声学设备及其晶圆级封装方法技术

本公开提供一种声学设备及其晶圆级封装方法，涉及半导体领域。该声学设备包括基底和声学器件，其中声学器件与基底的第一表面结合，以便在声学器件与基底的第一表面之间形成密闭腔室，基底的远离声学器件的第二表面设有声学设备的管脚焊盘，声学设备的管脚焊盘与声学器件的管脚焊盘连接。本公开通过晶圆与晶圆直接键合的方式进行声学器件的封装，可实现尺寸小，制作简单，价格低廉，且易于集成的封装设备。

【技术实现步骤摘要】
声学设备及其晶圆级封装方法
本专利技术涉及半导体领域，特别涉及一种声学设备及其晶圆级封装方法。
技术介绍
随着无线移动通信系统所支持的模式及频段的不断增加，当前无线通信移动终端的射频前端架构也变得越来越复杂。图1为一个支持2G、3G、4G多模式以及各个模式中多个频段的无线通信移动终端的射频前端架构。108是移动终端的射频收发信机芯片，负责将基带芯片产生的射频信号发送到对应的功率放大器芯片以及对接收到的射频信号进行处理。107、105、106分别是2G功率放大器芯片、3G/4G单频功率放大器芯片、3G/4G多模多频功率放大器芯片，这些芯片都对从射频收发信机108所发送来的射频信号进行功率放大。104为一系列双工器芯片，每一个FDD模式的频段都需要一个对应的双工器芯片来进行发射和接收信号的分离。103是一个集成了低通滤波器的单刀多掷射频天线开关芯片，用于将多个射频功率放大器的输出信号以及多路从天线接收到的射频信号进行分路分离，以使得多个射频发射通路及多个射频接收通路可以共享同一个主天线101。单刀多掷射频天线开关芯片103中通常都集成两个低通滤波器，分别用于滤除2G高频段(1710-1910MHz)射频功率放大器的谐波及2G低频段(820-920MHz)射频功率放大器的谐波。102是一个连接在主天线101与多模多频射频天线开关芯片103之间的天线匹配调谐芯片，用于对天线阻抗匹配进行实时调节以保证良好的天线阻抗匹配。111是一个分集射频天线开关芯片，用于对从分集天线112上接收到的射频信号进行分路分离。110是一系列滤波器芯片，用于对分集射频天线开关芯片111输出的各路射频信号进行滤波，其输出信号又通过接收通路开关芯片109发送到射频收发信机芯片108的相应接收端口。由图1可以看出，随着多模多频射频前端模块需求的增长，双工器及滤波器将成为主要的器件。滤波器部分主要采用分立电感、电容器件来实现，或者采用IPD工艺实现；双工器则主要采用声表面波(SAW)、体声波(BAW)、薄膜体声波(BAW)等声学器件实现。声表面波是声波在物体表面有限深度内进行传播，沿固体与空气界面传播，同时，声表面波是一种能量集中在介质表面传播的弹性波；体声波及薄膜体声波利用的是体声波信号在不同介质传播时，在两电极与空气的交界地方发生反射，体声波及薄膜体声波与基底表面形成一个空气腔体，将声波限制在压电振荡腔内。由此可见，对于声表面波，体声波及薄膜体声波，都需要在与基底的交界面处，形成一个密闭的腔体，用于限制声波的传播路径。声学器件制作的滤波器及双工器，插入损耗小，带外抑制好等优点，被广泛应用于无线通信领域。封装的方式主要分为:金属封装，塑料封装，表贴封装。它们最少有两部分组成，即封装的基底和上盖。在基底上涂上少量的黏合剂，然后把芯片贴在上面。经过固化处理，将芯片牢固的贴在基底上。金属封装：由包含着绝缘和接地引脚的金属基底以及金属帽子组成。放入脉冲点焊封机进行封帽，得到密封性良好的成品。金属封装用普通的工艺就可以制造出密封性良好的高频滤波器，同时由于机械性能强度高，可以封装体积大的芯片。塑料封装：由槽和帽子两部分组成，芯片通过键合线连接到引线框上，金属的引线框从一边伸入槽中，最后将两个部分粘合在一起。这种封装技术的主要优势在于成本低。表贴封装：陶瓷SMD(SurfaceMountedDevice:表面贴装器件)，采用基底和帽状上盖。根据不同用途采用了两种技术：对于高频器件和高频精度高器件，采用金属层包封；对于低频器件，采用塑性吸声材料包封。图2为采用金属层包封示意图。其中210为基底，材料为基于陶瓷LTCC或HTCC工艺。203为声学滤波器或双工器，采用倒扣的方式，通过铜凸柱或者锡球204、205与基底210上的焊盘206、207连接；并通过基底210内部金属走线及过孔208、209与基底210底部的焊盘211、212连接，引出声学器件的管脚。201为金属帽，通过焊接或胶粘的方式与基底210相连；金属帽201与声学器件之间空隙填入聚合物材料202，用于支撑金属帽，防止金属帽塌陷。213为声学器件与基底之间形成的密闭腔体。图3为采用塑性吸声材料包封示意图。其中310为基底，材料为基于陶瓷LTCC或HTCC工艺。303为声学滤波器或双工器，采用倒扣的方式，通过铜凸柱或者锡球304、305与310上的焊盘306、307连接；并通过基底310内部金属走线及过孔308、309与基底310底部焊盘311、312连接，引出声学器件的管脚。301为塑性吸声材料，通过胶粘的方式与基底310相连；塑性吸声材料与声学器件之间空隙填入聚合物材料302，用于支撑塑性吸声材料，防止塑性吸声材料塌陷。313为声学器件与基底之间形成的密闭腔体。图4为现有技术中基于晶圆级封装的示意图，其中401为声学器件，在声学器件的上表面制作滤波器或双工器。402为基底，采用Si工艺制成。403为屏蔽环，通过焊接或者胶粘的方式，将声学器件401与基底402连接在一起，起到屏蔽及支撑的作用；在声学器件401、基底402和屏蔽环403之间形成了密闭腔体404，实现了声学器件与基底之间必须存在的一个腔体。同时，在声学器件401的上表面生长引出声学器件的输入输出管脚405、406，沿着屏蔽环及基底的外表面，引到基底的上表面，通过铜凸柱或者锡球407、408将声学器件的管脚引出。金属封装和塑性封装存在共同的缺点，有比较长的引脚，导致器件的体积太大，很难与射频前端模块集成在一起。基于陶瓷的表贴封装，虽然应用广泛，但制作工艺复杂，陶瓷材料HTCC及LTCC价格贵，并且很难与其他工艺集成在一起，同时，现有的基于晶圆级封装的声学器件，也存在着工艺较难实现，成本高的缺陷。因此，需要找到一种方法，尺寸小，制作简单，价格低廉，且易于与其他器件集成的封装方法。
技术实现思路
本公开提供一种声学设备及其晶圆级封装方法，通过晶圆与晶圆直接键合的方式进行声学器件的封装，可实现尺寸小，制作简单，价格低廉，且易于集成的封装设备。根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种声学设备，包括基底和声学器件，其中：声学器件与基底的第一表面结合，以便在声学器件与基底的第一表面之间形成密闭腔室；基底的远离声学器件的第二表面设有声学设备的管脚焊盘，声学设备的管脚焊盘与声学器件的管脚焊盘连接。可选地，声学设备的管脚焊盘通过金属走线与声学器件的管脚焊盘连接。可选地，金属走线的材料为金、银、铜、铁、铝、镍、钯或锡。可选地，金属走线沿着与声学器件的管脚焊盘邻近的基底侧面延伸。可选地，基底侧面与基底的第二表面的夹角为钝角。可选地，基底的第二表面与相邻两个基底侧面的夹角相同。可选地，声学设备的管脚焊盘为铝凸柱、铜凸柱或锡球。可选地，声学器件通过胶粘方式与基底的第一表面结合。可选地，声学器件的管脚焊盘位于声学器件的靠近基底的表面上。可选地，密闭腔室的高度大于预定门限。可选地，声学器件包括声表面波SAW滤波器、体声波BAW滤波器或薄膜体声波FBAR滤波器，或者包括声表面波SAW双工器、体声波BAW双工器或薄膜体声波FBAR双工器，或者包括采用SAW、BAW或FBAR技术制造的器件。可选地，声学设备还包括基板，其中：基底设置在基板上。可选地，声学本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种声学设备，包括基底和声学器件，其中：所述声学器件与所述基底的第一表面结合，以便在所述声学器件与所述基底的第一表面之间形成密闭腔室；所述基底的远离所述声学器件的第二表面设有声学设备的管脚焊盘，所述声学设备的管脚焊盘与所述声学器件的管脚焊盘连接。

【技术特征摘要】
1.一种声学设备，包括基底和声学器件，其中：所述声学器件与所述基底的第一表面结合，以便在所述声学器件与所述基底的第一表面之间形成密闭腔室；所述基底的远离所述声学器件的第二表面设有声学设备的管脚焊盘，所述声学设备的管脚焊盘与所述声学器件的管脚焊盘连接。2.根据权利要求1所述的声学设备，其中：所述声学设备的管脚焊盘通过金属走线与所述声学器件的管脚焊盘连接。3.根据权利要求2所述的声学设备，其中：所述金属走线的材料为金、银、铜、铁、铝、镍、钯或锡。4.根据权利要求2所述的声学设备，其中：所述金属走线沿着与所述声学器件的管脚焊盘邻近的基底侧面延伸。5.根据权利要求4所述的声学设备，其中：所述基底侧面与所述基底的第二表面的夹角为钝角。6.根据权利要求5所述的声学设备，其中：所述基底的第二表面与相邻两个基底侧面的夹角相同。7.根据权利要求1所述的声学设备，其中：所述声学设备的管脚焊盘为铝凸柱、铜凸柱或锡球。8.根据权利要求1所述的声学设备，其中：所述声学器件通过胶粘方式与所述基底的第一表面结合。9.根据权利要求1所述的声学设备，其中：所述声学器件的管脚焊盘位于所述声学器件的靠近所述基底的表面上。10.根据权利要求1所述的声学设备，其中：所述密闭腔室的高度大于预定门限。11.根据权利要求1所述的声学设备，其中：所述声学器件包括声表面波SAW滤波器、体声波BAW滤波器或薄膜体声波FBAR滤波器，或者包括声表面波SAW双工器、体声波BAW双工器或薄膜体声波FBAR双工器，或者包括采用SAW、BAW或FBAR技术制造的器件。12.根据权利要求1-11中任一项所述的声学设备，还包括基板，其中：所述基底设置在所述基板上。13.根据权利要求12所述的声学设备，还包括设置在所述基板上的与所述声学器件异质的电子器件，其中：电子器件的管脚焊盘与所述声学设备对应的管脚焊盘连接。14.根据权利要求13所述的声学设备，其中：电子器件的管脚焊盘通过重布线层RDL，与所述声学设备对应的管脚焊盘连...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈高鹏，刘海玲，陈威，
申请(专利权)人：宜确半导体苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32