薄膜体声波共振器滤波器制造技术

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，在所述互连框架的上端和下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】
薄膜体声波共振器滤波器
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至矩形互连框架的内侧壁上，该封装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，所述金属电极通过在所述膜的上表面上的特征层导电连接至导电通孔，上盖和下盖连接至互连框架的上端和下端以密封所述声波共振器使其与周围环境隔离。优选地，所述压电材料包括钛酸锶钡(BST)。通常，所述膜还从下方受到在下电极下方具有气隙的粘附聚合物框架的支撑。通常，所述声波共振器还包括在粘附聚合物和下电极之间的界面层。任选地，所述界面层选自AlN、TiN、GaN和InN。通常，所述界面层的厚度为0.5～5微米。任选地，所述膜进一步从上方与粘接聚合物框架附着。任选地，所述下电极从上方通过穿过BST的铜引线连接。通常，BST层的钡锶比为约25/75～约75/25。优选地，BST层的钡锶比为约30/70。通常，BST层的厚度为0.1～1微米。通常，所述下电极包含钽或铂。通常，所述下电极的厚度为0.1～2.5微米。优选地，BST具有单晶或多晶结构。任选地，所述上电极包括与BST电介质接触的铝层、铂层或钽层。任选地，所述上电极还包括电沉积的铜。优选地，所述粘附聚合物是液晶聚合物。在一些实施方案中，所述互连框架包括陶瓷基质和金属通孔。在这些实施方案中，所述互连框架通过与所述通孔共烧结来制造，以提供具有内建导电通孔的单片陶瓷支撑结构。可选地，所述陶瓷与金属通孔利用高温或低温共烧陶瓷(HTCC或LTCC)材料组共烧结。通常，金属通孔包括选自Au、Cu和W的金属。在其它实施方案中，所述框架包括聚合物基质并且具有内建金属通孔。通常，在这些实施方案中，金属通孔是铜通孔。任选地，所述框架还包括陶瓷填料和/或玻璃纤维。通常，所述框架的深度为150微米～300微米。通常，所述上盖和下盖由选自金属、陶瓷、硅、液晶聚合物和玻璃的材料制成。优选地，所述上盖附着至制造在互连框架上表面上的上金属环，所述下盖附着至所述互连框架下表面上的下金属环。更优选地，上金属环制造在互连框架的外缘上，并且所述上盖覆盖所述框架的整个上表面、粘附聚合物和所述膜的上表面。更优选地，下金属环制造在互连框架下表面的内缘上以允许所述下盖覆盖粘附聚合物的表面、暴露的牺牲载体和所述膜的下电极，使得互连框架的部分下表面保持不被覆盖。在一些实施方案中，上下金属环包括Ni和Au的表面涂层，所述盖包括对应的共熔Au/Sn密封环。优选地，所述声波共振器还包括从所述互连框架的通孔围绕所述下盖延伸至下盖下方的金属焊盘，以允许将声波共振器通过焊料表面贴装(SolderSurfaceMount)附着至PCB上。在一些实施方案中，粘附聚合物膜延伸在压电材料的上表面和上电极上。在这些实施方案中，覆盖上电极的粘附聚合物膜具有至多5微米的厚度。第二实施方案涉及声波共振器作为可开关可调谐滤波器的用途。第三实施方案涉及声波共振器作为通过天线发射和接收无线电频率的双工器的用途。第四实施方案涉及一种包括声波共振器的射频通信设备。附图说明为了更好地理解本专利技术并示出本专利技术的实施方式，纯粹以举例的方式参照附图。现在具体参照附图，必须强调的是，具体图示仅为示例且出于示意性讨论本专利技术优选实施方案的目的，提供图示的原因是确信附图是最有用且易于理解本专利技术的原理和概念的说明。就此而言，没有试图将本专利技术的结构细节以超出对本专利技术基本理解所必需的详细程度来图示；参照附图的说明使本领域技术人员能够知晓本专利技术的几种实施方式可如何实施。在附图中：图1是示出制造在其上的电极层之间生长压电材料的牺牲基板的生产方法步骤的流程图；图1a～1ei和1eii是在蓝宝石基板上沉积的电极化压电层的构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声波共振器，包括基本水平的包含压电材料的膜，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，在所述互连框架的上端和下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。

【技术特征摘要】
2015.01.06 US 14/590,6211.一种声波共振器，包括基本水平的包含压电材料的膜，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，并且所述框架包括电介质基质和在所述电介质基质中的导电通孔，所述导电通孔在所述框架的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，在所述互连框架的上端和下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。2.如权利要求1所述的声波共振器，其中所述压电材料包括钛酸锶钡(BST)。3.如权利要求2所述的声波共振器，其中所述膜从下方受到在所述下电极下方具有气隙的所述粘附聚合物的框架的支撑。4.如权利要求3所述的声波共振器，还包括在所述粘附聚合物和所述下电极之间的界面层。5.如权利要求4所述的声波共振器，其中所述界面层选自AlN、TiN、GaN和InN。6.如权利要求4所述的声波共振器，其中所述界面层的厚度为0.5～5微米。7.如权利要求3所述的声波共振器，其中所述BST膜还从上方与所述粘附聚合物的框架附着。8.如权利要求2所述的声波共振器，其中所述下电极通过穿过BST膜的铜引线连接。9.如权利要求2所述的声波共振器，其中BST膜的钡锶比为25/75～75/25。10.如权利要求2所述的声波共振器，其中BST膜的钡锶比为30/70。11.如权利要求2所述的声波共振器，其中BST膜的厚度为1000埃～5000埃。12.如权利要求1所述的声波共振器，其中所述下电极包含钽或铂。13.如权利要求1所述的声波共振器，其中所述下电极的厚度为1000埃～2500埃。14.如权利要求2所述的声波共振器，其中BST膜具有单晶或多晶结构。15.如权利要求2所述的声波共振器，其中所述上电极包括与BST电介质接触的铝层、铂层或钽层。16.如权利要求15所述的声波共振器，其中所述上电极还包括电沉积的铜。17.如权利要求1所述的声波共振器，其中所述粘附聚合物是液晶聚合物。18.如权利要求1所述的声波共振器，其中所述互连框架包括陶瓷基质和金属通孔。19.如权利要求...

【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