CN113410221A - 一种集成声学机械波器件和集成无源器件的多工器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集成声学机械波器件和集成无源器件的多工器，包括声学机械波器件和集成无源器件，其中，集成无源器件包括衬底，以及位于其上的绕线电感、电容和薄膜电阻；声学机械波器件PAD面通过粘合剂贴装至集成无源器件正面，声学机械波器件的边缘不超出集成无源器件的边缘，且两者之间的间隔不小于50μm。本发明是基于现有的集成无源器件(IPD)工艺的基础上，通过衬底硅通孔工艺、衬底背面重布线工艺(RDL)，将声学机械波器件封装在集成无源器件上，从而结合声学机械波器件与集成无源器件(IPD)各自优势，实现射频前端小型化。

Description

一种集成声学机械波器件和集成无源器件的多工器
技术领域
本发明涉及电子器件封装技术领域，尤其涉及一种集成声学机械波器件和集成无源器件的多工器。
背景技术
现有的集成无源器件(IPD)工艺，普遍采用半导体后道金属工艺实现绕线电感、MIM电容和薄膜电阻。得益于其灵活的设计方法和高加工精度，适合在较宽的频带范围内实现具有滤波、功率分配、阻抗变化、阻抗匹配等不同作用的集成无源器件，如滤波器、双工器、巴伦、耦合器、功分器、衰减器。但受限于其工艺特点，无法实现高滤波特性的窄带器件。
声学机械波滤波器，采用特殊MEMS工艺，利用压电特性，可实现窄带器件。但受限于腔体频率特性，无法实现较宽带器件。
传统射频前端多路频率滤波或多工使用时，每个频段分别选用不同工艺的分离器件分别实现滤波功能，且需要分别进行匹配，占用较大电路板空间。
因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案。
发明内容
本发明旨在提供一种集成声学机械波器件和集成无源器件的多工器，以克服现有技术中存在的不足。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种集成声学机械波器件和集成无源器件的多工器，包括声学机械波器件和集成无源器件，其中，
所述集成无源器件包括衬底，以及位于其上的绕线电感、电容和薄膜电阻；
所述声学机械波器件PAD面通过粘合剂贴装至集成无源器件正面，所述声学机械波器件的边缘不超出所述集成无源器件的边缘，且两者之间的间隔不小于50μm。
本发明的一个较佳实施例中，所述衬底为硅、玻璃或蓝宝石。
本发明的一个较佳实施例中，所述声学机械波器件包括体声波滤波器或表面声波滤波器中的一者或两者。
本发明的一个较佳实施例中，所述声学机械波器件与所述集成无源器件由一塑封层覆盖。
本发明的一个较佳实施例中，所述衬底背面向其正面刻蚀有通孔，所述声学机械波器件和所述集成无源器件通过所述通孔相连接。
本发明的一个较佳实施例中，所述通孔采用硅通孔工艺制成。
本发明的一个较佳实施例中，所述衬底背面设置有重布线层。
本发明的一个较佳实施例中，所述重布线层包括至少一与所述集成无源器件相配合的平面螺旋金属层。
本发明的一个较佳实施例中，所述多工器采用矩栅阵列方式封装，或倒装封装。
本发明的一个较佳实施例中，所述声学机械波器件和所述集成无源器件之间设置有金属电磁隔离墙，所述金属电磁隔离墙包括至少一排采用硅通孔工艺制成的最小间距的金属柱。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明在现有的集成无源器件(IPD)工艺基础上，通过衬底硅通孔工艺、衬底背面重布线工艺(RDL)，将声学机械波器件封装在集成无源器件上，从而结合声学机械波器件与集成无源器件(IPD)各自优势，可以通过IPD上的电感、电容、电阻等元件实现集成阻抗匹配窄带滤波器、宽带滤波器，且互相间隔离的多工功能模块，实现射频前端小型化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明的俯视结构示意图；
图3为图2的侧视图；
图4为图2的立体图。
具体地，10、SAW滤波器；20、BAW滤波器；30、集成无源器件；40、塑封层；50、LGAPAD。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1至图4所示，一种集成声学机械波器件和集成无源器件的多工器，包括声学机械波器件和集成无源器件30。其中，集成无源器件30包括衬底，以及位于其上的绕线电感、电容和薄膜电阻；声学机械波器件PAD面通过粘合剂贴装至集成无源器件30正面，声学机械波器件的边缘不超出集成无源器件30的边缘，且两者之间的间隔不小于50μm。
更为具体地，衬底为硅、玻璃或蓝宝石。声学机械波器件包括体声波(BAW)滤波器20或表面声波(SAW)滤波器10中的一者或两者。
声学机械波器件与集成无源器件30由一塑封层40覆盖。
声学机械波器件和集成无源器件30之间设置有金属电磁隔离墙，金属电磁隔离墙包括至少一排采用硅通孔(TSV)工艺制成的最小间距的金属柱。
衬底背面向其正面刻蚀有通孔，声学机械波器件和集成无源器件30通过通孔相连接。优选地，通孔采用硅通孔(TSV)工艺制成。
衬底背面设置有重布线层。重布线层包括至少一与集成无源器件30相配合的平面螺旋金属层。
多工器采用矩栅阵列(LGA)方式封装，或倒装封装。
本多工器的制备工艺为：在传统IPD工艺完成后进行不同类型的芯片固定及封装，封装固定后对衬底进行减薄处理，然后翻转在背面进行通孔制作工艺，完成正面贴装芯片及IPD的通孔制作，通孔刻蚀完成后，再对通孔进行镀金属处理，实现衬底正反面的电器连接，然后在衬底背面通过重布线工艺(RDL)实现不同芯片之间的互联，最后对背面重构PAD进行处理，至此完成。
参考图1，本多工器的具体工艺如下：
S1在衬底上制作IPD器件，包括采用传统集成电路后道工序(BEOL)，通过光刻工艺、物理刻蚀工艺、化学沉积工艺、电镀工艺、化学研磨平整工艺，在衬底表面制作薄膜电阻、MIM电容、平面螺旋电感以形成采用特定拓扑结构实现的滤波、匹配等不同功能的集成无源器件30。在IPD器件制作时，需要在衬底硅上预留足够的焊盘区域来做硅通孔。
S2将声学机械波器件(BAW、SAW)10、20PAD面使用粘合剂贴装至集成无源器件30正面。硅通孔可以打在PAD上，完成与PAD的信号引出。考虑到粘接偏移量，声学机械波器件边缘不能超过集成无源器件30边缘往内50um处。该粘合剂不仅可以起到粘接的作用，还可以通过光刻的方式形成腔壁，声学机械波器件贴在腔壁上之后，形成声学机械波器件底部需要的腔体。
S3对衬底贴片面进行注塑成型，将集成无源器件30的上部分和声学机械波器件塑封保护起来(Molding)。
S4衬底背面通过化学研磨工艺，减薄衬底厚度至设计厚度。
S5通过衬底通孔工艺，刻蚀衬底通孔至正面。将声学机械波器件焊盘、集成无源RLC器件焊盘及器件间其他线路使用PAD通到衬底背面。
同时，还通过TSV通孔技术，在需要隔离的区域以TSV要求的最小间距做出一排硅通孔并将硅通孔电镀上金属作为隔离，结合IPD工艺金属层和背面RDL金属层，在不同信号间形成有效的金属电磁隔离墙，减小各器件之间的耦合效应，提高多工功能的隔离度性能。
S6在衬底背面进行重布线工艺(RDL)，使用金属1将集成无源器件30和声学机械波器件通过硅通孔引到衬底硅背面的信号互连起来，而且信号焊盘可以重分布，并且可以充分使用金属1层绕制高精度、高Q值电感以调整器件性能。
S7在金属1表面覆盖介质层1，通过封装刻蚀工艺在背面介质层1刻出通孔1。
S8 LGA工艺通过金属电镀和刻蚀工艺制作焊盘金属2层，在金属2上通过金属电镀和刻蚀工艺制作焊盘金属3层，在金属层3上面通过封装光刻工艺形成介质层2，并在介质层2上开窗1，露出LGA PAD50位置。
或S9 BUMP工艺金属2层作为UBM(Under Bump Metallurgy)，通过电镀工艺在金属层2上面电镀铜柱、BUMP或植球，即完成倒装焊芯片的制程。
综上所述，本发明将声学机械波器件通过表贴的方式，粘接在衬底硅的上表面，提高了空间利用率，再通过硅通孔(TSV)技术，将声学机械波器件的信号引导至衬底硅的下表面，在衬底硅的下表面使用重布线(RDL)工艺进行声学机械波器件和无源器件的信号互联，更进一步缩短信号的传输路径，和降低整体器件尺寸，最后通过凸点工艺完成信号的对外引出，从而实现了产品的高集成和器件的小型化。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种集成声学机械波器件和集成无源器件的多工器，其特征在于，包括声学机械波器件和集成无源器件，其中，
所述集成无源器件包括衬底，以及位于其上的绕线电感、电容和薄膜电阻；
所述声学机械波器件PAD面通过粘合剂贴装至集成无源器件正面，所述声学机械波器件的边缘不超出所述集成无源器件的边缘，且两者之间的间隔不小于50μm。
2.根据权利要求1所述的多工器，其特征在于，所述衬底为硅、玻璃或蓝宝石。
3.根据权利要求1所述的多工器，其特征在于，所述声学机械波器件包括体声波滤波器或表面声波滤波器中的一者或两者。
4.根据权利要求1所述的多工器，其特征在于，所述声学机械波器件与所述集成无源器件由一塑封层覆盖。
5.根据权利要求4所述的多工器，其特征在于，所述衬底背面向其正面刻蚀有通孔，所述声学机械波器件和所述集成无源器件通过所述通孔相连接。
6.根据权利要求5所述的多工器，其特征在于，所述通孔采用硅通孔工艺制成。
7.根据权利要求5所述的多工器，其特征在于，所述衬底背面设置有重布线层。
8.根据权利要求7所述的多工器，其特征在于，所述重布线层包括至少一与所述集成无源器件相配合的平面螺旋金属层。
9.根据权利要求7所述的多工器，其特征在于，所述多工器采用矩栅阵列方式封装，或倒装封装。
10.根据权利要求1所述的多工器，其特征在于，所述声学机械波器件和所述集成无源器件之间设置有金属电磁隔离墙，所述金属电磁隔离墙包括至少一排采用硅通孔工艺制成的最小间距的金属柱。
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