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SAW器件封装技术概述

邹梁，杨渊华，王保卫

（中国电子科技集团公司第五十五研究所，江苏南京210016)

1引言

现今，随着整机尺寸的减小和元器件的高度集成，促进了元器件的小型化、薄型化。由于SAW(SurfaceAcousticWave)器件小型化并且有着出众的滤波功能，它们在许多领域的应用中扮演着非常重要的角色。小型化和多功能化是SAW器件发展的主要动力。

传统用引线键合的陶瓷、金属、塑料封装形式已经在相当的程度上被有着节省空间的芯片级封装(ChipSizedPackage，CSP)所代替。

CSSP(ChipSizedSAWPackage)使得封装体积减小，芯片级封装的技术使得SAW器件的特殊应用以及突出的电磁性能得以实现。CSSP技术在芯片大小和封装体积问提供了一个最合适的比例。为低频率的滤波器(CDMA-IF)，尤其是频率要求比较精确的中频滤波器(GSM-IF)，还有1G和2G的射频滤波器的发展提供了帮助。

2介绍

由于在大批量生产过程中的高度集成、小型化、重复性，SAW器件在手机、汽车、卫星电视接受装置以及WLAN收发器上得到了广泛应用。每种应用都对元器件的大小、品质、价格有着不同的要求。市场需求导致了SAW器件不同的封装形式以及封装技术的巨大变化。

SAW器件是基于声波在压电基片(芯片)表面的自由激励。基片表面的每个污染物都会对所期望得到的器件性能有消极影响。所以首要的问题是选择基片材料、滤波技术和设计参数，例如，叉指换能器中的叉指数量。滤波器中心频率是由几何型叉指的周期以及金属叉指结构的大量填充影响决定。例如LiTaO3，叉指结构的金属镀层厚度1％的变化，会使得中心频f0偏差△f

工艺操作中的机械和热应力也会对压电基片产生影响，使器件性能发生变化。

SAW器件封装必须保证：

(1)器件有源表面必须有一空间；

(2)衬底和封装材料必须有良好的热匹配；

(3)防止湿气浸入和微粒粘污：

(4)机械性能牢固，耐温度冲击。

3SAW封装技术概述

过去，一般把封装形式分成三人类。根据它们使用材料的不同，大致分为陶瓷、金属以及塑料封装。3种封装技术的基本理念是差不多的。它们最少有两部分组成，即封装的底座和上盖。其次，它们利用了同样的芯片装架工艺。在底座上涂上少量的黏合剂，然后把芯片粘在上面。经过固化处理，芯片最后粘结牢固。

一方面，黏合剂必须足够柔软，以不转移封装体内部的机械应力，另一方面，它又必须足够坚固以防止震动。黏合剂与基片材料之间热膨胀系数要相匹配。否则，在温度循环下，压电材料会变形，因而导致SAW器件的中心频率偏移。众所周知，在IC封装中，芯片与封装体之间的电连接，传统的引线键合技术是最合适的。在芯片表面极薄的金属镀层上键合的同时避免键合时产生的微粒散落到叉指结构上，是SAW器件面临的挑战。

3．1金属封装

各种封装形式之间的最大区别就在于实现的方法。金属封装形式(图1)是由包含着绝缘和接地脚的金属底座以及金属帽子所组成。芯片被装架在便于键合的区域，在键合和盖帽之后，放入脉冲点焊封帽机进行封帽，得到密封性能良好的半成品。金属封装用普通的成本就可以制造出精确的高频滤波器，同时由于机械性能强度高，可以封装体积非常大的芯片。

3．2塑料封装

塑料封装(图2)大部分由两个塑料包装单元组成，就像槽和帽子。装架好的芯片通过键合连接到引线框上，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。包含引线框的槽可以用热固型或热塑型塑料在成型工艺中制造出来。典型应用就是卫星电视接收装置用滤波器和无绳电话用中频滤波器。在户内使用该种器件，其密封性是足够的。这种封装技术的主要优势就在于低成本。

上述2种封装都存在共同的缺点，就是有比较长的引脚，导致器件的体积太大。

3．3SMD封装

在SMT技术下的陶瓷SMD封装(图3)的好处是显而易见的。第一层陶瓷底部就是焊接引脚，这样就不会增加封装的尺寸。第二层陶瓷包含着用于键合的电极以及用于装架芯片的腔体。在陶瓷层的最上沿，必须有金属化层，以便于和金属上盖的焊接。这样才能保证器件的密封性能。键合电极与焊接引脚问的电连接是通过在陶瓷层问穿孔，填充金属媒质实现的。

这种牢固的封装使得频率精确的射频和中频滤波器能够使用在体积要求敏感的手机上。它们现在也用来制造谐振器和电视滤波器。SMD封装价格高，但是体积小、频率稳定、易于集成化操作。

4倒装焊(FCB)技术

在过去的20年中，芯片和封装的体积随着集成度的提高以及芯片频率的增加而得到了有效的减小。但是，常规的引线键合技术限制了封装的小型化，那是由于为了保证机械强度，必须要有一定厚度的管壁，同时引线键合所需的台阶也浪费了很大的空间。

IC封装中的倒装焊技术(FlipChipBonding，