一种MEMS滤波器结构制造技术

本发明专利技术公开的MEMS滤波器结构，包括：MEMS谐振器芯片，用于产生特定频率的振动响应；包封材料，用于封装所述MEMS谐振器芯片；印制电路板，具有多层呈层叠设置的介质层以及位于两层介质层之间的金属层，其中，一个被选择的所述介质层与其上下两层金属层形成内置电容层；互连凸块，布置于所述印制电路板上；所述MEMS谐振器芯片通过互连凸块与所述印制电路板的金属层电连接，以形成MEMS滤波器。本发明专利技术在印制电路板内集成所需规格的电容，进一步降低MEMS滤波器的尺寸和成本。MEMS滤波器的尺寸和成本。MEMS滤波器的尺寸和成本。

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS滤波器结构


[0001]本专利技术涉及MEMS滤波器
，具体涉及一种MEMS滤波器结构。

技术介绍

[0002]MEMS谐振器芯片指的是基于MEMS工艺、利用声表滤波原理实现射频信号转换为机械振动的器件，可以是SAW谐振器、也可以是BAW谐振器。MEMS滤波器匹配电路的组成包括电感与电容的拓扑网络。现有技术中主要包括如下几种匹配电路：基于印刷厚膜电路工艺的陶瓷匹配电路、基于印制电路板工艺的树脂层压板匹配电路、基于半导体薄膜工艺的高阻硅基IPD匹配电路、基于半导体薄膜工艺的玻璃基IPD匹配电路、基于半导体薄膜工艺的砷化镓基IPD匹配电路。
[0003]上述几种匹配电路的特点及优缺点如下表所示：
[0004]表格1现有匹配电路的特点对比表
[0005][0006]能够看出，基于印刷厚膜电路工艺的陶瓷匹配电路、基于印刷厚膜电路工艺的陶瓷匹配电路存在无法集成电容的缺点；基于半导体薄膜工艺的高祖硅基IPD匹配电路、基于半导体薄膜工艺的玻璃基IPD匹配电路、基于半导体薄膜工艺的玻璃基IPD匹配电路虽然能够实现集成内电容，但需要增加额外的器件，成本高，代价高。
[0007]公开号CN 101465626A公开了一种低通宽带高频滤波器，基于埋入电容的优良特性：寄生电感、电阻小，不占用印刷电路板的表面面积，可工作在高频，对接入点进行特殊设计使得高频衰减频率可调。再加上一个附加电容紧贴端口并联连接，改善低频性能，从而构造出所需的滤波器。用它替代电路系统中的低通滤波网络，可省去大多数元件，同时使系统的性能和可靠性得到提高，印刷电路板面积减小，成本下降。该技术方案在印制电路板内有目的的设置埋入电容，其结构特征还包括一个或者多个大容值表面贴装电容108与埋入电容并联，以构成宽带低通高频滤波器。
[0008]公开号CN 111740722 A公开了滤波器和射频通信设备，滤波器包括：电感结构，该电感结构包括至少一个电感元件；电容结构，该电容结构包括至少一个集成电容芯片；声波谐振结构，该声波谐振结构包括至少一个集成声波谐振芯片；衬底结构，该衬底结构与电感结构、电容结构和声波谐振结构封装于一体，其中，至少一个电感元件、至少一个集成电容芯片和至少一个集成声波谐振芯片之间电连接，形成滤波电路。通过上述设置，可以改善现有的器件集成技术中由于集成度较低而存在滤波结构的尺寸较大的问题。该技术方案的电容结构为“一个集成电容芯片”，根据行业理解，一个集成电容芯片通常是利用薄膜电路等工艺预先制造完成的独立的“电容芯片”，通常需要在印制电路板制造过程中，通过贴片、压合等额外工艺步骤进行集成。该技术方案与现有基于半导体薄膜工艺的匹配电路并没有本质区别，均需要额外的器件，额外器件的制作需要高昂成本，以及更大的面积进行集成，且需要辅助电感结构才能更好性能。
[0009]能够看出，虽然现有技术中存在将电容元件集成在印刷电路板中的尝试以减少整体体积，但在实际应用中，需要对电容结构以及电容制造工艺进行针对性地设计，且需要配合其他贴装电容或电感才能达到较好的滤波效果。

技术实现思路

[0010]专利技术目的：本专利技术目的在于针对现有技术的不足，提供一种MEMS滤波器结构，实现印制电路板内可以集成所需规格的电容，进一步降低MEMS滤波器的尺寸和成本。
[0011]技术方案：本专利技术所述MEMS滤波器结构，包括：MEMS谐振器芯片，用于产生特定频率的振动响应；包封材料，用于封装所述MEMS谐振器芯片；印制电路板，具有多层呈层叠设置的介质层以及位于两层介质层之间的金属层，其中，一个被选择的所述介质层与其上下两层金属层形成内置电容层；互连凸块，布置于所述印制电路板上，所述MEMS谐振器芯片通过互连凸块与所述印制电路板的金属层电连接，以形成MEMS滤波器。
[0012]进一步完善上述技术方案，用于形成所述内置电容层的介质层由印制电路板其中一层介质层的全部面积形成；用于形成所述内置电容层的上下两层金属层由所述被选择介质层的上下两层金属层的全部或部分面积形成，且上下两层金属层的面积存在重叠，从而形成一个或者多个电容的并联或者串联。
[0013]进一步地，通过配置所述上下两层金属层的形状、面积、厚度、上下重叠面积，以形成不同容值大小的内置电容层；通过配置所述介质层的厚度、材料，以形成不同电容密度的内置电容层。
[0014]进一步地，所述内置电容层为多个，多个内置电容层分别由不同的被选择介质层以及被选择介质层上下两层金属层形成，且用于形成多个内置电容层的金属层不同。
[0015]进一步地，所述内置电容层的上下金属层分割成若干个区域，分割后的上下区域金属层与所述被选择的介质层形成若干个电容结构，同层区域金属层之间或上区域金属层与上层金属层、下区域金属层与下层金属层之间的连接实现所述若干个电容结构的串联或并联。通过分割金属层的不同区域即可在一个“内置电容层”实现多个电容结构实现串联、并联，串并联实现方式是通过不同金属区域之间的连线实现，该连线可以与区域金属层所在金属层，也可以借助更上一层、或者更下面一层金属层实现。
[0016]进一步地，所述MEMS谐振器芯片是基于MEMS工艺、利用声表滤波原理实现射频信
号转换为机械振动的器件，包括SAW谐振器、BAW谐振器。
[0017]进一步地，所述包封材料为单层，且对所述MEMS谐振器芯片形成封闭式包裹，所述互连凸块穿过所述包封材料对所述MEMS谐振器芯片与所述印制电路板形成电连接。
[0018]在另一种方案中，所述包封材料为两层，内层包封材料覆盖在所述MEMS谐振器芯片上方并在MEMS谐振器芯片与所述印制电路板表面形成一个空腔，外层包封材料覆盖在所述内层包封材料外侧，所述互连凸块设置在空腔内对所述MEMS谐振器芯片与所述印制电路板形成电连接。
[0019]进一步地，所述互连凸块为若干个，且采用金凸点或共晶焊料凸点实现。
[0020]进一步地，所述介质层采用玻纤或树脂材料，所述印制电路板为利用标准印制电路板工艺制成的电路板结构。
[0021]有益效果：与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术通过给MEMS滤波器封装所使用的印制电路板提供内置电容层，充分利用印制电路板内部空间，达到提高电性能、降低滤波器尺寸、降低成本的目的；在相同性能要求的前提下，现有技术已经无法再进一步小型化，而使用本专利技术提供的内置电容层时，且在不损害性能的条件下，可以进一步把产品尺寸降低，这种尺寸降低几乎不损害性能(＜1％)。
[0022]通过调整金属层的形状和面积、介质层的厚度和介电常数等参数，可以控制形成电容的值，实现印制电路板内可以集成所需规格(容值密度、容值大小、工艺精度)的电容。
附图说明
[0023]图1是实施例1所提供MEMS滤波器结构的结构示意图；
[0024]图2是实施例2所提供MEMS滤波器结构的结构示意图；
[0025]图3(a)是实施例3中方案A的性能示意图；
[0026]图3(b)是实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MEMS滤波器结构，其特征在于，包括：MEMS谐振器芯片，用于产生特定频率的振动响应；包封材料，用于封装所述MEMS谐振器芯片；印制电路板，具有多层呈层叠设置的介质层以及位于两层介质层之间的金属层，其中，一个被选择的所述介质层与其上下两层金属层形成内置电容层；互连凸块，布置于所述印制电路板上，所述MEMS谐振器芯片通过互连凸块与所述印制电路板的金属层电连接，以形成MEMS滤波器。2.根据权利要求1所述的MEMS滤波器结构，其特征在于：用于形成所述内置电容层的介质层由所述印制电路板其中一层介质层的全部面积形成；用于形成所述内置电容层的上下两层金属层由所述被选择介质层的上下两层金属层的全部或部分面积形成，且上下两层金属层的面积存在重叠。3.根据权利要求1或2所述的MEMS滤波器结构，其特征在于：通过配置所述上下两层金属层的形状、面积、厚度、上下重叠面积，以形成不同容值大小的内置电容层；通过配置所述介质层的厚度、材料，以形成不同电容密度的内置电容层。4.根据权利要求1所述的MEMS滤波器结构，其特征在于：所述内置电容层为多个，多个内置电容层分别由不同的被选择介质层以及被选择介质层上下两层金属层形成，且用于形成多个内置电容层的金属层不同。5.根据权利要求1所述的MEMS滤波器结构，其特征在于：所述内置电容层的上下金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：王双福，高浩洋，魏启甫，宁晓宇，
申请(专利权)人：泓林微电子昆山有限公司，
类型：发明
国别省市：