽106的槽侧壁对输入管脚301起到限制作用，使得输入管脚301不会因受到侧向力而容易与滤波芯片1分离，有利于增强输入管脚301与滤波芯片1的连接强度，有利于提高本发明实施例的声表面波滤波器100工作可靠性。
53.在一些实施例中，滤波芯片1的背面设有第二凹槽107，第二凹槽107与第二通孔104连通，输出管脚302的一部分位于第二凹槽107内，输出管脚302的另一部分位于第二凹槽107外。
54.如图3和图4所示，输出管脚302的上端置于第二凹槽107内并与第二导电件402的下端相连，输出管脚302的下端置于第二凹槽107外用于与设备主板相连。本发明实施例的声表面波滤波器100通过在滤波芯片1的背面设置第二凹槽107，并使输出管脚302的一部分置于第二凹槽107内，当输出管脚302在设备主板上受到前后左右方向的侧向力时，第二凹槽107的槽侧壁对输出管脚302起到限制作用，使得输出管脚302不会因受到侧向力而容易与滤波芯片1分离，有利于增强输出管脚302与滤波芯片1的连接强度，进一步有利于提高本发明实施例的声表面波滤波器100工作可靠性。
55.在一些实施例中，滤波芯片1的背面设有第三凹槽108，第三凹槽108与第三通孔105连通，接地管脚的一部分位于第三凹槽108内，接地管脚的另一部分位于第三凹槽108外。
56.接地管脚的上端置于第三凹槽108内并与第三导电件的下端相连，接地管脚的下端置于第三凹槽108外用于与设备主板相连。本发明实施例的声表面波滤波器100通过在滤波芯片1的背面设置第三凹槽108，并使接地管脚的一部分置于第三凹槽108内，当接地管脚在设备主板上受到前后左右方向的侧向力时，第三凹槽108的槽侧壁对接地管脚起到限制作用，使得接地管脚不会因受到侧向力而容易与滤波芯片1分离，有利于增强接地管脚与滤波芯片1的连接强度，有利于提高本发明实施例的声表面波滤波器100工作可靠性。
57.可选地，接地电极203、接地管脚、第三导电件、第三通孔105中和第三凹槽108的每一者具有多个，多个接地电极203、多个接地管脚、多个第三导电件、多个第三通孔105和多个第三凹槽108之间彼此一一对应，第三导电件与对应的接地电极203和接地管脚相连。
58.在一些实施中，第一凹槽106在滤波芯片1的厚度方向上对应第一通孔103设置，第二凹槽107在滤波芯片1的厚度方向上对应第二通孔104设置，第三凹槽108在滤波芯片1的厚度方向上对应第三通孔105设置。
59.如图3所示，第一通孔103的截面为圆形，第一凹槽106的截面为矩形，其中，第一通孔103的截面垂直于滤波芯片1的厚度方向，第一凹槽106的截面垂直于滤波芯片1的厚度方向，第一通孔103与第一凹槽106在上下方向上对应设置。第二通孔104的截面为圆形，第二凹槽107的截面为矩形，第二通孔104的截面垂直于滤波芯片1的厚度方向，第二凹槽107的截面垂直于滤波芯片1的厚度方向，第二通孔104与第二凹槽107在上下方向上对应设置。第三通孔105的截面为圆形，第三凹槽108的截面为矩形，第三通孔105的截面垂直于滤波芯片1的厚度方向，第三凹槽105的截面垂直于滤波芯片1的厚度方向，第三通孔105与第三凹槽108在上下方向上对应设置。本发明实施例的声表面波滤波器100通过将第一凹槽106在滤波芯片1的厚度方向上对应第一通孔103设置，第二凹槽107在滤波芯片1的厚度方向上对应第二通孔104设置，第三凹槽108在滤波芯片1的厚度方向上对应第三通孔105设置，使得滤波芯片1结构简单，方便加工制造。
60.在一些实施例中，滤波芯片1的正面还具有焊接区102，焊接区102环绕功能区101设置，声表面波滤波器100还包括环形的焊接件6，焊接件6设在焊接区102内，封装层5与滤波芯片1通过焊接件6焊接相连。
61.如图2所示，功能区101位于焊接区102内，焊接区102上设有环形的焊接件6，本发明实施例的声表面波滤波器100的封装层5通过焊接件6与滤波芯片1的正面焊接相连，从而使得封装层5与滤波芯片1之间连接方便。
62.可选地，封装层5具有开口朝向滤波芯片1的避让槽501，避让槽501和滤波芯片1的正面之间形成空腔。
63.如图4所示，封装层5上的避让槽501开口朝下设置，避让槽501和滤波芯片1的正面之间形成空腔，通过在封装层5上设置避让槽501，使避让槽501和滤波芯片1的正面之间形成空腔结构，以避免封装层5接触功能区的金属图形2而影响表面波滤波器100性能，从而本发明实施例的声表面波滤波器100结构简单，组装方便。
64.可选地，焊接件6为环形的焊接片。
65.本发明实施例的声表面波滤波器100通过将焊接件6设置成焊接片与封装层5进行焊接，从而使得焊接件6的厚度较小，有利于进一步减小本发明实施例的声表面波滤波器100厚度。
66.本发明实施例的声表面波滤波器100的封装方法包括以下步骤：
67.步骤一：在晶圆上制作沿其厚度方向延伸的第一通孔103、第二通孔104和第三通孔105，并在第一通孔103内设置第一导电件401、在第二通孔104内设置第二导电件402以及在第三通孔105内设置第三导电件；
68.步骤二：在晶圆的第一表面上制作输入电极201、输出电极202和接地电极203，同时将输入电极201、输出电极202和接地电极203分别与第一导电件401、第二导电件402和第三导电件电连接；
69.步骤三：在晶圆的第二表面制作输入管脚301、输出管脚302和接地管脚，同时将输入管脚301、输出管脚302和接地管脚分别与第一导电件401、第二导电件402和第三导电件电连接；
70.步骤四：对晶圆进行切割，形成滤波芯片1，滤波芯片1的与第一表面对应的表面形成滤波芯片1正面，滤波芯片1的与第二表面对应的表面形成滤波芯片1的背面；
71.步骤五：将封装层5固定在滤波芯片1的正面。
72.本发明实施例的声表面波滤波器100封装方法的工艺路线包括：在晶圆上制作通孔、在通孔内填充金属材料、制作金属图形2、晶圆切割、密封等工艺流程。本领域技术人员可以理解的是，相关技术中的声表面波滤波器封装方法的工艺路线为：在晶圆上制作金属图形、封装基板加工、焊盘植球、晶圆划片、芯片倒装键合、模塑密封等工艺流程，其中封装基板的加工和其他工艺一般在不同的工厂进行，需要转厂制造。本发明实施例的声表面波滤波器100封装方法省去了封装基板这一结构，可以省去封装基板的加工、焊盘植球和芯片倒装键合等工艺步骤，不仅大大缩短了本发明实施例的声表面波滤波器100的工艺制造流程，而且还节省材料，节约制造成本。
73.因此，本发明实施例的声表面波滤波器100的封装方法具有工艺流程简便和制作成本低等优点。
74.可选地，在步骤一中可采用现有技术中的激光刻蚀或者化学刻蚀技术在晶圆上制作第一通孔103、第二通孔104和第三通孔105。利用电镀的方式在第一通孔103、第二通孔104和第三通孔105内填充金属材料，通常填充金属为铜、银或者合金材料，在第一通孔103、第二通孔104和第三通孔105内形成金属柱，第一通孔103内的金属柱形成第一导电件401，第二通孔104内的金属柱形成第二导电件402，第三通孔105内的金属柱形成第三导电件。
75.可选地，在步骤二中可以采用现有技术中滤波芯片1的制作工艺，即在晶圆第一表面上旋涂光刻胶、掩膜版光刻与显影、镀金属膜、剥离、清洗等工艺制作金属图形2，并使金属图形2上的输入电极201与第一导电件401相连，输出电极202与第二导电件402相连，接地电极203与第三导电件相连。
76.可选地，在步骤三中，可以采用与步骤二中制作金属图形2相同的工艺制作管脚。即在晶圆的第二表面采用旋涂光刻胶、掩膜版光刻与显影、镀金属膜、剥离、清洗等工艺制作输入管脚301、输出管脚302和接地管脚。
77.可选地，封装层5与滤波芯片1焊接固定。
78.例如，在滤波芯片1的正面采用与步骤二中制造金属图形2相同的工艺，即在滤波芯片1的焊接区102通过旋涂光刻胶、掩膜版光刻与显影、镀金属膜、剥离、清洗等制造工艺形成环形的焊装片，焊装片和封装层5均为金属材质，通过将焊装片和封装层5之间进行焊接，从而使得封装层5密封盖装在滤波芯片1的正面，与滤波芯片1之间形成空腔。
79.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
80.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
81.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电性连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
82.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
83.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实
施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
84.尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。