[发明专利]滤波器芯片的封装结构及其封装方法

说明书

本发明公开了一种滤波器芯片的封装结构及其封装方法，包括器件衬底和玻璃衬底，器件衬底上设有滤波器功能区域，其周围设有第一键合物，玻璃衬底具有第一表面和第二表面，玻璃衬底设有贯穿第一表面和第二表面的玻璃通孔以及完全填充在玻璃通孔内的金属柱，玻璃衬底的第一表面和第二表面上分别设有与金属柱连接的第一金属层和第二金属层，第一金属层上设有第二键合物，器件衬底与玻璃衬底之间通过第一键合物和第二键合物键合，并在滤波器功能区域上方形成空腔，空腔上方设有至少两个金属柱，第二金属层上方设有外接部，第二表面上设有覆盖在外接部以外区域上并包覆住第二金属层的钝化层。并通过密封环与金属柱相连接地，实现了更好的散热效果。

技术领域

本发明涉及晶圆级封装领域，尤其涉及一种滤波器芯片的封装结构及其封装方法。

背景技术

滤波器作为一种功率器件，主要应用于射频通信收发前端，抑制带外干扰杂散信号，同时让有用信号通过，其类型包括体声波滤波器和声表面波滤波器等。体声波滤波器(Bulk acoustic wave,BAW)采用石英晶体/硅作为基板，基本结构是两个金属电极夹着压电薄膜，压电薄膜在2GHz下的厚度只有2μm，超过2GHz，薄膜沉积厚度将更薄。声波在压电层内震荡形成驻波，发生共振的频率由平板的厚度和电极的质量决定。为把声波留在压电层内震荡，震荡结构与外界环境必须有足够的隔离才能得到较小的插入损耗和较高的品质因子(quality factor,Q)。为了提供BAW滤波器装置的最佳的性能，BAW滤波器压电层结构应封装在可靠的密闭空腔中，以阻挡湿气的渗入。

因此需将盖帽晶圆与体声波滤波器晶圆进行键合，以在芯片压电层上形成密封的空腔结构，阻止外界水汽、腐蚀液等侵入造成器件失效。业界常用封装解决方案：如硅-硅(Silicon-Silicon)直接键合技术、硅-玻璃(Silicon-Glass)阳极键合技术以及使用玻璃料的键合技术为典型示例。但由于这些键合方式所需的温度高，可加工性差，导致这些技术不普遍应用在BAW滤波器装置的封装中。因此，需要改进BAW滤波器封装技术，以提供如高耐氧化性、高断裂韧性、低封装成本、高性能、超薄封装等。并且由于BAW滤波器的使用频率较高，容易导致散热效果不好，进而导致热量累积，进一步影响器件的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种滤波器芯片的封装结构及其封装方法。

为了实现以上目的，本发明的技术方案为：

一种滤波器芯片的封装结构，包括器件衬底和玻璃衬底，器件衬底上设有滤波器功能区域，滤波器功能区域的周围设有第一键合物，玻璃衬底具有相对的第一表面和第二表面，玻璃衬底设有贯穿第一表面和第二表面的玻璃通孔(Through Glass Via,TGV)以及完全填充在TGV内的金属柱，玻璃衬底的第一表面和第二表面上分别设有与金属柱连接的第一金属层和第二金属层，第一金属层上设有第二键合物，器件衬底与玻璃衬底之间通过第一键合物和第二键合物键合，并在滤波器功能区域上方形成空腔，空腔上方设有至少两个金属柱，第二金属层上方设有导电外接部，第二表面上设有覆盖在外接部以外区域上并且包覆住第二金属层的钝化层。

作为优选，第一键合物包括环绕在滤波器功能区周围的密封环以及位于密封环内的焊盘，至少一个焊盘与密封环连接，密封环接地。

作为优选，滤波器芯片工作产生的热量以焊盘、第一金属层、金属柱以及第二金属层构成的第一散热途径散发出去，和/或，以密封环、第一金属层、金属柱以及第二金属层构成的第二散热途径散发出去。

作为优选，相邻两个金属柱之间的间距在25μm以上。

作为优选，金属柱、第一金属层和第二金属层的材料为铜或金，并同时实现导热和导电功能，第一金属层和第二金属层的面积分别为滤波器芯片上的玻璃衬底的第一表面或第二表面的面积的50～70％。

作为优选，第一键合物与第二键合物之间的键合为固-液互扩散低温键合，并生成金属间化合物。