滤波元件、滤波器及射频模组的制作方法

本申请涉及半导体，具体而言涉及一种滤波元件、滤波器及射频模组。

背景技术：

1、随着5g通讯的出现和发展，对滤波元件的频率要求也越来越高，要求滤波元件的频率能够达到5g。随着滤波元件的频率提高，分布电容电感和封装结构对其性能的影响也不断增大，较高频率的滤波元件的插损也逐渐增大，导致使用滤波元件的通讯设备的灵敏度降低。

2、为解决滤波元件形成的滤波器响应高频声段的散热问题，现有技术（csp封装）会在封装树脂中加入导热填料，导热填料在封装结构中的占比越高，散热效果越好。此外，csp封装中，为防止封装结构过多挤入空腔导致响应声波的导电图案的侵入问题，需通过优化封装结构的材料以及导热填料的占比控制封装结构的流动性。这样会带来封装结构与基板之间的贴合性差、器件气密性差的问题。

技术实现思路

1、本申请的主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种能够响应高频声波且可靠性高的滤波元件和散热良好、气密性高的滤波器及射频模组。

2、为实现上述目的，本申请采用如下技术方案：

3、根据本申请的一个方面，提供了一种滤波元件，包括压电晶圆、导电图案、金属化结构、封盖结构以及凸块。所述压电晶圆包括相背设置的第一表面和第二表面。所述导电图案设置在所述压电晶圆的第一表面，所述导电图案包括主动功能区和非主动功能区。所述金属化结构设置在所述导电图案的非主动功能区表面。所述封盖结构包括至少一个覆盖层、密封层以及加强层，其中，至少一个所述覆盖层包括相互连接的第一部分与第二部分，所述第一部分贴合设置于所述金属化结构表面，所述第二部分与所述导电图案的非主动功能区接触，并悬空覆盖所述主动功能区；所述第二部分与所述主动功能区之间形成空腔结构；所述密封层设置在所述覆盖层的远离所述压电晶圆的表面；所述加强层设置于所述密封层的远离所述覆盖层的表面。多个所述凸块分别设置在所述金属化结构的远离所述压电晶圆的表面。

4、根据本申请的一实施方式，所述覆盖层的所述第二部分还包括一子部分，所述子部分贴合于所述压电晶圆的第一表面。

5、根据本申请的一实施方式，所述覆盖层设置有多个贯通单元，所述贯通单元呈阵列分布。

6、根据本申请的一实施方式，所述贯通单元包括多个贯通孔，所述多个贯通孔呈方形、平行四边形或圆形排布。

7、根据本申请的一实施方式，相邻所述贯通孔之间距离为20um-200um。

8、根据本申请的一实施方式，所述覆盖层为sio2或sin中的至少一种。

9、根据本申请的一实施方式，所述密封层为苯并环丁烯、聚酰亚胺或其他光敏聚合物以及环氧树脂中的至少一种。

10、根据本申请的一实施方式，所述加强层为sin。

11、根据本申请的一实施方式，所述加强层包括相互连接的第一加强结构与第二加强结构，所述第一加强结构贴合设置于所述覆盖层的第一部分，所述第二加强结构贴合设置于所述密封层的远离所述覆盖层的表面。

12、根据本申请的一实施方式，所述加强层还包括第三加强结构，所述第三加强结构与所述第一加强结构连接，所述第三加强结构贴合设置于所述金属化结构并延伸至所述凸块。

13、根据本申请的一实施方式，所述覆盖层的厚度小于所述密封层的厚度，所述加强层的厚度小于所述覆盖层的厚度。

14、根据本申请的一实施方式，所述覆盖层厚度为1um-5um。

15、根据本申请的一实施方式，所述加强层厚度为0.5um-2um。

16、根据本申请的一实施方式，所述密封层厚度为5um-20um。

17、根据本申请的一实施方式，所述密封层远离所述覆盖层的表面为平面，并与所述压电晶圆的所述第一表面平行。

18、根据本申请的一实施方式，所述压电晶圆包括压电薄膜和支撑衬底，所述压电薄膜直接或间接设置在所述支撑衬底上；所述导电图案设置在所述压电薄膜的远离所述支撑衬底的表面。

19、根据本申请的一实施方式，所述支撑衬底与所述压电薄膜之间设置有低声速层，声波在所述低声速层中传播的速度小于在所述压电薄膜中传播的速度。

20、根据本申请的一实施方式，所述低声速层与所述支撑衬底之间还设置有高声速层，声波在所述高声速层传播的速度大于在所述压电薄膜中传播的速度。

21、根据本申请的一实施方式，所述低声速层与所述高声速层接触的表面的平均表面粗糙度小于20nm。

22、根据本申请的一实施方式，所述支撑衬底与所述高声速层接触的表面的平均表面粗糙度小于20nm。

23、根据本申请的另一方面，提供一种滤波器，其中滤波器包括滤波元件、基板和封装结构。滤波元件采用如上述的滤波元件，所述基板通过多个凸块与所述滤波元件的所述金属化结构连接。所述封装结构包覆所述滤波元件的所述压电晶圆并延伸至所述基板和所述凸块，且填充于所述加强层远离所述密封层的表面与所述基板之间。

24、根据本申请的第三方面，提供一种射频模组，射频模组包括如上述的滤波元件以及电子元件，其中电子元件为开关、天线、电容、电感、低噪声放大器、功率放大器、高频模块中的一种或几种。

25、由上述技术方案可知，本申请提出的滤波元件的优点和积极效果在于：

26、本申请提出的滤波元件，包括压电晶圆、导电图案、金属化结构、封盖结构以及凸块。封盖结构包括至少一个覆盖层、密封层以及加强层，其中，至少一个覆盖层包括相互连接的第一部分与第二部分，第一部分贴合设置于金属化结构表面，第二部分与导电图案的非主动功能区接触，并悬空覆盖主动功能区；第二部分与主动功能区之间形成空腔结构；密封层设置在覆盖层的远离压电晶圆的表面；加强层设置于密封层的远离覆盖层的表面。凸块设置于金属化结构的表面。这样的设计可以使得主动功能区受到封盖结构的保护，从而保证其不会受到封装结构（通常为树脂）的侵入。本申请的滤波元件，能够响应高频声波且可靠性高。

技术特征：

1.一种滤波元件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的滤波元件，其特征在于，所述覆盖层的所述第二部分还包括一子部分，所述子部分贴合于所述压电晶圆的第一表面。

3.根据权利要求1所述的滤波元件，其特征在于，所述覆盖层设置有多个贯通单元，所述贯通单元呈阵列分布。

4.根据权利要求3所述的滤波元件，其特征在于，所述贯通单元包括多个贯通孔，所述多个贯通孔呈方形、平行四边形或圆形排布。

5.根据权利要求4所述的滤波元件，其特征在于，相邻所述贯通孔之间距离为20um-200um。

6.根据权利要求1至5任一项所述的滤波元件，其特征在于，所述覆盖层为sio2或sin中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的滤波元件，其特征在于，所述密封层为苯并环丁烯、聚酰亚胺或其他光敏聚合物以及环氧树脂中的至少一种。

8.根据权利要求6所述的滤波元件，其特征在于，所述加强层为sin。

9.根据权利要求6所述的滤波元件，其特征在于，所述加强层包括相互连接的第一加强结构与第二加强结构，所述第一加强结构贴合设置于所述覆盖层的第一部分，所述第二加强结构贴合设置于所述密封层的远离所述覆盖层的表面。

10.根据权利要求9所述的滤波元件，其特征在于，所述加强层还包括第三加强结构，所述第三加强结构与所述第一加强结构连接，所述第三加强结构贴合设置于所述金属化结构并延伸至所述凸块。

11.根据权利要求1所述的滤波元件，其特征在于，所述覆盖层的厚度小于所述密封层的厚度，所述加强层的厚度小于所述覆盖层的厚度。

12.根据权利要求11所述的滤波元件，其特征在于，所述覆盖层厚度为1um-5um。

13.根据权利要求11所述的滤波元件，其特征在于，所述加强层厚度为0.5um-2um。

14.根据权利要求11所述的滤波元件，其特征在于，所述密封层厚度为5um-20um。

15.根据权利要求1所述的滤波元件，其特征在于，所述密封层远离所述覆盖层的表面为平面，并与所述压电晶圆的所述第一表面平行。

16.根据权利要求1所述的滤波元件，其特征在于，所述压电晶圆包括压电薄膜和支撑衬底，所述压电薄膜直接或间接设置在所述支撑衬底上；所述导电图案设置在所述压电薄膜的远离所述支撑衬底的表面。

17.根据权利要求16所述的滤波元件，其特征在于，所述支撑衬底与所述压电薄膜之间设置有低声速层，声波在所述低声速层中传播的速度小于在所述压电薄膜中传播的速度。

18.根据权利要求17所述的滤波元件，其特征在于，所述低声速层与所述支撑衬底之间还设置有高声速层，声波在所述高声速层传播的速度大于在所述压电薄膜中传播的速度。

19.根据权利要求18所述的滤波元件，其特征在于，所述低声速层与所述高声速层接触的表面的平均表面粗糙度小于20nm。

20.根据权利要求18-19任一项所述的滤波元件，其特征在于，所述支撑衬底与所述高声速层接触的表面的平均表面粗糙度小于20nm。

21.一种滤波器，其特征在于，包括：

22.一种射频模组，其特征在于，包括如权利要求1-20任一项所述的滤波元件以及电子元件，其中电子元件为开关、天线、电容、电感、低噪声放大器、功率放大器、高频模块中的一种或几种。

技术总结
本申请提供一种滤波元件、滤波器及射频模组，滤波元件包括压电晶圆、导电图案、金属化结构、封盖结构和凸块。压电晶圆包括相背的第一表面和第二表面。导电图案在压电晶圆的第一表面并包括主动功能区和非主动功能区。金属化结构在非主动功能区表面。封盖结构包括至少一覆盖层、密封层以及加强层，覆盖层包括相互连接的第一部分与第二部分，第一部分贴合于金属化结构表面，第二部分与非主动功能区接触，并悬空覆盖主动功能区形成空腔结构；密封层在覆盖层的表面；加强层在密封层的表面。多个凸块设置于金属化结构远离压电晶圆的表面。本申请的滤波元件能够响应高频声波，可靠性高。

技术研发人员：李朋,吴洋洋,曹庭松,冯东东
受保护的技术使用者：北京超材信息科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16