[發明專利]聲表面波器件芯片封裝熱應變的消減方法

有效

• 申請號: 201310235415.2
• 申請日: 2013-06-14
• 公開（公告）號: CN103346753A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 趙成;徐威;嚴德洋;孫正亮;陳磊
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: H03H9/64
• 分類號: H03H9/64
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所(普通合伙) 32222
• 代理人: 許必元

技術領域

本發明涉及一種微機電器件熱應力應變的控制方法，尤其是一種聲表面波器件芯片封裝熱應變的消減方法。

背景技術

聲表面波器件是一種微機電類的電子器件，其性能決定于壓電單晶基片的材料參數和制作在壓電單晶基片表面聲電換能器的幾何結構參數，在聲表面波器件的封裝過程中，因壓電單晶基片材料與封裝材料的熱-機械特性如熱膨脹系數的失配會在壓電單晶基片表面產生分布的熱應變，從而改變制作于其上的聲表面波換能器的幾何結構參數，導致聲表面波器件電學參數的劣化，進而影響聲表面波器件的性能和可靠性。

現有技術和應用中的聲表面波器件大多為單個器件的分立式封裝，器件芯片受封裝效應的影響有限，但隨著相關電子產品的小型化、便攜化，與其它電子元器件一樣，聲表面波器件的集成化是一個發展趨勢。在集成有多個聲表面波器件的芯片上，與封裝有關的壓電單晶基片表面分布熱應變會導致聲表面波器件電學參數的劣化，進而對器件性能的一致性、符合性和可靠性產生明顯不利的影響。

發明內容

本發明的目的是為克服目前聲表面波器件封裝熱應變改變聲表面波換能器的幾何結構參數，導致聲表面波器件電學參數的劣化，進而對器件一致性、符合性和可靠性產生明顯不利影響的缺點。

為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：

一種聲表面波器件芯片封裝熱應變的消減方法，在聲表面波器件芯片的壓電單晶基片邊緣區域與聲表面波器件同步制作一組環形結構，所述環形結構采用具有一定熱-機械特性的材料制成，與壓電單晶基片、封裝基座構成一個熱-機械特性互補的復合結構。

所述環形結構為制作在壓電單晶基片表面以上的環形帶或嵌入在壓電單晶基片表面層內的環形條。

所述環形結構的材料采用與壓電單晶基片、封裝基座的熱-機械特性互補的鋁、銅、鋁銅合金、二氧化硅、氮化硅、氧化鋁和氮化鋁中的一種。

所述環形結構制作工藝為物理刻蝕、物理淀積和光刻刻蝕。

本發明采用一種原位的聲表面波器件芯片封裝熱應變控制方法，所涉及的熱應變消減結構簡單緊湊，且位于芯片邊緣非器件區域，不對器件的幾何結構參數產生直接的影響；采用本發明所述方法能改善聲表面波器件的電學參數因封裝熱應變產生的劣化，從而保證器件的一致性、符合性和可靠性；所涉及的熱應變消減結構的制作方法與常規的聲表面波器件加工工藝兼容，易與聲表面波器件同步實現。

附圖說明

圖1是本發明示意圖；

圖2是制作在壓電單晶基片表面以上的環形金屬帶封裝熱應變消減結構剖視圖；

圖3是嵌入在壓電單晶基片表面層內的環形金屬條封裝熱應變消減結構剖視圖；

圖4a是封裝熱應變消減前芯片熱應變情況示意圖；

圖4b是封裝熱應變消減后芯片熱應變情況示意圖。

圖中：1、壓電單晶基片，2、聲表面波濾波器組，3、環形金屬帶，4、封裝基座，5、環形金屬條。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步說明：

如圖1所示，4只聲表面波濾波器構成的聲表面波濾波器組2集成制作在同一石英壓電單晶基片1的中部器件區，在壓電單晶基片1的邊緣區域制作封裝熱應變消減結構至少有以下兩種方式，分別以一個實施例進行說明：

實施例1

如圖2所示，在壓電單晶基片1表面邊緣區域采用物理淀積、光刻刻蝕工藝制作一個環形金屬帶3，環形金屬帶3、壓電單晶基片1和封裝基座4構成一個熱-機械特性互補的復合結構，消減因壓電單晶基片材料與封裝材料的熱-機械特性失配而在壓電單晶基片1表面產生的分布熱應變。本實施例涉及的環形金屬帶結構的工藝實現步驟為：

(1)采用磁控濺射方法在壓電單晶基片1表面制作銅摻入比為0.5%的鋁銅合金膜；

(2)采用物理淀積、光刻刻蝕工藝在壓電單晶基片1邊緣位置制作鋁銅合金環形金屬帶3；

以上步驟均與聲表面波濾波器組2鋁銅合金圖形結構的制作工序同步進行。

實施例2

如圖3所示，在壓電單晶基片1的邊緣區域采用物理刻蝕、物理淀積和光刻刻蝕工藝制作一個嵌入在壓電單晶基片1表面層內的環形金屬條5，環形金屬條5、壓電單晶基片1和封裝基座4構成一個熱-機械特性互補的復合結構，消減因壓電單晶基片材料與封裝材料的熱-機械特性失配而在壓電單晶基片表面產生的分布熱應變。本實施例涉及的嵌入式環形金屬條5的工藝實現步驟為：

(1)在壓電單晶基片1表面邊緣位置，采用物理刻蝕的方法制作環形溝槽；

(2)采用磁控濺射方法在壓電單晶基片1表面制作銅摻入比為0.5%的鋁銅合金膜；