[發明專利]聲學設備及其晶圓級封裝方法

在審

• 申請號: 201810119988.1
• 申請日: 2018-02-07
• 公開（公告）號: CN108313974A
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 陳高鵬;劉海玲;陳威
• 申請（專利權）人: 宜確半導體（蘇州）有限公司
• 主分類號: B81B7/00
• 分類號: B81B7/00;B81B7/02;B81C3/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 劉劍波

本公開提供一種聲學設備及其晶圓級封裝方法，涉及半導體領域。該聲學設備包括基底和聲學器件，其中聲學器件與基底的第一表面結合，以便在聲學器件與基底的第一表面之間形成密閉腔室，基底的遠離聲學器件的第二表面設有聲學設備的管腳焊盤，聲學設備的管腳焊盤與聲學器件的管腳焊盤連接。本公開通過晶圓與晶圓直接鍵合的方式進行聲學器件的封裝，可實現尺寸小，制作簡單，價格低廉，且易于集成的封裝設備。

技術領域

本發明涉及半導體領域，特別涉及一種聲學設備及其晶圓級封裝方法。

背景技術

隨著無線移動通信系統所支持的模式及頻段的不斷增加，當前無線通信移動終端的射頻前端架構也變得越來越復雜。

圖1為一個支持2G、3G、4G多模式以及各個模式中多個頻段的無線通信移動終端的射頻前端架構。108是移動終端的射頻收發信機芯片，負責將基帶芯片產生的射頻信號發送到對應的功率放大器芯片以及對接收到的射頻信號進行處理。107、105、106分別是2G功率放大器芯片、3G/4G單頻功率放大器芯片、3G/4G多模多頻功率放大器芯片，這些芯片都對從射頻收發信機108所發送來的射頻信號進行功率放大。104為一系列雙工器芯片，每一個FDD模式的頻段都需要一個對應的雙工器芯片來進行發射和接收信號的分離。103是一個集成了低通濾波器的單刀多擲射頻天線開關芯片，用于將多個射頻功率放大器的輸出信號以及多路從天線接收到的射頻信號進行分路分離，以使得多個射頻發射通路及多個射頻接收通路可以共享同一個主天線101。單刀多擲射頻天線開關芯片103中通常都集成兩個低通濾波器，分別用于濾除2G高頻段(1710-1910MHz)射頻功率放大器的諧波及2G低頻段(820-920MHz)射頻功率放大器的諧波。102是一個連接在主天線101與多模多頻射頻天線開關芯片103之間的天線匹配調諧芯片，用于對天線阻抗匹配進行實時調節以保證良好的天線阻抗匹配。111是一個分集射頻天線開關芯片，用于對從分集天線112上接收到的射頻信號進行分路分離。110是一系列濾波器芯片，用于對分集射頻天線開關芯片111輸出的各路射頻信號進行濾波，其輸出信號又通過接收通路開關芯片109發送到射頻收發信機芯片108的相應接收端口。

由圖1可以看出，隨著多模多頻射頻前端模塊需求的增長，雙工器及濾波器將成為主要的器件。濾波器部分主要采用分立電感、電容器件來實現，或者采用IPD工藝實現；雙工器則主要采用聲表面波(SAW)、體聲波(BAW)、薄膜體聲波(BAW)等聲學器件實現。聲表面波是聲波在物體表面有限深度內進行傳播，沿固體與空氣界面傳播，同時，聲表面波是一種能量集中在介質表面傳播的彈性波；體聲波及薄膜體聲波利用的是體聲波信號在不同介質傳播時，在兩電極與空氣的交界地方發生反射，體聲波及薄膜體聲波與基底表面形成一個空氣腔體，將聲波限制在壓電振蕩腔內。由此可見，對于聲表面波，體聲波及薄膜體聲波，都需要在與基底的交界面處，形成一個密閉的腔體，用于限制聲波的傳播路徑。聲學器件制作的濾波器及雙工器，插入損耗小，帶外抑制好等優點，被廣泛應用于無線通信領域。封裝的方式主要分為:金屬封裝，塑料封裝，表貼封裝。它們最少有兩部分組成，即封裝的基底和上蓋。在基底上涂上少量的黏合劑，然后把芯片貼在上面。經過固化處理，將芯片牢固的貼在基底上。

金屬封裝：由包含著絕緣和接地引腳的金屬基底以及金屬帽子組成。放入脈沖點焊封機進行封帽，得到密封性良好的成品。金屬封裝用普通的工藝就可以制造出密封性良好的高頻濾波器，同時由于機械性能強度高，可以封裝體積大的芯片。

塑料封裝：由槽和帽子兩部分組成，芯片通過鍵合線連接到引線框上，金屬的引線框從一邊伸入槽中，最后將兩個部分粘合在一起。這種封裝技術的主要優勢在于成本低。

表貼封裝：陶瓷SMD(Surface Mounted Device:表面貼裝器件)，采用基底和帽狀上蓋。根據不同用途采用了兩種技術：對于高頻器件和高頻精度高器件，采用金屬層包封；對于低頻器件，采用塑性吸聲材料包封。