CN220544987U - 一种滤波器的封装结构 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种滤波器的封装结构，包括基板、焊接结构、多个滤波器芯片、密封结构以及屏蔽结构；所述焊接结构设置在所述基板上，且所述焊接结构从所述基板的上表面延伸至下表面；所述多个滤波器芯片通过所述焊接结构贴附于所述基板上且与所述基板电连接，所述多个滤波器芯片下表面的微机电结构朝向所述基板；所述密封结构覆盖在所述基板上且包裹所述多个滤波器芯片，所述密封结构与所述基板以及每一所述滤波器芯片形成真空腔体；所述屏蔽结构沿竖直方向设置在每一所述滤波器芯片四周，所述屏蔽结构为金属材料。本申请方案具有带内插损小、带外插损抑制能力强、频率干扰弱等优点。
Description
技术领域
本申请涉及滤波器技术领域，尤其涉及一种滤波器的封装结构。
背景技术
随着当前3GPP 5GNR协议的演化，载波聚合支持的最大带宽也不断被刷新记录。其中，Band 1+Band 3频段是全球手机终端常用的载波聚合组合之一，Band 1+Band 3四工器是其核心的组网元器件。在国内滤波器产品开发进程中，Band 1+Band 3四工器因其开发难度极大而成为滤波器领域的尖端产品，目前亟需攻关突破。混合型滤波器技术既兼顾了传统四颗BAW芯片技术的高发射功率、低温漂等优良特性，又很大程度上保持了四颗SAW芯片技术的低成本优势，同等尺寸条件下，相比四颗BAW滤波器组成的四工器，混合型四工器生产成本可以降低30％以上，然而现有封装结构的多芯片SAW、BAW器件存在可靠性低、插损大、干扰性强等缺点。
因此，亟需提供一种新的滤波器的封装结构，以满足上述需求。
实用新型内容
为了解决现有技术中存在的上述一个或多个技术问题，本申请实施例提供了一种滤波器的封装结构，解决了现有封装结构中存在的抗干扰能力差、信号屏蔽弱、可靠性低等缺点。
为了达到上述目的，本申请就解决其技术问题所采用的技术方案是：
本申请提供了一种滤波器的封装结构，包括基板、焊接结构、多个滤波器芯片、密封结构以及屏蔽结构；
所述焊接结构设置在所述基板上，且所述焊接结构从所述基板的上表面延伸至下表面；
所述多个滤波器芯片通过所述焊接结构贴附于所述基板上且与所述基板电连接，所述多个滤波器芯片下表面的微机电结构朝向所述基板；
所述密封结构覆盖在所述基板上且包裹所述多个滤波器芯片，所述密封结构与所述基板以及每一所述滤波器芯片形成真空腔体；
所述屏蔽结构沿竖直方向设置在每一所述滤波器芯片四周，所述屏蔽结构为金属材料。
在一个具体的实施例中，所述滤波器芯片的数量为4颗，所述4颗滤波器芯片包括两颗BAW芯片和两颗SAW芯片。
在一个具体的实施例中，所述BAW芯片和/或所述SAW芯片通过金凸点与所述焊接结构倒装连接。
在一个具体的实施例中，所述屏蔽结构包括设置在所述基板上位于每一所述滤波器芯片四周的金属环以及通过电镀工艺形成在所述金属环上的金属墙。
在一个具体的实施例中，所述屏蔽结构还包括形成于每一所述滤波器芯片的正上方的金属层，所述金属层与所述金属墙相互连接。
在一个具体的实施例中，所述密封结构包括第一密封层以及第二密封层；
所述第一密封层通过真空覆膜工艺覆盖在所述基板上且包裹所述多个滤波器芯片，第一密封层与所述基板以及每一所述滤波器芯片形成所述真空腔体；
所述第二密封层覆盖在所述第一密封层上。
在一个具体的实施例中，所述第一密封层和/或所述第二密封层包括环氧树脂膜，所述第二密封层的固化强度大于所述第一密封层。
在一个具体的实施例中，所述第一密封层通过真空覆膜工艺覆盖在所述基板上后所述第一密封层部分浸入所述滤波器芯片表面。
在一个具体的实施例中，所述基板包括陶瓷基板、树脂基板、硅基板中的至少一种或几种的复合。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本申请实施例提供的滤波器的封装结构，包括基板、焊接结构、多个滤波器芯片、密封结构以及屏蔽结构；所述焊接结构设置在所述基板上，且所述焊接结构从所述基板的上表面延伸至下表面；所述多个滤波器芯片通过所述焊接结构贴附于所述基板上且与所述基板电连接，所述多个滤波器芯片下表面的微机电结构朝向所述基板；所述密封结构覆盖在所述基板上且包裹所述多个滤波器芯片，所述密封结构与所述基板以及每一所述滤波器芯片形成真空腔体；所述屏蔽结构沿竖直方向设置在每一所述滤波器芯片四周，所述屏蔽结构为金属材料。本申请方案具有带内插损小、带外插损抑制能力强、频率干扰弱等优点；
进一步地，本申请实施例提供的滤波器的封装结构，通过将屏蔽结构沿竖直方向设置在每一所述滤波器芯片四周，屏蔽结构为金属材料，可以使得芯片间频率互不干涉；
进一步地，本申请实施例提供的滤波器的封装结构，通过在每一滤波器芯片的正上方形成金属层，且金属层与金属墙相互连接，提高机械强度、并起到防水、导热等功能。
本申请所有产品并不需要具备上述所有效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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是本申请实施例提供的滤波器的封装结构的截面图；
图2是本申请实施例提供的滤波器的封装结构未形成金属层前的俯视图；
图3是本申请实施例提供的滤波器的封装结构形成金属层后的俯视图；
图4是本申请实施例提供的滤波器的封装方法的流程图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
如背景技术所述，混合型滤波器技术既兼顾了传统四颗BAW芯片技术的高发射功率、低温漂等优良特性，又很大程度上保持了四颗SAW芯片技术的低成本优势，且同等尺寸条件下，相比四颗BAW滤波器组成的四工器，混合型四工器生产成本可以降低30％以上，然而现有封装结构的多芯片SAW、BAW器件存在可靠性低、插损大、干扰性强等缺点。
针对上述问题，本申请实施例创造性地提出了一种新的滤波器的封装结构，适用于SAW/BAW四工滤波器混合封装。该封装结构主要包括基板、焊接结构、多个滤波器芯片、密封结构以及屏蔽结构。该封装结构形成的滤波器，具有带内插损小、带外插损抑制能力强、频率干扰弱等优点。
下面结合附图具体描述本申请实施例的方案。
实施例一
图1是本申请实施例1提供的滤波器的封装结构的截面图，图2是本申请实施例1提供的滤波器的封装结构的俯视图，参照图1和图2所示，该封装结构一般性地包括基板100、焊接结构200、多个滤波器芯片300、密封结构400以及屏蔽结构500。其中，焊接结构200设置在基板100上，多个滤波器芯片300通过焊接结构200贴附于基板100上且与基板100电连接，密封结构400覆盖在基板100上且包裹多个滤波器芯片300，屏蔽结构500沿竖直方向设置在每一滤波器芯片300四周。
本申请实施例中，不对滤波器芯片300与焊接结构200具体连接方式进行限定，在不违背本申请发明构思的前提下，任何已知的连接方式均可用于本申请中。作为一种示例性而非限制性的说明，本申请实施例中，滤波器芯片300与焊接结构200之间可采用倒装连接、引线键合等方式，优选地，多个滤波器芯片300与焊接结构200倒装连接。
本申请实施例中，对基板100的材质不做具体限定，任何已知材料的基板均可用于本申请中。作为一种示例性而非限制性的说明，本申请实施例中的基板可以是陶瓷基板、或是树脂基板、或是硅基板、或是上述材料中一种或几种的复合基板。
可以理解的是，本申请实施例中的基板100在制备时，可以先利用陶瓷、树脂或硅材料形成一张大的基板，然后通过高精度机械划片设备，将整张大基板根据要求切分成若干尺寸符合需求的基板100，切割后单颗基板100的外形尺寸精度需满足预设要求，如外形尺寸精度满足±50um。除此之外，还可以根据实际需求对经过切割工艺后得到的基板100进行激光刻印，激光刻印要求满足：字符清晰可见。作为一种示例，字符深度为5-20um。
为了提高封装效率，本申请实施例中，可以将多个基板放置在封装载板同时进行封装，具体实施时，作为一种较优的示例，多个基板在封装载板上呈栅格状分布。
进一步参照图1所示，作为一种较优的实施方式，本申请实施例中，焊接结构200从基板100的上表面延伸至下表面。具体实施时，焊接结构200包括位于基板100上表面的金属焊盘210、位于基板100的下表面的引出电极220以及位于基板100内部的基板引线230，金属焊盘210与引出电极220通过基板引线230电连接。金属焊盘210、引出电极220、基板引线230均为导电材料。作为一种较优的示例，基板引线230可以包括多段，多段基板引线230之间通过铜箔相互连接。
优选地，引出电极220的底面与所述下表面平齐，从而可以最大化的减小整体的封装厚度。
本申请实施例提供的滤波器的封装结构适用于SAW/BAW四工滤波器混合封装。作为一种较优的实施方式，本申请实施例中，滤波器芯片的数量为4颗，其中，包括两颗BAW芯片和两颗SAW芯片。进一步参照图1所示，BAW芯片和/或SAW芯片通过金凸点600与焊接结构200倒装连接，且连接后BAW芯片和/或SAW芯片下表面的微机电结构朝向基板100。具体地，金凸点600连接在金属焊盘210与BAW芯片或SAW芯片之间。
优选地，金凸点600的材质采用高纯度金，高纯度金具有电导率大、导热性能优、耐腐蚀、韧性佳、化学稳定性高等优势。
作为一种示例性而非限制性的说明，本申请实施例中，金凸点600通过植球工艺形成于BAW芯片和/或SAW芯片上。具体实施时，SAW/BAW晶圆通过高精度金凸点键合设备，将高纯度金线通过金凸点设备键合到SAW、BAW晶圆上形成。本申请实施例中不对金凸点的相关参数做具体限定，用户可以根据实际需求进行设置。例如，在该工艺过程中金凸点满足：直径为60±5um，粘合力>30g，厚度为20±5um，高度为40±5um等。
可以理解的是，SAW晶圆通过高精度划片设备对其进行单一化切割，将晶圆上无数芯片分割成单颗粒，从而形成SAW芯片。作为一种示例性而非限制性的说明，该工艺过程中需满足：芯片崩边<15um，切割槽刀痕宽度为37±10um，SAW芯片IDT区域无异物等。
同样地，BAW晶圆通过高精度隐切设备对其进行单一化切割，将晶圆上无数芯片分割成单颗粒，从而形成BAW芯片。作为一种示例性而非限制性的说明，该工艺过程中需满足：芯片崩边<15um，切割槽刀痕宽度为20±5um，BAW芯片谐振器区域无异物，谐振器无损坏等。
作为一种较优的实施方式，本申请实施例中，将上述方式得到的SAW/BAW芯片通过高精度超声热压焊倒装设备倒装到基板100上的焊盘结构200上，芯片功能区域倒扣于基板正上方，SAW芯片、BAW芯片与基板通过金凸点实现互联。作为一种示例性而非限制性说明，倒装后SAW芯片与基板100的互联强度达到：结合力>300g，金凸点球径尺寸为90±10um，SAW芯片与基板100的间隙为15±3um。倒装后BAW芯片与基板100互联强度达到：结合力>450g，金凸点球径尺寸为90±10um，BAW芯片与基板间隙为15±3um。
可以理解的是，本申请实施例中，在将SAW芯片和BAW芯片通过高精度超声热压焊倒装设备倒装到基板100上时，先将两颗BAW芯片分别倒装到基板100上，然后在将两颗SAW芯片分别倒装到基板100上。
作为一种较优的实施方式，本申请实施例中，密封结构400由第一密封层和第二密封层组成。其中，第一密封层通过真空覆膜工艺覆盖在基板100上且包裹多个滤波器芯片，第一密封层与基板100以及每一滤波器芯片形成真空腔体，以满足滤波器的工作需求。第二密封层覆盖在所述第一密封层上。优选地，第一密封层通过真空覆膜工艺覆盖在基板上后第一密封层部分浸入滤波器芯片表面，从而进一步提高第一密封层与基板以及每一滤波器芯片之间形成的腔体的密闭性。示例性地，第一密封层浸入芯片表面的厚度为30±10um。
具体实施时，第一密封层与第二密封层均可采用环氧树脂膜，但是第二密封层采用的环氧树脂膜的固化强度需大于第一密封层采用的环氧树脂膜的固化强度。
可以理解的是，第一密封层采用固化强度稍低的环氧树脂膜可以使其具有高延展性，低流动填充性，其主要作用是形成空腔结构，在具体塑封时，通过真空覆膜机进行塑封，从而使得最终形成的密闭腔体可以为真空腔体；当然，第一密封层也可以采用其他方式进行覆膜，例如通过对膜层进行加热并对其表面施加压力(气压)的方式从而使膜层贴附在基板及芯片2的表面。进一步地，由于环氧树脂膜具有流动性，因而可以填充颗BAW芯片与SAW芯片之间的高度差。
第二密封层采用固化强度高于第一密封层的环氧树脂膜，其固化硬度高、机械强度高、吸水率低、粘附力强、收缩率低，从而能够有效的提高整体结构的强度和防水防尘性能，避免了核心区域的污染。
可选地，为了提高屏蔽结构500和第二密封层的结合力，避免屏蔽结构500脱落，可以对第二密封层的外表面进行毛化处理，即第二密封层靠近屏蔽结构500一侧的表面为粗糙的、凹凸不平的，具体实现时可以采用激光毛化工艺，或其他可行的工艺，如刻蚀等，这里不再一一赘述。
进一步参照图1和图2所示，屏蔽结构500优选为金属材料，屏蔽结构500在水平方向的截面呈矩形，一方面，围设在每一滤波器芯片的四周，使得芯片间频率互不干涉，另一方面其覆盖在每一滤波器芯片的正上方，起到机械强度高、防水、导热等功能。
参照图2及图3所示，作为一种较优的实施方式，本申请实施例中，屏蔽结构500由金属环510、金属墙520以及金属层530组成。其中，金属环510设置在基板100上且位于每一滤波器芯片的四周，金属墙520通过电镀工艺形成在金属环510上，将滤波器芯片围设在其中，金属层530形成于每一滤波器芯片的正上方，且金属层530与金属墙520相互连接形成罩体结构，将每一滤波器芯片罩设在其中，从而提高整体封装结构的电磁屏蔽性能，降低芯片之间频率干扰。
具体实施时，在SAW/BAW芯片倒装于基板上后，先在每一SAW/BAW芯片的四周设置金属环510，然后在密封结构400覆盖在基板100上且包裹SAW/BAW芯片后，通过高精度激光开槽设备将金属环上方的密封结构400祛除，将金属环裸露出来，最后通过电镀工艺，在SAW/BAW芯片四周形成金属墙520，达到隔离SAW/BAW芯片之间频率干扰，同时在SAW/BAW芯片正上方形成一层金属层530，达到器件表面金属化效果。
实施例二
对应于上述实施例一，本申请实施例还提供了一种滤波器的封装方法，其中，本实施例中，与上述实施例一相同或相似的内容，可以参考上文介绍，后续不再赘述。参照图4所示，该方法包括如下步骤：
S100：在基板上形成焊接结构，所述焊接结构从所述基板的上表面延伸至下表面。
具体地，在进行封装前，首先需要对基板以及滤波器晶圆(以BAW晶圆和SAW晶圆为例)进行质量检测，选用质检合格的基板、BAW晶圆和SAW晶圆。其次，在BAW晶圆和SAW晶圆上利用植球工艺分别形成金凸点。在对形成金凸点后的BAW晶圆和SAW晶圆通过高精度划片设备对其进行单一化切割，将晶圆上无数芯片分割成单颗粒，从而形成BAW芯片和SAW芯片。对质检合格的基板以及BAW芯片和SAW芯片进行等离子清洗。在清洗后的基板上形成焊接结构，该焊接结构从基板的上表面延伸至下表面。
S200：将多个滤波器芯片与所述焊接结构倒装连接，所述多个滤波器芯片下表面的微机电结构朝向所述基板。
具体地，将等离子清洗后的SAW芯片和BAW芯片分别通过高精度超声热压焊倒装设备倒装到基板上的焊盘结构上，其中，芯片功能区域倒扣于基板正上方，SAW芯片、BAW芯片与基板通过金凸点实现互联。作为一种较优的示例，可以先将两颗BAW芯片分别倒装到基板上，然后在将两颗SAW芯片分别倒装到基板上。
进一步地，在SAW芯片和BAW芯片倒装到基板上后，在基板上每一SAW芯片和每一BAW芯片的四周形成金属环。
S300：在所述基板以及所述多个滤波器芯片上形成密封结构，所述密封结构覆盖在所述基板上且包裹所述多个滤波器芯片，所述密封结构与所述基板以及每一所述滤波器芯片形成真空腔体。
具体点，通过真空覆膜工艺将固化强度较低的环氧树脂膜覆盖在基板和滤波器芯片上，并进行烘烤固化得到第一密封层，第一密封层与基板以及每一滤波器芯片形成有相互独立的真空腔体。通过真空覆膜工艺将固化强度较高的环氧树脂膜覆盖在第一密封层，并进行烘烤固化得到第二密封层，从而形成密封结构。
S400：在所述基板上沿竖直方向在每一所述滤波器芯片四周形成屏蔽结构，所述屏蔽结构在水平方向的截面呈矩形，所述屏蔽结构为金属材料。
具体地，在密封结构形成后，利用通过高精度激光开槽设备将金属环上方的密封结构祛除，将金属环裸露出来，然后通过电镀工艺，分别在每一SAW芯片和每一BAW芯片四周形成金属墙，同时在每一SAW芯片和每一BAW芯片的正上方形成一层金属层，从而形成屏蔽结构。
可以理解的是，在屏蔽结构形成后，还可以利用激光设备对封装结构进行镭射打标、功能测试等操作，对于测试合格的封装结构，将其进行分选打包，以便出货入库。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“垂直”“平行”“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申请和简化描述，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申请的限制。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一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种滤波器的封装结构，其特征在于，包括基板、焊接结构、多个滤波器芯片、密封结构以及屏蔽结构；
所述焊接结构设置在所述基板上，且所述焊接结构从所述基板的上表面延伸至下表面；
所述多个滤波器芯片通过所述焊接结构贴附于所述基板上且与所述基板电连接，所述多个滤波器芯片下表面的微机电结构朝向所述基板；
所述密封结构覆盖在所述基板上且包裹所述多个滤波器芯片，所述密封结构与所述基板以及每一所述滤波器芯片形成真空腔体；
所述屏蔽结构沿竖直方向设置在每一所述滤波器芯片四周，所述屏蔽结构为金属材料。
2.根据权利要求1所述的滤波器的封装结构，其特征在于，所述滤波器芯片的数量为4颗，所述4颗滤波器芯片包括两颗BAW芯片和两颗SAW芯片。
3.根据权利要求2所述的滤波器的封装结构，其特征在于，所述BAW芯片和/或所述SAW芯片通过金凸点与所述焊接结构倒装连接。
4.根据权利要求1至3任一项所述的滤波器的封装结构，其特征在于，所述屏蔽结构包括设置在所述基板上位于每一所述滤波器芯片四周的金属环以及通过电镀工艺形成在所述金属环上的金属墙。
5.根据权利要求4所述的滤波器的封装结构，其特征在于，所述屏蔽结构还包括形成于每一所述滤波器芯片的正上方的金属层，所述金属层与所述金属墙相互连接。
6.根据权利要求1至3任一项所述的滤波器的封装结构，其特征在于，所述密封结构包括第一密封层以及第二密封层；
所述第一密封层通过真空覆膜工艺覆盖在所述基板上且包裹所述多个滤波器芯片，第一密封层与所述基板以及每一所述滤波器芯片形成所述真空腔体；
所述第二密封层覆盖在所述第一密封层上。
7.根据权利要求6所述的滤波器的封装结构，其特征在于，所述第一密封层和/或所述第二密封层包括环氧树脂膜，所述第二密封层的固化强度大于所述第一密封层。
8.根据权利要求7所述的滤波器的封装结构，其特征在于，所述第一密封层通过真空覆膜工艺覆盖在所述基板上后所述第一密封层部分浸入所述滤波器芯片表面。
9.根据权利要求1至3任一项所述的滤波器的封装结构，其特征在于，所述基板包括陶瓷基板、树脂基板、硅基板中的至少一种或几种的复合。
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