CN107733397A - 一种应用于薄膜体声波器件的多层键合系统集成封装结构 - Google Patents
一种应用于薄膜体声波器件的多层键合系统集成封装结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107733397A CN107733397A CN201711090032.5A CN201711090032A CN107733397A CN 107733397 A CN107733397 A CN 107733397A CN 201711090032 A CN201711090032 A CN 201711090032A CN 107733397 A CN107733397 A CN 107733397A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silicon substrate
- chip
- layer
- acoustic wave
- bulk acoustic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 36
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 35
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 238000012536 packaging technology Methods 0.000 abstract description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 10
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
- H03H9/171—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
- H03H9/172—Means for mounting on a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
本发明公开了一种应用于薄膜体声波器件的多层键合系统集成封装结构，包括上下依次叠放的底层、中间层和顶层，其中中间层为一层或者多层，每层的基体材料为硅基板，相邻两层之间的硅基板通过键合工艺连接为一体。在部分硅基板上开设有容置腔，容置腔内安装有芯片，芯片通过硅基板上的导通孔进行需要的电路连接。本发明利用多层键合工艺，形成一个适用于系统集成的外壳结构，将FBAR器件和其他的器件进行有机组合，达到系统级封装的目的，从而简化封装工艺、提高效率，实现器件小型化。
Description
技术领域
本发明涉及薄膜体声波器件，具体涉及一种应用于薄膜体声波器件的多层键合系统集成封装结构，属于薄膜体声波滤波器模组封装领域。
背景技术
随着薄膜与微纳制造技术的发展，电子器件正向微型化、高密集复用、高频率和低功耗的方向迅速发展。近年来发展起来的薄膜体声波谐振器（FBAR）采用一种先进的谐振技术，它是通过压电薄膜的逆压电效应将电能量转换成声波而形成谐振，这一谐振技术可以用来制作薄膜频率整形器件等先进元器件。薄膜体声波谐振器（FBAR）声波器件具有体积小，成本低，品质因数（Q）高、功率承受能力强、频率高（可达1-10GHz）且与IC技术兼容等特点，适合于工作在1-10 GHz的RF系统应用，有望在未来的无线通讯系统中取代传统的声表面波（SAW）器件和微波陶瓷器，因此在新一代无线通信系统和超微量生化检测领域具有广阔的应用前景。
在现有结构中，薄膜体声波器件涉及的各种无源芯片和有源芯片先安装在陶瓷基板或树脂基板上，然后再分别封装在专门的金属或塑封壳体内以形成独立的单个小器件，最后再将所有单个小器件集成安装在一块PCB板上，从而构成能独立完成特定功能的完整器件。现有薄膜体声波器件封装工艺复杂，每块芯片需要单独封装于专门的外壳内，然后再进行集成，即封装和集成是分别进行的，且每片芯片需要独立封装，由此导致加工效率较低。另外，现有陶瓷基板为了实现芯片与外部电路的连接，在陶瓷基板上需要加工各种导通孔，对于陶瓷材料，只能采用机械方式加工这些孔，而机械加工方式就决定了这些陶瓷材料需要一定的厚度，否则机械加工难以进行，由此导致陶瓷基材厚度偏厚。而陶瓷材料厚度越厚，最终器件体积越大，越不利于器件小型化。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种应用于薄膜体声波器件的多层键合系统集成封装结构。本发明利用多层键合工艺，形成一个适用于系统集成的外壳结构，将FBAR器件和其他的器件进行有机组合，达到系统级封装的目的，从而简化封装工艺、提高效率，实现器件小型化。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种应用于薄膜体声波器件的多层键合系统集成封装结构，包括上下依次叠放的底层、中间层和顶层，其中中间层为一层或者多层，每层的基体材料为硅基板，相邻两层之间的硅基板通过键合工艺连接为一体；在部分硅基板上开设有容置腔，容置腔内安装有芯片，芯片通过硅基板上的导通孔进行需要的电路连接。
进一步地，在底层硅基板下表面设有若干底部焊盘，底部焊盘通过导通孔与对应的芯片连接。
更进一步地，在某些硅基板上表面设有内部走线层，所有容置腔都设于所在硅基板下表面，安装于容置腔内的芯片通过内部走线层和导通孔与底部焊盘互连互通，或者直接通过导通孔与底部焊盘互连互通。
所述芯片通过倒装焊工艺与内部走线层实现电连接。
所述中间层为一层，在顶层硅基板下表面设有两个容置腔，分别安装有开关芯片和FBAR芯片，在中间层硅基板下表面设有一个容置腔并安装有有源芯片。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本发明在多层键合的同时就使硅基材料从整体上形成了器件的外壳，封装的同时也在进行器件的集成，无需现有技术那样将加工好的芯片预先封装在专门的外壳里，然后再把封装后的单个小器件集成在共同的PCB板上，本发明封装和集成同步进行，一方面加工方便、快捷，另一方面器件体积大大缩小。
2、本发明利用硅基材料代替普通的陶瓷外壳封装，陶瓷基板通常只能采用机械方式加工各种导通孔，陶瓷材料无法做得很薄，因为太薄就无法进行机械加工。而本发明采用的硅基材料可以采用光刻方式加工各种孔结构，光刻方式对材料厚度基本没有要求，可以将硅基材料做得很薄，进一步利于器件小型化。
附图说明
图1-本发明结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。
参见图1，从图上可以看出，本发明应用于薄膜体声波器件的多层键合系统集成封装结构，包括上下依次叠放的底层1、中间层2和顶层3，其中中间层2可以为一层，也可以是多层，这根据具体器件电路特定决定。每层的基体材料为硅基板，相邻两层之间的硅基板通过键合工艺连接为一体。在部分硅基板上开设有容置腔4，容置腔4内安装有芯片5，芯片5通过硅基板上的导通孔6进行需要的电路连接。这里的芯片可以是各种有源芯片，也可以是各种无源芯片。芯片数量由具体器件决定，可能在某些硅基板上安装有两块或者以上的芯片，也可能某些硅基板没有安装芯片。
在底层硅基板下表面设有若干底部焊盘7，底部焊盘7通过导通孔6与对应的芯片5连接。通过底部焊盘，将芯片信号导出。
为了更好地实现线路连接，在某些硅基板上表面设有内部走线层8，所有容置腔4都设于所在硅基板下表面，安装于容置腔内的芯片5通过内部走线层8和导通孔6与底部焊盘7互连互通，或者直接通过导通孔6与底部焊盘7互连互通。
所述芯片通过倒装焊工艺与内部走线层实现电连接。
作为一个实施例，所述中间层2为一层，在顶层硅基板下表面设有两个容置腔，分别安装有开关芯片9和FBAR芯片10，在中间层硅基板下表面设有一个容置腔并安装有其它有源芯片11，此时结构即为图1所示结构。
由于FBAR器件的芯片尺寸很小，其封装的开销主要在外壳方面，本发明使用硅基材料代替普通的外壳封装，可以大大节省封装的空间。特别地，采用多层键合工艺，可以使FBAR器件形成上下堆叠封装，并且与其他的功能芯片（如开关等）形成有机的结合体，大大节省了封装的开销，缩小了整个模组的体积。
典型的结构组成如下：多层键合的硅基外壳，内装FBAR芯片和开关芯片，其中FBAR芯片可以由其他的无源芯片代替；开关芯片可以由其他的有源芯片代替，器件总体厚度控制在1mm以内。
本发明将硅材料通过光刻工艺形成极小的空腔，并在底部等设计信号连通的结构，将FBAR滤波器等无源器件和开关等有源器件安装到对应的空腔位置，最后使用多层键合工艺，利用键合前形成的连接通孔形成一个系统级封装结构，既实现了器件的小型化，又使封装工艺得以简化，提高加工效率。
本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (5)
1.一种应用于薄膜体声波器件的多层键合系统集成封装结构，其特征在于：包括上下依次叠放的底层、中间层和顶层，其中中间层为一层或者多层，每层的基体材料为硅基板，相邻两层之间的硅基板通过键合工艺连接为一体；在部分硅基板上开设有容置腔，容置腔内安装有芯片，芯片通过硅基板上的导通孔进行需要的电路连接。
2.根据权利要求1所述的应用于薄膜体声波器件的多层键合系统集成封装结构，其特征在于：在底层硅基板下表面设有若干底部焊盘，底部焊盘通过导通孔与对应的芯片连接。
3.根据权利要求2所述的应用于薄膜体声波器件的多层键合系统集成封装结构，其特征在于：在某些硅基板上表面设有内部走线层，所有容置腔都设于所在硅基板下表面，安装于容置腔内的芯片通过内部走线层和导通孔与底部焊盘互连互通，或者直接通过导通孔与底部焊盘互连互通。
4.根据权利要求3所述的应用于薄膜体声波器件的多层键合系统集成封装结构，其特征在于：所述芯片通过倒装焊工艺与内部走线层实现电连接。
5.根据权利要求1所述的应用于薄膜体声波器件的多层键合系统集成封装结构，其特征在于：所述中间层为一层，在顶层硅基板下表面设有两个容置腔，分别安装有开关芯片和FBAR芯片，在中间层硅基板下表面设有一个容置腔并安装有有源芯片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711090032.5A CN107733397A (zh) | 2017-11-08 | 2017-11-08 | 一种应用于薄膜体声波器件的多层键合系统集成封装结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711090032.5A CN107733397A (zh) | 2017-11-08 | 2017-11-08 | 一种应用于薄膜体声波器件的多层键合系统集成封装结构 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107733397A true CN107733397A (zh) | 2018-02-23 |
Family
ID=61221872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711090032.5A Pending CN107733397A (zh) | 2017-11-08 | 2017-11-08 | 一种应用于薄膜体声波器件的多层键合系统集成封装结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107733397A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111130491A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-08 | 开元通信技术（厦门）有限公司 | 体声波滤波器及其制备方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040257171A1 (en) * | 2003-04-18 | 2004-12-23 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Air-gap type FBAR, duplexer using the FBAR, and fabricating methods thereof |
| US7956381B1 (en) * | 2008-08-11 | 2011-06-07 | Hrl Laboratories, Llc | Multi-layered integrated circuit and apparatus with thermal management and method |
| CN102122939A (zh) * | 2010-11-01 | 2011-07-13 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 预设空腔型soi基片薄膜体声波滤波器及制作方法 |
| CN103296992A (zh) * | 2013-06-28 | 2013-09-11 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 薄膜体声波谐振器结构及其制造方法 |
| CN103413795A (zh) * | 2013-08-28 | 2013-11-27 | 天津大学 | 半导体器件的封装结构和半导体器件的封装工艺流程 |
| CN104909327A (zh) * | 2015-04-09 | 2015-09-16 | 上海新微技术研发中心有限公司 | 基于中间层键合的mems光学芯片的封装结构及封装方法 |
| US20150315015A1 (en) * | 2013-03-14 | 2015-11-05 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Stacked Semiconductor Device and Method of Forming the Same Related Cases |
| CN106783634A (zh) * | 2016-12-26 | 2017-05-31 | 通富微电子股份有限公司 | 一种扇出封装器件及其封装方法 |
| CN106783847A (zh) * | 2016-12-21 | 2017-05-31 | 中国电子科技集团公司第五十五研究所 | 针对射频微系统器件的三维键合堆叠互连集成制造方法 |
| CN107275226A (zh) * | 2017-07-02 | 2017-10-20 | 中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所 | 一种射频组件集成方法 |
-
2017
- 2017-11-08 CN CN201711090032.5A patent/CN107733397A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040257171A1 (en) * | 2003-04-18 | 2004-12-23 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Air-gap type FBAR, duplexer using the FBAR, and fabricating methods thereof |
| US7956381B1 (en) * | 2008-08-11 | 2011-06-07 | Hrl Laboratories, Llc | Multi-layered integrated circuit and apparatus with thermal management and method |
| CN102122939A (zh) * | 2010-11-01 | 2011-07-13 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 预设空腔型soi基片薄膜体声波滤波器及制作方法 |
| US20150315015A1 (en) * | 2013-03-14 | 2015-11-05 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Stacked Semiconductor Device and Method of Forming the Same Related Cases |
| CN103296992A (zh) * | 2013-06-28 | 2013-09-11 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 薄膜体声波谐振器结构及其制造方法 |
| CN103413795A (zh) * | 2013-08-28 | 2013-11-27 | 天津大学 | 半导体器件的封装结构和半导体器件的封装工艺流程 |
| CN104909327A (zh) * | 2015-04-09 | 2015-09-16 | 上海新微技术研发中心有限公司 | 基于中间层键合的mems光学芯片的封装结构及封装方法 |
| CN106783847A (zh) * | 2016-12-21 | 2017-05-31 | 中国电子科技集团公司第五十五研究所 | 针对射频微系统器件的三维键合堆叠互连集成制造方法 |
| CN106783634A (zh) * | 2016-12-26 | 2017-05-31 | 通富微电子股份有限公司 | 一种扇出封装器件及其封装方法 |
| CN107275226A (zh) * | 2017-07-02 | 2017-10-20 | 中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所 | 一种射频组件集成方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 田泽: "《SoC设计方法学》", 31 December 2016 * |
| 祁飞等: "基于MEMS技术的三维集成射频收发微系统", 《微纳电子技术》 * |
| 金中: "倒装SAW滤波器的膜封装成形控制", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111130491A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-08 | 开元通信技术（厦门）有限公司 | 体声波滤波器及其制备方法 |
| CN111130491B (zh) * | 2019-12-31 | 2023-07-18 | 开元通信技术（厦门）有限公司 | 体声波滤波器及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107786183B (zh) | 嵌入式rf滤波器封装结构及其制造方法 | |
| US20080217708A1 (en) | Integrated passive cap in a system-in-package | |
| US20130221442A1 (en) | Embedded power stage module | |
| CN107749411B (zh) | 双面SiP的三维封装结构 | |
| CN103413795A (zh) | 半导体器件的封装结构和半导体器件的封装工艺流程 | |
| JP2003124433A (ja) | マルチチップパッケージ | |
| JP2009076899A (ja) | 半導体チップパッケージ及びこれを用いた印刷回路基板 | |
| KR20080057190A (ko) | 향상된 접지 성능과 매립된 안테나를 갖는 3ｄ 전자 패키징구조체 | |
| JP2003060153A (ja) | 半導体パッケージ | |
| WO2022105161A1 (zh) | 天线封装结构及天线封装结构制造方法 | |
| JP2019519930A (ja) | モジュール及び複数のモジュールを製造するための方法 | |
| US9120668B2 (en) | Microphone package and mounting structure thereof | |
| CN107622957A (zh) | 双面SiP的三维封装结构的制造方法 | |
| KR970063688A (ko) | 패턴닝된 리드프레임을 이용한 멀티 칩 패키지 | |
| CN111433911A (zh) | 具有两个或更多芯片组件的电子设备 | |
| CN107733397A (zh) | 一种应用于薄膜体声波器件的多层键合系统集成封装结构 | |
| CN101202259B (zh) | 芯片堆栈封装结构、内埋式芯片封装结构及其制造方法 | |
| CN101202274A (zh) | 多芯片电子电路模块及制造方法 | |
| CN116760385A (zh) | 嵌埋芯片的封装基板、模组、电子产品及制备方法 | |
| JP2007149959A (ja) | 高周波電子回路ユニット | |
| CN212517204U (zh) | 双面芯片 | |
| CN100378967C (zh) | 陶瓷封装及其制造方法 | |
| JP2004179950A (ja) | 表面実装用の水晶発振器 | |
| CN207200675U (zh) | 表面贴装石英晶体振荡器矩阵大片 | |
| CN101657896B (zh) | 电子电路封装 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180223 |