聲表面波諧振器集成晶片及由其構成的聲表面波振蕩器模塊的製作方法
2024-01-23 04:27:15 1
專利名稱：聲表面波諧振器集成晶片及由其構成的聲表面波振蕩器模塊的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種聲表面波諧振器集成晶片及由其構成的聲表面波振蕩器模塊。
背景技術：
聲表面波諧振器已廣泛用於射頻發射電路中，作為穩頻元件。聲表面波射頻發射 電路絕大部分採用了有外封裝的分立聲表面波諧振器，阻礙了小型化的進展。即使有一些 聲表面波諧振器模塊，實現了振蕩用電晶體晶片和聲表面波諧振器晶片的集成，但沒有採 用微電子工藝實現無源元件的集成化。
發明內容
針對現有技術中存在的不足，本發明公開了一種聲表面波諧振器集成晶片及由其 構成的聲表面波振蕩器模塊，其技術方案為一種聲表面波諧振器集成晶片，其特徵在於它採用微電子工藝集成聲表面波諧 振器管芯、電阻、電容和電感等。上述的聲表面波諧振器集成晶片，其中所述聲表面波諧振器是單端對諧振器或 雙端對諧振器；在壓電基片上，用金屬薄膜圖形製作無源元件；在壓電基片上，用薄膜介質 電容和高電阻率薄膜電阻製作無源元件。本發明還提出了一種採用聲表面波諧振器集成晶片的聲表面波振蕩器模塊，其特 徵在於在模塊內利用標準微電子封裝技術集成了編碼晶片、振蕩電晶體晶片和聲表面波 諧振器集成晶片。採用小型表面貼裝陶瓷封裝的內含聲表面波諧振器集成晶片的聲表面波振蕩器 模塊。採用聲表面波諧振器集成晶片的聲表面波振蕩器模塊，模塊內利用標準微電子封 裝技術集成了微處理器晶片、振蕩電晶體晶片和聲表面波諧振器集成晶片。採用聲表面波諧振器集成晶片的聲表面波振蕩器模塊，模塊內利用標準微電子封 裝技術集成了振蕩電晶體晶片和聲表面波諧振器集成晶片。本發明優點集成度高、可靠性好、不需調試和使用簡單。
圖1、本發明實施例的集成有無源元件的聲表面波諧振器晶片；圖2、本發明實施例的433. 92MHz聲表面波諧振器振蕩器電路；圖3、本發明實施例的電子束蒸發臺澱積的鋁膜電阻率與其厚度的關係；圖4、本發明實施例的集成無源元件的聲表面波諧振器晶片；圖5、本發明實施例的聲表面波諧振器晶片的布局示意；圖6、本發明實施例的一 433. 92MHz聲表面波諧振器振蕩器模塊；
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圖7、本發明實施例的採用本款模塊的外部電路。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細地說明。本發明公開了一種聲表面波諧振器集成晶片。聲表面波諧振器集成晶片上採用微 電子工藝集成了聲表面波諧振器管芯、電阻、電容和電感等元件，諧振器可以是單端對諧振 器，也可以是雙端對諧振器，如圖1示意。圖1中，A為壓電基片，B為聲表面波諧振器，C為薄膜叉指電極電容，D為高電阻 率金屬薄膜電阻，E為薄膜介質電容，F為條狀低阻值金屬薄膜電阻，G為螺旋電極電感。其 間可採用金屬條連接實施電路應用。 本發明同時公開了一種採用聲表面波集成晶片的聲表面波振蕩器模塊。模塊採用 通用聲表面波諧振器振蕩器電路拓撲，模塊內利用標準微電子封裝技術集成了編碼晶片、 振蕩電晶體晶片和聲表面波諧振器集成晶片，體現了集成度高、可靠性好、不需調試和使用 簡單的優點。採用小型小型表面貼裝陶瓷封裝模塊，適合現代PCB板表面貼裝工藝。聲表面波射頻振蕩電路中，需要多個電容、電阻和電感無源元件。利用微電子技術 直接在聲表面波諧振器的基片上製作電阻和電容和電感等無源元件，不但提高了集成度， 而且可以提高聲表面波諧振器的振蕩優值，減小了模塊外部元件數量和調試難度。在壓電基片上，選用金屬薄膜圖形製作無源元件是簡易的，如叉指電極陣做電容， 微細電極條做電阻，螺旋電極做電感，只要微電子工藝正常，其精度有保證。一般，可得到的 電容值為1 10pF，電感值為級nH，電阻值為千歐姆以下。若電容和電阻的值更大時，可採 用薄膜介質電容和高電阻率薄膜電阻，但具有較大值的電感難以集成，採用外接更方便。目前，世界各國無線電頻率管理規定小功率遙控用頻段有315MHz，434MHz、869MHz 和915MHz等，各國不盡相同。但目前這些頻段的聲表面波諧振器的性能基本相同，所以聲 表面波諧振器振蕩電路的結構是通用的。聲表面波諧振器振蕩器的一種電路如圖2所示。圖中Cl，C2，C3，Ll和天線L3確 定了振蕩頻率，L2和C6為天線匹配元件。圖示元件值是振蕩頻率為433. 92MHz時的聲表 面波振蕩器電路值，不同振蕩頻率時元件值應變化，但量級不變。由此可見，除了退耦電容、大電感和天線外，利用微電子技術在壓電基片上製作大 部分無源元件是可行的。聲表面波工藝中最常用的金屬是鋁，採用長L(urn)寬W(um)的條狀鋁薄膜電阻的 阻值R是R= pm(h)*L/W式中pm(h)為厚度為h的鋁膜電阻率(歐)，它與鋁膜厚度h相關，因為鋁膜厚度 越薄，其值越大。我們採用電子束蒸發臺澱積的鋁膜電阻率曲線如圖3，圖的橫坐標是膜電 阻率(πιΩ)，縱坐標是鋁膜厚(um)，可以由此曲線設計需要的條狀薄膜鋁電阻。上列計算對 其他金屬也適用，當然需採用該金屬的薄膜電阻率來計算。採用基片上澱積金屬叉指電極對做電容，一級近似下，N對孔徑為W(cm)的叉指對 的電容值為
C = ε NW式中ε為壓電襯底材料的介電常數，單位為pF/cm，可從壓電襯底材料性質表中 查到。例如聲表面波諧振器最採用的石英，ε =0.55。採用標準介質膜電容和高電阻率膜電阻及螺旋電感工藝在壓電襯底基片上的應 用是常規的。振蕩器模塊製作採用了標準微電子封裝技術，有源編碼晶片、微處理器晶片和振 蕩電晶體晶片採用標準外購件。聲表面波諧振器晶片是採用塑性黏膠固定在管座內，以避 免板波幹擾，其他有源晶片採用銀漿粘接。模塊底座內基面有構成振蕩器電路的鍍金圖形， 並有外引出端。晶片與電路圖形壓點的連接均採用矽鋁絲鍵合方式實現。下面介紹一實施例。圖4為集成無源元件的聲表面波諧振器晶片的元件拓撲，在一個石英基片上一共 集成了 一個433. 92MHz單端對諧振器，三個鋁膜條狀電阻和三個叉指電極電容，其值如圖 示，實際測試標明實際元件值誤差在10%內。晶片共有五個壓點，其中E，B，C分別用於連 接電晶體芯，一個接封裝管座引出端，以連接天線迴路，最後一個連到管座地。圖5為聲表面波諧振器集成晶片的布局示意。振蕩器模塊為採用滾動碼編碼晶片的聲表面波振蕩器，封裝引出端為10個，其中 五個為編碼輸入端，如圖6所示。振蕩器模塊製作採用了標準微電子封裝技術，有源編碼芯 片、微處理器晶片和振蕩電晶體晶片採用標準外購件。聲表面波諧振器晶片是採用塑性黏 膠固定在管座內，以避免板波幹擾，其他有源晶片採用銀漿粘接。模塊底座內基面有構成振 蕩器電路的鍍金鍍金圖形，並有外引出端。晶片與電路圖形壓點的連接均採用矽鋁絲鍵合 方式實現。圖7為採用本款模塊的外部電路。雖然本發明已以較佳實施例公開如上，但它們並不是用來限定本發明，任何熟悉 此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，自當可作各種變化或潤飾，同樣屬於本發明之 保護範圍。因此本發明的保護範圍應當以本申請的權利要求所界定的為準。
權利要求
一種聲表面波諧振器集成晶片，其特徵在於它採用微電子工藝集成聲表面波諧振器管芯、電阻、電容和電感。
2.根據權利要求1所述的聲表面波諧振器集成晶片，其特徵在於所述聲表面波諧振 器是單端對諧振器或雙端對諧振器。
3.根據權利要求1所述的聲表面波諧振器集成晶片，其特徵在於在壓電基片上，用金 屬薄膜圖形製作無源元件。
4.根據權利要求1所述的聲表面波諧振器集成晶片，其特徵在於在壓電基片上，用薄 膜介質電容和高電阻率薄膜電阻製作無源元件。
5.一種採用權利要求1-3之一所述的聲表面波諧振器集成晶片的聲表面波振蕩器模 塊，其特徵在於在模塊內利用標準微電子封裝技術集成了編碼晶片、振蕩電晶體晶片和聲 表面波諧振器集成晶片。
6.根據權利要求5所述的聲表面波振蕩器模塊，其特徵在於採用小型表面貼裝陶瓷 封裝，內含聲表面波諧振器集成晶片。
7.一種採用權利要求1-3之一所述的聲表面波諧振器集成晶片的聲表面波振蕩器模 塊，其特徵在於在模塊內利用標準微電子封裝技術集成了微處理器晶片、振蕩電晶體晶片 和聲表面波諧振器集成晶片。
8.一種採用權利要求1-3之一所述的聲表面波諧振器集成晶片的聲表面波振蕩器模 塊，其特徵在於在模塊內利用標準微電子封裝技術集成了振蕩電晶體晶片和聲表面波諧 振器集成晶片。
全文摘要
本發明公開了一種聲表面波諧振器集成晶片。聲表面波諧振器集成晶片上採用微電子工藝集成了聲表面波諧振器管芯、電阻、電容和電感等元件。本發明同時公開了一種採用聲表面波集成晶片的聲表面波振蕩器模塊。模塊內利用標準微電子封裝技術集成了聲表面波諧振器集成晶片和編碼晶片、振蕩電晶體晶片等，體現了集成度高、可靠性好、不需調試和使用簡單的優點。
文檔編號H03H9/25GK101977029SQ201010294578
公開日2011年2月16日 申請日期2010年9月28日 優先權日2010年9月28日
發明者方強, 曹金榮, 朱衛俊, 李勇, 陳培杕 申請人:中國電子科技集團公司第五十五研究所