CN1642004A

CN1642004A - 表面声波器件

Info

Publication number: CN1642004A
Application number: CNA2005100057000A
Authority: CN
Inventors: 八反田朋夏; 川内治
Original assignee: Fujitsu Media Devices Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2004-01-13
Filing date: 2005-01-13
Publication date: 2005-07-20
Also published as: EP1555751A1; JP2005203889A; US20050151602A1; KR100614556B1; US7215223B2; KR20050074332A; EP1555751B1; DE602005016473D1

Abstract

一种表面声波器件，其包括：表面声波芯片，包括布置在压电基板上的多个梳状电极；和封装，其上倒装芯片安装有所述表面声波芯片，该封装包括连接所述多个梳状电极的互连。谐振器经由互连图案连接到信号互连焊盘。3－IDT多模滤波器中的IDT经由另一互连图案分别连接到信号互连焊盘。信号互连焊盘通过凸点连接到置于芯片安装面上的信号互连。然后，连接谐振器的互连图案的一部分被引出到封装上。由此可以灵活地设计封装上的互连，从而容易地调节连接谐振器的互连的阻抗。

Description

表面声波器件

技术领域

本发明一般涉及表面声波器件，更具体来说，涉及一种表面声波器件，其在移动电话上的RF单元中使用，并且特征为具有优异的低损耗和优异的形状因数(shape factor)。

背景技术

近年来，表面声波(以下简称为SAW)滤波器已经广泛地用作移动电话上的滤波器。这种广泛应用的原因在于，与诸如介质滤波器、多层LC滤波器等的其它滤波器相比，SAW滤波器尺寸小、重量轻，并且具有优异的形状因数。

通常，将SAW器件设计成利用在压电材料基板(以下称为压电基板)上具有梳状叉指式换能器(以下称为IDT)的SAW芯片。将该SAW芯片气密地密封在腔体中。在这种结构中，将电信号施加给位于输入侧的IDT，该信号被转换成SAW，并且该SAW在压电基板上传播。由此可从位于输出侧的另一IDT获得电信号，对该电信号已进行了给定的调制。

图1示出了一种常规SAW芯片900a的结构。SAW芯片900a被设计成四级梯型滤波器。

参照图1，SAW芯片900a包括输入信号焊盘901、输出信号焊盘902、接地焊盘903、哑(dummy)焊盘904、互连图案905、切割线(dicing line)906、短接汇流条(short bar)907、并联谐振器908以及串联谐振器909。它们布置在压电基板923的主表面(即上表面)上。更具体来说，一并联谐振器908和一串联谐振器909经由互连图案905连接到输入信号焊盘901。另一并联谐振器908和另一串联谐振器909经由另一互连图案905连接到输出信号焊盘902。又一并联谐振器908经由又一互连图案905与上述两个串联谐振器909并联地连接。输入信号焊盘901用于将高频信号馈送给SAW芯片900a。输出信号焊盘902用于提取已经过SAW芯片900a的高频信号。并联谐振器908和串联谐振器909中的每一个都被设计成包括一IDT和多个反射电极。

所述多个并联谐振器908经由多个互连图案905分别连接到多个接地焊盘903。接地焊盘903充当连接到封装上的接地线的端子。即，并联谐振器908与串联谐振器909及地相连接。图1中的标号904表示哑焊盘。

并联谐振器908、串联谐振器909、输入信号焊盘901、输出信号焊盘902、接地焊盘903以及哑焊盘904通过短接汇流条907连接到一为避免热电现象而设置的金属图案。该金属图案布置在压电基板923的上侧的外周缘(即，切割线906)上。短接汇流条907也是金属图案。

图2示出了一种常规SAW芯片900b的结构，该SAW芯片900b被设计成DMS(双模SAW)滤波器。以下，在图2中，与图1中相同的部件和结构具有相同的标号。

参照图2，SAW芯片900b包括：谐振器911，经由互连图案905连接到输入信号焊盘901；3-IDT多模滤波器910，经由另一互连图案905连接到输出信号焊盘902和三个接地焊盘903。它们布置在压电基板923的上侧。谐振器911和3-IDT多模滤波器910被设计成包括多个IDT和多个反射电极。该3-IDT多模滤波器被设计成包括三个IDT。

谐振器911、3-IDT多模滤波器910、输入信号焊盘901、输出信号焊盘902、接地焊盘903以及哑焊盘904经由短接汇流条907连接到设置在切割线906上以避免热电现象的金属图案。

通过倒装芯片安装分别将上述SAW芯片900a和900b按面朝下的状态安装在如图3中所示的封装900c上。按面朝下的状态安装表示将其上设有IDT和各种焊盘的SAW芯片的上侧安装成面对封装900c的安装面。

如图3中所示，封装900c包括腔体，以将SAW芯片900b安装在基板924上。腔体的开口设置在主表面上，或者说设置在基板924的上表面上。腔体的底部是芯片安装面。在该安装面上，输入信号互连912、输出信号互连913以及接地互连914布置在与SAW芯片900b的各种焊盘相对应的位置上。参照图10中的凸点(bump)，当安装SAW芯片900b时，上述互连通过多个凸点连接到各种焊盘。由此，将封装900c与SAW芯片900b电耦接并机械地固定。

充当外部端子的背侧输入端子920、背侧输出端子921以及背侧接地端子922布置在封装900c的背侧上。背侧输入端子920通过包括一通孔(via)互连的互连图案电耦接到安装面上的输入信号互连912，该通孔互连穿透基板924的下部。背侧输出端子921通过包括另一通孔互连的互连图案电耦接到安装面上的输出信号互连913，该另一通孔互连穿透基板924的下部。背侧接地端子922通过包括又一通孔互连的互连图案电耦接到安装面上的接地互连914，该又一通孔互连穿透基板924的下部。即，输入信号互连912、输出信号互连913以及接地互连914被电引出到封装900c的背侧上。

密封圈915布置在基板上的腔体的开口的周缘上。密封圈915是用于牢固地固定另一充当封盖的板状基板的部件。即，在安装SAW芯片900b之后，利用封盖基板来密封所述腔体。

在上述结构中，连接谐振器的互连图案通常如图1或2中所示地布置在SAW芯片上，例如，如日本专利申请公报No.2000-332564(以下称为文献1)中所述。因此，连接谐振器的任何互连图案都未布置在封装上。另外，在传统技术中，通常是在与诸如谐振器或各种焊盘的其他导电图案同一的工艺中制作互连图案。

然而，对于在同一工艺中制作互连图案和诸如谐振器或各种焊盘的其他导电图案的情况下，就膜厚而言，互连图案与谐振器同样薄。这导致的缺点是布线电阻变大。该缺点尤其给在诸如PCS(个人通信业务)的具有较高频信号的系统中使用的器件带来了严重问题。这是因为用于高频范围的滤波器具有薄的谐振器。

可利用相同的材料和结构来制作用于800MHz频带的滤波器和用于1.9GHz频带的滤波器。在用于800MHz的滤波器包括厚度为330纳米的谐振器的情况下，用于1.9GHz的滤波器包括厚度为140纳米的谐振器。即，用于1.9GHz频带的滤波器是用于800MHz频带的滤波器的0.4倍厚。结果，1.9GHz滤波器的薄层电阻(sheet resistance)为290mΩ(毫欧)，这是800MHz滤波器的2.6倍，800MHz滤波器的薄层电阻为110mΩ。这里，将铝基合金用于电极材料。

如上所述，随着布线电阻变大，插入损耗也变大。因此，存在滤波器特性劣化的问题。另外，这导致了另一问题，即，由于插入损耗变大，功耗增加了。

对于在与谐振器相同的工艺中制作互连图案的情况，互连图案的厚度不仅由互连图案所需的特性来决定，而且由其他要素来决定。由此，还存在另一问题，即，难以将互连图案的阻抗调节为任意值。

为解决上述问题，互连图案的宽度可变大，然而，这使得芯片面积变大。结果，SAW器件也将变大。

发明内容

本发明的总体目的是提供一种小尺寸的SAW器件。尤其是，改进了SAW器件的滤波特性，并可容易地调节互连图案的阻抗。

根据本发明的一个方面，优选地，提供了一种表面声波(SAW)器件，其包括：SAW芯片，包括布置在压电基板上的多个梳状电极；和封装，其上倒装芯片安装有所述SAW芯片，该封装包括连接所述多个梳状电极的互连。由此可降低插入损耗并改进滤波特性。另外，还可任意地设计置于所述封装上的互连，从而将连接所述多个梳状电极的互连的阻抗调节为希望值。此外，不再需要加宽互连的宽度以减小互连的电阻和调节阻抗。由此，可获得与常规SAW器件同样小的SAW器件

在上述SAW器件上，优选地，将所述互连置于所述封装的面对所述SAW芯片的表面上。

在上述SAW器件上，所述封装可以包括叠层主体，并且所述封装的互连置于该叠层主体中。在上述SAW器件上，所述SAW器件还可包括连接所述多个梳状电极的多个互连，其中，所述多个互连的一部分设置在所述封装中。

附图说明

下面将参照附图对本发明的优选实施例进行详细描述，其中：

图1示出了常规SAW芯片900a的结构；

图2示出了常规SAW芯片900b的结构；

图3是常规封装900c的立体图；

图4是根据本发明第一实施例的SAW芯片1b的立体图；

图5是根据本发明第一实施例的封装1c的立体图；

图6是根据本发明第一实施例的SAW器件1A的立体图；

图7是沿图6中所示的线A-A’所截取的截面图；

图8示出了根据本发明第一实施例的SAW器件1A的滤波特性；

图9是图8中所示的通带的放大图；

图10是常规SAW器件900A的立体图；

图11是根据本发明第二实施例的封装1c’的立体图；

图12是根据本发明第二实施例的SAW器件1A’的立体图；

图13是沿图12中所示的线B-B’所截取的截面图；

图14是根据本发明第三实施例的SAW芯片1a的立体图；

图15是根据本发明第三实施例的封装1d的立体图；以及

图16是根据本发明第三实施例的SAW器件1B的立体图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的实施例进行描述。

(第一实施例)

下面对本发明的第一实施例进行描述。将描述作为DMS滤波器的SAW器件1A。

SAW器件1A包括通过倒装芯片安装按面朝下状态布置在封装1c的腔体内的SAW芯片1b。下面先根据附图来描述SAW芯片1b。

图4是SAW芯片1b的立体图。参照图4，SAW芯片1b在压电基板23的主(上)表面上包括输入信号焊盘1、输出信号焊盘2、多个接地焊盘3、多个哑焊盘4、多个互连图案5、多个短接汇流条7、3-IDT多模滤波器10、谐振器11以及多个信号互连焊盘16。

压电基板23可以利用诸如钽酸锂(LT)、铌酸锂(LN)或石英的压电材料基板来制作。

在同一制作工艺中制作以下金属图案，如输入信号焊盘1、输出信号焊盘2、接地焊盘3、哑焊盘4、互连图案5、短接汇流条7、3-IDT多模滤波器10以及谐振器11。短接汇流条7包括布置在切割线6上的金属图案。所述金属图案例如可以利用铝基合金、铝(A1)、铜(Cu)、金(Au)、钼(Mo)、钨(W)、钽(Ta)、铬(Cr)、钛(Ti)、铂(Pt)、钌(Ru)或铑(Rh)来制作。上述金属图案可形成为单一结构或叠层结构。

布置在输入电路上的谐振器11包括一个IDT和两个反射电极。该IDT沿SAW的传播方向布置在所述两个反射电极之间。谐振器11经由互连图案5分别电耦接到输入信号焊盘1和信号互连焊盘16。

布置在输出电路上的3-IDT多模滤波器10包括三个IDT和两个反射电极。所述三个IDT沿SAW的传播方向布置在所述两个反射电极之间。3-IDT多模滤波器10的中央IDT经由另一互连图案5分别电耦接到接地焊盘3和输出信号焊盘2。另外两个IDT分别电耦接到另一信号互连焊盘16和另一接地焊盘3。

在压电基板23的上表面的周缘(其由切割线6来表示)上布置有金属图案。输入信号焊盘1、输出信号焊盘2、接地焊盘3、哑焊盘4、3-IDT多模滤波器10以及谐振器11经由短接汇流条7分别电耦接到布置在切割线6上的金属图案。这防止了由金属图案导致的热电现象。

如上所述，根据本发明的第一实施例，谐振器10和11不是经由SAW芯片1b上的互连图案5来直接相连接的。谐振器10和11经由互连图案5分别电耦接到分开布置的信号互连焊盘16。信号互连焊盘16电连接到下面详细描述的封装1c上。

接下来，参照附图，对其上安装有上述SAW芯片1b的封装1c进行详细描述。

图5是封装1c的立体图。参照图5，封装1c包括位于基板24上的腔体28。腔体28的开口布置在基板24的主(上)表面上。

可以利用陶瓷、铝陶瓷、双马来酰亚胺三嗪树脂(Bismuthimido-Triazine resin)、聚苯醚、聚酰亚胺树脂、玻璃纤维环氧树脂、玻璃纤维布或硅来制作基板24。可以层叠多种基板材料，或者使用单一基板材料。本发明的第一实施例采用层叠两个基板的示例性叠层主体。该叠层主体包括上基板24a和下基板24b。封装的下部限定范围从腔体的底部到封装的背侧的区域。

输入信号互连12、输出信号互连13、接地互连14以及信号互连17布置在与位于腔体28底部上的SAW芯片1b的各种焊盘(包括焊盘1、2、3、4以及16)相对应的位置上，腔28的底部为芯片安装面，其也称为小片接合面(die attach surface)。

背侧输入端子20、背侧输出端子21以及背侧接地端子22布置在封装1c的背侧上。背侧输入端子20、背侧输出端子21以及背侧接地端子22充当外部端子。背侧输入端子20通过互连图案(如穿透基板24的下部的通孔互连)电耦接到芯片安装面上的输入信号互连12。背侧输出端子21通过另一互连图案(如穿透基板24的下部的通孔互连)也电耦接到芯片安装面上的输出信号互连13。背侧接地端子22通过又一互连图案(如穿透基板24的下部的通孔互连)电耦接到芯片安装面上的接地互连14。即，互连12、13以及14连接到芯片安装面，并且也电连接到封装1c的背侧。

密封圈15布置在基板24的上表面上的腔体开口的周缘上。密封圈15是用于牢固地固定另一充当封盖(其由图7中的标号26来表示)的板状基板的部件。即，在安装SAW芯片1b之后，利用封盖26来气密地密封腔体28。

按面朝下的状态将SAW芯片1b安装在上述封装1c上。由此制成了SAW器件1A。图6示出了SAW芯片1A的结构。

参照图6，SAW芯片1b上的输入信号焊盘1、输出信号焊盘2、接地焊盘3、哑焊盘4以及信号互连焊盘16通过多个凸点19分别连接到SAW器件1A上的输入信号互连12、输出信号互连13、接地互连14以及信号互连17。

铝(Al)、铜(Cu)或金(Au)可用于凸点19。

如上所述，SAW芯片1b电耦接到封装1c的芯片安装面，并被机械地固定。图7是沿图6中所示的线A-A’所截取的截面图。如图7中所示，利用封盖26来密封腔体28。

如图7中所示，SAW芯片1b上的信号互连焊盘16通过凸点 9电耦接到封装1c的芯片安装面上的信号互连17。SAW芯片1b上的信号互连焊盘16经由信号互连17相互电耦接。连接SAW芯片1b上的多个谐振器的互连图案的一部分被引出到封装上。所述多个谐振器是谐振器11和3-IDT多模滤波器10。

输出信号互连13经由穿透封装1c的下部的通孔互连25电耦接到封装1c的背侧上的输出端子(背侧输出端子21)。输入信号互连12经由穿透封装1c的下部的另一通孔互连电耦接到封装1c的背侧上的输入端子(背侧输入端子20)。按与上述相同的方式，接地互连14经由穿透封装1c的下部的又一通孔互连电耦接到封装1c的背侧上的接地端子(背侧接地端子22)。

一般地，可以任意地确定置于封装1c上的互连(如互连12、13、14以及17)的厚度，而不依赖于谐振器的IDT的厚度。因此，通过根据本发明第一实施例在封装1c上布置连接谐振器的互连图案的至少一部分，可将互连图案的阻抗设置为任意值。另外，可以容易地调节布置在封装1c上的互连图案的厚度。这使得可以容易地调节连接谐振器的互连的阻抗。此外，一般地，置于封装1c上的互连图案的厚度没有上限。通过使互连图案变厚，可以减小连接谐振器的互连图案的电阻。由此，可以减小SAW器件1A的插入损耗，从而改进滤波特性。

图8示出了根据本发明第一实施例的SAW器件1A的滤波特性。图9是图8中所示的通带的放大图。图8示出了其中将SAW器件1A制作成用于1.9GHz频带(中心频率fc为1960MHz)的滤波器的情况。更具体来说，铝基合金被用作谐振器11和3-IDT多模滤波器10的电极材料。这些电极的厚度被设为140nm(纳米)。因此，互连图案5是利用厚度为140nm的铝基合金膜来制成的。针对各种互连12、13、14以及17，在由喷涂金属钨形成的金属膜上执行了镍(Ni)或金(Au)镀敷。在此情况下，所述厚度被设为7.0μm。

图8和9示出了常规SAW器件的滤波特征，以进行比较。该常规SAW器件是SAW器件900A，其包括其上安装有SAW芯片900b的封装900c。图10示出了常规SAW器件900A。SAW器件900A是用于1.9GHz频带(中心频率fc为1960MHz)的SAW滤波器。更具体来说，铝基合金(Al)被用作谐振器911和3-IDT多模滤波器910的电极材料。这些电极的厚度被设为140nm(纳米)。因此，互连图案5是利用厚度为140nm的铝基合金膜来制成的。

从图8和9可见，根据本发明第一实施例的SAW器件1A的通带，特别地，中心频率fc处的插入损耗约为-2.3dB。尤其参照图9，与常规SAW器件900A的通带(-2.4dB)(即，中心频率fc处的插入损耗)相比，实现了0.1dB的改进。尤其参照图8，对于通带的衰减，SAW器件1A与SAW器件900A之间基本上没有差别。

如上所述，通过在封装上布置连接谐振器的互连的至少一部分，可以减小布线电阻。这导致插入损耗的降低。从而，改进了滤波特性。另外，在上述结构中，可以灵活地设计置于封装上的互连，从而容易地调节连接谐振器的互连的阻抗。此外，根据本发明的的第一实施例，不再需要加宽互连的宽度以减小互连的电阻和调节阻抗。由此，可获得与常规器件同样小的SAW器件。

(第二实施例)

下面将参照附图对本发明的第二实施例进行描述。以下，在第二实施例中，与第一实施例中相同的部件和结构具有相同的标号，并且，如果未特别指出，略去其详细描述。

根据本发明的第二实施例，下面对根据本发明第二实施例的封装1c的另一结构进行描述。图11是根据本发明第二实施例的封装1c’的立体图。参照图11，封装1c上的信号互连17被替换为封装1c’上的三个信号互连17’。与置于SAW芯片1b上的三个信号互连焊盘16相对应地来设置这三个信号互连17’。即，当将SAW芯片1b安装在封装1c’上时，三个信号互连焊盘16分别一一对应地连接到三个信号互连17’。图12示出了SAW器件1A’的结构，该SAW器件1A’包括其上安装有SAW芯片1b的封装1c’。图13是沿图12中所示的线B-B’所截取的示意截面图。同样，图13中，利用封盖26来密封腔体28。

如图12和13中所示，SAW芯片1b上的信号互连焊盘16分别电耦接到封装1c’的芯片安装面上的信号互连17’。置于芯片安装面上的信号互连焊盘17’通过通孔互连27和互连图案29来分别相互电耦接。即，谐振器11和3-IDT多模滤波器10通过引出到封装1c’的内侧上的互连(内层)来电耦接。

如上所述，可以将连接谐振器的互连经由腔体的底部引出到封装的内侧。根据本发明第二实施例的其他部件和结构与第一实施例的相同，这里略去其详细描述。

(第三实施例)

下面将参照附图对本发明的第三实施例进行描述。以下，在第三实施例中，与第一和第二实施例中相同的部件和结构具有相同的标号，并且，如果未特别指出，略去其详细描述。

下面将对被制成为梯型滤波器的SAW器件1B进行描述。SAW器件1B包括封装1d，其中一SAW芯片1a被按面朝下的状态倒装芯片安装在该封装1d上。

图14是SAW芯片1a的立体图。参照图14，SAW芯片1a包括输入信号焊盘1、输出信号焊盘2、多个互连图案5、多个并联谐振器8以及多个串联谐振器9。它们布置在压电基板23的主表面(其为上表面)上。更具体来说，一并联谐振器8和一串联谐振器9经由一互连图案5连接到输入信号焊盘1。另一并联谐振器8和另一串联谐振器9经由另一互连图案5连接到输出信号焊盘2。又一并联谐振器8经由又一互连图案5与上述两个串联谐振器9并联地连接。输入信号焊盘1用于将高频信号馈送给SAW芯片1a。输出信号焊盘2用于提取已经过SAW芯片1a的高频信号。并联谐振器8和串联谐振器9被设计成包括IDT和反射电极。

所述多个并联谐振器8经由其他互连图案5分别连接到多个接地焊盘3。接地焊盘3充当连接到封装上的接地线的端子。即，并联谐振器8与串联谐振器9及地相连接。

所述多个串联谐振器9经由其他互连图案5分别连接到多个信号互连焊盘16。另外，并联谐振器8(其不直接连接到其他谐振器)经由互连图案5连接到信号互连焊盘16。

并联谐振器8、串联谐振器9、输入信号焊盘1、输出信号焊盘2、接地焊盘3、互连图案5以及信号互连焊盘16经由短接汇流条7连接到一金属图案，以避免热电现象。该金属图案布置在压电基板23的上侧的外周缘(即，切割线6)上。短接汇流条7也是金属图案。

在上述结构中，根据本发明的第三实施例，谐振器8和9不是经由SAW芯片1a上的互连图案5来直接相连接的。谐振器8和9经由互连图案5电耦接到信号互连焊盘16。信号互连焊盘16被分开设置。信号互连焊盘16在如下所详细描述的封装1d上相互电耦接。

下面将对其上安装有SAW芯片1a的封装1d进行描述。

图15示出了封装1d的立体图。参照图15，封装1d包括置于基板24上的腔体28。腔体28的开口置于基板24的主表面上。

输入信号互连12、输出信号互连13、接地互连14以及信号互连17布置在与位于腔体28底部上的SAW芯片1a的各种焊盘(焊盘1、2、3以及16)相对应的位置上，其中腔体28的底部为芯片安装面。

背侧输入端子20、背侧输出端子21以及背侧接地端子22布置在封装1d的背侧上。背侧输入端子20、背侧输出端子21以及背侧接地端子22充当外部端子。这些端子如在本发明第一实施例中那样地电耦接到芯片安装面上的各种互连。

将SAW芯片1a按面朝下的状态倒装芯片安装在上述封装1d上，以制作根据本发明第三实施例的SAW器件1B。图16示出了SAW器件1B的结构。

参照图16，在SAW器件1B上，SAW芯片1a上的输入信号焊盘1、输出信号焊盘2、接地焊盘3以及信号互连焊盘16通过多个凸点19分别连接到输入信号互连12、输出信号互连13、接地互连14以及信号互连17。由此，SAW芯片1a电耦接到封装1d的芯片安装面，并被机械地固定。

如上所述，通过在封装上布置连接谐振器的互连的至少一部分，可如本发明第一实施例中那样减小布线电阻。这导致了插入损耗的降低。从而，改进了滤波特性。另外，在上述结构中，可以自由地设计置于封装上的互连，从而容易地调节连接谐振器的互连的阻抗。此外，根据本发明的第三实施例，不再需要加宽互连的宽度以减小互连的电阻和调节阻抗。由此，可以获得与常规SAW器件同样小的SAW器件。

本发明并不限于上述实施例，在不脱离本发明的范围的前提下，可以做出其他实施例、变型例和修改例。

本发明基于2004年1月13日提交的日本专利申请No.2004-005954，通过引用将其全部内容并入于此。

Claims

1、一种表面声波器件，包括：

表面声波芯片，包括布置在压电基板上的多个梳状电极；和

封装，其上倒装芯片安装有所述表面声波芯片，

所述封装包括连接所述多个梳状电极的互连。

2、如权利要求1所述的表面声波器件，其中，所述互连置于所述封装的面对所述表面声波芯片的表面上。

3、如权利要求1所述的表面声波器件，其中，所述封装包括叠层主体，并且所述封装的互连置于该叠层主体中。

4、如权利要求1所述的表面声波器件，还包括连接所述多个梳状电极的多个互连，其中，该多个互连的一部分置于所述封装中。