薄膜体声波共振器滤波器的制造方法技术

技术编号:14805168 阅读:131 留言:0更新日期:2017-03-15 00:07
一种声波共振器,包括基本水平的压电材料膜,在所述膜的上表面和下表面上分别具有上金属电极和下金属电极,所述膜围绕其周边通过粘附聚合物附着在矩形互连框架的内侧壁上,用于封装的所述框架的侧壁基本垂直于所述膜并且包括在电介质基质中的导电通孔,所述导电通孔在所述侧壁内基本垂直延伸,所述金属电极与所述导电通孔通过在所述膜的上表面上的特征层导电连接,在所述互连框架的顶端和底端连接有上盖和下盖以密封所述声波共振器使其与周围环境隔离。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于移动电话等设备中的射频(RF)滤波器。
技术介绍
移动电话正在变得越来越智能化。在从所谓第三代(3G)智能电话向第四代(4G)和第五代(5G)智能电话的转变过程中,对于无线电频率和频段存在爆炸式的增长。为了能够正确运行,需要滤除邻近频段的信号。射频和微波应用显著得益于可调谐器件和电路的使用。利用可在宽范围进行调谐的元件,滤波器可被制成能够在多个工作频段上调谐,可以针对放大功率水平(amplifierpowerlevel)和天线阻抗对阻抗匹配网络进行调节。为了满足日益复杂的智能电话以及汽车等产品中的射频设备的要求,有必要对于不同的通信通道以及不同的射频频率设备,例如智能电话,使用不同的频段,以共存在否则会干扰正常工作的频率下。一种手段是使用FBAR技术作为滤波器。FBAR(薄膜体声波共振器)滤波器是一种具有优异性能的体声波滤波器,其与表面声波滤波器相比具有更陡峭的抑制曲线。其具有低信号损失,因此在移动电信技术中能够实现更长的电池寿命和更长的通话时间。当大多数应用是第三代移动通信技术(3G)时,只有4或5个不同频段受益于使用FBAR(薄膜体声波共振器)滤波。现在,由于全世界的运营商都在进入4G(第四代移动通信技术),所以滤波器的质量指标变得越来越严格。钛酸锶钡(BST)是一种室温下具有钙钛矿型结构的作为中心对称压电材料的混合钛酸盐。BST具有高介电常数,低介电损耗和低漏电流密度,且已被用作电容器的电介质。BST通常具有高介电常数,因此可以在相对小的区域上实现大电容量。此外,BST的电容率随外加电场而变化。因此,薄膜BST的优异特性在于介电常数可以随外加直流电场而显著变化,从而允许实现非常简单的电压可变电容器,其电容量可通过改变跨电容器的偏置电压来进行调节。此外,偏置电压通常可以在横跨BST电容器的任一个方向上施加,因为薄膜电容率通常关于零偏(zerobias)是对称的。也就是说,BST通常对于电场不会表现出优选方向。这些特性使得BST能够在交流电路中用作电介质,使得在随尺寸而变化的特征电压下,介电材料发生共振并因此可以通过吸收电能并将其转化成声能而用作滤波器。Humirang和Armstrong的US7,675,388B2描述了一种使用BST材料的可开关可调谐式声波共振器。该声波共振器包括其间设置有钛酸锶钡(BST)介电层的一对电极。当跨BST介电层施加DC(直流)偏置电压时,该器件被开启为具有共振频率的共振器。当跨BST介电层不再施加直流电压时,则该声波共振器关闭。此外,该声波共振器的共振频率可基于直流偏置电压的水平进行调节,共振频率随直流偏置电压水平的增大而增大。在其中描述的一个设计方案中,US7,675,388B2描述了一种由蓝宝石基板形成的声波共振器。在其中描述的另一个设计方案中,声波共振器形成在位于第二电极和基板之间的气隙上方。还描述了形成在位于第二电极和基板之间的声波反射器上方的声波共振器,其中声波反射器由多个交替的铂(Pt)层和二氧化硅(SiO2)层构成,其减少由基板引起的声波共振器的共振阻尼。BST基声波共振器功能可以通过施加直流偏置电压进行开关,并且其共振频率可以通过改变直流偏置电压进行调节。因此,BST基声波共振器在电子电路中具有广泛的用途,例如用于通过天线发射和接收射频信号的可开关可调节滤波器和双工器。
技术实现思路
本专利技术第一方面涉及提供一种制造薄膜体声波共振器滤波器的方法,包括:(a)获得芯片,所述芯片包括牺牲基板和在该牺牲基板上的电极层之间生长的压电材料膜;(b)获得电介质框架栅格,所述电介质框架栅格限定一空腔阵列,使得每个空腔被框架包围,所述电介质框架栅格还包括穿过所述框架延伸的导电通孔;(c)在所述框架栅格的下表面上粘附一粘性可分离胶带;(d)将所述芯片放置在每个空腔中,通过所述可分离胶带的粘性保持所述芯片的位置;(e)移除所述牺牲基板,在压电材料膜的上方及四周层压粘附聚合物并移除所述粘性可分离胶带;(f)在每个所述压电材料膜周围钻孔穿过所述粘附聚合物到达至少第一和第二通孔,以及穿过所述压电材料膜到达其下方的电极层;(g)在框架的上表面上制造连接在所述第一通孔的上端与所述压电材料膜上方的电极层之间的第一连接,和制造连接在第二通孔的上端与所述压电材料膜下方的电极层之间的第二连接,以及制造包封第一通孔的上端、第二通孔的上端、第一连接和第二连接的上连接环;(h)在框架的下表面上,制造在第一通孔和第二通孔的下端上的下焊盘,以及制造包封第一通孔和第二通孔的下端的下连接环;(i)制造从下焊盘延伸至下连接环下方的用于表面贴装的引脚;(j)移除所述下电极下方的粘附聚合物;(k)将上盖附着至所述上连接环,将下盖附着至所述下连接环;以及(l)从所述电介质框架栅格上切割分离单个的封装薄膜体声波共振器滤波器。任选地,所述牺牲基板是单晶C-面蓝宝石。任选地,所述压电材料膜是混合的钛酸锶钡(BxS(1-x)TiO3)。任选地,所述压电材料膜的制造方法选自分子束外延、脉冲激光沉积、射频溅射和原子层沉积。优选地,所述压电材料膜是外延生长的。任选地,所述压电材料膜是单晶。任选地,所述电极层包括铂或钽。任选地,在所述牺牲基板和所述第一电极层之间沉积界面层。任选地,步骤(e)包括透过所述牺牲基板照射所述界面层。任选地,所述界面层包括AlN、TiN、GaN或InN。任选地,步骤(a)包括:获得牺牲基板的晶片;在所述牺牲基板的表面上制造界面层;在所述界面层上制造下电极;在所述下电极上制造压电材料外延层;在所述压电材料外延层上制造上电极并将所述电极切割分离成芯片。任选地,所述电介质框架栅格包括与金属通孔共烧结的陶瓷基质。作为选择,所述电介质框架栅格包括聚合物基质和铜通孔。任选地,所述聚合物基质包括玻璃纤维和陶瓷填料。任选地,所述铜通孔的制造方法是在图案化光刻胶中电镀形成直立柱,剥除光刻胶和在其上层压所述聚合物基质。任选地,所述聚合物基质是液晶聚合物。任选地,步骤(d)中的在每个空腔中放置芯片包括:将芯片放置为使牺牲基板与可分离胶带接触,并且压电材料膜和电极朝上。任选地,步骤(e)中的移除牺牲基板,在所述压电材料膜的上方和四周层压粘附聚合物以及移除可分离胶带包括以下步骤:在芯片和框架的上方层压粘附聚合物涂层;在所述粘附聚合物的上方施加载体;移除所述可分离胶带;在利用硬掩模保护所述框架栅格的同时,本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种制造薄膜体声波共振器滤波器的方法,包括:(a)获得芯片,所述芯片包括牺牲基板和在所述牺牲基板上的电极层之间生长的压电材料膜;(b)获得电介质框架栅格,所述电介质框架栅格限定一空腔阵列,使得每个空腔被框架包围,所述电介质框架栅格还包括穿过所述框架延伸的导电通孔;(c)在所述框架栅格的下表面上粘附一粘性可分离胶带;(d)将所述芯片放置在每个空腔中,通过所述粘性可分离胶带的粘性保持所述芯片的位置;(e)移除所述牺牲基板,在所述压电材料膜的上方及四周层压粘附聚合物,并移除所述粘性可分离胶带;(f)在每个所述压电材料膜周围钻孔穿过所述粘附聚合物到达至少第一和第二通孔,以及穿过所述压电材料膜到达其下方的电极层;(g)在所述框架的上表面上,制造连接在所述第一通孔的上端与所述压电材料膜上方的电极层之间的第一连接,并且制造连接在所述第二通孔的上端与所述压电材料膜下方的电极层之间的第二连接,以及制造包封所述第一通孔的上端、所述第二通孔的上端以及所述第一连接和第二连接的上连接环;(h)在所述框架的下表面上,制造连接在所述第一通孔和所述第二通孔的下端上的下焊盘,以及制造包封所述第一通孔和所述第二通孔的下端的下连接环;(i)制造从所述下焊盘延伸至所述下连接环下方的用于表面贴装的引脚;(j)移除在下电极下方的所述粘附聚合物;(k)将上盖附着至所述上连接环,将下盖附着至所述下连接环;以及(l)从所述电介质框架栅格上切割分离单个的封装薄膜体声波共振器滤波器。...

【技术特征摘要】
2015.01.27 US 14/606,3231.一种制造薄膜体声波共振器滤波器的方法,包括:
(a)获得芯片,所述芯片包括牺牲基板和在所述牺牲基板上的电极层之间生长的压电
材料膜;
(b)获得电介质框架栅格,所述电介质框架栅格限定一空腔阵列,使得每个空腔被框架
包围,所述电介质框架栅格还包括穿过所述框架延伸的导电通孔;
(c)在所述框架栅格的下表面上粘附一粘性可分离胶带;
(d)将所述芯片放置在每个空腔中,通过所述粘性可分离胶带的粘性保持所述芯片的
位置;
(e)移除所述牺牲基板,在所述压电材料膜的上方及四周层压粘附聚合物,并移除所述
粘性可分离胶带;
(f)在每个所述压电材料膜周围钻孔穿过所述粘附聚合物到达至少第一和第二通孔,
以及穿过所述压电材料膜到达其下方的电极层;
(g)在所述框架的上表面上,制造连接在所述第一通孔的上端与所述压电材料膜上方
的电极层之间的第一连接,并且制造连接在所述第二通孔的上端与所述压电材料膜下方的
电极层之间的第二连接,以及制造包封所述第一通孔的上端、所述第二通孔的上端以及所
述第一连接和第二连接的上连接环;
(h)在所述框架的下表面上,制造连接在所述第一通孔和所述第二通孔的下端上的下
焊盘,以及制造包封所述第一通孔和所述第二通孔的下端的下连接环;
(i)制造从所述下焊盘延伸至所述下连接环下方的用于表面贴装的引脚;
(j)移除在下电极下方的所述粘附聚合物;
(k)将上盖附着至所述上连接环,将下盖附着至所述下连接环;以及
(l)从所述电介质框架栅格上切割分离单个的封装薄膜体声波共振器滤波器。
2.如权利要求1所述的方法,其中所述牺牲基板是单晶C-面蓝宝石。
3.如权利要求1所述的方法,其中所述压电材料膜是混合的钛酸锶钡(BxS(1-x)TiO3)。
4.如权利要求1所述的方法,其中所述压电材料膜的制造方法选自分子束外延、脉冲激
光沉积、射频溅射和原子层沉积。
5.如权利要求1所述的方法,其中所述压电材料膜是外延生长的。
6.如权利要求1所述的方法,其中所述压电材料膜是单晶。
7.如权利要求1所述的方法,其中所述电极层包括铂或钽。
8.如权利要求1所述的方法,其中在所述牺牲基板和所述第一电极层之间沉积界面层。
9.如权利要求8所述的方法,其中步骤(e)包括透过所述牺牲基板照射所述界面层。
10.如权利要求8所述的方法,其中所述界面层包括AlN、TiN、GaN或InN。
11.如权利要求1所述的方法,其中步骤(a)包括:
获得牺牲基板的晶片;
在所述牺牲基板的表面上制造界面层;
在所述界面层上制造下电极;
在所述下电极上制造压电材料外延层;
在所述压电材料外延层上制造上电极;以及
将所述电极切割分离成芯片。
12.如权利要求1所述的方法,其中所述电介质框架栅格包括与金属通孔共烧结的陶瓷
基质。
13.如权利要求1所述的方法,其中所述电介质框架栅格包括聚合物基质和铜通孔。
14.如权利要求13所述的方法,其中所述聚合物基质还包括玻璃纤维和陶瓷填料。
15.如权利要求13所述的方法,其中所述铜通孔的制造方法是在图案化光刻胶中电镀
形成直立柱,剥除所述光刻胶以及在其上层压所述聚合物基质。
16.如权利要求13所述的方法,其中所述聚合物基质是液晶聚合物。
17.如权利要求1所述的方法,其中步骤(d)中的在每个空腔中放置芯片的步骤包括:将
芯片放置为使所述牺牲基板与所述可分离胶带接触,以及使所述压电材料膜和所述电极朝
上。
18.如权利要求17所述的方法,其中步骤(e)中的移除牺牲基板,在所述压电材料膜的
上方和四周层压粘附聚合物以及移除可分离胶带的步骤包括以下步骤:
i.在所述芯片和所述框架的上方层压粘附聚合物的涂层;
ii.在所述粘附聚合物的上方施加载体;
iii.移除所述可分离胶带;
iv.在利用硬掩模保护所述框架栅格的同时,等离子体蚀刻或激光烧蚀穿过所述粘附
聚合物直至所述载体;
v.透过所述牺牲基板照射所述界面层以熔融所述界面层;
vi.移除所述牺牲基板;
vii.施加粘附聚合物;以及
viii.移除所述载体。
19.如权利要求18所述的方法,其中所述载体是金属载体,并且移除所述载体包括蚀刻
掉所述载体。
20.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员:卓尔·赫尔维茨黄士辅
申请(专利权)人:珠海越亚封装基板技术股份有限公司
类型:发明
国别省市:广东;44

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